CN116751668A - 全自动核酸处理设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种全自动核酸处理设备及方法，全自动核酸处理设备包括：机架；运动机构，设于机架上；移液机构，设于运动机构上；磁吸机构，设于机架内；试剂盒，设于机架内，试剂盒上设有多个功能孔位；主控机构，连接运动机构、移液机构以及磁吸机构，运动机构响应于主控机构的控制，使移液机构在功能孔位之间进行位置切换，以实现移液和混合操作，磁吸机构响应于主控机构的控制，进行磁珠吸附操作。本申请的全自动核酸处理设备兼具移液式转移和磁棒式吸附双重功能，实现核酸提取的自动化，提高了核酸检测效率。

Description

全自动核酸处理设备及方法

技术领域

本申请涉及核酸检测的技术领域，具体而言，涉及一种全自动核酸处理设备及方法。

背景技术

核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一。核酸广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内，生物体内的核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。

近年来随着分子生物学的高速发展，以核酸为基础的分子诊断和检测技术在诸多领域中日益凸显出至关重要的作用。目前大多数的核酸提取仪均采用磁珠法对核酸进行提取，是应用配套的磁珠核酸提取试剂来完成样本核酸提取工作的仪器。目前的核酸提取仪分为两类:一类是大型的自动化液体工作站，通过转移液体获得核酸，其优点可实现全自动运行，缺点是不专用于核酸提取，仪器体积一般比较大，成本比较高，且耗时较长；另一类是小型磁棒式核酸提取仪，通过转移磁珠获得核酸，优点是耗时较短，缺点是需用预装好或现场手工分装的配套试剂，没有分液和移液功能，如果提取中途需要加某种试剂就需要人工添加，造成人员浪费。

发明内容

本申请的目的是提供一种全自动核酸处理设备，该设备兼具移液式转移和磁棒式吸附双重功能，实现核酸提取的自动化，提高了核酸检测效率。

本申请的实施例是这样实现的：第一方面，本申请提供一种全自动核酸处理设备，包括：机架；运动机构，设于所述机架上；移液机构，设于所述运动机构上；磁吸机构，设于所述机架内；试剂盒，设于所述机架内，所述试剂盒上设有多个功能孔位；主控机构，连接所述运动机构、所述移液机构以及所述磁吸机构，所述运动机构响应于所述主控机构的控制，使所述移液机构在所述功能孔位之间进行位置切换，以实现移液和混合操作，所述磁吸机构响应于所述主控机构的控制，进行磁珠吸附操作。

在上述技术方案中，全自动核酸处理设备兼具移液式转移和磁棒式吸附双重功能，实现核酸提取的自动化，提高了核酸检测效率。

于一实施例中，所述运动机构包括：第一运动机构、第二运动机构、第三运动机构；所述第二运动机构能滑动的设于所述第一运动机构上，所述第三运动机构能滑动的设于所述第二运动机构上，所述移液机构设于所述第三运动机构上；所述主控机构分别与所述第一运动机构、所述第二运动机构以及所述第三运动机构连接；所述第一运动机构、所述第二运动机构、所述第三运动机构相互垂直。

在上述技术方案中，通过运动机构实现移液机构在试剂盒上相对三维运动，使移液机构能够根据需要移动到对应的位置。

于一实施例中，所述移液机构包括：移液机构运动组件，设于所述第三运动机构上；移液组件，设于所述移液机构运动组件上；其中，所述移液组件包括：移液驱动单元；移液支架，与所述移液驱动单元连接；活塞杆，一端与所述移液支架连接，另一端能伸入移液腔体内；取吸头部，设于所述移液腔体底部，所述取吸头部用于安装吸头。

在上述技术方案中，通过移液机构能够实现样本的转移、吸注和振荡，在样本处理过程中可减少污染，进一步得到核酸的处理效率。

于一实施例中，所述移液机构还包括：退吸头组件，所述退吸头组件包括：退吸头板，活动设于所述取吸头部上；退吸头杆，设于所述退吸头板上，所述退吸头杆穿过所述退吸头板，伸向所述移液支架；弹性限位件，套设于所述退吸头杆伸向所述移液支架的一端上。

在上述技术方案中，通过设置退吸头组件，能够实现吸头的自动化安装和卸载，使实验过程中无需人工操作更换吸头，可提高工作效率。

于一实施例中，所述磁吸机构包括：底板；第一工位切换组件，设于所述底板上；第二工位切换组件，设于所述第一工位切换组件上；磁吸组件，设于所述第二工位切换组件上；其中，所述磁吸组件包括：支撑顶板；第一连接板；磁吸驱动单元，设于所述支撑顶板上，且与所述第一连接板传动连接；磁棒架导杆，所述磁棒架导杆一端连接所述支撑顶板，所述第一连接板能活动的设于所述磁棒架导杆上，所述磁棒架导杆另一端连接磁套适配头安装板；磁套适配头，设于所述磁套适配头安装板上，用于安装磁棒套；若干个磁棒，一端设于所述第一连接板上，另一端能够伸入所述磁套适配头内。

在上述技术方案中，通过设置磁吸机构能够实现磁珠吸附过程的全自动化操作，提高核酸处理效率。

于一实施例中，所述磁吸机构还包括：刺膜组件，所述刺膜组件包括：刺膜架导杆，两端分别连接所述支撑顶板以及所述磁套适配头安装板；第二连接板，能活动的设于所述刺膜架导杆上；刺膜驱动单元，设于所述支撑顶板上，且与所述第二连接板传动连接；尖刺，连接于所述第二连接板上，且能穿过所述磁套适配头安装板。

