CN114689850A - 一种自动控制组分浓度的电泳电转装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动控制的电泳电转装置及其控制方法。该装置包括电泳电转槽、胶板、电泳电转槽盖以及供电端导线，还包括检测模块、加样槽以及控制电路，所述检测模块和所述加样槽位于所述电泳电转槽的外表面，所述检测模块和所述加样槽均与所述控制电路电连接，所述检测模块包括位于所述电泳电转槽内部的传感器，用于检测电泳电转槽内的缓冲液中的离子浓度，所述加样槽与所述电泳电转槽连接处设置有可开合的开孔。本发明可以保持在整个实验过程中，电泳电转槽内的缓冲液的数量和浓度均无明显变化，保证实验数据的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动控制组分浓度的电泳电转装置及其控制方法，属于生化检测技术领域。
背景技术
蛋白质免疫印迹试验(Western blot)是分子生物学、生物化学和免疫遗传学中最常用的实验方法之一。它对待测蛋白质施加一个外在电场，引起电场内的蛋白质依据分子量大小与所带电荷从负极向正极移动，发生电泳，在此过程中不同的蛋白质得到分离。后续电泳凝胶中的分离蛋白质经由电转的方式转移至印迹膜上，通过特异性抗体的结合，底物显色等过程反映某特定蛋白质的含量，进而科学家可由此推断生物体内发生的分子生物变化。因此蛋白质免疫印迹是当今生物研究中不可或缺且被广泛应用的一种实验技术。缓冲液对Western blot实验有重要影响。目前常用的电泳缓冲液由氨基三丁醇(Tris)，甘氨酸，十二烷基硫酸钠(SDS)，去离子水构成，常用的电转缓冲液由氨基三丁醇(Tris)，甘氨酸，去离子水，甲醇构成。由于缓冲液配制后可重复使用数次，而每次实验均会消耗部分缓冲液组分，从而研究人员难以维持相同的实验条件。
现有技术中尚缺乏自动控制缓冲液组分浓度的电泳电转装置，在专利号为CN201820115445.8的专利中，电泳仪可以检测缓冲液的PH值，但需使用者手动添加溶剂以调整缓冲液的PH值，会导致实验中断，也需要人员值守。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种自动控制组分浓度的电泳电转装置。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种自动控制组分浓度的电泳电转装置的控制方法。
为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种自动控制组分浓度的电泳电转装置，包括电泳电转槽、胶板、电泳电转槽盖以及供电端导线，还包括检测模块、加样槽以及控制电路，
所述检测模块和所述加样槽位于所述电泳电转槽的外表面，
所述检测模块和所述加样槽均与所述控制电路电连接，
所述检测模块包括位于所述电泳电转槽内部的传感器，用于检测电泳电转槽内的缓冲液中的离子浓度，
所述加样槽与所述电泳电转槽连接处设置有可开合的开孔。
其中较优地，所述电泳电转槽的外壁开设有多个加样口，且与所述加样槽一一对应。
其中较优地，所述加样槽的所述开孔高于所述电泳电转槽内的缓冲液的液面。
其中较优地，所述检测模块位于所述电泳电转槽的底部。
其中较优地，所述加样槽，是内部容积可调的加样槽。
其中较优地，所述加样槽内部设置有挡片，用于调整加样槽容积，
所述挡片具有橡胶密封圈，用于与所述加样槽内壁紧密接触。
其中较优地，所述加样槽是可装卸结构，
在所述加样槽安装在所述电泳电转槽的外表面上时，所述加样槽上的加样槽开关与所述控制电路可电连接。
一种自动控制组分浓度的电泳电转装置的控制方法，包括以下步骤：
