一種Bio?cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統的製作方法
2024-02-25 02:11:15
一種Bio?cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種Bio?cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統，包括電腦、防塵罩、三軸機器人、點樣模塊、超聲清洗乾燥模塊和控制箱；所述三軸機器人、點樣模塊和超聲清洗乾燥模塊均設於所述防塵罩內部；所述電腦和控制箱設於所述防塵罩外部；所述電腦與所述三軸機器人連接，控制所述三軸機器人運動；所述控制箱與所述點樣模塊以及所述超聲清洗乾燥模塊連接，控制所述點樣模塊和所述超聲清洗乾燥模塊運動。本實用新型採用模塊化設計，集成創新價格低廉、自動化程度高、滿足大眾需求，降低生物晶片的點樣成本，便於批量生產以適用於中小企業、科研院所研發需要以及醫院臨床診斷的廣大需求，為生物晶片普及應用奠定基礎。
【專利說明】
一種B i o-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及生物晶片點樣機器領域，尤其涉及一種B1-CUP接觸式微陣列生物晶片點樣系統。
【背景技術】
[0002]自生物晶片點樣機器人(又稱點樣儀)問世以來，其技術取得了長足發展，由最初較為簡易的實驗室自製形式到各種功能強大的商業點樣儀，性能不斷改善，用戶界面更加友好。目前，國內公司和研究機構使用的點樣機大多為國外公司產品，由於其價格昂貴，難以在國內得到普及。大多數創業企業、中小型研究機構需求迫切但無力自購，一定程度上制約了這些企業的創新和發展。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在於，提供一種B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統。它採用模塊化設計，集成創新價格低廉、自動化程度高、滿足大眾需求，降低生物晶片的點樣成本，便於批量生產以適用於中小企業、科研院所研發需要以及醫院臨床診斷的廣大需求，為生物晶片普及應用奠定基礎。
[0004]本實用新型的技術方案:一種B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統，包括電腦、防塵罩、三軸機器人、點樣模塊、超聲清洗乾燥模塊和控制箱；
[0005]所述三軸機器人、點樣模塊和超聲清洗乾燥模塊均設於所述防塵罩內部；
[0006]所述電腦和控制箱設於所述防塵罩外部；
[0007]所述電腦與所述三軸機器人連接，控制所述三軸機器人運動；
[0008]所述控制箱與所述點樣模塊以及所述超聲清洗乾燥模塊連接，控制所述點樣模塊和所述超聲清洗乾燥模塊運動。
[0009]前述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統中，
[0010]所述點樣模塊包括針座，所述針座一側設有懸臂，所述針座上端開有凹槽，所述凹槽內插入點樣針；
[0011]所述控制箱由U型底板和U型蓋板安裝組成，所述控制箱中部設有中間隔板，將控制箱分成上下兩個空腔，所述下空腔內設有隔膜慄、真空慄和電源，所述電源上設有超聲模塊，所述上空腔內設有繼電器和無極調速器；
[0012]所述三軸機器人採用移動龍門式結構，所述三軸機器人包括移動龍門、點樣模塊、X軸模塊、Y軸模塊、Z軸模塊、底板、工作檯和載樣模塊，所述移動龍門設置在Y軸模塊上，所述Y軸模塊固定在底板上，所述X軸模塊聯接於所述Y軸模塊上，所述Z軸模塊聯接在所述X軸模塊上，所述Z軸模塊與所述點樣模塊的懸臂連接，所述載樣模塊放置在所述三軸機器人的Y軸模塊上設有的工作檯上；
[0013]所述超聲清洗乾燥模塊包括超聲子模塊、清洗子模塊和真空乾燥子模塊。
[0014]前述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統中，所述載樣模塊包括載樣臺，所述載樣臺上左邊設有點樣區，所述載樣臺上右邊從前至後依次設有預點樣區、樣品臺、廢液回收池以及超聲池，所述廢液回收池內設有真空乾燥池以及清洗池。
