一种核素移液机器人及核素移液配制方法

摘要

本发明公开了一种核素移液机器人及核素移液配制方法，属于核素采集分析移液应用技术领域。包括壳体，壳体内下部设有稀释瓶、采样筒、活度分析机构、纯净水筒、废弃筒、采样吸头盒和发液口；壳体内部设有与PLC控制系统电连接的移液机构，移液机构包括水平移动机构、竖直移动机构和移液器。配液方法包括活度分析和配液。本发明通过特定的控制系统以及利用该系统进行配液，通过活度分析和配液定容，并利用核素移液机器人控制流程，使配液的精度更高，更快，且能耗和设备损耗更低。

说明书

技术领域

本发明涉及核素采集分析移液应用技术领域，具体涉及一种核素移液机器人及核素移液配制方法。

背景技术

目前放射性医学的发展，如碘131药液、F18药液、锝99等核素药品的使用更为广泛，分药器完成了取药、配药、分药的全过程，不仅使操作者避免了核照射，而且显著地提高了工作效率。

现有的分药器主要性能为分药，无法做到分析分药，即达到放射性核素配药的精准，影响治疗效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种集分析检测、分液和取液一体的核素移液机器人。

本发明还提供了一种利用核素移液机器人进行核素移配液的方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种核素移液机器人，包括壳体，所述壳体内部设有稀释瓶、上端开孔的采样筒、活度分析机构、上端开孔的纯净水筒、上端开孔的废弃筒、用于安装和更换吸头的采样吸头盒和发液口；

所述壳体内部设有与PLC控制系统电连接的移液机构，所述移液机构设置在所述采样筒、活度分析机构、纯净水筒、废弃筒、采样吸头盒和发液口的上方；移液机构包括水平移动机构和竖直移动机构，所述水平移动机构包括横向移动机构和纵向移动机构，所述竖直移动机构连接有移液器；所述竖直移动机构连接所述横向移动机构上；所述横向移动机构的两端与纵向移动机构连接，并在纵向移动机构的带动下纵向运行；

所述移液器在所述采样筒、活度分析机构、纯净水筒、废弃筒，采样吸头盒和发液口横向往或纵向运行；所述采样筒和废弃筒外设有辐射屏蔽壳；所述发液口处设有盛装器皿。

进一步的，所述竖直移动机构包括竖向支架，所述竖向支架上设有竖直滑块、竖直步进电机、竖直螺杆、竖直定位杆和固定架，所述竖直螺杆与竖直定位杆竖直平行；所述固定架的一端套设在竖直定位杆上，所述固定架的另一端与竖直滑块连接，所述竖直滑块套设在竖直螺杆上，所述竖直螺杆的端部与竖直步进电机连接；所述移液器固定连接在固定架上；

所述横向移动机构包括横向步进电机、横向支撑杆和履带，所述履带沿横向套设在横向支撑杆上；横向步进电机的转轴连接有与履带齿接的齿轮，所述齿轮带动履带沿横向支撑杆运行；所述竖向支架套设在横向支撑杆和履带上，且竖向支架上设有与履带齿合的传动齿，所述履带的传动带动竖向支架在所述横向支撑杆上横向运行；所述横向支撑杆两端设有支撑座；

所述纵向移动机构包括纵向步进电机、纵向螺杆、纵向定位杆和纵向滑块，所述纵向螺杆和纵向定位杆平行设置，且所述横向移动机构设置在所述纵向螺杆和纵向定位杆之间；所述纵向步进电机与纵向螺杆传动连接；所述纵向滑块套设在所述纵向螺杆上；所述横向支撑杆其中一端的支撑座套设在纵向定位杆上，横向支撑杆另一端的支撑座与纵向滑块连接；

