CN109916817A - 一种移液及分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移液及分析装置，包括：移液机构、分析机构和若干样本管，其中所述移液机构设置在所述分析机构和若干样本管的上方，所述移液机构包括至少一个用于添加液体的加液头、用于排出液体的排液头和用于转移液体的移液头。本发明所述的移液及分析装置，结构简单紧凑，即可以解决大体积液体处理的问题，同时还降低了样本检测过程中的人工操作工作量。

Description

一种移液及分析装置

技术领域

本发明涉及试样分析技术领域，具体地是涉及一种移液及分析装置。

背景技术

现有技术中的样本处理装置中大量以自动化方式实施，包含用于确定液体样品或其它生物样品中的生理参数的很多检测和分析方法。为了能够以自动化方式实施多个检查，有必要通过自动移液将液体进行转移。例如，等分的样品液体必须取自样品容器或精确预定量的试剂必须取自试剂容器并转移到用于待进行的检测的反应容器中。

一个样本检测过程通常包括样本处理，初步分析，精密检测的过程，每个过程到涉及多种设备，包括移液，加热，磁吸，检测等等。现有样本处理自动化方案中没有对样本浓度进行检测的装置，往往是完成自动化处理后再适用另一个设备对样本浓度进行初步检测，然后再进一步开始样本精密分析。现有的移液方案中多数以小体积为主，遇到大体积样本时仍然是手工操作。

故急需本案发明人提供了一个大体积处理方案，一个同时包含初步分析装置的样本处理及初步分析方案，解决大体积液体处理的问题，同时降低样本检测过程中的人工操作工作量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种移液及分析装置。

本发明的技术方案是：

一种移液及分析装置，包括：移液机构、分析机构和若干样本管，其中所述移液机构设置在所述分析机构和若干样本管的上方，所述移液机构包括至少一个用于添加液体的加液头、用于排出液体的排液头和用于转移液体的移液头。

优选地，所述分析机构包括比色皿和光路系统。

优选地，所述移液机构还包括若干试剂瓶和蠕动泵，所述试剂瓶和所述加液头均与所述蠕动泵连接。

优选地，所述移液机构还包括一真空泵，所述真空泵与所述排液头连接。

优选地，还包括若干样本管底座，所述样本管设置在所述样本管底座上。

优选地，所述样本管底座上设置有磁吸磁铁控制机构。

优选地，所述样本管底座上设置有加热机构。

采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：

本发明所述的移液及分析装置，提供了一个大体积处理方案，一个同时包含初步分析装置的样本处理及初步分析方案，解决大体积液体处理的问题，同时降低样本检测过程中的人工操作工作量。

附图说明

图1为本发明所述的移液及分析装置的结构原理图；

图2为一优选实施例中的移液及分析装置的结构示意图；

图3为一优选实施例中的的移液及分析装置的结构示意图；

图4为一优选实施例中的的移液及分析装置的结构示意图；

图5为一优选实施例中的的移液及分析装置的结构示意图；

图6为一优选实施例中的的移液及分析装置的结构示意图。

其中：1.加液头，2.排液头，3.移液头，4.比色皿，5.试剂瓶，6.蠕动泵，7.真空泵，8.样本管，9.样本管底座；10.三维移动平台，11.双通道枪，12.枪头架，13.废枪头盒，14.比色皿架，15.特殊需求试剂架，16.样品放置转盘，17.搅拌棒，18.搅拌棒放置架，19.微量进样器，20.紫外分光光度计，21.分液阀，22.多通道选择阀，23.搅拌架驱动，24.比色皿驱动，25.UV，26.永磁，27.加热体，28.反应盘上下驱动。

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。

如图1所示，为符合本发明的一种移液及分析装置，包括：移液机构、分析机构和若干样本管8，其中所述移液机构设置在所述分析机构和若干样本管8的上方，所述移液机构包括至少一个用于添加液体的加液头1、用于排出液体的排液头2和用于转移液体的移液头3。在实践中，一般为多个排液头2和移液头3，并且多个排液头2之间的间距可调，多个移液头3之间的间距可调。当然，所述移液机构还包括一驱动控制部，用于驱动所述加液头1、排液头2和移液头3的运动。

优选地，所述分析机构包括比色皿和光路系统。

所述比色皿4通过比色皿架14控制移动。更为优选地，所述比色皿4为自动八连架比色皿4。所述光路系统优选为紫外分光光度计20，移液后连接紫外分光光度计20自动对提取出来的样本进行浓度检测，为下游应用提供参数。

