一种灭菌器和试剂加注系统

技术领域

本发明涉及医药领域，尤其涉及一种试剂加注系统。还涉及一种灭菌器，包括上述试剂加注系统。

背景技术

传统的低温灭菌设备在加注灭菌剂时，通常可采用瓶装加注方式和板状卡匣加注方式。

瓶装加注方式包括直接将试剂瓶内的灭菌剂倒入设备储液罐这一操作方式，还包括采用针管等结构将试剂瓶内的灭菌剂转移至设备储液罐这一操作方式。针对前者而言，不规范的操作可能会使试剂溅到操作者的皮肤或衣服上，给操作者带来安全隐患；针对后者而言，灭菌器的加注操作繁琐复杂，多次连续作业中难以精确控制加注作业。

板状卡匣加注方式多采用两个步进电机分别控制卡匣内多个试剂囊的运动和针管的穿刺。为了保证卡匣运动和针管穿刺这两个运动的关联性，两个步进电机需采用PLC程序结合行程开关精准驱动，因而极易出现针管扎偏、穿刺深度不稳定以及漏液等现象，同样难以保障加注作业的精准度。

综上所述，如何安全、准确、便捷等实现灭菌剂的加注作业，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种试剂加注系统，可以连续、准确的实现加注作业。本发明的另一目的是提供一种灭菌器，包括上述试剂加注系统。

为实现上述目的，本发明提供一种试剂加注系统，包括卡匣和刺针组件；所述卡匣定轴转动且内部设有多个围绕转轴环列的试剂囊；所述卡匣设有同轴固定的卡匣驱动轮；所述刺针组件包括用以连通待加注容器的刺针和用以驱动所述刺针朝向所述卡匣直线移动的凸轮；所述卡匣驱动轮和所述凸轮通过链带组件同步驱动。

优选地，所述卡匣驱动轮具体为槽轮；所述槽轮的槽口数量等于一个所述卡匣内的所述试剂囊的数量。

优选地，所述槽轮啮合连接有第一驱动轮；所述凸轮同轴固定连接于第二驱动轮；所述链带组件包括链体、驱动电机、与所述驱动电机的输出轴同轴固定的链体驱动轮；所述第一驱动轮和所述第二驱动轮均啮合于所述链体的内圈，所述链体驱动轮啮合于所述链体的外圈。

优选地，所述槽轮的周侧均布有多个驱动槽口和多个定位槽口；所述第一驱动轮设有用以嵌入所述驱动槽口以拨动所述槽轮转动的拨销和用以嵌入且吻合于所述定位槽口的槽口定位块。

优选地，所述刺针组件还包括用以接触所述凸轮的刺针座；所述刺针包括固定于所述刺针座的第一刺针和第二刺针；所述第一刺针的针尾通过空气过滤器敞露于外界；所述第二刺针的针尾设有用以连接待加注容器的输料管。

优选地，所述刺针组件还包括与所述刺针固定连接、用以牵拉所述刺针背离所述卡匣直线移动的复位弹簧。

优选地，所述刺针的针尾设有用以连通真空待加注容器的输料管；或，所述刺针的针尾设有用以连通待加注容器的输料管，且所述输料管串接有泵体。

优选地，还包括控制器、紧邻所述凸轮设置的位置检测元件和用以标定所述凸轮的停歇时长的计时元件；所述链带组件的驱动电机、所述位置检测元件和所述计时元件三者均电连接所述控制器；所述控制器具有用以根据所述位置检测元件的第一检测信号和所述计时元件的第二检测信号交替启闭所述驱动电机的控制电路。

