一种凝胶染脱色一体化设备及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种凝胶染脱色一体化设备，包括凝胶染脱色一体机、控制单元；凝胶染脱色一体机包括摇床驱动机、摇床、染脱缸、电磁阀、摄像机及试剂缸；控制单元包括微控单片机，控制单元与摇床驱动机、电磁阀、液位传感器、摄像机、警报器及控制面板电性连接，接收输入信号，并实施控制；还设置远程监控单元作为监视设备，其上安装有应用软件，可以远程连接凝胶染脱色一体化设备，实施远程监视和控制；本发明可以减少染脱色过程的人工操作，染脱色控制更加精准，成功率大幅度提高；同时减少了人体与有害气体、液体的接触，降低了操作人员意外伤害风险；本发明设计新颖，使用方便，智能化程度高，可远程自动化操作。
【专利说明】
一种凝胶染脱色一体化设备及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及凝胶染色与脱色设备领域，特别是涉及凝胶染脱色一体化设备领域。
【背景技术】
[0002]聚丙烯酰胺凝胶电泳简称为PAGE，是以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质的一种常用电泳技术，用于分离、检测蛋白质和寡核苷酸。聚丙烯酰胺凝胶的制备过程中，常用考马斯亮兰R250或G250进行染色后再适当脱色。目前，聚丙烯酰胺凝胶的染色和脱色操作一般是采用人工方式进行。由于染色和脱色过程需要长时间不间断的更换染色液或脱色液，人工操作往往要花费相当大的精力，而且对时间的安排相对有局限性，一旦因遗忘或因时间安排不合理造成无法及时更换染色液或脱色液，或是无法及时停止染色或脱色操作，就很容易造成制胶失败，导致整个实验失败。另一方面，人工操作过程不可避免的要接触各种有性毒或有致癌性的染色液或脱色液等试剂，对操作人员的身心健康危害极大。
[0003]为此，业界急需一种可随时随地进行远程操作的新型凝胶染脱色一体化设备，解决上述的不足之处。
【发明内容】
[0004]为了弥补现有技术的不足，本发明目的是提供一种新型凝胶染脱色一体化设备，以解决上述【背景技术】中提出的问题，本发明的发明思路是把原来需要人工操作的步骤实现自动化控制，具体是设置染色液、脱色液、纯化水的试剂缸，在液体流出管路和废液排出管路上分别设置电磁阀和液位传感器并实现自动控制，在凝胶板上方设置可移动的摄像头随时观察凝胶处理情况并远程监控，在控制面板和远程控制模块的控制下自动化完成凝胶染脱色过程。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0006]—种凝胶染脱色一体化设备，用于对凝胶进行染色和脱色，其特征在于:包括凝胶染脱色一体机和控制单元;凝胶染脱色一体机包括摇床驱动机、摇床、试剂缸、染脱缸、摄像机、电磁阀及液位传感器;试剂缸包括染色液试剂缸、脱色液试剂缸、纯化水缸，三个试剂缸布置于凝胶染脱色一体机上部，试剂缸底部分别设置有管路，管路上分别设置有电磁阀，试剂缸壁上分别设置有液位传感器;所述染脱缸为凝胶染色和脱色的器皿，设置在摇床上，摇床驱动机驱动摇床转动，染脱缸壁上设置有液位传感器，染脱缸底部设置有排液管，排液管上设置有电磁阀；在染脱缸上方设置有摄像机，摄像机布置在与装置外壳固定的摄像机导轨上，可沿导轨移动;控制单元包括微控单片机，控制单元与摇床驱动机、电磁阀、液位传感器、摄像机、警报器及控制面板电性连接，接收液位传感器、摄像机、控制面板的输入信号，并对电磁阀、摄像机、警报器进行控制;微控单片机为数据处理交换中心，用于接收、分析、处理、发送数据及指令;控制面板用于输入控制参数或输出运行数据。
[0007]进一步地，所述染脱缸内包括凝胶板、液位传感器及倾斜块;凝胶板用于放置凝胶，板上设置有若干个圆孔，圆孔用作液体通道;倾斜块设置在染脱缸内底部，使得染脱缸底部形成斜面，液体在需要排出的时候能排尽。
[0008]进一步地，所述试剂缸顶部开口处设置有一试剂缸盖，防止试剂挥发或洒出。
[0009]进一步地，所述微控单片机包括通信模块，所述通信模块为基于互联网的WIFI无线通信模块。
[0010]进一步地，还包括远程监控单元，所述的远程监控单元为手机、平板电脑或计算机，其上安装有应用软件，可以通过所述通信模块远程连接凝胶染脱色一体化设备，实施远程监视和控制。
[0011]进一步地，所述警报器用于运行异常时的警报，包括LED灯及蜂鸣器。
