生物樣品處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生物樣品處理系統(tǒng)，包括系統(tǒng)底板、載玻片放置平臺、樣品池、生物樣品滴片裝置、樣品處理腔體、控制系統(tǒng)和人機界面，生物樣品滴片裝置包括空間運動機構、移液裝置和載玻片取放裝置，控制系統(tǒng)通過控制空間運動機構，使空間運動機構的運動部分輸出設定的運動軌跡，在實驗開始時，自動放置載玻片，并使移液裝置將生物樣品自動吸取并自動轉移到載玻片的表面上，在實驗完成后，自動移除載玻片；生物樣品池的溫度可調。本發(fā)明生物樣品處理系統(tǒng)可高通量地進行染色體自動滴片操作，體積小，生產(chǎn)成本低、安裝和維護方便，能耗低，特別適用于細胞遺傳學分析，實現(xiàn)染色體滴片過程自動化，提高分析效率，保證了生物樣品處理質量。
【專利說明】生物樣品處理系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種生物樣品實驗裝置，適用于生物樣品制備過程中的自動滴片操作

【技術領域】和細胞遺傳學實驗【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 根據(jù)經(jīng)典細胞遺傳學，從細胞制備出的染色體，可以在顯微鏡下進行分析，對可能 存在的缺陷進行診斷。染色體制備需要對收獲的細胞進行低滲、固定、干燥、老化、酶消化和 顯帶等處理，在這些處理之后，才可以在顯微鏡下對細胞的染色體進行分析，以判斷是否存 在染色體異常。這一經(jīng)典的方法在建立之初一直沿用到現(xiàn)在。
[0003] 在過去的幾十年中，細胞遺傳學技術取得了多方面的重大突破，如細胞同步化培 養(yǎng)技術，染色體高分辨技術及原位羊水細胞染色體分析技術等。盡管在細胞遺傳學技術方 面已取得了這些重大的突破，但要達到最佳的染色體分散程度及其高度的一致性和重復性 仍是非常困難的問題，很難保證每個用作細胞遺傳分析的樣品其染色體分散的一致性和重 復性。
[0004] 根據(jù)染色體分散動力學原理，在常規(guī)的染色體制備過程中，環(huán)境的溫度和濕度對 染色體制備的質量存在很大影響。為解決環(huán)境因素對染色體分散度的影響，上海樂辰生物 科技有限公司制造的產(chǎn)品名為Chromprep S的生物實驗儀器、意大利Euroclone公司制造 的產(chǎn)品名為Optichrome生物實驗儀器、美國Thermotron Cytogenetic chamber公司和日 本Hanabin Metaphase spreader公司分別開發(fā)了手動的染色體分散儀，很好的解決了環(huán) 境因素對染色體分散的影響，確保了染色體的制備質量。
[0005] 隨著分析標本量的增多，手動染色體分散儀越來越無法滿足日常分析工作的需 求。日本Hanabin公司開發(fā)了自動染色體滴片儀Metaphase Auto-spreader,基本解決了 染色體制備的高通量問題，但該系統(tǒng)為一個立地式機器，體積較大，結構復雜，能耗較高，生 產(chǎn)、使用和維護成本很高。


【發(fā)明內容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種 生物樣品處理系統(tǒng)，可以高通量地進行染色體自動滴片操作，體積小，生產(chǎn)成本低、安裝和 維護方便，能耗低。本發(fā)明特別適用于細胞遺傳學分析，實現(xiàn)染色體滴片過程的自動化，提 高分析效率，保證了生物樣品處理的質量。
[0007] 為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術方案： 一種生物樣品處理系統(tǒng)，包括系統(tǒng)底板、載玻片放置平臺、樣品池、生物樣品滴片裝置 和樣品處理腔，載玻片放置平臺固定安裝于系統(tǒng)底板上，在載玻片放置平臺上設置載玻片， 還包括控制系統(tǒng)和人機界面，控制系統(tǒng)通過控制生物樣品滴片裝置，將待處理的生物樣品 轉移到載玻片表面上，使用者通過人機界面與控制系統(tǒng)實現(xiàn)信息交互，生物樣品滴片裝置 包括空間運動機構、移液裝置和載玻片取放裝置，空間運動機構的固定部分通過支架與系 統(tǒng)底板固定連接，支架的底部固定安裝于系統(tǒng)底板上，空間運動機構的動作部分分別與移 液裝置和載玻片取放裝置固定連接，控制系統(tǒng)通過控制空間運動機構，使空間運動機構的 運動部分輸出設定的運動軌跡，在生物樣品實驗開始時，使載玻片取放裝置向載玻片放置 平臺上自動放置載玻片，并使移液裝置將生物樣品從樣品池的樣品管中自動吸取并自動轉 移到載玻片的表面上，在生物樣品處理完成后，從載玻片放置平臺上自動移除載玻片；載玻 片放置平臺安裝在樣品處理腔體內，樣品處理腔體由腔體外殼圍合形成具有上部敞口的腔 室，載玻片放置平臺安裝在對應樣品處理腔體的上部敞口正下方位置處，還為樣品處理腔 體專門配備設置溫度控制裝置、濕度控制裝置和氣流控制裝置，通過控制系統(tǒng)分別實現(xiàn)對 樣品處理腔體的內部腔室內的溫度、濕度和氣流速度的自動控制；樣品池設置有溫度調節(jié) 裝置，樣品池用于放置生物樣品，溫度調節(jié)裝置對樣品池內的溫度進行調控。