在上述技术方案中，在试剂盒上的功能孔位进行封膜，可防止试剂盒污染，通过设置刺膜组件，能够自动刺破封膜，而无需人工手工撕膜，进一步防止实验过程中的污染。

于一实施例中，所述第一工位切换组件包括：第一滑轨，设于所述底板上；第一滑块，能滑动设于所述第一滑轨上；水平安装底座，设于所述第一滑块上；第一工位驱动组件，连接所述第一滑块，用于驱动所述第一滑块带动所述水平安装底座进行水平滑动。

在上述技术方案中，通过设置第一工位切换组件，可根据试剂盒上的功能孔位的水平方向位置，调整磁吸机构的水平位置。

于一实施例中，所述第二工位切换组件包括：竖直安装底座，设于所述水平安装底座上；第二滑轨，设于所述竖直安装底座上；第二滑块，能滑动的设于所述第二滑轨上；竖直安装板，设于所述第二滑块上；第二工位驱动组件，传动连接所述第二滑块，用于驱动所述第二滑块带动所述竖直安装板进行升降。

在上述技术方案中，通过设置第二工位切换组件，可根据试剂盒上的功能孔位的高度方向位置，调整磁吸机构的竖直方向位置。

于一实施例中，所述试剂盒包括：样本管架区、试剂条架区以及耗材区，所述功能孔位设置在所述样本管架区和所述试剂条架区上。

在上述技术方案中，试剂盒用于放置实验所需的各种试剂、耗材等，可根据不同的功能及作用，分为样本管架区、试剂条架区以及耗材区，满足不同实验需求。

于一实施例中，所述耗材区包括：耗材支架底座，所述耗材支架底座上设有第一固定组件和第二固定组件；TIP头区，通过所述第一固定组件固定于所述耗材支架底座上；PCR试剂区，通过所述第二固定组件固定于所述耗材支架底座上；废弃物区，设于所述耗材支架底座上。

在上述技术方案中，耗材区内可根据具体实验需求，设置TIP头区和废弃物区。

于一实施例中，所述试剂盒上还设有制冷模块，所述制冷模块包括：制冷底座；制冷支撑面板，设于所述制冷底座上；保温块，设于所述制冷支撑面板上；制冷组件，设于所述保温块内；导风罩，设于所述制冷底座上，与所述保温模块连通，所述导风罩内设有风扇。

在上述技术方案中，通过设置制冷模块，实现样本处理过程中的温度控制。

于一实施例中，所述机架上设有抽屉机构，所述抽屉机构响应于所述主控机构的控制，能够沿所述机架滑动，所述抽屉机构包括：抽屉底座支架，所述试剂盒设于所述抽屉机构内；抽屉面板，设于所述抽屉底座支架上；滑动组件，设于所述抽屉底座支架上，所述滑动组件与所述主控机构连接。

在上述技术方案中，通过设置抽屉机构，实现试剂盒的自动装载，避免了实验过程中试剂盒的污染。

第二方面，本申请提供一种全自动核酸处理方法，使用如本申请第一方面任一项实施例所述的全自动核酸处理设备，包括：

响应于所述主控机构的控制，所述运动机构使所述移液机构移动到所述试剂盒的所述功能孔位的对应位置；

响应于所述主控机构的控制，所述移液机构在所述功能孔位内进行移液和混合操作；

响应于所述主控机构的控制，所述磁吸机构在所述功能孔位内进行磁珠吸附操作。

在上述技术方案中，本申请的方法能够实现核酸的自动化处理，减少了核酸处理过程中的污染问题，提高了核酸处理效率。

于一实施例中，所述移液机构在所述功能孔位内进行移液和混合操作，包括：

所述主控机构控制所述移液机构进行吸头装载操作；

所述主控机构控制所述移液机构装有样本的从所述功能孔位内吸取样本，并在多个所述功能孔位之间进行转移，以进行移液和混合操作；

所述主控机构控制所述移液机构将经过移液和混合操作处理后的样本转移至装有磁珠的所述功能孔位内。

在上述技术方案中，通过主控机构控制移液机构完成吸头的装载、样本的转移、混合等处理，提高了核酸处理效率。

于一实施例中，在所述主控机构控制所述移液机构将经过移液和混合操作处理后的样本转移至装有磁珠的所述功能孔位内之后，所述方法还包括：

所述主控机构控制所述磁吸机构进行磁棒套装载操作；

所述主控机构控制所述磁吸机构移动到装有磁珠的所述功能孔位处，并驱动所述磁吸机构进行磁珠吸附操作。

在上述技术方案中，通过主控几个控制磁吸机构进行磁珠吸附的自动化处理，提高了核酸提纯处理的效率。

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介绍，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为本申请一实施例提供的全自动核酸处理设备的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的试剂盒的整体结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的耗材区的部分结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的制冷模块的结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的运动机构的结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的移液机构的结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的磁吸机构的结构示意图一；

