发明内容
基于此,有必要针对上述的问题,提供一种自动化分子诊断检测设备,该检测设备能够从实验最初阶段即实现自动化操作,实验人员仅需将样本试管合盖放置在预定位置,即可全自动化完成整体实验,从而避免了人为操作带来的误差,以及解决对实验人员和环境产生污染的问题。
本发明公开了一种自动化分子诊断检测设备,包括:
前处理装置,包括样本等待模块、开合盖模块、移液模块和试管转移模块,所述样本等待模块包括用于放置待处理样本试管的试管放置组件,所述开合盖模块包括试管座、开合盖抓手和驱动该开合盖抓手旋转及开合的开合盖驱动装置,所述移液模块包括用于吸取样本液体的移液设备,所述试管转移模块包括试管机械抓手和试管移动组件,所述试管机械抓手可在所述试管移动组件的控制下,将待处理样本管由所述试管放置组件抓取后转移至所述试管座;
核酸提取装置,包括吸附提取组件和传递组件,所述传递组件包括用于装载试剂卡条的卡条载板,所述卡条载板在所述传递组件的传递下具有与所述移液设备配合的样本接收状态位和与所述吸附提取组件配合的样本提取状态位;
PCR装置,包括:PCR扩增分析模块、PCR移液机械臂、试剂卡条回收装置、反应管机械抓手和反应管移动组件,所述试剂卡条回收装置用于放置试剂卡条,所述PCR扩增分析模块上设有容纳PCR反应管的反应腔,所述PCR移液机械臂可将试剂卡条内的样本溶液和试剂转移至PCR反应管,所述反应管机械抓手在所述反应管移动组件的驱动下运动,并将PCR反应管进行转移;
转板机械臂,用于将所述试剂卡条由样本提取状态位转移至所述试剂卡条回收装置;以及
机架,包括提取机架和PCR机架,所述前处理装置和核酸提取装置安装于所述提取机架上,所述PCR装置安装于所述PCR机架上,所述取机架和PCR机架拼接式连接。
上述自动化分子诊断检测设备,从实验最初阶段的样本试管开盖即实现自动化操作,实验人员仅需将样本试管合盖放置在预定位置,即可全自动化完成整体实验,从而避免了人为操作带来的误差,以及对实验人员和环境产生污染的问题。并且,上述设备通过转板机械臂的使用,将核酸提取工序(于提取机架完成)和PCR工序(于PCR机架完成)巧妙的连接,在特定情况下,可根据实验室的要求,实现分体工作,也可在设备更换时灵活处理,如只更换部分设备。
同时,该检测设备还具有结构紧凑、分区合理的特点,能够减少实验室占地面积且可降低气溶胶污染的风险。
可以理解的,上述拼接式连接,可以为可拆卸式连接,也可以仅为在安装时将两部分机架分别固定相接即可。
在其中一个实施例中,所述前处理装置还包括试管传递模块,所述试管传递模块包括转移导轨和转移滑块,所述转移滑块可沿所述转移导轨滑动,所述试管座通过转移滑块安装于所述转移导轨上,所述转移滑块可带动所述试管座分别位于所述转移导轨的两端及中部,当所述试管座分别位于所述转移导轨的两端,该试管座分别位于夹紧工位或移液工位,当所述试管座位于所述转移导轨的中部,该试管座位于开合盖工位,所述移液工位与所述移液设备位置相对应,所述夹紧工位与所述试管机械抓手位置相对应,所述开合盖工位与所述开合盖模块位置相对应。
在其中一个实施例中,所述试管放置组件包括:试管架和插座组件,所述试管架上设有自锁件和用于容纳样本试管的插孔;所述插座组件包括插座底板、插座主体、自锁驱动装置、转轴、顶杆和插座弹性件,所述插座主体和所述自锁驱动装置均固定于所述插座底板上,所述插座主体上设有用于插入所述试管架的插槽,所述插槽底部设有与所述自锁件位置相对应的对位孔,所述转轴上设有凸轮,所述对位孔与所述凸轮位置相对,所述顶杆安装于所述凸轮和自锁件之间,所述插座弹性件一端抵靠于所述顶杆上,一端抵靠于所述插座主体,使所述顶杆具有远离所述自锁件运动的趋势,所述转轴可在所述自锁驱动装置的驱动下转动,使所述凸轮分别位于自锁状态位和释放状态位,当所述凸轮位于所述自锁状态位,所述顶杆在所述凸轮的顶推作用下克服插座弹性件的弹力穿过所述对位孔与所述自锁件配合,当所述凸轮位于所述释放状态位,所述顶杆在所述插座弹性件的作用下离开所述自锁件。
上述试管放置组件,巧妙的利用转轴和凸轮与顶杆和插座弹性件的配合,以步进电机等简单驱动装置,实现了试管架放置于插座主体上的自锁功能,具有结构简单且结构紧凑的优势。
在其中一个实施例中,所述试管架至少为两个,所述凸轮数量和插槽数量与所述试管架数量匹配,所述凸轮环绕所述转轴周向设置,所述插槽平行设置。在实际应用中,通常需设有若干个试管架用于盛装样本试管,以满足检测样本量及通量的需求。将插槽平行设置,可以采用相似的模块式结构,实现多个试管架在该试管放置组件中的布置安排。
在其中一个实施例中,当所述转轴位于工作状态位,若干凸轮仅有一个位于所述自锁状态位,其余凸轮均位于所述释放状态位;当所述转轴位于停机状态位,所有凸轮均位于所述释放状态位。通常情况下,只有一组试管架在工作,其余插槽通道都是属于开放状态,上述设置很好的解决了这方面问题,并且也利用了这个特点,可进行不停机的连续工作。
在其中一个实施例中,所述自锁件为自锁档板,当所述凸轮位于所述自锁状态位,所述顶杆穿过所述对位孔与所述自锁档板接触并阻挡所述试管架相对于所述插槽滑动;或者,所述自锁件设有锁孔,当所述凸轮位于所述自锁状态位,所述顶杆穿过所述对位孔并插入所述锁孔内。可以理解的,本领域其它能够与顶杆配合完成自锁功能的元件均可用于此场景,然上述设置具有稳定性好,实操性强的优势。
在其中一个实施例中,所述自锁驱动装置为步进电机。利用步进电机带动转轴,转轴上装着凸轮,凸轮转动时使顶杆往上顶起,凸轮转动过后通过弹簧复位,电机转动一圈实现一次间歇向上往复运动的机构原理。
在其中一个实施例中,所述顶杆设有法兰边,所述插座弹性件抵靠于该法兰边上;所述凸轮由所述转轴至凸轮顶点之间设有导向斜坡。
在其中一个实施例中,所述开合盖模块还包括安装基板、移动滑块、移动导轨和移动驱动装置,所述开合盖驱动装置安装于所述移动滑块上,所述移动导轨和移动驱动装置均安装于所述安装基板上,所述移动滑块与所述移动导轨滑动式连接,所述移动驱动装置驱动所述移动滑块带动所述开合盖驱动装置沿所述移动导轨上下滑动;
所述开合盖抓手为相对设置的两个抓手手指,所述抓手手指通过滑块安装于开合导轨上,并可在所述开合盖驱动装置的驱动下沿所述开合导轨向相反或相向的方向运动;
所述开合导轨固定于旋转底盘上,所述旋转底盘可在所述开合盖驱动装置的驱动下做旋转运动;
所述试管座包括夹紧导轨,两个夹紧滑块、夹紧驱动装置和相对设置的两个固定软夹,两个固定软夹分别固定于两个夹紧滑块上,所述夹紧驱动装置可驱动所述两个夹紧滑块沿所述夹紧导轨向相反或相向的方向运动。
通过上述部件的配合,该开合盖模块中,开合盖驱动装置可驱动开合盖抓手开合运动,通过平行滑轨的滑块带动夹爪手指的平行运动,夹紧试管帽后,再以开合盖驱动装置通过旋转底盘驱动开合盖抓手旋转,并与移动滑块的上升或下降的运动配合旋转联动,以实现开盖和合盖的功能。
在其中一个实施例中,所述吸附提取组件包括:上吸附基板、上吸附导轨、磁套滑块、磁棒滑块、磁套电机、磁棒电机、磁套旋转电机、磁套丝杆、磁棒丝杆、磁套安装板、磁棒安装板、磁套适配器和磁棒;所述上吸附导轨固定于所述上吸附基板上,所述磁套滑块和磁棒滑块均与所述上吸附导轨滑动连接;所述磁套电机固定于所述上吸附基板上,所述磁套电机输出端与所述磁套丝杆连接,所述磁套安装板通过磁套丝杆螺母安装于所述磁套丝杆上,且所述磁套安装板与所述磁套滑块连接,所述磁套适配器通过适配器轴承固定于所述磁套安装板上,且所述磁套适配器外周套设有齿轮,所述磁套旋转电机安装于所述磁套安装板上,该磁套旋转电机输出端通过齿轮带动所述磁套适配器旋转;所述磁棒电机固定于所述上吸附基板上,所述磁棒电机输出端与所述磁棒丝杆连接,所述磁棒安装板通过磁棒丝杠螺母套装于所述磁棒丝杆上,且所述磁棒安装板与所述磁棒滑块连接,所述磁棒安装于所述磁棒安装板上,且所述磁棒与所述磁套适配器同心装配。
上述吸附提取组件,采用上吸附的方式,巧妙将磁棒和磁套同心装配,并能够分别控制磁棒和磁套的上下运动及磁套的旋转运动,实现了同时上下震荡和旋转的提取动作,具有更好的样本裂解、提取效果。并通过精巧的设计,使得各部件结构紧凑、配合合理,具有体积小且稳定度高的优点,可嵌套进分子诊断流水线实验流程,实现全自动化检测。同时,由于采用了不同的驱动装置控制上下震荡和旋转动作,二者可根据需要独立运行。
可以理解的,上述吸附提取组件可以多个组合使用,以实现多通道的核酸提取,提高自动化提取设备的工作效率。对于磁套电机、磁棒电机、磁套旋转电机的选择,可根据具体工况选择,而考虑到核酸提取效率的提升,驱动磁套上下震荡的磁套电机可选大电流电机,相应的丝杆导程可选大导程丝杆,优选磁套上下震荡的频率在4-7Hz左右。
在其中一个实施例中,所述吸附提取组件还包括:联轴器、磁套丝杆轴承套、上吸附控制电路板、磁棒复位光耦、磁套复位光耦和/或上吸附罩壳,
所述磁套电机通过所述联轴器与所述磁套丝杆连接;
所述磁套丝杆轴承套固定于所述上吸附基板上,所述磁套丝杆一端连接所述磁套电机,另一端连接所述磁套丝杆轴承套;
所述上吸附控制电路板固定于所述上吸附基板上,并控制所述磁套电机、磁棒电机和磁套旋转电机的运行;
所述磁棒复位光耦固定于所述上吸附基板上,当所述磁棒处于初始最高位置,所述磁棒复位光耦被触发而发射信号;
所述磁套复位光耦固定于所述上吸附基板上,当所述磁套处于初始最高位置,所述磁套复位光耦被触发而发射信号;
所述上吸附罩壳安装于所述上吸附基板上,用于作为壳体遮蔽所述吸附提取组件。
通过上述设置,进一步提高了该吸附提取组件的稳定性。
在其中一个实施例中,所述磁套适配器为中空管状,其上端内壁设有磁棒导向坡,所述磁棒导向坡使所述磁套适配器上端内径大于磁套适配器平均内径,下端设有至少两圈适配圈,且上适配圈外径大于下适配圈外径。通过上述设置,既有利于磁棒导入,又使磁套适配器的形状设置与拔模方向匹配,从而自动取紧磁套地同时,又能保证磁套的竖直,以免由于磁套不竖直而与磁棒、试剂卡条相互干扰,影响检测。
在其中一个实施例中,该核酸提取装置还包括试剂卡条,所述试剂卡条上沿同一直线依次设有磁套存储孔、样本反应孔、洗涤孔和洗脱孔。上述孔位的设置,为根据核酸提取步骤而设计,也可根据具体实验场景灵活安排。
在其中一个实施例中,所述传递组件包括:传递基板、传递电机、传动轮、同步带、传递导轨、传递滑块和用于装载试剂卡条的卡条载板;
所述传递电机固定于所述传递基板上,所述传递电机通过所述传动轮带动同步带移动,所述传递导轨固定于所述传递基板上,所述传递滑块与所述传递导轨滑动式连接,且所述传递滑块固定于所述同步带上,所述卡条载板固定于所述传递滑块上。
通过上述传递组件的作用,利用同步带带动传递滑块沿传递导轨移动,并同时带动安装于传递滑块上的卡条载板移动,从等待工位传送至提取工位,并在提取工位按照提取工序流程移动,以实现自动化提取的目的。
在其中一个实施例中,所述传递组件还包括:传递复位光耦、同步带调节板、弹珠顶推装置和/或传递罩壳,
所述传递复位光耦固定于所述传递基板上,当所述卡条载板处于初始等待状态位,所述传递复位光耦被触发而发射信号;
所述同步带调节板固定于所述传递基板上,通过螺钉与所述传动轮的安装板相连接,并通过所述螺钉旋紧程度调整所述同步带调节板与传动轮的距离,进而调节所述同步带的张紧程度;
所述弹珠顶推装置设于所述卡条载板上,所述弹珠顶推装置包括弹珠安装架、球头柱塞和球头弹性件,所述球头柱塞和球头弹性件均安装于所述弹珠安装架内,所述球头弹性件压缩安装于所述弹珠安装架和所述球头柱塞之间,使所述球头柱塞具有顶推试剂卡条的趋势;
所述传递罩壳安装于所述传递基板上,用于遮蔽所述传递组件。
通过上述设置,进一步提高了该吸附提取组件的稳定性。且通过装在弹珠顶推装置上的球头柱塞将试剂卡条往提取区方向推紧,从而使得试剂卡条有了统一的定位基准,便于后面的核酸提取动作,也保证了流程的稳定性和可靠性。上述初始等待状态位指卡条载板位于等待区,等待装载试剂卡条的位置。对于同步带调节板的使用,可采用本领域通用的方法,如可通过螺钉与所述传动轮的安装板相连接,待同步带安装完成后,旋紧螺钉,使得传动轮向所述同步带调节板靠近,从而使得同步带得以张紧。
在其中一个实施例中,所述吸附提取组件还包括上吸附支撑架,所述上吸附基板固定于所述上吸附支撑架上,所述上吸附支撑架固定于所述传递基板上。通过上吸附支撑架将吸附提取组件和传递组件联结,实现两个不同工位的转换。
在其中一个实施例中,该核酸提取装置还包括孵育组件,所述孵育组件包括孵育机构,所述孵育机构固定于所述传递滑块上,所述卡条载板固定于所述孵育机构顶部,所述孵育机构上设有用于孵育样本的加热头,且该加热头与所述卡条载板上试剂卡条的相应孔位对应。
上述孵育组件用于对样本进行孵育,具体也可根据实验的需求选择不同的孵育条件,或在不需要进行孵育的场景下,可省略该组件。
在其中一个实施例中,所述孵育机构还包括:加热膜、硅胶套、温度传感器、熔断器、弹性压缩件、隔热块和散热器,所述加热膜传热至所述加热头提供热能,所述硅胶套环绕所述加热头设置,所述温度传感器用于感受该加热头的温度,所述熔断器与加热电路连接并用于根据温度传感器传送的信号控制加热电路的断开,所述加热膜安装于所述隔热块上,所述隔热块通过孵育安装板固定于所述传递滑块上,所述弹性压缩件抵压于所述隔热块和所述加热头之间,所述散热器将所述加热膜顶推于所述加热头下方。
通过上述设计,可更有效地提供样本裂解洗脱等过程所需地温度条件,提高核酸提取地效率和准确性。且利用弹性压缩件的弹力,可使加热头能更加均匀的紧贴试剂卡条底部,并经过硅胶套的保温作用,可提高样本裂解和洗脱的一致性。进一步的,该弹性压缩件可选自弹簧,数量为四根。
进一步的,隔热块可优选刚性强、导热率低的材料,在保证孵育机构整体平面度的同时,也能有效地减少加热头和其它元件之间地热量交换,从而保证样本裂解洗脱地效率和准确性。
在其中一个实施例中,所述核酸提取装置还包括提取舱体和防污染组件,所述吸附提取组件设于所述提取舱体内,所述传递组件一端位于所述提取舱体内,与所述吸附提取组件共同构成提取区,另一端位于所述提取仓体外构成等待区,所述提取舱体上还设有可启闭的密封舱门,该密封舱门可将所述提取区和所述等待区分隔或连通;
所述防污染组件安装于所述提取舱体上,所述防污染组件包括Hepa抽风过滤系统和紫外消毒系统。
常规核酸提取设备多为6样本、12样本等多样本共用一个提取仓,且大多利用磁套上下震荡的方式进行核酸提取,同时提取仓内缺乏有效Hepa抽风过滤系统和紫外系统,因此核酸提取过程容易产生气溶胶,从而导致样本间交叉污染风险。上述方案,通过提取舱体和密封舱门的应用,能够使提取区和等待区相互分离,有效降低交叉污染的风险。并且,通过传递罩壳和提取舱体的使用,分别将传递组件和提取所涉及组件隔离在各自壳体内部,可有效地减少提取过程产生的气溶胶等污染部件,同时也能将等待区和提取区进行有效地区分隔离,防止两个区间交叉污染概率。
在核酸提取过程,尤其是旋转/上下震荡时会产生大量气溶胶,此时需要启动Hepa抽风过滤系统,再根据实际情况调节设计风扇的转速,从而将气溶胶等污染经由Hepa抽风过滤系统带走,有效地避免了气溶胶地积累和沉降,从而大大降低核酸样本被环境污染地概率。
当整机需要维护时,启动Hepa抽风过滤系统往外抽风,此时风机转速优选2000-5000rpm,可在提取区内部形成从下至上的空气流,当风机运行到一定程度时,此独立空间可形成一定的负压,则有效地隔离过滤核酸提取过程产生的气溶胶污染源,同时也能提取区和等待区之间互不干扰的目的。
当实验结束后需要维护时,可将紫外灯打开(紫外灯的照射时间可设置,可智能计时),对此空间内的污染物进行消杀,有效地在此空间内形成洁净空气系统。
通过上述防污染组件的使用,进一步降低了污染风险。
在其中一个实施例中,该自动化分子诊断检测设备还包括试剂卡条上料装置,所述试剂卡条顶部设有封装薄膜,所述试剂卡条上料装置包括:
存储机构,包括存储壳体和安装于该存储壳体内的抽屉、推卡机构和锁紧机构,所述抽屉内设有容置试剂卡条的容置腔,所述推卡机构包括推卡驱动装置、推卡组件和推卡导轨,所述推卡组件在所述推卡驱动装置的驱动下,沿所述推卡导轨移动,将放置于所述容置腔内的试剂卡条向所述抽屉边缘推送;所述抽屉可沿存储壳体内的滑轨抽拉运动而分别位于关闭状态位和抽出状态位,所述抽屉外壁设有插槽件,其上设有插槽孔,所述锁紧机构包括插销和插销驱动装置,当所述抽屉位于所述关闭状态位,所述插销位置与所述插槽孔位置对应,所述插销可在所述插销驱动装置的驱动下,插入或退出所述插槽孔;
接取机构,包括升降机构和接取组件,所述接取组件可在所述升降机构的带动下做升降运动,并具有取卡状态位、送卡状态位,所述取卡状态位在所述送卡状态位下方,当所述接取组件位于所述取卡状态位,所述接取组件与所述抽屉边缘位置对应,所述接取组件包括依次连接的接取基板、伸缩驱动装置、升缩组件和接取板,所述接取组件通过所述接取基板连接所述升降机构,所述伸缩组件在所述伸缩驱动装置的驱动下带动所述接取板做伸缩运动,所述接取板上设有与试剂卡条配合的接取件;
输送机构,包括输送座,所述输送座上设有用于放置试剂卡条的置放台,所述输送座与所述接取组件的送卡状态位对应;以及
刺膜机构,包括穿刺组件和刺膜驱动装置,所述穿刺组件上设有穿刺头,所述穿刺头可在所述刺膜驱动装置的驱动下对置放台上的试剂卡条做向下穿刺运动并复位。
上述试剂卡条上料装置,以存储机构、接取机构、输送机构和刺膜机构的配合,实现了自动化整体解决方案,能够利用存储机构自动推卡,使试剂卡条逐一被推送至接取机构取卡位置,随后利用接取组件伸出接取板取卡后,通过升降机构向上抬升试剂卡条,到达刺膜机构工作位后进行穿刺,再依靠输送机构将试剂卡条传递至其他工位。解决了人工上料操作繁杂,人力投入成本高的问题,自动化程度高,且上述设备具有结构紧凑的优势。
