CN115216397A - 一种全自动核酸提取扩增诊断一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及全自动核酸提取扩增诊断一体机，包括安装架，安装架上设置有密封壳体，密封壳体内设置有操作转盘和驱动机构；操作转盘包括杂交圆盘、样品扩增环，以及核酸提取环；杂交圆盘、样品扩增环以及核酸提取环上均纵向穿设有多个呈环形分布的样品罐，样品扩增环上设置有辅助DNA扩增的扩增组件；驱动机构包括第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元；密封壳体的内底部设置有第一移液机构、第二移液机构和第三移液机构；可以根据需要将多组相同或不同的核酸提取液和样本加入到多个不同的核酸提取环的样品罐中，进行核酸提取、PCR扩增，并可对扩增后溶液随意组合杂交，灵活性极高，整体结构合理且紧凑，体积小，占用空间小。
Description
技术领域
本发明涉及生物医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种全自动核酸提取扩增诊断一体机。
背景技术
分子诊断共有三个主要步骤：核酸提取、扩增和检测。每个步骤都有很多方法，每个方法都有不同的试剂可以进行选择，每个方法又有一些厂家生产出了不同的自动化仪器，因此，对临床使用者的一个挑战就是如何挑选和整合这些试剂和仪器，使得每个步骤都有最优化的结果；中国专利CN106701566A公开了一种集核酸提取、扩增、检测于一体的机械装置，采用卡盒的形式来将核酸提取、扩增和检测进行集成，然而其依旧存在缺陷：单次仅能够对一种物料进行进样同时也难以对多种样品操作，需要进一步改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种全自动核酸提取扩增诊断一体机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种全自动核酸提取扩增诊断一体机，其中，包括安装架，所述安装架上设置有密封壳体，所述密封壳体内设置有操作转盘和驱动机构；所述操作转盘包括杂交圆盘、转动套设在所述杂交圆盘外的样品扩增环，以及转动套设在所述样品扩增环外的核酸提取环；所述杂交圆盘、所述样品扩增环以及所述核酸提取环上均纵向穿设有多个呈环形分布的样品罐，所述样品罐的上端和下端均设置有密封取样接头，所述样品扩增环上设置有辅助DNA扩增的扩增组件；所述驱动机构包括驱动所述杂交圆盘水平旋转的第一驱动单元、带动所述样品扩增环水平转动的第二驱动单元和带动所述核酸提取环水平转动的第三驱动单元；所述密封壳体的上端设置有与所述核酸提取环通过纵向连接杆固定的活动转盘，所述活动转盘上设置有多个开孔，所述核酸提取环的所述样品罐的上部一一对应穿设在所述开孔处；所述密封壳体的内底部设置有将所述核酸提取环的所述样品罐中液体移动至所述样品扩增环中的所述样品罐中的第一移液机构、将所述样品扩增环中的多个所述样品罐内液体移动至所述杂交圆盘的所述样品罐中的第二移液机构，和将所述杂交圆盘的所述样品罐中的液体移送至外界的第三移液机构。
本发明所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其中，所述第一移液机构包括第一三通管、与其配合的第一三通阀门和带动第一三通管升降的第一升降气缸；所述第一三通管的三个端部中：两个均设置有与所述密封取样接头配合的第一取样针，一个连接有第一取样泵。
本发明所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其中，所述第二移液机构包括第二三通管、与其配合的第二三通阀门和带动第二三通管升降的第二升降气缸；所述第二三通管的三个端部中：一个设置有与所述密封取样接头配合的第二取样针，一个设置有与所述密封取样接头配合的多个第二取样针，一个连接有第二取样泵。
本发明所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其中，所述第三移液机构包括第三三通管、与其配合的第三三通阀门和带动第三三通管升降的第三升降气缸；所述第三三通管的三个端部中：一个设置有与所述密封取样接头配合的第三取样针，一个设置有出样管，一个连接有第三取样泵；所述出样管一端伸出所述密封壳体。
本发明所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其中，所述第一驱动单元包括第一旋转电机，所述第一旋转电机安装在所述密封壳体的内底部，所述第一旋转电机的活动端与所述杂交圆盘的中心处固定连接。
本发明所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其中，所述第二驱动单元包括第二旋转电机，所述第二旋转电机安装在所述密封壳体的内底部，所述第二旋转电机的活动端设置有锥齿轮，所述样品扩增环的下端设置有与所述锥齿轮啮合的斜齿圈。
