基于环阵超声的高精度微量移液平台

非接触式超声移液技术在药物开发、合成生物学、分子诊断等生物医学领域具有广阔的应用潜力。目前基于单阵元聚焦换能器的超声移液技术,因换能器制作工艺简单及能量大等优势得到了广泛的应用。然而基于单阵元换能器的超声移液方式因为换能器焦距固定需要机械移动换能器实现不同高度液体的转移,导致移液效率较低、通量低。环阵换能器可以采用电子聚焦的方式实现焦点在轴向上动态调节,能够克服单阵元换能器焦距固定的缺点,有望提高超声移液效率。因此,该文自主设计并制作了基于现场可编程门阵列(FPGA)的五通道高精度超声信号发射系统,采用定制的五阵元环阵超声换能器搭建了一套基于环阵超声的高精度超声移液平台。该移液平台可以实现超声焦点动态精准调节,并在不同焦距情况下实现纳升级液滴精准转移,可以有效提高超声移液效率和通量,具有重要的应用价值和前景。

核酸提取装置的移液精度优化设计研究

为了提高核酸提取装置的移液精度和稳定性,以基于空气置换原理、活塞驱动方式的移液模块作为研究对象,提出了一种基于正弦函数的S型加减速曲线算法,并将其与匀加减速、抛物线型加减速曲线算法进行了仿真对比和实验验证。结果表明:采用基于正弦函数的S型加减速曲线算法的核酸提取装置,在移液量为10μL、20μL、50μL、100μL和200μL的不同工作条件下,移液精度均取得了显著的提升,同时实验数据的CV值满足JJG 646-2006移液器检定规程。

自动移液系统的设计与实现

针对化学分析和生物医学实验中的移液过程仍然需要人工操作,导致效率低下且样品容易受到污染的问题,提出一种基于ESP32主控方案、步进电机组、移液枪、扫码器和安卓上位机的全自动移液系统。采用双主控模式实现扫码部分和移液部分控制的分离,并独立接收安卓上位机下发的指令,在完成扫码和移液操作后分别上报二维码信息和移液信息。安卓上位机实现对整个嵌入式系统的逻辑控制和人机交互,是自动移液系统的信息中心,其将接收到的二维码信息和移液信息整合成一条完整的工单,在人机界面中展示并保存。实验测试结果表明,所设计系统运行稳定,二维码识读快速、精确,移液精度能够达到要求,实现了移液和扫码的自动化,极大地提高了移液过程的效率,同时降低了人工操作污染样本液体的风险。

一种提高全自动酶免分析仪微量移液精度的方法

为提高全自动酶免分析仪等微量移液系统的移液精度和可靠性,提出了一种动态法液位探测和双极值法压力监控相结合提高微量移液精度的方法。首先,通过探针式电容传感器动态法进行液位探测,有效减小电机运动惯性以及浸润现象产生的毛细管作用对液位探测精度的影响;然后,用双极值法对移液过程进行压力监控,避免堵针、样本量不足、气泡等异常移液现象对移液精度的影响。在此基础上,利用基于GM(1,1)模型的灰色动态滤波方法对电容传感器、压力传感器的输出进行滤波,提高传感器输出的稳定性,从而提高对液位判定及移液异常现象判定的准确性。通过微量移液实验对该方法进行了验证,实验结果表明,基于探针式电容传感器的液位探测动态法与传统单向测量法相比,液位探测精度由±0.3 mm提高到±0.1 mm;在保证液位探测精度的前提下进行基于双极值法压力监控的微量移液操作,能够对移液过程中异常移液现象进行实时判断并保证压力曲线信息的完整性,将移液精度由±5.0%提高到±2.4%。

一种全自动酶免分析仪移液过程评估新方法

为了提高全自动酶免分析仪微量移液系统的可靠性,对移液过程压力监控曲线建立了基于灰色聚类分析的定性评估模型,对正常移液过程以及气泡、堵针、样本量不足等异常移液过程进行准确判定及报警。首先,利用差分法求取正常移液过程压力一阶导数曲线,以此作为参照建立移液过程的指标模型,并采用基于中心点三角白化权函数对多样性的评价指标进行灰量白化;然后,按照聚类指标将移液过程进行灰色聚类,计算不同移液过程所有指标的综合聚类效果,并以聚类类型为依据对移液过程进行定性评估。在此基础上,对压力监控一阶导数曲线进行灰色动态平滑滤波,消除基线漂移和随机噪声。最后搭建了微量移液实验系统,并对任取的11次移液过程进行定性综合评估。实验结果表明,该定性综合评估方法能够对正常及各种异常移液过程进行准确判定,并且给出问题类型。

