载玻片组装及染色***
技术领域
本发明涉及载玻片染色技术,尤其是涉及一种载玻片组装及染色***。
背景技术
载玻片染色是影响载玻片制片成功与否的关键性因素。传统载玻片染色为手工染色,采用将载玻片投入染色容器内进行着色的方式。由于载玻片浸润面积较大,后期清洁和干燥费时费力,在人工操作的情况下,还容易发生样本污染现象,染色过程缺少统一的操作规范和标准。为解决上述技术问题,有人研发了一种半自动染色***,载玻片集成在半自动染色装置下方安装板的定位槽内,定位槽上卡装染色罐,安装板上方的壳体内集成有多个固定管,每个固定管内集成多根染色剂管路和一个加样针。半自动染色***在一定程度上解决了传统手动染色人工干预多的技术问题,但是依然存在以下问题:首先,半自动染色***结构大而笨重,占用空间,能耗高,人工干预多,存在污染风险;其次,染色前需要人工将染色罐旋对应旋拧在每个定位槽内,即需要人工辅助作业;再者,染色过程中需要频繁更换加样针上的枪头,同时需要频繁更换调整加样针连通的染色剂管路,操作麻烦,染色一定时间后需要人工将多个染色罐内的染色剂统一倒掉,且多个样本的染色时间存在差异,染色重复性差;染色剂大多具有毒性和挥发性,存在安全问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种自动化程度高、染色组件装配效率高、染色效率高且安全性高的载玻片组装及染色***。
为实现上述目的,本发明采取下述技术方案:
本发明所述的载玻片组装及染色***,包括将由载玻片、染色基板和筒罐构成的染色组件组装为一体的组装单元和对所述染色组件上的样本进行染色的染色单元,所述组装单元和所述染色单元之间通过输送单元相衔接;
所述组装单元包括染色罐旋转上料机构,能够容纳筒罐并进行筒罐的自动翻转和自动上样;
染色基板上料机构,能够容纳染色基板并进行染色基板的自动上料;
载玻片上料机构,能够容纳载玻片并进行载玻片的自动上料和卡装、并自动推送组装在一起的载玻片、染色基板;
旋拧机械手,能够抓取、转移和旋拧筒罐;
染色组件推送机构,将组装在一起的染色组件推送至所述输送单元。
所述染色罐上料机构包括筒罐储盒,所述筒罐储盒中设置有弧形的单排筒罐出料通道,所述单排筒罐出料通道出口处切向连接有底部带有震动器的线型单排输出通道,所述线型单排输出通道出口处设置有电机驱动的旋转盘,所述旋转盘上沿径向开设有用于接收筒罐的凹槽,所述凹槽延伸至旋转盘边缘的出口处设置有气缸驱动的升降托板,所述升降托板下方设置有输出导轨,所述输出导轨上滑动设置有气缸驱动的上料托板,所述上料托板和升降托板相互配合。
所述上料托板和升降托板为开口对置的U形结构,上料托板的U形臂之间设置有定位托板;当两者相配合时,上料托板的U形托臂位于升降托板的U形托臂外侧,所述定位托板位于升降托板的U形臂之间,且所述U形托臂上开设的耳板搭接槽均位于同一条直线上。
所述载玻片上料机构包括平行间隔设置的横向块和横向立板,所述横向块的横向滑轨上滑动设置有由气缸驱动的支座,所述支座竖板的竖直滑轨上滑动设置有由升降气缸驱动的升降座I,所述升降座I上设置有用于吸附载玻片的真空吸盘;所述支座的底部设置有横向延伸的连接块,支座与所述连接块上的立座Ⅰ左右间隔设置,所述立座Ⅰ的竖直滑轨上滑动设置有由升降气缸驱动的推手,所述横向立板的顶部设置水平滑板,所述推手向上延伸出所述水平滑板的横向滑槽,横向立板的左侧设置有载玻片储存盒。
所述染色基板上料机构包括间隔设置的染色基板储存盒和立座Ⅱ,所述水平滑板的左端向后延伸形成安装部,所述染色基板储存盒底开口设置并通过安装框架设在水平滑板的安装部上,染色基板储存盒的底部与水平滑板的安装部间隙设置;所述立座Ⅱ上设置有由气缸驱动的水平推板,所述水平推板的长度大于染色基板储存盒的长度,水平推板纵向往返运动于染色基板储存盒和水平滑板之间;
