CN109468215A - 基因测序文库制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于基因测序技术领域，具体公开了一种基因测序文库制备装置，包括卡盒保持单元，包括保持支架以及位于保持机架上并适用于保持卡盒的保持槽；卡盒锁紧单元，适用于将卡盒锁紧在保持槽内；供液驱动单元，适用于驱动卡盒的注射单元的注射主体的第一驱动机构以及适用于驱动与注射主体流体流通的注射头升降的第二驱动机构，以使得注射头向卡盒的圆形底盘上的容纳槽进行注吸操作；卡盒旋转驱动单元，适用于驱动卡盒的圆形底盘绕其自身轴线转动，以使得注射头能够向圆形底盘上的多个容纳槽进行注吸操作；以及控制器，控制器控制卡盒保持单元、卡盒锁紧单元、供液驱动单元和卡盒旋转驱动单元的工作状态。该测序文库制备装置能够实现文库制备的自动化。

Description

基因测序文库制备装置

技术领域

本公开属于基因测序技术领域，具体涉及一种基因测序文库制备装置。

背景技术

20世纪50年代以后，随着分子遗传学的发展，人们逐渐认识到基因的本质是控制生物性状、具有遗传效应的DNA片段。基因一方面能忠实地进行自我复制，以保证生物的基本特征；另一方面基因也能发生变异，导致疾病的发生。基因测序可以快速准确地获取生物遗传信息，揭示基因组的复杂性和多样性，在生命科学研究中扮演十分重要的角色；同样，基因测序对临床医学也具有十分重要的意义和价值，很多疾病的机理研究和临床诊断逐渐依赖于基因测序技术。

传统的第一代测序技术具有高准确性和简单、快捷等优点，但是由于测序通量低，仅适用于小样本遗传疾病基因鉴定，难以完成没有明确候选基因或候选基因数量较多的大样本病例筛查；随着分子生物学研究的不断发展和深入，与人类疾病相关的基因突变、甲基化、RNA表达及蛋白质与核酸相互作用等迫切的需要更高通量的核酸测序手段进行检测。

高通量测序平台的代表之一是illumina公司的的Hiseq系列测序平台，承担全世界80%以上的核酸测序测定工作。Illumina新一代测序技术采用边合成边测序的原理，在碱基延伸过程中形成正确的碱基互补，根据碱基所携带的不同荧光标记结合荧光检测元件，在碱基延伸过程中对核酸片段进行快速、高通量的测定。而在基因组测序之初的关键一步，是核酸样本的准备，即测序文库的构建。文库制备是Illumina一体化测序流程中的一个关键因素，该步骤操作复杂，耗时较长，且对操作人员的专业技能要求较高。测序文库制备的自动化可最大限度地减少错误，减少手工操作的时间，并实现更高的通量。

发明内容

本公开的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本公开的一个方面的实施例，提供了一种基因测序文库制备装置，包括：

卡盒保持单元，包括保持支架以及位于所述保持机架上并适用于保持卡盒的保持槽；

卡盒锁紧单元，适用于将所述卡盒锁紧在所述保持槽内；

供液驱动单元，适用于驱动所述卡盒的注射单元的注射主体的第一驱动机构以及适用于驱动与所述注射主体流体流通的注射头升降的第二驱动机构，以使得所述注射头向所述卡盒的圆形底盘上的容纳槽和试剂反应槽进行注吸操作；

卡盒旋转驱动单元，适用于驱动所述卡盒的圆形底盘绕其自身轴线转动，以使得所述注射头能够向所述圆形底盘上的多个容纳槽和试剂反应槽进行注吸操作；所述卡盒旋转驱动单元包括驱动基座以及与所述驱动基座转动式连接的转盘架；

加热单元，所述加热单元包括多个加热模块，每个所述加热模块均包括与所述转盘架连接的加热支架以及加热头，所述加热头通过第三升降机构与所述加热支架连接，所述多个加热模块的加热支架沿所述转盘架的周向间隔地排布，所述加热头上设置有保持所述卡盒的试剂反应槽的保持槽；以及

控制器，所述控制器控制所述卡盒保持单元、所述卡盒锁紧单元、所述供液驱动单元、所述卡盒旋转驱动单元以及所述加热单元的工作状态。

在一些实施例中，所述保持槽包括顶板、底板以及分别与所述顶板和所述底板连接的第一侧板、第二侧板和第三侧板围合形成，所述第一侧板和所述第三侧板相对设置，所述底板与所述保持支架连接。

在一些实施例中，所述供液驱动单元包括与所述顶板连接并与所述顶板间隔一定距离的安装板，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构分别包括设于所述安装板上的推杆电机、固接于所述推杆电机的输出轴上的活塞杆，该活塞杆用于驱动所述注射主体或所述注射头。

在一些实施例中，所述供液驱动装置还包括用于控制所述活塞杆行程的下止点的第一传感器，该第一传感器与所述控制器连接。

在一些实施例中，所述卡盒锁紧单元包括：

锁紧支架；所述锁紧支架位于所述卡盒保持单元的所述第二侧板的一侧；

锁紧门闩，所述锁紧门闩经由第一升降机构与所述锁紧支架滑动连接，并包括位于所述底板下方的环形水平部以及从所述环形水平部向上突出的门闩部，所述底板上设置有与所述门闩部对应的通孔，以使得当所述卡盒在所述保持槽内就位后，所述门闩部通过所述第一升降机构上升以从所述通孔伸至所述保持槽内，从而与所述第二侧板一起限制所述卡盒在前后方向上的运动。