[0015]前述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統中，所述防塵罩長X寬X高設置為70cm X 60cm X 60cm，所述防塵罩整體無底，所述防塵罩前側設有上反單開門。
[0016]前述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統中，所述三軸機器人長X寬X高設置為 70cm X 50cm X 55cm。
[0017]前述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統中，所述控制箱長X寬X高設置為30cm X 20cm X 20cm，所述U型蓋板和所述中間隔板中間分別設有兩個直徑8cm的圓形開口，用於放置100ml藍口瓶，該藍口瓶瓶蓋上設有直徑0.l-2cm的圓孔一個，用於插入塑料管，藍口瓶內分別放置超聲介質和廢液回收。
[0018]前述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統中，所述超聲子模塊的超聲介質為超純水、PBST、酒精或有機溶劑，超聲功率範圍為0-100W;所述清洗子模塊採用雙通道隔膜慄控制清洗液的進出；所述真空乾燥子模塊採用真空慄負壓抽吸乾燥;所述超聲子模塊、清洗子模塊以及真空乾燥子模塊之間的液體或氣體採用塑料管連接。
[0019]與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0020]本實用新型的一種B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統採用模塊化設計，集成創新價格低廉、自動化程度高、滿足大眾需求，降低生物晶片的點樣成本，便於批量生產以適用於中小企業、科研院所研發需要以及醫院臨床診斷的廣大需求，為生物晶片普及應用奠定基礎。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型三軸機器人的結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型點樣模塊的結構示意圖；
[0023]圖3為本實用新型防塵罩的結構示意圖；
[0024]圖4為本實用新型載樣模塊的結構示意圖；
[0025]圖5為本實用新型控制箱的分解結構示意圖；
[0026]圖6為本實用新型三軸機器人移動龍門的結構示意圖；
[0027]圖7為本實用新型三軸機器人Z軸模塊的結構示意圖；
[0028]圖8為本實用新型三軸機器人X軸模塊的結構示意圖；
[0029]圖9為本實用新型三軸機器人Y軸模塊的結構示意圖；
[0030]圖10為本實用新型三軸機器人工作檯的結構示意圖；
[0031]圖11為本實用新型點樣掃描結果。
[0032]附圖中的標記為:11-移動龍門，12-工作檯，13-X軸模塊，14_Z軸模塊，15_Y軸模塊，16-點樣模塊，17-底板，21-懸臂，22-針座，23-凹槽，24-點樣針，31-防塵罩，32-上反單開門，41-載樣臺，42-點樣區，43-預點樣區，44-樣品臺，45-廢液回收池，46-清洗池，47-真空乾燥池，48-超聲池，51-U型底板，52-U型蓋板，53-中間隔板，54-隔膜慄，55-電源，56-超聲模塊，57-繼電器，58-無極調速器，59-圓形開口，60-真空慄。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明，但並不作為對本實用新型限制的依據。
[0034]實施例。一種B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統，構成如圖1-10所示，包括電腦、防塵罩、三軸機器人、點樣模塊、超聲清洗乾燥模塊和控制箱；
[0035]所述三軸機器人、點樣模塊和超聲清洗乾燥模塊均設於所述防塵罩內部；
[0036]所述電腦和控制箱設於所述防塵罩外部；
[0037]所述電腦與所述三軸機器人連接，控制所述三軸機器人運動；
[0038]所述控制箱與所述點樣模塊以及所述超聲清洗乾燥模塊連接，控制所述點樣模塊和所述超聲清洗乾燥模塊運動。
[0039]所述點樣模塊包括針座22，所述針座22—側設有懸臂21，所述針座22上端開有凹槽23，所述凹槽23內插入點樣針24;
