一种智能多微样品预处理平台及其预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种智能多微样品预处理平台及其预处理方法，包括全自动样品预处理系统，多生物信息智能读写系统和实验动物数字化管控中心。其中，全自动样品预处理系统由全自动样品预处理仪器和人机交互界面组成，多生物信息智能读写系统包括智能读写终端和无线接收终端，实验动物数字化管控中心主要有动物电子信息档案子系统、给药采样管理子系统、实验设备管理子系统以及数据智能监控子系统。根据动物实验数字化管控需求，可实现清醒无束缚动物全流程非接触式自动化采样，一键式触摸屏操作，集清洗、检测、采样、补液、排废功能为一体，定点定时定位定量采集多个微量样品，高效全方位分级管控各类实验衍生数据，可溯源追踪分析海量历史数据。海量历史数据。海量历史数据。

An intelligent multi micro sample pretreatment platform and its pretreatment method

The invention discloses an intelligent multi micro sample pretreatment platform and a pretreatment method thereof, including a fully automatic sample pretreatment system, a multi biological information intelligent reading and writing system and a laboratory animal digital control center. Among them, the fully automatic sample pretreatment system is composed of fully automatic sample pretreatment instruments and human-computer interaction interface. The multi biological information intelligent reading and writing system includes intelligent reading and writing terminal and wireless receiving terminal. The digital control center for experimental animals mainly includes the animal electronic information archive subsystem, drug administration sampling management subsystem, experimental equipment management subsystem and data intelligent monitoring subsystem. According to the requirements of digital control of animal experiments, it can realize the whole process of non-contact automatic sampling of conscious and unbound animals. It can be operated with a one button touch screen. It integrates the functions of cleaning, detection, sampling, fluid replenishment and waste discharge. It can collect multiple trace samples at fixed points, at fixed times, in a fixed position and in a fixed quantity. It can effectively control all kinds of experimental derived data in a comprehensive and hierarchical manner, and can trace and analyze massive historical data. Massive historical data. Massive historical data< br/>

【技术实现步骤摘要】
一种智能多微样品预处理平台及其预处理方法


[0001]本专利技术涉及生物医药采样
，尤其是涉及一种智能多微样品预处理平台及其预处理方法。

技术介绍

[0002]在生命科学研究领域内，专业医药研发员投入一线剖析新型病毒，耗费大量时间人力采集动物血液样本，以此支撑各种临床治疗前新药物的研制。传统采样时，实验人员根据实验方案，在规定采样时间节点，一对一长时间直接接触动物进行采样，手动记录相关实验信息，通过实验记录纸质表手动输入信息至实验管理系统进行整理并核验。
[0003]采样工作简单重复性高，需对采样时间、采样精度、采样成功率、实验信息精准性严格把控，对于药理毒理学所涉及的样品采集与制备、生物与化学反应、分离和检测等基本操作单元，单个样品量向着“少”、“精”、“纯”的方向发展，现在所需精确定量采样单位为微升(ul)甚至纳升(nl)，传统的手工取样显然无法进一步满足其更高实验要求。
[0004]专利CN202010368298.7公开了一种动物采血系统，涉及动物采血
，通过采用包括采血器、辅助组件以及终端系统；采血器设置有采血管，采血管上设置有连接结构，连接结构可拆卸连接固定注射器，采血器顶部设置有定量抽血组件；辅助组件包括可聚焦照明设备、扫描模块、通信模块以及拍照模块，拍照模块和扫描模块均与通信模块通信连接；终端系统包括彼此通信连接的检测模块、信号接收模块以及数据库模块的技术方案，提供原始数据的采集和支撑。该系统中的采血器需人为手动操作进行采样，自动化程度不高，并且单次采集样品量有限，主要针对家用牲畜类大型动物，无法满足动物试验中小型动物的药代实验。
[0005]专利CN201610192745.1公开了一种动物血浆、血清或血液的生物安全性质量控制系统，包括检验系统、动物采血系统、血液存储系统和血液运输系统；采血系统包括静脉采血导管、血浆泵、将血液分离成血浆和血细胞的离心机和血浆袋、血浆袋组成血浆采集路线；离心机、血浆泵、静脉采血导管组成血细胞回流路线。无菌的采血系统再配合检验系统、血液储存系统和血液运输系统形成一套对动物血浆或血清生物安全性的质量控制的完整系统，消除对动物血浆或血清的生物安全性产生的隐患。该系统将大型动物用金属固定架控制，单次采集样品容量大，且为毫升级别，不同采集点间，需手动将动物静脉导管和血浆采集机连接进行二次采样，对同种动物采样效率不高，无法定时定点自动采样。
[0006]专利CN201620467243.0公开了一种动物血浆采集机，包括血液采集系统、抗凝剂输送系统、血液回输系统和控制系统。所述血液采集系统具有采血器接头通过血泵和血液管路连接离心机；所述抗凝剂输送系统包括抗凝剂支杆、抗凝剂泵，所述抗凝剂支杆位于采集机左侧用于悬挂抗凝剂，所述抗凝剂通过抗凝剂泵和抗凝剂管路连接到采血器接头；所述血液回输系统包括盐水支杆，所述盐水支杆位于采集机右侧用于悬挂生理盐水；所述控制系统包括血液管路压力监测器、管路空气探测器、管路探测器和控制阀门，所述血液管路压力监测器用于监测供体动物血液管路的压力，所述管路空气探测器用于监测管路中空
气，所述管路探测器用于探测血液管路红细胞溢出。该采集机通过各种检测器监测管路状况，从而辅助采集血液，对于管路的清洗、排废等情况没有细致处理，极有可能造成二次采样的交叉污染，从而影响实验数据的准确性。
[0007]上述专利中所提及的几类动物采血系统，大部分都针对大型动物进行单次半自动化采样，试验人员仍需一人或多人控制一台仪器进行采样，无法有效改善采样劳动密集型根源。采集样本容量过大，无法满足对中小型动物定时微量、高纯度、高精度的采样需求，试验中产生的海量生物信息，也无法及时有效实现数字化记录传输。同时，试验人员对于衍生的生物信息无法及时传递与核验，增加了后续对有效数据筛选和分析的难度。