[0012]上述凝胶染脱色一体化设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0013]第一步:配制染色液、脱色液和纯化水，并加入到相应的试剂缸内；将凝胶放置于凝胶板上；
[0014]第二步:打开设备开关，建立各电控元件的电性连接；
[0015]第三步:通过控制面板或远程监控单元向微控单片机输入控制参数，控制参数包括但不局限于:染色时长、脱色时长、脱色次数、摇床转速；
[0016]第四步:启动系统运行；
[0017]第五步:微控单片机按设定的程序电性连接打开试剂缸底部电磁阀，染色液或脱色液或纯化水按设定的程序顺着管路进入染脱缸，对凝胶板上的凝胶进行染色或脱色或纯化水漂洗或纯化水保存；
[0018]第六步:当染脱缸内液位到达其内设置的液位传感器位置时，触发液位传感信号，发送至微控单片机，微控单片机电性连接关闭试剂缸底部管路电磁阀；
[0019]第七步:当染脱缸内液体需要排出时，微控单片机电性连接打开染脱缸底部排液管上的电磁阀，排出液体，并在排尽后自动关闭此电磁阀；
[0020]第八步:远程监控单元可随时随地通过通信模块连接微控单片机，监测设备运行数据，通过摄像机远程获取凝胶染、脱色情况影像，根据影像判断是否调整脱色次数或脱色时长等，并或远程实时更改微控单片机的运行参数或控制参数；
[0021]第九步:当试剂缸内试剂量少于其内设置的液位传感器位置时，表示试剂将要用尽，触发液位传感信号，发送至微控单片机，微控单片机启动警报器警报，发送异常信号至远程监控单元，并启动应急处置指令；
[0022]第十步:远程监控单元收到异常信号后，立即启动声音或震动提醒；
[0023]第十一步:操作人员收到警报提醒后，可远程查看微控单片机应急处置情况，并可通过远程控制，立即纠正不到位或错误的应急处置措施；
[0024]第十二步:凝胶染、脱色操作结束后，操作人员可远程查看验证结果后，关闭设备电源。
[0025]本发明的有益效果在于:1、染脱色过程在系统的控制下，按设定参数自动进行，减少了人工操作，染脱色控制更加精准，成功率大幅度提高；2、无需人员在现场守候操作，减少了人体与有害、致癌的气体、液体的接触，降低了操作人员意外伤害风险;3、本发明设计新颖，使用方便，智能化程度高，可远程自动化操作。
【附图说明】
[0026]图1凝胶染脱色一体化设备结构示意图；
[0027]图2凝胶板结构示意图；
[0028]图3控制单元连接关系框图。
[0029]其中:1-染色液缸;2-脱色液缸;3-纯化水缸;4-试剂缸盖；
[0030]51-纯化水液位传感器;52-脱色液液位传感器；
[0031 ]53-染色液液位传感器;54-染脱缸液位传感器；
[0032]61-纯化水电磁阀；62-脱色液电磁阀；63-染色液电磁阀；
[0033]64-排液电磁阀;7_摄像机导轨;8_摄像机;9_凝I父板;10-摇床；
[0034]11-摇床驱动机;12-控制面板;13-远程监控单元；14-控制单元；
[0035]15-倾斜块;16-排液管；17-凝胶;18-染脱缸;19-管路;20-圆孔。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
[0037]如图1所示，凝胶染脱色一体化设备结构示意图，包括凝胶染脱色一体机和控制单元。其中的凝胶染脱色一体机由上下两部分构成，下半部分包括控制单元14、控制面板12、摇床驱动机11、摇床10、染脱缸18，控制单元14是控制电路板，电路板上包括微控单片机，其与摇床驱动机11、电磁阀64、液位传感器54、摄像机8、警报器及控制面板12电性连接，接收液位传感器51、液位传感器52、液位传感器53、液位传感器54、摄像机8、控制面板12的输入信号，并对电磁阀61、电磁阀62、电磁阀63、电磁阀64、摄像机8、警报器进行控制;控制面板12布置于设备外部，用于输入操作指令及数据;摇床驱动机11是一整套实施摇床的动力装置，摇床10是一个可以摇动的平台，其上设置有用于凝胶染脱色的容器染脱缸18，摇床驱动机11可以在控制单元14的指令控制下，摇动摇床10，带动染脱缸18摇动，使染色液、脱色液与凝胶充分接触;染脱缸18内部设置有凝胶板9，用于放置凝胶17，凝胶板9上设计有圆孔20，是液体的流动通道，染脱缸18底部设计有倾斜块15，倾斜块15设置在染脱缸内底部，使得染脱缸底部形成斜面，以使在排出液体时可以排净;染脱缸18缸壁上设置有液位传感器54，用于监测液体量;染脱缸18—侧设置有排液管16，排液管16上安装有电磁阀64，排液管16穿过设备外壳连接到废液桶。
