CN117551547B - 一种试剂扩增检测设备及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种试剂扩增检测设备及检测方法，设备包括负压工作站、扩增组件和机械臂结构；机械臂结构安装在负压工作站中，负压工作站上设置装配接口，装配接口为多个并环绕在机械臂结构周围；扩增组件连通负压工作站；扩增组件上竖向设置多个扩增仪；扩增仪的取放门朝向机械臂结构，检测方法包括使用的试剂扩增检测设备，负压工作站内设置传感器，传感器采集样本台上待处理的PCR板的项目类型样本，设备根据传感器采集的项目类型样本参数进行策略检测；策略检测包括高通量检测或随机样本检测；以期望改善目前自动化流水线的扩增检测站不能高效的兼容多种检测需求，在对多种试剂进行检测时，设备的连续性和扩增仪器的工况易受影响的问题。
Description
技术领域
本发明涉及核酸试剂检测，具体涉及一种试剂扩增检测设备及检测方法。
背景技术
扩增检测是一种基于聚合酶链反应的分子生物学检测方法，其原理是通过扩增目标DNA或RNA片段的数量，来检测和分析样本中的特定基因序列、病原体、突变情况；随着技术的更新，目前的试剂检测需求已经具有较大的覆盖范围，例如食品安全、环境监测、基因检测等，更为重要的是不同的用户检测目标也存在多样性，导致扩增检测也具有不同的使用需求。
当前涉及的扩增检测自动化需求，一般采用不同工作站进行流水线组合方式，对于扩增检测站而言，为了保证结果的可比性和可靠性，便于设备进行校准和标准化的工作，采用的扩增仪通常是一致的。并且在自动化工作过程中，其扩增仪器相对自动化设备的位置也应当是相对的，从而导致目前的扩增检测站使用的扩增仪器类型和位置容易受到极大的限制。
实际运用场景下，由于目前市面上检测需求多样，其扩增检测站通常会承担一种以上试剂类型样本的检测，由于不同试剂类型可能对扩增仪器的扩增效率和特异性有不同的要求，使得相同扩增仪器对于不同试剂类型的兼容性影响。因此基于用户需求更换整个扩增检测站的情况时有发生。因此，如何优化现有的扩增检测站，满足保障检测效率的同时，能够适应性的兼容性更多的试剂检测场景，是值得研究的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种试剂扩增检测设备及检测方法，以期望改善目前自动化流水线的扩增检测站不能高效的兼容多种检测需求，在对多种试剂进行检测时，设备的连续性和扩增仪器的工况易受影响的问题。
本发明的一部分实施例的目的是提供扩增仪的配置方式，作为稳定检测过程中的机械臂结构连续摆放PCR板的辅助方案，在连续摆放PCR板时，以降低机械臂结构受到不同扩增仪之间的时差影响，使机械臂结构获取更快的摆放效率。
本发明一部分实施例的目的是提供设备的控制方式，作为稳定控制整个扩增检测站状态监测的辅助方案，以便于适应不同检测需求的工况需求，并满足异常状态的处理。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种试剂扩增检测设备，该设备用于对一种或两种以上项目类型样本的PCR板进行策略检测；设备包括负压工作站、扩增组件和机械臂结构；上述负压工作站中设有样本台，且样本台用于放置装有待检项目类型样本的PCR板，上述机械臂结构安装在负压工作站中，上述负压工作站上设置装配接口，上述装配接口为多个并环绕在机械臂结构周围；上述扩增组件与装配接口密闭连接，上述扩增组件连通负压工作站；上述扩增组件上竖向设置多个扩增仪；上述扩增仪的取放门朝向机械臂结构，由机械臂结构策略性的将PCR板取放到扩增仪中进行高通量检测或随机样本检测。
其技术构思的：将负压工作站的工作环境进行快速配置，扩增组件采用组合安装，利用扩增组件可以辅助扩增仪进行定位设置，从而使得扩增仪的安装位置相对负压工作站可控。通过扩增组件的分布可以提高站点内扩增仪的安装数量。利用扩增组件辅助扩增仪进行定位，从而使得扩增仪的安装位置可控。其整体结构可以采用相同类型的扩增仪分布，也可以采用多种类型的扩增仪分布，并且不同类型的扩增仪在工作时，机械臂结构采用策略性的工作模式，可以降低不同扩增仪之间的使用时差影响，从而维持PCR板的高效放置和持续性检测。通过策略化的设计，在待检测PCR板较多时，通过优化机械臂结构的放置顺序，减少机械臂结构随机放置过程中间隔时差，从而在相同时间内获得更大的检测效率。
作为优选，上述扩增组件包括载体，上述载体上设置隔板，上述隔板用于将载体隔断并形成放置区，上述放置区在竖直方向上呈阵列设置，且放置区与负压工作站相连通，上述放置区中用于放置扩增仪。
进一步的技术方案是，上述扩增组件上的扩增仪为单一类型，上述扩增组件上的扩增仪在竖直方向的中心线相互重叠。
进一步的技术方案是，上述扩增组件上的扩增仪为多种类型，上述扩增组件在同一高度的放置区中放置相同类型。
