CN116144480A - 流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物化学反应领域，特别涉及流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法。本发明的流体系统包括试剂供应部、生化反应部和驱动部；试剂供应部、生化反应部与驱动部依次流体连接；驱动部用于从试剂供应部抽取试剂，并且输送到生化反应部；流体系统还包括预加热部；预加热部包括预加热装置、公共管路温度传感器和温度控制系统；流体系统还包括流体状态监测部；流体状态监测部包括气泡液体传感器、流量传感器、压力传感器和流体状态监测系统。本发明能够在试剂进入生化反应部之前对试剂进行预加热且控制预加热的温度，能够监测和排出气泡，并且能够对测序过程中的流体状态进行实时监测。

Description

流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法

技术领域

本发明涉及生物化学反应领域，特别涉及流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法。

背景技术

在诸如基因测序仪器的生化反应仪器中，流体系统作为仪器的重要组成模块，承担着试剂储存、试剂输送等功能。在试剂进入生化反应部之后，试剂被加热至理想的生化反应温度以进行生化反应。但生化反应部的入口、中间和出口处的升温速率不同，其中，入口处的升温速率最低，导致入口处的温度要达到该生化反应温度需要较长的时间。而生化反应只有在理想的生化反应温度条件下才具有最高的反应效率，因此需要补偿生化反应部的入口处的温升时间，这就增加了测序时间，如果试剂没有在该生化反应温度下反应足够的时间，则会导致反应效率低，降低了测序通量。因此亟需一种流体系统，能够在试剂进入生化反应部之前对试剂进行预加热。

在基因测序仪器中，尤其在基于光学相机拍照的基因测序仪器中，流体系统中的气泡会影响拍照质量。生化反应部是对气泡最敏感的区域，但恰恰又是最有可能析出气泡的区域。主要是因为此处液体温度上升，压力下降，并且不同试剂掺混造成浓度梯度变化，每个单独的因素都会造成液体内空气溶解率下降，三个因素叠加更增加了析出可见气泡的可能性。因此亟需一种流体系统，能够监测和排出气泡。

在基因测序仪器中，流体系统的稳定性直接影响了测序的质量，流体部件及流体系统液路的任何异常都会造成测序失败。因此亟需一种流体系统，能够对测序过程中的流体状态进行实时监测。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法，能够在试剂进入生化反应部之前对试剂进行预加热且控制预加热的温度，能够监测和排出气泡，并且能够对测序过程中的流体状态进行实时监测。

本发明提供了一种流体系统，所述流体系统包括试剂供应部、生化反应部和驱动部；所述试剂供应部、所述生化反应部与所述驱动部依次流体连接；所述驱动部用于从所述试剂供应部抽取试剂，并且输送到所述生化反应部；

所述流体系统还包括预加热部；所述预加热部包括预加热装置、公共管路温度传感器和温度控制系统；所述预加热装置设置在所述试剂供应部和所述生化反应部之间，用于对所述试剂进行预加热，并且向所述温度控制系统发送反馈温度值；所述公共管路温度传感器设置在所述预加热装置和所述生化反应部之间，用于向所述温度控制系统发送公共管路温度值；所述温度控制系统用于接收所述反馈温度值和所述公共管路温度值，并且基于目标温度值，向所述预加热装置发送控制信号以控制所述预加热装置的输出，从而控制预加热的温度；

所述流体系统还包括流体状态监测部；所述流体状态监测部包括气泡液体传感器、流量传感器、压力传感器和流体状态监测系统；所述气泡液体传感器设置在所述预加热部和所述生化反应部之间，用于监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发送气泡监测结果；所述流量传感器设置在所述生化反应部和所述驱动部之间且与所述生化反应部的一个流动路径流体连接，用于监测所述流体系统的所述流量值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述流量值；所述压力传感器设置在所述生化反应部和所述驱动部之间且与所述生化反应部的另一个流动路径流体连接，用于监测所述流体系统的所述压力值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述压力值；所述流体状态监测系统用于接收所述气泡监测结果、所述流体系统的所述流量值和所述压力值，并且确定所述流体系统中的流体状态是否存在异常。

本发明的一个实施例中，所述预加热装置包括中空的流通层和加热层；

所述试剂能够在所述流通层的内部流通；

所述加热层设置在所述流通层的外部，用于对所述试剂进行预加热。

本发明的一个实施例中，所述加热层采用柔性加热片制成，所述柔性加热片包括硅胶加热片、PI加热片和PET加热片。

本发明的一个实施例中，所述预加热装置还包括热界面层和反馈温度传感器；

所述热界面层设置在所述流通层和所述加热层之间，用于填充所述流通层和所述加热层之间的间隙，并且将所述加热层产生的热量传导到所述流通层；

所述反馈温度传感器设置在所述热界面层中且与所述流通层热接触，用于向所述温度控制系统发送所述反馈温度值。

本发明的一个实施例中，所述加热层采用金属材料制成，所述金属材料包括铝、铜和金。

本发明的一个实施例中，所述预加热装置还包括隔热层、感应线圈层和反馈温度传感器；

所述隔热层设置在所述加热层的外部，用于隔绝所述加热层向外散发的热量；

所述感应线圈层设置在所述隔热层的外部，用于在施加有高频交流电的情况下产生时变磁场以在所述加热层中产生涡流，进而由于电阻损耗使得所述加热层产生热量；

所述反馈温度传感器设置在所述加热层中且位于所述加热层的入口或出口，用于向所述温度控制系统发送所述反馈温度值。

本发明的一个实施例中，在所述流体系统开始通液之前，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第一控制信号以控制所述预加热装置开启输出；所述温度控制系统接收所述反馈温度值，在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于第一阈值时向所述预加热装置发送第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出，并且在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时向所述预加热装置发送第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。

