一种Bio-cup接触式微阵列生物芯片点样系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种Bio?cup接触式微阵列生物芯片点样系统，包括电脑、防尘罩、三轴机器人、点样模块、超声清洗干燥模块和控制箱；所述三轴机器人、点样模块和超声清洗干燥模块均设于所述防尘罩内部；所述电脑和控制箱设于所述防尘罩外部；所述电脑与所述三轴机器人连接，控制所述三轴机器人运动；所述控制箱与所述点样模块以及所述超声清洗干燥模块连接，控制所述点样模块和所述超声清洗干燥模块运动。本发明采用模块化设计，集成创新价格低廉、自动化程度高、满足大众需求，降低生物芯片的点样成本，便于批量生产以适用于中小企业、科研院所研发需要以及医院临床诊断的广大需求，为生物芯片普及应用奠定基础。
【专利说明】
一种B i o-cup接触式微阵列生物芯片点样系统
技术领域
[0001]本发明涉及生物芯片点样机器领域，尤其涉及一种B1-CUP接触式微阵列生物芯片点样系统。
【背景技术】
[0002]自生物芯片点样机器人(又称点样仪)问世以来，其技术取得了长足发展，由最初较为简易的实验室自制形式到各种功能强大的商业点样仪，性能不断改善，用户界面更加友好。目前，国内公司和研究机构使用的点样机大多为国外公司产品，由于其价格昂贵，难以在国内得到普及。大多数创业企业、中小型研究机构需求迫切但无力自购，一定程度上制约了这些企业的创新和发展。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，提供一种B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统。它采用模块化设计，集成创新价格低廉、自动化程度高、满足大众需求，降低生物芯片的点样成本，便于批量生产以适用于中小企业、科研院所研发需要以及医院临床诊断的广大需求，为生物芯片普及应用奠定基础。
[0004]本发明的技术方案:一种B1-CUp接触式微阵列生物芯片点样系统，包括电脑、防尘罩、三轴机器人、点样模块、超声清洗干燥模块和控制箱；
[0005]所述三轴机器人、点样模块和超声清洗干燥模块均设于所述防尘罩内部；
[0006]所述电脑和控制箱设于所述防尘罩外部；
[0007]所述电脑与所述三轴机器人连接，控制所述三轴机器人运动；
[0008]所述控制箱与所述点样模块以及所述超声清洗干燥模块连接，控制所述点样模块和所述超声清洗干燥模块运动。
[0009]前述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统中，
[0010]所述点样模块包括针座，所述针座一侧设有悬臂，所述针座上端开有凹槽，所述凹槽内插入点样针；
[0011]所述控制箱由U型底板和U型盖板安装组成，所述控制箱中部设有中间隔板，将控制箱分成上下两个空腔，所述下空腔内设有隔膜栗、真空栗和电源，所述电源上设有超声模块，所述上空腔内设有继电器和无极调速器；
[0012]所述三轴机器人采用移动龙门式结构，所述三轴机器人包括移动龙门、点样模块、X轴模块、Y轴模块、Z轴模块、底板、工作台和载样模块，所述移动龙门设置在Y轴模块上，所述Y轴模块固定在底板上，所述X轴模块联接于所述Y轴模块上，所述Z轴模块联接在所述X轴模块上，所述Z轴模块与所述点样模块的悬臂连接，所述载样模块放置在所述三轴机器人的Y轴模块上设有的工作台上；
[0013]所述超声清洗干燥模块包括超声子模块、清洗子模块和真空干燥子模块。
[0014]前述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统中，所述载样模块包括载样台，所述载样台上左边设有点样区，所述载样台上右边从前至后依次设有预点样区、样品台、废液回收池以及超声池，所述废液回收池内设有真空干燥池以及清洗池。
[0015]前述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统中，所述防尘罩长X宽X高设置为70cm X 60cm X 60cm，所述防尘罩整体无底，所述防尘罩前侧设有上反单开门。