同时,该设备采用可反复使用的穿刺头进行穿刺,简化了设备结构,减少了取丢一次性穿刺头的时间,减少了存放一次性穿刺头的空间,节省了成本。以及以锁紧机构控制抽屉状态,避免在工作状态时抽屉被抽出所导致的机械故障。
在其中一个实施例中,所述锁紧机构还包括锁紧支架和自锁弹性件,所述插销滑动安装于所述锁紧支架上,所述自锁弹性件一端抵靠于所述插销上,另一端固定,使所述插销具有插入所述插槽孔的趋势,所述插销驱动装置为电磁铁,固定于所述锁紧支架上,所述电磁铁的输出端连接所述插销,驱动所述插销克服自锁弹性件的弹力退出所述插槽。
在其中一个实施例中,所述插销头部设有弧形导向面,所述插槽件上设有导向斜坡;
所述电磁铁的输出端通过动力连接杆连接所述插销;
所述插销通过滑动轴承安装于所述锁紧支架上。
通过上述机构的配合,锁紧机构断电时在自锁弹性件(如弹簧)的作用下一直处于伸出状态,当抽屉推入过程中,插销头部的弧形导向面(如圆柱头)沿着插槽件外围的导向斜坡被顶起,直至抽屉推入到关闭状态位,插销与插槽孔位置对应,插销插入到插槽孔中后,抽屉被锁紧。需要启动电磁铁才可将抽屉拖出。而在插销上安装有弹簧,目的是防止当电磁铁的推拉杆由于剩磁的原因而不能返回原始位置时,弹簧提供弹力可强迫电磁铁推拉杆返回。
且上述电磁铁为断电伸出型,由电磁铁通过动力连接杆驱动插销,避免抽屉的推拉力直接作用在电磁铁的推拉杆上而造成推拉杆弯曲,增加电磁铁的寿命。将插销通过滑动轴承安装于所述锁紧支架上,既保证了插销的滑动导向,又能将插销承受的抽屉推拉力传递到锁紧机架上。
在其中一个实施例中,所述推卡组件包括推卡螺杆、推卡螺母和推卡件,所述推卡驱动装置为电机,所述电机输出端连接所述推卡螺杆,所述推卡螺母套装于所述推卡螺杆上并与所述推卡件连接,所述推卡件与所述推卡导轨滑动式连接;
所述抽屉内还设有用于限定所述试剂卡条位置的卡条定位件。
通过抽屉内的卡条定位件与卡盒外壁的卡位件的相互配合,能够限制卡盒放置在抽屉内的前后左右位置,有利于推卡机构的准确稳定推卡动作。
在其中一个实施例中,所述接取件为由所述接取板向试剂卡条方向延伸的接取条;
所述伸缩驱动装置为直线电机,所述伸缩组件为直线轴承;
所述接取组件还包括伸缩检测光耦,用于识别所述接取板的位置;
所述升降机构包括升降检测光耦、升降驱动装置和升降传动带,所述升降检测光耦用于识别所述接取组件的位置,所述升降驱动装置驱动所述升降传动带运动,所述接取组件固定于所述升降传动带上。
上述接取板和延伸的接取件,共同构成U型的开口,可避开卡盒包装外壳进入其开口。当接取板上升时,即可将试剂卡条提出卡盒。
在其中一个实施例中,所述输送机构还包括上料输送驱动装置,输送件和输送导轨,所述输送件在所述回收输送驱动装置的驱动下沿所述输送导轨运动,所述输送座固定于所述输送件上;
所述输送座在所述输送件的带动下,可沿所述输送导轨运动至与所述刺膜机构对应的穿刺位、与移液设备对应的移液位和等待进行下一工序的等待位;
所述输送座还包括移液位传感器和等待位传感器,当所述输送座位于所述移液位,触发所述移液位传感器发生信号,当所述输送座位于所述等待位,触发所述等待位传感器发生信号。
在其中一个实施例中,所述刺膜机构还包括刺膜固定架、刺膜丝杆和刺膜滑块,所述刺膜驱动装置安装于所述刺膜固定架上,所述刺膜丝杆连接刺膜驱动装置输出端,所述刺膜滑块套装于所述刺膜丝杆上,所述穿刺组件固定于所述刺膜滑块上;
所述穿刺头为的穿刺端呈尖端状,另一端为多边形棱型柱状。例如可为实心三角棱形结构。
将穿刺头设为上述结构,由局部的尖点的小接触面积,与被穿刺面法向运动,带来的大压强结构,进行刺破封膜,既有利于使其刺破封装薄膜,且其多边形的棱柱使其易于脱离试剂卡条。
在其中一个实施例中,所述刺膜机构还包括预压模块,所述预压模块包括预压块、预压自锁弹性件、压块导向轴、预压挡块和预压支架,所述预压支架上设有导向孔,所述预压导向轴贯穿所述导向孔,其位于所述预压支架上方的一端为顶端,其位于所述预压支架下方的一端为底端,所述预压挡块最大径向距离大于所述导向孔直径且安装于所述预压导向轴顶端,所述预压块安装于所述预压导向轴底端,所述预压自锁弹性件一端抵靠于所述预压支架,另一端抵靠于所述预压块,使所述预压块具有向下运动的趋势。
上述预压模块,可分为两组,分别置于试剂卡条左右两端。当穿刺时,预压模块先接触试剂卡条并施加一定压力,防止试剂卡条移动;然后穿刺头将封装薄膜刺破。刺破后,穿刺头上升,在完全离开不接触试剂卡条后,预压模块才开始脱离与试剂卡条的接触。这样可以防止穿刺头在脱离试剂卡条时将卡条带起来。
在其中一个实施例中,所述试剂卡条回收装置包括:
回收输送组件,包括回收导轨、输送滑块、回收输送驱动装置和用于放置试剂卡条的装载台,所述装载台固定于所述输送滑块上,所述输送滑块与所述回收导轨滑动连接,所述输送滑块在所述回收输送驱动装置的驱动下可沿所述回收导轨移动;
脱落组件,包括脱落滑块、顶推件和脱落驱动装置,所述顶推件固定于所述脱落滑块上,所述脱落滑块与所述回收导轨滑动连接,所述脱落滑块在所述脱落驱动装置的驱动下可沿所述回收导轨在所述装载台下方移动,所述顶推件上设有顶推斜面,所述顶推斜面与水平方向的夹角为锐角,所述试剂卡条可在所述顶推件的移动顶推作用下向上移动,并从所述装载台脱落;以及
回收桶,设于所述回收输送组件和脱落组件下方,所述回收桶开口朝上。
上述试剂卡条回收装置,装载台和脱落组件在一条直线上,共用一条直线回收导轨(或两条平行回收导轨),分别由回收输送驱动装置和脱落驱动装置独立控制其运动,由此,装载台和顶推件可以在它们的运动轨迹上的任意一个点将废弃试剂卡条顶起、推落,最后掉进回收桶内。通过此工作方式,避免废弃试剂卡条一直跌落在回收桶的同一个位置而造成严重叠料、未能充分利用回收桶内的空间,从而能够充分利用回收垃圾桶内空间,降低停机频率,提高自动化设备的工作效率。
在其中一个实施例中,所述装载台包括基板、固定板、两块卡条支撑板、拉簧、两块滑动导向板、顶起传动件和推落传动件,
所述固定板安装于所述基板上,两块滑动导向板滑动安装于所述固定板上,并可向相反或相向方向运动,所述拉簧设于两块滑动导向板之间,使两块滑动导向板具有相向运动的趋势,两块卡条支撑板分别固定于两块滑动导向板的远端,用于共同支撑试剂卡条,两块滑动导向板的近端均设有导向件,两个导向件的斜面配合形成楔形导向槽;
所述顶推件包括顶起件和推落件,所述顶推斜面包括顶起件上设有的顶起斜面和推落件上设有的脱落斜面;
所述顶起传动件和推落传动件安装于所述基板上,所述顶起传动件下端与所述顶起件配合,上端与所述楔形导向槽对应,所述顶起传动件可在顶起斜面的推动下,向上移动,使该顶起传动件的上端插入所述楔形导向槽内,迫使两块滑动导向板朝相反方向运动;所述推落传动件下端与所述推落件配合,上端与试剂卡条对应,所述推落传动件可在所述推落斜面的推动下,向上移动,使该推落传动件的上端将试剂卡条向上推动脱离卡条支撑板,并从所述装载台脱落。
上述装载台和顶推件的配合设计,既能够在移液等操作时利用装载台上拉簧和卡条支撑板卡紧,稳定的放置试剂卡条,又可在回收废弃试剂卡条时顺畅的顶推完成试剂卡条的脱落,所述固定板安装于所述基板上,所述固定板安装于所述基板上,并且具有结构稳定、紧凑的优点,能够降低该自动回收设备故障率并提高设备实用性。
在其中一个实施例中,所述装载台还包括顶起弹性件和推落弹性件,所述基板上设有顶起导向孔和推落导向孔,所述顶起传动件穿过所述顶起导向孔并通过顶起传动件上的限位台安装于所述基板上,所述顶起弹性件套装于所述顶起传动件上,且所述顶起弹性件一端抵靠于所述基板,另一端抵靠于所述顶起传动件下端,使所述顶起传动件具有向下运动的趋势;所述推落传动件穿过所述推落导向孔并通过推落传动件上的限位台安装于所述基板上,所述推落弹性件套装于所述推落传动件上,且所述推落弹性件一端抵靠于所述基板,另一端抵靠于所述推落传动件下端,使所述推落传动件具有向下运动的趋势。
通过顶起弹性件和推落弹性件的作用,确保顶起传动件和推落传动件在不需要回收试剂卡条时位于装载台下方,不会对试剂卡条的其它工序流程产生干扰。
在其中一个实施例中,所述推落传动件上部设有引导试剂卡条脱落下滑的推落导向斜面;所述顶起传动件和推落传动件下端分别设有顶起滚轮和推落滚轮,所述顶起传动件和推落传动件分别通过顶起滚轮和推落滚轮与所述顶起斜面和脱落斜面接触。通过滚轮的工作方式,可提高脱落组件和装载体相互作用的流畅性和稳定性。
在其中一个实施例中,所述装载台还包括脱落导向板,所述脱落导向板固定于所述装载台上,并具有由所述装载台向所述回收桶开口方向引导的坡面;该试剂卡条回收装置还包括导向罩,所述回收输送组件、脱落组件和导向罩均安装于所述PCR机架平台上,所述PCR机架平台上设有供试剂卡条跌入所述回收桶的开口,所述导向罩环绕所述回收输送组件、脱落组件和开口设置。上述设计可以防止试剂卡条在卡条支撑板时就侧翻,从而防止试剂卡条里面的液体在未落到回收桶就溅出造成污染。并通过导向罩的运用,将主要回收组件进行围蔽,进一步避免试剂卡条里面的液体溅出造成大面积的污染。
在其中一个实施例中,所述转板机械臂包括:X轴模块、Y轴模块、Z轴模块和夹持模块,所述X轴模块驱动所述Y轴模块在X轴方向移动,所述Y轴模块驱动所述Z轴模块在Y轴方向移动,所述Z轴模块驱动所述夹持模块在Z轴方向移动,所述夹持模块安装于所述Z轴模块底端,所述夹持模块具有两个可相对开合夹持的夹爪;
所述Z轴模块包括:Z轴驱动装置、Z轴丝杆、Z轴丝母、Z轴直线轴承和Z轴导杆,所述Z轴驱动装置和Z轴直线轴承均固定于所述Y轴模块上,所述Z轴丝母套装于所述Z轴丝杆上,所述Z轴导杆套装于所述Z轴直线轴承内,所述Z轴驱动装置驱动所述Z轴丝母旋转,所述Z轴丝杆连接所述Z轴导杆,所述夹持模块固定于所述Z轴导杆底部。
上述转板机械臂,将夹持模块设于所述Z轴模块的正下方,可有效的节省X轴和Y轴方向的空间,从而使得在有限的台面空间内获得更大的X轴和Y轴行程。并利用Z轴导杆和Z轴直线轴承的导向配合,在Z轴驱动装置的动力输出及Z轴丝杆的带动下,可实现大行程方向的夹持模块上下移动,在确保运动稳定性的基础上,减小了设备体积,该转板机械臂具有结构紧凑、稳定性高的特点。
可以理解的,在不同的场景中,也可根据具体需求选择不同的转板机械臂,如对考虑采用小巧简单的转板机械臂,可包括直线运动机构、夹紧机构等装置组成的机械臂,仅需能够完成卡条的转移即可。
在其中一个实施例中,所述Z轴模块还包括拖链、拖链安装板和导杆安装板,所述Z轴导杆至少为两条,分别设于所述Z轴丝杆两侧,所述Z轴直线轴承至少为四个,每条导杆套装两个Z轴直线轴承;所述拖链连接控制系统和所述夹持模块,所述Z轴丝杆通过所述导杆安装板连接所述Z轴导杆,所述拖链安装板固定于所述导杆安装板上,所述拖链与所述拖链安装板连接。通过上述设置,进一步提高了该转板机械臂的稳定性。
在其中一个实施例中,所述Z轴模块还包括储油盘和储油盖,所述储油盘和储油盖可拆卸式连接,所述储油盘环绕所述Z轴导杆设置,并与所述储油盖在所述Z轴导杆外壁共同构成容纳润滑油的储油腔;
所述夹持模块包括夹爪连接板、夹持驱动装置、夹爪主动齿轮、左夹爪被动齿轮、右夹爪被动齿轮、左夹爪丝杆、右夹爪丝杆、左夹爪丝母、右夹爪丝母、左连接块、右连接块、左夹持导轨、右夹持导轨、左夹爪和右夹爪,所述夹持模块通过所述夹爪连接板固定于所述Z轴导杆底部,所述夹持驱动装置安装于所述夹爪连接板上并驱动所述夹爪主动齿轮旋转,所述夹爪主动齿轮啮合左夹爪被动齿轮和右夹爪被动齿轮,所述左夹爪被动齿轮和右夹爪被动齿轮分别驱动左夹爪丝杆和右夹爪丝杆转动,所述左夹爪丝杆和右夹爪丝杆上分别套有左夹爪丝母和右夹爪丝母,所述左连接块和右连接块分别固定于所述左夹爪丝母和右夹爪丝母上,且所述左连接块和右连接块分别连接左夹爪和右夹爪,传动所述左夹爪和右夹爪分别沿左夹持导轨和右夹持导轨做相对开合运动。
采用导杆和直线轴承配合的方式往往需要在一定周期内进行润滑维护,而上述自带储油的免维护润滑结构显得极为有效,可减少停机润滑维护的次数。该机械臂在运行过程中,当收到夹持或张开命令后,启动夹持驱动装置,驱动夹爪主动齿轮转动,在夹爪主动齿轮、左夹爪被动齿轮、右夹爪被动齿轮的啮合的作用下,分别带动左夹爪丝杆和右夹爪丝杆进行转动,在左夹爪丝母和右夹爪丝母的带动下可将左连接块和右连接块进行来回移动,进而带动左连接块和右连接块沿着左夹持导轨和右夹持导轨方向来回移动,从而实现夹爪的张开和夹持。
在其中一个实施例中,所述夹持驱动装置为伺服电机;
所述夹持模块还包括夹持壳体、左轴承调节板、右轴承调节板、左抓手滑块和右抓手滑块,所述左轴承调节板和右轴承调节板固定于所述夹持壳体内壁,且分别与所述左夹爪丝杆和右夹爪丝杆连接,所述左抓手滑块和右抓手滑块分别固定于所述左连接块和右连接块上,并分别与所述左夹持导轨和右夹持导轨滑动连接;
所述夹持模块还包括防滑橡胶垫、橡胶垫导向柱和夹持控制电路板,所述防滑橡胶垫通过橡胶垫导向柱固定于所述夹爪上,并在所述夹爪另一侧以橡胶垫压板固定,所述控制电路板固定于所述夹爪连接板上。
常规转板机构大多缺乏力矩位置等的反馈,在夹持过程容易将微孔板过夹变形或缺乏夹持有无的判断等信息,从而影响后续的实验动作。将夹爪的夹持驱动装置选用伺服电机,可实时获得电机位置和力矩反馈,进而可通过力矩反馈增加夹持有无的判断功能,同时也有效避免因夹持过度而导致微孔板变形的情况。可以理解的,为降低夹持模块中丝杆轴承孔的同心加工精度要求,可在丝杆的一端增加丝杆轴承调节板进行左夹爪丝杆和右夹爪丝杆的同心调节,从而使得夹持/张开动作更加顺畅平稳。防滑橡胶垫通过防滑橡胶垫导向柱与夹爪相互配合,并利用防滑橡胶垫压板将橡胶垫导向柱牢牢压住,可有效地将防滑橡胶垫固定在夹爪上,因而获得更好地摩擦效果,同时也有效防止防滑橡胶垫因外力作用的掉落。
在其中一个实施例中,所述PCR装置中,反应管与所述PCR扩增分析模块紧配合,所述反应管机械抓手包括抓手驱动装置、抓手导槽、两个抓手滑块和两个抓手夹,所述抓手滑块与所述抓手导槽滑动连接,两个抓手夹对相设置并安装于对应的抓手滑块上,两个所述抓手夹可在所述抓手驱动装置的驱动下,沿所述抓手导槽向相反或相向的方向运动,所述抓手夹末端设有向所述反应管机械抓手中轴方向延伸的横插片;
所述PCR扩增分析模块还包括遮光罩,所述遮光罩可拆卸式罩盖于所述反应腔的上开口,所述PCR扩增分析模块顶部设有固定盖,所述上开口开设于所述固定盖上,所述遮光罩上设有固定磁吸件,所述固定盖上设有开盖磁吸件和闭盖磁吸件,当所述固定磁吸件与所述闭盖磁吸件磁吸,所述遮光罩遮盖所述上开口,当所述固定磁吸件与所述开盖磁吸件磁吸,所述遮光罩露出所述上开口。
上述设计利用反应管移动组件控制并驱动反应管机械抓手运动,抓取反应管至PCR扩增分析模块,进行反应和检测,且为了保证检测效果,将反应管紧配合插入反应腔内,完成反应检测之后,利用反应管机械抓手上的横插片对向运动,插入所述反应管的管盖下方,从而将紧插于反应腔内的反应管拔出,转运至其它工位。以简单、紧凑的元件布置,实现了自动化集成系统。并且,上述抓手驱动装置驱动两个抓手夹对向开合运动,可利用控制步进电机实现平行开合夹取动作,有效降低了生产成本。
在其中一个实施例中,所述反应管机械抓手上还设有有无检测光耦,所述有无检测光耦设置于所述两个抓手夹之间,用于判断所述两个抓手夹之间是否具有反应管;
所述反应管机械抓手上还设有开合光耦,所述抓手滑块上设有开合挡片,当所述抓手夹位于打开状态,所述开合挡片遮挡所述开合光耦光路;
所述PCR扩增分析模块还包括遮光罩,所述遮光罩可拆卸式罩盖于所述反应腔的上开口。
上述设置克服了普通夹爪无识别的问题,提高设备自动化运行时的可控、可靠性,进一步提高了该设备的自动化可控性。
在其中一个实施例中,所述PCR装置设有反应管夹取区和反应管废弃区,所述反应管机械抓手可在在所述反应管移动组件的驱动下将反应管由所述反应管夹取区夹取并插入至所述PCR扩增分析模块的反应腔,再夹取并拔出至所述反应管废弃区。
在其中一个实施例中,该自动化分子诊断检测设备还包括用于盛装PCR反应所需耗材的抽屉装置,所述抽屉装置包括抽屉底板、抽屉导轨、锁定部件、前排部件和后排部件,所述后排部件固定于所述抽屉底板上,且该后排部件上设有若干用于放置耗材盒的底架,所述抽屉导轨固定于所述抽屉底板上,所述前排部件与所述抽屉导轨滑动连接,可沿所述抽屉导轨方向运动,所述前排部件上设有若干用于放置耗材盒的托架,所述锁定部件包括锁定驱动装置和锁定片,所述锁定片可在所述驱动装置的驱动下移动,分别位于锁定位置和释放位置,当所述锁定片位于所述锁定位置,所述锁定片锁定所述前排部件,当所述锁定片位于所述释放位置,所述前排部件可沿所述抽屉导轨滑动。
上述抽屉装置,将耗材盒放置的位置分为前排部件和后排部件,分别位于前排工位和后排工位,其中后排工位为自动化设备运行工位,机械手等装置可直接从后排工位抓取耗材使用,而前排工位为耗材预备工位,为放置“待用”耗材。通过拉动前排部件沿抽屉导轨方向移动,从而将此抽屉抽出,更换、补充前排部件的耗材盒,而不影响后排工位的持续工作状态。当前排部件的耗材盒经过更换、补充后,自动化检测设备的机械抓手等配合部件,可将置于前排工位的耗材盒,抓取放置到后排工位,以补充后排部件的耗材。
并通过锁定部件的使用,以系统判断前排部件是否处于抽屉可拉出状态,从而控制锁定部件使锁定片分别处于释放位置或锁定位置,以避免抽屉在前排部件处于工作状态(即被抓取转换工位时)时被拉出而造成的设备故障。
在其中一个实施例中,所述锁定部件还包括锁定弹性复位件,所述锁定驱动装置为锁定电机,所述锁定弹性复位件抵靠于所述锁定片上,使所述锁定片具有向所述锁定位置移动的趋势,所述锁定电机通过可做伸缩运动的电机推轴推动所述锁定片在锁定弹性复位件弹力方向运动,使所述锁定片分别位于锁定位置和释放位置,所述前排部件设有卡扣,所述锁定片上设有用于锁定所述卡扣的卡口和用于将所述卡扣导入所述卡口的导向斜坡;