在一些实施例中，所述第一升降机构包括与所述锁紧支架转动式连接的第一凸轮、与所述第一凸轮转动式连接的第一连杆，以及与所述第一连杆滑动连接的第一滑块，所述锁紧支架上还设置有与所述第一滑块配合的第一滑轨，所述锁紧门闩与所述第一滑块连接，以在所述第一滑块的带动下进行升降运动。

在一些实施例中，所述第一升降机构还包括用于驱动所述第一凸轮转动的第一驱动电机，所述第一驱动电机与所述控制器连接。

在一些实施例中，所述第一连杆位于所述第一凸轮和所述第一滑块之间的部分上套设有弹簧，以使得当所述第一滑块向上滑动时，所述门闩部能够在所述弹簧的作用下从所述通孔弹至所述保持槽内。

在一些实施例中，所述卡盒锁紧单元还包括适用于感测所述门闩部是否从所述通孔伸至所述保持槽内的第二传感器，所述第二传感器与所述控制器连接。

在一些实施例中，所述卡盒锁紧单元还包括与所述第一凸轮同步转动的第一轮，所述第一轮上设置有适用于检测所述门闩部是否复位的第三传感器，所述第三传感器与所述控制器连接。

在一些实施例中，所述保持槽的第一侧板和/或第三侧板的内侧面上还设置有控制开关，所述控制开关与所述第一升降机构连接，以使得当将所述卡盒放入所述保持槽内时，所述卡盒触碰到所述控制开关来启动所述第一升降机构。

在一些实施例中，所述锁紧支架与安装有所述第一升降机构的一侧相反的一侧上设置有加强筋。

在一些实施例中，所述卡盒旋转驱动单元还包括：

驱动机构，所述驱动机构安装在所述转盘架上，并包括与所述转盘架转动式连接的转轴、用于驱动所述转轴转动的第二驱动电机，所述第二驱动电机与所述控制器连接，所述转轴的上部设置有推杆安装孔，所述推杆插设在所述推杆安装孔内，并通过销钉与所述转轴连接，所述转轴上设置有供所述销钉上下移动的长形孔，所述推杆安装孔的底部与所述推杆之间设置有弹簧，所述推杆的顶部设置有与所述卡盒的圆形底盘配合的T形接头；以及

释放压紧机构，所述释放压紧机构包括安装在所述转盘架的释放支架以及保持件，所述保持件经由第二升降机构与所述释放支架滑动连接，所述保持件上设置有供所述推杆插入的通孔，所述推杆上设置有限制所述保持件在所述推杆的轴向上运动的保持部。

在一些实施例中，还包括用于驱动所述转盘架转动的第三驱动机构，所述第三驱动机构包括驱动轮以及由所述驱动轮驱动的从动轮，所述从动轮与所述转盘架连接。

在一些实施例中，所述第二升降机构包括与所述释放支架转动式连接的第二凸轮、与所述第二凸轮转动式连接的第二连杆，以及与所述第二连杆滑动连接的第二滑块，所述释放支架上还设置有与所述第二滑块配合的第二滑轨，所述保持件与所述第二滑块连接，以在所述第二滑块的带动下进行升降运动。

在一些实施例中，所述第二升降机构还包括用于驱动所述第二凸轮转动的第四驱动电机，所述第四驱动电机与所述控制器连接。

在一些实施例中，所述卡盒旋转驱动单元还包括适用于检测所述从动轮复位的第四传感器，所述第四传感器与所述控制器连接。

在一些实施例中，所述卡盒旋转驱动单元还包括适用于限制所述转轴的转动行程的第一限位传感器和第二限位传感器，所述第一限位传感器和所述第二限位传感器与所述控制器连接，以使得所述转轴在0-180°的范围内转动。

在一些实施例中，所述第三升降机构采用滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构的螺母上设置有加热头固定板，所述加热头的底部通过锥形弹簧和所述加热头固定板连接。

在一些实施例中，所述加热支架上设置有用于控制所述加热头行程的上止点的上限位传感器和用于控制所述加热头行程的下止点的下限位传感器，所述上限位传感器和所述下限位传感器分别与控制器连接。

在一些实施例中，所述多个加热模块分别与所述卡盒的圆形底盘上的多个试剂反应槽一一对应设置，以使得所述多个加热模块能够同时对所述多个试剂反应槽进行加热。在一些实施例中，还包括靠近所述保持槽的第二侧板设置的杀菌单元，所述杀菌单元包括杀菌支架以及位于所述杀菌支架上的紫光灯，所述保持槽的所述第二侧板上设置有窗口，以使得所述紫光灯照射到所述保持槽内的卡盒上。

在一些实施例中，还包括识别单元，所述识别单元包括通过所述窗口能够读取所述保持槽内的卡盒上的标签的阅读器，所述阅读器设置在所述杀菌支架上。

在一些实施例中，还包括位于所述保持支架、锁紧支架、杀菌支架以及控制器下方的散热单元，所述散热单元包括支撑板以及从所述支撑板的周向边缘向下延伸的侧板，所述支撑板的下方设置有风扇，在所述支撑板与所述风扇对应的位置处设置有风口。

