CN114836309A - 全自动核酸检测分析设备及系统 - Google Patents

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马青萍
金浩
党强
赵玉军
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Abstract

本发明公开了一种全自动核酸检测分析设备及系统，针对常用的全自动核酸检测分析设备结构复杂、体积大、容易引入污染、重量重、价格高，对于日常样本量少的检测来说，存在资源浪费、灵活转场检测无法完成的问题，通过将单次的检测样本量设置为一个，成品试剂盒的不同孔位预分装不同的试剂组分，使用一次性的移液器转移液体，实现设备结构小型化、简单化、轻量化，并有效防止了污染，多个设备可以并联排列增加检测量。

Description

全自动核酸检测分析设备及系统
技术领域
本发明属于核酸检测的技术领域，尤其涉及一种全自动核酸检测分析设备。
背景技术
核酸检测是通过对人体样本中目标DNA/RNA核酸提取纯化，并通过生物化学方法随着时间或温度变化扩增放大，并在放大过程中检测目标DNA/RNA核酸数量、浓度判断人体样本中目标核酸量的情况用于诊断疾病。
因为核酸检测过程需要将人体样本中的细胞裂解释放，经过提取、纯化、扩增、光学检测等步骤检测DNA/RNA核酸量，由于各个步骤涉及的方法不同，以及为了提高检测效率一次性上样量一般设计为几十个以及更多，因此常用的全自动核酸检测分析设备结构复杂、体积大、容易引入污染、重量重、价格高，对于日常样本量少的检测来说，存在资源浪费、灵活转场检测无法完成的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种全自动核酸检测分析设备及系统，将单次的检测样本量设置为一个，成品试剂盒的不同孔位预分装不同的试剂组分，使用一次性的移液器转移液体，实现设备结构小型化、简单化、轻量化，并有效防止了污染，多个设备可以并联排列增加检测量。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种全自动核酸检测分析设备，包括：试剂盒放置架、移液装置、荧光检测装置；
所述试剂盒放置架设有样本区、试剂区、裂解加热区、磁吸分离区、恒温扩增反应区，用于放置不同组分的试剂盒；
所述移液装置安装有一次性移液器，并根据预设程序移动所述一次性移液器，吸取所述试剂盒放置架上样本区的样本，输入至所述试剂区的试剂盒中，与试剂盒中的液体进行混合，得到反应液体；吸取所述反应液体输入至所述裂解加热区的试剂盒中进行裂解反应，得到裂解后的液体；吸取裂解后的液体移动至磁吸分离区，使磁吸分离区的磁珠吸附于所述一次性移液器内，当所述一次性移液器输出裂解后的液体时，所述磁珠与一次性移液器分离，提取附着于磁珠上的核酸；
所述荧光检测装置设于所述恒温扩增反应区的下方，当所述移液装置将提取的核酸输入所述恒温扩增反应区的试剂盒中进行恒温扩增反应时，读取所述恒温扩增反应区的荧光数据。
根据本发明一实施例，所述试剂盒放置架的样本区设置单个孔位，一次核酸检测放置单个样本管，以防样本间形成交叉污染。
根据本发明一实施例，所述移液装置包括一次性移液器、移液器安装架、Z向移动器、Y向移动器；
所述一次性移液器在设备运行前放置于所述移液器安装架上，所述一次性移液器的活塞卡接于所述Z向移动器，所述一次性移液器的气缸固定与所述移液器安装架上；
所述Z向移动器用于带动所述一次性移液器沿Z轴上下移动；
所述Y向移动器用于带动所述移液装置沿Y轴反复移动。
根据本发明一实施例，所述荧光检测装置包括荧光数据采集模块、移动模块，所述荧光数据采集模块与所述移动模块电连接，所述移动模块驱动所述荧光数据采集模块在所述恒温扩增反应区的下方往返。
根据本发明一实施例，所述荧光数据采集模块为多通道荧光检测器，实现多种波长荧光的检测。
根据本发明一实施例，全自动核酸检测分析设备还包括支撑架，所述支撑架划分为核酸提取工作区域、荧光检测工作区域及控制区域；
所述支撑架呈半包围结构，所述核酸提取工作区域位于所述支撑架的包围圈内，所述荧光检测工作区域位于所述支撑架的下方，所述控制区域位于所述支撑架的背部。
一种全自动核酸检测分析系统，包括多个本发明实施例中的全自动核酸检测分析设备，实现多样本的核酸检测。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1)本发明一实施例中的全自动核酸检测分析设备，由于采用一次性的移液器，避免了传统方法气缸移液重复使用形成的气溶胶污染。