图8为本申请一实施例提供的磁吸机构的结构示意图二；

图9为本申请一实施例提供的全自动核算处理方法的流程示意图。

图标：

1-全自动核酸处理设备；10-机架；100-试剂盒；110-功能孔位；120-样本管架区；121-采样管；122-保存管；123-吸头；124-磁棒套；130-试剂条架区；131-裂解孔；132-洗涤孔；133-洗脱孔；134-试剂孔；135-样本孔；140-耗材区；141-耗材支架底座；142-第一固定组件；1421-弹片；1422-弹片护板；1423-定位销；143-第二固定组件；144-TIP头区；1441-TIP头支架；1442-保护罩；145-PCR试剂区；146-废弃物区；150-制冷模块；151-制冷底座；152-制冷支撑面板；153-保温块；154-导风罩；155-保护壳体；200-运动机构；210-第一运动机构；220-第二运动机构；230-第三运动机构；300-移液机构；310-移液机构运动组件；320-移液组件；321-移液驱动单元；322-移液支架；323-活塞杆；324-移液腔体；325-吸取头部；330-退吸头组件；331-退吸头板；332-退吸头杆；333-弹性限位件；400-磁吸机构；410-底板；420-第一工位切换组件；421-第一滑轨；422-第一滑块；423-水平安装底座；424-第一工位驱动组件；430-第二工位切换组件；431-竖直安装底座；432-竖直安装板；433-第二工位驱动组件；440-磁吸组件；441-支撑顶板；442-第一连接板；443-磁吸驱动单元；444-磁棒架导杆；445-磁套适配头安装板；446-磁套适配头；447-磁棒；450-刺膜组件；451-刺膜架导杆；452-第二连接板；453-刺膜驱动单元；454-尖刺；500-主控机构；600-抽屉机构；610-抽屉底座支架；620-抽屉面板；621-到位指示灯；630-滑动组件。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

基因检测的前提是提取到高质量和高浓度的核酸样本。核酸提取的样本对象很多，对于浓度较低的一些目标核酸样本，需要投入较多的样本量进行提取，再基于磁珠上吸法提取技术，从较多的样本量中提取出高浓度的核酸。提取的过程涉及到核酸裂解、充分结合、数次洗涤以及从磁珠上更充分地洗脱。通常使用核酸提取仪在进行核酸提取实验，但是，对核酸提取仪的要求相对较高，需要核酸提取设备在能够完成核酸处理的同时，能够实现自动化，提高工作效率。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1，本申请提供一种全自动核酸处理设备1，包括：机架10、试剂盒100、运动机构200、移液机构300；磁吸机构400；试剂盒100设于机架10内，试剂盒100上设有多个功能孔位110，运动机构200设于机架10上，移液机构300设于运动机构200上，磁吸机构400设于机架10内，主控机构500连接运动机构200、移液机构300以及磁吸机构400，运动机构200响应于主控机构500的控制，使移液机构300在功能孔位110之间进行位置切换，以实现移液和混合操作，磁吸机构400响应于主控机构500的控制，进行磁珠吸附操作。

请参照图2，试剂盒100主要用于放置实验所需的各种试剂、耗材等。根据不同的功能及作用，试剂盒100又分为样本管架区120、试剂条架区130以及耗材区140，功能孔位110设置在样本管架区120和试剂条架区130上。可选的，样本管架区120设置为两组，试剂条架区130设置为两组，样本管架区120从后向前依次为采样管121、保存管122、吸头123(例如1mL)、磁棒套124，试剂条架区130上设有裂解孔131、洗涤孔132、洗脱孔133、试剂孔134、样本孔135；其中，试剂孔134用于放置提取试剂(包括结合液、磁珠等)，样本孔135内放置待处理样本(例如血清样本)。

请参照图3，耗材区140包括：耗材支架底座141、TIP头区144、PCR试剂区145以及废弃物区146；其中，耗材支架底座141上设有第一固定组件142和第二固定组件143。TIP头区144内放置TIP吸头，TIP头区144通过第一固定组件142固定于耗材支架底座141上，PCR试剂区145通过第二固定组件143固定于耗材支架底座141上，废弃物区146设于耗材支架底座141上，用于存放实验使用完的各种试剂和耗材。

可选的，第一固定组件142包括弹片1421和弹片护板1422，TIP头区144上设有TIP头支架1441，TIP头支架1441水平放置在耗材支架底座141上，弹片1421会将TIP头支架1441卡牢，同时弹片1421周围固定有弹片护板1422，防止弹片1421过于锋利，划伤操作人员。进一步的，耗材支架底座141上设有定位销1423，与TIP头支架1441上的缺口对应，防止TIP头支架1441位置放反。在TIP头支架1441还设有保护罩1442，防止TIP头被污染。

PCR试剂区145内置有荧光反应试剂，用于进行PCR扩增反应。第二固定组件143为PCR板支架，PCR板支架可根据不同的PCR板来更换不同的支架。

进一步的，请参照图4，在试剂盒100上还设有制冷模块150，制冷模块150可安装在试剂条架区130下发，用于对试剂条架区130进行温度控制。制冷模块150包括：制冷底座151、制冷支撑面板152、保温块153、导风罩154；其中，制冷支撑面板152设于制冷底座151上，保温块153设于制冷支撑面板152上，保温块153与试剂条架区130上的各个功能孔位110形状匹配，用于对试剂条架区130上的功能孔位110进行保温，材料选用高温耐硅橡胶，保温块153内设置制冷组件(图中未示出)，制冷组件可以由制冷片、散热器和热敏电阻组成，具体结构可参照现有技术中对制冷机构的描述。导风罩154设于制冷底座151上，与保温块153连通，导风罩154内设有风扇(图中未示出)。制冷模块150可采用风冷的抽风形式的制冷方式。为了增加空间利用率，导风罩154可做成异性，从制冷底座151底部通过，同时导风罩154的顶部采用保护壳体155进行隔离，防止试剂条架区130上的试剂滴落到保温块153上，也可以有效阻止导风罩154的热量散发到机架10内部，最终制冷模块150产生的热量从机架10底部排出。

