CN114437925B - 一种核酸提取仪及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核酸提取仪及其控制方法，涉及分子生物技术领域，本发明的核酸提取仪，包括工作台以及机械臂，工作台包括上样区、加热振荡区、离心区、扫码开盖区以及核酸保存区，其中，上样区用于放置样本架，样本架上用于放置一个或多个容置待检样本的样本管、加热振荡区设置有加热振荡装置，离心区设置有离心装置，扫码开盖区设置有扫码开盖组件，扫码开盖组件包括相对设置的扫码枪和固定件，固定件用于固定样本管的管体，机械臂设置于工作台的上方，用于在上样区、加热振荡区以及离心区之间转移样本架，以及在上样区和扫码开盖区之间转移样本管。本发明提供的核酸提取仪，能够在提高核酸提取效率的同时，降低核酸提取的难度。

Description

一种核酸提取仪及其控制方法

技术领域

本申请涉及分子生物技术领域，具体而言，涉及一种核酸提取仪及其控制方法。

背景技术

核酸是遗传信息的载体，是最重要的生物信息分子，是分子生物学研究的主要对象，也是分子生物学的广泛研究与深入应用的基础。核酸提取是开启分子生物学研究的第一步，也是分子生物学研究中最基本、最重要的操作之一，能否有效地进行样本核酸的提取决定了基因检测、测序建库等下游实验的成败。

现阶段，样本核酸的提取需要操作人员首先将获取的样本加入样本管中，其中，样本管内预先设置有裂解液等试剂，使得样本浸泡在裂解液中，裂解液使得样本中的核酸游离在裂解液中，然后将样本管置于振荡加热设备进行振荡加热，使得核酸能够充分游离在裂解液中，然后再将振荡加热后的样本管放入离心机进行离心分层，最后提取样本管内的上清液到聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)板中进行进一步的操作，操作过程繁琐、自动化程度低、对试验人员的专业素质要求高，样本核酸提取的效率亟待提高。

发明内容

本申请的目的在于提供一种核酸提取仪及其控制方法，能够在提高核酸提取效率的同时，降低操作人员的工作强度。

本申请的实施例一方面提供一种核酸提取仪，包括工作台及机械臂，工作台包括上样区、加热振荡区、离心区、扫码开盖区以及核酸保存区，其中，上样区用于放置样本架，样本架上用于放置一个或多个容置待检测样本的样本管，加热振荡区设置有加热振荡装置，离心区设置有离心装置，扫码开盖区设置有扫码开盖组件，扫码开盖组件包括相对设置的扫码枪和固定件，固定件用于固定样本的管体，机械臂设置于工作台的上方，用于在上样区、加热振荡区以及离心区之间转移样本架，以及在上样区和扫码开盖区之间转移样本管，机械臂还用于将扫码开盖区内的样本管中待检测样本的核酸溶解液移至核酸保存区。

作为一种可实施的方式，机械臂包括平行于工作台所在平面运动的运动臂，以及与运动臂连接且沿垂直于工作台所在平面运动的执行臂，执行臂包括可各自独立工作的夹持组件和移液组件，夹持组件可夹持移动样本架或夹持样本管，移液组件用于移取样本管中待检测样本的核酸溶解液。

作为一种可实施的方式，夹持组件包括相对设置的两个移动夹爪以将待夹持物夹持于两个移动夹爪之间，移动夹爪包括垂直于夹持方向依次设置的第一夹持部和第二夹持部，第一夹持部的夹持面与样本架的被加持部的外形匹配，第二夹持部的夹持面与样本管的外形匹配。

作为一种可实施的方式，上样区设置偶数个样本架放置区，加热振荡区设置偶数个样本架放置区，离心装置内设置具有偶数个腔体的转子，腔体均布设置于转子的外周，腔体内设置吊篮，样本架放置于吊篮内以使样本管内的待检测样本溶液在离心装置的作用下离心分层。

作为一种可实施的方式，吊篮为金属吊篮或者在预设位置设置磁吸件的非金属吊篮，腔体靠近转子的旋转轴的内壁固定设置有磁体，以对静止的吊篮吸附固定。

作为一种可实施的方式，加热振荡装置的振荡平台的周壁设置有挡板，挡板为塑料挡板。

作为一种可实施的方式，振荡平台表面设置有磁铁，样本架的底部设置有金属片，以使样本架紧密贴合振荡平台。

作为一种可实施的方式，扫码枪扫描夹持组件夹持的样本管管体的数据信息，固定件包括固定夹爪，固定夹爪夹持样本管的管体以与夹持组件配合开启或关闭样本管的管盖，扫码开盖组件还包括底座以及通过直线轴承和导向轴连接的浮动支架，底座与浮动支架之间和设置有缓冲件，扫码枪和两个固定夹爪分别固定设置于浮动支架上。

