CN212060287U - 自动分液系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了自动分液系统，所述自动分液系统包括工作台，所述工作台上设置有样液区和移液区，所述工作台上方设置有移液装置，所述移液装置固定于三轴机械臂上，适于使所述移动装置在所述样液区和移液区上方XYZ坐标系下运动，所述移液装置包括加样器，所述加样器包括筒体和可沿所述筒体内壁密封移动的推杆，所述筒体的一端上设置有头部，所述头部与加液针相连通，适于使样液出入所述加液针中。本实用新型的自动分液系统无需使用一次性吸头即可实现不同试剂自动分装，并可自动清洁内外管路，避免试剂之间相互污染，提高工作效率，降低使用成本，可广泛应用于高通量、自动化分装工序。

Description

自动分液系统

技术领域

本实用新型涉及生物领域。具体地，本实用新型涉及自动分液系统。

背景技术

随着分子诊断技术的推广，DNA提取及PCR反应过程需要配置大批量试剂、缓冲液、清洗液以完成生化反应，承载器通常为标准96孔SBS板，分液方式主要为手工分液模式，例如：采用移液器Eppendorf、Rainin，或者使用移液工作站，例如：Hamilton、Apricot。

典型的手工分液模式如下：手工将塑料枪头插入移液器末端，然后吸取试剂依次将所吸取的液体分装到96孔板；或者使用按压式分液器，移液器末端放置96孔板，按压分液器，使得瓶中的液体流入孔板。这两种方式均需大量人工操作，存在效率低下、操作手法不均一造成分液精度下降、误操作串孔等问题，同时使用大量一次性耗材。而且，还需要日常清理维护管路。

典型的自动化分液方式如下：自动化工作站一次性扎取96根塑料吸头，并使用96根吸头吸取试剂，将试剂分装至96孔板。该过程浪费大量一次性塑料吸头，并且需要单独配备试剂储存容器，日常维护频繁，设备采购及使用成本高。

因此，目前适用于自动分液的装置仍有待开发。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题至少之一。本实用新型提出了一种自动分液系统，其无需使用一次性吸头即可实现不同试剂自动分装，并可自动清洁内外管路，避免试剂之间相互污染，提高工作效率，降低使用成本，可广泛应用于高通量、自动化分装工序。

为此，本实用新型提出了一种自动分液系统，所述自动分液系统包括工作台，所述工作台上设置有样液区和移液区，所述工作台上方设置有移液装置，所述移液装置固定于三轴机械臂上，适于使所述移动装置在所述样液区和移液区上方XYZ坐标系下运动，所述移液装置包括加样器，所述加样器包括筒体和可沿所述筒体内壁密封移动的推杆，所述筒体的一端上设置有头部，所述头部与加液针相连通，适于使样液出入所述加液针中。本实用新型的自动分液系统采用特殊设计的加样器，通过推拉推杆在筒体内往复运动，可以使试剂在筒体头部与加液针之间的管路中流入和流出，从而起到分装试剂的目的。利用该自动分液系统无需额外使用一次性吸头即可实现分液目的，降低使用成本，可广泛应用于高通量、自动化分装工序。

可选的，所述移液装置包括至少两个相互串联相通且具有不同量程的加样器。

可选的，沿所述样液流入所述加液针的方向，各所述加样器的量程增大。

可选的，除最上游的加样器以外，其余加样器的筒体侧壁上均设置有通孔。

可选的，所述工作台上进一步设置有储水容器，所述加样器以及储水容器之间和/或各所述加样器之间通过转向阀相连。

可选的，所述工作台上进一步设置有擦拭装置和废液收集容器，所述擦拭装置内形成有擦拭空腔，所述加液针可拆卸地伸入所述擦拭空腔中。

可选的，所述擦拭装置上设置有入水口、出水口和干燥部件，所述入水口和所述储水容器相连通，适于向所述擦拭空腔内释放液体，所述出水口与所述废液收集容器通过废液泵相连，所述干燥部件设置于所述擦拭空腔的内壁上，适于使所述加液针侧壁干燥。