[0040]所述控制箱由U型底板51和U型蓋板52安裝組成，所述控制箱中部設有中間隔板53，將控制箱分成上下兩個空腔，所述下空腔內設有隔膜慄54、真空慄60和電源55，所述電源55上設有超聲模塊56，所述上空腔內設有繼電器57和無極調速器58;
[0041 ]所述三軸機器人採用移動龍門式結構，所述三軸機器人包括移動龍門11、點樣模塊16、X軸模塊13、Y軸模塊15、Z軸模塊14、底板17、工作檯12和載樣模塊，所述移動龍門11設置在Y軸模塊15上，所述Y軸模塊15固定在底板17上，所述X軸模塊13聯接於所述Y軸模塊15上，所述Z軸模塊14聯接在所述X軸模塊13上，所述Z軸模塊14與所述點樣模塊的懸臂21連接，所述載樣模塊放置在所述三軸機器人的Y軸模塊15上設有的工作檯12上；
[0042]所述超聲清洗乾燥模塊包括超聲子模塊、清洗子模塊和真空乾燥子模塊。
[0043]所述載樣模塊包括載樣臺41，所述載樣臺41上左邊設有點樣區42，所述載樣臺41上右邊從前至後依次設有預點樣區13、樣品臺44、廢液回收池45以及超聲池48，所述廢液回收池45內設有真空乾燥池47以及清洗池46。
[0044]所述防塵罩31長X寬X高設置為70cm X 60cm X 60cm，所述防塵罩整體無底，所述防塵罩前側設有上反單開門32。
[0045]所述三軸機器人長X寬X高設置為70cm X 50cm X 55cm。
[0046]所述控制箱長X寬X高設置為30cm X 20cm X 20cm，所述U型蓋板52和所述中間隔板53中間分別設有兩個直徑8cm的圓形開口 59，用於放置I OOOml藍口瓶，該藍口瓶瓶蓋上設有直徑0.l-2cm的圓孔一個，用於插入塑料管，藍口瓶內分別放置超聲介質和廢液回收。
[0047]所述超聲子模塊的超聲介質為超純水、PBST、酒精或有機溶劑，超聲功率範圍為0-100W;所述清洗子模塊採用雙通道隔膜慄控制清洗液的進出；所述真空乾燥子模塊採用真空慄負壓抽吸乾燥;所述超聲子模塊、清洗子模塊以及真空乾燥子模塊之間的液體或氣體採用塑料管連接。
[0048]在本實用新型的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統中，如圖3所示，防塵罩31長寬高為70cm X 60cm X 60cm。防塵罩31整體無底，採用上反單開門32設計。所用材料為塑料或金屬，厚度為 0.1mm至2cm。塑料材料包括PE、HDPE、PP、PVC、GPPS、HIPS、ABS、PMMA、PET、PBT、PA、PC、P0M、PP0、PPS、PS等，金屬材料包括鐵、銅、鋁、鋼、鈦及其合金。上反單開門31尺寸為:500mm X 250mm。
[0049]如圖1以及圖6-圖10所示，三軸機器人長寬高設置為70cm X 50cm X 55cm。三軸機器人採用移動龍門式結構，移動龍門設置在Y軸模塊上。三軸機器人採用ADHON三軸控制器(型號PMC-20MT-3)，Sumtor的步進電機57HS5120A6與精密滾珠絲槓的驅動方式，控制器採用雕刻機CNC。使用聯想電腦運行Mach3軟體進行各單元操作(清洗、乾燥、取樣、預點樣和點樣)。重複定位精度設計目標為1ym，最大速度0.3m/s，最大加速度1m/S2。材料為鐵、銅、招、鎂、鈦、鋼或上述金屬的合金。材料厚度為Imm至3cm。
[0050] 性能參數:
[°°511 水平X軸: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軸: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軸:最大行程=10mm最大速度V= 10.0m/s最大加速度a = 1m/s2。
[0054]如圖2所示，點樣模塊由懸臂、點樣針座和點樣針構成。其中懸臂和點樣針座的材料為金屬，包括鐵、銅、鋁、鋼、鈦及其合金。
[0055]懸臂與Z軸模塊通過內六角螺絲固定相連，針座與懸臂通過內六角螺絲固定相連。點樣針插入點樣針座。相鄰針孔中心間距為9 ±0.2mm。點樣針為裂隙針，裂隙寬0.1 土0.0 Imm。點樣針材質為金屬，包括各種規格的不鏽鋼，鈦、金、各種金屬合金等。