作为一种可实施的方式，核酸保存区设置有核酸冷存箱，核酸冷存箱内设置有制冷片以及设置于制冷片上的PCR板座，PCR板座用于放置PCR板，PCR板用于存放待检测样本的核酸溶解液，核酸冷存箱包括滑动设置的舱门。

作为一种可实施的方式，核酸提取仪还包括罩设在工作台以及机械臂外的壳体，壳体的一侧面设置有试验门以及控制平台，控制平台分别与机械臂、加热振荡装置、离心装置以及扫码开盖组件连接，壳体内侧顶部设置有紫外灯。

本申请的实施例另一方面提供一种核酸提取仪的控制方法，包括以下步骤：

S101、判断加热振荡装置是否可用，若是，控制机械臂将样本架转移至加热振荡区进行加热振荡，样本架装载一个或多个容置待检测样本的样本管；

S102、判断离心装置是否可用，若是，控制机械臂将完成加热振荡的样本架转移至离心区进行离心；

S103、判断上样区是否可用，若是，控制机械臂将完成离心的样本架转移至上样区；

S104、判断扫码开盖区是否可用，若是，控制机械臂将样本架上的样本管转移至扫码开盖区，扫描样本管信息后开启样本管的管盖，吸取样本管中待检测样本的核酸溶解液并转移至核酸保存区，以及关闭样本管的管盖并将样本管转移至样本架；

S105、重复步骤S104，直至完成样本架上每一个样本管中的待检测样本的核酸提取及转移。

本申请实施例的有益效果包括：

本发明提供的核酸提取仪，包括工作台以及机械臂，工作台包括上样区、加热振荡区、离心区、扫码开盖区以及核酸保存区的工作台，其中，上样区用于放置样本架，样本架用于放置一个或多个容置待检测样本的样本管，加热振荡区设置有加热振荡装置，离心区设置有离心装置，扫码开盖区设置有扫码开盖组件，扫码开盖组件包括相对设置的扫码枪和固定件，固定件用于固定样本管的管体，机械臂设置于工作台上方，机械臂在上样区、加热振荡区以及离心区之间转移样本架，以及在上样区和扫码开盖区之间转移样本管，机械臂还用于将扫码开盖区内样本管中待检测样本的核酸溶解液转移至核酸保存区。本发明的核酸提取仪将离心装置、加热振荡装置以及扫码开盖组件集成在同一台设备中，由机械臂自动化地完成核酸提取工作，从而减少人员的操作，能够在提高核酸提取效率的同时，降低核酸提取的难度，实现核酸提取操作的自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种核酸提取仪的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种执行臂的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种移动夹爪的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种移动夹爪的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种离心装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种加热振荡装置的构示意图；

图7本申请实施例提供的一种扫描开盖组件的结构示意图；

图8为图7中沿A-A的截面图；

图9本申请实施例提供的一种核酸冷存箱的结构示意图之一；

图10位本申请实施例提供的一种核酸冷存箱的结构示意图之二；

图11本申请实施例提供的一种核酸提取仪的另一结构示意图。

图标：100-核酸提取仪；110-工作台；111-上样区；120-加热振荡装置；121-挡板；122-磁铁；123-金属片；130-离心区；131-离心装置；132-转子；133-腔体；134-吊篮；135-磁体；140-扫码开盖区；141-扫码枪；142-固定夹爪；143-底座；144-浮动支架；145-缓冲件；151-运动臂；152-执行臂；153-夹持组件；1531-移动夹爪；1532-第一夹持部；1533-第二夹持部；154-移液组件；160-样本架；161-样本管；170-核酸保存区；171-核酸冷存箱；172-制冷片；173-PCR板座；174-舱门；175-散热器；176-支架；177-隔热垫；180-壳体；182-控制平台；183-紫外灯；190-移液吸头放置区；191-移液吸头回收区。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供了一种核酸提取仪100，如图1所示，包括工作台110及机械臂，工作台110包括上样区111、加热振荡区、离心区130、扫码开盖区140以及核酸保存区170，上样区111用于放置样本架160，样本架160上用于放置一个或多个容置待检测样本的样本管161、加热振荡区设置有加热振荡装置120，离心区130设置有离心装置131，扫码开盖区140设置有扫码开盖组件，扫码开盖组件包括相对设置的扫码枪141和固定件，固定件用于固定样本管161的管体，机械臂设置工作台110的上方，用于在上样区111、加热振荡区以及离心区130之间转移样本架160，以及在上样区111和扫码开盖区140之间转移样本管161，机械臂还用于将样本管161中待检测样本的核酸溶解液从扫码开盖区转移至核酸保存区170。