优选地，所述移液机构还包括若干试剂瓶5和蠕动泵6，所述试剂瓶5和所述加液头1均与所述蠕动泵6连接。

优选地，所述移液机构还包括一真空泵7，所述真空泵7与所述排液头2连接。

优选地，还包括若干样本管底座9，所述样本管8设置在所述样本管底座9上。

优选地，所述样本管底座9上设置有磁吸磁铁控制机构。

优选地，所述样本管底座9上设置有加热机构。

优选地，所述移液机构还包括至少一个清洗瓶，与所述蠕动泵6连接。

在一优选实施例中，所述分析机构还包括光学检测模块。

本实施例的工作流程如下：

1将8个样本管8(50ml离心管)内加入样本和磁珠，放置入工作位置。

2工作前准备，移液头3装入Tip头，排液头2装入Tip头。

3移液头3运动到样本管8，注射泵上下运动吹打混匀，混匀体积，混匀时间，温度设置(样本管底座9可以设置磁吸磁铁控制机构，加热装置)。

4移液头3离开，磁吸上升接近样本管8底部，磁吸开启，磁珠固定在样本管8底部一侧，磁吸时间设置。

5排液头2运动到样本管8，下降至底部，通过真空泵7排空样本管8内液体。

6加液头1运动到样本管8，不发生接触，注入一定体积的新液体，体积设置。

7重复3-6，每次均可调整设置参数。

8完成最后一次6后(一般加液为1ml)，停止重复3-6，移液头3更换Tip头，运动到样本管8，注射泵上下运动吹打混匀(混匀体积，混匀时间，温度设置)，移液头3离开液面，磁吸开启使磁珠固定在样本管8底部一侧(磁吸时间设置)，然后移液头3下降至底部吸起全部液体，移动到比色皿4，注入全部液体。

9比色皿4架向内部运动，逐个样本检测浓度后，回到原位。

10移液头3运动到比色皿4，吸取全部液体，移动到保存管架，注入液体。

11一轮工作基本完成，移液头3和排液头2分别到达样本管8，打掉Tip头。

12人工处理所有使用过的耗材。

13样本管8加入纯水时，可对加液头1进行清洗。

移液体积1-50ml，精密度CV<5％

温度控制CV<5％

下面结合具体的一个实施例来对本发明进行具体阐述。

参见图2-6，该移液及分析装置包括一主体框架，该主体框架分为三层，其中最上层设置有一三维移动平台10和两个双通道枪11；

在中间层侧面设置有若干试剂瓶；

在中间层前端面设置有枪头架12、废枪头盒13、比色皿架14、特殊需求试剂架15、样品放置转盘16(即样本管底座)、样本管(50mL离心管)、搅拌棒17、搅拌棒放置架18；

在中间层后端面设有微量进样器19、紫外分光光度计20、蠕动泵、分液阀21、真空泵、多通道选择阀22；

在最底层设置有搅拌架驱动23、比色皿驱动24、UV25、永磁26(即磁吸磁铁控制机构)、加热体27(即加热机构)、反应盘上下驱动28、反应盘旋转驱动；

其中所述移液机构中的加液头、用于排出液体的排液头和用于转移液体的移液头为两个双通道枪11，其中一个双通道枪11一端插入可更换枪头避免交叉污染，另一端连接分液阀21实现液体的加入与吸取；另外一个双通道枪11(也就是排废液枪)一端插入可更换枪头避免交叉污染，另一端连接真空泵实现废液的吸取，枪体固定在三维平台上(即驱动控制部)实现精准移动到样品位、特殊试剂位、枪头位、比色皿位和废枪头位。

8个样本位，放置需要提取的样本管，并且对应有8个可控制加热功能的加热体27，即加热机构；

8个试剂瓶位(数量可变化)，放置需要的不同试剂；2个Tip头盒模块；1个废吸头收集盒；1个比色皿放置位和紫外分光光度计20，可检测浓度收集样品；1个可上下移动的搅拌棒17架，用于混匀液体；1个可上下移动和旋转的样品盘，用于样品移位，可配合磁珠操作。

1个多通道分液阀21，实现多个试剂的分选；1个真空泵，可吸取废液；1个蠕动泵，可吸取试剂；1个分液阀21，可实现单通道枪加入试剂吸取废液；1个微量进样器19，可精准吸取液体(吸取液体量在量程范围内可调)。

本实施例中所有驱动位置运动全部采用高精度步进电机控制系统，最大程度的减少错误的发生。

下面以基于DNA提取试剂盒说明书来介绍该装置的运行方式：其中样品管液体量1-30mL。

1、准备操作：将实验所需要的试剂配置好加入试剂瓶中，耗材搅拌棒17放到搅拌棒放置架18，样本管中加入待提取血液放置到反应转盘上，将磁珠放到特殊需求试剂架15。一次性比色皿放到比色皿架14上。