所述竖直步进电机、横向步进电机和纵向步进电机均与PLC控制系统电连接。

进一步的，所述活度分析机构为与PLC控制系统电连接并进行分析结果采集。

进一步的，所述移液器为带有吸头的单通道或多通道移液枪。

一种核素移液机器人的方法，包括利用核素移液机器人进行核素活度分析和配制液体。

一种核素移液配制的方法，具体包括以下步骤：

(1)活度分析：

s1、将移液器移动到采样筒下方吸取定量溶液；

s2、将移液器移动到活度分析机构并下降使移液器内的吸头进入活度分析机构内，停留进行活度分析并进行数据采集；

s3、将移液器上升移到采样筒,将移液器内的定量溶液移出；

s4、将移液器移到废弃筒，退出移液器上的吸头，完成定量分析流程，得到采样筒内液体的活度；

(2)配液

s5、将移液器移动到采样吸头盒下方，装上吸头；

s6、将移液器移动到采样筒，按活度分析得到的活度计算容积，吸取液体；

s7、将移液器移动到发液口下方，将液体放入至盛装器皿中；

s8、将移液器移动到纯净水筒吸取净水后移动到发液口，将水放入至盛装器皿中；

s9、将移液器移动到废弃桶，退出吸头；

s10、将移液器复位到采样吸头盒下方，流程结束。

进一步的，步骤s2中在活度分析机构内停留的时间为10-60秒。

优选的，步骤s2中在活度分析机构内停留的时间为20秒。

进一步的，步骤s8中吸取净水的次数为一次或多次。根据溶液的性质来决定，多次吸水便于将吸头内的核素液体完全移入盛装器皿中，保障盛装器皿中的液体浓度。

本发明一种核素移液机器人及核素移液配制方法，其有益效果在于：

(1)本发明核素移液机器人通过PLC控制系统对移液器进行上下左右以及前后的移动控制，在采样筒、活度分析机构、纯净水筒、废弃筒和发液口之间进行不同顺序的移动，达到配液、分析、分液和取液的目的，提高了放射性核素液体的活度精准，减小配液的误差，提高疗效，通过对1-5ml的核素移液(行业通用)，误差≤0.3％，液体误差≤30μl；

(2)配液方法通过移液活度分析和配制定量溶液，杜绝工作人员接触核素，避免核素辐射照射；

(3)通过核素移液机器人配制核素，大量减少人工反复操作带来了放射性垃圾，保护环境家园；

(4)通过核素移液机器人快速精准配制，大量减少放射性颗粒进入大气层，保护地球家园。

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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是竖向移动机构示意图；

图3是竖向移动机构与横向移动机构连接示意图；

图4是竖向移动机构与横向移动机构的平面连接示意图

图5是纵向移动机构与横向支撑杆之间的连接示意图；

图6是本发明的流程示意图；

1壳体，2稀释瓶,3采样筒,4活度计，5纯净水筒,6废弃筒,7发液口，8 横向移动机构，9纵向移动机构,10移液器,11盛装器皿，12采样吸头盒，13竖直移动机构；

501进水管；

801横向步进电机，802横向支撑杆,803履带,804齿轮，805传动齿，806 支撑座，807限位块；

901纵向步进电机，902纵向螺杆,903纵向定位杆,904纵向滑块；

1301竖向支架，1302竖直滑块，1303竖直步进电机,1304竖直螺杆,1305 竖直定位杆,1306固定架。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。

实施例1

一种核素移液机器人，如图1-5所示，包括壳体1，所述壳体1内部设有稀释瓶2、上端开孔的采样筒3、活度分析机构、上端开孔的纯净水筒5、上端开孔的废弃筒6、用于安装和更换吸头的采样吸头盒12和发液口7；

所述壳体1内部设有与PLC控制系统电连接的移液机构，所述移液机构设置在所述采样筒3、活度分析机构、纯净水筒5、废弃筒6、采样吸头盒12和发液口7的上方；移液机构包括水平移动机构和竖直移动机构13，所述水平移动机构包括横向移动机构8和纵向移动机构9，所述竖直移动机构13连接有移液器10；所述竖直移动机构13连接所述横向移动机构8上；所述横向移动机构8 的两端与纵向移动机构9连接，并在纵向移动机构9的带动下纵向运行；

