一种离心管自动装填系统及方法与流程

1.本发明涉及核酸检测设备技术领域，尤其涉及一种离心管自动装填系统及方法。


背景技术：

2.在核酸检测等实验过程中，经常涉及对样本进行离心处理，借助转轴高速旋转产生离心力，使不同密度、不同大小的物质分开，能达到初步分离纯化的目的。在进行高速离心处理时，通常需要将盛放有样本的离心管均匀放置在圆环形布置孔位的角转子上，通过角转子旋转实现对离心管内样本的离心操作。离心管与角转子的转轴之间有一定的角度，角度变化范围通常在14
°
至45
°
，角转子具有重心低，寿命长，容量大，转速较高的特点。
3.相较于通常使用的离心管托盘，其主要采用矩形布置孔位，且孔位均为垂直状态，不具备离心机角转子上环形、向内倾斜的孔位排布。因此现有条件下，离心管依赖于人工逐个放入离心机的角转子孔内，费时、费力、效率低，不能实现高效的自动化操作。


技术实现要素：

4.为解决现有技术的不足，本发明提出一种离心管自动装填系统及方法，通过调整固定矩形离心管托盘与离心机角转子的相对位置，使矩形离心管托盘上的特定孔位能够对应离心机角转子上的角转子孔形成完全对称关系，支持通过机械结构自动化的将离心管在矩形离心管托盘与离心机角转子之间互相转移，有助于实现高效率的离心操作。
5.为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：
6.一种离心管自动装填系统，其特征在于，包括底座、离心管托盘固定架、升降悬臂和旋转悬臂；
7.所述底座相对离心机角转子位置固定；
8.所述离心管托盘固定架设置在所述底座上，所述离心管托盘固定架夹紧固定离心管托盘并使离心管托盘上孔位背向离心机角转子倾斜角度与离心机角转子孔位的倾斜角度相等；
9.所述升降悬臂通过第二电机连接至所述底座，并由第二电机驱动所述升降悬臂相对所述底座进行垂直上下位移；
10.所述旋转悬臂可旋转的连接至所述升降悬臂，并通过第三电机驱动所述旋转悬臂相对所述升降悬臂进行旋转位移；所述旋转悬臂端部设置有对应离心机角转子孔位和/或离心管托盘上孔位的离心管转移装置。
11.进一步地，所述离心管托盘固定架包括第一电机和直线位移夹具，所述直线位移夹具夹紧固定离心管托盘并使离心管托盘上孔位背向离心机角转子倾斜角度与离心机角转子孔位的倾斜角度相等，所述第一电机驱动所述直线位移夹具沿离心机角转子的切线平行方向直线位移。
12.进一步地，所述离心管托盘固定架可旋转的设置在所述底座上，且所述离心管托盘固定架相较所述底座的旋转位置至少包括使离心管托盘上孔位垂直向上的第一位置以
及使离心管托盘上孔位背向离心机角转子倾斜角度与离心机角转子孔位的倾斜角度相等的第二位置。
13.进一步地，所述旋转悬臂的中央位置可旋转的连接至所述升降悬臂，所述旋转悬臂两端对称的各设置有一个离心管转移装置。
14.进一步地，所述离心管转移装置包括滑轨、端部设置有离心管吸盘的滑块和驱动滑块沿滑轨位移的伺服电机；所述滑轨倾斜设置且与离心机角转子孔位的倾斜角度相等，所述滑块沿所述滑轨向下位移时离心管吸盘对准并接触离心管。
15.进一步地，所述滑块端部设置有两个对应离心管托盘相邻孔位的离心管吸盘。
16.进一步地，所述第一电机通过皮带驱动所述直线位移夹具沿离心机角转子的切线平行方向直线位移。
17.进一步地，所述直线位移夹具的直线位移方向与所述升降悬臂平行。
18.本发明还涉及一种离心管自动装填方法，其特征在于，使用上述的离心管自动装填系统进行离心管自动装填。
19.进一步地，所述方法包括：
20.将盛放有离心管的离心管托盘固定在直线位移夹具上形成背向离心机角转子的倾斜；
21.通过设置在旋转悬臂端部的离心管转移装置将离心管自离心管托盘转移至离心机角转子。
