流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法技术方案

本发明专利技术涉及生物化学反应领域，特别涉及流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法。本发明专利技术的流体系统包括试剂供应部、生化反应部和驱动部；试剂供应部、生化反应部与驱动部依次流体连接；驱动部用于从试剂供应部抽取试剂，并且输送到生化反应部；流体系统还包括预加热部；预加热部包括预加热装置、公共管路温度传感器和温度控制系统；流体系统还包括流体状态监测部；流体状态监测部包括气泡液体传感器、流量传感器、压力传感器和流体状态监测系统。本发明专利技术能够在试剂进入生化反应部之前对试剂进行预加热且控制预加热的温度，能够监测和排出气泡，并且能够对测序过程中的流体状态进行实时监测。行实时监测。行实时监测。

【技术实现步骤摘要】
流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法


[0001]本专利技术涉及生物化学反应领域，特别涉及流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法。

技术介绍

[0002]在诸如基因测序仪器的生化反应仪器中，流体系统作为仪器的重要组成模块，承担着试剂储存、试剂输送等功能。在试剂进入生化反应部之后，试剂被加热至理想的生化反应温度以进行生化反应。但生化反应部的入口、中间和出口处的升温速率不同，其中，入口处的升温速率最低，导致入口处的温度要达到该生化反应温度需要较长的时间。而生化反应只有在理想的生化反应温度条件下才具有最高的反应效率，因此需要补偿生化反应部的入口处的温升时间，这就增加了测序时间，如果试剂没有在该生化反应温度下反应足够的时间，则会导致反应效率低，降低了测序通量。因此亟需一种流体系统，能够在试剂进入生化反应部之前对试剂进行预加热。
[0003]在基因测序仪器中，尤其在基于光学相机拍照的基因测序仪器中，流体系统中的气泡会影响拍照质量。生化反应部是对气泡最敏感的区域，但恰恰又是最有可能析出气泡的区域。主要是因为此处液体温度上升，压力下降，并且不同试剂掺混造成浓度梯度变化，每个单独的因素都会造成液体内空气溶解率下降，三个因素叠加更增加了析出可见气泡的可能性。因此亟需一种流体系统，能够监测和排出气泡。
[0004]在基因测序仪器中，流体系统的稳定性直接影响了测序的质量，流体部件及流体系统液路的任何异常都会造成测序失败。因此亟需一种流体系统，能够对测序过程中的流体状态进行实时监测。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了流体系统及其温度控制方法和流体状态监测方法，能够在试剂进入生化反应部之前对试剂进行预加热且控制预加热的温度，能够监测和排出气泡，并且能够对测序过程中的流体状态进行实时监测。
[0006]本专利技术提供了一种流体系统，所述流体系统包括试剂供应部、生化反应部和驱动部；所述试剂供应部、所述生化反应部与所述驱动部依次流体连接；所述驱动部用于从所述试剂供应部抽取试剂，并且输送到所述生化反应部；所述流体系统还包括预加热部；所述预加热部包括预加热装置、公共管路温度传感器和温度控制系统；所述预加热装置设置在所述试剂供应部和所述生化反应部之间，用于对所述试剂进行预加热，并且向所述温度控制系统发送反馈温度值；所述公共管路温度传感器设置在所述预加热装置和所述生化反应部之间，用于向所述温度控制系统发送公共管路温度值；所述温度控制系统用于接收所述反馈温度值和所述公共管路温度值，并且基于目标温度值，向所述预加热装置发送控制信号以控制所述预加热装置的输出，从而控制预加热的温度；
所述流体系统还包括流体状态监测部；所述流体状态监测部包括气泡液体传感器、流量传感器、压力传感器和流体状态监测系统；所述气泡液体传感器设置在所述预加热部和所述生化反应部之间，用于监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发送气泡监测结果；所述流量传感器设置在所述生化反应部和所述驱动部之间且与所述生化反应部的一个流动路径流体连接，用于监测所述流体系统的所述流量值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述流量值；所述压力传感器设置在所述生化反应部和所述驱动部之间且与所述生化反应部的另一个流动路径流体连接，用于监测所述流体系统的所述压力值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述压力值；所述流体状态监测系统用于接收所述气泡监测结果、所述流体系统的所述流量值和所述压力值，并且确定所述流体系统中的流体状态是否存在异常。
[0007]本专利技术的一个实施例中，所述预加热装置包括中空的流通层和加热层；所述试剂能够在所述流通层的内部流通；所述加热层设置在所述流通层的外部，用于对所述试剂进行预加热。
[0008]本专利技术的一个实施例中，所述加热层采用柔性加热片制成，所述柔性加热片包括硅胶加热片、PI加热片和PET加热片。
