CN114752491A - 一种基因提取模块及基因检测设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种基因提取模块及基因检测设备,属于基因检测技术领域。基因提取模块包括基座、牵引机构和核酸提取机构,基座包括沿第一方向延伸设置的提取通道,提取通道在第一方向依次包括放置工位、提取工位、产物转移工位和收集工位,放置工位用于放置试剂盒,提取工位用于核酸提取,产物转移工位用于对提取后的产物进行转移,收集工位用于对完成产物转移后的试剂盒进行收集;牵引机构设于基座,牵引机构被配置为牵引试剂盒在提取通道中沿第一方向移动,以使试剂盒从放置工位依次经过提取工位和产物转移工位后到达收集工位。这种基因提取模块能够提高对基因的检测效率。
Description
技术领域
本申请涉及基因检测技术领域,具体而言,涉及一种基因提取模块及基因检测设备。
背景技术
基因检测包括对样品采集和对样品的基因处理,基因检测通常在专门的PCR实验室内进行,占用空间较大,基因检测过程自动化程度低,人工干预较多。目前,市面上也出现了一些基因分析设备,能够实现“样本进、结果出”,但是现有的基因分析设备在样品上样时需要先将样本管盖人为提前打开,无形中增加了操作人员劳动强度,且极易对操作人员造成感染,且还增加了人工误操作影响检测结果的风险,并且核酸提取时只有一个提取工位,一个提取工位只能单样本依次进行提取,因此现有的基因检测设备存在基因检测效率较低的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种基因提取模块及基因检测设备,以提高对基因的检测效率。
第一方面,本申请实施例提供一种基因提取模块,基因提取模块包括基座、牵引机构和核酸提取机构,基座包括沿第一方向延伸设置的提取通道,所述提取通道在所述第一方向依次包括放置工位、提取工位、产物转移工位和收集工位,所述放置工位用于放置试剂盒,所述提取工位用于核酸提取,所述产物转移工位用于对提取后的产物进行转移,所述收集工位用于对完成产物转移后的试剂盒进行收集;牵引机构设于所述基座,所述牵引机构被配置为牵引所述试剂盒在所述提取通道中沿所述第一方向移动,以使所述试剂盒从所述放置工位依次经过所述提取工位和所述产物转移工位后到达所述收集工位;核酸提取机构设于所述提取工位处,所述核酸提取机构用于对所述试剂盒内的样本进行核酸提取。
在上述技术方案中,基因提取模块采用流水线式的核酸提取工作模式,将待测的试剂盒放置于基座的放置工位处,向试剂盒内加样本和加试剂,然后试剂盒在牵引机构的驱动作用下,可将试剂盒由放置工位转移至提取工位处进行核酸提取,提取工位处配套有核酸提取机构,可对试剂盒进行正常的核酸提取步骤,如裂解、洗涤和洗脱,然后试剂盒内的核酸分离完成后,在牵引机构的作用下,带动试剂盒由提取工位移动至产物转移工位,在产物转移工位处对试剂盒内的核酸产物转移至后续的PCR体系构建区,然后试剂盒在牵引机构的作用下,由产物转移工位移动至收集工位,收集工位可对产物转移后的试剂盒进行转移收集。因此本方案中,通过在基座上设置的牵引机构,牵引机构可让试剂盒在基座的提取通道上形成完整的核酸提取工序,大大提高了基因提取模块中核酸提取的连贯性,即从试剂盒放置、加样、加试剂、核酸提取、产物转移以及试剂盒的转移收集这一系列操作都在基座的提取通道上进行,并且利用牵引机构的牵引作用实现,并且在前一个试剂盒在提取工位进行核酸提取时,放置工位处的后一个试剂盒已经准备加样就绪,待前一个试剂盒核酸提取完成后,后一个位于放置工位处的试剂盒可以马上在牵引机构的作用下,进入提取工位内进行核酸提取,中间没有间断,连贯性强,提高了核酸提取的提取效率。
另外,本申请实施例提供的基因提取模块还具有如下附加的技术特征:
在一些实施例中,所述提取通道包括沿第二方向相对的两个侧壁,所述第二方向垂直于所述第一方向设置,所述侧壁上设有沿所述第一方向延伸的导向槽,所述导向槽用于引导所述试剂盒在所述提取通道内移动。
上述技术方案中,通过基座侧壁上形成有导向槽,导向槽可以对试剂盒在提取通道内的移动提供导向和支撑作用,从而保证试剂盒在提取通道中移动过程的稳定性和定向性,使得试剂盒在提取通道内的核酸提取过程更加稳定可靠,从而降低了试剂盒在提取通道内移动过程试剂盒出现试剂液洒出的概率。
在一些实施例中,所述牵引机构包括抓取单元和第一驱动组件,抓取单元沿所述第一方向可移动地设于所述基座,用于抓取和释放所述试剂盒;第一驱动组件设于所述基座,用于驱动所述抓取单元在所述基座上沿所述第一方向往复移动。
上述技术方案中,通过抓取单元可以带着试剂盒在提取通道上定向移动,从而可以使得试剂盒依次完成核酸提取和产物转移等工序。
在一些实施例中,所述抓取单元包括移动件、钩爪部和弹性件,移动件沿所述第一方向可移动地设于所述基座;钩爪部可转动地连接于所述移动件,所述钩爪部上设有导向斜面和锁止槽;弹性件设于所述钩爪部与所述移动件之间,所述弹性件用于向所述钩爪部施加弹性力;当所述移动件移动至所述钩爪部的所述导向斜面与所述试剂盒的锁止部接触时,所述锁止部能挤压所述钩爪部并驱使所述钩爪部转动,以使所述弹性件积蓄弹性势能;所述弹性势能用于在所述锁止槽卡入所述锁止部时,驱使所述钩爪部转动复位,以使所述锁止部与所述锁止槽卡接。
上述技术方案中,通过抓取单元中的钩爪部与移动件转动设置,当移动件移动至钩爪部的导向斜面与位于放置工位处的试剂盒上的锁止部接触时,由于试剂盒静止不动,移动件挤压试剂盒,即钩爪部挤压锁止部,而钩爪部与移动件转动配合,钩爪部上的导向斜面可以对钩爪部进行导向,从而引导钩爪部转动,此时弹性件被压缩,从而积蓄弹性势能,移动件继续挤压锁止部,直到钩爪部上的锁止槽卡入于锁止部内时,此时弹性势能释放,并作用于钩爪部转动复位,从而使得锁止部卡入于锁止槽内,从而实现抓取单元的钩爪部与试剂盒上的锁止部的自动挤压卡接,不需要人为参与,可以自动实现抓取单元与试剂盒之间的连接,自动化程度高,这样抓取单元便可以带着试剂盒在提取通道内的放置工位、提取工位、产物转移工位和收集工位移动。
在一些实施例中,所述第一驱动组件包括第一驱动件、带轮以及同步带,所述第一驱动件安装于所述基座,所述第一驱动件用于驱动所述带轮转动,所述同步带与所述带轮传动配合,并沿所述第一方向延伸设置,所述移动件连接于所述同步带,并在所述第一驱动件的作用下跟随所述同步带在所述基座上沿所述第一方向移动。
上述技术方案中,通过将第一驱动组件设置为同步带形式的驱动方式,占用面积更小,结构形式更加紧凑,并且同步带的驱动方式稳定可靠,第一驱动件可以设置在基座上提取通道的外侧,同步带可以沿着基座的顶部设置,从而使得第一驱动组件不会占用提取通道的内部空间,便于核酸提取机构的空间布置。
在一些实施例中,所述基座在所述提取工位处设有提取舱,所述核酸提取机构设于所述提取舱内,所述提取舱用于将所述放置工位与所述产物转移工位分隔。
上述技术方案中,通过在基座上设置有提取舱,提取舱可以起到将放置工位和产物转移工位隔离的效果,使得提取舱的内部处于一个相对密闭的环境中,降低了核酸提取过程中所产生的气体泄露的概率,从而使得核酸提取的过程更加安全环保。
在一些实施例中,所述提取舱在所述第一方向的两侧与所述提取通道的底壁之间形成有避让口,所述避让口用于供所述试剂盒进入或离开所述提取舱。
上述技术方案中,通过设置有避让口,可以便于供试剂盒进入提取舱或离开提取舱,从而进行对应的核酸提取作业。
在一些实施例中,所述提取舱在所述避让口处设有舱门组件,所述舱门组件用于对所述避让口进行开闭。
上述技术方案中,由于核酸提取过程会产生的一些有害气体,这些气体会从该避让口散出至提取舱外,从而影响外部的空气环境,因此通过在避让口设置有舱门组件,该舱门组件可以对避让口进行封闭和打开,这样打开避让口可以便于让试剂盒进入或离开提取舱内,而在核酸提取过程中,利用舱门组件将避让口封闭,从而可以有效降低核酸提取过程产生的气体泄露,保证基因提取模块中提取舱内密闭性,有效确保外部空气环境。
在一些实施例中,所述舱门组件包括舱门和升降组件,舱门用于对所述避让口进行封闭;升降组件设于所述提取舱,所述升降组件用于驱使所述舱门沿第三方向移动,所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向设置。
上述技术方案中,通过升降组件可以驱动舱门在提取舱上沿第三方向移动,当需要打开避让口时,升降组件驱动舱门向远离基座的底壁方向的一侧移动,这样避让口露出,便于试剂盒进入或离开提取舱;当试剂盒进入提取舱内后,升降组件驱动舱门向靠近于底壁一侧移动,从而将避让口封闭,这样便可以避免提取舱内核酸提取过程中所产生的气体外泄,从而保证基因提取模块的外部空气环境。
在一些实施例中,所述提取舱内设有第二导轨,所述舱门靠近于所述提取舱一侧对应设有滑块,所述滑块与所述第二导轨滑动配合。
上述技术方案中,通过第二导轨与舱门上的滑块滑动配合,第二导轨可以对舱门的上下升降进行导向,从而对舱门的移动方向进行定向,确保舱门在上下升降过程中的稳定性。
在一些实施例中,所述提取通道在靠近于所述提取舱一侧设有感应传感器,所述感应传感器用于感应所述移动件进入或离开所述提取工位时控制所述舱门组件工作。
上述技术方案中,通过在提取通道靠近于提取舱的一侧设有感应传感器,该感应传感器可以根据所接受到的信号对舱门组件进行控制,使得舱门组件的自动化程度更高,不需要人为干预,自动控制。具体的,当牵引机构中的移动件靠近于提取舱时,感应传感器会感应到移动件,并将指令反馈给控制模块,控制模块控制舱门打开,从而便于移动件经过提取舱。
在一些实施例中,所述核酸提取机构包括固定架、活动架、磁棒安装架、磁棒套安装架、第二驱动组件、第三驱动组件和第四驱动组件,固定架设于所述基座并位于所述提取舱内;活动架沿第一方向移动安装于所述固定架;磁棒安装架沿第三方向可移动地设于活动架,所述磁棒安装架上安装有磁棒,所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向设置;磁棒套安装架沿第三方向可移动地设于活动架;在所述第三方向上,所述磁棒套安装架相比所述磁棒安装架更靠近于所述提取通道;第二驱动组件设于所述活动架上,所述第二驱动组件用于驱动所述磁棒安装架沿所述第三方向移动;第三驱动组件设于所述活动架上,所述第三驱动组件用于驱动所述磁棒套安装架沿所述第三方向移动;第四驱动组件设于所述固定架,所述第四驱动组件用于驱动所述活动架在所述固定架上沿所述第一方向移动;其中,在所述第二驱动组件以及所述第三驱动组件的驱动作用下,所述磁棒能插入于所述磁棒套,并能插入位于所述提取工位处的所述试剂盒内进行磁吸作用。
上述技术方案中,通过磁棒与磁棒套两者配合,磁棒能够伸出于磁棒套内,并且在第二驱动组件和第三驱动组件的作用下,可以驱动磁棒套以及磁棒在第三方向移动并伸出于试剂盒的对应腔室内,通过磁棒插设于磁棒套内并一同伸入试剂盒的腔室内,可以将试剂盒内的磁珠吸附在磁棒套的外表面,以对磁珠进行转移;当磁棒抽出于磁棒套,磁珠便可以重新溶于裂解液或洗涤液,因此利用磁棒套与磁棒两者配合,可以实现磁珠上附着的核酸在试剂盒内各个腔室的转移。
通过固定架与活动架滑动配合,从而活动架在第四驱动组件的作用下,可以使得磁棒固定架以及磁棒套安装架能在提取舱内沿第一方向移动,从而可以让磁棒配合磁棒套对试剂盒上的各个试剂腔进行对应的核酸提取操作。并且通过采用试剂盒在提取舱内保持不动,而核酸提取机构在提取舱内移动,逐步实现对试剂盒中各个试剂腔的核酸提取作业,这样可以使得核酸舱的内部空间设置更加紧凑,仅需要在第一方向上的空间稍微大于试剂盒的长度便可,这样试剂盒不需要动,使得提取舱内部空间布置更为合理,提取舱的体积更小。
具体的,预先将纳米磁珠放置于试剂盒的裂解腔内,磁棒的作用是在提取过程中吸附捕获DNA的纳米磁珠,将提取好的DNA用纳米磁珠捕获后,第二驱动组件和第三驱动组件运行,驱动磁棒与磁棒套一同下降伸入试剂盒中的裂解孔。由于磁棒的强大磁力,纳米磁珠全部被吸附在磁棒套的外表面,吸附一定时间后磁棒与磁棒套同时上升,然后又下降伸入洗涤孔;而后磁棒在第二驱动组件的作用下上升,由于磁棒套内的磁棒被抽走,附着在磁棒套表面的纳米磁珠将重新溶于洗涤液,对其磁珠上的核酸进行洗涤。洗涤完成后,将磁珠转移至下一洗涤孔时,磁棒下降重新插设于磁棒套内,利用磁棒插设在磁棒套中,并同时下降至洗涤孔内将磁珠吸附,然后一同上升,然后平移后下降至另一洗涤孔,从而实现磁珠在试剂腔内各个腔室的转移。
在一些实施例中,所述磁棒套安装架上设有供磁棒套插接的插孔,所述磁棒套安装架在所述第三驱动组件的作用下能与位于所述试剂盒内的所述磁棒套插接,以使位于所述试剂盒中的所述磁棒套安装于所述磁棒套安装架上。
上述技术方案中,由于磁棒套为一次性耗材,仅能适用于同一样本使用,因此在初始状态下,磁棒套位于试剂盒的磁棒套孔中,然后当试剂盒在牵引机构的作用下进入到提取舱后,在第三驱动组件的作用下,驱动磁棒套架下降,并与试剂盒内的磁棒套安装在磁棒套架上,便于与磁棒配合完成磁珠的磁吸。因此采用试剂盒自带有磁棒套,使得每个样本可以对应一个磁棒套,避免磁棒套与试剂液结合而出现交叉污染的现象,可以保证核酸提取过程中结果的准确性。
在一些实施例中,所述插孔的孔深方向沿所述第三方向延伸设置,所述插孔的内壁设有限位凹槽,所述磁棒套的外壁设有与所述限位凹槽相配合的限位凸起,以限制所述磁棒套在所述磁棒套安装架上的轴向移动。
上述技术方案中,通过在插孔的内壁具有限位凹槽,而磁棒套的外壁具有相配合的限位凸起,当磁棒套架下降至与试剂盒内的磁棒套插接时,磁棒套外壁的限位凸起可以与插孔上的限位凹槽插接,从而将磁棒套安装在磁棒架上,限制磁棒套在磁棒套安装架上的轴向移动。当需要卸下磁棒套时,仅需要利用磁棒插入于磁棒套中,并向下顶磁棒套,便可以让磁棒套与磁棒架分离,从而实现磁棒套的拆卸,磁棒套卸下于磁棒套内。
在一些实施例中,在所述磁棒套安装架上,所述插孔的数量设为多个,多个插孔沿所述第二方向间隔排布;在所述磁棒安装架上,所述磁棒的数量设为多个,多个磁棒与多个插孔的数量和位置均一一对应。
上述技术方案中,试剂盒可以放置有多组待测核酸样本,那么对应的,通过在核酸提取机构内,磁棒套安装架的插孔的数量设为多个,与磁棒架上的磁棒数量和位置相对应,这样核酸提取机构可以同时对试剂盒中的多个样本同时进行核酸提取,大大提高了核酸提取的提取效率。
在一些实施例中,所述核酸提取机构还包括磁棒套检测组件,所述磁棒套检测组件设于所述活动架,所述磁棒套检测组件用于检测所述磁棒套安装架上所述磁棒套的存在。
上述技术方案中,由于磁棒套安装架上的磁棒套为自动安装,因此通过在活动架上设置有磁棒套检测组件,可以对磁棒套是否安装在磁棒套安装架上进行检测,如若磁棒套未成功安装在磁棒套安装架上,便会影响后续的核酸提取作业,因此通过磁棒套检测组件来进行检测,从而确保磁棒套安装架上的磁棒套能够在安装完成的情况下进行核酸提取。
在一些实施例中,所述基因提取模块还包括加热件,加热件设于所述提取工位处,所述加热件用于对所述试剂盒底部的至少部分进行加热。
上述技术方案中,由于核酸提取过程中的裂解反应和洗脱反应都需要加热促进,因此通过在提取工位处设置有加热件,加热件可以对试剂盒的底部的对应部位(即裂解孔和洗脱孔)进行加热,从而确保试剂盒内核酸提取的正常进行。
在一些实施例中,所述加热件沿第三方向可移动地设于所述提取通道内,所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向设置。
上述技术方案中,为了保证加热件对试剂盒底部的加热以及加热完成后的快速散热,因此让加热件能够远离和靠近试剂盒,当需要对试剂盒的底部进行加热时,让加热件靠近并接触试剂盒,从而可以对试剂盒的对应部位进行加热;当加热件对试剂盒的底部加热完成后,让加热件远离试剂盒,从而可以使得试剂盒底部快速的散热,相比于加热件自动降温而言,加热件远离试剂盒,能够避免加热件上的余热对试剂盒腔室内的核酸样本产生负面影响,提高核酸提取的精度。
在一些实施例中,所述加热件具有与所述试剂盒底部接触的第一位置,以及与所述试剂盒底部分离的第二位置,所述基因提取模块还包括第五驱动组件,第五驱动组件安装于所述侧壁上,所述第五驱动组件用于驱动所述加热件在所述第一位置和所述第二位置之间切换。
上述技术方案中,通过设置有第五驱动组件,可以驱动加热件在第一位置和第二位置之间移动,当试剂盒需要加热时,让第五驱动组件驱动加热件由第二位置移动至第一位置,这样加热件便与试剂盒的底部接触,并对试剂盒的对应腔室进行加热。当试剂盒的对应腔室加热完成后,利用第五驱动组件驱动加热件由第一位置切换至第二位置,便可以让加热件与试剂盒分离,撤销对试剂盒的加热。因此通过设置有第五驱动组件可让加热件靠近或远离试剂盒,实现对试剂盒的自动加热,不需要人为的对加热件进行操作,自动化程度更高。
在一些实施例中,所述第五驱动组件包括凸轮和第五驱动件,凸轮与所述加热件的底部接触;第五驱动件安装于所述侧壁上,所述第五驱动件用于驱动所述凸轮转动,以使所述加热件在所述第一位置和所述第二位置之间切换。
上述技术方案中,通过将第五驱动组件采用凸轮机构,在第五驱动件的作用下,驱动凸轮转动,凸轮与加热件的底部始终接触,加热件在凸轮的转动作用下,可以在第一位置和第二位置之间切换,当加热件处于第一位置时,加热件与试剂盒的底部接触,从而对试剂盒底部的对应腔室进行加热,当凸轮继续转动至加热件不与试剂盒接触后,加热件撤销对试剂盒的加热。
其中,位于收集工位处的试剂盒可以被转移至其它位置进行收集,也可以直接在收集工位处被收集。
在一些实施例中,所述收集工位处设有转移机构,所述基因提取模块还包括收集单元,所述转移机构用于将完成产物转移后的试剂盒转移至所述收集单元。这样,位于收集工位处的试剂盒可以被机械手等转移机构将其转移至收集单元处进行收集。
在一些实施例中,所述收集工位处设有用于对试剂盒进行收集的收集机构,所述收集机构包括收集桶,收集桶设于所述收集工位的下方,所述收集桶用于收集产物转移后的所述试剂盒;所述导向槽的一端延伸至所述放置工位和所述提取工位之间,所述导向槽的另一端延伸至所述产物转移工位和所述收集工位之间;当所述试剂盒移动至所述收集工位时,所述试剂盒与所述导向槽脱离并在重力作用下落入所述收集桶。
上述技术方案中,通过导向槽在收集工位处断开,当产物转移完成后的试剂盒即将进入收集工位时,抓取单元拉动试剂盒与导向槽脱离后,试剂盒的一侧失去导向槽的支撑作用后,试剂盒与导向槽脱离并在重力作用下落入收集桶,从而自动完成对试剂盒的收集。因此通过基因提取模块可以完成对试剂盒的加样、提取、转移以及收集的完整生产线操作,不需要利用机械手等其它转移辅助机构来将试剂盒转移至其它工位处,使得基因提取模块的结构集成度更高。在一些实施例中,所述基座的底壁的下方具有与外界相通的收集腔,所述收集桶位于所述收集腔内,所述底壁在所述收集腔处开设有与所述提取通道相通的开口;所述收集机构还包括:滑门组件,可移动地设于所述开口处,所述滑门组件用于对所述开口进行封闭和打开。
上述技术方案中,通过在底座底壁设置开口,并将收集桶设置在开口的下方,然后利用滑门组件来对开口进行封闭和打开,可以保证基座内的提取通道的密闭性。
在一些实施例中,所述滑门组件包括滑门和配合部,滑门沿所述第一方向滑动设于所述开口处;所述侧壁在靠近于所述底壁处设有沿所述第一方向延伸的滑槽,所述滑槽与所述滑门滑动配合,所述滑门相较于所述开口具有关闭状态和打开状态;配合部设于所述滑门上,所述移动件上设有与所述配合部相配合的推动部;在所述移动件的移动作用下,所述移动件通过所述推动部推动所述配合部,并带动所述滑门沿所述第一方向滑动,以使所述滑门由关闭状态切换至所述打开状态。