根据本公开上述各种实施例所述的基因测序文库制备装置通过第一枪驱动机构驱动注射单元，并通过第二驱动机构驱动注射头升降运动来实现反应试剂及样本的吸取和添加，并通过圆形底盘在壳体内的旋转运动，使得注射头能覆盖到所有容纳槽，从而实现反应试剂及样本在不同容纳槽内的移动，从而大大提高了运行效率，降低了错误发生概率，避免了人为添加试剂带来的实验误差及对操作者产生的潜在风险。

附图说明

图1是根据本公开的一个示例性实施例的基因测序文库制备装置的立体示意图；

图2是根据本公开的一个示例性实施例的卡盒的立体示意图；

图3是图2所示的封闭式文库制备卡盒的结构示意图；

图4是图2所示的封闭式文库制备卡盒的圆形底盘的俯视示意图；

图5是图1所示的卡盒放置单元和供液驱动单元的立体示意图；

图6是图5所示的供液驱动单元的第一驱动机构和第二驱动机构的立体示意图；

图7是图5所示的卡盒锁紧单元的立体示意图；

图8是图7所示的卡盒锁紧单元的侧视示意图；

图9是图5所示的卡盒旋转驱动单元和卡盒加热单元的立体示意图；

图10是图5所示的卡盒旋转驱动单元和卡盒加热单元的立体示意图；

图11是图5所示的卡盒旋转驱动单元的剖视示意图；

图12是图10所示的卡盒旋转驱动单元的压紧释放机构的立体示意图；

图13是图10所示的卡盒加热单元的立体示意图；

图14是图5所示的杀菌单元和卡盒识别单元的立体示意图；

图15是图5所示的散热单元的立体示意图；

图16是图12所示的散热单元的仰视示意图；以及

图17是图2所示的封闭式测序文库制备卡盒的剖视示意图。

具体实施方式

虽然将参照含有本发明的较佳实施例的附图充分描述本发明，但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的发明，同时获得本发明的技术效果。因此，须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本发明所描述的示例性实施例。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和设备以图示的方式体现以简化附图。

根据本公开的总体上的发明构思，提供了一种基因测序文库制备装置，包括：卡盒保持单元，包括保持支架以及位于所述保持机架上并适用于保持卡盒的保持槽；卡盒锁紧单元，适用于将所述卡盒锁紧在所述保持槽内；供液驱动单元，适用于驱动所述卡盒的注射单元的注射主体的第一驱动机构以及适用于驱动与所述注射主体流体流通的注射头升降的第二驱动机构，以使得所述注射头向所述卡盒的圆形底盘上的容纳槽和试剂反应槽进行注吸操作；卡盒旋转驱动单元，适用于驱动所述卡盒的圆形底盘绕其自身轴线转动，以使得所述注射头能够向所述圆形底盘上的多个容纳槽和试剂反应槽进行注吸操作，所述卡盒旋转驱动单元包括驱动基座以及与所述驱动基座转动式连接的转盘架；加热单元，所述加热单元包括多个加热模块，每个所述加热模块均包括与所述转盘架连接的加热支架以及加热头，所述加热头通过第三升降机构与所述加热支架连接，所述多个加热模块的加热支架沿所述转盘架的周向间隔地排布，所述加热头上设置有保持所述卡盒的试剂反应槽的保持槽；以及控制器，所述控制器控制所述卡盒保持单元、所述卡盒锁紧单元、所述供液驱动单元、所述卡盒旋转驱动单元以及所述加热单元的工作状态。

图1、图5至图16示出了根据本公开的一种基因测序文库制备装置的一个优选实施例。如图所示，该基因测序文库制备装置包括卡盒保持单元1、卡盒锁紧单元2、供液驱动单元3、卡盒旋转驱动单元4和加热单元5。其中卡盒保持单元1包括保持支架101以及位于保持机架101上并适用于保持卡盒B的保持槽；卡盒锁紧单元2适用于将卡盒B锁紧在保持槽内；供液驱动单元3适用于驱动卡盒B的注射单元的注射主体B3的第一驱动机构32以及适用于驱动与注射主体B3流体连通的注射头B4升降的第二驱动机构32’，以使得注射头B4从卡盒B的圆形底盘B2上的容纳槽B21和试剂反应槽B22吸取试剂或样本和/或向容纳槽B21和试剂反应槽B22添加试剂或样本；卡盒旋转驱动单元4适用于驱动卡盒B的圆形底盘B2绕其自身轴线转动，以使得注射头B4能够从卡盒B的圆形底盘B2上的多个容纳槽B21和试剂反应槽B22吸取试剂或样本和/或向多个容纳槽B21和试剂反应槽B22添加试剂或样本。卡盒旋转驱动单元4包括驱动基座401以及与驱动基座401转动式连接的转盘架405（如图9、图10和图11所示）。加热单元5包括多个加热模块（在该实施例中，为4个），每个加热模块均包括与转盘架405连接的加热支架518以及加热头511，加热头511通过第三升降机构与加热支架514连接，多个加热模块的加热支架518沿转盘架405的周向间隔地排布，加热头515上设置有保持卡盒B的试剂反应槽B22的保持槽（如图9、图10和图13所示）。

