一种生物芯片检测系统的制作方法

1.本发明涉及生物芯片检测技术领域，尤其涉及一种生物芯片检测系统。


背景技术：

2.生物芯片检测技术包括蛋白质芯片检测技术和基因芯片检测技术，在科研、医药卫生、法医鉴定、环境监测等领域得到越来越广泛的应用。
3.由于微流控芯片的材质多为玻璃、石英和有机材料，具有良好的光学特性，将微流控与光源、光电检测器、光纤、透镜等光学器件组成，采用光学检测手段，成为近年来微流控分析技术的重要趋势。
4.生物芯片检测一般包括：存放并输入待检芯片的进片工位、对芯片进行前处理工艺的处理工位、对芯片加样、混匀和加磁珠的加磁珠工位、对芯片进行清洗的清洗工位以及检测的检测工位。
5.目前，现有的生物芯片检测系统主要为直通式布局和圆盘式布局两种：其中，直通式布局将所有工位（如芯片进入、前处理、加磁珠、清洗、检测等）均为直线式布局，该方式空间占用大，且检测节拍不能较好规划，使等待检测时间较长，检测效率较低。
6.圆盘式布局如现有专利公告号cn107238716a公示的一种微流体生物芯片发光检测工作站，其通过设计圆盘式的结构，从微流体生物芯片盒进/出转移模块一次性进入圆盘内的芯片有多个，该多个芯片同时在圆盘内进行反应、加液与检测等工作，待所有芯片检测完成后，再由微流体生物芯片盒进/出转移模块输出，以实现多人份样本同时检测。该布局方式不能实现流水化作业，且芯片进口、出口为同一个模块装置，易发生干涉，因此，必须等进入圆盘内的批量芯片都完成检测工作后，才能放入新的芯片，使新的芯片等待作业时间较长。
7.另外，本案所涉芯片为医疗行业用于医疗体外诊断的生物芯片。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种布局紧凑、节省等待时间的生物芯片检测系统。
9.本发明的技术方案是：一种生物芯片检测系统包括配送装置、清洗装置和检测装置，所述配送装置为能转动的圆盘，该圆盘上设有多个指向圆心的配送芯片槽，所述配送芯片槽沿所述圆盘的半径方向的两端贯通；所述清洗装置上设有清洗芯片槽，所述清洗装置位于所述圆盘的内圈且均布有多个，所述清洗芯片槽正对任一所述配送芯片槽设置；所述检测装置位于所述配送装置的圆心处，且所述检测装置能够自旋转，所述检测装置的一个侧面上设有第一舱门，所述检测装置的自旋转使所述第一舱门与任一所述清洗芯片槽对齐。
10.上述方案中，将配送装置设计为圆盘形，并与其他工位较好衔接实现整体流水线布局，并将检测装置布置和清洗装置布局在圆盘附近，整体结构布局紧凑且体积小，利于生物芯片周转与流通；并缩短生物芯片在检测系统中流通的距离；使进片仓始终能够保证芯
片的进入；检测完成后丢弃芯片的出口不与芯片进口发生干涉；能够实现不间断的作业，减少等待时间。
11.且配送装置设计为圆盘形，圆盘形上设计两端贯通的开口的配送芯片槽，能够实现利用圆盘结构的配送装置向位于不同开口处的各装置输送芯片进行相应的处理检测工作，且该输送过程中各自不干涉，能实现连续性作业。
12.优选的，所述生物芯片检测系统还包括进片仓和处理装置，所述进片仓在x方向上形成能容纳多个生物芯片的容腔，该容腔在y方向的一侧设有出口；所述处理装置上设有用于放置生物芯片的通道，所述通道与所述出口和某一配送芯片槽连通。
13.存放进料在x方向上布局，自进片仓、处理装置和配送装置设计为y方向上的输送，一方面，实现结构布局的紧凑性，另一方面，避免干涉。
