CN1793920B - 一种全自动微藻分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋浮游植物检测的技术领域，是一种基于双特异分子探针分析方法的全自动生化分析仪，包括采样预处理模块，裂解破碎模块，探针液槽模块，升降盘模块，恒温模块，单、多吸液头模块，定量移液和加液模块，恒温震荡模块，洗板模块，酶标模块，三维机械手，气、液控制系统，电器控制系统等装置。本发明的优点是可以全自动的流程，实现近海水域的表、中、深三层水样的藻类检测与分析，可以并行测定多达20个水样，一个水样中可测定多种优势藻类的含量，克服了传统方法人力、物力上的浪费，减小了由于复杂的手工操作带来的人为误差，提高了检测的速度和精度。本发明不仅能船装载使用，也可置于岸上使用。

Description

一种全自动微藻分析仪

技术领域

本发明涉及一种基于双特异分子探针分析方法的全自动化生化分析仪，属于海洋浮游植物检测的技术领域。

背景技术

从一定意义上看，赤潮就是海洋生态系统极度恶化的表征。研究浮游植物的生态动力学，阐明赤潮发生的机制，探索预警、预报乃至防治的方法，是海洋学家、生物和生态学家的一个极具挑战性的课题。大量、连续甚至于实时的藻类观测数据，是研究浮游植物种群变迁、构建生态动力学模型的基础。

传统的对海洋浮游植物的观察方法需要富有经验的分类学专家，并且要对整个生物群落进行观察，其次，观察过程是单调乏味而且速度慢，耗时长，尤其是对大量采集的样品，此外，一些有害赤潮种类和一些无害种类具有相似的形态学特征，以至它们之间的差别在光学显微镜下很难分辨出来，而电子显微镜的识别速度太慢无法用于赤潮监测，且需要高级的专门技术，并且对于大量样品的观测是不切实际的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种全自动微藻分析仪，该分析仪能够自动、实时、快速、准确地对海洋浮游植物进行分析，以满足浮游植物种群动力学观测“量大、连续”的需要。

本发明包括采样预处理模块，裂解破碎模块，探针液槽模块，升降盘模块，恒温模块，单、多吸液头模块，定量移液和加液模块，恒温震荡模块，洗板模块，酶标模块，三维机械手，气、液控制系统，电器控制系统等装置，以全自动的流程，实现近海水域的表、中、深三层水样的藻类检测与分析。

其中，预处理模块通过能准确分度的驱动元件驱动完成定量取水样，进行预处理取得细胞藻；

裂解破碎模块主要由裂解液瓶、超声波探头等组成，超声波探头通过气缸驱动在上下托盘对中处上下移动，实现裂解破碎藻细胞；

探针液槽模块用来存放多种试剂；

升降盘模块由酶标盘储库、升降装置组成，可以用来存放多块酶标盘，自动监测酶标盘的位置，通过能使酶标盘升降的驱动元件驱动升降装置，实现酶标盘的自动升降；

恒温模块由95度、42度温区组成；

单、多吸头模块可存放多个吸液头；

定量移液加液装置由定量移液器、定量加液器、连接软管等组成，用于转移试样和添加试剂；定量移液器用多根软管连接定量加液器，定量移液器能在气缸动作下更换吸液头，吸液头与定量移液器的接插部位为圆锥形，便于更换与密封。

恒温震荡模块是为样品的生化反应提供一个反应环境，可采用本案申请人所申请的中华人民共和国实用新型专利《全自动可控温能准确定位的震荡器》(申请号：200520003594.8)，也可采用其它具有同样功效的装置；

洗板模块、酶标模块，是完成对样品的冲洗(冲洗模式可设置)及对样品的测定，洗板机和酶标仪是生化分析上经常用到的两种标准化仪器，可采用本案申请人的中华人民共和国实用新型专利《全自动微电脑控制的洗板酶标仪为(申请号：200520007825.2)，也可采用其它的洗板机和酶标仪；

三维机械手模块的功能是根据上位机发送的宏观控制指令模拟人手完成一系列的取样、加药、取盘、传输等操作。三维机械手控制器内部集成路径规划算法，在操作过程中具有自动避障功能。三维机械手可精确控制生化分析各工序间的加液以及酶标盘的位置移动。

液流控制系统，控制液体、气体准时、准确、定量运动；分析仪控制器控制前述各元件动作。电器控制系统采用主从分布式控制系统，每个仪器模块有各自的控制板，控制板实现对相应模块的闭环控制，各个控制板通过通讯总线与上位PC机相连，PC机实现对各个控制模块的宏观协调控制。

本发明的优点是可以全自动的流程，实现近海水域的表、中、深三层水样的藻类检测与分析，可以并行测定多达20个水样，一个水样中可测定多种优势藻类的含量，克服了传统方法人力、物力上的浪费，减小了由于复杂的手工操作带来的人为误差，提高了检测的速度和精度。本发明不仅能船装载使用，也可置于岸上使用。

附图说明

图1系本发明的功能框图。

图2系本发明较佳实施例的主视图。

图3系本发明较佳实施例的俯视图。

图4系本发明较佳实施例的左视图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明。

由于生化反应所需步骤较多，在某模块进行过程中，其它模块处于等待，这样不利于时间的充分利用，20个样品处理完则需要较长的时间，所以在机械手等控制系统的设计中充分考虑了处理过程的时间重叠利用，即并行处理。在本实施例叙述过程中，仅以表层水为例。

