本發(fā)明涉及一種基于多機械臂系統(tǒng)的高通量篩選系統(tǒng)，尤其是立足于微生物選育和機器人技術的基于多機械臂系統(tǒng)的高通量篩選系統(tǒng)，屬于生物技術領域。

背景技術：

高通量篩選技術是指以分子水平和細胞水平的實驗方法為基礎，以微板形式作為實驗工具載體，以靈敏快速的檢測儀器采集實驗結果數(shù)據(jù)并經(jīng)計算機分析處理，在同一時間對大量樣品進行采集實驗，獲得大量的信息，并從中找到有價值的信息。微生物育種技術不斷發(fā)展，篩選技術決定了從龐大的菌種庫中篩選出目標菌種的效率。

目前國內(nèi)高通量篩選系統(tǒng)主要依賴于進口設備，在各檢測設備之間的樣品傳送仍需要人工操作，在最終擇優(yōu)的篩選對象和樣品之間仍需要人工找尋和匹配。由于高通量篩選時每天要對數(shù)以千萬的樣品進行檢測，工作枯燥，步驟單一，操作人員容易疲勞、出錯，這在一定程度上也制約了高通量篩選的發(fā)展。目前我國微生物篩選大部分依賴進口設備，尚沒有利用機器人實現(xiàn)自動化高通量篩選系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明致力于解決國內(nèi)現(xiàn)有高通量篩選系統(tǒng)存在的樣品篩選流程非自動化，樣品篩選目標數(shù)量較為有限的關鍵問題，立足于微生物選育和機器人技術的交叉結合，提供一種基于多機械臂系統(tǒng)的高通量篩選系統(tǒng)。

所述基于多機械臂系統(tǒng)的高通量篩選系統(tǒng)包括有第一機械手、取樣機、加樣機、洗板機、酶標儀、第二機械手、離心機、深孔板庫、淺孔板廢料桶、淺孔板庫、針板廢料桶、針頭庫、深孔板廢料桶、收集盒；基于多機械臂系統(tǒng)的高通量篩選分為3部分，其中，第一機械手、第二機械手位于系統(tǒng)的中央，安裝在水平工作臺上；收集盒、取樣機、加樣機、洗板機、酶標儀、深孔板庫、淺孔板廢料桶、針板廢料桶、淺孔板庫、針頭庫、深孔板廢料桶，按順時針的方向布置在兩臺機械手的周圍，相互距離適當并固定，均在兩臺機械手控制范圍內(nèi)。

所述取樣機、加樣機用于吸取深孔板中的待測樣品并轉移到用于酶標儀檢測的淺孔板中，具有大通量取液、移液的功能。

所述洗板機可選用hydroflex洗板機，具備高效的溢流清洗模式。

所述酶標儀可選用擁有一套系統(tǒng)集成自動數(shù)字顯微鏡和/或微孔板檢測儀，具有基于濾光片的高性能檢測光路和基于光柵的高靈活檢測光路的裝置。酶標儀分析得到的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

第一機械手、第二機械手相互配合完成孔板的自動上下料、轉移。

所述深孔板庫是在板材上開設深孔板形狀的凹槽得到的。每塊板材上所述凹槽的數(shù)量可以是48個，每個凹槽對應放置一個深孔板，相鄰凹槽之間留有一定的間隙，給機械手夾取留有空間。

所述淺孔板庫在板材上開設淺孔板形狀的凹槽得到的。每塊板材上所述凹槽的數(shù)量可以是3*4＝12個，每格凹槽可以堆放4塊淺孔板，機械手每次取最上方的淺孔板。

所述淺孔板廢料桶、深孔板廢料桶、針板廢料桶是分別用于收集使用過的廢棄淺孔板、深孔板、取樣針頭。

所述針頭庫用于存放取樣機、加樣機所需的針頭。

所述收集盒用于收集對應所需要的檢測結果的深孔板中液體。

本發(fā)明針對現(xiàn)代微生物高通量篩選的迫切需求，多機械臂協(xié)作開展高通量篩選。本發(fā)明橫跨微生物與機械學科，將微生物高通量篩選系統(tǒng)自動化。生產(chǎn)流水線式的微生物高通量智能篩選系統(tǒng)能夠擴大篩選目標數(shù)量，使篩選流程更加清晰簡潔，解放人工勞動力。人工移液到檢測一塊96孔板需要五分鐘，本發(fā)明篩選系統(tǒng)每分鐘能夠處理15塊96孔板，能夠有效助力于微生物育種技術的發(fā)展，從而進一步促進微生物學科的發(fā)展。

附圖說明

圖1為本發(fā)明總體結構示意圖；

圖2為手爪結構示意圖；

圖中：1-第一機械手，2-取樣機，3-加樣機，4-洗板機，5-酶標儀，6-通風口，7-第二機械手，8-離心機，9-深孔板庫，10-淺孔板廢料孔，11-淺孔板庫，12-針板廢料桶，13-針頭庫，14-深孔板廢料桶，15-收集盒。

具體實施方式

實施例1

基于多機械臂系統(tǒng)的高通量篩選系統(tǒng)包括有第一機械手1，取樣機2，加樣機3，洗板機4，酶標儀5，通風口6，第二機械手7，離心機8，深孔板庫9，淺孔板廢料桶10，淺孔板庫11，針板廢料桶12，針頭庫13，深孔板廢料桶14，收集盒15。

