CN117260614B - 提取游离dna的滤芯装载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了提取游离DNA的滤芯装载装置，涉及滤芯装载机技术领域，包括底座以及滑动连接在底座上的X轴模块，X轴模块通过驱动机构控制；底座上端设有控制箱体，控制箱体上装有主控中心，控制箱体的背面设有扫描检测模块，扫描检测模块与主控中心电性连接；X轴模块上安装有滤芯盛放模块和多排加热组件。本发明能够持续、精确地完成装载任务，无需休息或等待，可以减少对人工劳动的依赖，降低人工成本；精确控制滤芯的装载过程，装载完成有扫描检测系统，减少了人为因素引起的误差，提高产品的一致性和质量；且在高速运行的过程中能够保持稳定和安全，避免了人工操作可能带来的意外和伤害风险。
Description
技术领域
本发明涉及滤芯装载机技术领域，尤其涉及提取游离DNA的滤芯装载装置。
背景技术
血中游离DNA简称循环核酸。游离DNA大部分都是双链DNA分子，血中游离DNA片段远小于基因组DNA，片段长度集中在0.18~21kb之间，其作用是疾病的早期诊断、预后和检测。而在进行游离DNA提取的工作时，需要装载多个滤芯。
目前，市场上没有专门的滤芯安装设备，主要通过人工装载。而人工装载具有以下缺陷：其一，操作复杂性：人工装载滤芯需要人员进行操作，需要特定的技能和培训，操作不当可能导致滤芯装载不牢固或安装不正确，从而影响滤芯的过滤效果；其二，污染风险：在装载过程中，如果操作不慎，可能会造成滤芯与外界环境接触，导致滤芯表面污染或受到细菌、病毒等微生物的污染；其三，交叉污染：在人工装载滤芯的过程中，如果不进行适当的清洁和消毒，滤芯可能会受到其他污染物的交叉污染，例如细菌、霉菌、化学物质等；其四，人为因素：因为人为因素的存在，如操作失误、疏忽等，人工装载滤芯的一致性和可靠性不足。
基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种提取游离DNA的滤芯装载装置，有效减少人工成本，能够精确控制滤芯的装载过程，避免人为因素引起误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种提取游离DNA的滤芯装载装置，有效减少人工成本，能够精确控制滤芯的装载过程，避免人为因素引起误差。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的提取游离DNA的滤芯装载装置，该装载装置包括：
底座，其上端面安装有滑轨；以及
滑动连接在所述底座上的X轴模块，所述X轴模块通过驱动机构控制以实现在所述底座上的滑动或静止；
设于所述底座上端的控制箱体，所述控制箱体上装有主控中心，所述控制箱体的背面设有扫描检测模块，所述扫描检测模块与所述主控中心电性连接；
该装载装置还包括：
安装于所述X轴模块上的滤芯盛放模块和多排加热组件，滤芯放置于所述滤芯盛放模块中；
试剂盒，其用以装载TIP头、并放置在所述X轴模块上；
抓取模块，其用以抓取所述TIP头；
所述底座上端中心处连接有支架，所述支架上设有吸压滤芯模块，所述吸压滤芯模块能够上下运动、并吸取所述滤芯。
进一步的，该装载装置还包括对射检测传感器，所述对射检测传感器与所述主控中心信号连接，所述抓取模块抓取所述TIP头经过所述对射检测传感器、并通过所述对射检测传感器将抓取信息传递至所述主控中心。
进一步的，所述加热组件包括多排加热棒，所述加热棒的数量与所述TIP头的数量相适应；
所述TIP头上具有加热部，所述加热部能够伸入所述加热棒中进行预加热。
进一步的，所述驱动机构为X轴丝杆电机，通过所述X轴丝杆电机驱动以使所述X轴模块在所述底座上滑动或静止。
进一步的，所述吸压滤芯模块包括第一步进电机模组；以及
通过滤芯吸压安装板与所述第一步进电机模组连接的滤芯吸压头，所述第一步进电机模组能够带动所述滤芯吸压头向下移动直至接触所述滤芯；
所述滤芯吸压头的内部呈空心结构，每个所述滤芯吸压头均配备一个压力传感器和电磁阀，通过所述电磁阀将多个通道的气体汇聚至所述滤芯吸压安装板的腔体内、并通过气管与真空泵连接；
