本發(fā)明專利技術(shù)所述的基于磁分離的多樣本多位點高通量核酸分析系統(tǒng)，包括XYZ三軸機械臂及控制電路，精確溫控系統(tǒng)工作臺及控制電路，高通量熒光信號檢測工作臺及控制電路和系統(tǒng)控制軟件四部分。該系統(tǒng)以多孔板為反應(yīng)容器，配合系統(tǒng)包含的各種功能模塊，在系統(tǒng)控制軟件的協(xié)調(diào)和控制下能夠完成核酸檢測過程中的各種生化反應(yīng)，具體功能包括液體精確轉(zhuǎn)移、工作板精確轉(zhuǎn)移、快速磁分離、吸頭自動安裝和丟棄、精確溫度控制過程、樣品低溫存儲、高通量熒光信號檢測和系統(tǒng)軟件總體控制。本發(fā)明專利技術(shù)將磁分離技術(shù)、顆粒微陣列技術(shù)、單堿基延伸技術(shù)和自動化系統(tǒng)相結(jié)合，在一系列高通量、自動化、高特異以及高實用性的單堿基差異檢測新方法基礎(chǔ)上建立新穎的高通量核酸檢測系統(tǒng)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及生物醫(yī)學(xué)研究、臨床診斷所用的高通量核酸分析儀器，特別涉及一種基于磁分離的多樣本多位點高通量核酸分析系統(tǒng)
技術(shù)介紹
隨著人類基因組計劃(Human Genome Pro ject, HGP)的完成,對人類遺傳信息的研究正從測定DNA (Deoxyribonucleic Acid)序列、解釋遺傳信息的研究層面轉(zhuǎn)移到在分子生物學(xué)水平上對生物學(xué)功能進(jìn)行研究的層面上來，通過將病人與正常人的序列進(jìn)行比較，從而找出那些可疑的核酸變異位點。而這些變異位點，或者說是標(biāo)記，最常見的一類就是單核苷酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP),目前已成為最常用的第三代遺傳標(biāo)志物。SNP適合于對復(fù)雜性狀的遺傳解析以及基于群體基因識別等方面的研究，促使人們不斷地尋找新的SNP標(biāo)記和革新SNP檢測技術(shù)，而高通量核酸檢測技術(shù)的應(yīng)用為感染性疾·病和遺傳性疾病篩查、腫瘤的分子診斷和藥物基因組研究等領(lǐng)域提供了新的技術(shù)平臺生物芯片技術(shù)的發(fā)展，為高通量SNP檢測提供了良好的技術(shù)平臺，然而由于生物芯片欠缺靈活度，成本一般較高，且每張芯片只能檢測單個或者幾個樣本。此外，應(yīng)用此類芯片分型時操作步驟較繁瑣，一次實驗耗時約3個工作日，且樣本的制備需手工操作，因而對實驗者的要求很高。這些不足之處在很大程度上限制了 SNP檢測芯片的大范圍推廣。近年來，由于磁性納米顆粒具有分離速度快、效率高、可重復(fù)使用、操作簡單、易修飾功能基團(tuán)、易實現(xiàn)自動化以及不影響分離物質(zhì)的活性等特殊的物理化學(xué)性質(zhì)和好的生物相容性，因而被廣泛地應(yīng)用于病原體檢測、腫瘤的標(biāo)志物早期診斷、疾病的體外可視檢測等各個方面，在很多方面已經(jīng)并正在代替或改進(jìn)現(xiàn)有的生物芯片這一工具。另一方面，生物樣本的高并行操作和制備是實現(xiàn)高通量核酸自動化檢測的前提條件。面對大量樣本的SNP位點分型，僅單純依靠實驗人員的手工操作，不僅在速度上難以滿足要求，而且實驗人員在面臨高強度工作時難免出現(xiàn)失誤，尤其在以基因擴(kuò)增為基礎(chǔ)的分子診斷方面，任何微小的誤差將產(chǎn)生假陰性或者假陽性信號。