一种防止交叉污染的多试剂顺序进液装置的制作方法

本发明涉及液流控制领域，尤其涉及一种防止交叉污染的多试剂顺序进液装置。

背景技术：

在液流控领域中，尤其是生化反应体系中，多种试剂的顺序进液是一种常见的液流操控步骤，但是在液流操控步骤中有效的避免多种试剂交叉污染是目前最难解决的问题。

美国专利US09149803及该专利在中国的继续申请专利CN102802402提供了一种用于顺序递送试剂的流控系统，其中用于控制多个流体的流控回路包括具有出口的流控结点、多个流体入口、至少一个废物口和多个通道，所述多个通道中的每一通道提供在所述至少一个废物口与所述流控结点之间的流体连通的不同路径，所述多个流体入口中的每个流体入口与所述多个通道中的一个通道唯一地关联，所述多个通道中的每个通道具有流体阻力，所述流体阻力选择为使得无论何时流体仅流动穿过单个流体入口并且穿过关联通道，以在所述流体流的剩余部分穿过所述多个通道中的一个或多个通道而非所述关联通道而离开所述流控结点，到达所述至少一个废物口，使得来自未选择的入口的任何流体穿过所述多个通道中的一个或多个通达被引导至所述至少一个废物口。

上述的发明专利公开的用于顺序递送试剂的流控系统的原理是将试剂通过流控回路引导至共同体积，并通过液流反冲的方式流经其他未选择的入口，然后流至设置在外侧圆环中，并在圆环的一侧设置有废液出口；但是这种废液环的设置不能有效的排除死体积，即在实际实施过程中，废液环中可能会存在死体积区域，无法冲洗干净，因此对于试剂的交叉污染存在一定的风险。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种防止交叉污染的多试剂顺序进液装置，该进液装置能够满足多种试剂进液对于零死体积、无交叉污染的要求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种防止交叉污染的多试剂顺序进液装置，包括壳体、多试剂顺序进液系统；所述多试剂顺序进液系统设于所述壳体内；

所述多试剂顺序进液系统为多层结构，其至少包括管道连接层21、试剂注入导流层22、废液导流层23、清洗液导流层24和反应池连接层25，所述管道连接层21、试剂注入导流层22、废液导流层23、清洗液导流层24、反应池连接层25相邻两层之间均是通过径向管道连接。

优选地，所述管道连接层21包括至少一个清洗液入口2111、多个试剂入口2101-2110和至少两个废液出口2112、2113。

优选地，所述清洗液入口2111、多个试剂入口2101-2110、废液出口2112、2113均可连接外部输液管道。

优选地，所述试剂注入导管层22包括多个试剂流入孔2201-2210、孔2214-2223、孔2211、孔2212、孔2213、结点孔2224，及连接不同孔的导流管道。

优选地，所述废液导流层23上设有若干个孔，即孔2311、结点孔2312、孔2314-2323、孔2324，及连接不同孔的导流管道。

优选地，所述清洗液导流层24上设有孔2401、孔2411、孔2413和孔2424，所述孔2401与孔2411在同层内通过管道连接。

优选地，所述反应池连接层25上设有孔2501、孔2513和孔2524；所述孔2501与孔2524在同层内通过管道连接。

优选地，所述试剂入口2101-2110分别与所述试剂流入孔2201-2210通过径向通道对应连通。

优选地，所述清洗液入口2111、试剂注入导管层22的孔2211、废液导流层23的孔2311、清洗液导流层24的孔2411通过径向通道对应连通。

优选地，所述废液出口2112、试剂注入导流层22的孔2212、废液导流层23的结点孔2312通过径向通道对应连通。

优选地，所述废液出口2113、试剂注入导流层22的孔2213、废液导流层23的孔2313、清洗液导流层24的孔2413、反应池连接层25的孔2513通过径向通道对应连通。

优选地，所述试剂注入导管层22的孔2214-2223分别与所述废液导流层23的孔2314-2323通过径向通道对应连通。

优选地，所述试剂注入导流层22的孔2224、废液导流层23的孔2324、清洗液导流层24的孔2424、反应池连接层25的孔2524通过径向通道对应连通。

优选地，清洗液导流层24的孔2401与反应池连接层25的孔2501通过径向通道对应连通；所述反应池连接层25的孔2524与反应池的入口连接、孔2513与反应池的出口连接。