[0008] 作為本發(fā)明技術方案的改進，系統(tǒng)還包括標簽打印機和條碼掃描器，標簽打印機 和條碼掃描器分別與控制系統(tǒng)信號連接，應用條碼掃描器對待處理生物樣品的標簽進行掃 讀，并將掃描信息傳送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)生物樣品處理的設定方法和流程，發(fā)送標 簽打印指令給標簽打印機，打印含有樣品和載玻片信息的標簽。
[0009] 作為上述技術方案的改進，系統(tǒng)還包括廢氣吸附裝置，通過支架，將廢氣吸附裝置 安裝在樣品處理腔體、載玻片放置平臺、樣品池和生物樣品滴片裝置的上方，用于自動吸附 生物樣品處理過程中產(chǎn)生的有害氣體。
[0010] 上述廢氣吸附裝置優(yōu)選由過濾器和排氣風機構成，實現(xiàn)自動吸附生物實驗過程中 產(chǎn)生的氣體，過濾器內設有吸附劑過濾層，優(yōu)選采用的吸附劑為鈉石灰、鈣石灰和活性碳中 的任意一種或任意幾種組成的混合物。
[0011] 上述生物樣品滴片裝置的空間運動機構優(yōu)選采用XYZ三軸聯(lián)動裝置，即由X軸機 構、Y軸機構和Z軸機構三個機構軸線之間空間相互正交的可控運動機構組成，X軸機構、 Y軸機構和Z軸機構分別具有固定部和移動部，其中X軸機構的固定部固定安裝于支架的 立柱上，Y軸機構的固定部固定安裝于X軸機構的移動部上，而Z軸機構的固定部則固定安 裝于Y軸機構的移動部上，移液裝置和載玻片取放裝置固定安裝于Z軸機構的移動部上， XYZ三軸聯(lián)動裝置的各可控運動機構的移動部分別通過獨立的電機進行對應的空間直線位 移運動，單獨在X軸機構的專屬電機的傳動下，X軸機構的移動部牽Y軸機構的固定部進行 左右運動，單獨在Y軸機構的專屬電機的傳動下，Y軸機構的移動部牽引Z軸機構的固定部 進行前后運動，單獨在Z軸機構的專屬電機的傳動下，Z軸機構的移動部進行上下運動，即 通過控制系統(tǒng)控制XYZ三軸聯(lián)動裝置的各電機，來分別控制移液裝置和載玻片取放裝置按 照設定的空間路徑移動，從而實現(xiàn)載玻片的自動搬運、放置和移除過程，并實現(xiàn)生物樣品的 轉移、吸取和滴放過程。各電機為步進電機、直流電機、直流減速電機、步進伺服電機和直流 伺服電機。優(yōu)選步進伺服電機和直流伺服電機，可以對電機運行過程進行精確監(jiān)控。傳感 器為光電傳感器、霍爾傳感器、電容傳感器或紅外傳感器等到，可以對電機運動位置進行檢 測。優(yōu)選光電傳感器，使用和安裝方便。X軸機構實現(xiàn)左右運動，Y軸機構實現(xiàn)前后運動，Z 軸機構實現(xiàn)上下運動。
[0012] 作為本發(fā)明上述技術方案的改進，優(yōu)選由上述樣品處理腔體的溫度控制裝置和載 玻片放置平臺構成樣品處理平臺，其中溫度控制裝置優(yōu)選由溫控元件、散熱塊、降溫風機和 溫度傳感器組成，溫度傳感器實時檢測載玻片放置平臺的溫度，控制系統(tǒng)根據(jù)溫度傳感器 采集的溫度信號，將溫度的檢測值與設定值進行比較，對溫控元件進行調控，實現(xiàn)對載玻片 放置平臺的溫度的控制。上述溫控元件優(yōu)選采用PTC加熱元件或半導體溫控元件，并最好 采用半導體溫控元件，通過溫控元件的加熱或降溫，對載玻片放置平臺進行升溫或降溫控 制。
[0013] 上述樣品處理腔體的濕度控制裝置和氣流控制裝置優(yōu)選由在樣品處理腔體的外 部集成為恒定濕度氣流發(fā)生裝置，即，恒定濕度氣流發(fā)生裝置為一封閉的腔體，樣品處理腔 體具有進氣口，恒定濕度氣流發(fā)生裝置的進氣口與恒定濕度氣流發(fā)生裝置的出氣口通過輸 氣管路連通，在恒定濕度氣流發(fā)生裝置內設置氣流發(fā)生裝置作為樣品處理腔體的氣流控制 裝置實現(xiàn)輸送氣流的流量控制，氣流發(fā)生裝置優(yōu)選采用風機或氣泵，恒定濕度氣流發(fā)生裝 置主要由加濕水盤、水加熱元件、水溫度傳感器、冷凝器、除濕半導體、導熱塊、散熱風機和 溫濕度傳感器組成，控制系統(tǒng)控制水加熱元件對加濕水盤中儲存的水體進行加熱制造水蒸 氣，水溫度傳感器實時檢測加濕水盤中的水體溫度，控制系統(tǒng)根據(jù)水的溫度檢測值與設定 值的比較結果，對水加熱元件進行調控，實現(xiàn)對水溫的精確調控，外部空氣在氣流發(fā)生裝置 的驅動下，進入恒定濕度氣流發(fā)生裝置的腔體內部，流經(jīng)加濕水盤中儲存的水體的表面，攜 帶水蒸氣而被加濕后進入冷凝器的管路，再依次流經(jīng)除濕半導體的除濕作用區(qū)域和溫濕度 傳感器的測量點，最后從出氣口流出，進入樣品處理腔體內部，散熱風機通過導熱塊對除濕 半導體進行冷卻，使除濕半導體產(chǎn)生的熱量依次經(jīng)導熱塊和散熱風機釋放到環(huán)境中，控制 系統(tǒng)根據(jù)溫濕度傳感器采集的溫濕度信號，將溫濕度的檢測值與設定值進行比較，對除濕 半導體的工作狀態(tài)進行調控，實現(xiàn)對流經(jīng)除濕半導體的除濕作用區(qū)域的氣流的濕度控制。
[0014] 上述水加熱元件優(yōu)選采用PTC加熱元件或半導體溫控元件，通過水加熱元件的加 熱，控制流經(jīng)加濕水盤表面的氣流的濕度。
[0015] 作為本發(fā)明上述技術方案的改進，在上述系統(tǒng)底板上優(yōu)選固定安裝載玻片堆架和 載玻片層架，當生物樣品實驗開始時，控制玻片取放裝置自動將載玻片從載玻片堆架上拾 取，經(jīng)過搬運后再通過樣品處理腔體的上部敞口，進入樣品處理腔體的內部，將載玻片放置 到載玻片平臺上面，而當生物樣品實驗完成后，控制玻片取放裝置自動將載玻片從載玻片 平臺上拾取，經(jīng)過搬運后再通過樣品處理腔體的上部敞口，離開樣品處理腔體，將載玻片分 別放置到載玻片層架的相應層架中。
