一种移液搅拌装置及其搅拌量化方法与流程

本发明涉及医疗器材技术领域，尤其提供一种移液搅拌装置及其搅拌量化方法。

背景技术：

在样品检测过程中，需要对样本和试剂进行采样、移液，并对反应液进行搅拌。现有的移液装置和搅拌装置通常为独立的两个部件，制造成本高，且占用空间大。现有的一种用于采样、移液的移液装置，通过电机带动取样针摆动，虽然该移液装置同时具有搅拌功能，但由于搅拌效果受搅拌幅度和搅拌频率等的影响，该移液装置无法实现对搅拌幅度和搅拌频率的同时量化控制，不能准确的评价搅拌效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种移液搅拌装置及其搅拌量化方法，旨在解决现有技术中的移液装置无法实现对搅拌幅度和搅拌频率的同时量化控制，不能准确的评价搅拌效果的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种移液搅拌装置，包括取样针、用于移动所述取样针的机械臂、用于驱动所述取样针搅拌且速度可调的振动电机、以及用于容纳溶液的反应杯，所述取样针安装于所述机械臂的端部且朝向所述反应杯设置，还包括用于检测所述取样针搅拌数据的检测装置，所述检测装置包括可与所述取样针电连接的校准装置，用于驱动所述校准装置移动的驱动装置，以及用于获取所述校准装置和所述取样针电连接数据的计量装置，所述校准装置位于所述取样针与所述反应杯之间，所述校准装置上设有供所述取样针穿过并与所述校准装置电连接的测试孔位，以及供所述取样针穿过的搅拌孔位，所述搅拌孔位的直径大于所述测试孔位的直径，所述搅拌孔位的直径小于所述反应杯的杯径。

进一步地，所述取样针的外壁设有导体层，所述校准装置为导体板，所述测试孔位和所述搅拌孔位设于所述导体板上。

进一步地，所述导体板上还设有用于标定所述取样针初始位置的标定孔位，所述标定孔位与所述测试孔位间隔设置，所述测试孔位位于所述标定孔位与所述搅拌孔位之间。

进一步地，所述机械臂的端部活动式设置有绝缘固定座，所述取样针和所述振动电机分别沿纵向固定于所述绝缘固定座上且间隔设置。

进一步地，所述绝缘固定座设有连接孔，所述机械臂的端部设有与所述连接孔内壁间隙配合的连接件。

进一步地，所述连接件的顶端固设有压盖，所述压盖与所述绝缘固定座之间设有弹性件。

进一步地，所述绝缘固定座上沿纵向设有限位卡板，所述机械臂的端部设有与所述限位卡板配合的卡槽，所述限位卡板与所述卡槽侧壁间隙配合。

进一步地，所述机械臂的端部设有可容所述取样针穿过的定位孔，所述绝缘固定座位于所述定位孔上侧，所述定位孔下侧固设有呈管状且套设于所述取样针外侧的绝缘件，所述取样针与所述绝缘件内壁间隙配合。

进一步地，所述机械臂上还设有用于所述取样针吸取或注入药液的移液控制装置，所述取样针的顶端设有与所述移液控制装置相连的柔性导管。

本发明还提供一种基于移液搅拌装置搅拌量化方法，包括以下步骤：

s1、在反应杯的多个溶液腔内盛放待搅拌溶液；

s2、所述驱动装置依次移动所述校准装置至所述测试孔位和所述搅拌孔位与所述反应杯的各组溶液腔对应，所述振动电机以不同速度驱动所述取样针搅拌各组溶液腔内的溶液；所述计量装置检测所述取样针在所述测试孔位的搅拌频率；

s3、所述机械臂依次移动所述取样针至所述测试孔位和所述搅拌孔位，所述振动电机以同一速度驱动所述取样针依次在所述测试孔位和所述搅拌孔位对应的一组溶液腔中搅拌溶液；所述计量装置检测所述取样针在所述测试孔位的搅拌频率；

s4、将所述振动电机的速度、所述取样针的搅拌频率、校准装置对应的测试孔位/搅拌孔位与各次搅拌的溶液对应。

本发明的有益效果：

本发明提供的移液搅拌装置及其搅拌量化方法，振动电机能够以不同速度驱动取样针搅拌，测试孔位能够检测取样针的搅拌频率，由于取样针在测试孔位的搅拌幅度不变，这样就可以得到同一搅拌幅度下不同搅拌频率的搅拌溶液，而振动电机以相同速度驱动取样针在搅拌孔位和所述测试孔位中搅拌溶液时，会具有不同的搅拌幅度，这样就可以用测试孔位和搅拌孔位来表示搅拌幅度，可通过取样针搅拌频率和在不同孔位的搅拌幅度量化取样针搅拌效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的移液搅拌装置的结构示意图；

