CN107478476A - 一种碟式芯片点样仪及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碟式芯片点样仪及其使用方法，它包括滑移机构、清洗装置、载样装置、点样机构、控制装置和样品池，所述滑移机构和样品池固设在台架上，滑移机构上设有载样装置，载样装置的上方设有点样机构，所述点样机构的一端与台架上的丝杠配合连接，另一端设有点样针盘，所述清洗装置与丝杠相互平行设置在台架上，所述清洗装置包括超声波清洗池、恒温清洗池、真空池、废液池，使用时点样机构依次经过清洗装置的废液池、恒温清洗池、超声波清洗池、真空池及样品池，通过管道内压力的变化完成清洗、吸样和点样，本发明在使用过程中有效地降低交叉污染的概率，清洗效果更好，点样精度高，提升生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及生物芯片生产设备技术领域，尤其是涉及一种碟式芯片点样仪及其使用方法。
背景技术
生物芯片是90年代中期发展起来的一项尖端技术，它可以使一些生物分析手段能够在更小的空间范围内、以更快的速度完成，因而具有十分广阔的应用前景，如可以应用于寻找新基因、DNA测序、疾病诊断等等，生物芯片技术的深入研究和广泛应用，将对21世纪人类生活和健康产生极其深远的影响。
生物芯片的制备方法有2种：原位合成法、合成点样法。从目前生物芯片制作的技术来看，原位合成法技术难度大，并且该技术受专利保护，使用此种方法制作芯片的公司很少，现在国内外绝大部分芯片公司采用的合成点样法。点样方式有两种：接触点样法和非接触喷印法，接触点样法是将硬质点样针头浸入样品中，蘸取少量样品，当针头与固相表面接触时，由于针头、液体以及玻片之间的表面能发生变化，样品会粘着于玻片表面。接触点样法的优点具有样品点直径小、密度高、样品种类多、点样位置精度高等优点，缺点是定量准确性及重复性不好。非接触喷印法是将样品直接喷射到玻片上。虽然非接触喷印法具有点样速度快、喷样量准确等优点，但在技术上还存在一些问题以及样品点直径大、密度低等缺点。
现今，碟式芯片广泛应用于医学检测和筛查，为医疗领域提供了便捷的诊断手段，服务于民，而碟式芯片点样仪就成为了碟式芯片制作的关键设备，其核心功能就是将预先准备好的特定试剂样本按照特定的体积准确的点置采用气压喷点的点样方式在碟式载体上，然后经过盖片压合封装，制作成成品碟式芯片。现有的碟式芯片制作设备，机械手臂体积庞大，噪音大，清洗效果不佳且没有恒温加热清洗的功能，容易造成挂壁，影响点样体积精度和点样效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种碟式芯片点样仪及其使用方法，使生物芯片的制备过程中交叉污染的概率降低，清洗效果更好，点样精度高，生产效率提升。
本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种碟式芯片点样仪，它包括滑移机构、清洗装置、载样装置、点样机构、控制装置和样品池，所述滑移机构和样品池固设在台架上，所述滑移机构上设有载样装置，所述载样装置包括载板、芯片托盘，所述载板套装在滑移机构上，所述芯片托盘设在载板上，载样装置的上方设有点样机构，所述点样机构的一端与台架上的丝杠配合连接，另一端设有点样针盘，所述清洗装置与丝杠相互平行设置在台架上，所述清洗装置包括废液池、真空池和恒温清洗池，废液池与恒温清洗池分别和蠕动泵连接，真空池与真空泵连接，所述控制装置分别与滑移机构、清洗装置和点样机构电连接。
优选地，所述的清洗装置还包括超声波清洗池，所述超声波清洗池与超声波发生器连接。
优选地，所述的点样针盘上环形均布有多个点样针，所述点样针通过橡胶环固定在点样针盘上，点样针与微阀通过硅胶管连接。
优选地，所述的点样机构还包括伺服电机、微阀、微阀控制器和气压控制装置，所述伺服电机设于点样机构和台架的丝杠之间，所述微阀的一端连接点样针，另一端依次连接有微阀控制器和气压控制装置。
优选地，所述的气压控制装置包括储气罐、电磁阀、减压阀和驱动器，所述储气罐、驱动器、电磁阀和减压阀依次通过管路连接，所述储气罐为并联双罐体，其中一个罐体与点样机构连接，另一个罐体与气压控制装置连接。
优选地，所述的滑移机构至少为两个，且滑移机构之间相互平行设置。