开始读取到多个传感器的检测值，不同传感器用于检测不同离子浓度；
如果所述检测值小于等于预定值，则打开与所述传感器对应的加样槽，如果所述检测值大于所述预定值就顺序读取下一个不同传感器检测值；或者
同时读取所述多个传感器的检测值，同时判断所述检测值是否大于各个传感器对应的预定值，如果所述检测值小于等于预定值，则打开与所述传感器对应的加样槽，如果所述检测值大于所述预定值就进入下一步；
停止检测，关闭所有加样槽，进行实验。
其中较优地，检测时间到来才开始读取所述多个传感器的所述检测值，
所述检测时间的时长足够大，以使所述加样槽内的液体或粉末与所述电泳电转槽内的液体可以充分混合，达到浓度一致。
其中较优地，打开所述加样槽，是指向设置在所述加样槽上的加样槽开关发出指令以打开所述加样槽上的开孔。
本发明具有以下技术效果：可以自动控制缓冲液浓度，并且可以较精确地控制电泳电转槽内的缓冲液数量，从而保持在整个实验过程中，电泳电转槽内的缓冲液的数量和浓度均无明显变化，保证实验数据的准确性。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的自动控制的电泳电转装置的分体结构示意图；
图2为图1中除加样槽和检测模块之外的组合结构侧视图；
图3A为图1中的检测模块的结构示意图；
图3B为图1中的加样槽的结构示意图；
图4为图1中的自动控制的电泳电转装置的控制模块示意图；
图5A为本发明的自动控制的电泳电转装置的控制方法流程图的一部分；
图5B为本发明的自动控制的电泳电转装置的控制方法流程图的另一部分
图6为本发明的第二实施例的加样槽的结构示意图；
图7为本发明的第二实施例的自动控制的电泳电转装置的控制方法流程图；
图8为本发明的第三实施例的自动控制的电泳电转装置的控制方法流程图；
图9为本发明的第四实施例的自动控制的电泳电转装置的分体结构示意图；
图10为本发明的第四实施例的自动控制的电泳电转装置的控制方法流程示意图；
图11为本发明的第四实施例的自动控制的电泳电转装置的循环控制示意图；
图12为本发明的离子浓度及对应的开关状态的时间分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
<第一实施例>
如图1-2所示，本发明的第一实施例公开了一种自动控制组分浓度的电泳电转装置100，其能够自动检测试剂浓度并自动打开加样槽注入相应的试剂，以保持电泳电转槽1内的缓冲液浓度不明显降低。
如图1所示，电泳电转装置100包括电泳电转槽1、检测模块2、加样槽3、胶板4、控制电路5、电泳电转槽盖8、供电端导线12。
所述电泳电转槽1大致呈长方体的形状，用于容纳缓冲液，其底部外壁开设有多个加样口11A(如图2所示)，其与加样槽3一一对应；在外壁还开设有检测口11B(如图2所示)，其与检测模块2对应。加样口的数量根据电泳实验所用的液体中需要控制浓度的离子/分子种类来设置，本发明中为三个，分别用于控制氨基三丁醇(Tris)，甘氨酸和甲醇的浓度。
电泳电转槽1底部外表面设有检测模块2。如图3A所示，所述检测模块2包括长方体形状的主体20以及伸入电泳电转槽1内的检测头21。主体20固定在电泳电转槽1外表面，并且检测头21穿过检测口(未图示)伸入电泳电转槽1内。检测头21上设置有第一传感器211、第二传感器212、第三传感器213分别用于检测在电泳电转槽1内的Tris，甘氨酸和甲醇离子浓度。
