适用于单分子POCT设备的自动开盖加样装置和包含其的单分子POCT设备的制作方法

适用于单分子poct设备的自动开盖加样装置和包含其的单分子poct设备
技术领域
1.本技术涉及医疗器械，尤其涉及适用于单分子poct设备的自动开盖加样装置和包含其的单分子poct设备。


背景技术：

2.即时诊断(point of care testing，poct)也称为现场快速诊断、床旁诊断，随着免疫技术和分子生物技术的发展，具有使用便捷、应用范围广泛的特点，在检验医学中的新领域不断受到人们的关注和重视。近年来，为满足超敏检测的需求，开发了单分子免疫检测方法。但目前尚未开发出针对单分子免疫检测的poct设备。
3.目前的免疫分析仪中，大部分样本都是装载在试管中，当样本针进行取样时需要优先打开试管的盖子。当前市售的免疫分析仪(参见专利文献1～3)的自动开盖装置和加样装置大部分是分开各自独立地设置于不同区域，在独立的运动机构驱动下工作，以确保开盖过程、取样过程和加试剂过程的精确性，但是这种工作模式对空间需求较大，导致设备的体积不可避免地变大，无法应用于poct设备中。
4.现有技术文献
5.专利文献1：cn208795750u；
6.专利文献2：cn104444983a；
7.专利文献3：cn111856047a。


技术实现要素：

8.针对上述问题，本技术的目的在于提供能够有效减少模块体积、结构简单且紧凑的适用于单分子poct设备的自动开盖加样装置和包含其的单分子poct设备。
9.本技术包括以下的技术方案。
10.第一方面，本技术涉及一种适用于单分子poct设备的自动开盖加样装置，其包含安装于同一安装基板上的取盖组件、样本加样组件和试剂加样组件，
11.所述取盖组件和样本加样组件安装于所述安装基板的同一侧且共用一个y轴运动机构，一同在y轴方向即水平方向上运动，所述试剂加样组件安装于安装基板的另一侧，
12.所述安装基板呈长方体状，其两侧的面上各安装有一个y轴运动机构，
13.所述样本加样组件和试剂加样组件均包含样本针、z轴运动机构、防撞机构和液面探测机构。
14.在一个实施方式，两个y轴运动机构均包含步进电机、直线导轨和同步带，并且两个y轴运动机构所包含的步进电机均安装于与试剂加样组件相同的一侧，上下地设置于安装基板上。
15.在一个实施方式中，所述防撞机构包含防撞光耦、弹簧、防撞挡片和防撞杆，
16.所述弹簧套于所述防撞杆上，
17.所述防撞挡片与所述防撞杆连接且前端处于所述防撞光耦中，在样本针发生碰撞时防撞挡片的前端从防撞光耦中突出，
18.所述防撞光耦设置于液面探测机构上。
19.在一个实施方式中，所述z轴运动机构包含步进电机、同步带、主动轮、从动轮、单直线导轨和z轴零位光耦。
20.在一个实施方式中，所述取盖组件包含取盖模块、固定模块和l型安装板，所述取盖模块与l型安装板的竖板连接，所述固定模块与l型安装板的横板连接，
21.所述取盖模块包含两个取盖夹手、取盖电机、z轴丝杆电机和滑轨连接件，所述取盖夹手位于取盖电机下方，所述取盖电机通过滑轨连接件与z轴丝杆电机连接，
22.所述固定模块包含两个固定夹手、x轴丝杆电机、x轴直线导轨和固定夹手开合电机，所述固定夹手直接与固定夹手开合电机连接，所述固定夹手开合电机介由连接件与x轴丝杆电机相连，x轴丝杆电机的上部设置有x轴直线导轨。
23.在一个实施方式中，所述取盖电机用于使取盖夹手开合、旋转，所述z轴丝杆电机用于使取盖模块在z轴方向即竖直方向上移动，所述x轴丝杆电机用于使固定夹手在x轴方向即水平方向上移动，所述固定夹手开合电机用于使固定夹手打开和闭合。
24.在一个实施方式中，所述l型安装板的横板的底部中央开设有供z轴丝杆电机的丝杆穿过的孔。
25.在一个实施方式中，所述两个取盖夹手的内侧设置有与试管盖相匹配的弧形槽，所述两个固定夹手的内侧光滑，不设置弧形槽。
26.在一个实施方式中，所述x轴丝杆电机介由x轴直线导轨和连接件来带动固定夹手开合电机在x轴方向上来回运动，从而使固定夹手在x轴方向上来回运动。
27.上述适用于单分子poct设备的自动开盖加样装置中，首次将取盖组件、样本加样组件和试剂加样组件设置于同一安装基板上，此外使取盖组件与样本加样组件并用同一y轴运动机构，还将各组件的部件设置在安装基板的两侧的适当位置，从而能够在有限的空间内实现开盖、加样动作，在保证基本功能的情况下使设备更为紧凑，能够合适地用于单分子poct设备。
28.另一方面，本技术涉及单分子poct设备，其包含上述中任一项自动开盖加样装置。
29.本技术与现有技术相比，能够获得以下优异效果：
