取液排液系统、控制方法及生物芯片检测系统与流程

1.本发明涉及生物芯片检测设备技术领域，具体为一种取液排液系统、控制方法及生物芯片检测系统。


背景技术：

2.生物芯片(又称dna芯片、基因芯片)，起源于dna杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶，主要是指通过微加工技术和微电子技术在固格体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、dna以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。简单说，生物芯片就是在一块玻璃片、硅片、尼龙膜等材料上放上生物样品，然后由一种仪器收集信号，用计算机分析数据结果。
3.现有技术中，生物芯片使用主要包括如下步骤：放大并标记步骤，使用pcr扩增或者并行固相克隆等方法，对样品的多个片段进行扩增和放大，并用生物素或荧光进行标记，得到标记后样品；杂交反应步骤，已标记样品中的靶分子与生物芯片上的探针进行杂交，产生一系列信息；信号检测和分析步骤，使用检测设备，采集、处理和解析杂交反应后的生物芯片上各个反应点的荧光位置、荧光强弱，经过芯片扫描仪和相关软件分析图像，即可以获得有关生物信息。
4.其中，在杂交反应步骤中，通常采用泵送组件及取液针将标记后的样品吸入杂交反应舱中进行杂交反应，当泵送组件的抽液速度较快时，会导致实际抽到的液量很少，即进液速度与抽液速度不匹配，杂交反应不充分，影响生物芯片检测的准确性。另外，现有的泵送组件通常需要用到油泵、隔膜、二通阀、阀岛组件等，不利于生物芯片检测设备的小型化制作，且有漏油的风险。


技术实现要素：

5.针对以上问题，本发明提供了一种取液排液系统、控制方法及生物芯片检测系统，通过设置气囊，能够储存临时突变的气压，使气囊内产生负压，在负压作用下液体能够经进液口缓慢进入，保证抽气行程与抽液量的匹配，提高抽取样品量的精确度；且气囊顶部的气囊上口与抽气排气口连通，能够优先抽取进入气囊的气体，而液体在重力作用下留在气囊内，能够防止气囊中的液体在抽气过程中进入抽气排气装置，提升抽气排气装置的使用性能。
6.本发明提供一种取液排液系统，包括：进液口；排液口；抽气排气装置，具有抽气排气口，能够经由抽气排气口抽取或者排出气体；气囊，气囊沿高度方向延伸，气囊的顶部具有气囊上口，气囊上口与抽气排气口连通，气囊的底部具有气囊下口，气囊下口可择一与进液口或排液口连通。
7.根据该技术方案，在抽气过程中，气囊的底部与进液口连通，气囊顶部的气囊上口与抽气排气口连通，能够优先抽取进入气囊的气体，而液体在重力作用下留在气囊内，能够防止气囊中的液体在抽气过程中进入抽气排气装置，提升抽气排气装置的使用性能；在排
气过程中，气囊的底部与排液口连通，气囊顶部的气囊上口与抽气排气口连通，气压经抽气排气口进入驱动气囊内的液体从排液口排出。另外，发生抽气速度过快，导致抽液量与抽气行程不匹配的情况时，通过设置气囊，能够储存临时突变的气压，使气囊内产生负压，在负压作用下液体能够经进液口缓慢进入，保证抽气行程与抽液量的匹配。
8.本发明的可选技术方案中，取液排液系统还包括：取液针，构成取液排液系统的进液口；三通阀，三通阀的三个管口分别与取液针、气囊下口以及排液口相连。
9.根据该技术方案，采用取液针抽取液体能够提高取液的精度，三通阀能够便捷地实现气囊下口择一与取液针或排液口连通，结构简单，易于实现取液或进液。进一步地，三通阀为三通电磁阀，通过电动控制流路的换向，提高了自动化程度，有利于提高工作效率。
10.本发明的可选技术方案中，取液排液系统还包括目标腔室，设置在取液针和三通阀之间，与取液针以及三通阀均相互连通。
