CN109021050A - 一种生物合成仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种生物合成仪，包括机械系统、液路系统和气路系统；所述的机械系统包括一个合成转盘；所述的合成转盘底部安装有可带动合成转盘旋转的旋转电缸；而所述的合成转盘的上端面则设置有四个均匀分布的合成区；而每一合成区内均设置有均匀排布的合成柱插孔；而每一插孔内均可插放不同规模的合成柱。本装置进行多试剂偶合合成时，单体瓶试剂固定架可以放置12种碱基瓶，而修饰碱基瓶固定架还可以另外放置8种修饰单体瓶，如FAM，氨基修饰，硫代修饰等；通过旋转电缸控制合成柱的前后喷打顺序合成不同的合成仪；并且事先已经安装上所需的所有碱基瓶，不需要频繁的更换试剂瓶；结构合理，操作方便，可大大提高合成效率。

Description

一种生物合成仪
技术领域
本发明涉及生物科技设备领域，具体的说是一种生物合成仪。
背景技术
现有的生物合成仪中将试剂瓶中的试剂注入合成柱的过程中通常是设置成注射的形式；该种结构不利于控制试剂的注射过程以及注射量精度；并且通常情况下合成规模有限，一次只能合成单种试剂，不能通过转换合成多种试剂；而且即使可以实现多试剂合成，通常也需要各通道交叉实现，不能实现独立通道的多试剂合成。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种生物合成仪。
技术方案：本发明解决问题所采用的技术方案为：一种生物合成仪，包括机械系统、液路系统和气路系统；所述的机械系统包括一个合成转盘；所述的合成转盘底部安装有可带动合成转盘旋转的旋转电缸；而所述的合成转盘的上端面则设置有四个均匀分布的合成区；而每一合成区内均设置有均匀排布的合成柱插孔；而每一插孔内均可插放不同规模的合成柱；所述的液路系统则包括与气路系统相连通的试剂瓶、喷嘴电磁阀以及试剂喷嘴；所述的气路系统可提供气压向试剂瓶内加压；而所述的试剂喷嘴则通过喷嘴电磁阀与试剂瓶相连通；而所述的试剂喷嘴则垂直固定设置；并且试剂喷嘴的位置设置在合成转盘的上方与合成柱插孔中插放的合成柱的位置相匹配；试剂瓶中通过加压从试剂喷嘴流出的试剂可掉落到相应的合成柱中。
作为优选，所述的机械系统中还包括废液盘；所述的合成转盘套装在废液盘内，合成转盘的边缘与废液盘的盘壁之间留有废液槽；而旋转电缸的转轴则密封式穿过废液盘的盘底与合成转盘相连。
作为优选，所述的气路系统包括用于给试剂瓶供应氩气的氩气加压装置、排气装置以及排液装置；所述的排气装置安装于废液盘的盘壁外侧，用于排出废液盘中的气体；而所述的排液装置安装于废液盘的盘底外侧部，用于排出废液盘内的废液。
作为优选，还包括上下两个对应安装的上压板和下压板；所述的下压板设置于废液盘的上方与废液盘的盘上端固定安装。
作为优选，所述的上压板上则设置有试剂喷嘴固定架；所述的试剂喷嘴安装在试剂喷嘴固定架上，并且试剂喷嘴穿过上压板伸入到下方的废液盘中与合成柱的位置相对应；并且所述的上压板上还设置有与喷嘴固定架位置相对应的透明式的密封观察窗，该密封观察窗与废液盘之间形成密封空间；并且所述的喷嘴电磁阀安装在上压板上。
作为优选，所述的上压板与下压板之间还安装有夹紧气缸；所述的上、下压板通过夹紧气缸实现上下分离以及密封夹紧；而所述的下压板的底部又安装有支撑架将整体装置支撑起来。
作为优选，所述的支撑架上设置有单体试剂瓶固定架，可用于放置单体试剂瓶；而所述上压板上则设置有修饰碱基瓶固定架，可用于放置定制的碱基瓶。
作为优选，所述的氩气加压装置与试剂瓶之间还设置有压力表以及与压力表配合安装的减压阀；并且所述的氩气加压装置设置为加压气缸；所述的排气装置设置为排气气缸；所述的排液装置设置为排液气缸。
