【摘要】：隨著快速疾病檢測、基因測序、核酸提取、生物制藥等領(lǐng)域的發(fā)展,人們需要在短時間內(nèi)處理大量的生物樣本,傳統(tǒng)的人工處理手段已很難滿足市場的要求,而全自動液體處理工作站不僅可代替重復(fù)繁重的操作,極大程度的減輕操作人員的勞動量,而且可以減小因人為誤差對實驗的影響。本文通過對微量液體處理技術(shù)的研究和現(xiàn)代液體處理工作的需求,設(shè)計了一種針對核酸提取的全自動液體處理工作站,該工作站主要由工作臺、微量移液機械臂、夾取機械臂和混勻儀四部分組成,通過控制系統(tǒng)完成液體的處理操作。工作站機械臂采用雙直角坐標(biāo)式的三維運動機構(gòu),分別搭載微量移液模塊和夾取轉(zhuǎn)移模塊,其中微量移液模塊是利用空氣置換移液技術(shù)設(shè)計的注射式微量泵,為了提高液體處理效率,該泵采用八通道結(jié)構(gòu)設(shè)計,且單個通道內(nèi)最高可移取1250μl的液體;夾取轉(zhuǎn)移機械臂主要由電動手指構(gòu)成,在三維運動結(jié)構(gòu)的配合下可輕松完成試劑盒從支架到混勻儀之間的轉(zhuǎn)移。通過有限元軟件Anasys中Workbench對三維運動結(jié)構(gòu)進行有限元靜力學(xué)應(yīng)力分析和模態(tài)分析,并對設(shè)計中存在的問題進一步優(yōu)化。工作站除了對樣品進行精準(zhǔn)移液操作,還需滿足一些試驗過程中對樣本的混勻、震蕩、加熱和保溫等功能需求,因此在工作站中整合了小型混勻儀。此外,為了監(jiān)控移液過程中可能出現(xiàn)的異常現(xiàn)象使得試驗進行準(zhǔn)確移液,建立了壓力實時監(jiān)控系統(tǒng)和電容式液面探測系統(tǒng),通過實時監(jiān)控活塞內(nèi)部壓力的大小能有效的區(qū)分出堵塞、氣泡和漏吸等異常狀態(tài),提高實驗的可靠性。為了檢測工作站的移液效果,對設(shè)計的微量泵移液精度用衡量法進行檢測,試驗結(jié)果表明微量泵的容量允許誤差和測量重復(fù)性應(yīng)均符合JJG 646-2006計量性能要求。
【圖文】：

相比之下不僅節(jié)省人力成本，還降低了安全隱患，同時提高了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性避免人為誤差，有些實驗室已經(jīng)實現(xiàn)了集樣本處理、核酸擴增和信號檢測一體化的分子診斷平臺，實現(xiàn)了全自動的無人值守操作，這對傳統(tǒng)的分子生物學(xué)臨床檢測工作將是一個巨大的推動[3-4]。瑞士哈美頓 Hamilton STAR 系列工作站利用空氣置換技術(shù)進行吸放液，最多可同時安裝 16 個獨立的移液通道，每個通道都擁有獨立的動態(tài)定位系統(tǒng)，在吸放液過程中通過實時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測是否出現(xiàn)異常，并且在吸液時采用壓力式液面探測（PLLD）和電容式液面探測（CLLD）兩種液面監(jiān)測裝置，可有效防止堵塞、氣泡、少吸、漏吸和深入過深等狀況，此外抗懸滴技術(shù)能主動補償高揮發(fā)液體引起的壓力變化，高效避免了氣體置換產(chǎn)生的滴漏現(xiàn)象。移液槍頭采用 CO-RE 裝卸技術(shù)，能使一次性吸頭精確地裝載到移液通道上，內(nèi)置的 O 型環(huán)嵌合可以保證高度的氣密性。移液范圍 10-1000μl，移液精度 1%，定位精度小于 0.1mm，完成單次采樣用時較短，8 通道在 96 微孔板上連續(xù)移液僅需 6s。

第一章 緒論，定位精準(zhǔn)。國內(nèi)在液體處理技術(shù)方面起步較晚，市場上主要有天隆科技移液工作站、芮寶提取儀、上海永創(chuàng)和北京同信天博。SF3 液體處理工作站采用單臂單通道設(shè)計 移液范圍在 0-1000μl，移液精度 CV 值小于 3.5%，可用于酶免檢測、血型檢測篩查、PCR 等，工作臺面劃分為 5 個工作區(qū)，tip 載架區(qū)、標(biāo)本載架區(qū)、試劑冷、微孔板孵化區(qū)和 tips 收集區(qū)，并且提供定制化設(shè)計。SF6 是一款新的高精度能微量移液器，具有簡潔大方外觀設(shè)計，模塊化的設(shè)計方法，精密性高，重復(fù)簡單操作控制和具有多個感應(yīng)報警功能，可有效減小人工操作帶來的誤差�？傉f國內(nèi)有關(guān)液體處理工作站的產(chǎn)品型號仍然相對較少[5]，試劑消耗較大,分析速待提高，自動化程度和移液精度與國外還存在一定差距,市場競爭力較弱。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q-337

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本文編號：2673427