作为优选，扩增组件两侧均设有进风口；相邻的两个扩增组件的进风口相对设置，扩增组件与负压工作站之间设置压差；当负压工作站上安装扩增组件的数量小于装配接口数量时，上述装配接口上安装密封板；由密封板密封装配接口。
进一步的技术方案是，上述进风口数量与放置区对应，上述进风口分布在放置区两侧。
更进一步的技术方案是，相邻的扩增组件之间具有夹角，由夹角形成气流汇集区；上述进风口连通气流汇集区。
作为优选，上述负压工作站侧壁设有负压风机，上述负压风机为多个，且负压风机在负压工作站侧壁呈竖向阵列设置，由负压风机分别将负压工作站不同高度的气体抽离，使负压工作站的不同高度产生的气流压差接近。
作为优选，上述机械臂结构包括导轨和机械手，上述机械手用于抓取PCR板；上述导轨竖直设置在负压工作站中，上述导轨端部设有旋转机构，上述旋转机构连接负压工作站，由旋转机构带动导轨在负压工作站中转动，上述导轨上设有适配的行程滑块，上述行程滑块上设有机械手；由行程滑块带动机械手在导轨上调节高度工作高度，由旋转机构带动机械手朝向扩增组件。
一种检测方法，使用上述的试剂扩增检测设备，负压工作站内设置传感器，传感器采集样本台上待处理的PCR板的项目类型样本，上述设备根据传感器采集的项目类型样本参数进行策略检测；上述策略检测包括高通量检测或随机样本检测；上述高通量检测时，样本台上待处理的PCR板为相同项目类型样本，上述扩增仪进行顺序编号，上述机械臂结构按照编号顺序将样本台的PCR板放置到对应扩增仪中，且每个扩增仪完成放置后独立工作，由扩增仪配合机械臂结构对携有同一项目类型样本的PCR板进行连续不间断的扩增检测，上述扩增仪中的PCR板采用交替取放；上述随机样本检测时，样本台上待处理的PCR板为两种以上项目类型样本，上述扩增组件进行序列编号并设置工作区，每个工作区对应一种项目类型样本的PCR板，上述机械臂结构将PCR板根据项目类型放置到对应工作区的扩增仪中，使每个扩增组件上的扩增仪进行交替工作，使多个扩增组件对不相同项目类型样本的PCR板进行同步扩增检测。
作为优选，将负压工作站内设置传感器与上位机信号连接，由上位机接收传感器采集项目类型样本参数并判断项目类型样本的具体种类；将扩增仪的控制单元与上位机信号连接，由扩增仪的控制单元将当前工况传递至上位机，上述上位机配合控制单元控制扩增仪的开仓、关仓和检测元件的启停；将机械臂结构的驱动系统与上位机信号连接，由上位机根据高通量检测或随机样本检测的需求控制机械臂结构的工作状态。
作为优选，试剂扩增检测设备在检测过程中，配合如下步骤进行操作：
步骤A，当经过转板、封膜和离心处理的PCR板通过隔离传送机构转运到负压工作站内，上位机控制机械臂结构由初始位置移动到隔离传送机构上方，并抓取PCR板。
步骤B，上述上位机检测闲置扩增仪状态信息，上述上位机向闲置的扩增仪发送控制指令，由闲置的扩增仪打开取放门；上述扩增仪打开取放门后向上位机发送开门信号。
步骤C，上位机收到扩增仪的开门信号后，上位机控制机械臂结构将抓取的PCR板放置在对应扩增仪中，上述扩增仪检测PCR板放置后，扩增仪向上位机发送关门信号并关闭取放门，随后扩增仪启动检测。
步骤D，上述扩增仪完成检测后，扩增仪向上位机发出检测结果并打开取放门，上位机收到检测结果后控制机械臂结构取出对应扩增仪中的PCR板，并将PCR板放置在回收箱中。
步骤M，当隔离传送机构存在PCR板时，且上位机检测到闲置扩增仪状态信息时，重复步骤A至D工序，进行持续检测。
步骤K，当步骤B中未检测到闲置的扩增仪时，机械臂结构将隔离传送机构上的PCR板放置在样本台上进行暂存；上述上位机通过传感器采集样本台上的项目类型样本，并根据项目类型样本选择高通量检测或随机样本检测。
进一步的技术方案是，将扩增组件上的进风口和负压工作站上的负压风机均安装滤网，调节负压工作站上多个负压风机输出功率，使扩增组件和负压工作站保持负压，使负压工作站中的空气流由不同的负压风机输出不同的流量。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少是如下之一：
本发明可以通过扩增组件和负压工作站进行装配的方式进行构架安装，从而扩增组件上的扩增仪可以装配到负压工作站中。通过对扩增组件进行选装，从而扩增仪进行适应性更换和按需进行布局调整，使得负压工作站周围可以通过扩增组件形成多列扩增仪的排列布局。通过扩增仪进行布局，在需要配置对应扩增仪时，只需更换扩增组件即可使对应的扩增仪置于负压工作站中，从而满足更多场景下对实验空间的需求。同时，通过设置多个装配接口，可以根据实际需求调整扩增仪的数量和布局，提高了设备的灵活性和扩展性；设备还可以高效地对PCR板进行策略性检测，包括高通量检测和随机样本检测，通过优化机械臂结构的放置顺序，减少了随机放置过程中的间隔时差，使得设备在同一时间内可以获得更大的检测效率。
本发明为扩增检测工作站，其设备外接市面上大部分的生产线，基于多样化的扩增仪选择，和灵活装配位置设置，从而具有较高的兼容性。一方面其处理过程处于负压环境，而且扩增组件与装配接口密闭连接，这有助于防止检测过程中的样本污染；另一方利用机械臂结构自动化地分配和运输样本，这将可以大大提高样本处理速度。