上述技术方案中,通过在滑门上设置有配合部,而移动件上设置有推动部,在移动件由产物转移工位移动至收集工位的过程中,移动件上的推动部可以与配合部配合,移动件会推动配合部,并带动滑门移动,使得开口自动打开,此时试剂盒滑出于导向槽,当试剂盒与抓取单元上钩爪部分离后,试剂盒便会在重力作用下从开口落入收集桶内。因此本方案中利用牵引机构上移动件的联动作用下,可以带动滑门自动打开,不需要其它驱动结构或控制机构来打开滑门,使得结构更加简单紧凑。
在一些实施例中,所述滑门与所述底壁之间还设有复位件,所述复位件用于使所述滑门维持在所述关闭状态。
上述技术方案中,通过在滑门与底壁之间设置的复位件,当滑门打开后,复位件会蓄积弹性势能,当滑门丧失移动件的阻挡作用后,滑门会在复位件的作用下,弹性势能可以驱动滑门由打开状态切换至关闭状态,使得滑门可以自动关闭,不需要其它驱动机构来对滑门进行驱动控制,结构更加简单。
在一些实施例中,所述复位件的数量设为两根,两根复位件沿所述第二方向间隔分布。
上述技术方案中,通过将复位件的数量设为两根,让滑门的两侧在两根复位件的弹性势能作用下,受力更加均衡,使得滑门在打开或关闭过程中滑动更加稳定。
在一些实施例中,所述导向槽包括第一导向段和第二导向段,所述第一导向段与所述第一方向同向设置,用于引导所述试剂盒由所述放置工位移动至所述产物转移工位;所述第二导向段朝向于所述底壁方向延伸设置,以用于引导所述试剂盒进入所述收集桶。
上述技术方案中,通过将导向槽包括第一导向段和第二导向段,第一导向段可以引导试剂盒在提取通道内水平移动,而第二导向段朝向于底壁方向,可以引导试剂盒滑出第二导向段后向下翻转,便于试剂盒与移动件上的钩爪部脱离,让试剂盒在重力作用下穿过底壁上的开口后落入收集桶内。
在一些实施例中,所述提取通道在所述放置工位处设有用于对所述试剂盒上的漏液进行收集的漏液盒。
上述技术方案中,由于试剂盒位于提取通道的放置工位处,会向试剂盒中的对应腔室添加样本、试剂或磁珠液等,因此在加入过程中,可能会存在漏液的现象,导致液体漏出至提取通道内,因此通过在放置工位处设置有漏液盒,漏液盒可以对试剂盒在加液过程中的漏液进行收集,进而提高了基因提取模块的清洁度。
第二方面,本申请实施例还提供了一种基因检测设备,基因检测设备包括框架、工作台、机械手、第一移液枪以及前述的基因提取模块,工作台水平设于所述框架,所述工作台包括上样区和核酸提取区,所述上样区用于供样本管、试剂盒、吸头和试剂放置,所述核酸提取区用于进行核酸提取;机械手安装于所述工作台上,所述机械手用于将所述试剂盒由所述上样区转移至所述核酸提取区;所述第一移液枪用于将所述上样区的样本移液至所述核酸提取区;所述核酸提取区设有至少一个所述基因提取模块。
上述技术方案中,基因检测设备采用流水线的工作模式,在上样区内可将核酸提取所需的样本、耗材和试剂进行备用补充,机械手和第一移液枪充当传递作用,将样本、耗材和试剂转移至核酸提取区中,然后在核酸提取区内可以设置有一个或者多个基因提取模块,并采用多工位并联工作,相应提高了基因的提取效率。
在一些实施例中,在所述核酸提取区,所述基因提取模块的数量设为多个,多个所述基因提取模块在所述核酸提取区沿所述第二方向间隔排布。
上述技术方案中,通过在核酸提取区设置有多个基因提取模块,并在工作台上沿第二方向间隔排布,每个基因提取模块相当于一个核酸提取工位,使得基因检测设备在进行核酸提取时,能够多工位同时进行,大大提高了基因检测设备的核酸提取效率。
在一些实施例中,所述上样区包括样本管区、试剂盒区、第一吸头区、第一试剂区和第一废弃头区,所述样本管区用于供所述样本管存放和开盖,所述试剂盒区用于供所述试剂盒存放,所述第一吸头区用于供所述吸头存放,所述第一试剂区用于供所述试剂存放,所述第一废弃头区用于供使用后的所述吸头存放。
上述技术方案中,通过上样区包括样本管区、试剂盒区、第一吸头区、第一试剂区和第一废弃头区,这样试剂盒区可以用来上样或放置试剂盒,然后利用机械手可以将试剂盒区的试剂盒抓取并转移至核酸提取区的放置工位处,等待向试剂盒内添加试剂和样本等;样本管区可以用来放置或上样装有待测核酸样本的样本管,并且样本管区可以对样本管的管盖进行开盖处理,不需要人为手动开盖或提前开盖,自动化程度更高。然后利用第一移液枪通过取吸头区的吸头,利用吸头将开盖后的样本管内的样本吸取并转移到核酸提取区处的试剂盒的对应腔内,样本转移完成后,第一移液枪将使用过的吸头扔至第一废弃头区,然后第一试剂区用于存放核酸提取过程所需的试剂,存放的试剂可由第一移液枪通过吸头吸取后加入到试剂盒的对应试剂腔内。
在一些实施例中,所述样本管区包括取样工位和开盖工位,所述取样工位用于提供样本管,所述开盖工位处设有样本分杯模块,所述样本分杯模块用于对样本管上的管盖进行开盖。
上述技术方案中,通过样本管区包括有取样工位和开盖工位,在取样工位处可以提供装有核酸样本的样本管,而在取样工位处利用样本分杯模块可对样本管上的管盖进行开盖,使得该系统支持样本管原管上样,无需人员手动进行开盖操作,而是由样本分杯模块进行自动化开盖,自动化程度更高,降低了核酸检测的劳动强度,杜绝了人员的感染风险。并且将取样工位和开盖工位分开,从而让取样工位处可以暂存更多的样本管,样本管的储存性更强。当然,取样工位可以人为手动实现样本管的上样,也可以采用上料装置自动实现样本管的上料工作。
在一些实施例中,所述样本分杯模块包括夹杯机构和旋盖机械手机构,夹杯机构设于所述开盖工位处,所述夹杯机构用于对所述样本管的瓶身进行夹紧固定;旋盖机械手机构设于所述样本管区,所述旋盖机械手机构用于夹紧所述样本管的瓶盖并能沿自身轴线方向旋转,以旋转开盖。
上述技术方案中,样本管被送至开盖工位处后,夹杯机构先抱紧样本管的管身,然后旋盖机械手机构对样本管的瓶盖夹紧后进行旋转开盖,开盖成功后,第一移液枪便可取吸头并移动至样本管内吸取样本,将样本转移至核酸提取区放置工位处的试剂盒的对应腔室(裂解孔)内,以进行随后的提取工作。
在一些实施例中,所述夹杯机构包括分杯台、瓶身夹紧组件和夹臂驱动组件,分杯台具有用于供所述样本管放置的定位孔;瓶身夹紧组件设于所述定位孔处,所述瓶身夹紧组件包括两个夹臂;夹臂驱动组件与所述两个夹臂中的至少一者驱动连接,所述夹臂驱动组件用于驱动所述两个夹臂靠近,以实现对所述样本管的瓶身进行夹紧。
上述技术方案中,分杯台上的定位孔可以存放待开盖的样本管,两个夹臂在夹臂驱动组件的驱动作用下,带动一个夹臂靠近于另一个夹紧臂,从而将样本管的管身抱紧,完成对样本管的夹紧定位,防止旋盖机械手机构在带动样本管的管盖旋转时管身一起转动。
在一些实施例中,所述旋盖机械手机构包括瓶盖夹紧组件和瓶盖旋转组件,瓶盖夹紧组件用于对所述样本管的瓶盖夹紧;瓶盖旋转组件与所述瓶盖夹紧组件驱动连接,所述瓶盖旋转组件用于在所述夹杯机构夹紧所述样本管的瓶身的情况下,能带动所述样本管的瓶盖沿自身轴线方向相对旋转,以使所述样本管的所述瓶盖与所述瓶身分离。
上述技术方案中,通过旋盖机械手机构中的瓶盖夹紧机构可以将样本管的瓶盖夹紧,然后利用瓶盖旋转组件的旋转动作,从而将样本管的瓶盖旋开,实现样本管的自动开盖,这样就不需要人工进行开盖,支持样本管原管上样,大大降低了工作人员的工作强度。
在一些实施例中,所述样本分杯模块还包括开盖驱动机构,所述开盖驱动机构与所述旋盖机械手机构驱动连接,以使所述旋盖机械手机构能在所述取样工位和所述开盖工位之间移动,以将所述取样工位的样本管转移至所述开盖工位处开盖。
上述技术方案中,通过开盖驱动机构可以实现旋盖机械手机构的移动,从而让旋盖机械手机构可以移动到取样工位处,将样本管抓取转移至开盖工位处,这样便不需要借助其它转移机构,譬如机械手等转移机构的协助,利用样本分杯模块中自身的开盖驱动机构配合旋盖机械手机构,便能实现对样本管的转移,使得样本分杯模块的集成度更高,结构更加紧凑。
在一些实施例中,所述样本分杯模块还包括样本扫码器,所述样本扫码器朝向于所述旋盖机械手机构的一侧设置,所述样本扫码器用于对所述样本管上的识别码进行扫码读取信息。
上述技术方案中,由于样本管内的核酸样本具有独一性,不同样本管内装载的不同的核酸样本信息,为了便于录入样本管内核酸样本的对应人员信息,通过在样本分杯模块中设置有样本扫码器,样本管被送至开盖工位处后,随后由样本分杯模块的旋盖机械手机构抓取样本管至样本扫码器的位置,旋转一圈进行扫码,从而对样本管的信息进行录入,实现信息化检测。
在一些实施例中,所述试剂盒区设有试剂盒上料模块,所述试剂盒上料模块用于将试剂盒输送至试剂盒装载位置处,所述机械手用于将位于所述试剂盒装载位置处的试剂盒转移至所述核酸提取区的所述放置工位处。
上述技术方案中,通过在工作台上设置有试剂盒上料模块,可以实现试剂盒向试剂盒区的自动供料,不需要人为进行试剂盒的添加,减少了人工介入,降低人工操作的失误,实现核酸提取试剂盒上料的全流程自动化,当试剂盒上料至试剂盒装载位置处后,仅需要利用机械手将试剂盒转移至核酸提取区的放置工位处,等待核酸提取使用,自动化程度高。
在一些实施例中,所述工作台在所述试剂盒装载位置处开设有与外界相通的装载口,所述试剂盒上料模块设于所述工作台的下方,所述试剂盒上料模块用于将所述试剂盒由下至上穿过所述装载口上料至所述试剂盒装载位置处。
上述技术方案中,通过将试剂盒模块设置在工作台的下方,可以让试剂盒由下至上穿过装过工作台上的装载口被送入试剂盒装载位置处,让试剂盒上料模块在竖直方向分布,不会占用基因检测设备的水平方向的空间,便于工作台台面的合理布置,结构更加紧凑。
在一些实施例中,所述试剂盒上料模块包括底座、试剂盒仓和顶升组件,底座位于所述工作台下方;试剂盒仓设于所述底座上,所述试剂盒仓具有供试剂盒存放的容纳腔,所述容纳腔沿第三方向延伸设置,所述容纳腔在靠近于所述装载口的一侧具有用于供所述试剂盒出料的出料口,所述出料口与所述装载口相通;顶升组件设于所述底座上,所述顶升组件用于将所述容纳腔内的所述试剂盒沿所述第三方向顶升至所述试剂盒装载位置处。
上述技术方案中,通过试剂盒仓内的容纳腔可以供试剂盒放置,试剂盒仓可以重叠放置多个试剂盒,利用顶升组件可以将容纳腔内的试剂盒沿第三方向顶升至试剂盒装载位置处,从而实现试剂盒的自动上料,不需要人为手动进行试剂盒的上料,自动化程度高。
在一些实施例中,所述顶升组件包括提升部、第三丝杆、第三导轨和第三驱动电机,提升部用于顶升所述试剂盒;第三丝杆沿所述第三方向分布,所述提升部与所述第三丝杆螺纹配合;第三导轨设于所述底座上,并沿所述第三方向延伸,所述第三导轨与所述提升部滑动配合,以对所述提升板移动时导向;第三驱动电机设于所述底座上,所述第三驱动电机与所述第三丝杆驱动连接,所述第三驱动电机用于驱动所述第三丝杆转动,以带动提升部在所述容纳腔内沿所述第三方向移动,以使所述试剂盒仓内的所述试剂盒依次移动至所述试剂盒装载位置处。
上述技术方案中,通过将顶升组件设置为丝杆螺母副机构,使得提升部的移动稳定可靠,并且第三导轨可以对提升部的移动起到导向作用,将第三驱动电机安装在底座上,做为驱动力,可以带动提升部在容纳腔内沿着导轨的延伸方向移动,从而让试剂盒仓中的试剂盒能被提升部的顶升作用下,试剂盒能够持续地通过装载口进入到工作台上的试剂盒装载位置处进行上料动作。
在一些实施例中,所述装载口处设有限位组件,所述限位组件用于对位于所述试剂盒装载位置的所述试剂盒进行支撑限位,以阻止位于所述试剂盒装载位置处的所述试剂盒落入所述试剂盒仓内。
上述技术方案中,通过在装载口处设置有限位组件,限位组件可以对位于试剂盒装载位置处的试剂盒进行辅助支撑,避免在试剂盒装载位置处的试剂盒落入试剂盒仓内,从而可以实现不停机地向试剂盒仓内添加试剂盒。
在一些实施例中,所述试剂盒上料模块还包括滑动座,滑动座与所述底座滑动配合,所述试剂盒仓安装于所述滑动座上,所述滑动座在所述底座上具有第三位置和第四位置;当所述滑动座处于所述第三位置时,所述试剂盒仓的所述出料口与所述装载口相通;当所述滑动座处于所述第四位置时,所述试剂盒仓的所述出料口露出于所述工作台外,以便于向所述试剂盒仓内添加试剂盒;所述试剂盒仓在靠近于所述提升部的一侧设有让位孔,所述让位孔用于在所述试剂盒仓与所述提升部分离时让位。
上述技术方案中,将试剂盒仓安装在滑动座上,滑动座与底座之间滑动配合,可以让试剂盒仓沿着底座向外滑动,并与工作台部分分离,便于向试剂盒仓内补充或添加试剂盒。具体的,当滑动座处于第三位置时,试剂盒仓与装载口处于连通状态,试剂盒仓内的试剂盒可以正常向试剂盒装载位置正常供料(试剂盒)。当拖动滑动座由第三位置切换至第四位置时,带动试剂盒仓的出料口露出于工作台外,便于通过出料口向试剂盒仓内补充试剂盒,实现试剂盒仓内试剂盒的添加。并且通过试剂盒仓侧壁上设置的让位孔,可以让试剂盒仓与提升部分离,不会影响试剂盒仓内的试剂盒的加料。
在一些实施例中,所述试剂盒上料模块还包括限位传感器,所述限位传感器设于所述第三导轨上,用于检测所述提升部的运行状态。
上述技术方案中,通过在第三导轨上设置有限位传感器,限位传感器可以对提升部的运行状态进行监测,从而对提升部在的行程进行控制,保证提升部的正常运行,从而对试剂盒仓内试剂盒的正常上料。
在一些实施例中,所述第一吸头区设有至少一组第一吸头架,所述第一吸头架上设有若干用于供所述吸头存放的存放位,所述吸头用于供所述第一移液枪移液使用;所述第一试剂区处设有至少一组试剂腔,所述试剂腔用于存放核酸提取的所需试剂。
上述技术方案中,由于核酸检测过程中的核酸样本具有单一性,为了避免试剂和核酸样本之间出现交叉感染的现象,第一移液枪所使用的吸头都为一次性的,因此通过第一吸头架上设有多个存放位,存放位可以供吸头放置,便于第一移液枪取吸头使用。同样的,核酸提取过程需要使用到多种试剂,因此在第一试剂区设置有多组试剂腔,每个试剂腔对应存放一种核酸提取所需的试剂,便于核酸提取时使用。
在一些实施例中,所述基因检测设备还包括PCR体系构建区,PCR体系构建区设于所述工作台上,所述PCR体系构建区和所述上样区分别位于所述核酸提取区的两侧;所述PCR体系构建区包括耗材区、第二试剂区、第二废弃头区以及产物放置区,所述耗材区用于放置PCR体系构建所需耗材,所述第二试剂区用于存放PCR体系构建的所需试剂,所述第二废弃头区用于存放PCR体系构建使用后的吸头,所述产物放置区用于存放PCR体系构建后的产物;所述PCR体系构建区设有第二移液枪,所述第二移液枪可移动地设于所述PCR体系构建区,用于将位于所述核酸提取区内所述产物转移区的产物转移至所述PCR体系构建区进行PCR体系构建。
上述技术方案中,核酸提取区横跨上样区和PCR体系构建区,核酸提取试剂盒从上样区进入核酸提取装置,一路向后传递,最后到达PCR体系构建区,由PCR体系构建区中的第二移液枪将核酸提取区的提取产物从试剂盒内转移出来,并放置在体系构建架上进行PCR体系构建。
本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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说明,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为本申请一些实施例提供的基因检测设备的结构示意图;
图2为本申请一些实施例提供的基因检测设备的另一角度的结构示意图;
图3为本申请一些实施例提供的基因检测设备中工作台的俯视图;
图4为本申请一些实施例提供的基因检测设备中样本管区的结构示意图;
图5为本申请一些实施例提供的基因检测设备中上样模块的结构示意图;
图6为图5中上样基座的结构示意图;
图7为图5中样品座的结构示意图;
图8为本申请一些实施例提供的基因检测设备中样本分杯模块的结构示意图;
图9为图8中旋盖机械手机构的结构示意图;
图10为图8中夹杯机构的结构示意图;
图11为本申请一些实施例提供的基因检测设备中上样区的部分结构示意图;
图12为本申请一些实施例提供的基因检测设备中试剂盒的结构示意图;
图13为图12中磁棒套的结构示意图;
图14为图12的侧剖视图;
图15为本申请一些实施例提供的基因检测设备中试剂盒上料模块的结构示意图;
图16为图15中提升组件的结构示意图;
图17为本申请另一些实施例提供的基因检测设备中试剂盒上料模块的结构示意图;
图18为本申请一些实施例提供的基因检测设备中机械手与移液枪的结构示意图;
图19为本申请一些实施例提供的基因检测设备中基因提取模块中试剂盒位于放置工位的结构示意图;
图20为本申请一些实施例提供的基因检测设备中基因提取模块中试剂盒位于转移工位的结构示意图;
图21为图19的仰视图;
图22为图21的另一角度的结构示意图;
图23为图20中滑门打开的结构示意图;
图24为图23的侧剖视图;
图25为本申请一些实施例提供的基因提取模块中试剂盒与移动件分离状态的结构示意图;
图26为本申请一些实施例提供的基因提取模块中加热件的结构示意图;
图27本申请一些实施例提供的基因提取模块中核酸提取机构的结构示意图;
图28为本申请一些实施例提供的基因提取模块的舱门组件的结构示意图;
图29为本申请一些实施例提供的基因提取模块的抓取单元的结构示意图;
图30为本申请一些实施例提供的基因提取模块中废液处理系统的结构示意图;
图31为本申请一些实施例提供的废液处理系统中称重传感器的结构示意图;
图32为本申请一些实施例提供的基因检测设备中体系构建区的结构示意图。
图标:1000-框架;1001-工作台;100-核酸提取区;101-基因提取模块;10-基座;11-提取通道;12-导向槽;20-牵引机构;21-抓取单元;210-移动件;211-钩爪部;2110-锁止槽;2111-导向斜面;212-推动部;23-第一驱动组件;230-第一驱动件;231-带轮;24-导轨;30-提取舱;32-固定架;40-核酸提取机构;41-活动架;420-磁棒安装架;421-磁棒;422-第二驱动组件;430-磁棒套安装架;4301-插孔;431-磁棒套;432-第三驱动组件;50-舱门组件;51-舱门;52-升降组件;520-升降电机;521-第二导轨;61-加热件;610-加热槽;62-凸轮;70-收集机构;71-收集桶;72-滑门;73-配合部;74-复位件;80-废液处理系统;81-清洗头;82-废液储存器;83-清洗剂储存器;84-固定板;85-第一横向驱动机构;86-第一竖向驱动机构;87-第一称重传感器;88-第二称重传感器;90-漏液盒;200-上样区;201-第一吸头区;2010-第一吸头架;2011-吸头;202-第一废弃头区;2020-废弃吸头架;20201吸头避让孔;2021-吸头收集桶;203-第一试剂区;204-第一试剂架;2040-隔板;205-第二试剂架;300-上样模块;301-上样基座;3010-进料通道;30101-入口端;3011-转移通道;3012-出料通道;30121-出口端;302-第一上样驱动机构;303-第二上样驱动机构;304-第三上样驱动机构;305-进料抽屉;306-出料抽屉;307-检测组件;308-样品座;3081-样本管;400-样本分杯模块;401-分杯台;402-横向开盖驱动机构;4020-开盖驱动件;4021-第一开盖带轮机构;4022-横向开盖滑轨;403-竖向开盖驱动机构;4030-开盖电机;4031-第一安装座;4032-第一活动座;404-纵向开盖驱动机构;405-夹杯机构;4050-定位孔;4051-瓶身夹紧组件;4052-夹臂驱动组件;406-旋盖机械手机构;4060-瓶盖夹紧组件;4061-瓶盖旋盖组件;407-样本扫码器;500-试剂盒;501-盒本体;5010-裂解孔;5011-磁棒套孔;5012-洗涤孔;5013-洗脱孔;502-磁棒套;5020-配合段;5021-过渡段;5022-搅拌段;5023-锥形段;503-封膜凸台;504-加强筋;505-拾取部;506-立脚;507-刻度线;508-锁止部;600-试剂盒上料模块;601-底座;602-试剂盒仓;6021-出料口;6022-让位孔;603-顶升组件;6030-提升部;6031-第三丝杆;6032-第三导轨;6033-第三驱动电机;605-第三滑动座;700-机械手;7001-机械夹臂;701-第一移液枪;702-三轴驱动机构;7020-立架;7021-第二横向驱动机构;70211-第一驱动电机7;70212-第一滑轨;7022-第二纵向驱动机构;70221-纵向连接架;70222-第二驱动电机;70223-第二滑轨;7023-第二竖向驱动机构;900-PCR体系构建区;901-第二吸头区;902-第二试剂区;903-第二废弃头区;904-第二移液枪;905-三轴移动机构;906-体系构建架;X-第一方向;Y-第二方向;Z-第三方向。