可选的，所述样液区中可拆卸地设置有样液存储容器，所述移液区设置有可移动的托盘，所述托盘上可拆卸地设置有至少一个凹槽，所述凹槽与孔板相匹配，适于使孔板可拆卸地固定于所述凹槽内。

可选的，所述加液针包括头部和尾部，所述头部呈圆柱形，与所述加样器相连，尾部呈倒锥形，所述加液针内壁上形成有聚四氟乙烯涂层。

可选的，所述自动分液系统进一步含有控制部件，所述控制部件通过电机分别与所述三轴机械臂、推杆、转向阀、废液泵、擦拭装置和托盘相连。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本实用新型一个实施例的自动移液系统示意图；

图2显示了根据本实用新型一个实施例的自动移液系统的侧视图和俯视图；

图3显示了根据本实用新型一个实施例的自动移液系统的示意图；

图4显示了根据本实用新型一个实施例的自动移液系统的管路连接示意图；

图5显示了根据本实用新型一个实施例的加液针示意图；

图6显示了根据本实用新型一个实施例的自动移液系统的管路连接示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“底部”、“表面”、“上部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提出了自动分液系统，参见图1～3，该自动分液系统包括工作台，工作台上设置有样液区a和移液区b，工作台上方设置有移液装置1，移液装置1固定于三轴机械臂上，适于使移动装置1在样液区a和移液区b上方XYZ坐标系下运动。由此，移液装置可以在样液区和移液区上方上下、前后、左右移动，从而实现吸取试剂及将试剂分装于工作容器中(如孔板)。

需要说明的是，本实用新型对于三轴机械臂的来源不作严格限定，既可以自行设计，也可以通过购买、赠予等方式获得，具体可以根据实际需要灵活选择，只要保证可以实现 XYZ坐标系下运动即可。根据本实用新型的实施例，为保证整机工作速度，该三轴机械臂均使用交流伺服电机进行驱动，移液装置使用步进电机进行驱动。

根据本实用新型的实施例，参见图4，移液装置1包括加样器100，加样器100包括筒体 10和可沿筒体10内壁密封移动的推杆20，筒体10的一端上设置有头部101，头部101与加液针200相连通，适于使样液出入加液针中。具体地，移动移液装置使加液针接触样液区中存放的液体，拉动推杆远离头部(即图中向下拉动)，液体可经加液针进入头部与加液针之间的管路中。然后，移动移液装置至移液区上方，推动推杆靠近头部，以便使液体经加液针流到移液区中预置的工作容器(孔板)中。由此，通过推杆的往复运动，从而实现吸液和排液，无需额外使用一次性吸头，降低使用成本。并且，试剂无需进入筒体内部，从而便于清洗加样器。

根据本实用新型的实施例，移液装置1包括至少两个相互串联相通且具有不同量程的加样器100。根据本实用新型的具体实施例，沿样液流入加液针200的方向(参见图4，自右向左方向)，各加样器100的量程增大。分液量较少时，可以单独使用与加液针直接相连的加样器进行分液，当分液量较多时，可以将具有不同量程的加样器串联使用，距离加液针越近，加样器的量程越小。大量程的加样器可以使吸液量范围更大，相同分液量条件下分液次数更多，分液效率更高；小量程加样器可以使分液精度更高。

根据本实用新型的实施例，除最上游的加样器以外，其余加样器的筒体侧壁上均设置有通孔。由此，一方面可以使各加样器相连通，从而可以达到吸液和排液目的。另一方面，在推杆往复运动的过程中，容易在筒体内出现微小气泡，对于小量程的加样器而言，气泡的存在会影响分装量，而通孔可以作为置换气体的出口，从而显著减少微小气泡产生。

根据本实用新型的实施例，工作台上进一步设置有储水容器300，加样器100以及储水容器300之间和/或各加样器100之间通过转向阀A相连。储水容器的设置主要有如下两方面的作用：