[0016] 作為本發(fā)明上述技術方案的改進，可控溫樣品池設置于系統(tǒng)底板上，可控溫樣品 池的溫度調節(jié)裝置包括溫度傳感器、溫控器、散熱體和冷卻風機，可控溫樣品池的樣品池箱 體上部設有多個開口的下沉式樣品孔，在下沉式樣品孔中放置生物樣品，溫度傳感器實時 檢測樣品池箱體的內部溫度，控制系統(tǒng)根據(jù)溫度傳感器采集的溫度信號，將溫度的檢測值 與設定值進行比較，對溫控器進行調控，實現(xiàn)對樣品池箱體的內部溫度控制。
[0017] 上述溫控器優(yōu)選采用PTC加熱元件或半導體溫控元件，優(yōu)選半導體溫控元件，通 過溫控器的加熱或降溫，對樣品池箱體內的樣品進行升溫或降溫控制。
[0018] 作為本發(fā)明上述技術方案的改進，在系統(tǒng)底板上設有槍頭盒和脫槍頭器，生物樣 品滴片裝置的空間運動機構的動作部分能自動裝卸加樣槍頭，控制系統(tǒng)通過控制空間運動 機構，實現(xiàn)自動加樣槍自動取槍頭、自動脫槍頭、混液和加吸液操作，加樣槍包括電機、活塞 和槍頭，電機主軸通過帶動活塞上下運動進行吸液和加液操作。
[0019] 上述加樣槍的電機優(yōu)選采用步進電機、直流電機或減速電機。
[0020] 上述載玻片取放裝置優(yōu)選包括負壓泵、壓力傳感器和載玻片吸頭，控制系統(tǒng)根據(jù) 壓力傳感器采集的壓力信號，將壓力的檢測值與設定值進行比較，對負壓泵進行調控，實現(xiàn) 對載玻片吸頭的工作方式控制，并通過聯(lián)動生物樣品滴片裝置包括的空間運動機構，現(xiàn)載 玻片的取片和放片的自動操作。
[0021] 上述控制系統(tǒng)優(yōu)選采用動控制卡、單片機、計算機、可編程序控制器中的任意一 種。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優(yōu)點： 1. 本發(fā)明生物樣品處理系統(tǒng)的恒定濕度氣流發(fā)生裝置，可以準確的控制樣品處理腔 體內的溫度、濕度和氣流速度，經(jīng)固定液固定后的外周血、羊水、骨髓或絨毛膜等樣品在本 發(fā)明的樣品處理腔體中經(jīng)穩(wěn)定的氣流干燥，細胞固定液以適當?shù)乃俣葥]發(fā)，可以控制染色 體分散過程，顯著提高中期染色體數(shù)目，保證最佳的染色體分散程度和染色體分散的高度 一致性與重復性； 2. 本發(fā)明采用的恒定濕度氣流發(fā)生裝置，濕度控制精度高，體積小，很好地簡化了系 統(tǒng)的內部結構，實現(xiàn)了系統(tǒng)的小型化； 3. 本發(fā)明生物樣品處理箱設有氣體過濾吸除裝置，可以凈化生物樣品制備過程中產(chǎn) 生的甲醇和乙酸等有害氣體，大大降低了有害物質對操作人員的傷害和對環(huán)境的破壞； 4. 本發(fā)明能耗低，與同類產(chǎn)品相比，可以將能耗從1200W降低到500W ; 5. 本發(fā)明采用的XYZ三軸聯(lián)動，自動進行樣品的滴片操作，自動化程度高，效率高； 6. 本發(fā)明生物樣品處理系統(tǒng)操作簡便，制作成本低，具有很好的市場前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明實施例一生物樣品處理系統(tǒng)整體外觀結構示意圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明實施例一的樣品處理腔體的結構示意圖。
[0025] 圖3是本發(fā)明實施例三的恒定濕度氣流發(fā)生裝置的結構示意圖。
[0026] 圖4是本發(fā)明實施例四的可控溫樣品池的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0027] 本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下： 實施例一： 在本實施例中，參見圖1，一種生物樣品處理系統(tǒng)，包括系統(tǒng)底板7、載玻片放置平臺 21、樣品池6、生物樣品滴片裝置和樣品處理腔體，載玻片放置平臺21固定安裝于系統(tǒng)底板 7上，在載玻片放置平臺21上設置載玻片25,還包括控制系統(tǒng)15和人機界面16,控制系統(tǒng) 15為單片機，控制系統(tǒng)15通過控制生物樣品滴片裝置，將待處理的生物樣品轉移到載玻片 25表面上，使用者通過人機界面16與控制系統(tǒng)15實現(xiàn)信息交互，人機界面16與控制系統(tǒng) 15通過通訊連接線相連，通過人機界面16對樣品處理過程的參數(shù)進行設定，根據(jù)具體的樣 品處理要求，改變樣品處理的方法和流程，通過人機界面16,同時顯示樣品處理的流程信 息、傳感器信息和相關控制模塊的狀態(tài)信息，生物樣品滴片裝置包括空間運動機構、移液裝 置8和載玻片取放裝置9,空間運動機構的固定部分通過支架14與系統(tǒng)底板7固定連接， 支架14的底部固定安裝于系統(tǒng)底板7上，空間運動機構的動作部分分別與移液裝置8和載 玻片取放裝置9固定連接，控制系統(tǒng)15通過控制空間運動機構，使空間運動機構的運動部 