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。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。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
基因检测是一种较为精准的检测手段,主要应用于疾病检测、物质分析等方面。现知人类的疾病都与基因有直接或间接的关系,基因的检测和分析在遗传性疾病、肿瘤和传染病等领域的应用日益广泛,由此带来疾病诊断模式和治疗策略的更新,并能够揭示与基因结构或表达异常相关的疾病的发病机制,由此,基因检测已经广泛应用于生物医药等领域中。在实际使用中,基因检测的主要过程包括对样本的上样采集、样本的基因处理,包括对样本裂解、洗涤、洗脱、PCR体系构建和PCR检测,从而实现对样本的基因检测。
其中,基因的处理过程为:利用基因检测设备可以实现对样品进行裂解后通过纳米磁珠吸附样品中的基因,然后通过洗涤液对磁珠进行洗涤,以对磁珠上残留的裂解液进行清洗,再通过洗脱液溶解磁珠上的核酸(基因),最后将核酸(基因)的产物转移后进行PCR体系构建,并通过PCR检测对基因进行检测,从而完成样品的基因处理工作,最后输出检测结果。
经发明人发现,传统的基因分析设备是集核酸提取、扩增及检测分析于一体的全新的全自动核酸检测分析仪器,通过该基因分析设备可以实现试剂耗材的贮存制备、样本核酸提取、扩增以及结果分析,但是现有的基因分析设备一般在样本管上样时需要人为提前打开,无形中增加了操作人员劳动强度,降低了样本上样的效率。并且现有的基因分析设备一般只有一个核酸提取工位,一个核酸提取工位只能单样本依次进行提取,使得样本的核酸提取效率较低,并且其只能用于小体积的样本检测,不能做大体积样本检测,因此现有的基因分析设备存在基因检测效率较低的问题。
基于以上考虑,为了解决基因检测设备对基因检测效率的问题,发明人经过深入研究,设计了一种基因提取模块和基因检测设备,可以提高对基因的检测效率。
根据本申请的一些实施例,提供了一种基因检测设备,该基因检测设备可以对基因实现连续性核酸提取的工作模式,将核酸提取区设置为跨区域的流水线工作模式,即核酸提取区横跨上样区和PCR体系构建区,样本从上样区进入到核酸提取区,核酸提取完成之后到达PCR体系构建区,核酸提取区充当了一个传递模块的作用,很好的解决了不同区域之间的污染问题。并且在核酸提取区采用多工位基因提取模块同时并联工作,大大的提高了核酸的提取效率。
在一些实施例中,请参阅图1、图2和图3,基因检测设备包括框架1000、工作台1001、机械手700和第一移液枪701,工作台1001水平设于框架1000上,工作台1001包括上样区200、核酸提取区100和PCR体系构建区900,上样区200用于供样本管3081、试剂盒500、吸头2011和试剂放置,核酸提取区100用于进行核酸提取,PCR体系构建区900用于对基因进行PCR体系构建;机械手700安装于工作台1001上,机械手700用于将试剂盒500由上样区200转移至核酸提取区100;第一移液枪701用于将上样区200的样本移液至核酸提取区100,核酸提取区100内设有至少一个基因提取模块101。
在本方案中,基因检测设备采用流水线的工作模式,在上样区200内可将核酸提取所需的样本、耗材和试剂进行备用补充,机械手700和第一移液枪701充当传递作用,将样本、耗材和试剂转移至核酸提取区100中,然后在核酸提取区100内可以设置有多个基因提取模块101,并采用多工位核酸提取并联工作,相应提高了基因的提取效率。其中框架1000的外侧可以罩设有外壳。
另外,本申请实施例提供的基因检测设备还具有如下附加的技术特征:
在一些实施例中,请参阅图3,上样区200包括样本管区、试剂盒区、第一吸头区201、第一试剂区203和第一废弃头区202,样本管区用于供样本管3081存放和开盖,试剂盒区用于供试剂盒500存放,第一吸头区用于供吸头2011存放,第一试剂区203用于供试剂存放,第一废弃头区202用于供使用后的吸头2011存放。
上述技术方案中,样本管区可以用来放置装有待测的核酸样本的样本管3081,并且样本管区可以对样本管3081的管盖进行开盖处理,然后利用第一移液枪701通过吸头2011将样本管3081内的样本吸取后转移到核酸提取区100处的试剂盒500的对应试剂腔内,样本转移完成后,第一移液枪701将使用后的吸头2011扔至第一废弃头区202。试剂盒区可以用来上样或放置试剂盒500,然后利用机械手700可以将试剂盒区的试剂盒500抓取并转移至核酸提取区100的放置工位处,等待向试剂盒500内添加试剂和样本等;第一吸头区201用于用来存放备用的吸头2011,然后第一试剂区203用于存放核酸提取过程所需的试剂,试剂由第一移液枪701通过吸头2011吸取后加入到试剂盒500的对应试剂腔内。
请参阅图4,样本管区用于实现样本管3081的上样和开盖处理,便于机械手700可以将样本管3081内的核酸样本转移至核酸提取区100。样本管区可以包括上样工位和开盖工位,上样工位为样本管3081的上样位置,上样工位处可以设有上样模块300,利用上样模块300可以实现对样本管3081的自动上样;开盖工位为对样本管3081的管盖进行开盖的位置。开盖工位处可以设有样本分杯模块400,样本分杯模块400用于对样本管3081上的管盖进行开盖。
通过样本管区包括有上样工位和开盖工位,在上样工位处可以提供样本管3081,并且利用上样模块300进行样本管3081的自动上样,节省了人力,使得基因检测设备更加自动化,而在取样工位处利用样本分杯模块400对样本管3081上的管盖进行开盖,使得该基因检测设备支持样本管3081的原管上样,无需人员手动进行开盖操作,而是由样本分杯模块400进行自动化开盖,自动化程度更高,降低了核酸检测的劳动强度,杜绝了人员的感染风险。并且将取样工位和开盖工位分开,从而让取样工位处可以暂存更多的样本管3081,对样本管3081的储存功能性更强。当然,取样工位处可以人为手动实现样本管3081的上样。
在本实施例中,在上样工位处采用上样模块300进行样本管3081的自动上样,上样模块300可以是多种装置,譬如,可以采用传送带式的上样机构,也可以采用钩爪式的驱动牵引上样机构。
在一些实施例中,请参阅图5、图6和图7,上样模块300安装于工作台1001的上样工位处,上样模块300可以包括上样基座301、第一上样驱动机构302、第二上样驱动机构303、第三上样驱动机构304及检测组件307。
上样基座301上具有供样品座308移动的进料通道3010、转移通道3011和出料通道3012,样品座308具有用于放置样本管3081的多个放置位。进料通道3010具有入口端30101和取样工位。第一上样驱动机构302连接于上样基座301,第一上样驱动机构302用于将样品座308从入口端30101沿进料通道3010驱动至取样工位,以便于后续供样本分杯模块400将样本管3081从放置位取出并转移至开盖工位处进行开盖处理。出料通道3012用于供取样模块取样后的样品座308移动,出料通道3012具有出口端30121。转移通道3011连通进料通道3010及出料通道3012。第二上样驱动机构303用于将样本分杯模块400取样后的样品座308从取样工位沿转移通道3011转移至出料通道3012。第三驱动机构连接于上样基座301,第三上样驱动机构304用于将第二上样驱动机构303转移的样品座308沿出料通道3012驱动至出口端30121。进料通道3010与出料通道3012并排设置,转移通道3011的延伸方向垂直于进料通道3010及出料通道3012的延伸方向。进料通道3010、转移通道3011及出料通道3012整体在基座10上形成U形通道。
需要说明的是,出料通道3012是上样基座301上用于对样本分杯模块400取样后的样品座308进行导向,以将样品座308从出口端30121导出的通道。转移通道3011是上样基座301上用于对样本分杯模块400取样后的样品座308进行导向,以将样品座308从取样工位转移至出料通道3012的通道。第二驱动机构是能够带动取样模块取样后的样品座308在转移通道3011移动的机构。第三驱动机构是能够带动取样模块取样后的样品座308在出料通道3012移动的机构。其中,上样基座301包括用于支撑样品座308的底壁和连接于底壁的侧壁,底壁和侧壁围成进料通道3010、转移通道3011或出料通道3012。
在一些实施例中,请参阅图6,第一上样驱动机构302可以包括钩爪、活动件和上样驱动单元。钩爪设置于活动件,活动件可移动地设置于侧壁,上样驱动单元与活动件连接。钩爪用于在上样驱动单元驱动活动件沿着进料通道3010的延伸方向反向运动时避让样品座308。钩爪还用于在上样驱动单元驱动活动件沿着进料通道3010的延伸方向正向运动时钩设于样品座308的侧面以将样品座308从入口端30101沿进料通道3010驱动至取样工位。其中,上样驱动单元可以包括上样电机及第一丝杆,上样电机安装于上样基座301的底部,上样电机的输出端与第一丝杆连接。第一丝杆转动连接于上样基座301的底部。活动件与第一丝杆螺纹连接。上样基座301的底部还设有第一滑轨部,第一滑轨部沿着进料通道3010的延伸方向延伸,活动件与第一滑轨部滑动配合。当上样电机动作时,带动第一丝杆转动,由于活动件与第一滑轨部滑动配合,因此活动件不能转动,只能在第一丝杆的作用下沿着第一滑轨部的长度方向移动,即实现了活动件沿着进料通道3010的延伸方向的移动。
在另一些实施例中,上样驱动单元还可以包括直线电缸、直线气缸及直线油缸等直线驱动件直接驱动活动件沿着进料通道3010的延伸方向移动。
需要说明的是,第一上样驱动机构302、第二上样驱动机构303和第三上样驱动机构304均可以为同种驱动机构,仅设置在上样基座301上的位置不同,即,第一上样驱动机构302、第二上样驱动机构303和第三上样驱动机构304对应设置在进料通道3010、转移通道3011或出料通道3012处。因此,第二上样驱动机构303和第三上样驱动机构304在此不再赘述。
在一些实施例中,上样模块300还可以包括进料抽屉305和出料抽屉306,进料抽屉305可移动地设置在入口端30101,进料抽屉305用于放置样品座308。出料抽屉306可移动地设置于出口端30121,出料抽屉306用于收纳第三驱动机构驱动的样品座308。进料抽屉305和出料抽屉306可以抽拉伸出于工作台1001外,便于向进料抽屉305内添加装有样本管3081的样品座308,同样的,可以向出料抽屉306内取出样品座308后,便于后续将样本管3081放置于样品座308上的放置位,从而再次放入进料抽屉305内,实现样本管3081的上样。
通过设置有进料抽屉305,可以同时将多个取样前的样品座308放置在进料抽屉305内,第一上样驱动机构302会自动将这些样品座308依次移送至取样工位,等待样本分杯模块400动作。这样,可以减少操作人员放置样本分杯模块400取样前的样品座308的频率,降低操作人员的劳动强度。同样的,通过设置有出料抽屉306,可以对样本分杯模块400取样后的样品座308进行暂存,待出料抽屉306内放满样本分杯模块400取样后的样品座308时,再统一清理出料抽屉306内的样品座308,有利于减少清理样品座308的频率,降低操作人员的劳动强度。
操作人员只需要将样品座308放置于进料通道3010的入口端30101,第一上样驱动机构302即可将样品座308从入口端30101沿着进料通道3010驱动至取样工位,从而便于样本分杯模块400从取样工位处取样(取样本管3081)。由于样品座308具有多个放置位,而在实际对生物样品进行分析时,并不是每个放置位都放置有样品,很多时候都是只有部分放置位具有样品。
鉴于此,上样模块300还可以包括有检测组件307,可理解地,检测组件307用于检测样品座308的放置位上是否具有样本管3081,样本分杯模块400响应于检测组件307的检测结果。其中,检测组件307是能够实现对样品座308内的多个放置位进行检测,确认每个放置位是否放置有样品的检测部件。检测组件307能够与样本分杯模块400联动,使得样本分杯模块400根据检测组件307检测的结果向具有样本管3081的放置位移动并进行取样。
这样,通过设置检测组件307可以检测样品座308的放置位是否具有样本管3081,确定出哪些放置位具有样本管3081,哪些放置位不具有样本管3081,从而使得样本分杯模块400在取样时能够准确地向具有样本管3081的放置位移动,不会出现空动作,避免了样本分杯模块400空动作浪费时间,提高了样本分杯模块400的取样效率,提高了对生物样本管3081的分析效率。
需要说明的是,核酸样本一般放置于样本管3081内,样品座308上的放置位能够放置样本管3081进而实现对样本管3081的放置。由于样本管3081的规格不止一种。因此,样品座308也相应设置有多个规格,不同规格的样品座308上设置的放置位的个数和位置可能不同。请参阅图7,第一种样品座308的长度与进料通道3010的宽度相匹配。第一种样品座308是用于放置采血管的样品座308,由于采血管的直径相对较小,因此第一种样品座308上设置的放置位的数量较多。第一种样品座308上设置有两排放置位,每排放置位包括五个放置位,第一种样品座308上共有十个放置位。第二种样品座308的外形和尺寸与第一种样品座308的外形和尺寸大致相同,不同之处在于,第二种样品座308上的放置位与第一种样品座308的放置位个数不同。第二种样品座308是用于放置普通样本管3081的样品座308,普通样本管3081可放置组织混合液等。由于普通样本管3081的直径相对较大,因此第二种样品座308上设置的放置位的数量较少。第二种样品座308上设置有两排放置位,每排放置位包括四个放置位,第二种样品座308上共有八个放置位。
需要说明的是,样品座308的规格包括但不限于上述两种,也即样品座308还可以具有更多规格,以适应更多种样本管3081,只要保证样品座308的外形和尺寸能够被进料通道3010限位即可。
在一些实施例中,为了与多种规格的样品座308相适应,检测组件307可以包括沿进料通道3010的延伸方向布置的多排检测单元,每排检测单元用于对应检测一种样品座308内的多个放置位是否具有样本管3081。检测单元是检测组件307实现检测功能的部件,检测组件307包括多个检测单元,多个检测单元分排排布,每排检测单元能够对应检测一种样品座308内的多个放置位是否具有样品。其中,检测单元可以为光电传感器,放置位对应设有能够透过光电传感器发出的光信号的检测孔。
当样品座308在进料通道3010移动至取样工位位置处后,将位于取样工位处样品座308上的样本管3081转移至开盖工位处,样本分杯模块400开始动作对其进行开盖。
在一些实施例中,请参阅图8、图9和图10,样本分杯模块400包括夹杯机构405和旋盖机械手机构406,夹杯机构405设于开盖工位处,夹杯机构405用于对样本管3081的瓶身进行夹紧固定;旋盖机械手机构406设于样本管3081区,旋盖机械手机构406用于夹紧样本管3081的瓶盖并能沿自身轴线方向旋转以旋转开盖。样管3081被送至开盖工位处后,夹杯机构405先抱紧样本管3081的管身,然后旋盖机械手机构406对样本管3081的瓶盖夹紧后进行旋转开盖,开盖成功后,第一移液枪701便可取吸头2011并移动至样本管3081内吸取样本,将样本转移至核酸提取区100放置工位处的试剂盒500的对应腔室(裂解孔5010)内,以进行随后的提取工作。
需要说明的是,将位于取样工位处的样本管3081转移至开盖工位可以采用多种方式进行转移。譬如,可以利用机械手700的协助,从而将位于取样工位处的样本管3081转移至开盖工位处。又或者是,可以利用样本分杯模块400自身的移动来实现将取样工位处的样本管3081转移至开盖工位处进行开盖。
可选地,样本分杯模块400还可以包括开盖驱动机构,开盖驱动机构连接于旋盖机械手机构406,开盖驱动机构用于调节旋盖机械手机构406在空间内的位置,以使旋盖机械手机构406能够在取样工位和开盖工位之间移动。因此通过在开盖工位处设置有开盖驱动机构,开盖驱动机构可以让旋盖机械手机构406由开盖工位移动到取样工位处,将位于取样工位处的样本管3081抓取并转移至开盖工位处进行开盖,这样便不需要借助其它转移机构,譬如机械手700等转移机构的协助,利用样本分杯模块400中自身的开盖驱动机构配合旋盖机械手机构406,便能实现对样本管3081的转移,使得样本分杯模块400的集成度更高,结构更加紧凑。
其中,请参阅图8,开盖驱动机构包括分杯台401、横向开盖驱动机构402及竖向开盖驱动机构403。其中,横向开盖驱动机构402连接于分杯台401及竖向开盖驱动机构403,横向开盖驱动机构402能够驱动竖向开盖驱动机构403相对于分杯台401在横向上移动,从而使得竖向开盖驱动机构403能够在取样工位和开盖工位之间移动。竖向开盖驱动机构403与旋盖机械手机构406连接,竖向开盖驱动机构403能够驱动旋盖机械手机构406相对于分杯台401在竖向上移动。这样,通过横向开盖驱动机构402及竖向开盖驱动机构403两者的配合,可以实现旋盖机械手机构406在横向和竖向上的移动,从而能让旋盖机械手机构406移动至取样工位处将样品座308上的样本管3081取出,并转移开盖工位处进行开盖。
在一些实施例中,横向开盖驱动机构402可以包括开盖驱动件4020及开盖带轮机构,开盖驱动件4020与开盖带轮机构的主动轮连接,竖向开盖驱动机构403连接于开盖带轮机构的传动带。当开盖驱动件4020动作时,开盖驱动件4020可驱动开盖带轮机构的主动轮转动,通过带轮机构的主动轮和从动轮的配合实现传动带的活动,进而带动竖向开盖驱动机构403相对于分杯台401进行横向移动。为了提升竖向开盖驱动机构403移动的稳定性,还可以在分杯台401上设置沿横向延伸的横向开盖滑轨4022,使得横向开盖滑轨4022与竖向开盖驱动机构403两者滑动配合,导轨24的两端可以分别位于开盖工位和开盖工位处,从而实现竖向开盖驱动机构403在开盖工位和开盖工位处之间进行移动。
