CN115340940A - 集成式核酸处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成式核酸处理设备，包括第一操作区、第二操作区及区隔壁。第一操作区包括多个附加电路板及多个功能模块。多个附加电路板用以分别放置多种核酸处理程序所需的部品及试剂，并可沿X轴方向移动，而多个功能模块用以执行核酸处理操作，并可沿Y轴方向及Z轴方向移动。第二操作区包括二萃取区，可分别执行核酸萃取操作。区隔壁用以区隔第一操作区及第二操作区，并包括二门片，分别对应二萃取区。用以执行核酸萃取操作的萃取试剂孔盘可通过附加电路板于二门片开启时自第一操作区移至第二操作区，并于二门片关闭时于隔离的第二操作区中执行核酸萃取操作。

Description

集成式核酸处理设备

技术领域

本案涉及一种集成式核酸处理设备，尤其涉及一种高度自动化的集成式核酸处理设备。

背景技术

目前，生物样本中的核酸在进行检测分析前需要经过多道处理程序，例如：读取采检管条形码、开关盖、样本转移、核酸萃取、配制检测试剂等程序，牵涉许多操作步骤，且此些操作步骤多数仍需人工进行。这不仅影响检测效率与检测准确性，同时也增加样本间交叉污染及操作人员感染的风险。

为了提高检测效率，尤其为了因应发生重大公共卫生疾病时的快速且大量的检测需求，目前已经发展出很多自动化设备可用以辅助操作人员，然这些检测设备多仅能集合一部分的处理程序执行自动化操作，尤其是核酸萃取操作，当使用磁珠法核酸萃取操作时，较易产生气溶胶并造成交叉污染，故多会分开执行，故无法有效减轻人工操作负担，且这些检测设备普遍体积庞大、价格高昂，不适合中小型医院使用。

因此，实有必要开发一种集成式核酸处理设备，可有效缩小设备体积并可集合多道处理程序执行自动化操作，以减轻人工操作负担。

发明内容

本案的目的在于提供一种集成式核酸处理设备，集合核酸检测前的核酸处理程序，以达成全自动化操作的目的。

本案的另一目的在于提供一种集成式核酸处理设备，其通过内部空间配置而达成最小化体积的效果。

本案的另一目的在于提供一种集成式核酸处理设备，其利用空间分配及区隔而有效降低核酸萃取操作期间的交叉污染机率，进而使核酸萃取操作亦可整合于同一设备中自动化执行。

为达上述目的，本案提供一种集成式核酸处理设备，包括一第一操作区、一第二操作区、及一区隔壁。第一操作区包括一采检管附加电路板、一移液管附加电路板、二萃取试剂孔盘附加电路板、一条形码扫描仪、一移液枪模块、一开关盖模块、及一视觉识别模块。采检管附加电路板用以放置多个采检管，移液管附加电路板用以放置至少一移液管架，且每一移液管架中包括多个移液管，每一萃取试剂孔盘附加电路板承载多个萃取试剂孔盘，且每一萃取试剂孔盘内预置多个磁棒套，条形码扫描仪用以扫描设置于多个采检管上的多个条形码，移液枪模块用以结合多个移液管，以自多个采检管中将多个样本移至多个萃取试剂孔盘的至少其中之一中，开关盖模块用以开关多个采检管的多个盖子，以及视觉识别模块包括一摄影机，用以获取第一操作区的内部图像。其中采检管附加电路板、移液管附加电路板、及二萃取试剂孔盘附加电路板分别架设于一轨道上，以在X轴方向上移动，以及移液枪模块及视觉识别模块在Y轴方向及Z轴方向上移动。第二操作区上下分隔为二萃取区，且每一萃取区包括一磁棒架，用以架设多个磁棒，以及一磁棒套连接件架，用以架设多个磁棒套连接件，以连接预置于等萃取试剂孔盘中的等磁棒套。区隔壁用以区隔第一操作区及第二操作区，并包括二门片，分别对应二萃取区。其中二萃取试剂孔盘附加电路板对应二门片而上下配置，并可于二门片开启时自第一操作区移至第二操作区，并于二门片关闭时于隔离的第二操作区中执行利用多个磁棒、多个磁棒套连接件、及多个磁棒套的多个核酸萃取操作。

