CN104630055A - 原位杂交***的主控板 - Google Patents

Abstract

本发明提供原位杂交***的主控板，包括：阀门控制模块，其用于控制原位杂交***中与清洗液体槽连接的导管上阀门的开启和闭合以及与原位杂交***中废液罐连接的导管上阀门的开启和闭合；泵控制模块，其用于控制原位杂交***中蠕动泵的工作；电机控制模块，其用于控制原位杂交***中摇床装置上电机的工作；温度控制模块，其用于控制原位杂交***中温控装置的工作；以及CPU处理器模块，其用于分别与阀门控制模块、泵控制模块、电机控制模块，以及温度控制模块进行通信，以根据原位杂交实验程序控制阀门控制模块、泵控制模块、电机控制模块，以及温度控制模块的操作。该主控板可以自动实现胚胎杂交过程，和实验的标准化、可重复性和高通量。

Description

原位杂交***的主控板

技术领域

本发明涉及一种控制板，尤其是一种用于原位杂交***的主控板。

背景技术

原位杂交技术从RNA水平检测基因的表达水平和表达部位，免疫组化和蛋白印迹杂交等基本实验准则来检测蛋白水平变化，这些都是生命科学实验中检测基因及其产物时空表达特异性的基本技术和有力手段。这些基本实验技术已广泛应用于发育生物学、解剖学、细胞生物学、遗传学、进化生物学、分子生物学、生物技术开发、免疫学以及癌症和干细胞等的研究，并为这些领域的发展与进步提供了巨大的帮助。

虽然原位杂交技术是一种常用的基本实验技术，但是该技术步骤冗长而复杂，耗时耗力，每一次实验往往需要几天的时间，其中包括很多简单但又重复的清洗和孵育过程。而且传统的人工操作模式又存在枯燥繁琐、耗时耗力等缺点。因此，上述传统的手工操作模式很难保证全部试验过程的一致性，往往会影响实验结果的准确度和可信度。此外，现有的一些原位杂交方法，主要针对切片或膜杂交进行实验，无法应用在整体胚胎上。

综上所述，现有的原位杂交技术具有以下缺点：(1)核酸原位杂交的步骤多、时间长、容易出错、实验结果不稳定；(2)在整体胚胎的实验过程中，重复劳动多，胚胎易破碎；(3)杂交需要配备专用杂交炉，占用空间大，控制条件复杂；(4)很难实现高通量；以及(5)现有自动化仪器无法实现自动换液。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的用于原位杂交***的主控板，以自动实现整体胚胎杂交过程，并且实现原位杂交实验的标准化、可重复性和高通量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种原位杂交***的主控板，所述主控板包括：阀门控制模块，其用于控制所述原位杂交***中与清洗液体槽连接的导管上阀门的开启和闭合以及与所述原位杂交***中废液罐连接的导管上阀门的开启和闭合；泵控制模块，其用于控制所述原位杂交***中蠕动泵的工作；电机控制模块，其用于控制所述原位杂交***中摇床装置上电机的工作；温度控制模块，其用于控制所述原位杂交***中温控装置的工作；以及CPU处理器模块，其用于分别与所述阀门控制模块、所述泵控制模块、所述电机控制模块，以及所述温度控制模块进行通信，以根据原位杂交实验程序控制所述阀门控制模块、所述泵控制模块、所述电机控制模块，以及所述温度控制模块的操作。