所述后排部件上设有若干用于放置耗材盒的底架,所述底架设有与所述耗材盒形状匹配的容置区,所述容置区至少一边设有向上的凸沿,该抽屉装置还包括夹紧部件,所述夹紧部件包括夹紧驱动装置和夹手,所述夹紧驱动装置固定于所述底架上,所述夹手设于所述容置区上与所述凸沿相对的一侧,且可在所述夹紧驱动装置的驱动下向所述容置区中心方向移动。
在其中一个实施例中,所述锁定部件还包括锁定传感器和锁定检测片,所述锁定检测片固定于所述锁定片上,当所述锁定片位于锁定位置,所述锁定检测片触发所述锁定传感器。
可以理解的,锁定部件可采用本领域的任何锁定方式,如在抽屉导轨运行路径上设置可伸缩的档凸等,以确保自动化设备的控制系统能够在预定工况下控制锁定部件的锁定或释放状态即可。然而,按照上述方式设计锁定部件,具有结构紧凑、可靠的优点。
本发明人在实践中发现,通常耗材盒有一定的高度,因而当机械抓手等设备在取耗材盒边缘位置的吸头时,耗材盒容易被机械抓手等设备影响而产生偏斜,导致下次取耗材失败。同时,当自动化设备在运行过程中产生震动时,耗材盒也容易产生位移,从而导致后续工序取不到耗材,或者抓手抓不到盖子等现象。因此,为了克服上述问题,本方案在设计中采用夹紧部件,将耗材盒夹紧固定于后排部件上,以避免其产生位移、偏斜等造成的后续工序抓取耗材失败的问题。
在其中一个实施例中,所述夹紧部件还包括夹紧弹性件、夹紧驱动片和线轴,所述夹紧驱动装置为夹紧电机,所述夹紧驱动片与所述夹紧电机输出端连接,所述线轴一端固定于所述夹紧驱动片上,一端固定于所述抓手上,所述夹紧弹性件以压缩状态套装于所述线轴上,所述夹手可在所述夹紧电机的驱动下,压缩夹紧弹性件向所述容置区中心方向移动,位于夹紧状态位,或所述夹手可在夹紧弹性件弹力作用下,向远离所述容置区中心方向移动,位于松弛状态位;
所述夹紧部件还包括夹紧传感器和夹紧检测片,所述夹紧检测片固定于所述夹紧驱动片上,当所述夹手位于松弛状态位,所述夹紧检测片触发所述夹紧传感器。
可以理解的,夹紧部件可采用本领域的任何方式,能够将耗材盒夹紧固定于后排部件的底架即可,但采用上述设备,具有结构简单、可靠的优势。
在其中一个实施例中,所述前排部件上设有若干用于放置耗材盒的托架,该抽屉装置还包括识别部件,所述识别部件包括用于识别耗材盒信息的芯片传感器,所述芯片传感器固定于所述托架底部;所述耗材盒包括用于标识所述耗材盒信息的芯片,所述芯片固定于所述耗材盒的盒体上。
通过上述识别部件的使用,能够实现耗材盒的自动识别判断功能,实时将当前补充替换的耗材盒类型反馈给设备控制系统。
在其中一个实施例中,所述芯片传感器选自RFID芯片传感器、NFC芯片传感器、5G芯片传感器、一维码扫描传感器、二维码扫描传感器中的至少一种,所述识别部件还包括接收和发送所述芯片传感器的电子件。可利用该电子件将识别部件识别得到的耗材盒类型,实时传送至控制系统。
在其中一个实施例中,所述耗材盒包括中板和底盒,所述中板上设有用于容置耗材的耗材孔位,所述中板上设有加强筋,该加强筋由中板边缘延伸至中板中部并贯穿至该中板对向边缘,所述底盒包括底板、竖板、支持台和加强台,所述底板和竖板围蔽构成上端开口、底部封闭的中空结构,所述支持台由竖板内壁向底盒内凸出,所述中板可搭放在所述支持台上而放置于所述底盒内,所述加强台沿所述竖板内壁竖向设置,且由所述底板延伸至与所述支持台同高。
实践中,当自动化仪器装置中使用一些移液部件对样本溶液进行转移时,随着设备使用时间的累积,常出现移液不准确,密封不良等问题,导致后续实验出现误差。本发明人对出现移液不准确的设备进行反复检查和验证,并未发现自动化仪器装置中存在故障或磨损等问题。后偶然发现,出现移液不准确情况时,所用耗材盒为使用时间较长、出现微变形的耗材盒。
在此基础上,发明人进一步通过物理力学分析发现,常规试剂盒在使用较长时间后,特别是配合自动化仪器装置使用较长时候后,由于每次取样时移液部件均会对吸头施加向下的压力,以将吸头安装在移液部件上,长此以往,逐渐造成耗材盒变形,特别是耗材盒的中部发生挠曲变形,其他耗材孔位也会发生不同程度的挠曲变形,上述变形量的差异,影响了吸头放置在耗材盒中的位置和角度,进而影响后续移液部件装载吸头的一致性、准确性和密封性。更有甚者,可能会导致移液失败。
上述方案,通过中板上的加强筋和底盒中的加强台的使用,提高了该耗材盒的力学强度,避免了耗材盒变形,提高了移液部件装载吸头的一致性、准确性和密封性。
在其中一个实施例中,所述中板朝向所述底板的一面为背面,所述加强筋设置于所述中板的背面,且所述加强筋纵横交错设置形成网格或蜂巢状,所述加强筋朝所述中板受力方向延伸设置;
所述支持台在水平方向为连贯设置或间断设置,所述支持台由竖板向底盒内凸出而在竖板外壁形成内凹;
所述中板上设有卡扣,所述底盒上设有卡口,所述中板通过卡扣与卡口的配合可拆卸式固定于所述底盒内;
所述孔位选自:与吸头匹配的吸头孔位、与PCR管匹配的PCR管孔位和与PCR盖匹配的PCR盖孔位中的至少一种。
所述加强筋以纵横交错的方式形成网格或蜂巢状,可提供较好的力学强度。而为进一步提高该中板的力学性能,可将加强筋朝所述中板受力方向延伸设置,也即在竖直方向延伸,具有最佳的效果。对于支持台的连贯或间断设计,其仅需能够提供相应的凸台,以使中板能够放置于其上即可,而间断设计,可利用支持台的形状,进一步增加该底盒的强度。同时,该支持台由竖板一体成型,具有结构简单、制备成本低的优势。通过卡扣和卡口的设计,中板与底盒可拆卸式连接,从而允许使用不同耗材孔位的中板与底盒配合,提高了该耗材盒的兼容性,适用于不同耗材的放置。
在其中一个实施例中,该自动化分子诊断检测设备还包括用于为所述qPCR扩增分析移液构建体系的移液臂,所述移液臂包括:移液装置和移动装置,所述移液装置包括至少两个移液泵,所述移液泵分两组,在Y轴方向对称排列设置;所述移动装置包括X轴组件、Y轴组件和与移液泵数量匹配的Z轴组件,所述移液泵安装于对应的Z轴组件上,所述X轴组件驱动所述Y轴组件在X轴方向移动,所述Y轴组件包括与移液泵数量匹配的Y轴运动装置,所述Y轴运动装置驱动对应的Z轴组件在Y轴方向移动,所述Z轴组件驱动对应的移液泵在Z轴方向移动。
上述移液臂,采用对称式设计,将移液装置中的移液泵分为两组对称设置,每组移液泵并列设置,且设计对应的Y轴运动装置和Z轴组件配合形成一个独立运动单元。上述布局方式具有结构简单、体积小的优势。并且,各移液泵均独立受到Z轴组件的驱动,各移液通道之间移动间距不受固定数值限制,各通道能实现灵活多通道的自由移动。
在其中一个实施例中,所述X轴组件包括X轴驱动装置和X轴传动装置,所述X轴驱动装置驱动所述X轴传动装置在X轴方向移动,所述Y轴组件还包括围板框架,所述Y轴运动装置安装于所述围板框架上,所述X轴传动装置与所述围板框架连接;
所述Y轴组件还包括沿Y轴方向设置的至少两条Y轴滑轨,至少两条所述Y轴滑轨在Y轴方向对称设置,并分别安装于所述围板框架对称的两侧,所述Y轴运动装置包括Y轴驱动装置,Y轴丝杆,Y轴螺母,Y轴滑块和Z轴壳体,所述Y轴驱动装置传动所述Y轴丝杆,所述Y轴螺母套装于所述Y轴丝杆上,所述Y轴滑块与对应的Y轴滑轨滑动连接,所述Z轴壳体与所述Y轴螺母和所述Y轴滑块连接,所述Z轴组件安装于所述Z轴壳体内;
所述Z轴组件包括Z轴驱动装置,Z轴丝杆,Z轴螺母和Z轴丝杆螺母支架,所述Z轴驱动装置传动所述Z轴丝杆,所述Z轴螺母套装于所述Z轴丝杆上,所述Z轴丝杆螺母支架与所述Z轴螺母连接,所述移液泵安装于所述Z轴丝杆螺母支架上。
通过上述设计,可降低单个Z轴组件和移液泵构成的模组厚度,不影响相邻移液泵枪尖之间距离9mm间距的技术要求,并可独立控制各个移液泵灵活移动。
在其中一个实施例中,所述Y轴组件还包括第一光轴调节套、第二光轴调节套和两条导向光轴,两条所述导向光轴在X轴方向对称设置,并分别安装于所述围板框架对称的两侧,所述导向光轴一端固定于所述围板框架上,另一端通过所述第一光轴调节套安装于所述围板框架上,所述第二光轴调节套套装于所述导向光轴上,所述Z轴壳体通过所述第二光轴调节套套装于所述导向光轴上。
由于Z轴组件驱动移液泵工作时,Z方向上作用点距离较长,工作受力后Z轴壳体容易产生变形,因此需要一条贯穿多个Z轴组件的导向光轴起到滑动加强作用。然而,由于加工和装配误差,在轴类上运行的机构越靠近轴端就越容易有卡死的现象,常规方案大多数只能满足解决轴的一端卡死,并不能同时满足解决轴的两端卡死问题,为解决此问题,上述导向光轴一端固定,并在端面用螺丝拉紧,另一端采用第一光轴调节套安装,导向光轴上的多个第二光轴调节套分别与对应的Z轴组件连接,此处两种调节套都具有调节作用,从而解决了近轴端容易卡死的问题。
在其中一个实施例中,若干Y轴丝杆对应分为两组,每组Y轴丝杆沿Z轴方向排列,所述Z轴壳体上设有允许同组所有Y轴丝杆和导向光轴穿过的孔位;
至少两个所述Y轴驱动装置均安装于所述围板框架同侧,且分两组沿Z轴方向排列设置;
所述Z轴组件还包括Z轴壳体和盖板,所述Z轴壳体上设有供同组所有Y轴丝杆和导向光轴穿过的孔洞,所述孔位和孔洞均开设有缺口,所述盖板覆盖所述缺口并与所述Z轴壳体可拆卸式连接。通过上述设置,将多个Y轴驱动装置(如步进电机等)全部统一放置在机械臂的一端端部固定,并对称布局,有效利用空间,进一步减小了该自动移液臂的整体体积。而通过孔洞缺口与盖板的配合,可将盖板拆卸后直接将Z轴组件和移液泵拆卸,从而实现了多通道机械臂复杂结构的可维护性,方便快捷更换损坏零件。
在其中一个实施例中,所述Z轴组件还包括压紧件、几米螺丝和固定于所述Z轴丝杆螺母支架上的泵安装件,
所述移液泵通过所述泵安装件安装于所述Z轴丝杆螺母支架上,所述泵安装件顶部设有卡接斜面,和/或所述泵安装件设有安装凹槽,所述移液泵上设有与该卡接斜面匹配的对接斜面,和/或所述移液泵上设有与该安装凹槽匹配的安装凸键;
所述压紧件上设有与所述几米螺丝尖端匹配的压紧斜槽,所述压紧件一端插入所述移液泵,另一端插入所述泵安装件,并将所述移液泵固定于所述泵安装件上,所述几米螺丝垂直于所述压紧件轴向安装,且该几米螺丝的尖端插入所述压紧斜槽中。
通过上述设置,在有限的空间里,极大的提高了移液泵安装和拆卸维护上的便捷性,仅使用了一个机米螺丝即达到了紧密安装,同时节省了时间和成本。
在其中一个实施例中,所述Z轴组件还包括:Z轴调节件、第一X轴调节螺丝、第二X轴调节螺丝、第一Y轴调节螺丝和第二Y轴调节螺丝,所述第一X轴调节螺丝和第二X轴调节螺丝贯穿所述Z轴调节件与所述Y轴滑块连接,且所述第一X轴调节螺丝和第二X轴调节螺丝沿X轴和Z轴的共同平面设置,所述第一Y轴调节螺丝和第二Y轴调节螺丝贯穿所述Z轴调节件与所述Y轴滑块连接,且所述第一Y轴调节螺丝和第二Y轴调节螺丝沿Y轴和Z轴的共同平面设置。
为了保证移液器垂直度,Z轴组件和移液泵采用模块一体化安装结构,只需要进行对Z轴的垂直度微调就达到同时调整移液器垂直度,解决了对零件加工精度的苛刻要求,简化零件装配之间的形位尺寸要求,节省了成本。
在其中一个实施例中,该自动化分子诊断检测设备还包括离心装置,所述离心装置设于所述PCR装置旁,所述抓手夹可将所述反应管在所述离心装置和所述PCR装置之间转移;
所述离心装置包括离心组件和定位组件,所述离心组件包括离心底板、离心转盘、离心电机、支撑件和悬架,所述离心电机和支撑件均固定于所述离心底板上,所述离心转盘与所述离心电机输出端连接,且可转动地固定于所述支撑件上,所述悬架上设有离心定位件和放置离心管的管腔,所述悬架与所述离心转盘铰接,并可绕所述离心转盘所在平面转动使所述悬架具有离心状态位和停机状态位,当所述悬架位于所述离心状态位,所述悬架的管腔轴线平行于所述离心转盘平面,当所述悬架位于所述停机状态位,所述悬架的管腔轴线垂直于所述离心转盘平面;所述定位组件包括定位磁性件,所述定位磁性件固定于所述支撑件上,当所述悬架位于所述停机状态位,所述定位磁性件与所述离心定位件相对且相吸。
本发明人在前期研发过程中发现,常规离心设备中,在离心电机高速离心完成后,离心电机断电,但实际上机械结构还在逐渐的停止运转动作,而此过程为开环且不受控制的过程,因而,离心机的工位无法准确的定位停机。但在自动化设备中,如无法确定设备工位的准确位置,会造成设备故障,即常规离心设备难以应用到全自动设备中。
上述离心装置,将放置离心管的悬架与离心转盘铰接,巧妙利用离心力和悬架自身重力,在静止状态,悬架自然下垂,利用磁力吸引悬架而固定位置,实现准确定位;在离心状态时,依靠离心电机输出动力,使悬架旋转并在离心力作用下平行于离心转盘,使悬架远离定位磁性件,即解除定位吸引力,实现不受干扰而正常的离心流程。
上述设计精巧而紧凑,利用简单低成本的元件设备,在不增加离心设备体积的前提下,巧妙的实现了离心装置停机自动定位的目的,使该离心装置能够准确定位设备工位,可以应用到全自动设备中。
在其中一个实施例中,所述离心定位件设于所述悬架底部,所述定位磁性件通过安装板固定于所述支撑件上,所述安装板设于所述悬架下方;
所述定位组件还包括调整板,竖向固定件和水平固定件,所述调整板设有竖向安装条和水平安装条,所述竖向安装条上设有条状的竖向调节孔,所述水平安装条上设有条状的水平调节孔,所述竖向固定件穿过所述竖向调节孔将所述调整板固定于所述支撑件上,所述水平固定件穿过所述水平调节孔将所述安装板固定于所述调整板上;
所述悬架至少为4个,沿所述转盘周向设置,所述定位组件至少为两组,沿所述转盘周向轴对称设置。
将离心定位件设于悬架底部,悬架自然下垂和平行于离心转盘时离心定位件所处位置的距离较大,有利于悬架在不同状态位之间的切换。因磁铁本身的磁场力存在一定的差异,为了保证离心转盘上不同悬架对应工位安装的稳定效果一致;可调整板上设置有调节作用的竖向调节孔和水平调节孔,用于调整定位磁性件的水平位置和高度,从而保证该离心装置的稳定一致性。并且调整板的设计,使调整板可相对于支撑件的竖向位置和水平位置进行调整,从而使固定于安装板上的定位磁性件的位置能够进行调整,从而调整最终悬架的停机位置,实现较好的定位效果。可以理解的,所述定位组件的数量,设置越多其定位效果越佳,但设备结构越复杂,按照上述设置,即能够实现较好的定位效果。
在其中一个实施例中,所述离心组件还包括离心安装座,所述离心安装座固定于所述离心转盘下侧面,所述悬架与所述离心安装座铰接;
所述定位组件还包括离心定位传感器和离心定位检测片,所述离心定位传感器固定于所述支撑件上,所述离心定位检测片固定于所述离心转盘上并可随所述离心转盘转动而移动,当所述悬架位于所述停机状态位,所述离心定位检测片位于所述离心定位传感器检测位,触发离心定位传感器产生定位信号。
通过上述设置,可将定位信号及时反馈至自动化设备控制系统。
在其中一个实施例中,所述离心定位检测片的数量与所述悬架数量一致,所述离心定位传感器为一个;
所述支撑件包括竖向固定在离心底板上的支持板和水平固定于支持板上的固定板,所述离心电机固定于所述固定板上;
所述离心组件还包括离心连接板,所述离心转盘通过所述离心连接板与所述离心电机输出端连接。
可以理解的,离心定位传感器和离心定位检测片的数量可根据具体需求灵活设置,而采用一个离心定位传感器,即可采集悬架停机位置信号。
在其中一个实施例中,该分子诊断检测设备还包括用于放置冷藏试剂的冷藏装置,所述冷藏装置包括制冷模块、旋盖模块和转盘模块,所述转盘模块上设有供放置冷藏试剂的冷藏孔位,所述旋盖模块设于所述转盘模块上方,其上设有用于为冷藏试剂开盖的旋盖头,所述制冷模块与所述冷藏孔位的位置对应。
通过冷藏装置的使用,允许冷藏试剂在设备中的长时间放置,从而可将冷藏试剂准备就位后,长时间处于运行状态,也可长时间处于待机状态,真正做到全自动化操作,随到随检。
在其中一个实施例中,所述冷藏装置还包括可抽拉移动的抽屉,所述制冷模块和转盘模块均安装于所述抽屉上;
所述转盘模块包括转盘底座和转盘翻盖,所述冷藏孔位设于所述转盘底座上,所述转盘翻盖覆盖所述转盘底座,并设有识别孔位、旋盖孔位和移液孔位;
所述旋盖模块还包括冷藏试剂扫码器,所述冷藏试剂扫描器与所述识别孔位位置相对应。
通过上述设置,可方便的将抽屉拉出,转盘翻盖打开后进行补充试剂,随后在试剂使用时,可通过冷藏试剂扫码器,识别相应试剂类型,并利用旋盖模块开盖后对冷藏试剂进行移液操作。
本发明还公开了一种自动化分子诊断检测方法,采用上述的自动化分子诊断检测设备,包括以下步骤:
样本前处理:将待处理样本试管放置于试管放置组件上,控制试管转移模块将试管抓取转移至试管座,控制开合盖抓手抓住试管盖并进行旋转开盖,并由移液模块吸取样本液体;
核酸提取:控制试剂卡条位于样本接收状态位,移液模块将样本液体转移至试剂卡条,再将试剂卡条转移至样本提取状态位,由吸附提取组件进行样本的核酸提取;
PCR扩增:吸取提取纯化后样本核酸,控制PCR装置加入试剂构建PCR扩增体系并进行检测。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明的自动化分子诊断检测设备,从实验最初阶段的样本试管开盖即实现自动化操作,实验人员仅需将样本试管合盖放置在预定位置,即可全自动化完成整体实验,从而避免了人为操作带来的误差,以及解决对实验人员和环境产生污染的问题。并且,上述设备通过转板机械臂的使用,将核酸提取工序和PCR工序巧妙的连接,在特定情况下,可根据实验室的要求,实现分体工作,也可在设备更换时灵活处理。
同时,该检测设备还具有结构紧凑、分区合理的特点,能够减少实验室占地面积且可降低气溶胶污染的风险。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
