專利名稱：自動精密加樣裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及一種用于全自動免疫檢測系統(tǒng)中樣本、試劑及底物等定量加樣的自 動加樣結構裝置。
背景技術：
免疫檢測是利用抗原和抗體的特異性反應進行生物醫(yī)學檢測的一種手段，利用同 位素、酶、化學發(fā)光物質等對檢測樣品的信號進行放大和顯示，因此，常用于分泌、傳染病、 免疫、腫瘤、藥理等生物醫(yī)學的樣品檢測。免疫檢測設備的檢測精度，一定程度上取決于定 量加樣的精度，保證了樣本、試劑及底物加樣量的精度，才可能保證檢測數據和結果的準確 性，這是組成免疫檢測設備精度的基礎。在半自動免疫檢測系統(tǒng)中，樣本、試劑及底物的加 樣靠手工操作，增加了醫(yī)務和實驗人員相當大的工作量，由于是人工加樣，在加樣量上勢必 有比較大的誤差，導致加樣的cv值過大，得不出準確的檢測數據和結果。隨著社會經濟的 發(fā)展和生物檢測技術的進步，免疫檢測水平也隨著不斷的提高，同時，免疫檢測數量大幅度 增加，樣品的處理量也呈數量級增長，所以，可以自動定量加樣的全自動免疫檢測設備應求 而生，在全自動免疫檢測設備中，定量加樣的工作由設備的定量加樣裝置自動完成，精度較 高，且穩(wěn)定性好，加樣量CV值小，得出的檢測數據和結果精度比手動加樣大幅提高。由于全 自動免疫檢測設備良好的性能，市場需求旺盛，但絕大部分的市場份額由國外的幾大集團 所瓜分，價格昂貴。目前，國內的大多數全自動免疫檢測設備生產廠家設計生產的全自動免疫檢測設 備大都尚未成熟，離國際先進水平還有很大的一段距離，不管是在精度上，或是在穩(wěn)定性 上。而造成目前國內設備性能較差的因素，在一定程度上是由于在自動加樣裝置上的設計 重視的不夠多?，F用于檢測儀器的自動加樣裝置，已有多種形式滿足不同的需求，如齒輪 與齒條配合式自動注射裝置，以及液壓集成塊式的定量注射裝置，目前在普通的化學、生物 學、藥學領域中的檢測儀器均有應用，尤其在分析研究少量樣本的相關微量注射實驗中尤 為常見?，F有的注射裝置漸漸不能滿足儀器使用的需要，也顯示出其使用過程中各種不便 之處。比如齒輪與齒條配合式自動注射裝置體積大，易造成不必要的浪費材料，使用起來 單方向傳動精度差，并且該部件使用過程中容易磨損；液壓集成塊式的定量注射裝置，成本 較高，并且對集成塊及各部件的加工精度要求很高，實際生產很難達到要求，使用時裝置內 容易有殘留，較難清洗，影響檢測結果的準確性等缺點。針對目前國內檢測設備自動加樣 裝置普遍存在的精度差、結構復雜、穩(wěn)定性差、價格昂貴等缺陷，本發(fā)明立足于從根本上解 決目前國內加樣裝置所存在的各種問題，解決全自動免疫檢測設備中自動、穩(wěn)定、準確加樣 問題，進而設計生產出性能較好，價格合理的設備，推動全自動免疫檢測設備開辟嶄新的市 場。

發(fā)明內容
本發(fā)明主要是為了解決全自動免疫檢測系統(tǒng)自動定量加樣，高精度、穩(wěn)定的問題，力求做到高精度、穩(wěn)定性好、自動化程度高、易于推廣、簡單實用。
本發(fā)明主要由步進電機(配傳動螺桿)、注射器、精密導軌、滑塊(配直線軸承)、 注射前板、電機卡板、電機擋板、光耦傳感器和光耦片、三通塊等組成。其特征在于使用時，高精度的步進電機受上位機控制，帶動螺桿配合具導向功能的注射滑塊 上的傳動螺母為動力的傳輸方式，驅動注射器活塞做往返直線滑動，實現自動精密的定量 加樣，步進電機主軸與螺桿可以是一體的，兩者也可以是分體的，其連接方式為螺接，鉚接 或者銷接。所述步進電機在數字脈沖信號響應下，作用于直線軸承實現直線往復運動。上述步進電機連接在具有傳動導向功能的注射滑塊上，注射滑塊平行于步進電機 的傳動軸方向往復運動。上述注射滑塊上安裝直線軸承并且在光軸導軌的導向作用下，滑動軌跡為無旋轉 的直線運動，注射滑塊與直線軸承配對使用，或者與矩形導軌組合使用。所述注射器活塞通過活動鉸接方式與注射滑塊連接，其抽取與推入動作與光軸導 軌的布置方向平行，且處于導軌的對稱面上。上述注射滑塊帶動光耦片一起跟隨注射器做平行往復運動，光耦片的位移就是注 射器活塞的位移。