CN218546778U - 一种微量移液控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微量移液控制装置，包括机架主体、驱动机构、点样台面、废液收集装置、点样机构和控制器。所述点样机构安装在Z轴运动模组上，Y轴运动模组、X轴运动模组和Z轴运动模组分别带动所述点样机构沿着Y轴、X轴和Z轴移动实施点样动作。所述控制器安装在所述机架主体内，所述操作屏、急停按钮、驱动机构和点样机构均与所述控制器电连接，所述操作屏和急停按钮用于向所述控制器输入控制信号，并通过所述控制器控制所述驱动机构和点样机构动作。所述微量移液控制装置及方法使得每次液滴都能够成功到达生物芯片上方，完成点样，成功率高，并且点样的一致性非常稳定，同时整套仪器及点样结构简单可靠，成本低。

Description

一种微量移液控制装置

技术领域

本实用新型属于生物技术领域，尤其涉及一种微量移液控制装置。

背景技术

生物芯片是通过缩微技术，根据分子间特异性地相互作用的原理，将生命科学领域中不连续的分析过程集成于硅芯片或玻璃芯片的表面的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、基因及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。

现有的点样技术对移液的控制不够精细，在精密点样的要求下，点样结果的成功率难以保证。

现有技术对液体排液量的控制不够精细，导致点样结果的一致性差，对于微量液体并且要求一致性高的场合并不适用。

现有的点样仪技术大都结构复杂，导致成本过高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种微量移液控制装置，以解决现有的点样技术对移液的控制不够精细，在精密点样的要求下，点样结果的成功率难以保证的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

本实用新型一方面提供一种微量移液控制装置，包括：

机架主体，所述机架主体上设有操作屏和急停按钮；

驱动机构，所述驱动机构包括Y轴运动模组、X轴运动模组和Z轴运动模组，所述Y轴运动模组、X轴运动模组和Z轴运动模组均安装在所述机架主体上；

点样台面，所述点样台面设置在所述机架主体上且位于所述驱动机构的下方，所述点样台面上设有芯片托板，所述芯片托板用于承载生物芯片；

点样机构，所述点样机构安装在所述驱动机构上，所述驱动机构带动所述点样机构运动至点样位置处；

废液收集装置，所述废液收集装置设置在所述点样台面上，且位于所述芯片托板的一侧，用于清洗点样机构以及接受清洗排出的废液；

控制器，所述控制器安装在所述机架主体内，所述操作屏、急停按钮、驱动机构和点样机构均与所述控制器电连接，所述操作屏和急停按钮用于向所述控制器输入控制信号，并通过所述控制器控制所述驱动机构和点样机构动作。

进一步的，所述点样机构包括安装在所述Z轴运动模组上的柱塞泵和点样头，所述点样头与所述柱塞泵连通，所述柱塞泵用于通过所述点样头吸取或排出液体，且控制吸取或排出液体的体积。

进一步的，所述废液收集装置包括清洗系统、废液槽以及电磁阀，所述电磁阀固定安装在所述Z轴运动模组上，所述电磁阀用于开启或关闭所述清洗系统，所述清洗系统用于清洗所述点样头。

进一步的，还包括相机，所述相机用于对所述生物芯片上的点样结果进行拍照并发送给控制器以检测点样的质量。

进一步的，所述点样头包括限位螺钉、垫片、连接块、衬套、导向轴、弹簧、压片、转接块和针头，所述连接块与所述Z轴运动模组连接，所述连接块上设有通孔，所述通孔内固定套设有所述衬套，所述导向轴套设在所述衬套内，且沿着所述衬套上下滑动，所述导向轴的顶端与所述限位螺钉固定连接，底端与所述转接块连接，所述限位螺钉与所述连接块的接触面上还固定套设有所述垫片，所述弹簧套设在所述导向轴上，所述弹簧的一端与所述连接块的底部抵接，另一端与所述转接块相抵接，所述针头固定安装在所述转接块上，所述针头通过所述压片进行固定，所述针头与所述柱塞泵连通。

进一步的，所述清洗系统包括第一清洗液、第二清洗液、蠕动泵、三通阀、电磁阀和废液槽，所述第一清洗液和第二清洗液分别与所述三通阀的第一接口和第二接口连通，所述三通阀的第三接口与所述蠕动泵连通，所述蠕动泵与所述电磁阀连通，所述电磁阀与所述柱塞泵和针头连通，所述第一清洗液和第二清洗液用于清洗所述针头的内壁，所述废液槽内的清洗液用于清洗所述针头的外壁及回收废液。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