第一，清洗目的。通过控制转向阀的开启方式以及推杆的往复运动，以便使储水容器中的水流经加样器、两个加样器之间的管路以及加液针，以达到清洗管路和加液针的目的。因此，无需额外使用一次性吸头即可达到分液目的，降低使用成本，提高工作效率。例如，参见图4，当控制转向阀A1和A2，使储水容器与左侧加样器之间的管路打开、两个加样器之间的管路关闭，拉起左侧加样器的推杆，待有一定量水进入该加样器的筒体内后，控制转向阀A1、A2，使储水容器和左侧加样器之间的管路关闭、两个加样器之间的管路打开，拉起右侧加样器的推杆、推动左侧加样器的推杆，液体从左侧加样器流出，经右侧加样器和加液针排出。

第二，提高分液准确性。发明人发现，若各部件之间连通的管路中仅有空气，则推拉推杆时，推杆的作用对象即为空气-试剂，此时不易吸取高粘度液体，导致精密度低。进而，经储水容器清洗后留少量水在管路中，或者在吸液之前通过控制转向阀及推杆，在管路中注入少量水，当推拉推杆时，推杆的作用对象为水-空气-试剂，容易取放试剂，尤其适用于高粘度液体，提高了精密度。

根据本实用新型的实施例，工作台上进一步设置有擦拭装置400和废液收集容器500，擦拭装置400内形成有擦拭空腔，加液针200可拆卸地伸入擦拭空腔中。由此，可以擦拭加液针侧壁上残留的试剂，从而无需额外使用一次性吸头即可实现分装目的。

需要说明的是，本实用新型对于擦拭装置的位置不作严格限定，只要能够达到擦拭加液针外壁以去除残留试剂的效果即可，具体可以根据实际情况灵活选择。例如，可以直接设置在加液针外表面上，排液之后直接擦拭；也可以设置于工作台上(例如某一角落)，待排液后，移动移动装置使加液针插入擦拭空腔中，达到去除残留试剂的目的。

根据本实用新型的实施例，擦拭装置400上设置有入水口410、出水口420和干燥部件(图中未示出)，入水口410和储水容器300相连通，适于向擦拭空腔内释放液体，出水口420与废液收集容器500通过废液泵B相连，干燥部件设置于擦拭空腔的内壁上，适于使加液针侧壁干燥。通过控制转向阀A1使储水装置与擦拭装置的管路开启，开启废液泵B，水会由储水容器300泵出，经入水口410流入，边冲洗边擦拭加液针侧壁，然后残留试剂和水会一同经出水口420排至废液收集容器500中。由此，以便实现自动清洗残留试剂的目的，从而达到无需使用一次性吸头的目的。另外，通过设置干燥部件，以便清洗残留后迅速将侧壁吹干，避免残留水分影响试剂组成。

根据本实用新型的实施例，样液区a中可拆卸地设置有样液存储容器，移液区b设置有可移动的托盘，托盘上可拆卸地设置有至少一个凹槽，凹槽与孔板相匹配，适于使孔板可拆卸地固定于凹槽内。由此，便于存取试剂及实现自动分装目的。具体地，主体框架外围使用钣金封闭，背部空间为电气设备箱，用于固定安放电源、电机等部件；主体空间偏下部为抽拉式托盘(可选择全自动方式)，托盘上有待移液体容器位4个，96孔板位不少于4 个，不多于8个，机械臂初始位处为样液区，洗针废液经管路收集导向废液收集瓶；整机正面面板为半透明可翻转盖板，起到环境隔离和遮光作用。

根据本实用新型的实施例，参见图5，加液针200包括头部210和尾部220，头部210呈圆柱形，与加样器100相连，尾部220呈倒锥形，加液针200内壁上形成有聚四氟乙烯 (特氟龙)涂层。加液针200采用变径设计(末端收窄并内涂特氟龙涂层)，有助于增加排液时液体喷射速度，防止试剂挂滴黏连。

根据本实用新型的实施例，各加样器、储水装置、擦拭装置和加液针之间通过中空软管相连通，由此，便于液体在软管之间流动。本实用新型对于软管的材料不作严格限定，例如，可以为TPE、硅橡胶等，只要不影响试剂的流动及试剂组分即可，具体可以根据实际情况灵活选择。