一种自动化分子诊断检测设备,如图1-2所示,包括:前处理装置01000、核酸提取装置02000、试剂卡条上料装置03000、PCR装置04000、转板机械臂05000、用于盛装PCR反应所需耗材的抽屉装置06000、试剂卡条07610、耗材盒08000、移液臂12000、离心装置09000和冷藏装置10000和机架。其中,PCR装置中又包括试剂卡条回收装置11000,作为PCR体系构建的核酸样本初始位置,本实施例中,该试剂卡条回收装置为自动化回收装置,可以理解的,在其他实施例中,也可采取其它方式,如设置试剂卡条卡座等,为PCR装置提供放置试剂卡条的位置,以确定核酸样本的初始吸液位即可。
机架包括提取机架和PCR机架,所述前处理装置和核酸提取装置安装于所述提取机架上,所述PCR装置安装于所述PCR机架上,所述取机架和PCR机架拼接式连接。
如图3-9所示,前处理装置包括样本等待模块、开合盖模块01200、移液模块01300、试管转移模块和试管传递模块01500,所述样本等待模块包括用于放置待处理样本试管01700的试管放置组件,所述开合盖模块01200包括试管座01210、开合盖抓手01220和驱动该开合盖抓手转及开合的开合盖驱动装置01230,所述移液模块01300包括用于吸取样本液体的移液设备(如移液泵等),所述试管转移模块包括试管机械抓手01410和试管移动组件,所述试管机械抓手01410可在所述试管移动组件的控制下,将待处理样本管由所述试管放置组件抓取后转移至所述试管座01210。可以理解的,上述移液设备和移液转移设备01310,采用本领域常规设备即可实现其移液目的。
如图5所示,所述试管机械抓手包括抓手导轨,两个抓手滑块、抓手驱动装置01415和相对设置的两个夹爪手指01412,两个夹爪手指01412分别固定于两个抓手滑块上,所述抓手驱动装置0415可驱动所述两个抓手滑块沿所述抓手导轨向相反或相向的方向运动。
上述抓手驱动装置0415驱动两个夹爪手指01412对向开合运动,可利用控制步进电机(即抓手驱动装置0415)实现平行开合动作,有效降低生产成本。
为了克服了普通夹爪无识别的问题,提高设备自动化运行时的可控、可靠性,本实施例中,所述试管机械抓手01410还包括有无检测光耦01413和开合光耦01414,所述有无检测光耦01413设于两个夹爪手指01412之间,用于判断两个夹爪手指01412之间是否存在试管,所述开合光耦01414用于判断所述夹爪手指01412开合的位置。
如图6所示,所述试管传递模块01500包括转移导轨510和转移滑块,所述转移滑块可沿所述转移导轨510滑动,所述试管座01210通过转移滑块安装于所述转移导轨510上,所述转移滑块可带动所述试管座01210分别位于所述转移导轨510的两端及中部,当所述试管座01210分别位于所述转移导轨510的两端,该试管座01210分别位于夹紧工位或移液工位,当所述试管座01210位于所述转移导轨510的中部,该试管座01210位于开合盖工位,所述移液工位与所述移液设备位置相对应,所述夹紧工位与所述试管机械抓手位置相对应,所述开合盖工位与所述开合盖模块位置相对应。
通过转移滑块在转移导轨510上的运动,将试管座01210在夹紧工位(用于接收试管机械抓手01410从试管架01110转移的样本试管01700并固定)、开合盖工位(用于试管盖在开合盖抓手01220作用下开盖或合盖的动作)和移液工位(用于移液设备进行移液的动作)之间灵活、合理得进行转换。试管座01210在夹紧工位如图3所示,试管座01210在开合工位如图6所示,试管座01210在移液工位如图10所示。
如图7-8所示,所述试管座01210包括夹紧导轨01211,两个夹紧滑块01212、夹紧驱动装置01213和相对设置的两个固定软夹01215,两个固定软夹01215分别固定于两个夹紧滑块01212上,所述夹紧驱动装置01213可驱动所述两个夹紧滑块01212沿所述夹紧导轨01211向相反或相向的方向运动。
通过上述部件的配合,该开合盖模块01200中,开合盖驱动装置01230可驱动开合盖抓手01220开合运动,通过平行滑轨的滑块带动夹爪手指01412的平行运动,夹紧试管帽后,再以开合盖驱动装置01230驱动开合盖抓手01220旋转,并与移动滑块01250的上升或下降的运动配合旋转联动,以实现开盖和合盖的功能。
可以理解的,试管移动组件采用常规机械装置,能够在X、Y和Z方向移动即可。
如图9所示,开合盖模块01200还包括安装基板01240、移动滑块01250、移动导轨01260和移动驱动装置01270,所述开合盖驱动装置01230安装于所述移动滑块01250上,所述移动导轨01260和移动驱动装置01270均安装于所述安装基板01240上,所述移动滑块01250与所述移动导轨01260滑动式连接,所述移动驱动装置01270驱动所述移动滑块01250带动所述开合盖驱动装置01230沿所述移动导轨01260上下滑动;
所述开合盖抓手01220为相对设置的两个抓手手指,所述抓手手指通过滑块安装于开合导轨上,并可在所述开合盖驱动装置01230的驱动下沿所述开合导轨向相反或相向的方向运动;所述开合导轨固定于旋转底盘上,且可在所述开合盖驱动装置01230的驱动下做旋转运动。
考虑到常规前处理系统取样时常采用穿刺的方式,从而容易造成采样针经常堵塞、钝化的问题,有时还需要增加一套复杂的液路结构,管路容易老化等问题,都会造成后期维护的工作繁重。因而,本实施例的样本前处理系统,通过旋转开合盖的方式,解决了该问题。
对于试管放置组件,考虑到目前常规试管架插座在使用中存在无自锁功能的问题,会导致设备在工作过程中容易收到人工的干预而出现故障;或具备自锁功能的试管架插座又存在结构复杂的问题,导致设备的稳定性下降。
本实施例的试管放置组件如图10-15所示,包括:试管架01110和插座组件,所述试管架01110上设有自锁件01820和用于容纳样本试管的插孔;所述插座组件包括插座底板01910、插座主体01920、自锁驱动装置01930、转轴01940、顶杆01950和插座弹性件01960,所述插座主体01920和所述自锁驱动装置01930均固定于所述插座底板01910上,所述插座主体01920上设有用于插入所述试管架的插槽01921,所述插槽01921底部设有与所述自锁件01820位置相对应的对位孔,所述转轴01940上设有凸轮01941,所述对位孔与所述凸轮01941位置相对,所述顶杆01950安装于所述凸轮01941和自锁件01820之间,所述插座弹性件01960一端抵靠于所述顶杆01950上,一端抵靠于所述插座主体01920,使所述顶杆01950具有向远离所述自锁件01820运动的趋势,所述转轴01940可在所述自锁驱动装置01930的驱动下转动,使所述凸轮01941分别位于自锁状态位和释放状态位,当所述凸轮01941位于所述自锁状态位,所述顶杆01950在所述凸轮01941的顶推作用下克服插座弹性件01960的弹力穿过所述对位孔与所述自锁件01820配合,当所述凸轮01941位于所述释放状态位,所述顶杆01950在所述插座弹性件01960的作用下离开所述自锁件01820。
上述试管放置组件,巧妙的利用转轴01940和凸轮01941与顶杆01950和插座弹性件01960的配合,以步进电机等简单驱动装置,实现了试管架放置于插座主体01920上的自锁功能,具有结构简单且结构紧凑的优势。
本实施例中,所述试管架为四个,所述凸轮01941数量和插槽01921数量与所述试管架数量一致,也为四个,四个凸轮01941环绕所述转轴01940周向设置,所述插槽01921平行设置。在实际应用中,通常需设有若干个试管架用于盛装样本试管,以满足检测样本量及通量的需求。将插槽01921平行设置,可以采用相似的模块式结构,实现多个试管架在该试管放置组件中的布置安排。
当所述转轴01940位于工作状态位,若干凸轮01941仅有一个位于所述自锁状态位,其余凸轮01941均位于所述释放状态位;当所述转轴01940位于停机状态位,所有凸轮01941均位于所述释放状态位。通常情况下,只有一组试管架在工作,其余插槽01921通道都是属于开放状态,上述设置很好的解决了这方面问题,并且也利用了这个特点,可进行不停机的连续工作。
本实施例中,所述自锁件01820为自锁档板01980,当所述凸轮01941位于所述自锁状态位,所述顶杆01950穿过所述对位孔与所述自锁档板01980接触并阻挡所述试管架相对于所述插槽01921滑动。可以理解的,本领域其它能够与顶杆01950配合完成自锁功能的元件均可用于此场景,然上述设置具有稳定性好,实操性强的优势。
具体的,所述自锁驱动装置01930为步进电机。利用步进电机带动转轴01940,转轴01940上装着凸轮01941,凸轮01941转动时使顶杆01950往上顶起,凸轮01941转动过后通过弹簧复位,电机转动一圈实现一次间歇向上往复运动的机构原理。
为了便于安装,所述顶杆01950设有法兰边,所述插座弹性件01960抵靠于该法兰边上;所述凸轮01941由所述转轴01940至凸轮01941顶点之间设有导向斜坡。
考虑到进一步提高该试管放置组件的自动化程度,所述插座组件还包括扫码机构01970,所述扫码机构01970设于所述插槽01921旁侧,且其扫码窗正对所述插槽01921。
所述插座组件还包括感应电路板01990,所述感应电路板01990用于接收所述扫码机构01970的信号以及控制所述自锁驱动装置01930的运转。
可以理解的,上述感应电路板01990除信号接收和控制外,可以带有指示灯等显示设备,以显示试管架是否被自锁,即在各试管架对应位置显示其处于自锁状态位(警告灯)或释放状态位(操作灯),便于用户选择需要更换的试管架进行拔插操作。
如图16-24所示,本实施例的核酸提取装置包括吸附提取组件02100和传递组件02300,所述传递组件02300包括用于装载试剂卡条02200的卡条载板02330,所述卡条载板02330在所述传递组件02300的传递下具有与所述移液设备配合的样本接收状态位和与所述吸附提取组件02100配合的样本提取状态位。
针对常规核酸提取装置需要手工装载,且只能进行上下震荡方式提取的问题,本实施例的核酸提取装置能够自动装载磁套,且可同时实现上下震荡和旋转的提取动作,具有更好的样本裂解效果。
如图22-24所示,吸附提取组件02100包括:上吸附基板02111、上吸附导轨02112、磁套滑块02113、磁棒滑块02114、磁套电机02121、磁棒电机02122、磁套旋转电机02123、磁套丝杆02124、磁棒丝杆、磁套安装板02131、磁棒安装板02132、磁套适配器02133和磁棒02141。所述上吸附导轨02112固定于所述上吸附基板02111上,所述磁套滑块02113和磁棒滑块02114均与所述上吸附导轨02112滑动连接;所述磁套电机02121固定于所述上吸附基板02111上,所述磁套电机02121输出端与所述磁套丝杆02124连接,所述磁套安装板02131通过磁套丝杆螺母02125安装于所述磁套丝杆02124上,且所述磁套安装板02131与所述磁套滑块02113连接。所述磁套适配器02133通过适配器轴承02134固定于所述磁套安装板02131上,且所述磁套适配器02133外周套设有齿轮,所述磁套旋转电机02123安装于所述磁套安装板02131上,该磁套旋转电机02123输出端通过齿轮带动所述磁套适配器02133旋转;具体的,该齿轮包括主动齿轮02191和从动齿轮02192,主动齿轮02191受该磁套02142旋转电机02123驱动,从动齿轮02192与主动齿轮02191啮合,且套装于所述磁套02142适配器02133外壁,如图22-24所示。
所述磁棒电机02122固定于所述上吸附基板02111上,所述磁棒电机02122输出端与所述磁棒丝杆连接,所述磁棒安装板02132通过磁棒丝杠螺母套装于所述磁棒丝杆上,且所述磁棒安装板02132与所述磁棒滑块02114连接,所述磁棒安装于所述磁棒安装板02132上,且所述磁棒02141与所述磁套适配器02133同心装配。
对于磁套适配器02133而言,考虑到其内部需留出磁棒02141贯穿进入磁套02142的空间,所述磁套适配器02133为中空管状,且其上端内壁设有磁棒导向坡02133a,所述磁棒02141导向坡02133a使所述磁套适配器上端内径大于磁套适配器平均内径,下端设有至少两圈适配圈02133b,且上适配圈02133b外径大于下适配圈02133b外径,如图23所示。通过上述设置,既有利于磁棒02141导入,又使磁套适配器02133的形状设置与拔模方向匹配,从而自动取紧磁套02142地同时,又能保证磁套02142的竖直,以免由于磁套02142不竖直而与磁棒02141、试剂卡条02200的孔位相互干扰,影响检测。
上述吸附提取组件02100,采用上吸附的方式,巧妙将磁棒02141和磁套02142同心装配,并能够分别控制磁棒02141和磁套02142的上下运动及磁套02142的旋转运动,实现了同时上下震荡和旋转的提取动作,具有更好的样本裂解、提取效果。并通过精巧的设计,使得各部件结构紧凑、配合合理,具有体积小且稳定度高的优点,可嵌套进分子诊断流水线实验流程,实现全自动化检测。同时,由于采用了不同的驱动装置控制上下震荡和旋转动作,二者可根据需要独立运行。
可以理解的,上述吸附提取组件02100可以多个组合使用,以实现多通道的核酸提取,提高自动化提取设备的工作效率。对于磁套电机02121、磁棒电机02122、磁套旋转电机02123的选择,可根据具体工况选择,而考虑到核酸提取效率的提升,驱动磁套02142上下震荡的磁套电机02121可选大电流电机,相应的丝杆导程可选大导程丝杆,优选磁套02142上下震荡的频率在4-7Hz左右。
本实施例中,吸附提取组件02100还包括:联轴器02126、磁套丝杆轴承套02127、上吸附控制电路板02150、磁棒复位光耦、磁套复位光耦和/或上吸附罩壳02170,所述磁套电机02121通过所述联轴器02126与所述磁套丝杆02124连接;所述磁套丝杆轴承套02127固定于所述上吸附基板02111上,所述磁套丝杆02124一端连接所述磁套电机02121,另一端连接所述磁套丝杆轴承套02127;所述上吸附控制电路板02150固定于所述上吸附基板02111上,并控制所述磁套电机02121、磁棒电机02122和磁套旋转电机02123的运行;所述磁棒复位光耦02161固定于所述上吸附基板02111上,当所述磁棒02141处于初始最高位置,所述磁棒复位光耦02161被触发而发射信号;所述磁套复位光耦02162固定于所述上吸附基板02111上,当所述磁套02142处于初始最高位置,所述磁套复位光耦02162被触发而发射信号;所述上吸附罩壳02170安装于所述上吸附基板02111上,用于作为壳体遮蔽所述吸附提取组件02100。通过上述设置,进一步提高了该吸附提取组件02100的稳定性。
本实施例中,该核酸提取装置还包括试剂卡条02200,如图21所示,所述试剂卡条上沿同一直线依次设有磁套存储孔02210、样本反应孔02220、洗涤孔02230和洗脱孔02240。上述孔位的设置,为根据核酸提取步骤而设计,也可根据具体实验场景灵活安排。
如图18-19所示,所述传递组件02300包括:传递基板02310、传递电机02321、传动轮、同步带02324、传递导轨02325、传递滑块02326和用于装载试剂卡条02200的卡条载板02330;所述传递电机02321固定于所述传递基板02310上,所述传递电机02321通过所述传动轮带动同步带02324移动,所述传递导轨02325固定于所述传递基板02310上,所述传递滑块02326与所述传递导轨02325滑动式连接,且所述传递滑块02326固定于所述同步带02324上,所述卡条载板02330固定于所述传递滑块02326上。
通过上述传递组件02300的作用,利用同步带02324带动传递滑块02326沿传递导轨02325移动,并同时带动安装于传递滑块02326上的卡条载板02330移动,从等待工位传送至提取工位,并在提取工位按照提取工序流程移动,以实现自动化提取的目的。
本实施例中,所述传递组件02300还包括:传递复位光耦02340、同步带02324调节板、弹珠顶推装置02360和/或传递罩壳02370,所述传递复位光耦02340固定于所述传递基板02310上,当所述卡条载板02330处于初始等待状态位,所述传递复位光耦被触发而发射信号。
所述同步带02324调节板固定于所述传递基板02310上,通过螺钉与所述传动轮的安装板相连接,并通过所述螺钉旋紧程度调整所述同步带02324调节板与传动轮的距离,进而调节所述同步带02324的张紧程度。
所述弹珠顶推装置02360设于所述卡条载板02330上,所述弹珠顶推装置02360包括弹珠安装架、球头柱塞和球头弹性件,所述球头柱塞和球头弹性件均安装于所述弹珠安装架内,所述球头弹性件压缩安装于所述弹珠安装架和所述球头柱塞之间,使所述球头柱塞具有顶推试剂卡条02200的趋势;
所述传递罩壳02370安装于所述传递基板02310上,用于遮蔽所述传递组件02300。
通过上述设置,进一步提高了该吸附提取组件02100的稳定性。且通过装在弹珠顶推装置02360上的球头柱塞将试剂卡条02200往提取区方向推紧,从而使得试剂卡条02200有了统一的定位基准,便于后面的核酸提取动作,也保证了流程的稳定性和可靠性。上述初始等待状态位指卡条载板02330位于等待区,等待装载试剂卡条02200的位置。对于同步带02324调节板的使用,可采用本领域通用的方法,如可通过螺钉与所述传动轮的安装板相连接,待同步带02324安装完成后,旋紧螺钉,使得传动轮向所述同步带02324调节板靠近,从而使得同步带02324得以张紧。