14.优选的，所述进片仓包括第一挡板、第二挡板、第一底板、平推板、挡块和用于识别生物芯片上的条形码的识别器，所述第一挡板和第二挡板在y方向上间隔设置，所述第一底板连接所述第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板的内侧面及所述第一底板的上端面形成所述容腔；所述平推板设于所述容腔内并沿x方向伸缩，所述挡块在所述容腔内与所述平推板的位置相对，所述出口设于所述第二挡板上，且所述挡块的内侧面形成所述出口的一个侧面；所述识别器临近所述挡块且正对所述容腔设置。
15.所述进片仓的结构设计，能够一次放入多个待检芯片，且连续放入，适应于连续检测不中断的作业中。
16.优选的，所述第二挡板临近所述配送装置设置，所述第二挡板在z方向的高度低于所述第一挡板在z方向的高度。且两者的高低差与芯片两侧凸起的高低差匹配。高低差的设计可以达到防止芯片放反的防呆效果。
17.优选的，所述处理装置沿y方向延伸，所述处理装置的上方设有多个加样装置，所述加样装置在z方向上竖向伸缩；所述处理装置的旁侧设有识别器和激光器，所述识别器和激光器均在x方向上正对所述处理装置，所述识别器的数量与所述加样装置对应。
18.处理装置采用直通式布局，可对待检芯片依次、逐一地进行超声混匀、激光打孔、openmv摄像头识别条码和芯片位置、振动混匀和多种试剂加样等等动作，为流水化作业提供基础。
19.优选的，所述处理装置包括第一侧板、第二侧板和第二底板，所述第一侧板和第二侧板在x方向上间隔设置，所述第二底板连接所述第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和第二侧板的内侧面及所述第二底板的上端面形成用于放置生物芯片的通道，所述识别器和激光器正对所述通道设置。
20.所述处理装置的布局长度与进片仓的布局长度相垂直，能够实现进片仓的储存结构更为紧凑，且能够实现不间断的一次向处理装置中输送一个芯片，且不与处理装置中已有芯片发生干涉。
21.为能够实现有效识别，每个所述配送芯片槽上均贴有一二维码，所述处理装置和配送装置相连位置的正上方设有用于识别所述二维码的识别器。
22.优选的，所述生物芯片检测系统还包括加磁珠装置，所述加磁珠装置包括加磁珠芯片槽，所述加磁珠芯片槽正对所述配送芯片槽设置，且所述加磁珠芯片槽和配送芯片槽在z方向的高度相同；在所述加磁珠芯片槽的旁侧设有超声探头和识别器，且所述超声探头
和识别器正对所述配送芯片槽设置；所述加磁珠芯片槽的上方设有在z方向竖向伸缩的加样装置。
23.优选的，所述清洗装置包括清洗芯片槽、振动电机和磁铁，所述清洗芯片槽正对所述配送芯片槽设置，且所述清洗芯片槽和配送芯片槽在z方向的高度相同；所述振动电机设于所述清洗芯片槽的底部，所述磁铁设于所述清洗芯片槽的侧壁；在所述清洗芯片槽的旁侧设有识别器，在所述清洗芯片槽的上方设有竖向伸缩的加样装置，所述识别器正对所述清洗芯片槽设置。
24.优选的，所述检测装置由检测顶板、检测底板和四个检测侧板围合形成密封腔体，其中一个所述检测侧板上设有进料口，所述第一舱门设于该检测侧板上且能打开或闭合所述进料口；所述检测底板上设有落料口，所述第二舱门设于所述检测底板上且能打开或闭合所述落料口，所述进料口正对所述清洗装置设置。
25.所述检测装置不仅能够实现检测，还能够将检测完成的芯片进行丢弃，自动化完成每个芯片的全检测过程。
26.优选的，所述检测装置还包括检测芯片槽，所述检测芯片槽可旋转的安装在所述密封腔体内，且所述检测芯片槽的一端与所述进料口相连；设有所述进料口的所述检测侧板上设有托块，所述托块的一端凸伸于所述检测侧板的外侧，另一端自所述进料口与所述检测芯片槽相连。
27.在具体的技术方案中，所述托块为喇叭口形状，能利于芯片进入，起导向作用；且检测芯片槽为可旋转的结构，既能放置芯片便于检测，又能旋转实现倾倒与丢弃。
28.优选的，所述检测装置竖向贯通所述配送装置，且在所述检测装置的底部设有第二舱门。