分輸出設定的運動軌跡，在生物樣品實驗開始時，使載玻片取放裝置9向載玻片放置平臺 21上自動放置載玻片25,并使移液裝置8將生物樣品從樣品池6自動吸取并自動轉移到載 玻片25的表面上，在生物樣品處理完成后，從載玻片放置平臺21上自動移除載玻片25 ;載 玻片放置平臺21安裝在樣品處理腔體2內，樣品處理腔體2由腔體外殼28圍合形成具有 上部敞口 29的腔室，載玻片放置平臺21安裝在對應樣品處理腔體2的上部敞口正下方位 置處，還為樣品處理腔體2專門配備設置溫度控制裝置、濕度控制裝置和氣流控制裝置，通 過控制系統(tǒng)15分別實現(xiàn)對樣品處理腔體2的內部腔室內的溫度、濕度和氣流速度的自動控 制；樣品池6設置有溫度調節(jié)裝置，樣品池6用于放置生物樣品，溫度調節(jié)裝置對樣品池6 內的溫度進行調控。
[0028] 在本實施例中，參見圖1，系統(tǒng)還包括標簽打印機17和條碼掃描器18,標簽打印機 17和條碼掃描器18分別與控制系統(tǒng)15信號連接，應用條碼掃描器18對待處理生物樣品的 標簽進行掃讀，并將掃描信息傳送給控制系統(tǒng)15,控制系統(tǒng)15根據(jù)生物樣品處理的設定方 法和流程，發(fā)送標簽打印指令給標簽打印機17,打印含有樣品和載玻片信息的標簽。在本實 施例中，參見圖1，標簽打印機17和條碼掃描器18通過控制線路與控制系統(tǒng)15相連，向控 制系統(tǒng)15接收和發(fā)送指令，應用條碼掃描器18對待處理樣品的標簽信息進行讀取，并與控 制系統(tǒng)15進行通信，控制系統(tǒng)15根據(jù)樣品處理的設定方法和流程，控制標簽打印機17打 印含有樣品和載玻片等信息的標簽，實現(xiàn)樣品處理結束后的載玻片25與處理樣品相對應， 避免出現(xiàn)差錯。
[0029] 在本實施例中，參見圖1，系統(tǒng)還包括廢氣吸附裝置19,通過支架14,將廢氣吸附 裝置19安裝在樣品處理腔體、載玻片放置平臺21、樣品池6和生物樣品滴片裝置的上方，用 于自動吸收生物樣品處理過程中產(chǎn)生的有害氣體。
[0030] 在本實施例中，參見圖1，生物樣品滴片裝置的空間運動機構為XYZ三軸聯(lián)動裝 置，由X軸機構3、Y軸機構4和Z軸機構10三個機構軸線之間空間相互正交的可控運動 機構組成，X軸機構3、Y軸機構4和Z軸機構10分別具有固定部和移動部，其中X軸機構 3的固定部固定安裝于支架14的立柱上，Y軸機構4的固定部固定安裝于X軸機構3的移 動部上，而Z軸機構10的固定部則固定安裝于Y軸機構4的移動部上，移液裝置8和載玻 片取放裝置9固定安裝于Z軸機構10的移動部上，XYZ三軸聯(lián)動裝置的各可控運動機構的 移動部分別通過獨立的電機進行對應的空間直線位移運動，單獨在X軸機構3的專屬電機 的傳動下，X軸機構3的移動部牽Y軸機構4的固定部進行左右運動，單獨在Y軸機構4的 專屬電機的傳動下，Y軸機構4的移動部牽引Z軸機構10的固定部進行前后運動，單獨在 Z軸機構10的專屬電機的傳動下，Z軸機構10的移動部進行上下運動，即通過控制系統(tǒng)15 控制XYZ三軸聯(lián)動裝置的各電機，來分別控制移液裝置8和載玻片取放裝置9按照設定的 空間路徑移動，從而實現(xiàn)載玻片25的自動搬運、放置和移除過程，并實現(xiàn)生物樣品的轉移、 吸取和滴放過程。
[0031] 在本實施例中，參見圖1，在XYZ三軸聯(lián)動裝置上方固定有支架14, X軸機構3固 定于支架14的立柱上，Y軸4機構的一端固定于X軸機構3上。Z軸機構10固定于Y軸機 構4上。XYZ軸在電機帶動下，通過絲桿進行傳動，在X軸機構的專屬電機的傳動下，Y軸機 構進行左右運動，在Y軸機構的專屬電機的傳動下，Z軸機構進行前后的運動，在Z軸機構 的專屬電機的傳動下，移液裝置8和載玻片取放裝置9進行上下運動。XYZ三軸聯(lián)動，實現(xiàn) 了載玻片25和待處理樣品在三維空間的運動，并實現(xiàn)了樣品處理過程的自動化。
[0032] 在本實施例中，參見圖1和圖2,在系統(tǒng)底板7上固定安裝載玻片堆架13和載玻 片層架11，當生物樣品實驗開始時，控制玻片取放裝置9自動將載玻片25從載玻片堆架13 上拾取，經(jīng)過搬運后再通過樣品處理腔體2的上部敞口 29,進入樣品處理腔體2的內部，將 載玻片25放置到載玻片平臺21上面，而當生物樣品實驗完成后，控制玻片取放裝置9自動 將載玻片25從載玻片平臺21上拾取，經(jīng)過搬運后再通過樣品處理腔體2的上部敞口 29， 離開樣品處理腔體2,將載玻片25分別放置到載玻片層架11的相應層架中，通過上部敞口 29,移液裝置8將處理樣品從樣品池6吸取并添加到載玻片25表面，進行分散處理。
[0033] 在本實施例中，參見圖1和圖2,樣品處理腔體2的溫度控制裝置和載玻片放置平 臺21構成樣品處理平臺，其中溫度控制裝置由溫控元件22、散熱塊23、降溫風機24和溫度 傳感器27組成，溫控元件22安裝于載玻片平臺21和散熱塊23中間，溫度傳感器27實時 檢測載玻片放置平臺21的溫度，控制系統(tǒng)15根據(jù)溫度傳感器27采集的溫度信號，將溫度 的檢測值與設定值進行比較，對溫控元件22進行調控，根據(jù)設定的平臺溫度實現(xiàn)對載玻片 放置平臺21的溫度的控制。
[0034] 在本實施例中，參見圖2,溫控元件22為半導體溫控元件，通過溫控元件22的加熱 或降溫，對載玻片放置平臺21進行升溫或降溫控制。
