CN112980672B - 基于免疫磁珠的连续采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于免疫磁珠的连续采集系统，包括输送带，在输送带上设有多个用于安放试管的摇管座，沿着输送带的运动轨迹，依次设有样本供液装置和第二精确配液装置、摇管装置、第一吸附抽吸装置和第一精确配液装置、加热盒循环装置、第二吸附抽吸装置以及顶升取管装置；第一精确配液装置的出口位于当前工位的试管上方。发明提供了一种基于免疫磁珠的连续采集系统，通过采用以上的方案，能够自动化完成安装试管、自动配液、充分匀混、吸附采集、自动加热，自动洗脱和试管收集整个全流程的工作，大幅提高检测效率降低工作强度，尤其适用于10毫升以上大样本量、大批量的检测。本发明能够使实验室的基于免疫磁珠的检测方法走向市场应用。

Description

基于免疫磁珠的连续采集系统

技术领域

本发明涉及检测领域，特别是一种用于食品中药物残留检测的基于免疫磁珠的连续采集系统。

背景技术

现有的纳米磁珠在生物、医药、食品和环境领域的检测领域应用广泛，通过磁珠表面修饰上生物识别材料，如抗体或核酸适体等，可对生物或化学目标物进行特异性分离和富集。免疫磁珠分离的常规方法是先将表面修饰了抗体的磁珠与包含目标物的样本在样本管内进行充分混匀，磁珠表面的抗体将捕获样本中的目标，并形成磁珠-目标物结合体，然后利用磁场将磁珠-目标物结合体吸附在试管的内壁上，同时将试管内的废液移除，最后加入缓冲液重新溶解磁珠-目标物结合体，即得到纯化并富集的目标物溶液。现有的采集方式多为手动方式，劳动强度较高，且容易出错。中国专利文献CN103897987A记载了基于纳米磁珠的核酸自动提取装置及其方法，采用深孔板和磁棒的方式实现自动提取磁珠-目标物结合体，但是该方案的效率还有待进一步提高，溶剂的混合不够充分，而且深孔板的加热难度较高，热量容易被集中在局部位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于免疫磁珠的连续采集系统及方法，能够实现目标物的连续采集，且整个采集过程都能方便的实现自动化方式，且加热效率高，采集效率高，尤其适合大批量的检测。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于免疫磁珠的连续采集系统，包括输送带，在输送带上设有多个用于安放试管的摇管座，沿着输送带的运动轨迹，依次设有样本供液装置和第二精确配液装置、摇管装置、第一吸附抽吸装置和第一精确配液装置、加热盒循环装置、第二吸附抽吸装置以及顶升取管装置；第一精确配液装置的出口位于当前工位的试管上方。

进一步，所述的样本供液装置包括样本液储存盒、样本液蠕动泵和软管；所述样本液蠕动泵的输出端与软管连接，软管的出口位于当前工位的试管上方，样本液蠕动泵的输入口与样本液储存盒的软管连接，样本液储存盒的软管底部接近样本液储存盒的底部。

进一步，所述第二精确配液装置为螺旋式推进精确配液装置；第二精确配液装置的出口位于当前工位的试管上方。

进一步，所述的摇管座包括摆动环、弧形段和直线段，所述摆动环与输送带的表面相连接，摆动环的外壁设有弧形段和直线段，摆动环镶嵌在输送带的表面，弧形段使摆动环能够在输送带的表面限位并转动一个角度，直线段使摆动环的转动角度被限位。

进一步，摇管装置设置在输送带摇管工位的下方，摇管装置包括转动盘、摇管电机和摇管气缸，所述摇管气缸与摇管电机固定连接，摇管电机的输出轴与转动盘连接，当摇管气缸顶升时，转动盘与摇管座内的试管底部接触，转动盘的内径大于试管底部的外径。

进一步，所述的第一吸附抽吸装置包括第一蠕动泵、第一升降气缸、第一电磁棒、第一吸管、液体储存盒和第一横杆；所述第一升降气缸位于输送带的一侧，第一升降气缸的顶部与第一横杆固定连接，第一横杆上固设有第一电磁棒，第一电磁棒内设有电磁铁；所述第一横杆上还设有软管，软管的一端与第一吸管连接，另一端通过第一蠕动泵与液体储存盒的软管连接，液体储存盒的软管底部接近液体储存盒的底部；所述第一电磁棒和第一吸管均位于当前工位的试管上方。