超声移液及微量移液技术进展和展望

近年来,合成生物学、新药研究以及体外诊断等现代生物、医学技术的快速发展对微量移液技术的精准度、通量、成本等各方面提出了越来越高的要求。传统基于活塞原理的移液技术虽然可以做到自动化,通量可以很高,但是移液精度局限于亚微升级。基于电磁阀、压电驱动等移液技术可以大幅度提高移液精度,但是由于结构复杂,通量难以与活塞式移液技术相媲美。基于电场、磁场、激光等新型移液技术的移液精度可以实现纳升级和皮升级,但是这些技术主要基于微流控平台,针对一些特定应用,通用性差。此外,上述移液技术都需要使用吸头、毛细管、喷嘴等移液头,会与液体直接接触,存在移液头容易堵塞、液体残留、样品交叉污染的风险,而且移液头大都是一次性耗材,成本高,污染环境。非接触式超声移液技术是一种声镊技术,利用超声波声场调制的声辐射力实现对液滴的无接触式操控,无需一次性移液头辅助,无需与液体接触,且具有精度高、移液速度快等特点,是较为理想的精密微量移液技术,展现了重要的应用前景。本文对微量移液技术的发展和代表性研究进展进行了系统性介绍,重点介绍了非接触式超声移液技术的发展和研究进展,并分析讨论了微量移液技术值得关注的发展方向,比如高通量及高通用性的非接触式超声移液技术、智能化移液工作站,以及基于微流控平台的微量液体处理技术等。

小型集成化自动移液工作站系统及应用

现代生物技术、合成生物学和化学生物学研究中经常需要处理大量样本,对通量、精准度和时效性有很高要求。手动液体分装、转移和分发等操作不仅给科研人员带来很大工作负荷,还是导致实验误差和效率低下的重要原因。搭建以移液工作站为核心的小型集成化自动移液工作站系统,整合必要的外围设备,并通过软件和人机交互界面协调各个设备运行,可用于完成大量耗费人力的工作,提高工作效率和科研数据质量。本文结合研究团队所搭建的自动移液工作站系统,介绍了集成化移液工作站系统的主要组成,分享其在菌株及培养基评价、酶的定向进化筛选、自动诱导表达及粗酶液制备、酶联免疫吸附筛选、高通量质粒提取等方面的应用,并对集成化移液工作站系统的不足和购置及使用中的注意事项做了简要说明。预计集成化移液工作站系统将在国内高校和科研院所得到越来越普遍的应用,但还需要加大研发投入,从硬件、软件、人才、多学科交叉等多方面入手,共同推动国产实验室自动化设备进步。希望能为科研人员今后设计和添置类似的集成化移液工作站系统提供参考。

移液工作站在兽医检测工作中的应用

移液工作站是完成高通量试验的必备工具之一,能帮助实验室构建标准化的试验流程,消除样品污染或损耗风险,保证结果的准确性、重复性及有效保障生物安全。本文介绍了目前在兽医检测领域较常用的移液工作站,阐明了其在动物疫病检测中具有结果准确、操作稳定、运行高效、安全性高等优势,也指出了工作站对样品处理要求高、价格昂贵、校准检定困难、维护难度大等难点,旨在为进一步提升兽医实验室的检测能力及向自动化方向发展提供信息参考。

移液枪吸头有无润洗对鸡新城疫抗体水平测定结果的影响

本文研究了移液枪吸头有无润洗对新城疫抗体测定结果的影响。取待检鸡血清样品30份,用《新城疫诊断技术》(GB/T 16550-2008)中的血凝(HA)和血凝抑制(HI)试验操作方法测定样品中新城疫抗体滴度,对同一份样品分别用移液枪吸头润洗3次与没有润洗进行测定。结果表明,润洗比无润洗提高0~1个滴度。因此,测定鸡新城疫抗体时应严格按照《新城疫诊断技术》(GB/T 16550—2008)中的要求进行,即用移液枪吸取样品前要润洗吸头2~3次。