30.(1)通过本技术的自动开盖加样装置的特定构造，特别是取盖组件、样本加样组件和试剂加样组件设置于同一安装基板的两侧、取盖组件与样本加样组件并用同一y轴运动机构等，从而能够在保证基本功能的情况下将模块的整体体积控制在尽可能小的范围内，使设备更紧凑，良好地适用于单分子poct设备；
31.(2)所需的驱动装置数目更少，降低成本；
32.(3)通过本技术的自动开盖加样装置，在对试管完成取样后能够将试管盖原路放回，无需做废料收集处理，极大地节省了空间和时间，也降低了成本；
33.(4)优选的方案中，各组件本身的体积也较为紧凑，进一步实现设备体积的缩小。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
35.图1为从取盖组件的一侧对本技术的自动开盖加样装置进行观察的立体图。
36.图2为从试剂加样组件的一侧对本技术的自动开盖加样装置进行观察的立体图。
37.图3为本技术的自动开盖加样装置的俯视图。
38.图4为本技术的取盖组件的立体图。
39.图5为本技术的取盖组件的正视图。
40.图6为本技术的样本加样组件的立体图。
41.图7为本技术的试剂加样组件的立体图。
42.附图标记：1-取盖组件；2-样本加样组件；3-试剂加样组件；4-安装基板；
43.51-步进电机；52-直线导轨；53-同步带；54-步进电机；55-直线导轨；56-同步带；
44.11-取盖模块；12-固定模块；13-l型安装板；111、112-取盖夹手；113-取盖电机；114-z轴丝杆电机；1141-丝杆；115-滑轨连接件；121、122-固定夹手；123-x轴丝杆电机；124-x轴直线导轨；125-固定夹手开合电机；126-连接件；131-l型安装板13的竖板，132-l型安装板13的横板；
45.21-样本针；22-z轴运动机构；23-防撞机构；24-液面探测机构；25-l型安装板；221-步进电机；222-同步带；223-主动轮；224-从动轮；225-单直线导轨；231-防撞光耦；232-弹簧；233-防撞挡片；234-防撞杆；
46.31-试剂针；32-z轴运动机构；33-防撞机构；34-液面探测机构；321-步进电机；322-z轴零位光耦；331-防撞光耦；332-弹簧；333-防撞挡片；334-防撞杆。
具体实施方式
47.此外，术语
″
水平
″
、
″
竖直
″
、
″
悬垂
″
等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如
″
水平
″
仅仅是指其方向相对
″
竖直
″
而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
48.在本技术的描述中，需要说明的是，术语
″
内
″
、
″
外
″
、
″
左
″
、
″
右
″
、
″
上
″
、
″
下
″
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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
49.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语
″
设置
″
、
″
安装
″
、
″
相连
″
、
″
连接
″
应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。
50.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。
51.图1为从取盖组件的一侧对本技术的自动开盖加样装置进行观察的立体图。本技术的自动开盖加样装置包含安装于同一安装基板4上的取盖组件1、样本加样组件2和试剂加样组件3。图1中，取盖组件1和样本加样组件2安装于安装基板4的同一侧且共用一个y轴运动机构，一同在y轴方向即水平方向上运动，并且，取盖组件1和样本加样组件2并排地沿
着y轴方式进行设置。另一方面，试剂加样组件3安装于安装基板4的另一侧(图1的背面侧)。安装基板4呈长方体状，其两侧的面上各安装有一个y轴运动机构，该两个y轴运动机构各自包含步进电机、直线导轨和同步带，还可以包含位于同步带的一端的零位光耦，以便将各部件良好地定位。取盖组件1和样本加样组件2可以通过本领域已知的各种连接方式于y轴运动机构连接，无特别限定。图1中，样本加样组件2通过滑块固定于y轴运动机构上，取盖组件通过连接件与所述滑块连接。
52.如图1所示，标记51为供取盖组件1和样本加样组件2在y轴方向上运动的步进电机，标记52为供取盖组件1和样本加样组件2在y轴方向上运动的直线导轨，标记53为供取盖组件1和样本加样组件2在y轴方向上运动的同步带。需要说明，直线导辊52为上下分布的两条，同步带53从两条直线导辊的中间通过。
