CN101334402A - 一种全自动生物芯片检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动生物芯片检测系统，属于多标志物生物芯片的临床检测领域。该系统采用模块化结构，包括自动样品处理模块、反应洗涤模块、检测模块、Tip头存放模块、试剂存放模块、生物芯片存放模块、样品存放模块、系统底座、电控箱和计算机，在软件控制下操作电控箱和各模块，实现自动取样、加样、反应、洗涤、检测等过程。各模块可以独立工作，也可以组合起来配合工作。本发明克服了现有生物芯片检测仪的缺陷，减少了人为操作带来的误差，检测结果稳定可靠，灵活性好，不仅大大提高了检测效率，而且有利于检测结果的准确性，该系统操作简单，不仅适合实验室和医院的科研和应用，而且可用于大型医院和血站大规模的样品筛查。
Description
技术领域
本发明涉及多标志物生物芯片的临床检测领域，更确切的说，涉及一种多指标、多人份并行检测用生物芯片的检测系统。
背景技术
生物芯片(biochip)是指采用光导原位合成或微量点样等方法，将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等等生物样品有序地固化于支持物的表面，组成密集微阵列，然后与已标记的待测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析，从而判断样品中靶分子的数量。由于用该技术可以将极其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的生物分子进行检测分析，从而解决了传统检测技术操作复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量、灵敏度低等不足。
目前已有的技术中，用于生物芯片检测的仪器均为功能单一的图像获取设备，而在生物芯片检测过程中大部分的环节全部是人为完成，比如加样(包括待测样品和各种试剂)、洗涤非特异性背景、将生物芯片放入和取出反应区域、洗涤区域、检测设备等过程，这样，大量人为操作导致很多的不确定因素，带来很大的人为误差，不仅使检测结果不准确，而且检测过程也无法重现，甚至无法分析检测过程中具体哪一个步骤的变化使得检测结果产生变化，从而对检测过程无法控制和进行具体调整。而这些，都是生物芯片检测快速产业化所必须解决的问题。同时，这种多个设备组成的检测过程不仅操作复杂，而且效率低，工作量大，不适合大型医院以及血站进行的大规模样品筛查。所以，人们迫切需要一种集所有生物芯片检测过程中需要功能于一体的全自动检测系统，减少人的工作量，提高检测的稳定性、可靠性和可控性。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有生物芯片检测过程中所存在的问题，提供一种功能齐全、结构紧凑、模块化、全自动完成所有操作的生物芯片检测系统。该检测系统不仅适合实验室和医院的科研和应用，而且可用于大型医院和血站大规模的样品筛查。
本发明的技术方案如下：
一种全自动生物芯片检测系统，采用模块化结构，包括自动样品处理模块、反应洗涤模块、检测模块、Tip头(吸头)存放模块、试剂存放模块、生物芯片存放模块、样品存放模块等多个功能模块，另外还包括系统底座、安装支架、可调滑轮脚组，在计算机软件的控制下操作电控箱和各模块，实现自动取样、自动加样、自动恒温反应、自动洗涤、搬运芯片、自动检测以及自动分析出检测结果等全部生物芯片检测过程。而且各个模块都可以独立工作，也可以随意组合起来形成一套系统配合运行。