核酸提取仪100工作时，操作人员将装有多个样本管161的样本架160放置于上样区111，其中，样本管161内设置有裂解液以及待检测样本，待检测样本浸泡在裂解液中，裂解液破坏待检测样本的细胞，使得待检测样本中的核酸游离在裂解液中。样本架160放置完成后，机械臂先将样本架160转移至加热振荡区的加热振荡装置120的振荡平台上，加热振荡装置120以预设的频率和时间振荡加热样本管161的中裂解液及待检测样本，使得待检测样本中的核酸更充分的游离在裂解液中，然后，机械臂将振荡加热结束后的样本架160转移至离心区130的离心装置131中，离心装置131以预设的转速以及时间对样本管161中裂解完成的液体离心分层，由于核酸和细胞的其他物质的质量不同，在离心装置131的离心运动下，核酸与细胞的其他物质分层且核酸位于样本管161上层的液体中，在完成离心分层之后，机械臂将样本架160转移至上样区111。然后，机械臂依次抓取样本架160上的样本管161转移至扫码开盖区140，扫描枪对样本管161侧壁上的数据进行扫描，识别成功后，固定件固定样本管161的管体，机械臂转动带动样本管161的管盖转动，从而实现样本管161的开盖，此后，机械臂还带动移液吸头吸取样本管161内的上层液体并转移至核酸保存区170，最后，机械臂配合固定件实现样本管161的合盖，并将取液完成的样本管161转移至上样区111的样本架160上，至此完成一个样本管161中待检测样本的核酸的提取。机械臂继续夹取下一个样本管161开始下一个样本管161的扫描、开盖、移液动作及合盖，循环往复，直至完成上样区111中所有样本管161内待检测样本的核酸的提取。

为了避免样本之间的交叉污染，通常一个样本管161的移液对应使用一个移液吸头，所以，工作台110上还设置有移液吸头放置区190和移液吸头回收区191，移液吸头放置区190设置移液吸头板座以及移液吸头放置板，移液吸头放置板上设置多个放置移液吸头的孔位，在实际使用中，机械臂抓取样本架160上的样本管161后，移动至移液吸头放置区190并扎取移液吸头，然后移动至扫码开盖区140进行扫码开盖动作，开盖后将移液吸头伸入样本管161中液面以下，执行吸液及移液动作，移液完成后在移液吸头回收区191退下已使用的移液吸头。

需要说明的是，如图1所示，为了方便操作，工作台110的台面通常具有一定的高度，而离心装置131的体积较大，可以将离心装置131设置于工作台110的台面以下，在工作台110面上对应离心装置131的位置处开设通孔，样本架160通过通孔进入离心装置131，从而有效的利用了工作台110的台面下的空间。同理，移液吸头回收区191也可以设置在工作台110的台面下。

还需要说明的是，待检测样本的核酸溶解液是指样本管依次经过加热振荡装置的振荡加热和离心装置的离心分层后，样本管中的上层液体，上层溶液中溶解有核酸。

本发明提供的核酸提取仪100，包括工作台以及机械臂，工作台包括上样区111、加热振荡区、离心区130、扫码开盖区140以及核酸保存区170，上样区111用于放置样本架160，样本架160上放置一个或多个容置待检测样本的样本管161、加热振荡区设置有加热振荡装置120，离心区130设置有离心装置131，扫码开盖区140设置有扫码开盖组件，扫码开盖组件包括相对设置的扫码枪141和固定件，固定件用于固定样本管161的管体，工作台110的上方设置机械臂，机械臂在上样区111、加热振荡区以及离心区130之间转移样本架160，以及在上样区111和扫码开盖区140之间转移样本管161，机械臂还用于将扫码开盖区140内样本管中待检测样本中核酸溶解液转移至核酸保存区170。本发明的核酸提取仪100将离心装置131、加热振荡装置120以及扫码开盖组件集成在同一台设备中，由机械臂自动化地完成核酸提取工作，从而减少人员的工作强度，能够在提高核酸提取效率的同时，降低核酸提取的难度。

可选的，如图2所示，机械臂包括平行于工作台110所在的平面运动的运动臂151，以及与运动臂151连接且垂直于工作台110所在平面运动的执行臂152，执行臂152包括并列设置且分别运动的夹持组件153和移液组件154，夹持组件153可夹持移动样本架160以及夹持样本管161，移液组件154用于在扫码开盖区140和核酸保存区170之间移液。