图2为图1中移液搅拌装置的爆炸图；

图3为图1中导体板的结构示意图；

图4为图1中a处的放大图；

图5为图1中反应杯的立体结构示意图；

图6为图1中绝缘固定座和限位卡板的立体结构示意图；

图7为图1中绝缘件的立体结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—机械臂、11—竖臂、12—横臂、121—卡槽、13—定位盘、21—取样针、211—柔性导管、22—振动电机、23—绝缘固定座、231—振动电机固定孔、2311—连接槽、232—连接孔、241—连接件、242—压盖、243—弹性件、244—限位卡板、25—绝缘件、31—导体板、311—标定孔位、312—测试孔位、313—搅拌孔位、32—接地线、40—反应杯、41—溶液腔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1至图7所示，本发明实施例提供一种移液搅拌装置，包括取样针21、用于移动取样针21的机械臂10、用于驱动取样针21搅拌且速度可调的振动电机22、以及用于容纳溶液的反应杯40，取样针21安装于机械臂10的端部且朝向反应杯40设置，还包括用于检测取样针21搅拌数据的检测装置，检测装置包括可与取样针21电连接的校准装置，用于驱动校准装置移动的驱动装置，以及用于获取校准装置和取样针21电连接数据的计量装置，校准装置位于取样针21与反应杯40之间，校准装置上设有供取样针21穿过并与校准装置电连接的测试孔位312，以及供取样针21穿过的搅拌孔位313，搅拌孔位313的直径大于测试孔位312的直径，搅拌孔位313的直径小于反应杯40的杯径。

本发明实施例中，取样针21在测试孔位312内搅拌时，最大搅拌幅度为第一搅拌幅度；取样针21在搅拌孔位313搅拌时，最大搅拌幅度为第二搅拌幅度；第二搅拌幅度大于第一搅拌幅度，当取样针21在搅拌孔位313内搅拌幅度达到第一搅拌幅度时的搅拌频率为第一搅拌频率，当取样针21在搅拌孔位313内搅拌幅度达到第二搅拌幅度时的最小搅拌频率为第二搅拌频率，第一搅拌频率小于第二搅拌频率。振动电机22能够以不同速度驱动取样针21搅拌，取样针21搅拌频率大于第一频率时，测试孔位312能够检测取样针21的搅拌频率，由于取样针21在测试孔位312的搅拌幅度不变，这样就可以得到同一搅拌幅度下不同搅拌频率的搅拌溶液，而振动电机以相同速度驱动取样针21在搅拌孔位313和测试孔位312中搅拌溶液时，具有不同的搅拌幅度，这样就可以用测试孔位312和搅拌孔位313来表示取样针21的搅拌幅度，对取样针在各溶液腔内的搅拌进行搅拌幅度和搅拌频率的量化。在每次搅拌溶液时，都能够对应一个搅拌频率和搅拌幅度，既可以实现同一搅拌幅度下取样针21在测试孔位312以不同搅拌频率搅拌搅拌效果的比对，也可实现相同搅拌频率下取样针21在测试孔位312搅拌和搅拌孔位313以不同幅度搅拌的比对，通过取样针21的搅拌频率和所在的测试孔位312/搅拌孔位313实现了对搅拌溶液搅拌效果的准确量化比较。

反应杯40上设置与测试孔位312和搅拌孔位313对应的至少一个溶液腔41，当仅具有一个溶液腔41时，每次搅拌前溶液腔41内更换新的待搅拌溶液。优选地，溶液腔41有多组。取样针21可以用来往反应杯40中加入药液，或从反应杯40中吸取溶液。机械臂10可以移动取样针21沿横向和纵向运动。取样针21的搅拌频率与振动电机22的转速相关联，通过振动电机22的速度可以调节取样针21的搅拌频率，取样针21的摆动幅度受取样针21搅拌频率以及取样针21连接结构等的影响。其中，搅拌幅度表示取样针21在横向平面上扫过的面积，电连接数据可以包括取样针21与导体板31连接的次数、频率、时间、电阻等。