所述的自动样品处理模块包括有X轴精密电控平移台、Y轴导柱、Y轴丝杆、Y轴横梁支架(17)、连接架(12)、1～14个彼此独立的机械手、以及配合的支架部分。其中机械手包括两种：1～12个移液机械手和2个搬运机械手，各机械手都有自己独立的运动于控制系统，彼此协调，之间的距离可以根据需要经过计算机控制进行相对运动来调节。Y轴横梁支架的一头固定在X轴精密电控平移台上，另一头则在X轴辅助导轨上滑动，Y轴导柱(13)和Y轴丝杆通过连接架安装在Y轴横梁支架上，移液机械手和搬运机械手上的导柱外套和Y轴方向驱动螺母分别和Y轴导柱、Y轴丝杆同轴配合，使所有的移液机械手和搬运机械手(16)沿着Y轴导柱方向运动。
所述的移液机械手由固定支架A、固定支架B、Y轴方向运动驱动电机、同步带、Y轴方向驱动螺母、导柱外套、Z轴驱动电机、Z轴运动机构、推杆Z轴运动驱动电机、推杆、推杆连接件、去Tip头Z轴驱动电机、微量进样器、去Tip头件、Tip头安装件组成；Y轴方向运动驱动电机、同步带、Y轴方向驱动螺母、导柱外套、Z轴驱动电机、Z轴运动机构安装在固定支架A上，推杆Z轴运动驱动电机、推杆、推杆连接件、去Tip头Z轴驱动电机、微量进样器、去Tip头件、Tip头安装件安装在固定支架B上，固定支架B通过Z轴运动机构可以和固定支架A相对运动；该移液机械手模块通过Y轴方向运动驱动电机驱动Y轴方向驱动螺母，而Y轴方向驱动螺母在Y轴丝杆上旋转并通过Y轴导柱的导向而在Y轴方向上运动，各机械手模块通过计算机以及电控箱控制，协调彼此之间的距离以及运动；Z轴驱动电机通过Z轴运动机构驱动固定支架B以及安装在其上的推杆Z轴运动驱动电机、推杆连接件、微量进样器、去Tip头Z轴驱动电机、去Tip头件和Tip头安装件等在Z轴方向上下运动；推杆Z轴运动驱动电机通过推杆连接件而使得微量进样器的推杆在Z轴方向上下移动；而去Tip头Z轴驱动电机通过驱动去Tip头件在Z轴方向上下移动，而把Tip头从Tip头安装件中向下推出，Tip头由于自身重力而掉下。
所述的搬运机械手包括固定支架A、固定支架B、Y轴方向运动驱动电机、同步带、Y轴方向驱动螺母、导柱外套、Z轴驱动电机、Z轴运动机构、搬运夹装手。该搬运机械手的结构和移液机械手模块类似，Y轴方向运动驱动电机、同步带、Y轴方向驱动螺母、导柱外套、Z轴驱动电机、Z轴运动机构等安装在固定支架A上，搬运夹装手则通过固定支架B连接到Z轴运动机构，该搬运机械手模块通过Y轴方向运动驱动电机驱动Y轴方向驱动螺母，而Y轴方向驱动螺母在Y轴丝杆上旋转并通过Y轴导柱的导向而在Y轴方向上运动，各机械手模块通过计算机以及电控箱控制，协调彼此之间的距离以及运动，搬运夹装手则通过Z轴运动机构而在Z轴方向上下运动。
比较移液机械手和搬运机械手的异同，这两种机械手采用通用的运动方式和控制方式，两种机械手都包括有固定支架A、固定支架B、Y轴方向运动驱动电机、同步带、Y轴方向驱动螺母、导柱外套、Z轴驱动电机、Z轴运动机构，并通过Y轴方向运动驱动电机驱动Y轴方向驱动螺母，Y轴方向驱动螺母在Y轴丝杆上旋转而在Y轴方向上运动。但其中移液机械手还包括推杆Z轴运动驱动电机、推杆连接件、推杆、去Tip头Z轴驱动电机、微量进样器、去Tip头件、Tip头安装件等用于移液的组件，而搬运机械手则仅安装了搬运夹装手。
所述的检测模块包括底座、水平电移台、连接在电移台上的可以推出检测仪外壳的载物台、CCD相机、光学系统、CCD安装支架、暗箱、检测仪外壳等。其中暗箱安装在底座上，水平电移台安装在暗箱内，而载物台安装在水平电移台上，并可以带着生物芯片一起推出到检测模块外壳之外，以便于取放生物芯片，光学系统安装在CCD相机上，CCD相机通过CCD安装支架安装在底座上，生物芯片通过光学系统和CCD相机成像。在运行过程中，生物芯片通过搬运机械手放置在检测仪的载物台上，载物台带着生物芯片回到检测模块的暗箱中，然后通过光学系统和CCD相机进行图片获取，再通过数据线与计算机连接，传输图像和数据，并通过图像分析软件自动分析数据，得到检测结果。
