CN117903923A - 细胞检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了细胞检测系统和方法，所述细胞检测系统包括储液单元、转移单元和承载单元，所述承载单元包括承载板，所述承载板具有多个用于容纳细胞的承载位，所述转移单元用于将所述储液单元内的试剂转移到所述承载位内；第一移动件设置在第一导轨上；所述承载板通过第一转轴设置在第一支座上，旋转臂的两端分别通过第二转轴和第三转轴连接所述承载板和第一移动件；第一驱动模块用于驱动所述第一移动件沿着所述第一导轨正向或反向移动，推动所述承载板绕着第一转轴旋转。本发明具有定位精确等优点。

Description

细胞检测系统和方法

技术领域

本发明涉及细胞，特别涉及细胞检测系统和方法。

背景技术

在现阶段生物医疗等行业实验中，涉及多孔板的移液与溶液分配技术。从传统的24孔、96孔板，发展到现在的384、1536孔板液体操作，市面上多开发移液工作站用以取代传统的移液工具，自动化的完成梯度稀释、移液以及合并液体等高精度的液体处理任务，对于生物、化学、临床、制药等实验室的批量分析、反应、筛选、检测等工作起到重要辅助作用，当前广泛应用于生物工程、DNA质粒纯化、药物筛选、PCR前处理、DNA测序处理、临床检验样品处理等领域。

本发明根据实验室液体处理工作站需要设计一款自动化多通道移液模块，可代替人工进行高精度的液体处理，避免人工操作造成的误差，也解放人力资源。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种细胞检测系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

细胞检测系统，所述细胞检测系统包括储液单元、转移单元和承载单元，所述承载单元包括承载板，所述承载板具有多个用于容纳细胞的承载位，所述转移单元用于将所述储液单元内的试剂转移到所述承载位内；所述承载单元还包括：

第一导轨和第一移动件，所述第一移动件沿着所述第一导轨移动；

第一支座和旋转臂，所述承载板通过第一转轴设置在所述第一支座上，所述旋转臂的两端分别通过第二转轴和第三转轴连接所述承载板和第一移动件；

第一驱动模块，所述第一驱动模块用于驱动所述第一移动件沿着所述第一导轨正向或反向移动，推动所述承载板绕着第一转轴旋转。

本发明的另一目的在于提供了细胞检测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

细胞检测方法，所述细胞检测方法为：

第一驱动模块驱动第一移动件沿着第一导轨移动，推动旋转臂的底端移动，所述旋转臂的上端推动承载板绕着第一转轴旋转；

所述承载板上具有多个容纳细胞的承载位，所述旋转臂的两端分别通过第二转轴和第三转轴连接所述承载板和第一移动件；

当所述承载板和第一导轨间的夹角达到设定值，所述第一移动件停止移动；

转移单元吸取储液单元内的试剂，并转移到所述承载位内。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1. 定位精确；

利用第一驱动模块、旋转臂等设置，使得精确承载板的倾斜角度，实现承载板的精确定位，便于移液和抽液；

2.检测准确；

设置移液头，在转移试剂前，更换新的移液头，防止交叉污染，提高了细胞检测准确性；

3.多功能；

利用收集单元和储液单元的称重测量功能，实现原液来料的液体消耗检测以及液体收集量的检测。

4.本发明初始液体出口可实现高低运动控制，满足各类重悬实验操作的需要。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例的细胞检测系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的承载单元的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的承载单元的另一状态示意图；

图4是根据本发明实施例的储液单元和收集单元结构示意图。

具体实施方式

图1-图4和以下说明描述了本发明的可选具体实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些具体实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选具体实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1

本发明实施例1的细胞检测系统，如图1所示，所述细胞检测系统包括：

储液单元31、转移单元11和承载单元21，所述转移单元11用于将所述储液单元31内的试剂转移到所述承载单元21内；

承载单元21，如图2-图3所示，所述承载单元21包括：

承载板211，所述承载板211具有多个用于容纳细胞的承载位，如多个呈矩阵式分布的凹槽；

第一导轨216和第一移动件217，所述第一移动件217设置在所述第一导轨216上；

第一支座212和旋转臂213，所述承载板211通过第一转轴219设置在所述第一支座212上，所述旋转臂213的两端分别通过第二转轴214和第三转轴215连接所述承载板211和第一移动件217；