优选地，所述的滑移机构包括滑移丝杠导轨和伺服行走电机，所述滑移丝杠导轨固设在台架上，滑移丝杠导轨上配合连接有伺服行走电机，所述伺服行走电机上部安装有载样装置。
优选地，所述的样品池和恒温清洗池底部均设有电加热管和温度传感器，所述电加热管和温度传感器与控制装置电连接。
优选地，所述的样品池、废液池、真空池和清恒温洗池上均设置有多个独立腔，所述独立腔的数量和位置分布均与点样针的数量和位置分布一致。
一种碟式芯片点样仪的使用方法，其包括以下步骤：
S1.清洗，点击触摸显示屏，通过控制装置启动点样仪，点样机构通过其上的伺服电机的带动与台架上丝杠配合实现往复运动和升降运动，点样针盘移动至废液池中完成点样针中废液的排出，再移动至恒温清洗池清洗一段时间后，通过真空池内的负压吸走点样针表面残留的液体，最后点样针盘移动至样品池进行吸样，也可在真空池干燥步骤前勾选增加一项超声波清洗，点样针盘便在超声波清洗池内清洗，达到进一步清洗的目的；
S2.吸样，控制装置控制样品池和恒温清洗池底部的电加热器和温度传感器对样品和清洗液进行闭环加热，完成步骤S1后，点样机构通过真空泵使其管路中形成负压，当气压达到设定值时，微阀开启，微阀通过微阀控制器设定开启压力值和开启时间，所述负压使点样针从样品池中吸样；
S3.点样，滑移机构带动其上的载样装置沿X方向轴移动，同时点样机构能够实现Y轴和Z轴方向移动，点样机构与滑移机构配合移动，使点样机构依次移动到碟式芯片矩阵的正上方的特定高度，气压控制装置开启储气罐中的压力空气释放，当正压力值达到设定值时，微阀开启，压力空气推动点样针中的样本喷点到碟式芯片上，完成点样；
S4.归位，重复进行步骤S1，再次清洗点样针并排出管道内的残液，而后点样机构上升并移动至坐标原点，从载样装置上取下已完成点样的碟式芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于本仪器使用伺服闭环控制电机，步幅小，精度高。点样针盘在机械手臂带动下精准的运动到各个位置，无偏差，点样速度快，不容易出现漏液，点出的样本呈半球状，点样量精度高，且双储气罐调压和储气（气压控制器和点样机构各自具有单独且连通的储气罐），既减轻了机械手臂体积和重量，又保证了气压稳定性和调压速度，具有加热功能的流动洗液清洗方式，能在较少的清洗次数下，把管路清洗干净，清洗后的荧光扫描值和纯化水的扫描值一致。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明主要组件的结构示意图。
图3为样品池和废液池结构示意图。
图4为样品池和废液池结构示意图。
图5为点样过程流程简图。
图中标记：1-滑移机构，2-清洗装置，3-载样装置，4-点样机构，5-控制装置，6-点样针盘，7-样品池，8-触摸显示屏，201-废液池，202-真空池，203-恒温清洗池，204-超声波清洗池，301-载板，302-芯片托盘。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1~4所示，一种碟式芯片点样仪，它包括滑移机构1、清洗装置2、载样装置3、点样机构4、控制装置5和样品池7，所述滑移机构1和样品池7固定安装在点样仪台架上，滑移机构1包括导轨和驱动电机，驱动电机的输出轴安装有驱动轮，驱动轮与导轨配合，驱动电机的上设有载样装置3，驱动电机可带动载样装置3沿着导轨移动，载样装置3包括载板301和芯片托盘302，芯片托盘302设置在载板301上，芯片托盘302上安装有多个碟式芯片，所述滑移机构1根据生产需要设置多个，且多个滑移机构平行设置，所述载样装置3的上方设有横移丝杠，所述横移丝杠的两端铰接在台架上且与滑移机构1的导轨垂直，点样机构4的一端安装有伺服电机，另一端安装有点样针盘6，点样机构4上设有升降丝杠，所述伺服电机通过配合连接分别于横移丝杠和升降丝杠配合，通过与横移丝杠的配合可实现点样机构4的横移，通过与升降丝杠的配合可实现点样机构4的升降，点样针盘6上环形均匀设置有点样针，点样针通过橡胶环固定在点样针盘6上，点样针与微阀通过硅胶管连接，微阀的另一端依次连接有微阀控制器和气压控制装置，微阀控制器通过控制装置5设置的微阀开启压力值来控制微阀的开启与关闭，所述气压控制装置由点样机构储气罐、清洗装置储气罐、电池阀、减压阀和驱动电路组成，其中双罐体的调压和储气，既减轻了机械手臂体积和重量，又保证了气压稳定性和调压速度。