所述染色组件推送机构包括由气缸驱动的水平推块和自水平滑板右端前侧边向前延伸的推送滑道,所述水平推块沿纵向往返于所述推送滑道和输送单元之间。
所述旋拧机械手包括设置在所述横向立板右端并由旋转气缸驱动的旋转支架,所述旋转支架的竖直滑轨上滑动设置有由气缸驱动的升降座Ⅱ,所述升降座Ⅱ上设置有向下延伸的安装支架,所述安装支架的底部设置有旋转电机驱动的旋转座,所述旋转座的夹持气缸上对应设置有一对与筒罐相配合的弧形夹板。
所述染色单元包括底板,所述底板上设置有用于衔接所述输送单元的染色组件输入机构,所述染色组件输入机构的出口端通过进样抓手与环形输送机构的进口端相衔接,所述环形输送机构的出口端通过出样抓手与染色组件输出机构相衔接;所述环形输送机构包括由步进电机驱动的输送链条,所述输送链条的顶部均匀间隔设置有多个用于卡装所述染色组件的搬运组件,所述搬运组件下方设置有废液池;沿输送链条环向间隔设置有多个染色工位,所述染色工位设置有加样机构和翻转机械手。
所述进样抓手和出样抓手结构相同,进样抓手和出样抓手均包括固连在所述底板底部的U形框架,所述U形框架的两侧壁上设置有一对竖直滑轨,所述竖直滑轨上滑动设置有步进电机驱动的水平升降板,所述水平升降板上转动设置有同步带传送机构驱动的旋转轴,所述旋转轴向上延伸出底板,其顶部的水平板上设置有直线气缸驱动的滑块,所述滑块上的夹持气缸上设置有一对呈L形结构的夹持臂,所述夹持臂的水平段开设有与所述染色基板相配合的限位槽。
所述搬运组件包括通过连接片固连在所述输送链条上的安装块,所述安装块上通过铰轴连接有用于卡装所述载玻片基板的U形卡板,安装块与所述U形卡板之间设置有水平定位结构,U形卡板的内侧面开设有与染色基板相配合的限位卡槽;
所述翻转机械手包括固连在所述底板上的底座,所述底座的导轨上滑动设置有由气缸驱动的L形支架,所述L形支架的上端设置有由旋转电机驱动的旋转手,所述旋转手与所述U形卡板高度一致,旋转手上开设有与所述染色基板的短边相配合的定位槽。
所述加样机构包括固连在所述底板上的L形基板,所述L形基板水平段上的加样组件与所述搬运组件上下对应设置;所述加样组件包括由升降气缸驱动的水平块,所述水平块上设置有加样针。
本发明优点在于结构简单、巧妙,染色组件的组装和染色过程无需人工干预,解决了传统人工装配和半自动染色工作效率低的技术问题,规范了载玻片组装和染色操作,实现了染色组件的自动化装配和载玻片的自动染色,为实现载玻片的全自动化分析打下基础。组装单元在保证装配精度的同时提高了装配效率和染色效率;染色单元能够实现染色剂或洗脱液的自动添加和倾倒,染色重复性好,提高了染色效率,减少染色剂对人体的危害,安全性高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是与本发明配套使用的染色组件的结构示意图。
图3是图2中染色基板的结构示意图。
图4是本发明所述组装单元的结构示意图(隐去筒罐储盒)。
图5是图4中染色罐上料机构的结构示意图。
图6是图5的俯视结构示意图。
图7是图5中旋转盘部分的结构示意图。
图8是图5中上料托板部分的结构示意图。
图9是图4中载玻片上料机构的结构示意图。
图10是图4载玻片上料机构的结构示意图(隐去横向立板和水平滑板)。
图11是图4中旋拧机械手的结构示意图。
图12是本发明所述染色单元的结构示意图。
图13是图12的俯视结构示意图(隐去第一护罩、第二护罩和废液池)。
图14是图12中加样机构的结构示意图。
图15是本发明所述加样机构的另一种结构示意图。
图16是本发明所述搬运组件与翻转机械手的位置关系图。
图17是本发明所述进样抓手的结构示意图。
图18是本发明的工作流程图。
具体实施方式
