CN108117981A - 一种液滴式生物检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液滴式生物检测装置及方法，包括检测基座、固定支架、针筒架、测试液针筒、清洗液针筒、驱动机构和反应器，固定支架固定安装在检测基座的上表面，针筒架安装在固定支架上，并可沿固定支架水平步进移动，测试液针筒为一个或一个以上，测试液针筒、清洗液针筒固定在针筒架上，且垂直向下设置，驱动机构安装在固定支架上，反应器固定在检测基座上，驱动机构的推杆位于反应器的正上方，针筒架在固定支架水平步进移动，使推杆、所需的测试液针筒、反应器在一条垂直线上时，推杆推动所需的测试液针筒，使该测试液针筒内的液体垂直滴入反应器内。本发明大幅降低测试液消耗量并提高了检测效率，具有良好的应用前景。

Description

一种液滴式生物检测装置及方法

技术领域

本发明涉及生物检测仪器技术领域，具体涉及一种液滴式生物检测装置及方法。

背景技术

目前，市面上的基因测序仪器（或者其他类似的生物检测设备），都是采用连续供液及冲洗的设计，将基因测序需要的碱基试剂连续送入反应芯片。但是，由于基因延伸反应需要时间，因而，在这段反应时间内，连续送液需要消耗大量的试剂，造成试剂费用高，增加大量的成本。其次，连续供液的方式还会使得两个前后相邻的液体产生混合干扰。如何克服上述问题，是当前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有的是采用连续供液及冲洗设计的生物检测设备所存在的问题。本发明的液滴式生物检测装置及方法，用液量可以灵活动态的调整，不同液体避免了混合干扰，检测流程灵活方便，大幅降低测试液消耗量并提高了检测效率，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种液滴式生物检测装置，包括检测基座、固定支架、针筒架、测试液针筒、清洗液针筒、驱动机构和反应器，所述固定支架固定安装在检测基座的上表面，所述测试液针筒、清洗液针筒通过针筒架设置在固定支架上，所述测试液针筒为一个或一个以上，所述驱动机构安装在固定支架上，所述反应器固定在检测基座上，所述驱动机构驱动测试液针筒或者清洗液针筒动作，使该测试液针筒或者清洗液针筒内的液体垂直滴入反应器内。

前述的一种液滴式生物检测装置，所述针筒架安装在固定支架上，并可沿固定支架水平步进移动，所述测试液针筒为一个或一个以上，所述测试液针筒、清洗液针筒固定在针筒架上，且垂直向下设置，所述驱动机构的推杆位于反应器的正上方，

所述针筒架在固定支架水平步进移动，使推杆、所需的测试液针筒或者清洗液针筒、反应器在一条垂直线上时，所述推杆推动所需的测试液针筒或者清洗液针筒，使该测试液针筒或者清洗液针筒内的液体垂直滴入反应器内。

前述的一种液滴式生物检测装置，所述测试液针筒、清洗液针筒、驱动机构为集成在一起的多通道微量注射泵，所述多通道微量注射泵可精确控制滴入反应器内的液体体积，并且自动切换液体通道来给测试液针筒或者清洗液针筒补液。

前述的一种液滴式生物检测装置，所述固定支架安装有步进驱动装置，所述步进驱动装置控制针筒架沿固定支架水平步进移动，所述固定支架上设置有用于承载针筒架水平步进移动的水平滑轨。

前述的一种液滴式生物检测装置，所述步进驱动装置内的驱动机构为步进电机、滑杆电机或者压电装置。

前述的一种液滴式生物检测装置，所述驱动机构还包括驱动气缸，所述驱动气缸控制推杆的上升或者下降。

前述的一种液滴式生物检测装置，所述检测基座内设置有真空泵和废液收集盒，所述真空泵将废液收集盒与反应器相联通。

前述的一种液滴式生物检测装置，所述检测基座的上表面还设置有控制面板，所述检测基座内设置控制器系统，所述控制器系统分别与控制面板、驱动机构、真空泵、步进驱动装置相连接。