29.与相关技术相比，本发明的有益效果为：使用同轴转动的圆盘，并将检测装置布置在圆盘的圆心位置处，整体结构布局紧凑且体积小，利于生物芯片周转与流通；缩短生物芯片在检测系统中流通的距离，且不同工位间的等待时间减少；能够根据各工位处理时间的长短布置合适数量的工位，利于达到大通量的要求。
附图说明
30.图1为本发明提供的生物芯片检测系统的立体结构示意图；图2为图1的俯视示意图；图3为图1的正视示意图；图4为图3中的进片仓和处理装置的结构示意图；图5为图1中的检测装置的仰视立体示意图；图6为本发明提供的生物芯片检测系统的检测方法示意图。
具体实施方式
31.以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
32.如图6所示，本实施例提供的一种生物芯片检测系统包括进片仓1-1、处理装置1-2、配送装置1-3、加磁珠装置1-4、清洗装置1-5和检测装置1-6。所述进片仓1-1在x方向上形成能容纳多个生物芯片的容腔，所述容腔在y方向的一侧设有出口31（如图2所示）。
33.如图1~图3所示，所述进片仓1-1包括第一挡板3、第二挡板9、第一底板4、平推板2、挡块7和用于识别生物芯片上的条形码的识别器11。所述第一挡板3和第二挡板9在y方向上间隔设置，所述第一底板4连接所述第一挡板3和第二挡板9，所述第一挡板3和第二挡板9的内侧面及所述第一底板4的上端面形成所述容腔。所述第一挡板3和第二挡板9的间距与芯片1的宽度一致，所述容腔可以容纳多块所述芯片1，使多块所述芯片1在x方向上并列放置。
34.所述第二挡板9临近所述配送装置1-3设置，所述第二挡板9在z方向的高度低于所述第一挡板3在z方向的高度（如图4所示）。高度差可以避免使用人员将芯片放反，达到防呆的效果。可以根据实际使用的需求，通过改变两侧的挡板的在x方向的长度，以满足一次性放置的芯片数量的需求。
35.所述平推板2设于所述容腔内并沿x方向伸缩，所述挡块7在所述容腔内与所述平推板2的位置相对，所述出口31设于所述第二挡板9上，且所述挡块7的内侧面形成所述出口31的一个侧面。所述识别器11临近所述挡块7且正对所述容腔设置。
36.所述平推板2始终向所述挡块7施加一个推力，当芯片1被推动至挡块7的位置被顶住时，所述识别器11识别该芯片1并记录芯片1上的二维码信息。再将该芯片1从所述出口31沿y方向平推至所述处理装置1中。
37.如图6所示，所述配送装置1-3为能转动的圆盘，该圆盘上设有多个指向圆心的配送芯片槽32，所述配送芯片槽32沿所述圆盘的半径方向的两端为贯通的开口，所述处理装置1-2与某一所述配送芯片槽32远离圆心的开口和所述出口31连接。
38.如图1~图3所示，所述处理装置1-2沿y方向延伸，为多个工位的直通式布置。所述处理装置1-2包括第一侧板24、第二侧板23和第二底板8。所述第一侧板24和第二侧板23在x方向上间隔设置，所述第二底板8连接所述第一侧板24和第二侧板23，所述第一侧板24和第二侧板23的内侧面及所述第二底板8的上端面形成用于放置生物芯片的通道。所述通道与平推过来的芯片位置齐平，z方向高度一致（如图4所示），可使自进片仓1-1平推出来的芯片1进入至所述通道内。所述处理装置1-2的上方设有多个加样装置6，所述加样装置6在z方向上竖向伸缩。所述加样装置6竖直向下正对芯片1的柱塞中心，可以通过下压芯片内的柱塞完成各种试剂加样。
39.所述处理装置1-2的旁侧设有识别器11和激光器5，所述识别器11和激光器5均在x方向上正对所述处理装置1-2的所述通道设置，所述识别器11的数量与所述加样装置6对应。各个功能部件安装位置正对芯片上待作用的位置，且所述第一侧板24和第二侧板23上需要相应的设置避空，防止与功能部件的光束等发生干涉。