运动机构200的实现方式可以有多种，本实施例中，请参照图5，运动机构200包括：第一运动机构210、第二运动机构220、第三运动机构230；第二运动机构220能滑动的设于第一运动机构210上，第三运动机构230能滑动的设于第二运动机构220上，移液机构300设于第三运动机构230上；主控机构500分别与第一运动机构210、第二运动机构220以及第三运动机构230连接，第一运动机构210、第二运动机构220、第三运动机构230相互垂直。

本实施例中，第一运动机构210固定在机架10上，第二运动机构220能够沿着第一运动机构210在横向上进行滑动，第三运动机构230能够沿着第二运动机构220滑动，从而在第一运动机构210和第二运动机构220的配合下，移液机构300能够在试剂盒100上的多个功能孔位110之间进行位置切换。

其中，第一运动机构210可以采用皮带轮传送方式、电机丝杆传动方式加滑块滑轨传动方式，第二运动机构220可以采用皮带轮传送方式、电机丝杆传动方式加滑块滑轨传动方式，第三运动机构230也可以采用皮带轮传送方式、电机丝杆传动方式加滑块滑轨传动方式。第一运动机构210、第二运动机构220、第三运动机构230的具体结构可参照申请号为202220693754.X，名称为《一种耗材转移装置》专利中X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件中的具体结构，在此不再赘述。

请参照图6，移液机构300包括：移液机构运动组件310、移液组件320，其中移液机构运动组件310设于第三运动机构230上，移液组件320设于移液机构运动组件310上，第三运动机构230能够带动移液机构300实现竖直方向上的高度位置改变，从而使移液机构300在到达试剂盒100上对应的功能孔位110后，通过高度位置的改变，实现样本的吸取、转移和混合。

可选的，移液机构运动组件310采用电机丝杆传动方式加滑块滑轨传动方式，那么第三运动机构230可以仅设置一个安装底板，移液机构运动组件310包括电机，电机安装在安装底板上，电机的输出轴连接丝杆，丝杆上通过螺母滑块连接移液组件320，通过丝杆将电机的旋转运动转换为直线运动，进而通过控制电机的正转和反转，驱动移液组件320实现升降。在其他的实施例中，移液机构运动组件310也可以为液压缸、气压缸。

可选的，移液组件320包括：移液驱动单元321、移液支架322；移液支架322与移液驱动单元321连接，活塞杆323一端与移液支架322连接，另一端能伸入移液腔体324内；取吸头部325设于移液腔体324底部，取吸头部325用于安装吸头123。

示例性的，移液驱动单元321为电机，电机的输出轴可以连接丝杆，丝杆上通过螺母滑块连接移液支架322，通过主控机构500控制电机的正转和反转，驱动移液支架322进行升降，从而带动移液支架322上的活塞杆323在移液腔体324内进行上升和下降，实现吸液和注液。当主控机构500控制电机按照一定频率实现正转和反转的交替时，电机驱动移液支架322上升或下降，进而带动活塞杆323在移液腔体324内往复振荡，实现样本的混合。在其他的实施例中，移液驱动单元321也可以为液压缸、气压缸。

进一步的，移液机构300还包括：退吸头组件330，退吸头组件330包括：退吸头板331、退吸头杆332、弹性限位件333；退吸头板331活动设于取吸头部325上；退吸头杆332设于退吸头板331上，退吸头杆332穿过退吸头板331，伸向移液支架322；弹性限位件333套设于退吸头杆332伸向移液支架322的一端上。本实施例中，通过移液驱动单元321驱动移液支架322向下移动，移液支架322向下推动退吸头杆332下移，进而使退吸头杆332推动退吸头板331向下移动，通过退吸头板331的作用力将安装在吸取头部325上的吸头123卸载。卸载完成后，主控机构500控制移液驱动单元321停止，移液支架322恢复到初始位置，移液支架322离开退吸头杆332，退吸头杆332在弹性限位件333的弹性作用力下恢复初始位置，使退吸头板331复位。

请参照图7和图8，磁吸机构400包括：底板410、第一工位切换组件420、第二工位切换组件430以及磁吸组件440；其中，第一工位切换组件420设于底板410上，第二工位切换组件430设于第一工位切换组件420上，磁吸组件440设于第二工位切换组件430上。

可选的，第一工位切换组件420包括：第一滑轨421、第一滑块422、水平安装底座423以及第一工位驱动组件424，第一滑轨421设于底板410上；第一滑块422能滑动设于第一滑轨421上，水平安装底座423设于第一滑块422上，第一工位驱动组件424传动连接第一滑块422。示例性的，第一工位驱动组件424可以为电机，电机的输出端连接丝杆，通过丝杆与第一滑块422传动连接，主控机构500控制第一工位驱动组件424，第一工位驱动组件424接收指令并驱动第一滑块422带动水平安装底座423在第一滑轨421上水平滑动，从而使磁吸机构400调整水平方向的移动位置。

第二工位切换组件430包括：竖直安装底座431、第二滑轨(图中未示出)、第二滑块(图中未示出)、竖直安装板432以及第二工位驱动组件433，竖直安装底座431设于水平安装底座423上，第二滑轨设于竖直安装底座431上，第二滑块能滑动的设于第二滑轨上，竖直安装板432设于第二滑块上，第二工位驱动组件433连接第二滑块，用于驱动第二滑块带动竖直安装板432进行升降。示例性的，第二工位驱动组件433与第一工位驱动组件424的驱动方式一致，第一工位驱动组件424可以为电机，电机的输出端连接丝杆，通过丝杆与第二滑块传动连接，主控机构500控制第二工位驱动组件433，第二工位驱动组件433接收指令驱动第二滑块带动竖直安装板432在第二滑轨上竖直滑动，从而使磁吸机构400调整竖直方向移动位置。

