CN106596992A - 一种多通道全自动血型分析仪 - Google Patents

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程超
魏金霖
王建新
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Abstract

本发明涉及医疗器械领域，具体是可与微柱凝胶卡配合使用一种多通道全自动血型分析仪，包括分析仪的底座，底座上方固定工作平台，工作平台上设有加样、取放机构和试剂存储机构，所述加样、取放机构包括加样机械臂和抓手机械臂；所述工作平台的中部设有多组加载轨道，加载轨道上并排依次装载有样本载架、自用混匀试剂载架、枪头载架、微柱凝胶卡载架。本方案小体积紧凑设计，灵活满足***多重实验功能；机械臂传动精度高、使用寿命长。

Description

一种多通道全自动血型分析仪
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体是可与微柱凝胶卡配合使用一种多通道全自动血型分析仪。
背景技术
微柱凝胶卡的主要工作原理为微柱凝胶免疫检测技术，微柱凝胶免疫反应的本质是红细胞微柱凝集试验，微柱凝集试验技术是生物化学凝胶过滤技术和免疫学抗原抗体反应相结合的产物，通过调节凝胶的浓度来控制凝胶的间隙大小，其间隙形成了分子筛作用只能允许游离的红细胞通过，离心后红细胞沉积在卡底部则表明红细胞未发生凝聚凝集是阴性反应，若红细胞凝集在卡上部或中间则表明发生凝集成阳性反应。微柱凝胶免疫检测技术使原来需要耗时6小时的检测试验缩短为不到十几分钟，从而使临床实现了短时间血型匹配检测，微柱凝胶卡可用于多种试验检测，如ABO/Rh血型鉴定、正定血型、正血型、病人/献血者交叉配血、抗体筛查等。
目前，在应用微柱凝胶卡来检测的技术中，需要经过制备红细胞悬液、分配样品和试剂到凝胶卡、随后对凝胶卡孵育、离心和凝胶卡的图像分析判定等步骤。目前，微柱凝胶卡的应用方法大致分两类，一类为人工方法，需要操作人员反复移动凝胶卡，不仅费时费力而且容易出现误操作，操作者接触患者血液还有一定的医疗风险；一类为自动化仪器方法，目前主要是进口设备，设备价格比较昂贵而且检测效率较低，应用有一定的局限性。
发明内容
本发明就是为解决现有技术存在的问题，而设计了一种多通道全自动血型分析仪，可以自动化处理微柱凝胶卡的加样、孵育、离心、判读等，处理全过程的效率高、成本低。
本发明的技术方案为：一种多通道全自动血型分析仪，包括分析仪的底座，底座上方固定工作平台，工作平台上设有加样、取放机构和试剂存储机构，所述加样、取放机构包括加样机械臂和抓手机械臂；所述工作平台的中部设有多组加载轨道，加载轨道上并排依次装载有样本载架、自用混匀试剂载架、枪头载架、微柱凝胶卡载架；加载轨道上样本载架的左侧设有废枪头收集箱、退枪头工具，加载轨道上微柱凝胶卡载架的右侧设有孵育器、离心机、成像装置和凝胶卡穿刺工具、废卡收集箱；所述加样机械臂和抓手机械臂设置在工作平台上的导轨上，均包括能完成X轴、Y轴、Z轴三个相互正交方向移动的运动机构。
所述加样机械臂包括下连接臂、横梁和上连接臂；所述下连接臂和上连接臂竖直设置，横梁水平设置在下连接臂和上连接臂之间；所述上连接臂的自由端设置有滑轮，滑轮通过光轴连接在分析仪的设备骨架上；光轴上设有可上下调节的长条螺栓固定孔，可以上下调节来确保所述横梁的水平。下连接臂的自由端通过滑块设置在X轴导轨上；所述X轴导轨固定在底座上；所述横梁上设置有Y轴丝杆、Y轴导轨；所述Y轴导轨通过配合的滑块设置连接有固定座；所述固定座上设置有Y轴电机安装架、Z轴电机和Z轴导轨，所述Y轴电机安装架上设置有Y轴电机及安装在Y轴丝杆上的Y轴传动螺母；所述Z轴电机上设置有Z轴丝杆，Z轴丝杆上通过Z轴传动螺母固定有加样通道；所述抓手机械臂的Z轴丝杆上通过Z轴传动螺母固定有机械手装置；所述抓手机械臂其余机构与所述加样机械臂相同。