前述的一种液滴式生物检测装置，所述测试液针筒的数量为四个，依次装有基因测序所需的四种碱基测试液，每次滴入反应器内碱基测试液的体积在1nL到1µL之间。

一种液滴式生物检测方法，包括以下步骤：

步骤（A），将多个放置不同测试液的测试液针筒和放置清洗液的清洗液针筒固定安装到针筒架上；

步骤（B），根据生物检测实验测试液的顺序要求，步进控制针筒架在检测基座上的位置，使驱动机构的推杆、所需的测试液针筒、反应器在一条垂直线上时，所述推杆推动所需的测试液针筒，使该测试液针筒内的液体垂直滴入反应器内；

步骤（C），反应完成后，控制真空泵将反应后的废液收集到废液收集盒（8）内；

步骤（D），在反应器（7）反应结束后，步进控制针筒架（3）在检测基座（1）上的位置，使驱动机构（6）的推杆（601）、清洗液针筒（5）、反应器（7）在一条垂直线上时，所述推杆（601）推动清洗液针筒（5），使该清洗液针筒（5）的清液体垂直滴入反应器（7）内，进行清洗；

步骤（E），清洗完成后，控制真空泵将清洗的废液收集到废液收集盒（8）内；

步骤（F），重复步骤（B）-步骤（E），直到完成生物检测实验。

本发明的有益效果是：本发明的液滴式生物检测装置及方法，使用针筒来产生液滴的非连续供液方式，使每次生化反应都在一个液滴内实现，因而可以大量降低试剂的使用量，节省成本，液体之间没有混合及交叉污染，每次供液及反应后，可以进行冲洗清洗，并自动收集废液的生物检测设备，提供测试精确度，从而实现每次很少量的精准供液、每次提供不同种测试液、每次测试完成后自动清洗、废液自动回收、测试可多次循环的功能，用液量可以灵活动态的调整，检测流程灵活方便，并使用注射针筒装液，可以使用现有的医疗器材，节省耗材成本，大幅降低测试液消耗量并提高了检测效率，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的液滴式生物检测装置的结构示意图。

附图中标记的含义如下：

1：检测基座；2：固定支架；3：针筒架；4：测试液针筒；5：清洗液针筒；6：驱动机构；601：推杆；602：驱动气缸；7：反应器；8：废液收集盒；9：控制面板。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的液滴式生物检测装置，包括检测基座1、固定支架2、针筒架3、测试液针筒4、清洗液针筒5、驱动机构6和反应器7，所述固定支架2固定安装在检测基座1的上表面，所述测试液针筒4、清洗液针筒5通过针筒架3设置在固定支架2上，所述测试液针筒4为一个或一个以上，所述驱动机构6安装在固定支架2上，所述反应器7固定在检测基座1上，所述驱动机构6驱动测试液针筒4或者清洗液针筒5动作，使该测试液针筒4或者清洗液针筒5内的液体垂直滴入反应器7内。

所述针筒架3安装在固定支架2上，并可沿固定支架2水平步进移动，所述测试液针筒4为一个或一个以上，所述测试液针筒4、清洗液针筒5固定在针筒架3上，且垂直向下设置，所述驱动机构6的推杆601位于反应器7的正上方，

所述针筒架3在固定支架2水平步进移动，使推杆601、所需的测试液针筒4或者清洗液针筒5、反应器7在一条垂直线上时，所述推杆601推动所需的测试液针筒4或者清洗液针筒5，使该测试液针筒4或者清洗液针筒5内的液体垂直滴入反应器7内。

优选的，所述固定支架2安装有步进驱动装置，所述步进驱动装置控制针筒架3沿固定支架2水平步进移动，所述固定支架2上设置有用于承载针筒架3水平步进移动的水平滑轨201，所述步进驱动装置内的驱动机构为步进电机、滑杆电机或者压电装置，采用步进控制针筒架3的位置，控制效率高，且不容易出错。

