一种离心管自动化综合处理装置

技术领域

本发明涉及一种试验仪器领域，特别涉及一种离心管自动化综合处理装置。

背景技术

目前在实验室方面，离心管有多种多样的处理需求，如控温、溶液混匀、磁珠吸附等。这主要是因为生物方面的细胞处理、核酸处理等有了突破性的进步，那就需要各种各样的设备，方便实验人员多种的试验操作需求。实验室中虽然有离心管控温、震荡、磁吸悬浮磁珠等设备。

但是目前这些设备都是独立的，实验员在操作过程中，需要使用不同的设备，而且需在不同设备间人工转移离心管。这就要求实验员熟记各种实验设备的操作方法和试验流程的操作步骤，对试验素养有较高的要求。在经济性和实用性方面，这些设备不仅将占用试验经费和大量的人力物力，而且存在占用空间，后期维护费用高等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种离心管自动化综合处理装置，能够同时满足混匀、控温以及磁珠吸附等流程操作，不需要在不同的设备之间切换转移，提高了实验的成功率和可靠性，降低了成本。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种离心管自动化综合处理装置，包括混合机构、控温机构和磁珠吸附机构的任意组合以及控制器，所述混合机构包括支撑板和安装在所述支撑板上的旋转驱动机构，离心管插设在所述支撑板上，所述旋转驱动机构带动所述离心管旋转以实现溶液混合；所述控温机构和磁珠吸附机构分别用于对所述离心管内的溶液进行控温以及对溶液内的磁珠进行吸附，所述控制器与所述混合机构、控温机构和/或磁珠吸附机构电连接，并控制所述混合机构、控温机构和/或磁珠吸附机构分别动作。

进一步的，所述支撑板上设有若干个通孔，所述离心管插设在所述通孔内；

所述旋转驱动机构包括驱动部件、主动轮以及若干个从动轮，所述驱动部件的输出端与所述主动轮连接，所述主动轮与若干个所述从动轮之间传动连接，每个所述通孔内安装有所述从动轮，所述从动轮与所述通孔之间通过轴承转动连接，所述离心管固定插设在所述从动轮内。

进一步的，所述从动轮的内径大于离心管管身直径，小于离心管管口的螺纹直径，所述离心管插设并固定在所述从动轮内，所述驱动部件驱动所述从动轮转动带动所述离心管转动。

进一步的，所述主动轮与若干个所述从动轮之间通过皮带、链条或者齿轮传动结构连接，所述驱动部件为旋转电机。

进一步的，所述控温机构包括底座、安装在所述底座上的第一升降机构和控温块，所述第一升降机构带动所述控温块上升或下降，当需要对所述离心管进行加热时，所述第一升降机构带动所述控温块上升，当需要停止加热时，所述第一升降机构带动所述控温块下降。

进一步的，所述第一升降机构包括第一驱动机构和第一支架，所述第一驱动机构带动所述第一支架上下移动，所述控温块设置在所述第一支架上。

进一步的，所述第一支架包括支撑架、控温块座和隔离座，所述支撑架与所述第一驱动机构的输出端连接，所述控温块座固定在所述支撑架的顶部，隔离座放置在所述控温块座上，所述控温块位于所述隔离座上。

进一步的，所述磁珠吸附机构包括支座、安装在所述支座上第二升降机构和磁铁，所述第二升降机构带动所述磁铁上升或下降，当需要进行磁吸附时，所述第二升降机构带动所述磁铁上升，当需要停止加热时，所述第二升降机构带动所述磁铁下降。

进一步的，所述第二升降机构包括第二驱动机构和第二支架，所述第二驱动机构的输出端与所述第二支架连接，所述磁铁安装在所述第二支架上，所述第二支架上下移动带动所述磁铁上下移动，当需要磁珠吸附时，所述磁铁向上移动，当不需要磁珠吸附时，所述磁铁向下移动。

进一步的，所述控温机构还包括第一导向机构，所述第一导向机构包括两根导向柱以及两个第一滑块，两个所述第一滑块分别套设在两侧的所述导向柱上，所述第一支架的两端分别与两侧的所述第一滑块固定连接，所述第一滑块沿所述导向柱上下滑动。

进一步的，所述支座包括两个间隔安装的左支座和右支座，所述磁吸附机构还包括第二导向机构，所述第二导向机构包括两个竖直导轨，两个所述竖直导轨分别固定安装在所述左支座和右支座上，所述第二支架的两端均固定连接有第二滑块，两端的所述第二滑块分别与两侧的所述竖直导轨滑动连接，所述第二驱动机构固定安装在所述左支座或右支座上，所述第二驱动机构的输出端与所述第二支架连接。