清洗装置2包括废液池201、真空池202和恒温清洗池203，为满足不同清洗要求的限定，清洗装置2也可包括超声波清洗池204，所述废液池201、真空池202、恒温清洗池203和超声波清洗池204均安装在台架上且与滑移机构1的导轨垂直布置，这样布置可实现点样机构4移动的距离最短，路线最优，节省时间，样品池7和恒温清洗池203的底部均安装有多个电加热器和温度传感器，通过电加热器对池内的样品或清洗液加热，利用温度传感器分别于电加热器和控制装置5连接实现温度调节的闭环反馈，废液池201的排液口与废液收集罐连接，真空池202的开口与真空泵连接，真空泵吸干点样针表面的水珠，恒温清洗池203采用溢流的工作方式时点样针的清洗效果更好，恒温清洗池203的进液口与蠕动泵连接，排液口与废液收集罐出口连接后连接蠕动泵排出废液，在恒温清洗池203内清洗点样针时，点样针在独立的清洗池腔体，每个独立的清洗池外侧边缘处有一溢流槽，在清洗池满的时候，直接溢出，最后通过排水孔排出，清洗液的加入和排除均由蠕动泵推动，恒温清洗池203底部有4个安装加热管的圆孔和一个安装温度传感器的圆孔，控制装置5通过控制加热管和温度传感器，使用PID闭环控制温度。溢流的清洗液不仅能够增大池内液体循环，同时能保证清洗液在池内一直保持流动状态，所述样品池7、废液池201、真空池202和恒温清洗池203上均设有独立的工作腔体，且腔体的数量和分布位置与点样针的数量和安装位置一致。
当欲增大清洗效果（超洁净模式），清洗装置2还包括超声波清洗池204，常规清洗的步骤依次为废液池201内排废液和恒温清洗池203内清洗，多次重复操作之后，真空池203真空吸干水珠；超洁净模式下的清洗步骤依次为废液池201内排废液、恒温清洗池203内清洗和超声波清洗池204内超声波清洗，多次重复操作后在真空池203内吸干零件表面的水珠，所述超声波清洗池204内安装有超声波发生器，超声波清洗池204的进液口安装有蠕动泵为超声波清洗池204加注洗液。
如图5所示，一种碟式芯片点样仪使用时，点击触摸显示屏8，通过与触摸显示屏8电连接的控制装置5开启点样仪，点样机构4通过其上的伺服电机的带动与台架上横移丝杠配合从坐标原点运动至废液池201，点样机构4通过其上的伺服电机与升降丝杠配合，实现点样机构4的升与降，点样针在废液池201中完成排液，点样机构再移动至恒温清洗池203，在恒温清洗池203中完成清洗，根据控制装置5的主控制器中设置的清洗次数，完成多次排液及清洗步骤，清洗一段时间后点样机构4再移动至真空池202，通过真空池202内的负压吸走点样针表面残留的液体，最后点样针盘6移动至样品池7进行吸样，当欲达到更好的清洗效果时，吸样前增加超声波清洗环节，利用超声波洗池204进一步清洗；主控制器控制样品池7和恒温清洗池203底部的电加热器和温度传感器对样品和清洗液进行闭循环加热，完成点样针的清洗环节后，点样机构）通过气压控制装置使其管路中形成负压，当气压达到设定值时，微阀开启，微阀通过微阀控制器设定开启压力值和开启时间，所述负压使点样针从样品池7中吸样；本实施例的点样仪器中，滑移机构1数量为两个，且平行设置，两个载样装置3对称设置在各自的滑移机构1的端点，即其中一个载样装置设置3在其下的滑移机构1的左端，另一个载样装置设置3在其下的滑移机构1的右端，工作时两个载样装置相向运动，滑移机构1带动其上的载样装置3沿X轴移动，同时点样机构4配合滑移机构1移动，点样机构4能够实现Y轴和Z轴方向的移动，使点样机构4依次移动到碟式芯片矩阵的正上方的特定高度，气压控制装置开启储气罐中的压力空气释放，当正压力值达到设定值时，微阀开启，压力空气推动点样针中的样本喷点到碟式芯片上，完成点样；点样完成后再次清洗点样针并排出管道内的残液，而后点样机构4上升并移动至坐标原点，完成生物芯片的制备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碟式芯片点样仪，其特征在于：它包括滑移机构（1）、清洗装置（2）、载样装置（3）、点样机构（4）、控制装置（5）和样品池（7），所述滑移机构（1）和样品池（7）固设在台架上，所述滑移机构（1）上设有载样装置（3），所述载样装置（3）包括载板（301）、芯片托盘（302），所述载板（301）套装在滑移机构（1）