在一些实施例中,竖向开盖驱动机构403包括开盖电机4030、丝杆、第一活动座4032、导轨及第一安装座4031。其中,第一安装座4031连接于横向开盖驱动机构402,导轨连接于第一安装座4031且沿着竖向延伸。第一活动座4032与导轨滑动配合,以使第一活动座4032沿着纵向可移动地设置于第一安装座4031。旋盖机械手机构406连接于第一活动座4032。开盖电机4030安装于第一安装座4031,开盖电机4030的输出端与丝杆的一端连接,丝杆的另一端可转动地设置于第一安装座4031,第一活动座4032与丝杆螺纹连接。在竖向开盖驱动机构403的作用下,可以实现旋盖机械手700在高度方向的移动,从而便于旋盖机械手700将取样工位处的样本管3081取出,并在横向开盖驱动机构402的驱动作用下移动至开盖工位上方后,可以将样本管3081放入于开盖工位处的夹杯机构405上。
需要说明的是,横向开盖驱动机构402和竖向开盖驱动机构403的实施方式可以互换。并且,横向开盖驱动机构402和竖向开盖驱动机构403还可以包括直线电缸、直线气缸及直线油缸等直线驱动件直接驱动来实现旋盖机械手机构406的横向移动或竖向移动。
另外,为了便于样本分杯模块400的布局,取样工位和开盖工位两者在纵向上可能并不位于同一直线上,因此开盖驱动机构还可以包括纵向开盖驱动机构404,利用纵向开盖驱动机构404来实现旋盖机械手机构406在纵向上运动。纵向开盖驱动机构404的具体结构可以参考上述的横向开盖驱动机构402和竖向开盖驱动机构403,在此就不再赘述。由此,旋盖机械手机构406可以实现沿着横向、纵向及竖向的移动,实现旋盖机械手机构406在空间内的三轴移动,从而使得旋盖机械手机构406能够自由移动,实现样本管3081的开盖。
其中,第一安装座4031上第一活动座4032的数量可以设为一组,也可以设为两组、三组或四组等。在第一活动座4032的组数设为一组的情况下,那么一个旋盖机械手机构406能够对一个样本管3081进行转移开盖。同理,在第一活动座4032的组数设为两组的情况下,那么第一安装座4031上可以设置两个旋盖机械手机构406,两个旋盖机械手700可以并排设置,这样两个旋盖机械手机构406可以同时对两个样本管3081进行转移并开盖,从而提高了对样本管3081的开盖效率。
在一些实施例中,请参阅图10,夹杯机构405包括定位孔4050、瓶身夹紧组件4051和夹臂驱动组件4052,定位孔4050设置于分杯台401上,定位孔4050用于供样本管3081放置;瓶身夹紧组件4051设于定位孔4050处,瓶身夹紧组件4051包括两个夹臂;夹臂驱动组件4052与两个夹臂中的至少一者驱动连接,夹臂驱动组件4052用于驱动两个夹臂靠近,以实现对样本管3081的瓶身进行夹紧。通过分杯台401上的定位孔4050可以存放待开盖的样本管3081,两个夹臂在夹臂驱动组件4052的驱动作用下,带动一个夹臂靠近于另一个夹紧臂,从而将样本管3081的管身抱紧,完成对样本管3081的夹紧定位,防止旋盖机械手机构406在带动样本管3081的管盖旋转时管身一起转动。
在旋盖机械手机构406设为两组的情况下,那么分杯台401上的定位孔4050的数量可以同样设为两个,且排布方向和间距与两个旋盖机械手机构406的排布方向和间距相适应。这样,旋盖机械手机构406在开盖驱动机构的作用下,可以同时将取样工位处的两个样本管3081转移至分杯台401上的两个定位孔4050处,从而利用定位孔4050处的瓶身夹紧组件4051,能够同时对两个样本管3081进行夹紧。但不限于此,分杯台401上的定位孔4050的数量也可以是三个、四个不等。定位孔4050的数量可以与旋盖机械手机构406的数量和位置相对应。
在一些实施例中,请参阅图9,旋盖机械手机构406包括瓶盖夹紧组件4060和瓶盖旋转组件,瓶盖夹紧组件4060用于对样本管3081的瓶盖夹紧;瓶盖旋转组件与瓶盖夹紧组件4060驱动连接,瓶盖旋转组件用于在夹杯机构405夹紧样本管3081的瓶身的情况下,能带动样本管3081的瓶盖沿自身轴线方向旋转,以使样本管3081的瓶盖与瓶身分离。通过将瓶盖旋转组件安装在第一活动座4032上,并能跟随第一活动座4032移动,通过旋盖机械手机构406中的瓶盖夹紧机构可以将样本管3081的瓶盖夹紧,然后利用瓶盖旋转组件的旋转动作,从而将样本管3081的瓶盖旋开,实现样本管3081的自动开盖,这样就不需要人工进行开盖,支持样本管3081原管上样,大大降低了工作人员的工作强度。
其中,瓶盖旋转组件可以是多种驱动件,譬如,瓶盖旋转组件可以旋转电机,旋转电机安装在活动座上,而瓶盖夹紧组件4060安装在旋转电机的驱动端上,使得瓶盖夹紧组件4060能够随驱动端的旋转而旋转。
另外,瓶盖夹紧组件4060也可以是多种夹紧机构,譬如可以是夹紧气缸,夹紧气缸设置在定位孔4050的两侧。当然,瓶盖夹紧组件4060也可以是电动夹爪。
可选地,利用电动夹爪将样本管3081的瓶盖夹紧,电动夹爪结构简单,可以实现对样本管3081的瓶盖进行夹紧,便于后续将样本管3081的瓶盖打开。
在一些实施例中,请参阅图8,样本分杯模块400还包括样本扫码器407,样本扫码器407朝向于旋盖机械手机构406的一侧设置,样本扫码器407用于对样本管3081上的识别码进行扫码读取信息。由于样本管3081内的核酸样本具有独一性,不同样本管3081内装载的不同的核酸样本信息,为了便于录入样本管3081内核酸样本的对应人员信息,通过在样本分杯模块400中设置有样本扫码器407,样本管3081被送至开盖工位处后,随后由样本分杯模块400的旋盖机械手机构406抓取样本管3081至样本扫码器407的位置,旋转一圈进行扫码,从而对样本管3081的信息进行录入,实现信息化检测。
其中,样本扫码器407可以设置在横向开盖驱动机构402上,并且样本扫码器407的扫码方向朝向于旋盖机械手机构406方向的一侧设置,在旋盖机械手机构406将取样工位处的样本管3081转移至开盖工位的过程中,可以让旋盖机械手机构406旋转一圈,从而露出样本管3081上的扫码标识,便于样本扫码器407对样本管3081的二维码进行扫码,并实现样本管3081的信息录入采集。
另外,样本管3081在开盖后,第一移液枪701便可吸取吸头2011后移动至开盖工位处的样本管3081处,将样本管3081内的样本吸取并转移至核酸提取区100的试剂盒500中。样本转移后,旋盖机械手700将瓶盖旋回至样本管3081上。瓶盖夹紧组件4060松开样本管3081,这样旋盖机械手700便能夹紧样本管3081的瓶盖,并将样本管3081移回至位于取样工位处的样品座308上的空置放置位上。然后,旋盖机械手机构406继续重复上一次动作,将样品座308上的样本管3081转移至开盖工位处。当样品座308上的所有样本管3081的样本均转移完成后,当样品座308上的所有样本管3081均为空样本管3081,然后上样模块300将样品座308依次经过转移通道3011和出料通道3012送出。
在一些实施例中,请参阅图11,上样区200包括第一吸头区201、第一试剂区203和第一废弃头区202。在核酸提取前需要提前放置,当开始首轮测试或者完成上一轮核酸测试开始新一轮测试前,先将通用类耗材(如吸头2011、试剂和磁珠颗粒液)布置在工作台1001的台面上。
在一些实施例中,请参阅图11,第一吸头区201设有至少一组第一吸头架2010,第一吸头架2010上设有若干用于供吸头2011存放的存放位,吸头2011用于供第一移液枪701移液使用。由于核酸检测过程中的样本的单一性,避免试剂和核酸样本之间交叉感染,因此第一移液枪701所使用的吸头2011均为一次性的,因此通过第一吸头架2010上设有多个存放位,存放位可以供多个吸头2011放置,便于第一移液枪701取吸头2011使用。
其中,第一吸头区201内的第一吸头架2010的数量以及分布情况可以是灵活设置的,同样的,第一吸头架2010上供吸头2011放置的存放位的数量可以是灵活设置的,存放位可以是设置在第一吸头架2010上的定位孔4050或者定位槽等定位结构,定位结构可以对吸头2011起到支撑作用,让吸头2011处于竖直摆放状态,便于第一移液枪701精确吸取使用。并且存放位仅能容纳吸头2011的部分,可以使得吸头2011的顶部(即与第一移液枪701配合部分)凸出于第一吸头架2010外,便于第一移液枪701与吸头2011配合。
在本实施例中,可以将第一吸头区201内的第一吸头架2010的数量设为五组。每个第一吸头架2010上的存放位为多个,且多个存放位在第一吸头架2010上呈矩形阵列分布,也可以是圆形阵列分布,还可以是无规则分布。
可选地,在本申请实施例中,第一吸头架2010上的多个存放位呈矩形阵列分布,第一吸头架2010上的存放位可以呈4×6、5×6、6×6或8×8等分布,第一吸头架2010上的存放位数量和布局可以根据实际情况而定。在本申请实施例中,第一吸头架2010上的存放位的分布情况为4×6,且在第一吸头区201内的第一吸头架2010的数量为五组的情况下,那么第一吸头区201所能存放的吸头2011的数量为120个。
其中,请参阅图11,第一废弃头区202用来对第一移液枪701使用后的吸头2011进行收集。请参阅图11,第一废弃头区202设置在工作台1001上,并靠近于第一吸头区201设置,第一废弃头区202包括废弃吸头架2020和吸头收集桶2021,废弃吸头架2020上开设有供吸头2011丢弃的吸头避让孔20201,在吸头避让孔20201的下方设置有吸头收集桶2021,吸头收集桶2021可以对使用后的吸头2011进行收集和存放。当然,吸头收集桶2021可以位于工作台1001上与废弃吸头架2020之间,但是会导致工作台1001第一废弃头区202所占用的空间较大,影响整体布局。因此,吸头收集桶2021也可以设置在工作台1001的下方,在工作台1001上废弃吸头架2020避让孔位置对应开设有对应的通孔,通孔与吸头避让孔20201相对,这样使用完成后的吸头2011可以经过吸头避让孔20201和通孔后进入位于工作台1001下方的吸头收集桶2021内。通过在耗材区设置有第一废弃头区202,利用第一废弃头区202可以对使用后的吸头2011进行收集,避免使用后的吸头2011上的残留液洒落在工作台1001上,从而导致核酸之间交叉污染,影响核酸提取的准确性。利用吸头收集桶2021对使用后的吸头2011进行收集,可以保证工作台1001上的整体清洁度,从而提高核酸提取结果的准确性。
具体的,当第一移液枪701使用完吸头2011后,需要更换吸头2011时,第一移液枪701先移动至第一废弃头区202上方,然后第一移液枪701卸下吸头2011,吸头2011因重力作用落入废弃吸头架2020,并穿过废弃吸头架2020上的避让孔落入废弃桶内。然后第一移液枪701再次安装新的吸头2011。
由于核酸提取过程需要使用到多种试剂,试剂可以包括裂解液、磁珠颗粒液、洗涤液、洗脱缓冲液和/或类似物等核酸提取所需的试剂的一种或多种。因此在第一试剂区203处设置有一个或多个试剂架,每个试剂架可以用来存放一种或多种核酸提取所需的试剂,便于核酸提取时使用。在第一试剂区203的试剂架的数量可以是一个,也可以是多个。试剂架的形状可以是多种形状,譬如,可以是矩形盒体、圆形盒体或者三角形盒体等。在本实施例中,试剂架为矩形盒体。
请参阅图11,试剂架可以分为两种型号,分别为第一试剂架204和第二试剂架205,第一试剂架204用来存放大容量试剂液,第二试剂架205用来存放小容量试剂液。譬如,第一试剂架204用来存放裂解液、洗涤液和洗脱液等,第二试剂架205用来存放磁珠颗粒液等小容量试剂。
在试剂架为矩形盒体的情况下,矩形盒体内具有用于装试剂液的容纳腔,容纳腔顶部开放设置,可以在容纳腔中间隔设置有多个隔板2040,多个隔板2040可以将容纳腔分隔为多个腔体,每个腔体可以用来装有核酸提取所需的一种类的试剂。在本实施例中,容纳腔中设置有四块隔板2040,四块隔板2040可以将容纳腔分隔为五个腔体,即,矩形盒体内具有五个相对独立的腔体,最多可以存放五种不同的试剂液。在矩形盒体中,每个腔体的顶部开放设置,便于第一移液枪701移动至腔体的上方,并利用吸头2011吸取腔体内的试剂液。在本实施例中,第一试剂区203的试剂架的数量设置为两个,两个试剂架并排设置。
可以理解的,试剂盒为进行核酸提取所需的载体,试剂盒上可以用来放置待测的核酸样本,并对待测的核酸样本进行核酸提取。
在一些实施例中,请参阅图12、图13和图14,试剂盒500包括盒本体501和磁棒套431,盒本体501上设置有磁棒套孔5011、裂解孔5010、洗涤孔5012组和洗脱孔5013,磁棒套孔5011用于放置磁棒套431,裂解孔5010为长条形孔,裂解孔5010用于在磁棒套431沿裂解孔5010的深度方向伸入裂解孔5010后,允许磁棒套431沿裂解孔5010的长度方向移动。
其中,盒本体501是试剂盒500的主体结构,是试剂盒500的主要受力部分。磁棒套孔5011是开设于盒本体501的且用于放置磁棒套431的孔体。裂解孔5010是开设于盒本体501的且用于放置裂解液、核酸、磁珠以及供磁棒套431伸入的条形孔,洗涤孔5012组包括至少一个洗涤孔5012,洗涤孔5012用于放置洗涤液,洗涤孔5012能够允许磁棒套431伸入,以便于磁棒套431在洗涤孔5012内沿着深度方向往复移动以对磁珠进行清洗,将磁珠吸附的杂质清除。洗脱孔5013用于放置洗脱液,洗脱孔5013能够允许磁棒套431伸入,以便于磁棒套431在洗脱孔5013内沿着深度方向往复移动以对磁珠进行清洗,将磁珠吸附的核酸混入洗脱孔5013内。裂解孔5010、磁棒套孔5011、洗涤孔5012组和洗脱孔5013均可以在盒本体501上沿长度方向排布。
在一些实施例中,盒本体501上的裂解孔5010、洗涤孔5012及洗脱孔5013的深度可以均相同,而磁棒套孔5011的深度可以大于裂解孔5010的深度,以便于放置磁棒套431。
在一些实施例中,请参阅图13,磁棒套431包括配合段5020、过渡段5021、搅拌段5022及锥形段5023。通过配合段5020,可以利用磁棒套431的配合段5020来与核酸提取机构40配合,从而实现磁棒套431安装在核酸提取机构40上。过渡段5021包括大端和小端,大端与配合段5020连接,过渡段5021的直径从大端到小端逐渐减小。搅拌段5022连接于小端。锥形段5023连接于搅拌段5022的远离过渡段5021的一端,锥形段5023呈锥形。配合段5020的是磁棒套431上直径最大的一段,配合段5020用于与核酸提取机构40配合,以实现磁棒套431与核酸提取机构40的对接。
在一些实施例中,磁棒套孔5011的内壁或外壁上凸设有多个限位部,多个限位部沿着磁棒套孔5011的周向间隔排布,限位部用于在磁棒套431放置于磁棒套孔5011内时抵持于磁棒套431的外周面。通过设置多个限位部,便于在磁棒套431放置于磁棒套孔5011内时抵持于磁棒套431的外周面,以对磁棒套431进行限位,避免磁棒套431受到振动而与磁棒套孔5011的内壁发生碰撞,也即使磁棒套431在磁棒套孔5011内不会产生晃动,这也有利于核酸提取机构40与磁棒套431的准确对接。
在一些实施例中,试剂盒500包括封膜凸台503,封膜凸台503设置于盒本体501,封膜凸台503围绕磁棒套孔5011的开口布置。通过过设置第三封膜凸台503,便于在磁棒套孔5011内装有磁棒套431时对磁棒套孔5011进行封膜,以避免杂质落入磁棒套孔5011内污染磁棒套431。
其中,盒本体501上的磁棒套孔5011、裂解孔5010、洗涤孔5012组和洗脱孔5013的个数可以是一个,也可以是多个。
可选地,盒本体501上的磁棒套孔5011、裂解孔5010、洗涤孔5012组和洗脱孔5013的个数为一个的情况下,那么盒本体501上只能供一组样本液放置,并进行核酸提取。
可选地,在盒本体501上的磁棒套孔5011、裂解孔5010、洗涤孔5012组和洗脱孔5013的个数为多个的情况下,多个磁棒套孔5011、多个裂解孔5010、多个洗涤孔5012组和多个洗脱孔5013可以均沿着裂解孔5010的宽度方向排布。这样,盒本体501上可以同时供多个样本放置,可理解地,试剂盒500可以同时供多组样本进行核酸提取,这样可以一次性实现多个核酸样本的提取,有利于提高核酸提取机构40的工作效率。
其中,盒本体501上的磁棒套孔5011、裂解孔5010、洗涤孔5012组和洗脱孔5013的数量可以是任意的数值,譬如,可以是六个、八个或九个等。结合到图1中,试剂盒500的盒本体501上包括八个沿着宽度方向排布的磁棒套孔5011、八个沿着宽度方向排布的裂解孔5010、八个沿着宽度方向排布的洗涤孔5012组及八个沿着宽度方向排布的洗脱孔5013,相当于试剂盒500可以同时放置8个样本进行核酸提取。
当然,磁棒套孔5011、裂解孔5010、洗涤孔5012和洗脱孔5013的个数可以根据需要自由设定,例如,试剂盒500包括六个沿着宽度方向排布的磁棒套孔5011、六个沿着宽度方向排布的裂解孔5010、六个沿着宽度方向排布的洗涤孔5012组及六个沿着宽度方向排布的洗脱孔5013。又如,试剂盒500包括四个沿着宽度方向排布的磁棒套孔5011、四个沿着宽度方向排布的裂解孔5010、四个沿着宽度方向排布的洗涤孔5012组及四个沿着宽度方向排布的洗脱孔5013。
另外,为了提高洗涤孔5012对磁珠上吸附的杂质的清洗效果,试剂盒500上的每个洗涤孔5012组的数量可以包括2~5个洗涤孔5012,洗涤孔5012组中的多个洗涤孔5012沿着裂解孔5010的长度方向排布。通过将洗涤孔5012组的洗涤孔5012的数量设为多个,多个洗涤孔5012便于核酸提取机构40将磁棒套431依次在多个洗涤孔5012内对磁珠进行清洗,确保将磁珠上所吸附的杂质洗脱,提高磁珠上所吸附的核酸的纯度。例如,请参照图1,每组洗涤孔5012组的数量设为四个洗涤孔5012,四个洗涤孔5012在盒本体501上沿裂解孔5010的长度方向依次排布。
在一些实施例中,请参阅图14,盒本体501上多个洗涤组的底部通过加强筋504互相连接,加强筋504的底面形成支撑面,当试剂盒500放置于工作台1001时,立脚506与支撑面均与工作台1001接触,共同对试剂盒500进行支撑。或者,当多个试剂盒500上下重叠放置时,上下相邻试剂盒500之间可以通过加强筋504进行支撑,从而让重叠放置的试剂盒500的稳定性更好,上下重叠放置的试剂盒500不易倒塌。
在一些实施例中,请参阅图14,盒本体501上形成有供机械手700抓取的拾取部505。通过设置有拾取部505,便于机械手700作用于拾取部505来拾取盒本体501,从而将盒本体501转移至不同的工位,有利于提高核酸提取的自动化程度。其中,拾取部505可以是多种结构,譬如,拾取部505可以为形成于盒本体501的顶部的由上向下翻折的翻边结构。通过在盒本体501上形成由上向下的翻折的翻边结构作为拾取部505,拾取部505的结构简单方便,易于制造,有利于降低盒本体501的制造成本。另外,翻边结构的设置,还能够增加试剂盒500的强度。
由于翻边结构环绕于盒本体501的外周,因此,机械手700可以从盒本体501的四周对盒本体501进行抓取,对机械手700的方向限制较小,使得机械手700抓取盒本体501较为方便。在另一些实施例中,拾取部505可以为凸设于盒本体501周面的环状凸起。
在一些实施例中,盒本体501上在裂解孔5010的底部还具有立脚506,当试剂盒500放置于工作台1001时,立脚506与工作台1001接触,以对试剂盒500进行支撑。另外,裂解孔5010的外侧面还设置有刻度线507,根据刻度线507可以确认裂解孔5010内的样本量。