此外，所述主控板还包括通信接口模块，所述CPU处理器模块与所述通信接口模块进行通信。

此外，所述通信接口模块包括232接口和USB接口，其中，所述232用于从PC机下载和更新应用程序以及所述USB接口用于从PC机下载原位杂交实验程序。

此外，所述主控板还包括LCD显示模块，所述CPU处理器模块与所述LCD显示模块进行通信，所述LCD显示模块用于显示所述原位杂交***的工作状态。

此外，所述主控板还包括键盘接口模块，所述CPU处理器模块与所述键盘接口模块进行通信，并且所述键盘接口模块与键盘进行通信。

此外，所述键盘接口模块还用于操作者通过所述键盘与所述主控板进行交互，以由操作者调整所述原位杂交实验程序。

此外，所述主控板还包括温度测试模块，所述温度测试模块用于感应杂交盒中的温度。

此外，所述泵控制模块用于控制蠕动泵泵送的方向、泵取的次数和速度。

此外，所述CPU处理器模块采用内嵌LINUX嵌入式操作***的ARM芯片。

此外，所述电机控制模块还用于同时分别与所述原位杂交***中两个摇床装置上的电机进行通信，以同时控制两个电机的工作。

采用本发明的用于原位杂交***的主控板对原位杂交实验过程进行控制，通过液体的自动分配和回收、样品反应温度和环境的自动控制以及试剂用量的自动控制，使得整个整体胚胎原位杂交实验实现自动化。此外，用于原位杂交***的主控板可以建立标准的实验步骤，选用标准的实验试剂，从而让繁杂的实验变得简单易行，而且只要设定好实验条件，就可以非常简单地重复进行实验，而不用担心由于条件的变化和不可控，出现不同的实验结果。再次，用于原位杂交***的主控板对操作大量样品实验过程进行自动控制，便于实现实验的高通量。

采用本发明的技术方案，可以自动实现整体胚胎杂交过程，并且实现原位杂交实验的标准化、可重复性和高通量。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的用于原位杂交***的主控板的结构示意图；以及

图2是根据本发明的用于原位杂交***的主控板的另一结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

根据本发明的用于原位杂交***的主控板包括CPU处理器模块、阀门控制模块、泵控制模块、电机控制模块，以及温度控制模块。其中，CPU处理器模块分别与阀门控制模块、泵控制模块、电机控制模块，以及温度控制模块进行通信。

下面参考附图，详细描述用于原位杂交***的主控板的各个模块及其连接关系。

参照图1所示，根据本发明的用于原位杂交***的主控板包括：CPU处理器模块、阀门控制模块、泵控制模块、电机控制模块，以及温度控制模块。从图1中可以看出，CPU处理器模块分别与阀门控制模块、泵控制模块、电机控制模块，以及温度控制模块进行通信，以控制这些模块的工作。

下面首先详细描述根据本发明的用于原位杂交***的主控板所包括的各个模块：

CPU处理器模块采用内嵌精简LINUX嵌入式操作***的ARM芯片。这种内嵌的操作***使得ARM芯片可以很好的实现人机交互、通信和各种控制功能，并且具备在线维护和远程升级能力。CPU处理器模块分别与通信接口模块、阀门控制模块、泵控制模块、电机控制模块，以及温度控制模块进行通信，以根据CPU处理器模块中存储的原位杂交实验程序来控制这些模块的操作。

具体地，CPU处理器模块根据其中存储的原位杂交实验方案和程序，通过阀门控制模块控制与原位杂交***中清洗液体槽中的导管相连接的多个阀门的开启和闭合，以及与原位杂交***中废液罐中的导管相连接的阀门的开启和闭合，以实现对不同清洗液体的选择和废液的排出。CPU处理器模块通过泵控制模块控制原位杂交***中蠕动泵的工作模式，以实现对清洗液体的精确定量注入和废液的排出。CPU处理器模块还通过电机控制模块控制原位杂交***中摇床装置的摇动模式，以实现原位杂交实验过程中胚胎的清洗和杂交。此外，CPU处理器模块还通过温度控制模块控制原位杂交***中的温控装置，从而控制原位杂交***中的杂交盒的温度，使得杂交实验按照程序设定的温度进行。

阀门控制模块用于控制原位杂交***中与清洗液体槽连接的导管上阀门的开启和闭合以及与废液罐连接的导管上阀门的开启和闭合。CPU处理器模块与该阀门控制模块进行通信，阀门控制模块与每根导管上的阀门进行通信。当CPU处理器模块根据杂交实验的程序判断需要选取一种清洗液体清洗胚胎时，CPU处理器模块就指示阀门控制模块控制连接所需清洗液体的导管上的阀门开启，连接其他清洗液体的导管上的阀门以及连接废液槽的导管上的阀门闭合。这样所选取的清洗液体就可以通过开启的阀门在蠕动泵的作用下进入原位杂交***的杂交盒的换液槽中。当然，根据杂交试验程序的需要，CPU处理器模块也可以指示阀门控制模块控制连接多种清洗液体的导管上的多个阀门同时开启，以同时将该多种清洗液体注入原位杂交***的杂交盒的换液槽中。当CPU处理器模块根据杂交实验的程序判断需要从原位杂交***的杂交盒的换液槽中排出废液时，就指示阀门控制模块控制连接废液槽的导管上的阀门开启，连接所有清洗液体的导管上的阀门都闭合。这样换液槽中的废液就在蠕动泵的作用下通过那个开启的阀门进入废液槽。为了集成的方便性，阀门控制模块采用集成数字多通道大率电子开关芯片以减少其体积。