所述的全自动生物芯片检测系统包括了1～20组Tip头存放模块，其中所述的各Tip头存放模块包括Tip头、Tip头存放架和Tip头存放底座。其中Tip头为国际通用的标准一次性Tip头。Tip头存放架上有多个孔洞结构，多个Tip头通过其尖端插入对应的孔洞结构而排列在Tip头存放架上，而Tip头存放架摆放在Tip头存放底座上，通过Tip头存放底座下面的突起或凹陷和工作平台上的凹陷或突起配合而定位于工作平台上。
所述的全自动生物芯片检测系统包括了1～6台反应洗涤模块，所述的各反应洗涤模块包括垂直运动机构、水平运动机构、清洗头、清洗槽、活动门、反应仪载物台、恒温箱、反应仪底座、反应仪外壳、以及在机身内部的泵、阀、管路、电源、控制电路板等部分。生物芯片安装在载物台上，活动门安装在载物台的一侧，可以沿着载物台运动方向活动，载物台安装在恒温箱上，可以在恒温箱内运动，并可以伸出恒温箱，清洗头安装在垂直运动机构上，垂直运动机构安装在水平运动机构上，通过水平运动机构和垂直运动机构的运动，清洗头(39)可以在生物芯片上方做水平和垂直两个方向的运动，对夹装在反应仪载物台上的生物芯片的每一排依次进行冲洗。其中，清洗头包括一排注液针和一排吸液针，其中注液针负责往检测孔内注入洗液，而吸液针负责将对应检测孔内的污液吸除，且注液针比吸液针短。注液针和吸液针并排排列，注液针之间的距离为4.5mm、9mm或18mm，吸液针之间的距离也相应的为4.5mm、9mm或18mm。生物芯片放置在反应仪的载物台上，可以进入恒温箱中进行一定温度下的恒温孵育，然后清洗头对检测所在孔一排一排的依次自动清洗。
所述的全自动生物芯片检测系统包括了1～20组试剂存放模块，所述的试剂存放模块包括加液接口、一次性试剂存放槽、试剂存放底座。试剂存放底座上有多个和一次性试剂存放槽相对应的凹槽，一次性试剂存放槽摆放在试剂存放底座上对应的凹槽上，而加液接口的一端突出在一次性试剂存放槽上方，另一端则可以连接管路，能够通过管路往一次性试剂存放槽的槽里面添加试剂；其中所述的一次性试剂存放槽为1～10个并排的长槽，长槽可以为方形、圆形、V形、多边形或多边形带圆角等多种形状。所述的试剂存放底座上也含有多个长槽，其数量与形状与一次性试剂存放槽的长槽数量与形状一一对应。对应的试剂可以预先存在试剂瓶中，通过泵阀装置以及加液接口注入一次性试剂存放槽，也可以在生物芯片检测前人工加入对应的试剂，摆放到对应的试剂存放底座上。
所述的全自动生物芯片检测系统包括了1～20组生物芯片存放模块，包括生物芯片存放底座以及摆放在底座上的生物芯片，用于生物芯片的摆放。
所述的全自动生物芯片检测系统包括了1～10组样品存放模块，所述的样品存放模块包括试管、试管存放架。所述的试管为市场上通用的外径为8mm～12mm试管。所述的试管存放架为多层孔板组成，且每个孔周围有向孔中心方向突出的可变形的弹性装置，且其放松状态时孔的直径比试管直径小，当放入试管时，试管壁可以将这些弹性装置向四面挤压变形，而这些弹性装置对试管壁的四面挤压则可以将试管固定于孔的中心位置，并同时保证试管放置的稳定性，这样就可以存放外径不同的试管，架上可以摆放的试管的数量为1～96个。
以上所述的反应洗涤模块、检测模块、Tip头存放模块、试剂存放模块、生物芯片存放模块、样品存放模块等各种模块中各自的底座底部都有和整个全自动生物芯片检测系统底座上的凹槽(或突起)相配合定位的突起(或凹槽)，以便于各功能模块的安装和定位。
所述的自动样品处理模块、反应洗涤模块、检测模块都可以独立运行，而Tip头存放模块、试剂存放模块、生物芯片存放模块、样品存放模块则可以放置到其它系统中使用，这些模块也可以相互之间自由组合进行使用；
所述的计算机软件，通过电控箱控制的是各个模块的状态、各个模块的动作、各个模块之间的配合、数据的传输、数据分析处理、诊断结果、打印报告等。
与目前已有的产品相比，本发明的主要优点在于：
1)误差少，检测结果稳定可靠。本发明中生物芯片检测全部过程都由系统自动完成，避免了人为操作带来的误差，大大提高了检测结果的稳定性和可靠性。