高通量半自动移液工作站校准方法的研究

提供一种针对高通量半自动移液工作站校准的试验方法。采用衡量法对96通道半自动移液工作站进行准确性校准,利用SPSS分析软件对各排移液结果进行组间差异性分析,同时对各通道吸液进行观测,验证设备的均一性。结果显示,96通量半自动移液工作站10μL和5μL检定点下容量误差和重复性分别在±8.0%和≤4.0%范围内,1μL检定点下容量误差和重复性分别在±12.0%和≤6.0%范围内,所有结果全部符合标准规定。96孔各排数据均无显著性差异(P>0.05),吸头吸液均匀,无漏吸和滴落现象。此方法可以对高通量半自动移液工作站的准确性和均一性进行日常监测,从而提高实验质量,保障实验结果的科学准确。

塑料移液吸头简易再生法

为了减少或避免标本之间的交污染,目前各单位在许多项目的检测过程中均使用塑料移液吸头,这种吸头用一般洗涤方法很难将内壁粘附的蛋白物质洗净。我们在工作实践中总结出一种简便而有效的好方法,能使吸头内壁粘附的蛋白等物质清洗下来,干后光亮如新。经过我们一年多时间近三万支吸头的反复清洁使用,效果非常明显。

静脉营养袋移液管路截流夹用于术后患者引流管截流

胃肠外科患者术中常放置胃造口管、空肠造口管，以备术后引流及输注肠内营养。该类管路大多以橡胶做成，前端为开放式，露出体外部分较短，给护理造成不便。鉴此，笔者将一次性肠外营养3L输液袋移液管路（台湾通诺医疗器材股份有限公司制造）上的截流夹（有大小2种型号）取下备用。术后患者回病房，根据管道的粗细选择合适的截流夹，套进管路即可。

基于图像监测的微量移液技术的研究

为了提高生化分析仪微量移液的可靠性,提出了一种基于图像分割法的移液故障判断和移液量检测系统。基于STM32微控制器,利用速度位置双闭环PID(proportion-integral-derivative,比例-积分-微分)算法控制微量移液系统的步进电机,设计了生化分析仪的自动移液控制系统。采集移液过程图像作为样本图像,建立了移液数据集。分别对剪枝前后的U-Net神经网络模型进行训练,并比较模型的计算量、参数量和平均交并比。通过剪枝后U-Net模型对移液区域的分割和处理,实现移液系统的故障判断,并结合移液吸头的几何特征建立移液体积模型,以计算移液体积。进行了基于图像分割法的微量移液实验,对移液误差进行分析,并利用最小二乘法、亚像素角点检测和极限学习机进行误差补偿。结果表明,剪枝后U-Net神经网络模型的计算量、参数量和平均交并比分别下降了47.30%,93.99%和0.61%,模型运行效率显著提升。针对10,50,100μL的检定点,微量移液系统的移液精度分别达到1.72%、1.36%和1.39%,满足微量移液系统的精度设计要求。基于图像分割法的移液监测系统能够有效判断移液故障并检测移液体积。研究结果对微量移液技术的发展起到一定的推动作用。

自动化移液工作站在兽医实验室工作中的应用

本文分析了自动化移液工作站在兽医实验室工作中应用情况,结合自动化工作站结构特点,阐述了其优势与存在问题,展望未来自动化工作站在兽医实验室工作中广泛应用。

基于PLC的三维微量移液伺服控制系统

论述基于PC+PLC的交流伺服系统在三维空间随机定位以及在生化分析操作台上的应用实例。该操作台方法简单可靠、定位准确、响应速度快。掉电重启后可以精确复位,运行速度可调,并有位置监控和故障报警功能,人机对话界面友好。并提出一种微量移液控制算法:采用特制移液针头精确有效地将生物试剂移取,提高系统的工作效率。

静脉营养袋移液管路的再利用

静脉营养液在无菌操作条件下灌注入静脉营养袋后应用于禁食、补液或需营养支持的患者。我科患者每Et输注静脉营养液需消耗的静脉营养袋可达数百个，患者静脉营养液输注结束后，静脉营养袋及移液管路常被丢弃。为此，我科尝试将静脉营养袋上的移液管路回收并简单改造作为灌肠装置，应用于患者的灌肠治疗中，效果良好，现介绍如下。

可调式微量移液器的使用方法及维护保养

可调式微量移液器是实验室使用量最大的常规仪器,正确使用移液器,可防止操作过程中仪器器具所造成的系统误差,提高检测结果的精确度与准确性。定期对移液器进行维护保养,可延长移液器的使用寿命。因此,移液器的正确使用与维护保养相当重要。使用过程中严格操作规范安装吸头:首先要连接恰当的吸头,然后将移液枪垂直插入吸头,左右旋转半圈,上紧即可。切记用力不能过猛,更不能采取剁吸头的方法来进行安装。