通过第一工位切换组件420和第二工位切换组件430的相互配合，使磁吸机构400能够在多个功能孔位110之间进行位置切换。

请参照图8，磁吸组件440包括：支撑顶板441、第一连接板442、磁吸驱动单元443、磁棒架导杆444、磁套适配头安装板445、磁套适配头446以及磁棒447；其中，磁吸驱动单元443设于支撑顶板441上，且与第一连接板442传动连接，用于驱动第一连接板442进行升降；磁棒架导杆444一端连接支撑顶板441，第一连接板442能活动的设于磁棒架导杆444上，磁棒架导杆444另一端连接磁套适配头安装板445，磁套适配头446设于磁套适配头安装板445上，用于安装磁棒套124，若干个磁棒447一端设于第一连接板442上，另一端能够伸入磁套适配头446内。磁套适配头446被设计为中空结构，允许磁棒447通过。

示例性的，磁吸驱动单元443的传动原理可与前述移液驱动单元321的传动原理一致，磁吸驱动单元443可以为电机，电机的输出端连接丝杆，主控机构500驱动磁吸驱动单元443，磁吸驱动单元443接收指令驱动第一连接板442进行升降，进而带动磁棒447进行升降，实现磁珠吸附操作。

可选的，磁吸机构400还可以设置退磁棒套组件，用于装卸磁棒套124，退磁棒套组件的结构、原理与退吸头组件一样，在此不再赘述。

在核酸提取过程中，通常会在试剂盒100上的功能孔位110表面封膜，防止实验前试剂盒100污染。在实验过程中，通过人工将封膜撕去，很容易造成核酸样本的污染。

可选的，在磁吸机构400上还设有刺膜组件450。刺膜组件450包括：刺膜架导杆451、第二连接板452、刺膜驱动单元453、尖刺454；其中，刺膜架导杆451两端分别连接支撑顶板441以及磁套适配头安装板445；第二连接板452能活动的设于刺膜架导杆451上，刺膜驱动单元453设于支撑顶板441上，且与第二连接板452传动连接，尖刺454连接于第二连接板452上，且能穿过磁套适配头安装板445。

示例性的，刺膜驱动单元453的传动原理可与前述移液驱动单元321、磁吸驱动单元443的传动原理一致，刺膜驱动单元453可以为电机，电机的输出端连接丝杆。当第一工位切换组件420和第二工位切换组件430的相互配合，使磁吸机构400移动到试剂盒100上封膜的功能孔位110位置后，主控机构500驱动刺膜驱动单元453，刺膜驱动单元453接收指令驱动第二连接板452进行升降，进而带动尖刺454进行升降，刺破封膜。

可选的，请参照图2，机架10上还设有抽屉机构600，抽屉机构600响应于主控机构500的控制，能够沿机架10滑动。抽屉机构600包括：抽屉底座支架610、抽屉面板620以及滑动组件630，试剂盒100整体安装在抽屉机构600内，抽屉面板620设于抽屉底座支架610上，滑动组件630设于抽屉底座支架610上，滑动组件630与主控机构500连接。

示例性的，滑动组件630可以采用电机丝杆和滑块滑轨的传动方式，在其他的实施例中，滑动组件630还可以是链条和滑轨的传动方式。

进一步的，在抽屉面板620上还设有到位指示灯621，抽屉底座支架610内设有零位检测开关，用于检测抽屉机构600是否进入到机架10内。当主控机构500控制抽屉机构600带着试剂盒100进入到机架10内，零位检测开关检测到试剂盒100进入到机架10内部，主控机构500控制滑动组件630停止工作，此时，零位检测开关发送信号给主控机构500，主控机构500控制到位指示灯621亮起，操作人员通过到位指示灯621获知抽屉机构600到位，试剂盒100被整体置入到机架10内。

上述所有实施例中，主控机构500可以包括：供电单元、人机交互界面、通信单元、处理器和控制单元。供电单元可以是外接电源或者蓄电池。人机交互界面可以为显示屏、键盘、触摸屏、按键、旋钮、音响和LED灯等计算机输入、输出设备，用于输入指令和读取信息，从而实现人机交互、信息的互通。通信单元可以是收发器，控制单元可以是微控制器(Microcontroller Unit，简称：MCU)。主控机构500通过处理器处理人机交互界面和通信单元反馈的信息，并通过控制单元控制运动机构200、移液机构300、磁吸机构400。这里的人机交互界面可以为控制面板。控制面板可为触摸屏，可供操作人员手动操作。控制面板上有多项功能操作选项，例如：启动选项、移液操作选项、磁吸操作选项、停止选项等，操作人员通过功能操作选项进行对应的核酸处理操作。

可选的，机架10上还安装有照明系统、紫外线杀菌系统，整个全自动核酸处理设备1总装尾部还装有排气系统，可高效过滤掉仪器内部的气溶胶，同时也可以将设备内部的部分热量排出。

请参照图9，本申请提供一种全自动核酸处理方法，使用图1-图8所述的全自动核酸处理设备1，该方法包括：步骤S110-步骤S130。

步骤S110：响应于主控机构500的控制，运动机构200使移液机构300移动到试剂盒100的功能孔位110的对应位置。

在步骤S110前，试剂盒100预先置入抽屉机构600内，主控机构500控制抽屉机构600带着试剂盒100进入到机架10内，零位检测开关检测到试剂盒100进入到机架10内部，主控机构500控制滑动组件630停止工作，此时，零位检测开关发送信号给主控机构500，主控机构500控制到位指示灯621亮起，操作人员通过到位指示灯621获知抽屉机构600到位，试剂盒100被整体置入到机架10内。