因此，臨床檢驗醫(yī)生和研究者迫切需要一種從樣本的制備、分型操作、直到最后的信號檢測完全自動化的高通量核酸檢測系統(tǒng)，從而能夠?qū)⑨t(yī)生和研究人員從實驗臺邊上解放出來，大大加快檢測速度和研究進(jìn)程。近年來，自動檢測儀器、自動移液系統(tǒng)與控制系統(tǒng)等得到了驚人的發(fā)展，已經(jīng)從過去的單純按照速度決定一切的時代改變?yōu)橄蛸|(zhì)量、需求、便利方向發(fā)展。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的針對核酸突變及SNPs等常見變異的分析需要對多樣本多位點進(jìn)行高通量并行分析，從而實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、高通量且高靈活的核酸突變與SNP分析系統(tǒng)的重大需求。本專利技術(shù)的技術(shù)方案本專利技術(shù)的設(shè)計思想是將磁分離技術(shù)、顆粒微陣列技術(shù)、單堿基延伸技術(shù)和自動化系統(tǒng)相結(jié)合，在一系列高通量、自動化、高特異以及高實用性的單堿基差異檢測新方法基礎(chǔ)上建立新穎的高通量核酸檢測系統(tǒng)。一種基于磁分離的多樣本多位點高通量核酸分析系統(tǒng)，包括機械執(zhí)行部分、電路控制部分和系統(tǒng)軟件部分，電路控制部分控制機械執(zhí)行部分的動作，系統(tǒng)軟件部分對檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行計算；機械執(zhí)行部分包括殼體，以及位于殼體內(nèi)的高通量磁分離系統(tǒng)、微量移液系統(tǒng)、精確溫控系統(tǒng)和高通量熒光信號檢測系統(tǒng)；a、微量移液系統(tǒng)，包括移液裝置、三軸直角坐標(biāo)機械臂、吸頭存儲裝置和廢液回收裝置；三軸直角坐標(biāo)機械臂包括X軸機械臂、Y軸機械臂和Z軸機械臂，分別對應(yīng)XYZ坐標(biāo)系的X、Y和Z軸；X軸機械臂、Y軸機械臂和Z軸機械臂上都設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌分別與X、Y和Z軸對應(yīng)平行；Y軸機械臂與殼體的底板連接，且Y軸平行于底板所在平面；x軸機械臂通過滑塊與Y軸機械臂上的導(dǎo)軌連接，且X軸平行于底板所在平面；z軸機械臂通過滑塊與X軸機械臂上的導(dǎo)軌連接，且Z軸垂直于底板所在平面；Y軸機械臂上連接有電機，該電機通過絲杠結(jié)構(gòu)連接X軸機械臂，且絲杠平行于Y軸；χ軸機械臂上連接有電機，該電機通過絲杠結(jié)構(gòu)連接Z軸機械臂，且絲杠平行于X軸；所述Z軸機械臂的正面和背面都設(shè)有導(dǎo)軌，兩面的導(dǎo)軌分別通過滑塊連接移液裝置和移板機械裝置；ζ軸機械臂的正面和背面分別設(shè)有電機，兩個電機分別通過絲杠結(jié)構(gòu)連接移液裝置和移板機械裝置，這兩個絲杠平行Z軸；移液裝置和移板機械裝置在XYZ坐標(biāo)系下運動；在底板上分布有廢棄物回收裝置、槍尖存儲臺、磁分離工作位、第二工作位、儲液工作位、溫控工作位、第一工作位、制冷存儲工作位和高通量熒光信號檢測系統(tǒng)，它們被移液裝置和移板機械裝置的運動路徑覆蓋；所述吸頭存儲裝置在針尖存儲臺上；第二工作位上安裝有孔板支架；儲液工作位是一個長方