作为优选，所述的试剂喷嘴设置为钢针喷嘴结构；并且所述合成转盘上每一个分区内均设置有十二个合成柱插孔，每一分区可放置十二个合成柱；并且所有的合成柱插孔构成一环形结构，并且合成柱插孔设置在合成转盘的盘边缘处；而合成转盘上方设置的试剂喷嘴则设置为半环状结构。
作为优选，还包括控制系统，所述的控制系统可相应控制机械系统中的旋转电缸的转动角度以及启停；控制液路系统中的喷嘴电磁阀的开关闭合；控制气路系统中氩气加压装置、排气装置、排液装置以及夹紧气缸的运转。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本装置中由旋转电缸带动合成转盘转动，转动到与上方的试剂喷嘴的指定对应位置处停止，试剂喷嘴中的试剂掉落到下方的合成柱，完成试剂喷打的过程；本装置中合成转盘上设置四个分区，每一分区内均可安装12个合成柱，一共可安装48个合成柱，每一试剂的合成通道均为从试剂瓶到试剂喷嘴到合成柱的独立通道，每一通道只喷打一类试剂，无其他通道交叉；在进行单体试剂偶合合成时，活化剂和单体试剂分前后两次加入，缩合效率高，产量高；而进行多试剂偶合合成时，单体瓶试剂固定架可以放置12种碱基瓶，而修饰碱基瓶固定架还可以另外放置8种修饰单体瓶，如FAM，氨基修饰，硫代修饰等；通过旋转电缸控制合成柱的前后喷打顺序合成不同的合成仪；并且事先已经安装上所需的所有碱基瓶，不需要频繁的更换试剂瓶；结构合理，操作方便，可大大提高合成效率；
(2)本发明中试剂的喷打依靠液路系统进行喷打，主要是通过加压设备往试剂瓶中加入氩气；试剂瓶中的实际在氩气压力的作用下涌入到前端的试剂电磁阀的进口端，而当电磁阀通电打开后，试剂在压力的作用下从钢针喷嘴喷打出来落入到合成柱之中，实现试剂喷打到合成柱的过程；本装置中严格设定进入到试剂瓶中的压力大小，因此可精确控制喷打到合成柱之中的试剂量，非常适用于做少量通道修饰的DNA合成设备；其合成规模在可控制在10nmol～200nmol左右；并且本装置中通入的氩气属于惰性气体，很难与其他物质发生化学反应，可保证试剂合成的顺利进行以及保证试剂的喷打精度；并且本装置在试剂喷打过程中，当进入到试剂瓶里面的气体压力过高或者过低时，压力表均会报警，会提示系统压力过低或者过高，从而会停止合成，增加安全系数；
(3)本发明还可实现密封式合成功能；本装置中液路系统安装在上压板上，并且设置密封观察窗密封，并有利于在喷打试剂的时候进行实时观察；而机械系统则通过废液盘密封式安装在下压板上，而上下压板又通过夹紧气缸密封夹紧，从而将上下压板设置的废液盘与密封观察窗之间构成密封环境；而该密封环境可根据合成要求充入空气或者是其他气体；而在该密封环境中进行合成时需要排气气装置排气配合，就是当试剂喷打的时候需要排气装置相应排出同样量的气体，这样试剂喷嘴上的试剂才会掉落在合成柱上，实现密封时喷打试剂的过程；而夹紧气缸又可将上下压板分开，这样设置又可以方便合成柱的取放；另外在喷打试剂的过程中会产生一些废液，例如在测试或者将不需要的试剂喷打排除时，废液会通过废液槽流入到废液盘的底部；而本装置在废液盘的底部设置排液装置，可方便的将废液盘中的废液排出，十分的方便。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中机械系统结构图；
图3为本发明中液路系统原理框图；
图4为本发明中合成柱与试剂喷嘴位置对应图；
