自动清洗装置与方法发明专利

自动清洗装置与方法【技术领域】本发明涉及一种自动清洗装置和方法，尤其是对生化仪中反应杯应用的自动清洗装置和方法。【背景技术】在全自动生化分析仪中，一般使用可重复利用的反应杯，所以就需要对使用后的反应杯进行清洗。全自动生化分析仪的自动清洗功能，主要是依靠液路循环地吸液、注液的动作，对反应杯进行若干次浸泡。综观目前的各种技术方案，自动清洗的形式多样：有的仅采用4阶清洗针，清洗过程中液路动作两次，每个反应杯就可以进行8次浸泡过程；采用较少数量的清洗针，确实能够降低自动清洗机构的复杂性，但是在清洗过程中液路需要动作两次，从而影响测试速度。而有的采用9阶清洗针，清洗过程中液路动作一次，每个反应杯可以进行9次吸排液过程；但这种清洗装置结构复杂，增加了成本。【发明内容】本发明就是为了克服以上的不足，提出了一种自动清洗装置与方法，结构简单、紧凑，清洗速度快。为实现上述目的，本发明提供一种自动清洗装置，用于生化分析仪中，所述自动清洗装置包括固定于清洗座上的、分别对应八个清洗位的八阶清洗机构，所述每阶清洗机构包括一个用于吸液的吸液针和一个用于注液的注液针，所述第一阶注液针用于与第一清洗剂容器可控地连通，第二阶注液针用于与第二清洗剂容器可控地连通，第一、二阶吸液针用于与高浓度废液容器可控地连通，所述第三至八阶注液针用于与第三清洗剂容器可控地连通，第三至八阶吸液针用于与低浓度废液容器可控地连通，所述第七、八阶吸液针的底端各固定有一个擦拭头，所述擦拭头的外径小于反应杯的内径，所述八阶清洗机构用于在气动模块的驱动下进行一次吸排动作完成对反应杯的清洗。本发明还进一步包括汇流块，所述汇流块包括用于分别将第一阶注液针和第一清洗剂容器、第二阶注液针和第二清洗剂容器连通的两个一进一出通道，用于将第三至六阶注液针和第三清洗剂容器连通的一个一进四出通道，用于将第七、八阶注液针和第三清洗剂容器连通的一个一进两出通道，用于将第一、二阶吸液针和高浓度废液容器连通的一个二进一出通道和用于将第三至八阶吸液针和低浓度废液容器连通的一个六进一出通道。所述擦拭头的外壁与反应杯的内壁之间的距离优选为0.5mm〜0.8mm。本发明的更进一步改进是：所述每阶清洗机构的吸液针和注液针紧密贴靠地排列在清洗座上，还设置有用于箍紧注液针和吸液针的紧箍装置。为实现上述目的，本发明还提供了用于上述自动清洗装置的自动清洗方法，包括如下步骤：吸液步骤：在清洗开始时，控制第一至八阶吸液针与其相应废液容器中的真空环境连通；控制第一至八阶吸液针从初始位下行到反应杯底，吸取反应杯中的液体，并在吸液完成后，关闭第一至八阶吸液针与其相应废液容器中的真空环境的连通；注液步骤：在吸液步骤后，控制第一至六阶注液针与其相应液体容器中的正压力环境连通，将相应的液体注入反应杯中，并在注液的过程中控制注液针逐渐由反应杯的杯底上升到杯口，且使吸液针的针尖底部低于反应杯的杯口上沿；防溢流步骤：当注液针在反应杯的杯口注液设定时间后，控制第一至六阶吸液针与其相应废液容器中的真空环境连通，吸取反应杯的杯口的液体；回位步骤：当注液完成后，关闭第一至六阶吸液针与其相应废液容器中的真空环境的连通，关闭第一至六阶注液针与其相应液体容器中的正压力环境的连通，并控制清洗座上升回到初始位。本发明的进一步改进是：在控制清洗座回到初始位后，控制第三至八阶吸液针与低浓度废液容器中的真空环境连通。其中，在开机或关机时，在注液步骤中还控制第七、八阶注液针向反应杯内注入第三清洗剂以清洗擦拭头。本发明的有益效果是：本发明所提出的自动清洗装置与方法，在该清洗装置中采用分别对应八个清洗位的八阶清洗机构，在清洗的过程中液路只动作一次，清洗速度较快；而且每阶清洗机构包括一个吸液针和一个注液针，结构简单、紧凑。在本发明所提出的自动清洗装置中采用了汇流块实现了液路的连接，避免了比较烦琐的接头连接，最大限度地减少了液路连接的复杂度，同时减少了所需安装空间。本发明在第七、八阶设置了擦拭头，在清洗机构工作时，可将反应杯内的水分抽走，使反应杯干燥。