如图1所示,本发明所述的载玻片组装及染色***,包括将由载玻片、染色基板(如图3所示,染色基板包括移载板W01,所述移载板W01上设置有一个用于放置载玻片的卡放凹槽W02,所述卡放凹槽W02的深度与载玻片的厚度差值为2-5mm,卡放凹槽W02的底壁上开设有观察孔W03,卡放凹槽W02的长边中部分别向外侧延伸形成旋拧凹槽W04,每一所述旋拧凹槽W04的一端为旋进位,另一端通过螺接盖W05板形成卡固位,两个所述卡固位互为对角)和筒罐M构成的染色组件V(染色组件的结构如图2所示)组装为一体的组装单元和对所述染色组件V上的样本进行染色的染色单元,所述组装单元和所述染色单元之间通过输送单元100相衔接;
如图1所示,为便于装配,实际安装时输送单元100设置在底板U上,组装单元设置在底板N上,染色单元设置在底板X上,输送单元100为设置在底板U上的同步带传送机构,输送单元100的同步带纵向设置,位于同步带出口端的底板U间隔设置有移液机构和由水平气缸驱动的推杆102,染色组件V运行至同步带出口端时样本加样针向染色组件的筒罐内注入样本,然后通过推杆102将同步带上的染色组件推送至染色单元。
本实施方式的具体结构如下:如图1、4所示,所述组装单元包括染色罐上料机构200,能够容纳筒罐并进行筒罐的自动翻转和自动上样;能够容纳染色基板并进行染色基板自动上料的染色基板上料机构300,能够容纳载玻片并进行载玻片的自动上料和卡装、并自动推送组装在一起的载玻片、染色基板的载玻片上料机构400,能够抓取、转移和旋拧筒罐的旋拧机械手500,将组装在一起的染色组件推送至所述输送单元100的染色组件推送机构600;染色基板上料机构300和载玻片上料机构400纵向对应设置,载玻片上料机构400、染色组件推送机构600、旋拧机械手500和染色罐上料机构200自左向右依次衔接。
本发明所述组装单元的具体结构如下:
如图5-8所示,所述染色罐上料机构200包括设置在底板N上的筒罐储盒201,所述筒罐储盒201中设置有弧形的单排筒罐出料通道,所述单排筒罐出料通道出口处切向连接有底部带有震动器202的线型单排输出通道,所述线型单排输出通道出口处设置有电机驱动的旋转盘203,所述旋转盘203上沿径向开设有用于接收筒罐的凹槽204,所述凹槽204延伸至旋转盘203边缘的出口处设置有气缸驱动的升降托板205,所述升降托板205下方设置有输出导轨,所述输出导轨上滑动设置有气缸驱动的上料托板206,所述上料托板206和升降托板205相互配合;所述上料托板206和升降托板205为开口对置的U形结构,上料托板206的U形臂之间设置有定位托板207;当两者相配合时,上料托板206的U形托臂位于升降托板205的U形托臂外侧,所述定位托板207位于升降托板205的U形臂之间,且所述U形托臂上开设的耳板搭接槽208均位于同一条直线上。
本发明所述染色罐上料机构200的工作过程如下:
将筒罐M倒置于筒罐储盒201内,即使筒罐M的基座耳板挂接在弧形的单排筒罐出料通道上,当震动器202开启时,筒罐M沿单排筒罐出料通道和线型单排输出通道依次前进,当行至线型单排输出通道出口处时,在惯性作用下,进入旋转盘203的凹槽204内,并通过升降托板205进行卡固,之后,旋转盘203转动180°,使筒罐M调正方向竖直摆放。在此期间,线型单排输出通道出口被旋转盘203封堵,阻止其他筒罐M出料。上料托板206沿输出导轨运行至升降托板205正下方,筒罐M随升降托板205下降,当升降托板205和上料托板206处于同一水平面时,升降托板205和上料托板206交错配合,筒罐M被两者共同承托,当升降托板205继续下降后,筒罐M仅由上料托板206承托,之后,随上料托板206沿水平方向移向下一工序,进行染色罐的装配。