[0016]前述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统中，所述三轴机器人长X宽X高设置为 70cm X 50cm X 55cm。
[0017]前述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统中，所述控制箱长X宽X高设置为30cm X 20cm X 20cm，所述U形盖板和所述中间隔板中间分别设有两个直径8cm的圆形开口，用于放置100ml蓝口瓶，该蓝口瓶瓶盖上设有直径0.l-2cm的圆孔一个，用于插入塑料管，蓝口瓶内分别放置超声介质和废液回收。
[0018]前述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统中，所述超声子模块的超声介质为超纯水、PBST、酒精或有机溶剂，超声功率范围为0-100W;所述清洗子模块采用双通道隔膜栗控制清洗液的进出；所述真空干燥子模块采用真空栗负压抽吸干燥;所述超声子模块、清洗子模块以及真空干燥子模块之间的液体或气体采用塑料管连接。
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0020]本发明的一种B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统采用模块化设计，集成创新价格低廉、自动化程度高、满足大众需求，降低生物芯片的点样成本，便于批量生产以适用于中小企业、科研院所研发需要以及医院临床诊断的广大需求，为生物芯片普及应用奠定基础。
【附图说明】
[0021 ]图1为本发明三轴机器人的结构示意图；
[0022]图2为本发明点样模块的结构示意图；
[0023]图3为本发明防尘罩的结构示意图；
[0024]图4为本发明载样模块的结构示意图；
[0025]图5为本发明控制箱的分解结构示意图；
[0026]图6为本发明三轴机器人移动龙门的结构示意图；
[0027]图7为本发明三轴机器人Z轴模块的结构示意图；
[0028]图8为本发明三轴机器人X轴模块的结构示意图；
[0029]图9为本发明三轴机器人Y轴模块的结构示意图；
[0030]图10为本发明三轴机器人工作台的结构示意图；
[0031]图11为本发明点样扫描结果。
[0032]附图中的标记为:11-移动龙门，12-工作台，13-X轴模块，14_Z轴模块，15_Y轴模块，16-点样模块，17-底板，21-悬臂，22-针座，23-凹槽，24-点样针，31-防尘罩，32-上反单开门，41-载样台，42-点样区，43-预点样区，44-样品台，45-废液回收池，46-清洗池，47-真空干燥池，48-超声池，51-U型底板，52-U型盖板，53-中间隔板，54-隔膜栗，55-电源，56-超声模块，57-继电器，58-无极调速器，59-圆形开口，60-真空栗。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
[0034]实施例。一种B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统，构成如图1-10所示，包括电脑、防尘罩、三轴机器人、点样模块、超声清洗干燥模块和控制箱；
[0035]所述三轴机器人、点样模块和超声清洗干燥模块均设于所述防尘罩内部；
[0036]所述电脑和控制箱设于所述防尘罩外部；
[0037]所述电脑与所述三轴机器人连接，控制所述三轴机器人运动；
[0038]所述控制箱与所述点样模块以及所述超声清洗干燥模块连接，控制所述点样模块和所述超声清洗干燥模块运动。
[0039]所述点样模块包括针座22，所述针座22—侧设有悬臂21，所述针座22上端开有凹槽23，所述凹槽23内插入点样针24;
[0040]所述控制箱由U型底板51和U型盖板52安装组成，所述控制箱中部设有中间隔板53，将控制箱分成上下两个空腔，所述下空腔内设有隔膜栗54、真空栗60和电源55，所述电源55上设有超声模块56，所述上空腔内设有继电器57和无极调速器58;