为了减小设备体积，精简机构，提供高效的运动效率，所述加样机械臂的X轴电机采用贯通轴式丝杆电机，贯穿设置在X轴丝杆上。本发明X、Y、Z三轴运动均采用丝杆电机控制动作，相比同步带，传动精度高，使用寿命长。
所述的加样通道，包括移动座，所述移动座设置有加样针、电容检测装置、从加样针到注射泵的气密管路、丝杆螺母，所述加样针竖直布置，所述加样针针体的一端设置有用于装取移液枪头的连接结构，另一端与气密管路相连，针体内部中心有贯通的气孔；所述连接结构包括球头式的管接头，管接头上球头的外表面用于与枪头一端的内表面套接；所述电容检测装置设置有液面高度自动探测器及自动报警器。
所述加样机械臂上的Y轴导轨设置有多个固定座，配备可相互独立的在Y 轴和Z轴移动的加样通道。
所述的机械手装置，包括：上支架、下支架，所述上支架安装有驱动电机所述电机中间设置有电机丝杆，所诉电机丝杆的下端连接有传动杆；所述传动杆位于下支架和上支架的通孔内；所述下支架的下端设置有手抓及弹柱，所述手爪一端用固定销铰接在下支架上，另一端通过导向轴与所述传动杆铰接配合；驱动电机转带动电机丝杆的上下运动，电机丝杆带动传动杆上下运动，传动杆的上下运动带动手抓以固定销为轴摆动，实现机械手对凝胶检测卡或凝胶卡穿刺工具的抓取。
所述自动匀混试剂载架包括：载架本体和混匀机构，所述载架本体上设置有若干个放置反应试剂瓶的试剂位、若干个放置稀释液盒的稀释液位；混匀机构包括匀混电机，所述电机输出轴上设置一个圆柱凸轮轴，所述圆柱凸轮轴连接有与其配合往复运动的齿条连接件，所述齿条连接件上设有齿条，所述反应试剂瓶的试剂位的每个试剂位均设有齿轮和吸盘，所述齿条的往复运动带动齿轮旋转振荡，带动吸附在吸盘上的试剂瓶旋转振荡。
所述其中所述的成像装置包括相机和箱体；所述箱体上设置有独立调控的LED 前照灯和LED背影灯；所述相机设置在支架上，所述相机在所述支架上活动连接，并能在支架调整方向；所述凝胶检测卡通过机械手装置放置于箱体内进行拍照采集图像。
所述废枪头收集箱和废卡收集箱以固定的方式安置在工作平台，所述废枪头收集箱和废卡收集箱套有医疗废物垃圾袋；在每个移液过程后，加样通道移动到废枪头收集箱的上方通过退枪头工具推掉的废枪头掉落上述垃圾袋内；在实验拍照结束后，使用过的凝胶检测卡由机械手装置搬运到废卡收集箱上方将凝胶检测卡回收。实验结束后维护时，操作人员只需更换新的垃圾袋即可，这样避免了操作人员与患者血液的接触。
所述分析仪内部还包括卡条码扫描器和样本扫描器；所述卡条码扫描器设置在抓手机械臂的固定座上，实现随机械臂移动扫描；样本条码扫描器以固定的方式安置在上样本载架的一侧，在样本载架往工作平台上装载的过程中扫描样本条码，确保实验的准确性。
本发明为微柱凝胶血型卡试验的全自动分析***，与适用的微柱凝胶检测卡配合使用，可用于多种试验的检测。样本载架的功能是用于放置用于实验检测的样本试管；试剂载架的功能是用来放置ABO血型反定型试剂、不规则抗体检测试剂和稀释液；微柱凝胶卡载架的功能是用来放置实验用的凝胶检测卡；针头载架的功能是用于放置实验用的一次性移液吸头；凝胶卡穿刺工具是用来在凝胶卡移液之前打穿凝胶卡铝塑薄膜；废弃物收集箱的作用是收集实验使用过的需要废弃的枪头和凝胶检测卡。 本发明一种多通道全自动血型分析仪配置样本条码扫描枪和试剂卡条码扫描枪。可以实现样本扫描、凝胶检测卡类型自动检测，确保实验的准确性。手动加载进样的过程中，样本载架和样本试管的条码会被扫描枪自动进行扫描。试剂卡装载后，实验前抓手会先抓起试剂卡由固定在抓手机械臂上的扫描枪扫描凝胶检测卡的条码验证凝胶检测卡的类型。