本发明所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其中，所述第三驱动单元包括第三旋转电机，所述第三旋转电机安装在所述密封壳体的内壁，所述核酸提取环的外侧表面设置有外齿圈，所述第三旋转电机的活动端设置有与所述外齿圈相啮合的驱动齿轮。
本发明所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其中，所述核酸提取环的所述样品罐内设置有核酸提取所需试剂；所述样品扩增环的所述样品罐内设置有PCR扩增所需试剂；所述杂交圆盘的所述样品罐内设置有杂交检测所需试剂。
本发明所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其中，所述密封取样接头包括穿设固定在所述样品罐上的塞体，所述塞体的中心处设置有活动塞和供其移动的活动通道；所述塞体的尾端设置有对所述活动塞复位的弹性复位件；所述活动塞的尾端成型有锥形部，所述活动塞的前端开设有取样孔，所述取样孔的尾端延时至所述锥形部的外侧表面。
本发明所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其中，所述密封壳体内设置有对所述第一移液机构、所述第二移液机构以及所述第三移液机构进行清洗的清洗机构；
所述清洗机构包括存储清洗缓冲液的清洗罐，所述杂交圆盘、所述样品扩增环以及所述核酸提取环上的至少一个所述样品罐指定为所述清洗罐；所述清洗机构还包括对所述清洗罐的上部进行注入清洗缓冲液的缓冲液注入模块以及将清洗后液体抽出所述密封壳体的废液抽取模块。
本发明的有益效果在于：应用本发明的改进型结构，可以根据需要将多组相同或不同的核酸提取液和样本加入到多个不同的核酸提取环的样品罐中，进行核酸提取，通过下方的第一移液机构从底部进行移液操作，将样本注入到配置有PCR扩增所需试剂的样品扩增环的样品罐，在扩增组件（PCR反应温度控制）的辅助下进行扩增操作，此时可以通过第一驱动单元转动调节核酸提取环以及第二驱动单元转动调节核酸提取环来实现提取液与扩增液配对的切换，然后再将多个扩增后的样本通过第二移液机构移动到杂交圆盘上的样品罐中进行杂交检测，最终通过第三移液机构可以将杂交液移出；能够同步进行多种样本的提取、扩增以及杂交反应操作，且杂交灵活性极高，整体结构合理且紧凑，体积小，占用空间小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：
图1是本发明较佳实施例的全自动核酸提取扩增诊断一体机结构剖视图。
图2是本发明较佳实施例的全自动核酸提取扩增诊断一体机样品罐结构示意图；
图3是本发明较佳实施例的全自动核酸提取扩增诊断一体机第一移液机构结构示意图；
图4是本发明较佳实施例的全自动核酸提取扩增诊断一体机第二移液机构结构示意图；
图5是本发明较佳实施例的全自动核酸提取扩增诊断一体机第三移液机构结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的全自动核酸提取扩增诊断一体机，如图1所示，同时参阅图2-5，包括安装架，安装架上设置有密封壳体1，密封壳体1内设置有操作转盘和驱动机构；操作转盘包括杂交圆盘20、转动套设在杂交圆盘20外的样品扩增环21，以及转动套设在样品扩增环21外的核酸提取环22；杂交圆盘20、样品扩增环21以及核酸提取环22上均纵向穿设有多个呈环形分布的样品罐3，样品罐3的上端和下端均设置有密封取样接头30，样品扩增环21上设置有辅助DNA扩增的扩增组件；驱动机构包括驱动杂交圆盘20水平旋转的第一驱动单元40、带动样品扩增环21水平转动的第二驱动单元41和带动核酸提取环22水平转动的第三驱动单元42；密封壳体1的上端设置有与核酸提取环22通过纵向连接杆10固定的活动转盘11，活动转盘11上设置有多个开孔，核酸提取环22的样品罐3的上部一一对应穿设在开孔处；密封壳体1的内底部设置有将核酸提取环22的样品罐3中液体移动至样品扩增环21中的样品罐3中的第一移液机构12、将样品扩增环21中的多个样品罐3内液体移动至杂交圆盘20的样品罐中的第二移液机构13，和将杂交圆盘20的样品罐3中的液体移送至外界的第三移液机构14；
核酸提取环22的样品罐内设置有核酸提取所需试剂；样品扩增环21的样品罐内设置有PCR扩增所需试剂；杂交圆盘20的样品罐内设置有杂交检测所需试剂；
应用本发明的改进型结构，可以根据需要将多组相同或不同的核酸提取液和样本加入到多个不同的核酸提取环的样品罐中，进行核酸提取，通过下方的第一移液机构从底部进行移液操作，将样本注入到配置有PCR扩增所需试剂的样品扩增环的样品罐，在扩增组件（PCR反应温度控制）的辅助下进行扩增操作，此时可以通过第一驱动单元转动调节核酸提取环以及第二驱动单元转动调节核酸提取环来实现提取液与扩增液配对的切换，然后再将多个扩增后的样本通过第二移液机构移动到杂交圆盘上的样品罐中进行杂交检测，最终通过第三移液机构可以将杂交液移出；能够同步进行多种样本的提取、扩增以及杂交反应操作，且杂交灵活性极高，整体结构合理且紧凑，体积小，占用空间小。