所述移液器10在所述采样筒3、活度分析机构、纯净水筒5、废弃筒6，采样吸头盒12和发液口7横向往或纵向运行；所述采样筒3和废弃筒6外设有辐射屏蔽壳；所述发液口7处设有盛装器皿11。

本实施例中，竖直移动机构13包括竖向支架1301，竖向支架1301上设有竖直滑块1302、竖直步进电机1303、竖直螺杆1304、竖直定位杆1305和固定架1306，竖直螺杆1304与竖直定位杆1305竖直平行；所述固定架1306的一端套设在竖直定位杆1305上，固定架1306的另一端与竖直滑块1302连接，竖直滑块1302套设在竖直螺杆1304上，竖直螺杆1304的端部与竖直步进电机1303 连接；移液器10固定连接在固定架1306上。通过PLC控制系统的控制启动竖直步进电机1303转动，带动竖直螺杆1304转动，由于竖直滑块1302螺纹与竖直螺杆1304上的螺纹齿合，因此在竖直螺杆1304转动的过程中竖直滑块1302 带动移液器10在竖直螺杆1304上下移动，达到对移液器10沿竖直方向的移动 (即上下移动)。

本实施例中，横向移动机构8包括横向步进电机801、横向支撑杆802和履带803，所述履带803沿横向套设在横向支撑杆802上；横向步进电机801的转轴连接有与履带803齿接的齿轮804，所述齿轮804带动履带803沿横向支撑杆 802运行；所述竖向支架1301套设在横向支撑杆802和履带803上，且竖向支架1301上设有与履带803齿合的传动齿805，所述履带803的传动带动竖向支架1301在所述横向支撑杆802上横向运行；所述横向支撑杆802两端设有支撑座806；。通过PLC控制系统的控制启动横向步进电机801转动，横向步进电机 801带动齿轮804转动从而使履带803在横向支撑杆802上运行。由于竖向支架 1301上设有与履带803齿合的传动齿805，因此在履带803运行的过程中会带动竖直移动机构13横向运行，即达到对移液器10的横向移动；当运行到端部即有限位块807处，停止运行。

所述纵向移动机构9包括纵向步进电机901、纵向螺杆902、纵向定位杆903 和纵向滑块904，所述纵向螺杆902和纵向定位杆903平行设置，且所述横向移动机构8设置在所述纵向螺杆902和纵向定位杆903之间；所述纵向步进电机 901与纵向螺杆902传动连接；所述纵向滑块904套设在所述纵向螺杆902上；所述横向支撑杆802其中一端的支撑座806套设在纵向定位杆903上，横向支撑杆802另一端的支撑座806与纵向滑块904连接。通过PLC控制系统的控制启动纵向步进电机901转动，带动纵向螺杆902转动，由于纵向滑块904的螺纹与纵向螺杆902的螺纹齿合，因此在纵向螺杆902的转动的过程中纵向滑块 904带动横向移动机构8在纵向螺杆902上水平纵向移动。

通过横向移动机构8、纵向移动机构9和竖直移动机构13，三者的综合运行，能够使移液器10达到左右前后上下各个方向的移动。

本实施例中，所述移液器10优选为移液枪，移液枪为单通道或多通道移液枪，可根据实际情况对单通道或多通道的移液枪进行选择。移液枪为现有技术，移液枪是移液器10的一种，常用于实验室少量或微量液体的移取，规格不同，不同规格的移液枪配套使用不同大小的枪头，不同生产厂家生产的形状也略有不同，但工作原理及操作方法基本一致。移液枪属精密仪器，使用及存放时均要小心谨慎，防止损坏，避免影响其量程。

本实施例中，活度分析机构为与PLC控制系统电连接的活度计4。即放射性活度计，是一种热流型量热计，由恒温体、吸收体、热电堆三个部分组成。放射性活度计是核医学专用的智能化精密计量仪器。它采用了先进的PLC控制系统，高速、精确，其操作简便，可检测分析多个核素，并可将它们的半衰期储存在仪器内，只要输入核素的CAL数，就可直接访问多达200个可选核素。

