CN204314305U - 一种全自动微柱凝胶卡检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种全自动微柱凝胶卡检测仪，包括控制器与设于工作台上端面的离心器、盒式图像采集器和卡片盒，所述工作台的上端面还固设有孵育器，工作台的上方设有由所述控制器进行控制移动的三坐标卡片抓取机械手，所述三坐标卡片抓取机械手通过支柱与工作台连接并位于所述的离心器、盒式图像采集器、卡片盒和孵育器的上方；所述盒式图像采集器的上端面连接有扫描器。通过三坐标抓取机械手实现X、Y、Z方向的三维移动与抓取，实现了加样后的微柱凝胶卡从卡片盒中取卡、孵育、离心、判读和回送卡入盒的等全自动操作，提高了检测效率与准确性。

Description

一种全自动微柱凝胶卡检测仪

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种全自动微柱凝胶卡检测仪。

背景技术

目前临床血液检测普遍采用操作简单、结果明确、稳定的卡式检测法，其是利用生物化学凝胶过滤技术和离心技术及免疫学抗原抗体特异性反应相结合的产物，通过调节凝胶的浓度来控制凝胶间隙的大小，使其间隙只能允许游离的红细胞通过，从而使游离的红细胞和聚集的红细胞分离。检测原理是：当抗原、抗体反应，血细胞发生凝集，离心时，凝集块不能通过凝胶间隙，而留在凝胶孔的上层，则呈阳性反应。未凝集的血细胞离心时可通过凝胶间隙，而沉积在凝胶孔的底部，则呈阴性反应。

目前市场上用于血液检测的微柱凝胶卡，根据检测目的分为多种类别，而不同类别的微柱凝胶卡检测时，有的需要孵育，而有的不需要孵育。各种类别的检测卡主要的检测操作流程为：加样、孵育、离心和判读等过程。手工操作步骤如下：第一步，操作员先将微柱凝胶卡经手工编号并加样；第二步，根据本次检测是否需要孵育，若需要则将卡片插入孵育器，手动开启孵育器进行孵育。若不需要孵育，此步可以略去；第三步，将卡片放入离心机，手动开动离心机，进行离心；第四步，待离心过程完成后将微柱凝胶卡取出，通过肉眼对其进行实验结果的判读，并手动记录结果。这样的操作与判读过程全程需要操作员手动操作，自动化程度极低，耗费大量人力和时间；而且对于相同结果，不同操作员判读可能会给出不同判读结果而带来误差，因此肉眼判读不利于检测结果的标准化。

在微柱凝胶卡的检测流程中，孵育和离心都需要较长的时间。由于不同类别的微柱凝胶卡检测时存在需要或不需要孵育的区别，也就形成了不同类别卡检测流程（检测时间）长短不一。当卡片较多时，孵育和离心都需要分多批进行，这样就存在类别混合和检测流程优化的问题。若不加处理，就会大大增加检测时间，降低检测效率。

目前市场上已有用于血液检测的微柱凝胶卡检测仪，检测仪的主要功能为自动完成加样、孵育、离心和判读等过程。但主要存在如下问题：（1）检测流程相对固定，不支持不同类别卡片的混合检测流程；（2）一次处理的样本数量有限，对于数量较大的样本，需要多次装载，多次启动检测仪，使用不便；（3）检测完成后的卡片直接投入垃圾桶而不回送，不支持检测后期的人工校核；（4）检测仪操作流程单一、检测时间较长等。

实用新型内容：

本实用新型就是要解决上述不足，提供一种全自动微柱凝胶卡检测仪，实现从加样后的微柱凝胶卡片盒中抓取卡片、类型识别、孵育、离心、判读、回送卡片盒等一系列动作的全自动化。

本实用新型技术问题可通过下列技术方案予以解决：

一种全自动微柱凝胶卡检测仪，包括控制器与设于工作台上端面的离心器、盒式图像采集器和卡片盒，所述工作台的上端面还固设有孵育器，工作台的上方设有由所述控制器进行控制移动的三坐标卡片抓取机械手，所述三坐标卡片抓取机械手通过支柱与工作台连接并位于所述的离心器、盒式图像采集器、卡片盒和孵育器的上方；所述盒式图像采集器的上端面连接有扫描器。