40.如图6、图3、图4所示，在所述进片仓1-1和处理装置1-2的底部设有第三底板10，使进片仓1-1和处理装置1-2形成闭合的整体结构，使各功能部件安装在其上。
41.如图3所示，所述配送芯片槽32与通道在z方向的高度相等。
42.如图6、图1、图2所示，每个所述配送芯片槽32上均贴有一二维码，所述处理装置1-2和配送装置1-3相连位置的正上方设有用于识别所述二维码的识别器11。所述识别器11用以确定圆盘的绝对位置和每个配送芯片槽32上是否存在芯片及芯片的状态。所述配送芯片
槽32的宽度与芯片1的宽度一致。所述处理装置1-2的所述通道指向所述配送装置1-3的圆盘的圆心，且在z方向上的高度一致。
43.在所述处理装置1-2完成各种动作后的芯片1进入至所述配送装置1-3的某一个配送芯片槽32中。所述圆盘通过定轴转动将芯片1转动与处理装置1-2错开，使其他空的配送芯片槽32正对处理装置1-2的通道，再进行下一个芯片1的输送，由此反复。
44.如图6所述，所述加磁珠装置1-4设于所述配送装置1-3的旁侧，且与某一所述配送芯片槽32远离圆心的开口位置对应。
45.如图1~图3所示，所述加磁珠装置1-4包括加磁珠芯片槽13，所述加磁珠芯片槽13为一端贯通（朝向圆盘的一端贯通）的“c”型槽，其正对所述配送芯片槽32设置，且所述加磁珠芯片槽13和配送芯片槽32在z方向的高度相同，以保证圆盘上的芯片1能够进入至所述加磁珠芯片槽13中，且能够让芯片1在从加磁珠芯片槽13回到至所述配送芯片槽32中。上述芯片1的位移动作可以通过电机和推杆实现，并通过相应的传感器，检测是否到位，下同。
46.在所述加磁珠芯片槽13的旁侧设有超声探头12和识别器11，且所述超声探头12和识别器11正对所述配送芯片槽32设置。所述加磁珠芯片槽13的侧壁上需要设置避空部位，以防止与超声探头12和识别器11的感应光束发生干涉。
47.所述加磁珠芯片槽13的上方设有在z方向竖向伸缩的加样装置6。所述加样装置6竖直向下时，正对芯片1的柱塞中心，可以通过下压芯片的柱塞完成各种试剂加样。
48.所述加磁珠芯片槽13的具体数量和位置不受限制，可以根据芯片1在此装置停留的时间和整个系统的节拍进行确定。所述加磁珠芯片槽13的位置只需满足其正对配送装置的圆心且不与其他装置发生干涉即可。
49.如图6所示，所述检测装置1-6位于所述配送装置1-3的圆心处并竖向贯通所述配送装置1-3。所述检测装置1-6可自旋转，其旋转轴竖向设置。所述清洗装置1-5在配送装置1-3的圆盘的内圈且均布有多个，具体位于配送装置1-3和检测装置1-6之间。
50.如图1、图5所示，所述检测装置1-6由检测顶板17、检测底板20和四个检测侧板16、21、29、30围合形成密封腔体，其中一个所述检测侧板21上设有进料口33，所述检测侧板21上设有第一舱门18，所述第一舱门18能打开或闭合所述进料口33。所述检测底板20上设有落料口34，所述检测底板20上设有第二舱门19，所述第二舱门19能打开或闭合所述落料口34。所述进料口33正对所述清洗装置1-5设置。如图3所示，所述检测装置延伸至配送装置的圆盘的下方。
51.如图6、图5所示，所述检测装置1-6还包括检测芯片槽28，所述检测芯片槽28可旋转的安装在所述密封腔体内，且所述检测芯片槽28的一端与所述进料口33相连。设有所述进料口33的所述检测侧板上设有托块22，所述托块22的一端凸伸于所述检测侧板的外侧，另一端自所述进料口33与所述检测芯片槽28相连。所述检测芯片槽28的旋转动作为：初始状态时，所述检测芯片槽28朝上，以使芯片能够置于其内；当完成检测后，所述检测芯片槽28旋转180