[0038]上半部分包括染色液缸1、脱色液缸2、纯化水缸3、试剂缸盖4、液位传感器51、液位传感器5 2、液位传感器5 3、管路19、电磁阀61、电磁阀6 2、电磁阀6 3、摄像机导轨7、摄像机8，染色液缸1、脱色液缸2、纯化水缸3设置于设备上部，用于存储相应试剂，试剂缸盖4用于防止试剂挥发和飞溅，液位传感器51、液位传感器52、液位传感器53分别设置于三个试剂缸的缸壁上，用于监测液体量，三个试剂缸底部设置有管路19，管路上分别设置有电磁阀61、电磁阀62、电磁阀63，用于控制液体流通截止，管路19的液体公共流出口处于染脱缸18的上方;在上半部分还设置有摄像机导轨7和摄像机8，摄像机导轨7与设备壳体固定，摄像机8可以在控制单元14的控制下在摄像机导轨7上移动，以对准位于下方染脱缸18里的凝胶17进行观察和拍照。
[0039]如图2所示，凝胶板结构示意图，示意了用于承托凝胶17的凝胶板9的结构，其上设计有密集的圆孔20，设计圆孔的目的是不阻碍凝胶17与液体充分接触，同时液体可以经圆孔20流动ο
[0040]如图3所示，控制单元连接关系框图，控制单元14包括微控单片机、通信模块，其与摇床驱动机11、电磁阀61、电磁阀62、电磁阀63、电磁阀64、液位传感器51、液位传感器52、液位传感器53、液位传感器54、摄像机8、警报器及控制面板12电性连接，接收液位传感器51、液位传感器5 2、液位传感器5 3、液位传感器5 4、摄像机8、控制面板12的输入信号，并对电磁阀61、电磁阀62、电磁阀63、电磁阀64、摄像机8、警报器进行控制;控制面板12用于输入控制参数或输出运行数据;微控单片机为数据处理交换中心，用于接收、分析、处理、发送数据及指令;微控单片机还包括通信模块，用于与远程监控单元建立网络连接，本实施例中采用的是WIFI模块;警报器用于运行异常时的警报，包括LED灯及蜂鸣器;远程监控单元为手机、平板电脑或计算机，其上安装有应用软件，可以远程连接凝胶染脱色一体化设备，实施远程监视和控制；
[0041]结合图1:凝胶染脱色一体化设备结构示意图和图3:控制单元连接关系框图以具体工作过程说明远程自动化操作控制的步骤及方法:
[0042]第一步:配制染色液、脱色液和纯化水，并相应加入到染色液缸1、脱色液缸2、纯化水缸3内；将凝胶17放置于凝胶板9上；
[0043]第二步:打开设备开关，建立各电控元件的电性连接；
[0044]第三步:通过控制面板12或远程监控单元向微控单片机输入控制参数，控制参数包括但不局限于:染色时长、脱色时长、脱色次数、摇床转速；
[0045]第四步:启动系统运行；
[0046]第五步:微控单片机按设定的程序电性连接打开试剂缸底部管路19上的电磁阀，染色液或脱色液或纯化水按设定的程序顺着管路19进入染脱缸18，对凝胶板9上的凝胶17进行染色或脱色或纯化水漂洗或纯化水保存；
[0047]第六步:当染脱缸18内液位到达其内设置的液位传感器5位置时，触发液位传感信号，发送至微控单片机，微控单片机电性连接关闭试剂缸底部管路19上电磁阀；
[0048]第七步:当染脱缸18内液体需要排出时，微控单片机电性连接打开染脱缸18底部排液管16上的电磁阀，排出液体，并在排尽后自动关闭此电磁阀；
[0049]第八步:远程监控单元13可随时随地通过通信模块连接微控单片机，监测设备运行数据，通过摄像机8远程获取凝胶染、脱色情况影像，根据影像判断是否调整脱色次数或脱色时长等，并或远程实时更改微控单片机的运行参数或控制参数；
[0050]第九步:当试剂缸内试剂量少于其内设置的液位传感器位置时，表示试剂将要用尽，触发液位传感信号，发送至微控单片机，微控单片机启动警报器警报，发送异常信号至远程监控单元13，并启动应急处置指令；
[0051 ]第十步:远程监控单元收到异常信号后，立即启动声音或震动提醒；
[0052]第十一步:操作人员收到警报提醒后，可远程查看微控单片机应急处置情况，并可通过远程控制，立即纠正不到位或错误的应急处置措施；
[0053]第十二步:凝胶染、脱色操作结束后，操作人员可远程查看验证结果后，关闭设备电源。