在一些实施例中,请参阅图15、图16和图17,试剂盒上料模块600设置于试剂盒区,试剂盒上料模块600用于对试剂盒500进行上料,并将试剂盒500输送至工作台1001上的试剂盒装载位置,机械手700用于将位于试剂盒装载位置处的试剂盒500转移至核酸提取区100的放置工位处。通过在工作台1001上设置有试剂盒上料模块600,可以实现试剂盒500向试剂盒区的自动供料,不需要人为进行试剂盒500的添加,减少了人工介入,降低人工操作的失误,实现核酸提取试剂盒500上料的全流程自动化,当试剂盒500上料至试剂盒装载位置处后,仅需要利用机械手700将试剂盒500转移至核酸提取区100的放置工位处,等待核酸提取使用,自动化程度高。
在一些实施例中,工作台1001在试剂盒装载位置处开设有与外界相通的装载口,试剂盒上料模块600设于工作台1001的下方,试剂盒上料模块600用于将试剂盒500由下至上穿过装载口上料至试剂盒装载位置处。通过将试剂盒500模块设置在工作台1001的下方,可以让试剂盒500由下至上穿过装过工作台1001上的装载口被送入试剂盒装载位置处,让试剂盒上料模块600在竖直方向分布,不会占用基因检测设备的水平方向的空间,便于工作台1001台面的合理布置,结构更加紧凑。
在一些实施例中,请参阅图15和图16,试剂盒上料模块600包括底座601、试剂盒仓602和顶升组件603,底座601位于工作台1001下方;试剂盒仓602设于底座601,试剂盒仓602具有供试剂盒500存放的容纳腔,容纳腔沿第三方向Z延伸设置,容纳腔在靠近于装载口的一侧具有用于供试剂盒500出料的出料口6021,出料口6021与装载口相通;顶升组件603设于底座601,顶升组件603用于将容纳腔内的试剂盒500沿第三方向Z顶升至试剂盒装载位置处。通过试剂盒仓602内的容纳腔可以供试剂盒500放置,试剂盒仓602可以重叠放置多个试剂盒500,利用顶升组件603可以将容纳腔内的试剂盒500沿第三方向Z顶升至试剂盒装载位置处,从而实现试剂盒500的自动上料,不需要人为手动进行试剂盒500的上料,自动化程度高。
其中,试剂盒仓602可以是多种形状,试剂盒仓602内的形状可以长方体结构,也可以是正方体或圆柱体结构。在本实施例中,试剂盒仓602为长方体结构。试剂盒仓602内具有容纳试剂盒500的容纳腔,该容纳腔可以供试剂盒500重叠放置,顶升组件603在试剂盒仓602的顶部施加向上的力,从而将堆叠的试剂盒500向上推动至装载口的试剂盒装载位置处,从而便于供机械手700抓取后转移至核酸提取区100。在工作台1001上开设的装载口的口径大小与试剂盒500的横截面相适配,使得装载口可以供试剂盒500进入工作台1001上的试剂盒装载位置。
在一些实施例中,请参阅图16,顶升组件603包括提升部6030、第三丝杆6031、第三导轨6032和第三驱动电机6033,提升部6030用于顶升试剂盒500;第三丝杆6031沿第三方向Z分布,提升部6030与第三丝杆6031螺纹配合;第三导轨6032设于底座601上,并沿第三方向Z延伸,第三导轨6032与提升部6030滑动配合,以对提升板移动时导向;第三驱动电机6033设于底座601上,第三驱动电机6033与第三丝杆6031驱动连接,第三驱动电机6033用于驱动第三丝杆6031转动,以带动提升部6030在容纳腔内沿第三方向Z移动,以使试剂盒仓602内的试剂盒500依次移动至试剂盒装载位置处。
上述技术方案中,通过将顶升组件603设置为丝杆螺母副机构,使得提升部6030的移动稳定可靠,并且第三导轨6032可以对提升部6030的移动起到导向作用,将第三驱动电机6033安装在底座601上,做为驱动力,可以带动提升部6030在容纳腔内沿着第三导轨6032的延伸方向移动,从而让试剂盒仓602中的试剂盒500能被提升部6030的顶升作用下,试剂盒500能够持续地通过装载口进入到工作台1001上的试剂盒装载位置处进行上料动作。
在一些实施例中,装载口处设有限位组件,限位组件用于对位于试剂盒装载位置的试剂盒500进行支撑限位,以阻止位于试剂盒装载位置处的试剂盒500落入试剂盒仓602内。通过在装载口处设置有限位组件,限位组件可以对位于试剂盒装载位置处的试剂盒500进行辅助支撑,避免在试剂盒装载位置处的试剂盒500落入试剂盒仓602内,从而可以实现不停机地向试剂盒仓602内添加试剂盒500。
其中,限位组件可以是多种结构,限位组件设置在工作台1001的装载口处,限位组件可以是设置在装载口相对两侧的弹片,随着顶升组件603在将试剂盒500堆叠的底部施加向上的力,在经过装载口处时,试剂盒500会挤压弹片,使得弹片压缩并向装载口两侧变形,当试剂盒500穿过装载口移动至试剂盒装载位置时,试剂盒500底部此时超过弹片顶部时,弹片蓄积的弹性势能会释放,从而弹片可以对试剂盒500的底部进行支撑,防止试剂盒500落入装载口下方的试剂盒仓602内,以便由机械手700接合和运输。
在一些实施例中,请参阅图17,试剂盒上料模块600还包括第三滑动座605,第三滑动座605与底座601滑动配合,试剂盒仓602安装于第三滑动座605上,第三滑动座605在底座601上具有第三位置和第四位置;当第三滑动座605处于第三位置时,试剂盒仓602的出料口6021与装载口相通;当第三滑动座605处于第四位置时,试剂盒仓602的出料口6021露出于工作台1001外,以便于向试剂盒仓602内添加试剂盒500;试剂盒仓602在靠近于提升部6030的一侧设有让位孔6022,让位孔6022用于在试剂盒仓602与提升部6030分离时让位。通过将试剂盒仓602安装在第三滑动座605上,第三滑动座605与底座601之间滑动配合,可以让试剂盒仓602沿着底座601向外滑动,并与工作台1001部分分离,便于向试剂盒仓602内补充或添加试剂盒500。具体的,当第三滑动座605处于第三位置时,试剂盒仓602与装载口处于连通状态,试剂盒仓602内的试剂盒500可以正常向试剂盒装载位置正常供料(试剂盒500)。当拖动第三滑动座605由第三位置切换至第四位置时,带动试剂盒仓602的出料口6021露出于工作台1001外,便于通过出料口6021向试剂盒仓602内补充试剂盒500,实现试剂盒仓602内试剂盒500的添加。并且通过试剂盒仓602侧壁上设置的让位孔6022,可以让试剂盒仓602与提升部6030分离,不会影响试剂盒仓602内的试剂盒500的加料。
在一些实施例中,试剂盒上料模块600还包括限位传感器,限位传感器设于第三导轨6032上,用于检测所述提升部6030的运行状态。通过在第三导轨6032上设置有限位传感器,限位传感器可以对提升部6030的运行状态进行监测,从而对提升部6030在的行程进行控制,保证提升部6030的正常运行,从而对试剂盒仓602内试剂盒500的正常上料。
请参阅图18,机械手700和第一移液枪701均可移动地安装在工作台1001上,并能在上样区200和核酸提取区100之间跨区移动,这样,机械手700可以将试剂盒500装载位置处的试剂盒500抓取并转移至核酸提取区100,而第一移液枪701可以将位于上样区200内的核酸样本、磁珠液、核酸提取所需的试剂转移至位于核酸提取区100的试剂盒500内,为核酸提取做准备。
其中,工作台1001上设置有三轴驱动机构702,三轴驱动机构702连接于第一移液枪701和机械手700,三轴驱动机构702用于调节第一移液枪701和机械手700在工作台1001上空间内的位置,即在上样区200和核酸提取区100的部分区域的空间移动。
在一些实施例中,三轴驱动机构702包括立架7020、第二横向驱动机构7021、第二纵向驱动机构7022及第二竖向驱动机构7023。立架7020设置在工作台1001上,并沿上样区200与核酸提取区100的分布方向延伸。其中,第二横向驱动机构7021连接于立架7020及第二纵向驱动机构7022,第二竖向驱动机构7023连接于第二纵向驱动机构7022,而机械手700和第一移液枪701安装在第二竖向驱动机构7023上。另外,在第二纵向驱动机构7022上,第二竖向驱动机构7023的数量可以是一个,也可以两个。在第二竖向驱动机构7023的数量设为两个的情况下,那么第一移液枪701和机械手700分别安装在两个第二竖向驱动机构7023上的其中一者上,从而使得第一移液枪701和机械手700两者可以在纵向和竖向的运动上相对独立。
具体的,第二横向驱动机构7021能够驱动第二纵向驱动机构7022相对于工作台1001上的横向移动。可理解地,横向方向即为工作台1001上的上样区200与核酸提取区100的分布延伸方向。第二纵向驱动机构7022与两个第二竖向驱动机构7023连接,第二纵向驱动机构7022能够驱动第二竖向驱动机构7023相对于立架7020进行纵向移动,第一移液枪701和/或机械手700安装在第二竖向驱动机构7023上,第二竖向驱动机构7023能够驱动第一移液枪701和/或机械手700相对于立架7020进行竖向移动。这样,通过第二横向驱动机构7021、第二纵向驱动机构7022及第二竖向驱动机构7023的配合,可以实现第一移液枪701和机械手700在工作台1001空间内的三轴移动。
在一些实施例中,第二横向驱动机构7021包括第一驱动电机70211、第一带轮机构及第一滑轨70212,第一驱动电机70211和第一带轮机构均安装在立架7020上,第一驱动件230与第一带轮机构的主动轮连接,纵向驱动机构连接于第一带轮机构的传动带,第一滑轨70212设置在立架7020上,并沿横向延伸,第二纵向驱动机构7022与第一滑轨70212滑动配合,第一滑轨70212可以对第二纵向驱动机构7022进行导向,从而提高第二纵向驱动机构7022移动时的稳定性。当第一驱动电机70211动作时,第一驱动电机70211可驱动第一带轮机构的主动轮转动,通过第一带轮机构的主动轮和从动轮的配合实现传动带的活动,进而带动第二竖向移动机构相对于立架7020在第一滑轨70212上横向移动。
在一些实施例中,第二纵向驱动机构7022包括纵向连接架70221、第二驱动电机70222、第二带轮机构及第二滑轨70223,纵向连接架70221上具有与第一滑轨70212滑动配合的滑动部,第二纵向驱动机构7022通过纵向连接架70221与第二横向驱动机构7021连接,第二驱动电机70222和第二带轮机构均安装在纵向连接架70221上,第二驱动电机70222与第二带轮机构的主动轮连接,第二纵向驱动机构7022连接于第二带轮机构的传动带,第二滑轨70223设置在纵向连接架70221上,并沿纵向延伸,第二竖向驱动机构7023与第二滑轨70223滑动配合,第二滑轨70223可以对竖向驱动机构进行导向,从而提高第二竖向驱动机构7023移动时的稳定性。当第二驱动电机70222动作时,第二驱动电机70222可驱动第二带轮机构的主动轮转动,通过第二带轮机构的主动轮和从动轮的配合实现传动带的活动,进而带动第二竖向移动机构相对于立架7020在第二滑轨70223上进行横向移动。
其中,第二纵向驱动机构7022上的第二竖向驱动机构7023的组数设为两组,两个第二竖向驱动机构7023分别与第一移液枪701和机械手700连接。那么,在第二竖向驱动机构7023的组数设为两组的情况下,为了保证第一移液枪701与机械手700在纵向移动时能够独立运行,因此在第二纵向驱动机构7022中,纵向连接架70221上的第二驱动件、第二带轮机构及第二滑轨70223的均设为两组,且两组第二驱动电机70222、第二带轮机构及第二滑轨70223在纵向连接架70221上可以沿竖向间隔分布。两个第二竖向驱动机构7023分别与两组第二带轮机构中的任意一组进行连接,且两个竖向驱动机构与对应的第二滑轨70223滑动配合,虽然第一移液枪701与机械手700共用同一横向驱动机构,但是第一移液枪701与机械手700的纵向以及竖向移动均可以独立运行,两者互不干扰。
在一些实施例中,在第二纵向驱动机构7022上设有两个第二竖向驱动机构7023的情况下,两个第二竖向驱动机构7023的结构相同。其中,第二竖向驱动机构7023可以为丝杆螺母副驱动机构,这里便不再赘述。
另外,机械手700可以是现有的机械手700抓取机构。机械手700包括安装板、夹持电机和两个机械夹臂7001,安装板安装在第二竖向驱动机构7023上,夹持电机安装在安装板上,夹持电机的驱动端连接于两个机械夹臂7001,夹持电机能够驱使两个机械夹臂7001相互靠近和远离,使得两个机械夹臂7001能够相互配合,并对试剂盒500的相对方向的两侧进行夹紧,从而对试剂盒500进行转移。当两个机械夹臂7001相互远离时,便能让两个机械夹臂7001与试剂盒500分离,从而放下试剂盒500。
其中,两个机械夹臂7001之间还可以设置有压簧部件,压簧可以在两个夹臂相互靠近时提供弹性力,从而使得两个机械夹臂在对试剂盒500进行夹持时提供缓冲力,提高了试剂盒500的夹持稳定性。
在一些实施例中,在两个第二竖向驱动机构7023中安装有机械手700的活动座上还可以设置有一个移液枪,即,该第二竖向驱动机构7023上同时设置有机械手700和移液枪,而另一个第二竖向驱动机构7023上设置有第一移液枪701。该移液枪的结构与第一移液枪701结构完全相同。由于机械手700的工作主要在于将试剂盒500区内的试剂盒500转移至核酸提取区100中,而第一移液枪701的工作则是将样本和试剂加入到位于核酸提取区100的试剂盒500中,而试剂的种类较多,因此在向试剂盒500内添加试剂时,需要多次往复添加。而且在本实施例中,试剂盒500为八合一耗材,试剂盒500上可以同时放置有8个样本,因此需要往复多次添加。因此为了平衡两个第二竖向驱动机构7023的工作合理性,通过在第二竖向驱动机构7023安装有机械手700的活动座上设置一组第一移液枪701,相当于两个第二竖向驱动机构7023上均安装有第一移液枪701,这样可以在机械手700空闲时,两者可以共用,从而避免了在工作台1001上方设置有驱动机构所占用大量的空间,因此通过一个活动座上实现机械手700和第一移液枪701共用,实现一机两用,大大节约了工作台1001的布置空间。
在第二竖向驱动机构7023上的第一移液枪701上可以安装有多个移液器。需要说明的是,移液枪可以是现有技术中的移液器,移液器又称移液枪,是一种用于定量转移液体的器具。在进行分析测试方面的研究时,一般采用移液器(pipette)移取少量或微量的液体。移液器根据原理可分为气体活塞式移液器(Air-displacement pipette)和外置活塞式移液器(Positive-displacement pipette)。气体活塞式移液器主要用于标准移液,外置活塞式移液器主要用于处理易挥发、易腐蚀及粘稠等特殊液体。
其中,在第二竖向驱动机构7023上的第一移液枪701上安装的移液器的数量可以是一个,也可以是多个。移液器的数量可以根据实际情况设置,在试剂盒500上可以同时放置有八组核酸样本的情况下时,为了提高第一移液枪701转移试剂的效率,那么移液器的数量可以设为两个、四个或八个。相邻移液器的间距可以与试剂盒500上相邻裂解孔5010、洗涤孔5012或洗脱孔5013之间的间距相配,从而使得多个移液器可以同时对试剂盒500上的多个孔位同时添加试剂,相应大大提高了试剂盒500的试剂添加效率。在本实施例中,在活动座上的第一移液枪701上安装的移液器的数量可为一个。
在一些实施例中,请结合图1,在核酸提取区100,基因提取模块101的数量设为至少一个,在基因提取模块设为多个的情况下时,多个基因提取模块101在核酸提取区100沿第二方向Y间隔排布。通过在核酸提取区100内设置有多个基因提取模块101,并在工作台1001上沿第二方向Y间隔排布,每个基因提取模块101相当于一个核酸提取工位,使得基因检测设备在进行核酸提取时,能够多工位同时进行,大大提高了核酸的提取效率。
可理解地,在核酸提取区100内,基因提取模块101的数量可以设为一个、两个、三个或四个等。
示例性地,基因提取模块101的数量设为三个,三个基因提取模块101在核酸提取区100沿第二方向Y间隔排布,从而使得基因检测设备在进行核酸提取时,能够三个核酸提取工位同时进行,大大提高了基因检测设备的核酸提取效率。
在一些实施例中,请参阅图19-图23,基因提取模块101设置在核酸提取区100,基因提取模块101包括基座10、牵引机构20、核酸提取机构40和收集机构70,基座10包括沿第一方向X延伸设置的提取通道11,提取通道11在第一方向X依次包括放置工位、提取工位、产物转移工位和收集工位,放置工位用于放置试剂盒500,提取工位用于核酸提取,产物转移工位用于对提取后的产物进行转移;牵引机构20设于基座10,牵引机构20被配置为牵引试剂盒500在提取通道11中沿第一方向X移动,以使试剂盒500从放置工位依次经过提取工位和产物转移工位后到达收集工位;核酸提取机构40设于提取工位处,核酸提取机构40用于对试剂盒500内的样本进行核酸提取;收集机构70设于收集工位处,收集机构70用于对产物转移完成后的试剂盒500进行收集。
在本方案中,基因提取模块101采用流水线式的核酸提取工作模式,将待测的试剂盒500放置于基座10的放置工位处,向试剂盒500内加样本和加试剂,然后试剂盒500在牵引机构20的驱动作用下,可将试剂盒500由放置工位转移至提取工位处进行核酸提取,提取工位处配套有核酸提取机构40,可对试剂盒500进行正常的核酸提取步骤,如裂解、洗涤和洗脱,然后试剂盒500内的核酸分离完成后,在牵引机构20的作用下,带动试剂盒500由提取工位移动至产物转移工位,在产物转移工位处对试剂盒500内的核酸产物转移至后续的PCR体系构建区900,然后试剂盒500在牵引机构20的作用下,由产物转移工位移动至收集工位,收集工位处的收集机构70可对产物转移后的试剂盒500进行收集。因此本方案中,通过在基座10上设置的牵引机构20,牵引机构20可让试剂盒500在基座10的提取通道11上形成完整的核酸提取工序,大大提高了基因提取模块101中核酸提取的连贯性,即从试剂盒500放置、加样、加试剂、核酸提取、产物转移以及试剂盒500收集这一系列操作都在基座10的提取通道11上进行,并且利用牵引机构20的牵引作用实现,并且在前一个试剂盒500在提取工位进行核酸提取时,放置工位处的后一个试剂盒500已经准备加样就绪,待前一个试剂盒500核酸提取完成后,后一个位于放置工位处的试剂盒500可以马上在牵引机构20的作用下,进入提取工位内进行核酸提取,中间没有间断,连贯性强,提高了核酸提取的提取效率。
在一些实施例中,提取通道11包括沿第二方向Y相对的两个侧壁,第二方向Y垂直于第一方向X设置,侧壁上设有沿第一方向X延伸的导向槽12,导向槽12用于引导试剂盒500在提取通道11内移动。通过基座10的侧壁上形成有导向槽12,导向槽12可以对试剂盒500在提取通道11内的移动提供导向和支撑作用,从而保证试剂盒500在提取通道11中移动过程的稳定性和定向性,使得试剂盒500在提取通道11内的核酸提取过程更加稳定可靠,从而降低了试剂盒500在提取通道11内移动过程试剂盒500出现试剂液洒出的概率。
其中,导向槽12的结构可以是多种结构,譬如,导向槽12可以是凸出于侧壁设置的凸筋结构,利用凸筋可以对试剂盒500的两侧提供支撑作用,从而试剂盒500可以在导向槽12上移动,导向槽12对试剂盒500起到导向的作用。
在一些实施例中,请继续参阅图19,牵引机构20包括抓取单元21和第一驱动组件23,抓取单元21沿第一方向X可移动地设于基座10,抓取单元21用于抓取和释放试剂盒500;第一驱动组件23设于基座10,第一驱动组件23用于驱动抓取单元21在基座10上沿第一方向X移动。
上述技术方案中,通过抓取单元21可以带着试剂盒500在提取通道11上定向移动,从而可以使得试剂盒500依次完成核酸提取和产物转移等工序。