优选地，所述卡匣的端面中心设有芯片；所述卡匣外设有用以读取所述芯片携带的信息的RFID阅读器。

本发明还提供一种灭菌器，包括待加注容器和如上所述的试剂加注系统。

相对于上述背景技术，本发明所提供的试剂加注系统包括卡匣、刺针组件、与卡匣同轴固定的卡匣驱动轮以及链带组件。

卡匣定轴转动且内部设有多个围绕转轴环列的试剂囊，由于卡匣驱动轮同轴固定于卡匣，因此，当卡匣驱动轮转动时，带动卡匣及其内的多个试剂囊绕卡匣的转轴转动。刺针组件包括刺针和用以驱动刺针朝向卡匣直线移动的凸轮。其中，刺针用以连接待加注容器，刺针刺入卡匣内的试剂囊时，试剂囊内的试剂通过刺针进入待加注容器，实现待加注容器的加注作业。

该试剂加注系统中，卡匣驱动轮和凸轮均通过链带组件实现同步驱动，因此，卡匣驱动带带动多个试剂囊绕卡匣的转轴转动时，凸轮带动刺针朝向卡匣直线移动。因此，该试剂加注系统通过合理设置凸轮和卡匣驱动轮的运动周期及相关参数，可以实现刺针自动逐一穿刺卡匣内的全部试剂囊，简而言之，该试剂加注系统可以同步实现卡匣的自动旋转和刺针的自动穿刺，便于在长期作业中精确控制穿刺位置和穿刺深度，提高加注作业的准确性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的试剂加注系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的试剂加注系统在第一方向的局部结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的试剂加注系统在第二方向上的局部结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的试剂加注系统在第三方向上的局部结构示意图。

其中，1-卡匣、2-试剂囊、3-卡匣驱动轮、31-驱动槽口、32-定位槽口、4-刺针、41-第一刺针、42-第二刺针、5-凸轮、6-刺针座、7-第一驱动轮、71-拨销、72-槽口定位块、8-第二驱动轮、9-链体、10-驱动电机、11-链体驱动轮、12-复位弹簧、13-芯片、14-RFID阅读器、15-位置检测元件、16-风扇、17-机箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本发明实施例所提供的试剂加注系统的结构示意图；图2为本发明实施例所提供的试剂加注系统在第一方向的局部结构示意图；图3为本发明实施例所提供的试剂加注系统在第二方向上的局部结构示意图；图4为本发明实施例所提供的试剂加注系统在第三方向上的局部结构示意图。

本发明提供一种试剂加注系统，包括卡匣1和设有刺针4的刺针组件；卡匣1定轴转动，其内设有多个围绕卡匣1的转轴环列分布的试剂囊2；刺针组件的凸轮5用于驱动刺针4朝向卡匣1直线移动，实现刺针4刺入试剂囊2。由于刺针4用于连通待加注容器，因此，刺针4刺入试剂囊2后，试剂囊2内的试剂可加注至前述待加注容器内。

该试剂加注系统中，卡匣1同轴固定有卡匣驱动轮3，且卡匣驱动轮3和凸轮5通过链带组件同步驱动。可见，上述试剂加注系统开启时，链带组件驱动卡匣驱动轮3和凸轮5二者以特定的运动关系进行旋转，进而分别实现由卡匣驱动轮3带动卡匣1旋转和由凸轮5带动刺针4直线移动，最终实现刺针4逐一刺入卡匣1内的全部试剂囊2。

需要说明的是，上述链带组件可以是依据带传动原理驱动的带轮结构，也可以是依据链传动原理驱动的链轮结构。无论具体采用前述哪一传动方式，卡匣驱动轮3和凸轮5二者均以特定的运动关系进行旋转，以满足刺针4逐一穿刺卡匣1内的多个试剂囊2。