第一驱动模块218，所述第一驱动模块218用于驱动所述第一移动件217沿着所述第一导轨216正向或反向移动，推动所述承载板211绕着第一转轴219旋转，从而调整所述承载板212的倾斜角度。

为了精准地控制承载板212的倾斜角度，进一步地，所述旋转臂213和第一导轨216间夹角β=atctan((Lcosα-ΔL)/H)，L是所述旋转臂213的长度，H是所述第一转轴219和第三转轴215的高度差，α是初始状态下所述旋转臂213和第一导轨216间的夹角，sinα=H/L，ΔL是所述第一移动件217从初始状态开始的移动位移；在所述初始状态，所述第一导轨216平行于所述承载板212。

为了提高工作可靠性和位移控制准确性，进一步地，所述第一驱动模块218采用电机，所述第一导轨216采用丝杠，所述第一移动件217采用螺母。

为了收集承载位内的废液，进一步地，如图4所示，所述细胞检测系统还包括：

承载架81，所述储液单元31设置在所述承载架81上，第一传感器312设置在所述储液单元31和承载架81之间，输出储液单元31的质量；

收集单元41，所述收集单元41包括容器411、收集支架412和第二传感器413，所述容器411穿过承载架81，所述第二传感器413设置在所述容器411和收集支架412之间，输出容器411的质量，所述收集支架412固定在所述承载架81上。

为了储存试剂，如图4所示，所述储液单元31包括：

储液盒311，所述第一传感器312设置在所述储液盒311和承载架81之间；

第二导轨317和第二移动件313，所述第二导轨317固定在所述承载架81上，所述第二移动件313设置在所述第二导轨317上；

第二驱动模块314，所述第二驱动模块314用于驱动所述第二移动件313沿着所述第二导轨317正向或反向运动；

管卡支架315，所述管卡支架315呈弯曲状，承载多个管卡316，所述管卡支架315固定在所述第二移动件313上。

为了防止交叉污染，进一步地，如图4所示，所述转移单元11包括移液管112和三维机械臂111，多个移液管112设置在所述三维机械臂111上；

所述细胞检测系统还包括承载件511，多个移液头113设置在所述承载件511上，所述移液头113适于连接所述移液管112；所述承载件511设置在所述承载架81上。

本发明实施例的细胞检测方法，也即本实施例细胞检测系统的工作方法，所述细胞检测方法为：

第一驱动模块218驱动第一移动件217沿着第一导轨216移动，推动旋转臂213的底端移动，所述旋转臂213的上端推动承载板211绕着第一转轴219旋转；

所述承载板211上具有多个容纳细胞的承载位，所述旋转臂213的两端分别通过第二转轴214和第三转轴215连接所述承载板211和第一移动件217；

当所述承载板211和第一导轨216间的夹角达到设定值，所述第一移动件217停止移动；

转移单元11吸取储液单元31内的试剂，并转移到所述承载位内。

为了精确控制承载板211的倾斜角度，进一步地，所述旋转臂213和第一导轨216间夹角β=atctan((Lcosα-ΔL)/H)，L是所述旋转臂213的长度，H是所述第一转轴219和第三转轴215的高度差，α是初始状态下所述旋转臂213和第一导轨216间的夹角，sinα=H/L，ΔL是所述第一移动件217从初始状态开始的移动位移；在所述初始状态，所述第一导轨216平行于所述承载板211。

为了转移试剂并防止交叉污染，进一步地，所述转移单元11的工作方式为：

三维机械臂112驱动移液管112到达承载件511上侧并下移，移液头113固定在移液管112的下端；

三维机械臂111驱动移液头113抽取储液单元31内的试剂，并转移到所述承载位内；

所述移液头113抽取所述承载位内液体，并转移到收集单元41内。

为了实时获知试剂消耗量以及时补充试剂，进一步地，分别获得储液单元31质量变化量Δm₁以及收集单元41的质量变化量Δm₂。

实施例2

根据本发明实施例1的细胞检测系统和方法的应用例。

在本应用例中，如图1所示，在转移单元11中，三维机械臂11设置在支架91上，包括X轴、Y轴和Z轴方向的平移，多个移液管112并列设置，在三维机械臂111移动下，移液管112到达各个位置，如组合单元51、储液单元31、承载单元21和收集单元41处，分别实现组合移液头113、抽取试剂、转移试剂和抽取废液、收集废液功能。