进一步，所述三坐标卡片抓取机械手包括底架，所述底架的相对边由横梁连接，所述横梁的两端分别通过第一滑块与固设于底架上的第一导轨进行滑动连接，所述第一滑块连接有第一电机并由其驱动沿着所述第一导轨移动；所述横梁的侧边固设有第二导轨，所述第二导轨上设有第二滑块，所述第二滑块连接有第二电机并由其驱动沿着第二导轨进行移动；所述第二滑块另一端设有垂直方向的槽，所述槽内滑动设置有移动杆，所述移动杆连接有第三电机并由其驱动沿着所述的槽进行移动；所述移动杆的底端连接有抓手。

更进一步，所述第一电机的输出轴通过同步带与第一滑块连接。

所述第二滑块上固设有支撑板，所述支撑板顶端固设有第二电机，所述第二电机的输出端设有与固设于横梁上端面的第一齿条相配合的第一齿轮；所述槽开设于所述支撑板上。

述第三电机的输出端设有第二齿轮，所述移动杆的外端面设有与所述第二齿轮相配合的齿条；所述第三电机固设于横梁上。

更进一步，所述第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机，其输入端分别与所述的控制器连接。

进一步，所述盒式图像采集器包括一盒体，所述盒体的上端面中间开设有用于插入微柱凝胶卡的卡槽，所述盒体内设有采集图像的照相机和照明灯。

进一步，所述孵育器为上端面开设有用于插入微柱凝胶卡的卡槽的盒体结构，所述孵育器的电源开关与所述控制器电连接。

进一步，所述离心器包括离心盘，所述离心盘的主轴与伺服电机连接由伺服电机驱动其转动；所述离心盘为放射型。

进一步，所述控制器交互式连接有计算机，所述照相机输出端与所述计算机连接。

本实用新型中三坐标卡片抓取机械手从卡片盒中取出微柱凝胶卡（以下简称为卡片），依次（或分别）送至扫描器、孵育器、图像采集器和离心器，最后再送回卡片盒中。全部的操作过程由控制器中的PLC控制。其结构布置为：卡片盒、扫描器、孵育器、盒式图像采集器、离心器等设置在检测仪工作区的下部，而三坐标卡片抓取机械手设置在工作区的上部，可实现上部机械手抓取的卡片能送达下部的各个功能器中。各功能器的特征与技术方案如下：

（1）卡片盒：采用盒状结构，放置在工作台上端面的一端，设有最少48个槽，可满足一次装载48片加样后的微柱凝胶卡，并可实现检测类别混装，即一次加载的卡片不要求类别相同，不同类别卡片的插槽位置也不受限制。

（2）扫描器：采用通用条码扫描器，设置在盒式图像采集器的上方。扫描器可实现对卡片上的条码进行扫描，获取卡片类别、有效期、卡片编号以及其它附加信息。

（3）盒式图像采集器：为上端面开有卡槽的盒体，盒体内放置照相机，并提供能满足拍照的足够光线，同时也可防止盒外光线对图像采集的影响，大大提高了图像采集的质量。当卡片从图像采集器盒上部的开槽插入后，就可进行图像采集。

（4）孵育器：采用盒状结构，提供可控于一定温度的孵育空间，孵育器上部开有24个槽，当卡片插入槽中就开始孵育。孵育器支持单卡片的即插即用，而无需达到一定批量后的多卡同步孵育。孵育器自带温控系统，开启后，可保持孵育空间稳定在指定温度范围。

（5）离心器：嵌在工作台上的，主要由12槽放射型布置的离心盘、伺服电机和外壳组成。伺服电机可实现可控转速和精确的角度定位功能。

（6）三坐标卡片抓取机械手由第一伺服电机驱动第一滑块沿着第一导轨上移动，从而可实现滑块带动横梁一起进行左右移动。第二伺服电机驱动第二滑块沿着第二导轨上移动，从而实现第二滑动带动移动杆及抓手一起进行前后移动。而第三伺服电机驱动移动杆沿着槽进行上下移动，实现抓手的上下移动。然后抓手由直流抓取电机驱动，控制抓手开、合，实现对卡片的抓取和施放。

第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机的驱动均由控制器进行控制，控制器交互式连接有计算机，可实现与计算机进行双向通讯，并接收计算机发出的指令进行相关操作。所述图像采集器中的照相机输出端与所述计算机连接，通过计算机实现数据的采集、分析、判读与管理等功能。所述扫描器输出端与所述计算机连接，通过计算机实现数据的采集、分析与管理等功能。