在一实施例中，二萃取试剂孔盘附加电路板上下配置，而位于下方的萃取试剂孔盘附加电路板与采检管附加电路板位于一第一平面，且两者可选择性地通过机械结合而同步移动。

在一实施例中，移液管附加电路板位于一第二平面，且第二平面高于第一平面，而位于下方的萃取试剂孔盘附加电路板位于一第三平面，且第三平面高于第二平面。

在一实施例中，还包括一外壳，以使集成式核酸处理设备的内部形成一独立空间，且外壳具有一门，以供开启。

在一实施例中，门、第一操作区、及第二操作区沿X轴方向依序排列。

在一实施例中，第一操作区与第二操作区分别具有独立的空气流通系统，且每一空气流通系统具有自低处朝向高处的一空气流动方向。

在一实施例中，还包括高效滤网(HEPA)，以分别过滤进入及排出第一操作区及第二操作区的空气。

在一实施例中，采检管附加电路板具有多个镂空部，对应多个采检管，以及条形码扫描仪包括一底部扫描仪，以扫描设置于多个采检管底部的多个条形码。

在一实施例中，条形码扫描仪包括一侧边扫描仪，以扫描设置于多个采检管侧边的多个条形码。

在一实施例中，采检管附加电路板具有一第一采检管放置区以及一第二采检管放置区，以分别承载不同形式的采检管。

在一实施例中，采检管附加电路板上还放置有一核酸检测盘，以容置多个核酸萃取操作后所取得的核酸。

在一实施例中，采检管附加电路板上还放置有一试剂管架，以放置多个试剂管，并对应试剂管架设有一保冷模块。

在一实施例中，多个移液管在使用后再次放置回至少一移液管架中。

在一实施例中，其中移液管附加电路板上进一步放置有一孔盘，以作为一核酸检测盘或一萃取核酸留样盘。

在一实施例中，每一萃取试剂孔盘附加电路板包括一加热模块，以提供多个核酸萃取操作所需的温度变化。

在一实施例中，开关盖模块包括一螺旋开关盖模块及一夹爪开关盖模块。

在一实施例中，还包括多个底盘，分别对应设置于移液枪模块及开关盖模块的下方。

在一实施例中，还包括紫外线(UV)灯管，分别设置于第一操作区及第二操作区，以进行清洁杀菌。

在一实施例中，还包括一控制器及至少一马达，以分别控制及驱动采检管附加电路板、移液管附加电路板、二萃取试剂孔盘附加电路板、移液枪模块、条形码扫描仪、视觉识别模块、磁棒架、磁棒套连接件架、及二门片。

附图说明

图1显示本案实施例的集成式核酸处理设备的示意图；

图2A显示本案实施例的门及其安装部件的示意图；

图2B显示图2A中圆框A的放大示意图；

图3A显示本案实施例的集成式核酸处理设备的透视图；

图3B显示本案实施例的集成式核酸处理设备的另一角度透视图；

图4显示本案实施例的第一操作区中的附加电路板集合的示意图；

图5A显示本案实施例的采检管附加电路板及其上配置的示意图；

图5B显示本案实施例的采检管附加电路板及其上配置的另一角度示意图；

图6显示本案实施例的移液管附加电路板及其上配置的示意图；

图7A-图7B显示本案实施例的二萃取试剂孔盘附加电路板及其上配置的示意图；

图8显示本案实施例的第二操作区的透视图；

图9A显示本案实施例的操作功能模块集合的透视图；

图9B显示本案实施例的操作功能模块集合的另一角度透视图；

图10显示本案实施例的操作功能模块集合的分解示意图。

附图标号说明：

1：集成式核酸处理设备

10：外壳

101：直线模块

1011：门支架

1012：凸轮

1013：弹簧

1014：弹簧支架

1015：直线导轨

1016：滑板

1017：滑块

102：驱动侧滑轨

103：从动侧滑轨

104：安装支架

105：导向板

1051：沟槽

11：门

111：门框

112：门板

113：把手

12：操作界面

20：第一操作区

21a：第一空气入口

21b：第一空气出口

22：采检管附加电路板

220：采检管

2201：排式采检管架

2202：盘式采检管架

221：第一采检管放置区

222：第二采检管放置区

223：镂空部

224：核酸检测盘

225：试剂管架

2250：试剂管

226：保冷模块

227：可换式转板

23：移液管附加电路板

230：移液管

2301a：96孔移液管架

2301b：24孔移液管架

231：孔盘

24a、24b：萃取试剂孔盘附加电路板

241：萃取试剂孔盘

242：加热模块

25a：底部扫描仪

26：操作功能模块集合

260：基座

261：移液枪模块

2611：移液枪组

2612：移液枪

2613：移液枪固定板

2614：底盘

262：螺旋开关盖模块

2621：柱状体

2622：螺纹

2624：底盘

263：夹爪开关盖模块

2631：夹爪

264：视觉识别模块

2641：支架

27：挡板

30：第二操作区

31、32：萃取区

31a：第二空气入口

31b：第二空气出口

311、321：磁棒架

3111、3211：磁棒

312、322：磁棒套连接件架

3121、3221：磁棒套连接件

40：机电配置区

50：区隔壁

51a、51b：门片

A：圆框

X、Y、Z：X轴、Y轴、Z轴

具体实施方式

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，然其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图1，其显示本案实施例的集成式核酸处理设备的示意图。如图所示，本案集成式核酸处理设备1具有一外壳10，以形成独立且与外部环境相隔绝的内部空间，以及一门11，可暂时开启供进出内部空间的相关操作，例如部品放置或移除等。另外，集成式核酸处理设备1亦包括一控制器(未显示)，以控制于内部空间中进行的各种核酸处理程序，且外壳10上亦设有一操作界面12，例如触摸屏，电连接至控制器，以供操作人员操控集成式核酸处理设备1。