[0035] 在本實施例中，參見圖1，在樣品處理腔體2內部的系統(tǒng)底板7上設有槍頭盒5和 脫槍頭器12,生物樣品滴片裝置的空間運動機構的動作部分能自動裝卸加樣槍頭，控制系 統(tǒng)15通過控制空間運動機構，實現(xiàn)自動加樣槍、自動取槍頭、自動脫槍頭和混液操作，加樣 槍包括電機、活塞和槍頭，加樣槍的電機采用步進電機，電機主軸通過帶動活塞上下運動進 行吸液和加液操作。
[0036] 在本實施例中，參見圖1，根據(jù)經(jīng)典細胞遺傳學中染色體的滴片操作，通過ΧΥΖ三 軸聯(lián)動，依次完成下列動作： 1. 載玻片取放裝置9先將載玻片25從載玻片堆架13上取放到位于樣品處理腔體2 中的載玻片放置平臺21上； 2. 移液裝置8移取加液用槍頭； 3. 移液裝置8的加樣槍進行混樣操作； 4. 加樣槍吸取樣品； 5. 移液裝置8將加樣槍吸取的樣品加液到位于樣品處理腔體2中的載玻片25表面； 6. 載玻片25表面上的樣品在設定溫濕度的條件下進行揮發(fā)，染色體進行分散； 7. 樣品處理結束后，載玻片取放裝置9將含有處理完樣品的載玻片25取放到載玻片 層架11上，一個樣品處理循環(huán)完成，再進行新的樣品處理循環(huán)操作。
[0037] 在本實施例中，參見圖1和圖2,生物樣品處理裝置，包括恒定濕度氣流發(fā)生裝置 1、移液裝置8、載玻片取放裝置9、樣品池6、廢氣吸附裝置19、ΧΥΖ三軸運動裝置、條碼掃描 器18、標簽打印機17、載玻片堆架13、載玻片層架11、槍頭盒5和控制系統(tǒng)15。移液裝置 8將樣品管中的樣品混勻后，滴加到載玻片25表面進行處理。載玻片取放裝置9將載玻片 25從載玻片堆架13上取放到樣品處理腔體2內，進行處理，處理完，再將載玻片25取放到 載玻片層架11上。ΧΥΖ三軸運動裝置控制移液裝置8和載玻片取放裝置9沿X軸、Υ軸和 Z軸三個方向的運動操作。三個部分進行聯(lián)動，完成樣品的自動處理過程。該實施例生物樣 品處理裝置特別適用于細胞遺傳學分析，實現(xiàn)染色體滴片過程的自動化，提高分析效率，保 證樣品處理的質量。條碼掃描器18用于掃描樣品管上的條碼，控制系統(tǒng)15將樣品管的條 碼信息、樣品管位置信息、最終載玻片的位置信息通過標簽打印機17打印出來，貼到載玻 片25上。
[0038] 實施例二： 本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于： 在本實施例中，廢氣吸附裝置19由過濾器和排氣風機構成，實現(xiàn)自動吸附生物實驗過 程中產(chǎn)生的氣體，過濾器內設有吸附劑過濾層，采用的吸附劑為鈉石灰，廢氣吸附裝置19 位于樣品處理系統(tǒng)的上方，由風機、吸附劑和外殼組成。處理樣品一般為經(jīng)甲醇和醋酸固定 處理的細胞懸液，滴片處理的樣品中含有甲醇和乙酸等揮發(fā)性有機溶劑，在處理過程中會 產(chǎn)生揮發(fā)性的甲醇和醋酸揮發(fā)性氣體，釋放到系統(tǒng)內部，對裝置本身、操作人員和環(huán)境存在 不利影響。廢氣吸附裝置19的風機將含有揮發(fā)性氣體的空氣泵入到廢氣吸附裝置的內部， 流經(jīng)吸附劑的表面，吸附劑吸附氣流中的甲醇和醋酸等有害氣體，再排放出潔凈的氣流，實 現(xiàn)空氣凈化的目的，可有效吸附樣品處理過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體，消除其對環(huán)境和操作 人員健康的危害。風機將裝置內部的氣流泵入到吸附裝置，過濾后的氣流可以排到裝置外 部。
[0039] 實施例三： 本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于： 在本實施例中，參見圖3,樣品處理腔體2的濕度控制裝置和氣流控制裝置由在樣品處 理腔體2的外部集成為恒定濕度氣流發(fā)生裝置1，恒定濕度氣流發(fā)生裝置1為一封閉的腔 體，樣品處理腔體2具有進氣口 26,恒定濕度氣流發(fā)生裝置1的進氣口 26與恒定濕度氣流 發(fā)生裝置1的出氣口 61通過輸氣管路連通，在恒定濕度氣流發(fā)生裝置1內設置氣流發(fā)生裝 置60作為樣品處理腔體2的氣流控制裝置實現(xiàn)輸送氣流的流量控制，氣流發(fā)生裝置60為 氣泵，恒定濕度氣流發(fā)生裝置1主要由加濕水盤51、水加熱元件53、水溫度傳感器54、冷凝 器55、除濕半導體58、導熱塊56、散熱風機57和溫濕度傳感器59組成，控制系統(tǒng)15控制 水加熱元件53對加濕水盤51中儲存的水體52進行加熱制造水蒸氣，水溫度傳感器54實 時檢測加濕水盤51中的水體52溫度，控制系統(tǒng)15根據(jù)水的溫度檢測值與設定值的比較結 果，對水加熱元件53進行調控，實現(xiàn)水溫的精確控制，外部空氣在氣流發(fā)生裝置60的驅動 下，進入恒定濕度氣流發(fā)生裝置1的腔體內部，本實施例將恒定濕度氣流發(fā)生裝置1產(chǎn)生 的特定濕度的氣流導入到樣品處理腔體2中，為樣品處理提供最佳的環(huán)境條件，確保樣品 的處理質量，流經(jīng)加濕水盤51中儲存的水體52的表面，攜帶水蒸氣而被加濕后進入冷凝 器55的管路，冷凝出部分水分，從而實現(xiàn)對氣流濕度的調控，再依次流經(jīng)除濕半導體58的 除濕作用區(qū)域和溫濕度傳感器59的測量點，最后從出氣口 61流出，進入樣品處理腔體2內 部，散熱風機57通過導熱塊56對除濕半導體58進行冷卻，使除濕半導體58產(chǎn)生的熱量依 次經(jīng)導熱塊56和散熱風機57釋放到環(huán)境中，確保熱量的平衡和除濕半導體58的持續(xù)正常 工作，控制系統(tǒng)15根據(jù)溫濕度傳感器59采集的溫濕度信號，將氣流的溫濕度檢測結果發(fā)送 到控制系統(tǒng)15,將溫濕度的檢測值與設定值進行比較，對除濕半導體58的工作狀態(tài)進行調 控，實現(xiàn)對流經(jīng)除濕半導體58的除濕作用區(qū)域的氣流的濕度控制，從而精確控制流出氣流 的濕度，確保恒定濕度氣流發(fā)生裝置1產(chǎn)生的氣流的濕度在設定范圍內。
