专利名称：Dna反应溶液自动排放装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种生物工程技术领域的装置，特别是一种DNA反应溶液自动排放装置。
背景技术：
DNA(脱氧核糖核酸)计算技术，简单地说，是根据DNA双螺旋结构独特的结合方式，人为的对DNA分子的4种碱基对进行重新组合和排列，从而实现数值和逻辑运算功能，由于完成该运算的介质为DNA链，所以称为DNA计算。DNA计算的过程是将DNA分子置于反应池里，使之在特定的溶液中进行反应和处理的过程。DNA计算时，需要向反应池添加样本溶液、缓冲液，连接酶和氢氧化钠等溶液。在反应池中，首先产生中间过程废液，然后是最终待检测的结果溶液；一次计算结束后，需要对整个管路进行清洗，也会产生清洗废液。因此，我们需要利用一套装置，可以自动地将反应池中产生的中间过程废液排放到废液池，然后等待结果溶液生成，一旦生成则将其排放到生物电化学芯片上；最后对整个管路清洗，清洗产生的废液排放到废液池。
由于参与计算的溶液最大总量为400μl，最后得到的结果溶液量就更小，所以管路的损失必须很小。DNA计算的溶液为生物试剂，而且需要进行多次不同计算，要尽量做到避免管路污染，所以整个管路的溶液残留须很少，保证缓冲液清洗可以彻底干净。这就要求反应池的溶液自动排放装置在管路损失和残留方面做到非常的小，不会影响计算结果的正确性和重复计算的要求。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利号为08272481.5，专利名称为有机磷农药的检测装置，该专利自述为“有机磷农药的检测装置，它包括清洁水样与待测水样的进样装置、识别元件与pH电极构成的酶传感器计算机自动控制装置，其特征是它还包括分别与识别元件及蠕动泵相通的底物注入和酶传感器活性恢复装置。上述进样装置分别为相应的电磁阀制动的清洁水样容器和待测水样容器，并经由一个三通与蠕动泵相通。底物注入装置与活性恢复装置则分别有盛装底物溶液的底物容器盛装复能剂的复能剂容器和相应的计量泵组成，并与识别元件即酶传感器相接。上述进样装置、底物注入装置、活性恢复装置与酶传感器相连通，并受计算机自动控制装置的控制而构成受控的流动注射装置。”该装置可以实现水样和溶液等液体的自动注入和排放，但是由于该装置是通过电磁阀来实现流路的通断和选择的，它的泄漏和残留难以避免。对于DNA计算溶液的注入和自动排放装置来说，如果用电磁阀作为管路开关的话，泄漏和残留的比例将比较大。泄漏大，在结果溶液的提取时，得到的溶液量比预期的少，甚至根本就得不到，导致生物电化学芯片检测时溶液量不足；残留大，会造成生物污染，严重影响到计算结果的正确性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种DNA反应溶液自动排放装置，使其可以将废液和计算结果溶液自动排放，同时保证管路损失和残留很小，不影响计算的正确性。
本发明通过以下技术方案来实现，本发明包括反应池，塑料软管，第一电磁夹，第二电磁夹，第三电磁夹，第四电磁夹，第五电磁夹，第六电磁夹，活塞泵，第一三通，第二三通，第一溶液腔，第二溶液腔，废液池，生物电化学芯片。反应池通过第一三通和两个塑料软管与第一溶液腔和第二溶液腔相连接，活塞泵通过第二三通和两个塑料软管与第一溶液腔和第二溶液腔相连接，第一溶液腔还通过一个塑料软管与废液池相连接，第二溶液腔还通过一个塑料软管与生物电化学芯片或者废液池相连通，在连接反应池与第一溶液腔的塑料软管上设置第一电磁夹，在连接反应池与第二溶液腔的塑料软管上设置第二电磁夹，在连接活塞泵与第一溶液腔的塑料软管上设置第三电磁夹，在连接活塞泵与第二溶液腔的塑料软管上设置第四电磁夹，在连接第一溶液腔和废液池的塑料软管上设置第五电磁夹，连接第二溶液腔和生物电化学芯片的塑料软管上设置第六电磁夹。