22.进一步地，所述通过设置在旋转悬臂端部的离心管转移装置将离心管自离心管托盘转移至离心机角转子包括：
23.通过对称设置在旋转悬臂两端的两个离心管转移装置交替执行将离心管自离心管托盘转移至离心机角转子的操作。
24.进一步地，所述方法还包括：
25.离心管托盘直线位移与离心机角转子旋转位移相互联动，使离心管托盘上依次排列的各孔位能够分别通过旋转悬臂对应至离心机角转子的各孔位。
26.本发明的有益效果为：
27.采用本发明所述离心管自动装填系统及方法，将离心管在托盘与角转子之间转移的操作分解为滑块倾斜方向位移、垂直位移和旋转位移三个方向上的组合运动，实现了离心管移入高速离心机的自动化目的，替代目前的人工操作，具有体积小，结构巧妙，成本低，效率高等特点。
附图说明
28.图1为本发明离心管自动装填系统优选实施例俯视示意图。
29.图2为本发明离心管自动装填系统优选实施例正视示意图。
30.附图编号说明：1-底座、2-离心管托盘固定架、21-第一电机、211-皮带、22-直线位移夹具、3-升降悬臂、31-第二电机、4-旋转悬臂、41-离心管转移装置、411-滑轨、412-滑块、413-伺服电机、5-离心机角转子、6-离心管托盘。
具体实施方式
31.为了更清楚的理解本发明的内容，将结合附图和实施例详细说明。
32.现有技术下，离心机角转子上的孔位采用环形倾斜布置，以使离心管内样本在旋转状态下离心分离。由于布置方式独特，难以使用传统的，对应于矩形阵列垂直布置的离心管托盘的物料转移机构。
33.如图1和图2所示为本发明离心管自动装填系统的一种优选实施例，主要通过固定离心管托盘6位置和多自由度离心管转移实现将离心管自动化装载入离心机角转子5的效果。
34.首先，底座1与离心机角转子5(离心机)之间相对固定设置，为离心管转移设定操作基准。离心管托盘固定架2设置在底座1上，使离心管托盘固定架2同样获得相对离心机角转子5的操作基准，同时优选的，离心管托盘固定架2具有相对于底座1旋转的功能，通过离心管托盘固定架2的旋转可以改变固定在其上的离心管托盘6的角度位置，例如使离心管托盘6上孔位垂直向上的第一位置，便于将离心管放置在孔位内，以及使离心管托盘6上孔位背向离心机角转子5倾斜角度与离心机角转子5孔位的倾斜角度相等的第二位置，便于进行离心管的转移操作。进一步优选的，离心管托盘固定架2包括有第一电机21和直线位移夹具22，通过第一电机21驱动直线位移夹具22沿直线位移，优选的通过皮带211连接第一电机21进行驱动。使用时，将离心管托盘6以匹配于离心机角转子5孔位的倾斜度夹紧固定在直线位移夹具22上，保证了离心管转移过程中沿离心机角转子5孔位倾斜方向位移的对应；另一方面，使用直线位移夹具22带动离心管托盘6平行于离心机角转子5切线方向直线位移，能够支持单行排列的多个离心管依次转移操作。
35.第二方面，本发明通过使用依次连接的升降悬臂3和旋转悬臂4的组合完成对离心管的转移操作。其中，升降悬臂3通过第二电机31连接在底座1上，能够通过第二电机31驱动相对底座1(离心机角转子5)进行垂直上下位移；旋转悬臂4可旋转的连接在升降悬臂3上，例如优选的以如图1所示结构连接在升降悬臂3的端部，使旋转悬臂4能够执行相对升降悬臂3(离心机角转子5)的旋转移动。特别优选的在旋转悬臂4两端对称的各设置有一个离心管转移装置41，且旋转悬臂4的中央连接升降悬臂3，当旋转悬臂4旋转180
°
时，两端的离心管转移装置41能够对应的对调位置。通过升降悬臂3与旋转悬臂4的组合提供了离心管垂直、旋转两个方向的位移，用于将离心管在对应离心管托盘6位置和对应离心机角转子5位置之间转移。