[0009]本专利技术的一个实施例中，所述预加热装置还包括热界面层和反馈温度传感器；所述热界面层设置在所述流通层和所述加热层之间，用于填充所述流通层和所述加热层之间的间隙，并且将所述加热层产生的热量传导到所述流通层；所述反馈温度传感器设置在所述热界面层中且与所述流通层热接触，用于向所述温度控制系统发送所述反馈温度值。
[0010]本专利技术的一个实施例中，所述加热层采用金属材料制成，所述金属材料包括铝、铜和金。
[0011]本专利技术的一个实施例中，所述预加热装置还包括隔热层、感应线圈层和反馈温度传感器；所述隔热层设置在所述加热层的外部，用于隔绝所述加热层向外散发的热量；所述感应线圈层设置在所述隔热层的外部，用于在施加有高频交流电的情况下产生时变磁场以在所述加热层中产生涡流，进而由于电阻损耗使得所述加热层产生热量；所述反馈温度传感器设置在所述加热层中且位于所述加热层的入口或出口，用于向所述温度控制系统发送所述反馈温度值。
[0012]本专利技术的一个实施例中，在所述流体系统开始通液之前，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第一控制信号以控制所述预加热装置开启输出；所述温度控制系统接收所述反馈温度值，在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于第一阈值时向所述预加热装置发送第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出，并且在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时向所述预加热装置发送第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。
[0013]本专利技术的一个实施例中，在所述流体系统正在通液时，所述温度控制系统接收所述公共管路温度值，在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异大于第二阈值时向所述预加热装置发送第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出，并且在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异小于等于所述第二阈值时，所述温度控制系统接收
所述反馈温度值，在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于所述第一阈值时向所述预加热装置发送所述第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出，并且在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时向所述预加热装置发送所述第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。
[0014]本专利技术的一个实施例中，在所述流体系统结束通液之后，所述温度控制系统向所述预加热装置发送所述第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出。
[0015]本专利技术的一个实施例中，所述试剂供应部包括第一试剂储存装置、第二试剂储存装置和试剂选择阀；所述第一试剂储存装置和所述第二试剂储存装置分别和所述试剂选择阀流体连接，所述试剂选择阀和所述预加热部流体连接；所述试剂供应部还包括脱气装置；所述脱气装置分别与所述第一试剂储存装置、所述第二试剂储存装置和所述试剂选择阀流体连接，用于分别对来自所述第一试剂储存装置的至少一部分第一试剂和来自所述第二试剂储存装置的至少一部分第二试剂进行脱气，并且分别将经脱气的所述至少一部分第一试剂和所述至少一部分第二试剂输送到所述试剂选择阀；所述试剂选择阀用于从来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体系统，其特征在于，所述流体系统包括试剂供应部、生化反应部和驱动部；所述试剂供应部、所述生化反应部与所述驱动部依次流体连接；所述驱动部用于从所述试剂供应部抽取试剂，并且输送到所述生化反应部；所述流体系统还包括预加热部；所述预加热部包括预加热装置、公共管路温度传感器和温度控制系统；所述预加热装置设置在所述试剂供应部和所述生化反应部之间，用于对所述试剂进行预加热，并且向所述温度控制系统发送反馈温度值；所述公共管路温度传感器设置在所述预加热装置和所述生化反应部之间，用于向所述温度控制系统发送公共管路温度值；所述温度控制系统用于接收所述反馈温度值和所述公共管路温度值，并且基于目标温度值，向所述预加热装置发送控制信号以控制所述预加热装置的输出，从而控制预加热的温度；所述流体系统还包括流体状态监测部；所述流体状态监测部包括气泡液体传感器、流量传感器、压力传感器和流体状态监测系统；所述气泡液体传感器设置在所述预加热部和所述生化反应部之间，用于监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发送气泡监测结果；所述流量传感器设置在所述生化反应部和所述驱动部之间且与所述生化反应部的一个流动路径流体连接，用于监测所述流体系统的所述流量值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述流量值；所述压力传感器设置在所述生化反应部和所述驱动部之间且与所述生化反应部的另一个流动路径流体连接，用于监测所述流体系统的所述压力值，并且向所述流体状态监测系统发送所述流体系统的所述压力值；所述流体状态监测系统用于接收所述气泡监测结果、所述流体系统的所述流量值和所述压力值，并且确定所述流体系统中的流体状态是否存在异常。