2)准确性高。本发明由于全过程机械自动完成，所有的过程都能够监控，所以所有涉及生物芯片的检测的步骤都可以调控优化，从而达到更高的检测准确性。
3)速度快，效率高。由于本发明中集成了多个反应洗涤模块、检测模块以及其它多个功能模块，不仅优化了配合时间，而且多个模块可以同时工作，大大提高了检测速度，优化了检测效率。
4)结构紧凑。本发明不仅将各功能模块小型化，而且将各功能模块进行集中组合，结构紧凑，大大提高了空间的有效利用。
5)灵活性好，适用性广。本发明采用了模块化设计，各个功能模块不仅可以单独使用，而且还可以随意的组合，组成不同的系统搭配使用，这样不但适合实验室和医院的科研和小规模应用，而且可用于大型医院和血站的样品筛查等大规模应用。
6)操作简便。由于本发明全部采用机械代替检测人员自动完成所有的复杂操作过程，只需要将所需检测的生物芯片、对应试剂、待测样品等放置到对应的位置，再设置好检测过程，就可以由机械全部代劳剩余的工作，直接得到检测结果。
7)节约了人力、物力，降低了检测成本。由于本发明全过程采用机械自动化完成，极大的减少了检测人员烦琐的操作工作，而且检测效率高，大大提高了设备的利用率，降低了检测成本。
总之，本发明克服了现有生物芯片检测仪的缺陷，减少了人为操作带来的误差，检测结果稳定可靠，灵活性好，多人份多标志物的并行检测不仅大大提高了检测效率，而且有利于检测结果的准确性，该系统操作简单，不仅适合实验室和医院的科研和应用，而且可用于大型医院和血站大规模的样品筛查。
附图说明
图.1为本发明所述的全自动生物芯片检测系统一种实施例的三维示意图；
图.2为本发明所述的全自动生物芯片检测系统一种实施例的下视方向示意图；
图.3为本发明所述的全自动生物芯片检测系统一种实施例中样品处理模块的上视方向示意图；
图.4为本发明所述的全自动生物芯片检测系统一种实施例中样品处理模块移液机械手的三维示意图；
图.5为本发明所述的全自动生物芯片检测系统一种实施例中Tip头存放模块的三维示意图；
图.6为本发明所述的全自动生物芯片检测系统一种实施例中反应洗涤模块的三维示意图；
图.7为本发明所述的全自动生物芯片检测系统一种实施例中试剂存放模块的三维示意图；
图.8为本发明所述的全自动生物芯片检测系统一种实施例中样品存放模块的三维示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
如图所示，(1)为Tip头存放模块，(2)为生物芯片存放模块，(3)为Tip头回收区，(4)为检测模块，(5)为自动样品处理模块，(6)为反应洗涤模块，(7)为试剂存放模块，(8)为样品存放模块，(9)为计算机，(10)为可调轮脚组，(11)为X轴运动机构中的辅助导轨，(12)为X轴与Y轴的连接架，(13)与(14)为Y轴方向运动所用的导柱和丝杆，(15)为移液机械手，(16)为搬运机械手，(17)为Y轴横梁支架，(18)为X轴电控平移台，(19)为固定支架A，用于固定Y轴方向运动机构与Z轴运动机构，(20)为Y轴方向运动的驱动电机，(21)为同步带，(22)为Y轴方向驱动螺母，(23)为导柱外套，(24)为Z轴驱动电机，(25)为Z轴运动机构，(26)为固定支架B，用于固定Z轴运动机构、微量进样器、推杆运动机构、Tip头安装件与去Tip头的机构等，(27)为推杆Z轴运动驱动电机，(28)为推杆连接件，(29)为推杆，(30)为去TIP头Z轴运动驱动电机，(31)为微量进样器，(32)为去Tip件，(33)为TIP头安装件，(34)为一次性Tip头，(35)为Tip头存放架，(36)为Tip头存放底座，(37)为垂直运动机构，(38)为水平运动机构，(39)为清洗头，(40)为清洗槽，(41)为活动门，(42)为生物芯片，(43)为反应仪载物台，(44)为恒温箱，(45)为反应仪底座，(46)为反应仪外壳，(47)为加液接口，(48)为一次性存放槽，(49)为试剂存放底座，(50)为盛放样品用的试管，(51)为试管存放架。