请参阅图2A及图2B，图2A显示本案实施例的门11及其安装部件的示意图，其自集成式核酸处理设备1内侧往外侧方向的视图，以及图2B显示图2A中圆框A的放大示意图。门11具有一门框111、一门板112及一把手113，且门11通过一对直线模块101而分别安装于一驱动侧滑轨102及一从动侧滑轨103上，进而可执行上下开关操作，亦即沿Z轴方向的开关操作。驱动侧滑轨102及从动侧滑轨103是通过多个安装支架104而设置于集成式核酸处理设备1的内侧。在一实施例中，门板112可由压克力制成。

直线模块101包括一门支架1011、一凸轮1012、一弹簧1013、一弹簧支架1014、一直线导轨1015、一滑板1016及一滑块1017。滑块1017分别与驱动侧滑轨102及从动侧滑轨103结合，滑板1016设置于滑块1017上，直线导轨1015设置于滑板1016上，门支架1011设置于直线导轨1015上并同时与门11的门框111锁固结合，故当滑块1017沿着驱动侧滑轨102及从动侧滑轨103滑动时，可带动门11上下滑动。另外，弹簧支架1014设置于滑板1016上，弹簧1013的一端设置于弹簧支架1014上，另一端则设置于门支架1011上，且弹簧1013的设置方向平行于直线导轨1015，而直线导轨1015的设置方向则垂直于驱动侧滑轨102及从动侧滑轨103，换言之，直线导轨1015供门支架1011沿着与门上下开关操作相垂直的方向前后移动，亦即沿X轴方向移动。据此，当通过直线导轨1015而设置于滑板1016上的门支架1011于滑板1016上沿着直线导轨1015移动时，弹簧1013即可提供沿直线导轨1015方向的拉伸弹力。在此，朝向设备外侧的移动定义为向前运动，而朝向设备内侧的移动定义为向后运动。

驱动侧滑轨102及从动侧滑轨103上进一步分别设置有一导向板105，安装于关门高度处，且每一导向板105具有一沟槽1051，另外，门支架1011上进一步设有一凸轮1012，且当门11下拉关闭时，凸轮1012可滑入沟槽1051。由于沟槽1051具有一斜度，自上至下逐渐远离集成式核酸处理设备1的内部，亦即向下且朝向设备外侧倾斜，因此，在关门过程中，当凸轮1012滑入沟槽1051时，将带动门支架1011于直线导轨1015上产生朝向设备外侧的移动，以使得门11随着向下关闭而边下降边向前运动，进而逐渐压向与门11接触的外壳10，并完成关门操作。此时，弹簧1013处于拉伸状态，但由于凸轮1012卡在沟槽1051中，故弹簧1013的拉力不会影响门11的位置。

当进行开门操作时，直线模块101上的滑块1017带动滑板1016向上运动，门11也向上运动，此时，凸轮1012沿沟槽1051滑动，并因沟槽1051的斜度而带动门支架1011于直线导轨1015上沿朝向集成式核酸处理设备1内部的方向滑动，同时间弹簧1013的拉力也产生作用，因此，门11在开门过程中边上升边向后运动。待门11上升至一定高度时，凸轮1012脱离沟槽1051，使门11固定在后方位置，故可于上升过程中不碰触到其他结构，并于上升到最终高度后完成关门操作。

接着请参阅图3A-图3B，图3A显示本案实施例的集成式核酸处理设备1的透视图，以及图3B显示本案实施例的集成式核酸处理设备1的另一角度透视图。集成式核酸处理设备1包括一第一操作区20、一第二操作区30、以及一机电配置区40。第一操作区20及第二操作区30为执行核酸处理的主要空间，机电配置区40内则设置集成式核酸处理设备1运行所需的各种机电组件，例如是马达、马达控制器、电源箱、集成电路板与工业计算机等等电控所需相关部件。各操作区于集成式核酸处理设备1内的空间关系是，门11、第一操作区20及第二操作区30沿着X轴方向依序排列，亦即第一操作区20较第二操作区30更接近门11，另外，机电配置区40则位于第二操作区30的上方。

第一操作区20及第二操作区30之间以一区隔壁50进行区隔，使第一操作区20及第二操作区30为彼此分隔且独立的空间，亦即，分别在第一操作区20及第二操作区30内进行的核酸处理程序通过区隔壁50彼此分隔，因而可有效避免两操作区间因空气流通所可能造成的交叉污染，例如随着气溶胶飘散的核酸样本间的交叉污染。

第一操作区20及第二操作区30分别用以执行不同的核酸处理程序，其中第一操作区20内执行采检管条形码读取、样本转移、分析试剂配置等处理程序，以及第二操作区30内执行核酸萃取程序，例如磁珠法核酸萃取程序，换言之，核酸分析的前处理程序中，除了核酸萃取程序外，其他程序皆于第一操作区20中进行。如此分配的考虑是，磁珠法核酸萃取程序因涉及萃取试剂液体的激烈震荡及磁棒套的移动，较易产生气溶胶并造成交叉污染，因此，将核酸萃取程序单独区隔在第二操作区30有利于维持集成式核酸处理设备1内部空间的清洁。