2.如权利要求1所述的流体系统，其特征在于，所述预加热装置包括中空的流通层和加热层；所述试剂能够在所述流通层的内部流通；所述加热层设置在所述流通层的外部，用于对所述试剂进行预加热。3.如权利要求2所述的流体系统，其特征在于，所述加热层采用柔性加热片制成，所述柔性加热片包括硅胶加热片、PI加热片和PET加热片。4.如权利要求3所述的流体系统，其特征在于，所述预加热装置还包括热界面层和反馈温度传感器；所述热界面层设置在所述流通层和所述加热层之间，用于填充所述流通层和所述加热层之间的间隙，并且将所述加热层产生的热量传导到所述流通层；所述反馈温度传感器设置在所述热界面层中且与所述流通层热接触，用于向所述温度控制系统发送所述反馈温度值。5.如权利要求2所述的流体系统，其特征在于，所述加热层采用金属材料制成，所述金属材料包括铝、铜和金。6.如权利要求5所述的流体系统，其特征在于，所述预加热装置还包括隔热层、感应线圈层和反馈温度传感器；所述隔热层设置在所述加热层的外部，用于隔绝所述加热层向外散发的热量；所述感应线圈层设置在所述隔热层的外部，用于在施加有高频交流电的情况下产生时变磁场以在所述加热层中产生涡流，进而由于电阻损耗使得所述加热层产生热量；
所述反馈温度传感器设置在所述加热层中且位于所述加热层的入口或出口，用于向所述温度控制系统发送所述反馈温度值。7.如权利要求1至6中任一项所述的流体系统，其特征在于，在所述流体系统开始通液之前，所述温度控制系统向所述预加热装置发送第一控制信号以控制所述预加热装置开启输出；所述温度控制系统接收所述反馈温度值，在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于第一阈值时向所述预加热装置发送第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出，并且在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时向所述预加热装置发送第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。8.如权利要求7所述的流体系统，其特征在于，在所述流体系统正在通液时，所述温度控制系统接收所述公共管路温度值，在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异大于第二阈值时向所述预加热装置发送第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出，并且在所述目标温度值和所述公共管路温度值之间的差异小于等于所述第二阈值时，所述温度控制系统接收所述反馈温度值，在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异大于所述第一阈值时向所述预加热装置发送所述第二控制信号以控制所述预加热装置全功率输出，并且在所述目标温度值和所述反馈温度值之间的差异小于等于所述第一阈值时向所述预加热装置发送所述第三控制信号以基于PID控制算法调节所述预加热装置的输出。9.如权利要求8所述的流体系统，其特征在于，在所述流体系统结束通液之后，所述温度控制系统向所述预加热装置发送所述第四控制信号以控制所述预加热装置关闭输出。10.如权利要求1所述的流体系统，其特征在于，所述试剂供应部包括第一试剂储存装置、第二试剂储存装置和试剂选择阀；所述第一试剂储存装置和所述第二试剂储存装置分别和所述试剂选择阀流体连接，所述试剂选择阀和所述预加热部流体连接；所述试剂供应部还包括脱气装置；所述脱气装置分别与所述第一试剂储存装置、所述第二试剂储存装置和所述试剂选择阀流体连接，用于分别对来自所述第一试剂储存装置的至少一部分第一试剂和来自所述第二试剂储存装置的至少一部分第二试剂进行脱气，并且分别将经脱气的所述至少一部分第一试剂和所述至少一部分第二试剂输送到所述试剂选择阀；所述试剂选择阀用于从来自所述第一试剂储存装置的至少另一部分第一试剂、来自所述第二试剂储存装置的至少另一部分第二试剂、经脱气的所述至少一部分第一试剂和所述至少一部分第二试剂中选择特定的试剂。11.如权利要求10所述的流体系统，其特征在于，所述试剂供应部还包括冷藏装置，用于向所述第一试剂储存装置提供低温环境，其中，所述第一试剂为生化反应试剂，并且所述第二试剂为清洗试剂。12.如权利要求1所述的流体系统，其特征在于，在抽液动作对气泡敏感的情况下，在所述流体系统正在抽液时，所述气泡液体传感器监测经预加热的所述试剂是否含有气泡，并且向所述流体状态监测系统发...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，赵洪南，李军辉，
申请(专利权)人：上海芯像生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：