在一些实施例中,请参阅图29,抓取单元21包括移动件210、钩爪部211和弹性件(图中未示出),移动件210沿第一方向X可移动地设于基座10;钩爪部211可转动地连接于移动件210,钩爪部211上设有导向斜面2111和锁止槽2110;弹性件设于钩爪部211与移动件210之间,弹性件用于向钩爪部211施加弹性力;当移动件210移动至钩爪部211的导向斜面2111与试剂盒500的锁止部508接触时,锁止部508能挤压钩爪部211并驱使钩爪部211转动,弹性件积蓄弹性势能;弹性势能用于在锁止槽2110卡入锁止部508时,驱使钩爪部211转动复位,以使锁止部508与锁止槽2110卡接。
通过抓取单元21中的钩爪部211与移动件210转动设置,当移动件210移动至钩爪部211的导向斜面2111与位于放置工位处的试剂盒500上的锁止部508接触时,由于试剂盒500静止不动,移动件210挤压试剂盒500,即钩爪部211挤压锁止部508,而钩爪部211与移动件210转动配合,钩爪部211上的导向斜面2111可以对钩爪部211进行导向,从而引导钩爪部211转动,此时弹性件被压缩,从而积蓄弹性势能,移动件210继续挤压锁止部508,直到钩爪部211上的锁止槽2110卡入于锁止部508内时,此时弹性势能释放,并作用于钩爪部211转动复位,从而使得锁止部508卡入于锁止槽2110内,从而实现移动件210上的钩爪部211与试剂盒500上的锁止部508的自动挤压卡接,不需要人为参与,可以自动实现抓取单元21与试剂盒500之间的连接,自动化程度高,这样抓取单元21便可以带着试剂盒500在提取通道11内的放置工位、提取工位、产物转移工位和收集工位移动。
其中,弹性件可以是压簧、弹片或橡胶柱等。在本实施例中,弹性件采用为压簧。
在一些实施例中,请结合图19和图20,第一驱动组件23包括第一驱动件230、带轮231以及同步带,第一驱动件230安装于基座10,第一驱动件230用于驱动带轮231转动,同步带与带轮231传动配合,并沿第一方向X延伸设置,移动件210连接于同步带,并在第一驱动件230的作用下跟随同步带在基座10上沿第一方向X移动。通过将第一驱动组件23设置为同步带形式的驱动方式,所占用的空间更小,结构更加紧凑,并且同步带的驱动方式稳定可靠,第一驱动件230可以设置在基座10上提取通道11的外侧,同步带可以沿着基座10的顶部设置,从而使得第一驱动组件23不会占用提取通道11的内部空间,便于核酸提取机构40的空间布置。
其中,为了提高移动件210在基座10上的移动稳定性,在基座10的提取通道11的顶部可以设置有导轨24,导轨24可以对移动件210移动导向,保证移动件210在基座10上移动过程的稳定性。
在一些实施例中,基座10在提取工位处设有提取舱30,核酸提取机构40设于提取舱30内,提取舱30用于将放置工位与产物转移工位分隔。通过在基座10上设置有提取舱30,提取舱30可以起到将放置工位和产物工位隔离的效果,使得提取舱30的内部处于一个相对密闭的环境中,降低了核酸提取过程中所产生的气体泄露的概率,从而使得核酸提取的过程更加安全环保。提取舱30可以设置于提取通道11上提取工位的上方,核酸提取机构40安装于提取舱30上,从而便于核酸提取机构40对下方的试剂盒500进行核酸提取。
在一些实施例中,提取舱30在第一方向X的两侧与提取通道11的底壁之间形成有避让口,避让口用于供试剂盒500进入或离开提取舱30。通过设置有避让口,可以便于供试剂盒500进入提取舱30或离开提取舱30,从而进行对应的核酸提取作业。
其中,提取舱30可以采用多种材质制成,譬如,提取舱30可以采用透明材质制成,这样既可以保证提取舱30内的密闭性,还便于工作人员外部观察核酸提取情况。当然,提取舱30也可以采用其它材质,这里便不再赘述。
需要说明的是,提取舱30内安装有固定架32,固定架32固定在基座10上。固定架32用于供舱门组件50、核酸提取机构40等机构安装。
在一些实施例中,请结合图20和图28,提取舱30在避让口处设有舱门组件50,舱门组件50用于对所述避让口进行开闭。由于核酸提取过程会产生的一些有害气体,这些气体会从该避让口散出至提取舱30外,从而影响外部的空气环境,因此通过在避让口设置有舱门组件50,该舱门组件50可以对避让口进行封闭和打开,这样打开避让口可以便于让试剂盒500进入或离开提取舱30内,而在核酸提取过程中,利用舱门组件50将避让口封闭,从而可以有效降低核酸提取过程产生的气体泄露,保证基因提取模块101中提取舱30内密闭性,有效确保外部空气环境。
在一些实施例中,请参阅图28,舱门组件50包括舱门51和升降组件52,舱门51用于对避让口进行封闭;升降组件52设于提取舱30,升降组件52用于驱使舱门51沿第三方向Z移动,第三方向Z垂直于第一方向X和第二方向Y设置。通过升降组件52可以驱动舱门51在提取舱30上沿第三方向Z移动,当需要打开避让口时,升降组件52驱动舱门51向远离基座10的底壁方向的一侧移动,这样避让口露出,便于试剂盒500进入或离开提取舱30;当试剂盒500进入提取舱30内后,升降组件52驱动舱门51向靠近于底壁一侧移动,从而将避让口封闭,这样便可以避免提取舱30内核酸提取过程中所产生的气体外泄,从而保证基因提取模块101的外部空气环境。
其中,升降组件52可以采用多种驱动机构,譬如,可以采用直线气缸、直线电缸、直线油缸、同步带驱动机构或丝杆螺母副机构等直线驱动机构。在本实施例中,升降组件52采用为丝杆螺母副机构,升降组件52安装在固定架32上。
在一些实施例中,请参阅图28,提取舱30内设有第二导轨521,舱门51靠近于提取舱30一侧对应设有滑块,滑块与第二导轨521滑动配合。通过第二导轨521与舱门51上的滑块滑动配合,第二导轨521可以对舱门51的上下升降进行导向,从而对舱门51的移动方向进行定向,确保舱门51在上下升降过程中的稳定性。
其中,第二导轨521应与升降组件52设置在提取舱30的同侧,譬如,第二导轨521可以设置在提取舱30外,也可以设置提取舱30内的固定架32上。在本实施例中,第二导轨521设置在提取舱30内的固定架32,从而使得升降组件52和第二导轨521均位于提取舱30内,可以提高提取舱30的美观性。并且舱门51在靠近于底壁的一侧可以设置有柔性边,柔性边可以提高舱门51的底部与底壁之间的接触面积,可以提高舱门51的密闭性,并且还可以舱门51与底壁接触时提高缓冲力,避免舱门51与底壁之间刚性接触。
在一些实施例中,提取通道11在靠近于提取舱30一侧设有感应传感器,感应传感器用于感应移动件210进入或离开提取工位时控制舱门组件50工作。通过在提取通道11靠近于提取舱30的一侧设有感应传感器,该感应传感器可以根据所接受到的信号对舱门组件50进行控制,使得舱门组件50的自动化程度更高,不需要人为干预,自动控制。具体的,当牵引机构20中的移动件210靠近于提取舱30时,感应传感器会感应到移动件210,并将指令反馈给控制模块,控制模块控制舱门51打开,从而便于移动件210经过提取舱30。
其中,感应传感器可以是红外传感器,也可以是光电传感器或其它传感器等,感应传感器用来感应移动件210,从而将信号反馈给控制模块,从而控制舱门组件50的开闭,实现舱门51的自动开闭,不需要人工参与控制,自动化程度高。
在一些实施例中,请参阅图27,核酸提取机构40包括活动架41、磁棒安装架420、磁棒套安装架430、第二驱动组件422、第三驱动组件432和第四驱动组件,固定架32设于基座10并位于提取舱30内;活动架41沿第一方向X移动安装于固定架32;磁棒安装架420沿第三方向Z可移动地设于活动架41,磁棒安装架420上安装有磁棒421,第三方向Z垂直于第一方向X和第二方向Y设置;磁棒套安装架430沿第三方向Z可移动地设于活动架41;在第三方向Z上,磁棒套安装架430相比磁棒安装架420更靠近于提取通道11;第二驱动组件422设于活动架41上,第二驱动组件422用于驱动磁棒安装架420沿第三方向Z移动;第三驱动组件432设于活动架41上,第三驱动组件432用于驱动磁棒套安装架430沿第三方向Z移动;第四驱动组件设于固定架32,第四驱动组件用于驱动活动架41在固定架32上沿第一方向X移动;其中,在第二驱动组件422以及第三驱动组件432的驱动作用下,磁棒421能插入于磁棒套431,并能插入位于提取工位处的试剂盒500内进行磁吸作用。
通过磁棒421与磁棒套431两者配合,磁棒421能够伸出于磁棒套431内,并且在第二驱动组件422和第三驱动组件432的作用下,可以驱动磁棒套431以及磁棒421在第三方向Z移动并伸出于试剂盒500的对应腔室内,通过磁棒421插设于磁棒套431内并一同伸入试剂盒500的腔室内,可以将试剂盒500内的磁珠吸附在磁棒套431的外表面,以对磁珠进行转移;当磁棒421抽出于磁棒套431,磁珠便可以重新溶于裂解液或洗涤液,因此利用磁棒套431与磁棒421两者配合,可以实现磁珠上附着的核酸在试剂盒500内各个腔室的转移。并且通过固定架32与活动架41滑动配合,从而活动架41在第四驱动组件的作用下,可以使得磁棒421固定架32以及磁棒套安装架430能在提取舱30内沿第一方向X移动,从而可以让磁棒421配合磁棒套431对试剂盒500上的各个试剂腔进行对应的核酸提取操作。并且通过采用试剂盒500在提取舱30内保持不动,而核酸提取机构40在提取舱30内移动,逐步实现对试剂盒500中各个试剂腔的核酸提取作业,这样可以使得核酸舱的内部空间设置更加紧凑,仅需要在第一方向X上的空间稍微大于试剂盒500的长度便可,这样试剂盒500不需要动,使得提取舱30内部空间布置更为合理,提取舱30的体积更小。
具体的,预先将纳米磁珠放置于试剂盒500的裂解腔内,磁棒421的作用是在提取过程中吸附捕获DNA的纳米磁珠,将提取好的DNA用纳米磁珠捕获后,第二驱动组件422和第三驱动组件432运行,驱动磁棒421与磁棒套431一同下降伸入试剂盒500中的裂解孔5010。由于磁棒421的强大磁力,纳米磁珠全部被吸附在磁棒套431的外表面,吸附一定时间后磁棒421与磁棒套431同时上升,然后又下降伸入洗涤孔5012;而后磁棒421在第二驱动组件422的作用下上升,由于磁棒套431内的磁棒421被抽走,附着在磁棒套431表面的纳米磁珠将重新溶于洗涤液,对其磁珠上的核酸进行洗涤。洗涤完成后,将磁珠转移至下一洗涤孔5012时,磁棒421下降重新插设于磁棒套431内,利用磁棒421插设在磁棒套431中,并同时下降至洗涤孔5012内将磁珠吸附,然后一同上升,然后平移后下降至另一洗涤孔5012,从而实现磁珠在试剂腔内各个腔室的转移。
在一些实施例中,请继续参阅图27,磁棒套安装架430上设有供磁棒套431插接的插孔4301,磁棒套安装架430在第三驱动组件432的作用下能伸入位于试剂盒500内的磁棒套431插接,以使位于试剂盒500中的磁棒套431安装于磁棒套安装架430上。由于磁棒套431为一次性耗材,仅能适用于同一样本使用,因此在初始状态下,磁棒套431位于试剂盒500的磁棒套孔5011中,然后当试剂盒500在牵引机构20的作用下进入到提取舱30后,在第三驱动组件432的作用下,驱动磁棒套431架下降,并与试剂盒500内的磁棒套431安装在磁棒套431架上,便于与磁棒421配合完成磁珠的磁吸。因此采用试剂盒500自带有磁棒套431,使得每个样本可以对应一个磁棒套431,避免磁棒套431与试剂液结合而出现交叉污染的现象,可以保证核酸提取过程中结果的准确性。
在一些实施例中,插孔4301的孔深方向沿第三方向Z延伸设置,插孔4301的内壁设有限位凹槽,磁棒套431的外壁设有与限位凹槽相配合的限位凸起,以限制磁棒套431在磁棒套安装架430上的轴向移动。通过在插孔4301的内壁形成有限位凹槽,而磁棒套431的外壁具有相配合的限位凸起,当磁棒套431架下降至与试剂盒500内的磁棒套431插接时,磁棒套431外壁的限位凸起可以与插孔4301上的限位凹槽插接,从而将磁棒套431安装在磁棒421架上,限制磁棒套431在磁棒套安装架430上的轴向移动。当需要卸下磁棒套431时,仅需要利用磁棒421插入于磁棒套431中,并向下顶磁棒套431,便可以让磁棒套431与磁棒421架分离,从而实现磁棒套431的拆卸,磁棒套431卸下于磁棒套431内。
在一些实施例中,在磁棒套安装架430上,插孔4301的数量设为多个,多个插孔4301沿第二方向Y间隔排布;在磁棒安装架420上,磁棒421的数量设为多个,多个磁棒421与多个插孔4301的数量和位置均一一对应。试剂盒500可以放置有多组待测核酸样本,那么对应的,通过在核酸提取机构40内,磁棒套安装架430的插孔4301的数量设为多个,与磁棒421架上的磁棒421数量和位置相对应,这样核酸提取机构40可以同时对试剂盒500中的多个样本同时进行核酸提取,大大提高了核酸提取的提取效率。
可选地,在试剂盒500为八合一耗材的情况下,试剂盒500上可以同时放置有八组核酸样本,那么磁棒套安装架430上插孔4301的数量也设为八个,试剂盒500上的磁棒套孔5011也具有八个且每个磁棒套孔5011内放置有一个磁棒套431。磁棒套431架上插孔4301的分布与试剂盒500上磁棒套孔5011的分布应对应。同样的,磁棒421架上同样具有八根磁棒421,且八根磁棒421的分布情况与磁棒套431架上的插孔4301分布相适应。但不限于此,试剂盒500也可以是六合一耗材,那么在试剂盒500为六合一耗材的情况下,试剂盒500上可以同时放置有六组核酸样本,那么磁棒套安装架430上插孔4301的数量也设为六个,试剂盒500上的磁棒套孔5011也具有六个且每个磁棒套孔5011内放置有一个磁棒套431。磁棒套431架上插孔4301的分布与试剂盒500上磁棒套孔5011的分布应对应。同样的,磁棒421架上同样具有八根磁棒421,且六根磁棒421的分布情况与磁棒套431架上的插孔4301分布相适应。
在一些实施例中,核酸提取机构40还包括磁棒套检测组件,磁棒套检测组件设于活动架41,磁棒套检测组件用于检测磁棒套安装架430上磁棒套431的存在。由于磁棒套安装架430上的磁棒套431为自动安装,因此通过在活动架41上设置有磁棒套检测组件,可以对磁棒套431是否安装在磁棒套安装架430上进行检测,如若磁棒套431未成功安装在磁棒套安装架430上,便会影响后续的核酸提取作业,因此通过磁棒套检测组件来进行检测,从而确保磁棒套安装架430上的磁棒套431能够在安装完成的情况下进行核酸提取。
其中,对试剂盒500上裂解孔5010的长度方向(即第一方向X)移动时,可以是牵引机构20拖动试剂盒500在提取舱30内移动,而核酸提取机构40不动。也可以是牵引机构20在提取舱30内不动,而核酸提取机构40在提取舱30内移动。
在一些实施例中,请参阅图25和图26,基因提取模块101还包括加热件60,加热件60设于提取工位处,加热件60用于对试剂盒500底部的至少部分进行加热。由于核酸提取过程中的裂解反应和洗脱反应都需要加热促进,因此通过在提取工位处设置有加热件60,加热件60可以对试剂盒500的底部的对应部位(即裂解孔5010和洗脱孔5013)进行加热,从而确保试剂盒500内核酸提取的正常进行。
在一些实施例中,加热件60沿第三方向Z可移动地设于提取通道11内,第三方向Z垂直于第一方向X和所述第二方向Y设置。为了保证加热件60对试剂盒500底部的加热以及加热完成后的快速散热,因此让加热件60能够远离和靠近试剂盒500,当需要对试剂盒500的底部进行加热时,让加热件60靠近并接触试剂盒500,从而可以对试剂盒500的对应部位进行加热;当加热件60对试剂盒500的底部加热完成后,让加热件60远离试剂盒500,从而可以使得试剂盒500底部快速的散热,相比于加热件60自动降温而言,加热件60远离试剂盒500,能够避免加热件60上的余热对试剂盒500腔室内的核酸样本产生负面影响,提高核酸提取的精度。
在一些实施例中,加热件60具有与所述试剂盒500底部接触的第一位置,以及与试剂盒500底部分离的第二位置,基因提取模块101还包括第五驱动组件,第五驱动组件安装于侧壁上,第五驱动组件用于驱动加热件60在第一位置和第二位置之间切换。通过设置有第五驱动组件,可以驱动加热件60在第一位置和第二位置之间移动,当试剂盒500需要加热时,让第五驱动组件驱动加热件60由第二位置移动至第一位置,这样加热件60便与试剂盒500的底部接触,并对试剂盒500的对应腔室进行加热。当试剂盒500的对应腔室加热完成后,利用第五驱动组件驱动加热件60由第一位置切换至第二位置,便可以让加热件60与试剂盒500分离,撤销对试剂盒500的加热。因此通过设置有第五驱动组件可让加热件60靠近或远离试剂盒500,实现对试剂盒500的自动加热,不需要人为的对加热件60进行操作,自动化程度更高。
其中,第五驱动组件可以多种驱动机构,譬如,可以气缸、液压缸、丝杠螺母副机构或者凸轮机构等,均可以实现加热件60在第一位置和第二位置之间移动。
可选地,请参阅图25,第五驱动组件包括凸轮62和第五驱动件,凸轮62与加热件60的底部接触;第五驱动件安装于侧壁上,第五驱动件用于驱动凸轮62转动,以使加热件60在第一位置和第二位置之间切换。通过将第五驱动组件采用凸轮62机构,在第五驱动件的作用下,驱动凸轮62转动,凸轮62与加热件60的底部始终接触,加热件60在凸轮62的转动作用下,可以在第一位置和第二位置之间切换,当加热件60处于第一位置时,加热件60与试剂盒500的底部接触,从而对试剂盒500底部的对应腔室进行加热,当凸轮62继续转动至加热件60不与试剂盒500接触后,加热件60撤销对试剂盒500的加热。
在一些实施例中,请参阅图26,加热件60为板状结构,加热件60包括底壁,底壁上凸出形成有加热槽610,加热槽610用于与试剂盒500底部接触的加热槽610,且加热槽610可以容纳试剂盒500底部在所述第三方向Z上的至少部分。其中,加热件上的加热槽610的位置和数量与试剂盒500中裂解孔5010和洗脱孔5013的位置和数量一一相对应。
通过在加热件60的底壁上形成有加热槽610,加热槽610的槽深方向沿试剂盒500中孔深方向同向,从而加热槽610可以增大加热件60与试剂盒500对应腔外壁的接触面积,从而提高对试剂盒500底部的加热效果,缩短了加热时间,相应提高了核酸提取的效率。
其中,加热件60可以设置在提取通道11内,也可以设置在基座的底壁的下方。
可选地,当加热件60设置在提取通道11内时,第五驱动件安装于侧壁上,侧壁上还设有供加热件60上下移动的导槽,导槽可以对加热件60的上下移动进行导向,凸轮62转动设置在侧壁上。
可选地,在加热件60设置在提取通道11的底壁下方的情况下时,那么底壁上可以开设有供加热件60上的加热槽610伸出于底壁的导向孔,导向孔可以对加热件60的上下移动起到导向作用,在加热件60处于第一位置时,加热件60上的加热槽610至少部分伸出于导向孔外,即伸入提取通道11内,加热件60伸入于提取通道11内的加热槽610与试剂盒500的底部的对应腔室接触,从而可以对试剂盒500的底部进行加热。当加热件60位于第二位置时,加热件60上的加热槽610位于导向孔内,利用加热槽610对导向孔进行封堵,从而还可以确保底壁的密封性,避免基座10下方的外部空气进入提取通道11内。