接着，主控机构500控制第一工位驱动组件424，第一工位驱动组件424接收指令并驱动第一滑块422带动水平安装底座423在第一滑轨421上水平滑动，从而使磁吸机构400调整水平方向的移动位置到达封膜的试剂盒100对应的功能孔位110所在位置。主控机构500控制第二工位驱动组件433，第二工位驱动组件433接收指令驱动第二滑块带动竖直安装板432在第二滑轨上竖直下降，到达封膜的功能孔位110正上方，此时，主控机构500驱动刺膜驱动单元453，刺膜驱动单元453接收指令驱动第二连接板452进行升降，进而带动尖刺454进行升降，刺破封膜。

需要说明的是，如果试剂盒100上的功能孔位110上未预封膜，则可忽略此步骤。

步骤S120：响应于主控机构500的控制，移液机构300在功能孔位110内进行移液和混合操作。

当刺膜操作完成后，需要先通过移液机构300完成吸头123的装载，再通过吸头123进行样本移液和混合操作。

于一实施例中，步骤S120具体可包括：步骤S121-步骤S123。

步骤S121：主控机构500控制移液机构300进行吸头装载操作。

移液机构300进行吸头123的装载操作如下所述：主控机构500控制移液驱动单元321，移液驱动单元321响应主控机构500的控制，驱动移液支架322向下移动，使活塞杆323顶部接触到移液腔体324底部，在第一工位切换组件420和第二工位切换组件430的共同配合下，移液组件320到达样本管架区120，通过主控机构500控制第二工位切换组件430调整移液组件320的高度，使取吸头部325在移液驱动单元321的驱动力作用下逐渐向吸头123所在位置处靠近，再通过移液驱动单元321驱动移液支架322下降，使吸头123装入到吸取头部325上并稳稳卡紧在吸取头部325上，完成吸头123的装载。本步骤可一次性完成多个吸头123的装载，具体可根据试剂盒100的尺寸、型号等设置孔位数量，示例性的，可一次性完成1-16通道的吸头123的装载。

步骤S122：主控机构500控制移液机构300装有样本的从功能孔位110内吸取样本，并在多个功能孔位110之间进行转移，以进行移液和混合操作。

吸头123装载完成后，需要进行加样操作。具体的，主控机构500控制运动机构200进行三维空间方向的移动，分别通过控制第一运动机构210、第二运动机构220调整水平方向的位置，再通过控制位于第三运动机构230上的移液机构300在竖直方向上的移动，实现移液机构300在试剂盒100上进行位置切换。

当主控机构500控制移液机构300到达样本孔135上方，通过主控机构500控制移液驱动单元321正转，移液驱动单元321驱动移液支架322下降，当吸头123底部插入到样本孔135内，通过主控机构500控制移液驱动单元321反转，从而带动移液支架322上的活塞杆323在移液腔体324内进行上升，实现吸液。采用注射器的原理，将样本孔135内的血清样本通过吸头123吸入到移液腔体324内。

再通过主控机构500控制第一运动机构210、第二运动机构220以及第三运动机构230调整空间三维方向的位置，使移液机构300带着吸取的样本离开样本孔135，并移动到试剂条架区130的裂解孔131上方，按照相同的方式，主控机构500控制移液驱动单元321正转，移液驱动单元321驱动移液支架322下降，当吸头123底部插入到裂解孔131内，并将移液腔体324内的血清样本注入到裂解孔131内，由此完成样本的转移，在裂解孔131内，样本进行裂解操作。

若要对样本进行反复混合，可通过主控机构500驱动移液驱动单元321按照一定频率实现正转和反转的交替时，移液驱动单元321驱动移液支架322上升或下降，进而带动活塞杆323在移液腔体324内往复振荡，实现样本的混合。

需要说明的是，在进行裂解操作时，主控机构500可控制制冷模块150工作，使制冷模块150形成裂解时所需要的温度，制冷模块150采用风冷抽风形式进行保温处理。

裂解完成后，需要更换吸头123，具体可通过以下步骤完成吸头123的更换。主控机构500控制运动机构200调整三维空间位置，带动移液机构300移动到废弃物区146，主控机构500控制移液驱动单元321，移液驱动单元321响应于主控机构500的控制驱动移液支架322向下移动，移液支架322向下推动退吸头杆332下移，进而使退吸头杆332推动退吸头板331向下移动，通过退吸头板331的作用力将安装在吸取头部325上的吸头123卸载。卸载完成后，主控机构500控制移液驱动单元321停止，移液支架322恢复到初始位置，移液支架322离开退吸头杆332，退吸头杆332在弹性限位件333的弹性作用力下恢复初始位置，使退吸头板331复位。

吸头123卸载后，需要重新安装新的吸头123以进行下面的洗涤操作。吸头123装载的步骤可详细参照前述步骤S121的描述。

吸头123安装完成后，主控机构500控制移液机构300将裂解孔131内已裂解的血清样本吸取到移液腔体324内，再通过控制运动机构200调整三维空间位置，使移液机构300移动到洗涤孔132位置处，按照上述吸液和注液相同的方法，将裂解孔131内的已裂解的血清样本吸取到移液腔体324内进行洗涤操作，洗涤方式为行业内常规处理方式，在此不再赘述。