该基因测序文库制备装置通过第一驱动机构32来操作注射主体B3，并通过第二驱动机构32’对注射头B4进行升降来实现反应试剂或样本的吸取和添加，并通过卡盒旋转驱动单元驱动圆形底盘B2在壳体B1内的旋转运动，使得注射头B4能覆盖到所有容纳槽B21和试剂反应槽B22，从而实现反应试剂或样本在不同容纳槽B21和试剂反应槽B22之间的移动，从而大大提高了运行效率，降低了错误发生概率，避免了人为添加试剂带来的实验误差及对操作者产生的潜在风险，省去了频繁装卸试剂的复杂操作，只需一次装好反应试剂，放入仪器即可，从而使复杂的文库构建过程自动化。此外，通过采用具有多个加热模块的加热单元5，可以灵活且快速地控制试剂反应槽B22的温度，例如当需要将某个试剂反应槽B22内的温度加热到第一预设温度时，可以将多个加热模块中的一个加热模块转动到该试剂反应槽B22对应的位置，以使得该试剂反应槽B22保持在保持槽内，从而对该试剂反应槽B22进行加热，这样不会影响其它试剂反应槽B22的温度。当需要将试剂反应槽B22内的温度加热到第二预设温度时，可以通过第三升降机构将加热头落下，然后旋转加热单元，并采用另一适合的加热模块对该试剂反应槽快速地加热到所需要的预设温度。当需要将试剂反应槽B22内的温度降低到预设温度时，可以通过第三升降机构将加热头落下，以避免加热模块继续加热，从而实现快速降温。

如图4所述，在一种示例性实施例中，容纳槽包括24个用于盛放试剂的试剂装载槽B21和4个用于试剂反应的试剂反应槽B22，且这4个试剂反应槽B22位于同一圆周上，并呈等间隔排布。优选试剂反应槽B22呈锥形结构，以便于放入加热头的容纳槽内进行加热。在该实施例中，可以通过4个加热模块分别对4个试剂反应槽B22单独地加热，以使得4个试剂反应槽B22可以在不同的温度下进行反应。在这种情况下，4个加热模块沿转盘架405的周向等间隔地排布，以与卡盒B的圆形底盘上的4个试剂反应槽B22一一对应，以使得多个加热模块能够同时对多个试剂反应槽B22进行加热。

如图2至图4所示，在一种示例性实施例中，卡盒B包括大致长方体形状的壳体B1、圆形底盘B2和注射机构。壳体B1包括顶壁以及分别与顶壁连接（例如通过超声波焊接等）的四个侧壁，壳体B1内设置有从壳体B1的顶壁向下延伸的轴。圆形底盘B2上设置有多个沿周向间隔分布且用于盛放试剂和供试剂反应的容纳槽B21和试剂反应槽B22，圆形底盘B2的中心处设置有供轴穿过的通孔B23，以使得圆形底盘B2能够绕轴在壳体B1内旋转。注射机构位于壳体B1内，并包括与壳体B1连接的注射主体B3以及与注射主体B3经由连接软管B5流体连通的注射头B4，注射头B4能够在壳体B1内进行升降运动，以使得当需要从容纳槽B21和试剂反应槽B22吸取试剂或样本和/或向孔B21和试剂反应槽B22添加试剂或样本时，注射头B4能够下降，当圆形底盘B2旋转时，注射头B4上升，以避免妨碍圆形底盘B2转动。壳体B1上设置有供第一驱动机构32操作注射主体B3的第一孔口B7，以便第一驱动机构32进入操作注射主体B3，从而使注射头B4从容纳槽B21和试剂反应槽B22吸取试剂或样本和/或向孔B21和试剂反应槽B22添加试剂或样本。壳体B1上还设置有与注射头B4对应的第二孔口B6，以使得第二驱动机构32’的活塞杆322’插入第二孔口B12内以推动注射头B4进行升降运动。当需要向容纳槽B21和试剂反应槽B22内移液时，通过第二驱动机构32’驱动注射头B4下降，当圆形底盘B2旋转时，注射头B4上升，以避免妨碍圆形底盘B2转动。注射头B4上下运动的范围优选最低时注射头B4的底端能达到容纳槽B21和试剂反应槽B22的最深处，最高时能使注射头B4高于圆形底盘B2的上表面。

如图4所示，在一种示例性实施例中，试剂装载槽B22还包括适用于装载可拆卸容器的容器装载槽B22A，以方便存放需不同温度存放的试剂。

在一种示例性实施例中，注射主体B3包括注射筒和注射推杆，该注射推杆可移动地设置在注射筒内，注射推杆前端的注射筒内设置有注射腔，该注射腔与注射头B4流体连通；在注射筒和注射推杆之间还设置有将注射推杆复位的第一弹性件，例如压缩弹簧。

如图17所示，在一种示例性实施例中，壳体B1内设置有从壳体B1的顶壁向下延伸两根导向柱B7，注射头B4上设置有分别与两根导向柱B7配合的两个导向孔，以引导注射头B4进行升降运动。导向柱B7的自由端和注射头B4之间的部分上套设有适用于将注射头B4复位的第二弹性件B8，例如压缩弹簧。