第一电磁夹和第二电磁夹在相应的塑料软管上的位置紧邻第一三通，第三电磁夹和第四电磁夹在相应的塑料软管上的位置紧邻第二三通，第五电磁夹在相应的塑料软管上的位置紧邻第一溶液腔，第六电磁夹在相应的塑料软管上的位置紧邻第二溶液腔。
第一溶液腔通向反应池的入口和通向废液池的出口在一条直线上，第一溶液腔通向活塞泵的出入口方向与通向反应池的入口方向垂直，第二溶液腔通向反应池的入口和通向生物电化学芯片的出口在一条直线上，第二溶液腔通向活塞泵的出入口方向与通向反应池的入口方向垂直。
第一溶液腔和第二溶液腔的容积(记为V腔)相等，它大于反应溶液的体积(记为V液)和与溶液腔直接相连的几个塑料软管管路容积(记为V管)之和，即V腔＞V液+V管。
活塞泵容积(记为V泵)大于溶液腔容积和与活塞泵直接相连的塑料软管和三通的容积(记为V管路)之和，即V泵＞V腔+V管路。
当DNA计算反应主系统进行工作时，本装置经历待机、废液排放、结果溶液排放、清洗废液排放以及停止工作五种状态与主系统相对应。一旦有溶液进入反应池，本装置就进入待机状态，第一电磁夹和第二电磁夹关闭，保证溶液不流入管路中，其余电磁夹全部开放。当DNA计算反应产生中间过程废液后，本装置从待机状态过渡到废液排放状态，这时第一电磁夹开启，第二电磁夹仍旧关闭，第四电磁夹和第五电磁夹关闭，活塞泵活塞向上(抽取)运动，在第一溶液腔中形成一定的真空度，废液就沿塑料软管管路从反应池流入第一溶液腔之中，待所有废液均流入第一溶液腔后，第一电磁夹关闭，第五电磁夹开启，活塞泵活塞向下(注射)运动，使废液沿塑料软管管路从第一溶液腔中流入废液池，然后所有电磁夹复位到待机状态。完成废液排放后，DNA计算反应系统会在反应池中产生结果溶液，然后本装置将从待机状态过渡到结果溶液排放状态，第二电磁夹开启，第一电磁夹仍旧关闭，第三电磁夹和第六电磁夹关闭，活塞泵活塞向上(抽取)运动，在第二溶液腔中形成一定的真空度，结果溶液沿塑料软管管路从反应池流入第二溶液腔中，待所有结果溶液均流入第二溶液腔后，第二电磁夹关闭，第六电磁夹开启，活塞泵活塞向下(注射)运动，使结果溶液从第二溶液腔中流入生物电化学芯片上，然后所有电磁夹复位到待机状态。当DNA计算反应系统工作流程中执行反应池清洗工作和结果溶液管路清洗工作时，本装置由待机状态进入清洗废液排放状态，清洗反应池的废液排放过程与废液排放状态工作过程相同；结果溶液管路清洗过程与结果溶液排放状态工作过程相同，只是第二溶液腔的出口端不再是生物电化学芯片，而是废液池。DNA计算反应系统一次计算完成后，本装置进入停止工作状态，所有电磁夹全部开启，等待下次计算。
本发明中的电磁夹是一种用电磁铁驱动的夹子式开关，将其安装在塑料软管管路上，电磁夹正常状态为开放，这时电磁铁断电，管路导通，当系统控制信号触发电磁铁通电时，电磁夹闭合，管路截止。采用电磁夹来实现塑料软管管路的导通和截止，其实质是将电磁阀移动到管路的外部，在实现电磁阀通断管路功能的同时可以保证无泄漏，并且减少管路溶液的残留。本装置的溶液腔功能是临时存储溶液，在溶液排放的时候，首先是将反应池中的溶液吸取到溶液腔中，然后再将这些溶液排放出去，溶液腔的进口与出口在一条直线上，同时连接活塞泵的出入口与此直线垂直，可以确保吸取溶液的时候，避免有溶液吸取到活塞泵管路中。本装置活塞泵的功能是为溶液在管路中流动提供动力源，通过活塞的往复运动，可以实现溶液的吸取和排放功能，同时V泵＞V腔+V管路可以保证吸取和排放溶液的时候，不会在溶液腔与和管路内形成残留。