°
朝下，使芯片在重力作用下倾倒，并自打开的第二舱门19掉至下方的收集桶（未图示）中，完成丢弃。
52.所述托块2为喇叭口槽，用于引导芯片1从清洗装置1-5进入检测装置1-6中。所述第一舱门18和第二舱门19均为平行移动，关闭时，能保证密封腔体的密封性。
53.如图6所示，所述清洗装置1-5沿圆盘的圆周布设有多个，每个清洗装置1-5与某一
所述配送芯片槽32临近圆心的开口和第一舱门18连接。
54.如图1、图2所示，所述清洗装置包括清洗芯片槽14、振动电机26和磁铁27。所述清洗芯片槽14为两端贯通的“c型槽”，与配送芯片槽14结构相同。所述清洗芯片槽14正对所述配送芯片槽32设置，且所述清洗芯片槽14和配送芯片槽32在z方向的高度相同，以保证配送装置上的芯片1能够进入至所述清洗芯片槽14中。
55.所述振动电机26设于所述清洗芯片槽14的底部，具体防止在芯片反应杯的下方，所述清洗芯片槽14的底部在振动部位需设置有避空。所述磁铁27设于所述清洗芯片槽14的侧壁。在所述清洗芯片槽14的旁侧设有识别器11，在所述清洗芯片槽14的上方设有竖向伸缩的加样装置6，所述识别器11正对所述清洗芯片槽14设置。
56.同样，所述清洗芯片槽14的侧壁上设有避空，防止干涉。
57.所述检测装置1-6可沿z方向的旋转轴转动，以使托块2与所述清洗装置1-5的清洗芯片槽14对齐。
58.上述识别器11均采用openmv摄像头，加样装置6均采用直线电机驱动。
59.如图6所示，本发明还提供一种生物芯片检测方法，采用上述的生物芯片检测系统进行，包括：
①
使用人员将已加入检验样品的芯片放置进片仓1-1的容腔内，并一次性放置多块芯片；因进片仓1-1两侧的挡板3、9高度不一，芯片无法反面放置；
②
启动检测系统，所述平推板2向挡块7的方向推进，使第一块芯片在y方向位移后自所述出口31沿x方向横移进入至处理装置1-2的通道内，正对通道的识别器11记录该芯片的二维码信息；
③
该芯片在处理装置1-2内平移，每平移一个芯片宽度停顿一次，所述通道两侧的识别器11、加样装置6和激光器5分别进行相应的动作，包括超声混匀、激光打孔、openmv摄像头识别条码和芯片位置、振动混匀和多种试剂加样等等动作；
④
所述配送装置1-3转动，使圆盘上的空位的配送芯片槽32正对处理装置1-2的通道，使芯片能够进入至所述配送芯片槽32内；
⑤
所述配送装置1-3转动，使装有芯片的配送芯片槽32与加磁珠装置1-4的加磁珠芯片槽13对齐；
⑥
使芯片进入所述加磁珠芯片槽13内，在加磁珠装置1-4完成超声混匀、识别器11识别条码和加样装置6进行多种试剂加样等动作。然后芯片回到所述配送装置1-3的配送芯片槽32内；
⑦
所述配送装置1-3转动，将自加磁珠芯片槽13回至配送芯片槽32中的芯片与空闲（非工作）的清洗装置1-5的清洗芯片槽14对齐；
⑧
将芯片自配送芯片槽32输送至所述清洗芯片槽14内。所述芯片在所述清洗装置1-5内完成磁吸、振动混匀、openmv摄像头识别条码和多种试剂加样；
⑨
旋转所述检测装置1-6，使托块22对准清洗装置1-5上的清洗芯片槽14；
⑩
打开第一舱门18，芯片进入所述检测装置1-6的检测芯片槽28内，关闭所述第一舱门18和第二舱门19，对芯片进行检测；
⑪
打开第二舱门19，旋转检测芯片槽28使芯片朝下并丢弃，使检测完成的芯片从出舱门19掉出。关闭第二舱门19，旋转检测芯片槽28至初始位置。
60.由上反复，以完成多个芯片的检测并输出检测数据。
61.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。