CN201051100Y - 生物芯片分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于对生物芯片的显色图像进行定量分析的生物芯片分析仪，包括照明摄像部件以及操作部，还包括芯片载盘，该芯片载盘为周边设置有多个可放置芯片盒的窗口的转盘，芯片载盘通过旋转控制电机实现旋转定位。本实用新型的生物芯片分析仪采用流水化作业，自动检测分析生物芯片，并自动进行图像处理和保存结果，是一种操作简便、效率高的生物芯片分析仪。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种生物芯片分析仪器，特别涉及一种自动化程度较高的生物芯片分析仪。
背景技术
生物芯片技术可以对生命科学与医学中的各种生物化学反应过程进行集成，从而实现对基因、配体、抗原等生物活性物质进行高效快捷的测试和分析。它的出现将给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品与环境监督等众多领域带来巨大的革新甚至革命。
以杂交为基础的分析已用于基因突变的检测、多态性分析、基因作图等方面的研究与应用。芯片在完成杂交过程完成后，需要对其显色图像进行定量分析，进而得出诊断结果。然而现有的生物芯片分析仪都或多或少存在一些不足之处：
1.一次检测芯片数量少，耗时长，效率低
2.需要手工送入芯片，手工对芯片进行定位，操作繁琐
3.芯片分析需要人工对准样本点，对操作员依赖性大，效率低且操作复杂。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于对生物芯片的显色图像进行定量分析的生物芯片分析仪，采用流水作业、自动对多个生物芯片进行分析和图像处理。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种生物芯片分析仪，包括照明摄像部件以及操作部，其特征在于，还包括芯片载盘，该芯片载盘为周边设置有多个可放置芯片盒的窗口的转盘，芯片载盘通过旋转控制电机实现旋转定位。
进一步地，本实用新型的生物芯片分析仪还可以具有如下特点：所述芯片载盘还由直线往复运动控制电机带动在导轨平台上做直线往复运动，所述导轨平台两端设有分别确定芯片载盘的出仓位置和成像位置的第一定位传感器和第二定位传感器。
进一步地，本实用新型的生物芯片分析仪还可以具有如下特点：所述直线往复运动控制电机带动齿轮转动，通过齿轮与齿条的啮合带动移动腔及旋转部件在导轨平台上做直线往复运动。
进一步地，本实用新型的生物芯片分析仪还可以具有如下特点：所述芯片载盘固定在旋转部件上，旋转部件固定在移动腔上，通过直线导轨与所述导轨平台连接，实现直线往复动作。
进一步地，本实用新型的生物芯片分析仪还可以具有如下特点：所述直线往复运动控制电机和所述旋转控制电机由电机控制单元控制，该电机控制单元包括开关电源和电机驱动器。
进一步地，本实用新型的生物芯片分析仪还可以具有如下特点：所述操作部包括主控部和触摸屏，所述主控部分别与电机控制单元和照明摄像部件相通讯，所述触摸屏位于所述生物芯片分析仪的机壳前端。
进一步地，本实用新型的生物芯片分析仪还可以具有如下特点：所述照明摄像部件拍摄的图像通过DNC接口传送至所述主控部的分析单元进行分析，所述分析单元包括主板、IO卡和图像采集卡。
进一步地，本实用新型的生物芯片分析仪还可以具有如下特点：所述分析单元向电机控制单元发送控制信号，经电机控制单元控制直线往复运动控制电机和旋转控制电机运行。
进一步地，本实用新型的生物芯片分析仪还可以具有如下特点：所述分析单元向电机控制单元发送的控制信号包括方向信号及脉冲信号。
进一步地，本实用新型的生物芯片分析仪还可以具有如下特点：所述照明摄像部件包括照明单元和摄像单元，所述照明单元包括高亮度发光元件及毛玻璃片，所述摄像单元包括镜头及CCD传感器。
本实用新型提供的生物芯片分析仪，采用流水化作业，自动检测分析生物芯片，并自动进行图像处理和保存结果，是一种操作简便、效率高的生物芯片分析仪。其具有以下几个优点：
1.流水化检验芯片，缩短了检验时间；
2.芯片装取简便，对操作者无过高要求，无依赖性，检验的数据更加客观；
3.芯片自动定位，自动进行拍照分析，自动保存数据，无须人为干涉，避免了以往复杂、繁琐、冗长的监测过程，节约了人员成本，效率高；
4.采用触摸操作，操作简便易懂；
5.有正常工作及测试两种工作模式，及时检查仪器各部件工作状态，减少故障率。
附图说明
图1是本实用新型的生物芯片分析仪的整体结构示意图；
图2是本实用新型的生物芯片分析仪的一个实施例的机壳内部结构示意图；
图3是本实用新型的生物芯片分析仪的一个实施例的分析单元与电机控制单元的功能模块图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型的生物芯片分析仪主要包括芯片盒9、照明摄像部件、芯片载盘10以及主控部，还设有机壳2，机壳2前端设有显示及触摸屏1，机壳2右侧是上盖门3。
如图2本实用新型的生物芯片分析仪的一个实施例所示，打开上盖门3可以看到芯片载盘10，芯片载盘10为周边设置有多个可放置芯片盒9窗口的转盘，芯片载盘10可以承担多个芯片盒9，数目可以根据实际需要进行选择，本实施例优选为18个。芯片盒9及芯片载盘10固定在旋转部件15上，实现旋转运动动作，旋转部件15的旋转控制电机18根据芯片盒9数量确定每次芯片载盘10旋转角度，如有18个芯片盒9，则每次芯片载盘10旋转20度。