卡匣1内设有多个呈环形阵列分布的试剂囊2，因此，该试剂加注系统通过旋转全部试剂囊2，令全部试剂囊2逐一对准刺针4，方便刺针4做直线运动时逐一刺入全部试剂囊2。

刺针4刺入试剂囊2时，卡匣1和刺针组件二者在此位置关系下应维持一定时间，以实现试剂囊2内的试剂向待加注容器转移。这一运动关系既可以通过链带组件的启停实现，也可以通过卡匣1在卡匣驱动轮3下的间歇旋转运动实现，还可以通过前述二者的组合方式实现。针对前者，可理解为，刺针4尚未刺入试剂囊2时，链带组件持续运动，刺针组件朝向卡匣1直线运动而卡匣1定轴旋转；刺针4刺入试剂囊2时，链带组件停止运动，刺针4将试剂囊2内的试剂向待加注容器内转移；加注作业完成后，链带组件再次开启，刺针组件背离卡匣1直线运动而卡匣1定轴旋转，刺针4拔出试剂囊2。针对后者，可理解为，卡匣驱动轮3为槽轮；链带组件带动卡匣驱动轮3和凸轮5同步运动时，卡匣1在卡匣驱动轮3的作用下间歇旋转，通过合理设置凸轮5和卡匣驱动轮3的运动关系，可令刺针4在卡匣1停止转动的周期内实现插入和拔出的动作，反过来说，令卡匣1在刺针4脱离时实现旋转。本发明所提供的各个实施例中，优先采用后者或二者的组合方式，以保证刺针4相对于各个试剂囊2的穿刺精度和刺入深度。

由于刺针4在直线往复运动下实现逐一穿刺多个试剂囊2，该实施例中，根据凸轮5与刺针4的具体连接方式，例如，凸轮5利用轮周侧壁抵接并推动刺针4移动时，凸轮5仅能够令刺针4朝向靠近卡匣1的方向单向移动，因此刺针组件还需设置复位结构，用于实现刺针4背离卡匣1移动。若凸轮5与刺针4之间还设有曲柄连杆结构，则凸轮5和曲柄连杆结构的组合既可以实现刺针4朝向卡匣1直线靠近，也可以实现刺针4背离卡匣1直线远离。

至于刺针4刺入试剂囊2时，如何实现试剂囊2内的试剂向待加注容器转移，可采用与刺针4连通的泵，或利用待加注容器内的负压实现。

综上，该试剂加注系统利用链带组件、卡匣驱动轮3和凸轮5的结构连接及运动关系，同步实现卡匣1的旋转和刺针4的穿刺，便于精确控制穿刺位置和穿刺深度，确保卡匣1内全部试剂的试剂均能够准确注入待加注容器。

下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的试剂加注系统做更进一步的说明。

在上述实施例的基础上，该试剂加注系统具体采用槽轮作为卡匣驱动轮3，也就是说，链带组件利用槽轮和凸轮5分别驱动卡匣1和刺针组件同步运动。

槽轮设有多个槽口，且槽口的数量等于一个卡匣1内的试剂囊2的数量。因此，链带组件带动槽轮转动时，槽轮以一个槽口所对应的圆心角为单位一间歇转动。槽轮每转动一次，刺针组件的刺针4由与前一试剂囊2对准变化为与新的试剂囊2对准，与此同时，刺针4在凸轮5的作用下做直线往复移动，实现插入新的试剂囊2。

针对槽轮、凸轮5与链带组件的具体结构连接，以下提供一种具体示例，可参考图2。

该试剂加注系统中，卡匣1通过槽轮啮合连接有第一驱动轮7，刺针组件通过凸轮5连接有第二驱动轮8；链带组件包括链体9、驱动电机10和链体驱动轮11。

链体驱动轮11安装于驱动电机10的输出轴。驱动电机10开启时，链体驱动轮11带动链体9运动；第一驱动轮7和第二驱动轮8均与链体9连接，例如，第一驱动轮7和第二驱动轮8均啮合于链体9，链体9运动时，第一驱动轮7和第二驱动轮8同步运动，进而带动槽轮和凸轮5同步运动。