步骤S123：主控机构500控制移液机构300将经过移液和混合操作处理后的样本转移至装有磁珠的功能孔位110内。

在完成洗涤处理后的血清样本，需要转移至装有磁珠的功能孔位110内，比如转移到试剂孔134内进行磁珠吸附操作。具体的，主控机构500控制第一运动机构210、第二运动机构220以及第三运动机构230调整空间三维方向的位置，使移液机构300带着吸取的样本离开洗涤孔132，并移动到试剂条架区130的试剂孔134上方，主控机构500控制移液驱动单元321正转，移液驱动单元321驱动移液支架322下降，当吸头123底部插入到试剂孔134内，并将移液腔体324内的经过洗脱后的血清样本注入到试剂孔134内，由此完成样本的转移。此时，试剂孔134内已经预先配置好磁珠。

步骤S130：响应于主控机构500的控制，磁吸机构400在功能孔位110内进行磁珠吸附操作。

主控机构500控制磁吸机构400进行磁吸操作，对样本进行进一步的纯化处理。步骤S130具体包括：步骤S131-步骤S132。

步骤S131：主控机构500控制磁吸机构400进行磁棒套124装载操作。

主控机构500控制第一工位驱动组件424，第一工位驱动组件424响应于主控机构500的控制指令并驱动第一滑块422带动水平安装底座423在第一滑轨421上水平滑动，从而使磁吸机构400调整水平方向的移动位置，到达样本管架区120上的磁棒套124对应位置上方；主控机构500控制第二工位驱动组件433，第二工位驱动组件433响应于主控机构500的控制指令驱动第二滑块带动竖直安装板432在第二滑轨上竖直向下滑动，使磁吸机构400调整竖直方向移动位置。

此时，主控机构500控制磁吸驱动单元443正转，磁吸驱动单元443驱动第一连接板442下降，进而带动磁棒447进行下降，使磁棒套124装入到磁套适配头446上并稳稳卡紧在磁套适配头446上，完成磁棒套124的装载。同理的，本步骤可一次性完成多个磁棒套124的装载，具体可根据试剂盒100的尺寸、型号等设置孔位数量，示例性的，可一次性完成1-16通道的磁棒套124的装载。

步骤S131：主控机构500控制磁吸机构400移动到装有磁珠的功能孔位110处，并驱动磁吸机构400进行磁珠吸附操作。

磁棒套124装载完成后，需要将磁珠吸附操作。具体的，主控机构500控制第一工位驱动组件424，第一工位驱动组件424接收指令并驱动第一滑块422带动水平安装底座423在第一滑轨421上水平滑动，从而使磁吸机构400调整水平方向的移动位置到达试剂孔134所在位置处。主控机构500控制第二工位驱动组件433，第二工位驱动组件433接收指令驱动第二滑块带动竖直安装板432在第二滑轨上竖直下降，当到达试剂孔134上方时，主控机构500控制驱动磁吸驱动单元443正转，磁吸驱动单元443响应于主控机构500的控制指令驱动第一连接板442进行下降，进而带动磁棒447下降进入到试剂孔134，此时试剂孔134内的磁珠吸附在磁棒447上，根据磁珠吸附法原理，血清样本中释放出来的核酸成分可以结合在磁珠上，从而通过磁珠法吸附核酸。

通过主控机构500控制驱动磁吸驱动单元443反转，磁吸驱动单元443响应于主控机构500的控制指令驱动第一连接板442上升，进而带动磁棒447上升离开试剂孔134，此时试剂孔134内的磁珠吸附在磁棒447上可与血清样本进行分离，实现磁珠吸附操作。

经过磁吸后的血清样本需要再进行洗脱操作，利用洗脱液将纯净的核酸洗脱下来。

进行洗脱前，仍然需要进行吸头123的卸载和更换新吸头123操作，在此不再赘述。

同理，按照样本吸液和注液的方式，主控机构500控制运动机构200带动移液机构300移动到洗脱孔133对应位置处，主控机构500控制移液机构300将洗涤后的血清样本转移到洗脱孔133内继续完成洗脱操作，可详细参照步骤S121-步骤S122的描述。在实验过程中，可以根据实际需要，进行多次洗涤、洗脱操作。

在洗脱处理后，还可以根据实验需要，进行PCR反应，洗脱处理后的样本可进一步转移到PCR试剂区145，进行PCR反应测试。

本申请的全自动核酸处理设备1兼具移液式转移和磁棒式吸附双重功能，可实现多通道样本的转移、吸注、振荡等处理，实现核酸提取的自动化，提高了核酸检测效率。

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 (15)

1.一种全自动核酸处理设备，其特征在于，包括：

机架；

运动机构，设于所述机架上；

移液机构，设于所述运动机构上；

磁吸机构，设于所述机架内；

试剂盒，设于所述机架内，所述试剂盒上设有多个功能孔位；

主控机构，连接所述运动机构、所述移液机构以及所述磁吸机构，所述运动机构响应于所述主控机构的控制，使所述移液机构在所述功能孔位之间进行位置切换，以实现移液和混合操作，所述磁吸机构响应于所述主控机构的控制，进行磁珠吸附操作。

2.根据权利要求1所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述运动机构包括：第一运动机构、第二运动机构、第三运动机构；

