CN210030725U - 一种高通量基因芯片处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物医疗技术领域，尤其涉及一种高通量基因芯片处理装置，包括框架、样品处理单元、机械传动单元、第一阀组、注射器、第二阀组和舱门组件，所述框架的内部中空，所述样品处理单元包括内筒、外筒和转轴，所述机械传动单元包括分别安装在框架内的电机、第一带轮、同步带和第二带轮，所述第一阀组上设有六个及以上的试剂接口，所述舱门组件包括可转动的安装在框架的侧壁上对应所述开口位置的密封端盖。本实用新型仅通过一个维度的运动，实现大通量基因芯片的偶联和显色的自动化作用，节省了成本、提高了效率，利于推广。

Description

一种高通量基因芯片处理装置

技术领域

本实用新型涉及生物医疗技术领域，尤其涉及一种高通量基因芯片处理装置。

背景技术

尼龙膜基因芯片技术作为基因芯片三种类型之一，从上个世纪80年代提出已经开始广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防、航天等许多领域。

核酸分子杂交作为一项基本技术，已应用于核酸结构与功能研究的各个方面。核酸分子杂交具有很高的灵敏度和高度的特异性，因而该技术在分子生物学领域中已广泛地使用于克隆基因的筛选、酶切图谱的制作、基因组中特定基因序列的定性、定量检测和疾病的诊断等方面。因而它不仅在分子生物学领域中具有广泛地应用，而且在临床诊断上的应用也日趋增多。核酸杂交技术根据检测目的和检测手段的不同，可分为液相杂交、固相杂交及细胞内定位杂交。反向斑点杂交属于固相杂交一种，该技术较正向斑点杂交和凝胶电泳印迹转移杂交具有快速、简便、高敏感性、特异性强的特点，尤其是基因分型、基因突变检测，病原体的检测等方面有其独特的优势。

反向斑点杂交技术主要包括DNA提取、PCR(聚合酶链式反应，Polymerase ChainReaction)扩增、杂交、偶联及显色5个步骤，目前市面上已有杂交、偶联、显色的核酸分子杂交仪，大部分杂交仪能够实现杂交3个步骤的自动化处理，但是在面对大通量样本，由于机器本身机构受限以及杂交步骤本身因素影响，在每天标本大于200个以上的医院或第三方临床检验所基本上无法当天完成标本量检测，因此影响了工作效率。

PCR扩增和杂交步骤均可通过自动化仪器来实现，可实现高通量操作。而偶联和显色步骤的操作繁杂，如加上进行大通量检测，易造成人为因素的误差或错误，并消耗大量的人力和时间，影响基因芯片的使用效果和结果，这就迫切需要自动化设备替代手工操作，尤其是偶联和显色步骤的大通量全自动的操作。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高通量、高速度的可用于核酸分子杂交过程中偶联和显色的自动化处理的装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种高通量基因芯片处理装置，包括框架、样品处理单元、机械传动单元、第一阀组、注射器、第二阀组和舱门组件；

所述框架的内部中空，所述样品处理单元包括内筒、外筒和转轴，所述内筒与外筒的形状均呈柱形，所述内筒与外筒的内腔导通，所述外筒安装在框架的一侧，所述内筒与外筒呈内外嵌套设置，所述内筒的一端与外筒的一端均设有开口，所述外筒与内筒间均有腔室，所述转轴穿过外筒与内筒同轴连接，所述内筒中存有膜条；

所述机械传动单元包括分别安装在框架内的电机、第一带轮、同步带和第二带轮，所述电机、同步带、第一带轮、第二带轮以及转轴依次连接；

所述第一阀组上设有六个及以上的试剂接口，六个及以上的所述试剂接口均与第二阀组的输入端连接，所述第二阀组的输出端与注射器的输入端连接，所述注射器的输出端与所述腔室连接；