所述气管的中部设有稳压表，所述真空泵产生负压、并通过所述气管在所述滤芯吸压头上产生吸力以吸附所述滤芯。
进一步的，所述抓取模块包括第二步进电机模组；以及
通过夹爪模块固定板与所述第二步进电机模组连接的夹爪模块。
更进一步的，所述夹爪模块包括步进电机；以及
通过夹爪连接件与所述步进电机连接的夹爪，通过控制所述步进电机转动、内部驱动滑杆滑动带动所述夹爪收紧以抓取所述TIP头。
进一步的，所述扫描检测模块通过USB串口或网口与所述主控中心连接，且所述扫描检测模块包括成像模块对焦模组；以及
通过成像模块连接板与所述成像模块对焦模组连接的成像模块，所述成像模块能够拍摄移动至正下方的所述试剂盒和滤芯盛放模块、并将信息反馈至所述主控中心。
优选的，所述滤芯选用带孔高分子量聚乙烯滤芯。
在上述技术方案中，本发明提供的提取游离DNA的滤芯装载装置，具有以下有益效果：
本发明的提取游离DNA的滤芯装载装置能够持续、精确地完成装载任务，无需休息或等待，大大提高了生产效率，可以减少对人工劳动的依赖，从而降低了人工成本；精确控制滤芯的装载过程，并装载完成有扫描检测系统，减少了人为因素引起的误差，从而提高了产品的一致性和质量；且在高速运行的过程中能够保持稳定和安全，避免了人工操作可能带来的意外和伤害风险。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置的整体结构立体图；
图2为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置正向立体图；
图3为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置反向立体图；
图4为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置X轴模块的结构图；
图5为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置单排加热组件的结构图；
图6为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置TIP头的结构图；
图7为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置吸压滤芯模块的结构图；
图8为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置抓取模块的结构图；
图9为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置夹爪模块的结构图；
图10为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置扫描检测模块的结构图；
图11为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置装载后的TIP头生物实验坐标图；
图12为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置图11坐标图中单条曲线的示意图；
图13为本发明实施例提供的提取游离DNA的滤芯装载装置装载后的TIP头生物实验得出的数据图。
附图标记说明：1、底座；2、X轴模块；3、驱动机构；4、主控中心；5、扫描检测模块；6、加热组件；7、抓取模块；8、吸压滤芯模块；9、对射检测传感器；10、滤芯盛放模块；11、滤芯；12、试剂盒；13、TIP头；
101、滑轨；
501、成像模块对焦模组；502、成像模块连接板；503、成像模块；
601、加热棒；
701、第二步进电机模组；702、夹爪模块固定板；703、夹爪模块；7031、步进电机；7032、夹爪连接件；7033、夹爪；
801、第一步进电机模组；802、滤芯吸压安装板；803、滤芯吸压头；804、压力传感器；805、电磁阀；806、真空泵；807、稳压表；
1301、加热部。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1~图10所示；