进一步，所述的加热盒循环装置包括加热盒导电轨、加热导电环、加热元件和加热盒，在输送带运行过程中，加热盒套接在试管的底部，并跟随试管一起滑动，在加热盒内设有加热元件，在加热盒的外壁设有加热导电环，在输送带下方设有用于加热盒滑动的滑动平台，在滑动平台的一侧设有加热盒导电轨。

进一步，所述的加热盒导电轨为两条，两条加热盒导电轨位于不同的高度位置，加热导电环相应的为两条，与加热盒导电轨的高度位置对应，在加热盒导电轨上设有多个用于与加热导电环接触的挠性导电丝。

进一步，在输送带的底部还设有加热盒供应装置，加热盒供应装置的出口端与加热盒供应槽连接，加热盒供应槽位于滑动平台以下，在加热盒供应槽底部设有加热盒顶升气缸，加热盒顶升气缸将加热盒顶起时，加热盒的底部与滑动平台平齐；

加热盒供应装置的入口与加热盒循环槽连接，加热盒循环槽位于滑动平台以下，当加热盒落入到加热盒循环槽内，加热盒的顶部不高于加热盒循环槽的顶部。

进一步，在加热盒循环槽的端头还设有加热盒顶推气缸，加热盒顶推气缸用于将加热盒推入到加热盒供应装置。

进一步，所述的输送带为环形履带式输送带，加热盒供应装置的入口位于靠近工位尾端的位置，加热盒供应装置的出口位于第一吸附抽吸装置所在工位之后。

进一步，在工位的头端还设有试管供应装置，在工位的尾端还设有顶升取管装置，顶升取管装置的一侧设有试管回收输送带，在顶升取管装置与试管回收输送带之间设有挡板。

进一步，所述的第二吸附抽吸装置包括：第二升降气缸,第二升降气缸位于输送带的一侧，第二升降气缸顶部与第二横杆固定连接，第二横杆上固设有第二电磁棒，第二电磁棒内设有电磁铁；第二横杆上还设有软管，软管的一端与第二吸管连接，另一端与第二蠕动泵连接，第二蠕动泵的出口位于采集液试管上方。

发明提供了一种基于免疫磁珠的连续采集系统，通过采用以上的方案，能够自动化完成安装试管、自动配液、充分匀混、吸附采集、自动加热，自动洗脱和试管收集整个全流程的工作，大幅提高检测效率降低工作强度，尤其适用于10毫升以上大样本量、大批量的检测。本发明能够使实验室的基于免疫磁珠的检测方法走向市场应用。

