一种微量液体喷射系统技术方案

本发明专利技术涉及一种微量液体喷射系统，它包括气压力模块，与气压力模块通过管路连接的微喷单元，以及分别连接气压力模块和微喷单元的控制电路。本发明专利技术采用空气作为压力介质，一方面样品不与压力调节模块接触，清洗过程快捷高效；另一方面不需液体充满整个管路，喷样过程所需的样品体系体积仅为微喷单元内腔体积；喷样过程中不需要调整压力；完成喷样操作后，可以将样品回收到样品源位置，从而大大节省样品。本发明专利技术与机械手联动，自动从样品板里取样、喷样和清洗管路，可以方便的将成千上万种样品分配到微阵列基片上。本发明专利技术可以广泛用于ｎＬ级和μＬ级微量液体的转移、分配场合，并可以用来分配或转移包括生物液体在内的各种微量液体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液体喷射系统，特别是关于一种基于气压力驱动和微阀控制的微量液体喷射系统。
技术介绍
目前，用于微阵列制备的技术有原位合成、接触式钢针点样和非接触式喷样三种。其中，原位合成方法只适用于制备寡核苷酸微阵列。接触式钢针点样法原理简单，易于构建，是目前最为流行的一种技术，但是样品分配量依赖于钢针预先加工好的尺寸而难于控制，且点样稳定性差。而非接触式喷样技术则可以控制样品分配量的大小，且具有很好的稳定性，相比于接触式点样法，喷样工作头不需要在阵列制备过程中与芯片基片接触，从而大大提高制备速度。目前非接触式喷样法的原理有微阀控制、压电喷射和热气泡喷射三种。基于微阀原理的微喷技术的核心部件是微注射泵和微线圈电磁阀，如BioDot公司开发的BioJet PlusTM系列。微注射泵起到保持泵和微线圈阀间管路内压力和进给样品的作用，在管路内压力的作用下，打开微阀设定时间，即可将设定体积的液体从微阀出口喷射出来。该系列有两种进样模式，或者将液体从样品瓶里抽出并推入到与微阀相连的管道中，这样需要样品充满管道，需要样品量大，更换样品和清洗管路麻烦，需要人工介入；或者先往管路里吸入一定体积的工作液，然后再吸入样品，这样可以降低样品量，但工作液和样品的界面处可能会有扩散现象，剩余样品难以回收。微线圈阀用来控制喷样量的大小。BioJet PlusTM的缺点包括需要的样品量大或样品会有浪费；调整压力需要精度极高的注射泵，成本高；由于整个管路充满液体，清洗困难，尤其是连续喷样模式的管路清洗；在喷样过程中，需要不断以精度极高的小位移推进注射泵以保持压力，且随着管路内液体量的减少，需要调整上述小位移量以保持压力不变。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种操作简便，使用样品量小，喷样量易于控制的微量液体喷射系统。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种微量液体喷射系统，包括气压力模块，与所述气压力模块通过管路连接的微喷单元，以及分别连接所述气压力模块和微喷单元的控制电路。所述微喷单元包括一微线圈电磁阀和通过管路或螺纹连接所述微线圈电磁阀的微喷头。所述微喷单元连接在一机械手上。所述气压力模块包括一气压输送管路；一气压力发生单元，其连接在所述气压输送管路的输入端；一压力传感单元和一压力调节单元，其依次从所述气压输送管路引出；一电磁阀，其连接在所述气压输送管的输出端，且连接所述微喷单元的微线圈电磁阀。所述气压力发生单元包括两并联在所述气压输送管路输入端的电磁阀和分别连接两所述电磁阀的空压机和真空泵；所述压力传感单元包括从所述气压输送管路引出的两并联的电磁阀和分别连接两所述电磁阀的正、负压力传感器；所述压力调节单元包括从所述气压输送管路引出的两并联的电磁阀和分别连接两所述电磁阀的压力粗、细调节阀。所述气压力发生单元包括一空压机，两并联在所述空压机输出端的电磁阀，其中一所述电磁阀与所述气压输送管路的输入端之间串联一真空发生器和一电磁阀；所述压力传感单元包括从所述气压输送管路引出的两并联的电磁阀和分别连接两所述电磁阀的正、负压力传感器；所述压力调节单元包括从所述气压输送管路引出的两并联的电磁阀和分别连接两所述电磁阀的压力粗、细调节阀。所述气压力模块包括一步进电机；一丝杆运动单元，其与所述步进电机的输出端连接；一注射器，其内的活塞杆连接所述丝杆运动单元；一气压输送管路；其一端连接在所述注射器的出口，另一端连接所述微喷单元的微线圈电磁阀；一正、负压力传感器，其从所述气压输送管路引出。