本发明采用电磁夹实现塑料软管管路的导通和截止，采用活塞泵作为整个管路溶液的吸取和排放动力，可以克服现有技术所存在的溶液泄漏和残留问题，做到避免管路污染，保证缓冲液清洗可以彻底干净，并且整个装置的结构简单，工作可靠。经过现场实验应用结果表明，该微量溶液的自动排放装置完全能满足DNA计算反应过程对溶液排放处理的要求，保证DNA计算结果的正确性和重复计算的要求。
图1为本发明结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明包括反应池1，塑料软管2，第一三通10，第二三通11，废液池14，其特征在于，还包括活塞泵9，第一电磁夹3，第二电磁夹4，第三电磁夹5，第四电磁夹6，第五电磁夹7，第六电磁夹8，第一溶液腔12，第二溶液腔13，生物电化学芯片15。
反应池1通过第一三通10和两个塑料软管2与第一溶液腔12和第二溶液腔13相连接，活塞泵9通过第二三通11和两个塑料软管2与第一溶液腔12和第二溶液腔13相连接，第一溶液腔12还通过一个塑料软管2与废液池14相连接，第二溶液腔13还通过一个塑料软管2与生物电化学芯片15或者废液池14相连通，在连接反应池1与第一溶液腔12的塑料软管2上设置第一电磁夹3，在连接反应池1与第二溶液腔11的塑料软管2上设置第二电磁夹4，在连接活塞泵9与第一溶液腔12的塑料软管2上设置第三电磁夹5，在连接活塞泵9与第二二溶液腔13的塑料软管2上设置第四电磁夹6，在连接第一溶液腔12和废液池14的塑料软管2上设置第五电磁夹7，连接第二溶液腔13和生物电化学芯片15的塑料软管2上设置第六电磁夹8。
所述的第一电磁夹3和第二电磁夹4在相应的塑料软管2上的位置紧邻第一三通10，第三电磁夹5和第四电磁夹6在相应的塑料软管2上的位置紧邻第二三通11，第五电磁夹7在相应的塑料软管2上的位置紧邻第一溶液腔12，第六电磁夹8在相应的塑料软管2上的位置紧邻第二溶液腔13。
所述的第一溶液腔12通向反应池1的入口和通向废液池14的出口在一条直线上，第一溶液腔12通向活塞泵9的出入口方向与通向反应池1的入口方向垂直，第二溶液腔13通向反应池1的入口和通向生物电化学芯片15的出口在一条直线上，第二溶液腔13通向活塞泵9的出入口方向与通向反应池1的入口方向垂直。
所述的第一溶液腔12和第二溶液腔13的容积(记为V腔)相等，它大于反应溶液的体积(记为V液)和与溶液腔直接相连的几个塑料软管管路容积(记为V管)之和，即V腔＞V液+V管。
所述的活塞泵9的容积(记为V泵)大于溶液腔容积和与活塞泵9直接相连的塑料软管2和第二三通11的容积(记为V管路)之和，即V泵＞V腔+V管路。
权利要求
