CN220690956U - 全自动液体稀释工作站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全自动液体稀释工作站，包括操作台、运动单元、吸头放置单元、稀释液放置单元、样本放置单元和控制单元；吸头放置单元、稀释液放置单元和样本放置单元均安装在操作台上；吸头放置单元包括若干吸头，稀释液放置单元包括若干稀释液储放格，样本放置单元包括若干样本储放格，运动单元包括转动部件和升降部件，转动部件安装在操作台上，升降部件安装在转动部件上，升降部件设有若干吸头接口；控制单元包括检测模块、数据处理模块和数据存储模块，检测模块、数据处理模块和数据存储模块之间相互两两信号连接。本实用新型可以实现多个不同浓度的样本自动化稀释到固定浓度，属于液体稀释技术领域。

Description

全自动液体稀释工作站

技术领域

本实用新型涉及液体稀释技术领域，具体涉及一种全自动液体稀释工作站。

背景技术

在常规PCR、二代测序、免疫等领域中，经常需要对原液进行标准化稀释，以获得低浓度原液来进行后续试验。特别是tNGS领域，由于反应液、引物等物质是定量的，故模板投入量是相对固定的，所以导致核酸投入总量是一定的，一般取10ng/ul浓度以下核酸进行后续操作。由于实验流程要求核酸浓度固定，但每个样本提取核酸浓度不一致，导致每个样本稀释倍数不一致，故在进行实验过程中需要对每个样本进行个性化稀释。对样本进行稀释目前为人工稀释方式，采用的是单通道移液器，对每个样本提取后的核酸浓度进行测定后，然后通过计算后对每个样本进行个性化稀释，此过程不仅操作费时费力，而且由于样本量较大且使用八连管极易造成取样错误、样本稀释错误及样本交叉污染等情况，造成实验失败，严重情况下造成报告错误，严重影响检测结果准确性。

现有自动化技术不能满足于多个不同浓度样本同步稀释至固定浓度这一过程(如公开号为CN111811919A的专利)。因此，亟需提供一种不需要人为干预、能自动且高效、个性化稀释液体工作站，以实现由样本精准、个性化自动化稀释。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种全自动液体稀释工作站，不需要人为干预，实现多个不同浓度样本自动化稀释到固定浓度。

其技术方案如下：

一种全自动液体稀释工作站，包括操作台、运动单元、吸头放置单元、稀释液放置单元、样本放置单元和控制单元；吸头放置单元、稀释液放置单元和样本放置单元均安装在操作台上；吸头放置单元包括若干吸头，若干吸头阵列分布；稀释液放置单元包括若干稀释液储放格，若干稀释液储放格阵列分布；样本放置单元包括若干样本储放格，若干样本储放格阵列分布；运动单元包括转动部件和升降部件，转动部件安装在操作台上，升降部件安装在转动部件上随转动部件转动，升降部件设有若干吸头接口用以配合连接若干吸头；控制单元包括检测模块、数据处理模块和数据存储模块，检测模块用以检测稀释液放置单元和样本放置单元的体积，检测模块、数据处理模块和数据存储模块之间相互两两信号连接。

在其中一个实施例中，转动部件包括转动电机和中轴，操作台内部中空设置，转动电机安装在操作台内，中轴和转动电机的输出轴固定连接，中轴通过轴承与操作台转动连接；升降部件安装在中轴上。

在其中一个实施例中，升降部件包括连接架、升降气缸和吸头阵列连接块，连接架的一端套接在中轴上，升降气缸安装在连接架的另一端，吸头阵列连接块固定连接在升降气缸的输出端，若干吸头接口在吸头阵列连接块上阵列分布。

在其中一个实施例中，吸头接口包括腔体、气管、弹簧、活塞和密封圈，吸头阵列连接块上设有安装通孔，腔体固定在安装通孔内，气管和腔体的一端连接，活塞与腔体滑移连接，弹簧的一端和活塞固定连接，弹簧的另一端与腔体的一端固定连接；密封圈安装在腔体的另一端用以密封吸头与腔体的连接处。

在其中一个实施例中，样本放置单元的数量为两个，两个样本放置单元均安装在操作台上；吸头放置单元、稀释液放置单元和两个样本放置单元沿中轴周向均匀分布。

在其中一个实施例中，检测模块包括位置检测传感器和水位传感器，吸头阵列连接块、吸头放置单元、稀释液放置单元和两个样本放置单元上分别安装有一个位置传感器，稀释液放置单元和两个样本放置单元上分别安装有一个水位传感器；所有的位置检测传感器和水位传感器均与数据处理模块信号连接。