如图5所示，在一种示例性实施例中，保持槽包括顶板104、底板105以及分别与顶板104和底板105连接的第一侧板102、第二侧板和第三侧板103围合形成，第一侧板102和第三侧板103相对设置且第一侧板102和第三侧板103之间的距离稍大于卡盒B的宽度，底板105与保持支架101连接，在与第二侧板相对的一侧形成适用于放入卡盒B的开口。

如图5和图6所示，在一种示例性实施例中，供液驱动单元包括通过连接件33与顶板104连接并与顶板104间隔一定距离的安装板31，以及安装在安装板31上的4个第一驱动机构32和4个第二驱动机构32’,每个第一驱动机构32和每个第二驱动机构32’均包括设于安装板31上的推杆电机321、321’，例如经由推杆支架326、326’固接于推杆电机321、321’的输出轴上的活塞杆322、322’。第一驱动机构32的活塞杆322插设在第一孔口B7内，并且该活塞杆322的自由端抵靠在卡盒B内的注射主体B3的注射推杆上，以通过该活塞杆322驱动卡盒B的注射主体B3的注射推杆，使得注射推杆压缩注射腔，从而使得与注射腔连通的注射头B4将试剂或样本添加到容纳槽B21和试剂反应槽B22内，或者与弹簧协作从容纳槽B21和试剂反应槽B22内吸取试剂或样本。其中，吸取的试剂的量可通过控制注射推杆的移动距离来实现。第二驱动机构32’的活塞杆322’插设在第二孔口B6内，并且该活塞杆322’的自由端抵靠在卡盒B内的注射头B4上，当需要从容纳槽B21和试剂反应槽B22内吸取试剂或样本或者将试剂或样本添加到容纳槽B21和试剂反应槽B22内，驱动注射头B4下降，以便于进行注吸操作，当需要转动圆形底盘B2时，通过第二弹性件B8将注射头B4复位，以避免妨碍圆形底盘B2转动。

如图6所示，在一种示例性实施例中，每个第一驱动机构32或第二驱动机构32’还包括用于控制活塞杆322、322’行程的下止点的第一传感器323、323’，例如光电开关。该第一传感器323、323’经由第一传感器支架324、324’安装在安装板31上，当活塞杆322、322’向下移动，以使得注射头B4的底端接触卡盒B的圆形底盘2的孔B21、B22的底部时，推杆支架326、316’能触发该第一传感器323、323’，以通过控制器控制推杆电机使活塞杆322、322’复位。

此外，如图1和图5所示，在一种示例性实施例中，该安装板31上设置有对活塞杆322、322’导向的导向孔，该导向孔和活塞杆322、322’之间设置有衬套325、325’。此外，该供液驱动单元3还包括与安装板31连接的走线架34，以便于第一传感器323、323’和推杆电机321、321’的走线。

如图7和图8所示，在一种示例性实施例中，卡盒锁紧单元2包括锁紧支架201、锁紧门闩和第一升降机构。其中，锁紧支架201位于卡盒保持单元1的第二侧板的一侧，包括三足锁定支座以及与三足锁定支座的上部连接的锁定立板。锁紧门闩经由第一升降机构与所述锁紧支架201连接，并包括延伸至底板104下方的环形水平部208以及从环形水平部208远离锁紧支架201的一端向上突出的门闩部211，底板104上设置有与门闩部211对应的通孔106。以使得当所述卡盒B在所述保持槽内就位后，所述门闩部211通过所述第一升降机构上升以从所述通孔106伸至所述保持槽内，从而与所述第二侧板一起限制所述卡盒B在前后方向上的运动。

如图7和图8所示，在一种示例性实施例中，第一升降机构包括与锁紧支架201转动式连接的第一凸轮210、与第一凸轮210转动式连接的第一连杆207，以及与第一连杆207滑动连接的第一滑块206，锁紧门闩的连接部203与第一滑块206连接，锁紧支架201上还设置有与锁紧门闩的连接部203滑动连接的第一滑轨202，以使得当第一凸轮210转动时，带动第一滑块206运动，进而带动锁紧门闩上下运动。第一升降机构还包括用于驱动第一凸轮210转动的第一驱动电机212，该第一驱动电机212与控制器8连接。

如图7和图8所示，在一种示例性实施例中，第一连杆207位于第一凸轮210和第一滑块206之间的部分上套设有弹簧209，以使得当第一滑块206向上滑动时，门闩部212在弹簧209的作用下从通孔106弹至保持槽内。

如图7和图8所示，在一种示例性实施例中，卡盒锁紧单元2还包括适用于感测门闩部212是否从通孔106伸至保持槽内的第二传感器，该第二传感器与控制器8连接，以使得当第二传感器感测到门闩部212从通孔106伸至保持槽内时，控制器8控制第一驱动电机212停止动作。该第二传感器包括安装在锁紧支架201上的光电开关204，以及与锁紧门闩的连接部203连接的光电挡片205，当门闩部212从通孔106伸至保持槽内时，光电挡片205与光电开关204相对应。

如图8所示，在一种示例性实施例中，卡盒锁紧单元2还包括与第一凸轮210同步转动的第一轮215，第一轮215上设置有适用于检测门闩部212是否复位的第三传感器，该第三传感器与控制器8连接。该第三传感器包括安装在锁紧支架201上的光电开关214，以及与第一轮215连接的光电挡片，当实验结束第一凸轮210向下转动，通过第一连杆207将锁紧门闩拉下，直到光电挡片触发光电开关214，此时通过控制器8控制第一驱动电机212停止动作。