[0054]本实施例目的在于使本领域专业技术人员可以据其了解本发明的技术方案并加以实施，并不能以其限制本专利的保护范围，凡依据本发明披露技术所作的变形，均落入本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书所述内容为准。
【主权项】
1.一种凝胶染脱色一体化设备，用于对凝胶进行染色和脱色，其特征在于:包括凝胶染脱色一体机和控制单元;凝胶染脱色一体机包括摇床驱动机、摇床、试剂缸、染脱缸、摄像机、电磁阀及液位传感器;试剂缸包括染色液试剂缸、脱色液试剂缸、纯化水缸，三个试剂缸布置于凝胶染脱色一体机上部，试剂缸底部分别设置有管路，管路上分别设置有电磁阀，试剂缸壁上分别设置有液位传感器;所述染脱缸为凝胶染色和脱色的器皿，设置在摇床上，摇床驱动机驱动摇床转动，染脱缸壁上设置有液位传感器，染脱缸底部设置有排液管，排液管上设置有电磁阀；在染脱缸上方设置有摄像机，摄像机布置在与装置外壳固定的摄像机导轨上，可沿导轨移动;控制单元包括微控单片机，控制单元与摇床驱动机、电磁阀、液位传感器、摄像机、警报器及控制面板电性连接，接收液位传感器、摄像机、控制面板的输入信号，并对电磁阀、摄像机、警报器进行控制;微控单片机为数据处理交换中心，用于接收、分析、处理、发送数据及指令;控制面板用于输入控制参数或输出运行数据。2.根据权利要求1所述的一种凝胶染脱色一体化设备，其特征在于，所述染脱缸内包括凝胶板、液位传感器及倾斜块;凝胶板用于放置凝胶，板上设置有若干个圆孔，圆孔用作液体通道;倾斜块设置在染脱缸内底部，使得染脱缸底部形成斜面，液体在需要排出的时候能排尽。3.根据权利要求1所述的一种凝胶染脱色一体化设备，其特征在于，所述试剂缸顶部开口处设置有一试剂缸盖，防止试剂挥发或洒出。4.根据权利要求1所述的一种凝胶染脱色一体化设备，其特征在于，所述微控单片机包括通信模块，所述通信模块为基于互联网的WIFI无线通信模块。5.根据权利要求4所述的一种凝胶染脱色一体化设备，其特征在于，还包括远程监控单元，所述的远程监控单元为手机、平板电脑或计算机，其上安装有应用软件，可以通过所述通信模块远程连接凝胶染脱色一体化设备，实施远程监视和控制。6.根据权利要求1所述的一种凝胶染脱色一体化设备，其特征在于，所述警报器用于运行异常时的警报，包括LED灯及蜂鸣器。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种凝胶染脱色一体化设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步:配制染色液、脱色液和纯化水，并加入到相应的试剂缸内；将凝胶放置于凝胶板上； 第二步:打开设备开关，建立各电控元件的电性连接； 第三步:通过控制面板或远程监控单元向微控单片机输入控制参数，控制参数包括但不局限于:染色时长、脱色时长、脱色次数、摇床转速； 第四步:启动系统运行； 第五步:微控单片机按设定的程序电性连接打开试剂缸底部电磁阀，染色液或脱色液或纯化水按设定的程序顺着管路进入染脱缸，对凝胶板上的凝胶进行染色或脱色或纯化水漂洗或纯化水保存； 第六步:当染脱缸内液位到达其内设置的液位传感器位置时，触发液位传感信号，发送至微控单片机，微控单片机电性连接关闭试剂缸底部管路电磁阀； 第七步:当染脱缸内液体需要排出时，微控单片机电性连接打开染脱缸底部排液管上的电磁阀，排出液体，并在排尽后自动关闭此电磁阀； 第八步:远程监控单元可随时随地通过通信模块连接微控单片机，监测设备运行数据，通过摄像机远程获取凝胶染、脱色情况影像，根据影像判断是否调整脱色次数或脱色时长等，并或远程实时更改微控单片机的运行参数或控制参数； 第九步:当试剂缸内试剂量少于其内设置的液位传感器位置时，表示试剂将要用尽，触发液位传感信号，发送至微控单片机，微控单片机启动警报器警报，发送异常信号至远程监控单元，并启动应急处置指令； 第十步:远程监控单元收到异常信号后，立即启动声音或震动提醒； 第十一步:操作人员收到警报提醒后，可远程查看微控单片机应急处置情况，并可通过远程控制，立即纠正不到位或错误的应急处置措施； 第十二步:凝胶染、脱色操作结束后，操作人员可远程查看验证结果后，关闭设备电源。
【文档编号】G01N1/31GK106053188SQ201610478192
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】朱晓辉, 李蓉, 李明勇
【申请人】广东医学院