附图说明

图1为本发明的整体结构俯视示意图。

图2为本发明的输送带局部俯视示意图。

图3为本发明的摇管座的结构示意图。

图4为本发明的摇管装置的结构示意图。

图5为本发明中第一吸附抽吸装置的结构示意图。

图6为本发明中第二吸附抽吸装置的结构示意图。

图7为本发明中加热盒加热时的结构示意图。

图8为本发明中加热盒加载时的结构示意图。

图9为本发明中加热盒循环装置的结构示意图。

附图标记说明：

1.输送带，2。摇管座，21.摆动环，22.弧形段，23.直线段，3试管供应装置，4.样本供液装置，41.样本液储存盒，42.样本液蠕动泵，43.软管，5.摇管装置，51.转动盘，52.摇管电机，53.摇管气缸，6.第一吸附抽吸装置，61.第一蠕动泵，62.第一升降气缸，63.第一电磁棒，64.第一吸管，65.液体储存盒，66.第一横杆，7.加热盒循环装置，70.滑动平台，71.加热盒导电轨，72.加热导电环，73.加热元件，74.加热盒，75.加热盒供应槽，76.加热盒顶升气缸，77.加热盒供应装置，78.加热盒循环槽，79.加热盒顶推气缸，8.第二吸附抽吸装置，81.第二蠕动泵，82.第二升降气缸，83.第二电磁棒，84.第二吸管，85.采集液试管，86.第二横杆，9.顶升取管装置，10.采集液输送带，11.试管，12.第一精确配液装置，13.第二精确配液装置，14.试管回收输送带，15.挡板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明提供一种基于免疫磁珠的连续采集系统，包括输送带1，在输送带1上设有多个用于安放试管11的摇管座2，沿着输送带1的运动轨迹，依次设有样本供液装置4和第二精确配液装置13、摇管装置5、第一吸附抽吸装置6和第一精确配液装置12、加热盒循环装置7、第二吸附抽吸装置8、顶升取管装置9。本发明采用流水线的方式，实现了基于免疫磁珠对于目标物的连续采集。且配比精确、混合均匀、加热可靠，并实现全程自动化。

作为本实施例的进一步方案，如图1所示，所述的样本供液装置4的结构为：样本液蠕动泵42的输出端与软管43连接，软管43的出口位于当前工位的试管11上方，样本液蠕动泵42的输入口与样本液储存盒41的软管连接，样本液储存盒41的软管底部接近样本液储存盒41的底部。通过更换样本液储存盒41和软管即可方便的更换不同的样本，使用非常方便。

作为本实施例的进一步方案，如图1所示，第二精确配液装置13为螺旋式推进精确配液装置；及采用丝杠螺母机构驱动的注射装置，以实现精确的配液，本例中第二精确配液装置13中的配液为表面修饰了抗体的纳米免疫磁珠溶液。

第二精确配液装置13的出口与样本供液装置4的出口一起位于当前工位的试管11上方。用于将样本液和免疫磁珠溶液按配比滴入到试管11内。

作为本实施例的进一步方案，如图2-4所示，所述的摇管座2的结构为：在输送带1的表面设有摆动环21，摆动环21的外壁设有弧形段22和直线段23，摆动环21镶嵌在输送带1的表面，弧形段22使摆动环21能够在输送带1的表面限位并转动一个角度，直线段23使摆动环21的转动角度被限位；由此结构，便于试管11在摇管装置5的作用下，使免疫磁珠溶液与样本液充分混匀，从而使免疫磁珠溶液与样本液生成磁珠-目标物结合体。

如图4所示，摇管装置5设置在输送带1摇管工位的下方，摇管装置5的结构为：摇管气缸53与摇管电机52固定连接，摇管电机52的输出轴与转动盘51连接，当摇管气缸53顶升时，转动盘51与摇管座2内的试管11底部接触，转动盘51的内径大于试管11底部的外径。当启动摇管电机52驱动转动盘51转动，即可带动试管11以一个倾角做摇动运动，从而使免疫磁珠溶液与样本液充分混匀，以使吸附反应更加充分。

优作为本实施例的进一步方案，如图1、5所示，在下一个工位中，所述的第一吸附抽吸装置6的结构为：第一升降气缸62位于输送带1的一侧，第一升降气缸62的顶部与第一横杆66固定连接，第一横杆66上固设有第一电磁棒63，第一电磁棒63内设有电磁铁；通过第一电磁棒63的磁力使磁珠被吸附到第一电磁棒63以便将废液吸走。

第一横杆66上还设有软管，软管的一端与第一吸管64连接，另一端通过第一蠕动泵61与液体储存盒65的软管连接，液体储存盒65的软管底部接近液体储存盒65的底部；

第一电磁棒63和第一吸管64均位于当前工位的试管11上方；第一精确配液装置12的出口位于当前工位的试管11上方。第一精确配液装置12可以采用螺旋式推进精确配液装置也可以采用蠕动泵配液装置，第一精确配液装置12内装的是洗脱液，用于将免疫磁珠表面的目标物分离。

通过驱动第一升降气缸62的下降，以使第一电磁棒63和第一吸管64进入到试管11内，首先由第一电磁棒63通电，利用电磁铁使磁珠被吸附到第一电磁棒63，然后第一蠕动泵61工作将废液吸附至液体储存盒65。然后第一精确配液装置12启动，将洗脱液注入到当前工位的试管11内，然后第一电磁棒63消磁，释放免疫磁珠，使免疫磁珠与洗脱液混合，第一升降气缸62升起，使第一电磁棒63和第一吸管64从试管11内脱出。