本发明的检测方法采用高通量检测和随机样本检测两种模式，能够根据不同的需求选择最适合的检测模式。高通量检测主要适用于相同项目类型样本的检测，而随机样本检测则适用于处理有两种以上项目类型样本的情境；高通量和随机样本检测针对不同场景，通过策略化工况设计，使得机械臂结构可以按照实际需求进行策略性放置和搬运，使得扩增仪在策略性影响下减少待机时间，获取更高的检测效率。
本发明的方法搭建了反馈机制，通过设置传感器，设备能够准确采集样本台上待处理的PCR板的项目类型样本信息，从而确保每个PCR板被准确放置在对应的扩增仪中进行检测。同时方法还利用传感器、扩增仪的控制单元和机械臂结构的驱动系统与上位机信号连接，实现了自动化步骤的识别，减少了人为因素对检测效果的干扰，保障机械臂按照优化的顺序进行操作过程中，减少无效的移动和操作，提高工作效率，其环绕的布局，有利于搬运过程中对样本碰撞的损害性风险更低。
附图说明
图1为本发明负压工作站装配示意图。
图2为本发明负压工作站的框架示意图。
图3为本发明结构示意图。
图4为本发明扩增组件结构示意图。
图5为本发明扩增仪安装示意图。
图6为本发明机械臂结构安装示意图。
图7为本发明气流走向示意图。
图8为本发明的工作流程示意图。
附图标记说明：1-负压工作站、2-扩增组件、3-机械臂结构、4-扩增仪、5-负压风机、6-调节器、101-样本台、102-装配接口、201-进风口、202-载体、203-隔板、204-放置区、301-导轨、302-机械手、303-旋转机构、304-行程滑块、T-其他工作站、Q-回收箱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前，扩增检测常用的PCR板是一种特殊设计的微孔板，用于装载PCR反应体系中的试剂，PCR板是现有商品，PCR板具有多个孔位并用于装载样本、引物、酶和核苷酸等反应组分。因此在PCR板中的每个孔位都是一种微小的容器，可以进行相对独立的PCR反应。PCR板的孔板均基于规格类型选择按照特定排列方式，且现有扩增仪4可以规范化的PCR板进行兼容。由于现有的扩增仪4类型众多，现有的扩增检测站，如果设置了多种不同类型的扩增仪4，一般需要对扩增检测站的内部结构重新布局，分析其原因：主要是考虑到不同的扩增仪4尺寸不同，从而导致机械部件需要在对应位置与扩增仪4的取放门对应，以便于定点取放PCR板。假设现有的扩增检测站设置了2种以上的扩增仪4，当需要更换为其他类型扩增仪4时，必然出现新增扩增仪4无法匹配扩增检测站的情况，更为重要的是，不同类的扩增仪4通常还存在工作过程中的时间差异，从而会对设备的正常运行造成明显的干扰，甚至影响正常工作。
参考图1至图3所示，本实施例提供一种试剂扩增检测设备，该设备用于对一种或两种以上项目类型样本的PCR板进行策略检测；设备包括负压工作站1、扩增组件2和机械臂结构3；上述负压工作站1中设有样本台101，且样本台101用于放置装有待检项目类型样本的PCR板。其中，将PCR板作为转送主体，主要是满足自动化运输和工序传递的必要，样本台101主要用于临时放置PCR板，其临时放置PCR板的时机主要有两点，其一为当前没有闲置扩增仪4，其二为闲置扩增仪4不能适配的情况。其中，PCR板的每个孔位理论上能够承载PCR反应体系中的试剂和样本，但是基于样本一致性和参数准确性考虑，每个PCR板上的样本均用相同试剂或同类样本。检测时每个孔位都与PCR反应体系中的试剂均匀接触，保证反应的可重复性和准确性。而多种样本通常是采用多个PCR板分别装载对应类型的试剂样本。
参考性的，负压工作站1中设置回收箱Q，回收箱Q用于收纳完成扩增检测的PCR板，为了便于机械臂结构3将PCR板投入回收箱Q并及时抓取新的PCR板，其回收箱Q的设置位置可以靠近样本台101。
参考图2所示，上述机械臂结构3安装在负压工作站1中，通过机械臂结构3抓取PCR板，并将PCR板移动并放置到指定位置。上述负压工作站1上设置装配接口102，上述装配接口102为多个并环绕在机械臂结构3周围，使得机械臂结构3转动时，机械臂结构3可以对应装配接口102。上述扩增组件2与装配接口102密闭连接，上述扩增组件2连通负压工作站1。其中，上述扩增组件2采用框架结构，扩增组件2侧面与装配接口102，扩增组件2其他侧壁可以采用对应的遮盖体以便于扩增组件2内部形成腔体结构。
为了利于工作人员调试和观察设备的工作状况，示范性的，扩增组件2的遮盖体采用现有的钢化玻璃，将钢化玻璃装载在扩增组件2侧壁，有利于观察扩增组件2内部工作状态。
为了扩增组件2便于安装，参考图3和图4所示，示范性的，上述装配接口102的宽度与扩增组件2适配，其中扩增组件2一端与装配接口102贴合，其装配接口102与扩增组件2采用密封连接，优选的连接方式可以是装配接口102与扩增组件2之间填充密封垫/密封胶，再通过螺栓进行加固锁紧，以满足拆装需求；机械臂结构3可以采用现有的四轴以上的机械臂。