本发明提供的清洗方法在反应杯口注液时还控制吸液针吸液，防止清洗液从反应杯中溢出。本发明提供的清洗方法在注液后还控制吸液针吸液，防止排废液管路中的液体回流到反应杯中。本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。【附图说明】图1是本发明一种实施例的八阶清洗针示意图；图2是本发明一种实施例的清洗针结构示意图；图3是本发明一种实施例的汇流块与清洗针、容器连接示意图；图4(b)所表示的是汇流块的正面视图，图4(a)是图4(b)中的A-A部分纵向剖视图，图4(c)是图4(b)中的B-B部分纵向剖视图；图5是本发明一种实施例的清洗座运动示意图。【具体实施方式】自动清洗装置包括八阶清洗针，分别对应八个清洗位，八阶清洗针位于清洗座上，清洗座由生化分析仪系统的电机控制下可上下运动。每阶清洗机构包括一个用于吸液的吸液针和一个用于注液的注液针，第1阶注液针用于与第一清洗剂容器连通，第2阶注液针用于与第二清洗剂容器连通，第1、2阶吸液针用于与高浓度废液容器连通，第3至8阶注液针用于与去第三清洗剂(通常为去离子水)容器连通，第3至8阶吸液针用于与低浓度废液容器连通，其间的连通通常通过电磁阀或其他控制阀控制，当电磁阀打开时，吸液针、注液针与相应的容器连通，当电磁阀关闭时，吸液针、注液针与相应的容器不连通。八阶清洗机构在生化分析仪系统的气动模块的驱动下只进行一次吸排(即吸液和注液)动作即可完成对反应杯的清洗。本实施例的八阶清洗针的清洗过程如图1所示，吸液针是用来吸取反应杯中的废液，分别以Pdi(i=1〜8)表示8根吸液针；注液针是用来向反应杯中注入清洗液，分别以Pci(i=1〜8)表示8根注液针。8根吸液针与8根注液针分别对应，每阶清洗机构的吸液针和注液针紧密贴靠地排列在清洗座上，并采用紧箍装置(例如套筒或柔性带)33将吸液针与注液针箍紧以使其紧密地接触，这样就使得清洗机构的尺寸较小，结构简单紧凑。如图2所示，每阶吸液针31的针尖底端低于注液针32的针尖底端，且吸液针31的针尖开有斜口311，斜口311的开口面向注液针32。在第7、8阶吸液针的底端各固定有一个擦拭头33,擦拭头33的外径稍小于反应杯的内径，例如擦拭头的外壁与反应杯的内壁之间的距离可设为0.5mm〜0.8mm，使反应杯的内表面与擦拭头的外侧面之间仅有一个很小的距离，这样就形成了一个狭小的风道。清洗机构工作时，在该风道内形成了比较大的风速，将附着在反应杯内壁的水珠抽走，以达到擦干反应杯的目的。在擦拭头的底面，有对角的浅槽，可以将反应杯底面的水洗干。8根(阶)吸液针、注液针的作用如表1所示。表1第1、2阶注液针向反应杯内注入第一、二清洗剂；中间四阶(3、4、5、6)注液针注入去离子水；而最后两阶(7、8)注液针仅在某些特殊状态下(如开关机时)才会注入去离子水，以清洗擦拭头。因此，根据注液针的功能与配置，这八阶清洗针机构也可以划分为三个模块：前两阶为第一模块，主要用来去除残留的非可溶性蛋白质和脂类；中间四阶为第二模块，主要用来逐步稀释残留物；最后两阶为第三模块，主要用来去除残留的清洗水。第1、2阶吸液针所吸的废液分别为反应液、清洗剂，且浓度较高，因而为高浓度废液；第3〜8阶吸液针所吸的废液为清洗用的去离子水，因而为低浓度废液。为了保护环境，并节约废水处理的成本，对高低浓度废液进行区别处理。在现有技术中比较通用的技术方案是采用Y型三通连接导管实现液路的连通，这就需要大量的接头以连接导管，这样就会大大增加管路连接的复杂性，需要更大的安装空间，同时成本较高。本发明的一种改进的实施例中采用汇流块作为液路的连接导管，如图3所示，汇流块连接在清洗针和各相应容器之间，图4(b)所表示的是汇流块的正面视图，图4(a)是图4(b)中的A-A部分纵向剖视图，图4(c)是图4(b)中的B-B部分纵向剖视图。