某诊断仪器生化探针自动抓取与旋转的设计
某诊断仪器生化探针自动抓取与旋转的设计
摘 要： 某类及时诊断仪器中要求生化探针深入到样本或试剂池中，将池中溶液搅匀，
并在探针表面得到特异性吸附物或清洗掉非特异性吸附物，为解决该问题，设计一种新型的探
针抓取与旋转机构，既能自动抓取探针，又能使探针绕其轴心高速旋转，利用旋转功能实现将
溶液搅拌混匀的效果。该机构结构紧凑，可应用在便携的及时诊断仪器中，同时可实现微量样
本的检测，并节省试剂的使用量。
关键词 : 生化探针;抓取与旋转;搅拌混匀;及时诊断;
1 、 引言
某类体外诊断仪器的检测原理是用生化探针依次深入样本液、试剂、清洗液，使样本和试剂中
的待测成分充分地特异性吸附在探针表面，并在清洗液中清洗掉非特异性吸附，然后用检测装
置对探针表面吸附的待测成分进行定量检测。样本液和试剂的均质化越好[1]，非特异性吸附物
越少，则检测结果就越准确。
目前的这类体外诊断仪器采用晃动台（shaker）的方式来实现样本和试剂的混匀和提高清洗效
果，方法是将装有样本液、试剂、清洗液的多孔容器置于晃动台上，探针抓取机构只负责抓取
探针依次深入并悬停在样本液、试剂或清洗液中，等待晃动台带动多孔容器做高频微幅晃动，
通过高频晃动实现溶液的均质化，并将待测物充分地吸附到探针表面。这个方法的缺点是：晃
动台结构不能做得太小，不能适应便携式及时诊断仪器的尺寸要求；晃动频率一定的情况下，
晃动幅度不能进一步减小，由于探针悬停在溶液孔中，孔的直径不能做得太小，以免孔壁与探
针相撞，这也就不能满足及时诊断仪器所追求的减少样本和试剂消耗的要求[2]。
2 、 生化探针自动抓取与旋转方案
为解决上述晃动台混匀方法不便于应用于便携式及时诊断仪器内的问题，拟采用探针旋转的方
式，以探针的快速旋转实现对溶液的搅拌来达到将溶液混匀的目的。
2.1 、 方案需求
探针旋转的动作显然是在探针抓取机构上实现的，如图 1所示，该机构安装在平移运动机构
“上，能在指令的控制下实现： 抓取探针、提升、运动到下一个工位、下降、旋转探针、提
…… ”升、 、释放探针 的动作流程。
该机构需要满足结构紧凑的要求，便于应用于便携式仪器内。
2.2 、方案设计思路
可以分别实现抓取动作或旋转动作的机构都有很多种，实现抓取动作最常用的有夹爪机构，夹
爪机构在原动机的驱动下进行开合动作，实现对探针的释放或夹紧；实现旋转动作的机构可分
为同轴驱动和不同轴驱动，同轴驱动即驱动器件（一般是电机）的转轴与探针轴线同轴，显
然，同轴驱动的旋转机构会占用更多的轴向空间，不同轴驱动需要用到诸如齿轮、同步带等传
动机构。单独的抓取或旋转机构都很简单，而要将两种运动形式放在一起去实现时就需要考虑
这两种运动如何进行解耦，不使它们产生运动耦合[3]。
通过上述分析，探针自动抓取与旋转机构可采用的设计方案如图 2所示，探针抓取可采用夹爪
机构，夹爪动作采用曲柄滑块机构[4]实现，其中曲柄构件作为夹爪是末端执行件，滑块是原动
件，滑块的上下滑动可以由电磁铁和弹簧驱动，夹爪机构的整体作为旋转对象，其旋转轴与被
抓起的探针轴线重合，其旋转运动可以由旁置的电机通过同步带传动实现，夹爪整体的旋转运
动与滑块的上下运行这两种运动的解耦可以采用推力轴承。
3 、自动抓取与旋转机构的结构设计
3.1 、 总体结构介绍
摘要：
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某诊断仪器生化探针自动抓取与旋转的设计 摘 要：某类及时诊断仪器中要求生化探针深入到样本或试剂池中，将池中溶液搅匀，并在探针表面得到特异性吸附物或清洗掉非特异性吸附物，为解决该问题，设计一种新型的探针抓取与旋转机构，既能自动抓取探针，又能使探针绕其轴心高速旋转，利用旋转功能实现将溶液搅拌混匀的效果。该机构结构紧凑，可应用在便携的及时诊断仪器中，同时可实现微量样本的检测，并节省试剂的使用量。 关键词: 生化探针;抓取与旋转;搅拌混匀;及时诊断; 1 、引言某类体外诊断仪器的检测原理是用生化探针依次深入样本液、试剂、清洗液，使样本和试剂中的待测成分充分地特异性吸附在探针表面，并在...
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作者：闻远设计
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