技术实现思路

[0008]专利技术目的：针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种智能多微样品预处理平台，实现清洗、检测、采样、补液、排废一体化以及生物信息实时可溯源管控，提高自动化程度，实现采集样本多样性，提高采集效率，提高试验数据准确性。并提供了其预处理方法。
[0009]技术方案：一种智能多微样品预处理平台，包括全自动样品预处理系统、多生物信息智能读写系统、实验动物数字化管控中心；
[0010]全自动样品预处理系统包括信号连接的全自动样品预处理仪器和触摸屏人机交互界面；
[0011]多生物信息智能读写系统包括信号连接的智能读写终端和无线接收终端；
[0012]实验动物数字化管控中心包括动物电子信息档案子系统、给药采样管理子系统、实验设备管理子系统以及数据智能监控子系统；
[0013]全自动样品预处理仪器对接给药采样方案的目标生物并与实验动物数字化管控中心信号连接，无线接收终端与实验动物数字化管控中心信号连接。
[0014]进一步的，全自动样品预处理仪器包括壳体以及设置于其上的柱塞泵、触摸屏、电磁阀组、功能按钮组、压管阀组、液体传感器模组、颜色传感器组、蠕动泵、采样台、采样滴管、滑动块、固定轴、管路和红色指示灯，壳体两侧和底部均设置散热孔，壳体的前面板上对称间隔设有两个柱塞泵，触摸屏在两个柱塞泵之间嵌设于前挡板的正中间，电磁阀组包括两个两位三通电磁阀，每个两位三通电磁阀分别与一个柱塞泵连接，功能按钮组在触摸屏下方安装于前面板上，压管阀组包括五个压管阀，液体传感器模组包括两个液体传感器，颜色传感器组包括两个液体传感器，两个柱塞泵、五个压管阀、两个液体传感器、两个颜色传感器、采样台、采样滴管、滑动块、固定轴、蠕动泵分别安装于壳体上表面并通过管路连接成密闭网络，管路的起始端为采样端口。
[0015]给药采样管理子系统制定并生成给药采样实验方案，手持多生物信息智能读写终端扫描目标动物、样品采集管、实验设备等携带的电子信息，无线接收终端自动核验录入给药采样管理界面，通过全自动样品预处理仪器的触摸屏人机交互界面进行自动化采样，由主从模式控制多柱塞泵完成相应的机械动作，多个压管阀引导或阻隔管路组件中液流方向，多样品位定时定量循环采集。
[0016]柱塞泵中左边柱塞泵端部配置两位三通电磁阀，切换不同阀口通过丝杆直线垂直运动，主要通过两个阀口控制进样器吸取或排出生理盐水；右边柱塞泵端部配置两位三通电磁阀，其进样口通过管路外接两位三通配管型电磁阀，电磁阀组形成三个阀口，控制进样
器吸取或排出生理盐水和空气。左进样器和右进样器不直接接触样品，柱塞泵根据控制指令使采集的样品在管路网络内流动。
[0017]进一步地，压管阀组通过安装环垂直固定，分散在液体传感器模组周围，控制采样过程中不同管路的通断。压管阀一控制的管路起始端为采样端口，用于连接目标动物的通道装置便于采样；压管阀二控制的管路位于两个液体传感器模组中间，串联不同模组中的三通连接头和四通连接头；压管阀三控制的管路一端连接液体传感器模组中的三通连接头，另一端连接采样滴管的进样口针端；压管阀四控制的管路末端放置于废液瓶中；压管阀五控制的管路末端连接左边柱塞泵出样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能多微样品预处理平台，其特征在于：包括全自动样品预处理系统、多生物信息智能读写系统、实验动物数字化管控中心；全自动样品预处理系统包括信号连接的全自动样品预处理仪器和触摸屏人机交互界面；多生物信息智能读写系统包括信号连接的智能读写终端和无线接收终端；实验动物数字化管控中心包括动物电子信息档案子系统、给药采样管理子系统、实验设备管理子系统以及数据智能监控子系统；全自动样品预处理仪器对接给药采样方案的目标生物并与实验动物数字化管控中心信号连接，无线接收终端与实验动物数字化管控中心信号连接。