作为本实施例的进一步方案，如图7所示，所述的加热盒循环装置7的结构为，在输送带1下方设有用于加热盒74滑动的滑动平台70，在输送带1运行过程中，加热盒74套接在试管11的底部，并跟随试管11一起滑动，在加热盒74内设有加热元件73，在加热盒74的外壁设有加热导电环72，在滑动平台70的一侧设有加热盒导电轨71。本例中较为巧妙的采用了接触式供电的方式，使加热盒74能够随着试管11运动，从而能够在较长的行程中将试管11底部充分加热。优选的加热盒74内的加热元件73采用电阻丝或者加热膜。用于将试管11内的溶液加热至预设温度，例如70-100摄氏度。

作为本实施例的进一步方案，如图7所示，所述的加热盒导电轨71为两条，两条加热盒导电轨71位于不同的高度位置，加热导电环72相应的为两条，与加热盒导电轨71的高度位置对应，在加热盒导电轨71上设有多个用于与加热导电环72接触的挠性导电丝。通过挠性导电丝例如合金铜丝与加热导电环72的接触给加热盒74供电，电源采用不高于36V的安全电源。

作为本实施例的进一步方案，如图8、9所示，在输送带1的底部还设有加热盒供应装置77，加热盒供应装置77为转盘式供应装置，属于现有技术的设备，例如常用的药瓶转盘式供应装置，加热盒供应装置77的出口端与加热盒供应槽75连接，加热盒供应槽75位于滑动平台70以下，在加热盒供应槽75底部设有加热盒顶升气缸76，加热盒顶升气缸76将加热盒74顶起时，加热盒74的底部与滑动平台70平齐；在加热盒74没顶起时，加热盒74的上表面不高于滑动平台70的表面。

加热盒供应装置77的入口与加热盒循环槽78连接，加热盒循环槽78位于滑动平台70以下，当加热盒74落入到加热盒循环槽78内，加热盒74的顶部不高于加热盒循环槽78的顶部；

在加热盒循环槽78的端头还设有加热盒顶推气缸79，加热盒顶推气缸79用于将加热盒74推入到加热盒供应装置77。由此结构，在一条检测线内，实现加热盒74的循环利用。

作为本实施例的进一步方案，如图1、2所示，所述的输送带1为环形履带式输送带，环形履带式输送带为现有技术的结构，例如旋转寿司的输送带。加热盒供应装置77的入口位于靠近工位尾端的位置，加热盒供应装置77的出口位于第一吸附抽吸装置6所在工位之后；

在工位的头端还设有试管供应装置3，试管供应装置3为现有技术的设备，例如常用的药瓶转盘式供应装置。在工位的尾端还设有顶升取管装置9，顶升取管装置9为一组顶升气缸，用于将试管11从摇管座2内顶出，以取下试管11。顶升取管装置9的一侧设有试管回收输送带14，在顶升取管装置9与试管回收输送带14之间设有挡板15。由此结构，便于将试管11取下，送至试管回收输送带14，清洗消毒后循环使用。优选的，试管回收输送带14为槽形的输送带，以避免试管滚落。

作为本实施例的进一步方案，如图6所示，所述的第二吸附抽吸装置8结构为：第二升降气缸82位于输送带1的一侧，第二升降气缸82顶部与第二横杆86固定连接，第二横杆86上固设有第二电磁棒83，第二电磁棒83内设有电磁铁；

第二横杆86上还设有软管，软管的一端与第二吸管84连接，另一端与第二蠕动泵81连接，第二蠕动泵81的出口位于采集液试管85上方。由此结构，第二升降气缸82将第二电磁棒83和第二吸管84降下到试管11内，第二电磁棒83的电磁铁启动将磁珠吸附，然后第二蠕动泵81启动，将包含有目标物的洗脱液吸取到采集液输送带10上的采集液试管85内，送去检测。