泵控制模块用于控制原位杂交***中蠕动泵的工作模式，包括蠕动泵泵送的方向、泵取的次数和速度。CPU处理器模块与泵控制模块进行通信，泵控制模块与原位杂交***中的蠕动泵进行通信。CPU处理器模块根据原位杂交实验程序中各种清洗液体的用量要求得到蠕动泵在泵取每种液体时的次数和速度，并将得到的泵取次数和速度传输给泵控制模块，然后泵控制模块根据从CPU处理器模块接收的泵取次数和速度来控制蠕动泵的工作。此外，CPU处理器模块还根据是从清洗液体槽泵取清洗液体还是将杂交盒中的废液排出来控制泵送的方向。

电机控制模块用于控制原位杂交***中摇床装置上电机的工作。CPU处理器模块与电机控制模块进行通信，电机控制模块与原位杂交***中摇床装置上的电机进行通信。摇床装置上的电机可以是步进电机，因此电机控制模块可以是步进电机控制模块。当CPU处理器模块根据原位杂交实验判断需要对原位杂交***中的杂交盒中的胚胎进行清洗或杂交时，就根据实验程序得到摇床装置摇动的模式，包括摇动的幅度和频率，并将该摇动的幅度和频率传输给电机控制模块。然后，电机控制模块就根据接收到的摇动幅度和频率控制摇床装置上电机的工作，以使摇床装置按照实验程序的需要进行摇动，从而实现胚胎的动态清洗和杂交。此外，该电机控制模块可以分别与两个摇床装置上的电机进行通信，以同时控制该两个电机的工作，从而使得可以同时进行两个原位杂交实验。此时，这两个同时执行的原位杂交实验采用相同的实验程序。

温度控制模块用于控制原位杂交***中温控装置的工作，从而控制原位杂交实验的温度。CPU处理器模块与温度控制模块进行通信，温度控制模块与原位杂交***中的温控装置进行通信。CPU处理器模块根据原位杂交实验程序得到原位杂交实验当前所需的温度，并将该温度传输给温度控制模块。温度控制模块还从原位杂交***中温控装置上的温度传感器得到原位杂交实验的当前实际温度。然后，温度控制模块将其得到的原位杂交实验当前所需的温度与原位杂交实验的当前实际温度相比较，来判断是需要增加或降低原位杂交实验的当前实际温度，并依此来控制原位杂交***中温控装置的工作，包括通过原位杂交***中温控装置的散热器来降低原位杂交实验的当前实际温度以及通过原位杂交***中温控装置的加热器来增加原位杂交实验的当前实际温度。温度控制模块可以是半导体温控驱动模块，该半导体温控驱动模块采用MOS管半桥电路，使得加热和制冷切换自如。

此外，根据本发明的用于原位杂交***的主控板还可以包括通信接口模块。通信接口模块包括232接口以及USB接口，CPU处理器模块与该232接口以及USB接口进行通信，以控制其进行程序的下载和更新。其中，232接口与电脑的串行通信口连接用于下载和更新***应用程序，该***应用程序用于控制整个***的运行过程，232接口可实现本地下载和远程下载。USB接口用于与PC机进行通信，CPU处理器模块通过通信接口模块中的USB接口从PC机接收上位机管理软件下发的原位杂交实验方案和程序。只有当主控板和PC机建立通信连接后，预先在PC机上编制的实验程序才被通过USB接口下载到原位杂交***的主控板上。然后主控板根据下载的实验程序通过CPU处理器模块控制实验的实施。

此外，根据本发明的用于原位杂交***的主控板还可以包括LCD显示模块。CPU处理器模块与LCD显示模块进行通信，以将原位杂交实验的各种状态传输给LCD显示模块并由其进行显示。LCD显示模块所显示的各种状态包括原位杂交实验的当前试剂温度、当前的阀门开启和闭合状态、当前蠕动泵工作状态、当前摇床装置工作状态，以及当前的实验温度。其中，该试剂温度可以通过主控板上的温度测试模块感应杂交盒下面的加热铝合金支架上的数字式测温芯片来感受试剂温度。并且，当电机控制模块同时控制两个摇床装置的电机工作时，LCD显示模块可同时显示两个杂交盒中换液槽的实验状态，这可以通过主控板检测光电开关的位置来感知换液槽的实验状态。该LCD显示模块可以采用5.6寸真彩色屏幕，并包含LCD驱动芯片和串行接口，以便于进行人机交互。