11.根据该技术方案，通过将抽取的液体送入目标腔室，能够使抽取的液体在目标腔室内发生目标反应，目标腔室与三通阀连通能够便于在目标反应结束后排出废液，提升了取液抽液系统的多功能性。
12.本发明的可选技术方案中，抽气排气装置包括电机和气缸，电机的输出端与气缸的活塞杆连接，驱动活塞杆往复移动，从而抽取或者排出气缸内的气体。
13.根据该技术方案，采用电机驱动活塞杆往复移动进液或排液，取消了现有技术中采用的油泵、隔膜、二通阀、阀岛组件等元件，节约了生物芯片检测系统的成本及空间，也规避了油泵使用过程中漏油的风险，抽气排气装置结构简单，有利于降低成本以及实现生物芯片检测系统的小型化制作。
14.本发明的可选技术方案中，气囊的气体容积大于气缸的活塞杆的最大行程对应可抽取的气体体积。
15.根据该技术方案，气囊的气体体积大于气缸的活塞杆的最大行程对应可抽取的气体体积，能够使得活塞杆移动至最大行程时，也不会导致抽取的液体经过气囊被进一步抽送至气缸内，保证了气缸的安全、可靠性。
16.本发明的可选技术方案中，抽气排气装置包括两排气缸，每排气缸均包括并排设置的多个气缸，抽气排气装置还包括下支撑板、上支撑板及连接板，下支撑板固定于气缸的底部，上支撑板固定于气缸的顶部，并开设有供各个活塞杆穿过的通孔，连接板固定连接各个活塞杆的顶部。
17.根据该技术方案，增加气缸的数量，即增加了抽气排气口的数量，能够同时进行多条流路的取液排液有利于提高生物芯片检测过程的效率，缩短检测过程所需的时间；且抽气排气装置通过下支撑板、上支撑板及连接板连接形成整体，提高了抽气排气装置的整体结构的稳定性，实现取液排液系统的合理空间布局。
18.本发明的可选技术方案中，两排气缸共用电机，电机位于两排气缸之间。
19.根据该技术方案，两排气缸共用电机，既可以节约电机的使用数量，同时保证了活塞杆的正常运动，有利于节约成本，还可以节约空间，有利于取液排液系统及生物芯片检测系统的小型化制作。
20.本发明的可选技术方案中，气囊为弹性气囊。
21.根据该技术方案，弹性气囊在受到负压吸引时会发生气囊收缩，可以暂时储存气
压的临时突变，防止短时间内进液速度过快，并能够利用储存的气压吸引液体继续进液，保证气缸抽拉行程与实际进液量的匹配，提高抽取液体的精度。随着液体在负压作用下的输入，气囊内的负压减小，气囊恢复至负压吸引前的状态，能够在下一次出现抽气速度过快时，持续依靠负压吸引保证抽气行程与抽液量的匹配。
22.本发明另提供一种生物芯片检测系统，包括上述的取液排液系统。
23.本发明另提供一种上述的取液排液系统的控制方法，包括以下步骤：
24.准备步骤：提供待取液体，将取液针插入待取液体内；
25.取液步骤：连通气囊下口与进液口，驱动抽气排气装置进行抽气使取液针、目标腔室、气囊及抽气排气口组成的进液管路内产生负压，待取液体在负压作用下经进液口进入目标腔室后，目标腔室内的液体流入气囊；
26.排液步骤：切断气囊下口与进液口的连通，使气囊下口与排液口连通，驱动抽气排气装置进行排气，气囊内的液体在排气压力下排出。
附图说明
27.图1为本发明实施方式中取液排液系统的结构示意图。
28.图2为本发明实施方式中抽气排气装置的结构示意图。
29.附图标记：
30.取液针11；进液口11；三通阀2；排液口21；抽气排气装置3；抽气排气口31；出口32；电机33；气缸34；活塞杆341；下支撑板35；上支撑板36；连接板37；气囊4；气囊上口41；气囊下口42；目标腔室5；进液管路51；出液管路52。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.如图1、图2所示，本发明提供一种取液排液系统，包括：进液口11；排液口21；抽气排气装置3，具有抽气排气口31，能够经由抽气排气口31抽取或者排出气体；气囊4，气囊4沿高度方向延伸，气囊4的顶部具有气囊上口41，气囊上口41与抽气排气口31连通，气囊4的底部具有气囊下口42，气囊下口42可择一与进液口11或排液口21连通。