在一种示例性实施例中，保持槽的第一侧板102和/或第三侧板103的内侧面上还设置有控制开关（未示出），例如微动开关，控制开关与第一升降机构连接，以使得当将卡盒B放入保持槽内时，卡盒触碰到控制开关，以启动卡盒锁紧单元2的第一驱动电机212驱动第一凸轮210和第一轮215转动，以使得与第一连杆207滑动连接的第一滑块206向上滑动，压紧弹簧209积蓄弹性势能，直到卡盒B被推至卡槽底部，门闩部212顺势从卡槽的底板105上的通孔106弹出，从而锁住卡盒B防止其前后移动。

如图8所示，在一种示例性实施例中，由于零件几乎都安装在锁紧支架201的一侧，因此为了保持锁紧支架201的平衡，锁紧支架201的与安装有第一升降机构的一侧相反的一侧上设置有加强筋213。

如图9、图10和图11所示，在一种示例性实施例中，卡盒旋转驱动单元4还包括驱动机构41，该驱动机构41安装在转盘架405上，并包括与转盘架405转动式连接的转轴411，也就是说，转盘架405的中心处设置有通孔，转轴411穿过该通孔并与转盘架405可转动地连接，即，转盘架405和转轴422可分别绕经过圆形底盘B2中心的纵向中心线转动。该卡盒旋转驱动单元4还包括用于驱动转轴411转动的第二驱动电机417，转轴411的上部设置有推杆安装孔，推杆412插设在推杆安装孔内，并通过销钉413与转轴411连接，转轴411上设置有供销钉413上下移动的长形孔，推杆安装孔的底部与推杆412之间设置有弹簧416，推杆412的顶部设置有与卡盒B的圆形底盘B2配合的T形接头415。该卡盒旋转驱动单元还包括释放机构42，该释放机构42包括安装在转盘架405的释放支架425以及保持件，该保持件经由第二升降机构与释放支架425滑动连接，保持件423上设置有供推杆412插入的通孔，推杆412上设置有限制保持件423在推杆412的轴向上运动的保持部414。

如图9所示，在一种示例性实施例中，卡盒旋转驱动单元4还包括用于驱动转盘架405转动的驱动机构，该驱动机构包括驱动轮403以及由驱动轮403驱动的从动轮402，该从动轮402与转盘架405连接，该驱动机构还包括用于驱动驱动轮403的第三驱动电机404，以通过第三驱动电机404驱动转盘架405转动。

如图12所示，在一种示例性实施例中，第二升降机构包括与释放支架425转动式连接的第二凸轮422、与第二凸轮422转动式连接的第二连杆427，以及与第二连杆427转动式连接的第二滑块424，释放支架425上还设置有与第二滑块424配合的第二滑轨426，保持件426与第二滑块424连接，以在第二滑块424的带动下进行升降运动。

如图12所示，在一种示例性实施例中，第二升降机构还包括用于驱动第二凸轮422转动的第三驱动电机429，第三驱动电机429与控制器8连接。

如图11所示，在一种示例性实施例中，卡盒旋转驱动单元4还包括适用于检测从动轮402复位的第四传感器，该第四传感器与控制器8连接。具体地，该第四传感器包括位于驱动基座401上的光电开关407以及与光电开关407配合的光电挡片406，以使得当从动轮402复位时，光电挡片406与光电开关407对应。

如图11所示，在一种示例性实施例中，卡盒旋转驱动单元4还包括适用于限制转轴411的转动行程的第一限位传感器和第二限位传感器，第一限位传感器和第二限位传感器分别与控制器8连接，以使得转轴411在0-180°的范围内转动。该第一限位传感器包括位于从动轮402上的第一光电开关419以及与第一光电开关419配合的光电挡片418，该光电挡片418与转轴411连接，该第二限位传感器包括位于从动轮402上的第二光电开关420和光电挡片418，该第二光电开关420与第一光电开关419呈径向对称，以使得光电挡片418与第一光电开关419对应时，通过控制器8控制第二驱动电机417启动，当光电挡片418与第二光电开关420对应时，通过控制器控制第二驱动电机417复位，从而将转轴411的行程控制在0-180°的范围内。

如图9、图10和图13所示，在该实施例中，第三升降机构采用滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构的螺母上设置有加热头固定板513，加热头511的底部通过锥形弹簧512和加热头固定板513连接，以使得加热头511受力压下时，加热头能够有弹力回弹。

如图13所示，在一种示例性实施例中，加热支架514上设置有用于控制加热头511行程的上止点的上限位传感器和用于控制加热头511行程的下止点的下限位传感器。上限位传感器和下限位传感器分别与控制器8连接。该上限位传感器包括位于加热支架514上的上光电开关518以及与上光电开关518配合的光电挡片515，下限位传感器包括位于加热支架514上的下光电开关517以及与下光电开关517配合的光电挡片515。在这里，上限位传感器的光电挡片515与下限位传感器的光电挡片515为一个光电挡片515，以使得光电挡片515与上光电开关518对应时，通过与光电开关518连接的控制器8控制第四驱动电机516停止运行，此时加热头511位于上止点处，卡盒B的圆形底盘B2上的试剂反应槽B22贴靠在加热头511上的加热槽内，以通过加热头511对试剂反应槽B22进行加热。当不需要加热时，通过控制器8控制第四驱动电机516反向运行，以带动加热头511下行，当光电挡片515与下光电开关518对应时，通过控制器8控制第四驱动电机516停止运行，当此加热头511回到初始位置。光电挡片515的位置是可调节的，例如通过长形孔来安装条件，以保证加热头511在上止点时，光电挡片515与光电开关518对应，在下止点时，光电挡片515与下光电开关517对应。