在其中一个实施例中，一种全自动液体稀释工作站还包括透明外罩，透明外罩安装在操作台上，运动单元、吸头放置单元、稀释液放置单元、样本放置单元和控制单元均位于透明外罩内侧。

在其中一个实施例中，透明外罩的侧壁设有USB接口以及控制面板，USB接口以及控制面板均与数据处理模块电性连接。

在其中一个实施例中，透明外罩的侧壁还设有开合门。

在其中一个实施例中，一种全自动液体稀释工作站还包括多个紫外灯，多个紫外灯均与中轴固定连接，多个紫外灯沿中轴周向均匀分布。

本实用新型所提供的技术方案具有以下的优点及效果：

本实用新型的全自动液体稀释工作站，其通过控制单元控制运动单元按照特定路线运动，从而根据需要装配吸头放置单元内的吸头，然后通过吸头将稀释液放置单元和样本放置单元进行吸取然后释放到相应的区域，从而实现多个样本全自动液体稀释。

附图说明

图1为一种全自动液体稀释工作站的立体图。

图2为去掉透明外罩后的一种全自动液体稀释工作站的立体图。

图3为转动部件的立体图。

图4为操作台的立体图。

图5为透明外罩的立体图。

图6为升降部件的立体图。

图7为样本放置单元的立体图。

图8为开合门的立体图。

图9为吸头阵列连接块的立体图。

图10为吸头接口和吸头连接的立体图。

图11为吸头接口和吸头连接的主视图。

图12为图11的A-A剖视图。

其中，1为操作台，2为矩形缺口，3为透明外罩，4为电源接口，5为USB接口，6为控制面板，7为样本放置单元，8为稀释液放置单元，9为吸头放置单元，10为转动部件，11为吸头阵列连接块，12为升降部件，13为紫外灯，14为转动电机，15为联轴器，16为中轴，17为轴承安装槽，18为连接架，19为升降气缸，20为升降气缸的输出端，21为样本储放格，22为开合门，23为吸头接口，24为气管，25为腔体，26为吸头，27为弹簧，28为活塞，29为密封圈。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照说明书附图对本实用新型的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，本文中“固定于”、“连接于”，可以是直接固定或连接于一个元件，也可以是间接固定或连接于一个元件。

如图1-12所示，本实施例提供的一种全自动液体稀释工作站，包括操作台1、运动单元、吸头放置单元9、稀释液放置单元8、样本放置单元和控制单元；吸头放置单元9、稀释液放置单元8和样本放置单元均安装在操作台1上；吸头放置单元9包括若干吸头26，若干吸头阵列分布；稀释液放置单元8包括若干稀释液储放格，若干稀释液储放格阵列分布；

如图7所示，样本放置单元包括若干样本储放格21，若干样本储放格21阵列分布；运动单元包括转动部件10和升降部件12，转动部件10安装在操作台1上，升降部件12安装在转动部件10上随转动部件10转动，升降部件12设有若干吸头接口23用以配合连接若干吸头26；控制单元包括检测模块、数据处理模块和数据存储模块，检测模块用以检测稀释液放置单元8和样本放置单元的体积，检测模块、数据处理模块和数据存储模块之间相互两两信号连接。本实施例中，操作台1为一个安装零件以及方便其他零件工作的平台，其顶部为平面，可以为圆台也可以为立方体结构的平台。吸头放置单元9可以根据吸头的结构或者规格去设计，这里可以选用一个顶部具有凹槽的块体，由于吸头26需要阵列分布，因此在块体的凹槽上设置等间距的间隔条间隔即可，吸头的数量根据需要稀释样本的数量放置到吸头放置单元9。稀释液放置单元8也可以是顶部具有凹槽的块体，然后在块体的凹槽内设有若干样本储放格21，从而在样本储放格21放置稀释液。运动单元的转动部件10可以是转动电机14直接带动升降部件12转动，也可以是其他结构，升降部件12可以是气缸，也可以是电动推杆，根据实际需要设置即可。样本放置单元的结构可以和稀释液放置单元8一致。检测模块可以是能检测稀释液储放格内稀释液水位高度的水位传感器，可以根据需要设置水位传感器的数量，若是为了准确度高，则可以在每个稀释液储放格都设置一个水位传感器进行检测。而为了方便转动部件10转动到特定位置，既可以通过将吸头放置单元9、稀释液放置单元8和样本放置单元都设置在固定位置，只需设置转动的角度范围即可实现位置对应，也可以分别在吸头放置单元9、稀释液放置单元8、样本放置单元设置位置检测传感器，从而在转动部件10转动到相应位置时发送信号停止转动，实现位置对应；吸头则可以应用现有技术中的吸头吸取稀释液，如背景技术中专利所记载的吸取稀释液的结构。数据处理模块可以是现有的单片机，数据储存模块可以是现有的硬盘。