33.在抽气过程中，气囊4的底部与进液口11连通，气囊4顶部的气囊上口41与抽气排气口31连通，能够优先抽取进入气囊4的气体，而液体在重力作用下留在气囊4内，能够防止气囊4中的液体在抽气过程中进入抽气排气装置3，提升抽气排气装置的使用性能；在排气过程中，气囊4的底部与排液口21连通，气囊4顶部的气囊上口41与抽气排气口31连通，气压经抽气排气口31进入驱动气囊4内的液体从排液口21排出。另外，发生抽气速度过快，导致抽液量与抽气行程不匹配的情况时，通过设置气囊4，能够储存临时突变的气压，使气囊4内产生负压，在负压作用下液体能够经进液口11缓慢进入，保证抽气行程与抽液量的匹配。
34.本发明的优选实施方式中，抽气排气装置3包括电机、气缸34，电机33的输出端与气缸34的活塞杆341连接，驱动活塞杆341往复移动，从而抽取或者排出气缸34内的气体。与
现有的气缸34驱动方式不同(改变进气位置驱动活塞杆341往复运动)，本实施方式中采用电机33驱动活塞杆341运动反向压缩气缸34内的空气使得气囊4内的压力发生变化，进而实现进液或排液，取消了现有技术中采用的油泵、隔膜、二通阀、阀岛组件等元件进行取液排液，节约了生物芯片检测系统的成本及空间，也规避了油泵使用过程中漏油的风险。本实施方式抽气排气装置3结构简单，有利于降低成本以及实现生物芯片检测系统的小型化制作。具体地，通过电机驱动滚珠丝杠33转动，螺母在滚珠丝杠33的转动下沿着滚珠丝杠33做直线运动。可以理解的是，其它采用电机驱动的直线运动机构也可以用于驱动活塞杆341往复运动，在此不再赘述。
35.本发明的优选实施方式中，气囊4为弹性气囊。弹性气囊在受到负压吸引时会发生气囊收缩，可以暂时储存突变的气压，防止抽送介质在受到压力变化后短时间内进液速度过快，并能够利用储存的气压驱动进液口11继续进液，保证气缸34的抽拉行程与实际进液量的匹配，提高抽取液量的精度。进一步地，优选地，气囊4的气体容积大于气缸34的活塞杆341的最大行程对应可抽取的气体体积，能够使得活塞杆341移动至最大行程(本实施方式是指活塞杆341无法继续上移)时，也不会导致抽取的液体经过气囊4被进一步抽送至气缸34内损坏气缸结构，保证了气缸34的安全、可靠性。
36.本发明的优选实施方式中，取液排液系统还包括：取液针1，构成取液排液系统的进液口11；三通阀2，三通阀2的三个管口分别与取液针1、气囊下口42以及排液口21相连。采用取液针1抽取液体能够提高取液的精度，三通阀2能够便捷地实现气囊下口42择一与取液针1或排液口21连通，结构简单，易于实现取液或进液。进一步地，三通阀2为三通电磁阀，通过电动控制流路的换向，提高了自动化程度，有利于提高工作效率。
37.本发明的优选实施方式中，取液排液系统还包括目标腔室5，设置在取液针1和三通阀2之间，与取液针1以及三通阀2均相互连通。通过将抽取的液体送入目标腔室5，能够使抽取的液体在目标腔室5内发生目标反应，目标腔室5与三通阀2连通能够便于在目标反应结束后排出废液，提升了取液抽液系统的多功能性。
38.本发明的具体实施方式中，目标腔室5为生物芯片检测系统中的杂交反应腔室，通过抽气排气装置3将液体抽吸至杂交反应腔室进行杂交反应，杂交反应结束后，排出杂交反应腔室内的废液。在一些实施方式中，目标腔室5不限于本实施方式所示例的杂交反应腔室，也可以是其它需要进行取液及排液的反应腔室。