在一些实施例中,请参阅图22-图25并结合图1,收集机构70包括收集桶71,收集桶71设于收集工位的下方,收集桶71用于收集产物转移后的试剂盒500;导向槽12的一端延伸至放置工位和提取工位之间,导向槽12的另一端延伸至产物转移工位和收集工位之间;当试剂盒500移动至收集工位时,试剂盒500与导向槽12脱离并在重力作用下落入收集桶71。通过导向槽12在收集工位处断开,当产物转移完成后的试剂盒500即将进入收集工位时,抓取单元21拉动试剂盒500与导向槽12脱离后,试剂盒500的一侧失去导向槽12的支撑作用后,试剂盒500与导向槽12脱离并在重力作用下落入收集桶71,从而自动完成对试剂盒500的收集。因此通过基因提取模块101可以完成对试剂盒500的加样、提取、转移以及收集的完整生产线操作,不需要利用机械手700等其它转移辅助机构来将试剂盒500转移至其它工位处,使得基因提取模块101的结构集成度更高。
在一些实施例中,基座10的底壁的下方具有与外界相通的收集腔,收集桶71位于收集腔内,底壁在收集腔处开设有与提取通道11相通的开口;收集机构70还包括滑门组件,滑门组件可移动地设于开口处,滑门组件用于对开口进行封闭和打开。通过在底座601底壁设置开口,并将收集桶71设置在开口的下方,然后利用滑门组件来对开口进行封闭和打开,可以保证基座10内的提取通道11的密闭性。
在一些实施例中,滑门组件包括滑门72和配合部73,滑门72沿第一方向X滑动设于开口处;侧壁在靠近于所述底壁处设有沿所述第一方向X延伸的滑槽,滑槽与滑门72滑动配合,滑门72相较于开口具有关闭状态和打开状态;配合部73设于滑门72上,移动件210上设有与配合部73相配合的推动部212;在移动件210的移动作用下,移动件210通过推动部212推动配合部73,并带动滑门72沿第一方向X滑动,以使滑门72由关闭状态切换至打开状态。
通过在滑门72上设置有配合部73,而移动件210上设置有推动部212,在移动件210由产物转移工位移动至收集工位的过程中,移动件210上的推动部212可以与配合部73配合,移动件210会推动配合部73,并带动滑门72移动,使得开口自动打开,此时试剂盒500滑出于导向槽12,当试剂盒500与抓取单元21上钩爪部211分离后,试剂盒500便会在重力作用下从开口落入收集桶71内。因此本方案中利用牵引机构20上移动件210的联动作用下,可以带动滑门72自动打开,不需要其它驱动结构或控制机构来打开滑门72,使得结构更加简单紧凑。
在一些实施例中,滑门72与底壁之间还设有复位件74,复位件74用于使滑门72维持在所述关闭状态。通过在滑门72与底壁之间设置的复位件74,当滑门72打开后,复位件74会蓄积弹性势能,当滑门72丧失移动件210的阻挡作用后,滑门72会在复位件74的作用下,弹性势能可以驱动滑门72由打开状态切换至关闭状态,使得滑门72可以自动关闭,不需要其它驱动机构来对滑门72进行驱动控制,结构更加简单。
在一些实施例中,复位件74的数量设为两根,两根复位件74沿第二方向Y间隔分布。通过将复位件74的数量设为两根,让滑门72的两侧在两根复位件74的弹性势能作用下,受力更加均衡,使得滑门72在打开或关闭过程中滑动更加稳定。
在一些实施例中,导向槽12包括第一导向段和第二导向段,第一导向段与第一方向X同向设置,用于引导试剂盒500由放置工位移动至产物转移工位;第二导向段朝向于底壁方向延伸设置,以用于引导试剂盒500进入收集桶71。通过将导向槽12包括第一导向段和第二导向段,第一导向段可以引导试剂盒500在提取通道11内水平移动,而第二导向段朝向于底壁方向,可以引导试剂盒500滑出第二导向段后向下翻转,便于试剂盒500与移动件210上的钩爪部211脱离,让试剂盒500在重力作用下穿过底壁上的开口后落入收集桶71内。
在一些实施例中,提取通道11在所述放置工位处设有用于对试剂盒500上的漏液进行收集的漏液盒90。由于试剂盒500位于提取通道11的放置工位处,会向试剂盒500中的对应腔室添加样本、试剂或磁珠液等,因此在加入过程中,可能会存在漏液的现象,导致液体漏出至提取通道11内,因此通过在放置工位处设置有漏液盒90,漏液盒90可以对试剂盒500在加液过程中的漏液进行收集,进而提高了基因提取模块101的清洁度。
当提取通道11内的试剂盒500在移动件210的驱动作用下移动至产物转移工位处,且在每批次的试剂盒500内的核酸产物经过产物转移后,为了避免核酸提取完成后的试剂盒500内滞留的废液对人员或环境造成危害,因此在试剂盒500进入收集桶71前,在产物转移工位处还设置有废液处理系统80,利用废液处理系统80可以对试剂盒500内的滞留液体进行抽取并转移,可以防止废液残留于试剂盒500内并随试剂盒500一同进入收集机构70中,从而造成废液污染环境或影响人体健康。
在一些实施例中,请参阅图30和图31,废液处理系统80包括清洗头81、废液储存器82、清洗剂储存器83、第一动力单元及第二动力单元。清洗头81用于伸入试剂盒500内的各个腔体。废液储存器82与清洗头81相连,废液储存器82用于储存废液。清洗剂储存器83与清洗头81相连,清洗剂储存器83用于储存清洗剂。第一动力单元用于提供动力以使清洗头81将试剂盒500内的废液抽出至废液储存器82。第二动力单元用于提供动力以使清洗头81将清洗剂注入容器。该废液处理系统80的清洗头81既能够起到抽出废液的作用,又能够起到注入清洗剂的作用,一个部件可实现多个作用,可简化废液处理系统80的结构,降低废液处理系统80的成本,也即该废液处理系统80的结构简单,成本低廉。
其中,清洗头81是能够在动力装置的作用下实现对液体的抽吸或是将液体注射的结构。例如,清洗头81可以为清洗针。在本实施例中,清洗头81能够在第一动力单元的作用下将容器内的废液抽出至废液储存器82,清洗头81还能够在第二动力单元的作用下将清洗剂储存器内的清洗剂注入容器内。
需要说明的是,第一动力单元可以是泵体,第一动力单元也可以是抽真空装置。第一动力单元可以是泵体,第一动力单元也可以是抽真空装置。
在一些实施例中,废液处理系统80可以包括驱动机构,驱动机构连接于清洗头81,驱动机构用于调节清洗头81在空间内的位置,以使清洗头81能够伸入或退出试剂盒500。通过设置驱动机构,便于将清洗头81调整至试剂盒500所在的位置,以便于使清洗头81伸入或退出试剂盒500,增加废液处理系统80对不同位置的试剂盒500内的废液进行处理的灵活性。
可选地,请参阅图30,驱动机构包括固定板84、第一横向驱动机构85及第一竖向驱动机构86。其中,固定板84可以安装在提取舱30的外壁上并靠近于产物转移工位一侧,第一横向驱动机构85连接于固定板84及第一竖向驱动机构86,第一横向驱动机构85能够驱动第一竖向驱动机构86相对于机架横向移动。第一竖向驱动机构86与清洗头81连接,第一竖向驱动机构86能够驱动清洗头81相对于固定板84竖向移动。这样,通过第一横向驱动机构85及第一竖向驱动机构86的配合,可以实现清洗头81在横向和竖向上的移动。
需要说明的是,这里的横向,即可以为三个基因提取模块101排布的方向。因此通过横向驱动机构可以使得清洗头81对三个基因提取模块101中三个产物转移工位之间进行移动,从而能对三个产物转移工位的试剂盒500均能进行废液的吸取。这里的竖向指试剂盒500的高度方向。
在一些实施例中,第一横向驱动机构85可以采用电机配合带轮231机构形式,第一竖向驱动机构86连接于带轮231机构的传动带。带轮231机构的主动轮转动,通过带轮231机构的主动轮和从动轮的配合实现传动带的活动,进而带动竖向移动机构相对于机架横向移动。为了提升竖向移动机构移动的稳定性,还可以在固定板84上设置沿横向延伸的滑轨,使得滑轨与竖向移动机构滑动配合。
在一些实施例中,第一竖向驱动机构86采用丝杆螺母副机构。清洗头81连接于螺母上,在电机的作用下带动清洗头81竖向移动,从而使得清洗头81能够靠近并进入到试剂盒500内的对应孔内进行废液吸取。
需要说明的是,第一横向驱动机构85和第一竖向驱动机构86的实施方式可以互换。并且,第一横向驱动机构85和第一竖向驱动机构86还可以包括直线电缸、直线气缸及直线油缸等直线驱动件直接驱动来实现横向移动或竖向移动。另外,驱动机构还可以包括纵向驱动机构来实现清洗头81的纵向运动。纵向驱动机构的具体结构可以参考上述的横向驱动机构和竖向驱动机构,在此就不再赘述。通过设置第一纵向驱动机构,纵向可以是指试剂盒500的裂解孔5010的长度方向,因此通过纵向驱动机构可以使得清洗头81能够对试剂盒500内的裂解孔5010、洗涤孔5012、洗脱孔5013内的废液进行抽吸。
由此,清洗头81可以实现沿着横向、纵向及竖向的移动,实现清洗头81在空间内的三轴移动,这样清洗头81便能对三个基因提取模块101中的试剂盒500内的任意孔位的废液进行抽吸。
在一些实施例中,废液处理系统80还可以包括多个清洗头81,多个清洗头81并排安装于螺母架上并沿横向上间隔分布,并均与废液储存器82及清洗剂储存器83连通。通过设置有多个清洗头81,便于同时对试剂盒500上横向上的多个试剂腔的废液进行处理,从而提升处理效率。
其中,多个清洗头81的分布与试剂盒500内宽度方向上的多个裂解孔5010的排布位置一一对应。在本实施例中,在试剂盒500为八合一耗材,即试剂盒500上具有八个裂解孔5010、八组洗涤孔5012组、八个洗脱孔5013的情况下,那么活动座上的清洗头81的数量可以设为八个。这样活动座上的八个清洗头81可以同时对试剂盒500上的八个孔位进行同时抽吸,该排孔位抽吸完成后,清洗头81可以沿着裂解孔5010的长度方向移动,从而对裂解孔5010、洗涤孔5012和洗脱孔5013内的废液进行抽吸,降低了废液抽吸的时间,大大提高了废液处理系统80的抽吸效率,相应也就缩短了核酸提取所需的时间。
在一些实施例中,请参阅图31,废液处理系统80包括第一称重传感器87、第二称重传感器88、控制器及报警器。第一称重传感器87用于检测废液储存器82内的废液量,第一称重传感器87可以置于废液储存器82底部。第二称重传感器88用于检测清洗剂储存器内的清洗剂量,第二称重传感器88可以置于清洗剂储存器底部。控制器与第一称重传感器87及第二称重传感器88电连接,控制器用于在第一称重传感器87的检测值大于第一阈值或第二称重传感器88的检测值小于第二阈值时发出报警信号。报警器与控制器电连接,报警器用于在其接收到报警信号时报警。
称重传感器是能够对目标件的重量进行测量的检测仪器。采用称重传感器测量废液储存器82内的废液量和/或测量清洗剂储存器83内的清洗剂量,在具有较高可靠性的同时,成本较低。具体来说,当称重传感器检测到废液储存器82的重量大于第一阈值时,表明废液储存器82内的废液量较多,快要达到或已经达到废液储存器82的最大储存值,此时控制器控制报警器发出警报,给出排出废液储存器82中废液的提示。当称重传感器检测到清洗剂储存器的重量小于第二阈值时,表明清洗剂储存器内的清洗剂量较少,快要耗尽或已经耗尽,此时控制器控制报警器发出警报,给出补充清洗剂储存器中清洗剂的提示。
需要说明的是,控制器是指按照预定程序控制目标动作的主令装置。控制器可以为CPU(central processing unit,中央处理器)、ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)及PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)等。
通过设置第一称重传感器87实现对废液储存器82内的废液量的检测,便于检测废液储存器82内的废液量。当废液储存器82内的废液量大于第一阈值时,控制器控制报警器报警,以给出排出废液储存器82中废液的提示。通过设置第二称重传感器88实现对清洗剂储存器内的清洗剂量的检测,便于检测清洗剂储存器内的清洗剂量。当清洗剂储存器内的清洗剂量小于第二阈值时,控制器控制报警器报警,以给出补充清洗剂储存器中清洗剂的提示。
在一些实施例中,请参阅图1、图18和图32,PCR体系构建区900和上样区200分别位于核酸提取区100的两侧;PCR体系构建区900包括耗材区、第二试剂区902、第二废弃头区903以及产物放置区,耗材区用于放置PCR体系构建所需耗材,第二试剂区902用于存放PCR体系构建的所需试剂,第二废弃头区903用于存放PCR体系构建使用后的吸头2011,产物放置区用于存放PCR体系构建后的产物;PCR体系构建区900设有第二移液枪904,第二移液枪904可移动地设于PCR体系构建区900,用于将位于核酸提取区100内产物转移区的产物转移至PCR体系构建区900进行PCR体系构建。
通过核酸提取区100横跨上样区200和PCR体系构建区900,试剂盒500从上样区200进入核酸提取区100,一路向后传递,最后到达PCR体系构建区900,由PCR体系构建区900中的第二移液枪904将核酸提取区100的提取产物从试剂盒500内转移出来,并放置在体系构建架906上进行PCR体系构建。
在一些实施例中,请参阅图18,在PCR体系构建区900内设有三轴移动机构905,三轴移动机构905连接于第二移液枪904,三轴移动机构905用于调节第二移液枪904在工作台1001上空间内的位置。通过三轴移动机构905可以实现第二移液枪904在产物转移工位以及PCR体系构建区900之间的任意移动。
需要说明的是,三轴移动机构905与位于上样区200内的三轴驱动机构702的结构可以完全相同。区别在于三轴移动机构905与三轴驱动机构702的设置位置不同,三轴移动机构905设置在PCR体系构建区900,而三轴驱动机构702设置在上样区200。三轴移动机构905中同样也具有第二横向驱动机构7021,而且三轴移动机构905中的第二横向驱动机构中的立架7020以及第一滑轨可以延伸至PCR体系构建区900,供三轴移动机构905中的第二纵向驱动机构7022共用。三轴移动机构905中的第二驱动电机以及第二带轮结构与三轴驱动机构702中的第二驱动电机、第二带轮231机构均是独立设置的,两者仅仅只是共用同一第一滑轨70212,从而使得三轴驱动机构702中的纵向驱动机构与三轴移动机构905中的第二纵向驱动机构两者也是独立运行的。
请参阅图32,体系构建架906可以为孔板结构,体系构建架906上可以具有多个构建孔位,构建孔位用于PCR体系构建,每个构建孔位用于放置提取物以及PCR体系构建所需的试剂。第二移液枪904可以将第二试剂区902内的试剂以及产物转移工位处的提取产物转移至体系构建架906上的构建孔位,从而在体系构建架906上进行PCR体系构建。
在一些实施例中,第二吸头区901与第一吸头区201内的吸头2011架的结构相同,均是包括有用于存放吸头2011的吸头2011架。第二吸头区901与第一吸头区201的区别在于布置在工作台1001上的位置不同。第一吸头区201布置在上样区200,而第二吸头区901布置在PCR体系构建区900,因此第二吸头区901内的结构这里便不再赘述。同样的,第二废弃头区903与第一废弃头区202的结构相同,均是包括废弃吸头架2020和吸头收集桶2021。第二废弃头区903与第一废弃头区202的区别在于工作台1001上的位置不同,第一废弃头区202布置在上样区200,而第二废弃头区903布置在PCR体系构建区900,因此第二废弃头区903的结构这里也不再赘述。另外,第二试剂区902与第一试剂区203上的试剂架的结构相同。
PCR检测模块:进行完PCR体系构建后即可进行PCR检测,PCR检测模块可以设置在工作台外,将PCR体系构建架转移至PCR检测模块进行PCR检测便可,最后输出结果。
综上所述,参阅图1-图32所示,基因检测设备进行基因检测的工作过程为:
首先工作台1001上的耗材、试剂和样本布置,向上样区200的第一吸头区201补充吸头2011,将吸头2011放置于第一吸头架2010,将基因检测所需的试剂添加至第一试剂区203的试剂架上。
上样模块300进行样本管3081的上样,首先抽出进料抽屉305,将装有样本管3081的样品座308放置于进料抽屉305上,然后将进料抽屉305关闭,进料抽屉305上的样品座308在第一上样驱动机构302中钩爪的驱动作用下,让样品座308沿进料通道3010驱动至取样工位,以便于后续供样本分杯模块400将样本管3081从放置位取出并转移至开盖工位处进行开盖处理。
然后样本分杯模块400工作,样本分杯模块400中的开盖驱动机构开始工作,调节旋盖机械手机构406的位置,将旋盖机械手机构406移动至取样工位处的样品座308处,然后旋盖机械手机构406中的瓶盖夹紧组件4060工作,对位于样品座308上样本管3081的瓶盖进行夹紧,然后旋盖机械手机构406在开盖驱动机构的驱动作用下,由取样工位移动至开盖工位,并在此过程中,样本扫码器407会对样本管3081上的人员信息进行扫码录入,实现信息化检测,然后旋盖机械手机构406将样本管3081转移至开盖工位处分杯台401的定位孔4050内。定位孔4050处的瓶身夹紧组件4051在夹臂驱动组件4052的作用下,两个夹臂对样本管3081的瓶身进行抱紧。然后旋盖机械手机构406在瓶身夹紧组件4051对瓶身进行夹紧的前提下,瓶盖旋转组件带动瓶盖旋转,从而实现样本管3081的自动开盖。
于此同时,试剂盒上料模块600向工作台1001上的试剂盒500装载位置上料试剂盒500,在添加试剂盒500时,操作试剂盒仓602从工作台1001底部拖出,方便操作人员将试剂盒500添加至进试剂盒仓602内,试剂盒500添加完成后,再将试剂盒仓602缩回,缩回到位的试剂盒仓602刚好处于工作台1001的装载口的正下方。试剂盒上料模块600中提升部6030向上顶升试剂盒500,并将试剂盒500顶至工作台1001的试剂盒500装载位置处,限位组件给试剂盒500提供支撑作用,试剂盒500在试剂盒500装载位置处等待机械手700的抓取。
机械手700在三轴驱动机构702的驱动作用下,移动至试剂盒500装载位置处试剂盒500的正上方,机械手700的两个机械夹臂7001张开,然后下降至抓取位,利用机械手700的机械夹臂7001抓取于试剂盒500的两侧,然后将位于试剂盒500装载位置处的试剂盒500夹取并转移至核酸提取区100的放置工位处,然后机械手700放下试剂盒500,随后机械手700移走,试剂盒500等待核酸样本的添加和试剂的加入。与此同时,试剂盒上料模块600运行,提升部6030继续向上将下一个试剂盒500顶升至试剂盒500装载位置处,等待机械手700下次的抓取。
第一移液枪701在三轴驱动机构702的作用下,先移动至第一吸头区201吸取吸头2011,然后第一移液枪701移动至开盖工位处的已经开盖后的样本管3081处,第一移液枪701利用吸头2011吸取样本管3081内的样本,然后在三轴驱动机构702的驱动作用下,将核酸样本转移至位于核酸提取区100的放置工位处的试剂盒500的裂解孔5010中,然后第一移液枪701将吸头2011扔至第一废弃头区202。然后第一移液枪701继续移动至第一吸头区201取吸头2011,再移动至第一试剂区203,将所需试剂以及磁珠颗粒加入试剂盒500中的对应孔中,吸头2011均为一次性,可以利用一个吸头2011将试剂盒500中多个裂解孔5010的裂解液逐一加完。同样的,洗脱液同样也可以采用一个吸头2011加液。然后将第一试剂区203中的纳米磁珠液加入裂解孔5010中。当试剂盒500中的纳米磁珠液、所需试剂和核酸样本均加入后,等待核酸提取。
核酸提取步骤:提取舱30的舱门51打开,抓取单元21在第一驱动组件23的牵引作用下沿着提取通道11移动至放置工位处,抓取单元21的钩爪部211挤压试剂盒500并与试剂盒500上的锁止部508实现卡接,然后在第一驱动组件23的作用下,抓取单元21拖动试剂盒500在提取通道11沿第一方向X移动至提取工位处。当抓取单元21移动至提取舱30前,在感应传感器的作用下,前舱门51会在升降组件52的作用下自动打开,便于抓取单元21拖动试剂盒500一同进入提取舱30内,然后舱门51关闭,使提取舱30处于密闭环境。