本实用新型中通过Y轴运动模组、X轴运动模组和Z轴运动模组带动点样机构移动至点样位置处，使得每次液滴都能够成功到达生物芯片上方，完成点样，成功率非常高，并且点样的一致性非常稳定。同时整套仪器及点样结构简单可靠，成本低。

本实用新型采用精密柱塞泵完成对液路的精密控制，使得每次点样时的产生的液滴大小非常一致，精密运动模组携带点样机构运动至生物芯片上方非常接近的位置，针头内的液体被柱塞泵排出后产生毛细作用，使得每次液滴都能够成功到达生物芯片上方，完成点样，成功率非常高，并且点样的一致性非常稳定，同时整套仪器及点样结构简单可靠，成本低。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型提供的微量移液控制装置一实施例的结构示意图；

图2是驱动机构一实施例的结构示意图；

图3是点样台面的结构示意图；

图4是点样机构的结构示意图；

图5是点样头的爆炸示意图；

图6是清洗系统的液路图。

附图中各标记表示如下：

100-机架主体、1-操作屏、2-急停按钮、3-驱动机构、4-点样台面、31-Y轴运动模组、32-Z轴运动模组、33-X轴运动模组、5-废液槽、6-点样液体、7-芯片托板、8-点样机构、81-柱塞泵、82-点样头、9-电磁阀、10-相机、821-限位螺钉、822-垫片、823-衬套、824-连接块、825-导向轴、826-弹簧、827-压片、828- 转接块、829-针头、11-第一清洗液、12-第二清洗液、13-三通阀、14-蠕动泵、 15-废液槽。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型的实施例提供一种微量移液控制装置，包括机架主体、驱动机构、点样台面、废液收集装置、点样机构和控制器。所述机架主体上设有操作屏和急停按钮。所述驱动机构包括Y轴运动模组、X轴运动模组和Z轴运动模组，所述Y轴运动模组、X轴运动模组和Z轴运动模组均安装在所述机架主体上。所述点样台面设置在所述机架主体上且位于所述驱动机构的下方，所述点样台面上设有芯片托板，所述芯片托板用于承载生物芯片。所述废液收集装置设置在所述点样台面上，且位于所述芯片托板的一侧，用于接受清洗流程时排出的废液。所述点样机构安装在所述Z轴运动模组上，所述Y轴运动模组、X 轴运动模组和Z轴运动模组分别带动所述点样机构沿着Y轴、X轴和Z轴移动实施点样动作。所述控制器安装在所述机架主体内，所述操作屏、急停按钮、驱动机构和点样机构均与所述控制器电连接，所述操作屏和急停按钮用于向所述控制器输入控制信号，并通过所述控制器控制所述驱动机构和点样机构动作。

本实用新型中通过Y轴运动模组、X轴运动模组和Z轴运动模组带动点样机构移动至点样位置处，使得每次液滴都能够成功到达生物芯片上方，完成点样，成功率非常高，并且点样的一致性非常稳定。同时整套仪器及点样结构简单可靠，成本低。

实施例1

如图1和图2所示，本实用新型的实施例提供一种微量移液控制装置，包括机架主体100、驱动机构3、点样台面4、废液收集装置、点样机构8和控制器。所述机架主体100上设有操作屏1和急停按钮2。所述驱动机构3包括Y 轴运动模组31、X轴运动模组33和Z轴运动模组32，所述Y轴运动模组31、 X轴运动模组33和Z轴运动模组32均安装在所述机架主体100上。所述点样台面4设置在所述机架主体100上且位于所述驱动机构3的下方，所述点样台面4上设有芯片托板7，所述芯片托板7用于承载生物芯片。所述废液收集装置设置在所述点样台面4上，且位于所述芯片托板7的一侧，用于接受清洗流程时排出的废液。所述点样机构8安装在所述Z轴运动模组32上，所述Y轴运动模组31、X轴运动模组33和Z轴运动模组32分别带动所述点样机构8沿着Y 轴运动模组31、X轴运动模组33和Z轴运动模组32移动实施点样动作。所述控制器安装在所述机架主体100内，所述操作屏1、急停按钮2、驱动机构3和点样机构8均与所述控制器电连接，所述操作屏1和急停按钮2用于向所述控制器输入控制信号，并通过所述控制器控制所述驱动机构3和点样机构8动作。

所述点样机构8包括安装在所述Z轴运动模组32上的柱塞泵81和点样头 82，所述点样头82与所述柱塞泵81连通，所述柱塞泵81用于通过所述点样82 头吸取或排出液体。

微量移液控制装置中的点样机构8的运动由XYZ三个模组实现，点样的洗液/排液由精密柱塞泵81实现，通过柱塞泵81控制排液体积，根据实际要求，柱塞泵81每次可以排出体积为0.1纳升-50微升范围内任意体积的液滴大小。