优选的，所述驱动机构6还包括驱动气缸602，所述驱动气缸602控制推杆601的上升或者下降，采用气动源，控制效果好，成本低，可反复重复使用。

优选的，本发明的另一种实施例，所述测试液针筒4、清洗液针筒5、驱动机构6是集成在一起的多通道微量注射泵，比如Parker公司的Smart Syringe Pump，或者保定兰格工业多通道注射泵SP4-E1等，该多通道微量注射泵可精确控制滴入反应器7内的液体体积，并且可以自动切换液体通道来对测试液针筒4或者清洗液针筒5补液，以便长期连续使用。

优选的，所述检测基座1内设置有真空泵和废液收集盒8，所述真空泵将废液收集盒8与反应器7相联通。

优选的，所述检测基座1的上表面还设置有控制面板9，所述检测基座1内设置控制器系统，所述控制器系统分别与控制面板9、驱动机构6、真空泵、步进驱动装置相连接，自动化程度高。

优选的，所述测试液针筒4的数量为四个，依次装有基因测序所需的四种碱基测试液，每次滴入反应器7内碱基测试液的体积在1nL到1µL之间（这里体积是根据反应器7中芯片的大小及容积而定），本发明的实施例，四种碱基测试液分别为dNTP（A、T、G、C），能够完成现有的基因测序仪的作用。

本发明的液滴式生物检测方法，包括以下步骤：

步骤（A），将多个放置不同测试液的测试液针筒4和放置清洗液的清洗液针筒5固定安装到针筒架3上；

步骤（B），根据生物检测实验测试液的顺序要求，步进控制针筒架3在检测基座1上的位置，使驱动机构6的推杆601、所需的测试液针筒4、反应器7在一条垂直线上时，所述推杆601推动所需的测试液针筒4，使该测试液针筒4内的液体垂直滴入反应器7内；

步骤（C），反应完成后（这里的反应时间范围，根据生物检测实验的类型而定，基因测序时间短，基因杂交时间长），控制真空泵将反应后的废液收集到废液收集盒8内；

步骤（D），在反应器7反应结束后，步进控制针筒架3在检测基座1上的位置，使驱动机构6的推杆601、清洗液针筒5、反应器7在一条垂直线上时，所述推杆601推动清洗液针筒5，使该清洗液针筒5的清液体垂直滴入反应器7内，进行清洗；

步骤（E），清洗完成后，控制真空泵将清洗的废液收集到废液收集盒8内；

步骤（F），重复步骤（B）-步骤（E），直到完成生物检测实验。

当生物检测实验为基因测序时，测试液针筒4的数量为四个，依次装有基因测序所需的四种碱基测试液，每次滴入反应器7内碱基测试液的体积在1nL到1µL之间（这里体积是根据反应器7中芯片的大小及容积而定），从而实现基因测序器的功能，这只是本发明的一个实施例，适用于其他类似的基因测序实验的生物检测实验。

综上所述，本发明的液滴式生物检测装置及方法，使用针筒来产生液滴的非连续供液方式，使每次生化反应都在一个液滴内实现，因而可以大量降低试剂的使用量，节省成本，每次供液及反应后，可以进行冲洗清洗，并自动收集废液的生物检测设备，提供测试精确度，从而实现每次很少量的精准供液、每次提供不同种测试液、每次测试完成后自动清洗、废液自动回收、测试可多次循环的功能，用液量可以灵活动态的调整，检测流程灵活方便，并使用注射针筒装液，可以使用现有的医疗器材，节省耗材成本，大幅降低测试液消耗量并提高了检测效率，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种液滴式生物检测装置，其特征在于：包括检测基座（1）、固定支架（2）、针筒架（3）、测试液针筒（4）、清洗液针筒（5）、驱动机构（6）和反应器（7），所述固定支架（2）固定安装在检测基座（1）的上表面，所述测试液针筒（4）、清洗液针筒（5）通过针筒架（3）设置在固定支架（2）上，所述测试液针筒（4）为一个或一个以上，所述驱动机构（6）安装在固定支架（2）上，所述反应器（7）固定在检测基座（1）上，所述驱动机构（6）驱动测试液针筒（4）或者清洗液针筒（5）动作，使该测试液针筒（4）或者清洗液针筒（5）内的液体垂直滴入反应器（7）内。