2)本发明一实施例中的全自动核酸检测分析设备，由于采用单个样本、使用一次性的移液器，有效消除了样本之间、扩增产物和残留物等形成的交叉污染。
3)本发明一实施例中的全自动核酸检测分析设备，由于采用单个样本，减少了一次核酸检测的样本量，使设备体积和重量大幅减小，方便移动和运输，适合样本量小的客户。
4)本发明一实施例中的全自动核酸检测分析系统，采用单台使用和多台并联使用的组合方式，可以适用样本量起伏变化的情况，提高工作效率和设备使用效率，节约成本。
附图说明
图1是本发明一实施例中的全自动核酸检测分析设备的整体结构示意图；
图2是本发明一实施例中的移液装置结构的示意图；
图3a～图3d是本发明一实施例中的试剂架和试剂盒的示意图；
图4是本发明一实施例中的荧光检测装置的结构示意图。
附图标记说明：
1：支撑架；2：移液装置；21：Z向驱动电机；22：注射驱动电机；23：滑块支架；24：凹型支架；25：注射泵；25a：注射泵腔体；25b：注射泵活塞；25c：吸头；26a：移液装置安装架；26b：Y向驱动电机；3：试剂盒放置架；31a：磁力架；31b：42℃恒温加热块；31c：60℃裂解加热块；32：试剂盒A盒；33：试剂盒B盒；34：样本管；4：荧光检测装置；41：荧光数据采集模块；42a：驱动电机；42b：滑轨；42c：传动带。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种全自动核酸检测分析设备及系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
本实施例针对常用的全自动核酸检测分析设备结构复杂、体积大、容易引入污染、重量重、价格高，对于日常样本量少的检测来说，存在资源浪费、灵活转场检测无法完成的问题，提供了一种全自动核酸检测分析设备，将单次的检测样本量设置为一个，成品试剂盒的不同孔位预分装不同的试剂组分，使用一次性的移液器转移液体，实现设备结构小型化、简单化、轻量化，并有效防止了污染，多个设备可以并联排列增加检测量。
该全自动核酸检测分析设备，包括：试剂盒放置架、移液装置、荧光检测装置；其中，试剂盒放置架设有样本区、试剂区、裂解加热区、磁吸分离区、恒温扩增反应区，用于放置不同组分的试剂盒。
移液装置安装有一次性移液器，并根据预设程序移动一次性移液器，吸取试剂盒放置架上样本区的样本，输入至试剂区的试剂盒中，与试剂盒中的液体进行混合，得到反应液体；吸取反应液体输入至裂解加热区的试剂盒中进行裂解反应，得到裂解后的液体；吸取裂解后的液体移动至磁吸分离区，使磁吸分离区的磁珠吸附于一次性移液器内，当一次性移液器输出裂解后的液体时，磁珠与一次性移液器分离，提取附着于磁珠上的核酸。
荧光检测装置设于恒温扩增反应区的下方，当移液装置将提取的核酸输入恒温扩增反应区的试剂盒中进行恒温扩增反应时，读取恒温扩增反应区的荧光数据。
请参看图1，该全自动核酸检测分析设备包括支撑架1、移液装置2、试剂盒放置架3及荧光检测装置4。其中，支撑架1，将设备内各功能区进行分区设置和安装。该支撑架划分为核酸提取工作区域、荧光检测工作区域及控制区域，可呈半包围结构。其中，核酸提取工作区域位于支撑架1的包围内，荧光检测工作区域位于支撑架1的下方，控制区域位于支撑架1的背部。核酸提取工作区域可以是开放式，打开操作门可取放试剂盒、一次性移液器、样本管。
移液装置2，通过移液、抽打完成试剂盒中液体的混合，最后转移到试剂盒放置架3的扩增反应位，以便进行荧光检测。
试剂盒放置架3，用于样本管和试剂盒的放置，配置有60℃加热裂解位、40℃恒温扩增位、样本位、试剂位等。
荧光检测装置4，通过荧光传动组件带动荧光数据采集模块，在40℃恒温扩增位读取荧光数据。
具体的，请参看图2，移液装置2，安装有注射泵25，该注射泵为一次性注射泵，即一次性移液器。注射泵腔体25a卡接于滑轨架上的凹型支架24上，注射泵活塞25b卡接于轨道的滑块支架23上，在吸液/输液时通过注射驱动电机22带动滑块支架23上下移动，使注射泵活塞25b往复运动，完成吸液和输液。Z向驱动电机21通过丝杆旋转带动整个注射泵25下降到设定的吸液/输液位置，或上升到吸头25c的端部距离试剂盒放置架3无可干涉的距离后，Y向驱动电机26b传输带动移液装置2在Y向移动，使注射泵25停留在所需移液的试剂盒A盒32或试剂盒B盒33的孔位上方。
请参看图3a～3d，移液装置2将样本管34中的液体输入试剂盒A盒32或试剂盒B盒33中和其预存的液体混合成反应液体。为保证反应液体混合均匀，通过注射泵反复抽打。
再将反应液体通过注射泵25输入60℃裂解加热块31c的孔位试剂盒中进行裂解反应。
