一种磁珠灌装封膜系统及其工作方法与流程

1.本发明属于生物核酸提取技术领域，具体涉及一种磁珠灌装封膜系统及其工作方法。


背景技术：

2.磁珠法核酸提取试剂盒的磁珠灌装操作主要通过人工操作或者半自动化操作，需要人工摇匀磁珠、人工灌装磁珠、人工灌装试剂以及灌液后的人工封膜等工序；但是，人工操作效率低下，劳动强度大，容易产生对产品的人为污染。因此，需要设计一种自动化程度高的磁珠灌装封膜系统。
3.此外，现有的磁珠筒大多通过摇晃的方式实现磁珠混匀操作，该方式难以快速实现磁珠混匀，且混匀效果较差；进而导致用于灌装的磁珠试剂中磁珠含量不稳定，降低了磁珠法核酸提取试剂盒的品质。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种磁珠灌装封膜系统及其工作方法。
5.本发明一种磁珠灌装封膜系统，包括机架，以及安装在机架上并依次排列的进料模块、磁珠灌装模块和封膜模块。进料模块用于为磁珠灌装模块提供被灌装的磁珠法提取盒。封膜模块用于对加注磁珠后的磁珠法提取盒进行封膜处理。
6.所述的磁珠灌装模块包括输入抓取机构、输送机构、输出抓取机构和一个或多个灌装机构。输入抓取机构用于将进料模块上的磁珠法提取盒逐个抓取到输送机构的输入工位上；输出抓取机构用于抓取输送机构的输出工位上的磁珠法提取盒，并送向封膜模块。输送机构位于输入抓取机构与输出抓取机构之间。输送机构具有依次排列的n+2个工位，分别为输入工位、输出工位，以及位于中间的n个灌装工位。n为灌装机构数量。
7.所述灌装机构的位置与灌装工位对应。灌装机构包括位置移动组件、安装板、磁珠注射器和磁珠供应组件。磁珠注射器通过安装板安装在位置移动组件的移动部上。
8.所述的磁珠供应组件包括安装架、磁珠桶、磁力混匀组件和加料槽体。磁珠桶通过安装架安装在机架上。加料槽体均安装在机架上。磁珠桶内的磁珠能够输送至加料槽体中。磁珠注射器能够在位置移动组件的驱动下移动到加料槽体的正上方。磁力混匀组件包括多个电磁线圈；所述电磁线圈的数量为偶数；各电磁线圈沿磁珠桶的周向均布。对中设置在磁珠桶轴线两侧的两个电磁线圈为一组；同组的两个电磁线圈同步控制，形成沿磁珠桶径向的匀强磁场。不同组的电磁线圈通入不同相位的交变电流，在磁珠桶内产生方向、强度均不断变化的磁场，使得磁珠桶内的磁珠在磁场作用下持续运动。
9.作为优选，所述的磁力混匀组件还可以包括一组亥姆霍兹线圈。亥姆霍兹线圈套置在磁珠桶的外侧，且两个圆形线圈单元分别位于磁珠桶的两端。工作过程中，亥姆霍兹线圈通入不断变化大小和方向的电流，在磁珠桶内产生轴向的不断变化的匀强磁场。
10.作为优选，所述的输送机构包括托板、横移线性模组、升降线性模组和n+1个机械
夹爪。托板固定在机架上，并开设有让位通槽。横移线性模组固定在机架上。升降线性模组的固定部安装在横移线性模组上。升降线性模组的升降移动部上固定有夹爪基座。夹爪基座上安装有依次间隔排列的n+1个机械夹爪。各机械夹爪的夹持部能够穿过让位通槽，对托板上的磁珠法提取盒进行夹持。相邻两个机械夹爪的间距与相邻两个工位的间距对应。每个工位的侧部均安装有用于检测磁珠法提取盒是否到位的检测传感器。
11.作为优选，所述安装板的侧面竖直设置且平行于输送机的输送方向。安装板的两侧均安装有磁珠注射器。两个磁珠注射器上对应位置的磁珠注射头的中心距等于磁珠法提取盒上相邻两排提取孔中心距的整数倍。磁珠注射器的底部设置有并排设置的多个磁珠注射头。各磁珠注射头的相对位置与磁珠法提取盒上同一排的各提取孔的相对位置对应。
12.作为优选，所述的灌装机构还包括注射头存放盒和废料箱。所述的注射头存放盒和废料箱固定在机架上。废料箱用于存储废弃的磁珠注射头。注射头存放盒上成排放置有磁珠注射头。磁珠注射器能够在位置移动组件的驱动下分别移动到注射头存放盒和废料箱的正上方。所述磁珠桶的输出端设置有输出软管，另一端设置有带球阀的磁珠输入接口。输出软管上安装有管夹阀。每个加料槽体均对应一个导向流道。导向流道固定在机架上。导向流道的底端位于对应的加料槽体上方的一侧。导向流道的顶端位于磁珠桶输出端的下方。