本发明所述的一种全自动生物芯片检测系统，采用模块化结构，包括自动样品处理模块(5)、反应洗涤模块(6)、检测模块(4)、Tip头存放模块(1)、试剂存放模块(7)、生物芯片存放模块(2)、样品存放模块(8)等多个功能模块，另外还包括检测系统底座、安装支架、可调轮脚组(10)，在计算机软件的控制下操作电控箱和各模块，实现自动取样、自动加样、自动恒温反应、自动洗涤、搬运芯片、自动检测以及自动分析出检测结果等全部生物芯片检测过程。而且各个模块都可以独立工作，也可以随意组合起来形成一套系统配合运行。
该实施例中所述的自动样品处理模块(5)包括有X轴精密电控平移台、Y轴导柱(13)、Y轴丝杆(14)、10个彼此独立的机械手(15)(16)、以及配合的支架部分(12)(17)。其中机械手包括两种：8个移液机械手(15)和2个搬运机械手(16)，各机械手都有自己独立的运动于控制系统，彼此协调，之间的距离可以根据需要经过计算机(9)控制进行相对运动来调节。而且，这两种机械手采用通用的运动方式和控制方式，两种机械手都包括有固定支架A(19)、固定支架B(26)、Y轴方向运动驱动电机(20)、同步带(21)、Y轴方向驱动螺母(22)、导柱外套(23)、Z轴驱动电机(24)、Z轴运动机构(25)，并通过Y轴方向运动驱动电机(20)驱动Y轴方向驱动螺母(22)，Y轴方向驱动螺母(22)在Y轴丝杆(14)上旋转而在Y轴方向上运动，而Z轴方向的运动则通过Z轴驱动电机(24)带动Z轴运动机构(25)完成。但其中移液机械手(15)还包括推杆Z轴运动驱动电机(27)、推杆连接件(28)、推杆(29)、去Tip头Z轴驱动电机(30)、微量进样器(31)、去Tip头件(32)、Tip头安装件(33)等用于移液的组件，其中推杆Z轴运动驱动电机(27)驱动推杆连接件(28)，从而推拉微量进样器(31)的推杆(29)，控制微量进样器(31)的取样和加样；而搬运机械手(16)则仅安装了搬运夹装手，由两个搬运机械手(16)向中间挤靠并装卡来完成生物芯片(42)的搬运。
该实施例中所述的检测模块(4)包括底座、水平电移台、连接在电移台上的可以推出检测仪外壳的载物台、CCD相机、光学系统、CCD安装支架、暗箱、检测仪外壳等，生物芯片(42)通过搬运机械手(16)放置并装卡在检测仪的载物台上，载物台带着生物芯片(42)回到检测模块(4)的暗箱中，然后通过光学系统和CCD相机进行图片获取，再通过数据线与计算机(9)连接，传输图像和数据，并通过图像分析软件自动分析数据，得到检测结果。
该实施例中所述的全自动生物芯片检测系统包括了8组Tip头存放模块(1)，其中所述的各Tip头存放模块(1)包括Tip头(34)、Tip头存放架(35)和Tip头存放底座(36)。其中Tip头(34)为国际通用的标准一次性Tip头。
该实施例中所述的全自动生物芯片检测系统包括了4台反应洗涤模块(6)，所述的各反应洗涤模块(6)包括垂直运动机构(37)、水平运动机构(38)、清洗头(39)、清洗槽(40)、活动门(41)、反应仪载物台(43)、恒温箱(44)、反应仪底座(45)、反应仪外壳(46)、以及在机身内部的泵、阀、管路、电源、控制电路板等部分，清洗头(39)通过垂直运动机构(37)和水平运动机构(38)进行Z轴和X轴两个方向的运动，对夹装在反应仪载物台(43)上的生物芯片(42)的每一排检测孔依次进行冲洗。其中，清洗头(39)包括一排注液针和一排吸液针，其中注液针负责往检测孔内注入洗液，而吸液针负责将对应检测孔内的污液吸除，且注液针比吸液针短。生物芯片(42)放置在反应仪的载物台(43)上，可以进入恒温箱(44)中进行一定温度下的恒温孵育，然后清洗头(39)对检测所在孔一排一排的依次自动清洗。
