CN105859830B - 一种lcp实验装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LCP实验装置及实验方法，实验装置包括多通道加液机构、单通道加液机构、清洗机构、坐标校正装置、第一工作平台、第二工作平台和控制系统，第一工作平台上设有多孔板，多孔板中存储有第一试剂，第二工作平台上设有玻璃片，第一工作平台远离第二工作平台的一侧设有清洗机构，坐标校正装置设置于第二平台远离第一平台的一侧。本发明的LCP实验装置及实验方法，具有可以实现自动加液、实现X轴、Y轴、Z轴驱动的精确走位、加液效率与精度的相互统一、加液的精确性和可靠性高且速度快等优点。
Description
技术领域
本发明涉及实验室器材领域，尤其涉及一种LCP实验装置及实验方法。
背景技术
脂立方相结晶(lipid cubic phase，LCP)近年来逐渐成为一种广泛接受的膜蛋白结晶方法。脂立方相是包含连续脂双层和水通道的材料，其作为跨膜蛋白质结晶的有效介质,是一些重要和高难度膜蛋白结构解析的关键。因此,脂立方相技术体系越来越受到结构生物学家的重视。
目前国内实验室做LCP实验都是通过人工操作，加液的速度慢，加液量的准确度和一致性差，导致实验的成功率低，同时浪费人力和物力。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种LCP实验装置及实验方法，其可使LCP实验全程自动化，降低了实验人员的操作难度，节约了实验材料，提高了实验的效率及成功率。
为实现以上目的，本发明提供了一种LCP实验装置，包括多通道加液机构、单通道加液机构、清洗机构、坐标校正装置、第一工作平台、第二工作平台和控制系统。第一工作平台上设有多孔板，多孔板中存储有第一试剂，第二工作平台上设有玻璃片，第一工作平台远离第二工作平台的一侧设有清洗机构，坐标校正装置设置于第二平台远离第一平台的一侧。
优选的，多通道加液机构包括多通道加液臂、多通道加液头、多通道加液针组、加液泵及多通道加液驱动机构。单通道加液机构包括单通道加液臂、单通道加液推进机构、单加液针及单通道加液驱动机构。
优选的，清洗机构内部为多孔结构，多通道加液针组的各针可插入相应的清洗孔中，并通过自身喷出清洗液的方式清洗针的内部及外部，废液从清洗机构下部排出。
优选的，单加液针包括活塞部件及针筒，针筒由上下两片针筒固定块夹持固定并由下部的锁定机构通过针筒锁紧旋钮锁紧，活塞由上下两片活塞固定块夹持并由活塞锁紧旋钮锁紧，活塞固定块可在单通道加液推进机构的滑槽上滑动，单通道加液推进机构包括丝杆及步进电机组件，丝杆与活塞固定块相连。
优选的，多通道加液驱动机构包括多通道加液机构Y轴驱动电机、多通道加液机构Z轴驱动电机、多通道加液机构丝杆机构，多通道加液机构Y轴驱动电机可通过同步带机构驱动多通道加液臂在滑轨上左右移动，多通道加液机构Z轴驱动电机可通过丝杆机构驱动多通道加液头在Z轴方向上上下移动。
优选的，单通道驱动机构包括单通道加液机构Y轴驱动电机、单通道加液机构Z轴驱动电机、单通道加液机构X轴驱动电机、X轴同步带机构，单通道加液机构Y轴驱动电机可通过同步带机构驱动单通道加液臂在滑轨上左右移动，单通道加液机构Z轴驱动电机可通过单通道加液机构丝杆机构驱动单通道加液头在Z轴方向上上下移动，单通道加液机构8X轴驱动电机通过X轴同步带机构驱动加液针在X轴方向上移动。
本发明还提供一种LCP实验方法，包括如下步骤：a.多通道加液机构运行到清洗位置进行清洗；b.多通道加液机构运行至第一工作平台位置吸取第一试剂；c.多通道加液机构运行到第二工作平台位置并在玻璃片上加注多个液体点；d.单通道加液机构运行到坐标校正位置，使单加液针分别经过坐标校正装置的X轴和Y轴校正位置进行自动校正；e.单通道加液机构移动到第二工作平台位置，对应于多通道加液机构加注多个液体点的位置分别进行注液，使两次注液的位置重合；f.重复第a-e步操作,直至完成实验所需所有点的加注。
优选的，所述多通道加液机构及单通道加液机构加液完成后皆回到起始位置待命。
优选的，单通道加液机构在所述多通道加液机构执行注液步骤时进行X轴和Y轴校正步骤，多通道加液机构在单通道加液机构执行注液步骤时执行清洗步骤。
优选的，所述多通道加液机构及所述单通道加液机构在执行Z轴方向运动时皆具有校正步骤，所述多通道加液机构在执行Y轴方向运动时具有校正步骤。