如图14所示，在一种示例性实施例中，该基因测序文库制备装置还包括靠近保持槽的第二侧板设置的杀菌单元6，杀菌单元包括杀菌支架61以及位于杀菌支架61上的紫光灯62，保持槽的第二侧板上设置有例如梯形的窗口，以使得紫光灯62照射到保持槽内的卡盒B上。

如图14所示，在一种示例性实施例中，该基因测序文库制备装置还包括识别单元7，识别单元7包括通过窗口能够读取保持槽内的卡盒B上的标签的阅读器72，阅读器72经由阅读器支架71设置在杀菌支架61上。

如图15和图16所示，在一种示例性实施例中，该基因测序文库制备装置还包括，还包括位于保持支架、锁紧支架、杀菌支架以及控制器8下方的散热单元9，散热单元9包括支撑板91以及从支撑板91的周向边缘向下延伸的侧板93，支撑板91的下方设置有风扇，风扇固定在位于支撑板下方的底板94上，在支撑板91与风扇对应的位置处设置有风口92。在散热单元的四个角落处上均设置有胶脚垫95。当加热单元开始工作时，加热头代替人工温浴操作，当加热完成后，底部的风扇工作帮助更快的降温。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本发明亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。

Claims (24)

1.一种基因测序文库制备装置，包括：

卡盒保持单元，包括保持支架以及位于所述保持机架上并适用于保持卡盒的保持槽；

卡盒锁紧单元，适用于将所述卡盒锁紧在所述保持槽内；

供液驱动单元，适用于驱动所述卡盒的注射单元的注射主体的第一驱动机构以及适用于驱动与所述注射主体流体流通的注射头升降的第二驱动机构，以使得所述注射头向所述卡盒的圆形底盘上的容纳槽和试剂反应槽进行注吸操作；

卡盒旋转驱动单元，适用于驱动所述卡盒的圆形底盘绕其自身轴线转动，以使得所述注射头能够向所述圆形底盘上的多个容纳槽和试剂反应槽进行注吸操作；所述卡盒旋转驱动单元包括驱动基座以及与所述驱动基座转动式连接的转盘架；

加热单元，所述加热单元包括多个加热模块，每个所述加热模块均包括与所述转盘架连接的加热支架以及加热头，所述加热头通过第三升降机构与所述加热支架连接，所述多个加热模块的加热支架沿所述转盘架的周向间隔地排布，所述加热头上设置有保持所述卡盒的试剂反应槽的保持槽；以及

控制器，所述控制器控制所述卡盒保持单元、所述卡盒锁紧单元、所述供液驱动单元、所述卡盒旋转驱动单元以及所述加热单元的工作状态。

2.根据权利要求1所述的基因测序文库制备装置，其中，所述保持槽包括顶板、底板以及分别与所述顶板和所述底板连接的第一侧板、第二侧板和第三侧板围合形成，所述第一侧板和所述第三侧板相对设置，所述底板与所述保持支架连接。

3.根据权利要求2所述的基因测序文库制备装置，其中，所述供液驱动单元包括与所述顶板连接并与所述顶板间隔一定距离的安装板，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构分别包括设于所述安装板上的推杆电机、固接于所述推杆电机的输出轴上的活塞杆，该活塞杆用于驱动所述注射主体或所述注射头。

4.根据权利要求3所述的基因测序文库制备装置，其中，所述供液驱动装置还包括用于控制所述活塞杆行程的下止点的第一传感器，该第一传感器与所述控制器连接。

5.根据权利要求2所述的基因测序文库制备装置，其中，所述卡盒锁紧单元包括：

锁紧支架；所述锁紧支架位于所述卡盒保持单元的所述第二侧板的一侧；

锁紧门闩，所述锁紧门闩经由第一升降机构与所述锁紧支架滑动连接，并包括位于所述底板下方的环形水平部以及从所述环形水平部向上突出的门闩部，所述底板上设置有与所述门闩部对应的通孔，以使得当所述卡盒在所述保持槽内就位后，所述门闩部通过所述第一升降机构上升以从所述通孔伸至所述保持槽内，从而与所述第二侧板一起限制所述卡盒在前后方向上的运动。

6.根据权利要求5所述的基因测序文库制备装置，其中，所述第一升降机构包括与所述锁紧支架转动式连接的第一凸轮、与所述第一凸轮转动式连接的第一连杆，以及与所述第一连杆滑动连接的第一滑块，所述锁紧支架上还设置有与所述第一滑块配合的第一滑轨，所述锁紧门闩与所述第一滑块连接，以在所述第一滑块的带动下进行升降运动。

7.根据权利要求6所述的基因测序文库制备装置，其中，所述第一升降机构还包括用于驱动所述第一凸轮转动的第一驱动电机，所述第一驱动电机与所述控制器连接。

8.根据权利要求6所述的基因测序文库制备装置，其中，所述第一连杆位于所述第一凸轮和所述第一滑块之间的部分上套设有弹簧，以使得当所述第一滑块向上滑动时，所述门闩部能够在所述弹簧的作用下从所述通孔弹至所述保持槽内。