该实施例中所述的全自动生物芯片检测系统包括了6组试剂存放模块(7)，所述的试剂存放模块(7)包括加液接口(47)、一次性试剂存放槽(48)、试剂存放底座(49)。其中所述的一次性试剂存放槽(48)为4个并排的长槽，长槽为V形带圆角的特殊形状。所述的试剂存放底座(49)上也含有多个长槽，其数量与形状与一次性试剂存放槽(48)的长槽数量与形状一一对应。对应的试剂可以预先存在试剂瓶中，通过泵阀装置以及加液接口(47)注入一次性试剂存放槽(48)，也可以在生物芯片检测前在一次性试剂存放槽(48)中人工加入对应的试剂，摆放到对应的试剂存放底座上。
该实施例中所述的全自动生物芯片检测系统包括了6组生物芯片存放模块(2)，用于生物芯片(42)的摆放。
该实施例中所述的全自动生物芯片检测系统包括了3组样品存放模块(8)，所述的样品存放模块(8)包括试管(50)、试管存放架(51)。所述的试管(50)为市场上通用的外径为8mm～12mm试管。所述的试管存放架(51)为多层孔板组成，且每个孔周围有可变形的向孔中心挤压设计，可以存放外径不同的试管(50)同时保证试管放置的稳定性，架上可以摆放的试管(50)的数量为48个。
以上所述的反应洗涤模块(6)、检测模块(4)、Tip头存放模块(1)、试剂存放模块(7)、生物芯片存放模块(2)、样品存放模块(8)等各种模块中各自的底座底部都有和整个全自动生物芯片检测系统底座上的凹槽(或突起)相配合定位的突起(或凹槽)，以便于各功能模块的安装和定位。
所述的计算机软件，通过电控箱控制的是各个模块的状态、各个模块的动作、各个模块之间的配合、数据的传输、数据分析处理、诊断结果、打印报告等。
下面结合一种比较典型的生物芯片的检测过程来进一步介绍本发明的使用方法：
首先依次打开全自动生物芯片检测系统以及计算机的电源，让所有运动机构归零，系统恢复到初始状态，然后将生物芯片(42)摆放到生物芯片存放模块(2)上，对应的试剂加到一次性试剂槽(48)中，并摆放到试剂存放模块(7)，将盛放在试管(50)中的待测样品摆放到样品存放模块(8)中，然后在控制软件中设置好需要的检测参数，包括选择对应的芯片摆放位置、试剂存放位置、样品摆放位置、加样位置和顺序、检测过程中恒温反应所需要的温度、反应时间、洗涤的次数与洗涤强度、检测曝光时间等，参数设置好以后，就可以开始运行了，然后检测人员所要做的就是等检测结束之后过来查看检测报告，该系统会自动完成所有的检测过程。首先搬运机械手(16)将生物芯片(42)搬运并装卡到某一个空闲的反应洗涤模块(6)，然后由移液机械手(15)将待测样品从样品存放模块(8)中按照需要定量转移到该生物芯片(42)对应的检测孔中，由该反应洗涤模块(6)完成该生物芯片(42)第一次恒温反应和自动洗涤过程，当第一次恒温反应和自动洗涤过程完成之后，还可以由移液机械手(15)从试剂存放模块(7)中对应的试剂槽中转移一定量的试剂(酶标二抗等)到对应的生物芯片(42)检测孔中，再由反应洗涤模块(6)进行一次恒温反应和自动洗涤过程，直到最后由清洗头(39)吸干生物芯片检测孔内所有的残液，然后由搬运机械手(16)将该生物芯片(42)搬运并装卡到检测模块(4)的载物台上，由移液机械手(15)从试剂存放模块(7)中对应的试剂槽中转移一定量的试剂(发光底物等)到对应的生物芯片(42)检测孔中，最后由检测模块(4)对该生物芯片进行曝光拍摄图片，并将数据传输到计算机(9)中，通过自动分析计算得到检测结果。
应理解，本发明中所述的模块可以随意组合，任意的组合方式都覆盖在本发明内容之内。在阅读本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种增减或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种全自动生物芯片检测系统，其特征在于，该系统采用模块化结构，包括自动样品处理模块(5)、1～6台反应洗涤模块(6)、检测模块(4)、1～20组Tip头(吸头)存放模块(1)、1～20组试剂存放模块(7)、1～20组生物芯片存放模块(2)、1～10组样品存放模块(8)、系统底座、电控箱和计算机；