本发明的一个实施例中，在所述流体系统正在通液时，所述温度控制系统接收所述公共管路温度值，在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异大于第二阈值时向所述预加热装置发送第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出，并且在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异小于等于所述第二阈值时，所述温度控制系统接收所述反馈温度值，在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于所述第一阈值时向所述预加热装置发送所述第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出，并且在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时向所述预加热装置发送所述第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。

本发明的一个实施例中，在所述流体系统结束通液之后，所述温度控制系统向所述预加热装置发送所述第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出。

本发明的一个实施例中，所述试剂供应部包括第一试剂储存装置、第二试剂储存装置和试剂选择阀；所述第一试剂储存装置和所述第二试剂储存装置分别和所述试剂选择阀流体连接，所述试剂选择阀和所述预加热部流体连接；

所述试剂供应部还包括脱气装置；所述脱气装置分别与所述第一试剂储存装置、所述第二试剂储存装置和所述试剂选择阀流体连接，用于分别对来自所述第一试剂储存装置的至少一部分第一试剂和来自所述第二试剂储存装置的至少一部分第二试剂进行脱气，并且分别将经脱气的所述至少一部分第一试剂和所述至少一部分第二试剂输送到所述试剂选择阀；

所述试剂选择阀用于从来自所述第一试剂储存装置的至少另一部分第一试剂、来自所述第二试剂储存装置的至少另一部分第二试剂、经脱气的所述至少一部分第一试剂和所述至少一部分第二试剂中选择特定的试剂。

本发明的一个实施例中，所述试剂供应部还包括冷藏装置，用于向所述第一试剂储存装置提供低温环境，其中，所述第一试剂为生化反应试剂，并且所述第二试剂为清洗试剂。

本发明的一个实施例中，在抽液动作对气泡敏感的情况下，在所述流体系统正在抽液时，所述气泡液体传感器监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发送气泡监测结果；

所述流体状态监测系统接收所述气泡监测结果，并且在监测到经预加热的所述试剂含有气泡时确定所述流体系统中的流体状态存在异常，否则确定所述流体系统中的流体状态不存在异常。

本发明的一个实施例中，在所述流体系统正在抽液时，所述流量传感器监测所述流体系统的所述流量值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述流量值，同时所述压力传感器监测所述流体系统的所述压力值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述压力值；

所述流体状态监测系统接收所述流体系统的所述流量值和所述压力值，在所述流体系统的所述流量值和目标流量值之间的差异大于第三阈值时确定所述流体系统中的流体状态存在异常，并且在所述流体系统的所述流量值和所述目标流量值之间的差异小于等于所述第三阈值且所述流体系统的所述压力值和目标压力值之间的差异大于第四阈值时确定所述流体系统中的流体状态存在异常，否则确定所述流体系统中的流体状态不存在异常。

本发明的一个实施例中，所述驱动部包括第一驱动装置和第二驱动装置；所述第一驱动装置与所述流量传感器流体连接，并且所述第二驱动装置与所述压力传感器流体连接。

本发明的一个实施例中，所述生化反应部包括生化反应平台和测序流动池；

所述生化反应平台用于支承所述测序流动池；

所述测序流动池包括至少两个流动路径，用于分别与所述流量传感器和所述压力传感器流体连接。

本发明的一个实施例中，所述流体系统还包括废液部；所述废液部与所述驱动部流体连接，用于在所述试剂离开所述生化反应部之后对所述试剂进行收集。

本发明还提供了一种用于如上面所述的流体系统的温度控制方法，所述温度控制方法包括：

所述预加热装置对所述试剂进行预加热，并且向所述温度控制系统发送反馈温度值；

所述公共管路温度传感器向所述温度控制系统发送公共管路温度值；

所述温度控制系统接收所述反馈温度值和所述公共管路温度值，并且基于目标温度值，向所述预加热装置发送控制信号以控制所述预加热装置的输出，从而控制预加热的温度。

本发明的一个实施例中，所述温度控制方法包括：

在所述流体系统开始通液之前，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第一控制信号以控制所述预加热装置开启输出；

所述温度控制系统接收所述反馈温度值；

在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于第一阈值时，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出；

在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。

本发明的一个实施例中，所述温度控制方法包括：

在所述流体系统正在通液时，所述温度控制系统接收所述公共管路温度值；

在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异大于第二阈值时，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出；

在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异小于等于所述第二阈值时，所述温度控制系统接收所述反馈温度值；

在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于所述第一阈值时，所述温度控制系统向所述预加热装置发送所述第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出；

在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时，所述温度控制系统向所述预加热装置发送所述第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。