2.根据权利要求1所述的一种液滴式生物检测装置，其特征在于：所述针筒架（3）安装在固定支架（2）上，并可沿固定支架（2）水平步进移动，所述测试液针筒（4）为一个或一个以上，所述测试液针筒（4）、清洗液针筒（5）固定在针筒架（3）上，且垂直向下设置，所述驱动机构（6）的推杆（601）位于反应器（7）的正上方，

所述针筒架（3）在固定支架（2）水平步进移动，使推杆（601）、所需的测试液针筒（4）或者清洗液针筒（5）、反应器（7）在一条垂直线上时，所述推杆（601）推动所需的测试液针筒（4）或者清洗液针筒（5），使该测试液针筒（4）或者清洗液针筒（5）内的液体垂直滴入反应器（7）内。

3.根据权利要求2所述的一种液滴式生物检测装置，其特征在于：所述固定支架（2）安装有步进驱动装置，所述步进驱动装置控制针筒架（3）沿固定支架（2）水平步进移动，所述固定支架（2）上设置有用于承载针筒架（3）水平步进移动的水平滑轨（201）。

4.根据权利要求3所述的一种液滴式生物检测装置，其特征在于：所述步进驱动装置内的驱动机构为步进电机、滑杆电机或者压电装置。

5.根据权利要求2所述的一种液滴式生物检测装置，其特征在于：所述驱动机构（6）还包括驱动气缸（602），所述驱动气缸（602）控制推杆（601）的上升或者下降。

6.根据权利要求1所述的一种液滴式生物检测装置，其特征在于：所述测试液针筒（4）、清洗液针筒（5）、驱动机构（6）为集成在一起的多通道微量注射泵，所述多通道微量注射泵可精确控制滴入反应器（7）内的液体体积，并且自动切换液体通道来给测试液针筒（4）或者清洗液针筒（5）补液。

7.根据权利要求1所述的一种液滴式生物检测装置，其特征在于：所述检测基座（1）内设置有真空泵和废液收集盒（8），所述真空泵将废液收集盒（8）与反应器（7）相联通。

8.根据权利要求1所述的一种液滴式生物检测装置，其特征在于：所述检测基座（1）的上表面还设置有控制面板（9），所述检测基座（1）内设置控制器系统，所述控制器系统分别与控制面板（9）、驱动机构（6）、真空泵、步进驱动装置相连接。

9.根据权利要求1所述的一种液滴式生物检测装置，其特征在于：所述测试液针筒（4）的数量为四个，依次装有基因测序所需的四种碱基测试液，每次滴入反应器（7）内碱基测试液的体积在1nL到1µL之间。

10.一种液滴式生物检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤（A），将多个放置不同测试液的测试液针筒（4）和放置清洗液的清洗液针筒（5）固定安装到针筒架（3）上；

步骤（B），根据生物检测实验测试液的顺序要求，步进控制针筒架（3）在检测基座（1）上的位置，使驱动机构（6）的推杆（601）、所需的测试液针筒（4）、反应器（7）在一条垂直线上时，所述推杆（601）推动所需的测试液针筒（4），使该测试液针筒（4）内的液体垂直滴入反应器（7）内；

步骤（C），反应完成后，控制真空泵将反应后的废液收集到废液收集盒（8）内；

步骤（D），在反应器（7）反应结束后，步进控制针筒架（3）在检测基座（1）上的位置，使驱动机构（6）的推杆（601）、清洗液针筒（5）、反应器（7）在一条垂直线上时，所述推杆（601）推动清洗液针筒（5），使该清洗液针筒（5）的清液体垂直滴入反应器（7）内，进行清洗；

步骤（E），清洗完成后，控制真空泵将清洗的废液收集到废液收集盒（8）内；

步骤（F），重复步骤（B）-步骤（E），直到完成生物检测实验。