本装置所适用的核酸提取方法包括：高盐沉淀法、阴离子去污剂法以及CTAB法，针对不同方法，需要选择对应的提取液进行操作；
PCR反应：DNA的体外复制包括3个步骤：变性、退火、延伸，每重复一次DNA数量翻一倍；需要配置扩增组件进行三个步骤的温度控制，扩增组件采用现有的成熟部件即可；
优选的，密封取样接头30包括穿设固定在样品罐3上的塞体300，塞体300的中心处设置有活动塞301和供其移动的活动通道302；塞体300的尾端设置有对活动塞301复位的弹性复位件（弹簧或五金复位弹片等）303；活动塞301的尾端成型有锥形部，活动塞301的前端开设有取样孔304，取样孔304的尾端延时至锥形部的外侧表面；在需要注入样品或者取样时，通过与活动通道302尺寸相匹配的取样针（如下述的第一取样针、第二取样针和第三取样针）来插入活动通道302内，将活动塞301超内挤压移动，弹性复位件303发生形变，取样孔304与样品罐3内部连通，即可以进行注入样品或者取样操作；塞体300材质优选的采样橡胶材质；
其中，第一移液机构12包括第一三通管120、与其配合的第一三通阀门121和带动第一三通管升降的第一升降气缸；第一三通管120的三个端部中：两个均设置有与密封取样接头配合的第一取样针123，一个连接有第一取样泵124；应用时，通过第一升降气缸升起，带动两个第一取样针123分别插入到核酸提取环22的样品罐内以及样品扩增环21的样品罐内，然后第一三通阀门121切换使得插入核酸提取环22的样品罐内的第一取样针123与第一取样泵124连通，第一取样泵124抽吸核酸提取物，然后第一三通阀门121切换使得插入样品扩增环21的样品罐内的第一取样针123与第一取样泵124连通，第一取样泵124将抽吸核酸提取物排入样品扩增环21的样品罐内，完成样本的转移工作；
同理，第二移液机构13包括第二三通管130、与其配合的第二三通阀门131和带动第二三通管升降的第二升降气缸；第二三通管130的三个端部中：一个设置有与密封取样接头配合的第二取样针133，一个设置有与密封取样接头配合的多个第二取样针133，一个连接有第二取样泵134；与第一移液机构12的基本原理一致，区别在于三通管的一个端部有多个第二取样针133，进行该种设置的目的是为了进行对同时抽取样品扩增环21的多个样品罐内样本，并一起注入到杂交圆盘20的一个样品罐内；
同理，第三移液机构14包括第三三通管140、与其配合的第三三通阀门141和带动第三三通管140升降的第三升降气缸；第三三通管140的三个端部中：一个设置有与密封取样接头配合的第三取样针143，一个设置有出样管144，一个连接有第三取样泵145；出样管144一端伸出密封壳体1；与第一移液机构12的基本原理一致，区别在于三通管的一个端部接的不是取样针，而是出样管144，进行出样。
优选的，第一驱动单元40包括第一旋转电机，第一旋转电机安装在密封壳体的内底部，第一旋转电机的活动端与杂交圆盘20的中心处固定连接；第二驱动单元41包括第二旋转电机410，第二旋转电机410安装在密封壳体的内底部，第二旋转电机410的活动端设置有锥齿轮411，样品扩增环21的下端设置有与锥齿轮411啮合的斜齿圈412；第三驱动单元42包括第三旋转电机420，第三旋转电机420安装在密封壳体1的内壁，核酸提取环22的外侧表面设置有外齿圈421，第三旋转电机420的活动端设置有与外齿圈421相啮合的驱动齿轮422；结构简洁，三个驱动部件均为独立运行，相互不会出现干涉。
优选的，密封壳体1内设置有对第一移液机构12、第二移液机构13以及第三移液机构14进行清洗的清洗机构；
清洗机构包括存储清洗缓冲液的清洗罐，杂交圆盘、样品扩增环以及核酸提取环上的至少一个样品罐指定为清洗罐；清洗机构还包括对清洗罐的上部进行注入清洗缓冲液的缓冲液注入模块150以及将清洗后液体抽出密封壳体的废液抽取模块151；
缓冲液注入模块150可以采用现有的多个升降计量泵对清洗罐的上端进行注入清洗缓冲液，方便下部的第一取样针、第二取样针、第三取样针进行从清洗罐中抽吸液体清洗操作，清洗后直接排到密封壳体1内即可；