本发明的一个实施例中，所述温度控制方法包括：

在所述流体系统结束通液之后，所述温度控制系统向所述预加热装置发送所述第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出。

本发明还提供了一种用于如上面所述的流体系统的流体状态监测方法，所述流体状态监测方法包括：

所述气泡液体传感器监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发送气泡监测结果；

所述流量传感器监测所述流体系统的所述流量值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述流量值；

所述压力传感器监测所述流体系统的所述压力值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述压力值；

所述流体状态监测系统接收所述气泡监测结果、所述流体系统的所述流量值和所述压力值，并且确定所述流体系统中的流体状态是否存在异常。

本发明的一个实施例中，所述流体状态监测方法包括：

在抽液动作对气泡敏感的情况下，在所述流体系统正在抽液时，所述气泡液体传感器监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发送气泡监测结果；

所述流体状态监测系统接收所述气泡监测结果；

在监测到经预加热的所述试剂含有气泡时，所述流体状态监测系统确定所述流体系统中的流体状态存在异常，否则确定所述流体系统中的流体状态不存在异常。

本发明的一个实施例中，所述流体状态监测方法包括：

在所述流体系统正在抽液时，所述流量传感器监测所述流体系统的所述流量值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述流量值，同时所述压力传感器监测所述流体系统的所述压力值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述压力值；

所述流体状态监测系统接收所述流体系统的所述流量值和所述压力值；

在所述流体系统的所述流量值和目标流量值之间的差异大于第三阈值时，所述流体状态监测系统确定所述流体系统中的流体状态存在异常；

在所述流体系统的所述流量值和所述目标流量值之间的差异小于等于所述第三阈值且所述流体系统的所述压力值和目标压力值之间的差异大于第四阈值时，所述流体状态监测系统确定所述流体系统中的流体状态存在异常，否则确定所述流体系统中的流体状态不存在异常。

如上所述，本发明的流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法具有以下有益效果：

首先，本发明通过预加热部对试剂进行预加热且控制预加热的温度，使得进入生化反应部的试剂能够快速达到理想的生化反应温度，以减少测序时间且提高反应效率。

其次，本发明通过脱气装置对特定的试剂进行脱气处理，可以将试剂中的可溶性气体在形成气泡前去除，减少析出可见气泡的可能性。

另外，本发明通过流体状态监测部来确定流体系统中的流体状态是否存在异常，可以提高测序质量且减少测序失败的可能性。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的流体系统的功能结构示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的流体系统的整体结构示意图。

图3A和图3B分别是根据本发明的一个实施例的流体系统的预加热装置的右视示意图和正视示意图。

图4A和图4B分别是根据本发明的另一实施例的流体系统的预加热装置的右视示意图和正视示意图。

图5A至图5D分别是根据本发明的一个实施例的流体系统的温度控制方法的流程示意图。

图6A至图6C分别是根据本发明的一个实施例的流体系统的流体状态监测方法的流程示意图。

具体实施方式

以下根据附图对本发明的实施例进行说明。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。

图1是根据本发明的一个实施例的流体系统的功能结构示意图。

如图1所示，流体系统包括试剂供应部101、生化反应部102和驱动部103。试剂供应部101、生化反应部102与驱动部103依次流体连接。试剂供应部101用于储存一个或多个试剂，并且从中选择特定的试剂。驱动部103为流体系统的动力源，用于从试剂供应部101抽取该特定的试剂，并且输送到生化反应部102。生化反应部102为生化反应过程的载体，用于在测序文库首先与生化反应部102内的位点结合的情况下，流通试剂进行扩增和测序反应，从而使得诸如光学相机的光学系统能够对生化反应部102内的目标分子进行拍照以获取测序信息。

优选地，流体系统应用于基因测序仪器。可以理解的是，此处列出的基因测序仪器仅作为优选示例，本领域技术人员也可以根据实际需要将流体系统应用于其它生化反应仪器，在此不受限制。

优选地，流体系统还包括预加热部104。预加热部104设置在试剂供应部101和生化反应部102之间，用于在试剂进入生化反应部102之前对试剂进行预加热且控制预加热的温度。

如此，通过预加热部104对试剂进行预加热且控制预加热的温度，使得进入生化反应部102的试剂能够快速达到理想的生化反应温度，以减少测序时间且提高反应效率。

图2是根据本发明的一个实施例的流体系统的整体结构示意图。

如图2所示，并且参考图1，预加热部104包括预加热装置201、公共管路温度传感器202和温度控制系统203。预加热装置201设置在试剂供应部101和生化反应部102之间，用于对试剂进行预加热，并且向温度控制系统203发送反馈温度值。公共管路温度传感器202设置在预加热装置201和生化反应部102之间，用于向温度控制系统203发送公共管路温度值。温度控制系统203用于接收反馈温度值和公共管路温度值，并且基于目标温度值，向预加热装置201发送控制信号以控制预加热装置201的输出。

图3A和图3B分别是根据本发明的一个实施例的流体系统的预加热装置的右视示意图和正视示意图。

如图3A和图3B所示，并且参考图1和图2，预加热装置201包括中空的流通层301和加热层302。试剂能够在流通层301的内部301a流通。加热层302设置在流通层301的外部，用于对试剂进行预加热。