在上述前提下，第一操作区20及第二操作区30分别设置有独立的空气流通系统，包括设置于第一操作区20的一第一空气入口21a与一第一空气出口21b，以及设置于第二操作区30的一第二空气入口31a与一第二空气出口31b，且如图所示，第一空气入口21a与第二空气入口31a的设置位置低于第一空气出口21b与第二空气出口31b的设置位置。此配置所带来的优势是，进入各个操作区的空气将具有自低处朝向高处的流动方向，亦即空气将逐渐上升而不会有下沉的趋势，是以，即使空气中出现气溶胶，气溶胶也将随着逐渐上升的空气流动方向往出口移动，不会因下沉而增加污染样本的机率。在一实施例中，可采用高效滤网(HEPA)设置于空气入口21a、31a及空气出口21b、31b，以确保进入及排出集成式核酸处理设备1者皆为干净的空气。另外，基于需求不同，第一操作区20与第二操作区30之空气流通系统的执行参数，例如气流速度及气流量等，可有不同的设定。举例来说，因第二操作区30中用以执行较易产生气溶胶污染的核酸萃取程序，故第二操作区30的空气流通系统可设置为具有较大的气流量、流动速度等，以使产生的气溶胶更快地被排除。此外，第一操作区20及第二操作区30亦可分别设有紫外线(UV)灯管，用以照射各操作区内部，以达成清洁杀菌的效果。

第一操作区20中设有一操作功能模块集合26，挂设于内部空间的上方，以完成上述各种程序的执行动作，另在操作功能模块集合26下方则设有用以放置操作期间所需的各种部品的附加电路板集合。

请参阅图4，其显示本案实施例的第一操作区20中的附加电路板集合的示意图。在第一操作区20中，为了达到自动化操作的目的，设计成具有多个附加电路板，以承载根据操作程序而分类的部品，包括一采检管附加电路板22、一移液管附加电路板23、及二萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b。另外，第一操作区20亦包括多个挡板27(显示于图3A及图3B)，设置于第一操作区20的周围，可遮挡机械结构并留出供附加电路板移动的空间，此可使操作区的空间平整化，减少内部缝隙死角，进而避免样本不小心残留于缝隙中而增加交叉污染机率，且便于操作区内部清洁擦拭。

请续参阅图4及图5A-图5B、图6、图7A-图7B，图5A显示本案实施例的采检管附加电路板22及其上配置的示意图，图5B显示本案实施例的采检管附加电路板22及其上配置的另一角度示意图，图6显示本案实施例的移液管附加电路板23及其上配置的示意图，图7A显示本案实施例的萃取试剂孔盘附加电路板24a及其上配置的示意图，以及图7B显示本案实施例的萃取试剂孔盘附加电路板24b及其上配置的示意图。如图4所示，采检管附加电路板22、移液管附加电路板23及二萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b分别架设于相对应的轨道上，并通过马达(未显示)带动而于轨道上沿着X轴方向移动，亦即移动于与门11垂直的方向，换言之，通过沿着轨道的X轴方向移动，各附加电路板可移动至接近门11的位置，以利操作者将相应的部品放置于各附加电路板上，并在放置完成后，沿着轨道远离门11并往第一操作区20内部移动。

各附加电路板间具有特定的空间配置关系。其中采检管附加电路板22及萃取试剂孔盘附加电路板24b位于相同的一第一平面，且采检管附加电路板22设置于萃取试剂孔盘附加电路板24b与门11之间，亦即采检管附加电路板22较萃取试剂孔盘附加电路板24b更接近门11，移液管附加电路板23位于一第二平面，且第二平面高于第一平面，以及萃取试剂孔盘附加电路板24a位于一第三平面，且第三平面高于第二平面。换言之，多个附加电路板共于第一操作区20内成三个移动平面。通过各平面高度不同的设计，移液管附加电路板23及萃取试剂孔盘附加电路板24a皆可移动至接近门11的位置，以利操作者放置部品。另外，由于当萃取试剂孔盘附加电路板24a朝门11的方向移动时，会自移液管附加电路板23上方通过，故为了避免碰撞移液管附加电路板23上承载的部品，萃取试剂孔盘附加电路板24a上进一步设有传感器(未显示)，以感测移液管附加电路板23上是否有部品放置。又，位于同一平面的采检管附加电路板22与萃取试剂孔盘附加电路板24b还可进一步机械结合，例如通过磁力结合，以同步移动，如此只需单个马达带动即可移动，更具方便性。此外，在萃取试剂孔盘附加电路板24b不需要移动的时候，也可将其推入第二操作区30中，藉此释放出原本所占据的空间供采检管附加电路板22移动使用。

采检管附加电路板22主要用以放置采检管220。因应现有使用的采检管架形式的不同，采检管附加电路板22区分为一第一采检管放置区221及一第二采检管放置区222，其中第一采检管放置区221用以放置排式采检管架2201，以及第二采检管放置区222用以放置盘式采检管架2202。通过此设计，当有不同形式的采检管时，只需根据采检管形式选择地放置于相应的放置区，便可达到通用地接受现有使用的各种形式采检管的目的。在一实施例中，第一采检管放置区221可放置8个排式采检管架2201，且每一排式采检管架2201可放置8个采检管220；在另一实施例中，第二采检管放置区222可放置4x 8的盘式采检管架2202，但不以此为限。此外，针对不同直径的采检管，亦可通过不同大小的排式采检管架2201或盘式采检管架2202来放置，故可提升设备的应用性。