上述注射滑塊上的光耦片在回程運動時會切入到電機擋板另一側的光耦中，控制 系統(tǒng)主機就會檢測到注射滑塊也就是注射器活塞到達機械零點，系統(tǒng)會從此機械零點重新 定位，發(fā)送數字脈沖信號，從而保證注射器活塞在運行數萬次后的單程運動高度準確。上述整體結構特征各個零部件成橫向或縱向布置，結構接湊，注射器及注射閥主 體在裝置外層，光耦傳感器和傳動部分在裝置里層。所述兩個注射前板、兩個注射閥和注射器，規(guī)格相同并且關于步進電機螺桿成 180°對稱布置平行于注射滑塊運動方向。本發(fā)明為實現自動精密加樣需要的功能，加樣裝置的設計方案原理是當需要加 樣時，加樣針移動到目標液體里面，根據電腦事先設定的不同加樣量，系統(tǒng)首先給步進電機 持續(xù)發(fā)送一定數量的脈沖信號，電機響應轉動，帶動螺桿轉動，螺桿驅動滑塊帶動注射器活 塞、沿著光軸導軌直線移動一定位移，直至脈沖信號停止，完成抽取定量目標液體；抽取完 成后，加樣針移動到目標試劑杯里面，系統(tǒng)給步進電機反轉的指令，電機螺桿反向轉動，并 帶動滑塊沿著光軸導軌返回移動，一直到注射活塞回到零點，脈沖信號停止，注射器向試劑 杯注射出目標液體，完成注射動作。本發(fā)明的優(yōu)點在于一、采用精密的結構件和合理的驅動方式。本發(fā)明的步進電機主軸與傳動螺桿為 一體化設計，基本的結構件皆為專廠定做，尺寸公差都控制在0. 01mm，裝置整體的裝配精度 可控制在0. Imm;而采用螺桿傳動的方式，在于螺桿的傳動比大，相對于齒輪傳動、鏈條傳 動、帶傳動的傳動精度高，適合進行精密傳動，與步進電機主軸作為整體制造，可進一步的 減少傳動誤差，提高了可控制的精度；同時，對于步進電機的步距角控制，本發(fā)明采用了細 分驅動器，使高精度步進電機的步距角更小。二、穩(wěn)定性與自動化控制。在這本發(fā)明當中，我們采用了注射器的歸零功能。注射 器這個機械參考零點是固定的，是一個光耦傳感器，注射器的初始位置就在參考零點，每次注射也都以回到參考點結束。這是裝置實現高重復性精度的關鍵，保證了注射器有一個自己的參考坐標系，光耦片的位移也是注射器的運動行程，每一次注射都有在相同的參考點 和起點，減少了每次注射之間可能的誤差，保證相對可靠的重復精度。三、簡單的結構，易于維護。本發(fā)明裝置所需的零件數量少，自動控制方式簡單，裝 配簡便，易于調整及維修。


圖1本發(fā)明的自動精密加樣裝置結構示意圖一
圖2本發(fā)明的自動精密加樣裝置結構示意圖二圖中各標號列示如下1-步進電機，2-電機卡板，3-電機前板，4-光軸導軌，5-注射器，6-三通塊，7-光 耦傳感器，8-電機擋板，9-光藕片，10-注射滑塊，11-光軸導軌，12-螺桿
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方案做進一步的詳細說明本發(fā)明的電機卡板2、電機前板3、電機擋板8、兩個光軸導軌11，五個零件之間緊 密配合，相互連接組成了整個加樣裝置的支撐結構；步進電機1連接在電機卡板2上，步進 電機1所配套的精密螺桿12穿過電機卡板2和電機擋板8，螺桿12的傳動螺母固定在注 射滑塊10上；注射滑塊10上裝著直線軸承的兩個導向孔，與光軸導軌11配合，在步進電機 1的驅動下，可在電機卡板2與電機擋板8之間沿著光軸導軌11平穩(wěn)、自由的滑動；注射滑 塊10下方裝有光耦片9，與安裝固定在電機前板3下方的光耦傳感器7 —起，用于位置的控 制；注射器5安裝在電機前板3上方，注射器活塞自由端固定在注射滑塊10上，跟隨著注射 滑塊10 —起沿著光軸導軌11做直線運動，注射器缸的液體進出口與三通塊6固定連接；三 通塊6用于抽樣和加樣的液路切換。根據加樣量的大小的不同，系統(tǒng)都有相應的脈沖量與之相對應，不同的試劑和樣 本也都有事先編排好的位置。每次加樣，加樣針會首先走到試劑或樣本容器里面，進入液面 以下一定距離。此時，系統(tǒng)都會根據選定所需的劑量給步進電機1發(fā)送脈沖信號，步進電機 1受激勵，螺桿12轉動驅動注射滑塊10帶著注射器活塞順沿著光軸導軌11往后走一定位 移，直到系統(tǒng)發(fā)送的脈沖信號達到一定的數量而停止，與此同時，注射器5也通過液壓管路 吸取定量目標液體。