本实用新型的检测仪具体的操作过程如下：

（1）首先由操作人员将装载有加样后微柱凝胶卡的卡片盒放置在工作台一端，开启检测程序，检测仪进入自动操作流程。

（2）三坐标卡片抓取机械手在三个伺服电机的驱动下，将抓手移到卡片盒的指定位置，并由抓取电机控制抓手从盒中抓取一张微柱凝胶卡片。

（3）三坐标卡片抓取机械手带着抓取的卡片一起，由第一伺服电机、第二伺服电机控制在水平面上移动至图像采集器上方。再由第三伺服电机控制移动杆的上下移动，将卡片插入图像采集器中。由于扫描器位于图像采集器上方，所以在卡片插入图像采集器时，卡片经过扫描器，实现了对卡片的扫描和卡片初始图像的采集。扫描信息和图像信息传输给计算机，实现对其进行分类、有效性识别和信息存储。

（4）根据分类、有效性识别的结果，分别进行后续的操作。若当前卡片无效，则将卡片送回卡片盒，并提示卡片有效性出错；若当前卡片属于需要孵育的类别，则由三坐标卡片抓取机械手带卡片移至孵育器上方，插入相应的孵育器槽中进行孵育。若此时孵育器没有空槽，则将卡片回送卡片盒，等待有空时再插入；若当前卡片属于不需要孵育的类别，则由三坐标卡片抓取机械手带卡片移至离心器上方，插入相应的离心器槽中准备离心。若此时离心器槽没有空槽，则将卡片回送卡片盒，等待有空时再插入。

（5）上述的（2）、（3）、（4）步重复进行，直到全部卡片前处理完成。

（6）当离心盘中卡片满槽，或不再有没有离心的卡片时，启动离心器中的伺服电机使离心盘按要求以一定转速运转设定的时间。

（7）离心完成后，由离心器中的伺服电机驱动，通过角度定位，依次将槽中卡片转至取卡位置，再由三坐标卡片抓取机械手将微柱凝胶卡从离心器中取出，移至图像采集器上方，插入图像采集器中采集离心后的卡片图像，并将采集的图像信息传输给计算机进行判读。完成图像采集后，机械手将卡片回送卡片盒。此项工作连续执行，直至清空离心器。

（8）再次加载离心卡片时，若有已完成孵育的卡片时，优先从孵育器中抓取卡片送至离心器。若离心器中还有空槽，才从卡片盒中抓取已完成前处理的卡片。

（9）若孵育器中有空槽时，即时将已完成前处理并需要孵育的卡片从卡片盒中抓取，直接送入孵育器的空槽中。

（10）当卡片盒中装载的卡片，全部完成了离心后的判读，并回送卡片盒后，整个检测流程完成，操作人员可取出卡片盒。

所以本实用新型与现有相关技术相比其有益效果有：

（1）本实用新型设计科学，结构合理，实现了检测过程的全程自动化。

（2）本检测仪增加了卡片盒，实现多达48卡片的一次装载，支持混合优化并行操作流程，并可实现检测完成后的卡片回送，可满足检测后期的校核检查的需要。且大批量卡片一次装载后，检测期间不需人工进行值守，大大方便了操作者。

（3）本检测仪增加了孵育器，对有孵育要求的卡片进行孵育，实现了流程化的检测，提高了检测效率与检测准确性。

（4）本实用新型采用扫描器采集微柱凝胶卡的识别码传输给计算机以判断该卡的类别和是否有效，提高了用卡安全，避免了用卡错误。

（5）本实用新型采用了盒式图像采集器采集微柱凝胶卡离心后的图像信息，并由计算机软件进行自动判读和保存。从而实现用电子设备代替人眼对微柱凝胶卡离心结果进行识别与判读，极大提高了判断的准确性和快速性，并使结果判读标准化；同时还提高了判读的准确性，为临床诊断提供原始统计信息，并方便了原始数据的统计查询，以及便于检测信息的大数据处理。

（6）本实用新型采用三坐标卡片抓取机械手实现卡片在多个功能器间的转移，机械手由控制器控制伺服电机动作，再由伺服电机驱动抓手位置的移动，从而可高效准确全自动地完成微柱凝胶卡从卡片盒中的抓取、识别、孵育、离心、采集判读与回送卡片盒的全过程，提高了工作效率并大大减轻了人的劳动强度。