优选地，流通层301采用高分子聚合物导管制成，该高分子聚合物导管包括PTFE（聚四氟乙烯）导管、PFA（全氟烷氧基）导管、FEP（氟化乙丙烯）导管、PVDF（聚偏二氟乙烯）导管和ETFE（乙烯-四氟乙烯）导管。可以理解的是，此处列出的这些高分子聚合物导管仅作为优选示例，本领域技术人员也可以根据实际需要进行调整，在此不受限制。

流通层301的外径为1.6mm-3.2mm，并且内径为0.3mm-2.0mm。可以理解的是，此处列出的外径和内径的范围仅作为优选示例，本领域技术人员也可以根据实际需要进行调整，在此不受限制。

优选地，加热层302采用柔性加热片制成，该柔性加热片包括硅胶加热片、PI加热片和PET加热片。可以理解的是，此处列出的这些柔性加热片仅作为优选示例，本领域技术人员也可以根据实际需要进行调整，在此不受限制。

加热层302包裹在流通层301的外部，并且优选地，加热层302采用C形结构，从而可以与流通层301良好地贴合。

优选地，预加热装置201还包括热界面层303和反馈温度传感器304。热界面层303设置在流通层301和加热层302之间，用于填充流通层301和加热层302之间的间隙，并且将加热层302产生的热量传导到流通层301以优化导热效果。反馈温度传感器304设置在热界面层303中且与流通层301热接触，用于向温度控制系统203发送反馈温度值。

优选地，反馈温度传感器304为接触式温度传感器，该接触式温度传感器包括热敏温度传感器、热电阻温度传感器和热电偶温度传感器。可以理解的是，此处列出的这些接触式温度传感器仅作为优选示例，本领域技术人员也可以根据实际需要进行调整，在此不受限制。

图4A和图4B分别是根据本发明的另一实施例的流体系统的预加热装置的右视示意图和正视示意图。

如图4A和图4B所示，并且参考图1和图2，预加热装置201包括中空的流通层401和加热层402。试剂能够在流通层401的内部401a流通。加热层402设置在流通层401的外部，用于对试剂进行预加热。

优选地，流通层401采用高分子聚合物导管制成，该高分子聚合物导管包括PTFE（聚四氟乙烯）导管、PFA（全氟烷氧基）导管、FEP（氟化乙丙烯）导管、PVDF（聚偏二氟乙烯）导管和ETFE（乙烯-四氟乙烯）导管。可以理解的是，此处列出的这些高分子聚合物导管仅作为优选示例，本领域技术人员也可以根据实际需要进行调整，在此不受限制。

流通层401的外径为1.6mm-3.2mm，并且内径为0.3mm-2.0mm。可以理解的是，此处列出的外径和内径的范围仅作为优选示例，本领域技术人员也可以根据实际需要进行调整，在此不受限制。

优选地，加热层402采用金属材料制成，金属材料包括铝、铜和金。可以理解的是，此处列出的这些金属材料仅作为优选示例，本领域技术人员也可以根据实际需要进行调整，在此不受限制。

加热层402包裹在流通层401的外部，并且优选地，加热层402的厚度为0.1mm-3.0mm。可以理解的是，此处列出的厚度的范围仅作为优选示例，本领域技术人员也可以根据实际需要进行调整，在此不受限制。

优选地，预加热装置201还包括隔热层403、感应线圈层404和反馈温度传感器405。隔热层403设置在加热层402的外部，用于隔绝加热层402向外散发的热量。感应线圈层404设置在隔热层403的外部，用于在施加有高频交流电的情况下产生时变磁场以在加热层402中产生涡流，进而由于电阻损耗使得加热层402产生热量。反馈温度传感器405设置在加热层402中且位于加热层402的入口402a或出口402b，用于向温度控制系统203发送反馈温度值。

优选地，反馈温度传感器405为接触式温度传感器，该接触式温度传感器包括热敏温度传感器、热电阻温度传感器和热电偶温度传感器。可以理解的是，此处列出的这些接触式温度传感器仅作为优选示例，本领域技术人员也可以根据实际需要进行调整，在此不受限制。

图5A至图5D分别是根据本发明的一个实施例的流体系统的温度控制方法的流程示意图。

如图5A所示，并且参考图1和图2，在S501，预加热装置201对试剂进行预加热，并且向温度控制系统203发送反馈温度值Tf。在S502，公共管路温度传感器202向温度控制系统203发送公共管路温度值Tc。在S503，温度控制系统203接收反馈温度值Tf和公共管路温度值Tc，并且基于目标温度值T，向预加热装置201发送控制信号以控制预加热装置201的输出，从而控制预加热的温度。

更具体地，如图5B所示，在S504，在流体系统开始通液之前，温度控制系统203向预加热装置201发送第一控制信号以控制预加热装置201开启输出。在S505，温度控制系统203接收反馈温度值Tf。在S506，在目标温度值T和反馈温度值Tf之间的差异大于第一阈值时，温度控制系统203向预加热装置201发送第二控制信号以控制预加热装置201全功率输出。在S507，在目标温度值T和反馈温度值Tf之间的差异小于等于第一阈值时，温度控制系统203向预加热装置201发送第三控制信号以基于PID控制算法调节预加热装置201的输出。