[0041 ]所述三轴机器人采用移动龙门式结构，所述三轴机器人包括移动龙门11、点样模块16、X轴模块13、Y轴模块15、Z轴模块14、底板17、工作台12和载样模块，所述移动龙门11设置在Y轴模块15上，所述Y轴模块15固定在底板17上，所述X轴模块13联接于所述Y轴模块15上，所述Z轴模块14联接在所述X轴模块13上，所述Z轴模块14与所述点样模块的悬臂21连接，所述载样模块放置在所述三轴机器人的Y轴模块15上设有的工作台12上；
[0042]所述超声清洗干燥模块包括超声子模块、清洗子模块和真空干燥子模块。
[0043]所述载样模块包括载样台41，所述载样台41上左边设有点样区42，所述载样台41上右边从前至后依次设有预点样区13、样品台44、废液回收池45以及超声池48，所述废液回收池45内设有真空干燥池47以及清洗池46。
[0044]所述防尘罩31长X宽X高设置为70cm X 60cm X 60cm，所述防尘罩整体无底，所述防尘罩前侧设有上反单开门32。
[0045]所述三轴机器人长X宽X高设置为70cm X 50cm X 55cm。
[0046]所述控制箱长X宽X高设置为30cm X 20cm X 20cm，所述U形盖板52和所述中间隔板53中间分别设有两个直径8cm的圆形开口 59，用于放置I OOOml蓝口瓶，该蓝口瓶瓶盖上设有直径0.l-2cm的圆孔一个，用于插入塑料管，蓝口瓶内分别放置超声介质和废液回收。
[0047]所述超声子模块的超声介质为超纯水、PBST、酒精或有机溶剂，超声功率范围为0-100W;所述清洗子模块采用双通道隔膜栗控制清洗液的进出；所述真空干燥子模块采用真空栗负压抽吸干燥;所述超声子模块、清洗子模块以及真空干燥子模块之间的液体或气体采用塑料管连接。
[0048]在本发明的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统中，如图3所示，防尘罩31长宽高为70cm X 60cm X 60cm。防尘罩31整体无底，采用上反单开门32设计。所用材料为塑料或金属，厚度为 0.lmm至2cm。塑料材料包括PE、HDPE、PP、PVC、GPPS、HIPS、ABS、PMMA、PET、PBT、?八1(:、？01、？?0、？?3、？3等，金属材料包括铁、铜、铝、钢、钛及其合金。上反单开门31尺寸为:500mmX 250mmo
[0049]如图1以及图6-图10所示，三轴机器人长宽高设置为70cm X 50cm X 55cm。三轴机器人采用移动龙门式结构，移动龙门设置在Y轴模块上。三轴机器人采用ADHON三轴控制器(型号PMC-20MT-3)，Sumtor的步进电机57HS5120A6与精密滚珠丝杠的驱动方式，控制器采用雕刻机CNC。使用联想电脑运行Mach3软件进行各单元操作(清洗、干燥、取样、预点样和点样)。重复定位精度设计目标为1wn,最大速度0.3m/s，最大加速度10m/s2。材料为铁、铜、招、镁、钛、钢或上述金属的合金。材料厚度为Imm至3cm。
[0050] 性能参数:
[°°511 水平X轴:最大行程= 300mm最大速度V=10.0m/s最大加速度a = 20m/s2。
[0052]水平Y轴:最大行程= 400mm最大速度V= 10.0m/s最大加速度a = 20m/s2。
[0053]垂直Z轴:最大行程=10mm最大速度V= 10.0m/s最大加速度a = 1m/s2。
[0054]如图2所示，点样模块由悬臂、点样针座和点样针构成。其中悬臂和点样针座的材料为金属，包括铁、铜、铝、钢、钛及其合金。
[0055]悬臂与Z轴模块通过内六角螺丝固定相连，针座与悬臂通过内六角螺丝固定相连。点样针插入点样针座。相邻针孔中心间距为9 ±0.2mm。点样针为裂隙针，裂隙宽0.1 土
0.0 Imm。点样针材质为金属，包括各种规格的不锈钢，钛、金、各种金属合金等。