形的凹槽，凹槽大小適合于深孔孔板，使得深孔孔板穩(wěn)定放置在儲液工作位上；第一工作位為一個凹槽，凹槽大小與標(biāo)準(zhǔn)酶標(biāo)板相符，用于放置酶標(biāo)板；b、精確溫控系統(tǒng)，包括安裝在溫控工作位的精確溫控裝置和固定在制冷存儲工作位上的樣本存儲裝置；C、高通量熒光信號檢測系統(tǒng)，包括熒光檢測光路系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)；除了熒光檢測工作位的位置，高通量熒光信號檢測系統(tǒng)其余位置全部為密封不透光設(shè)計；d、高通量磁分離系統(tǒng)，包括安裝在磁分離工作位上的微孔板磁分離裝置，移板機械裝置。所述X軸機械臂、Y軸機械臂和Z軸機械臂上的導(dǎo)軌兩端都裝有位置傳感器。所述移板機械裝置，包括直線導(dǎo)桿、凸輪、直流電機、彈簧和兩個機械手指；兩個機械手指安裝在兩根平行的直線導(dǎo)桿上，并且兩個機械手通過彈簧連接；凸輪與直流電機的轉(zhuǎn)子連接；凸輪裝在兩直線導(dǎo)桿之間，且兩個機械手指夾住凸輪。所述的吸頭存儲裝置，包括吸頭盒、吸頭盒導(dǎo)軌、步進(jìn)電機、傳送帶、推擋器、多通道紅外發(fā)射接收裝置、單通道紅外發(fā)射接收裝置和單通道光電傳感器；吸頭存儲裝置分為吸頭安裝區(qū)域和吸頭存儲區(qū)域兩部分；吸頭安裝區(qū)域為一個吸頭盒占用的空間，吸頭存儲區(qū)域為吸頭暫存區(qū)域；步進(jìn)電機通過傳送帶帶動推擋器運動，首先使推擋器位于吸頭盒入口處的初始位置，然后推擋器正向移動推動吸頭盒沿著導(dǎo)軌運動，直到處于吸頭安裝區(qū)域的吸頭盒觸發(fā)單通道紅外收發(fā)裝置；當(dāng)一盒吸頭用盡后，推擋器繼續(xù)正向移動，使用完的吸頭盒落入廢液回收裝置的I區(qū)中，下一盒吸頭進(jìn)入吸頭安裝區(qū)；當(dāng)所有吸頭用盡后，推擋器復(fù)位至初始位置處；所述的精確溫控系統(tǒng)包括微孔板反應(yīng)阱、半導(dǎo)體制冷器，散熱片、橫流風(fēng)扇、直流電機、熱蓋導(dǎo)軌和熱蓋；精確溫控裝置包括熱蓋，熱蓋在直流電機的驅(qū)動下在熱蓋導(dǎo)軌上自由移動，使得熱蓋自動關(guān)閉與打開，且當(dāng)關(guān)閉時能夠與微孔板反應(yīng)阱內(nèi)的微孔板充分地接觸；微孔板反應(yīng)講下的半導(dǎo)體制冷器的下端安放散熱片與橫流風(fēng)扇。所述的制冷樣本存儲裝置包括散熱片、反應(yīng)阱、上蓋、半導(dǎo)體制冷片及溫度傳感器；溫度傳感器在反應(yīng)阱內(nèi)，反應(yīng)阱下為半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片下為散熱器，上蓋設(shè)有與反應(yīng)阱相對應(yīng)的微孔，上蓋活動蓋在反應(yīng)阱上。高通量熒光檢測系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括位置傳感器、傳送帶、角鋼、步進(jìn)電機、滑桿、微孔板托盤和黑色玻璃；在夂方向和Y方向分別設(shè)有兩個步進(jìn)電機，步進(jìn)電機通過傳送帶驅(qū)動··角鋼在X方向和Y方向往復(fù)運動，進(jìn)而帶動角鋼另一端連接的X向滑桿和Y向滑桿，從而控制微孔板托盤在底板上的位置；在傳送帶兩端安裝有位置傳感器。本專利技術(shù)的基于磁分離的多樣本多位點高通量核酸分析系統(tǒng)具有如下功能和創(chuàng)新占-^ \\\ ·I.