所述舱门组件包括可转动的安装在框架的侧壁上对应所述开口位置的密封端盖。

在可选实施例中，所述外筒的外壁包覆有柔性加热膜，所述柔性加热膜上设有集成温度传感器。

在可选实施例中，所述外筒在柔性加热膜外设有保温棉层。

在可选实施例中，所述高通量基因芯片处理装置还包括安装在框架内的PCBA控制板，所述PCBA控制板与所述集成温度传感器连接。

在可选实施例中，所述内筒的内壁沿平行于轴线的方向设有凸台。

在可选实施例中，所述内筒的内壁开有圆孔。

在可选实施例中，所述内筒与外筒的表面均设有电镀铁氟龙涂层。

在可选实施例中，所述内筒通过定位螺丝与转轴同轴连接。

在可选实施例中，所述高通量基因芯片处理装置还包括安装在框架内的废液接头、夹管阀和废液泵，所述废液接头与所述腔室导通，所述废液接头、夹管阀以及废液泵依次连接。

在可选实施例中，所述密封端盖上设有硅胶密封圈，所述硅胶密封圈的外壁设有环形槽，所述外筒的内壁设有与环形槽适配的环形凸台。

本实用新型的有益效果在于：提供一种高通量基因芯片处理装置，包括框架、样品处理单元、机械传动单元、第一阀组、注射器、第二阀组和舱门组件，所述处理装置的工作原理是带有标记物的待测样本的PCR扩增产物与基因芯片上的探针在一定的条件下杂交，杂交完成后由所述处理装置经过偶联使得尼龙膜上的标记物与酶结合，在显色液的作用下使得膜条上的标记物显色，最后通过对膜条的显色结果进行分析，判断基因的类别。具体过程为：实验前打开舱门组件，将膜条置于内筒中后关闭舱门组件，膜条反应时所需的试剂保留在外筒与内筒之间的腔室中，试剂根据检测流程通过第一阀组、注射器和第二阀组通入所述腔室中，第一阀组设有6个接口分别对应6种试剂，根据需要可以加入所需试剂，较于传统采用的试液加注方式，可以避免试剂之间产生反应，有利于提高实验的准确性；固定在电机上的第一带轮通过同步带带动第二带轮转动，进而带动内筒旋转，内筒以特定的速度按照一定角度和频率摆动，外筒与整机的框架连接，内筒与转轴连接，实现样品处理单元与机械传动单元的连接；内筒摆动时对试剂进行搅动，带动膜条和试剂充分接触和反应，进而实现不同试剂的混匀和膜条的搅拌，从而实现大通量基因芯片与膜条的偶联及显色；关闭舱门组件的密封端盖后即可完成内筒的密封。本实用新型仅通过一个维度的运动，实现大通量基因芯片的偶联和显色的自动化作用，节省了成本、提高了效率，利于推广。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例的高通量基因芯片处理装置的结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例的高通量基因芯片处理装置的另一结构示意图；

图3所示为本实用新型实施例的高通量基因芯片处理装置的剖视图；

图4所示为本实用新型实施例的机械传动单元的结构示意图；

图5所示为本实用新型实施例的内筒的结构示意图；

标号说明：

1-框架； 11-PCBA控制板； 12-废液接头； 13-夹管阀； 14-废液泵； 15-显示触摸屏； 16-光电传感器； 17-码盘；

2-样品处理单元； 21-内筒； 22-外筒； 23-转轴； 231-转轴密封圈； 24-柔性加热膜； 25-保温棉层； 26-凸台； 27-圆孔；

3-机械传动单元； 31-电机； 32-第一带轮； 33-同步带； 34-第二带轮；

4-第一阀组；

5-注射器；

6-第二阀组；

7-舱门组件； 71-密封端盖。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：仅通过一个维度的运动，实现大通量基因芯片的偶联和显色的自动化作用，节省了成本、提高了效率，利于推广。

请参照图1至图5所示，本实用新型的一种高通量基因芯片处理装置，包括框架、样品处理单元、机械传动单元、第一阀组、注射器、第二阀组和舱门组件；

所述框架的内部中空，所述样品处理单元包括内筒、外筒和转轴，所述内筒与外筒的形状均呈柱形，所述内筒与外筒的内腔导通，所述外筒安装在框架的一侧，所述内筒与外筒呈内外嵌套设置，所述内筒的一端与外筒的一端均设有开口，所述外筒与内筒间均有腔室，所述转轴穿过外筒与内筒同轴连接，所述内筒中存有膜条；

所述机械传动单元包括分别安装在框架内的电机、第一带轮、同步带和第二带轮，所述电机、同步带、第一带轮、第二带轮以及转轴依次连接；

所述第一阀组上设有六个及以上的试剂接口，六个及以上的所述试剂接口均与第二阀组的输入端连接，所述第二阀组的输出端与注射器的输入端连接，所述注射器的输出端与所述腔室连接；