首先运动模组携带点样机构8运动至点样液体6处，柱塞泵81先预吸入一段空气保证点样液体能够与系统液路中的液体充分隔离，然后柱塞泵81完成点样液体6的吸取，然后运动模组运动至芯片上方，当点样头82运动到芯片托板7上方距离非常近时，柱塞泵81排液，基于毛细现象，上生物芯片上的亲水点会将针头的液滴吸附到生物芯片表面，从而完成点样。精密的柱塞泵81以及运动模组的精密运动，保证了点样的成功率与一致性。

所述微量移液控制装置还包括相机10，所述相机10用于对所述生物芯片上的点样结果进行拍照并发送给控制器以检测点样的质量。

所述点样头82包括限位螺钉821、垫片822、连接块824、衬套823、导向轴825、弹簧826、压片827、转接块828和针头829。所述连接块824与所述z 轴运动模组32连接，所述连接块824上设有两个通孔，两个所述通孔内均固定套设有所述衬套823，两个所述导向轴825分别套设在所述衬套823内，且沿着所述衬套823上下滑动，所述导向轴825的顶端与所述限位螺钉821固定连接，底端与所述转接块828连接，所述限位螺钉821与所述连接块824的接触面上还固定套设有垫片822，两个所述弹簧826分别套设在所述导向轴825上，所述弹簧826的一端与所述连接块824的底部抵接，另一端与所述转接块828相抵接，所述针头829固定安装在所述转接块828上，且位于两个所述导向轴825 的中间位置，所述针头829通过所述压片827进行固定。

所述衬套823嵌入到连接块824上的内孔中，保证导向轴825可以在衬套 824中顺畅滑动，导向轴825上方连接的限位螺钉821与垫片822作为限位，保证位置准确；弹簧826套在导向轴825上用作缓冲作用，导向轴825的下方与转接块连接，针头829放置在转接块828的内孔内，上方通过压片827将针头 829压紧，防止针头829位置窜动，点样机构8避免针头829收到冲击对针头 829造成破坏，冲击消失后，弹簧826能够将针头复位，保证位置准确。

本实用新型采用精密柱塞泵81完成精密的点样液体控制，通过精密柱塞泵 81的排液，在针头89的针尖部位形成球状液滴，当针尖部位运动至生物芯片上方并与生物芯片接近时，由于芯片的表面张力大于针尖处的表面张力，生物芯片表面的表面张力将液体吸附下来，完成一次点样，结构简单、紧凑，节约成本。

所述废液收集装置包括清洗系统、废液槽15以及电磁阀9，所述电磁阀9 固定安装在所述Z轴运动模组32上，所述电磁阀9用于开启或关闭所述清洗系统，所述清洗系统用于清洗所述点样头82。

所述清洗系统包括第一清洗液11、第二清洗液12、蠕动泵14、三通阀13、电磁阀9和废液槽15，所述第一清洗液11和第二清洗液12分别与所述三通阀13的第一接口和第二接口连通，所述三通阀13的第三接口与所述蠕动泵14连通，所述蠕动泵14与所述电磁阀13连通，所述电磁阀13与所述柱塞泵81和针头连通，所述第一清洗液11和第二清洗液12用于清洗所述针头89的内壁，所述废液槽15内的清洗液用于清洗所述针头829的外壁。

点样完成后运动模组携带点样机构8运动至废液槽15方开始清洗流程，清洗流程开启后电磁阀9会打开，然后蠕动泵14开始工作，开始用第一清洗液11 清洗流程，将针头内的点样液体洗出，然后三通阀13切换到另一路开始使用第二清洗液12液体清洗，第一清洗液11和第二清洗液12的两次清洗能够彻底的清洗针头829内壁，然后运动模组再将针头829运动至废液槽15中的清洗液体内，完成点样针的外壁冲洗。

本实用新型采用精密柱塞泵81完成对液路的精密控制，使得每次点样时的产生的液滴大小非常一致，精密运动模组携带点样机构8运动至生物芯片上方非常接近的位置，针头829内的液体被柱塞泵81排出后产生毛细作用，使得每次液滴都能够成功到达生物芯片上方，完成点样，成功率非常高，并且点样的一致性非常稳定。同时整套仪器及点样结构简单可靠，成本低。