优选地，所述管道连接层21、试剂注入导流层22、废液导流层23、清洗试剂导流层24、反应池连接层25呈上下顺序分布或其它顺序分布。

优选地，所述试剂注入导流层22的孔2201-2210围绕结点孔2224呈等角度圆周分布；孔2214-2223围绕结点孔2224呈等角度圆周分布，且位于孔2201-2210形成的圆周外侧。

优选地，所述孔2214-2223分别与结点孔2224通过管道连通，所述管道为直线管道或弧形管道；孔2201-2210分别位于孔2214-2223与结点孔2224连通的管道的一侧，并分别与相邻的单个管道通过弧形或直线管道相连通。

优选地，所述孔2201-2210分别与管道连接层21的孔2101-2110位置相对应。

优选地，所述废液导流层23的孔2314-2323围绕结点孔2324呈等角度圆周分布，且与试剂导流层22的孔2214-2223位置相对应，结点孔2324与试剂导流层22的孔2224位置相对应；孔2311-2313与试剂导流层22的孔2211-2213的位置相对应。

优选地，所述孔2314-2323分别与孔2312通过直线导流管道或弧形导流管道连通。

优选地，所述试剂注入导流层22所形成的液流回路为：从清洗液入口2111注入清洗液，清洗液分为两部分，一部分清洗液经孔2524、孔2424、孔2324到达结点孔2224，此时清洗液将从结点孔2224流入试剂注入导流层，冲洗至各个未注液的通道，在不关闭清洗液的情形下，从孔2201-2210中的任一孔注入试剂，试剂随着流经过的清洗液进入废液导流层，达到清洗试剂注入口的目的，然后关闭清洗液，此时试剂流入孔2214-2223与结点孔2224连通的管道时会一分为二，一部分流向结点孔2224方向，一部分反方向流动；流向结点孔2224方向的试剂分为多个方向，其中一部分脱离22层，进入反应池，另一部分分流至各个通道，并流向废液导流层；最后关闭各个试剂注入口，开启清洗液对管道进行冲洗，清洗液汇聚试剂冲洗至各个通道，并流向废液导流层。

优选地，所述废液导流层23所形成的液流回路为：从废液导流层23的孔2314-2323流入的液体全部汇流至2312处并排除系统；孔2314-2323中任意一个孔在空间结构允许的条件下可独立导流至孔2312，以减小其他孔流入的液体形成的阻力。

优选地，所述清洗溶液导流层24所形成的液流回路为：清洗溶液导流层24的孔2411与孔2401通过直线管道或弧形管道连通，将孔2411中流入的液体导流至孔2401中。

优选地，所述反应池连接层25所形成的液流回路为：反应池连接层25的孔2501与孔2504通过管道连通，孔2524与反应池的入口连接，将孔2501流入的液体经由孔2524分流至反应池、孔2524与孔2424形成的管道中。

优选地，所述管道连接层21的各个试剂入口与试剂瓶之间加装控制阀，控制液体的流入及停止或流出及停止，所有控制阀同一由控制系统实现控制。

采用所述多试剂顺序进液系统通过注入清洗液对系统内所有通道实现零死体积清洗，其步骤如下：清洗液经由孔2111、孔2211、孔2311、孔2411、孔2401、孔2501到达孔2524处，此时液体分为两部分，一部分经反应池、孔2513、孔2413、孔2313、孔2213到达孔2113排出系统；另一部分液体经由孔2524、孔2424、孔2324到达孔2224处，此时液体会在试剂注入导流层22平面分流为多个部分，并分别经由孔2214-2223排入到废液导流层23，并经由废液导流层23平面管道导流至孔2312，经由孔2312、孔2212、孔2112排出系统。

采用所述多试剂顺序进液系统通过注入多种试剂能够实现多种试剂无交叉污染顺序进液，其步骤如下：管道连接层21中的任意一个试剂入口，如试剂入口2101开始进液，其他试剂入口2102-2110停止进液，清洗试剂停止进液，试剂经由试剂入口2101、孔2201进入试剂注入导流层22，在试剂注入导流层22平面，试剂由孔2201流入连通孔2222和结点孔2224的通道内，刚刚进入通道内时液体会分流为两部分，一部分流向孔2222的方向，并经由孔2222、孔2322排入废液导流层23；另一部分液体流向结点孔2224方向，当到达结点孔2224位置时，液体将分流为多个方向，在试剂注入导流层22平面内分别流向孔2214-2221及孔2223方向，并经由孔2214-2221及孔2223、孔2314-2321及孔2323排入废液导流层23，其中一部分液体会脱离试剂注入导流层22，沿垂直于试剂注入导流层22的方向经由结点孔2224、孔2324、孔2524流入反应池中，达到单个试剂无污染进液目的，其余所有进入废液导流层23的试剂经由废液导流层23平面管道导流至孔2312，经由孔2312、孔2212、孔2112排出系统。