53.图1中，步进电机51、直线导轨52和同步带53均设置于安装基板1的中下部，但不限于此，它们也可以均设置于安装基板1的中上部。考虑到尽可能缩短取盖组件1和样本加样组件2在z轴方向上的移动距离、提高检测速率，优选将步进电机51、直线导轨52和同步带53设置于安装基板1的中下部。
54.取盖组件1和样本加样组件2共用包含步进电机51、直线导轨52和同步带53的同一套y轴运动机构，从而减少了驱动机构的数目，使得设备更为紧凑并降低成本。
55.图2为从试剂加样组件的一侧对本技术的自动开盖加样装置进行观察的立体图。如图2所示，试剂加样组件3设置在安装基板1的与取盖组件不同的一侧。在y轴方向的一端，设置有两个步进电机51和54，其中，步进电机51为取盖组件1和样本加样组件2所共用的y轴运动机构中的驱动源，步进电机54为试剂加样组件3所对应的y轴运动机构中的驱动源，步进电机51设置于步进电机54的下方。驱动试剂加样组件3在y轴方向上运动的y轴运动机构同样包含步进电机54、直线导轨55和同步带56，相比于取盖组件1和样本加样组件2所共用的y轴运动机构，驱动试剂加样组件3在y轴方向上运动的y轴运动机构设置于中上部。通过上述这样的设置，能够在一块安装基板上巧妙地设置取盖组件1、样本加样组件2和试剂加样组件3以及它们的驱动机构，在实现各自基本功能的同时，极大地缩小装置的体积，使得设备更紧凑。此外，可以在y轴方向的另一端(与步进电机所处的一端相反的一侧)具有零位光耦，以便更好地定位。
56.图3为本技术的自动开盖加样装置的俯视图。如图3所示，取盖组件1和样本加样组件2设置在安装基板1的左侧，试剂加样组件3设置在安装基板1的右侧，两个y轴运动机构的步进电机51和54均设置在安装基板1的右侧的一端部。取盖组件1与样本加样组件2之间可以通过取盖组件1的z轴安装基板和连接块连接在一起，共同在y轴方向上运动，但不限于此。
57.以上，对取盖组件1、样本加样组件2和试剂加样组件3以及它们的驱动机构在安装基板上的设置方式进行了说明。下文对各组件的具体结构进行说明。
58.图4为本技术的取盖组件1的立体图，包含取盖模块11、固定模块12和l型安装板13，所述取盖模块11包含两个取盖夹手111和112(示于图5中)、取盖电机113、z轴丝杆电机114和滑轨连接件115，所述固定模块2包含两个固定夹手121和122、x轴丝杆电机123、x轴直线导轨124(示于图5中)和固定夹手开合电机125。取盖模块11与l型安装板13的竖板131连接，固定模块12与l型安装板13的横板132连接。
59.取盖夹手111和112位于取盖电机113下方，取盖电机113通过滑轨连接件115与z轴丝杆电机114连接。两个取盖夹手111和112的内侧设置有与试管盖相匹配的弧形槽，供牢固地夹持试管盖并将试管盖旋起。取盖电机113用于使取盖夹手开合、旋转，此处，不使用气动装置，从而可避免因气压不稳而使得试管夹坏或夹持力不够的情况。滑轨连接件115的具体结构可以为多种多样，只要能够实现取盖电机与z轴丝杆电机114滑动地连接即可。本实施方式中，其包括供z轴丝杆电机114的丝杆穿过的中空块和与取盖电机113直接连接的连接块。所述中空块与连接块通过螺丝连接。上述取盖电机的形状可以为多种，本实施方式中，呈圆柱形，这样能够使结构更为紧凑。
60.取盖模块11与l型安装板13的竖板131连接，具体而言，在取盖模块的取盖电机的上部，通过滑轨与l型安装板13的竖板131滑动地连接。所述l型安装板13上设置有供取盖电机滑动的滑轨，所述取盖电机113的最顶端与l型安装板13的最顶端大致齐平，使得结构更为紧凑。
61.z轴丝杆电机114的丝杆1141的最上端可以略低于取盖电机113的最顶端，以兼顾z轴方向上的最大移动距离与成本。z轴丝杆电机114的丝杆1141从l型安装板13的横板132的中央孔穿过，z轴丝杆电机114的电机部分设置于l型安装板13的横板132的下方，并与固定模块12的x轴丝杆电机123相邻地设置。通过设置z轴丝杆电机114使得取盖夹手上下运动，能够调整取盖夹手的高度，空间利用率高，适用于不同高度的样本试管，满足现有技术中检测分析设备需要高、低试管同时使用的情况，极大地增大了整个poct设备的适用范围，有效解决了现有技术中样本与试管搭配问题。