实施例2

本实用新型的实施例2提供一种微量液体控制方法，基于上述实施例1提供的微量移液控制装置，包括步骤：

通过所述Y轴运动模组81、X轴运动模组83和Z轴运动模组82带动所述点样机构运动至点样液体6处；

柱塞泵81预先吸入一段空气保证点样液体与系统液路中的液体充分隔离；

将点样头82伸入至点样液体内完成点样液体的吸取；

通过所述Y轴运动模组31、X轴运动模组33和Z轴运动模组32带动所述点样头运动至生物芯片的上方；

控制柱塞泵81排液，完成点样，在所述点样机构点样时，所述相机10实时拍摄点样的照片，并将照片发送给控制器，以检测点样的质量。

点样完成后通过所述Y轴运动模组31、X轴运动模组33和Z轴运动模组32带动所述点样机构8运动至废液收集装置完成清洗流程具体包括：

控制电磁阀9开启，蠕动泵14开始工作，三通阀13的第一接口打开，第二接口关闭，蠕动泵14吸取第一清洗液11进行第一次清洗；

第一清洗液11清洗完成后，三通阀13的第二接口打开，第一接口关闭，蠕动泵吸取第二清洗液12进行第二次清洗；

第二次清洗完成后通过驱动机构3带动点样头82移动至废液槽15内对点样针的外壁进行清洗同时排出第一清洗液11和第二清洗液12。

本实用新型采用精密柱塞泵完成对液路的精密控制，使得每次点样时的产生的液滴大小非常一致，精密运动模组携带点样机构8运动至生物芯片上方非常接近的位置，针头829内的液体被柱塞泵排出后产生毛细作用，使得每次液滴都能够成功到达生物芯片上方，完成点样，成功率非常高，并且点样的一致性非常稳定，同时整套仪器及点样结构简单可靠，成本低。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种微量移液控制装置，其特征在于，包括：

机架主体，所述机架主体上设有操作屏和急停按钮；

驱动机构，所述驱动机构包括Y轴运动模组、X轴运动模组和Z轴运动模组，所述Y轴运动模组、X轴运动模组和Z轴运动模组均安装在所述机架主体上；

点样台面，所述点样台面设置在所述机架主体上且位于所述驱动机构的下方，所述点样台面上设有芯片托板，所述芯片托板用于承载生物芯片；

点样机构，所述点样机构安装在所述驱动机构上，所述驱动机构带动所述点样机构运动至点样位置处；

废液收集装置，所述废液收集装置设置在所述点样台面上，且位于所述芯片托板的一侧，用于清洗点样机构以及接受清洗排出的废液；

控制器，所述控制器安装在所述机架主体内，所述操作屏、急停按钮、驱动机构和点样机构均与所述控制器电连接，所述操作屏和急停按钮用于向所述控制器输入控制信号，并通过所述控制器控制所述驱动机构和点样机构动作。

2.根据权利要求1所述的微量移液控制装置，其特征在于，所述点样机构包括安装在所述Z轴运动模组上的柱塞泵和点样头，所述点样头与所述柱塞泵连通，所述柱塞泵用于通过所述点样头吸取或排出液体，且控制吸取或排出液体的体积。

3.根据权利要求2所述的微量移液控制装置，其特征在于，所述废液收集装置包括清洗系统、废液槽以及电磁阀，所述电磁阀固定安装在所述Z轴运动模组上，所述电磁阀用于开启或关闭所述清洗系统，所述清洗系统用于清洗所述点样头。

4.根据权利要求3所述的微量移液控制装置，其特征在于，还包括相机，所述相机用于对所述生物芯片上的点样结果进行拍照并发送给控制器以检测点样的质量。

5.根据权利要求3所述的微量移液控制装置，其特征在于，所述点样头包括限位螺钉、垫片、连接块、衬套、导向轴、弹簧、压片、转接块和针头，所述连接块与所述Z轴运动模组连接，所述连接块上设有通孔，所述通孔内固定套设有所述衬套，所述导向轴套设在所述衬套内，且沿着所述衬套上下滑动，所述导向轴的顶端与所述限位螺钉固定连接，底端与所述转接块连接，所述限位螺钉与所述连接块的接触面之间还设有所述垫片，所述弹簧套设在所述导向轴上，所述弹簧的一端与所述连接块的底部抵接，另一端与所述转接块相抵接，所述针头固定安装在所述转接块上，所述针头通过所述压片进行固定，所述针头与所述柱塞泵连通。

6.根据权利要求5所述的微量移液控制装置，其特征在于，所述清洗系统包括第一清洗液、第二清洗液、蠕动泵、三通阀、电磁阀和废液槽，所述第一清洗液和第二清洗液分别与所述三通阀的第一接口和第二接口连通，所述三通阀的第三接口与所述蠕动泵连通，所述蠕动泵与所述电磁阀连通，所述电磁阀与所述柱塞泵和针头连通，所述第一清洗液和第二清洗液用于清洗所述针头的内壁，所述废液槽内的清洗液用于清洗所述针头的外壁及回收废液。

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