本发明还配置全自动血型开专用软件，通过操作软件，***可自动完成样本条码阅读、加样、加试剂、孵育、离心、图像分析判定直至传输结果。
本发明的有益效果还包括：1.***可自动完成条码阅读、加样、加试剂、孵育、离心、图像分析判定直至传输结果而无需人工干预，相比传统手工操作，不仅大大提高了血型速度、降低了工作量，而且杜绝了手工误操作的可能。2. 具有检测效率高、稳定等一系列优点。3. 采用一次性移液吸头，避免交叉污。4. 小体积紧凑设计，灵活满足***多重实验功能。5.机械臂传动精度高、使用寿命长。
由此可见，本发明与现有技术相比具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
附图1是具体实施方式中本发明的立体结构示意图。
附图2是本发明中加样机械臂和抓手机械臂的结构示意图。
附图3是本发明中加样装置的结构示意图。
附图4是本发明中机械手装置的结构示意图。
附图5是本发明中自动匀混试剂载架的结构示意图。
附图6是本发明中成像装置的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。
具体实施方式：如图1所示，一种多通道全自动血型分析仪，包括分析仪的底座（1），底座（1）上方固定工作平台（4），工作平台（4）上设有加样、取放机构和试剂存储机构，所述加样、取放机构包括加样机械臂（2）和抓手机械臂（3）；所述工作平台（4）的中部设有多组加载轨道（10），加载轨道（10）上并排依次装载有样本载架（11）、自用混匀试剂载架（12）、枪头载架（13）、微柱凝胶卡载架（14）；加载轨道（10）上样本载架（11）的左侧设有废枪头收集箱（16）、退枪头工具（18），加载轨道（10）上微柱凝胶卡载架（14）的右侧设有孵育器（7）、离心机（8）、成像装置（9）和凝胶卡穿刺工具（15）、废卡收集箱（17）；所述加样机械臂（2）和抓手机械臂（3）设置在工作平台（4）上的导轨上，均包括能完成X轴、Y轴、Z轴三个相互正交方向移动的运动机构。所述废枪头收集箱（15）和废卡收集箱（16）以固定的方式安置在工作平台（4），所述废枪头收集箱（15）和废卡收集箱（16）套有医疗废物垃圾袋；在每个移液过程后，加样通道（5）移动到废枪头收集箱（15）的上方通过退枪头工具（17）推掉的废枪头掉落上述垃圾袋内；在实验拍照结束后，使用过的凝胶检测卡由机械手装置（6）搬运到废卡收集箱（16）上方将凝胶检测卡回收。实验结束后维护时，操作人员只需更换新的垃圾袋即可，这样避免了操作人员与患者血液的接触。所述分析仪内部还包括卡条码扫描器（19）和样本扫描器（20）；所述卡条码扫描器（19）设置在抓手机械臂（3）的固定座（2.10）上，实现随机械臂移动扫描；样本条码扫描器（20）以固定的方式安置在上样本载架（11）的一侧，在样本载架（11）往工作平台（4）上装载的过程中扫描样本条码，确保实验的准确性。