运动臂151和执行臂152的连接使得执行臂152可以在工作台110上方的三维空间内动作，执行臂152包括并列设置且分别运动的夹持组件153和移液组件154，其中，夹持组件153用于夹持样本架160在上样区111、加热振荡区以及离心区130之间转移，完成样本架160上样本管161内的样本的裂解和离心分层。夹持组件153还用于夹持样本管161在上样区111和扫码开盖区140转移，并在机械臂的带动下转动，与扫码开盖组件配合实现样本管161的开盖和合盖。移液组件154用于移动至移液吸头放置区190扎取移液吸头，然后移动至扫码开盖区140吸取待检测样本的核酸溶解液并转移至核酸保存区170。

需要说明的是，由于样本架160自身的体积相对较大，夹持时不容易操作，通常会在样本架160的中心位置处向外凸出设置有把柄，夹持组件153在移动样本架160时只要夹持把柄即可。

本发明实施例的一种可实现的方式中，夹持组件153包括相对设置的两个移动夹爪1531以将待夹持物夹持于两个移动夹爪1531之间，如图3、图4所示，移动夹爪1531包括垂直于夹持方向依次设置的第一夹持部1532和第二夹持部1533，第一夹持部1532的夹持面与样本架160的被夹持部的外形匹配，第二夹持部1533的夹持面与样本管161的外形匹配。

由上述可知，夹持组件153用于样本架160的夹取转移，也用于样本管161的夹取转移，由于样本架160的把柄和样本管161的材质、形状、尺寸不同，如果用同一夹持面分别夹持样本架160的把柄和样本管161，容易导致样本管161的开关盖不充分或者样本架160夹持不稳，甚至不能夹取，为了避免上述情况的发生，本发明的夹持组件153包括相对设置的两个移动夹爪1531，两个移动夹爪1531之间用于夹持样本架160或者样本管161，移动夹爪1531包括垂直于夹持方向依次设置的第一夹持部1532和第二夹持部1533，第一夹持部1532的夹持面与样本架160外形匹配，两个移动夹爪1531相互靠近时，两个第一夹持部1532的夹持面分别贴合样本架160的外表面，从而实现样本架160的可靠夹取，第二夹持部1533的夹持面与样本管161的外形匹配，两个移动夹爪1531相互靠近时，两个第二夹持部1533的夹持面分别贴合样本管161的外表面从而实现样本管161的可靠夹取。第一夹持部1532和第二夹持部1533的设置，使得夹持组件153能够分别实现对样本架160和样本管161的可靠夹取。

其中，第一夹持部1532和第二夹持部1533的具体结构本发明不做具体限定，只要能分别与样本架160和样本管161的外表面匹配即可，示例的，如图3所示，第一夹持部1532的夹持面内凹形成圆柱面，样本架160的外表面对应设置为与圆柱面对应的面，使得夹持面与样本架160的接触面积增大，从而提高夹持的可靠性，第二夹持部1533内凹形成具有夹角的两个夹持平面，与样本管161的管盖的外表面相配合；或者，如图4所示，第一夹持部1532向夹持方向凸出有凸块，样本架160，样本架160内凹形成与凸块相对应的凹部，凸块伸入凹部使得夹持组件153能够可靠的夹持样本架160，第二夹持部1533内凹形成具有夹角的两个夹持平面，与样本管161的管盖的外表面相配合。

需要说明的是，由于第一夹持部1532和第二夹持部1533依次设置，而样本架160把柄需要的夹持空间较小，样本管161需要的夹持空间较大，为了避免第一夹持部1532的夹持空间较小而影响第二夹持部1533对样本管161的夹持，将第二夹持部1533设置于移动夹爪1531的端部。

可选的，如图1、图5所示，上样区111设置偶数个样本架160放置区，加热振荡区设置偶数个样本架160放置区，离心装置131内设置具有偶数个腔体133的转子132，腔体133均布设置于转子132的外周，腔体133内设置吊篮134，样本架160放置于吊篮134内以使样本管161内的液体在离心装置131的作用下离心分层。

为了进一步的提高核酸提取仪100的工作效率，核酸提取仪100可连续对多个样本架160上的样本进行提取，所以，上样区111设置多个样本架160放置区，本领域技术人员应当知晓，离心装置131在平衡时才能够正常工作，所以，离心装置131每次需要对偶数个样本架160上的样本进行离心，对应在加热振荡区以及上样区111均设置偶数个样本架160放置区，具体的个数本发明不做限制，示例的，可以在上样区111设置4个样本架160放置区，加热振荡区设置2个样本架160放置区，离心装置131内设置两个腔体133，两个腔体133均匀的布设在转子132的外周，腔体133内设置吊篮134，样本架160放置于吊篮134内，在转子132转动时，带动吊篮134转动，从而带动样本架160上的样本管161转动。

需要说明的是，由于加热振荡装置120在工作过程中会以预设频率振荡，为了避免多个样本架160设置于同一加热振荡装置120的振荡平台上加热振荡时的相互碰撞，本发明加热振荡区内的样本放置区的数量与加热振荡装置120的个数对应，使得每个样本架160放置于一个加热振荡装置120上。