[0056]如圖4所示，載樣模塊劃分為超聲、清洗、真空乾燥、加樣、預點樣和點樣等區域。工作檯面大小為長X寬:700mmX390mm，厚度為0-2cm。工作檯面材質為塑料或金屬。塑料材料包括 PE、HDPE、PP、PVC、GPPS、HIPS、ABS、PMMA、PET、PBT、PA、PC、POM、PPO、PPS、PS 等，金屬材料包括鐵、銅、鋁、鋼、鈦及其合金。超聲區域為圓柱形，直徑為7cm，深度為O-1Ocm，超聲盒材質為不鏽鋼，厚度為0_5mm。清洗區域為無蓋長方體，長X寬X高:128mmX96mmX 15mm;真空乾燥區域為有蓋立方體，長寬高為1.5 cm X1.5 cm X1.5 cm，厚度為2mm;蓋的尺寸為1.9cm X1.9cm，厚度為0-10mm;立方體與蓋所用材質為塑料，包括PE、HDPE、PP、PVC、GPPS、HIPS、ABS、PMMA、PET、PBT、PA、PC、POM、PPO、PPS、PS等。加樣區為長方體(96孔板)，大小為 12.8cmX9.6cmX0.5cm;預點樣區為長方形(載玻片)，長X寬X高為2_5cmX7.5cmX0.2cm;點樣區為長方形，長X寬為22cmX16cm0
[0057]超聲清洗乾燥模塊由超聲、清洗和真空乾燥等三個子模塊構成。其中三個子模塊的工作區域設置在工作檯面上，電路控制部分放置在控制箱內，控制箱位於防塵罩外。超聲子模塊的超聲介質為超純水、PBST、酒精或有機溶劑;超聲功率範圍為0-100W。清洗子模塊採用雙通道隔膜慄控制清洗液的進出；真空乾燥子模塊採用真空慄負壓抽吸乾燥。各模塊的液體或氣體由塑料管連接，塑料材質為PE、HDPE、PP、PVC、GPPS、HIPS、ABS、PMMA、PET、I?T、PA、PC、P0M、PP0、PPS、PS 等，管直徑為 0-2cm。
[0058]如圖5所示，控制箱長寬高設置為30cmX20cmX 20cm。控制箱分為U形底板、U型蓋板和中間隔板。其中U型蓋板和中間隔板中間分別有兩個直徑8cm的圓形開口，用於放置100ml藍口瓶。藍口瓶分別用於提供清洗液和收集廢液。底蓋底部右側放置有電源和超聲發生控制器，左側外側放置兩個隔膜慄，左內側一個真空慄。中間隔板上右側放置有兩個無極調速器，左外側豎直放置一個無線遙控時間繼電器，左外側水平放置一個電子時間繼電器。超聲清洗乾燥電路和數據連接至控制箱。
[0059]實驗例如下:
[0060]1.材料[0061 ] 1.1試劑
[0062]蛋白點樣液:40%甘油，0.01-0.04%SDS，lXPBS(pH7.4)；
[0063]蛋白封閉液:3%BSA的I X PBS或H2O；
[0064]清洗液:IX PBS+0.I % Tween20 ；
[0065]抗組氨酸標籤焚光抗體:Penta.His Alexa Fluor 532 Conjugate(200yg/ml)用蛋白點樣液按1:100稀釋。
[0066]抗人螢光抗體工作濃度:Alexa Fluor 546(2mg/ml)用蛋白點樣液按1:1000稀釋。
[0067]1.2耗材
[0068]載玻片、多聚賴氨酸載玻片(康泰)。
[0069]1.3儀器
[0070]玻片離心機(其林貝爾)、雷射共聚焦掃描儀(北京博奧)。
[0071]2.操作方法
[0072I2.1點樣針預處理
[0073]將四根裂隙針插入到針座中，運行程序後，點樣針先後在超聲池、清洗池和真空乾燥池中停留10秒。
[0074]2.2取樣
[0075](I)將配置好的抗組氨酸標籤螢光抗體和抗人螢光抗體加入到潔淨的96孔板中；多聚賴氨酸載玻片替代普通載玻片，使用稀釋後的Penta.His Alexa Fluor 532;
[0076](2)將含有兩種螢光抗體的96孔板放置於加樣區；
[0077](3)運行程序，裂隙針同時對兩種抗體進行取樣，每種抗體按設置兩根針取樣。
[0078]2.3預點樣
[0079]放置一張潔淨、無螢光的載玻片在預點樣區，隨後與點樣運行程序，將取樣的螢光抗體點在載玻片上，點樣直徑約為0.4_。每根針點十個點。
[0080]2.4點樣
[0081](I)放置6張潔淨、無螢光的多聚賴氨酸載玻片在點樣區；
[0082 ](2)運行點樣程序，將取樣的螢光抗體點在載玻片上，點樣直徑約為0.4mm。每根針的點樣針列為設置為8 X 7的子陣列，陣列中兩點樣點中心間距設置為1mm。
[0083]2.5孵育
[0084](I)將點好的載玻片(蛋白晶片)放置於37°C避光孵育Ih;
[0085](2)反應後，晶片用清洗液清洗5min，重複3次後離心甩幹。
[0086]2.6封閉及清洗
[0087](I)將蛋白晶片用蛋白封閉液室溫封閉Ih;