上述扩增组件2上竖向设置多个扩增仪4，上述扩增仪4的取放门朝向机械臂结构3，由机械臂结构3策略性的将PCR板取放到扩增仪4中进行高通量检测或随机样本检测。其中，扩增组件2上的扩增仪4的穿过装配接口102伸入到负压工作站1中。由于装配接口102环绕在机械臂结构3周围并设置多个，且机械臂结构3能够随着导轨转动作用下进行角度调整，使得机械臂结构3可以对应到装配接口102以及扩增仪4。
为了避免扩增仪4在装配接口102的位置上对机械臂结构3的工作形成阻挡，示范性的，上述扩增仪4在扩增组件2上竖向设置，上述扩增仪4的本体通常置于扩增组件2，仅需要扩增仪4的取放门在打开时，取放门移动到装配接口102位置，以便于机械臂结构3将PCR板放置在取放门上，再通过取放门闭合将PCR板送入扩增仪4中。
参考性的，高通量检测通常指的是能够同时处理大量样本的检测方法，一般用于相同类型样本的大规模检测。高通量检测通常用于大规模筛查、疫情监测、基因组学研究等需要处理大量样本的情形。具有快速检测大批量样本，高效筛查病原体、寻找变异样本的优势。
参考性的，随机样本检测，通常需要对多种类型的样本同时放入设备中进行扩增检测，一般考虑到多种不同类型的样本可能需要特定检测设备或检测参数差异，从而更多是运用在抽样检测。其使用场景更多进行多样性的样本。随机样本检测则着重于样本的适配性。
设备工作时，负压工作站1和扩增组件2连通，确保扩增组件2侧面与装配接口102密闭连接并组成一个完整的负压工作环境；允许上一工序的工作站将完成转板、封膜和离心处理的PCR板输入到负压工作站1中，机械臂结构3在负压工作站1中启动，通过配置预先设定的工作路径，使机械臂结构3抓取PCR板到装配接口102，同时闲置的扩增仪4打开取放门，由机械臂结构3调整高度，使得机械臂结构3对应扩增组件2上扩增仪4，机械臂结构3将PCR板放入扩增仪4的取放门中。
为了更好的限制扩增仪4的位置，基于上述实施例，本发明的另一个实施例是，上述扩增组件2包括载体202，上述载体202上设置隔板203，上述隔板203用于将载体202隔断并形成放置区204，上述放置区204在竖直方向上呈阵列设置，且放置区204与负压工作站1相连通，上述放置区204用于放置扩增仪4。其中，载体202上设置隔板203，其中隔板203可以是梁架结构，其梁架结构上搭建放置板，通过隔板203在空间维度上形成多个放置区204，其隔板203采用相对平行的设置方式，使扩增仪4在载体202的限空间内高效的堆放，极大的提高了空间使用效率。而且每个放置区204与负压工作站1保持连通关系，可以使载体202上不同高度的扩增仪4对应装配接口102的不同位置，从而将扩增仪4编号后，机械臂结构3与扩增仪4按照编号移动，可以缩短样本搬运过程的间隔，进一步提高扩增检测效率。
参考性的，扩增仪4可以采用的一种放置方式是，如图4和图5所示，每个放置区204安装一个扩增仪4，便于设备进行分区域管理和汇总处理。考虑到每个扩增仪4的大小尺寸存在差异，必要时，其放置区204中固定安装调节器6，其中，调节器6两侧设有支架，支架固定在载体202上，支架上导轨，以及活动安装在导轨上的齿条安装板，设有其扩增仪4外壳固定在齿条安装板上，由调节器6调节扩增仪4在放置区204的相对位置。
为了更便捷的管理扩增仪4，基于上述实施例，本发明的一个实施例是，上述扩增组件2上的扩增仪4为单一类型，上述扩增组件2上的扩增仪4在竖直方向的中心线相互重叠；通过扩增组件2上的扩增仪4设计为单一类型，使得扩增组件2上的扩增仪4具有较高的一致性，扩增仪4在竖直方向的中心线相互重叠，使得每个扩增仪4位置具有相对性，在提高扩增仪4的安装密度的前提下，同类型的扩增仪4分布还有利于在连续工作的过程中，对多个扩增仪4的交替使用进行统一管理，便于优化整体的时差控制和稳定运行，进一步提高扩增检测效率。
为了降低机械臂结构3在纵向上的运行时间，便于机械臂结构3在不同高度上采用简便的顺序放置逻辑，基于上述实施例，本发明的一个实施例是，上述扩增组件2上的扩增仪4为多种类型，上述扩增组件2在同一高度的放置区204中放置相同类型。通过在同一高度使用相同的扩增仪4，从而在负压工作站1的对应高度构建一个工作区域。
一方面，该工作区域有效保障扩增组件2上的扩增仪4在同一高度的运行效率趋于一致，避免机械臂结构3在该工作区受到扩增仪4的异步干扰，有利于通过机械臂结构3在该工作区内自动化控制的判断逻辑会更加简约。
另一方面，通过不同高度设置不同的扩增仪4，从而每种扩增仪4类型可以在对应高度形成不同工作区，避免不同工作区的扩增仪4出现相互干扰，有效降低异常情况风险，当某个区域的扩增仪4出现异常，也可以通过临时放弃异常的工作区，配置剩余工作区进行工作，有效避免某个扩增仪4异常导致整个系统停机的风险。