如图2所示，加样机械臂（2）和抓手机械臂（3）的传动为独立的三维运动***，各轴由精密的马达驱动，并由集成化的控制模块来实现精确控制，使加样通道和机械手装置能在仪器内的三维空间内精确定位。其中所述加样机械臂（2）包括下连接臂（2.1）、横梁（2.2）和上连接臂（2.3）；所述下连接臂（2.1）和上连接臂（2.3）竖直设置，横梁（2.2）水平设置在下连接臂（2.1）和上连接臂（2.3）之间；所述上连接臂（2.3）的自由端设置有滑轮（2.17），滑轮（2.17）通过光轴（2.18）连接在分析仪的设备骨架上；光轴（2.18）上设有可上下调节的长条螺栓固定孔，可以上下调节来确保所述横梁（2.2）的水平。下连接臂（2.1）的自由端通过滑块（2.7）设置在X轴导轨(2.6)上；所述X轴导轨(2.6)固定在底座上；所述横梁（2.2）上设置有Y轴丝杆（2.8）、Y轴导轨（2.9）；所述Y轴导轨（2.9）通过配合的滑块设置连接有固定座（2.10）；所述固定座（2.10）上设置有Y轴电机安装架（2.11）、Z轴电机（2.12）和Z轴导轨（2.13），所述Y轴电机安装架（2.11）上设置有Y轴电机（2.14）及安装在Y轴丝杆（2.8）上的Y轴传动螺母（2.15）；所述Z轴电机上设置有Z轴丝杆（2.16），Z轴丝杆（2.16）上通过Z轴传动螺母固定有加样通道（5）；所述抓手机械臂（3）的Z轴丝杆（2.16）上通过Z轴传动螺母固定有机械手装置(6)；所述抓手机械臂（3）其余机构与所述加样机械臂（2）相同。所述加样机械臂的X轴电机采用贯通轴式丝杆电机，贯穿设置在X轴丝杆（2.5）上。为了减小设备体积，精简机构，提供高效的运动效率。本发明X、Y、Z三轴运动均采用丝杆电机控制动作，相比同步带，传动精度高，使用寿命长。
如图3所示，所述加样机械臂（2）上的Y轴导轨（2.9）设置有两个固定座（2.10），各自独立配备能在在Y 轴和Z 轴移动的加样通道（5）。所述的加样通道（5），包括移动座（5.1），所述移动座（5.1）设置有加样针（5.2）、电容检测装置（5.3）、从加样针到注射泵的气密管路（5.4）、丝杆螺母（5.5），所述加样针（5.2）竖直布置，所述加样针针体的一端设置有用于装取移液枪头（5.6）的连接结构，另一端与气密管路（5.4）相连，针体内部中心有贯通的气孔；所述连接结构包括球头式的管接头，管接头上球头的外表面用于与枪头一端的内表面套接；所述电容检测装置（5.3）设置有液面高度自动探测器及自动报警器。每个加样通道（5）可独立的在Y 轴和Z 轴移动，多个加样通道（5）在工作时可以并行同时处理液体。连接的移液通道采用高精密注射泵，可以实现液体的精确剂量，采用电容检测装置（5.3）的电容传感液面探测技术，能根据样本液面的高度自动精确定位。加样通道（5）实现在血性检查及配血过程中：血浆、红细胞的分层探测、精确剂量功能；完成样品的稀释，血清或血浆的分配，红细胞悬浮液的分配，试剂的分配。
如图4所示，所述机械手装置（6），包括：上支架（6.1）、下支架（6.2），所述上支架（6.1）安装有驱动电机（6.3）所述电机中间设置有电机丝杆（6.4），所诉电机丝杆（6.4）的下端连接有传动杆（6.5）；所述传动杆（6.5）位于下支架（6.2）和上支架（6.1）的通孔内；所述下支架（6.2）的下端设置有手抓（6.6及弹柱（6.7），所述手爪（6.6）一端用固定销（6.8）铰接在下支架（6.2）上，另一端通过导向轴（6.9）与所述传动杆（6.5）铰接配合；驱动电机（6.3）转带动电机丝杆（6.4）的上下运动，电机丝杆（6.4）带动传动杆（6.5）上下运动，传动杆（6.5）的上下运动带动手抓（6.6）以固定销（6.8）为轴摆动，实现机械手对凝胶检测卡（6.10）或凝胶卡穿刺工具（15）的抓取。