上，所述芯片托盘（302）设在载板（301）上，载样装置（3）的上方设有点样机构（4），所述点样机构（4）的一端与台架上的丝杠配合连接，另一端设有点样针盘（6），所述清洗装置（2）与丝杠相互平行设置在台架上，所述清洗装置（2）包括废液池（201）、真空池（202）和恒温清洗池（203），废液池（201）与恒温清洗池（203）分别和蠕动泵连接，真空池（202）与真空泵连接，所述控制装置（5）分别与滑移机构（1）、清洗装置（2）和点样机构（4）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种碟式芯片点样仪，其特征在于：所述的清洗装置（2）还包括超声波清洗池（204），所述超声波清洗池（204）与超声波发生器连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种碟式芯片点样仪，其特征在于：所述的点样针盘（6）上环形均布有多个点样针，所述点样针通过橡胶环固定在点样针盘（6）上，点样针与微阀通过硅胶管连接。
4.根据权利要求3所述的一种碟式芯片点样仪，其特征在于：所述的点样机构（4）还包括伺服电机、微阀、微阀控制器和气压控制装置，所述伺服电机设于点样机构和台架的丝杠之间，所述微阀的一端连接点样针，另一端依次连接有微阀控制器和气压控制装置。
5.根据权利要求4所述的一种碟式芯片点样仪，其特征在于：所述的气压控制装置包括储气罐、电磁阀、减压阀和驱动器，所述储气罐、驱动器、电磁阀和减压阀依次通过管路连接，所述储气罐为并联双罐体，其中一个罐体与点样机构（4）连接，另一个罐体与气压控制装置连接。
6.根据权利要求1所述的一种碟式芯片点样仪，其特征在于：所述的滑移机构（1）至少为两个，且滑移机构（1）之间相互平行设置。
7.根据权利要求6所述的一种碟式芯片点样仪，其特征在于：所述的滑移机构（1）包括滑移丝杠导轨和伺服行走电机，所述滑移丝杠导轨固设在台架上，滑移丝杠导轨上配合连接有伺服行走电机，所述伺服行走电机上部安装有载样装置（3）。
8.根据权利要求1或2所述的一种碟式芯片点样仪，其特征在于：所述的样品池（7）和恒温清洗池（203）底部均设有电加热管和温度传感器，所述电加热管和温度传感器与控制装置（5）电连接。
9.根据权利要求8所述的一种碟式芯片点样仪，其特征在于：所述的样品池（7）、废液池（201）、真空池（202）和清恒温洗池（203）上均设置有多个独立腔，所述独立腔的数量和位置分布均与点样针的数量和位置分布一致。
10.一种碟式芯片点样仪的使用方法，其包括以下步骤：
S1.清洗，点击触摸显示屏，通过控制装置（5）启动点样仪，点样机构（4）通过其上的伺服电机的带动与台架上丝杠配合实现往复运动和升降运动，点样针盘（6）移动至废液池（201）中完成点样针中废液的排出，再移动至恒温清洗池（203）清洗一段时间后，通过真空池（202）内的负压吸走点样针表面残留的液体，最后点样针盘（6）移动至样品池（7）进行吸样，也可在真空池（202）干燥步骤前勾选增加一项超声波清洗，点样针盘（6）便在超声波清洗池（204）内清洗，达到进一步清洗的目的；
S2.吸样，控制装置（5）控制样品池（7）和恒温清洗池（203）底部的电加热器和温度传感器对样品和清洗液进行闭环加热，完成步骤S1后，点样机构（4）通过真空泵使其管路中形成负压，当气压达到设定值时，微阀开启，微阀通过微阀控制器设定开启压力值和开启时间，所述负压使点样针从样品池（7）中吸样；
S3.点样，滑移机构（1）带动其上的载样装置（3）沿X方向轴移动，同时点样机构（4）能够实现Y轴和Z轴方向移动，点样机构（4）与滑移机构（1）配合移动，使点样机构（4）依次移动到碟式芯片矩阵的正上方的特定高度，气压控制装置开启储气罐中的压力空气释放，当正压力值达到设定值时，微阀开启，压力空气推动点样针中的样本喷点到碟式芯片上，完成点样；
S4.归位，重复进行步骤S1，再次清洗点样针并排出管道内的残液，而后点样机构（4）上升并移动至坐标原点，从载样装置（3）上取下已完成点样的碟式芯片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171215 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |