一种用于多种生物试剂点样的装置

1.本实用新型属于生物试剂点样技术领域，具体涉及一种用于多种生物试剂点样的装置。


背景技术：

2.在临床检测中，导致患者生病的病原可能有很多种，例如细菌、病毒、真菌、肺孢子菌、弓形虫、衣原体和疟原虫等，为确定真正的病原，需用不同的试剂分别检测。在流行病毒的检测中，常常需要对该病毒的特异性核苷酸序列作检测对比，需要针对不同的特异性目标序列采用不同的试剂检验。
3.生物反应芯片点样技术为目前用于特异目标序列的主要检测手段，分为探针点样技术以及打印头点样技术。探针点样技术每个针头只能喷出一种试剂，在需大量试剂点样时较为困难，且多数为手工操作控制探针。打印头点样技术主要有压电喷墨打印技术适用于生物反应芯片点样，而现有的技术难以同时点样多种试剂，点样效率不高，且由于试剂中加入的多种成分分子直径较大，普通喷墨打印头容易造成堵塞，且不易清洗。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提出一种用于多种生物试剂点样的装置，解决现有技术存在的同时点样多种试剂点样效率低，且由于试剂中加入的多种成分分子直径较大，普通喷墨打印头容易造成堵塞，且不易清洗的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置包括：
6.恒流输送单元，所述恒流输送单元至少包括多通道橡胶排管，通过所述多通道橡胶排管同时恒流输送n种试剂；
7.高精度喷头点样单元，所述高精度喷头点样单元至少包括一转多试剂通道转换器以及m个子喷板单元，所述多通道橡胶排管每个通道输出端设置有一个一转多试剂通道转换器，每个所述一转多试剂通道转换器转换后的通道末端和一个子喷板单元连接点样；
8.机械传动单元，所述机械传动单元包括结构相同的三组传动机构，分别作为子试剂抽取板移动单元、子高精度喷头移动单元以及子生物反应芯片移动单元，通过所述子生物反应芯片移动单元沿x方向调整生物反应芯片的位置，通过所述子试剂抽取板移动单元和子高精度喷头移动单元带动恒流输送单元以及高精度喷头点样单元动作；
9.以及控制器，通过所述控制器控制机械传动单元、恒流输送单元以及高精度喷头点样单元动作。
10.所述n的取值范围为：n≥1，所述m的取值范围为：m≥1。
11.所述恒流输送单元还包括：
12.试剂瓶卡槽，所述试剂瓶卡槽上均匀分布n个卡槽孔位，通过所述卡槽孔位容纳定位试剂瓶；
13.液位传感器，每个所述卡槽孔位一侧安装有一个液位传感器；
14.相对设置在所述试剂瓶卡槽上方的试剂抽取板，通过所述子试剂抽取板移动单元带动试剂抽取板沿z向上下运动；
15.设置在所述试剂抽取板下方和所述卡槽孔位一一对应的n个抽取管，n个抽取管另一端分别和多通道橡胶排管的多个通道输入端连接；
16.橡胶密封塞，每个所述抽取管上设置有一个橡胶密封塞，所述试剂抽取板上下运动带动橡胶密封塞上下运动实现对应试剂瓶的打开或密封；
17.以及排管蠕动泵，通过所述排管蠕动泵驱动多通道橡胶排管抽取试剂。
18.所述高精度喷头点样单元还包括：
19.喷板盒，所述喷板盒沿z方向下端设置有m个喷板孔，m个子喷板单元分别对应设置在m个喷板孔处；通过所述子高精度喷头移动单元带动所述喷板盒沿y向移动；
20.以及单通道橡胶软管，每一个一转多试剂通道转换器转换后的通道通过单通道橡胶软管和所述子喷板单元连接。
21.所述高精度喷头点样单元还包括子泄压器单元，所述子泄压器单元连接在多通道橡胶排管每个通道出口和所述一转多试剂通道转换器之间；所述子泄压器单元包括：
22.多排设置的四通接头；
23.进液管，多通道橡胶排管每个通道出口通过一个进液管和一个四通接头的第个口连通；
24.出液管，每个四通接头的第二个口通过出液管和一转多试剂通过转换器连通；
25.回液管，每个四通接头的第三个口通过回液管与对应的多通道橡胶排管中对应通道输送的试剂相对应的试剂瓶连通；
26.设置在所述回液管上的回液管阀门；
27.以及气体压力传感器，每个所述四通接头的第四个口和一个气体压力传感器连接，连接处设置有薄膜隔层；控制器根据气体压力传感器采集的压力控制回液管阀门开闭。
28.所述子喷板单元包括：
29.喷嘴板；
30.设置在所述喷嘴板上的储液仓，所述储液仓下端设置有多个点样口；
31.以及排型压电电子元件，所述控制器通过排型压电电子元件控制所述储液仓上的点样口的开闭。
32.所述储液仓为单通道储液仓或双通道储液仓或三通道储液仓，所述储液仓的每个通道进行一种试剂的点样。
33.所述机械传动单元的每组传动机构包括：
34.滑台底座；
35.设置在所述滑台底座一端的电机；
36.沿所述滑台底座长度方向上设置的丝杆，所述电机输出端和所述丝杆输入端连接，带动所述丝杆转动；
37.和所述丝杆平行设置在所述滑台底座上的滑杆；
38.以及移动滑块，所述移动滑块和所述丝杆形成丝杠螺母副，和所述滑杆滑动配合；
39.所述子试剂抽取板移动单元的丝杆沿z向设置，所述子高精度喷头移动单元的丝杆沿y向设置，所述子生物反应芯片移动单元的丝杆沿x向设置；所述子试剂抽取板移动单
元的移动滑块和恒流输送单元的试剂抽取板固定连接，所述子高精度喷头移动单元的移动滑块和高精度喷头点样单元的喷板盒固定连接，所述子生物反应芯片移动单元的移动滑块和生物反应芯片固定连接。
40.所述生物试剂点样的装置还包括：
41.底板；
42.设置在底板上的机架，所述机械传动单元设置在所述底板和机架上。
43.本实用新型的有益效果为：本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置通过排管蠕动泵将需要点样的多种试剂抽取到高精度喷头点样单元，为其提供高精度点样所需的喷液压力，试剂进入储液仓后，根据控制器通过数据线发出的电信号，相应的排型压电电子元件中的压电元件产生变形，挤压试剂从喷嘴喷出，同时，机械传动单元协同配合，点样过程中自动移动高精度喷头点样单元与生物反应芯片，完成所需点样。同时，试剂瓶卡槽旁的液位传感器可以实时反应试剂瓶试剂的剩余量，当试剂剩余量不足时，装置自动停止工作。子泄压器单元的气体压力传感器实时检测进入高精度点样单元的试剂压力，当某种试剂的喷出量较少，剩余压力过大时，控制器向回液管阀门发出电信号，控制阀门打开进行泄压,排出的液体通过泄压通道进入试剂瓶。所述恒流输送单元利用排管蠕动泵向子喷板单元提供压力喷出试剂，有效的解决了现有技术喷嘴容易堵塞的问题，也更容易清洗。同时，未被使用的试剂通过回液管重新流入试剂瓶，不会造成试剂的浪费。
附图说明
44.图1为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置前视轴测图；
45.图2为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置后视轴测图；
46.图3为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置多通道橡胶；排管与蠕动泵配合工作原理图；
47.图4为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置高精度喷头点样单元内部单个一转多试剂通道转换器与喷板孔配合关系示意图；
48.图5为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置子喷板单元安装在喷板盒上的示意图；
49.图6为图5的局部放大图；
50.图7为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置子喷板单元前视轴测图；
51.图8为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置子喷板单元后视轴测图；
52.图9为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置单通道储液仓和排型压电电子元件配合图；
53.图10为图9的g-g剖视图；
54.图11为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置单通道的储液仓剖面图；
55.图12为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置双通道的储液仓示意图；
56.图13为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置三通道的储液仓示意图；
57.图14为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置子泄压器单元前视图；
58.图15为本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置子泄压器单元右视图；
59.其中：1、底板，2、机架，3、恒流输送单元，301、多通道橡胶排管，302、试剂瓶卡槽，
303、卡槽孔位，304、液位传感器，305、试剂抽取板，306、抽取管，307、橡胶密封塞，308、排管蠕动泵，309、试剂瓶，4、高精度喷头点样单元，401、一转多试剂通道转换器，402、喷板孔，403、子喷板单元，404、喷嘴板，405、储液仓，406、排型压电电子元件，407、喷板盒，408、单通道橡胶软管，409、子泄压器单元，410、四通接头，411、进液管，412、出液管，413、回液管，414、回液管阀门，415、气体压力传感器，416、薄膜隔层，5、机械传动单元，501、滑台底座，502、电机，503、丝杆，504、滑杆，505、移动滑块，6、生物反应芯片，7、控制器。
具体实施方式
60.下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
61.参见附图1-附图15，本实用新型的一种用于多种生物试剂点样的装置包括：
62.底板1；
63.设置在底板1上的机架2；
64.恒流输送单元3，所述恒流输送单元3至少包括多通道橡胶排管301，通过所述多通道橡胶排管301同时恒流输送n种试剂；
65.高精度喷头点样单元4，所述高精度喷头点样单元4至少包括一转多试剂通道转换器401以及m个子喷板单元403，所述多通道橡胶排管301每个通道输出端设置有一个一转多试剂通道转换器401，每个所述一转多试剂通道转换器401转换后的通道末端和一个子喷板单元403连接点样；
66.机械传动单元5，所述机械传动单元5设置在所述底板1和机架2上，所述机械传动单元5包括结构相同的三组传动机构，分别作为子试剂抽取板移动单元、子高精度喷头移动单元以及子生物反应芯片6移动单元，通过所述子生物反应芯片6移动单元沿x方向调整生物反应芯片6的位置，通过所述子试剂抽取板移动单元和子高精度喷头移动单元带动恒流输送单元3以及高精度喷头点样单元4动作；
67.以及控制器7，通过所述控制器7控制机械传动单元5、恒流输送单元3以及高精度喷头点样单元4动作。
68.本实施例中m和n的取值均为6。
69.所述恒流输送单元3还包括：
70.试剂瓶卡槽302，所述试剂瓶卡槽302上均匀分布n个卡槽孔位303，通过所述卡槽孔位303容纳定位试剂瓶309；
71.液位传感器304，每个所述卡槽孔位303一侧安装有一个液位传感器304，通过所述液位传感器304采集对应卡槽孔位303内的试剂瓶309内的液位；
72.相对设置在所述试剂瓶卡槽302上方的试剂抽取板305，通过所述子试剂抽取板移动单元带动试剂抽取板305沿z向上下运动；
73.设置在所述试剂抽取板305下方和所述卡槽孔位303一一对应的n个抽取管306，n个抽取管306另一端分别和多通道橡胶排管301的多个通道输入端连接；
74.橡胶密封塞307，每个所述抽取管306上设置有一个橡胶密封塞307，所述试剂抽取板305上下运动带动橡胶密封塞307上下运动实现对应试剂瓶309的打开或密封；
75.以及排管蠕动泵308，通过所述排管蠕动泵308驱动多通道橡胶排管301抽取试剂。
76.试剂瓶309位于所述试剂瓶卡槽302孔位内，所述液位传感器304安装在所述试剂
瓶卡槽302孔位一侧，用于检测试剂瓶309中试剂的剩余量，所述试剂抽取板305固定在子试剂抽取板移动单元的移动滑块505上，可随滑块上下移动，方便试剂瓶309更换试剂，更换试剂时，试剂抽取板305上升，去除试剂瓶309，添加试剂后，试剂瓶309放回卡槽孔位303内，试剂抽取板305下降，管道插入试剂瓶309内。所述橡胶密封塞307位于试剂抽取板305下方的细管道上，试剂抽取板305下降后可密封试剂瓶309。所述多通道橡胶排管301和所述试剂抽取板305固连在一起，所述排管蠕动泵308位于机架2后侧，为所述多通道橡胶排管301提供动力抽取试剂，恒流输送至高精度喷头点样单元4。所述控制器7与蠕动泵通过数据线电连接，可控制排管蠕动泵308的启停。
77.所述多通道橡胶排管301可以根据需求制作成截面为长方形的各种多通道橡胶排管301，例如可以制作为六通道、八通道和十二通道，根据所需点样的试剂数量定制。而所述排管蠕动泵308可以带动各种不同通道数量的橡胶排管，无需额外定制。所述试剂抽取板305需根据所需点样的试剂数增加下方的管道数。
78.所述高精度喷头点样单元4还包括：
79.喷板盒407，所述喷板盒407沿z方向下端设置有m个喷板孔402，m个子喷板单元403分别对应设置在m个喷板孔402处；通过所述子高精度喷头移动单元带动所述喷板盒407沿y向移动；
80.以及单通道橡胶软管408，每一个一转多试剂通道转换器401转换后的通道通过单通道橡胶软管408和所述子喷板单元403连接。
81.所述高精度喷头点样单元4还包括子泄压器单元409，所述子泄压器单元409连接在多通道橡胶排管301每个通道出口和所述一转多试剂通道转换器401之间；所述子泄压器单元409包括：
82.多排设置的四通接头410；
83.进液管411，多通道橡胶排管301每个通道出口通过一个进液管411和一个四通接头410的第个口连通；
84.出液管412，每个四通接头410的第二个口通过出液管412和一转多试剂通过转换器连通；
85.回液管413，每个四通接头410的第三个口通过回液管413与对应的多通道橡胶排管301中对应通道输送的试剂相对应的试剂瓶309连通；
86.设置在所述回液管413上的回液管阀门414；
87.以及气体压力传感器415，每个所述四通接头410的第四个口和一个气体压力传感器415连接，连接处设置有薄膜隔层416；控制器7根据气体压力传感器415采集的压力控制回液管阀门414开闭。
88.所述子喷板单元403包括：
89.喷嘴板404；
90.设置在所述喷嘴板404上的储液仓405，所述储液仓405下端设置有多个点样口；
91.以及排型压电电子元件406，所述控制器7通过排型压电电子元件406控制所述储液仓405上的点样口的开闭。本实施例中排型压电电子元件406的厂家是飞田电子，型号是剪切模式压电陶瓷长条，将此类长条形的压电陶瓷通过薄的金属片在侧面固定在一起构成排型，电信号控制压电陶瓷变形，挤压喷头喷出液体。
92.所述储液仓405为单通道储液仓405或双通道储液仓405或三通道储液仓405，所述储液仓405的每个通道进行一种试剂的点样。
93.所述高精度喷头点样单元4中多个所述单通道橡胶软管408将试剂输送至子喷板单元403，每种不同试剂对应的单通道橡胶管道通过喷板孔402后与子喷板单元403连接，通过子喷板单元403完成高精度的点样。所述一转多试剂通道转换器401内置于喷板盒407内，通过手动连接上单通道橡胶软管408接头和一转多试剂通道转换器401，可以实现每一个通道的试剂分为多通道，即对应试剂的子喷板单元403数量增多，点样效率提高。所述生物反应芯片6固定在子生物反应芯片6移动单元的移动滑块505上。所述控制器7可控制点样过程中子高精度喷头移动单元和子生物反应芯片6移动单元的工作状态，使得高精度喷头点样单元4和生物反应芯片6的坐标配合，达到高精度点样的目的。
94.所述子喷板单元403的储液仓405内部加工有独立的喷嘴通道，每一个压电电子元件的变形只会挤压相应的喷嘴通道的试剂。所述排型压电电子元件406为多个小长方体压电材料并排通过胶水固粘在塑料薄膜上，所述排型压电电子元件406通过胶水固粘在储液仓405一侧，控制器7与所述排型压电电子元件406通过数据线电连接，可控制到具体每一个压电电子元件的变形与不变性。所述喷嘴板下方有阵列排布的多列凸起喷嘴，保证试剂喷出时不会粘在喷嘴板上。多根所述单通道橡胶软管408分别接入子喷板单元403的多个储液仓405，控制器7控制压电电子元件的变形与不变性从而控制具体到每一个喷嘴的喷液与暂停，其中，一列喷嘴之间的距离可从200微米到1毫米甚至更大的间距来进行排列，对应的点样精度也从200微米到1毫米。喷嘴的直径可根据所加试剂的成分的直径来定。喷板盒407可以根据所需点样的试剂数进行增减一转多通道转换器的数量，与所需点样的试剂数保持一致即可。喷板盒407的喷板孔402数量和子喷板单元403的数量可以根据需求进行适当增减，这时只需更改喷板盒407内部的单通道橡胶软管408的分配方式，达到所需点样的试剂的合理分配即可。子喷板单元403的储液仓405可以是单通道，也可以是多通道，当储液仓405为多通道时，单个子喷板单元403可以实现喷出更多种试剂的功能，当所需点样的试剂数较多时可选择使用。
95.所述子泄压器单元409的多排四通接头410直通道接通橡胶排管和喷板盒407，所述气体压力传感器415安装在上端接头处，排管蠕动泵308提供的液体压力大小，可反应给薄膜隔层416实时产生形变，气体压力传感器415可检测薄膜隔层416的气体压力变化。所述回液管阀门414安装在下端直角泄压通道上，控制子泄压器单元409的回液管阀门414的开与关。所述气体压力传感器415以及所述回液管阀门414与控制器7通过数据线电连接。当某种试剂在子喷板单元403中使用的较少，剩余压力过大时，上端直角通道接头处的气体压力传感器415向控制器7发出电信号，控制器7控制阀门打开进行泄压，试剂进入泄压通道通过回液管413进入试剂瓶309中。
96.所述机械传动单元5的每组传动机构包括：
97.滑台底座501；
98.设置在所述滑台底座501一端的电机502；
99.沿所述滑台底座501长度方向上设置的丝杆503，所述电机502输出端和所述丝杆503输入端连接，带动所述丝杆503转动；
100.和所述丝杆503平行设置在所述滑台底座501上的滑杆504；
101.以及移动滑块505，所述移动滑块505和所述丝杆503形成丝杠螺母副，和所述滑杆504滑动配合；
102.所述子试剂抽取板移动单元的丝杆503沿z向设置，所述子高精度喷头移动单元的丝杆503沿y向设置，所述子生物反应芯片6移动单元的丝杆503沿x向设置；所述子试剂抽取板移动单元的移动滑块505和恒流输送单元3的试剂抽取板305固定连接，所述子高精度喷头移动单元的移动滑块505和高精度喷头点样单元4的喷板盒407固定连接，所述子生物反应芯片6移动单元的移动滑块505和生物反应芯片6固定连接。
103.子试剂抽取板移动单元竖直固定在机架2右侧，子高精度喷头移动单元沿着机架2方向水平固定在左侧，子生物反应芯片6移动单元垂直于机架2方向水平固定在机架2的左侧。每组传动机构包括电机502、滑台底座501、滑杆504、丝杆503和移动滑块505；所述电机502通过螺钉固定在所述滑台底座501侧板上，所述滑杆504固定在所述滑台底座501两侧，所述丝杆503设置在所述滑台底座501中间，丝杆503随电机502旋转，所述移动滑块505套在所述两根滑杆504和一根丝杆503上，在电机502带动丝杆503旋转时，可带动移动滑块505在滑杆504上直线滑动。所述控制器7与三个电机502通过数据线连接，可实现子试剂抽取板移动单元、子高精度喷头移动单元和子生物反应芯片6移动单元的电机502的启停控制。
104.本实用新型具体应用：当需点样的试剂数为六种时，多通道橡胶排管301选择六通道，试剂抽取板305选择六通道，同样的，需要六个一转多通道转换器，选择单通道储液仓405和六孔的喷板盒407。
105.将所需点样的六种试剂加入到试剂瓶309中，将试剂瓶309放入试剂瓶卡槽302中，通过控制器7控制点样过程启动，试剂抽取板305自动下降并将抽取管306插入试剂瓶309中，密封塞密封试剂瓶309，试剂瓶309中的试剂由排管蠕动泵308产生的压强随试剂通道进入高精度喷头点样单元4的一转多试剂通道转换器401，经过转换器的单通道橡胶软管408分配后，喷板盒407的六个孔分别接通六种需点样的试剂，另一端接通子喷板单元403的六个储液仓405，控制器7内部输出的电信号控制排型压电电子元件406的变形与不变性，从而精准的控制每一个喷嘴的喷液与否。工作过程中，液位传感器304始终会检测所有试剂瓶309中的试剂剩余量，当剩余量不足以提供高精度喷头点样单元4所需的压力时，自动停止点样过程。子泄压器单元409的气体压力传感器415实时检测进入高精度点样单元的试剂压力，当某些喷嘴喷出试剂较少，剩余压力过大时，控制器7通过数据线控制回液管阀门414打开进行泄压，试剂通过回液管413重新进入试剂瓶309中。
106.若所需点样的试剂的试剂种数为十二种，可以选择十二通道的橡胶排管，十二个试剂瓶卡槽302，十二管道的试剂抽取板305，十二个一转多试剂通道转换器401，储液仓405可选择单通道或者多通道，达到可以分配十二种试剂即可。
107.此外，上述所用试剂为已经混合后的试剂，在试剂临床检测中，很多试剂的成分含量相似度高达95％，则可以将试剂所需的各种液体成分分别注入试剂瓶309中，子喷板单元403的第一阵列喷头用于喷出成分含量占95％的液体成分，后续阵列接入所需的其他液体成分，通过电机502的控制，在喷嘴到达生物反应芯片6点样处时，喷出液体试剂，控制器7内部程序可控制喷出液体的量以及在生物反应芯片6的哪一个点样点喷液，最终达到生物反应芯片6的每一个点样点的各种液体成分混合后，即为所需点样的试剂。