如图5所示，所述自动匀混试剂载架（12）具有自动混匀功能，包括：载架本体（12.1）和混匀机构（12.2），所述载架本体（12.1）上设置有若干个放置反应试剂瓶（12.3）的试剂位、若干个放置稀释液盒（12.4）的稀释液位；混匀机构（12.2）包括匀混电机（12.5），所述电机（12.5）输出轴上设置一个圆柱凸轮轴（12.6），所述圆柱凸轮轴（12.6）连接有与其配合往复运动的齿条连接件，所述齿条连接件上设有齿条，所述反应试剂瓶（12.3）的试剂位的每个试剂位均设有齿轮和吸盘，所述齿条的往复运动带动齿轮旋转振荡，带动吸附在吸盘上的试剂瓶（12.3）旋转振荡。
如图6所示，所述其中所述的成像装置（9）包括相机（9.1）和箱体（9.2）；所述箱体（9.2）上设置有独立调控的LED 前照灯（9.3）和LED背影灯（9.4）；所述相机设置在支架（9.5）上，所述相机（9.1）在所述支架（9.5）上活动连接，并能在支架（9.5）调整方向；所述凝胶检测卡通过机械手装置（6）放置于箱体（9.2）内进行拍照采集图像。
上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多通道全自动血型分析仪，包括分析仪的底座（1），底座（1）上方固定工作平台（4），工作平台（4）上设有加样、取放机构和试剂存储机构，其特征在于：所述加样、取放机构包括加样机械臂（2）和抓手机械臂（3）；所述工作平台（4）的中部设有多组加载轨道（10），加载轨道（10）上并排依次装载有样本载架（11）、自用混匀试剂载架（12）、枪头载架（13）、微柱凝胶卡载架（14）；加载轨道（10）上样本载架（11）的左侧设有废枪头收集箱（16）、退枪头工具（18），加载轨道（10）上微柱凝胶卡载架（14）的右侧设有孵育器（7）、离心机（8）、成像装置（9）和凝胶卡穿刺工具（15）、废卡收集箱（17）；所述加样机械臂（2）和抓手机械臂（3）设置在工作平台（4）上的导轨上，均包括能完成X轴、Y轴、Z轴三个相互正交方向移动的运动机构。
2.如权利要求1所述的多通道全自动血型分析仪，其特征在于：所述加样机械臂（2）包括下连接臂（2.1）、横梁（2.2）和上连接臂（2.3）；所述下连接臂（2.1）和上连接臂（2.3）竖直设置，横梁（2.2）水平设置在下连接臂（2.1）和上连接臂（2.3）之间；所述上连接臂（2.3）的自由端设置有滑轮（2.17），滑轮（2.17）通过光轴（2.18）连接在分析仪的设备骨架上；下连接臂（2.1）的自由端通过滑块（2.7）设置在X轴导轨(2.6)上；所述X轴导轨(2.6)固定在底座上；所述横梁（2.2）上设置有Y轴丝杆（2.8）、Y轴导轨（2.9）；所述Y轴导轨（2.9）通过配合的滑块设置连接有固定座（2.10）；所述固定座（2.10）上设置有Y轴电机安装架（2.11）、Z轴电机（2.12）和Z轴导轨（2.13），所述Y轴电机安装架（2.11）上设置有Y轴电机（2.14）及安装在Y轴丝杆（2.8）上的Y轴传动螺母（2.15）；所述Z轴电机上设置有Z轴丝杆（2.16），Z轴丝杆（2.16）上通过Z轴传动螺母固定有加样通道（5）；所述抓手机械臂（3）的Z轴丝杆（2.16）上通过Z轴传动螺母固定有机械手装置(6)；所述抓手机械臂（3）其余机构与所述加样机械臂（2）相同。
3.如权利要求2所述的多通道全自动血型分析仪，其特征在于：所述加样机械臂的X轴电机采用贯通轴式丝杆电机，贯穿设置在X轴丝杆（2.5）上。