本发明实施例的一种可实现的方式中，如图5所示，吊篮134为金属吊篮，腔体133靠近转子132的旋转轴的内壁固定设置有磁体135，以对静止的金属吊篮吸附固定。

在离心装置131以预设转速和时间进行转动时，由于吊篮134自身及样本架160的自身质量的不均匀性，转动结束后吊篮134处于静止状态时的姿态具有不确定性，从而使得机械臂在放置样本架160或者取出样本架160时存在与吊篮134发生碰撞的概率，导致样本架160的转移失败，为了避免上述情况的发生，本发明在腔体133靠近转子132的旋转轴的内壁设置磁体135，而吊篮134为金属吊篮，从而使得离心装置131完成转动时，磁体135的磁力会吸引吊篮134以预设的姿态固定于腔体中的特定位置，从而避免吊篮134位置不固定而导致的样本架160转移失败。

需要说明的是，磁体135的具体结构及磁力强度本发明不做限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置，示例的，本发明在靠近转子132的旋转轴的内壁固定设置2mm厚的磁片当然，金属吊篮并不是对吊篮134具体材料的限制，当吊篮采用非金属材料制成时，为了使得吊篮134在离心完成后处于某一固定位置，可以在腔体133靠近转子132的旋转轴的内壁和吊篮靠近旋转轴的侧壁分别设置磁体，两个磁体位置对应，在两个磁体相互吸引的作用下使得吊篮134处于静止状态时以预设的姿态固定于腔体中的特定位置。

可选的，如图6所示，加热振荡装置120的振荡平台的周壁设置有挡板121，挡板121为塑料挡板。

样本架160放置于加热振荡装置120的振荡平台上，加热振荡装置120以预设频率振荡，从而使得位于振荡平台上的样本架160发生位移，有可能会直接从振荡平台上滑落，本发明在振荡平台的周壁设置挡板121，挡板121能够在样本架160滑落时阻挡样本架160继续向振荡平台外移动。当样本架160靠近挡板121时，由于加热振荡装置120的振荡，样本架160与靠近挡板121并与挡板121碰撞会发出噪音，本发明的振荡平台的面积大于样本架160的截面积，以使样本架160与挡板121保持一定的距离，同时将挡板121设置为塑料挡板，因为样本架160由金属制成，金属与塑料的碰撞相对于金属与金属的碰撞的噪音要小一些。

其中，挡板121的具体的形式及设置位置本发明不做限制，示例的，如图6所示，振荡平台为长方形的平台，在长方形的四个拐角处分别设置对应拐角的挡板121，挡板121包括相互垂直的两个面板，两个面板分别与振荡平台的边贴合设置。

本发明实施例的一种可实现的方式中，如图6所示，振荡平台表面设置有磁铁122，样本架160的底部设置有金属片123，以使样本架160紧密贴合振荡平台。

为了进一步减少振荡过程中样本架160与振荡平台产生相对位移，本发明在振荡平台表面设置有磁铁122，样本架160的底部设置有金属片123，金属片123在磁铁122磁力的吸引下，会向磁铁122靠近，从而使得样本架160紧密贴合振荡平台。

其中，磁体135和金属片123的具体形式的结构本发明不做限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行具体设定。

可选的，如图7所示，扫码枪141扫描夹持组件153夹持的样本管161侧壁的数据信息，固定件包括固定夹爪142，固定夹爪142夹持样本管161的管体以与夹持组件153配合开启或关闭样本管161的管盖。