此外，根据本发明的用于原位杂交***的主控板还可以包括键盘接口模块。键盘接口模块用于与键盘进行通信，以便于操作者通过键盘与原位杂交***进行交互。CPU处理器模块与键盘接口模块进行通信，从而当操作者通过键盘输入信息时，键盘通过键盘接口模块将该信息传输到CPU处理器模块。这样，CPU处理器模块就可以根据操作者输入的信息进行相应的控制。例如，操作者可以通过键盘对原位杂交实验的程序进行选择并且启动相应的实验程序。操作者还可以根据实际情况的需要对主控板中正在进行的原位杂交实验程序进行调整，例如调整泵取试剂的顺序或剂量、调整实验温度、调整摇床装置摇动幅度和频率等，以使得胚胎的清洗或杂交环境迅速达到预设的要求。

此外，根据本发明的用于原位杂交***的主控板还可以包括温度测试模块。温度测试模块用于将杂交盒下面的加热铝合金支架上的数字式测温芯片测试的温度传输给CPU。

根据本发明的用于原位杂交***的主控板根据实际需要，可以包括上述通信接口模块、LCD显示模块、键盘接口模块，以及温度测试模块中的一个或多个。图2示出的原位杂交***的主控板包括上述所有模块。

上述根据本发明的用于原位杂交***的主控板是以胚胎的清洗和杂交的应用场景为例来描述，本领域技术人员可以理解，根据本发明的用于原位杂交***的主控板的应用并不限于此，其也可以用于其它用途。另外，根据本发明的用于原位杂交***的主控板可用于各种原位杂交实验，包括核酸原位杂交实验。

采用本发明的用于原位杂交***的主控板对原位杂交实验过程进行控制，通过液体的自动分配和回收、样品反应温度和环境的自动控制以及试剂用量的自动控制，使得整个整体胚胎原位杂交实验实现自动化。此外，用于原位杂交***的主控板可以建立标准的实验步骤，选用标准的实验试剂，从而让繁杂的实验变得简单易行，而且只要设定好实验条件，就可以非常简单地重复进行实验，而不用担心由于条件的变化和不可控，出现不同的实验结果。再次，用于原位杂交***的主控板对操作大量样品实验过程进行自动控制，便于实现实验的高通量。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于原位杂交***的主控板，其特征在于，所述主控板包括：

阀门控制模块，其用于控制所述原位杂交***中与清洗液体槽连接的导管上阀门的开启和闭合以及与所述原位杂交***中废液罐连接的导管上阀门的开启和闭合；

泵控制模块，其用于控制所述原位杂交***中蠕动泵的工作；

电机控制模块，其用于控制所述原位杂交***中摇床装置上电机的工作；

温度控制模块，其用于控制所述原位杂交***中温控装置的工作；以及

CPU处理器模块，其用于分别与所述阀门控制模块、所述泵控制模块、所述电机控制模块，以及所述温度控制模块进行通信，以根据原位杂交实验程序控制所述阀门控制模块、所述泵控制模块、所述电机控制模块，以及所述温度控制模块的操作。

2.如权利要求1所述的主控板，其特征在于，所述主控板还包括通信接口模块，所述CPU处理器模块与所述通信接口模块进行通信。

3.如权利要求2所述的主控板，其特征在于，所述通信接口模块包括232接口和USB接口，其中，所述232用于从PC机下载和更新应用程序以及所述USB接口用于从PC机下载原位杂交实验程序。

4.如权利要求1所述的主控板，其特征在于，所述主控板还包括LCD显示模块，所述CPU处理器模块与所述LCD显示模块进行通信，所述LCD显示模块用于显示所述原位杂交***的工作状态。

5.如权利要求1所述的主控板，其特征在于，所述主控板还包括键盘接口模块，所述CPU处理器模块与所述键盘接口模块进行通信，并且所述键盘接口模块与键盘进行通信。

6.如权利要求5所述的主控板，其特征在于，所述键盘接口模块还用于操作者通过所述键盘与所述主控板进行交互，以由操作者调整所述原位杂交实验程序。

7.如权利要求1所述的主控板，其特征在于，所述主控板还包括温度测试模块，所述温度测试模块用于感应杂交盒中的温度。

8.如权利要求1所述的主控板，其特征在于，所述泵控制模块用于控制蠕动泵泵送的方向、泵取的次数和速度。

9.如权利要求1所述主控板，其特征在于，所述CPU处理器模块采用内嵌LINUX嵌入式操作***的ARM芯片。

10.如权利要求1所述主控板，其特征在于，所述电机控制模块还用于同时分别与所述原位杂交***中两个摇床装置上的电机进行通信，以同时控制两个电机的工作。