附图说明

图1是本实用新型的结构主视图；

图2是本实用新型的结构俯视图；

图3是本实用新型中三坐标抓取机械手机构的立体图；

图4是本实用新型中的盒式图像采集器的俯视图。

图5是本实用新型中的离心器主视图；

图中：1-三坐标抓取机械手，1-1 第一导轨，1-2 第一滑块，1-3 第一伺服电机，1-4同步带，1-5 横梁，1-6 第二导轨，1-7 第二滑块，1-8 第二伺服电机，1-9 第一齿轮，1-10 第一齿条，1-11移动杆，1-12 第二齿轮，1-13 第三伺服电机，1-14 抓手，1-15 底架，1-16支撑板；2-扫描器，3-盒式图像采集器，3-1 照相机，3-2 卡槽，3-3 盒体，3-4 照明灯；4-离心器，4-1 离心盘，4-2 伺服电机；5-卡片盒，6-孵育器，7-工作台。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种全自动微柱凝胶卡检测仪，包括控制器与设于工作台7上端面的离心器4、盒式图像采集器3和卡片盒5，所述工作台7的上端面还固设有孵育器6，工作台7的上方设有由所述控制器进行控制移动的三坐标卡片抓取机械手1，所述三坐标卡片抓取机械手1通过支柱与工作台7连接并位于所述的离心器、盒式图像采集器、卡片盒和孵育器的上方；所述盒式图像采集器3的上端面连接有扫描器2。所述控制器交互式连接有计算机，所述盒式图像采集器3中的照相机的输出端与所述计算机连接。

如图3所示，三坐标卡片抓取机械手包括底架1-15，底架1-15的相对边由横梁1-5连接，所述横梁1-5的两端分别通过第一滑块1-2与固设于底架上的第一导轨1-1进行滑动连接，所述第一滑块1-2通过同步带1-4与第一伺服电机1-3连接，并由其驱动沿着第一导轨1-1移动；所述横梁1-5的侧边固设有第二导轨1-6，所述第二导轨1-6上设有第二滑块1-7，所述第二滑块1-7的另一端固设有支撑板1-16，所述支撑板1-16顶端固设有第二伺服电机1-8，第二伺服电机1-8的输出端设有与固设于横梁1-5上端面的第一齿条1-10相配合的第一齿轮1-9；第二伺服电机1-8驱动第二滑块1-7沿着第二导轨1-6进行移动；所述支撑板1-16的另一端开设有垂直方向的槽，所述槽内滑动设置有移动杆1-11，移动杆1-11的底端连接有抓手1-14，横梁1-5上固设有第三伺服电机1-13，第三伺服电机1-13的输出端设有第二齿轮1-12，所述移动杆1-11的外端面设有与所述第二齿轮1-12相配合的齿条。

所述第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机均的输入端分别与所述的控制器连接进行驱动。所述孵育器为上端面开设有用于插入微柱凝胶卡的卡槽的盒体结构，所述孵育器的电源开关与所述控制器电连接。

如图4所示，盒式图像采集器包括一盒体3-3，所述盒体3-3的上端面中间开设有用于插入微柱凝胶卡的卡槽3-2，所述盒体3-3内设有采集图像的照相机3-1和用于照明的照明灯3-4。

如图5所示，所述离心器包括离心盘4-1，所述离心盘4-1的主轴与伺服电机4-2连接由其驱动转动；所述离心盘4-1为放射型。

操作时，三坐标抓取机械手可实现X、Y、Z方向的三维移动，其中X方向：第一伺服电机1-3，驱动同步带1-4带动第一滑块1-2进行左右移动。连接第一滑块1-2的横梁1-5（Y方向）随第一滑块1-2一起左右移动，即而实现机械手的抓手1-14在X方向上的位置移动。Y方向上：第二伺服电机1-8驱动第一齿轮1-9与第一齿条1-10啮合，驱动横梁1-5上的第二滑块1-7前后移动，即实现了机械手的抓手1-14在Y方向上的位置移动。Z方向：第三伺服电机1-13驱动第二齿轮1-12与带齿条的移动杆1-11啮合，驱动移动杆1-11上下移动，可实现机械手的抓手1-14在Z方向位置移动。

当需要从卡片盒5中取卡时，首先驱动三坐标抓取机械手在X、Y两方向移动，定位在指定卡片上方。再由Z方向下移抓手1-14至适当位置，抓手1-14抓住卡片，再由Z方向上移抓手1-14，取出卡片。当需要扫描和图像采集时，先将机械手沿X、Y两方向移动，定位于扫描器2和盒式图像采集器3的上方。再由Z方向下移抓手，使卡片通过扫描器2，并插入盒式图像采集器3，可完成扫描和图像采集。信息采集完成后，上移抓手1-14。插入孵育器和插入离心器的操作类似。