还需要说明的是，通过在扩增组件2在同一高度的放置区204中放置相同类型的扩增仪4，利用同一高度扩增仪4对相同的试剂类型进行扩增检测，使得该高度的工况时间可以被预判，能够满足持续不间断的交替工作需求。
为了优化扩增检测效率，本实施例的一个参考实施方式是，上述扩增仪4在扩增组件2中按照检测逻辑进行排列，上述扩增仪4的排列用于在规划性的多样本检测过程中，提高机械臂结构3的放置效率。分析其原因：由于不同的扩增仪4工作时间存在差异，从而在自动化取放过程中，不同扩增仪4对试剂扩增检测的工作时长差异明显，若同一高度设置不同的扩增仪4，虽然也能进行自动化检测，但是PCR板在取放过程中，不利于时机的把控和程序的设计，可能出现多个设备同时完成检测或限制，从而使得机械臂结构3在放置过程以及扩增仪4的工作过程，出现明显的不连续情况，影响检测数量。使得现有的扩增检测设备，如果使用不同的扩增仪，其检测效率无法追赶相同扩增仪的检测效率。
其中，当需要扩增检测的试剂类型多样，且扩增组件2上的任意扩增仪4均满足检测要求时，考虑扩增检测效率影响在于不同试剂的检测差异更多在于检测时间；因此，可以采用的一种分布方式是，将扩增检测时间较短类型的扩增仪4靠近样本台101的高度，反之扩增检测时间较长类型的扩增仪4则尽量远离样本台101。使得机械臂结构3在频繁移动过程中，移动到近距离的频次大于移动到远距离频次，从而提高机械臂结构3的放置效率。
其中，当需要扩增检测的试剂类型多样，且扩增组件2上的需要对应扩增仪4类型才能满足检测要求时，考虑扩增检测效率影响主要表现在不同试剂的检测对应不同扩增仪4存在扩增检测时间差异，以及扩增仪4完成扩增检测的时差控制。因此，可以采用的一种分布方式是，将扩增检测频次较多的类型的扩增仪4置于靠近样本台101的高度，将扩增检测频次相对较少的扩增仪4尽量远离样本台101放置。
基于上述实施例，本发明的另一个实施例是，上述扩增组件2两侧均设有进风口201；相邻的两个扩增组件2的进风口201相对设置，扩增组件2与负压工作站1之间设置压差。其中，扩增组件2两侧的进风口201主要用于输入气体，使扩增组件2维持一定的气压状态，原则上使扩增组件2在工作时的气压小于外界大气压，其负压工作站1的气压小于扩增组件2，使得负压工作站1在负压作用下，使扩增组件2中的气流稳定进入负压工作站1。其中，负压工作站1上安装扩增组件2的数量小于装配接口102数量时，上述装配接口102上安装密封板；由密封板密封装配接口102。
当负压工作站1上安装扩增组件2的数量较少时，其装配接口102可能存在闲置，为了保证气密性，可以通过密封板固定在封装配接口102，其密封板可以现有的钢化玻璃板，通过密封板密封装配接口102，可以形成观察窗。
进一步的，参考图3和图4所示，上述进风口201数量与放置区204对应，上述进风口201分布在放置区204两侧；其中进风口201主要用于将外界干净气流输入到放置区204中，通过进风口201设置，可以使得每个放置区具有相对独立的气流移动。必要时，可以利用气流与负压工作站1的负压作用进行配合，从而在必要调整件可以实现对特定的放置区204进行气流量的控制。
参考性的，每个进风口201设置独立的气流扇，从而通过气流扇独立控制放置区204的气压，原则上放置区204的气压均大于负压工作站1，但是通过气流扇的作用，可以使得每个放置区204的气流量可以调整，从而改变放置区204的压差大小，通过调节压差大小，可以实现对放置区204内空气的流动速度和方向的控制，以满足不同实验、检测的环境工作需求。
进一步的，参考图7所示，相邻的扩增组件2之间具有夹角，由夹角形成气流汇集区；上述进风口201连通气流汇集区。其中，气流汇集区为成三角状，通过三角状的气流汇集区。通过进风口201将气流汇集区中气体输送到扩增组件2内，其气流在输出过程中受到夹角的限制，使得气流会在汇集区内聚集并形成较强的气流导向，从而有利于气流更加集中、稳定的进入到扩增组件2中。
参考性的，夹角形成的三角状的气流汇集区，仅气流汇集区的入口呈开口状，其气流汇集区的末端靠近负压工作站1的侧壁，从而使得气流汇集区在两个扩增组件2之间形成了相对封闭气流环境，而进风口201工作时，外界干净气流会进入到气流汇集区，并受到扩增组件2侧壁的引导，有利于减少相邻的两个扩增组件2之间的干扰效应。
参考性的，该设置方式在每个放置区204均采用气流扇进行工作，其外界干净气流引入气流汇集区，当工况调整时，不同放置区204吸入气流量存在差别，每个放置区204也都能够从气流汇集区获得相对独立的气流供应，不会受到相邻组件的气流干扰。从而实现气流稳定分流，可以确保每个扩增组件都能够获得均匀、稳定的气流环境，提高扩增效率和准确性。
基于上述实施例，本发明的另一个实施例是，上述负压工作站1侧壁设有负压风机5，上述负压风机5为多个，且负压风机5在负压工作站1侧壁呈竖向阵列设置，由负压风机5分别将负压工作站1不同高度的气体抽离，使负压工作站1的不同高度产生的气流压差接近。