所述的自动样品处理模块(5)包括X轴精密电控平移台(18)、X轴辅助导轨(11)、Y轴导柱(13)、Y轴丝杆(14)、Y轴横梁支架(17)、连接架(12)、1～12个彼此独立的移液机械手(15)、2个搬运机械手(16)以及支架部分，各机械手各自独立，可以通过计算机控制使其运动协调、配合；Y轴横梁支架(17)的一头固定在X轴精密电控平移台(18)上，另一头则在X轴辅助导轨(11)上滑动，Y轴导柱(13)和Y轴丝杆(14)通过连接架(12)安装在Y轴横梁支架(17)上，移液机械手(15)和搬运机械手(16)上的导柱外套(23)和Y轴方向驱动螺母(22)分别和Y轴导柱(13)、Y轴丝杆(14)同轴配合，使所有的移液机械手(15)和搬运机械手(16)沿着Y轴导柱(13)方向运动；
所述的反应洗涤模块(6)包括垂直运动机构(37)、水平运动机构(38)、清洗头(39)、清洗槽(40)、活动门(41)、反应仪载物台(43)、恒温箱(44)、反应仪底座(45)、反应仪外壳(46)、以及在机身内部的泵、阀、管路、电源、控制电路板；生物芯片(42)安装在载物台(43)上，活动门(41)安装在载物台(43)的一侧，可以沿着载物台(43)运动方向活动，载物台(43)安装在恒温箱(44)上，可以在恒温箱(44)内运动，并可以伸出恒温箱(44)，清洗头(39)安装在垂直运动机构(37)上，垂直运动机构(37)安装在水平运动机构(38)上，通过水平运动机构(38)和垂直运动机构(37)的运动，清洗头(39)可以在生物芯片(42)上方做水平和垂直两个方向的运动；
所述的检测模块(4)包括检测仪底座、水平电移台、载物台、CCD相机、光学系统、CCD安装支架、暗箱、检测仪外壳，暗箱安装在底座上，水平电移台安装在暗箱内，而载物台安装在水平电移台上，并可以带着生物芯片一起推出到检测模块外壳之外，以便于取放生物芯片，光学系统安装在CCD相机上，CCD相机通过CCD安装支架安装在底座上，生物芯片通过光学系统和CCD相机成像，通过数据线与计算机连接，传输图像和数据，并通过图像分析软件自动分析数据，得到检测结果；
所述的Tip头存放模块(1)包括Tip头(34)、Tip头存放架(35)、Tip头存放底座(36)；Tip头存放架(35)上有多个孔洞结构，多个Tip头(34)通过其尖端插入对应的孔洞结构而排列在Tip头存放架(35)上，而Tip头存放架摆放在Tip头存放底座(36)上，通过Tip头存放底座(36)下面的突起或凹陷和工作平台上的凹陷或突起配合而定位于工作平台上；
所述的试剂存放模块(7)包括加液接口(47)、一次性试剂存放槽(48)、试剂存放底座(49)；试剂存放底座(49)上有多个和一次性试剂存放槽(48)相对应的凹槽，一次性试剂存放槽(48)摆放在试剂存放底座(49)上对应的凹槽上，而加液接口(47)的一端突出在一次性试剂存放槽(48)上方，另一端则可以连接管路，能够通过管路往一次性试剂存放槽(48)的槽里面添加试剂；
所述的样品存放模块(8)包括试管(50)、试管存放架(51)；
所述的生物芯片存放模块(2)包括生物芯片存放底座以及摆放在底座上的生物芯片；
所述的反应洗涤模块(6)、检测模块(4)、Tip头存放模块(1)、试剂存放模块(7)、生物芯片存放模块(2)、样品存放模块(8)各模块底座底部都有和系统底座上的凹槽(或突起)相配合定位的突起(或凹槽)；
所述的自动样品处理模块(5)、反应洗涤模块(6)、检测模块(4)都可以独立运行，而Tip头存放模块(1)、试剂存放模块(7)、生物芯片存放模块(2)、样品存放模块(8)则可以放置到其它系统中使用，这些模块也可以相互之间自由组合进行使用；
所述的计算机通过电控箱控制自动样品处理模块(5)、反应洗涤模块(6)、检测模块(4)的状态、动作、配合、数据传输、数据分析处理、打印报告。