[0056]如图4所示，载样模块划分为超声、清洗、真空干燥、加样、预点样和点样等区域。工作台面大小为长X宽:700mmX390mm，厚度为0-2cm。工作台面材质为塑料或金属。塑料材料包括 PE、HDPE、PP、PVC、GPPS、HIPS、ABS、PMMA、PET、PBT、PA、PC、POM、PPO、PPS、PS 等，金属材料包括铁、铜、铝、钢、钛及其合金。超声区域为圆柱形，直径为7cm，深度为O-1Ocm，超声盒材质为不锈钢，厚度为0_5mm。清洗区域为无盖长方体，长X宽X高:128mmX96mmX 15mm;真空干燥区域为有盖立方体，长宽高为1.5 cm X1.5 cm X1.5 cm，厚度为2mm;盖的尺寸为1.9cm X1.9cm，厚度为0-10mm;立方体与盖所用材质为塑料，包括PE、HDPE、PP、PVC、GPPS、HIPS、ABS、PMMA、PET、PBT、PA、PC、P0M、PP0、PPS、PS等。加样区为长方体(96孔板)，大小为12.8cmX9.6cmX0.5cm;预点样区为长方形(载玻片)，长X宽X高为2.5cmX7.5cmX0.2cm;点样区为长方形，长X宽为22cmX16cm0
[0057]超声清洗干燥模块由超声、清洗和真空干燥等三个子模块构成。其中三个子模块的工作区域设置在工作台面上，电路控制部分放置在控制箱内，控制箱位于防尘罩外。超声子模块的超声介质为超纯水、PBST、酒精或有机溶剂;超声功率范围为0-100W。清洗子模块采用双通道隔膜栗控制清洗液的进出；真空干燥子模块采用真空栗负压抽吸干燥。各模块的液体或气体由塑料管连接，塑料材质为PE、HDPE、PP、PVC、GPPS、HIPS、ABS、PMMA、PET、I?T、PA、PC、POM、PPO、PPS、PS 等，管直径为 0-2cm。
[0058]如图5所示，控制箱长宽高设置为30cmX20cmX 20cm。控制箱分为U形底板、U形盖板和中间隔板。其中U形盖板和中间隔板中间分别有两个直径8cm的圆形开口，用于放置100ml蓝口瓶。蓝口瓶分别用于提供清洗液和收集废液。底盖底部右侧放置有电源和超声发生控制器，左侧外侧放置两个隔膜栗，左内侧一个真空栗。中间隔板上右侧放置有两个无极调速器，左外侧竖直放置一个无线遥控时间继电器，左外侧水平放置一个电子时间继电器。超声清洗干燥电路和数据连接至控制箱。
[0059]实验例如下:
[0060]1.材料[0061 ] 1.1试剂
[0062]蛋白点样液:40%甘油，0.01-0.04%SDS，lXPBS(pH7.4)；
[0063]蛋白封闭液:3%BSA的I X PBS或H2O；
[0064]清洗液:IX PBS+0.I % Tween20 ；
[0065]抗组氨酸标签焚光抗体:Penta.His Alexa Fluor 532Conjugate(200yg/ml)用蛋白点样液按1:100稀释。
[0066]抗人荧光抗体工作浓度:Alexa Fluor 546(2mg/ml)用蛋白点样液按1:1000稀释。
[0067]1.2耗材
[0068]载玻片、多聚赖氨酸载玻片(康泰)。
[0069]1.3仪器
[0070]玻片离心机(其林贝尔)、激光共聚焦扫描仪(北京博奥)。
[0071]2.操作方法
[0072I 2.1点样针预处理
[0073]将四根裂隙针插入到针座中，运行程序后，点样针先后在超声池、清洗池和真空干燥池中停留10秒。
[0074]2.2取样
[0075](I)将配置好的抗组氨酸标签荧光抗体和抗人荧光抗体加入到洁净的96孔板中；多聚赖氨酸载玻片替代普通载玻片，使用稀释后的Penta.His Alexa Fluor532；
[0076](2)将含有两种荧光抗体的96孔板放置于加样区；
[0077](3)运行程序，裂隙针同时对两种抗体进行取样，每种抗体按设置两根针取样。
[0078]2.3预点样
[0079]放置一张洁净、无荧光的载玻片在预点样区，随后与点样运行程序，将取样的荧光抗体点在载玻片上，点样直径约为0.4_。每根针点十个点。
[0080]2.4点样
[0081](I)放置6张洁净、无荧光的多聚赖氨酸载玻片在点样区；
[0082 ] (2)运行点样程序，将取样的荧光抗体点在载玻片上，点样直径约为0.4mm。每根针的点样针列为设置为8 X 7的子阵列，阵列中两点样点中心间距设置为1mm。
[0083]2.5孵育
[0084](I)将点好的载玻片(蛋白芯片)放置于37°C避光孵育Ih;
[0085](2)反应后，芯片用清洗液清洗5min，重复3次后离心甩干。