所述舱门组件包括可转动的安装在框架的侧壁上对应所述开口位置的密封端盖。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：所述处理装置的工作原理是带有标记物的待测样本的PCR扩增产物与基因芯片上的探针在一定的条件下杂交，杂交完成后由所述处理装置经过偶联使得尼龙膜上的标记物与酶结合，在显色液的作用下使得膜条上的标记物显色，最后通过对膜条的显色结果进行分析，判断基因的类别。具体过程为：实验前打开舱门组件，将膜条置于内筒中后关闭舱门组件，膜条反应时所需的试剂保留在外筒与内筒之间的腔室中，试剂根据检测流程通过第一阀组、注射器和第二阀组通入所述腔室中，第一阀组设有6个接口分别对应6种试剂，根据需要可以加入所需试剂，较于传统采用的试液加注方式，可以避免试剂之间产生反应，有利于提高实验的准确性；固定在电机上的第一带轮通过同步带带动第二带轮转动，进而带动内筒旋转，内筒以特定的速度按照一定角度和频率摆动，外筒与整机的框架连接，内筒与转轴连接，实现样品处理单元与机械传动单元的连接；内筒摆动时对试剂进行搅动，带动膜条和试剂充分接触和反应，进而实现不同试剂的混匀和膜条的搅拌，从而实现大通量基因芯片与膜条的偶联及显色；关闭舱门组件的密封端盖后即可完成内筒的密封。

进一步的，所述外筒的外壁包覆有柔性加热膜，所述柔性加热膜上设有集成温度传感器。

从上述描述可知，柔性加热膜用以提供基因芯片-尼龙膜条检测流程中所需的特定实验温度，保证试剂能够被均匀加热，柔性加热膜上集成的温度传感器用以检测试剂是否达到实验所需温度，保证检测数据的精准性。

进一步的，所述外筒在柔性加热膜外设有保温棉层。

从上述描述可知，保温棉层的作用是防止热量的散失。

进一步的，所述高通量基因芯片处理装置还包括安装在框架内的PCBA控制板，所述PCBA控制板与所述集成温度传感器连接。

从上述描述可知，PCBA控制板用以实现各部件的自动化控制。

进一步的，所述内筒的内壁沿平行于轴线的方向设有凸台。

从上述描述可知，内筒中设有凸台，用以防止膜条在旋转过程中粘黏在筒壁上。

进一步的，所述内筒的内壁开有圆孔。

从上述描述可知，内筒的侧壁上开设有圆孔，用以实现外筒与内筒的内腔的连通。

进一步的，所述内筒与外筒的表面均设有电镀铁氟龙涂层。

从上述描述可知，内筒与外筒的表面均设有电镀铁氟龙涂层，可以减少检测过程中试剂的残留。

进一步的，所述内筒通过定位螺丝与转轴同轴连接。

从上述描述可知，采用螺丝保证了连接结构的稳定，同时减低了成本。

进一步的，所述高通量基因芯片处理装置还包括安装在框架内的废液接头、夹管阀和废液泵，所述废液接头与所述腔室导通，所述废液接头、夹管阀以及废液泵依次连接。

从上述描述可知，夹管阀打开后，废液泵通过废液接头将腔室中的废液抽干，而后打开舱门组件即可拿出检测完成的膜条；关闭舱门组件，废液接头、夹管阀和废液泵向内筒中加注清洗试剂，内筒进行整圆转动清洗，清洗完成后废液泵再将清洗试剂抽出，至此结束整个检测流程。

进一步的，所述密封端盖上设有硅胶密封圈，所述硅胶密封圈的外壁设有环形槽，所述外筒的内壁设有与环形槽适配的环形凸台。

从上述描述可知，硅胶密封圈进一步保证了装置的密封性，提高了检测精度。

请参照图1至图5所示，本实用新型的实施例一为：一种高通量基因芯片处理装置，包括框架1、样品处理单元2、机械传动单元3、第一阀组4、注射器5、第二阀组6和舱门组件7；