如此，在流体系统开始通液之前，可以控制预加热装置201的输出以升温到目标温度值T并保持恒温。

继续如图5C所示，在S508，在流体系统正在通液时，温度控制系统203接收公共管路温度值Tc。在S509，在目标温度值T和公共管路温度值Tc之间的差异大于第二阈值时，温度控制系统203向预加热装置201发送第四控制信号以控制预加热装置201关闭输出。在S510，在目标温度值T和公共管路温度值Tc之间的差异小于等于第二阈值时，温度控制系统203接收反馈温度值Tf。在S511，在目标温度值T和反馈温度值Tf之间的差异大于第一阈值时，温度控制系统203向预加热装置201发送第二控制信号以控制预加热装置201全功率输出。在S512，在目标温度值T和反馈温度值Tf之间的差异小于等于第一阈值时，温度控制系统203向预加热装置201发送第三控制信号以基于PID控制算法调节预加热装置201的输出。

如此，在流体系统正在通液时，冷流体进入预加热装置201，会对预加热装置201内的温度造成扰动。当这种扰动开始时，预加热装置201向温度控制系统203发送反馈温度值Tf，温度控制系统203控制预加热装置201增加输出功率，试剂被加热。但是，预加热装置201应对这种扰动，可能出现温度过冲现象，即，试剂可能过热，此时根据公共管路温度值Tc可以避免试剂过热现象的出现。

继续如图5D所示，在S513，在流体系统结束通液之后，温度控制系统203向预加热装置201发送第四控制信号以控制预加热装置201关闭输出。

如此，温度控制系统203根据流体系统的通液步骤自适应调节预加热装置201的输出，流体系统不因预加热温度的变化而改变通液步骤，实现流体系统的通液控制和温度控制系统203的预加热控制的并行运行控制。

虽然上面以方法步骤的形式描述了温度控制方法，但是可以理解的是，该方法也可以以装置结构和装置交互的形式体现在预加热部104的预加热装置201、公共管路温度传感器202和温度控制系统203中，在此不再赘述。

返回到图2，并且参考图1，试剂供应部101包括第一试剂储存装置204、第二试剂储存装置205和试剂选择阀206。第一试剂储存装置204和第二试剂储存装置205分别和试剂选择阀206流体连接，试剂选择阀206和预加热部104流体连接。

试剂供应部101还包括脱气装置207。脱气装置207分别与第一试剂储存装置204、第二试剂储存装置205和试剂选择阀206流体连接，用于分别对来自第一试剂储存装置204的至少一部分第一试剂和来自第二试剂储存装置205的至少一部分第二试剂进行脱气，并且分别将经脱气的至少一部分第一试剂和至少一部分第二试剂输送到试剂选择阀206。

优选地，脱气装置207为真空脱气机，在开启该真空脱气机之后，真空脱气机能够在一定时间内达到目标真空度，当试剂通过真空脱气机时，试剂中溶解的气体会因为压力的骤降而析出，实现脱气的目的。脱气装置207采用多通道并联结构，包括多个独立的腔体，每个腔体与试剂和试剂选择阀206独立地连接，从而独立地对一个试剂进行脱气处理。

如此，通过脱气装置207对特定的试剂进行脱气处理，可以将试剂中的可溶性气体在形成气泡前去除，减少析出可见气泡的可能性。

试剂选择阀206用于从来自第一试剂储存装置204的至少另一部分第一试剂、来自第二试剂储存装置205的至少另一部分第二试剂、经脱气的至少一部分第一试剂和至少一部分第二试剂中选择特定的试剂。

优选地，试剂选择阀206为多通道旋转切换阀，通过旋转来切换选择不同的试剂到生化反应部102，用于生化反应和清洗。试剂选择阀206可以根据试剂的种类来选择不同的通道，诸如6通道、10通道、12通道、16通道和24通道等。

试剂供应部101还包括冷藏装置208，用于向第一试剂储存装置204提供低温环境。在这种情况下，第一试剂为生化反应试剂，并且第二试剂为清洗试剂，其中，第一试剂可以具有一种或多种生化反应试剂，并且第二试剂也可以具有一种或多种清洗试剂。

优选地，冷藏装置208为冷藏冰箱，该冷藏冰箱可以保持诸如2℃-8℃的低温环境，在整个测序反应过程中对第一试剂进行低温保存，而第二试剂可以置于环境温度条件下。冷藏冰箱可以采用TEC（热电制冷器）制冷、电驱动压缩式制冷等形式来实现目标的低温环境。

返回到图1，流体系统还包括流体状态监测部105。流体状态监测部105的一部分设置在生化反应部102的入口且另一部分设置在生化反应部102的出口，用于分别监测经预加热的试剂是否含有气泡以及流体系统的流量值和压力值。