为了方便安装和调节，第一驱动轮7和第二驱动轮8可啮合于链体9的内圈且分立于链体9的两端，链体驱动轮11可啮合于链体9的外圈且位于第一驱动轮7和第二驱动轮8之间。基于上述结构连接，链体驱动轮11既可以承担链体9的驱动作用，也可以用于调整链体9和第一驱动轮7、第二驱动轮8的松紧度，保障第一驱动轮7和第二驱动轮8的运动同步性。当然，该链带组件也可单独设置张紧轮，用于调节链体9的松紧度。

为了实现更好的技术效果，该试剂加注系统中，槽轮设有多个驱动槽口31和多个定位槽口32，且多个驱动槽口31和多个定位槽口32均布于槽轮的周侧。与之相适应地，第一驱动轮7设有用以嵌入前述驱动槽口31内的拨销71和用以嵌入前述定位槽口32内的槽口定位块72。其中，槽口定位块72吻合于定位槽口32。结合槽轮和第一驱动轮7的运动关系而言，槽口定位块72与定位槽口32二者的接触面为曲面，以兼顾二者的形状配合和相对转动，提高卡匣在转动过程中的稳定性，进而提高穿刺精度。可参考图2，图2中，定位槽口32呈半圆凹槽状，槽口定位块72呈半圆块状。

显然，上述槽轮中，拨销71和槽口定位块72均偏心设置于第一驱动轮7，包括且限于设于第一驱动轮7的端面或设于第一驱动轮7的轮周侧壁。图2所示的结构中，拨销71和槽口定位块72均设于第一驱动轮7的上端面，有利于缩小链体9的尺寸、缩小整个试剂加注系统的布局。

针对本发明所采用的刺针组件，除了凸轮5和刺针4外，还可包括刺针4座；前述刺针4包括第一刺针41和第二刺针42，第一刺针41和第二刺针42均固定于刺针座6，凸轮5与刺针座6接触。凸轮5转动时向刺针座6传递直线运动，进而带动第一刺针41和第二刺针42朝向卡匣1同步移动，以刺入卡匣1内的试剂囊2内。为了提高刺针4的运动精度，刺针座6可通过直线滑轨安装。

至于刺针座6的具体结构，可结合凸轮5、第一刺针41和第二刺针42的相对位置设置。例如，图2和图4中，第一刺针41和第二刺针42沿垂向间隔分布，第一刺针41位于第二刺针42的上方，用于刺入卡匣1的上部；相反，第二刺针42用于刺入卡匣1的下部。为此，刺针座6包括垂向分布、用以供第一刺针41和第二刺针42定位安装的垂向板体。结合凸轮5、链带组件等传动结构的安装角度和位置，刺针座6还包括水平分布的水平板体。因此，图2和图4中，刺针座6具体采用呈L型的板体，并设于凸轮5和卡匣1之间。

针对上下间隔分布的第一刺针41和第二刺针42，为了实现更好的技术效果，刺针座6可设有垂向分布的安装孔，第一刺针41和第二刺针42均定位安装于前述安装孔内。基于这一结构，第一刺针41和第二刺针42可沿前述安装孔上下滑动，方便调节第一刺针41和第二刺针42的定位高度，满足不同型号的卡匣1的穿刺要求。

上述刺针组件中，第一刺针41的针尾敞露于外界；第二刺针42的针尾连接有输料管，以便通过输料管连通待加注容器。第一刺针41和第二刺针42同时插入试剂囊2时，第二刺针42通过输料管将试剂囊2内的试剂转移至待加注容器内，第一刺针41向试剂囊2内的通入空气，维持试剂囊2内的气压稳定。