在电泳电转槽1底部外表面，检测模块2旁边还设置有加样槽3，如图3B所示。加样槽3为三个，分别为第一加样槽31、第二加样槽32、第三加样槽33，分别装有Tris，甘氨酸和甲醇溶液。第一加样槽31、第二加样槽32、第三加样槽33的壳体310呈长方体的封闭形状，只在与电泳电转槽1相连的那一侧壁311上有开孔312(如图3B所示)。加样槽3受检测模块2的控制，通常状态下开孔312处于关闭状态，只有在接收到控制信号，需要加样时，开孔312处于打开状态(如图3B所示)。
所述胶板4包括夹胶框6、电极套7、外夹胶框13，均位于电泳电转槽1内。所述夹胶框6顶部与电极套7连接，位于外夹胶框13上。所述电泳电转槽盖8位于电泳电转槽1顶部，且供电端导线12与电极套7轴心重合。这是常规设计，在此不赘述。
如图4所示，控制电路5包括处理器50和与处理器50连接的计时器51。其中处理器50与第一浓度传感器21、第二浓度传感器22、第三浓度传感器23分别连接，用于向其发出启动检测的信息或者接收来自这些传感器的检测结果信息。而且，处理器50与第一加样槽开关31、第二加样槽开关32、第三加样槽开关33连接，用于向其发出开关控制信号。第一加样槽开关31、第二加样槽开关32、第三加样槽开关33分别控制第一加样槽、第二加样槽、第三加样槽的开孔(311、311’)的打开或关闭。
该电泳电转装置100在使用时，需先向电泳电转槽1中加入缓冲液，放置胶板4，盖上电泳电转槽盖8，然后接通电源，电泳电转装置100开始工作，按照图5A和图5B所示的流程进行自动控制，以保持电泳电转槽1内的被监测离子/分子的浓度没有明显降低。
计时器51计时，待检测时间到来时，处理器50开始读取第一浓度传感器21的检测值。在此假设第一浓度传感器21是用于检测Tris分子。当第一浓度传感器21检测到的Tris分子的浓度的检测值X1，小于等于第一预定值Y1(例如Tris分子的浓度的正常值的90％)，即X1≤Y1时，处理器50向第一加样槽开关311发出控制信号，打开第一加样槽开关311；如果第一浓度传感器21检测到的X1>Y1，则处理器50读取第二传感器的检测值。
类似地，当第二浓度传感器22检测到的浓度(例如甘氨酸分子)的检测值X2，小于等于第二预定值Y2(即X2≤Y2)时，处理器50向第二加样槽开关发出控制信号，打开第二加样槽开关；如果第二浓度传感器检测到的X2>Y2，则处理器50读取第三传感器的检测值。
当第三浓度传感器23检测到的浓度(例如甲醇分子)的检测值X3，小于等于第三预定值Y3(即X3≤Y3)时，处理器50向第三加样槽开关发出控制信号，打开第三加样槽开关；如果第三浓度传感器检测到的X3>Y3，则处理器50读取计时器的值，判断检测时间是否结束，如果是，表明第三加样槽内的液体已完全流入电泳电转槽1中，则关闭第一加样槽开关、第二加样槽开关和第三加样槽开关，停止检测，进行实验阶段。
由此可见，在电泳电转装置100工作过程中，检测模块2可实时检测缓冲液的不同组分的浓度值(例如Tris，甘氨酸，甲醇的浓度)。当检测出缓冲液的某一组分的浓度值超出预设值范围，例如某组分浓度较设定值减少10％及以上，则控制电路5发出指示停止实验，并且向装有该组分溶液的加样槽输出信号，打开该加样槽的开孔，向电泳电转槽1中添加对应的溶液。然后，关闭加样槽的开孔，使得在浓度变化可控的情况下，实验可以持续进行，而不需要中断。
<第二实施例>
如图6所示，本实施例的加样槽的壳体310’呈长方体形状，与电泳电转槽1相连的那一侧壁311’上有开孔312’，而且在壳体310’上壁还开设有注入口313，用于与注入液体的管子相连。
参考图7所示流程，开始检测后，等到至少一个浓度传感器(21-23)发出报警后，处理器50发出控制信息，打开加样槽注入口313和加样槽开孔312’，使得从管子注入的液体(例如甲醇液)流经注入口313和开孔312’进入电泳电转槽1内。等到预定时间结束，即预定数量的液体已经从注入口313和开孔312’注入电泳电转槽1内部，就关闭注入口313和开孔312’。这时，电泳电转槽1的缓冲液浓度恢复到预定值，可以让实验继续进行。