本实施例的全自动液体稀释工作站，其工作原理为：先将样本放置到样本放置单元7，然后根据样本放置单元7内的样本数量放置吸头到吸头放置单元9，再放置稀释液到稀释液放置单元8内，数据处理模块根据设定好的程序发送信号给转动部件10带动升降部件12转动，转动到吸头放置单元9正上方时停止，数据处理模块发送信号给升降部件12启动带动吸头接口23下降到吸头放置单元9，由于吸头以及升降部件12位置对应，从而只需吸头接口23下降到相应位置即可使得吸头插入吸头接口23内，数据处理模块发送信号给升降部件12启动上升，然后数据处理模块发送信号给转动部件10转动到稀释液放置单元8，数据处理模块发送信号给升降部件12下降到稀释液放置单元8，吸头吸取稀释液，数据处理模块发送信号给升降部件12上升，数据处理模块发送信号给转动部件10转动到样本放置单元7，数据处理模块发送信号给升降部件12下降，吸头释放稀释液到样本放置单元7进行稀释，从而实现多个样本全自动液体稀释。

如图2-4所示，转动部件10包括转动电机14和中轴16，操作台1内部中空设置，转动电机14安装在操作台1内，中轴16和转动电机14的输出轴通过联轴器15固定连接，中轴16通过轴承与操作台1转动连接；升降部件12安装在中轴16上。转动电机14可以是现有市面上能带动中轴16转动的电动机即可，中轴16可以是圆柱形轴，也可以是方形轴，根据实际需要选取即可。操作台1顶部设有轴承安装槽17，轴承安装在轴承安装槽17内。

如图6所示，升降部件12包括连接架18、升降气缸19和吸头阵列连接块11，连接架18的一端套接在中轴16上，升降气缸19安装在连接架18的另一端，吸头阵列连接块11固定连接在升降气缸的输出端20，若干吸头接口23在吸头阵列连接块11上阵列分布。在该实施例中，连接架18为圆环和两个连接杆连接组成，两个连接杆平行设置，圆环套在中轴16的外表面，可以通过螺钉固定。两个连接杆的外端固定连接升降气缸19，升降气缸19和外部的气源连接，升降气缸19和数据处理模块连接，通过数据处理模块控制启动或关闭。吸头阵列连接块11则随着升降气缸19升降，吸头接口23则连接外部气源。此处可以根据实际需要设置，若是想要精确每一个吸头接口23所连接的吸头单独实现对稀释液抽吸，则每一个吸头接口23分别连接一个气管24，然后进行分别控制提供正气压或负压抽吸，若是不需要如此精确，则将所有吸头接口23所设置的气管24连接到一个气体容器，然后外部气源和这个气体容器连接从而实现对所有吸头接口23进行提供正气压或负压抽吸。

如图9-12所示，吸头接口23包括腔体25、气管24、弹簧27、活塞28和密封圈29，吸头阵列连接块11上设有安装通孔，腔体25固定在安装通孔内，气管24和腔体25的一端连接，活塞28与腔体25滑移连接，弹簧27的一端和活塞28固定连接，弹簧27的另一端与腔体25的一端固定连接；密封圈29安装在腔体25的另一端用以密封吸头与腔体25的连接处。在该实施例中，腔体25可以为圆柱形腔体25，其内部中空，一端开口和吸头连接，另一端设置和气管24连接的管口，气管24和外部的气源连接，可以通过气泵供气或抽吸，从而带动活塞28在腔体25内沿腔体25的轴向滑移，弹簧27位于活塞28和腔体25的一端内壁之间，给活塞28提供部分初始应力，从而在无气压差的时候，使得活塞28回到固定位置，通过活塞28在腔体25内滑移，从而实现腔体25出现气压差，从而使得吸头可以吸取稀释液/释放稀释液。密封圈29则是密封吸头和腔体25，避免两者连接出现空隙导致无法实现吸头吸取稀释液/释放稀释液。