所述控制电路包括计算机、与所述计算机通过串行接口连接的单片机，所述单片机的I/O接口上分别连接有电磁阀驱动电路、微阀驱动电路，驱动所述电磁阀与所述微线圈电磁阀。所述单片机还具有一A/D单元，所述压力传感器的检测值通过所述A/D单元输入所述单片机。本专利技术的有益效果是，取样和换样方便，要分配的液体可以放在微孔板里，并由机械手携带微喷单元到微孔内、通过负压力将液体吸入到微喷单元内。吸样量和喷样量可以根据压力大小和微阀开关时间灵活调节；本微喷系统分配15％甘油，可以达到2nL的最小分样量。压力调整单元系统简单，可用多种方式构建；压力调整单元可通过精密的压力传感器和调压阀得到精度很高的压力值；压力调节过程简单快捷，且在喷样过程中不需要重新调整压力。微阀响应时间可以达到亚毫秒级且开关时间精度极高，从而获得很小的单位分样量和很高的分样量一致性。用在分样量为10nL时，分样量一致性小于4％。喷样量可调范围大，可以在几个nL到几十个μL范围内调整，可用于微阵列制备、分装和移液等多种微量液体转移场合。喷样完毕后，还可将微量液体喷回到源位置，从而最小程度地减少样品浪费；附图说明图1是本专利技术的系统示意2是本专利技术气压力模块结构示意3是本专利技术的压力生成流程4是本专利技术气压力模块另一结构示意5是本专利技术气压力模块再一结构示意6是本专利技术的控制电路框7是本专利技术的喷样流程图具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术由微喷单元1、气压力模块2和控制电路3组成。微喷单元1和气压力模块2之间通过管路连接。微喷单元1由通过管路连接的微线圈电磁阀11和微喷头12组成，微喷单元1可以是单个或多个。微喷单元1可以和机械手互相配合，由机械手携带微喷单元1按照预设程序变化位置，制备出设定的微阵列。单个和多个微喷单元1均由一个气压力模块2提供气压力气压力模块2可以采用各种结构形式，下面是气压力模块2构成的几个实施例实施例1如图2所示，本实施例的气压力模块2包括气压力发生单元A、压力传感单元B、压力调节单元C和连接各单元A、B、C及微喷单元1的气压输送管路D。气压力发生单元A包括一个空压机21，空压机21的压力输出口连接一个三通接头22，三通接头22的另外两个端口分别连接一个两通电磁阀V1、V2，其中一个电磁阀V1的另一端与一真空发生器23的输入端相连，真空发生器23的输出端与一个两通电磁阀V3连接，电磁阀V2、V3的输出端分别连接一个三通接头24，三通接头24的另一端连接压力输送管路D，在压力输送管路D上引出气压力传感单元B。气压力传感单元B包括一个连接在压力输送管路D上的三通接头25和一个连接三通接头25的三通接头26，三通接头26的另两端分别串接一个电磁阀V4、V5，电磁阀V4、V5的另一端分别连接一正压传感器27和一负压传感器28，正、负压传感器27、28通过导线连接至控制电路3。在压力传感单元B后面的压力输送管路D上引出压力调节单元C。压力调节单元C包括连接在压力输送管路D上的一个四通接头29，四通接头29的另两端分别连接一个两通电磁阀V6、V7，电磁阀V6、V7的另一端分别连接一流量调节阀T1、T2，两个调节阀T1、T2的流量不同，且是预先调好的，分别用来对压力粗调和细调。在压力输送管路D的输出端连接一个电磁阀V8连接，电磁阀V8的另一端连接微喷单元1。本实施例中，控制电路3读取传感器27、28的压力值，并根据测量压力值和设定压力值的差异，进行粗调和细调。具体操作过程如下(如图2、图6所示)(1)输出负压力首先打开两通电磁阀V1和V3，空压机21输出的正压力通过两通电磁阀V1输入到真空发生器23的输入端，负压从真空发生器23的输出端输出，并通过电磁阀V3输入到气压力输送管路D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微量液体喷射系统，其特征在于：它包括气压力模块，与所述气压力模块通过管路连接的微喷单元，以及分别连接所述气压力模块和微喷单元的控制电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王东，邹鲲，叶建新，孙烨磊，朱慧，王宪华，程京，
申请(专利权)人：博奥生物有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]