專(zhuān)利名稱(chēng)：多種微量液體的自動(dòng)分配裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種生物工程技術(shù)領(lǐng)域的裝置，特別是一種多種微量液體的自動(dòng)分配裝置。
背景技術(shù)：
DNA(脫氧核糖核酸)計(jì)算技術(shù)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，是根據(jù)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)獨(dú)特的結(jié)合方式，人為的對(duì)DNA分子的4種堿基對(duì)進(jìn)行重新組合和排列，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)值和邏輯運(yùn)算功能，由于完成該運(yùn)算的介質(zhì)為DNA鏈，所以稱(chēng)為DNA計(jì)算。DNA計(jì)算的過(guò)程是將DNA分子置于反應(yīng)池里，使之在特定的溶液中進(jìn)行反應(yīng)和處理的過(guò)程。DNA計(jì)算時(shí)，需要向反應(yīng)池中添加樣本溶液、緩沖液，連接酶和氫氧化鈉溶液等，總共18種(或者更多)不同的溶液。在DNA計(jì)算自動(dòng)化樣機(jī)中，需要一套DNA計(jì)算反應(yīng)溶液的自動(dòng)分配裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)DNA計(jì)算反應(yīng)溶液的自動(dòng)采樣和加樣，該裝置的性能和精度直接關(guān)系到DNA計(jì)算自動(dòng)化樣機(jī)計(jì)算結(jié)果的正確性，該裝置須滿足以下要求1)溶液采樣和加樣過(guò)程全部自動(dòng)化，可以連續(xù)、并行地對(duì)多種溶液采樣和加樣；2)裝置體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠；3)采集和添加何種溶液可任意選擇；4)分配每種溶液的量，從5μl(微升)到200μl根據(jù)計(jì)算的具體要求變化；5)分配溶液量精度要求很高。
經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)利號(hào)為200510102436.2，專(zhuān)利名稱(chēng)為一種微量液體精密分配儀器及其使用方法，該專(zhuān)利自述為“本發(fā)明公開(kāi)了一種微量液體精密分配儀器及其使用方法，用于精準(zhǔn)的重復(fù)分配微量樣品，特別是用于制備用來(lái)進(jìn)行生化實(shí)驗(yàn)的微陣列。一個(gè)壓力生成模塊用來(lái)控制吸樣量和噴樣壓力，和一個(gè)微閥相連；微閥用來(lái)在給定壓力下精確地控制噴樣量。一個(gè)壓力源用來(lái)高效地排出流路內(nèi)的殘液。為提高樣品利用率，可以在吸取樣品前，先吸入一定體積的工作液。本發(fā)明簡(jiǎn)化了壓力調(diào)整過(guò)程，縮短取樣和清洗過(guò)程；通過(guò)獨(dú)立的排氣泡和液珠部件，最大程度減少氣泡對(duì)微噴性能的影響；并采用多種加樣模式以節(jié)省樣品；多路微噴通道可以采用同一個(gè)壓力生成模塊，從而大大降低成本?！痹撐墨I(xiàn)所述的微量液體精密分配儀器及其使用方法，主要用于制備生物芯片，其結(jié)構(gòu)和裝置可以通過(guò)可編程控制器來(lái)控制微閥和兩位三通閥等閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)微量溶液的采集和自動(dòng)分配。但是對(duì)于DNA計(jì)算自動(dòng)化樣機(jī)來(lái)說(shuō)，如果用電磁閥作為管路開(kāi)關(guān)的話，泄漏和殘留的比例將比較大，會(huì)影響溶液分配量的精度。另外，該裝置在分配樣品時(shí)，需要通過(guò)附加的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)移動(dòng)噴頭，當(dāng)裝置實(shí)施多種液體分配時(shí)，就需要機(jī)械手系統(tǒng)不斷抓取不同噴頭在不同點(diǎn)位之間頻繁運(yùn)動(dòng)。