为便于观察，附图中没有绘制出具体的安装结构，基于本领域的现有技术，上述部件可以以一个机架作为固定安装的基础(优选的)，也可以是独立设置在地面上方。只要其出口位于限定的位置即可。

使用时，如图1-9所示，输送带1采用间歇式步进驱动，优选的输送带1成环形布置，试管供应装置3将试管11以下落的方式输送至摇管座2内，优选的，输送带1上沿宽度方向的每列设置1-3个摇管座2，以进一步提高处理效率。下一个工位，样本供液装置4和第二精确配液装置13分别将样本液和免疫磁珠溶液注入到当前工位的试管11内；在下一工位，摇管气缸53顶升，转动盘51套接在试管11的底部，摇管电机52启动，试管11在转动盘51的范围内摇动，从而使试管内的液体匀混。在下一工位，第一吸附抽吸装置6的第一升降气缸62下降，利用电磁力将磁珠吸附在第一电磁棒63，然后将废液通过第一蠕动泵61抽吸至液体储存盒65，抽吸完成后，第一电磁棒63消磁，第一升降气缸62升起，第一电磁棒63和第一吸管64从试管11离开。在下一工位，加热盒顶升气缸76顶升，将加热盒74套接在试管11底部，直至当前试管11离开加热盒顶升气缸76的顶部，加热盒顶升气缸76落下，新的加热盒74被推至加热盒顶升气缸76的活塞杆上方。在后继的多个工位中，加热盒74持续将试管11底部加热，由于电压和电流的限制，试管11只能被加热至70～100℃。当运行到第二吸附抽吸装置8的工位时，第二升降气缸82降下，第二电磁棒83启动电磁铁将磁珠吸附，第二蠕动泵81动作，将洗脱液-样品混合液体抽吸至采集液输送带10上的采集液试管85。第二升降气缸82升起，第二电磁棒83和第二吸管84离开试管11。在下一个工位，加热盒74落入到加热盒循环槽78内，加热盒顶推气缸79推送一次，将加热盒74推向加热盒供应装置77，加热盒供应装置77将加热盒74推向加热盒供应槽75，实现加热盒74的循环。在下一个工位，顶升取管装置9顶升，试管11在挡板15的引导下落入到试管回收输送带14，清洗消毒后循环使用。本发明的自动化水平高，布局合理、使用方便，具有较高的实用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于免疫磁珠的连续采集系统，其特征在于：包括输送带(1)，在输送带(1)上设有多个用于安放试管(11)的摇管座(2)，沿着输送带(1)的运动轨迹，依次设有样本供液装置(4)和第二精确配液装置(13)、摇管装置(5)、第一吸附抽吸装置(6)和第一精确配液装置(12)、加热盒循环装置(7)、第二吸附抽吸装置(8)以及顶升取管装置(9)；第一精确配液装置(12)的出口位于当前工位的试管(11)上方；所述第二精确配液装置(13)为螺旋式推进精确配液装置；第二精确配液装置(13)的出口位于当前工位的试管(11)上方；

所述的摇管座(2)包括摆动环(21)、弧形段(22)和直线段(23)，所述摆动环(21)与输送带(1)的表面相连接，摆动环(21)的外壁设有弧形段(22)和直线段(23)，摆动环(21)镶嵌在输送带(1)的表面，弧形段(22)使摆动环(21)能够在输送带(1)的表面限位并转动一个角度，直线段(23)使摆动环(21)的转动角度被限位；

摇管装置(5)设置在输送带(1)摇管工位的下方，摇管装置(5)包括转动盘(51)、摇管电机(52)和摇管气缸(53)，所述摇管气缸(53)与摇管电机(52)固定连接，摇管电机(52)的输出轴与转动盘(51)连接，当摇管气缸(53)顶升时，转动盘(51)与摇管座(2)内的试管(11)底部接触，转动盘(51)的内径大于试管(11)底部的外径；