其中，第一刺针41的针尾可设置空气过滤器，用于过滤进入试剂囊2内的空气，避免外界杂质污染试剂囊2内的试剂。

针对刺针4的直线往复运动，以下给出一种满足运动要求的具体结构示例，

刺针组件还包括用以牵拉刺针4背离卡匣1直线移动的复位弹簧12。这一具体实施例中，凸轮5结合复位弹簧12才能满足刺针4的直线往复运动。其中，凸轮5通过其轮周侧壁接触刺针4，在转动过程中推动刺针4朝向卡匣1直线靠近。复位弹簧12连接于刺针4，凸轮5推动刺针4朝向卡匣1直线靠近时，复位弹簧12被拉伸，刺针4刺入卡匣1内的试剂囊2；凸轮5转动至其轮周侧壁脱离刺针4时，刺针4在复位弹簧12的拉力作用下拔出试剂囊2，向初始位置直线运动。

上述结构中，利用凸轮5推动刺针4做直线运动时，因凸轮5运动平稳性高，轮廓精度高，因此能够保障刺针4在试剂囊2的指定位置处准确插入，且插入深度精准。刺针4复位时，因这一过程中的运动参数对加注作业的影响不大，利用复位弹簧12牵拉刺针4复位，可简化刺针4做直线往复运动的传动机构，方便刺针4快速复位。

针对刺针4向待加注容器的输料作业，以下给出几种用于实现输料的具体结构示例。

在第一种示例中，刺针4的针尾设有输料管，输料管的另一端连接处于真空状态下的待加注容器。刺针4刺入试剂囊2前，待加注容器和输料管之间的阀门关闭；刺针4刺入试剂囊2后，待加注容器和输料管之间的阀门打开，试剂囊2内的试剂在待加注容器的负压作用下向待加注容器流动。

在第二种示例中，刺针4的针尾连接有输料管，输料管的另一端连接于待加注容器，输料管中部还串接有泵体。刺针4刺入试剂囊2前，泵体关闭；刺针4刺入试剂囊2后，泵体开启，泵体向试剂囊2内的试剂提供向待加注容器流动的动力。

为了实现更好的技术效果，本发明所提供的试剂加注系统还包括控制器、用于检测刺针4位置的位置检测元件15和用于检测试剂囊2的流量的流量检测元件。

该试剂加注系统中，位置检测元件15紧邻凸轮5设置，通过检测凸轮5的位置来检测刺针4相对于卡匣1的位置。位置检测元件15可紧邻凸轮5、刺针4和卡匣1三者的几个特殊的相对位置设置，用于获取刺针4到达前述几个特殊的相对位置的位置信号。

至于凸轮5、刺针4和卡匣1三者的几个特殊的相对位置，可包括以下几种情况：视刺针4处于初始位置时，此时凸轮5的位置为第一位置；视凸轮5推动刺针4朝向卡匣1移动最大距离时，此时凸轮5的位置为第二位置；视凸轮5推动刺针4朝向卡匣1移动至恰好刺入试剂囊2时，此时凸轮5的位置为第三位置。

需要说明的是，凸轮5处于前述第二位置时，刺针4以目标插入深度同时也是最大刺入深度刺入试剂囊2。可见，前述第一位置和前述第二位置相当于刺针4做直线往复运动的两个端点，而前述第三位置处于两端点之间，刺针4直线往复循环一次，刺针4两次到达前述第三位置。

位置检测元件15可包括紧邻上述第一位置分布的第一位置检测元件，第一位置检测元件用于获取凸轮5推动刺针4以最大刺入深度刺入试剂囊2时的时刻，方便结合控制器调整链带组件的启闭和待加注容器的入口通断状态。至于位置检测元件15对凸轮5及其所安装的刺针4的位置获取方式，以位置检测元件15具体为光电检测开关为例，光电检测开关可结合设于刺针组件例如刺针座6一侧的挡片实现。

此外，位置检测元件15还可包括分别紧邻上述第二位置、第三位置设置的第二位置检测元件、第三位置检测元件。至于第二位置检测元件和第三位置检测元件的具体功能，则应结合该试剂加注系统的具体功能设计。