完成后，加樣針再次移動至反應杯上方，然后系統(tǒng)持續(xù)給步進電機以 反向脈沖信號，螺桿12轉動驅動注射滑塊10帶著注射器活塞順沿著光軸導軌11 一直往前 走，直到注射滑塊10上的光耦片9進入光耦傳感器7里面，系統(tǒng)停止向步進電機1發(fā)送脈 沖信號，步進電機1停止轉動(即回零)，加樣針里面的目標液體也注入反應杯中，加樣針上 移回初始位置，一次注射循環(huán)完成。綜上所述，本發(fā)明的自動精密加樣裝置設計合理、結構簡單、維護方便、易于推廣， 可實現高精度、穩(wěn)定、全自動的加樣注射過程。該裝置可用于各種需要進行定量加樣的儀器 和場合，有著廣泛的應用前景。目前，本發(fā)明已經應用于全自動化學發(fā)光免疫分析儀上，實 現兩種底物的等量、同時加樣，實際效果表明，本裝置完全達到設計的目的和效果，真正實 現高精度、高穩(wěn)定性、全自動等功能。
權利要求
1.一種自動精密加樣裝置包括步進電機、螺桿、電機卡板、注射前板、光軸導軌、注射 滑塊、電機擋板、注射器、光耦傳感器、光耦片、三通塊。步進電機固定在電機卡板上，電機卡 板與注射前板一端連接，注射前板另一方向與電機擋板連接，步進電機主軸連著螺桿，螺桿 上有注射滑塊，注射滑塊可做直線運動，注射滑塊上固定著注射器的活塞，注射器的進出口 連接著固定在注射前板的三通塊上。該加樣裝置的特征在于使用高精度的步進電機，以螺 桿傳動輔佐為動力的傳輸方式，推動注射活塞進行定量加樣，步進電機主軸與螺桿可以是 一體的，兩者也可以是分體的，步進電機主軸與螺桿螺接，鉚接或者銷接。
2.根據權利要求1所述的自動精密加樣裝置，其特征在于動力源為高精度步進電機 在數字脈沖信號響應下，作用于直線軸承實現直線往復運動。
3.根據權利要求2所述的自動精密加樣裝置，其特征在于步進電機連接在具有傳動 導向功能的注射滑塊上，注射滑塊平行于步進電機的傳動軸方向往復運動。
4.根據權利要求3所述的自動精密加樣裝置，其特征在于注射滑塊上安裝直線軸承 并且在光軸導向作用下，無旋轉的直線運動，注射滑塊與直線軸承配對稱使用，或者與矩形 導軌組合使用。
5.根據權利要求1所述的自動精密加樣裝置，其特征在于注射器活塞的抽取動作與 直線導軌的布置方向平行，且處于導軌的對稱面上。注射器的活塞桿通過活動鉸接方式與 注射滑塊連接。
6.根據權利要求1所述的自動精密加樣裝置，其特征在于注射滑塊帶動光耦片一起 跟注射器做平行往復運動，光藕片的位移就是注射器活塞的位移。
7.根據權利要求6所述的自動精密加樣裝置，其特征在于注射滑塊上的光藕片在回 程運動是會進入到電機擋板處的光耦傳感器，控制系統(tǒng)主機就會檢測到注射滑塊也就是注 射器活塞到到機械零點，系統(tǒng)會從此機械零點重新定位，發(fā)送數字脈沖信號，從而保證注射 器活塞在運行數萬次后的單程運動高度準確。
8.根據權利要求1所述的自動精密加樣裝置，其特征在于其整體結構特征各個零部 件成橫向或縱向布置，結構接湊，注射器在裝置外層，光耦和傳動部分在裝置里層。
9.根據權利要求8所述的自動精密加樣裝置，其特征在于注射器一端是螺接三通塊， 一端是活動鉸接在注射滑塊。
10.根據權利要求1所述的自動精密加樣裝置，其特征在于檢測設備自動加樣裝置傳 動部分的整體裝配精度是正負0. 1mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種免疫檢測技術的自動精密加樣裝置包括步進電機、螺桿、電機卡板、電機前板、光軸導軌、注射滑塊、電機擋板、注射器、光耦傳感器、光耦片、三通塊。其特點是利用步進電機和精密螺桿運動輔作為傳動部件，注射滑塊連接注射器活塞沿著光軸導軌往返直線運動，光耦傳感器的觸發(fā)點作為注射動作的完成點，也是下一個動作周期的始點。這種設計使得儀器的精度、特別是重復精度得到可靠的保證，且結構簡單、維護方便，可實現儀器的全自動定量加樣。此加樣裝置廣泛適用于發(fā)光檢測分析儀、生化分析儀、電解質分析儀等需要定量加樣儀器的加樣機構。
文檔編號G01N33/53GK102033133SQ200910177480
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權日2009年9月30日
發(fā)明者徐廷寬 申請人:北京量質科技有限公司