如图2-图3所示，在承载单元21中，第一驱动模块218采用电机，驱动第一导轨（丝杠）216转动，第一移动件217采用与丝杠匹配的螺母。承载板211上侧具有多个呈矩阵式分布的承载位，细胞适于设置在每个承载位内。承载板211通过第一转轴219设置在支座212上，旋转臂213的两端分别通过第二转轴214和第三转轴215连接承载板211、第一移动件217，使得当第一驱动模块218旋转时，驱动第一移动件217沿着第一导轨216平移，从而推动旋转臂213移动时并旋转。支座212上设置阻挡件210，阻挡承载板211的进一步旋转，使得承载板211处于初始状态，也即承载板211和第一导轨216平行设置。

如图3所示，旋转臂213和第一导轨216间夹角β=atctan((Lcosα-ΔL)/H)，L是所述旋转臂213的长度，H是所述第一转轴219和第三转轴215的高度差，α是初始状态下所述旋转臂213和第一导轨216间的夹角，sinα=H/L，ΔL是所述第一移动件217从初始状态开始的移动位移；如图2所示，在所述初始状态，所述第一导轨216平行于所述承载板211。

如图4所示，组合单元51、储液单元31和收集单元41设置在承载架81上，具体方式为：

组合单元51包括承载件511及其支架512，多个呈矩阵式分布的移液头设置在所述承载件511上。承载件511固定在承载架81上。

储液单元31包括储液盒311，第一传感器312设置在储液盒311和承载架81之间，实时输出储液盒311的质量，从而达到试剂的消耗量。第二导轨317设置在承载架81上，第一移动件313设置在第二导轨317上，并在第二驱动模块314驱动下沿着所述第二导轨317竖直上下移动；管卡支架315呈弯曲状，连接第二移动件313的顶端，多个管卡316固定在管卡支架315上，当需要向储液盒311内补充试剂时，第二驱动模块314驱动第二移动件313和管卡支架315下移，输送试剂的硅胶管被卡在管卡316上。

收集单元41中，容器411穿过承载件81，并被收集支架412承载，收集支架412固定在承载架81的下侧。第二传感器413设置在容器411的底部，实时输出容器411的质量，从而得出收集废液的质量。滤网414设置在容器411的上侧，并被滤网支架415支撑，滤网支架415固定在承载架81的上侧。

本发明实施例的细胞检测方法，也即本实施例细胞检测系统的工作方法，所述细胞检测方法为：

根据承载板211倾斜角度β的要求，并根据夹角β=atctan((Lcosα-ΔL)/H)，获得第一移动件217的移动位移ΔL，进而得到第一驱动模块218的旋转角度θ=(2π·ΔL)/S，S是所述丝杠的螺距，θ是弧度制角度。

第一驱动模块218驱动第一导轨216旋转，从而驱动第一移动件217沿着第一导轨216移动，推动旋转臂213的底端移动，所述旋转臂213的上端推动承载板211绕着第一转轴219旋转；

所述承载板211上具有多个容纳细胞的承载位，所述旋转臂213的两端分别通过第二转轴214和第三转轴215连接所述承载板211和第一移动件217；

当所述承载板211和第一导轨216间的夹角达到设定值，所述第一移动件217停止移动；

第二驱动模块314驱动第二移动件313上移，也即驱动管卡支架315上移；

三维机械臂111驱动移液管112到达组合单元51的上侧，之后下降，从而将承载件511上的移液头113固定在移液管112的下侧；

之后，三维机械臂111驱动移液头113进入储液盒311内，抽取试剂，第一传感器312输出储液盒311的质量，从而获知试剂消耗量，当试剂剩余量到阈值时，补充试剂。此时，第二驱动模块314驱动第二移动件313下移，输送试剂的硅胶管被卡在管卡316上，从而项储液盒311内补充试剂；

然后，三维机械臂111驱动移液头113对准倾斜承载板211的多个承载位，将吸取的试剂注入承载位内，试剂和细胞发生相互作用，从而完成细胞检测；

移液头113吸取承载位内的废液，之后通过三维机械臂111移动到收集单元41的上侧，抽取的废液排出移液头113，穿过过滤网414后进入容器411内，第二传感器413输出质量，从而得出收集的废液的质量。

