[發明專利]雙通道微量試劑自動分配裝置

有效

• 申請號: 201310260835.6
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103272658A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 侯麗雅;鄭悅;章維一;朱麗
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于微量分配領域，特別是一種雙通道微量試劑自動分配裝置。

背景技術

微量生物試劑快速、精確的分配操作，是蛋白質結晶操作、新藥研制、基因測序、生物化學實驗等生物工程技術領域不可或缺的實驗手段。特別是隨著高通量篩選技術的發展和進步，實驗中需要分配的試劑種類繁多，分配體積越來越小，采用手工操作已經不能滿足微量、精確、快速的試劑分配要求。因此，研究自動化的微量生物試劑分配技術對提高分配精度、減少分配體積、提高分配速度，從而促進生物工程領域實驗技術水平的提高，具有重要意義。現有技術中的微量分配裝置的液滴發生驅動方式主要有：接觸式和非接觸式分配方式。

接觸式分配方式由于需要接觸不同界面，增大了試劑間交叉污染的可能性，且難以實現微小體積（皮升級）的試劑精確分配。

非接觸式分配方式具有微量，準確的特點，在已產品化的微量生物試劑處理平臺中得到廣泛應用。電磁閥和注射泵組合，以及采用電磁原理的幾種非接觸式分配方式較難實現皮升級的微量試劑分配，熱空氣驅動長期發熱會影響生物樣品活性，壓電驅動可實現皮升級的微量分配，但其噴頭結構復雜，價格較貴。

專利號為：200510022564.6的專利公開了一種基因芯片點樣噴頭，該噴頭基于微流體數字化技術，以脈沖慣性力作為液體噴射的主動力，根據該專利自訴，該噴頭“結構簡單，易于制造，能夠可控地獲得體積為10^-15~10^-12升量級的微小液滴”。

在現有皮升級的微量生物試劑處理平臺中，為了提高分配速度或者同時實現多種試劑的分配，采用了雙/多通路分配，其兩/多個噴頭均為垂直方向噴射，無法同時將兩種或多種試劑分配至同一位置進行混合反應。

發明內容

本發明的目的在于提供一種性能穩定，操作方便，成本較低，能夠實現高效率、并行、自動化的微量分配，無需獨立的“反應池”即可實現多種試劑的微量定量配比反應的雙通道微量試劑自動分配裝置。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種雙通道微量試劑自動分配裝置，包括二維運動機構、噴頭、雙通道噴頭調節機構、清洗換液機構和控制器，其中，底板固定在箱體上，二維運動機構和雙通道噴頭調節機構設置在底板上，控制器設置在箱體內；其中，二維運動機構包括第二步進電機、第一線性模組、第二線性模組、第一步進電機和承載臺，第一線性模組固定在底板上，第一步進電機與第一線性模組連接，第二步進電機與第二線性模組連接，第二線性模組固定在第一線性模組的滑塊上，承載臺固定在第二線性模組上；噴頭包括玻璃微噴嘴，吸持針，塑料軟管，壓電陶瓷，夾持機構，玻璃微噴嘴固定在吸持針上，吸持針通過夾持機構與壓電陶瓷連接，塑料軟管與吸持針連接；雙通道噴頭調節機構包括垂直方向粗調位移平臺，立板，第一通道的噴頭，第二通道噴頭，第一旋轉導軌，第二旋轉導軌，垂直方向微調位移平臺，水平方向微調位移平臺；垂直方向粗調位移平臺固定在立板上，第一通道的噴頭固定在第一旋轉導軌上，第一旋轉導軌與垂直方向微調位移平臺相連，垂直方向微調位移平臺與垂直方向粗調位移平臺連接，第二通道噴頭固定在第二旋轉導軌上，第二旋轉導軌固定在水平方向微調運動部件上，水平方向微調位移平臺與垂直方向粗調位移平臺連接；清洗換液機構包括第一通道注射泵、第二通道注射泵，清洗槽、樣品盒；第一通道注射泵通過第一塑料軟管與第一通道噴頭連接，第二通道注射泵通過第二塑料軟管與第二通道噴頭連接，清洗槽、樣品盒固定在承載臺上。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：

1?本發明可通過上位機編輯圖形數據，實現任意圖形的分配，承載臺的二維運動與噴頭聯動，其聯動方式為運動至某一位置點后，雙通道/單通道產生單個/多個驅動信號驅動壓電陶瓷，噴頭產生液滴，由放在承載臺上的基板接收，然后電機運行至下一位置，如此反復，完成試劑每個位置的精確分配。根據樣點間距大小，可實現任意圖形點陣、任意圖形曲線及二維任意圖形面。

2?本發明驅動方式基于微流體數字化技術，通過壓電陶瓷振動產生脈沖慣性力發生液滴，最小試劑分配體積可達10-15L，對試劑分配量精確可控，通過兩種方式來改變分配量：1、改變驅動信號的電壓幅值；2改變分配次數。這兩種參數的參量可以在人機界面進行設置。

3?本發明雙通道分配量分別可控，可通過調節噴頭位置使雙通道同時分配至同一點，實現兩種試劑任意配比的微量混合，分配過程中，液滴以一定速度從噴嘴噴出，碰撞至基板上的溶液，促進了溶液的混合與反應，縮短了反應時間，提高了分析效率。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。