与现有技术相比，本发明的LCP实验装置及实验方法具有如下效果：1.多通道加液机构采用Y轴、Z轴驱动，单通道加液机构X轴、Y轴、Z轴驱动的方式可以较好的适应LCP实验的实际需求，实现自动加液；2.采用全方位的校正系统，可以实现X轴、Y轴、Z轴驱动的精确走位；3.采用同步带驱动与丝杆驱动相结合的方式，可实现加液效率与精度的相互统一；4.采用独特的单加液针固定及加液推进方式，可以保证加液的精确性及可靠性；5.采用各步骤交错同时进行的方式，可以大大加快试剂的加液速度。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的LCP处理装置的正面示意图；
图2为本发明的LCP处理装置中加液机构驱动机构的示意图；
图3为本发明的单通道加液机构8的驱动机构的示意图；
图4为本发明坐标校正装置10的示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
参见图1，图1是本发明的LCP实验装置，包括多通道加液机构2、单通道加液机构8、清洗机构3、坐标校正装置10、第一工作平台4、第二工作平台9和控制系统。多通道加液机构2包括多通道加液臂23、多通道加液头26、多通道加液针组16、加液泵7及多通道加液驱动机构。单通道加液机构8包括单通道加液臂24、单通道加液推进机构20、单加液针21及单通道加液驱动机构。
第一工作平台4上设有可拆卸的实验用储液多孔板，多孔板中存储有实验所需的第一试剂，第二工作平台9上设有可取下的实验用玻璃片，玻璃片作为实验的试剂承载体及反应载体。
第一工作平台4远离第二工作平台9的一侧设有清洗机构3，清洗机构3内部为多孔结构，多通道加液针组16的各针可插入相应的清洗孔中，并通过自身喷出清洗液的方式清洗针的内部及外部，废液从清洗机构3下部流出。
坐标校正装置10设置于第二平台远离第一平台的一侧，坐标校正装置10分为Y轴校准机构及X轴校准机构，两者皆为凹字形结构，当单加液针21通过X轴校准机构凹字形结构中间的凹槽部分时，对单加液针21进行X轴校准，同样当单加液针21通过Y轴校准机构凹字形结构中间的凹槽部分时，对单加液针21进行Y轴校准。
多通道加液针组16设置于多通道加液头26上，加液泵7通过导管与多通道加液头26相连，加液泵7可从清洗液槽中抽吸清洗液供多通道加液针组16冲洗，在清洗完成后多通道加液针组16通过加液泵7抽吸第一平台多孔板中的第一试剂，加液泵7设有两组，每组对应多通道加液针组16中的四个多通道加液针。
单加液针21内部容纳有实验用第二试剂，单加液针21包括活塞部件22及针筒，针筒由上下两片针筒固定块30夹持固定并由下部的锁定机构通过针筒锁紧旋钮27锁紧，活塞由上下两片活塞固定块28夹持并由活塞锁紧旋钮29锁紧，活塞固定块28可在单通道加液推进机构20的滑槽上滑动，单通道加液推进机构20包括丝杆及步进电机组件，丝杆与活塞固定块28相连，步进电机驱动丝杆转动，从而带动活塞部件向下与单加液针21筒体配合挤压出液，进而可以精确控制单加液针21的加液量。
多通道加液驱动机构包括多通道加液机构Y轴驱动电机13、多通道加液机构Z轴驱动电机14、多通道加液机构丝杆机构，多通道加液机构Y轴驱动电机可通过同步带机构驱动多通道加液臂23在滑轨25上左右移动，多通道加液机构Z轴驱动电机可通过多通道加液机构丝杆机构驱动多通道加液头26在Z轴方向上上下移动，从而确保多通道加液头26可在Y轴、X轴方向自由移动。
单通道驱动机构包括单通道加液机构Y轴驱动电机18、单通道加液机构Z轴驱动电机17、单通道加液机构X轴驱动电机19、X轴同步带机构33，单通道加液机构Y轴驱动电机18可通过同步带机构驱动单通道加液臂24在滑轨25上左右移动，单通道加液机构Z轴驱动电机17可通过单通道加液机构丝杆机构驱动单加液针21在Z轴方向上上下移动，单通道加液机构X轴驱动电机19通过X轴同步带机构33驱动单加液针21在X轴方向上移动。单通道驱动机构8上设有X轴坐标零位31及Z轴坐标零位32。
LCP实验装置还包括防护板1、电源开关5、开关指示灯6、通信接口11、急停开关12。
本发明LCP实验装置的工作过程为：多通道加液机构Y轴步进电机13通过同步带驱动多通道加液臂23滑动至清洗机构3上方，通过多通道加液机构Z轴步进电机14驱动丝杆机构下降，以将加液针伸入清洗机构3的清洗孔中通过自身喷液的方式进行清洗，清洗完成后运行至第一平台并提取平台多孔板中的第一试剂，然后运行至第二平台位置，快速注液至第二平台的玻璃片上,形成多个试剂点；多通道加液机构2注液完成后，单通道加液机构8步进电机通过同步带驱动单通道加液臂24移动至坐标校正装置10以核对坐标，然后单通道加液机构8移动至第二平台，通过单通道加液机构X轴和Y轴驱动电机的驱动，把液体快速分配到玻璃片上已由多通道加液机构加注的液体点中，使加液位置重合，经过多次上述步骤后完成加液。