本套裝置，收集盒15、取樣機2、加樣機3、洗板機4、酶標儀5，按順序放置在兩臺機械手的一側的水平工作臺上，相互距離適當并固定，均在兩臺機械手控制范圍內(nèi)，均由電腦控制。深孔板庫9、淺孔板廢料桶10、針板廢料桶12、淺孔板庫11、針頭庫13、深孔板廢料桶14按順序放置在兩臺機械手的另一側，根據(jù)系統(tǒng)運行速度，工人每隔一段時間加新的深、淺孔板與針孔版，并取走廢料桶廢料。

具體工作流程如下：第一機械手1取針頭庫13的新針頭至取樣機2，取樣機2換新針頭，第二機械手7從深孔板庫9夾取深孔板放置在離心機8上，離心機的轉速為預先設定好的固定值，第二機械手7取離心機8中離心之后的帶有發(fā)酵上清液的深孔板至取樣機2上，取樣機2取樣，深孔板保持原位不動。第一機械手1從淺孔板庫11夾取淺孔板放置在取樣機2上，取樣機2將從深孔板中吸取的發(fā)酵上清液樣本放入淺孔板中。第二機械手7夾取淺孔板移開至加樣機3，取樣機2下廢針頭，第一機械手1將廢針頭通過廢料槽放入針板廢料桶12中。加樣機3滴染色液，第二機械手7夾取已染色的淺孔板移開至洗板機4，樣品與染色液在洗板機中震蕩混勻。酶標儀5開倉，第二機械手夾7取已震蕩混勻的淺孔板至酶標儀5倉中，酶標儀5關倉開始分析，酶標儀的開、關倉動作是自動進行的。待酶標儀5分析完畢開倉，第二機械手7夾取淺孔板通過廢料槽放入淺孔板廢料桶10，酶標儀5關倉。取樣機2上新針頭，根據(jù)分析結果第一機械手1提取相應液體至收集盒15，取樣機2下針頭，第一機械手1將已被取樣的深孔板通過廢料槽放入深孔板廢料庫14中。

以需要從100株微生物中篩選出能向胞外分泌特定物質(zhì)的微生物為例，在解決高通量篩選需求時，可將100株微生物經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)，并將各菌株的發(fā)酵培養(yǎng)液分別添加到深孔板中，可設置多個平行樣，然后，經(jīng)由機械手將深孔板中的樣品由取樣機、加樣機、離心機、酶標儀輸送、檢測之后，快速從100株微生物中獲得目的菌株。而不必再人工一次次取樣、離心、放入酶標儀檢測，在高通量篩選系統(tǒng)運行的同時，工作人員可以騰出時間處理其他實務，提高工作效率。當然，添加到深孔板中的液體，除了發(fā)酵液，還可以是細胞破碎液等包含了篩選所需標記物的液體。

所述取樣機2、加樣機3可采用8/16通道自動移液系統(tǒng)microshot705，滿足6/12/24/48/96/384/1536微孔板、深孔板、pcr板的分液要求，分液速度可調(diào)，加樣速度極快，可選配儲板系統(tǒng)進行大通量孔板加樣處理，擁有一次性吸頭和自動堆板機。

所述洗板機4可選用hydroflex洗板機，具備高效的溢流清洗模式。

所述酶標儀5可選用美國伯騰儀器有限公司的cytation3細胞成像多功能檢測系統(tǒng)(擁有一套系統(tǒng)集成自動數(shù)字顯微鏡和/或微孔板檢測儀，具有基于濾光片的高性能檢測光路和基于光柵的高靈活檢測光路)。

所述離心機8，可選用德國hettich的自動化離心機rotanta460robotic，是pc控制的自動化冷凍離心機，尤其適用于生物學與藥物研究領域。自動化樣本處理，免于人工重復操作。

本實施例中，取樣機上新針頭時，根據(jù)取樣機型號功能再決定上針頭形式。

本實施例中，取樣機下廢針頭時，根據(jù)取樣機型號功能再決定下針頭形式。

本實施例中，酶標儀關倉開始分析后，分析結果傳送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

本實施例中，吸液機頭上新針頭、根據(jù)分析結果提取相應液體至收集盒、吸液機下新針頭這三個動作重復兩次。

本實施例中，上述2個機械手相互配合完成孔板的自動上下料。

本實施例中，深孔板庫是在一塊大板上開有48個深孔板形狀的凹槽。每個凹槽對應放置一個深孔板。深孔板與深孔板之間留有一定的間隙，給機械手夾取留有空間。

本實施例中，淺孔板庫在一塊平板上有3*4＝12格料庫。每格料庫可以堆放4塊淺孔板，定位由四個角的l塊實現(xiàn)，淺孔板的場邊留給機械手夾取位置。機械手每次取最上方的淺孔板。

本實施例中，上述每一次吸取的上清液都是槍頭盒中未使用過的槍頭，避免樣品的污染。

本實施例中，生產(chǎn)線選用機械手品牌為abb，型號為irb1600-10/1.2，此款機器人負重最大為10kg，手臂最長為1.2m，機器人自重250kg。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動與修飾，因此本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書所界定的為準。