所述框架1的内部中空，所述样品处理单元2包括内筒21、外筒22和转轴23，所述内筒21与外筒22的形状均呈柱形，所述内筒21与外筒22的内腔导通，所述外筒22安装在框架1的一侧，所述内筒21与外筒22呈内外嵌套设置，所述内筒21的一端与外筒22的一端均设有开口，所述外筒22与内筒21间均有腔室，所述转轴23穿过外筒22与内筒21同轴连接，所述内筒21中存有膜条；

所述机械传动单元3包括分别安装在框架1内的电机31、第一带轮32、同步带33和第二带轮34，所述电机31、同步带33、第一带轮32、第二带轮34以及转轴23依次连接；

所述第一阀组4上设有六个及以上的试剂接口，六个及以上的所述试剂接口均与第二阀组6的输入端连接，所述第二阀组6的输出端与注射器5的输入端连接，所述注射器5的输出端与所述腔室连接；

所述舱门组件7包括可转动的安装在框架1的侧壁上对应所述开口位置的密封端盖71。

请参照图1所示，本实用新型的实施例二为：一种高通量基因芯片处理装置，包括框架1、样品处理单元2、机械传动单元3、第一阀组4、注射器5、第二阀组6和舱门组件7；

请参照图3所示，所述框架1的内部中空，所述样品处理单元2包括内筒21、外筒22和转轴23，所述内筒21与外筒22的形状均呈柱形，所述内筒21与外筒22的内腔导通，所述外筒22安装在框架1的一侧，所述内筒21与外筒22呈内外嵌套设置，所述内筒21的一端与外筒22的一端均设有开口，所述外筒22与内筒21间均有腔室，所述转轴23穿过外筒22与内筒21同轴连接，所述内筒21中存有膜条；

请参照图2和图4所示，所述机械传动单元3包括分别安装在框架1内的电机31、第一带轮32、同步带33和第二带轮34，所述电机31、同步带33、第一带轮32、第二带轮34以及转轴23依次连接；

所述第一阀组4上设有六个及以上的试剂接口，六个及以上的所述试剂接口均与第二阀组6的输入端连接，所述第二阀组6的输出端与注射器5的输入端连接，所述注射器5的输出端与所述腔室连接；

所述舱门组件7包括可转动的安装在框架1的侧壁上对应所述开口位置的密封端盖71。

请参照图1和图5所示，所述外筒22的外壁包覆有柔性加热膜24，所述柔性加热膜24上设有集成温度传感器。所述外筒22在柔性加热膜24外设有保温棉层25。所述内筒21的内壁沿平行于轴线的方向设有凸台26。所述内筒21的内壁开有圆孔27。所述内筒21与外筒22的表面均设有电镀铁氟龙涂层。所述内筒21通过定位螺丝与转轴23同轴连接。所述密封端盖71上设有硅胶密封圈，所述硅胶密封圈的外壁设有环形槽，所述外筒22的内壁设有与环形槽适配的环形凸台26。所述高通量基因芯片处理装置还包括安装在框架1内的废液接头12、夹管阀13和废液泵14，所述废液接头12与所述腔室导通，所述废液接头12、夹管阀13以及废液泵14依次连接。转轴23上设有转轴密封圈231，转轴密封圈231的金属外壳通过过盈配固定在外筒22上，转轴23的一端穿过转轴密封圈231中间的软性密封部件并通过螺丝与内筒21连接，从而实现连接结构的密封。

请参照图3所示，所述高通量基因芯片处理装置还包括安装在框架1内的PCBA控制板11、光电传感器16和显示触摸屏15，所述PCBA控制板11与所述集成温度传感器连接。当温度传感器检测到检测流程所需的温度后，PCBA控制板11发出一定数量的脉冲信号给电机31，电机31以一定的速度和角度转动，固定在电机31上的第一带轮32通过同步带33带动第二带轮34转动，进而带动内筒21旋转，使试剂与膜条进行充分的接触和反应，达到反应时间后，光电传感器16结合码盘17将内筒21摆动的相对位置信息传给PCBA控制板11，PCBA控制板11控制电机31停机，进而使内筒21复位。通过显示触摸屏15输入放置的膜条的数量，PCBA控制板11计算实验所需的试剂量并在屏幕显示，按照要求依次控制阀组添加试剂。第一阀组4、注射器5和第二阀组6根据需要的试剂量经过接头8注入到腔室中。