然后核酸提取机构40中磁棒套安装架430在第三驱动组件432的驱动作用下,使得磁棒套安装架430向靠近于试剂盒500方向移动,并靠近接触于试剂盒500上的磁棒套431,磁棒套安装架430上的磁棒套孔5011与试剂盒500上的磁棒套431的插接安装完成,然后磁棒套431进入裂解孔5010内,对裂解孔5010内的液体进行震荡,于此同时,加热件60中的加热件60在凸轮62的驱动作用下,加热件60会靠近于试剂盒500底部,并对试剂盒500中裂解孔5010的底部进行加热,以促进核酸样本的裂解。核酸样本裂解完成后,凸轮62转动,加热件60又会下降脱离试剂盒500的底部,使其很好的散热。同时,磁棒安装架420在第二驱动的作用下,带动磁棒421伸出于磁棒套431内,并于磁棒套431配合,使得磁棒套431完成对磁珠颗粒的吸附,吸附一定时间后,磁棒421与磁棒套431同时上升,然后又下降伸入洗涤孔5012;而后磁棒421在第二驱动组件422的作用下上升,由于磁棒套431内的磁棒421被抽走,附着在磁棒套431表面的纳米磁珠将重新溶于洗涤液,对其磁珠上的核酸进行洗涤,此过程便不再赘述;在核酸提取机构40的作用下,依次完成裂解、多次洗涤、洗脱的操作。其中,在进行裂解和洗脱时均需要利用加热件60进行加热。磁珠的转移均需要磁棒421组件和磁棒套431组件两者配合运行最后。
当试剂盒500内的核酸产物提取后,打开后舱门51,试剂盒500会继续被抓取单元21拖向产物转移工位处,当试剂盒500到达产物转移工位之后,由PCR体系构建区900的第二移液枪904吸取吸头2011后将试剂盒500内的提取产物转移至体系构建架906上,进行PCR体系构建。同时废液处理系统80动作,清洗头81伸入于试剂盒500的各个孔内,逐个孔位吸取废液,将废液抽吸至废液储存器82,然后清洗头81向试剂盒500的孔内注入清洗剂,清洗试剂盒500,然后再次将清洗后的废液一同抽至废液储存器82。
经过产物转移和废液吸取后的试剂盒500会继续在抓取单元21的拖动下向后运动,由产物转移工位移动至收集工位处,在此过程中,移动件210上的推动部212会与滑门72的配合部73接触并推动配合部73,从而带动滑门72打开,露出开口,于此同时,移动件210将试剂盒500与导向槽12脱离,且试剂盒500的另一侧也与移动件210的钩爪部211脱离,试剂盒500在重力作用下自动掉入位于开口下方的收集桶71内,然后移动件210往回移动,滑门72在复位件74的作用下,滑门72自动关闭,可避免下方的气流进入仪器内部造成仪器污染。
在第二移液枪904的作用下,第二移液枪904将提取产物从试剂盒500内转移至体系构建架906上,然后第二移液枪904利用吸头2011吸取第二试剂区902的试剂,将试剂引入体系构建架906上的提取产物中进行PCR体系构建。进行完PCR体系构建后即可进行PCR检测,利用PCR检测模块对核酸进行PCR检测,最后输出检测结果。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例中的特征可以相互结合。
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 (46)
1.一种基因提取模块,其特征在于,包括:
基座,包括沿第一方向延伸设置的提取通道,所述提取通道在所述第一方向依次包括放置工位、提取工位、产物转移工位和收集工位,所述放置工位用于放置试剂盒,所述提取工位用于核酸提取,所述产物转移工位用于对提取后的产物进行转移,所述收集工位用于对完成产物转移后的试剂盒进行收集;
牵引机构,设于所述基座,所述牵引机构被配置为牵引所述试剂盒在所述提取通道中沿所述第一方向移动,以使所述试剂盒从所述放置工位依次经过所述提取工位和所述产物转移工位后到达所述收集工位;
核酸提取机构,设于所述提取工位处,所述核酸提取机构用于对所述试剂盒内的样本进行核酸提取。
2.如权利要求1所述的基因提取模块,其特征在于,所述提取通道包括沿第二方向相对的两个侧壁,所述第二方向垂直于所述第一方向设置,所述侧壁上设有沿所述第一方向延伸的导向槽,所述导向槽用于引导所述试剂盒在所述提取通道内移动。
3.如权利要求2所述的基因提取模块,其特征在于,所述牵引机构包括:
抓取单元,沿所述第一方向可移动地设于所述基座,用于抓取和释放所述试剂盒;
第一驱动组件,设于所述基座,用于驱动所述抓取单元在所述基座上沿所述第一方向往复移动。
4.如权利要求3所述的基因提取模块,其特征在于,所述抓取单元包括:
移动件,所述移动件沿所述第一方向可移动地设于所述基座;
钩爪部,所述钩爪部可转动地连接于所述移动件,所述钩爪部上设有导向斜面和锁止槽;
弹性件,设于所述钩爪部与所述移动件之间,所述弹性件用于向所述钩爪部施加弹性力;
当所述移动件移动至所述钩爪部的所述导向斜面与所述试剂盒的锁止部接触时,所述锁止部能挤压所述钩爪部并驱使所述钩爪部转动,以使所述弹性件积蓄弹性势能;所述弹性势能用于在所述锁止槽卡入所述锁止部时,驱使所述钩爪部转动复位,以使所述锁止部与所述锁止槽卡接。
5.如权利要求4所述的基因提取模块,其特征在于,所述第一驱动组件包括第一驱动件、带轮以及同步带,所述第一驱动件安装于所述基座,所述第一驱动件用于驱动所述带轮转动,所述同步带与所述带轮传动配合,并沿所述第一方向延伸设置,所述移动件连接于所述同步带,并在所述第一驱动件的作用下跟随所述同步带在所述基座上沿所述第一方向移动。
6.如权利要求2所述的基因提取模块,其特征在于,所述基座在所述提取工位处设有提取舱,所述核酸提取机构设于所述提取舱内,所述提取舱用于将所述放置工位与所述产物转移工位分隔。
7.如权利要求6所述的基因提取模块,其特征在于,所述提取舱在所述第一方向的两侧与所述提取通道的底壁之间形成有避让口,所述避让口用于供所述试剂盒进入或离开所述提取舱。
8.如权利要求7所述的基因提取模块,其特征在于,所述提取舱在所述避让口处设有舱门组件,所述舱门组件用于对所述避让口进行开闭。
9.如权利要求8所述的基因提取模块,其特征在于,所述舱门组件包括:
舱门,用于对所述避让口进行封闭;
升降组件,设于所述提取舱,所述升降组件用于驱使所述舱门沿第三方向移动,所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向设置。
10.如权利要求9所述的基因提取模块,其特征在于,所述提取舱设有第二导轨,所述舱门靠近于所述提取舱一侧对应设有滑块,所述滑块与所述第二导轨滑动配合。
11.如权利要求9所述的基因提取模块,其特征在于,所述提取通道在靠近于所述提取舱一侧设有感应传感器,所述感应传感器用于感应所述移动件进入或离开所述提取工位时控制所述舱门组件工作。
12.如权利要求6所述的基因提取模块,其特征在于,所述核酸提取机构包括:
固定架,设于所述基座并位于所述提取舱内;
活动架,沿所述第一方向移动安装于所述固定架;
磁棒安装架,沿第三方向可移动地设于所述活动架,所述磁棒安装架上安装有磁棒,所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向设置;
磁棒套安装架,沿所述第三方向可移动地设于所述活动架,在所述第三方向上,所述磁棒套安装架相比所述磁棒安装架更靠近于所述提取通道;
第二驱动组件,设于所述活动架上,所述第二驱动组件用于驱动所述磁棒安装架沿所述第三方向移动;
第三驱动组件,设于所述活动架上,所述第三驱动组件用于驱动所述磁棒套安装架沿所述第三方向移动;
第四驱动组件,设于所述固定架,所述第四驱动组件用于驱动所述活动架在所述固定架上沿所述第一方向移动;
其中,在所述第二驱动组件以及所述第三驱动组件的驱动作用下,所述磁棒能插入于所述磁棒套,并能插入位于所述提取工位处的所述试剂盒内进行磁吸作用。
13.如权利要求12所述的基因提取模块,其特征在于,所述磁棒套安装架上设有供磁棒套插接的插孔,所述磁棒套安装架在所述第三驱动组件的作用下能与位于所述试剂盒内的所述磁棒套插接,以使位于所述试剂盒中的所述磁棒套安装于所述磁棒套安装架上。
14.如权利要求13所述的基因提取模块,其特征在于,所述插孔的孔深方向沿所述第三方向延伸设置,所述插孔的内壁设有限位凹槽,所述磁棒套的外壁设有与所述限位凹槽相配合的限位凸起,以限制所述磁棒套在所述磁棒套安装架上的轴向移动。
15.如权利要求14所述的基因提取模块,其特征在于,在所述磁棒套安装架上,所述插孔的数量设为多个,多个插孔沿所述第二方向间隔排布;在所述磁棒安装架上,所述磁棒的数量设为多个,多个磁棒与多个插孔的数量和位置均一一对应。
16.如权利要求13所述的基因提取模块,其特征在于,所述核酸提取机构还包括磁棒套检测组件,所述磁棒套检测组件设于所述活动架,所述磁棒套检测组件用于检测所述磁棒套安装架上所述磁棒套的存在。
17.如权利要求2所述的基因提取模块,其特征在于,所述基因提取模块还包括:
加热件,设于所述提取工位处,所述加热件用于对所述试剂盒底部的至少部分进行加热。
18.如权利要求17所述的基因提取模块,其特征在于,所述加热件沿第三方向可移动地设于所述提取通道内,所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向设置。
19.如权利要求18所述的基因提取模块,其特征在于,所述加热件具有与所述试剂盒底部接触的第一位置,以及与所述试剂盒底部分离的第二位置,所述基因提取模块还包括:
第五驱动组件,安装于所述侧壁上,所述第五驱动组件用于驱动所述加热件在所述第一位置和所述第二位置之间切换。
20.如权利要求19所述的基因提取模块,其特征在于,所述第五驱动组件包括:
凸轮,与所述加热件的底部接触;
第五驱动件,安装于所述侧壁上,所述第五驱动件用于驱动所述凸轮转动,以使所述加热件在所述第一位置和所述第二位置之间切换。
21.如权利要求4所述的基因提取模块,其特征在于,所述收集工位处设有用于对试剂盒进行收集的收集机构,所述收集机构包括:
收集桶,设于所述收集工位的下方,所述收集桶用于收集产物转移后的所述试剂盒;
所述导向槽的一端延伸至所述放置工位和所述提取工位之间,所述导向槽的另一端延伸至所述产物转移工位和所述收集工位之间;
当所述试剂盒移动至所述收集工位时,所述试剂盒与所述导向槽脱离并在重力作用下落入所述收集桶。
22.如权利要求21所述的基因提取模块,其特征在于,所述基座的底壁的下方具有与外界相通的收集腔,所述收集桶位于所述收集腔内,所述底壁在所述收集腔处开设有与所述提取通道相通的开口;
所述收集机构还包括:
滑门组件,可移动地设于所述开口处,所述滑门组件用于对所述开口进行封闭和打开。
23.如权利要求22所述的基因提取模块,其特征在于,所述滑门组件包括:
滑门,沿所述第一方向滑动设于所述开口处;所述侧壁在靠近于所述底壁处设有沿所述第一方向延伸的滑槽,所述滑槽与所述滑门滑动配合,所述滑门相较于所述开口具有关闭状态和打开状态;
配合部,设于所述滑门上,所述移动件上设有与所述配合部相配合的推动部;
在所述移动件的移动作用下,所述移动件通过所述推动部推动所述配合部,并带动所述滑门沿所述第一方向滑动,以使所述滑门由关闭状态切换至所述打开状态。
24.如权利要求23所述的基因提取模块,其特征在于,所述滑门与所述底壁之间还设有复位件,所述复位件用于使所述滑门维持在所述关闭状态。
25.如权利要求24所述的基因提取模块,其特征在于,所述复位件的数量设为两根,两根复位件沿所述第二方向间隔分布。
26.如权利要求25所述的基因提取模块,其特征在于,所述导向槽包括第一导向段和第二导向段,所述第一导向段与所述第一方向同向设置,用于引导所述试剂盒由所述放置工位移动至所述产物转移工位;所述第二导向段朝向于所述底壁方向延伸设置,以用于引导所述试剂盒进入所述收集桶。
27.如权利要求1所述的基因提取模块,其特征在于,所述收集工位处设有转移机构,所述基因提取模块还包括收集单元,所述转移机构用于将完成产物转移后的试剂盒转移至所述收集单元。
28.如权利要求1所述的基因提取模块,其特征在于,所述提取通道在所述放置工位处设有用于对所述试剂盒上的漏液进行收集的漏液盒。
29.一种基因检测设备,其特征在于,包括:
框架;
工作台,水平设于所述框架,所述工作台包括上样区和核酸提取区,所述上样区用于供样本管、试剂盒、吸头和试剂放置,所述核酸提取区用于进行核酸提取;
机械手,安装于所述工作台上,所述机械手用于将所述试剂盒由所述上样区转移至所述核酸提取区;
第一移液枪,所述第一移液枪用于将所述上样区的样本移液至所述核酸提取区;以及
如权利要求1-28中任一项所述的基因提取模块,所述核酸提取区设有至少一个所述基因提取模块。
30.如权利要求29所述的基因检测设备,其特征在于,在所述核酸提取区,所述基因提取模块的数量设为多个,多个所述基因提取模块在所述核酸提取区沿第二方向间隔排布,所述第二方向与所述第一方向垂直。
31.如权利要求29所述的基因检测设备,其特征在于,所述上样区包括样本管区、试剂盒区、第一吸头区、第一试剂区和第一废弃头区,所述样本管区用于供所述样本管存放和开盖,所述试剂盒区用于供所述试剂盒存放,所述第一吸头区用于供所述吸头存放,所述第一试剂区用于供所述试剂存放,所述第一废弃头区用于供使用后的所述吸头存放。
32.如权利要求31所述的基因检测设备,其特征在于,所述样本管区包括取样工位和开盖工位,所述取样工位用于提供样本管,所述开盖工位处设有样本分杯模块,所述样本分杯模块用于对样本管上的管盖进行开盖。
33.如权利要求32所述的基因检测设备,其特征在于,所述样本分杯模块包括:
夹杯机构,设于所述开盖工位处,所述夹杯机构用于对所述样本管的瓶身进行夹紧固定;
旋盖机械手机构,设于所述样本管区,所述旋盖机械手机构用于夹紧所述样本管的瓶盖并能沿自身轴线方向旋转,以旋转开盖。
34.如权利要求33所述的基因检测设备,其特征在于,所述夹杯机构包括:
分杯台,具有用于供所述样本管放置的定位孔;
瓶身夹紧组件,设于所述定位孔处,所述瓶身夹紧组件包括两个夹臂;
夹臂驱动组件,与所述两个夹臂中的至少一者驱动连接,所述夹臂驱动组件用于驱动所述两个夹臂靠近,以实现对所述样本管的瓶身进行夹紧。
35.如权利要求33所述的基因检测设备,其特征在于,所述旋盖机械手机构包括:
瓶盖夹紧组件,用于对所述样本管的瓶盖夹紧;
瓶盖旋转组件,与所述瓶盖夹紧组件驱动连接,所述瓶盖旋转组件用于在所述夹杯机构夹紧所述样本管的瓶身的情况下,能带动所述样本管的瓶盖沿自身轴线方向相对旋转,以使所述样本管的所述瓶盖与所述瓶身分离。
36.如权利要求33所述的基因检测设备,其特征在于,所述样本分杯模块还包括开盖驱动机构,所述开盖驱动机构与所述旋盖机械手机构驱动连接,以使所述旋盖机械手机构能在所述取样工位和所述开盖工位之间移动,以将所述取样工位的样本管转移至所述开盖工位处开盖。
37.如权利要求33所述的基因检测设备,其特征在于,所述样本分杯模块还包括样本扫码器,所述样本扫码器朝向于所述旋盖机械手机构的一侧设置,所述样本扫码器用于对所述样本管上的识别码进行扫码读取信息。
38.如权利要求31所述的基因检测设备,其特征在于,所述试剂盒区设有试剂盒上料模块,所述试剂盒上料模块用于将试剂盒输送至试剂盒装载位置处,所述机械手用于将位于所述试剂盒装载位置处的试剂盒转移至所述核酸提取区的所述放置工位处。
39.如权利要求38所述的基因检测设备,其特征在于,所述工作台在所述试剂盒装载位置处开设有与外界相通的装载口,所述试剂盒上料模块设于所述工作台的下方,所述试剂盒上料模块用于将所述试剂盒由下至上穿过所述装载口上料至所述试剂盒装载位置处。
40.如权利要求39所述的基因检测设备,其特征在于,所述试剂盒上料模块包括:
底座,位于所述工作台下方;
试剂盒仓,设于所述底座上,所述试剂盒仓具有供试剂盒存放的容纳腔,所述容纳腔沿第三方向延伸设置,所述容纳腔在靠近于所述装载口的一侧具有用于供所述试剂盒出料的出料口,所述出料口与所述装载口相通;
顶升组件,设于所述底座上,所述顶升组件用于将所述容纳腔内的所述试剂盒沿所述第三方向顶升至所述试剂盒装载位置处。
41.如权利要求40所述的基因检测设备,其特征在于,所述顶升组件包括:
提升部,用于顶升所述试剂盒;
第三丝杆,沿所述第三方向分布,所述提升部与所述第三丝杆螺纹配合;
第三导轨,设于所述底座上,并沿所述第三方向延伸,所述第三导轨与所述提升部滑动配合,以对所述提升板移动时导向;
第三驱动电机,设于所述底座上,所述第三驱动电机与所述第三丝杆驱动连接,所述第三驱动电机用于驱动所述第三丝杆转动,以带动提升部在所述容纳腔内沿所述第三方向移动,以使所述试剂盒仓内的所述试剂盒依次移动至所述试剂盒装载位置处。
42.如权利要求40所述的基因检测设备,其特征在于,所述装载口处设有限位组件,所述限位组件用于对位于所述试剂盒装载位置的所述试剂盒进行支撑限位,以阻止位于所述试剂盒装载位置处的所述试剂盒落入所述试剂盒仓内。
43.如权利要求41所述的基因检测设备,其特征在于,所述试剂盒上料模块还包括:
滑动座,与所述底座滑动配合,所述试剂盒仓安装于所述滑动座上,所述滑动座在所述底座上具有第三位置和第四位置;
当所述滑动座处于所述第三位置时,所述试剂盒仓的所述出料口与所述装载口相通;当所述滑动座处于所述第四位置时,所述试剂盒仓的所述出料口露出于所述工作台外,以便于向所述试剂盒仓内添加试剂盒;所述试剂盒仓在靠近于所述提升部的一侧设有让位孔,所述让位孔用于在所述试剂盒仓与所述提升部分离时让位。
44.如权利要求41所述的基因检测设备,其特征在于,所述试剂盒上料模块还包括限位传感器,所述限位传感器设于所述第三导轨上,用于检测所述提升部的运行状态。
45.如权利要求31所述的基因检测设备,其特征在于,所述第一吸头区设有至少一组第一吸头架,所述第一吸头架上设有若干用于供所述吸头存放的存放位,所述吸头用于供所述第一移液枪移液使用;所述第一试剂区处设有至少一组试剂架,所述试剂架用于存放核酸提取的所需试剂。
46.如权利要求29所述的基因检测设备,其特征在于,所述基因检测设备还包括:
PCR体系构建区,设于所述工作台上,所述PCR体系构建区和所述上样区分别位于所述核酸提取区的两侧;所述PCR体系构建区包括耗材区、第二试剂区、第二废弃头区以及产物放置区,所述耗材区用于放置PCR体系构建所需耗材,所述第二试剂区用于存放PCR体系构建的所需试剂,所述第二废弃头区用于存放PCR体系构建使用后的吸头,所述产物放置区用于存放PCR体系构建后的产物;
所述PCR体系构建区设有第二移液枪,所述第二移液枪可移动地设于所述PCR体系构建区,用于将位于所述核酸提取区内所述产物转移区的产物转移至所述PCR体系构建区进行PCR体系构建。
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Cited By (2)
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WO2024055605A1 (zh) * | 2022-09-16 | 2024-03-21 | 湖南元景智造科技有限公司 | 分子检测系统及其检测方法 |
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- 2022-03-25 CN CN202210300292.5A patent/CN114752491A/zh active Pending
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