进一步地，第一操作区20中设有条形码扫描仪，以扫描置放至采检管附加电路板22上的采检管220上的条形码。由于放置采检管220时采检管附加电路板22会被移至接近门11的位置，故条形码扫描仪较佳地设置在接近门11的位置。其中第一采检管放置区221及第二采检管放置区222皆设有传感器(未显示)，以感测是否有采检管架置入并辨别采检管架置放于哪个位置，控制器便可据此驱动条形码扫描仪执行扫描动作。

在一实施例中，可设置一底部扫描仪25a，以扫描设置于采检管220底部的条形码，且对应地，第一采检管放置区221及第二采检管放置区222皆设置有多个镂空部223，以露出设置于多个采检管220底部的条形码；其中围绕构成各个镂空部223的侧壁则有助于达成隔开相邻条形码的效果，避免读取错误。在另一实施例中，也可设置一侧边扫描仪(未显示)，以扫描设置于采检管220管身侧边的条形码，在此，侧边扫描仪主要是针对排式采检管架2201上的采检管220(亦即置于第一采检管放置区221处的采检管220)进行条形码扫描，故设置于第一采检管放置区221处的传感器，将进一步感知当前置入的排式采检管架2201的位置，以作为侧边扫描仪调整扫描焦距的依据，亦即侧边扫描仪将根据其与排式采检管架2201间的距离远近而调整焦距，以取得清晰的条形码。

另外，采检管附加电路板22亦可承载一核酸检测盘224或多个检测排管(未显示)，以容置核酸萃取操作后所取得的核酸，在一实施例中，核酸检测盘224具有96个容置孔，或可置换为12个8孔检测排管。又，采检管附加电路板22上也可承载一试剂管架225，以放置容置分析用试剂的多个试剂管2250，例如，24个试剂管，且进一步，可在对应试剂管架225的放置位置设置一保冷模块226，例如，冷却器，以将试剂维持在低温，进而维持试剂的质量与效能。

采检管附加电路板22进一步设置一可换式转板227，其可根据需求进行更换，以选择设置核酸检测盘、多个检测排管和/或试剂管架，或是放置排式采检管架或盘式采检管，增加使用弹性。

移液管附加电路板23主要用以承载多个移液管230，以在核酸处理程序中用于转移液体，且多个移液管230设置于移液管架中。在一实施例中，移液管附加电路板23上可设置二个96孔移液管架2301a以及一个24孔移液管架2301b，以供放置各种容积的移液管230，例如，1000μL、200μL、50μL和/或10μL的移液管。其中每一个放置孔中对应设置一个移液管230，亦即每一移液管230皆有一单独放置空间，因此，移液管230可在使用过后再次放回原先的放置孔，亦不会发生污染未使用的相邻移液管的情形，且还可避免现有技术因移液管丢弃于另一容器时，可能因不同的丢弃角度造成堆积空间高出容器高度进而影响附加电路板的移动的状况。在此，移液管架的种类与数量及其可容置的移液管的种类与数量皆可依实际需求而改变，不限于图中所示。另外，移液管附加电路板23亦可再放置一孔盘231，例如96孔盘，可选择地用于多种用途，例如作为核酸检测盘、或萃取核酸留样盘等，以增加操作上的弹性。

萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b皆用于承载萃取试剂孔盘241，例如，每一个萃取试剂孔盘附加电路板皆可承载3个萃取试剂孔盘，以用于核酸萃取操作，其中每一萃取试剂孔盘241中已预置核酸萃取过程所需的试剂及磁棒套(未显示)。另外，萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b对应放置萃取试剂孔盘241的位置设有加热模块242，例如加热器，以提供核酸萃取操作过程所需的温度变化，例如将温度依操作程序而调整为60℃或80℃。需注意的是，萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b对应每一个萃取试剂孔盘241的位置处皆设有加热模块242，图7A及图7B为了简化而仅透视示出对应其中一个萃取试剂孔盘241的加热模块242。再者，如图4所示，萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b具有上下配置的空间关系，亦即，萃取试剂孔盘附加电路板24a所在的第三平面高于萃取试剂孔盘附加电路板24b所在的第一平面。

请续参阅图8，其显示本案实施例的第二操作区30的透视图。第二操作区30分为上下二个萃取区31、32，而区隔第一操作区20及第二操作区30的区隔壁50则是对应此二萃取区31、32而设有二门片51a、51b，且此二门片51a、51b的位置进一步对应萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b的高度位置，以供萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b与其上的萃取试剂孔盘241通过，亦即萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b与其上的萃取试剂孔盘241可自第一操作区20分别通过门片51a、51b开启所露出的空间而移入第二操作区30。另外，二萃取区31、32对应地分别设有滑轨313、323，以分别供萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b滑入第二操作区30。