本实施例中，与第一实施例中周期性地检测和加入液体的方式不同，是由浓度传感器报警这个事件来触发液体的注入。这种方式适用缓冲液消耗小的实验。
<第三实施例>
与第一实施例不同之处在于，如图8所示，本实施例在进入检测时间后，处理器50一次性对全部浓度传感器的检测值进行读取，判断是否有至少一个浓度传感器的检测值低于对应的预定值。例如，甲醇浓度传感器的检测值是否低于甲醇预定值；甘氨酸浓度传感器的检测值是否低于甘氨酸预定值。
如果有一个浓度传感器的检测值低于对应的预定值，就说明至少有一种缓冲液的特定离子浓度过低，会影响实验结果的准确性，因此不能继续实验。
此时，处理器50打开与该浓度传感器对应的加样槽开孔，使得该加样槽内的液体，加入到电泳电转槽1内。等到检测时间结束，即加样槽内的液体与电泳电转槽1内的液体实现浓度一致后，处理器50关闭所有加样槽开孔，然后等待下一次检测时间的到来。实验继续进行。
在发明的各实施例中，打开加样槽后，新添加的添加物与原本在电泳电转槽1内的液体浓度达到一致，然后关闭加样槽开孔，这样能保持加入的液体数量与关闭后留在加样槽内的液体数量一样，因此电泳电转槽1的浓度和缓冲液总量不会发生变化。这不同于直接向电泳电转槽1内注入新的缓冲液(这样会增加电泳电转槽1内的缓冲液总量)。加样槽里添加的添加物，可以是高浓度溶液，也可以是粉末。因此，本发明可以自动控制缓冲液组分的浓度，并且可以较精确地控制电泳电转槽1内的缓冲液数量，从而保持在整个实验过程中，电泳电转槽1内的缓冲液的数量和浓度均无明显变化(或者说是变化值在可控范围内)。
<第四实施例>
上述实施例中的加样槽设置在电泳电转槽1的底部位置。作为替代方案，结合图9-11所示，本实施例中将加样槽3’设置在电泳电转槽1的侧壁的上部，使得开孔312(即加样槽3’与电泳电转槽1连接的位置)高出电泳电转槽1内的缓冲液的上表面10(参见图9)。加样槽3’相对于电泳电转槽1的侧壁是倾斜的，使得一旦开孔312打开，加样槽3’内的浓缩液或粉末可以依靠重力滑入电泳电转槽1内。
上述实施例中的传感器数量、传感器检测的离子种类等，均可以根据实际应用场景进行变更，实施例中的描述并不构成对本发明的限制。上述实施例中的浓缩液，其离子浓度为实验所需缓冲液中的离子浓度的1.5倍以上；上述实施例中的粉末，是包含实验所需缓冲液中的离子的盐并且其与缓冲液中其他组分不发生反应也不会影响实验的检测结果。
加样槽内的容积可调，使得缓冲液的数量可控。具体而言，当加样槽的开孔打开时，进入加样槽内的缓冲液，其容积内可进入的缓冲液数量占电泳电转槽内缓冲液的数量不超过10％。换言之，当缓冲液在加样槽内与浓缩液混合后，关闭开孔后，残留在加样槽内的混合液的数量占电泳电转槽内液体的数量不超过10％，对实验结果的精确度的影响在可接受范围内。加样槽的容积越小越好，但是需要结合浓缩度的浓度和缓冲液中离子浓度来综合设计。如果加样槽内添加物是粉末，则加样槽的容积可以进一步减小，因此可以通过更换加样槽的方式来调整容积，或者利用设置在加样槽内部的挡片来调整加样槽容积。该挡片有橡胶密封圈，以使挡片与加样槽内壁之间紧密接触。
加样槽可以取出或安装到电泳电转槽1外壁上。当加样槽安装到电泳电转槽1外壁上时，其加样槽开关31-33与控制电路5连接。
如图10所示，开始检测时先判断理想水位线与当前水位线的距离是否达到预设值，例如0.5厘米。如果大于预设值，则进行补水操作(如图11示意表示)，从而实现自动保持水量不变。并且在保持相同水量的前提下，再按照前述离子浓度检测和调节方法(例如第一实施例、第二实施例等)进行操作。