13.作为优选，所述的磁珠供应组件还包括摇晃驱动组件。所述的安装架转动连接在机架上。摇晃驱动组件用于驱动安装架摆动，其包括摇晃驱动电机、同步轮和同步带。摇晃驱动电机固定在机架上。通过同步带连接的两个同步轮与摇晃驱动电机的输出轴、安装架分别固定。
14.作为优选，加料槽体与机架之间设置有称重传感器。通过称量加料槽体的重量判断加料槽体内的磁珠是否充足。
15.作为优选，所述的进料模块采用带式输送机。带式输送机的输送带宽度等于被装磁珠的磁珠法提取盒长度。多组竖直叠置的磁珠法提取盒沿带式输送机的输送方向依次排列。
16.作为优选，所述的输入抓取机构和输出抓取机构结构相同，均采用末端安装有机械夹爪的两轴运动平台，包括沿输送方向设置的电动滑台和竖直设置的电动滑台。
17.该磁珠灌装封膜系统的工作方法，具体步骤如下：
18.步骤一、输入抓取机构将磁珠法提取盒抓取到输送机构的输入工位上。
19.步骤二、输送机构将自身上方的各磁珠法提取盒向后输送一个工位。当输出工位有磁珠法提取盒时，输出抓取机构将输出工位上的磁珠法提取盒送入封膜模块。封膜模块对输入的磁珠法提取盒进行封膜处理。
20.步骤三、灌装机构进行灌装操作，过程如下：磁珠注射器在位置移动组件的驱动下移动到磁珠法提取盒未灌装的提取孔上方，并进行磁珠灌装。各灌装机构进行一次或多次灌装，使得磁珠法提取盒经过所有灌装工位后，所有提取孔中均装有磁珠。
21.步骤四、重复执行步骤一至三，持续进行对不同的磁珠法提取盒进行磁珠灌装封膜操作。
22.当磁珠注射器内的磁珠不足时，位置移动组件驱动磁珠注射器移动到加料槽体处，使得磁珠注射器吸取加料槽体内的磁珠，从而继续进行磁珠灌装操作。
23.当称重传感器检测到加料槽体中的磁珠不足时，磁力混匀组件中的各电磁线圈通
入不断变化的电流，使得磁珠桶内产生方向和大小均不断变化的磁场，达到快速混匀磁珠的效果。之后，磁珠桶将磁珠输送至加料槽体中。
24.当磁珠注射器上的磁珠注射头损坏或达到使用寿命时，位置移动组件驱动磁珠注射器移动到废料箱上方，磁珠注射器自动卸下磁珠注射头；之后，位置移动组件驱动磁珠注射器移动到注射头存放盒上方，磁珠注射器自动安装新的磁珠注射头。
25.本发明具有的有益效果是：
26.本发明通过多工位灌装结构，能够以较快的生产节奏，全自动地进行上料、磁珠灌装、封膜作业，在极大程度上省去了人工的参与，提高了生产效率，并显著减小了磁珠污染的可能性。此外，本发明通过电流不断变化的电磁线圈，对磁珠施加大小方向均不断变化磁力，从而使得磁珠在输出前充分混匀。
附图说明
27.图1为本发明的整体结构示意图；
28.图2为本发明的侧面示意图；
29.图3为本发明中灌装机构的第一张结构示意图；
30.图4为本发明中灌装机构的第二张结构示意图；
31.图5为本发明中磁珠桶及磁力混匀组件的截面示意图。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明作进一步说明。
33.实施例1
34.如图1和2所示，一种磁珠灌装封膜系统，包括机架4，以及安装在机架4上并依次排列的进料模块1、磁珠灌装模块2和封膜模块3。进料模块1用于暂存并为磁珠灌装模块2提供磁珠法提取盒5。磁珠灌装模块2用于向磁珠法提取盒5加注磁珠。封膜模块3用于对加注磁珠后的磁珠法提取盒5进行封膜处理。封膜模块3采用现有的封膜设备，在此不做赘述。本实施例中，封膜模块3优选申请日为2020216278681，名称为一种深孔板自动封膜设备的专利任一权利要求所述的一种深孔板自动封膜设备。
35.本实施例中的磁珠法提取盒5为96深孔板。进料模块1采用带式输送机。带式输送机的输送带宽度等于被装磁珠的磁珠法提取盒5的长度。多组竖直叠置的磁珠法提取盒5沿带式输送机的输送方向依次排列。
36.磁珠灌装模块2包括输入抓取机构6、输送机构7、输出抓取机构8和三个灌装机构9。输送机构7位于输入抓取机构6与输出抓取机构8之间。输入抓取机构6用于将进料模块1上的磁珠法提取盒5逐个抓取到输送机构7的输入工位上；输出抓取机构8用于抓取输送机构7的输出工位上的磁珠法提取盒5，并送向封膜模块3。输入抓取机构6和输出抓取机构8结构相同，均采用末端安装有机械夹爪的两轴运动平台，其运动方向为x轴和z轴方向，包括一个沿输送方向设置的电动滑台和一个竖直设置的电动滑台。