如前所述，第二操作区30用以执行核酸萃取操作，故在第一操作区20中装载完成的萃取试剂孔盘241需进入第二操作区30，是以，本案在第一操作区20及第二操作区30之间以区隔壁50进行区隔的前提下，通过设置可开启的门片51a、51b供萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b暂时通过，并在执行核酸萃取操作期间关闭以提供隔离的操作空间，可在达成自动化操作的同时亦将样本间交叉污染的机率降至最低。在此，较佳地是，门片51a、51b以直上直下的方式开关，以节省开关门的空间；更佳地是，门片51a、51b可自动开关，以使操作流程更为流畅。在一实施例中，可通过设置马达、直线运动滑轨、同步带轮及同步带等来达成门片51a、51b的自动开关。

第二操作区30内配置有用以执行磁珠法核酸萃取操作的机构，且二萃取区31、32有相同的配置，可分别执行相同的磁珠法核酸萃取操作，以增加可同时处理的样本数。萃取区31、32中分别包括磁棒架311、321，用以架设多个磁棒3111、3211，以及磁棒套连接件架312、322，用以架设多个磁棒套连接件3121、3221，其中磁棒套连接件3121、3221用以连接预置于萃取试剂孔盘241中的磁棒套。需注意，图8为了简化而仅分别于每一萃取区中图示一排8个磁棒3111、3211及一排8个磁棒套连接件3121、3221，实际应用中的磁棒及磁棒套连接件的数量不受此限。在一实施例中，对应萃取试剂孔盘附加电路板24a、24b上分别承载有3个萃取试剂孔盘241，且每一萃取试剂孔盘241皆可进行二组8个样本的处理，因此，每一磁棒架311、321可对应地设置6排共48个磁棒3111、3211，以及每一磁棒套连接件架312、322同样可对应设置6排共48个磁棒套连接件3121、3221。

由于二萃取区31、32中的操作过程相同，故接下来仅以萃取区31为例进行叙述，实际操作时可依需求单独于任一萃取区或同时于二萃取区中执行，不受限制。核酸萃取操作过程是：门片51a开启，萃取试剂孔盘附加电路板24a进入萃取区31后，门片51a关闭，接着，磁棒套连接件架312遂向下移动，以使磁棒套连接件3121与萃取试剂孔盘241中的磁棒套相结合，之后，通过磁棒套连接架312的上下移动，与磁棒套连接件3121相结合的磁棒套可于萃取试剂孔盘的各个孔槽中依序进行磁珠法核酸萃取的步骤，例如细胞裂解、核酸吸附、清洗、及洗脱等步骤。在此过程中，当有需要吸取磁珠时，磁棒架311即往下移动，以使设置于其上的磁棒3111通过磁棒套连接件3121并伸入磁棒套的底部，以吸附萃取试剂孔盘241的孔槽中的磁珠，接着，磁棒架311与磁棒套连接件架312一起移动，以将磁珠移动至下一个孔槽。之后，磁棒架311再次往上移动即可分离磁棒3111与磁珠，藉此释放磁珠，且在此同时，磁棒套可由磁棒套连接件架312带动而上下震动，以主动加快磁珠散开与液体混合。

由于磁珠法核酸萃取操作需磁棒套于萃取试剂孔盘241的孔槽中上下移动及依序于孔槽间移动，亦即沿Z轴及Y轴方向的移动，故需确保磁棒套及磁棒的移动皆不会发生偏移，亦即能维持直线移动。是以，磁棒架311及磁棒套连接件架312进一步分别设置直线导螺杆组(未显示)，以使无论是上下或左右移动皆能正确而不发生偏移；另外，由于磁棒架311及磁棒套连接件架312亦需一起移动，因此可通过设置直线滑轨以及滚轮夹持的方式确保两者在同时移动时不发生错位。

接着，请参阅图9A-图9B及图10，图9A显示本案实施例的操作功能模块集合26的透视图，图9B显示本案实施例的操作功能模块集合26的另一角度透视图，且图9A及图9B的视角分别对应图3A及图3B的视角，以及图10显示本案实施例的操作功能模块集合26的分解示意图。操作功能模块集合26的运动方向与附加电路板的运动方向垂直，亦即沿着Y轴方向运动，换言之，各附加电路板22、23、24a、24b于第一操作区20的下部空间中沿着X轴移动，而操作功能模块集合26则于第一操作区20的上部空间沿着Y轴移动。

操作功能模块集合26内包括一基座260、一移液枪模块261、一螺旋开关盖模块262、一夹爪开关盖模块263、以及一视觉识别模块264。基座260与每一模块结合，以提供每一模块独立沿Z轴移动并执行各自操作的动力；换言之，每一模块皆可在Y轴方向及Z轴方向上移动。另外，每一模块通过独立的固定板件结合于基座260上，故可独立拆卸，以利后续维修的进行。