图5为本发明整体封装结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1至图5所示，一种生物合成仪，包括机械系统、液路系统和气路系统；所述的机械系统包括一个合成转盘1；所述的合成转盘1底部安装有可带动合成转盘1旋转的旋转电缸2；而所述的合成转盘1的上端面则设置有四个均匀分布的合成区；而每一合成区内均设置有均匀排布的合成柱插孔3；而每一插孔3内均可插放不同规模的合成柱4；所述的液路系统则包括与气路系统相连通的试剂瓶5、喷嘴电磁阀6以及试剂喷嘴7；所述的气路系统可提供气压向试剂瓶5内加压；而所述的试剂喷嘴7则通过喷嘴电磁阀6与试剂瓶5相连通；而所述的试剂喷嘴7则垂直固定设置；并且试剂喷嘴7的位置设置在合成转盘1的上方与合成柱插孔3中插放的合成柱4的位置相匹配；试剂瓶5中通过加压从试剂喷嘴7流出的试剂可掉落到相应的合成柱4中。
所述的机械系统中还包括废液盘8；所述的合成转盘1套装在废液盘8内，合成转盘1的边缘与废液盘8的盘壁之间留有废液槽9；而旋转电缸2的转轴则密封式穿过废液盘8的盘底与合成转盘1相连。
所述的气路系统包括用于给试剂瓶5供应氩气的氩气加压装置10、排气装置11以及排液装置12；所述的排气装置11安装于废液盘8的盘壁外侧，用于排出废液盘8中的气体；而所述的排液装置12安装于废液盘8的盘底外侧部，用于排出废液盘8内的废液。
还包括上下两个对应安装的上压板13和下压板14；所述的下压板14设置于废液盘8的上方与废液盘8的盘上端固定安装。
所述的上压板13上则设置有试剂喷嘴固定架15；所述的试剂喷嘴7安装在试剂喷嘴固定架15上，并且试剂喷嘴7穿过上压板13伸入到下方的废液盘8中与合成柱4的位置相对应；并且所述的上压板13上还设置有与喷嘴固定架15位置相对应的透明式的密封观察窗16，该密封观察窗16与废液盘8之间形成密封空间；并且所述的喷嘴电磁阀6安装在上压板13上。
所述的上压板13与下压板14之间还安装有夹紧气缸17；所述的上、下压板通过夹紧气缸17实现上下分离以及密封夹紧；而所述的下压板14的底部又安装有支撑架18将整体装置支撑起来。
所述的支撑架18上设置有单体试剂瓶固定架19，可用于放置单体试剂瓶；而所述上压板3上则设置有修饰碱基瓶固定架22，可用于放置定制的碱基瓶。
所述的氩气加压装置10与试剂瓶5之间还设置有压力表20以及与压力表配合安装的减压阀21；并且所述的氩气加压装置11设置为加压气缸；所述的排气装置11设置为排气气缸；所述的排液装置12设置为排液气缸。
所述的试剂喷嘴7设置为钢针喷嘴结构；并且所述合成转盘1上每一个分区内均设置有十二个合成柱插孔3，每一分区可放置十二个合成柱4；并且所有的合成柱插孔3构成一环形结构，并且合成柱插孔3设置在合成转盘1的盘边缘处；而合成转盘1上方设置的试剂喷嘴7则设置为半环状结构。
还包括控制系统，所述的控制系统可相应控制机械系统中的旋转电缸2的转动角度以及启停；控制液路系统中的喷嘴电磁阀6的开关闭合；控制气路系统中氩气加压装置10、排气装置11、排液装置12以及夹紧气缸17的运转。
本装置是一种合成DNA的生物设备，体积小，软件操作界面灵活，实用性性强，是一款非常适用于做少量通道修饰的DNA设备。合成规模在10nmol～200nmol左右，每种试剂具有独立的通道，无其他通道交叉。偶合时活化剂和单体分前后两次加入，缩合效率高，产量高。该合成仪可以同时合48个通用合成柱。单体瓶支架可以装12种碱基瓶，除了四种普通单体外，还可以放置另外8种修饰单体瓶，如FAM,氨基修饰，硫代修饰等；整体设备密封性能良好，试剂电磁阀喷打流量精确到0.1ul，试剂消耗量少，用气量也少。
本装置主要包括四大部分，分别为机械系统、气路系统、液路系统和控制系统；本装置合成的引物能够用于测序反应，SNP位点，聚合酶链反应(PCR)技术，杂交和逆转录聚合酶链反应和基因构建，还能满足于ISO和GMP合成。当然，也可以通过不同的程序，可以合成所需要的其他引物或更长的引物。