如图9、10所示,所述载玻片上料机构400包括平行间隔设置底板N上的横向块401和横向立板402,所述横向块401的横向滑轨上滑动设置有由气缸驱动的支座403,所述支座403竖板的竖直滑轨上滑动设置有由升降气缸驱动的升降座I404,所述升降座I404上设置有用于吸附载玻片的真空吸盘405;所述支座403的底部设置有横向延伸的连接块,支座403与所述连接块上的立座Ⅰ406左右间隔设置,所述立座Ⅰ406的竖直滑轨上滑动设置有由升降气缸驱动的推手407,所述横向立板402的顶部设置水平滑板408,所述推手407向上延伸出所述水平滑板408的横向滑槽409,横向立板402的左侧设置有载玻片储存盒410。工作时,气缸通过支座403带动真空吸盘405移动至载玻片储存盒410上方,通过升降气缸调整真空吸盘405高度使其吸附一个载玻片,染色基板上料机构300将染色基板推送至水平滑板408上,载玻片上料机构400移动至染色基板正上方,然后再次调整其高度将载玻片卡装在染色基板的卡放凹槽W02内;调整推手407位置使其位于染色基板左侧,然后调整推手407高度使其延伸出横向滑槽409向右推送组装后的载玻片和染色基板,直至推送至染色组件推送机构600对应处的水平滑板408上,推手407下降向左移动至原始位置,以便于推送下下一个染色基板和载玻片组合。
如图4所示,所述染色基板上料机构300包括间隔设置的染色基板储存盒301和设置底板N上的立座Ⅱ302,所述水平滑板408的左端向后延伸形成安装部,所述染色基板储存盒301底开口设置并通过安装框架设在水平滑板408的安装部上,染色基板储存盒301的底部与水平滑板408的安装部间隙设置;所述立座Ⅱ302上设置有由气缸驱动的水平推板303,所述水平推板303的长度大于染色基板储存盒301的长度,水平推板303纵向往返运动于染色基板储存盒301和水平滑板408之间,水平推板303沿纵向推动染色基板由染色基板储存盒301底部推送至水平滑板408上;所述染色组件推送机构600包括由气缸驱动的水平推块601和自水平滑板408右端前侧边向前延伸的推送滑道602,所述水平推块601沿纵向往返于所述推送滑道602和输送单元100之间,将组装后的染色组件推送至输送单元100上。
如图11所示,所述旋拧机械手500包括设置在所述横向立板402右端并由旋转气缸驱动的旋转支架501,所述旋转支架501的竖直滑轨上滑动设置有由气缸驱动的升降座Ⅱ502,所述升降座Ⅱ502上设置有向下延伸的安装支架503,所述安装支架503的底部设置有旋转电机驱动的旋转座504,所述旋转座504的夹持气缸上对应设置有一对与筒罐相配合的弧形夹板505,所述弧形夹板505的下部开设有与筒罐M下部加强筋相配合的定位槽506。工作时,首先通过旋转气缸调整旋转支架501位置,使其与上料托板206上的筒罐上下对应,弧形夹板505夹持前处于张开状态,弧形夹板505沿竖直滑轨下降直至筒罐完全位置弧形夹板505内,弧形夹板505闭合夹持筒罐并上升、旋转至染色组件推送机构600上方,使其与载玻片和染色基板组上下对应设置,调整筒罐高度使其正好位于载玻片上表面,通过旋转电机带动弧形夹板505转动,使筒罐M的两个基座耳板从染色基板的旋拧凹槽W04的旋进位转入卡固位,继而将三者紧密连接。
本发明所述染色单元的具体结构如下:
如图12、13所示,所述染色单元包括底板X,所述底板X上设置有用于衔接所述输送单元100的染色组件输入机构A00,所述染色组件输入机构A00的出口端通过进样抓手B00与环形输送机构的进口端相衔接,所述环形输送机构的出口端通过出样抓手C00与染色组件输出机构D00相衔接,染色组件输入机构A00和染色组件输出机构D00均为同步带传送机构;所述环形输送机构包括由步进电机驱动的输送链条E00,所述输送链条E00的顶部均匀间隔设置有多个用于卡装所述染色组件的搬运组件F00,所述搬运组件F00下方设置有废液池Y;沿输送链条E00环向间隔设置有多个染色工位,所述染色工位设置有加样机构H00和翻转机械手I00,安装时可根据实际需求设置具体的染色工位数量和位置,如***细胞检测需要间隔设置16个染色工位;如图14所示,所述加样机构H00包括固连在所述底板X上的L形基板H01,所述L形基板H01水平段上的加样组件与所述搬运组件F00上下对应设置;所述加样组件包括由升降气缸驱动的水平块,所述水平块上设置有加样针H03。