移液枪模块261用以与移液管230(如图6所示)相结合，以执行液体的移动与混合，例如，将采检管220中的液体移至萃取试剂孔盘241中，或将已萃取的核酸移至核酸检测盘224或孔盘231中。移液枪模块261包括至少一移液枪组2611，一移液枪固定板2613，用以固定至基座260，以及至少一底盘2614，可在移动过程中承接可能自移液管230滴落的液体，其中移液枪组2611包括一移液枪2612，以自动抓取移液管230及在使用过后自动退除移液管230。在一实施例中，移液枪模块261由四个移液枪组2611所构成，且每一移液枪组2611可单独沿Z轴移动。

螺旋开关盖模块262及夹爪开关盖模块263用以执行采检管的开关盖操作，而同时具有两者开关盖模块的优势则在于可通用地接收不同形式的采检管。螺旋开关盖模块262针对以双侧具螺纹的盖子密封的采检管执行开关盖程序。在一实施例中，螺旋开关盖模块262包括多个柱状体2621，每一柱状体2621前端设有螺纹2622，且每一柱状体2621可单独沿Z轴移动，并利用螺纹2622以旋紧方式与采检管的盖子一侧的螺纹相结合，亦即，该侧盖子上亦同时设有对应螺纹2622的结构，以达成两者间的旋紧及旋开。又，螺旋开关盖模块262亦包括至少一底盘2624，以承接可能自采检管220的盖子滴落的液体。

在开关盖操作中，多个柱状体2621的排列紧密度对应采检管220的排列紧密度，故可同时进行多个采检管的开关盖操作，且通过如此形式的螺旋开关盖模块262，可在无需占用额外空间的前提下完成开关盖程序，亦即采检管本身上方的空间即足以完成开关盖程序，因此，采检管220可紧密排列，以最大化单次可接收数量，有助于加速样本处理。

夹爪开关盖模块263针对以单侧具螺纹的盖子密封的采检管执行开关盖程序。夹爪开关盖模块263包括夹爪2631，可沿Z轴移动，以利用夹紧及抓取盖子的方式执行开关盖动作，且夹爪2631可360度旋转，以因应不同型式的盖子调整夹紧及抓取的角度。

视觉识别模块264用以获取第一操作区20内部的图像，以识别空间内的各种部品及其上的信息，例如，识别形状、识别颜色、识别部品上的一维/二维条形码、识别部品设置位置是否正确等，以确保操作功能模块集合26中各模块的移动与各个附加电路板上放置的部品间摆放正确，并使操作流程顺利进行。在一实施例中，视觉识别模块264包括一摄影机及一光源，以取得清晰的图像，并通过算法运算而自图像获得所需的信息。另外，视觉识别模块264亦包括一支架2641，以结合至基座260。

在前述的架构下，整体操作流程是：门11开启；萃取试剂孔盘附加电路板24a移至接近门11的位置并放上萃取试剂孔盘241后，朝远离门11的方向移动，并进入第二操作区30的萃取区31；移液管附加电路板23接着移至接近门11的位置并放上移液管架2301a、2301b及孔盘231，之后朝远离门11的方向移动至接近区隔壁50的位置；采检管附加电路板22及萃取试剂孔盘附加电路板24b移动至接近门11的位置，萃取试剂孔盘附加电路板24b上放上萃取试剂孔盘组241，采检管附加电路板22上放上排式采检管架2201和/或盘式采检管架2202、试剂管架225及核酸检测盘224，此时，若放上为排式采检管架2201，侧边扫描仪将同时进行条形码扫描；完成放置后，门11关上。

接着，视觉识别模块264获取第一操作区20内部图像，以确认所有部品的位置、数量、条形码等，此时，若有盘式采检管架2202，底部扫描仪25a将执行条形码扫描，另外，移液枪模块261可通过检测试剂的液面位置再搭配液体体积估测演算来确认检测试剂的量是否足够，若发现试剂量不足，则发出警示，通知操作者补充试剂。

待一切确认完成后，操作即开始。第一操作区20中执行将放置于采检管附加电路板22上的采检管220中的液体转移至放置于萃取试剂孔盘附加电路板24a和/或24b上的萃取试剂孔盘241的处理程序；完成转移后，萃取试剂孔盘241随着萃取试剂孔盘附加电路板24a和/或24b进入第二操作区30的萃取区31和/或32中，以执行核酸萃取操作；在此同时，第一操作区20中可执行检测试剂的配置；接着，萃取试剂孔盘241中已完成萃取的核酸进一步被转移至放置于采检管附加电路板22上的核酸检测盘224。至此自动操作程序完成，门11开启，操作者取出核酸检测盘224以进行后续的核酸分析。

在此，自门11关闭开始自动操作至门11开启为止，第一操作区20及第二操作区30内的空气流通系统持续开启，以维持单一方向自低处吹往高处的气流。操作结束后，待操作者取出其他附加电路板上的部品并净空设备内部后，门11再次关闭，开启UV灯以及空气流通系统，进行内部清洁，以待下一次使用。