本发明实施例的一种可实现的方式中，如图7、图8所示，扫码开盖组件还包括底座143以及通过直线轴承和导向轴连接的浮动支架144，底座143与浮动支架144之间和设置有缓冲件145，扫码枪141和固定夹爪142分别固定设置于浮动支架144上。具体地，固定夹爪142固定样本管161的管体，夹持组件153夹持样本管161的管盖并在机械臂的带动下旋转进行样本管161的开盖和合盖，由于样本管161的开盖与合盖过程中，样本管161的管盖与管体之间的相对距离发生变化，通常地，夹持组件153夹持管盖进行旋转的同时，机械臂带动夹持组件以预设速率沿管体轴线方向升降，以匹配管盖转动产生的管盖与管体之间相对距离的增减，从而实现样本管161的开盖及关盖。其中，夹持组件的升降速率根据夹持组件的旋转速率以及样本管管口螺纹的螺距确定。为了进一步增强样本管的开盖和合盖操作稳定性与便捷性，本实施例的扫码开盖组件还包括底座143以及底座143上方通过直线轴承和导向轴与底座143连接的浮动支架144，扫码枪141和两个固定夹爪142分别固定设置于浮动支架144上，底座143与浮动支架144之间和设置有缓冲件145，以调节浮动支架144与底座143之间的距离，从而使得固定夹爪142与夹持组件153之间距离可变。具体地，在无外力作用时，缓冲件145支撑浮动支架144，使浮动支架144与底座143之间的保持预设距离；在有外力作用时，缓冲件145发生形变，浮动支架144向底座143移动使得浮动支架144与底座143之间的距离减小，以及在外力作用解除后，缓冲件145恢复原状，浮动支架144复位，浮动支架144与底座143之间的距离恢复为初始距离。进行样本管的开盖或者合盖时，机械臂通过夹持组件153对浮动支架144施加外力作用，使浮动支架144向底座143移动一定距离后再对样本管进行开盖或者合盖，此时，浮动支架144可以在缓冲件145的作用下向上浮动一定距离，弥补夹持组件旋转管盖产生的管盖与管体间的距离变化与夹持组件升降距离之间的距离差，从而消除夹持组件的升降速率与夹持组件的旋转速率之间的匹配误差，避免夹持组件的升降速率与夹持组件的旋转速率不匹配造成的样本管开关盖异常情况。

本发明对缓冲件145的具体形式不做限制，示例的，可以包括多个弹簧，多个弹簧均布设置于扫码开盖组件中样本管161放置位置的外周。

可选的，如图9、图10所示，因为提取液中的核酸是很微量的，在室温下很容易蒸发，为了避免核酸蒸发，在核酸保存区170设置核酸冷存箱171，PCR板座173设置于核酸冷存箱171内，PCR板座173用于放置PCR板，PCR板用于存放提取得到的待检测样本的核酸，PCR板座173下设置制冷片172，制冷片172的制冷面与PCR板座173相贴合，制冷片172对PCR板座173降温以保证设置于PCR板座173上的核酸在低温储存，制冷片172下还设置散热器175，制冷片172的散热面与散热器175贴合，制冷片172制冷时产生的热量从制冷片172的散热面传递至散热器175并沿散热器175散出，现有技术中为了使得制冷片172能够与散热器175和PCR板座173紧密贴合，通常使用螺钉依次穿过PCR板座173、制冷片172和散热器175并固定，使得螺钉同时与PCR板座173和散热器175接触，从而使得散热器175与PCR板座173之间形成热桥而导致PCR板座173被直接导热，从而影响制冷效果。本发明为了提高制冷效果，在PCR板座173的外圈设置有支架176，支架176的内圈与PCR板座173的外圈抵接以对PCR板座173进行下压，使其与制冷片172紧密贴合，替换使用螺钉固定的方式，支架176阻隔散热器175与PCR板座173的直接接触，从而降低散热器175上的热量通过螺钉传递至PCR板座173的可能，提高制冷效果。示例的，支架176与PCR板座173可以使用台阶面进行抵接。其中，支架176采用隔热材料制成，进一步降低散热器175上的热量通过支架176传递至PCR板座173，从而提高PCR冷存箱的制冷效果。

另外，为了进一步降低散热器175上的热量通过支架176传递至PCR板座173，可以在PCR板座173与支架176抵接处设置隔热垫177，隔热垫177的外形与PCR板座173与支架176抵接处的形状匹配，具体的，在对PCR冷存箱进行组装时，先将制冷片172的散热面与散热器175贴合，制冷片172的制冷面与PCR板座173贴合，随后将隔热垫177扣设在PCR板座173的外圈上，以使隔热垫177的内圈与PCR板座173的外圈抵接，再将支架176扣设在隔热垫177的外圈上，通过台阶扣合抵接，使得支架176通过隔热垫177压紧PCR板座173，从而使得制冷片172的制冷面与PCR板座173相贴合，制冷片172的散热面与散热器175贴合，从而保证制冷片172制冷效果和散热效果。使PCR板座173保持满足核酸保存条件的温度，有效地保证了存放于PCR板座173上的待测样本核酸的保存质量。

核酸冷存箱171还包括滑动设置的舱门174。舱门174由丝杆电机驱动，当待检测样本的核酸提取完成并全部转移至PCR板后，丝杆电机驱动舱门174关闭，防止核酸被污染同时减少核酸蒸发。本发明的核酸冷存箱171布局紧凑、结构形式简单。

需要说明的是，为了更清楚的显示丝杆电机的安装结构，图9为去除了舱门174上的门板的核酸冷存箱171的结构示意图，在实际使用中，门板是安装在舱门174的空缺部位的，而且门板是可拆卸地连接在舱门174上，便于操作人员对门板内侧清洁消毒。