4.如权利要求2所述的多通道全自动血型分析仪，其特征在于：所述的加样通道（5），包括移动座（5.1），所述移动座（5.1）设置有加样针（5.2）、电容检测装置（5.3）、从加样针到注射泵的气密管路（5.4）、丝杆螺母（5.5），所述加样针（5.2）竖直布置，所述加样针针体的一端设置有用于装取移液枪头（5.6）的连接结构，另一端与气密管路（5.4）相连，针体内部中心有贯通的气孔；所述连接结构包括球头式的管接头，管接头上球头的外表面用于与枪头一端的内表面套接；所述电容检测装置（5.3）设置有液面高度自动探测器及自动报警器。
5.如权利要求4所述的多通道全自动血型分析仪，其特征在于：所述加样机械臂（2）上的Y轴导轨（2.9）设置有多个固定座（2.10），配备可相互独立的在Y 轴和Z 轴移动的加样通道（5）。
6.如权利要求2所述的多通道全自动血型分析仪，其特征在于：所述的机械手装置（6），包括：上支架（6.1）、下支架（6.2），所述上支架（6.1）安装有驱动电机（6.3）所述电机中间设置有电机丝杆（6.4），所诉电机丝杆（6.4）的下端连接有传动杆（6.5）；所述传动杆（6.5）位于下支架（6.2）和上支架（6.1）的通孔内；所述下支架（6.2）的下端设置有手抓（6.6及弹柱（6.7），所述手爪（6.6）一端用固定销（6.8）铰接在下支架（6.2）上，另一端通过导向轴（6.9）与所述传动杆（6.5）铰接配合；驱动电机（6.3）转带动电机丝杆（6.4）的上下运动，电机丝杆（6.4）带动传动杆（6.5）上下运动，传动杆（6.5）的上下运动带动手抓（6.6）以固定销（6.8）为轴摆动，实现机械手对凝胶检测卡（6.10）或凝胶卡穿刺工具（15）的抓取。
7.如权利要求1所述的多通道全自动血型分析仪，其特征在于：所述自动匀混试剂载架（12）包括：载架本体（12.1）和混匀机构（12.2），所述载架本体（12.1）上设置有若干个放置反应试剂瓶（12.3）的试剂位、若干个放置稀释液盒（12.4）的稀释液位；混匀机构（12.2）包括匀混电机（12.5），所述电机（12.5）输出轴上设置一个圆柱凸轮轴（12.6），所述圆柱凸轮轴（12.6）连接有与其配合往复运动的齿条连接件，所述齿条连接件上设有齿条，所述反应试剂瓶（12.3）的试剂位的每个试剂位均设有齿轮和吸盘，所述齿条的往复运动带动齿轮旋转振荡，带动吸附在吸盘上的试剂瓶（12.3）旋转振荡。
8.如权利要求1所述的多通道全自动血型分析仪，其特征在于：所述其中所述的成像装置（9）包括相机（9.1）和箱体（9.2）；所述箱体（9.2）上设置有独立调控的LED 前照灯（9.3）和LED背影灯（9.4）；所述相机设置在支架（9.5）上，所述相机（9.1）在所述支架（9.5）上活动连接，并能在支架（9.5）调整方向；所述凝胶检测卡通过机械手装置（6）放置于箱体（9.2）内进行拍照采集图像。
9.如权利要求1所述的多通道全自动血型分析仪，其特征在于：所述废枪头收集箱（15）和废卡收集箱（16）以固定的方式安置在工作平台（4），所述废枪头收集箱（15）和废卡收集箱（16）套有医疗废物垃圾袋；在每个移液过程后，加样通道（5）移动到废枪头收集箱（15）的上方通过退枪头工具（17）推掉的废枪头掉落上述垃圾袋内；在实验拍照结束后，使用过的凝胶检测卡由机械手装置（6）搬运到废卡收集箱（16）上方将凝胶检测卡回收。
10.如权利要求1所述的多通道全自动血型分析仪，其特征在于：所述分析仪内部还包括卡条码扫描器（19）和样本扫描器（20）；所述卡条码扫描器（19）设置在抓手机械臂（3）的固定座（2.10）上，实现随机械臂移动扫描；样本条码扫描器（20）以固定的方式安置在上样本载架（11）的一侧，在样本载架（11）往工作平台（4）上装载的过程中扫描样本条码。
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