综上所述，本案集成式核酸处理设备1通过区隔壁50的设置，使第一操作区20及第二操作区30可相互区隔，亦可同时执行处理程序而不互相影响。另外，通过以功能分类的附加电路板设计、加上各附加电路板可独立沿X轴运动、再配合操作功能模块集合26可沿Y轴移动及内部各模块亦可独立沿Z轴运动同时运动，可有效减少执行核酸分析检测前执行核酸处理程序所需的时间，提升执行效率，亦可有效应用集成式核酸处理设备1的内部空间，达成最小化体积的目的。

须注意，上述仅是为说明本案而提出的较佳实施例，本案不限于所述的实施例，本案的范围由如附权利要求范围决定。且本案得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求范围所欲保护的。

Claims (19)

1.一种集成式核酸处理设备，包括：

第一操作区，包括：

采检管附加电路板，用以放置多个采检管；

移液管附加电路板，用以放置至少一移液管架，每一所述移液管架中包括多个移液管；

二萃取试剂孔盘附加电路板，每一所述萃取试剂孔盘附加电路板承载多个萃取试剂孔盘，且每一所述萃取试剂孔盘内预置多个磁棒套；

条形码扫描仪，用以扫描设置于所述多个采检管上的多个条形码；

移液枪模块，用以结合所述多个移液管，以自所述多个采检管中将多个样本移至所述多个萃取试剂孔盘的至少其中之一中；

开关盖模块，用以开关所述多个采检管的多个盖子；以及

视觉识别模块，包括摄影机，用以获取所述第一操作区的内部图像，

其中所述采检管附加电路板、所述移液管附加电路板、及所述二萃取试剂孔盘附加电路板分别架设于轨道上，以在X轴方向上移动，

其中所述移液枪模块及所述视觉识别模块在Y轴方向及Z轴方向上移动；

第二操作区，上下分隔为二萃取区，且每一所述萃取区包括：

磁棒架，用以架设多个磁棒；以及

磁棒套连接件架，用以架设多个磁棒套连接件，以连接预置于所述多个萃取试剂孔盘中的所述多个磁棒套；以及

区隔壁，用以区隔所述第一操作区及所述第二操作区，并包括二门片，分别对应所述二萃取区，

其中所述二萃取试剂孔盘附加电路板对应所述二门片而上下配置，并可于所述二门片开启时自所述第一操作区移至所述第二操作区，并于所述二门片关闭时于隔离的所述第二操作区中执行利用所述多个磁棒、所述多个磁棒套连接件、及所述多个磁棒套的多个核酸萃取操作。

2.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中所述二萃取试剂孔盘附加电路板上下配置，而位于下方的所述萃取试剂孔盘附加电路板与所述采检管附加电路板位于第一平面，且两者可选择性地通过机械结合而同步移动。

3.根据权利要求2所述的集成式核酸处理设备，其中所述移液管附加电路板位于第二平面，且所述第二平面高于所述第一平面，而位于下方的所述萃取试剂孔盘附加电路板位于第三平面，且所述第三平面高于所述第二平面。

4.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，还包括外壳，以使所述集成式核酸处理设备的内部形成独立空间，且所述外壳具有门，以供开启。

5.根据权利要求4所述的集成式核酸处理设备，其中所述门、所述第一操作区、及所述第二操作区沿所述X轴方向依序排列。

6.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中所述第一操作区与所述第二操作区分别具有独立的空气流通系统，且每一空气流通系统具有自低处朝向高处的空气流动方向。

7.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，还包括高效滤网(HEPA)，以分别过滤进入及排出所述第一操作区及所述第二操作区的空气。

8.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中所述采检管附加电路板具有多个镂空部，对应所述多个采检管，以及所述条形码扫描仪包括底部扫描仪，以扫描设置于所述多个采检管底部的所述多个条形码。

9.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中所述条形码扫描仪包括侧边扫描仪，以扫描设置于所述多个采检管侧边的所述多个条形码。

10.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中所述采检管附加电路板具有第一采检管放置区以及第二采检管放置区，以分别承载不同形式的采检管。

11.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中所述采检管附加电路板上还放置有核酸检测盘，以容置所述多个核酸萃取操作后所取得的核酸。

12.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中所述采检管附加电路板上还放置有试剂管架，以放置多个试剂管，并对应所述试剂管架设有保冷模块。

13.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中所述多个移液管在使用后再次放置回所述至少一移液管架中。

14.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中所述移液管附加电路板上进一步放置有孔盘，以作为核酸检测盘或萃取核酸留样盘。

15.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中每一所述萃取试剂孔盘附加电路板包括加热模块，以提供所述多个核酸萃取操作所需的温度变化。

16.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，其中所述开关盖模块包括螺旋开关盖模块及夹爪开关盖模块。

17.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，还包括多个底盘，分别对应设置于所述移液枪模块及所述开关盖模块的下方。

18.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，还包括紫外线(UV)灯管，分别设置于所述第一操作区及所述第二操作区，以进行清洁杀菌。

19.根据权利要求1所述的集成式核酸处理设备，还包括控制器及至少一马达，以分别控制及驱动所述采检管附加电路板、所述移液管附加电路板、所述二萃取试剂孔盘附加电路板、所述移液枪模块、所述条形码扫描仪、所述视觉识别模块、所述磁棒架、所述磁棒套连接件架、及所述二门片。

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