当抓手1-14带卡片经过扫描器2时，由计算机发出开启指令，进行扫描获取相关信息。当抓手1-14带卡片插入盒式图像采集器中后，由计算机发出采集指令，进行图像信息的采集，并送至计算机中加以处理。

启动本检测仪后，孵育器6内始终保持设定的温度，孵育器6自带温度控制系统，控制器只对其电源进行开启与关闭控制。当抓手1-14将卡片插入孵育器6槽中，该卡片就开始孵育，同时控制器开始计时。当卡片的孵育时间达到规定值后，控制器将发信息给计算机，通知该卡片可以进行离心操作。

由控制器控制抓手1-14依次将满足离心条件的卡片插入离心器4的槽中，当离心器4的12个槽插入满，或已没有需要离心的卡片时，由控制器发出指令，由伺服电机4-2带动离心盘4-1按规定的转速和时间进行离心。在抓手1-14向离心器4的槽中插入卡片时，以及抓手1-14从离心器4的指定槽中抓取卡片时，由控制器控制伺服电机4-2转过一定的角度，可满足插入与抓取的需要。

以上实施例并非仅限于本实用新型的保护范围，所有基于实用新型的基本思想而进行修改或变动的都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种全自动微柱凝胶卡检测仪，包括控制器与设于工作台上端面的离心器、盒式图像采集器和卡片盒，其特征在于：所述工作台的上端面还固设有孵育器，工作台的上方设有由所述控制器进行控制移动的三坐标卡片抓取机械手，所述三坐标卡片抓取机械手通过支柱与工作台连接并位于所述的离心器、盒式图像采集器、卡片盒和孵育器的上方；所述盒式图像采集器的上端面连接有扫描器。

2.根据权利要求1所述的一种全自动微柱凝胶卡检测仪，其特征在于：所述三坐标卡片抓取机械手包括底架，所述底架的相对边由横梁连接，所述横梁的两端分别通过第一滑块与固设于底架上的第一导轨进行滑动连接，所述第一滑块连接有第一电机并由其驱动沿着所述第一导轨移动；所述横梁的侧边固设有第二导轨，所述第二导轨上设有第二滑块，所述第二滑块连接有第二电机并由其驱动沿着第二导轨进行移动；所述第二滑块另一端设有垂直方向的槽，所述槽内滑动设置有移动杆，所述移动杆连接有第三电机并由其驱动沿着所述的槽进行移动；所述移动杆的底端连接有抓手。

3.根据权利要求2所述的一种全自动微柱凝胶卡检测仪，其特征在于：所述第一电机的输出轴通过同步带与第一滑块连接。

4.根据权利要求2所述的一种全自动微柱凝胶卡检测仪，其特征在于：所述第二滑块上固设有支撑板，所述支撑板顶端固设有第二电机，所述第二电机的输出端设有与固设于横梁上端面的第一齿条相配合的第一齿轮；所述槽开设于所述支撑板上。

5.根据权利要求2所述的一种全自动微柱凝胶卡检测仪，其特征在于：所述第三电机的输出端设有第二齿轮，所述移动杆的外端面设有与所述第二齿轮相配合的齿条；所述第三电机固设于横梁上。

6.根据权利要求2所述的一种全自动微柱凝胶卡检测仪，其特征在于：所述第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机，其输入端分别与所述的控制器连接。

7.根据权利要求1所述的一种全自动微柱凝胶卡检测仪，其特征在于：所述盒式图像采集器包括一盒体，所述盒体的上端面中间开设有用于插入微柱凝胶卡的卡槽，所述盒体内设有采集图像的照相机和照明灯。

8.根据权利要求1所述的一种全自动微柱凝胶卡检测仪，其特征在于：所述孵育器为上端面开设有用于插入微柱凝胶卡的卡槽的盒体结构，所述孵育器的电源开关与所述控制器电连接。

9.根据权利要求1所述的一种全自动微柱凝胶卡检测仪，其特征在于：所述离心器包括离心盘，所述离心盘的主轴与伺服电机连接由伺服电机驱动其转动；所述离心盘为放射型。

10.根据权利要求7所述的一种全自动微柱凝胶卡检测仪，其特征在于：所述控制器交互式连接有计算机，所述照相机输出端与所述计算机连接。