如图7所示，样本放置单元的数量为两个，两个样本放置单元均安装在操作台1上；吸头放置单元9、稀释液放置单元8和两个样本放置单元沿中轴16周向均匀分布。样本放置单元为一个矩形方块结构，样本放置单元通过在顶部表面设置若干样本储放格21，从而根据需要放置样本到相应的样本储放格21内，这样设置，首先可以确保样本位置固定，然后方便吸头释放稀释液时位置对应，避免释放位置错误导致稀释倍数出错。

检测模块包括位置检测传感器和水位传感器，吸头阵列连接块11、吸头放置单元9、稀释液放置单元8和两个样本放置单元上分别安装有一个位置传感器，稀释液放置单元8和两个样本放置单元上分别安装有一个水位传感器；所有的位置检测传感器和水位传感器均与数据处理模块信号连接。通过在吸头阵列连接块11、吸头放置单元9、稀释液放置单元8和两个样本放置单元上分别安装有一个位置传感器，从而吸头阵列连接块11随着中轴16转动到吸头放置单元9、稀释液放置单元8和两个样本放置单元任意对应的位置时，吸头阵列连接块11上的位置传感器和对应的位置传感器感应从而发出信号，数据处理模块收到相应信号之后控制转动电机14停机，使吸头阵列连接块11停止转动，方便升降部件12带动吸头阵列连接块11升降。在此实施例中，吸头阵列连接块11还应设置高度传感器，高度传感器和数据处理模块信号连接。通过设置高度传感器，从而吸头阵列连接块11随着升降部件12下降到应用位置时，高度传感器发出信号给数据处理模块，从而数据处理模块控制升降部件12的升降气缸19停止下降动作，从而方便吸头阵列连接块11上的吸头吸取样本或者释放样本，也或者是吸取/释放稀释液。通过在稀释液放置单元8和两个样本放置单元上设置水位传感器，可以检测稀释液放置单元8和两个样本放置单元的液位高度，通过将液位高度数据发送到数据处理模块进行处理计算，从而得到稀释液放置单元8和两个样本放置单元内的体积，从而可以计算出样本稀释倍数。

如图5所示，一种全自动液体稀释工作站还包括透明外罩3，透明外罩3安装在操作台1上，运动单元、吸头放置单元9、稀释液放置单元8、样本放置单元和控制单元均位于透明外罩3内侧。透明外罩3可以是PVC板制备，也可以是玻璃制备。透明外罩3可以是圆柱形也可以是立方体结构。操作台1为圆柱形结构时，透明外罩3为圆柱形，透明外罩3的底端边沿和操作台1的顶端边沿贴合，也可以在操作台1顶部设置一个插槽，方便透明外罩3插在插槽上，不仅方便定位，也方便透明外罩3稳定在操作台1上。

如图5所示，透明外罩3的侧壁设有USB接口5以及控制面板6，USB接口5以及控制面板6均与数据处理模块电性连接。USB接口5用于数据储存和拷贝，USB接口5为现有计算机或者其他设备所设置的常规接口，其可以插入U盘读取U盘数据文件或者转移计算机或者其他设备的数据文件，也可以通过数据线连接手机或者其他设备。

如图5所示，透明外罩3的侧壁还设有电源接口4用于仪器供电，如给检测模块、数据处理模块和数据存储模块供电，检测模块、数据处理模块和数据存储模块均通过导线和电源接口4连接，通过电源线连接电源接口4以及外部电源实现供电。

如图5和图8所示，透明外罩3的侧壁还设有开合门22。透明外罩3侧壁底部设有矩形缺口2，开合门22的一侧通过合页和矩形缺口2转动连接，矩形缺口2的另一侧设有锁扣，开合门22的另一侧设有扣件，开合门22通过锁扣和扣件扣接固定，需要打开时则将扣件和锁扣解除扣件状态即可。开合门22采用PVC板或者玻璃板制备，锁扣可以是扣环，扣接可以是挂钩，通过扣环和挂钩的组合，可以很方便开启和关闭开合门22。通过设置开合门22，从而可以根据需要稀释的样本数量放置相应的样本和稀释液到相应的位置，然后通过控制器发送信号启动对样本进行稀释，另外开合门22设置在侧壁，也方便添加材料。