一方面，为了负压工作站1中气流稳定，采用多个负压风机5可以调节负压工作站1内腔的工作环境，利用不同高度上的负压风机5，可以抽走对应高度附近的气体，当负压工作站1的不同高度产生的气流压差接近，可以使得负压工作站1中气流稳定水平移动。
另一方面，为了负压工作站1内更好的调节和控制气流，将多个负压风机5设置不同的气流输出强度，气流量大的负压风机5与气流量小的负压风机5四周可能形成压差带；其中，压差带产生的原因是：气流量大的负压风机能够抽走更多空气，形成较低的气压区域；而气流量小的负压风机则会在其周围形成相对较高的气压区域。通过在负压工作站1内部的气流在不同高度上产生气流压差，有利于气流在负压工作站1内的调节和控制。
更为重要的是，当负压工作站1长时间工作时，若负压工作站1内部出现区域气体浓度风险时，可以利用压差作用，调节相应高度区域的负压效果，以便有效抽走该区域的气体。通过压差设置方式，可用于进风口201持续输入消杀气体的气体控制。也可以考虑在负压工作站1内部出现异常挥发气体发生干扰时的异常调节。
基于上述实施例，参考图3和图6所示，本发明的另一个实施例是，上述机械臂结构3包括导轨301和机械手302，上述机械手302用于抓取PCR板；上述导轨301竖直设置在负压工作站1中，上述导轨301端部设有旋转机构303，其中，导轨301对机械手302的进行支撑，并限制机械手302的上下移动路径，其中，导轨301竖直设置在负压工作站1中。上述旋转机构303连接负压工作站1，由旋转机构303带动导轨301在负压工作站1中转动，上述导轨301上设有适配的行程滑块304，上述行程滑块304上设有机械手302；由行程滑块304带动机械手302在导轨301上调节高度工作高度，由旋转机构303带动机械手302朝向扩增组件2。通过旋转机构303让导轨301和机械手302能够旋转，达到改变工作位置的目的；其中，机械手302的上下运动则由行程滑块304在导轨301上的滑动实现，从而机械手302可以在不同高度抓取PCR板。
参考性的，一种设置方式是，旋转机构303包括轴承、传动齿和电机，其中导轨301上下两端通过轴承安装在负压工作站1顶部和底部，其导轨301底部安装传动齿，其传动齿与一侧的电机动力连接，由电机驱动传动齿并带动导轨301转动。其中，旋转机构303可以配置现有的控制器和反馈传感器。控制器可以是现有的运动控制卡或PLC控制套件，通过编程设定旋转机构303对导轨301的旋转角度和速度。其电机也可以配置编码器或者传感器来实时监测旋转机构的旋转角度和速度，并将这些信息反馈给控制器，形成闭环控制系统，确保旋转精度。
必要时，旋转机构303的电机可以采用齿轮减速电机或者外装电机减速器等减速装置，将原始的旋转结果进行必要的减小，以实现精细的控制。
参考性的，机械手302为原有商品，其机械手302的伺服电机连接行程滑块304，其机械手302在行程滑块304上具备水平摆动能力，机械手302的抓持部分可以内置红外传感器，以便于定位抓取物品，其中，机械手302主要用于抓取PCR板。机械手302在行程滑块304上完成驱动左右摆动，并且随着行程滑块304在导轨301上调整工作高度。
为便于理解，本实施例将上述设备配合现有的其他工作站T进行配合使用，其他工作站T可以是现有的分子诊断系统设备，分子诊断系统设备包括相互独立的试剂准备站和样品处理站，其试剂准备站与样品处理站之间采用现有的单向隔离传递机构进行样本传递，其样品处理站与负压工作站1之间采用单向隔离传递机构进行样本传递。工作时，试剂准备站配置试剂液；完成准备的试剂液通过隔离传递机构传递至样品处理站，由样品处理站将样本液分杯至试剂液内，再通过核酸提取机构对试剂液、样本液的混合液进行样本核酸提取处理至PCR板，随后对PCR板进行封膜、离心处理，在PCR板离心处理完成后，将PCR板通过单向隔离传递机构。
本发明的一个实施例是，一种检测方法，使用上述的试剂扩增检测设备，负压工作站1内设置传感器，传感器采集样本台101上待处理的PCR板的项目类型样本，上述设备根据传感器采集的项目类型样本参数进行策略检测；上述策略检测包括高通量检测或随机样本检测；策略检测主要用于高通量检测或随机样本检测两种类型上进行，利用传感器通过捕获PCR板上的项目类型，可以将相关的样品分组，并对这些组进行预定序列的检测。这可显著提高实验室的工作效率，节省资源，并减少潜在的实验误差。
上述高通量检测时，样本台101上待处理的PCR板为相同项目类型样本，上述扩增仪4进行顺序编号，上述机械臂结构3按照编号顺序将样本台101的PCR板放置到对应扩增仪4中，且每个扩增仪4完成放置后独立工作，由扩增仪4配合机械臂结构3对携有同一项目类型样本的PCR板进行连续不间断的扩增检测，上述扩增仪4中的PCR板采用交替取放。对于高通量检测而言，主要应对处理大量的同一项目类型样品的情况，其检测逻辑为上位机预设，PCR板上的样品由扩增仪4进行顺序编号，然后由机械臂结构3按照编号顺序放置到对应的扩增仪4中，其工作模式可以确保每个扩增仪4处于相对独立进行工作，而无需考虑和等待其他扩增仪4的完成工作进度。其扩增仪4在高通量检测时，通常是按照编号依次放入PCR板，其PCR板完成扩增检测，也是按照编号依次取出PCR板，可以大大增加处理样本的速度，使大规模样本处理更加简约。