62.为了更好地阐明固定模块12的结构，以下利用附图5进行说明。图5为试管开盖装置的正视图。固定模块12主要包含两个固定夹手121和122、x轴丝杆电机123、x轴直线导轨124和固定夹手开合电机125。所述固定模块12介由连接件设置于l型安装板的横板的下方，从上至下依次设置有x轴直线导轨124、x轴丝杆电机123、固定夹手开合电机125和两个固定夹手121和122，其中，两个固定夹手121和122位于x轴丝杆电机123的电机部分的正下方。
63.所述x轴直线导轨124介由连接件与l型安装板的横板连接，并设置于x轴丝杆电机123的上方。所述x轴丝杆电机123借助x轴直线导轨与另一连接件126(将x轴丝杆电机123与固定夹手开合电机125连接的连接件)来带动固定夹手开合电机125在x轴方向上水平地移动，由此带动与固定夹手开合电机125连接的固定夹手121和122在x轴方向上水平地移动。
64.所述固定夹手开合电机125用于使固定夹手121和122打开和闭合，大致呈柱状。所述固定夹手121和122完全相同，横截面呈阶梯状，两个固定夹手的内侧光滑，不设置弧形槽。
65.以下，对取盖的具体流程进行举例说明。
66.加样时，样本架由样本仓转移到样本调度小车组件内，在对样本管完成扫码后，使样本试管到达指定取样位停止。固定模块12的固定夹手开合电机125使固定夹手121和122分开，x轴丝杆电机123借助x轴直线导轨和连接件将固定夹手121和122运动至试管位，两个夹手闭合，完成试管固定动作。然后取盖夹手111和112在取盖电机113的作用下张开，通过z轴丝杆电机、滑轨连接件、和其他连接件之间的协同运动，使取盖夹手111和112运动至样本试管的盖子部位，两个取盖夹手闭合。在将试管盖夹紧之后，取盖电机113使两个取盖夹手旋转，并在z轴丝杆电机的作用下，取盖电机113和两个取盖夹手一同上升，取下试管盖，完
成取盖动作。某一样本试管进行取样完成后，取盖夹手可以将试管盖继续放回试管，无需做抛盖和废料收集处理，从而节省空间和减少生物污染可能性。
67.图6为本技术的样本加样组件2的立体图，其包含样本针21、z轴运动机构22、防撞机构23和液面探测机构24。所述z轴运动机构22包含步进电机221、同步带222、主动轮223、从动轮224、单直线导轨225和z轴零位光耦(未示出，可以位于最上端)。
68.所述防撞机构23包含防撞光耦231、弹簧232、防撞挡片233和防撞杆234，弹簧232套于所述防撞杆234上，防撞挡片233与防撞杆234连接且前端处于防撞光耦231中，在样本针21发生碰撞时防撞挡片233的前端从防撞光耦231中突出，从而防撞光耦231感应到信号而报警。防撞光耦231可以设置于液面探测机构24的电路板上，以使结构紧凑。
69.所述液面探测机构24和防撞机构23设置于同一l型安装板25上，且液面探测机构24设置于防撞机构23的上方。该l型安装板25通过滑块与z轴运动机构22的单直线导轨225连接。样本针21设置于l型安装板的下方，以吸取及添加试样。
70.图7为本技术的试剂加样组件3的立体图，其构件与样本加样组件2的构件大致相同，包含试剂针31、z轴运动机构32、防撞机构33和液面探测机构34。所述z轴运动机构32同样包含步进电机321、同步带(处于背面，未示出)、主动轮(处于背面，未示出)、从动轮(处于背面，未示出)、单直线导轨(处于背面，未示出)和z轴零位光耦322。
71.所述防撞机构33包含防撞光耦331、弹簧332、防撞挡片333和防撞杆334，弹簧332套于所述防撞杆334上，防撞挡片333与防撞杆334连接且前端处于防撞光耦331中，在试剂针31发生碰撞时防撞挡片333的前端从防撞光耦331中突出，从而防撞光耦331感应到信号而报警。防撞光耦331可以设置于液面探测机构34的电路板上，以使结构紧凑。
72.以下对本技术的自动开盖加样装置整体的运行流程进行简单说明。
73.当试管到达指定加样位时，开盖组件的两个固定夹手121和122张开，通过x轴丝杆电机123把两个固定夹手送至试管处，固定夹手闭合而夹紧试管。然后，开盖组件的两个取盖夹手111和112张开，z轴丝杆电机114下降至试管盖的位置，取盖夹手在夹紧的同时进行旋转，z轴丝杆电机带动取盖夹手上升，从而将试管盖打开。接着，在y轴运动机构的驱动下，样本加样组件2的样本针21移动至试管处，在z轴运动机构的驱动下样本针21下降而进行取样。取样完成后，把样本加入孵育仓内的空反应杯中，等待试剂的加入以进行混合反应。另一方面，试剂加样组件3移动至试剂仓取样口，在z轴运动机构的驱动下试剂针31下降进行取样，接着在y轴运动机构的驱动下运动至孵育仓的试剂加样位，在加入有样本的反应杯内加入试剂，完成试剂加样。
74.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。