一种全自动液体稀释工作站还包括多个紫外灯13，多个紫外灯13均与中轴16固定连接(螺钉连接固定)，多个紫外灯13沿中轴16周向均匀分布。此处的紫外灯13还可以是安装在透明外罩3顶部内侧壁上，安装方式只要紫外灯13照射范围笼罩整个操作台1顶部即可。紫外灯13的数量为四个，四个紫外灯13分别位于吸头阵列连接块11、吸头放置单元9、稀释液放置单元8和两个样本放置单元的正上方，用于仪器空间消毒，确保样本不被污染。紫外灯13可以是(低压汞灯)该灯主波峰为253.7nm，功率从4W-100W不等。可以是氙灯(又称短弧氙灯)是一种具有极高高度的电光源，色温为6000K左右，可以做成球形、直管式、水冷式氙灯。可以是紫外线准分子放电灯，其是利用在紫外线灯管外的高压、高频对灯管内的稀有气体进行轰击发出单一的172nm紫外线，光子能量达696KJ/mol，高于绝大多数有机分子键能。利用其单一的高强紫外线，可实现很好的半导体、液晶屏制造中的光清洗、光改性，处理效果好，速度快。通过选用上述任意一种紫外灯13或者多种紫外灯13组合，实现对操作台1全面消毒。

以上实施例也并非是基于本实用新型的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本实用新型构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.全自动液体稀释工作站，其特征在于：包括操作台、运动单元、吸头放置单元、稀释液放置单元、样本放置单元和控制单元；

吸头放置单元、稀释液放置单元和样本放置单元均安装在操作台上；

吸头放置单元包括若干吸头，若干吸头阵列分布；

稀释液放置单元包括若干稀释液储放格，若干稀释液储放格阵列分布；

样本放置单元包括若干样本储放格，若干样本储放格阵列分布；

运动单元包括转动部件和升降部件，转动部件安装在操作台上，升降部件安装在转动部件上随转动部件转动，升降部件设有若干吸头接口用以配合连接若干吸头；

控制单元包括检测模块、数据处理模块和数据存储模块，检测模块用以检测稀释液放置单元和样本放置单元的体积，检测模块、数据处理模块和数据存储模块之间相互两两信号连接。

2.按照权利要求1所述的全自动液体稀释工作站，其特征在于：转动部件包括转动电机和中轴，操作台内部中空设置，转动电机安装在操作台内，中轴和转动电机的输出轴固定连接，中轴通过轴承与操作台转动连接；升降部件安装在中轴上。

3.按照权利要求2所述的全自动液体稀释工作站，其特征在于：升降部件包括连接架、升降气缸和吸头阵列连接块，连接架的一端套接在中轴上，升降气缸安装在连接架的另一端，吸头阵列连接块固定连接在升降气缸的输出端，若干吸头接口在吸头阵列连接块上阵列分布。

4.按照权利要求3所述的全自动液体稀释工作站，其特征在于：吸头接口包括腔体、气管、弹簧、活塞和密封圈，吸头阵列连接块上设有安装通孔，腔体固定在安装通孔内，气管和腔体的一端连接，活塞与腔体滑移连接，弹簧的一端和活塞固定连接，弹簧的另一端与腔体的一端固定连接；密封圈安装在腔体的另一端用以密封吸头与腔体的连接处。

5.按照权利要求2所述的全自动液体稀释工作站，其特征在于：样本放置单元的数量为两个，两个样本放置单元均安装在操作台上；吸头放置单元、稀释液放置单元和两个样本放置单元沿中轴周向均匀分布。

6.按照权利要求3所述的全自动液体稀释工作站，其特征在于：检测模块包括位置检测传感器和水位传感器，吸头阵列连接块、吸头放置单元、稀释液放置单元和两个样本放置单元上分别安装有一个位置传感器，稀释液放置单元和两个样本放置单元上分别安装有一个水位传感器；所有的位置检测传感器和水位传感器均与数据处理模块信号连接。

7.按照权利要求1所述的全自动液体稀释工作站，其特征在于：还包括透明外罩，透明外罩安装在操作台上，运动单元、吸头放置单元、稀释液放置单元、样本放置单元和控制单元均位于透明外罩内侧。

8.按照权利要求7所述的全自动液体稀释工作站，其特征在于：透明外罩的侧壁设有USB接口以及控制面板，USB接口以及控制面板均与数据处理模块电性连接。

9.按照权利要求8所述的全自动液体稀释工作站，其特征在于：透明外罩的侧壁还设有开合门。

10.按照权利要求1所述的全自动液体稀释工作站，其特征在于：还包括多个紫外灯，多个紫外灯均与中轴固定连接，多个紫外灯沿中轴周向均匀分布。