39.本发明的优选实施方式中，如图2所示，气缸34的侧部还设有出口32，抽气排气口31与出口32在气缸34的活塞杆341的移动方向上隔开设置，且抽气排气口31位于出口32的下方，活塞杆341从气缸34的顶端伸出，活塞杆341在气缸34的高度方向上往复运动。通过上述方式，活塞杆341向上移动时，气缸进行抽气，液体经进液口11进入目标腔室5进行目标反应，反应完成后，液体经过三通阀2进入气囊4。当液体完全储存在气囊4中后，切换三通阀2，使气囊4的气囊下口42与排液口21连通，活塞杆341向下移动时，压缩气缸34内的气体，气囊4内的压力增大，气囊4内的液体排出。
40.需要说明的是，本实施方式虽然示出了抽气排气口31在下、出口32在上，活塞杆341从气缸34的顶部穿出的结构，不应构成对气缸34结构的限定，技术人员可以根据实际需要调整抽气排气口31、出口32以及活塞杆341的设置方向，能够实现往复运动，且便于与配套组件配合使用即可。
41.本发明的优选实施方式中，取液针1包括内部中空的针管主体及与针管主体的液体出口连通的针座，针座的液体出口与目标腔室5的入口连通，针座还开设有通孔，该通孔与出口32连通，气缸34内的气体经出口32、针座上的通孔排出。出口32的设置，能够维持气缸34内气压的平衡，保证气缸34的正常抽拉。进一步地，通过连通气缸34地出口32与针座的通孔，能够实现对气缸34的出口32的封堵，从而保证气缸34内部环境的干净、无污染，保证气缸34的使用性能。
42.本发明的优选实施方式中，抽气排气装置3包括两排，每排包括多个抽气排气装置3；抽气排气装置3还包括下支撑板35、上支撑板36及连接板37，下支撑板35固定于两排抽气排气装置3的气缸34的底部，上支撑板36开设有供两排抽气排气装置3的活塞杆341贯穿的通孔，连接板37连接两排抽气排气装置3的各活塞杆341的顶部。通过上述方式，增加气缸34的数量，即增加抽气排气口31的数量，能够同时进行多条流路的取液排液，提高生物芯片检测过程的效率，缩短检测过程所需的时间；另外，抽气排气装置3通过下支撑板35、上支撑板36及连接板37连接形成整体，提高了抽气排气装置3的整体性能，实现取液排液系统的合理空间布局。
43.本发明的优选实施方式中，两排抽气排气装置3共用电机33，且电机33位于两排抽气排气装置3之间。共用电机33既可以节约电机33的使用数量，节约成本，同时保证了活塞杆341的正常运动；还可以充分利用两排抽气排气装置3之间的空间，提高空间利用率，有利于生物芯片检测系统的小型化制作有利于节约成本。
44.优选地，抽气排气口31和出口32位于气缸34的同一侧，且背离电机设置。如此设置能够方便实现管路的连接，提高管路连接的便捷性，同时有利于实现空间的合理利用，使得取液排液系统外观整洁美观。
45.本发明的优选实施方式中，目标腔室5包括与进液口11连通的进液管路51和与三通阀2连通的出液管路52，进液管路51与出液管路52连通，较佳地，进液管路51位于出液管路52的上方，以利于目标腔室5内液体的排出。
46.对应于上述的取液排液系统，本发明另提供一种上述的取液排液系统的控制方法，包括以下步骤：
47.准备步骤：提供待取液体，将取液针1插入待取液体内；
48.取液步骤：连通气囊下口42与进液口11，驱动抽气排气装置1进行抽气使取液针1、目标腔室5、气囊4及抽气排气口31组成的进液管路内产生负压，待取液体在负压作用下经进液口11进入目标腔室5后，目标腔室5内的液体流入气囊4；
49.排液步骤：切断气囊下口42与进液口11的连通，使气囊下口42与排液口21连通，驱动抽气排气装置1进行排气，气囊4内的液体在排气压力下排出。
50.本实施方式中，取液排液控制方法简单，易于操作，有利于提高生物芯片的检测效率。