参照图1、图2所示，取样针21的外壁设有导体层，校准装置为导体板31，测试孔位312和搅拌孔位313设于导体板31上。本实施例中，振动电机22的摆动轨迹是特定的形状(如凸轮形状或椭圆形状等非圆形轨迹)，取样针21的轨迹与测试孔位312和搅拌孔位313壁面截面形状不一致，取样针21在测试孔位312或搅拌孔位313内搅拌时可周期性的与孔壁接触/分离；从而实现了导体层与导体板31周期性的连接/断开。这样就能够根据检测到的导体层与导体板31连接/断开的次数来计算取样针21的搅拌频率，实现了测试孔位312对取样针21搅拌频率的检测；也可通过搅拌孔位313内壁是否与导体层连接判断取样针21是否与溶液腔41内壁接触。当取样针21位于搅拌孔位313时，可将搅拌孔位313与溶液腔41内壁匹配，这样当取样针21触碰到溶液腔41内壁就会与搅拌孔位313内壁连接，从而被检测出来，控制振动电机22停止或者减小速度，也可设置警报装置(如红灯、蜂鸣器等)来提醒用户。也可以预先测量出取样针21在搅拌孔位313中搅拌取样针21与搅拌孔位313的孔壁连接时振动电机22的速度，将该速度设置为振动电机22的速度上限。

参照图1所示，导体板31连接有接地线32。本实施例中，接地线32可以减少导体板31消除静电，避免由于导体板31与导体层频繁接触产生静电影响测试。同时，由于取样针21处于运动状态，存在摩擦等影响容易产生静电，导体板31接地，能够将取样针21的静电释放，避免取样针21长期搅拌静电累积，影响检测设备。

参照图1、图2及图3所示，导体板31上还设有用于标定取样针21初始位置的标定孔位311，标定孔位311与测试孔位312间隔设置，测试孔位312位于标定孔位311与搅拌孔位313之间。本实施例中，标定孔位311能够用于标定每次移动导体板31后机械臂10移动取样针21初始位置，避免由于导体板31移动后导致取样针21移动位置无法计算。标定孔位311的内壁与取样针21的外壁匹配，这样能够精确的定位取样针21的中心位置。优选地，计量装置检测取样针21与导体板31之间的电阻，当取样针21与标定孔位311匹配时，其电阻r1最小，可以采用该电阻值判断取样针21是否处于标定孔位311；当取样针21在测试孔位312内搅拌，取样针21与测试孔位312导通时，电阻r2大于电阻r1；当取样针21与测试孔位312分离时，电阻r3(断路电阻)远大于r2；当取样针21在搅拌孔位313搅拌时，可根据电阻r3判断取样针21是否与溶液腔41内壁触碰。

优选地，标定孔位311、测试孔位312和搅拌孔位313为圆孔，且圆心位于以机械臂10旋转轴心为圆心的圆弧上，标定孔位311、测试孔位312和搅拌孔位313的圆心等距设置，各溶液腔41之间的间距与测试孔位311和搅拌孔位313的间距相同。这样在便于控制取样针21和导体板31的移动。

参照图1、图2、图4及图6所示，机械臂10的端部活动式设置有绝缘固定座23，取样针21和振动电机22分别沿纵向固定于绝缘固定座23上且间隔设置。本实施例中，取样针21通过绝缘固定座23与机械臂10连接，能够避免取样针21与其它导体接触影响检测装置的检测结果。

绝缘固定座23上设有固定振动电机22的振动电机固定孔231，振动电机固定孔231的一侧沿纵向开设有连接槽2311，连接槽2311的两侧通过螺钉连接以夹紧安装于振动电机固定孔231内的振动电机22。本实施例中，连接槽2311能够为振动电机22预留一定的安装间隙，便于振动电机22的安装，螺钉固定后，可防止振动电机22振动过程中脱落。

绝缘固定座23设有连接孔232，机械臂10的端部设有与连接孔232内壁间隙配合的连接件241。本实施例中，连接孔232内壁与连接件241之间间隙配合，为绝缘固定座23预留了适合的活动范围，当振动电机22驱动绝缘固定座23在该活动范围内移动，取样针21随着绝缘固定座23移动形成一定的搅拌幅度。

连接件241的顶端固设有压盖242，压盖242与绝缘固定座23之间设有弹性件243。本实施例中，弹性件243位于压盖242和绝缘固定座23之间，弹性件243可将绝缘固定座23向下压合在机械臂10表面，防止绝缘固定座23沿纵向跳动，保障取样针21搅拌过程中伸入溶液内的深度一致。连接件241可以为螺杆或圆柱形杆件。优选地，弹性件243为弹簧，弹簧套设在连接件241上，压盖242的一端与连接件241的顶端固定，另一端与机械臂10的端部固定。这样一方面能够使连接件241结构更加稳定，另一方面能够避免弹簧在绝缘固定座23运动过程中松脱。