当然,若需要对样本进行梯度洗脱时,可在水平块上间隔设置三个与分别与不同洗脱液相连通的加样针H03,具体如图15所示,然后将加样组件固连在丝杠步进电机H04的螺母座H05上,通过丝杠步进电机H04调整三个加样针H03的位置,满足不同洗脱液的洗脱需求,如***细胞检测时,需要在第三个染色工位设置三个加样针H03,依次对载玻片上的样本进行95%乙醇洗脱、80%乙醇洗脱和70%乙醇进行梯度洗脱,确保洗脱效果。
如图17所示,所述进样抓手B00和出样抓手C00结构相同,以进样抓手B00为例具体说明其结构,包括固连在所述底板X底部的U形框架B01,所述U形框架B01的两侧壁上设置有一对竖直滑轨,所述竖直滑轨上滑动设置有步进电机驱动的水平升降板B02,所述水平升降板B02上转动设置有同步带传送机构驱动的旋转轴B03,所述旋转轴B03向上延伸出底板X,其顶部的水平板B04上设置有直线气缸驱动的滑块B05,所述滑块B05上的夹持气缸上设置有一对呈L形结构的夹持臂B06,所述夹持臂B06的水平段开设有与所述染色基板相配合的限位槽。进样抓手B00和出样抓手C00具有升降、水平旋转和纵向平移的功能,实现染色组件与输送连接的对接,无需人工搬运,提高工作效率。
如图16所示,所述搬运组件F00包括通过连接片固连在所述输送链条E00上的安装块F01,所述安装块F01上通过铰轴连接有用于卡装所述载玻片基板的U形卡板F02,安装块F01与所述U形卡板F02之间设置有水平定位结构,所述水平定位结构包括固连在所述安装块F01上的限位筒F03,所述限位筒F03内设置有回位弹簧,回位弹簧端部的定位珠F04延伸出所述限位筒F03并卡装在所述U形卡板F02的限位槽内,U形卡板F02的内侧面开设有与染色基板相配合的限位卡槽,用于卡装载玻片。
如图16所示,所述翻转机械手I00包括固连在所述底板X上的底座I01,所述底座I01的导轨上滑动设置有由直线气缸驱动的L形支架I02,所述L形支架I02的上端设置有由旋转电机驱动的旋转手I03,所述旋转手I03与所述U形卡板F02高度一致,旋转手I03上开设有与所述载玻片的短边相配合的定位槽。倾倒染色剂或洗脱液时,气缸通过L形支架I02驱动旋转手I03向U形卡板F02移动,确保载玻片外端的短边正好卡装在旋转手I03的定位槽内,旋转电机通过旋转手I03带动U形卡板F02和载玻片翻转180°,将染色剂或洗脱液倒入下方的废液池内,U形卡板F02翻转过程中定位珠F04受力挤压回位弹簧退回至限位筒F03内;倾倒完毕后,旋转电机通过旋转手I03带动U形卡板F02和载玻片恢复至水平位置,气缸通过L形支架I02带动旋转手I03驶离U形卡板F02,确保染色组件顺利通过;U形卡板F02恢复至水平状态后定位珠F04在回位弹簧的作用下顶入限位卡槽内,对U形卡板F02水平定位,确保染色组件的运行稳定性。
实际安装时,为保护染色单元,在底板X上罩设有第一保护罩E01,废液池Y设置在第一保护罩E01上;在环形输送机构上罩设有第二保护罩E02。
实际染色时,以***细胞的染色为例,为便于设置染色,将与进样抓手B00对应处的输送链条E00上入口端标记为1号工位,然后自1号工位沿顺时针依次排序标记,每相邻两个工位之间的间距与相邻两搬运组件F00的间距一致,与出样抓手C00对应处的输送链条E00出口端为28号工位(即末号工位),出样抓手C00将28号工位的载玻片抓送至染色组件输出机构D00。