本发明的提取游离DNA的滤芯装载装置，该装载装置包括：
底座1，其上端面安装有滑轨101；以及
滑动连接在所述底座1上的X轴模块2，所述X轴模块2通过驱动机构3控制以实现在所述底座1上的滑动或静止；
设于所述底座1上端的控制箱体，所述控制箱体上装有主控中心4，所述控制箱体的背面设有扫描检测模块5，所述扫描检测模块5与所述主控中心4电性连接；
该装载装置还包括：
安装于所述X轴模块2上的滤芯盛放模块10和多排加热组件6，滤芯11放置于所述滤芯盛放模块10中；
试剂盒12，其用以装载TIP头13、并放置在所述X轴模块2上；
抓取模块7，其用以抓取所述TIP头13；
所述底座1上端中心处连接有支架，所述支架上设有吸压滤芯模块8，所述吸压滤芯模块8能够上下运动、并吸取所述滤芯11。
作为本实施例进一步的介绍，该装载装置还包括对射检测传感器9，所述对射检测传感器9与所述主控中心4信号连接，所述抓取模块7抓取所述TIP头13经过所述对射检测传感器9、并通过所述对射检测传感器9将抓取信息传递至所述主控中心4。
作为本实施例进一步的介绍，所述加热组件6包括多排加热棒601，所述加热棒601的数量与所述TIP头13的数量相适应；
所述TIP头13上具有加热部1301，所述加热部1301能够伸入所述加热棒601中进行预加热。
作为本实施例进一步的介绍，所述驱动机构3为X轴丝杆电机，通过所述X轴丝杆电机驱动以使所述X轴模块2在所述底座1上滑动或静止。
作为本实施例进一步的介绍，所述吸压滤芯模块8包括第一步进电机模组801；以及
通过滤芯吸压安装板802与所述第一步进电机模组801连接的滤芯吸压头803，所述第一步进电机模组801能够带动所述滤芯吸压头803向下移动直至接触所述滤芯11；
所述滤芯吸压头803的内部呈空心结构，每个所述滤芯吸压头803均配备一个压力传感器804和电磁阀805，通过所述电磁阀805将多个通道的气体汇聚至所述滤芯吸压安装板802的腔体内、并通过气管与真空泵806连接；
所述气管的中部设有稳压表807，所述真空泵806产生负压、并通过所述气管在所述滤芯吸压头803上产生吸力以吸附所述滤芯11。
作为本实施例进一步的介绍，所述抓取模块7包括第二步进电机模组701；以及
通过夹爪模块固定板702与所述第二步进电机模组701连接的夹爪模块703。
作为本实施例更进一步的介绍，所述夹爪模块703包括步进电机7031；以及
通过夹爪连接件7032与所述步进电机7031连接的夹爪7033，通过控制所述步进电机7031转动、内部驱动滑杆滑动带动所述夹爪7033收紧以抓取所述TIP头13。
作为本实施例进一步的介绍，所述扫描检测模块5通过USB串口或网口与所述主控中心4连接，且所述扫描检测模块5包括成像模块对焦模组501；以及
通过成像模块连接板502与所述成像模块对焦模组501连接的成像模块503，所述成像模块503能够拍摄移动至正下方的所述试剂盒12和滤芯盛放模块10、并将信息反馈至所述主控中心4。
作为本实施例优选的技术方案，所述滤芯11选用带孔高分子量聚乙烯滤芯。
本发明的具体工作原理如下：
首先将装满TIP头13的试剂盒12放到X轴模块2的试剂盒固定板上，把处理好的滤芯11放到滤芯盛放模块10上，进行TIP头13和滤芯11自检，看TIP头13和滤芯11摆放位置是否正确，是否有缺少和损坏的TIP头13和滤芯11；
分别将滤芯盛放模块10和试剂盒12通过X轴丝杆电机带动到扫描检测模块5正下方；当试剂盒12和滤芯11运动到正下方时，成像模块503会自动对焦，找到清晰位置，进行拍照，将信息反馈到主控中心4，进行分析检测；
当自检完成，没有问题后，X轴丝杆电机带动盛放TIP头13的X轴模块2移动，使试剂盒12第一排正好移动到抓取模块7的正下方停止；
程序控制第二步进电机模组701带动夹爪模块703向下移动，进行TIP头13抓取；
通过程序控制X轴丝杆电机，电机转动，内部驱动滑杆滑动带动夹爪7033收紧，抓取TIP头13；