与现有技术相对比，本发明产生的有益效果是：

(1)本发明提供的一种防止交叉污染的多试剂顺序进液装置中的多试剂顺序进液系统为多层结构，即至少包括管道连接层、试剂注入导流层、废液导流层、清洗液导流层、反应池连接池，能够实现多试剂进液过程与清洗过程是独立分开进行的，不仅保证了多试剂无交叉污染顺序进液，避免了交叉污染带来的风险；同时还实现了通过清洗液对系统内所有通道实现零死体积清洗；

(2)本发明提供的多试剂顺序进液系统为多层结构，包括多个独立的液流回路，尤其是试剂注入导流层中设置有多个独立的试剂入口和一个废液出口，可以实现试剂的定量控制，进而提高了试剂注入的精准性。

附图说明

其进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是本发明提供的多试剂顺序进液装置的结构立体图；

图1-1是本发明提供的多试剂顺序进液装置的主视图；

图1-2是本发明提供的多试剂顺序进液装置的俯视图；

图2是本发明提供的管道连接层结构的立体示意图；

图2-1是图2的俯视图；

图2-2是本发明提供的试剂注入导流层结构的立体示意图；

图2-3是图2-2的俯视图；

图2-4是本发明提供的废液导流层结构的立体示意图；

图2-5是图2-4的俯视图；

图2-6是本发明提供的清洗液导流层结构的立体示意图；

图2-7是图2-6的俯视图；

图2-8是本发明提供的反应池连接层结构的立体示意图；

图2-9是图2-8的俯视图；

图3是本发明提供的实施例一清洗液清洗过程结构示意图；

图4是本发明提供的实施例二试剂投放清洗过程结构示意图；

图5是本发明提供的实施例三试剂注入反应池过程的结构示意图；

图6是本发明提供的多试剂顺序进液系统的控制示意图。

具体实施方式

参阅图1所示，图1是本发明提供的多试剂顺序进液装置的结构示意图，其中多试剂顺序进液装置包括壳体1和多试剂顺序进液系统2，多试剂顺序进液系统2设于壳体1内。

参阅图1-1、图1-2所示，图1-1是本发明提供的多试剂顺序进液装置的主视图，图1-2是本发明提供的多试剂顺序进液装置的俯视图；其中，多试剂顺序进液装置中的多试剂进液系统至少包括管道连接层21、试剂注入导流层22、废液导流层23、清洗液导流层24和反应池连接层25，上述五层呈上下顺序分布，在本发明中还可以按照其他的方式进行分布。

参阅图2及图2-1所示，管道连接层包括至少一个清洗液入口2111、多个试剂入口2101-2110，、至少两个废液出口2112、2113，清洗液入口2111、多个试剂入口2101-2110、废液出口2112、2113均可连接外部输液管道。

参阅图2-2及图2-3所示，试剂注入导流层包括多个试剂流入孔2201-2210、孔2214-2223、孔2211、孔2212、孔2213、结点孔2224及连接不同孔的导流管道；孔2201-2210围绕结点孔2224呈等角度圆周分布，孔2214-2223围绕结点孔2224呈等角度圆周分布，且位于孔2201-2210形成的圆周外侧；

孔2214-2223分别与结点孔2224通过管道连通，管道为直线管道或弧形管道，孔2201-2210分别位于孔2214-2223与结点孔2224连通的管道的一侧，并分别与相邻的单个管道通过弧形或直线管道相连通；

孔2201-2210的位置分别与管道连接层的孔2101-2110位置相对应设置。

参图2-4及图2-5所示，废液导流层上设有孔2311、结点孔2312、孔2314-2323、孔2324及连接不同孔的导流管道；孔2314-2323围绕孔2324呈等角度圆周分布，且与试剂注入导流层中的孔2214-2223的位置对应设置；孔2312、孔2313分别与孔2212、孔2213对应设置；孔2314-2323分别与结点孔2312通过直线导流管道或弧形导流管道连通。