本发明实施例的一种可实现的方式中，如图11所示，核酸提取仪100还包括罩设在工作台110以及机械臂外的壳体180，壳体180的一侧面设置有试验门以及控制平台182，控制平台182分别与机械臂、加热振荡装置120、离心装置131以及扫码开盖组件连接，壳体180内侧顶部设置有紫外灯183。

壳体180的设置使得整个核酸提取过程在密闭腔室内完成，避免了外界环境和工作台110内部的相互交叉污染。试验门的设置方便操作人员对上样区111进行放置样本架160和对移液吸头放置区190放置移液吸头。控制平台182用于控制核酸提取仪100的工作，控制平台182包括控制器以及与控制器连接的显示器，显示器使得核酸提取仪100的工作过程及信息显示，便于操作人员观察。

在完成所有样本架160上的样本管161的核酸提取后，可以保持试验门关闭，开启紫外灯183，对核酸提取仪100的工作区进行紫外消杀。

需要说明的是，为了更清晰的显示工作台110上的具体结构，图11中的壳体180为去除部分罩体的结构示意图，在实际使用中，壳体180将整个工作台110及机械臂罩设在内，试验门与控制平台182位于同一面上。

本发明还提供了一种核酸提取仪的控制方法，包括以下步骤：

S101、判断加热振荡装置是否可用，若是，控制机械臂将样本架转移至加热振荡区进行加热振荡，样本架装载一个或多个容置待检测样本的样本管。

在核酸提取仪开始工作之前，操作人员将样本架放置于上样区，样本架上装载一个或多个样本管，其中，样本管放置有待检测样本以及裂解液，待检测样本浸泡在裂解液中。然后启动核酸提取仪，控制器首先判断加热振荡装置是否可用，若是，则控制机械臂将样本架转移至加热振荡区的振荡平台上，并开启加热振荡装置，加热振荡装置以预设频率和时间对样本管中的裂解液及待检测样本进行加热振荡，使得待检测样本中的核酸充分游离在裂解液中。

另外，控制器还包括报警模块，当控制器判断加热振荡装置处于不可用状态时，控制器发出报警信号给报警模块，报警模块报警以提示工作人员检查加热振荡装置。

S102、判断离心装置是否可用，若是，控制机械臂将完成加热振荡的样本架转移至离心区进行离心。

完成加热振荡的样本架上的样本管中的待检测样本中的核酸充分游离在裂解液中，控制器进一步判断离心装置是否可用，若是，则控制机械臂将完成加热振荡的样本架转移至离心区进行离心，离心装置以预设的转速以及时间对样本管中裂解完成的液体离心分层，由于核酸和细胞的其他物质的质量不同，在离心装置离心运动下，核酸与细胞的其他物质分层且核酸位于样本管上层的液体中。

同样，当控制器判断离心装置不可用时，控制器发出报警信号给报警模块，报警模块报警以提示工作人员检查离心装置。

S103、判断上样区是否可用，若是，控制机械臂将完成离心的样本架转移至上样区。

完成待检测样本离心后，控制器进一步判断上样区是否可用，例如，上样区设置偶数个样本架放置区，判断上样区是否存在至少一个空闲的样本架放置区，若是，则控制机械臂将完成离心的样本架转移至上样区。

S104、判断扫码开盖区是否可用，若是，控制机械臂将样本架上的样本管转移至扫码开盖区，扫描样本管信息后开启样本管的管盖，吸取样本管中待检测样本的核酸溶解液并转移至核酸保存区，以及关闭样本管的管盖并将样本管转移至样本架。

完成离心的样本架上的样本管中的核酸位于样本管上层的液体中，需要对上层的液体进行吸取并转移，若控制器判断扫码开盖区可用，则控制机械臂将样本架上单个的样本管依次从上样区转移至扫码开盖区，机械臂配合扫码开盖组件对样本管进行开盖、吸取吸取样本管中待检测样本的核酸溶解液并转移至核酸保存区，以及关闭样本的盖并将提取完成的样本管转移回样本架上。

S105、重复步骤S104，直至完成样本架上每一个样本管中的待检测样本的核酸提取及转移。

重复步骤S104，完成样本架上每一个样本管中的待检测样本的核酸提取及转移，至此，该样本架上全部待检测样本的核酸溶液均提取至核酸保存区中的PCR板中，可以用于后续的基因检测操作。