进一步的，所述第二驱动机构包括驱动电机、丝杠和传动螺母，所述第二驱动电机的输出端与所述丝杠连接，所述丝杠与所述导轨平行，所述传动螺母套设在所述丝杠上，所述传动螺母的与一侧的所述滑块连接。

进一步的，所述控温机构还包括第一光电开关，所述磁珠吸附机构还包括第二光电开关，所述第一光电开关和第二光电开关分别用于对所述控温块和磁块的托举高度进行限位，所述第一光电开关和第二光电开关分别固定安装在所述底座和支座上。

进一步的，所述控温装置还包括温度检测机构，所述温度检测机构固定安装在所述控温块底座上用于检测所述控温块的控温温度，并将检测的结果反馈给所述控制器，所述控制器根据所述检测温度控制所述控温块的控温温度。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

离心管自动化综合处理装置包括混合机构、控温机构和磁珠吸附机构，因此可以在一个机械设备内实现搅拌混匀、控温升温、吸附悬浮磁珠功能，不需要在不同的设备之间进行转移，仅需要根据需要选择相应的功能模块动作即可，因此提高了实验的效率和可靠性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是自动化综合处理装置一实施例的结构示意图；

图2是图1中控温机构的结构示意图；

图3是图2中的离心管以及旋转驱动机构的结构示意图；

图4是图2的俯视图；

图5是图1中的磁珠吸附机构的结构示意图；

图6是的磁珠吸附机构的的俯视图；

图7是图1的俯视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明的实施例提供了一种离心管自动化综合处理装置，包括混合机构、控温机构和磁珠吸附机构中的至少两种和控制器，所述混合机构包括支撑板和安装在所述支撑板上的旋转驱动机构，离心管放置在所述支撑板上，所述旋转驱动机构带动所述离心管旋转以实现溶液混合；所述控温机构和磁珠吸附机构位于所述支撑板的下方，分别用于对所述离心管内的溶液进行控温以及在控温完成后对溶液内的磁珠进行吸附，所述控制器与所述混合机构、控温机构和磁珠吸附机构电连接，并控制所述混合机构、控温机构和磁珠机构分别动作。离心管自动化综合处理装置包括混合机构、控温机构和磁珠吸附机构，因此可以在一个机械设备内实现搅拌混匀、控温升温、吸附悬浮磁珠功能，不需要在不同的设备之间进行转移，仅需要根据需要选择相应的功能模块动作即可，因此提高了实验的效率和可靠性。

实施例1

如图1和图2所示，在离心管的操作流程中，离心管中试剂的搅拌混匀、控温升温、吸附悬浮磁珠功能是经常用到的，故提供一种离心管自动化综合处理装置。所述离心管自动化综合处理装置，包括混合机构1、控温机构3和磁珠吸附机构4中的至少两种和控制器，所述混合机构1包括支撑板11和安装在所述支撑板11上的旋转驱动机构，离心管2放置在所述支撑板11上，所述旋转驱动机构带动所述离心管2旋转以实现溶液混合；所述控温机构3和磁珠吸附机构4位于所述支撑板11的下方，分别用于对所述离心管2内的溶液进行控温以及在控温完成后对溶液内的磁珠进行吸附，所述控制器与所述混合机构1、控温机构3和磁珠吸附机构4电连接，并控制所述混合机构1、控温机构3和磁珠机构4分别动作。

离心管自动化综合处理装置包括混合机构2、控温机构3和磁珠吸附机构4，因此可以在一个机械设备内实现搅拌混匀、控温升温、吸附悬浮磁珠功能，不需要在不同的设备之间进行转移，仅需要根据需要选择相应的功能模块动作即可，因此提高了实验的效率和可靠性。

离心管自动化综合处理装置采用模块化设计，可以设计成单独的设备；也可以放入其他试验设备内部，作为其中的一个功能模块。在实际使用过程中，可以根据试验项目的不同，把三个功能模块两两搭配，不一定要三种模块同时存在于设备中。比如只需要旋转和控温模块，就可以把磁珠吸附机构去掉，并不影响其他模块功能的实现，以满足经济方面的需求。按上所述，按照需要微调模块组合即可。

结合图2和图4所示，所述支撑板11上设有若干个通孔，所述离心管2插设在所述通孔内。所述通孔可以设计为包括两列，离心管2插入至所述通孔内，并延伸至所述支撑板11下方。

所述旋转驱动机构包括驱动部件12、主动轮13以及若干个从动轮14，所述驱动部件12的输出端与所述主动轮13连接，所述主动轮13与若干个所述从动轮14之间传动连接，每个所述通孔对应一个所述从动轮14，所述从动轮14与所述通孔之间通过轴承转动连接，所述从动轮14的内径大于离心管2管身直径，小于离心管2管口螺纹直径，所述离心管2插设在所述从动轮14内，所述驱动部件12驱动所述从动轮14转动带动所述离心管2转动。

