[发明专利]一种自动化微体积移液与分配装置及其使用方法

说明书

本发明提供了一种自动化微体积移液与分配装置及其使用方法，用于以微液滴形式向预装保护油相的多孔板中加注纳升体积液体。该装置包括：精密吸头(1)，装卡于吸头适配器上(3)并与出口导管(7)相连；流体控制器(2),包括微量进样器(4)、三通切换阀(5)、进油导管(6)和出口导管(7)；运动控制系统，包括Z轴电动平移台(8)、X轴电动平移台(9)和Y轴电动平移台(10)，用于控制自动装卡精密吸头，吸液，多孔板注射等操作；通过流体控制器的控制，实现精确的液体吸取和纳升体积的精密注射。本装置用于实现在多孔板上实现自动化的精确纳升试样加注操作，用于实现微体积反应和筛选。

技术领域

本发明涉及自动液体处理领域，具体涉及一种微体积液体精密移液和分配自动化操作技术领域。

背景技术

基于多孔板的移液与溶液分配技术的自动液体工作站，对于生物、化学、临床、制药等实验室的批量分析、反应、筛选、检测等任务非常重要。从传统的24孔、96孔板，发展到现在的384、1536孔板自动液体操作，自动液体工作站可操控的试样体积在不断减小，自动操作样品的数量不断增加，多孔板的密度也不断增加。微体积精确操作的能力是自动液体工作站的核心能力，对于减少珍贵试样的消耗，节省成本，利用有限的蛋白、细胞、药物等珍贵样品和试剂，完成更大量的筛选，具有重大意义。此外，微体积下所进行的反应与传统大体积反应相比，能促进某些生化反应的发生，例如，缩小体积能够减少反应产物扩散，提高反应物质之间相遇的机率等。

常规的移液器和移液工作站，能转移的液体一般最小为0.1μL，且根据所匹配耗材不同、操作人员的经验不同，在操作微量液体时存在较大误差，而影响实验结果。通常现有的移液器或自动化的液体工作站,其体积量取的机理是基于移液器在内部气腔在活塞运动导致体积变化后，为了平衡移液器内部和外部的气压，定量的液体被吸入移液器枪头，并被后续步骤转移至目标容器中。这一工作原理，亦被称为空气置换液体处理技术(air-displacement liquid handling)。这一变化无法实现超微量移液操作，当所需要操作的液体的体积远小于内部气体腔室的大小时，体积变化不足以引起腔室内外的足够驱动液体吸入的压力差。

Labcyte公司的Acoustic仪器利用声波原理能够转移微量液体，转移的体积在2.5纳升至25纳升，因此，其能够操作的液体体积范围不大，且需要多孔板倒置，不利于对预先装有其它液体的多孔板进行操作。因此，能够根据需求，操作较大体积范围的液体，且能够对多孔板的要求降低，是实验人员希望达到的目标。

我们最近提出了一种在多孔板上进行纳升体积液体操作的技术(杜文斌，徐鹏，董立兵，基于微管道的液滴的生成方法，中国专利，申请号：201410655191.5)。在多孔板上预先装载不互溶油相，利用加样探针插入油相液面下方注射纳升体积液体，在探针抽出油相液面的过程中，利用油气界面对水相液滴的表面张力，使液滴脱离毛细管，被保留在孔板内。这种新的方法有效保证了液滴的体积精确性，可以任意调节加入液滴的体积，非常适用于实现标准化的微体积高通量筛选。与传统气体置换液体操作技术相比，这一液体操作技术可称为油相置换液体操作，(oil-displacement liquid handling)。由于油相相比与空气相比，具有不可压缩的特性，因此，我们的操作精度、重现性和可操作的最小体积均有了大幅的提高。在测试的体积范围20pL至500nL范围，具有良好的体积重现性和准确度。然而，这一加样方法目前主要还依赖于手工在多孔板上进行操作，无法自动实现多孔板的液体分配，制约了方法的普及以及重现性。在本发明中，我们基于前述工作，开发了一套全自动的微量液滴分配加样操作装置，可以实现试样加载，多孔板纳升体积分配等自动化操作。

发明内容

本发明提供了一种自动化微体积移液与分配装置，包括：

精密吸头(1)，装卡于吸头适配器上(3)并与出口导管(7)相连；