考虑到安装协调性,所述吸附提取组件02100还包括上吸附支撑架02180,如图22所示,所述上吸附基板02111固定于所述上吸附支撑架02180上,所述上吸附支撑架02180固定于所述传递基板02310上。通过上吸附支撑架02180将吸附提取组件02100和传递组件02300联结,实现两个不同工位的转换。
本实施例中,如图19-20所述,核酸提取装置还包括孵育组件02400,所述孵育组件02400包括孵育机构02410,所述孵育机构02410固定于所述传递滑块02326上,所述卡条载板02330固定于所述孵育机构02410顶部,所述孵育机构02410上设有用于孵育样本的加热头02411,且该加热头02411与所述卡条载板02330上试剂卡条02200的相应孔位对应。
上述孵育组件02400用于对样本进行孵育,具体也可根据实验的需求选择不同的孵育条件,或在不需要进行孵育的场景下,可省略该组件。
具体的,所述孵育机构02410还包括:加热膜02412、硅胶套02413、温度传感器02414、熔断器02415、弹性压缩件02420、隔热块02431和散热器02432,所述加热膜02412传热至所述加热头02411提供热能,所述硅胶套02413环绕所述加热头02411设置,所述温度传感器02414用于感受该加热头02411的温度,所述熔断器02415与加热电路连接并用于根据温度传感器02414传送的信号控制加热电路的断开,所述加热膜02412安装于所述隔热块02431上,所述隔热块02431通过孵育安装板固定于所述传递滑块02326上,所述弹性压缩件02420抵压于所述隔热块02431和所述加热头02411之间,所述散热器02432将所述加热膜02412顶推于所述加热头02411下方。
通过上述设计,可更有效地提供样本裂解洗脱等过程所需地温度条件,提高核酸提取地效率和准确性。且利用弹性压缩件02420的弹力,可使加热头02411能更加均匀的紧贴试剂卡条02200底部,并经过硅胶套02413的保温作用,可提高样本裂解和洗脱的一致性。进一步的,该弹性压缩件02420可选自弹簧,数量为四根。
进一步的,隔热块02431可优选刚性强、导热率低的材料,在保证孵育机构02410整体平面度的同时,也能有效地减少加热头02411和其它元件之间地热量交换,从而保证样本裂解洗脱地效率和准确性。
如图17所示,所述核酸提取装置还包括提取舱体02500和防污染组件,所述吸附提取组件02100设于所述提取舱体02500内,所述传递组件02300一端位于所述提取舱体02500内,与所述吸附提取组件02100共同构成提取区,另一端位于所述提取仓体外构成等待区,所述提取舱体02500上还设有可启闭的密封舱门02510,该密封舱门02510可将所述提取区和所述等待区分隔或连通。
上述密封舱门02510可选用申请号为CN 202211187163.6的文件中所涉及密封舱门02510结构。可使整个密封舱门02510的厚度缩减,有利于应用于结构紧凑的全流程核酸检测自动化设备中。
所述防污染组件安装于所述提取舱体02500上,所述防污染组件包括Hepa抽风过滤系统02610和紫外消毒系统02620。
常规核酸提取设备多为6样本、12样本等多样本共用一个提取仓,且大多利用磁套02142上下震荡的方式进行核酸提取,同时提取仓内缺乏有效Hepa抽风过滤系统02610和紫外系统,因此核酸提取过程容易产生气溶胶,从而导致样本间交叉污染风险。上述方案,通过提取舱体02500和密封舱门02510的应用,能够使提取区和等待区相互分离,有效降低交叉污染的风险。并且,通过传递罩壳02370和提取舱体02500的使用,分别将传递组件02300和提取所涉及组件隔离在各自壳体内部,可有效地减少提取过程产生的气溶胶等污染部件,同时也能将等待区和提取区进行有效地区分隔离,防止两个区间交叉污染概率。
在核酸提取过程,尤其是旋转/上下震荡时会产生大量气溶胶,此时需要启动Hepa抽风过滤系统02610,再根据实际情况调节设计风扇的转速,从而将气溶胶等污染经由Hepa抽风过滤系统02610带走,有效地避免了气溶胶地积累和沉降,从而大大降低核酸样本被环境污染地概率。
当整机需要维护时,启动Hepa抽风过滤系统02610往外抽风,此时风机转速优选2000-5000rpm,可在提取区内部形成从下至上的空气流,当风机运行到一定程度时,此独立空间可形成一定的负压,则有效地隔离过滤核酸提取过程产生的气溶胶污染源,同时也能提取区和等待区之间互不干扰的目的。
当实验结束后需要维护时,可将紫外灯打开(紫外灯的照射时间可设置,可智能计时),对此空间内的污染物进行消杀,有效地在此空间内形成洁净空气系统。通过上述防污染组件的使用,进一步降低了污染风险。
本实施例的试剂卡条上料装置,配合顶部设有封装薄膜的试剂卡条(如图28所示)使用。
如图25-44所示,该试剂卡条上料装置03000包括:存储机构03100、接取机构03200、输送机构03300、刺膜机构03400。
如图29-35所示,存储机构03100包括存储壳体03110和安装于该存储壳体03110内的抽屉03120、推卡机构03130和锁紧机构03140,所述抽屉03120内设有容置试剂卡条07610的容置腔,所述推卡机构03130包括推卡驱动装置03131、推卡组件03132和推卡导轨03133,所述推卡组件03132在所述推卡驱动装置03131的驱动下,沿所述推卡导轨03133移动,将放置于所述容置腔内的试剂卡条07610向所述抽屉03120边缘推送;所述抽屉03120可沿存储壳体03110内的滑轨抽拉运动而分别位于关闭状态位和抽出状态位,所述抽屉03120外壁设有插槽件03121,其上设有插槽孔031211,所述锁紧机构03140包括插销03141和插销03141驱动装置,当所述抽屉03120位于所述关闭状态位,所述插销03141位置与所述插槽孔031211位置对应,所述插销03141可在所述插销03141驱动装置的驱动下,插入或退出所述插槽孔031211。
本实施例中,所述锁紧机构03140还包括锁紧支架03143和自锁弹性件144,所述插销03141滑动安装于所述锁紧支架03143上,所述自锁弹性件144一端抵靠于所述插销03141上,另一端固定,使所述插销03141具有插入所述插槽孔031211的趋势,所述插销03141驱动装置为电磁铁,固定于所述锁紧支架03143上,所述电磁铁的输出端连接所述插销03141,驱动所述插销03141克服自锁弹性件144的弹力退出所述插槽。
所述插销03141头部设有弧形导向面031411,所述插槽件03121上设有导向斜坡031212;所述电磁铁的输出端通过动力连接杆031146连接所述插销03141;所述插销03141通过滑动轴承03145安装于所述锁紧支架03143上。
通过上述机构的配合,锁紧机构03140断电时在自锁弹性件144(如弹簧)的作用下一直处于伸出状态,当抽屉03120推入过程中,插销03141头部的弧形导向面031411(如圆柱头)沿着插槽件03121外围的导向斜坡031212被顶起,直至抽屉03120推入到关闭状态位,插销03141与插槽孔031211位置对应,插销03141插入到插槽孔031211中后,抽屉03120被锁紧。需要启动电磁铁才可将抽屉03120拖出。而在插销03141上安装有弹簧,目的是防止当电磁铁的推拉杆由于剩磁的原因而不能返回原始位置时,弹簧提供弹力可强迫电磁铁推拉杆返回。
且上述电磁铁为断电伸出型,由电磁铁通过动力连接杆031146驱动插销03141,避免抽屉03120的推拉力直接作用在电磁铁的推拉杆上而造成推拉杆弯曲,增加电磁铁的寿命。将插销03141通过滑动轴承03145安装于所述锁紧支架03143上,既保证了插销03141的滑动导向,又能将插销03141承受的抽屉03120推拉力传递到锁紧机架上。
所述推卡组件03132包括推卡螺杆031321、推卡螺母031322和推卡件031323,所述推卡驱动装置03131为电机,所述电机输出端连接所述推卡螺杆031321,所述推卡螺母031322套装于所述推卡螺杆031321上并与所述推卡件031323连接,所述推卡件031323与所述推卡导轨03133滑动式连接;所述抽屉03120内还设有用于限定所述试剂卡条07610位置的卡条定位件03123。
通过抽屉03120内的卡条定位件03123与卡盒07620外壁的卡位件07622的相互配合,能够限制卡盒07620放置在抽屉03120内的前后左右位置,有利于推卡机构03130的准确稳定推卡动作。
如图36所示,接取机构03200包括升降机构03210和接取组件03220,所述接取组件03220可在所述升降机构03210的带动下做升降运动,并具有取卡状态位、送卡状态位,所述取卡状态位在所述送卡状态位下方,当所述接取组件03220位于所述取卡状态位,所述接取组件03220与所述抽屉边缘位置对应。
如图37-38所示,所述接取组件03220包括依次连接的接取基板03221、伸缩驱动装置03222、升缩组件03223和接取板03224,所述接取组件03220通过所述接取基板03221连接所述升降机构03210,所述伸缩组件在所述伸缩驱动装置03222的驱动下带动所述接取板03224做伸缩运动,所述接取板03224上设有与试剂卡条07610配合的接取件032241。
所述接取件032241为由所述接取板03224向试剂卡条07610方向延伸的接取条;所述伸缩驱动装置03222为直线电机,所述伸缩组件为直线轴承;所述接取组件03220还包括伸缩检测光耦03225,用于识别所述接取板03224的位置;所述升降机构03210包括升降检测光耦03211、升降驱动装置和升降传动带03213,所述升降检测光耦03211用于识别所述接取组件03220的位置,所述升降驱动装置驱动所述升降传动带03213运动,所述接取组件03220固定于所述升降传动带03213上。
上述接取板03224和延伸的接取件032241,共同构成U型的开口,可避开卡盒07620包装外壳进入其开口。当接取板03224上升时,即可将试剂卡条07610提出卡盒07620。
如图39所示,输送机构03300包括输送座03310,所述输送座03310上设有用于放置试剂卡条07610的置放台03311,所述输送座03310与所述接取组件的送卡状态位对应。
实操中,所述输送机构03300还包括上料输送驱动装置03320,输送件03330和输送导轨03340,所述输送件03330在所述回收输送驱动装置03320的驱动下沿所述输送导轨03340运动,所述输送座03310固定于所述输送件03330上;
所述输送座03310在所述输送件03330的带动下,可沿所述输送导轨03340运动至与所述刺膜机构03400对应的穿刺位、与移液设备对应的移液位和等待进行下一工序的等待位;
所述输送座03310还包括移液位传感器03312和等待位传感器03313,当所述输送座03310位于所述移液位,触发所述移液位传感器03312发生信号,当所述输送座03310位于所述等待位,触发所述等待位传感器03313发生信号。
如图40-42所述,刺膜机构03400包括穿刺组件03410和刺膜驱动装置03420,所述穿刺组件03410上设有穿刺头03411,所述穿刺头03411可在所述刺膜驱动装置03420的驱动下对置放台上的试剂卡条做向下穿刺运动并复位。
具体的,所述刺膜机构03400还包括刺膜固定架03430、刺膜丝杆03440和刺膜滑块03450,所述刺膜驱动装置03420安装于所述刺膜固定架03430上,所述刺膜丝杆03440连接刺膜驱动装置03420输出端,所述刺膜滑块03450套装于所述刺膜丝杆03440上,所述穿刺组件03410固定于所述刺膜滑块03450上;所述穿刺头03411为在本实施例中为实心三角棱形结构,可以理解的,也可采取一端呈尖端结构作为穿刺端,另一端呈多边形分布的棱柱形结构。
将穿刺头03411设为上述结构,有利于使其刺破封装薄膜07612,并使其易于脱离试剂卡条07610。
为防止穿刺头03411在脱离试剂卡条07610时将卡条带起来。所述刺膜机构03400还包括预压模块03460,所述预压模块03460包括预压块03461、预压自锁弹性件03462、压块导向轴03463、预压挡块03464和预压支架03465,所述预压支架03465上设有导向孔,所述预压导向轴贯穿所述导向孔,其位于所述预压支架03465上方的一端为顶端,其位于所述预压支架03465下方的一端为底端,所述预压挡块03464最大径向距离大于所述导向孔直径且安装于所述预压导向轴顶端,所述预压块03461安装于所述预压导向轴底端,所述预压自锁弹性件03462一端抵靠于所述预压支架03465,另一端抵靠于所述预压块03461,使所述预压块03461具有向下运动的趋势。
上述预压模块03460,可分为两组,分别置于试剂卡条07610左右两端。当穿刺时,预压模块03460先接触试剂卡条07610并施加一定压力,防止试剂卡条07610移动;然后穿刺头03411将封装薄膜07612刺破。刺破后,穿刺头03411上升,在完全离开不接触试剂卡条07610后,预压模块03460才开始脱离与试剂卡条07610的接触。
上述试剂卡条上料装置03000,以存储机构03100、接取机构03200、输送机构03300和刺膜机构03400的配合,实现了自动化整体解决方案,能够利用存储机构03100自动推卡,使试剂卡条07610逐一被推送至接取机构03200取卡位置,随后利用接取组件03220伸出接取板03224取卡后,通过升降机构03210向上抬升试剂卡条07610,到达刺膜机构03400工作位后进行穿刺,再依靠输送机构03300将试剂卡条07610传递至其他工位。解决了人工上料操作繁杂,人力投入成本高的问题,自动化程度高,且上述设备具有结构紧凑的优势。
同时,该设备采用可反复使用的穿刺头03411进行穿刺,一方面简化了设备结构,减少了取丢一次性穿刺头的时间,减少了存放一次性穿刺头的空间,节省了成本。以及以锁紧机构03140控制抽屉03120状态,避免在工作状态时抽屉03120被抽出所导致的机械故障。
本实施例中,所述推卡组件03132、升降机构03210、接取组件03220、输送座03310和穿刺组件03410等均为两套,以配合两个试剂卡条07610的同时处理;所述抽屉03120为两个,在所述存储壳体03110内上下重叠放置。
通过增加推卡组件03132、升降机构03210、接取组件03220、输送座03310和穿刺组件03410的数量,允许多通道同时作业,提高自动上料效率。且配合多个抽屉03120的使用,一方面利用抽屉03120的大容积,可提高容纳试剂卡条07610的数量,增加了需要人工补充试剂卡条07610的时间间隔,另一方面也有利于在工作过程中可独立运转、互不干扰,当两个抽屉03120其中之一缺料时,往里面补料的时候不会影响另外一组的继续工作,解决了物料用完时必须停机重新给设备补料的问题;或其中之一的通道出现故障时,另外一组机构仍能继续工作。
所述存储机构03100、接取机构03200、输送机构03300和刺膜机构03400均安装于所述机架上,所述存储机构03100设于所述接取机构03200下方,所述输送机构03300设于所述接取机构03200和所述刺膜机构03400之间。
本实施例的自动化分子诊断检测设备通过试剂卡条回收装置作为PCR扩增上机前工序和PCR扩增分析工序的桥接装置。可通过转板机械臂将经过经过核酸提取装置提取得到的盛装有样品核酸的试剂卡条转移至该试剂卡条回收装置,并在此完成核酸转移和丢弃试剂卡条的步骤。
如图45-52所示,试剂卡条回收装置包括:回收输送组件11100、脱落组件11200和回收桶11300。
回收输送组件11100包括回收导轨11110、输送滑块11120、回收输送驱动装置11130和用于放置试剂卡条的装载台11140,所述装载台11140固定于所述输送滑块11120上,所述输送滑块11120与所述回收导轨11110滑动连接,所述输送滑块11120在所述回收输送驱动装置11130的驱动下可沿所述回收导轨11110移动;
脱落组件11200包括脱落滑块11210、顶推件11220和脱落驱动装置11230,所述顶推件11220固定于所述脱落滑块11210上,所述脱落滑块11210与所述回收导轨11110滑动连接,所述脱落滑块11210在所述脱落驱动装置11230的驱动下可沿所述回收导轨11110在所述装载台11140下方移动,所述顶推件11220上设有顶推斜面,所述顶推斜面与水平方向的夹角为锐角,所述试剂卡条可在所述顶推件11220的移动顶推作用下向上移动,并从所述装载台11140脱落。
回收桶11300设于所述回收输送组件11100和脱落组件11200下方,所述回收桶11300开口朝上。
上述试剂卡条回收装置,装载台11140和脱落组件11200在一条直线上,共用一条直线回收导轨11110(或两条平行回收导轨11110),分别由回收输送驱动装置11130和脱落驱动装置11230独立控制其运动,由此,装载台11140和顶推件11220可以在它们的运动轨迹上的任意一个点将废弃试剂卡条顶起、推落,最后掉进回收桶11300内。通过此工作方式,避免废弃试剂卡条一直跌落在回收桶11300的同一个位置而造成严重叠料、未能充分利用回收桶11300内的空间,从而能够充分利用回收垃圾桶内空间,降低停机频率,提高自动化设备的工作效率。