2.根据权利要求1所述的一种智能多微样品预处理平台，其特征在于：全自动样品预处理仪器包括壳体以及设置于其上的柱塞泵、触摸屏、电磁阀组、功能按钮组、压管阀组、液体传感器模组、颜色传感器组、蠕动泵、采样台、采样滴管、滑动块、固定轴、管路和红色指示灯，壳体两侧和底部均设置散热孔，壳体的前面板上对称间隔设有两个柱塞泵，触摸屏在两个柱塞泵之间嵌设于前挡板的正中间，电磁阀组包括两个两位三通电磁阀，每个两位三通电磁阀分别与一个柱塞泵连接，功能按钮组在触摸屏下方安装于前面板上，压管阀组包括五个压管阀，液体传感器模组包括两个液体传感器，颜色传感器组包括两个液体传感器，两个柱塞泵、五个压管阀、两个液体传感器、两个颜色传感器、采样台、采样滴管、滑动块、固定轴、蠕动泵分别安装于壳体上表面并通过管路连接成密闭网络，管路的起始端为采样端口。3.根据权利要求1所述的一种智能多微样品预处理平台，其特征在于：全自动样品预处理仪器内部硬件电路包括主控制模块、显示模块、步进电机驱动模块、多源传感器采集模块、组合阀控制模块、采样台控制模块、电源管理模块、按键模块、自动报警模块一和信息通讯模块，主控制模块内设有STM32芯片，主控制模块与显示模块、步进电机驱动模块、多源传感器采集模块、组合阀控制模块、采样台控制模块、电源管理模块、按键模块、自动报警模块一和信息通讯模块相连接，各模块电控元器件通过主控制模块上的接插件相连接。4.根据权利要求2所述的一种智能多微样品预处理平台，其特征在于：管路为医用肝素化聚氨酯软管，管路上的接口处设有1.6mm的等径接头或1.6mm转2.4mm的变径接头；蠕动泵的排废液输入和输出管路为内径为2.5mm、外径为3.5mm的医用肝素化聚氨酯软管，其余管路内径为0.8mm或0.5mm。5.根据权利要求2所述的一种智能多微样品预处理平台，其特征在于：采样滴管上设有三个端口，分别为进样口针端、出样口针端、废样口针端，进样口针端连通储样段管路，出样口针端与采集盘的采样管连接，废样口针端连通蠕动泵排废液的管路，采样滴管呈对称的柱形结构，外表面涂有惰性的PCTFE涂层，内嵌在设置于采样台一侧的滑动块上表面的凹槽内，与进样口针端和废样口针端连接的管路放置于滑动块上表面沟槽内。6.根据权利要求2所述的一种智能多微样品预处理平台，其特征在于：采集盘设于采样台中，采集盘为透明亚克力圆盘，其上设有一圈孔位，孔位的数量为12～16个，孔位中放置采样管，采样管的容积为0.5ml～1.5ml，孔位的其中一个为废液收集位，其余为样品位，每次采样时间小于4min，采样阶段采集纯样本量流速为1ml/min，清洗阶段流速为4ml/min。7.根据权利要求2所述的一种智能多微样品预处理平台，其特征在于：采样端口连接磁性联接扣装置，磁性联接扣装置包括相互对接的公头和母头，不锈钢捆绳设于母头上，母头
内设有两个不锈钢平口针，公头上对应设有两个硅胶封闭堵头，其中一个硅胶封闭堵头内设有与其中一个不锈钢平口针对接的采样不锈钢平口针，另一个硅胶封闭堵头内设有与另一个不锈钢平口针对接的给药不锈钢平口针，采样不锈钢平口针连接动物颈动脉肝素化植入式硅胶管，给药不锈钢平口针连接动物颈静脉肝素化植入式硅胶管；两根硅胶管路插入磁性联接扣装置内并通过不锈钢捆绳与磁性联接扣装置固连，两个不锈钢平口针分别连接一个硅胶管路；采样端口分为单通道和双通道，采样端口与连通给药不锈钢平口针的硅胶管路连接，当为单通道时，另一硅胶管路闲置，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟，查心怡，朱凯旋，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：