51.本发明另一方面提供一种生物芯片检测系统，包括上述的用于生物芯片检测的取液排液系统。采用上述取液排液系统的生物芯片检测系统结构简单、适于小型化制作，且能够提高进液量与抽送行程的精确匹配，提高生物芯片检测的准确性。
52.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种取液排液系统，其特征在于，包括：进液口；排液口；抽气排气装置，具有抽气排气口，能够经由所述抽气排气口抽取或者排出气体；气囊，所述气囊沿高度方向延伸，所述气囊的顶部具有气囊上口，所述气囊上口与所述抽气排气口连通，所述气囊的底部具有气囊下口，所述气囊下口可择一与所述进液口或所述排液口连通。2.根据权利要求1所述的取液排液系统，其特征在于，所述取液排液系统还包括：取液针，构成所述取液排液系统的所述进液口；三通阀，所述三通阀的三个管口分别与所述取液针、所述气囊下口以及所述排液口相连。3.根据权利要求2所述的取液排液系统，其特征在于，所述取液排液系统还包括：目标腔室，设置在所述取液针和所述三通阀之间，与所述取液针以及所述三通阀均相互连通。4.根据权利要求3所述的取液排液系统，其特征在于，所述抽气排气装置包括电机和气缸，所述电机的输出端与所述气缸的活塞杆连接，驱动所述活塞杆往复移动，从而抽取或者排出所述气缸内的气体。5.根据权利要求4所述的取液排液系统，其特征在于，所述气囊的气体容积大于所述气缸的活塞杆的最大行程对应可抽取的气体体积。6.根据权利要求5所述的取液排液系统，其特征在于，所述抽气排气装置包括两排气缸，每排气缸均包括并排设置的多个气缸，所述抽气排气装置还包括下支撑板、上支撑板及连接板，所述下支撑板固定于所述气缸的底部，所述上支撑板固定于所述气缸的顶部，并开设有供各个所述活塞杆穿过的通孔，所述连接板固定连接各个所述活塞杆的顶部。7.根据权利要求6所述的取液排液系统，其特征在于，两排所述气缸共用所述电机，所述电机位于两排所述气缸之间。8.根据权利要求1-7任一项所述的取液排液系统，其特征在于，所述气囊为弹性气囊。9.一种生物芯片检测系统，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的取液排液系统。10.一种权利要求3至8中任一项所述的取液排液系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：准备步骤：提供待取液体，将所述取液针插入所述待取液体内；取液步骤：连通所述气囊下口与所述进液口，驱动所述抽气排气装置进行抽气使所述取液针、所述目标腔室、所述气囊及所述抽气排气口组成的进液管路内产生负压，所述待取液体在负压作用下经所述进液口进入所述目标腔室后，所述目标腔室内的液体流入所述气囊；排液步骤：切断所述气囊下口与所述进液口的连通，使所述气囊下口与所述排液口连通，驱动所述抽气排气装置进行排气，所述气囊内的液体在排气压力下排出。

技术总结
本发明提供一种取液排液系统、控制方法及生物芯片检测系统，取液排液系统包括进液口；排液口；抽气排气装置，具有抽气排气口，能够经由抽气排气口抽取或者排出气体；气囊，沿高度方向延伸，气囊的顶部具有气囊上口，气囊上口与抽气排气口连通，气囊的底部具有气囊下口，气囊下口可择一与进液口或排液口连通。通过设置气囊，能够储存临时突变的气压，使气囊内产生负压，在负压作用下液体能够经进液口缓慢进入，保证抽气行程与抽液量的匹配，提高抽取样品量的精确度；且气囊上口与抽气排气口连通，能够优先抽取进入气囊的气体，而液体在重力作用下留在气囊内，能够防止气囊中的液体在抽气过程中进入抽气排气装置，提升抽气排气装置的使用性能。使用性能。使用性能。


技术研发人员：陆晨 林清辉 林志松 邢军芬
受保护的技术使用者：上海百傲科技股份有限公司
技术研发日：2023.08.28
技术公布日：2023/10/20