在抓取的TIP头13后向上移动的时候，会经过对射检测传感器9，对射检测传感器9起到检测的作用，如果抓取的TIP头13无任何问题，抓取模块7会继续向上运动，如果抓取的TIP头13出现异常或者出现遗漏抓取，抓取偏移等，对射检测传感器9会向主控中心4进行反馈，进行重新抓取或抓取停止；
抓取完TIP头13，程序控制第二步进电机模组701向上移动；
X轴丝杆电机带动X轴模块2移动，使加热棒601移动到抓取完TIP头13的夹爪7033的正下方，再通过程序控制第二步进电机模组701向下移动，到达相应位置，松开夹爪7033，把TIP头13放到加热棒601中，进行预加热，为之后的加热做准备；
X轴丝杆电机带动X轴模块2移动，通过控制程序使装好滤芯11的滤芯盛放模块10移动到吸压滤芯模块8的正下方；
程序控制第一步进电机模组801带动滤芯吸压头803向下移动，直到接触到滤芯11；
滤芯吸压头803内部空心结构，每个滤芯吸压头803都配备一个压力传感器804和一个电磁阀805，这样可以单独控制每路滤芯吸压头803，可以进行单个吸取滤芯11和单排吸取滤芯11；然后经过电磁阀805把八个通道的气体汇聚到滤芯吸压安装板802的腔体内，通过气管与真空泵806进行连接。在连接真空泵806的中间加了稳压表807，起到稳定气压的效果，真空泵806产生负压，通过气管，在滤芯吸压头803上产生吸力，最后把滤芯11吸附起来；
吸附滤芯11后，再通过X轴丝杆电机带动X轴模块2，把进行了预热的盛放TIP头13的加热棒601移动到吸取滤芯11的正下方；
控制第一步进电机模组801带动吸取滤芯11的滤芯吸压头803向下移动，当滤芯11进入TIP头13内，断开真空泵806，使滤芯11整齐放置在TIP头13内；
对加热棒601进行加热，控制温度，加热完成后，控制第二步进电机模组701继续向下运动，压紧滤芯11，然后对第一排装载完TIP头13的加热棒601进行降温冷却，第二排加热棒601进行加热升温，重复此操作，直至全部滤芯11压紧完成；
把盛放压装载芯完成的加热棒601移动到抓取模块7正下方，对装载完成的TIP头13进行抓取，放置回原来的试剂盒12中，重复操作，直至完成；
把盛放装载完成的试剂盒12通过X轴丝杆电机控制移动到扫描检测模块5的正下方；
当试剂盒12移动到扫描检测模块5正下方时，相机会自动对焦，抓取照片进行分析，分析装载滤芯11完成质量和一致性，最后检测无误，运动结束，装载完的TIP头13进行生物实验测试，看是否符合标准。
如图11~13所示，通过本发明提取游离DNA的滤芯装载装置装载完的TIP头13进行了肺结核阳性样本检测：
选取已知阳性样本（肺结核患者痰液）进行核酸提取及实时荧光定量PCR检测，检测结果与临床结果进行对比。使用武汉百泰的结核分枝杆菌复合菌核算检测试剂盒（荧光PCR法）对提取后的肺结核基因组进行检测。共选择5个阳性样本（A6、B6、C6、D6、E6）、已知阴性质控品（G6）、阳性质控品（F6）和水（H6），进行实时荧光定量PCR检测。F6为阳性质控品Cq值为27.90，阴性质控品及水Cq值均大于40。5个阳性样本Cq值均在15-35之间，结果均为阳性。实验结果与一附属医院临床结果一致，说明本装置提取效果较好，可应用于临床样本的核酸提取，通过生物实验对比，此装置符合设计标准。
如图12所示，其中，基线期:扩增曲线的水平部分，扩增的荧光信号被荧光背景信号所掩盖，无法判断产物生成量的变化。
指数期: PCR指数扩增期，扩增曲线起峰，每个循环的产物量与初始模板量符合指数关系，PCR产物量的对数值与起始模板量之间存在线性关系。
线性期: PCR反应后期，由于PCR反应体系各成分的消耗、产物抑制等因素的影响，反应效率降低，产物量与初始模板量不再符合指数关系。
平台期: PCR反应停止，PCR产物不再随循环数增加而增加。由于影响PCR扩增的因素错综复杂每个反应进入平台期的时间和平台期的高低都各不相同。
在上述技术方案中，本发明提供的提取游离DNA的滤芯装载装置，具有以下有益效果：
本发明的提取游离DNA的滤芯装载装置能够持续、精确地完成装载任务，无需休息或等待，大大提高了生产效率，可以减少对人工劳动的依赖，从而降低了人工成本；精确控制滤芯的装载过程，并装载完成有扫描检测系统，减少了人为因素引起的误差，从而提高了产品的一致性和质量；且在高速运行的过程中能够保持稳定和安全，避免了人工操作可能带来的意外和伤害风险。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (8)