上述试剂加注系统中，控制器连接位置检测元件15、用以标定凸轮5的停歇时长的计时元件以及链带组件的驱动电机10。控制器的控制电路根据位置检测元件15获取的第一检测信号和计时元件获取的第二检测信号交替控制驱动电机10的启闭。换言之，位置检测元件15获取到刺针4以目标深度刺入试剂囊2的第一检测信号时，控制器关闭驱动电机10，令凸轮5停止直线移动且令卡匣1停止转动，维持刺针4和卡匣1的当前相对位置，方便刺针4向待加注容器内提供试剂。随后，计时元件以凸轮5停止移动的时刻为计时零点开始计时，并在计时到预设时长时向控制器发出第二检测信号，用于实现控制器定时自动开启驱动电机10。这一控制方式中，控制器通过控制刺针4以目标刺入深度进入试剂囊2的时间来控制注入待加注容器的试剂量，

当然，该控制加注系统的具体控制方式包括且不限于上述控制方式。该试剂加注系统还可设置流量检测元件，用于检测试剂自刺针4进入待加注容器的流量。流量检测元件检测到刺针4已向待加注容器提供预设量的试剂时，向控制器发出第二检测信号，控制器开启驱动电机10，凸轮5和卡匣1均继续转动，刺针4因凸轮5的轮周侧壁继续转动而退出试剂囊2，卡匣1因转动而调整全部试剂囊2的位置。这一控制方式可以精确控制注入待加注容器内的试剂量，提高加注作业的精度和准确性。

进一步地，本发明所提供的试剂加注系统中，卡匣1的端面中心设有芯片13；卡匣1外设有用以读取芯片13携带的信息的RFID阅读器14。

芯片13设于卡匣1的端面中心，卡匣1定轴转动时，芯片13的位置相对固定，仅角度发生变化；卡匣1外设有RFID阅读器14，用于读取芯片13携带的信息，从而辅助于该试剂加注系统的加注作业。

为了确保RFID阅读器14准确、全面地获取芯片13所携带的信息，RFID阅读器14可与卡匣1同轴分布，进而令RFID阅读器14的采集头对准芯片13。可参考图1、图2和图4，卡匣1的顶面中心设有凹槽，芯片13安装于前述凹槽内；RFID阅读器14的采集头插入前述凹槽内，卡匣1每转动依次，采集头执行依次读取和写入操作，直至卡匣1内的全部试剂囊2均被穿刺。

其中，芯片13携带的信息包括且不限于卡匣1名称、编号、生产日期、失效日期与卡匣1内所装设的试剂囊2的数量。

本发明所提供的另一种试剂加注系统中，除了上述结构外，还包括设于卡匣1外的机箱17和设于机箱17内的风扇16。风扇16通过机箱17固定于卡匣1一侧，例如固定于卡匣1的顶端，用于在更换试剂囊2时加速机箱17内和卡匣1内的残余试剂的挥发，避免操作人员直接基础试剂。机箱17除了实现风扇16相对于卡匣1的定位安装外，还可实现RFID阅读器14相对于卡匣1的定位安装。例如，机箱17与RFID卡匣1的采集头之间设有预紧弹簧，采集头在预紧弹簧的作用下抵压于卡匣1顶面的凹槽内。

综上，该试剂加注系统相较于传统的试剂加注结构而言，能够更为准确地完成包括穿刺和信息读写在内的试剂加注作用，保证穿刺过程中不扎偏、不漏液，精确控制穿刺深度，保证卡匣1胶囊里的灭菌剂准确注入灭菌室；RFID阅读器14对卡匣1及其芯片信息精准识别、读取和写入。

本发明还提供一种灭菌器，包括待加注容器和上述任一实施例所提供的试剂加注系统。

针对该灭菌器而言，待加注容器与上述试剂加注系统之间还可设置气化装置、计量装置等。相关结构及其连接可参考现有技术，此处不再展开说明。

以上对本发明所提供的灭菌器和试剂加注系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。