为了提取反应液体内的核酸，将裂解后的反应液体通过注射泵25吸入到吸头25c，移动移液装置2将吸头25c停留在磁力架31a的中间位置5～10分钟，使磁珠在磁力作用下吸附在注射泵吸头壁内。当液体通过注射泵25输出时，磁珠与吸头25c分离，反应液体内的核酸附着在磁珠上与液体分离，完成核酸的提取。
将核酸扩增反应液体加入42℃恒温加热块31b孔位中，对提取的核酸进行恒温扩增；同时，在该孔位下方的荧光数据采集模块41周期性地读取荧光数据。
请参看图4，荧光检测装置4安装在试剂盒放置架3下方，荧光数据采集模块41通过驱动电机42a正、反转，使传动带42c正、反转，从而带动安装在滑轨42b上的荧光数据采集模块41的读光孔对准42℃恒温加热块31b的孔位，进而可以读取该孔位试剂盒内液体的荧光值。
荧光数据采集模块41可以设计为多通道读光孔，实现多种波长荧光检测，一个样本可以检测多种诊断的联检。
在荧光数据检测完成后，试剂盒B盒33对应的42℃恒温加热块31b孔位的试剂管用管盖封堵，防止污染。
在实际应用中，可设置控制模块，通过控制模块与各驱动电机、试剂盒放置架的裂解加热区、恒温扩增反应区及荧光检测器等连接，以控制模块执行软件设定的功能步骤完成核酸自动提取和检测分析。
本实施例中的全自动核酸检测分析设备与传统的核酸提取检测设备采用批量样本，用一次性吸头，气缸是固有结构，气缸进液和气溶胶残留容易形成交叉污染相比，通过采用单个样本、一次性的移液器，有效消除了样本之间、扩增产物和残留物等的交叉污染。
此外，本发明还提供了一种全自动核酸检测分析系统，包括多个上述全自动核酸检测分析设备，多个全自动核酸检测分析设备也可以组合和拆分，实现多个样本的检测，使用灵活。而单个全自动核酸检测分析设备重量轻容易移动，体积小可以在车载、移动实验室等小空间使用。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种全自动核酸检测分析设备，其特征在于，包括：试剂盒放置架、移液装置、荧光检测装置；
所述试剂盒放置架设有样本区、试剂区、裂解加热区、磁吸分离区、恒温扩增反应区，用于放置不同组分的试剂盒；
所述移液装置安装有一次性移液器，并根据预设程序移动所述一次性移液器，吸取所述试剂盒放置架上样本区的样本，输入至所述试剂区的试剂盒中，与试剂盒中的液体进行混合，得到反应液体；吸取所述反应液体输入至所述裂解加热区的试剂盒中进行裂解反应，得到裂解后的液体；吸取裂解后的液体移动至磁吸分离区，使磁吸分离区的磁珠吸附于所述一次性移液器内，当所述一次性移液器输出裂解后的液体时，所述磁珠与一次性移液器分离，提取附着于磁珠上的核酸；
所述荧光检测装置设于所述恒温扩增反应区的下方，当所述移液装置将提取的核酸输入所述恒温扩增反应区的试剂盒中进行恒温扩增反应时，读取所述恒温扩增反应区的荧光数据。
2.如权利要求1所述的全自动核酸检测分析设备，其特征在于，所述试剂盒放置架的样本区设置单个孔位，一次核酸检测放置单个样本管，以防样本间形成交叉污染。
3.如权利要求1所述的全自动核酸检测分析设备，其特征在于，所述移液装置包括一次性移液器、移液器安装架、Z向移动器、Y向移动器；
所述一次性移液器在设备运行前放置于所述移液器安装架上，所述一次性移液器的活塞卡接于所述Z向移动器，所述一次性移液器的气缸固定与所述移液器安装架上；
所述Z向移动器用于带动所述一次性移液器沿Z轴上下移动；
所述Y向移动器用于带动所述移液装置沿Y轴反复移动。
4.如权利要求1所述的全自动核酸检测分析设备，其特征在于，所述荧光检测装置包括荧光数据采集模块、移动模块，所述荧光数据采集模块与所述移动模块电连接，所述移动模块驱动所述荧光数据采集模块在所述恒温扩增反应区的下方往返。
5.如权利要求4所述的全自动核酸检测分析设备，其特征在于，所述荧光数据采集模块为多通道荧光检测器，实现多种波长荧光的检测。
6.如权利要求1所述的全自动核酸检测分析设备，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架划分为核酸提取工作区域、荧光检测工作区域及控制区域；
所述支撑架呈半包围结构，所述核酸提取工作区域位于所述支撑架的包围圈内，所述荧光检测工作区域位于所述支撑架的下方，所述控制区域位于所述支撑架的背部。
7.一种全自动核酸检测分析系统，其特征在于，包括多个如权利要求1至6中任意一项所述的全自动核酸检测分析设备，实现多样本的核酸检测。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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