参阅图2-6及图2-7所示，清洗液导流层上设有孔2401、孔2411、孔2413和孔2424，孔2401与孔2411在同层内通过管道连接。

参阅图2-8及图2-9所示，反应池连接层上设有孔2501、孔2524和孔2513，孔2501与孔2524在同层内通过管道连接。

实施例一

参图3所示，图3是本发明提供的多试剂顺序进液系统采用清洗液清洗过程的结构示意图。在图3所示的多试剂顺序进液系统为多层结构，即包含管道连接层、试剂注入导流层、废液导流层、清洗液导流层和反应池连接层，其中，管道连接层中的多试剂入口2101-2110分别与试剂注入导流层中的试剂流入孔2201-2210通过径向管道对应连通；清洗液入口2111、试剂注入导流层中的孔2211、废液导流层中的孔2311、清洗液导流层中的孔2411通过径向管道对应连通；废液出口2112、试剂注入导流层中的孔2212、废液导流层中的结点孔2312通过径向管道对应连通；废液出口2113、试剂注入导流层中的孔2213、废液导流层中的孔2313、清洗液导流层中的孔2413通过径向管道对应连通；试剂注入导流层中的孔2214-2223分别与废液导流层中的孔2314-2323通过径向管道对应连通；试剂注入导流层中的结点孔2224、废液导流层中的孔2324、清洗液导流层中的孔2424、反应池连接层中的孔2524通过径向管道对应连通；清洗液导流层中的孔2401与反应池连接层中的孔2501通过径向管道对应连通；反应池连接层中的孔2524余反应池的入口连接，孔2513与反应池的出口连接。

将清洗液注入多试剂顺序进液系统进行清洗，清洗的目的是在投放试剂之前通过清洗液对于系统内部所有管道及反应池进行零死体积清洗，消除系统中可能存在的所有残留试剂或其他污染物，可以在所有试剂进液之前也可在上一个试剂投放结束后操作。

其清洗的过程如下：清洗液经由孔2111、2211、2311、2411、2401、2501到达2523处，此时液体分为两部分，一部分经由反应池26、孔2513、2413、2313、2213到达废液排出口2113排出系统，另外一部分液体经由2524、2424、2324到达2224处，此时液体会在22层平面分流为多个部分，并分别经由孔2214-2223排入到23层，并经由23层平面管道导流至结点孔2312，经由2312、2212到达废液排出口2112排出系统；完成对内部多有管道及反应池的清洗，清洗后立刻进入试剂投放清洗过程。

实施例二

参图4所示，图4为本发明提供的多试剂顺序进液系统进行试剂投放清洗过程结构示意图。试剂投放清洗过程的原理是试剂开始投放，但是并不是立即进入反应池，而是通过清洗液的清洗过程配合排出系统，目的是排出试剂进液口部位可能被污染的试剂。本实施例是10个试剂入口，以2109口开始进液为例对该过程进行说明，其他试剂口2101-2108、2110口停止进液，清洗试剂继续清洗过程。试剂由孔2209流入连通孔2220和孔2224的通道内，然后随着清洗液流入废液导流层23层，所有进入废液导流层23层的试剂经由23层平面管道导流至孔2312，经由孔2312、孔2212、废液出口2112排出系统，完成对试剂投放清洗过程。试剂投放清洗有效地避免了试剂进液口部位的试剂被污染的风险。

实施例三

参图5所示，图5为本发明提供的多试剂顺序进液系统进行试剂注入反应池过程的结构示意图。试剂注入反应池过程是在上一个过程后，即试剂投放清洗过程，停止清洗液注入，试剂经由孔2109、孔2209进入22层，在22层平面，试剂由孔2209流入连通孔2220和结点孔2224的通道内，一部分流向孔2220方向，另一部分流向结点孔2224方向；流入结点孔2224方向的试剂会分流为多个方向，其中一部分脱离22层，沿垂直于22层的方向经由结点孔2224、孔2324、孔2424、孔2524流入反应池26中，达到单个试剂无污染进液目的。

在多个试剂的顺序进液过程中，将以上3个过程进行循环操作即可实现多个试剂无交叉污染顺序进液的目的，在实际过程中可在循环过程中加入其它操作步骤进行共同循环操作，也可在循环操作前后加入预清洗及后清洗步骤。

参图6所示，图6为本发明提供的多试剂顺序进液系统的控制示意图。在多试剂顺序进液过程中，上述三个实施例中所有进液口或出液口均由图6所示的控制阀开启或关闭，控制阀由控制系统统一控制。

上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本发明的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。