本实施例中，纯净水筒5的上方设有进水管501。通过泵将纯净水从进水管 501导入至纯净水筒5内；方便对移液枪的清洗和定容。

本实施例中，稀释瓶2、采样筒3、纯净水筒5、废弃筒66和发液口7与壳体11螺接。螺接的目的是便于稀释瓶2、采样筒3、纯净水筒5、废弃筒6和发液口7与壳体1的分离，定期清洗。

本发明中，PLC控制系统是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的远程控制系统。具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。具有接收、发送、储存信号和控制驱动的功能。本发明中PLC控制系统的型号可为DVP16ES2。

实施例2

一种核素移液配制，如图6所示，包括以下步骤：

(1)活度分析：

s1、将移液器移动到采样筒下方吸取定量溶液；

s2、将移液器移动到活度计并通过竖直移动机构下降使移液器内的吸头进入活度计内，停留进行活度分析；

s3、将移液器通过竖直移动机构上升移到采样筒,将移液器内的定量溶液移出至采样筒中；

s4、将移液器通过横向移动机构移到废弃筒，退出移液器上的吸头，完成定量分析流程，得到采样筒内液体的活度；

(2)配液

s5、将移液器通过竖直移动机构移动到采样吸头盒下方，装上吸头；

s6、将移液器通过横向移动机构移动到采样筒，按活度分析得到的活度计算容积，吸取液体；

s7、将移液器通过横向移动机构和竖直移动机构移动到发液口下方，将液体放入至盛装器皿中；

s8、将移液器移动到纯净水筒吸取净水后移动到发液口，将水放入至盛装器皿中，吸取清水的目的是使移液器吸头内含有的放射性核素尽可能的全部进入至盛装器皿中，确保盛装器皿中放射性核素的含量，提高配液的精确度，减少吸头本底残留，而吸取净水的次数可根据实际情况进行一次或多次吸取。；

s9、将移液器移动到废弃桶，退出吸头；

s10、将移液器复位到采样吸头盒下方，流程结束。

实施例3

一种核素移液配制，如图2所示，包括以下步骤：

(1)活度分析：

s1、将移液器通过横向移动机构和竖直移动机构移动到采样筒下方吸取定量溶液；采样筒的内径为2厘米，移液器要求可下行10厘米至采样筒内取液，吸取定量容积为1毫升，作为分析试剂；

s2、将移液器移动到活度计并通过竖直移动机构下降使移液器内的吸头进入活度计内，停留进行活度分析；活度计上设有分析口，分析口的内径为2厘米，移液器要求可下行20厘米至活度计中，并停留20秒进行活度分析；

s3、将移液器通过竖直移动机构上升移到采样筒,将移液器内的定量溶液移出至采样筒中；

s4、将移液器通过横向移动机构移到废弃筒，退出移液器上的吸头，完成定量分析流程，得到采样筒内液体的活度；废弃筒的内径为2厘米，移液器要求可下行5厘米退出吸头。

(2)配液

s5、将移液器通过竖直移动机构移动到采样吸头盒下方，装上吸头；

s6、将移液器通过横向移动机构移动到采样筒，按活度分析得到的活度计算容积，吸取液体；系统要求当液体大于5ml时可以自动来回吸放液体。；

s7、将移液器通过横向移动机构移动到发液口下方，将液体放入至盛装器皿中；移液器要求可下行20厘米发液；

s8、将移液器移动到纯净水筒吸取10毫升净水后移动到发液口，发液口的内径为10厘米；将水放入至盛装器皿中，吸取清水的目的是使移液器内含有的放射性核素尽可能的全部进入至盛装器皿中，确保盛装器皿中放射性核素的含量，提高配液的精确度。而吸取净水的次数可根据实际情况进行一次或多次吸取。

s9、将移液器移动到废弃桶，退出吸头；

s10、将移液器复位到采样吸头盒下方，流程结束。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。