所以該裝置本身不具備多種液體自動(dòng)分配的功能，即使通過(guò)附加的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)、并行的多種液體自動(dòng)分配。而且附加的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)使整體系統(tǒng)的體積龐大，增加運(yùn)動(dòng)控制的難度和復(fù)雜度，不符合DNA計(jì)算自動(dòng)化樣機(jī)所要求的體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠等要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種高精度的多種微量液體自動(dòng)分配裝置，使其可以應(yīng)用在DNA計(jì)算自動(dòng)化樣機(jī)上的微量多種液體精確分配，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)微量液體分配的自動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括吸液器，推液器，溶液樣本庫(kù)，反應(yīng)池，多通連接頭，四通連接頭，塑料軟管，電磁夾，空氣過(guò)濾網(wǎng)，液體寄存腔。吸液器和推液器分別通過(guò)塑料軟管與四通連接頭的兩個(gè)口相連，四通連接頭的第三個(gè)口通過(guò)塑料軟管與多通連接頭的進(jìn)口相連，在連接四通連接頭和多通連接頭的塑料軟管上設(shè)置一個(gè)電磁夾，并在該電磁夾與多通連接頭之間的塑料軟管內(nèi)設(shè)置空氣過(guò)濾網(wǎng)，四通連接頭的第四個(gè)口通過(guò)塑料軟管與外部空氣連通，塑料軟管上設(shè)置一個(gè)電磁夾。多通連接頭的其余出口分別通過(guò)塑料軟管與多個(gè)液體寄存腔相連，每個(gè)溶液寄存腔還通過(guò)兩個(gè)塑料軟管分別連通溶液樣本庫(kù)和反應(yīng)池，并在這兩個(gè)塑料軟管上都設(shè)置一個(gè)電磁夾，電磁夾的位置緊鄰溶液寄存腔。
每個(gè)液體寄存腔，都有一個(gè)進(jìn)氣口、一個(gè)進(jìn)液口和一個(gè)出液口，進(jìn)氣口與多通連接頭的一個(gè)出口連接，進(jìn)液口與溶液樣本庫(kù)相連通，出液口與反應(yīng)池相連通。
各部件之間用塑料軟管相互連接，用電磁夾控制塑料軟管的通斷。
本發(fā)明從樣本庫(kù)中吸取溶液的動(dòng)作由吸液器來(lái)驅(qū)動(dòng)，吸液器主要由活塞泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。工作時(shí)，四通連接頭連接外部空氣的軟管上的電磁夾閉合，連接多通連接頭的軟管上的電磁夾開(kāi)啟，液體寄存腔的進(jìn)液口處的電磁夾開(kāi)啟且出液口處的電磁夾關(guān)閉，活塞抽取運(yùn)動(dòng)，將液體從樣本庫(kù)吸取到液體寄存腔中。吸樣時(shí)，可以控制電磁夾使所有液體寄存腔同時(shí)吸取相應(yīng)的樣本溶液，也可以根據(jù)需要使單個(gè)或多個(gè)液體寄存腔吸取相應(yīng)的樣本溶液。吸液器運(yùn)行要平緩，而且保證每次吸液量不超出液體寄存腔最大體積。連續(xù)吸取后，活塞運(yùn)行到最大行程點(diǎn)，這時(shí)候不能實(shí)現(xiàn)液體的吸取工作，需要對(duì)活塞復(fù)位(若采用空氣泵等機(jī)構(gòu)則不存在這個(gè)問(wèn)題)。吸液器的活塞復(fù)位時(shí)，四通連接頭連接外部空氣的軟管上的電磁夾開(kāi)啟，連接多通連接頭的軟管上的電磁夾閉合，活塞壓縮運(yùn)動(dòng)把活塞缸里的空氣排放到外界，完成復(fù)位。在實(shí)際應(yīng)用中吸液器也可以采用空氣泵等相類(lèi)似的氣體吸取裝置。吸液器活塞泵腔體的體積(V活塞缸)大于所有液體寄存腔腔體的體積(V液體腔)之和，即V活塞缸＞∑V液體腔。這樣可以保證活塞泵一次抽取可以吸取全部樣本溶液。