上述随机样本检测时，样本台101上待处理的PCR板为两种以上项目类型样本，上述扩增组件2进行序列编号并设置工作区，每个工作区对应一种项目类型样本的PCR板，上述机械臂结构3将PCR板根据项目类型放置到对应扩增组件2的扩增仪4中，使每个扩增组件2上的扩增仪4进行交替工作，使多个扩增组件2对不相同项目类型样本的PCR板进行同步扩增检测。参考性的，随机样本检测需要一定的灵活性，使得检测逻辑为上位机预设，其预设逻辑可以是一种或者多种，通过传感器捕获PCR板上的项目类型，再利用上位机根据类似数量，选择不同的预设逻辑，原则上无需频繁的对机械臂结构3进行设置和调整。更多的是采用机械臂结构3在样本台101上进行对应PCR板的抓取，使PCR板可以根据项目类型被放置到相应的扩增组件2的扩增仪4中。从而使得扩增组件2上的扩增仪4进行划区处理。
参考性的，随机样本检测时的工作区的设置可以多样化，且一个工作区中设置相同型号的扩增仪4：
例如，多个扩增组件2在同一高度的放置区204中放置相同类型的扩增仪4，通过高度进行工作区的划分，使负压工作站1内一个高度区域为一个工作区。必要时，在同一高度的放置区204中替换部分其他类型的扩增仪4，还可以使相同高度上对工作区进行二次划分。
例如，多个扩增组件2，每个扩增组件2在竖直方向上放置相同类型的扩增仪4，通过扩增组件2直接进行工作区的划分，使一个扩增组件2为一个工作区，必要扩增组件2在竖直方向上对原放置区204的扩增仪4类型进行部分替换，可以使一个扩增组件2上的工作区进行二次划分。
需要注意的是，配置机械臂结构3的执行程序，通常可以是多个，每种配置的执行程序需要与工作区的设计相互对应。
基于上述实施例，本发明的另一个实施例是，将负压工作站1内设置传感器与上位机信号连接，由上位机接收传感器采集项目类型样本参数并判断项目类型样本的具体种类；将扩增仪4的控制单元与上位机信号连接，由扩增仪4的控制单元将当前工况传递至上位机，上述上位机配合控制单元控制扩增仪4的开仓、关仓和检测元件的启停；将机械臂结构3的驱动系统与上位机信号连接，由上位机根据高通量检测或随机样本检测的需求控制机械臂结构3的工作状态。
其中，上位机配置现有的人机交互界面，由人机交互界面显示传感器采集项目类型样本参数以及项目类型样本的具体种类，工作人员通过人机交互界面进行复核，确定PCR板做的检测项目。
其中，扩增仪的控制单元与上位机连接，使得上位机可以实时监控扩增仪的工作状态，并可以根据预设参数进行对应调整。并且实时反馈机制有助于提高检测过程的精准度和可靠性，避免某个扩增仪4异常，导致设备停车或停止。
其中，上位机通过接收传感器的输入，从而根据识别不同类型的样本的信息，对照预设参数向机械臂结构3和扩增仪4发出指令，使机械臂结构3抓取PCR板到相应的扩增仪4中。
参考图8所示，本发明的另一个实施例是，试剂扩增检测设备在检测过程中，配合如下步骤进行操作:
步骤A，当经过转板、封膜和离心处理的PCR板通过隔离传送机构转运到负压工作站1内，上位机控制机械臂结构3由初始位置移动到隔离传送机构上方，并抓取PCR板。
其中，通过将准备好的PCR板转运到负压工作站1内准备扩增检测。原则上其他工作站T需要确保PCR板的顺利转运到负压工作站1的指定定位，即隔离传送机构末端。
其中，上位机在接收到PCR板进入负压工作站1的信号后，上位机控制机械臂结构3移动至隔离传送机构上方，并准确地抓取PCR板。
步骤B，上述上位机检测闲置扩增仪4状态信息，上述上位机向闲置的扩增仪4发送控制指令，由闲置的扩增仪4打开取放门；上述扩增仪4打开取放门后向上位机发送开门信号；其中，上位机实时获取扩增仪4的信息，确认PCR板进入负压工作站1的信号后，上位机开始检测闲置的扩增仪4，确定闲置的扩增仪4后，上位机将发送指令到该扩增仪4并指示扩增仪4打开取放门，此时机械臂结构3抓取PCR板到对应扩增仪4附近，当扩增仪4在成功打开取放门后，扩增仪4发送开门信号回上位机，
需要注意的是，通过上位机和扩增仪4之间的决策和通信过程，还可以降低错误放置风险。当上位机收到开门信号后，需要进一步的校验开门信号与机械臂结构3对应的扩增仪4是否匹配，若匹配，则机械臂结构3做好放置准备。
若不匹配，机械臂结构3抓取PCR板到初始位置，上位机再次获取扩增仪4的信息，检测到闲置的扩增仪4，上位机将发送指令，引导扩增仪4打开取放门，同时机械臂结构3重新移动到对应扩增仪4的位置。若连续两次出现不匹配，则上位机报警，使工作人员及时干预。