如此，通过流体状态监测部105来确定流体系统中的流体状态是否存在异常，可以提高测序质量且减少测序失败的可能性。

返回到图2，并且参考图1，流体状态监测部105包括气泡液体传感器209、流量传感器210、压力传感器211和流体状态监测系统212。

气泡液体传感器209设置在预加热部104和生化反应部102之间，用于监测经预加热的试剂是否含有气泡，并且向流体状态监测系统212发送气泡监测结果。流量传感器210设置在生化反应部102和驱动部103之间且与生化反应部102的一个流动路径流体连接，用于监测流体系统的流量值，并且向流体状态监测系统212发送流体系统的流量值。压力传感器211设置在生化反应部102和驱动部103之间且与生化反应部102的另一个流动路径流体连接，用于监测流体系统的压力值，并且向流体状态监测系统212发送流体系统的压力值。流体状态监测系统212用于接收气泡监测结果、流体系统的流量值和压力值，并且确定流体系统中的流体状态是否存在异常。

图6A至图6C分别是根据本发明的一个实施例的流体系统的流体状态监测方法的流程示意图。

如图6A所示，并且参考图1和图2，在S601，气泡液体传感器209监测经预加热的试剂是否含有气泡，并且向流体状态监测系统212发送气泡监测结果。在S602，流量传感器210监测流体系统的流量值，并且向流体状态监测系统212发送流体系统的流量值。在S603，压力传感器211监测流体系统的压力值，并且向流体状态监测系统212发送流体系统的压力值。在S604，流体状态监测系统212接收气泡监测结果、流体系统的流量值和压力值，并且确定流体系统中的流体状态是否存在异常。

更具体地，如图6B所示，在S605，在抽液动作对气泡敏感的情况下，在流体系统正在抽液时，气泡液体传感器209监测经预加热的试剂是否含有气泡，并且向流体状态监测系统212发送气泡监测结果。在S606，流体状态监测系统212接收气泡监测结果。在S607，在监测到经预加热的试剂含有气泡时，流体状态监测系统212确定流体系统中的流体状态存在异常，否则确定流体系统中的流体状态不存在异常。

可以理解的是，在确定流体系统中的流体状态存在异常的情况下，可以调整流体系统的流体部件及流体系统液路，并且重复执行本次抽液动作。另外，可以理解的是，在抽液动作对气泡不敏感的情况下，可以不进行气泡监测流程。

继续如图6C所示，在S608，在流体系统正在抽液时，流量传感器210监测流体系统的流量值，并且向流体状态监测系统212发送流体系统的流量值，同时压力传感器211监测流体系统的压力值，并且向流体状态监测系统212发送流体系统的压力值。在S609，流体状态监测系统212接收流体系统的流量值和压力值。在S610，在流体系统的流量值和目标流量值之间的差异大于第三阈值时，流体状态监测系统212确定流体系统中的流体状态存在异常。在S611，在流体系统的流量值和目标流量值之间的差异小于等于第三阈值且流体系统的压力值和目标压力值之间的差异大于第四阈值时，流体状态监测系统212确定流体系统中的流体状态存在异常，否则确定流体系统中的流体状态不存在异常。

例如，流体系统以1000ul/min的目标流量值F抽取100ul的试剂。流量传感器210实时采集该抽液动作执行时流体系统的流量值（更具体地，对该流量值进行滤波处理且取平均后得到流体系统的流量值Fa），同时压力传感器211实时采集该抽液动作执行时流体系统的压力值P1。流体状态监测系统212首先确定流体系统的流量值Fa和目标流量值F之间的差异是否大于第三阈值，如果大于第三阈值则确定流体系统中的流体状态存在异常，否则确定流体系统的压力值P1和目标压力值P0之间的差异是否大于第四阈值。假设流体系统以1000ul/min的目标流量值F抽取100ul的试剂时目标压力值P0为-200mbar，那么如果大于第四阈值则确定流体系统中的流体状态存在异常，否则确定流体系统中的流体状态不存在异常。

可以理解的是，在确定流体系统中的流体状态存在异常的情况下，可以调整流体系统的流体部件及流体系统液路，否则可以执行下一步抽液动作。

虽然上面以方法步骤的形式描述了流体状态监测方法，但是可以理解的是，该方法也可以以装置结构和装置交互的形式体现在流体状态监测部105的气泡液体传感器209、流量传感器210、压力传感器211和流体状态监测系统212中，在此不再赘述。

返回到图2，并且参考图1，驱动部103包括第一驱动装置213和第二驱动装置214。第一驱动装置213与流量传感器210流体连接，并且第二驱动装置214与压力传感器211流体连接。

优选地，第一驱动装置213和第二驱动装置214可以采用注射泵、隔膜泵等形式向流体系统提供动力。

继续如图2所示，并且参考图1，生化反应部102包括生化反应平台215和测序流动池216。生化反应平台215用于支承测序流动池216。另外，生化反应平台215为温度可控装置，用于向测序流动池216提供理想的生化反应温度条件。测序流动池216为生化反应过程的载体，测序文库首先与测序流动池216内的位点结合，然后流通试剂进行扩增和测序反应，同时通过诸如光学相机的光学系统对测序流动池216内的目标分子进行拍照以获取测序信息。测序流动池216包括至少两个流动路径，用于分别与流量传感器210和压力传感器211流体连接。

继续如图1所示，流体系统还包括废液部106。废液部106与驱动部103流体连接，用于在试剂离开生化反应部102之后对试剂进行收集。

继续如图2所示，并且参考图1，废液部106包括废液瓶217。废液瓶217可以收集生化反应完成后的生化反应试剂和清洗完成后的清洗试剂，避免污染环境。

虽然通过参照某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (23)