本發(fā)明向反應(yīng)池加注溶液的動(dòng)作由推液器來(lái)驅(qū)動(dòng)，推液器是由精密微量注射器和伺服電機(jī)，以及相應(yīng)部件組成的高精度伺服系統(tǒng)，完成推動(dòng)液體寄存腔中的液體到反應(yīng)池。伺服電機(jī)精確控制注射器的推進(jìn)行程，確保溶液分配微升級(jí)的精度，在實(shí)際的應(yīng)用中，推液器也可以用精密注射泵來(lái)代替。工作時(shí)，四通連接頭連接外部空氣的軟管上的電磁夾閉合，連接多通連接頭的軟管上的電磁夾開(kāi)啟，所有液體寄存腔的進(jìn)液口處的電磁夾全部關(guān)閉，根據(jù)需要開(kāi)啟一個(gè)或多個(gè)液體寄存腔的出液口處的電磁夾。連續(xù)推液后，注射器活塞運(yùn)行到最小行程點(diǎn)，這時(shí)不能實(shí)現(xiàn)液體的推動(dòng)工作，需要對(duì)活塞復(fù)位。推液器的活塞復(fù)位時(shí)，四通連接頭連接外部空氣的軟管上的電磁夾開(kāi)啟，連接多通連接頭的軟管上的電磁夾閉合，活塞抽取運(yùn)動(dòng)，從外界吸入空氣，完成復(fù)位。
本發(fā)明控制管路的導(dǎo)通與否通過(guò)電磁夾來(lái)實(shí)現(xiàn)，電磁夾是一種用電磁鐵驅(qū)動(dòng)的夾子式開(kāi)關(guān)，由電磁鐵和夾子組合而成，通過(guò)電磁鐵的作用使夾子控制塑料軟管的開(kāi)合。
本發(fā)明中的多通道連接頭有一個(gè)進(jìn)口和多個(gè)出口(18個(gè)或更多)，實(shí)際的應(yīng)用中，可以根據(jù)需要設(shè)置出口的數(shù)量。
本發(fā)明中的液體寄存腔有18個(gè)或者更多，實(shí)現(xiàn)分配液體的臨時(shí)存儲(chǔ)功能，每個(gè)液體寄存腔都有一個(gè)進(jìn)氣口、一個(gè)進(jìn)液口和一個(gè)出液口，可以連續(xù)和并行地向反應(yīng)池加注溶液。
本發(fā)明中所用的空氣過(guò)濾網(wǎng)，用來(lái)過(guò)濾外界空氣，防止外界空氣對(duì)樣本溶液產(chǎn)生污染。
利用本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)多種液體連續(xù)、并行的高精度分配。安裝在塑料軟管上的電磁夾作為管路的通斷器件，起閥的作用可以保證液體無(wú)泄露，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠。吸液器和推液器的交替作用，完成液體從樣本庫(kù)→液體寄存腔→反應(yīng)池的連續(xù)吸/推工作。液體寄存腔的液體進(jìn)口和出口的塑料軟管上各安裝一個(gè)電磁夾，實(shí)現(xiàn)液體分配的選擇性。推液器采用伺服電機(jī)控制的精密微量注射器，實(shí)現(xiàn)微升級(jí)的液體分配精度?？梢詽M足DNA計(jì)算自動(dòng)化樣機(jī)中關(guān)于反應(yīng)溶液取樣的需要。本發(fā)明只闡述了高精度多種液體自動(dòng)分配裝置的硬件結(jié)構(gòu)和原理，沒(méi)有包括控制器以及軟件的編寫(xiě)。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括吸液器1，推液器2，溶液樣本庫(kù)3，反應(yīng)池4，多通連接頭5，還包括四通連接頭6，塑料軟管7，電磁夾8，空氣過(guò)濾網(wǎng)9，液體寄存腔10。
吸液器1和推液器2分別通過(guò)塑料軟管7與四通連接頭6的兩個(gè)口相連，四通連接頭6的第三個(gè)口通過(guò)塑料軟管7與多通連接頭5的進(jìn)口14相連，在連接四通連接頭6和多通連接頭5的塑料軟管7上設(shè)置一個(gè)電磁夾8，并在該電磁夾8與多通連接頭5之間的塑料軟管7內(nèi)設(shè)置空氣過(guò)濾網(wǎng)9，四通連接頭6的第四個(gè)口通過(guò)塑料軟管7與外部空氣連通，塑料軟管7上設(shè)置一個(gè)電磁夾8。多通連接頭5的其余出口分別通過(guò)塑料軟管7與多個(gè)液體寄存腔10相連，每個(gè)溶液寄存腔10還通過(guò)兩個(gè)塑料軟管7分別連通溶液樣本庫(kù)3和反應(yīng)池4，并在這兩個(gè)塑料軟管7上都設(shè)置一個(gè)電磁夾8，電磁夾8的位置緊鄰溶液寄存腔10。