[0088](2)封閉後晶片用清洗液清洗5min，重複3次後離心甩幹。
[0089]2.7掃描
[0090](I)封閉清洗後，加入超純水進行清洗1min，離心甩幹；
[0091](2)清洗後，晶片用雷射共聚焦掃描儀掃描、保存。
[0092](3)點樣掃描結果見圖11。基片材質為多聚賴氨酸載玻片，圖中左側上下四組子陣列為抗人螢光抗體;圖中右側上下四組子陣列為抗組氨酸標籤螢光抗體。
[0093]以上所述是本實用新型的優選實施方式而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利範圍，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和變動，這些改進和變動也視為本實用新型的保護範圍。
【主權項】
1.一種B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統，其特徵在於，包括電腦、防塵罩、三軸機器人、點樣模塊、超聲清洗乾燥模塊和控制箱； 所述三軸機器人、點樣模塊和超聲清洗乾燥模塊均設於所述防塵罩內部； 所述電腦和控制箱設於所述防塵罩外部； 所述電腦與所述三軸機器人連接，控制所述三軸機器人運動； 所述控制箱與所述點樣模塊以及所述超聲清洗乾燥模塊連接，控制所述點樣模塊和所述超聲清洗乾燥模塊運動。2.根據權利要求1所述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統，其特徵在於， 所述點樣模塊包括針座，所述針座一側設有懸臂，所述針座上端開有凹槽，所述凹槽內插入點樣針； 所述控制箱由U型底板和U型蓋板安裝組成，所述控制箱中部設有中間隔板，將控制箱分成上下兩個空腔，所述下空腔內設有隔膜慄、真空慄和電源，所述電源上設有超聲模塊，所述上空腔內設有繼電器和無極調速器； 所述三軸機器人採用移動龍門式結構，所述三軸機器人包括移動龍門、點樣模塊、X軸模塊、Y軸模塊、Z軸模塊、底板、工作檯和載樣模塊，所述移動龍門設置在Y軸模塊上，所述Y軸模塊固定在底板上，所述X軸模塊聯接於所述Y軸模塊上，所述Z軸模塊聯接在所述X軸模塊上，所述Z軸模塊與所述點樣模塊的懸臂連接，所述載樣模塊放置在所述三軸機器人的Y軸模塊上設有的工作檯上； 所述超聲清洗乾燥模塊包括超聲子模塊、清洗子模塊和真空乾燥子模塊。3.根據權利要求2所述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統，其特徵在於，所述載樣模塊包括載樣臺，所述載樣臺上左邊設有點樣區，所述載樣臺上右邊從前至後依次設有預點樣區、樣品臺、廢液回收池以及超聲池，所述廢液回收池內設有真空乾燥池以及清洗池。4.根據權利要求1所述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統，其特徵在於，所述防塵罩長X寬X高設置為70cm X 60cm X 60cm，所述防塵罩整體無底，所述防塵罩前側設有上反單開門。5.根據權利要求1或2所述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統，其特徵在於，所述三軸機器人長X寬X高設置為70cm X 50cm X 55cm。6.根據權利要求2所述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統，其特徵在於，所述控制箱長X寬X高設置為30cm X 20cm X 20cm，所述U型蓋板和所述中間隔板中間分別設有兩個直徑8cm的圓形開口，用於放置100ml藍口瓶，該藍口瓶瓶蓋上設有直徑0.l-2cm的圓孔一個，用於插入塑料管，藍口瓶內分別放置超聲介質和廢液回收。7.根據權利要求2所述的B1-cup接觸式微陣列生物晶片點樣系統，其特徵在於，所述超聲子模塊的超聲介質為超純水、PBST、酒精或有機溶劑，超聲功率範圍為0-1OOW;所述清洗子模塊採用雙通道隔膜慄控制清洗液的進出;所述真空乾燥子模塊採用真空慄負壓抽吸乾燥;所述超聲子模塊、清洗子模塊以及真空乾燥子模塊之間的液體或氣體採用塑料管連接。
【文檔編號】G01N35/10GK205720279SQ201620640862
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】李健
【申請人】湖北醫藥學院