具体的,装载台11140包括基板11141、固定板11142、两块卡条支撑板11143、拉簧11144、两块滑动导向板11145、顶起传动件11146和推落传动件11147,
所述固定板11142安装于所述基板11141上,两块滑动导向板11145滑动安装于所述固定板11142上,并可向相反或相向方向运动,所述拉簧11144设于两块滑动导向板11145之间,使两块滑动导向板11145具有相向运动的趋势,两块卡条支撑板11143分别固定于两块滑动导向板11145的远端,用于共同支撑试剂卡条,两块滑动导向板11145的近端均设有导向件111451,两个导向件111451的斜面配合形成楔形导向槽111452;
所述顶推件11220包括顶起件11221和推落件11222,所述顶推斜面包括顶起件11221上设有的顶起斜面112211和推落件11222上设有的脱落斜面112221;
所述顶起传动件11146和推落传动件11147安装于所述基板11141上,所述顶起传动件11146下端与所述顶起件11221配合,上端与所述楔形导向槽111452对应,所述顶起传动件11146可在顶起斜面112211的推动下,向上移动,使该顶起传动件11146的上端插入所述楔形导向槽111452内,迫使两块滑动导向板11145朝相反方向运动;所述推落传动件11147下端与所述推落件11222配合,上端与试剂卡条对应,所述推落传动件11147可在所述推落斜面的推动下,向上移动,使该推落传动件11147的上端将试剂卡条向上推动脱离卡条支撑板11143,并从所述装载台11140脱落。
上述装载台11140和顶推件11220的配合设计,既能够在移液等操作时利用装载台11140上拉簧11144和卡条支撑板11143卡紧,稳定的放置试剂卡条,又可在回收废弃试剂卡条时顺畅的顶推完成试剂卡条的脱落,所述固定板11142安装于所述基板11141上,所述固定板11142安装于所述基板11141上,并且具有结构稳定、紧凑的优点,能够降低该自动回收设备故障率并提高设备实用性。
进一步的,所述装载台11140还包括顶起弹性件111462和推落弹性件111473,所述基板11141上设有顶起导向孔和推落导向孔,所述顶起传动件11146穿过所述顶起导向孔并通过顶起传动件11146上的限位台安装于所述基板11141上,所述顶起弹性件111462套装于所述顶起传动件11146上,且所述顶起弹性件111462一端抵靠于所述基板11141,另一端抵靠于所述顶起传动件11146下端,使所述顶起传动件11146具有向下运动的趋势;所述推落传动件11147穿过所述推落导向孔并通过推落传动件11147上的限位台安装于所述基板11141上,所述推落弹性件111473套装于所述推落传动件11147上,且所述推落弹性件111473一端抵靠于所述基板11141,另一端抵靠于所述推落传动件11147下端,使所述推落传动件11147具有向下运动的趋势。
通过顶起弹性件111462和推落弹性件111473的作用,确保顶起传动件11146和推落传动件11147在不需要回收试剂卡条时位于装载台11140下方,不会对试剂卡条的其它工序流程产生干扰。
所述推落传动件11147上部设有引导试剂卡条脱落下滑的推落导向斜面111471;所述顶起传动件11146和推落传动件11147下端分别设有顶起滚轮111461和推落滚轮111472,所述顶起传动件11146和推落传动件11147分别通过顶起滚轮111461和推落滚轮111472与所述顶起斜面112211和脱落斜面112221接触。通过滚轮的工作方式,可提高脱落组件11200和装载体相互作用的流畅性和稳定性。
所述装载台11140还包括脱落导向板11148,所述脱落导向板11148固定于所述装载台11140上,并具有由所述装载台11140向所述回收桶11300开口方向引导的坡面;该试剂卡条回收装置还包括导向罩11410,所述回收输送组件11100、脱落组件11200和导向罩11410均安装于所述PCR机架平台上,所述PCR机架平台上设有供试剂卡条跌入所述回收桶11300的开口,所述导向罩11410环绕所述回收输送组件11100、脱落组件11200和开口设置。上述设计可以防止试剂卡条在卡条支撑板11143时就侧翻,从而防止试剂卡条里面的液体在未落到回收桶11300就溅出造成污染。并通过导向罩11410的运用,将主要回收组件进行围蔽,进一步避免试剂卡条里面的液体溅出造成大面积的污染。
本实施例中,所述回收桶11300为两个,两个回收桶11300上下层叠放置。该回收桶11300分别分布在上下两个舱室,可以独立拖出和推入。因此仪器在工作过程中,当上面的第一组回收桶11300(上层)中废弃试剂卡条装满时,操作人员可将其拖出,移除清理废弃试剂卡条。在清理过程中,仪器并不需要停机,最上层的回收输送组件11100和脱落组件11200正常工作,废弃的试剂卡条会跌落到第二组回收桶11300(下层)。同理,当需要清理第二组回收桶11300的废弃试剂卡条时,也不会影响到第一组回收桶11300的收集。该设计可以更合理利用空间,节省时间,提高仪器的工作效率。
本实施例中,用于将所述试剂卡条由样本提取状态位转移至所述试剂卡条回收装置,进行后续工作的转板机械臂结构如下。
如图53-57所示,转板机械臂包括:X轴模块、Y轴模块、Z轴模块05300和夹持模块05400,所述X轴模块驱动所述Y轴模块05200在X轴方向移动,所述Y轴模块05200驱动所述Z轴模块05300在Y轴方向移动,所述Z轴模块05300驱动所述夹持模块05400在Z轴方向移动,所述夹持模块05400安装于所述Z轴模块05300底端,所述夹持模块05400具有两个可相对开合夹持的夹爪;
所述Z轴模块05300包括:Z轴驱动装置05310、Z轴丝杆05320、Z轴丝母05330、Z轴直线轴承05340和Z轴导杆05350,所述Z轴驱动装置05310和Z轴直线轴承05340均固定于所述Y轴模块05200上,所述Z轴丝母05330套装于所述Z轴丝杆05320上,所述Z轴导杆05350套装于所述Z轴直线轴承05340内,所述Z轴驱动装置05310驱动所述Z轴丝母05330旋转,所述Z轴丝杆05320连接所述Z轴导杆05350,所述夹持模块05400固定于所述Z轴导杆05350底部。
上述转板机械臂,将夹持模块05400设于所述Z轴模块05300的正下方,可有效的节省X轴和Y轴方向的空间,从而使得在有限的台面空间内获得更大的X轴和Y轴行程。并利用Z轴导杆05350和Z轴直线轴承05340的导向配合,在Z轴驱动装置05310的动力输出及Z轴丝杆05320的带动下,可实现大行程方向的夹持模块05400上下移动,在确保运动稳定性的基础上,减小了设备体积,该转板机械臂具有结构紧凑、稳定性高的特点。
具体的,X轴模块包括转板X轴驱动装置05110、X轴主导轨05120、X轴主滑块05130、X轴副导轨05140和X轴副滑块,所述转板X轴驱动装置05110驱动所述X轴主滑块05130沿所述X轴主导轨05120运动,所述X轴副滑块与所述X轴副导轨05140滑动连接,所述Y轴模块05200同时固定于所述X轴主滑块05130和X轴副滑块上,且所述X轴主导轨05120与所述X轴副导轨05140分别位于所述Y轴模块05200的两端。通过X轴主导轨05120和X轴副导轨05140的配合,分别从Y轴模块05200两端将其固定,具有较高的稳定性。
Y轴模块05200包括Y轴安装基板05211、Y轴驱动装置05220、Y轴传动装置05230、Y轴导轨05240和Y轴滑块05250,所述所述X轴主滑块05130和X轴副滑块与所述Y轴安装基板05211连接,所述Y轴驱动装置05220和Y轴导轨05240均安装于所述Y轴安装基板05211上,所述Y轴驱动装置05220驱动所述Y轴传动装置05230驱动所述Y轴滑块05250沿所述Y轴导轨05240运动,所述Z轴模块05300固定于所述Y轴滑块05250上。并且,所述Y轴模块05200还包括Y轴外板05212,所述Y轴外板05212构成所述Y轴模块05200的壳体,所述Y轴外板05212上设有沿X轴方向贯穿的过气孔05213。通过上述设置,可以减少Y轴模块05200在X轴方向运动时的风阻。
本实施例中,Z轴模块05300还包括拖链、拖链安装板和导杆安装板,所述Z轴导杆05350至少为两条,分别设于所述Z轴丝杆05320两侧,所述Z轴直线轴承05340至少为四个,每条导杆套装两个Z轴直线轴承05340;所述拖链连接控制系统和所述夹持模块05400,所述Z轴丝杆05320通过所述导杆安装板连接所述Z轴导杆05350,所述拖链安装板固定于所述导杆安装板上,所述拖链与所述拖链安装板连接。通过上述设置,进一步提高了该转板机械臂的稳定性。
由于采用导杆和直线轴承配合的方式往往需要在一定周期内进行润滑维护,而本实施例中自带储油的免维护润滑结构显得极为有效,可减少停机润滑维护的次数,具体结构如下。
Z轴模块05300还包括储油盘05381和储油盖05382,所述储油盘05381和储油盖05382可拆卸式连接,所述储油盘05381环绕所述Z轴导杆05350设置,并与所述储油盖05382在所述Z轴导杆05350外壁共同构成容纳润滑油的储油腔;
如图56所示,所述夹持模块05400包括夹爪连接板05410、夹持驱动装置05420、夹爪主动齿轮05431、左夹爪被动齿轮05432、右夹爪被动齿轮05433、左夹爪丝杆05441、右夹爪丝杆05442、左夹爪丝母05451、右夹爪丝母05452、左连接块05461、右连接块05462、左夹持导轨05471、右夹持导轨05472、左夹爪05481和右夹爪05482,所述夹持模块05400通过所述夹爪连接板05410固定于所述Z轴导杆05350底部,所述夹持驱动装置05420安装于所述夹爪连接板05410上并驱动所述夹爪主动齿轮05431旋转,所述夹爪主动齿轮05431啮合左夹爪被动齿轮05432和右夹爪被动齿轮05433,所述左夹爪被动齿轮05432和右夹爪被动齿轮05433分别驱动左夹爪丝杆05441和右夹爪丝杆05442转动,所述左夹爪丝杆05441和右夹爪丝杆05442上分别套有左夹爪丝母05451和右夹爪丝母05452,所述左连接块05461和右连接块05462分别固定于所述左夹爪丝母05451和右夹爪丝母05452上,且所述左连接块05461和右连接块05462分别连接左夹爪05481和右夹爪05482,传动所述左夹爪05481和右夹爪05482分别沿左夹持导轨05471和右夹持导轨05472做相对开合运动。
该机械臂在运行过程中,当收到夹持或张开命令后,启动夹持驱动装置05420,驱动夹爪主动齿轮05431转动,在夹爪主动齿轮05431、左夹爪被动齿轮05432、右夹爪被动齿轮05433的啮合的作用下,分别带动左夹爪丝杆05441和右夹爪丝杆05442进行转动,在左夹爪丝母05451和右夹爪丝母05452的带动下可将左连接块05461和右连接块05462进行来回移动,进而带动左连接块05461和右连接块05462沿着左夹持导轨05471和右夹持导轨05472方向来回移动,从而实现夹爪的张开和夹持。
进一步的,所述夹持模块05400还包括夹持壳体05491、左轴承调节板05492a、右轴承调节板05492b、左抓手滑块05493a和右抓手滑块05493b,所述左轴承调节板05492a和右轴承调节板05492b固定于所述夹持壳体05491内壁,且分别与所述左夹爪丝杆05441和右夹爪丝杆05442连接,所述左抓手滑块05493a和右抓手滑块05493b分别固定于所述左连接块05461和右连接块05462上,并分别与所述左夹持导轨05471和右夹持导轨05472滑动连接;所述夹持模块05400还包括防滑橡胶垫05494、橡胶垫导向柱05495和夹持控制电路板05496,所述防滑橡胶垫05494通过橡胶垫导向柱05495固定于所述夹爪上,并在所述夹爪另一侧以橡胶垫压板05497固定,所述控制电路板固定于所述夹爪连接板05410上。
常规转板机构大多缺乏力矩位置等的反馈,在夹持过程容易将微孔板过夹变形或缺乏夹持有无的判断等信息,从而影响后续的实验动作。本实施例中,夹持驱动装置05420选择伺服电机。
将夹爪的夹持驱动装置05420选用伺服电机,可实时获得电机位置和力矩反馈,进而可通过力矩反馈增加夹持有无的判断功能,同时也有效避免因夹持过度而导致微孔板变形的情况。可以理解的,为降低夹持模块05400中丝杆轴承孔的同心加工精度要求,可在丝杆的一端增加丝杆轴承调节板进行左夹爪丝杆05441和右夹爪丝杆05442的同心调节,从而使得夹持/张开动作更加顺畅平稳。防滑橡胶垫05494通过防滑橡胶垫05494导向柱与夹爪相互配合,并利用防滑橡胶垫05494压板将橡胶垫导向柱05495牢牢压住,可有效地将防滑橡胶垫05494固定在夹爪上,因而获得更好地摩擦效果,同时也有效防止防滑橡胶垫05494因外力作用的掉落。
样本在完成样本的前处理、核酸提取后,盛装于试剂卡条中被转板机械臂抓取至PCR装置的工作状态位,即由PCR装置完成后续工作。
如图58-62所示,该PCR装置包括:PCR扩增分析模块04200、PCR移液机械臂、试剂卡条回收装置、反应管机械抓手04300和反应管移动组件,所述试剂卡条回收装置用于放置试剂卡条,所述PCR扩增分析模块04200上设有容纳PCR反应管的反应腔,所述PCR移液机械臂可将试剂卡条内的样本溶液和试剂转移至PCR反应管,所述反应管机械抓手04300在所述反应管移动组件的驱动下运动,并将PCR反应管进行转移。
因PCR扩增分析模块04200需要与反应管充分传导,上述PCR装置中的反应管与所述PCR扩增分析模块04200紧配合,所述反应管机械抓手04300包括抓手驱动装置04310、抓手导槽04320、两个抓手滑块04330和两个抓手夹04340,所述抓手滑块04330与所述抓手导槽04320滑动连接,两个抓手夹04340对相设置并安装于对应的抓手滑块04330上,两个所述抓手夹04340可在所述抓手驱动装置04310的驱动下,沿所述抓手导槽04320向相反或相向的方向运动,所述抓手夹04340末端设有向所述反应管机械抓手04300中轴方向延伸的横插片04341;
上述设计利用反应管移动组件控制并驱动反应管机械抓手04300运动,抓取反应管至PCR扩增分析模块04200,进行反应和检测,且为了保证检测效果,将反应管紧配合插入反应腔内,完成反应检测之后,利用反应管机械抓手04300上的横插片04341对向运动,插入所述反应管的管盖下方,从而将紧插于反应腔内的反应管拔出,转运至其它工位。以简单、紧凑的元件布置,实现了自动化集成系统。并且,上述抓手驱动装置04310驱动两个抓手夹04340对向开合运动,可利用控制步进电机实现平行开合夹取动作,有效降低了生产成本。
PCR扩增分析模块04200还包括遮光罩04220,所述遮光罩04220可拆卸式罩盖于所述反应腔的上开口04211。所述PCR扩增分析模块04200顶部设有固定盖04210,所述上开口04211开设于所述固定盖04210上,所述遮光罩04220上设有固定磁吸件04221,所述固定盖04210上设有开盖磁吸件04212和闭盖磁吸件04213,当所述固定磁吸件04221与所述闭盖磁吸件04213磁吸,所述遮光罩04220遮盖所述上开口04211,当所述固定磁吸件04221与所述开盖磁吸件04212磁吸,所述遮光罩04220露出所述上开口04211。通过上述磁吸件的使用,使遮光罩04220更加容易得磁吸到对应的位置上,机械运动的容错率大大提高。同时,磁吸件(如磁铁等)使遮光罩04220更加贴合,提高遮光的效果,从而提高实验的成功率。
为了降低设备体积,有利于将该集成系统与其它模块配合,本实施例中,所述PCR扩增分析模块04200设有若干个反应腔,所述遮光罩04220的数量与所述反应腔数量一致,若干所述遮光罩04220分别且独立地罩盖于每个反应腔的上开口04211。
所述反应管机械抓手04300上还设有有无检测光耦04350,所述有无检测光耦04350设置于所述两个抓手夹04340之间,用于判断所述两个抓手夹04340之间是否具有反应管;所述反应管机械抓手04300上还设有开合光耦04361,所述抓手滑块04330上设有开合挡片,当所述抓手夹04340位于打开状态,所述开合挡片遮挡所述开合光耦04361光路。
上述设置克服了普通夹爪无识别的问题,提高设备自动化运行时的可控、可靠性,进一步提高了该设备的自动化可控性。
所述PCR装置设有反应管夹取区04110和反应管废弃区04120,所述反应管机械抓手04300可在在所述反应管移动组件的驱动下将反应管由所述反应管夹取区04110夹取并插入至所述PCR扩增分析模块04200的反应腔,再夹取并拔出至所述反应管废弃区04120。可以理解的,上述分区划分,可根据具体设备配制和实验要求灵活设置。
可以理解的,在进行PCR扩增反应时,需要利用到较多的耗材,而此类耗材涉及广泛,如:一次性吸头、试剂存储管、PCR管、检验杯等。而频繁补充耗材的需求,降低了设备的自动化程度,影响了实验效率,且更有甚者,需操作者在停机状态下补充这些耗材,极大的限制了设备的应用。