通电初始，机械手6复位于设定0位，等待命令；温区供电，即恒温振荡器10、95度温区15、45度温区21上升至设定温度；上、下托盘步进电机25、27驱动上托盘16、下托盘19转到0位，即清洗位，汽缸驱动超声波探头2下降到清洗位，电磁阀得电导通，定量取得清水，抽滤气缸24动作，接通抽滤器26，阀箱1内的真空泵工作，抽滤掉清洗水，抽滤气缸24动作，使各滤器分离，为托盘转动做准备；超声波探头2上升到等待位，步进电机25驱动上托盘16到1号位，阀导通，定量从海水样品瓶5中取出水样，抽滤气缸24动作，各滤器连通形成密封腔，真空泵工作，过滤掉水分子，截流藻细胞到超滤膜上，抽滤水排至船舱废水收集管，抽滤气缸24动作，各滤器分离，下托盘步进电机27驱动下托盘19转到1号位，电磁阀3动作，使得裂解液瓶4中的裂解液与藻细胞混合，超声波探头2下降到工作位并工作至设定的时间，真空泵动作，将试样(裂解液和藻细胞破碎物)抽吸到下滤器18内的溶液管内，下托盘19转到移液工位20，即顺时针转动90°，为机械手转移试样进行后续实验做好准备，托盘上可放置20个溶液管，能实现20个样品的通量处理和一定的并行处理能力。械手6抓取定量移液块12，到单吸管存放处14取单通道作业吸液头A，后转位到下托盘19的移液工位20，吸取试样，把试样放到95度复制温区15中的试样管中，随后，机械手6移到单吸管存放处14放下吸液头A，再插取单通道作业吸液头B，到溶液槽22处吸取B液，(溶液槽22分成多格，可存储多种试剂，)把B液加到95度温区15中的试样管中，加液完成后，使试剂反应设定的时间，把试剂吸、放到42度温区21，机械手6带着定量移液块12在95度温区15、42度温区21、单吸管存放处14、溶液槽22之间运动，如此往复循环向溶液管内添加试剂C、D，和转换温区，各吸头的转换由气阀执行，添加的试剂量由与定量移液块12相连的定量加液器13控制，试剂在温区的时间及机械手6的行程，由设定的程序控制，各试剂添加反应完毕，机械手6抓取的定量移液块12吸取液样，移至酶标盘储库11，(酶标盘储库11可放多个酶标盘，并有自动升降装置，上面的拿走后，下面的自动上升到设定的位置)把吸取的液样加到酶标盘的12个微孔上，酶标盘采用标准的12*8孔的式样，并在各微孔中预先植入不同的捕获探针，定量移液块12到多通道吸液头支架23换取八通道作业吸液头，至溶液槽22内汲取试剂E，并分加到酶标盘的微孔上，机械手6放下定量移液块12，转到酶标盘储库11夹持已加试样的酶标盘转移到恒温振荡器10，在50℃恒温下震荡，进行夹心杂交反应，恒温震荡器10开门和关门由气缸动作，反应完毕，机械手6抓取酶标盘到洗板机15，进行第一次洗板，洗板结束，机械手6把酶标盘移回到酶标盘储库11，添加试剂F，震荡，洗板，如此循环，直到把生化反应中的试剂G、H、I添加反应完毕，抓取酶标盘到酶标仪16，酶标仪16按设定程序工作，上位机定期扫描，取得比色测定数据，可以得到一个水样中的12种优势藻类的含量。本发明可以同时测定多个水样，并行的动作在加试剂E之前完成各水样的预处理。电控箱9中含有主机板、运动控制、温度控制、液位检测、开关量输入输出、步进电机控制等电路板。

本发明将基于双特异分子探针分析方法与机械设计、精密仪器、工业控制、电机技术、传感技术、通讯技术、计算机技术有机交叉融合，通过对目标分析物的定性、定量分析，实现用分子生物学方法监控与预报赤潮，形成赤潮早期预警系统。一方面为在分子水平上开展赤潮研究，进而从分子水平认识赤潮藻遗传特征打基础，另一方面，在赤潮生消过程中展开对赤潮藻的实时检测，实现对赤潮灾害做出及时的预报，提高赤潮监测的现代化水平和海洋环境预报能力，减少海洋灾害给人们的生产生活带来的危害。

Claims (7)

1.一种全自动微藻分析仪，能够实现自动、实时、快速、准确地对海洋浮游植物进行分析，其特征在于该分析仪包括有：

一三维机械手，可夹持定量移液块、酶标盘移至确定位置；

一定量移液块，能通过气缸动作更换吸液头；

一定量加液器，用多根软管连接定量移液器；

一可放置多个溶液管的上、下托盘，及能准确分度的驱动元件；

一超声波探头，可在上、下托盘对中处上下移动；

一液流控制系统，控制液体、气体准时、准确、定量运动；

一可存放多个酶标盘的储库，及能使酶标盘升降的驱动元件；

一恒温震荡器，可由机械手操作；

一洗板机，可由机械手操作；

一酶标仪，可由机械手操作；

一分析仪控制器，控制前述各元件动作；

2.根据权利要求1所述的全自动微藻分析仪，其特征在于所述三维机械手能根据上位机发送的控制指令模拟人手完成一系列的取样、加药、取盘、传输等操作。

3.根据权利要求1所述的全自动微藻分析仪，其特征在于所述机械手控制器内部集成路径规划算法，在操作过程中具有自动避障功能。

4.根据权利要求1所述的全自动微藻分析仪，其特征在于所述超声波探头的移动可用气缸实现。

5.根据权利要求1所述的全自动微藻分析仪，其特征在于所述定量移液块与吸液头的接插部位为圆锥形，能便于更换与密封。

6.根据权利要求1所述的全自动微藻分析仪，其特征在于所述酶标盘升降的驱动元件为步进电机。

7.根据权利要求1所述的全自动微藻分析仪，其特征在于所述的上、下托盘放置有二十个溶液管，可以同时测定。

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