综上所述，本实用新型提供一种高通量基因芯片处理装置，包括框架、样品处理单元、机械传动单元、第一阀组、注射器、第二阀组和舱门组件，所述处理装置的工作原理是带有标记物的待测样本的PCR扩增产物与基因芯片上的探针在一定的条件下杂交，杂交完成后由所述处理装置经过偶联使得尼龙膜上的标记物与酶结合，在显色液的作用下使得膜条上的标记物显色，最后通过对膜条的显色结果进行分析，判断基因的类别。具体过程为：实验前打开舱门组件，将膜条置于内筒中后关闭舱门组件，膜条反应时所需的试剂保留在外筒与内筒之间的腔室中，试剂根据检测流程通过第一阀组、注射器和第二阀组通入所述腔室中，第一阀组设有6个接口分别对应6种试剂，根据需要可以加入所需试剂，较于传统采用的试液加注方式，可以避免试剂之间产生反应，有利于提高实验的准确性；固定在电机上的第一带轮通过同步带带动第二带轮转动，进而带动内筒旋转，内筒以特定的速度按照一定角度和频率摆动，外筒与整机的框架连接，内筒与转轴连接，实现样品处理单元与机械传动单元的连接；内筒摆动时对试剂进行搅动，带动膜条和试剂充分接触和反应，进而实现不同试剂的混匀和膜条的搅拌，从而实现大通量基因芯片与膜条的偶联及显色；关闭舱门组件的密封端盖后即可完成内筒的密封。本实用新型仅通过一个维度的运动，实现大通量基因芯片的偶联和显色的自动化作用，节省了成本、提高了效率，利于推广。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高通量基因芯片处理装置，其特征在于，包括框架、样品处理单元、机械传动单元、第一阀组、注射器、第二阀组和舱门组件；

所述框架的内部中空，所述样品处理单元包括内筒、外筒和转轴，所述内筒与外筒的形状均呈柱形，所述内筒与外筒的内腔导通，所述外筒安装在框架的一侧，所述内筒与外筒呈内外嵌套设置，所述内筒的一端与外筒的一端均设有开口，所述外筒与内筒间均有腔室，所述转轴穿过外筒与内筒同轴连接，所述内筒中存有膜条；

所述机械传动单元包括分别安装在框架内的电机、第一带轮、同步带和第二带轮，所述电机、同步带、第一带轮、第二带轮以及转轴依次连接；

所述第一阀组上设有六个及以上的试剂接口，六个及以上的所述试剂接口均与第二阀组的输入端连接，所述第二阀组的输出端与注射器的输入端连接，所述注射器的输出端与所述腔室连接；

所述舱门组件包括可转动的安装在框架的侧壁上对应所述开口位置的密封端盖。

2.根据权利要求1所述的高通量基因芯片处理装置，其特征在于，所述外筒的外壁包覆有柔性加热膜，所述柔性加热膜上设有集成温度传感器。

3.根据权利要求2所述的高通量基因芯片处理装置，其特征在于，所述外筒在柔性加热膜外设有保温棉层。

4.根据权利要求2所述的高通量基因芯片处理装置，其特征在于，所述高通量基因芯片处理装置还包括安装在框架内的PCBA控制板，所述PCBA控制板与所述集成温度传感器连接。

5.根据权利要求1所述的高通量基因芯片处理装置，其特征在于，所述内筒的内壁沿平行于轴线的方向设有凸台。

6.根据权利要求1所述的高通量基因芯片处理装置，其特征在于，所述内筒的内壁开有圆孔。

7.根据权利要求1所述的高通量基因芯片处理装置，其特征在于，所述内筒与外筒的表面均设有电镀铁氟龙涂层。

8.根据权利要求1所述的高通量基因芯片处理装置，其特征在于，所述内筒通过定位螺丝与转轴同轴连接。

9.根据权利要求1所述的高通量基因芯片处理装置，其特征在于，所述高通量基因芯片处理装置还包括安装在框架内的废液接头、夹管阀和废液泵，所述废液接头与所述腔室导通，所述废液接头、夹管阀以及废液泵依次连接。

10.根据权利要求1所述的高通量基因芯片处理装置，其特征在于，所述密封端盖上设有硅胶密封圈，所述硅胶密封圈的外壁设有环形槽，所述外筒的内壁设有与环形槽适配的环形凸台。

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