自動化樣本前處理系統(tǒng)是分析實驗室中提升工作效率與數(shù)據(jù)可靠性的重要設(shè)備。該系統(tǒng)通過整合多個功能模塊,實現(xiàn)對各類樣本的標(biāo)準(zhǔn)化處理,減少人工操作的差異性與誤差。
一、系統(tǒng)主要組成
一套完整的自動化樣本前處理系統(tǒng)通常由以下幾個核心部分組成:
1、樣本管理模塊:該模塊負(fù)責(zé)樣本的識別、暫存與調(diào)度。通常包含樣本架或樣本盤,能夠承載不同規(guī)格的樣本容器。識別單元通過條形碼或射頻識別技術(shù)確認(rèn)樣本身份,調(diào)度機構(gòu)則根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)⒅付颖巨D(zhuǎn)運至處理位置。溫控單元可為需要特定溫度保存的樣本提供環(huán)境控制。
2、液體處理模塊:這是系統(tǒng)的關(guān)鍵執(zhí)行部分,主要進(jìn)行液體的轉(zhuǎn)移、分配與混合。高精度的移液裝置是核心組件,能夠完成不同體積液體的吸取與加樣。移液頭的設(shè)計支持更換不同規(guī)格的吸頭,以避免交叉污染。該模塊通常還集成有混勻功能,通過振動或旋轉(zhuǎn)等方式使反應(yīng)體系均一。
3、反應(yīng)與孵育模塊:為樣本處理過程中的化學(xué)反應(yīng)或物理作用提供可控的環(huán)境。該模塊一般具有溫度控制功能,可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)并維持穩(wěn)定。部分系統(tǒng)還具備振蕩或旋轉(zhuǎn)功能,以促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。模塊的容量和孔位設(shè)計需適配常見的反應(yīng)容器。
4、輔助功能模塊:包括試劑倉、耗材倉和廢液收集裝置。試劑倉用于儲存處理過程中所需的各種試劑,并可能具備冷藏功能。耗材倉存放吸頭、反應(yīng)板等一次性物品。廢液收集裝置安全地收納實驗過程中產(chǎn)生的廢棄液體。
5、控制系統(tǒng)與軟件:這是整個系統(tǒng)的大腦,由計算機硬件和專用軟件構(gòu)成。軟件允許用戶編輯、存儲和調(diào)用不同的前處理程序??刂葡到y(tǒng)協(xié)調(diào)所有硬件模塊按程序指令順序運行,并監(jiān)控各步驟的狀態(tài)。軟件還提供運行日志記錄和基本的錯誤報警功能。
二、工作原理
系統(tǒng)的工作遵循預(yù)設(shè)的程序化流程,其基本原理可分為以下幾個階段:
1、程序編排與初始化:用戶在軟件中定義處理流程,包括樣本與試劑的位置、移液體積、孵育時間與溫度、混合參數(shù)等。系統(tǒng)啟動后,進(jìn)行自檢,確認(rèn)各模塊狀態(tài)正常,并根據(jù)程序指令將所需耗材置于待用位置。
2、樣本與試劑轉(zhuǎn)移:液體處理模塊的移液裝置首先移動至耗材倉,拾取指定規(guī)格的吸頭。隨后,根據(jù)程序坐標(biāo)移動至樣本位,吸取設(shè)定體積的樣本。接著移動至試劑倉,吸取必要試劑。將含有樣本和試液的混合液加至反應(yīng)容器的指定孔位。此過程中可能包含多次重復(fù)的轉(zhuǎn)移與混合步驟,以完成稀釋、復(fù)溶或衍生化等操作。
3、反應(yīng)過程控制:完成液體的分配后,反應(yīng)容器被轉(zhuǎn)運至反應(yīng)孵育模塊。該模塊根據(jù)程序設(shè)定,將溫度調(diào)整至目標(biāo)值并維持所需時間。在此期間,可能啟動振蕩功能以使反應(yīng)充分進(jìn)行。對于多步驟處理,反應(yīng)容器可能在不同模塊間多次轉(zhuǎn)運。
4、清潔與準(zhǔn)備:單一樣本或批次樣本處理完成后,移液裝置會將使用過的吸頭棄至廢料區(qū)。根據(jù)程序設(shè)置,可能執(zhí)行洗針或沖洗流程,為下一步處理做好準(zhǔn)備。處理完成的樣本被轉(zhuǎn)運至系統(tǒng)的輸出區(qū)域,等待后續(xù)分析。
5、過程監(jiān)控與記錄:整個處理過程中,控制系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測各傳感器的反饋。運行參數(shù)、處理時間及任何異常信息均被記錄于系統(tǒng)日志中。
自動化樣本前處理系統(tǒng)通過模塊化的硬件設(shè)計與程序化的流程控制,將原本繁瑣、易錯的人工操作轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)、可重復(fù)的自動化過程。其價值在于提升處理通量的同時,增強了實驗結(jié)果的重復(fù)性與可比性,為下游分析提供了質(zhì)量一致的樣本基礎(chǔ)。