2.根据权利要求1所述的一种全自动生物芯片检测系统，其特征在于所述的移液机械手(15)由固定支架A(19)、固定支架B(26)、Y轴方向运动驱动电机(20)、同步带(21)、Y轴方向驱动螺母(22)、导柱外套(23)、Z轴驱动电机(24)、Z轴运动机构(25)、推杆Z轴运动驱动电机(27)、推杆(29)、推杆连接件(28)、去Tip头Z轴驱动电机(30)、微量进样器(31)、去Tip头件(32)、Tip头安装件(33)组成；Y轴方向运动驱动电机(20)、同步带(21)、Y轴方向驱动螺母(22)、导柱外套(23)、Z轴驱动电机(24)、Z轴运动机构(25)安装在固定支架A(19)上，推杆Z轴运动驱动电机(27)、推杆(29)、推杆连接件(28)、去Tip头Z轴驱动电机(30)、微量进样器(31)、去Tip头件(32)、Tip头安装件(33)安装在固定支架B(26)上，固定支架B(26)通过Z轴运动机构(25)可以和固定支架A(19)相对运动；该移液机械手模块(15)通过Y轴方向运动驱动电机(20)驱动Y轴方向驱动螺母(22)，而Y轴方向驱动螺母(22)在Y轴丝杆(14)上旋转并通过Y轴导柱(13)的导向而在Y轴方向上运动，各机械手模块(15)通过计算机(9)以及电控箱控制，协调彼此之间的距离以及运动；Z轴驱动电机(24)通过Z轴运动机构(25)驱动固定支架B(26)以及安装在其上的推杆Z轴运动驱动电机(27)、推杆连接件(28)、微量进样器(31)、去Tip头Z轴驱动电机(30)、去Tip头件(32)和Tip头安装件(33)等在Z轴方向上下运动；推杆Z轴运动驱动电机(27)通过推杆连接件(28)而使得微量进样器的推杆(29)在Z轴方向上下移动；而去Tip头Z轴驱动电机(30)通过驱动去Tip头件(32)在Z轴方向上下移动，而把Tip头从Tip头安装件(33)中向下推出。
3.根据权利要求1所述的一种全自动生物芯片检测系统，其特征在于所述的搬运机械手(16)包括固定支架A、固定支架B、Y轴方向运动驱动电机、同步带、Y轴方向驱动螺母、导柱外套、Z轴驱动电机、Z轴运动机构、搬运夹装手；Y轴方向运动驱动电机、同步带、Y轴方向驱动螺母、导柱外套、Z轴驱动电机、Z轴运动机构等安装在固定支架A(19)上；Y轴方向运动驱动电机驱动Y轴方向驱动螺母在Y轴丝杆上旋转而在Y轴方向上运动；搬运夹装手则通过固定支架B连接到Z轴运动机构，在Z轴方向上下运动。
4.根据权利要求1所述的一种全自动生物芯片检测系统，其特征在于所述的反应洗涤模块(6)中的清洗头包括一排注液针和一排吸液针，其中注液针负责往检测孔内注入洗液，而吸液针负责将对应检测孔内的污液吸除，且注液针比吸液针短；注液针和吸液针并排排列，注液针之间的距离为4.5mm、9mm或18mm，吸液针之间的距离也相应的为4.5mm、9mm或18mm。
5.根据权利要求1所述的一种全自动生物芯片检测系统，其特征在于所述的试剂存放模块(7)中的一次性试剂存放槽(48)为1～10个并排的长槽，长槽可以为方形、圆形、V形、多边形或多边形带圆角等多种形状。
6.根据权利要求1所述的一种全自动生物芯片检测系统，其特征在于所述的试剂存放模块(7)中的试剂存放底座上(49)含有多个长槽，其数量与形状与一次性试剂存放槽(48)的长槽数量与形状一一对应。
7.根据权利要求1所述的一种全自动生物芯片检测系统，其特征在于所述的样品存放模块(8)中的试管存放架为多层孔板组成，且每个孔周围有向孔中心方向突出的可变形的弹性装置，弹性装置在放松状态时孔的直径比试管直径小。
8.根据权利要求1所述的一种全自动生物芯片检测系统，其特征在于所述的样品存放模块(8)中的试管存放架中可以摆放的试管的数量为1～96个。
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