9.根据权利要求6所述的基因测序文库制备装置，其中，所述卡盒锁紧单元还包括适用于感测所述门闩部是否从所述通孔伸至所述保持槽内的第二传感器，所述第二传感器与所述控制器连接。

10.根据权利要求6所述的基因测序文库制备装置，其中，所述卡盒锁紧单元还包括与所述第一凸轮同步转动的第一轮，所述第一轮上设置有适用于检测所述门闩部是否复位的第三传感器，所述第三传感器与所述控制器连接。

11.根据权利要求5所述的基因测序文库制备装置，其中，所述保持槽的第一侧板和/或第三侧板的内侧面上还设置有控制开关，所述控制开关与所述第一升降机构连接，以使得当将所述卡盒放入所述保持槽内时，所述卡盒触碰到所述控制开关来启动所述第一升降机构。

12.根据权利要求5所述的基因测序文库制备装置，其中，所述锁紧支架与安装有所述第一升降机构的一侧相反的一侧上设置有加强筋。

13.根据权利要求1所述的基因测序文库制备装置，其中，所述卡盒旋转驱动单元还包括:

驱动机构，所述驱动机构安装在所述转盘架上，并包括与所述转盘架转动式连接的转轴、用于驱动所述转轴转动的第二驱动电机，所述第二驱动电机与所述控制器连接，所述转轴的上部设置有推杆安装孔，所述推杆插设在所述推杆安装孔内，并通过销钉与所述转轴连接，所述转轴上设置有供所述销钉上下移动的长形孔，所述推杆安装孔的底部与所述推杆之间设置有弹簧，所述推杆的顶部设置有与所述卡盒的圆形底盘配合的T形接头；以及

释放压紧机构，所述释放压紧机构包括安装在所述转盘架的释放支架以及保持件，所述保持件经由第二升降机构与所述释放支架滑动连接，所述保持件上设置有供所述推杆插入的通孔，所述推杆上设置有限制所述保持件在所述推杆的轴向上运动的保持部。

14.根据权利要求13所述的基因测序文库制备装置，其中，还包括用于驱动所述转盘架转动的第三驱动机构，所述第三驱动机构包括驱动轮以及由所述驱动轮驱动的从动轮，所述从动轮与所述转盘架连接。

15.根据权利要求14所述的基因测序文库制备装置，其中，所述第二升降机构包括与所述释放支架转动式连接的第二凸轮、与所述第二凸轮转动式连接的第二连杆，以及与所述第二连杆滑动连接的第二滑块，所述释放支架上还设置有与所述第二滑块配合的第二滑轨，所述保持件与所述第二滑块连接，以在所述第二滑块的带动下进行升降运动。

16.根据权利要求15所述的基因测序文库制备装置，其中，所述第二升降机构还包括用于驱动所述第二凸轮转动的第四驱动电机，所述第四驱动电机与所述控制器连接。

17.根据权利要求14所述的基因测序文库制备装置，其中，所述卡盒旋转驱动单元还包括适用于检测所述从动轮复位的第四传感器，所述第四传感器与所述控制器连接。

18.根据权利要求14所述的基因测序文库制备装置，其中，所述卡盒旋转驱动单元还包括适用于限制所述转轴的转动行程的第一限位传感器和第二限位传感器，所述第一限位传感器和所述第二限位传感器与所述控制器连接，以使得所述转轴在0-180°的范围内转动。

19.根据权利要求1所述的基因测序文库制备装置，其中，所述第三升降机构采用滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构的螺母上设置有加热头固定板，所述加热头的底部通过锥形弹簧和所述加热头固定板连接。

20.根据权利要求1所述的基因测序文库制备装置，其中，所述加热支架上设置有用于控制所述加热头行程的上止点的上限位传感器和用于控制所述加热头行程的下止点的下限位传感器，所述上限位传感器和所述下限位传感器分别与控制器连接。

21.根据权利要求1所述的基因测序文库制备装置，其中，所述多个加热模块分别与所述卡盒的圆形底盘上的多个试剂反应槽一一对应设置，以使得所述多个加热模块能够同时对所述多个试剂反应槽进行加热。

22.根据权利要求1-21中任一项所述的基因测序文库制备装置，其中，还包括靠近所述保持槽的第二侧板设置的杀菌单元，所述杀菌单元包括杀菌支架以及位于所述杀菌支架上的紫光灯，所述保持槽的所述第二侧板上设置有窗口，以使得所述紫光灯照射到所述保持槽内的卡盒上。

23.根据权利要求22所述的基因测序文库制备装置，其中，还包括识别单元，所述识别单元包括通过所述窗口能够读取所述保持槽内的卡盒上的标签的阅读器，所述阅读器设置在所述杀菌支架上。

24.根据权利要求1-21中任一项所述的基因测序文库制备装置，其中，还包括位于所述保持支架、锁紧支架、杀菌支架以及控制器下方的散热单元，所述散热单元包括支撑板以及从所述支撑板的周向边缘向下延伸的侧板，所述支撑板的下方设置有风扇，在所述支撑板与所述风扇对应的位置处设置有风口。