1.一种DNA反应溶液自动排放的装置，包括反应池(1)、塑料软管(2)、第一电磁夹(3)、第二电磁夹(4)、第三电磁夹(5)、第四电磁夹(6)、第五电磁夹(7)、第六电磁夹(8)、活塞泵(9)、第一三通(10)、第二三通(11)、第一溶液腔(12)、第二溶液腔(13)、废液池(14)、生物电化学芯片(15)，其特征在于反应池(1)通过第一三通(10)和两个塑料软管(2)与第一溶液腔(12)和第二溶液腔(13)相连接，活塞泵(9)通过第二三通(11)和两个塑料软管(2)与第一溶液腔(12)和第二溶液腔(13)相连接，第一溶液腔(12)还通过一个塑料软管(2)与废液池(14)相连接，第二溶液腔(13)还通过一个塑料软管(2)与生物电化学芯片(15)或者废液池(14)相连通，在连接反应池(1)与第一溶液腔(12)的塑料软管(2)上设置第一电磁夹(3)，在连接反应池(1)与第二溶液腔(11)的塑料软管(2)上设置第二电磁夹(4)，在连接活塞泵(9)与第一溶液腔(12)的塑料软管(2)上设置第三电磁夹(5)，在连接活塞泵(9)与第二溶液腔(13)的塑料软管(2)上设置第四电磁夹(6)，在连接第一溶液腔(12)和废液池(14)的塑料软管(2)上设置第五电磁夹(7)，连接第二溶液腔(13)和生物电化学芯片(15)的塑料软管(2)上设置第六电磁夹(8)。
2.根据权利1所述的一种DNA反应溶液自动排放的装置，其特征是，所述的第一电磁夹(3)和第二电磁夹(4)在相应的塑料软管(2)上的位置紧邻第一三通(10)，第三电磁夹(5)和第四电磁夹(6)在相应的塑料软管(2)上的位置紧邻第二三通(11)，第五电磁夹(7)在相应的塑料软管(2)上的位置紧邻第一溶液腔(12)，第六电磁夹(8)在相应的塑料软管(2)上的位置紧邻第二溶液腔(13)。
3.根据权利1所述的一种DNA反应溶液自动排放的装置，其特征是，所述的第一溶液腔(12)通向反应池(1)的入口和通向废液池(14)的出口在一条直线上，第一溶液腔(12)通向活塞泵(9)的出入口方向与通向反应池(1)的入口方向垂直，第二溶液腔(13)通向反应池(1)的入口和通向生物电化学芯片(15)的出口在一条直线上，第二溶液腔(13)通向活塞泵(9)的出入口方向与通向反应池(1)的入口方向垂直。
4.根据权利1所述的一种DNA反应溶液自动排放的装置，其特征是，所述的第一溶液腔(12)和第二溶液腔(13)的容积相等，记为V腔，它大于反应溶液的体积和与溶液腔直接相连的几个塑料软管管路容积之和，反应溶液的体积记为V液，与溶液腔直接相连的几个塑料软管管路容积记为V管，即V腔＞V液+V管。
5.根据权利1所述的一种DNA反应溶液自动排放的装置，其特征是，所述的活塞泵(9)的容积，记为V泵，大于溶液腔容积和与活塞泵(9)直接相连的塑料软管(2)和第二三通(11)的容积之和，与活塞泵(9)直接相连的塑料软管(2)和第二三通(11)的容积记为V管路，即V泵＞V腔+V管路。
全文摘要
一种应用在DNA计算自动化样机上的溶液自动排放装置，本发明包括反应池、塑料软管、六个电磁夹、活塞泵、两个三通、两个溶液腔、废液池、生物电化学芯片。反应池通过第一三通和两个塑料软管与第一溶液腔和第二溶液腔相连接，活塞泵通过第二三通和两个塑料软管与第一溶液腔和第二溶液腔相连接，第一溶液腔还通过一个塑料软管与废液池相连接，第二溶液腔还通过一个塑料软管与生物电化学芯片或者废液池相连通，在反应池与溶液腔之间，活塞泵与溶液腔之间，溶液腔与废液池之间，溶液腔与生物电化学芯片之间相互连接的塑料软管上分别设置电磁夹。本发明结构简单，工作可靠，能满足DNA计算反应过程对溶液排放处理时无残留无泄漏的要求。
文档编号C12Q1/68GK1931997SQ200610116280
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月21日 优先权日2006年9月21日
发明者徐威, 王新洪, 王石刚 申请人:上海交通大学