根据本实用新型的实施例，自动分液系统进一步含有控制部件，控制部件通过电机分别与三轴机械臂、推杆、转向阀、废液泵、擦拭装置和托盘相连。由此，以便实现自动化控制。

为了方便理解，下面简要描述根据本实用新型的自动分液系统的使用流程：

上电之后整机处于停止状态，用户操作复位按钮之后进行整机复位。

(1)Z轴复位至最上方；

(2)XY轴同时复位至零位；

(3)加样器电机复位。

整机复位完成之后进入就绪/流程规划状态，此状态下用户操作开始按钮后，机器按照预设的动作流程进行工作。所有的工作过程均可拆分成以下若干个下述的动作序列：

(1)XY轴运动到指定位置；

(2)Z轴向下运动到指定位置；

(3)加样器完成指定动作(吸液、排液等)；

(4)Z轴向上运动到初始位置；

机器重复若干次上述流程后完成预设的所有工作流程。

参见图1和6，根据本实用新型的实施例的自动分液系统可以实现4种液体类型每小时分装30板标准SBS板试剂，并可以实现无人值守自动取样，大为提升人员效率。同时配备有100μl及2.5ml加样器，可以实现2μl～1ml大量程多种试剂分装；目标样液种类为4 种，其中2种为高粘度液体，粘度参考60％甘油；单次吸入样液体积最多为200μL，分液过程单次排出液体体积大于5μL，分液均匀；分液目标容器为标准96孔板，在移液空间内可能有多个96孔板，达到批量分配目的；在吸取不同种样液之前需要进行管路清洗，所有目标样液均可使用纯水清洗；同时本系统无需日常维护，不需要使用一次性吸头，大大节省使用成本，实现了高通量、自动化分装反应试剂的目的，获得可观的经济效益。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种自动分液系统，其特征在于，包括工作台，所述工作台上设置有样液区和移液区，所述工作台上方设置有移液装置，所述移液装置固定于三轴机械臂上，适于使所述移液装置在所述样液区和移液区上方XYZ坐标系下运动，

所述移液装置包括加样器，所述加样器包括筒体和可沿所述筒体内壁密封移动的推杆，所述筒体的一端上设置有头部，所述头部与加液针相连通，适于使样液出入所述加液针中。

2.根据权利要求1所述的自动分液系统，其特征在于，所述移液装置包括至少两个相互串联相通且具有不同量程的加样器。

3.根据权利要求2所述的自动分液系统，其特征在于，沿所述样液流入所述加液针的方向，各所述加样器的量程增大。

4.根据权利要求2所述的自动分液系统，其特征在于，除最上游的加样器以外，其余加样器的筒体侧壁上均设置有通孔。

5.根据权利要求2所述的自动分液系统，其特征在于，所述工作台上进一步设置有储水容器，所述加样器以及储水容器之间和/或各所述加样器之间通过转向阀相连。

6.根据权利要求5所述的自动分液系统，其特征在于，所述工作台上进一步设置有擦拭装置和废液收集容器，所述擦拭装置内形成有擦拭空腔，所述加液针可拆卸地伸入所述擦拭空腔中。

7.根据权利要求6所述的自动分液系统，其特征在于，所述擦拭装置上设置有入水口、出水口和干燥部件，所述入水口和所述储水容器相连通，适于向所述擦拭空腔内释放液体，所述出水口与所述废液收集容器通过废液泵相连，所述干燥部件设置于所述擦拭空腔的内壁上，适于使所述加液针侧壁干燥。

8.根据权利要求1所述的自动分液系统，其特征在于，所述样液区中可拆卸地设置有样液存储容器，所述移液区设置有可移动的托盘，所述托盘上可拆卸地设置有至少一个凹槽，所述凹槽与孔板相匹配，适于使孔板可拆卸地固定于所述凹槽内。

9.根据权利要求1所述的自动分液系统，其特征在于，所述加液针包括头部和尾部，所述头部呈圆柱形，与所述加样器相连，尾部呈倒锥形，所述加液针内壁上形成有聚四氟乙烯涂层。

10.根据权利要求1～9任一项所述的自动分液系统，其特征在于，所述自动分液系统进一步含有控制部件，所述控制部件通过电机分别与所述三轴机械臂、推杆、转向阀、废液泵、擦拭装置和托盘相连。

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