汇流块包括两个一进一出，如图4(c)中的35、36,用于分别将第1阶注液针和第一清洗剂容器、第2阶注液针和第二清洗剂容器连通，分别提供两种清洗剂；一个一进四出，如图4(c)中的37，用于将第3至6阶注液针和去离子水容器连通，为3〜6清洗机构提供去离子水；一个一进两出，如图4(c)中的38,用于将第7、8阶注液针和去离子水容器连通，为擦拭头清洗提供去离子水；一个二进一出，如图4(a)中的39，用于将第1、2阶吸液针和高浓度废液容器连通，以排出高浓度废液;一个六进一出，如图4(a)中的40，用于将第3至8阶吸液针和低浓度废液容器连通，以排出低浓度废液。为了保证化学兼容性，汇流块采用了PC材料制成。本实施例采用真空压缩泵作为动力源，使高、低浓度废液容器中为真空环境，使第一、二清洗剂容器、去离子水容器中为正压力环境。打开控制第1〜6阶注液针的控制阀后，真空压缩泵产生的高压就会驱动注液针中的清洗液注入到反应杯中；真空压缩泵产生的真空，与高低浓度废液容器连接，打开控制第1〜8阶吸液针的控制阀后，在吸液针中就会产生真空，当吸液针的吸液口浸没在废液中时，在内外压差的驱动下，反应杯中的废液就会进入高低浓度废液容器中。自动清洗装置的具体过程如下（对一个反应杯而言）：清洗过程共包括8个周期，如图1所示。第一个周期：在反应结束后，一装有反应液的比色杯（即反应杯），转动到如图1所示的位置1（1阶清洗针的下方），反应液被吸液针Pd1吸出，而后注液针Pel向反应杯内注入第一清洗剂；第二个周期：反应盘转动一个杯位，上述比色杯转动到位置2（2阶清洗针的下方），吸液针Pd2抽出第一清洗剂，紧接着注液针Pe2注入第二清洗；第三个周期：反应盘转动一个杯位，上述比色杯转动到位置3（3阶清洗针的下方），吸液针Pd3抽出第二清洗剂，紧接着注液针Pe3注入去离子水；第四个周期：反应盘转动一个杯位，上述比色杯转动到位置4（4阶清洗针的下方），吸液针Pd4抽出去离子水，注液针Pe4注入去离子水；第五周期：与第四周期相同；第六周期：与第四周期相同；第七个周期：吸液针Pd7抽出去离子水；第八个周期：吸液针Pd8抽出去离子水。上述的8阶清洗机构被固定在一个清洗座上，由电机驱动进行上下动作。如图5所示，清洗机构有如下3个运动位置：10为上死点（HIGHDEAD），也是清洗机构的初始位，距离反应杯底为F的距离。由于吸液针与反应杯底接触后，仍然需要下压一定的距离为H，那么清洗机构的工作行程为F+H。11为下死点（LOWDEAD），清洗机构下行到反应杯杯底时的吸液位置，清洗机构运行到反应杯底时，仍然下压H的距离，以保证8阶吸液针平齐，并保证吸液针能与反应杯底紧密接触。12为中间位置（MIDPOS），注液针向反应杯注液以及吸液针防止溢流的工作点，该位置距离反应杯的底部的高度为E。清洗机构的动作应该与控制阀的动作相配合，清洗方法如下：如图5所示，A为反应杯的高度，在清洗开始时，自动清洗高、低浓度废液排放阀打开，吸液针中会形成真空；与此同时，清洗机构位于10点，并逐步下行B行程至11点，当吸液针到达液面下时，反应杯中的废液就会逐步吸入到低浓度废液真空罐中。当吸液针完成吸废液过程后，自动清洗高、低浓度废液排放阀关闭。注液针开始注液过程，自动清洗1〜6阶注液针控制阀打开；与此同时，清洗机构会从11点，逐步上行C行程到12点。清洗机构在12点注液一段时间后，自动清洗高、低浓度废液排放阀打开，1〜8阶吸液针吸取杯口的清洗液，防止清洗液从反应杯中溢出。值得注意的是，在位置12处，吸液针的吸液口必须低于反应杯口。当注液完成后，上述控制阀全部关闭，与此同时，清洗机构上行D行程到上初始位10；进一步改进的实施例是在到达初始位10后，自动清洗低浓度废液排放阀再次打开，3〜8阶吸液针吸气，以防止排废液管路中的液体回流到反应杯中。综上所述，在清洗的过程中，吸液针共进行3次吸液过程，其作用分别为：排废液、防溢流、防回流。在上述过程中，第7、8阶注液针只有在开机或关机时才向反应杯内注入去离子水。在自动清洗装置中吸液针与注液针紧密结合，因而结