所述的加热盒循环装置(7)包括加热盒导电轨(71)、加热导电环(72)、加热元件(73)和加热盒(74)，在输送带(1)运行过程中，加热盒(74)套接在试管(11)的底部，并跟随试管(11)一起滑动，在加热盒(74)内设有加热元件(73)，在加热盒(74)的外壁设有加热导电环(72)，在输送带(1)下方设有用于加热盒(74)滑动的滑动平台(70)，在滑动平台(70)的一侧设有加热盒导电轨(71)；所述的输送带(1)为环形履带式输送带，输送带(1)的底部还设有加热盒供应装置(77)，加热盒供应装置(77)的入口位于靠近工位尾端的位置，加热盒供应装置(77)的出口位于第一吸附抽吸装置(6)所在工位之后；

在工位的头端还设有试管供应装置(3)，在工位的尾端还设有顶升取管装置(9)，顶升取管装置(9)的一侧设有试管回收输送带(14)，在顶升取管装置(9)与试管回收输送带(14)之间设有挡板(15)。

2.根据权利要求1所述的一种基于免疫磁珠的连续采集系统，其特征在于：所述的样本供液装置(4)包括样本液储存盒(41)、样本液蠕动泵(42)和软管(43)；所述样本液蠕动泵(42)的输出端与软管(43)连接，软管(43)的出口位于当前工位的试管(11)上方，样本液蠕动泵(42)的输入口与样本液储存盒(41)的软管连接，样本液储存盒(41)的软管底部接近样本液储存盒(41)的底部。

3.根据权利要求1所述的一种基于免疫磁珠的连续采集系统，其特征在于：所述的第一吸附抽吸装置(6)包括第一蠕动泵(61)、第一升降气缸(62)、第一电磁棒(63)、第一吸管(64)、液体储存盒(65)和第一横杆(66)；所述第一升降气缸(62)位于输送带(1)的一侧，第一升降气缸(62)的顶部与第一横杆(66)固定连接，第一横杆(66)上固设有第一电磁棒(63)，第一电磁棒(63)内设有电磁铁；所述第一横杆(66)上还设有软管，软管的一端与第一吸管(64)连接，另一端通过第一蠕动泵(61)与液体储存盒(65)的软管连接，液体储存盒(65)的软管底部接近液体储存盒(65)的底部；所述第一电磁棒(63)和第一吸管(64)均位于当前工位的试管(11)上方。

4.根据权利要求1所述的一种基于免疫磁珠的连续采集系统，其特征在于：所述的加热盒导电轨(71)为两条，两条加热盒导电轨(71)位于不同的高度位置，加热导电环(72)相应的为两条，与加热盒导电轨(71)的高度位置对应，在加热盒导电轨(71)上设有多个用于与加热导电环(72)接触的挠性导电丝。

5.根据权利要求4所述的一种基于免疫磁珠的连续采集系统，其特征在于：在输送带(1)的底部还设有加热盒供应装置(77)，加热盒供应装置(77)的出口端与加热盒供应槽(75)连接，加热盒供应槽(75)位于滑动平台(70)以下，在加热盒供应槽(75)底部设有加热盒顶升气缸(76)，加热盒顶升气缸(76)将加热盒(74)顶起时，加热盒(74)的底部与滑动平台(70)平齐；

加热盒供应装置(77)的入口与加热盒循环槽(78)连接，加热盒循环槽(78)位于滑动平台(70)以下，当加热盒(74)落入到加热盒循环槽(78)内，加热盒(74)的顶部不高于加热盒循环槽(78)的顶部；

在加热盒循环槽(78)的端头还设有加热盒顶推气缸(79)，加热盒顶推气缸(79)用于将加热盒(74)推入到加热盒供应装置(77)。

6.根据权利要求1所述的一种基于免疫磁珠的连续采集系统，其特征在于：所述的第二吸附抽吸装置(8)包括：第二升降气缸(82),第二升降气缸(82)位于输送带(1)的一侧，第二升降气缸(82)顶部与第二横杆(86)固定连接，第二横杆(86)上固设有第二电磁棒(83)，第二电磁棒(83)内设有电磁铁；第二横杆(86)上还设有软管，软管的一端与第二吸管(84)连接，另一端与第二蠕动泵(81)连接，第二蠕动泵(81)的出口位于采集液试管(85)上方。

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