所述第二运动机构能滑动的设于所述第一运动机构上，所述第三运动机构能滑动的设于所述第二运动机构上，所述移液机构设于所述第三运动机构上；

所述主控机构分别与所述第一运动机构、所述第二运动机构以及所述第三运动机构连接；

所述第一运动机构、所述第二运动机构、所述第三运动机构相互垂直。

3.根据权利要求2所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述移液机构包括：

移液机构运动组件，设于所述第三运动机构上；

移液组件，设于所述移液机构运动组件上；

其中，所述移液组件包括：

移液驱动单元；

移液支架，与所述移液驱动单元连接；

活塞杆，一端与所述移液支架连接，另一端能伸入移液腔体内；

取吸头部，设于所述移液腔体底部，所述取吸头部用于安装吸头。

4.根据权利要求3所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述移液机构还包括：退吸头组件，所述退吸头组件包括：

退吸头板，活动设于所述取吸头部上；

退吸头杆，设于所述退吸头板上，所述退吸头杆穿过所述退吸头板，伸向所述移液支架；

弹性限位件，套设于所述退吸头杆伸向所述移液支架的一端上。

5.根据权利要求1所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述磁吸机构包括：

底板；

第一工位切换组件，设于所述底板上；

第二工位切换组件，设于所述第一工位切换组件上；

磁吸组件，设于所述第二工位切换组件上；

其中，所述磁吸组件包括：

支撑顶板；

第一连接板；

磁吸驱动单元，设于所述支撑顶板上，且与所述第一连接板传动连接；

磁棒架导杆，所述磁棒架导杆一端连接所述支撑顶板，所述第一连接板能活动的设于所述磁棒架导杆上，所述磁棒架导杆另一端连接磁套适配头安装板；

磁套适配头，设于所述磁套适配头安装板上，用于安装磁棒套；

若干个磁棒，一端设于所述第一连接板上，另一端能够伸入所述磁套适配头内。

6.根据权利要求5所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述磁吸机构还包括：刺膜组件，所述刺膜组件包括：

刺膜架导杆，两端分别连接所述支撑顶板以及所述磁套适配头安装板；

第二连接板，能活动的设于所述刺膜架导杆上；

刺膜驱动单元，设于所述支撑顶板上，且与所述第二连接板传动连接；

尖刺，连接于所述第二连接板上，且能穿过所述磁套适配头安装板。

7.根据权利要求5所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述第一工位切换组件包括：

第一滑轨，设于所述底板上；

第一滑块，能滑动设于所述第一滑轨上；

水平安装底座，设于所述第一滑块上；

第一工位驱动组件，传动连接所述第一滑块，用于驱动所述第一滑块带动所述水平安装底座进行水平滑动。

8.根据权利要求7所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述第二工位切换组件包括：

竖直安装底座，设于所述水平安装底座上；

第二滑轨，设于所述竖直安装底座上；

第二滑块，能滑动的设于所述第二滑轨上；

竖直安装板，设于所述第二滑块上；

第二工位驱动组件，连接所述第二滑块，用于驱动所述第二滑块带动所述竖直安装板进行升降。

9.根据权利要求1所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述试剂盒包括：样本管架区、试剂条架区以及耗材区，所述功能孔位设置在所述样本管架区和所述试剂条架区上。

10.根据权利要求9所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述耗材区包括：

耗材支架底座，所述耗材支架底座上设有第一固定组件和第二固定组件；

TIP头区，通过所述第一固定组件固定于所述耗材支架底座上；

PCR试剂区，通过所述第二固定组件固定于所述耗材支架底座上；

废弃物区，设于所述耗材支架底座上。

11.根据权利要求9所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述试剂盒上还设有制冷模块，所述制冷模块包括：

制冷底座；

制冷支撑面板，设于所述制冷底座上；

保温块，设于所述制冷支撑面板上；

制冷组件，设于所述保温块内；

导风罩，设于所述制冷底座上，与所述保温块连通，所述导风罩内设有风扇。

12.根据权利要求1所述的全自动核酸处理设备，其特征在于，所述机架上设有抽屉机构，所述抽屉机构响应于所述主控机构的控制，能够沿所述机架滑动，所述抽屉机构包括：

抽屉底座支架，所述试剂盒设于所述抽屉机构内；

抽屉面板，设于所述抽屉底座支架上；

滑动组件，设于所述抽屉底座支架上，所述滑动组件与所述主控机构连接。

13.一种全自动核酸处理方法，其特征在于，使用如权利要求1至12任一项所述的全自动核酸处理设备，包括：

响应于所述主控机构的控制，所述运动机构使所述移液机构移动到所述试剂盒的所述功能孔位的对应位置；

响应于所述主控机构的控制，所述移液机构在所述功能孔位内进行移液和混合操作；

响应于所述主控机构的控制，所述磁吸机构在所述功能孔位内进行磁珠吸附操作。

14.根据权利要求13所述的全自动核酸处理方法，其特征在于，所述移液机构在所述功能孔位内进行移液和混合操作，包括：

所述主控机构控制所述移液机构进行吸头装载操作；

所述主控机构控制所述移液机构装有样本的从所述功能孔位内吸取样本，并在多个所述功能孔位之间进行转移，以进行移液和混合操作；

所述主控机构控制所述移液机构将经过移液和混合操作处理后的样本转移至装有磁珠的所述功能孔位内。

15.根据权利要求13所述的全自动核酸处理方法，其特征在于，所述响应于所述主控机构的控制，所述磁吸机构在所述功能孔位内进行磁珠吸附操作，包括：

所述主控机构控制所述磁吸机构进行磁棒套装载操作；

所述主控机构控制所述磁吸机构移动到装有磁珠的所述功能孔位处，并驱动所述磁吸机构进行磁珠吸附操作。