从动轮14的内径大于离心管2管身直径，小于离心管2管口螺纹直径，这样离心管2可以卡在离心管2的螺纹部位下部位置，避免离心管2掉落。所述从动轮14与所述离心管2之间依靠重力、离心管2管壁和从动轮14内壁间的摩擦力旋转。

所述主动轮13与若干个所述从动轮14之间通过皮带传动连接，所述驱动部件12为旋转电机。

这里需要说明的是，本发明中所述主动轮13与从动轮14之间的传动方式也并不限于皮带传动，也可以是链传动或者是通过齿之间的啮合传动。

需要把加入的试剂和样本进行充分的搅拌。通过正反方向旋转离心管瓶身和枪头伸入液体中吹吸液体做搅拌棒的方法，实现搅拌混匀的功能。根据实验不同，可提前选择旋转时间、调节旋转电机转速、正反转频率等参数，增强搅拌功能的适用性。

所述控温机构3包括底座32、安装在所述底座32上的第一驱动机构31、第一支架33以及安装在所述第一支架33上的若干个控温块34，所述第一驱动机构31带动所述第一支架33上下移动，所述控温块34设置在所述第一支架33上，所述第一支架33上下移动带动所述控温块34上下移动，所述控温块34向上移动对所述离心管2进行控温，向下移动停止控温。

所述第一支架33包括支撑架36、控温块座35和隔离座37，所述支撑架36与所述第一驱动机构31的输出端连接，所述控温块座35固定在所述支撑架36的顶部，隔离座37放置在所述控温块座35上，所述控温块34位于所述隔离座37上。

所述控温块34和隔离座37均包括多个，多个所述控温块34与隔离座37一一对应或者多个所述控温块34也可以共用一个隔离座37。

所述第一驱动机构包括第一驱动电机、第一丝杠、第一传动螺母和第一导向机构，所述第一驱动电机固定安装在所述底座32上，所述第一驱动电机的输出端与所述第一丝杠连，所述第一传动螺母套设在所述第一丝杠上，所述第一支架33与所述第一传动螺母固定连接，所述第一支架33的两端分别通过一个第一滑块与所述第一导向机构滑动连接，所述第一导向机构包括固定安装在所述底座上的两个间隔设置的导杆，所述第一滑块沿所述导杆上下滑动。

需要说明的是所述第一驱动机构也可以替换为本领域常见的旋转气缸或旋转油缸等。

所述控温块34在离心管2的正下方，控温块34内部形状和离心管2底部形状贴合，充分接触。上部可延伸到离心管2的下方。控温块34坐落在控温块座35上，控温块座35通过所述第一支架33等与第一丝杆连接在一起。在完成控温功能时，靠控温块贴合离心管底部进行控温。但因为离心管不止一排分布，故可以加高控温块34到离心管2之间的侧壁位置，高度根据实验项目可以调节。通过第一驱动电机控制控温34块上下移动：需要控温时，按照预定温度先行把控温块34控温到所需温度，之后控温块34上移到离心管底部，把离心管3从从动轮14上托起，保证充分接触；不需要控温时，把控温块撤离离心管2位置，下移到离心管2底部以下。当存在对离心管2侧壁控温时，为了快速控温、提高效率，通过旋转电机缓慢转动瓶身，让瓶身侧壁均匀接触控温块34。这就需要旋转模块和控温模块的相互配合。

所述控温机构3还包括安装在所述底座32上的第一光电开关38，所述第一光电开关38用于对所述控温块34的托举高度进行限位，所述第一光电开关38固定安装在所述底座32和支座上。避免托举离心管过高，碰撞其他模块。第一驱动电机具有自锁功能，对于突然断电的情况，可以起到保护零件的作用，避免发生碰撞。

所述控温机构3还包括温度检测机构39，所述温度检测机构39固定安装在所述控温块底座35上用于检测所述控温块34的控温温度，并将检测的机构39发送给所述控制器，所述控制器根据所述检测温度控制所述控温块34的控温温度。

如图5、图6和图7所示，所述磁珠吸附机构4包括支座41、安装在所述支座41上第二驱动机构42、第二支架43以及安装在所述第二支架43上的若干个磁铁44，所述第二驱动机构42的输入端与所述第二支架43连接，用于带动所述第二支架43上下移动，所述磁铁44安装在所述第二支架43上，所述第二支架43上下移动带动所述磁铁44上下移动，当需要磁吸附时，所述磁铁44向上移动将所述离心管3内的磁珠吸附至离心管3壁的一侧，当不需要磁吸附时，所述磁铁44向下移动。