[0086]2.6封闭及清洗
[0087](I)将蛋白芯片用蛋白封闭液室温封闭Ih;
[0088](2)封闭后芯片用清洗液清洗5min，重复3次后离心甩干。
[0089]2.7扫描
[0090](I)封闭清洗后，加入超纯水进行清洗1min，离心甩干；
[0091](2)清洗后，芯片用激光共聚焦扫描仪扫描、保存。
[0092](3)点样扫描结果见图11。基片材质为多聚赖氨酸载玻片，图中左侧上下四组子阵列为抗人荧光抗体;图中右侧上下四组子阵列为抗组氨酸标签荧光抗体。
[0093]以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统，其特征在于，包括电脑、防尘罩、三轴机器人、点样模块、超声清洗干燥模块和控制箱； 所述三轴机器人、点样模块和超声清洗干燥模块均设于所述防尘罩内部； 所述电脑和控制箱设于所述防尘罩外部； 所述电脑与所述三轴机器人连接，控制所述三轴机器人运动； 所述控制箱与所述点样模块以及所述超声清洗干燥模块连接，控制所述点样模块和所述超声清洗干燥模块运动。2.根据权利要求1所述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统，其特征在于， 所述点样模块包括针座，所述针座一侧设有悬臂，所述针座上端开有凹槽，所述凹槽内插入点样针； 所述控制箱由U型底板和U型盖板安装组成，所述控制箱中部设有中间隔板，将控制箱分成上下两个空腔，所述下空腔内设有隔膜栗、真空栗和电源，所述电源上设有超声模块，所述上空腔内设有继电器和无极调速器； 所述三轴机器人采用移动龙门式结构，所述三轴机器人包括移动龙门、点样模块、X轴模块、Y轴模块、Z轴模块、底板、工作台和载样模块，所述移动龙门设置在Y轴模块上，所述Y轴模块固定在底板上，所述X轴模块联接于所述Y轴模块上，所述Z轴模块联接在所述X轴模块上，所述Z轴模块与所述点样模块的悬臂连接，所述载样模块放置在所述三轴机器人的Y轴模块上设有的工作台上； 所述超声清洗干燥模块包括超声子模块、清洗子模块和真空干燥子模块。3.根据权利要求2所述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统，其特征在于，所述载样模块包括载样台，所述载样台上左边设有点样区，所述载样台上右边从前至后依次设有预点样区、样品台、废液回收池以及超声池，所述废液回收池内设有真空干燥池以及清洗池。4.根据权利要求1所述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统，其特征在于，所述防尘罩长X宽X高设置为70cm X 60cm X 60cm，所述防尘罩整体无底，所述防尘罩前侧设有上反单开门。5.根据权利要求1或2所述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统，其特征在于，所述三轴机器人长X宽X高设置为70cm X 50cm X 55cm。6.根据权利要求2所述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统，其特征在于，所述控制箱长X宽X高设置为30cm X 20cm X 20cm，所述U形盖板和所述中间隔板中间分别设有两个直径8cm的圆形开口，用于放置100ml蓝口瓶，该蓝口瓶瓶盖上设有直径0.l-2cm的圆孔一个，用于插入塑料管，蓝口瓶内分别放置超声介质和废液回收。7.根据权利要求2所述的B1-cup接触式微阵列生物芯片点样系统，其特征在于，所述超声子模块的超声介质为超纯水、PBST、酒精或有机溶剂，超声功率范围为0-1OOW;所述清洗子模块采用双通道隔膜栗控制清洗液的进出;所述真空干燥子模块采用真空栗负压抽吸干燥;所述超声子模块、清洗子模块以及真空干燥子模块之间的液体或气体采用塑料管连接。
【文档编号】G01N1/28GK105954532SQ201610472374
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】李健
【申请人】湖北医药学院