37.输送机构7包括托板7-1、横移线性模组、升降线性模组和四个机械夹爪。固定在机架4上的托板7-1呈长条形，且开设有间隔设置的两条让位通槽。托板7-1的长度方向即为输送机构7的输送方向。横移线性模组固定在机架4上，且移动方向平行于输送方向。升降线性
9包括多个电磁线圈；电磁线圈采用矩形线圈。多个电磁线圈均与磁珠桶9-7的外侧固定，且沿磁珠桶9-7的周向均布。电磁线圈的数量为偶数，优选四个；对中设置在磁珠桶9-7轴线两侧的两个电磁线圈为一组；同组的两个电磁线圈同步控制，能够形成沿磁珠桶9-7径向的匀强磁场。通过对不同组的电磁线圈通入不同相位的交变电流，能够在磁珠桶9-7内产生方向、强度均不断变化的磁场，进而使得磁珠桶9-7内的磁珠在磁场作用下持续运动，以避免磁珠沉淀，提高磁珠桶9-7内磁珠的均匀性。
45.在此基础上，进一步提供一种非必要但能够进一步提高技术效果的方案，磁力混匀组件9-9还可以包括一组亥姆霍兹线圈。亥姆霍兹线圈套置在磁珠桶9-7的外侧，且两个圆形线圈单元分别位于磁珠桶9-7的两端。亥姆霍兹线圈能够在磁珠桶9-7内产生轴向的匀强磁场，通过不断变化亥姆霍兹线圈的电流大小和方向，即可进一步丰富磁珠桶9-7内磁珠的运动方向，提高混匀效果。
46.该磁珠灌装封膜系统的工作方法，具体步骤如下：
47.步骤一、进料模块1将整齐堆叠的磁珠法提取盒5输送向磁珠灌装模块2；输入抓取机构6将一个磁珠法提取盒5抓取到输送机构7的输入工位上。
48.步骤二、输送机构7的横移线性模组运动至第一极限位置，使得四个机械夹爪分别处于输入工位、三个灌装工位的正上方；输送机构7的升降线性模组驱动各机械夹爪升高。之后，各机械夹爪分别夹住对应工位上的磁珠法提取盒5。
49.步骤三、输送机构7的横移线性模组运动至第二极限位置，使得各机械夹爪各自将夹持的磁珠法提取盒5向后移动一个工位。各机械夹爪松开并向下复位。当输出工位有磁珠法提取盒5时。输出抓取机构8将输出工位上的磁珠法提取盒5送入封膜模块3。封膜模块3对输入的磁珠法提取盒5进行封膜处理。
50.步骤四、对应灌装工位上有磁珠法提取盒5的灌装机构9开始进行灌装操作。灌装过程如下：两个磁珠注射器9-3在位置移动组件9-1的驱动下分别移动到磁珠法提取盒5未灌装的两排提取孔上方，并进行磁珠灌装。之后，两个磁珠注射器9-3在位置移动组件9-1的驱动下移动位置，对未灌装的另两排提取孔进行磁珠灌装。第一个灌装工位完成第1、7、2、8排提取孔的灌装；第二个灌装工位完成第3、9、4、10排提取孔的灌装；第三个灌装工位完成第5、11、6、12排提取孔的灌装。
51.步骤五、重复执行步骤一至四，持续进行对磁珠法提取盒5上96个提取孔的磁珠灌装封膜操作。
52.当磁珠注射器9-3内的磁珠不足时，位置移动组件9-1驱动两个磁珠注射器9-3分别移动到两个加料槽体9-10处，使得两个磁珠注射器9-3吸取两个加料槽体9-10内的磁珠，从而继续进行磁珠灌装操作。
53.当称重传感器检测到加料槽体9-10中的磁珠不足时，磁力混匀组件9-9中的各电磁线圈通入不断变化的电流，使得磁珠桶9-7产生方向和大小均不断变化的磁场，磁珠供应组件驱动磁珠桶9-7往复摆动，从而带动磁珠桶9-7内的磁珠不断运动，达到快速混匀磁珠的效果。之后，磁珠桶9-7带有输出软管的端部倾斜向下，管夹阀开启，使得磁珠桶9-7内混匀的磁珠流入到两个加料槽体9-10中。
54.当磁珠注射器9-3上的磁珠注射头损坏或达到使用寿命时，位置移动组件9-1驱动两个磁珠注射器9-3移动到废料箱9-5上方，磁珠注射器9-3自动卸下磁珠注射头；之后，位
置移动组件9-1驱动两个磁珠注射器9-3移动到注射头存放盒9-4上方，磁珠注射器9-3自动安装新的磁珠注射头。
55.实施例2
56.一种磁珠灌装封膜系统，本实施例与实施例1的区别在于：不设摇晃驱动组件9-8；磁珠桶9-7通过安装架9-6倾斜固定在机架上。