[0040] 在本實施例中，參見圖3,水加熱元件53為半導體加熱元件，通過水加熱元件53的 加熱，控制流經(jīng)加濕水盤51表面的氣流的濕度。升溫后的水對泵入腔體的氣流起到加濕作 用，將氣流濕度增加到設定濕度之上。
[0041] 實施例四： 本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于： 在本實施例中，參見圖4,可控溫樣品池6設置于系統(tǒng)底板7上，可控溫樣品池6的溫度 調節(jié)裝置包括溫度傳感器69、溫控器67、散熱體66和冷卻風機65,可控溫樣品池6的樣品 池箱體68上部設有多個開口的下沉式樣品孔70,用于放置待處理生物樣品，在下沉式樣品 孔70中放置生物樣品，溫度傳感器69實時檢測樣品池箱體68的內部的生物樣品的溫度， 控制系統(tǒng)15根據(jù)溫度傳感器69采集的溫度信號，將溫度的檢測值與設定值進行比較，對溫 控器67進行調控，實現(xiàn)對樣品池箱體68的溫度控制。溫控器67工作過程中產(chǎn)生的熱量經(jīng) 散熱體66和風機65釋放到環(huán)境中，確保熱量的平衡和溫控元件的持續(xù)正常工作。在本實 施例中，參見圖4,溫控器67為半導體溫控元件，溫控器67安裝于樣品池箱體68和散熱體 66中間，通過溫控器67的加熱或降溫，對樣品池箱體68內的樣品進行升溫或降溫控制。
[0042] 實施例五： 本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于： 在本實施例中，載玻片取放裝置9包括負壓泵、壓力傳感器、載玻片吸頭，控制系統(tǒng)15 根據(jù)壓力傳感器采集的壓力信號，將壓力的檢測值與設定值進行比較，對負壓泵進行調控， 實現(xiàn)對載玻片吸頭的工作方式控制，并通過聯(lián)動控制生物樣品滴片裝置包括的空間運動機 構，現(xiàn)載玻片25的取片和放片的自動操作。
[〇〇43] 上面結合附圖對本發(fā)明實施例進行了說明，但本發(fā)明不限于上述實施例，還可以 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術方案的精神實質和原理下 做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只 要不背離本發(fā)明生物樣品處理系統(tǒng)的技術原理和發(fā)明構思，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種生物樣品處理系統(tǒng)，包括系統(tǒng)底板（7)、載玻片放置平臺（21)、樣品池（6)、生 物樣品滴片裝置和樣品處理腔體，所述載玻片放置平臺（21)固定安裝于所述系統(tǒng)底板（7) 上，在所述載玻片放置平臺（21)上設置載玻片（25)，其特征在于：還包括控制系統(tǒng)（15)和 人機界面（16)，所述控制系統(tǒng)（15)通過控制所述生物樣品滴片裝置，將待處理的生物樣品 轉移到所述載玻片（25)表面上，使用者通過所述人機界面（16)與所述控制系統(tǒng)（15)實 現(xiàn)信息交互，所述生物樣品滴片裝置包括空間運動機構、移液裝置（8)和載玻片取放裝置 (9)，所述空間運動機構的固定部分通過支架（14)與所述系統(tǒng)底板（7)固定連接，所述支架 (14) 的底部固定安裝于所述系統(tǒng)底板（7)上，所述空間運動機構的動作部分分別與所述移 液裝置（8)和所述載玻片取放裝置（9)固定連接，所述控制系統(tǒng)（15)通過控制所述空間運 動機構，使所述空間運動機構的運動部分輸出設定的運動軌跡，在生物樣品實驗開始時，使 所述載玻片取放裝置（9)向所述載玻片放置平臺（21)上自動放置所述載玻片（25)，并使 移液裝置（8)將生物樣品從所述樣品池（6)的樣品管中自動吸取并自動轉移到所述載玻片 (25)的表面上，在生物樣品處理完成后，從所述載玻片放置平臺（21)上自動移除所述載玻 片（25);所述載玻片放置平臺（21)安裝在樣品處理腔體（2)內，所述樣品處理腔體（2)由 腔體外殼（28)圍合形成具有上部敞口（29)的腔室，所述載玻片放置平臺（21)安裝在對應 所述樣品處理腔體（2)的上部敞口正下方位置處，還為所述樣品處理腔體（2)專門配備設 置溫度控制裝置、濕度控制裝置和氣流控制裝置，通過所述控制系統(tǒng)（15)分別實現(xiàn)對所述 樣品處理腔體（2 )的內部腔室內的溫度、濕度和氣流速度的自動控制；所述樣品池（6 )設置 有溫度調節(jié)裝置，所述樣品池（6)用于放置生物樣品，所述溫度調節(jié)裝置對所述樣品池（6) 內的溫度進行調控。