因此,本实施例中选用了一种可在线更换耗材的抽屉装置,如图63-67所示,包括抽屉底板06100、抽屉导轨06200、锁定部件06300、前排部件06400和后排部件06500,所述后排部件06500固定于所述抽屉底板06100上,且该后排部件06500上设有若干用于放置耗材盒06800的底架06510,所述抽屉导轨06200固定于所述抽屉底板06100上,所述前排部件06400与所述抽屉导轨06200滑动连接,可沿所述抽屉导轨06200方向运动,所述前排部件06400上设有若干用于放置耗材盒06800的托架06420,所述锁定部件06300包括锁定驱动装置06310和锁定片06320,所述锁定片06320可在所述驱动装置的驱动下移动,分别位于锁定位置和释放位置,当所述锁定片06320位于所述锁定位置,所述锁定片06320锁定所述前排部件06400,当所述锁定片06320位于所述释放位置,所述前排部件06400可沿所述抽屉导轨06200滑动。
上述抽屉装置,将耗材盒06800放置的位置分为前排部件06400和后排部件06500,分别位于前排工位和后排工位,其中后排工位为自动化设备运行工位,机械手等装置可直接从后排工位抓取耗材使用,而前排工位为耗材预备工位,为放置“待用”耗材。通过拉动前排部件06400沿抽屉导轨06200方向移动,从而将此抽屉抽出,更换、补充前排部件06400的耗材盒06800,而不影响后排工位的持续工作状态。当前排部件06400的耗材盒06800经过更换、补充后,自动化检测设备的机械抓手等配合部件,可将置于前排工位的耗材盒06800,抓取放置到后排工位,以补充后排部件06500的耗材。
并通过锁定部件06300的使用,以系统判断前排部件06400是否处于抽屉可拉出状态,从而控制锁定部件06300使锁定片06320分别处于释放位置或锁定位置,以避免抽屉在前排部件06400处于工作状态(即被抓取转换工位时)时被拉出而造成的设备故障。
具体的,所述锁定部件06300还包括锁定弹性复位件06330,所述锁定驱动装置06310为锁定电机,所述锁定弹性复位件06330抵靠于所述锁定片06320上,使所述锁定片06320具有向所述锁定位置移动的趋势,所述锁定电机通过可做伸缩运动的电机推轴06311推动所述锁定片06320在锁定弹性复位件06330弹力方向运动,使所述锁定片06320分别位于锁定位置和释放位置,所述前排部件06400设有卡扣,所述锁定片06320上设有用于锁定所述卡扣的卡口06321和用于将所述卡扣导入所述卡口06321的导向斜坡06322;
所述后排部件06500上设有若干用于放置耗材盒06800的底架06510,所述底架06510设有与所述耗材盒06800形状匹配的容置区,所述容置区至少一边设有向上的凸沿06511,该抽屉装置还包括夹紧部件,所述夹紧部件包括夹紧驱动装置06610和夹手06620,所述夹紧驱动装置06610固定于所述底架06510上,所述夹手06620设于所述容置区上与所述凸沿06511相对的一侧,且可在所述夹紧驱动装置06610的驱动下向所述容置区中心方向移动。
本实施例中,所述锁定部件06300还包括锁定传感器06340和锁定检测片06350,所述锁定检测片06350固定于所述锁定片06320上,当所述锁定片06320位于锁定位置,所述锁定检测片06350触发所述锁定传感器06340。
可以理解的,锁定部件06300可采用本领域的任何锁定方式,如在抽屉导轨06200运行路径上设置可伸缩的档凸等,以确保自动化设备的控制系统能够在预定工况下控制锁定部件06300的锁定或释放状态即可。然而,按照上述方式设计锁定部件06300,具有结构紧凑、可靠的优点。
本发明人在实践中发现,通常耗材盒06800有一定的高度,因而当机械抓手等设备在取耗材盒06800边缘位置的吸头时,耗材盒06800容易被机械抓手等设备影响而产生偏斜,导致下次取耗材失败。同时,当自动化设备在运行过程中产生震动时,耗材盒06800也容易产生位移,从而导致后续工序取不到耗材,或者抓手抓不到盖子等现象。因此,为了克服上述问题,本方案在设计中采用夹紧部件,将耗材盒06800夹紧固定于后排部件06500上,以避免其产生位移、偏斜等造成的后续工序抓取耗材失败的问题。
所述后排部件06500上设有若干用于放置耗材盒06800的底架06510,所述底架06510设有与所述耗材盒06800形状匹配的容置区,所述容置区至少一边设有向上的凸沿06511,该抽屉装置还包括夹紧部件,所述夹紧部件包括夹紧驱动装置06610和夹手06620,所述夹紧驱动装置06610固定于所述底架06510上,所述夹手06620设于所述容置区上与所述凸沿06511相对的一侧,且可在所述夹紧驱动装置06610的驱动下向所述容置区中心方向移动。
进一步的,所述夹紧部件包括夹紧弹性件06630、夹紧驱动片06640、线轴06650、夹紧传感器06660和夹紧检测片06670,所述夹紧驱动装置06610为夹紧电机,所述夹紧驱动片06640与所述夹紧电机输出端连接,所述线轴06650一端固定于所述夹紧驱动片06640上,一端固定于所述抓手上,所述夹紧弹性件06630以压缩状态套装于所述线轴06650上,所述夹手06620可在所述夹紧电机的驱动下,压缩夹紧弹性件06630向所述容置区中心方向移动,位于夹紧状态位,或所述夹手06620可在夹紧弹性件06630弹力作用下,向远离所述容置区中心方向移动,位于松弛状态位;所述夹紧检测片06670固定于所述夹紧驱动片06640上,当所述夹手06620位于松弛状态位,所述夹紧检测片06670触发所述夹紧传感器06660。
可以理解的,夹紧部件可采用本领域的任何方式,能够将耗材盒06800夹紧固定于后排部件06500的底架06510即可,但采用上述设备,具有结构简单、可靠的优势。
本实施例中,所述前排部件06400上设有若干用于放置耗材盒06800的托架06420,该抽屉装置还包括识别部件,所述识别部件包括用于识别耗材盒06800信息的芯片传感器06710,所述芯片传感器06710固定于所述托架06420底部;所述耗材盒06800包括用于标识所述耗材盒06800信息的芯片,所述芯片固定于耗材盒的盒体上。
通过上述识别部件的使用,能够实现耗材盒06800的自动识别判断功能,实时将当前补充替换的耗材盒06800类型反馈给设备控制系统。
所述芯片传感器06710选自RFID芯片传感器06710、NFC芯片传感器06710、5G芯片传感器06710、一维码扫描传感器、二维码扫描传感器中的至少一种,所述识别部件还包括接收和发送所述芯片传感器06710的电子件06730。可利用该电子件06730将识别部件识别得到的耗材盒06800类型数据,实时传送至控制系统。
实践中,当自动化仪器装置中使用一些移液部件对样本溶液进行转移时,随着设备使用时间的累积,常出现移液不准确,密封不良等问题,导致后续实验出现误差。本发明人对出现移液不准确的设备进行反复检查和验证,并未发现自动化仪器装置中存在故障或磨损等问题。后偶然发现,出现移液不准确情况时,所用耗材盒为使用时间较长、出现微变形的耗材盒。
在此基础上,发明人进一步通过物理力学分析发现,常规试剂盒在使用较长时间后,特别是配合自动化仪器装置使用较长时候后,由于每次取样时移液部件均会对吸头施加向下的压力,以将吸头安装在移液部件上,长此以往,逐渐造成耗材盒变形,特别是耗材盒的中部发生挠曲变形,其他耗材孔位也会发生不同程度的挠曲变形,上述变形量的差异,影响了吸头放置在耗材盒中的位置和角度,进而影响后续移液部件装载吸头的一致性、准确性和密封性。更有甚者,可能会导致移液失败。
据此,如图68-72所示,本实施采用以下耗材盒,该耗材盒包括中板08100和底盒08200,所述中板08100上设有用于容置耗材的耗材孔位08110,所述中板08100上设有加强筋08120,该加强筋08120由中板08100边缘延伸至中板08100中部并贯穿至该中板08100对向边缘,所述底盒08200包括底板08210、竖板08220、支持台08230和加强台08240,所述底板08210和竖板08220围蔽构成上端开口、底部封闭的中空结构,所述支持台08230由竖板08220内壁向底盒08200内凸出,所述中板08100可搭放在所述支持台08230上而放置于所述底盒08200内,所述加强台08240沿所述竖板08220内壁竖向设置,且由所述底板08210延伸至与所述支持台08230同高。
上述方案,通过中板08100上的加强筋08120和底盒08200中的加强台08240的使用,提高了该耗材盒的力学强度,避免了耗材盒变形,提高了移液部件装载吸头的一致性、准确性和密封性。
具体的,所述中板08100朝向所述底板08210的一面为背面,所述加强筋08120设置于所述中板08100的背面,且所述加强筋08120纵横交错设置形成网格或蜂巢状,所述加强筋08120朝所述中板08100受力方向延伸设置;所述支持台08230在水平方向为连贯设置或间断设置,所述支持台08230为竖板08220向底盒08200内凸出而在竖板08220外壁形成内凹;所述中板08100上设有卡扣08130,所述底盒08200上设有卡口08250,所述中板08100通过卡扣08130与卡口08250的配合可拆卸式固定于所述底盒08200内;所述孔位选自:与吸头匹配的吸头孔位、与PCR管匹配的PCR管孔位和与PCR盖匹配的PCR盖孔位中的至少一种。
所述加强筋08120以纵横交错的方式形成网格或蜂巢状,可提供较好的力学强度。而为进一步提高该中板08100的力学性能,可将加强筋08120朝所述中板08100受力方向延伸设置,也即在竖直方向延伸,具有最佳的效果。对于支持台08230的连贯或间断设计,其仅需能够提供相应的凸台,以使中板08100能够放置于其上即可,而间断设计,可利用支持台08230的形状,进一步增加该底盒08200的强度。同时,该支持台08230由竖板08220一体成型,具有结构简单、制备成本低的优势。通过卡扣08130和卡口08250的设计,中板08100与底盒08200可拆卸式连接,从而允许使用不同耗材孔位08110的中板08100与底盒08200配合,提高了该耗材盒的兼容性,适用于不同耗材的放置。
为实现全自动的检测,本实施例的分子诊断检测设备还包括用于放置冷藏试剂的冷藏装置,如图73-74所示,所述冷藏装置包括制冷模块10100、旋盖模块10200和转盘模块10300,所述转盘模块10300上设有供放置冷藏试剂的冷藏孔位,所述旋盖模块10200设于所述转盘模块10300上方,其上设有用于为冷藏试剂开盖的旋盖头,所述制冷模块10100与所述冷藏孔位的位置对应。
通过冷藏装置的使用,允许冷藏试剂在设备中的长时间放置,从而可讲冷藏试剂准备后长时间运行,也可长时间待机,真正做到全自动化操作,随到随检。
具体在本实施例中,所述冷藏装置还包括可抽拉移动的冷藏抽屉10400,所述制冷模块10100和转盘模块10300均安装于所述抽屉上;所述转盘模块10300包括转盘底座和转盘翻盖,所述冷藏孔位设于所述转盘底座上,所述转盘翻盖覆盖所述转盘底座,并设有识别孔位、旋盖孔位和移液孔位;所述旋盖模块10200还包括冷藏试剂扫码器10500,所述冷藏试剂扫描器与所述识别孔位位置相对应。
通过上述设置,可方便的将抽屉拉出,转盘翻盖打开后进行补充试剂,随后在试剂使用时,可通过冷藏试剂扫码器10500,识别相应试剂类型,并利用旋盖模块10200开盖后对冷藏试剂进行移液操作。
本实施例的自动化分子诊断检测设备还包括用于为所述qPCR扩增分析移液构建体系的移液臂,如图75-85所示,所述移液臂包括:移液装置和移动装置,所述移液装置包括至少两个移液泵12400,所述移液泵12400分两组,在Y轴方向对称排列设置;所述移动装置包括X轴组件、Y轴组件和与移液泵12400数量匹配的Z轴组件12300,所述移液泵12400安装于对应的Z轴组件12300上,所述X轴组件驱动所述Y轴组件在X轴方向移动,所述Y轴组件包括与移液泵12400数量匹配的Y轴运动装置,所述Y轴运动装置驱动对应的Z轴组件12300在Y轴方向移动,所述Z轴组件12300驱动对应的移液泵12400在Z轴方向移动。
上述移液臂采用对称式设计,将移液装置中的移液泵12400分为两组对称设置,每组移液泵12400并列设置,且设计对应的Y轴运动装置和Z轴组件12300配合形成一个独立运动单元。上述布局方式具有结构简单、体积小的优势。并且,各移液泵12400均独立受到Z轴组件12300的驱动,各移液通道之间移动间距不受固定数值限制,各通道能实现灵活多通道(本实施例中为八通道)自由移动。
具体实施中,所述X轴组件包括X轴驱动装置和X轴传动装置,所述X轴驱动装置驱动所述X轴传动装置(X轴连接钣金12100)在X轴方向移动,所述Y轴组件还包括围板框架,所述Y轴运动装置安装于所述围板框架上,所述X轴传动装置与所述围板框架连接;
所述Y轴组件还包括沿Y轴方向设置的四条Y轴滑轨12230,四条所述Y轴滑轨12230在Y轴方向对称设置,并分别安装于所述围板框架对称的两侧,每侧两条,所述Y轴运动装置包括Y轴驱动装置12221,Y轴丝杆12222,Y轴螺母12223,Y轴滑块12224和Z轴壳体12352,所述Y轴驱动装置12221传动所述Y轴丝杆12222,所述Y轴螺母12223套装于所述Y轴丝杆12222上,所述Y轴滑块12224与对应的Y轴滑轨12230滑动连接,所述Z轴壳体12352与所述Y轴螺母12223和所述Y轴滑块12224连接,所述Z轴组件12300安装于所述Z轴壳体12352内;
所述Z轴组件12300包括Z轴驱动装置12310,Z轴丝杆12320,Z轴螺母和Z轴丝杆螺母支架12330,所述Z轴驱动装置12310传动所述Z轴丝杆12320,所述Z轴螺母套装于所述Z轴丝杆12320上,所述Z轴丝杆螺母支架12330与所述Z轴螺母连接,所述移液泵12400安装于所述Z轴丝杆螺母支架12330上。
通过上述设计,可降低单个Z轴组件12300和移液泵12400构成的模组厚度,不影响相邻移液泵12400枪尖之间小间距的技术要求,并可独立控制各个移液泵12400灵活移动。
由于Z轴组件12300驱动移液泵12400工作时,Z方向上作用点距离较长,工作受力后Z轴壳体12352容易产生变形,因此需要一条贯穿多个Z轴组件12300的导向光轴12241起到滑动加强作用。然而,由于加工和装配误差,在轴类上运行的机构越靠近轴端就越容易有卡死的现象,常规方案大多数只能满足解决轴的一端卡死,并不能同时满足解决轴的两端卡死问题,为解决此问题,所述Y轴组件还包括第一光轴调节套12242、第二光轴调节套12243和两条导向光轴12241,两条所述导向光轴12241在X轴方向对称设置,并分别安装于所述围板框架对称的两侧,所述导向光轴12241一端固定于所述围板框架上,另一端通过所述第一光轴调节套12242安装于所述围板框架上,所述第二光轴调节套12243套装于所述导向光轴12241上,所述Z轴壳体12352通过所述第二光轴调节套12243套装于所述导向光轴12241上。
上述导向光轴12241一端固定,并在端面用螺丝拉紧,另一端采用第一光轴调节套12242安装,导向光轴12241上的多个第二光轴调节套12243分别与对应的Z轴组件12300连接,此处两种调节套都具有调节作用,从而解决了近轴端容易卡死的问题。
具体的,若干Y轴丝杆12222对应分为两组,每组Y轴丝杆12222沿Z轴方向排列,所述Z轴壳体12352上设有允许同组所有Y轴丝杆12222和导向光轴12241穿过的孔位;至少两个所述Y轴驱动装置12221均安装于所述围板框架同侧,且分两组沿Z轴方向排列设置;
所述Z轴组件12300还包括Z轴壳体12352和盖板12351,所述Z轴壳体12352上设有供同组所有Y轴丝杆12222和导向光轴12241穿过的孔洞,所述孔位和孔洞均开设有缺口123521,所述盖板12351覆盖所述缺口123521并与所述Z轴壳体12352可拆卸式连接。通过上述设置,将多个Y轴驱动装置12221(如步进电机等)全部统一放置在机械臂的一端端部固定,并对称布局,有效利用空间,进一步减小了该自动移液臂的整体体积。而通过孔洞缺口123521与盖板12351的配合,可将盖板12351拆卸后直接将Z轴组件12300和移液泵12400拆卸,从而实现了多通道机械臂复杂结构的可维护性,方便快捷更换损坏零件。
在本实施例中,所述Z轴组件12300还包括压紧件12361、几米螺丝12362和固定于所述Z轴丝杆螺母支架12330上的泵安装件12363,所述移液泵12400通过所述泵安装件12363安装于所述Z轴丝杆螺母支架12330上,所述泵安装件12363顶部设有卡接斜面123631,和/或所述泵安装件12363设有安装凹槽123632,所述移液泵12400上设有与该卡接斜面123631匹配的对接斜面12410,和/或所述移液泵12400上设有与该安装凹槽123632匹配的安装凸键12420;所述压紧件12361上设有与所述几米螺丝12362尖端匹配的压紧斜槽123611,所述压紧件12361一端插入所述移液泵12400,另一端插入所述泵安装件12363,并将所述移液泵12400固定于所述泵安装件12363上,所述几米螺丝12362垂直于所述压紧件12361轴向安装,且该几米螺丝12362的尖端插入所述压紧斜槽123611中。
通过上述设置,在有限的空间里,极大的提高了移液泵12400安装和拆卸维护上的便捷性,仅使用了一个机米螺丝即达到了紧密安装,同时节省了时间和成本。
为了保证移液器垂直度,Z轴组件12300和移液泵12400采用模块一体化安装结构,所述Z轴组件12300还包括:Z轴调节件12340、第一X轴调节螺丝12371、第二X轴调节螺丝12372、第一Y轴调节螺丝12373和第二Y轴调节螺丝12374,所述第一X轴调节螺丝12371和第二X轴调节螺丝12372贯穿所述Z轴调节件12340与所述Y轴滑块12224连接,且所述第一X轴调节螺丝12371和第二X轴调节螺丝12372沿X轴和Z轴的共同平面设置,所述第一Y轴调节螺丝12373和第二Y轴调节螺丝12374贯穿所述Z轴调节件12340与所述Y轴滑块12224连接,且所述第一Y轴调节螺丝12373和第二Y轴调节螺丝12374沿Y轴和Z轴的共同平面设置。