旋转部件15固定在移动腔16上，通过直线导轨8与导轨平台17连接，实现直线往复运动动作。直线往复运动控制电机4采用步进电机，如采用其他电机改变控制方法也可，直线往复运动控制电机4带动齿轮6转动，通过齿轮6、齿条7的啮合带动移动腔16、旋转部件15和芯片盒9及芯片载盘10在导轨平台17上做直线往复运动。当然，也可以采用其它方式实现移动腔16在导轨平台17上做直线往复运动。导轨平台17两端的第一定位传感器和第二定位传感器分别确定芯片载盘10的出仓位置和成像位置。当芯片载盘10到达出仓位置时，第一定位传感器发出信号，芯片载盘10上的窗口打开，可以放入或者取出芯片盒9；而当芯片载盘10到达成像位置时，即对准芯片样本点的位置时，第二定位传感器发出信号，照明摄像部件开始工作。
照明摄像部件处于仪器上部，包括照明单元和摄像单元，照明单元由高亮度发光二极管灯板12及毛玻璃片11组成，毛玻璃片11用于使照明更加均匀，其中发光二极管也可用其他高亮度发光元件。摄像单元由镜头13及CCD传感器(电荷藕合器件图像传感器)14组成。当然，在本实用新型的别的实施例中摄像单元也可以采用其它成像单元，如CMOS成像系统。照明单元用于为摄像单元拍照提供均匀亮度，主控部可以对照明单元的亮度进行调整，摄像单元拍摄的照片传送到主控部的分析单元进行分析处理。分析单元由相连的3块板卡：主板、IO卡、图像采集卡组成。芯片载盘10旋转到位后照明单元及摄像单元开始工作，拍照，图片信息通过DNC(直接数字控制系统)接口也可以包括其他传送接口(比如RS232)传递给主控部的分析单元。
本实施例中，旋转控制电机采用步进电机，当然在本实用新型的其它实施例中，如采用其他电机改变控制方法也可。旋转控制电机18和直线往复运动控制电机4都由电机控制单元控制，如图3所示，电机控制单元包括开关电源和电机驱动器。主控部向电机控制单元发送控制信号，如方向信号，脉冲信号经电机控制单元控制步进电机运行。
本实用新型的生物芯片分析仪包括两种工作模式：正常工作模式和测试模式。正常工作模式运行过程如下：首先需要人工放置芯片盒9及芯片载盘10到旋转部件15上。放置完成后通过触摸显示屏1启动生物芯片分析仪运行。芯片盒9及芯片载盘10在直线往复运动控制电机4的驱动下，依靠位于导轨平台一端的传感器5运行到成像位置，再通过旋转部件15定位芯片盒9。定位成功后开始进行单个芯片拍照及分析。首先转动到第一个芯片盒9处，由照明摄像部件进行拍照，拍照图像传递给主控部，由主控部进行分析。之后旋转控制电机带动芯片载盘做一定角度的圆周运动后转动至第二个芯片盒处，再对第二个芯片进行拍照及分析。
测试模式主要是进行本仪器的检查及维护。可以测试各个工作部件如导轨平台17、旋转部件15是否工作正常。
综上所述，本实用新型的生物芯片分析仪，采用CCD成像系统对芯片进行成像处理，其将数字成像技术和计算机图像分析技术相结合，从而对检测的信号进行定量分析；采用人工装取芯片承载部，自动定位，自动成像，自动图像处理分析，集计算机软硬技术、自控技术、网络通讯技术、图像处理技术、嵌入式系统技术、精密定位传动技术于一体。
Claims (10)
1.一种用于对生物芯片的显色图像进行定量分析的生物芯片分析仪，包括照明摄像部件以及操作部，其特征在于，还包括芯片载盘，该芯片载盘为周边设置有多个可放置芯片盒的窗口的转盘，芯片载盘通过旋转控制电机实现旋转定位。
2.如权利要求1所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述芯片载盘还由直线往复运动控制电机带动在导轨平台上做直线往复运动，所述导轨平台两端设有分别确定芯片载盘的出仓位置和成像位置的第一定位传感器和第二定位传感器。
3.如权利要求2所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述直线往复运动控制电机带动齿轮转动，通过齿轮与齿条的啮合带动移动腔及旋转部件在导轨平台上做直线往复运动。
4.如权利要求1或2或3所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述芯片载盘固定在旋转部件上，旋转部件固定在移动腔上，通过直线导轨与所述导轨平台连接，实现直线往复动作。
5.如权利要求4所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述直线往复运动控制电机和所述旋转控制电机由电机控制单元控制，该电机控制单元包括开关电源和电机驱动器。
6.如权利要求5所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述操作部包括主控部和触摸屏，所述主控部分别与电机控制单元和照明摄像部件相通讯，所述触摸屏位于所述生物芯片分析仪的机壳前端。
7.如权利要求5或6所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述照明摄像部件拍摄的图像传送至所述主控部的分析单元进行分析，所述分析单元包括主板、IO卡和图像采集卡。
8.如权利要求7所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述分析单元向电机控制单元发送控制信号，经电机控制单元控制直线往复运动控制电机和旋转控制电机运行。
9.如权利要求8所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述分析单元向电机控制单元发送的控制信号包括方向信号及脉冲信号。
10.如权利要求1所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述照明摄像部件包括照明单元和摄像单元，所述照明单元包括高亮度发光元件及毛玻璃片，所述摄像单元包括镜头及CCD传感器。
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