1.一种流体系统，其特征在于，所述流体系统包括试剂供应部、生化反应部和驱动部；所述试剂供应部、所述生化反应部与所述驱动部依次流体连接；所述驱动部用于从所述试剂供应部抽取试剂，并且输送到所述生化反应部；

所述流体系统还包括预加热部；所述预加热部包括预加热装置、公共管路温度传感器和温度控制系统；所述预加热装置设置在所述试剂供应部和所述生化反应部之间，用于对所述试剂进行预加热，并且向所述温度控制系统发送反馈温度值；所述公共管路温度传感器设置在所述预加热装置和所述生化反应部之间，用于向所述温度控制系统发送公共管路温度值；所述温度控制系统用于接收所述反馈温度值和所述公共管路温度值，并且基于目标温度值，向所述预加热装置发送控制信号以控制所述预加热装置的输出，从而控制预加热的温度；

所述流体系统还包括流体状态监测部；所述流体状态监测部包括气泡液体传感器、流量传感器、压力传感器和流体状态监测系统；所述气泡液体传感器设置在所述预加热部和所述生化反应部之间，用于监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发送气泡监测结果；所述流量传感器设置在所述生化反应部和所述驱动部之间且与所述生化反应部的一个流动路径流体连接，用于监测所述流体系统的所述流量值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述流量值；所述压力传感器设置在所述生化反应部和所述驱动部之间且与所述生化反应部的另一个流动路径流体连接，用于监测所述流体系统的所述压力值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述压力值；所述流体状态监测系统用于接收所述气泡监测结果、所述流体系统的所述流量值和所述压力值，并且确定所述流体系统中的流体状态是否存在异常。

2.如权利要求1所述的流体系统，其特征在于，所述预加热装置包括中空的流通层和加热层；

所述试剂能够在所述流通层的内部流通；

所述加热层设置在所述流通层的外部，用于对所述试剂进行预加热。

3.如权利要求2所述的流体系统，其特征在于，所述加热层采用柔性加热片制成，所述柔性加热片包括硅胶加热片、PI加热片和PET加热片。

4.如权利要求3所述的流体系统，其特征在于，所述预加热装置还包括热界面层和反馈温度传感器；

所述热界面层设置在所述流通层和所述加热层之间，用于填充所述流通层和所述加热层之间的间隙，并且将所述加热层产生的热量传导到所述流通层；

所述反馈温度传感器设置在所述热界面层中且与所述流通层热接触，用于向所述温度控制系统发送所述反馈温度值。

5.如权利要求2所述的流体系统，其特征在于，所述加热层采用金属材料制成，所述金属材料包括铝、铜和金。

6.如权利要求5所述的流体系统，其特征在于，所述预加热装置还包括隔热层、感应线圈层和反馈温度传感器；

所述隔热层设置在所述加热层的外部，用于隔绝所述加热层向外散发的热量；

所述感应线圈层设置在所述隔热层的外部，用于在施加有高频交流电的情况下产生时变磁场以在所述加热层中产生涡流，进而由于电阻损耗使得所述加热层产生热量；

所述反馈温度传感器设置在所述加热层中且位于所述加热层的入口或出口，用于向所述温度控制系统发送所述反馈温度值。

7.如权利要求1至6中任一项所述的流体系统，其特征在于，在所述流体系统开始通液之前，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第一控制信号以控制所述预加热装置开启输出；所述温度控制系统接收所述反馈温度值，在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于第一阈值时向所述预加热装置发送第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出，并且在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时向所述预加热装置发送第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。

8.如权利要求7所述的流体系统，其特征在于，在所述流体系统正在通液时，所述温度控制系统接收所述公共管路温度值，在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异大于第二阈值时向所述预加热装置发送第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出，并且在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异小于等于所述第二阈值时，所述温度控制系统接收所述反馈温度值，在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于所述第一阈值时向所述预加热装置发送所述第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出，并且在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时向所述预加热装置发送所述第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。

9.如权利要求8所述的流体系统，其特征在于，在所述流体系统结束通液之后，所述温度控制系统向所述预加热装置发送所述第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出。

10.如权利要求1所述的流体系统，其特征在于，所述试剂供应部包括第一试剂储存装置、第二试剂储存装置和试剂选择阀；所述第一试剂储存装置和所述第二试剂储存装置分别和所述试剂选择阀流体连接，所述试剂选择阀和所述预加热部流体连接；

所述试剂供应部还包括脱气装置；所述脱气装置分别与所述第一试剂储存装置、所述第二试剂储存装置和所述试剂选择阀流体连接，用于分别对来自所述第一试剂储存装置的至少一部分第一试剂和来自所述第二试剂储存装置的至少一部分第二试剂进行脱气，并且分别将经脱气的所述至少一部分第一试剂和所述至少一部分第二试剂输送到所述试剂选择阀；

所述试剂选择阀用于从来自所述第一试剂储存装置的至少另一部分第一试剂、来自所述第二试剂储存装置的至少另一部分第二试剂、经脱气的所述至少一部分第一试剂和所述至少一部分第二试剂中选择特定的试剂。