本装置中由旋转电缸带动合成转盘转动，转动到与上方的试剂喷嘴的指定对应位置处停止，试剂喷嘴中的试剂掉落到下方的合成柱，完成试剂喷打的过程；本装置中合成转盘上设置四个分区，每一分区内均可安装12个合成柱，一共可安装48个合成柱，每一试剂的合成通道均为从试剂瓶到试剂喷嘴到合成柱的独立通道，每一通道只喷打一类试剂，无其他通道交叉；每一个喷嘴对应一种试剂，分别为ACT、单体T、单体A、单体C、单体G、脱保护试剂、乙腈、盖帽试剂CAPA、盖帽试剂CAPB和碘液；在进行单体试剂偶合合成时，活化剂和单体试剂分前后两次加入，缩合效率高，产量高；而进行多试剂偶合合成时，单体瓶试剂固定架可以放置12种碱基瓶，而修饰碱基瓶固定架还可以另外放置8种修饰单体瓶，如FAM，氨基修饰，硫代修饰等；通过旋转电缸控制合成柱的前后喷打顺序合成不同的合成仪；并且事先已经安装上所需的所有碱基瓶，不需要频繁的更换试剂瓶；结构合理，操作方便，可大大提高合成效率。
本发明中试剂的喷打依靠液路系统进行喷打，主要是通过加压设备往试剂瓶中加入氩气；试剂瓶中的实际在氩气压力的作用下涌入到前端的试剂电磁阀的进口端，而当电磁阀通电打开后，试剂在压力的作用下从钢针喷嘴喷打出来落入到合成柱之中，实现试剂喷打到合成柱的过程；本装置中严格设定进入到试剂瓶中的压力大小，因此可精确控制喷打到合成柱之中的试剂量，非常适用于做少量通道修饰的DNA合成设备；其合成规模在可控制在10nmol～200nmol左右；并且本装置中通入的氩气属于惰性气体，很难与其他物质发生化学反应，可保证试剂合成的顺利进行以及保证试剂的喷打精度；并且本装置在试剂喷打过程中，当进入到试剂瓶里面的气体压力过高或者过低时，压力表均会报警，会提示系统压力过低或者过高，从而会停止合成，增加安全系数。
本发明还可实现密封式合成功能；本装置中液路系统安装在上压板上，并且设置密封观察窗密封，并有利于在喷打试剂的时候进行实时观察；而机械系统则通过废液盘密封式安装在下压板上，而上下压板又通过夹紧气缸密封夹紧，从而将上下压板设置的废液盘与密封观察窗之间构成密封环境；而该密封环境可根据合成要求充入空气或者是其他气体；而在该密封环境中进行合成时需要排气气装置排气配合，就是当试剂喷打的时候需要排气装置相应排出同样量的气体，这样试剂喷嘴上的试剂才会掉落在合成柱上，实现密封时喷打试剂的过程；而夹紧气缸又可将上下压板分开，这样设置又可以方便合成柱的取放；另外在喷打试剂的过程中会产生一些废液，例如在测试或者将不需要的试剂喷打排除时，废液会通过废液槽流入到废液盘的底部；而本装置在废液盘的底部设置排液装置，可方便的将废液盘中的废液排出，十分的方便。
上述具体实施方式只是本发明的一个优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利要求范围的，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种生物合成仪，其特征在于：包括机械系统、液路系统和气路系统；所述的机械系统包括一个合成转盘(1)；所述的合成转盘(1)底部安装有可带动合成转盘(1)旋转的旋转电缸(2)；而所述的合成转盘(1)的上端面则设置有四个均匀分布的合成区；而每一合成区内均设置有均匀排布的合成柱插孔(3)；而每一插孔(3)内均可插放不同规模的合成柱(4)；所述的液路系统则包括与气路系统相连通的试剂瓶(5)、喷嘴电磁阀(6)以及试剂喷嘴(7)；所述的气路系统可提供气压向试剂瓶(5)内加压；而所述的试剂喷嘴(7)则通过喷嘴电磁阀(6)与试剂瓶(5)相连通；而所述的试剂喷嘴(7)则垂直固定设置；并且试剂喷嘴(7)的位置设置在合成转盘(1)的上方与合成柱插孔(3)中插放的合成柱(4)的位置相匹配；试剂瓶(5)中通过加压从试剂喷嘴(7)流出的试剂可掉落到相应的合成柱(4)中。