当温度超过警示值的时候，就关闭电源，暂停实验，并启动计时器(经过预定时间则自动重启实验)；如果没有超过警示值，则排放液体，去除杂质，并重新检测水位。
本发明具有可以自动控制缓冲液中发生消耗的主要离子的浓度，并且可以较精确地控制电泳电转槽内的缓冲液数量和添加物的数量，从而保持在整个实验过程中，电泳电转槽内的缓冲液的数量和浓度均无明显变化，保证实验数据的准确性。图12显示了本发明的实际效果，由图中可以看到，Tris，甘氨酸和甲醇离子浓度随着实验的进行(时间)逐渐降低，达到预设浓度值之后，相应的开关会自动打开，以补充相应的离子。由于开关状态改变，Tris，甘氨酸和甲醇离子浓度相应迅速恢复到初始浓度。这样可以保证实验的各种离子浓度都能持续保持在预设浓度值之上，从而提高实验准确度。
上面对本发明进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (10)
1.一种自动控制组分浓度的电泳电转装置，包括电泳电转槽、胶板、电泳电转槽盖以及供电端导线，其特征在于，还包括检测模块、加样槽以及控制电路，
所述检测模块和所述加样槽位于所述电泳电转槽的外表面，
所述检测模块和所述加样槽均与所述控制电路电连接，
所述检测模块包括位于所述电泳电转槽内部的传感器，用于检测电泳电转槽内的缓冲液中的离子浓度，
所述加样槽与所述电泳电转槽连接处设置有可开合的开孔。
2.如权利要求1所述的电泳电转装置，其特征在于：
所述电泳电转槽的外壁开设有多个加样口，且与所述加样槽一一对应。
3.如权利要求1或2所述的电泳电转装置，其特征在于：
所述加样槽的所述开孔高于所述电泳电转槽内的缓冲液的液面。
4.如权利要求3所述的电泳电转装置，其特征在于：
所述检测模块位于所述电泳电转槽的底部。
5.如权利要求3所述的电泳电转装置，其特征在于：
所述加样槽，是内部容积可调的加样槽。
6.如权利要求5所述的电泳电转装置，其特征在于：
所述加样槽内部设置有挡片，用于调整加样槽容积，
所述挡片具有橡胶密封圈，用于与所述加样槽内壁紧密接触。
7.如权利要求5所述的电泳电转装置，其特征在于：
所述加样槽是可装卸结构，
在所述加样槽安装在所述电泳电转槽的外表面上时，所述加样槽上的加样槽开关与所述控制电路可电连接。
8.一种自动控制组分浓度的电泳电转装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
开始读取到多个传感器的检测值，不同传感器用于检测不同离子浓度；
如果所述检测值小于等于预定值，则打开与所述传感器对应的加样槽，如果所述检测值大于所述预定值就顺序读取下一个不同传感器检测值；或者
同时读取所述多个传感器的检测值，同时判断所述检测值是否大于各个传感器对应的预定值，如果所述检测值小于等于预定值，则打开与所述传感器对应的加样槽，如果所述检测值大于所述预定值就进入下一步；
停止检测，关闭所有加样槽，进行实验。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于：
检测时间到来才开始读取所述多个传感器的所述检测值，
所述检测时间的时长足够大，以使所述加样槽内的液体或粉末与所述电泳电转槽内的液体可以充分混合，达到浓度一致。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于：
打开所述加样槽，是指向设置在所述加样槽上的加样槽开关发出指令以打开所述加样槽上的开孔。
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