2、运行仪器：

试剂吸取与加入：通过使用分液阀21实现共用一个加液枪达到加吸液功能。

加试剂：蠕动泵通过多通道选择阀22将样品所需要的试剂吸取出来，三维移动平台10带着加样枪移动到枪头架12上枪头，在移动到加样位为各个样品加入所需试剂。

废液吸取：样品加液与吸液都是逐个完成，排废液枪在三维平台作用下将枪头更换，移动到样品吸废液位，通过真空泵将废液吸取。

样品移位：反应盘上下驱动28将反应盘提起，反应盘旋转驱动旋转反应盘，从而达到样品移位。

样品搅拌与加热：样品移动到工作位，下降到加热体27中，实验如需加热，加热体27工作，如不需加热体27起支架座作用，搅拌棒17在搅拌棒17架驱动作用下上下运动，给样品搅拌。

磁铁吸附：仪器中放置两块400mT永磁26在样品加液位和前一位，前一位磁铁作用减少磁吸时间，磁吸过程样品放置转盘16上下运动，将磁珠彻底吸附。

检测：加样枪更换枪头，移动到加样位通过微量进样器19吸取待测样品，移动到比色皿位，通过紫外分光光度计20检测样品得出结果。

3、运行结束：

取出一次性比色皿保留；将废弃枪头盒和搅拌棒17抽出弃掉；将枪头盒取出补满以供下次使用；关闭仪器打开紫外灯消毒。

另外该装置的控制分三个层次：底层模块、主控制层、嵌入式机的界面控制。

其中底层模块是最基本的控制单元，每个模块都是CAN总线上的一个节点，它包括了底层控制和驱动电路及其程序代码，每个模块的动作都是由此控制。程序代码被固化在MCU芯片里，留出标准化的命令符及地址编码，可以被主控制层识别及控制。当它接收到相关的地址和命令时会自动完成相关动作，并向上位机反馈相应信号。

主控制层是数据交换及处理中心，是内嵌机界面控制和底层控制单元之间进行数据处理的枢纽，可以把主程序的操作意图转化为底层模块的具体动作，并把底层模块的状态及出错信息反馈给内嵌机。它能接收上位内嵌机机的设置、操作命令，并处理成相对应模块的动作代码，控制下位机进行相关动作；其另一个功能是对底层模块的状态进行监测，分析状态参数并上报给上位内嵌机。

嵌入式机界面控制是使用者最终接触到的操作命令集，它具有直观、简单、通俗易懂的特点。采用模块化的设计，把试验人员常用操作都做成运动模块，比如混匀、取吸头、移液、退吸头等等，使用人员只用选择相应运动模块，并组合成具有实际试验意义的运动模块集合，设置完成后将由工作站完全自动化工作。内嵌机将操作人员设置的操作命令传给工作站主控制层，主控制层进行数据处理并以标准化的命令控制底层模块动作。

下面简单说明下各模块参数

提纯方式：磁珠法提取

样本通量：1-8样本

处理体积：1mL-15mL

试剂位：8个500mL试剂瓶位，3个5mL通用试剂位

机械臂：1个(三维运动)

加样通道：2个

加样针：1000μL，导电带滤芯

加样量：10-1000μL

液体探测：电容、压力双重感应

震荡：上下运动，高中低三种速度模式选择

孵育：金属浴加热，室温～100℃

软件：全中文、图形化、直观、简洁易操作

需调试参数

蠕动泵上液参数：0-160mL/min

真空泵吸液参数：≥17L/min

步进电机：步进角度

本发明的优点在于结构简单紧凑，将移液和分析整合在一起。即可以解决大体积液体处理的问题，同时还降低了样本检测过程中的人工操作工作量。

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这些实施例，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 (7)

1.一种移液及分析装置，其特征在于，包括：移液机构、分析机构和若干样本管，其中所述移液机构设置在所述分析机构和若干样本管的上方，所述移液机构包括至少一个用于添加液体的加液头、用于排出液体的排液头和用于转移液体的移液头。

2.如权利要求1所述的移液及分析装置，其特征在于：所述分析机构包括比色皿和光路系统。

3.如权利要求1所述的移液及分析装置，其特征在于：所述移液机构还包括若干试剂瓶和蠕动泵，所述试剂瓶和所述加液头均与所述蠕动泵连接。

4.如权利要求1所述的移液及分析装置，其特征在于：所述移液机构还包括一真空泵，所述真空泵与所述排液头连接。

5.如权利要求1所述的移液及分析装置，其特征在于：还包括若干样本管底座，所述样本管设置在所述样本管底座上。

6.如权利要5所述的移液及分析装置，其特征在于：所述样本管底座上设置有磁吸磁铁控制机构。

7.如权利要求5所述的移液及分析装置，其特征在于：所述样本管底座上设置有加热机构。