上述结构,只需要进行对Z轴的垂直度微调就达到同时调整移液器垂直度,解决了对零件加工精度的苛刻要求,简化零件装配之间的形位尺寸要求,节省了成本。
可以理解的,在进行PCR扩增时,不可避免的需要使用离心机,然而,常规离心机的运行存在不便,主要是由于常规离心机在离心完成后的位置与开始放进去的位置发生了变化,也即停机位置和启动前的工位存在错位,导致自动化流程中的后续程序难以根据离心前样本位置抓取样本。
本实施例的离心装置设于所述PCR装置旁,所述抓手夹可将所述反应管在所述离心装置和所述PCR装置之间转移。
具体的,如图86-90所示,所述离心装置包括离心组件和定位组件,所述离心组件包括离心底板09110、离心转盘09120、离心电机09130、支撑件和悬架09160,所述离心电机09130和支撑件均固定于所述离心底板09110上,所述离心转盘09120与所述离心电机09130输出端连接,且可转动地固定于所述支撑件上,所述悬架09160上设有离心定位件09161和放置离心管09300的管腔09162,所述悬架09160与所述离心转盘09120铰接,并可绕所述离心转盘09120所在平面转动使所述悬架09160具有离心状态位和停机状态位,当所述悬架09160位于所述离心状态位,所述悬架09160的管腔09162轴线平行于所述离心转盘09120平面,当所述悬架09160位于所述停机状态位,所述悬架09160的管腔09162轴线垂直于所述离心转盘09120平面;所述定位组件包括定位磁性件09210,所述定位磁性件09210固定于所述支撑件上,当所述悬架09160位于所述停机状态位,所述定位磁性件09210与所述离心定位件09161相对且相吸。
上述离心装置,将放置离心管09300的悬架09160与离心转盘09120铰接,巧妙利用离心力和悬架09160自身重力,在静止状态,悬架09160自然下垂,利用磁力吸引悬架09160而固定位置,实现准确定位;在离心状态时,依靠离心电机09130输出动力,使悬架09160旋转并在离心力作用下平行于离心转盘09120,使悬架09160远离定位磁性件09210,即解除定位吸引力,实现不受干扰而正常的离心流程。
上述设计精巧而紧凑,利用简单低成本的元件设备,在不增加离心设备体积的前提下,巧妙的实现了离心装置停机自动定位的目的,使该离心装置能够准确定位设备工位,可以应用到全自动设备中。
在本实施例中,所述离心定位件09161设于所述悬架09160底部,所述定位磁性件09210通过安装板09220固定于所述支撑件上,所述安装板09220设于所述悬架09160下方;所述定位组件还包括调整板09230,竖向固定件09240和水平固定件,所述调整板09230设有竖向安装条和水平安装条,所述竖向安装条上设有条状的竖向调节孔09231,所述水平安装条上设有条状的水平调节孔,所述竖向固定件09240穿过所述竖向调节孔09231将所述调整板09230固定于所述支撑件上,所述水平固定件穿过所述水平调节孔将所述安装板09220固定于所述调整板09230上;所述悬架09160为4个,沿所述转盘周向设置,所述定位组件为两组,沿所述转盘周向轴对称设置。
将离心定位件09161设于悬架09160底部,悬架09160自然下垂和平行于离心转盘09120时离心定位件09161所处位置的距离较大,有利于悬架09160在不同状态位之间的切换。因磁铁本身的磁场力存在一定的差异,为了保证离心转盘09120上不同悬架09160对应工位安装的稳定效果一致;可调整板09230上设置有调节作用的竖向调节孔09231和水平调节孔,用于调整定位磁性件09210的水平位置和高度,从而保证该离心装置的稳定一致性。并且调整板09230的设计,使调整板09230可相对于支撑件的竖向位置和水平位置进行调整,从而使固定于安装板09220上的定位磁性件09210的位置能够进行调整,从而调整最终悬架09160的停机位置,实现较好的定位效果。可以理解的,所述定位组件的数量,设置越多其定位效果越佳,但设备结构越复杂,按照上述设置,即能够实现较好的定位效果。
进一步的,所述离心组件还包括离心安装座09170,所述离心安装座09170固定于所述离心转盘09120下侧面,所述悬架09160与所述离心安装座09170铰接;所述定位组件还包括离心定位传感器09250和离心定位检测片09260,所述离心定位传感器09250固定于所述支撑件上,所述离心定位检测片09260固定于所述离心转盘09120上并可随所述离心转盘09120转动而移动,当所述悬架09160位于所述停机状态位,所述离心定位检测片09260位于所述离心定位传感器09250检测位,触发离心定位传感器09250产生定位信号。通过上述设置,可将定位信号及时反馈至自动化设备控制系统。
考虑到成本和实操性的平衡,所述离心定位检测片09260的数量与所述悬架09160数量一致,所述离心定位传感器09250为一个;所述支撑件包括竖向固定在离心底板09110上的支持板09141和水平固定于支持板09141上的固定板09142,所述离心电机09130固定于所述固定板09142上;所述离心组件还包括离心连接板09150,所述离心转盘09120通过所述离心连接板09150与所述离心电机09130输出端连接。
可以理解的,离心定位传感器09250和离心定位检测片09260的数量可根据具体需求灵活设置,而采用一个离心定位传感器09250,即可采集悬架09160停机位置信号。
上述自动化分子诊断检测设备,从实验最初阶段的样本试管开盖即实现自动化操作,实验人员仅需将样本试管合盖放置在预定位置,即可全自动化完成整体实验,从而避免了人为操作带来的误差,以及解决对实验人员和环境产生污染的问题。并且,上述设备通过转板机械臂的使用,将核酸提取工序和PCR工序巧妙的连接,在特定情况下,可根据实验室的要求,实现分体工作,也可在设备更换时灵活处理。
同时,该检测设备还具有结构紧凑、分区合理的特点,能够减少实验室占地面积且可降低气溶胶污染的风险。
实施例2
一种自动化分子诊断检测方法,采用实施例1的自动化分子诊断检测设备,包括以下步骤:
一、前处理
1、样本加载和自动识别。
把装好的样本试管放于试管架内,样本试管自带样本类型码与试管架的位置码一一对应后,将其插入插架内(插入过程利用读码器自动获取标识的样本类型)。
在此过程中,如一试管架为工作状态不可移动,所述自锁驱动装置驱动所述转轴旋转,使所述凸轮转至所述自锁状态位,顶推所述顶杆克服插座弹性件的弹力,穿过所述对位孔挡住所述自锁件,阻止试管架在插槽内的滑动,将所述试管架锁定于所述插座组件上。
如一试管架为非工作状态,可拔出加样,则所述自锁驱动装置驱动所述转轴旋转,使所述凸轮转至所述释放状态位,所述顶杆在插座弹性件的弹力作用下,向远离自锁件的方向运动,解除阻挡自锁件的锁定状态。
2、样本采样管转移。
通过试管移动组件的三轴(X、Y、Z轴)自动化试管机械抓手夹取选定的样本试管,转移至等待于试管传递模块的夹紧工位的试管座上。
3、采样管夹紧与开盖。
待上一步工作完毕,利用作为夹紧驱动装置的双向丝杆电机的夹紧样品试管后,传递到下一个开合盖工位进行开盖动作。
4、采样管移液与合盖。
试管传递模块通过转移滑块带动试管座将样本试管移至移液工位,试管转移模块进行移液工作,完成移液后,试管传递模块返回开合盖工位进行合盖动作。
5、采样管返回原位。
试管传递模块将样本试管返回夹紧工位,再通过试管移动组件的试管机械抓手返回原位,同时抓取下一个样本。
上述样本前处理系统,可从样本试管开盖到移液关盖步骤均采用自动化设备进行,解决了常规样本前处理工序中,系统通量不够、时序慢效率低下的缺点,且人工干预多可能导致样本分析不够准确,安全防护不够容易造成交叉污染等问题,该样本前处理系统解决了人机交互问题,做到了真正意义上的全自动化样本前处理。
二、试剂卡条上料。
在对样本试管开盖吸取到样本后,需将样本溶液转移至试剂卡条中,该试剂卡条的上料步骤包括:
1、加料。
用户人工操作,将抽屉抽出,然后把整套卡盒的包装盖取开后,将卡盒放入抽屉内,使卡盒的卡位件与抽屉的卡条定位件斜面相互契合,安装到位,最后将抽屉推入到工作位置。至此,完成人工操作的部分。
2、推卡。
推卡机构将存放于卡盒内的试剂卡条逐个依次推送到抽屉边缘,与接取机构对应位置(即位置A)。
3、提升。
如图43所示,升降机构带动接取组件下降到位置A,伸缩组件将接取板伸出至卡盒最外侧的试剂卡条下方,使其接取件位于试剂卡条的卡接件下方,升降机构带动接取组件提升一段距离,使试剂卡条两端脱离卡盒包装,取到试剂卡条,伸缩组件带动接取板缩回,升降机构继续提升接取组件至与刺膜机构对应的位置(位置B),伸缩组件将接取板伸出,使试剂卡条处于略高于输送座的位置,升降机构带动接取组件下降,使试剂卡条的卡接件搭放于输送座的置放台上,至此完成将试剂卡条放在输送座的动作,伸缩组件带动接取板缩回,升降机构带动接取组件下降到位置A,接取另一个试剂卡条;如此循环。
4、穿刺。
输送机构将试剂卡条输送至穿刺位。刺膜机构中的刺膜驱动装置驱动穿刺头往下运动,在穿刺头接触试剂卡条封装薄膜之前,预压模块的预压块先接触到试剂卡条并施加一定压力,防止试剂卡条移动;然后穿刺头继续向下,预压模块相对于卡条位置不动,弹簧被压缩,压块导向轴相对于预压支架在导向孔内向上移动,穿刺头继续向下将封装薄膜刺破。刺破后,穿刺头上升,预压模块在弹簧的作用下,依然接触并顶推试剂卡条,穿刺头上升,在完全离开不接触试剂卡条后,预压模块才开始脱离与试剂卡条的接触,然后返回到原始位置。
5、移液。
如图44所示,输送机构将刺破封装薄膜(铝膜)的试剂卡条输送至移液位(位置C)。与移液机构配合,从试剂卡条内的吸头储存孔位取吸头。移液机构运动到样本管(图上未示出)上方,通过吸头吸取样本,然后返回到试剂卡条上方,完成释放、吹打混匀及再移液等动作。移液机构将用过的吸头放回试剂卡条原来的孔位内。
6、待位
如图44所示,输送机构将完成移液作业的试剂卡条输送至等待位(位置D),等待下一工位的机构动作。至此,本实施例的全自动流程完成。
三、核酸提取
1、试剂卡条装载。
当接收到前端流水线信息时,向上打开密封舱门后再启动传递电机,在同步带的带动下,卡条载板与孵育组件一同沿着传递导轨移动至等待区,再经由前端的机械手(图上未示出)同时将两个含有样本的试剂卡条放至卡条载板上,此时每个卡条的样本反应孔和洗脱孔分别与卡条孵育组件的加热头上的U型圆底槽匹配,对应孔位的试管放置于该U型圆底槽上。优选的,为节省流程时间,此时加热头在试剂卡条装载前已经达到设定的温度。
2、裂解结合。
在试剂卡条装载完成后,启动传递电机反转,载样本试剂卡条的卡条载板随同孵育机构进入提取区后,向下关闭密封舱门,此时试剂卡条上的磁套存储孔刚好位于磁套适配器正下方,磁套电机通过磁套丝杆等驱动磁套沿着上吸附导轨向下移动,待磁套适配器上的适配圈刚好被磁套完全嵌套后(此时代表已取紧磁套),完成自动取磁套工序。再将带有磁套的磁套适配器向上移动至一定高度后,再将试剂卡条继续往提取区方向移动,待样本反应孔位于磁套正下方时,将磁套向下移动至样本反应孔内。此时可启动磁套旋转电机,在主动齿轮和从动齿轮啮合的作用下,带动磁套旋转,从而可将样本反应孔内的样本、蛋白酶、磁珠液和捕获液等充分混匀,将样本中的核酸裂解出来。或者同时通过驱动磁套电机上下震荡,利用磁套的上下震荡亦可达到同样裂解效果,再或者同时驱动磁套旋转运动和上下震荡运动,一边旋转一边上下运动,从而能加快反应样本与试剂间的混匀速率,同时也能提高混匀效果。
3、结合。
待核酸裂解完成后,样本中被释放出来的核酸被吸附在磁珠表面上,此时再驱动磁棒沿着上吸附导轨向下移动至磁套底部进行磁吸,待含有样本核酸的磁珠被聚集至磁套底部时,磁套和磁棒同步向上移动,将磁珠带离样本反应孔。
4、洗涤。
此时再将试剂卡条往提取区方向移动,当试剂卡条上的洗涤孔位于磁套的正下方时,同步将磁套和磁棒向下移动,此时磁珠被带进洗涤孔中与洗涤液混匀,驱动磁棒向上缓慢移动一定距离,再启动磁套旋转电机,同时保证磁套未脱离液面的前提下,磁套一边旋转一边向下震荡,使得含有样本核酸的磁珠在洗涤液作用下得以彻底洗去杂质和裂解液。
再驱动磁棒缓慢向下移动至磁套底部进行磁吸,待磁珠聚集完成后再同步上升磁套和磁棒。由于核酸提取过程中洗涤液一般包含三种,故此步骤重复3次。
5、洗脱。
控制同步带带动试剂卡条移动,使洗脱孔位于磁套下方,分别通过控制磁套电机或磁套旋转电机的运转,分别使磁套进行上下震荡或旋转运动,完成洗脱工序;
此时再控制磁套上升,将试剂卡条往提取区方向移动,当卡条上的洗脱孔位于磁套的正下方时,同步将磁套和磁棒向下移动,此时磁珠被带进洗脱孔中与洗脱液混匀,驱动磁棒向上缓慢移动一定距离,再启动旋转磁套电机,同时保证磁套未脱离液面的前提下,磁套一边旋转一边向下震荡,再配合加热头提供的洗脱温度,使得含有样本核酸的磁珠在洗脱液作用下将核酸和磁珠分离,核酸全部溶于洗脱液中。
此时驱动磁棒缓慢向下移动至磁套底部进行磁吸,待磁珠聚集完成后再同步上升磁套和磁棒,由于核酸提取过程中洗脱液一般包含两种,故此步骤重复2次。且第二次洗脱完成后,磁珠最终会被吸附走,此时留在洗脱孔内的核酸和洗脱液的混合液即为提取出来的最终产物。
6、脱磁套。
控制磁套上升,将试剂卡条往等待区方向移动,待磁套存储孔位于磁套正下方时,磁套和磁棒同时向下运动一定距离,停止磁套移动,磁棒继续向下移动,此时可利用磁棒将磁套从旋转磁套适配器脱离,从而实现自动脱磁套的动作,此时提取动作全部完成。
7、消毒:
待提取完成后,以较高的转速启动hepa过滤抽风系统,将提取区内的气溶胶等充分抽吸过滤,然后再向上打开密封舱门,卡条再继续向等待区移动,再利用机械手将盛装有核酸溶液的试剂卡条转移至下一个工位。
四、试剂卡条回收。
含有最终产物的试剂卡条被转移至试剂卡条回收装置的过程包括:
1、抓取。
由转板机械臂将试剂卡条抓取移动,放置到装载台上。
2、移液。
试剂卡条在装载台的带动下,由回收输送驱动装置沿回收导轨运动到移液状态位,由移液设备完成样本移液工序。
3、脱卡。
脱落驱动装置驱动脱落滑块带动顶推件向装载台移动,并继续向装载台下方移动,使顶推件上设有的顶推斜面直接或间接顶推试剂卡条,使试剂卡条向上移动,并从所述装载台脱落,跌入回收桶内。具体包括以下步骤:
1)脱落驱动装置驱动脱落滑块带动顶推件向装载台移动;
2)顶推件继续向装载台下方移动,顶起件的顶起斜面接触顶起传动件下端,并将顶起传动件向上移动,使该顶起传动件的上端插入所述楔形导向槽内,迫使两块滑动导向板朝相反方向运动,使两块滑动导向板之间的距离增加而使两块卡条支撑板之间的距离增加,试剂卡条脱离卡条支撑板的支撑;
随后,推落件的推落斜面接触推落传动件下端,并将推落传动件向上移动,使该推落传动件的上端接触试剂卡条并向上推动试剂卡条从所述装载台脱落,跌入回收桶内。
五、PCR扩增检测
1、体系构建。
由移液机械臂吸取试剂卡条中的核酸溶液,将此核酸溶液(通常25uL)转移到PCR管中,完成体系构建工艺中核酸的转移;随后分别吸取预定的试剂组分(如反应液、酶),转移到PCR管中,完成体系构建的全部液体加入。
2、离心。
将上述PCR管旋盖盖好,进行离心工作,具体流程及控制方法如下:
1)离心工序
控制离心电机启动,所述离心转盘在离心电机驱动下转动,带动所述悬架转动偏离所述停机状态位,并在离心力的作用下,所述悬架平行于离心转盘,处于所述离心状态位。具体如下:
A、在自动化设备的自动化工序中,机械臂将离心管,放置到所述悬架的管腔内;因悬架底部设置有带定位功能的离心定位件(磁铁),该离心定位件与定位磁性件之间相互作用,受到吸引的磁力作用,被准确的定位于指定工位上,即保持停机状态位,保持悬架及其管腔轴线与水平面垂直状态。
B、放置完成离心管后,启动离心电机,离心电机输出,离心转盘逐渐开始旋转。
C、在离心电机驱动的过程中,悬架一方面由离心转盘带动开始做圆周运动,另一方面受到离心力的作用,解除受到定位磁性件吸力的作用,逐渐转变为受离心力作用,运动状态呈水平状态,然后在高度圆周运动下,进行样本的离心,直到离心完成。
2)自动定位
当所述离心转盘逐渐停止旋转,所述悬架在重力的作用下自然下垂,其管腔轴线垂直于所述离心转盘平面,所述定位磁性件与所述离心定位件通过N-S磁场产生吸力,使所述悬架在磁铁吸力作用下移动至所述停机状态位,快速稳定的停机。具体如下:
A、离心完成后,离心电机在逻辑控制过程中,转速逐渐下降,直到停止,在此过程中,悬架逐渐回复到垂直状态,这个时候定位磁性件和离心定位件之间的吸力开始作用,吸引悬架处于停机状态位,并在程序的逻辑控制下,完成悬架的准确定位。
B、信号触发
所述悬架移动带动所述离心转盘转动,当所述悬架移动至所述停机状态位,所述离心定位检测片触发所述离心定位传感器产生定位信号。具体如下:
在自动定位的过程中,设置在离心转盘底部的离心定位检测片,可以实时的通过离心定位传感器的凹槽,完成检测动作,实时的反馈给自动化控制系统。
3、检测。
等待离心完成后,将PCR管转移到PCR扩增分析模块,将其转移到反应腔中,然后抓取配套的遮光罩,将遮光罩盖在PCR管的上方,等待PCR检测流程完成。
PCR检测完成后,先将遮光罩抓取后放回复位点,然后抓取检测完成的PCR管,将其移动到反应管废弃区,完成单个PCR管检测流程。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。