11.如权利要求10所述的流体系统，其特征在于，所述试剂供应部还包括冷藏装置，用于向所述第一试剂储存装置提供低温环境，其中，所述第一试剂为生化反应试剂，并且所述第二试剂为清洗试剂。

12.如权利要求1所述的流体系统，其特征在于，在抽液动作对气泡敏感的情况下，在所述流体系统正在抽液时，所述气泡液体传感器监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发送气泡监测结果；

所述流体状态监测系统接收所述气泡监测结果，并且在监测到经预加热的所述试剂含有气泡时确定所述流体系统中的流体状态存在异常，否则确定所述流体系统中的流体状态不存在异常。

13.如权利要求12所述的流体系统，其特征在于，在所述流体系统正在抽液时，所述流量传感器监测所述流体系统的所述流量值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述流量值，同时所述压力传感器监测所述流体系统的所述压力值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述压力值；

所述流体状态监测系统接收所述流体系统的所述流量值和所述压力值，在所述流体系统的所述流量值和目标流量值之间的差异大于第三阈值时确定所述流体系统中的流体状态存在异常，并且在所述流体系统的所述流量值和所述目标流量值之间的差异小于等于所述第三阈值且所述流体系统的所述压力值和目标压力值之间的差异大于第四阈值时确定所述流体系统中的流体状态存在异常，否则确定所述流体系统中的流体状态不存在异常。

14.如权利要求1所述的流体系统，其特征在于，所述驱动部包括第一驱动装置和第二驱动装置；所述第一驱动装置与所述流量传感器流体连接，并且所述第二驱动装置与所述压力传感器流体连接。

15.如权利要求1所述的流体系统，其特征在于，所述生化反应部包括生化反应平台和测序流动池；

所述生化反应平台用于支承所述测序流动池；

所述测序流动池包括至少两个流动路径，用于分别与所述流量传感器和所述压力传感器流体连接。

16.如权利要求1所述的流体系统，其特征在于，所述流体系统还包括废液部；所述废液部与所述驱动部流体连接，用于在所述试剂离开所述生化反应部之后对所述试剂进行收集。

17.一种用于如权利要求1至16中任一项所述的流体系统的温度控制方法，其特征在于，所述温度控制方法包括：

所述预加热装置对所述试剂进行预加热，并且向所述温度控制系统发送反馈温度值；

所述公共管路温度传感器向所述温度控制系统发送公共管路温度值；

所述温度控制系统接收所述反馈温度值和所述公共管路温度值，并且基于目标温度值，向所述预加热装置发送控制信号以控制所述预加热装置的输出，从而控制预加热的温度。

18.如权利要求17所述的温度控制方法，其特征在于，所述温度控制方法包括：

在所述流体系统开始通液之前，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第一控制信号以控制所述预加热装置开启输出；

所述温度控制系统接收所述反馈温度值；

在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于第一阈值时，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出；

在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。

19.如权利要求18所述的温度控制方法，其特征在于，所述温度控制方法包括：

在所述流体系统正在通液时，所述温度控制系统接收所述公共管路温度值；

在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异大于第二阈值时，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出；

在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异小于等于所述第二阈值时，所述温度控制系统接收所述反馈温度值；

在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于所述第一阈值时，所述温度控制系统向所述预加热装置发送所述第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出；

在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时，所述温度控制系统向所述预加热装置发送所述第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。

20.如权利要求19所述的温度控制方法，其特征在于，所述温度控制方法包括：

在所述流体系统结束通液之后，所述温度控制系统向所述预加热装置发送所述第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出。

21.一种用于如权利要求1至16中任一项所述的流体系统的流体状态监测方法，其特征在于，所述流体状态监测方法包括：

所述气泡液体传感器监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发送气泡监测结果；

所述流量传感器监测所述流体系统的所述流量值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述流量值；

所述压力传感器监测所述流体系统的所述压力值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述压力值；

所述流体状态监测系统接收所述气泡监测结果、所述流体系统的所述流量值和所述压力值，并且确定所述流体系统中的流体状态是否存在异常。

22.如权利要求21所述的流体状态监测方法，其特征在于，所述流体状态监测方法包括：

在抽液动作对气泡敏感的情况下，在所述流体系统正在抽液时，所述气泡液体传感器监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发送气泡监测结果；

所述流体状态监测系统接收所述气泡监测结果；

在监测到经预加热的所述试剂含有气泡时，所述流体状态监测系统确定所述流体系统中的流体状态存在异常，否则确定所述流体系统中的流体状态不存在异常。

23.如权利要求22所述的流体状态监测方法，其特征在于，所述流体状态监测方法包括：

在所述流体系统正在抽液时，所述流量传感器监测所述流体系统的所述流量值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述流量值，同时所述压力传感器监测所述流体系统的所述压力值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述压力值；

所述流体状态监测系统接收所述流体系统的所述流量值和所述压力值；

在所述流体系统的所述流量值和目标流量值之间的差异大于第三阈值时，所述流体状态监测系统确定所述流体系统中的流体状态存在异常；

在所述流体系统的所述流量值和所述目标流量值之间的差异小于等于所述第三阈值且所述流体系统的所述压力值和目标压力值之间的差异大于第四阈值时，所述流体状态监测系统确定所述流体系统中的流体状态存在异常，否则确定所述流体系统中的流体状态不存在异常。

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