本实施例的控制方法控制核酸提取仪连续执行步骤S101-S105，从而实现自动化核酸提取。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核酸提取仪，其特征在于，包括工作台及机械臂，所述工作台包括上样区、加热振荡区、离心区、扫码开盖区以及核酸保存区，其中，所述上样区用于放置样本架，所述样本架上用于放置一个或多个容置待检测样本的样本管，所述加热振荡区设置有加热振荡装置，所述离心区设置有离心装置，所述扫码开盖区设置有扫码开盖组件，所述扫码开盖组件包括相对设置的扫码枪和固定件，所述固定件用于固定所述样本管的管体，所述机械臂设置于所述工作台上方，用于在所述上样区、所述加热振荡区以及所述离心区之间转移所述样本架，以及在所述上样区和所述扫码开盖区之间转移所述样本管，所述机械臂还用于将所述扫码开盖区内所述样本管中待检测样本的核酸溶解液移至所述核酸保存区;

所述扫码开盖组件还包括底座以及通过直线轴承和导向轴连接的浮动支架，所述底座与所述浮动支架之间还设置有缓冲件，所述固定件包括固定夹爪，所述扫码枪和两个所述固定夹爪分别固定设置于所述浮动支架上；

所述机械臂包括平行于所述工作台所在平面运动的运动臂，以及与所述运动臂连接且垂直于所述工作台所在平面运动的执行臂，所述执行臂包括可各自独立工作的夹持组件和移液组件，所述夹持组件可夹持所述样本架以及夹持所述样本管，所述移液组件用于移取所述样本管中待检测样本的核酸溶解液；

所述固定夹爪固定所述样本管的管体，所述夹持组件夹持所述样本管的管盖并在所述机械臂的带动下旋转进行所述样本管的开盖和合盖。

2.根据权利要求1所述的核酸提取仪，其特征在于，所述夹持组件包括相对设置的两个移动夹爪以将待夹持物夹持于两个移动夹爪之间，所述移动夹爪包括垂直于夹持方向依次设置的第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部的夹持面与所述样本架的被夹持部的外形匹配，所述第二夹持部的夹持面与所述样本管的外形匹配。

3.根据权利要求1所述的核酸提取仪，其特征在于，所述上样区设置偶数个样本架放置区，所述加热振荡区设置偶数个样本架放置区，所述离心装置内设置具有偶数个腔体的转子，所述腔体均布设置于所述转子的外周，所述腔体内设置有吊篮，所述样本架放置于所述吊篮内以使所述样本管内的待检测样本溶液在所述离心装置的作用下离心分层。

4.根据权利要求3所述的核酸提取仪，其特征在于，所述吊篮为金属吊篮或者在预设位置设置磁吸件的非金属吊篮，所述腔体靠近所述转子的旋转轴的内壁固定设置磁体，以对静止的所述吊篮吸附固定。

5.根据权利要求1所述的核酸提取仪，其特征在于，所述加热振荡装置的振荡平台的周壁设置有挡板，所述挡板为塑料挡板。

6.根据权利要求5所述的核酸提取仪，其特征在于，所述振荡平台表面上设置有磁铁，所述样本架底部设置有金属片，以使所述样本架紧密贴合所述振荡平台。

7.根据权利要求1所述的核酸提取仪，其特征在于，扫码枪扫描所述夹持组件夹持的所述样本管管体的数据信息，所述固定夹爪夹持所述样本管的管体以与所述夹持组件配合开启或关闭所述样本管的管盖。

8.根据权利要求1所述的核酸提取仪，其特征在于，所述核酸保存区设置有核酸冷存箱，所述核酸冷存箱内设置有制冷片以及设置于所述制冷片上的PCR板座，所述PCR板座用于放置PCR板，所述PCR板用于存放所述待检测样本的核酸溶解液，所述核酸冷存箱包括滑动设置的舱门。

9.根据权利要求1-8任一项所述的核酸提取仪，其特征在于，还包括罩设在所述工作台以及所述机械臂外的壳体，所述壳体的一侧面设置有试验门以及控制平台，所述控制平台分别与所述机械臂、所述加热振荡装置、所述离心装置以及所述扫码开盖组件连接，所述壳体内侧顶部设置有紫外灯。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的核酸提取仪的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、判断加热振荡装置是否可用，若是，控制机械臂将样本架转移至加热振荡区进行加热振荡，所述样本架装载一个或多个容置待检测样本的样本管；

S102、判断离心装置是否可用，若是，控制所述机械臂将完成加热振荡的样本架转移至离心区进行离心；

S103、判断上样区是否可用，若是，控制所述机械臂将完成离心的样本架转移至所述上样区；

S104、判断扫码开盖区是否可用，若是，控制所述机械臂将所述样本架上的样本管转移至所述扫码开盖区，扫描所述样本管信息后开启所述样本管的管盖，吸取所述样本管中待检测样本的核酸溶解液并转移至核酸保存区，以及关闭所述样本管的管盖并将所述样本管转移至所述样本架；

S105、重复步骤S104，直至完成所述样本架上每一个所述样本管中的待检测样本的核酸提取及转移。