2.根据权利要求1所述的一种生物合成仪，其特征在于：所述的机械系统中还包括废液盘(8)；所述的合成转盘(1)套装在废液盘(8)内，合成转盘(1)的边缘与废液盘(8)的盘壁之间留有废液槽(9)；而旋转电缸(2)的转轴则密封式穿过废液盘(8)的盘底与合成转盘(1)相连。
3.根据权利要求2所述的一种生物合成仪，其特征在于：所述的气路系统包括用于给试剂瓶(5)供应氩气的氩气加压装置(10)、排气装置(11)以及排液装置(12)；所述的排气装置(11)安装于废液盘(8)的盘壁外侧，用于排出废液盘(8)中的气体；而所述的排液装置(12)安装于废液盘(8)的盘底外侧部，用于排出废液盘(8)内的废液。
4.根据权利要求2所述的一种生物合成仪，其特征在于：还包括上下两个对应安装的上压板(13)和下压板(14)；所述的下压板(14)设置于废液盘(8)的上方与废液盘(8)的盘上端固定安装。
5.根据权利要求4所述的一种生物合成仪，其特征在于：所述的上压板(13)上则设置有试剂喷嘴固定架(15)；所述的试剂喷嘴(7)安装在试剂喷嘴固定架(15)上，并且试剂喷嘴(7)穿过上压板(13)伸入到下方的废液盘(8)中与合成柱(4)的位置相对应；并且所述的上压板(13)上还设置有与喷嘴固定架(15)位置相对应的透明式的密封观察窗(16)，该密封观察窗(16)与废液盘(8)之间形成密封空间；并且所述的喷嘴电磁阀(6)安装在上压板(13)上。
6.根据权利要求4所述的一种生物合成仪，其特征在于：所述的上压板(13)与下压板(14)之间还安装有夹紧气缸(17)；所述的上、下压板通过夹紧气缸(17)实现上下分离以及密封夹紧；而所述的下压板(14)的底部又安装有支撑架(18)将整体装置支撑起来。
7.根据权利要求6所述的一种生物合成仪，其特征在于：所述的支撑架(18)上设置有单体试剂瓶固定架(19)，可用于放置单体试剂瓶；而所述上压板(3)上则设置有修饰碱基瓶固定架(22)，可用于放置定制的碱基瓶。
8.根据权利要求3所述的一种生物合成仪，其特征在于：所述的氩气加压装置(10)与试剂瓶(5)之间还设置有压力表(20)以及与压力表配合安装的减压阀(21)；并且所述的氩气加压装置(11)设置为加压气缸；所述的排气装置(11)设置为排气气缸；所述的排液装置(12)设置为排液气缸。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种生物合成仪，其特征在于：所述的试剂喷嘴(7)设置为钢针喷嘴结构；并且所述合成转盘(1)上每一个分区内均设置有十二个合成柱插孔(3)，每一分区可放置十二个合成柱(4)；并且所有的合成柱插孔(3)构成一环形结构，并且合成柱插孔(3)设置在合成转盘(1)的盘边缘处；而合成转盘(1)上方设置的试剂喷嘴(7)则设置为半环状结构。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的一种生物合成仪，其特征在于：还包括控制系统，所述的控制系统可相应控制机械系统中的旋转电缸(2)的转动角度以及启停；控制液路系统中的喷嘴电磁阀(6)的开关闭合；控制气路系统中氩气加压装置(10)、排气装置(11)、排液装置(12)以及夹紧气缸(17)的运转。
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