36.结合上述第一方面与第二方面内容，根据类似的部件相互关系及位移思路，也可以通过固定离心管托盘固定架2(直线位移夹具22)同时为旋转悬臂4再额外增加一个水平前后方向位移自由度的方式实现类似的技术效果。通过旋转悬臂4的前后位移使离心管转移装置41对准需要进行操作的离心管托盘6孔位位置，吸附离心管后再通过前后位移配合旋转位移使离心管转移装置41对准离心机角转子5孔位释放离心管，完成对多个离心管的依次转移操作。即实质上系统只需要提供离心管托盘固定架2(直线位移夹具22)与离心管转移装置41之间的相对直线位移自由度，就能实现自动批量化的转移离心管。
37.第三方面，在实现上述功能的前提下，本发明通过离心管转移装置41执行对离心管的吸取操作。优选的，离心管转移装置41由滑轨411、滑块412、伺服电机413所组成，滑轨411固定连接或一体连接在旋转悬臂4端部，并以对应离心机角转子5孔位倾斜角度布置，滑
块412沿滑轨411上下移动，使滑块412始终处于与离心机角转子5孔位相平行、重合的方向上，同时也与夹紧固定在直线位移夹具22上的离心管托盘6孔位对应。在使用中，通过伺服电机413驱动滑块412沿滑轨411进行上下位移，从而使滑块412端部设置的离心管吸盘能够接触并吸附离心管，从而移动离心管。进一步优选的，滑块412端部可以设置两个离心管吸盘，从而能够一次性吸取两个离心管进行转移操作。对应离心机角转子5上任意两个相邻的孔位，由于距离接近，可以近似认为其是呈直线排列，同时移动相邻的两个离心管时能够提供足够的余量保证两个离心管均能正确插入离心机角转子5孔位。
38.本发明还涉及使用上述离心管自动装填系统执行的离心管自动装填方法，特别是，通过上述系统的特殊结构能够实现离心管托盘6直线位移与离心机角转子5旋转位移相互联动，使离心管托盘6上需要转移的多个离心管能够依次移动至旋转悬臂4及离心管转移装置41的操作位置，同时离心机角转子5根据离心管托盘6的直线位移同步进行旋转，从而保证离心机角转子5上的孔位能够根据需要进行切换并对应旋转悬臂4及离心管转移装置41的操作位置，完成自动化操作。当采用旋转悬臂4两端各设置一个离心管转移装置41的方案时，可以通过两个离心管转移装置41交替执行提升工作效率。类似的，采用上述系统及方法也可以实现将离心管从离心机角转子5转移至离心管托盘6的自动化操作。
39.使用上述实施例所述系统对离心管进行转移操作时，可以采用如下具体步骤进行：
40.将离心管托盘6放置在离心管托盘固定架2上，旋转离心管托盘固定架2使离心管托盘6上的孔位垂直向上，将离心管放置在孔位内；
41.旋转离心管托盘固定架2并固定盛放有离心管的离心管托盘6，使离心管托盘6保持在对应离心机角转子5的倾斜角度上；
42.升降悬臂3向下移动，同时直线位移夹具22前后移动使离心管转移装置41对准需要进转移的离心管；
43.滑块412向下移动，吸盘吸附离心管；
44.滑块412向上移动，然后升降悬臂3向上移动，使离心管转移装置41与离心管托盘6完全脱离；
45.旋转悬臂4旋转，使吸附有离心管的离心管转移装置41对准离心机角转子5上的对应孔位；
46.升降悬臂3向下移动，然后滑块412向下移动，离心管插入离心机角转子5孔位；
47.滑块412向上移动，然后升降悬臂3向上移动，使离心管转移装置41与离心机角转子5完全脱离，完成一次转移。
48.对于使用两端对称各设置有一个离心管转移装置41的结构，在离心管插入离心机角转子5孔位的同时可以通过直线位移夹具22前后移动对准下一个需要操作的离心管，并使用另一个相对设置的离心管转移装置41吸附该离心管，从而实现连续的操作，效率更高。
49.以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。