該系統(tǒng)以多孔板為反應(yīng)容器，配合系統(tǒng)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種基于磁分離的多樣本多位點高通量核酸分析系統(tǒng)，包括機械執(zhí)行部分、電路控制部分和系統(tǒng)軟件部分，電路控制部分控制機械執(zhí)行部分的動作，系統(tǒng)軟件部分對檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，其特征在于：包括機械執(zhí)行部分殼體，以及位于殼體內(nèi)的高通量磁分離系統(tǒng)、微量移液系統(tǒng)、精確溫控系統(tǒng)和高通量熒光信號檢測系統(tǒng)；a、微量移液系統(tǒng)，包括多通道移液裝置、三軸直角坐標(biāo)機械臂、吸頭存儲裝置和廢液回收裝置；三軸直角坐標(biāo)機械臂包括X軸機械臂、Y軸機械臂和Z軸機械臂，分別對應(yīng)XYZ坐標(biāo)系的X、Y和Z軸；X軸機械臂、Y軸機械臂和Z軸機械臂上都設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌分別與X、Y和Z軸對應(yīng)平行；Y軸機械臂與殼體的底板連接，且Y軸平行于底板所在平面；X軸機械臂通過滑塊與Y軸機械臂上的導(dǎo)軌連接，且X軸平行于底板所在平面；Z軸機械臂通過滑塊與X軸機械臂上的導(dǎo)軌連接，且Z軸垂直于底板所在平面；Y軸機械臂上連接有電機，該電機通過絲杠結(jié)構(gòu)連接X軸機械臂，且絲杠平行于Y軸；X軸機械臂上連接有電機，該電機通過絲杠結(jié)構(gòu)連接Z軸機械臂，且絲杠平行于X軸；所述Z軸機械臂的正面和背面都設(shè)有導(dǎo)軌，兩面的導(dǎo)軌分別通過滑塊連接移液裝置和移板機械裝置；Z軸機械臂的正面和背面分別設(shè)有電機，兩個電機分別通過絲杠結(jié)構(gòu)連接移液裝置和移板機械裝置，這兩個絲杠平行Z軸；移液裝置和移板機械裝置在XYZ坐標(biāo)系下運動；在底板上分布有廢棄物回收裝置、槍尖存儲臺、磁分離工作位、第二工作位、儲液工作位、溫控工作位、第一工作位、制冷存儲工作位和高通量熒光信號檢測系統(tǒng)，它們被移液裝置和移板機械裝置的運動路徑覆蓋；所述吸頭存儲裝置在針尖存儲臺上；第二工作位上安裝有孔板支架；儲液工作位是一個長方形的凹槽，凹槽大小適合于深孔孔板，使得深孔孔板穩(wěn)定放置在儲液工作位上；第一工作位為一個凹槽，凹槽大小與標(biāo)準(zhǔn)酶標(biāo)板相符，用于放置酶標(biāo)板；b、精確溫控系統(tǒng)，包括安裝在溫控工作位的精確溫控裝置和固定在制冷存儲工作位上的樣本存儲裝置；c、高通量熒光信號檢測系統(tǒng)，包括熒光檢測光路系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)；除了熒光檢測工作位的位置，高通量熒光信號檢測系統(tǒng)其余位置全部為密封不透光設(shè)計；?d、高通量磁分離系統(tǒng)，包括安裝在磁分離工作位上的微孔板磁分離裝置，移板機械裝置。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何農(nóng)躍，劉賓，李松，劉錚，李智洋，陳慧，劉洪娜，
申請(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。