1.提取游离DNA的滤芯装载装置，其特征在于，该装载装置包括：
底座(1)，其上端面安装有滑轨(101)；以及
滑动连接在所述底座(1)上的X轴模块(2)，所述X轴模块(2)通过驱动机构(3)控制以实现在所述底座(1)上的滑动或静止；
设于所述底座(1)上端的控制箱体，所述控制箱体上装有主控中心(4)，所述控制箱体的背面设有扫描检测模块(5)，所述扫描检测模块(5)与所述主控中心(4)电性连接；
该装载装置还包括：
安装于所述X轴模块(2)上的滤芯盛放模块(10)和多排加热组件(6)，滤芯(11)放置于所述滤芯盛放模块(10)中；
试剂盒(12)，其用以装载TIP头(13)、并放置在所述X轴模块(2)上；
抓取模块(7)，其用以抓取所述TIP头(13)；
所述底座(1)上端中心处连接有支架，所述支架上设有吸压滤芯模块(8)，所述吸压滤芯模块(8)能够上下运动、并吸取所述滤芯(11)，所述吸压滤芯模块(8)包括第一步进电机模组(801)；以及
通过滤芯吸压安装板(802)与所述第一步进电机模组(801)连接的滤芯吸压头(803)，所述第一步进电机模组(801)能够带动所述滤芯吸压头(803)向下移动直至接触所述滤芯(11)；
所述滤芯吸压头(803)的内部呈空心结构，每个所述滤芯吸压头(803)均配备一个压力传感器(804)和电磁阀(805)，通过所述电磁阀(805)将多个通道的气体汇聚至所述滤芯吸压安装板(802)的腔体内、并通过气管与真空泵(806)连接；
所述气管的中部设有稳压表(807)，所述真空泵(806)产生负压、并通过所述气管在所述滤芯吸压头(803)上产生吸力以吸附所述滤芯(11)。
2.根据权利要求1所述的提取游离DNA的滤芯装载装置，其特征在于，该装载装置还包括对射检测传感器(9)，所述对射检测传感器(9)与所述主控中心(4)信号连接，所述抓取模块(7)抓取所述TIP头(13)经过所述对射检测传感器(9)、并通过所述对射检测传感器(9)将抓取信息传递至所述主控中心(4)。
3.根据权利要求1所述的提取游离DNA的滤芯装载装置，其特征在于，所述加热组件(6)包括多排加热棒(601)，所述加热棒(601)的数量与所述TIP头(13)的数量相适应；
所述TIP头(13)上具有加热部(1301)，所述加热部(1301)能够伸入所述加热棒(601)中进行预加热。
4.根据权利要求1所述的提取游离DNA的滤芯装载装置，其特征在于，所述驱动机构(3)为X轴丝杆电机，通过所述X轴丝杆电机驱动以使所述X轴模块(2)在所述底座(1)上滑动或静止。
5.根据权利要求1所述的提取游离DNA的滤芯装载装置，其特征在于，所述抓取模块(7)包括第二步进电机模组(701)；以及
通过夹爪模块固定板(702)与所述第二步进电机模组(701)连接的夹爪模块(703)。
6.根据权利要求5所述的提取游离DNA的滤芯装载装置，其特征在于，所述夹爪模块(703)包括步进电机(7031)；以及
通过夹爪连接件(7032)与所述步进电机(7031)连接的夹爪(7033)，通过控制所述步进电机(7031)转动、内部驱动滑杆滑动带动所述夹爪(7033)收紧以抓取所述TIP头(13)。
7.根据权利要求1所述的提取游离DNA的滤芯装载装置，其特征在于，所述扫描检测模块(5)通过USB串口或网口与所述主控中心(4)连接，且所述扫描检测模块(5)包括成像模块对焦模组(501)；以及
通过成像模块连接板(502)与所述成像模块对焦模组(501)连接的成像模块(503)，所述成像模块(503)能够拍摄移动至正下方的所述试剂盒(12)和滤芯盛放模块(10)、并将信息反馈至所述主控中心(4)。
8.根据权利要求1～7任一项所述的提取游离DNA的滤芯装载装置，其特征在于，所述滤芯(11)选用带孔高分子量聚乙烯滤芯。
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