所述液體寄存腔10，設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣口11、一個(gè)進(jìn)液口12和一個(gè)出液口13，進(jìn)氣口11與多通連接頭5的一個(gè)出口連接，進(jìn)液口12與溶液樣本庫(kù)3相連通，出液口13與反應(yīng)池4相連通。
所述吸液器1、推液器2、溶液樣本庫(kù)3、反應(yīng)池4、多通連接頭5、四通連接頭6、液體寄存腔10之間相互連通的管路采用塑料軟管7，并用電磁夾8控制塑料軟管7的通斷。
權(quán)利要求
1.一種多種微量液體的自動(dòng)分配裝置，包括吸液器(1)、推液器(2)、溶液樣本庫(kù)(3)、反應(yīng)池(4)、多通連接頭(5)、四通連接頭(6)、塑料軟管(7)、電磁夾(8)、空氣過(guò)濾網(wǎng)(9)、液體寄存腔(10)，其特征在于，吸液器(1)和推液器(2)分別通過(guò)塑料軟管(7)與四通連接頭(6)的兩個(gè)口相連，四通連接頭(6)的第三個(gè)口通過(guò)塑料軟管(7)與多通連接頭(5)的進(jìn)口(14)相連，在連接四通連接頭(6)和多通連接頭(5)的塑料軟管(7)上設(shè)置一個(gè)電磁夾(8)，并在該電磁夾(8)與多通連接頭(5)之間的塑料軟管(7)內(nèi)設(shè)置空氣過(guò)濾網(wǎng)(9)，四通連接頭(6)的第四個(gè)口通過(guò)塑料軟管(7)與外部空氣連通，塑料軟管(7)上設(shè)置一個(gè)電磁夾(8)，多通連接頭(5)的其余出口分別通過(guò)塑料軟管(7)與多個(gè)液體寄存腔(10)相連，每個(gè)溶液寄存腔(10)還通過(guò)兩個(gè)塑料軟管(7)分別連通溶液樣本庫(kù)(3)和反應(yīng)池(4)，并在這兩個(gè)塑料軟管(7)上都設(shè)置一個(gè)電磁夾(8)，電磁夾(8)的位置緊鄰溶液寄存腔(10)。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的一種多種微量液體的自動(dòng)分配裝置，其特征是，所述液體寄存腔(10)，設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣口(11)、一個(gè)進(jìn)液口(12)和一個(gè)出液口(13)，進(jìn)氣口(11)與多通連接頭(5)的一個(gè)出口連接，進(jìn)液口(12)與溶液樣本庫(kù)(3)相連通，出液口(13)與反應(yīng)池(4)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的一種多種微量液體的自動(dòng)分配裝置，其特征是，所述吸液器(1)、推液器(2)、溶液樣本庫(kù)(3)、反應(yīng)池(4)、多通連接頭(5)、四通連接頭(6)、液體寄存腔(10)之間通過(guò)塑料軟管(7)相互連通，并通過(guò)電磁夾(8)控制塑料軟管(7)的通斷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物工程領(lǐng)域的多種液體的自動(dòng)分配裝置，包括吸液器，推液器，溶液樣本庫(kù)，反應(yīng)池，多通連接頭，四通連接頭，塑料軟管，電磁夾，空氣過(guò)濾網(wǎng)，液體寄存腔。其中液體寄存腔有一個(gè)進(jìn)氣口、一個(gè)進(jìn)液口和一個(gè)出液口，進(jìn)液口與溶液樣本庫(kù)相連通，出液口與反應(yīng)池相連通。各部件之間用塑料軟管相互連接，用電磁夾控制塑料軟管的通斷。利用本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)多種液體連續(xù)、并行的高精度分配，可以滿足DNA計(jì)算自動(dòng)化樣機(jī)中關(guān)于反應(yīng)溶液取樣的需要。
文檔編號(hào)G01N35/10GK1936588SQ20061011631
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者徐威, 王石剛, 王新洪 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)