本发明的一种LCP实验方法，其包括如下步骤：a.多通道加液机构2运行到清洗位置进行清洗；b.多通道加液机构2运行至第一工作平台4位置吸取第一试剂；c.多通道加液机构2运行到第二工作平台9位置并在玻璃片上加注多个液体点；d.单通道加液机构8运行到坐标校正位置，使单加液针21分别经过坐标校正装置10的X轴和Y轴校正位置进行自动校正；e.单通道加液机构8移动到2号工作平台位置，对应于多通道加液机构2加注多个液体点的位置分别进行注液，使两次注液的位置重合；f.重复第a-e步操作,直至完成实验所需所有点的加注。
进一步的，所述多通道加液机构22的清洗步骤包括：多通道加液针组16的各针可插入相应的清洗孔中，然后通过自身喷出清洗液的方式进行清洗，废液从清洗机构3下部排出。
进一步的，所述多通道加液机构22及单通道加液机构8加液完成后皆回到起始位置待命。
进一步的，单通道加液机构8在所述多通道加液机构2执行注液步骤时进行X轴和Y轴校正步骤，多通道加液机构2在单通道加液机构8执行注液步骤时执行清洗步骤。
进一步的，所述多通道加液机构2及所述单通道加液机构8在执行Z轴方向运动时皆具有校正步骤，所述多通道加液机构2在执行Y轴方向运动时具有校正步骤。
本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。
对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种LCP实验装置，其特征在于：包括多通道加液机构、单通道加液机构、清洗机构、坐标校正装置、第一工作平台、第二工作平台和控制系统，第一工作平台上设有多孔板，多孔板中存储有第一试剂，第二工作平台上设有玻璃片，第一工作平台远离第二工作平台的一侧设有清洗机构，坐标校正装置设置于第二平台远离第一平台的一侧，多通道加液机构包括多通道加液臂、多通道加液头、多通道加液针组、加液泵及多通道加液驱动机构，单通道加液机构包括单通道加液臂、单通道加液推进机构、单加液针及单通道加液驱动机构。
2.根据权利要求1所述的LCP实验装置，其特征在于：清洗机构内部为多孔结构，多通道加液针组的各针可插入相应的清洗孔中，并通过自身喷出清洗液的方式清洗针的内部及外部，废液从清洗机构下部排出。
3.根据权利要求1所述的LCP实验装置，其特征在于：单加液针包括活塞部件及针筒，针筒由上下两片针筒固定块夹持固定并由下部的锁定机构通过针筒锁紧旋钮锁紧，活塞由上下两片活塞固定块夹持并由活塞锁紧旋钮锁紧，活塞固定块可在单通道加液推进机构的滑槽上滑动，单通道加液推进机构包括丝杆及步进电机组件，丝杆与活塞固定块相连。
4.根据权利要求1所述的LCP实验装置，其特征在于：多通道加液驱动机构包括多通道加液机构Y轴驱动电机、多通道加液机构Z轴驱动电机、多通道加液机构丝杆机构，多通道加液机构Y轴驱动电机可通过同步带机构驱动多通道加液臂在滑轨上左右移动，多通道加液机构Z轴驱动电机可通过丝杆机构驱动多通道加液头在Z轴方向上上下移动。
5.根据权利要求1所述的LCP实验装置，其特征在于：单通道驱动机构包括单通道加液机构Y轴驱动电机、单通道加液机构Z轴驱动电机、单通道加液机构X轴驱动电机、X轴同步带机构，单通道加液机构Y轴驱动电机可通过同步带机构驱动单通道加液臂在滑轨上左右移动，单通道加液机构Z轴驱动电机可通过单通道加液机构丝杆机构驱动单通道加液头在Z轴方向上上下移动，单通道加液机构X轴驱动电机通过X轴同步带机构驱动加液针在X轴方向上移动。
6.一种使用如权利要求1-5任一项所述的LCP实验装置的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：a.多通道加液机构运行到清洗位置进行清洗；b.多通道加液机构运行至第一工作平台位置吸取第一试剂；c.多通道加液机构运行到第二工作平台位置并在玻璃片上加注多个液体点；d.单通道加液机构运行到坐标校正位置，使单加液针分别经过坐标校正装置的X轴和Y轴校正位置进行自动校正；e.单通道加液机构移动到第二工作平台位置，对应于多通道加液机构加注多个液体点的位置分别进行注液，使两次注液的位置重合；f.重复第a-e步操作,直至完成实验所需所有点的加注。
7.根据权利要求6所述的LCP实验方法，其特征在于：所述多通道加液机构及单通道加液机构加液完成后皆回到起始位置待命。
8.根据权利要求6所述的LCP实验方法，其特征在于：单通道加液机构在所述多通道加液机构2执行注液步骤时进行X轴和Y轴校正步骤，多通道加液机构在单通道加液机构执行注液步骤时执行清洗步骤。
9.根据权利要求6所述的LCP实验方法，其特征在于：所述多通道加液机构及所述单通道加液机构在执行Z轴方向运动时皆具有校正步骤，所述多通道加液机构在执行Y轴方向运动时具有校正步骤。
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