本发明的工作过程及原理描述如下:
如图18所示,多个筒罐M倒置于筒罐储盒201内即筒罐M通过其基座耳板悬挂在弧形的单片筒罐出料通道上,震动器202工作时筒罐M沿单排筒罐出料通道和线型单排输出通道依次前进,当行至线型单排输出通道出口处时,在惯性作用下,进入旋转盘203的凹槽204内,并通过升降托板205进行卡固,旋转盘2033转动180°,使筒罐M调正方向竖直摆放,实现了旋转盘203的自动翻转。在此期间,线型单排输出通道出口被旋转盘203封堵,阻止其他筒罐M出料。上料托板206沿输出导轨运行至升降托板205正下方,筒罐M随升降托板205下降,当升降托板205和上料托板206处于同一水平面时,升降托板205和上料托板206交错配合,筒罐M被两者共同承托,当升降托板205继续下降后,筒罐M仅由上料托板206承托;筒罐自动上料的同时,染色基板上料机构300将染色基板推送至水平滑板408上,载玻片上料机构400的真空吸盘405载玻片并移动至染色基板上方,调整真空吸盘405高度,真空吸盘405通气后将载玻片卡装在染色基板的卡放凹槽W02内,推手407上升延伸出横向滑槽409将组装后的载玻片和染色基板组推送至染色组件推送机构600对应处的水平滑板408上等待筒罐,载玻片上料机构400向左移动至载玻片储存盒410对应位置处,以便于推送下一个载玻片和染色基板组;旋拧机械手500的旋转气缸通过旋转支架501带动弧形夹板505顺时针旋转90°,使弧形夹板505与输出导轨上下对应,调整上料托板206位置使上料托板206上的筒罐与弧形夹板505上下对应设置,弧形夹板505张开并下降卡装筒罐,使筒罐罐体完全位于弧形夹板505围成的夹持空间内,弧形夹板505闭合夹持筒罐并上升,旋拧气缸再次通过旋转支架501带动弧形夹板505和筒罐逆时针旋转90°,使筒罐正好位于载玻片上方,调整筒罐高度使其基座耳板贴设载玻片上表面,通过旋转电机带动弧形夹板505转动,使筒罐的两个基座耳板从染色基板的旋拧凹槽W04的旋进位转入卡固位,进而将三者紧密连接,实现了染色组件的自动装配,提高了装配效率,便于后续输送、染色及倾倒染色剂或洗脱液。
染色组件组装完成后,染色组件推送机构600的气缸驱动水平推块601将染色组件由推送滑道602推送至输送单元100的同步带上,染色组件在同步带作用下向前平移经移液机构101处时,移液机构101对染色组件进行加样,移动至推杆102位置处时,推杆102向右推送染色组件将其推送至染色组件输入机构A00的同步带上,染色组件运行至染色组件输入机构A00的出口端时进样抓手B00夹持染色组件并顺时针旋转90°,使染色组件与1号工位的搬运组件F00对齐设置,进样抓手B00的水平板B04上的滑块带动染色组件向搬运组件F00移动,使染色组件正好卡装在U形卡板F02内,然后进样抓手B00回缩、逆时针旋转与染色组件输入机构A00对接,便于转送另一个染色组件;搬运组件F00上的染色组件沿顺时针先后经过16个染色工位进行染色或洗脱,在每个染色工位染色或洗脱时,加样针H03首先向筒罐内注入染色剂或洗脱液染色预设时间后,翻转机械手I00的旋转手I03向搬运组件F00方向移动,确保染色基板外端的短边正好卡装在旋转手I03的定位槽内,旋转手I03和U形卡板F02共同作用于载玻片,旋转电机带动旋转手I03翻转180°将染色剂或洗脱液倒入下方的废液池内,载玻片每染色或洗脱后随输送链条E00继续水平移动至下一工位,直至染色完成,染色完成后出样抓手C00的夹持臂B06卡紧载玻片用向外拉载玻片,将载玻片由U形卡板F02转移至出样抓手C00的夹持臂B06上,然后出样抓手C00顺时针旋转90°将载玻片放置在染色组件输出机构D00的同步带上输送至下一工位,实现了染色组件的自动组装和自动染色,实现了规范化和标准化检测。