所述磁铁44为半月形，因此可以将磁珠吸附至离心管3壁的一侧。

所述支座41包括两个间隔安装的左支座411和右支座412，所述左支座411和右支座412上均设有竖直导轨，所述第二支架43的两端均固定连接有滑块46，两端的所述滑块46分别与两侧的所述导轨滑动连接，所述第二驱动机构42固定安装在所述左支座411或右支座412上，所述第二驱动机构42的输出端与所述第二支架43连接。所述支撑板11固定安装在所述左支座411和右支座412上。

所述第二驱动机构42包括驱动电机、丝杠和传动螺母，所述第二驱动电机的输出端与所述丝杠连接，所述丝杠与所述导轨平行，所述传动螺母套设在所述丝杠上，所述传动螺母的一端与一侧的所述滑块连接，另一端与所述第二支架43的一端之间通过第一连接件46连接，所述第二支架43的另一端与另一侧的所述滑轨45连接。

磁珠吸附机构4的运行动作是上下移动磁铁44，其满足的功能是吸附悬浮磁珠到离心管2壁的一侧，方便移液枪头吸走试剂。所述磁珠吸附机构4的磁铁44分布在两列离心管2外侧，形状呈半月形，环抱住离心管2。在完成吸附悬浮磁珠的功能时，主要靠磁珠吸附机构4的丝杆电机驱动磁铁44移动完成吸附。磁铁44位于离心管2外侧，故磁珠会被吸附到瓶身一侧。根据加入到离心管2试剂中磁珠的大小不同，设定不同的吸附时间，达到实验要求的吸附程度。为满足尽快吸附，减少吸附时间，可以控制磁铁44缓慢上下移动，同时旋转模块控制离心管2缓慢转动，让远离磁铁44的磁珠被吸附。

所述磁珠吸附机构4还包括第二光电开关47，所述第二光电开关47用于对所述磁块44的托举高度进行限位，所述第二光电开关47固定安装在所述支座41上。通过光电开关限制磁铁的运动范围，避免发生碰撞。吸附完成后，枪头吸取试剂，留下磁珠，等待后序操作。

所述控制器可实现旋转、控温、磁吸等模块的状态检测与运动控制功能；所述混合机构、控温机构和磁珠吸附机构通过USB等接口与控制器(计算机、工控机等)实现数据通信。控制器通过通信接口和主控板可以实现装置各功能模块的标定、调试、状态检测、运动控制以及装置运动流程编辑等功能。同时，编辑完成的装置运动流程可以下载到主控板上。

在试验运行初始阶段，控温机构3和磁珠吸附机构4起始位置在下方，距离离心管2下端还有大约30-50mm的位置。下端极限位置有光电开关限位。将带有试剂的离心管放入从动轮，上方移液模块的枪头将裂解液、悬浮磁珠等加入离心管2后，旋转电机12开始运动，通过主动轮13带动皮带，进而从动轮14开始旋转。期间旋转电机12正反方向反复旋转，加快搅拌速度；枪头伸入液体内，做吹吸动作。根据预定时间等待流程结束，即可进入下一步的操作。

当试剂内各种液体以及磁珠混合均匀后，即可开始控温操作。此时旋转电机12停止旋转，移液枪头退出离心管2内。控温电机开始驱动，通过支撑架36顶着控温块座35、控温块34向上移动，直到将离心管3顶起一段距离。其中控温块隔离座37起隔热作用，防止控温块温度向下传递，造成热量的浪费。在控温块34增高的情况下，离心管只有一侧的瓶身控温，控温不均匀。此时需要旋转模块配合操作：先将控温块34位置下降到不妨碍旋转运动，之后瓶身转过一定角度后，上升控温块34到控温位置，再次控温一段时间。如此往复，直到温度到达预定温度。预定温度可以提前输入，到达预定温度后，温度控制器切断控温块电源，停止控温。此时控温块34脱离离心管2底部，并下移到初始位置；保证控温试剂快速恢复室温状态。

蛋白裂解后，需要把悬浮磁珠吸附到离心管2侧壁。第二电机驱动42第二支架43带动磁铁44上移到离心管2试剂位置。之后通过第二电机驱动42缓慢上下移动，同时旋转电机12带动离心管2缓慢转动，与磁铁44的上下运动相配合，将离磁铁44较远处的悬浮磁珠吸附干净。通过光电开关限制磁铁的运动范围，避免发生碰撞。吸附完成后，枪头吸取试剂，留下磁珠，等待后序操作。

上述操作都可通过预设置，选择相应的实验流程，按照每个流程设定好的操作、时间进行。不需要人工操作，减少了人员的依赖性，提高效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。