2. 根據(jù)權利要求1所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)還包括標簽打印機（17) 和條碼掃描器（18)，所述標簽打印機（17)和所述條碼掃描器（18)分別與所述控制系統(tǒng) (15) 信號連接，應用所述條碼掃描器（18)對待處理生物樣品的標簽進行掃讀，并將掃描信 息傳送給所述控制系統(tǒng)（15)，所述控制系統(tǒng)（15)根據(jù)生物樣品處理的設定方法和流程，發(fā) 送標簽打印指令給所述標簽打印機（17)，打印含有樣品和載玻片信息的標簽。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)還包括廢氣吸附裝 置（19)，通過所述支架（14)，將所述廢氣吸附裝置（19)安裝在所述樣品處理腔體、所述載 玻片放置平臺（21)、所述樣品池（6)和所述生物樣品滴片裝置的上方，用于自動吸收生物 樣品處理過程中產(chǎn)生的有害氣體。
4. 根據(jù)權利要求3所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述廢氣吸附裝置（19)由過 濾器和排氣風機構成，實現(xiàn)自動吸附生物實驗過程中產(chǎn)生的氣體，所述過濾器內設有吸附 劑過濾層，采用的吸附劑為鈉石灰、鈣石灰和活性碳中的任意一種或任意幾種組成的混合 物。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物樣品滴片裝置 的空間運動機構為XYZ三軸聯(lián)動裝置，由X軸機構（3)、Y軸機構（4)和Z軸機構（10)三個 機構軸線之間空間相互正交的可控運動機構組成，所述X軸機構（3)、所述Y軸機構（4)和 所述Z軸機構（10)分別具有固定部和移動部，其中所述X軸機構（3)的固定部固定安裝于 所述支架（14)的立柱上，所述Y軸機構（4)的固定部固定安裝于所述X軸機構（3)的移動 部上，而所述Z軸機構（10)的固定部則固定安裝于所述Y軸機構（4)的移動部上，所述移液 裝置（8)和所述載玻片取放裝置（9)固定安裝于所述Z軸機構（10)的移動部上，所述XYZ 三軸聯(lián)動裝置的各可控運動機構的移動部分別通過獨立的電機進行對應的空間直線位移 運動，單獨在所述X軸機構（3)的專屬電機的傳動下，所述X軸機構（3)的移動部牽所述Υ 軸機構（4)的固定部進行左右運動，單獨在所述Υ軸機構（4)的專屬電機的傳動下，所述Υ 軸機構（4)的移動部牽引所述Ζ軸機構（10)的固定部進行前后運動，單獨在所述Ζ軸機構 (10)的專屬電機的傳動下，所述Ζ軸機構（10)的移動部進行上下運動，即通過所述控制系 統(tǒng)（15)控制ΧΥΖ三軸聯(lián)動裝置的各電機，來分別控制所述移液裝置（8)和所述載玻片取放 裝置（9)按照設定的空間路徑移動，從而實現(xiàn)所述載玻片（25)的自動搬運、放置和移除過 程，并實現(xiàn)生物樣品的轉移、吸取和滴放過程。
6. 根據(jù)權利要求1或2所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述樣品處理腔體（2)的 溫度控制裝置和所述載玻片放置平臺（21)構成樣品處理平臺，其中所述溫度控制裝置由溫 控元件（22 )、散熱塊（23 )、降溫風機（24 )和溫度傳感器（27 )組成，所述溫度傳感器（27 )實 時檢測所述載玻片放置平臺（21)的溫度，所述控制系統(tǒng)（15)根據(jù)所述溫度傳感器（27)采 集的溫度信號，將溫度的檢測值與設定值進行比較，對所述溫控元件（22)進行調控，實現(xiàn)對 所述載玻片放置平臺（21)的溫度的控制。
7. 根據(jù)權利要求6所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述溫控元件（22)為PTC加 熱元件或半導體溫控元件，通過所述溫控元件（22)的加熱或制冷，對所述載玻片放置平臺 (21)進行升溫或降溫控制。
8. 根據(jù)權利要求1或2所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述樣品處理腔體（2) 的濕度控制裝置和氣流控制裝置由在所述樣品處理腔體（2)的外部集成為恒定濕度氣流發(fā) 生裝置（1)，所述恒定濕度氣流發(fā)生裝置（1)為一封閉的腔體，所述樣品處理腔體（2)具有 進氣口（26)，所述恒定濕度氣流發(fā)生裝置（1)的進氣口（26)與所述恒定濕度氣流發(fā)生裝 置（1)的出氣口（61)通過輸氣管路連通，在所述恒定濕度氣流發(fā)生裝置（1)內設置氣流發(fā) 生裝置（60)作為所述樣品處理腔體（2)的氣流控制裝置實現(xiàn)輸送氣流的流量控制，所述氣 流發(fā)生裝置（60)為風機或氣泵，所述恒定濕度氣流發(fā)生裝置（1)主要由加濕水盤（51 )、水 加熱元件（53)、水溫度傳感器（54)、冷凝器（55)、除濕半導體（58)、導熱塊（56)、散熱風機 (57)和溫濕度傳感器（59)組成，所述控制系統(tǒng)（15)控制所述水加熱元件（53)對所述加濕 水盤（51)中儲存的水體（52)進行加熱制造水蒸氣，所述水溫度傳感器（54)實時檢測所述 加濕水盤（51)中的水體（52)溫度，所述控制系統(tǒng)（15)根據(jù)水的溫度檢測值與設定值的比 