而废液抽取模块151可采用抽水泵等现有的部件，将清洗后废液抽出。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种全自动核酸提取扩增诊断一体机，其特征在于，包括安装架，所述安装架上设置有密封壳体，所述密封壳体内设置有操作转盘和驱动机构；所述操作转盘包括杂交圆盘、转动套设在所述杂交圆盘外的样品扩增环，以及转动套设在所述样品扩增环外的核酸提取环；所述杂交圆盘、所述样品扩增环以及所述核酸提取环上均纵向穿设有多个呈环形分布的样品罐，所述样品罐的上端和下端均设置有密封取样接头，所述样品扩增环上设置有辅助DNA扩增的扩增组件；所述驱动机构包括驱动所述杂交圆盘水平旋转的第一驱动单元、带动所述样品扩增环水平转动的第二驱动单元和带动所述核酸提取环水平转动的第三驱动单元；所述密封壳体的上端设置有与所述核酸提取环通过纵向连接杆固定的活动转盘，所述活动转盘上设置有多个开孔，所述核酸提取环的所述样品罐的上部一一对应穿设在所述开孔处；所述密封壳体的内底部设置有将所述核酸提取环的所述样品罐中液体移动至所述样品扩增环中的所述样品罐中的第一移液机构、将所述样品扩增环中的多个所述样品罐内液体移动至所述杂交圆盘的所述样品罐中的第二移液机构，和将所述杂交圆盘的所述样品罐中的液体移送至外界的第三移液机构。
2.根据权利要求1所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其特征在于，所述第一移液机构包括第一三通管、与其配合的第一三通阀门和带动第一三通管升降的第一升降气缸；所述第一三通管的三个端部中：两个均设置有与所述密封取样接头配合的第一取样针，一个连接有第一取样泵。
3.根据权利要求1所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其特征在于，所述第二移液机构包括第二三通管、与其配合的第二三通阀门和带动第二三通管升降的第二升降气缸；所述第二三通管的三个端部中：一个设置有与所述密封取样接头配合的第二取样针，一个设置有与所述密封取样接头配合的多个第二取样针，一个连接有第二取样泵。
4.根据权利要求1所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其特征在于，所述第三移液机构包括第三三通管、与其配合的第三三通阀门和带动第三三通管升降的第三升降气缸；所述第三三通管的三个端部中：一个设置有与所述密封取样接头配合的第三取样针，一个设置有出样管，一个连接有第三取样泵；所述出样管一端伸出所述密封壳体。
5.根据权利要求1-4任一所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其特征在于，所述第一驱动单元包括第一旋转电机，所述第一旋转电机安装在所述密封壳体的内底部，所述第一旋转电机的活动端与所述杂交圆盘的中心处固定连接。
6.根据权利要求1-4任一所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其特征在于，所述第二驱动单元包括第二旋转电机，所述第二旋转电机安装在所述密封壳体的内底部，所述第二旋转电机的活动端设置有锥齿轮，所述样品扩增环的下端设置有与所述锥齿轮啮合的斜齿圈。
7.根据权利要求1-4任一所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其特征在于，所述第三驱动单元包括第三旋转电机，所述第三旋转电机安装在所述密封壳体的内壁，所述核酸提取环的外侧表面设置有外齿圈，所述第三旋转电机的活动端设置有与所述外齿圈相啮合的驱动齿轮。
8.根据权利要求1-4任一所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其特征在于，所述核酸提取环的所述样品罐内设置有核酸提取所需试剂；所述样品扩增环的所述样品罐内设置有PCR扩增所需试剂；所述杂交圆盘的所述样品罐内设置有杂交检测所需试剂。
9.根据权利要求1-4任一所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其特征在于，所述密封取样接头包括穿设固定在所述样品罐上的塞体，所述塞体的中心处设置有活动塞和供其移动的活动通道；所述塞体的尾端设置有对所述活动塞复位的弹性复位件；所述活动塞的尾端成型有锥形部，所述活动塞的前端开设有取样孔，所述取样孔的尾端延时至所述锥形部的外侧表面。
10.根据权利要求1-4任一所述的全自动核酸提取扩增诊断一体机，其特征在于，所述密封壳体内设置有对所述第一移液机构、所述第二移液机构以及所述第三移液机构进行清洗的清洗机构；
所述清洗机构包括存储清洗缓冲液的清洗罐，所述杂交圆盘、所述样品扩增环以及所述核酸提取环上的至少一个所述样品罐指定为所述清洗罐；所述清洗机构还包括对所述清洗罐的上部进行注入清洗缓冲液的缓冲液注入模块以及将清洗后液体抽出所述密封壳体的废液抽取模块。
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- 2022-09-01 CN CN202211060133.9A patent/CN115216397A/zh active Pending
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