Claims (10)

1.细胞检测系统，所述细胞检测系统包括储液单元、转移单元和承载单元，所述承载单元包括承载板，所述承载板具有多个用于容纳细胞的承载位，所述转移单元用于将所述储液单元内的试剂转移到所述承载位内；其特征在于，所述承载单元还包括：

第一导轨和第一移动件，所述第一移动件沿着所述第一导轨移动；

第一支座和旋转臂，所述承载板通过第一转轴设置在所述第一支座上，所述旋转臂的两端分别通过第二转轴和第三转轴连接所述承载板和第一移动件；

第一驱动模块，所述第一驱动模块用于驱动所述第一移动件沿着所述第一导轨正向或反向移动，推动所述承载板绕着第一转轴旋转。

2.根据权利要求1所述的细胞检测系统，其特征在于，所述旋转臂和第一导轨间夹角β=atctan((Lcosα-ΔL)/H)，L是所述旋转臂的长度，H是所述第一转轴和第三转轴的高度差，α是初始状态下所述旋转臂和第一导轨间的夹角，sinα=H/L，ΔL是所述第一移动件从初始状态开始的移动位移；在所述初始状态，所述第一导轨平行于所述承载板。

3.根据权利要求2所述的细胞检测系统，其特征在于，所述第一驱动模块采用电机，所述第一导轨采用丝杠，所述第一移动件采用螺母。

4.根据权利要求1所述的细胞检测系统，其特征在于，所述细胞检测系统还包括：

承载架，所述储液单元设置在所述承载架上，第一传感器设置在所述储液单元和承载架之间，输出储液单元的质量；

收集单元，所述收集单元包括容器、收集支架和第二传感器，所述容器穿过承载架，所述第二传感器设置在所述容器和收集支架之间，输出容器的质量，所述收集支架固定在所述承载架上。

5.根据权利要求4所述的细胞检测系统，其特征在于，所述储液单元包括：

储液盒，所述第一传感器设置在所述储液盒和承载架之间；

第二导轨和第二移动件，所述第二导轨固定在所述承载架上，所述第二移动件设置在所述第二导轨上；

第二驱动模块，所述第二驱动模块用于驱动所述第二移动件沿着所述第二导轨正向或反向运动；

管卡支架，所述管卡支架呈弯曲状，承载多个管卡，所述管卡支架固定在所述第二移动件上。

6.根据权利要求4所述的细胞检测系统，其特征在于，所述转移单元包括移液管和三维机械臂，多个移液管设置在所述三维机械臂上；

所述细胞检测系统还包括承载件，多个移液头设置在所述承载件上，所述移液头适于连接所述移液管；所述承载件设置在所述承载架上。

7.细胞检测方法，所述细胞检测方法为：

第一驱动模块驱动第一移动件沿着第一导轨移动，推动旋转臂的底端移动，所述旋转臂的上端推动承载板绕着第一转轴旋转；

所述承载板上具有多个容纳细胞的承载位，所述旋转臂的两端分别通过第二转轴和第三转轴连接所述承载板和第一移动件；

当所述承载板和第一导轨间的夹角达到设定值，所述第一移动件停止移动；

转移单元吸取储液单元内的试剂，并转移到所述承载位内。

8.根据权利要求7所述的细胞检测方法，其特征在于，所述旋转臂和第一导轨间夹角β=atctan((Lcosα-ΔL)/H)，L是所述旋转臂的长度，H是所述第一转轴和第三转轴的高度差，α是初始状态下所述旋转臂和第一导轨间的夹角，sinα=H/L，ΔL是所述第一移动件从初始状态开始的移动位移；在所述初始状态，所述第一导轨平行于所述承载板。

9.根据权利要求7所述的细胞检测方法，其特征在于，所述转移单元的工作方式为：

三维机械臂驱动移液管到达承载件上侧并下移，移液头固定在移液管的下端；

三维机械臂驱动移液头抽取储液单元内的试剂，并转移到所述承载位内；

所述移液头抽取所述承载位内液体，并转移到收集单元内。

10.根据权利要求9所述的细胞检测方法，其特征在于，分别获得储液单元质量变化量Δm₁以及收集单元的质量变化量Δm₂。