绝缘固定座23上沿纵向设有限位卡板244，机械臂10的端部设有与限位卡板244配合的卡槽121，限位卡板244与卡槽121侧壁间隙配合。本实施例中，限位卡板244的两侧被卡槽121的侧壁阻碍，可避免绝缘固定板在平面内运动时轨迹呈圆形，使得绝缘固定座23沿垂直于限位卡板244的方向的运动幅度减小。进一步地，限位卡板244和连接件241分别位于绝缘固定座23的两侧，这样可为振动电机22提供充足的活动空间。卡槽121由两个正对设置于横臂12上的限位块构成，且两限位块之间间距可调，这样能够根据需要调节取样针21的摆动幅度范围。优选地，可以设置调节机构控制两限位块的间距来实现对取样针21搅拌幅度的控制。

参照图1、图2、图4及图7所示，机械臂10的端部设有可容取样针21穿过的定位孔，绝缘固定座23位于定位孔上侧，定位孔下侧固设有呈管状且套设于取样针21外侧的绝缘件25，取样针21与绝缘件25内壁间隙配合。本实施例中，定位孔进一步限制取样针21的搅拌幅度，绝缘件25一方面可以避免取样针21与定位孔内壁接触，防止对检测结果造成干扰；另一方面能够对取样针21起到支撑作用，防止取样针21搅拌过程中幅度过大弯曲。绝缘件25呈管状，其内壁为圆柱面，能够减小由于取样针21搅拌导致取样针21下端偏离轴线位置过大，进而减小取样针21上下部分搅拌幅度的差异。

机械臂10上还设有用于取样针21吸取或注入药液的移液控制装置，取样针21的顶端设有与移液控制装置相连的柔性导管211。本实施例中，移液控制装置可以是用于向取样针21抽气的气泵，也可以用于向取样针21中输送液体的计量泵等。采用柔性导管211连接可避免移液控制装置与取样针21的运动造成干扰，实现取样针21的取样、移液。

机械臂10包括可旋转竖臂11和固定于竖臂11顶端的横臂12，竖臂11外套设有定位盘13用以检测取样针21旋转位置，竖臂11可升降地设置在底座上。

本发明还提供一种基于移液搅拌装置搅拌量化方法，包括以下步骤：

s1、在反应杯40的多个溶液腔41内盛放待搅拌溶液；

s2、驱动装置依次移动校准装置至测试孔位312和搅拌孔位313与反应杯40的各组溶液腔41对应，振动电机22以不同速度驱动取样针21搅拌各组溶液腔41内的溶液；计量装置检测取样针21在测试孔位312的搅拌频率；

s3、机械臂10依次移动取样针21至测试孔位312和搅拌孔位313，振动电机22以同一速度驱动取样针21依次在测试孔位312和搅拌孔位313对应的一组溶液腔41中搅拌溶液；计量装置检测取样针21在测试孔位312的搅拌频率；

s4、将振动电机22的速度、取样针21的搅拌频率、校准装置对应的测试孔位312/搅拌孔位313与各次搅拌的溶液对应。本实施例中，取样针21在测试孔位312搅拌，检测得到搅拌频率，而搅拌幅度即为测试孔位312的截面，以不同的搅拌频率在测试孔位312中搅拌就能取得同一搅拌幅度不同搅拌频率的搅拌结果。而在同一组溶液中，由于测试孔位312的搅拌频率与搅拌孔位313的搅拌频率一样，取样针21在搅拌孔位313内的搅拌幅度大于在测试孔位312内的搅拌幅度，就能够获得同一搅拌频率下两个不同搅拌幅度的搅拌结果。这样就可以根据取样针21的搅拌幅度以及所在的测试孔位312或搅拌孔位313来量化对各溶液腔41溶液的搅拌，通过搅拌的频率和幅度即可量化评价每次搅拌的搅拌效果。

进一步地，在s3步骤之前还包括，驱动装置移动导体板31后，移动取样针21至标定孔位311，标定取样针21的轴心位置；根据取样针21的轴心位置计算取样针21移动至测试孔位312和搅拌孔位313的轨迹。本实施例中，取样针21在标定孔位311内处于静止状态，其轴心位置固定，当需要移动至测试位置时，只需要根据标定的取样针21轴心位置以及测试孔位312相对于标定孔位311的位置即可计算得出取样针21的移动轨迹。

本发明提供的另一实施例中，在搅拌各溶液腔41内溶液之前，用取样针21往溶液腔41中加入与溶液反应的药液，然后驱动取样针21搅拌；搅拌一段时间后，通过溶液检测装置检测溶液与药液的反应程度。如通过比色分析方式、电导率等测定反应程度。

本发明提供的另一实施例中，在搅拌各溶液腔41内溶液一段时间之后，用取样针21从溶液腔41中吸取一定量反应溶液，通过溶液检测装置检测取样溶液的混合程度/反应程度。如通过比色分析方式、电导率等测定反应程度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。