較結果，對所述水加熱元件（53)進行調控，實現(xiàn)對水溫進行控制，外部空氣在所述氣流發(fā)生 裝置（60)的驅動下，進入所述恒定濕度氣流發(fā)生裝置（1)的腔體內部，流經(jīng)所述加濕水盤 (51)中儲存的水體（52)的表面，攜帶水蒸氣而被加濕后進入所述冷凝器（55)的管路，再 依次流經(jīng)所述除濕半導體（58)的除濕作用區(qū)域和所述溫濕度傳感器（59)的測量點，最后 從所述出氣口（61)流出，進入所述樣品處理腔體（2)內部，所述散熱風機（57)通過所述導 熱塊（56)對所述除濕半導體（58)進行冷卻，使所述除濕半導體（58)產(chǎn)生的熱量依次經(jīng)所 述導熱塊（56)和所述散熱風機（57)釋放到環(huán)境中，所述控制系統(tǒng)（15)根據(jù)溫濕度傳感器 (59)采集的溫濕度信號，將溫濕度的檢測值與設定值進行比較，對所述除濕半導體（58)的 工作狀態(tài)進行調控，實現(xiàn)對流經(jīng)所述除濕半導體（58)的除濕作用區(qū)域的氣流的濕度控制。
9. 根據(jù)權利要求8所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述水加熱元件（53)為PTC 加熱元件或半導體溫控元件，通過所述水加熱元件（53)的加熱，控制流經(jīng)所述加濕水盤 (51)表面的氣流的濕度。
10. 根據(jù)權利要求1或2所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：在所述系統(tǒng)底板（7)上 固定安裝載玻片堆架（13)和載玻片層架（11 )，當生物樣品實驗開始時，控制所述玻片取放 裝置（9 )自動將載玻片（25 )從所述載玻片堆架（13 )上拾取，經(jīng)過搬運后再通過所述樣品處 理腔體（2)的上部敞口（29)，進入所述樣品處理腔體（2)的內部，將載玻片（25)放置到所述 載玻片平臺（21)上面，而當生物樣品實驗完成后，控制所述玻片取放裝置（9)自動將載玻 片（25)從所述載玻片平臺（21)上拾取，經(jīng)過搬運后再通過所述樣品處理腔體（2)的上部敞 口（29)，離開所述樣品處理腔體（2)，將載玻片（25)分別放置到所述載玻片層架（11)的相 應層架中。
11. 根據(jù)權利要求1或2所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述可控溫樣品池（6) 設置于系統(tǒng)底板（7 )上，所述可控溫樣品池（6 )的溫度調節(jié)裝置包括溫度傳感器（69 )、溫控 器（67)、散熱體（66)和冷卻風機（65)，所述可控溫樣品池（6)的樣品池箱體（68)上部設 有多個開口的下沉式樣品孔（70)，在所述下沉式樣品孔（70)中放置生物樣品，所述溫度傳 感器（69)實時檢測所述樣品池箱體（68)的內部溫度，所述控制系統(tǒng)（15)根據(jù)所述溫度傳 感器（69)采集的溫度信號，將溫度的檢測值與設定值進行比較，對所述溫控器（67)進行調 控，實現(xiàn)對所述樣品池箱體（68)的內部溫度控制。
12. 根據(jù)權利要求11所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述溫控器（67)為PTC加 熱元件或半導體溫控元件，通過所述溫控器（67)的加熱或制冷，對所述樣品池箱體（68)內 的樣品進行升溫或降溫控制。
13. 根據(jù)權利要求1或2所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：在系統(tǒng)底板（7)上設有 槍頭盒（5)和脫槍頭器（12)，所述生物樣品滴片裝置的空間運動機構的動作部分能自動裝 卸加樣槍，所述控制系統(tǒng)（15)通過控制所述空間運動機構，實現(xiàn)自動加樣槍自動取槍頭、自 動脫槍頭、混液和加吸液操作，所述加樣槍包括電機、活塞和槍頭，所述電機主軸通過帶動 活塞上下運動進行吸液和加液操作。
14. 根據(jù)權利要求13所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述加樣槍的電機采用步 進電機、直流電機或減速電機。
15. 根據(jù)權利要求1或2所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述載玻片取放裝置 (9)包括負壓泵、壓力傳感器、載玻片吸頭，所述控制系統(tǒng)（15)根據(jù)所述壓力傳感器采集的 壓力信號，將壓力的檢測值與設定值進行比較，對所述負壓泵進行調控，實現(xiàn)對所述載玻片 吸頭的工作方式控制，并通過聯(lián)動所述生物樣品滴片裝置包括的空間運動機構，現(xiàn)載玻片 (25 )的取片和放片的自動操作。
16. 根據(jù)權利要求1或2所述生物樣品處理系統(tǒng)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)（15)為運 動控制卡、單片機、計算機、可編程序控制器中的任意一種。
【文檔編號】G01N1/31GK104089804SQ201410311189
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權日:2014年7月2日
【發(fā)明者】繆應江, 楊梅 申請人:上海樂辰生物科技有限公司