步骤C，上位机收到扩增仪4的开门信号后，上位机控制机械臂结构3将抓取的PCR板放置在对应扩增仪4中，上述扩增仪4检测PCR板放置后，扩增仪4向上位机发送关门信号并关闭取放门，随后扩增仪4启动检测；上位机收到开门信号后，将控制机械臂结构3将抓取的PCR板准确放置在对应的扩增仪4中。在放置PCR板后，一方面机械臂结构3可以进行信号反馈，同时扩增仪4会向上位机发送出关门信号并关闭取放门，然后扩增仪4启动扩增检测过程。
步骤D，上述扩增仪4完成检测后，扩增仪4向上位机发出检测结果并打开取放门，上位机收到检测结果后控制机械臂结构3取出对应扩增仪4中的PCR板，并将PCR板放置在回收箱Q中；扩增仪4在完成检测后，会将检测结果和开门信号发送给上位机。上位机在接收结果后，将指导机械臂结构3取出PCR板并将其放在回收箱Q内，旨在保持工作流程的清洁和有效性。
步骤M，当隔离传送机构存在PCR板时，且上位机检测到闲置扩增仪4状态信息时，重复步骤A至D工序，进行持续检测；目标是当还有PCR板在隔离传送机构，并且仍存在闲置的扩增仪4，则可以期待持续执行步骤A到D，以尽可能快地进行检测。
步骤K，当步骤B中未检测到闲置的扩增仪4时，机械臂结构3将隔离传送机构上的PCR板放置在样本台101上进行暂存；上述上位机通过传感器采集样本台101上的项目类型样本，并根据项目类型样本选择高通量检测或随机样本检测。其中未检测到闲置的扩增仪4时，上位机主要用于进行调试，当没有足够的闲置扩增仪4来处理更多的PCR板时，保持PCR板在样本台101上的暂存，等待下一次操作，避免影响其他工作站T的正常工作。在PCR板暂存在样本台101期间，上位机将通过传感器采集项目类型样本，并根据这些信息选择执行高通量检测还是随机样本检测。从而具有更高的灵活性和调试性，能够有效地应对变化不定的工作量需求。
进一步的,方法还包括气流控制，将扩增组件2上的进风口和负压工作站1上的负压风机均安装滤网，调节负压工作站1上多个负压风机输出功率，使扩增组件2和负压工作站1保持负压，使负压工作站1中的空气流由不同的负压风机输出不同的流量。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (10)
1.一种试剂扩增检测设备，该设备用于对一种或两种以上项目类型样本的PCR板进行策略检测；其特征在于：设备包括负压工作站（1）、扩增组件（2）和机械臂结构（3）；所述负压工作站（1）中设有样本台（101），且样本台（101）用于放置装有待检项目类型样本的PCR板；
所述机械臂结构（3）安装在负压工作站（1）中，所述负压工作站（1）上设置装配接口（102），所述装配接口（102）为多个并环绕在机械臂结构（3）周围，所述扩增组件（2）与装配接口（102）密闭连接，所述扩增组件（2）连通负压工作站（1）；
所述扩增组件（2）上竖向设置多个扩增仪（4），所述扩增仪（4）的取放门朝向机械臂结构（3），由机械臂结构（3）策略性的将PCR板取放到扩增仪（4）中进行高通量检测或随机样本检测；
所述扩增组件（2）两侧均设有进风口（201）；相邻的两个扩增组件（2）的进风口（201）相对设置，扩增组件（2）与负压工作站（1）之间设置压差；其中，扩增组件（2）工作时的气压小于外界大气压，且负压工作站（1）的气压小于扩增组件（2）；
其中，相邻的扩增组件（2）之间具有夹角，由夹角形成气流汇集区，所述进风口（201）连通气流汇集区；
所述负压工作站（1）侧壁设有负压风机（5），所述负压风机（5）为多个，且负压风机（5）在负压工作站（1）侧壁呈竖向阵列设置，由负压风机（5）分别将负压工作站（1）不同高度的气体抽离，使负压工作站（1）的不同高度产生的气流压差接近；所述负压工作站（1）内设置传感器与上位机信号连接；且传感器、扩增仪（4）的控制单元和机械臂结构（3）的驱动系统均与上位机信号连接。
2.根据权利要求1所述的试剂扩增检测设备，其特征在于：所述扩增组件（2）包括载体（202），所述载体（202）上设置隔板（203），所述隔板（203）用于将载体（202）隔断并形成放置区（204），所述放置区（204）在竖直方向上呈阵列设置，且放置区（204）与负压工作站（1）相连通，所述放置区（204）中用于放置扩增仪（4）。
3.根据权利要求2所述的试剂扩增检测设备，其特征在于：所述扩增组件（2）上的扩增仪（4）为单一类型，所述扩增组件（2）上的扩增仪（4）在竖直方向的中心线相互重叠。
4.根据权利要求2所述的试剂扩增检测设备，其特征在于：所述扩增组件（2）上的扩增仪（4）为多种类型，所述扩增组件（2）在同一高度的放置区（204）中放置相同类型。
5.根据权利要求1所述的试剂扩增检测设备，其特征在于：负压工作站（1）上安装扩增组件（2）的数量小于装配接口（102）数量时，所述装配接口（102）上安装密封板；由密封板密封装配接口（102）。
6.根据权利要求1所述的试剂扩增检测设备，其特征在于：所述进风口（201）的数量与放置区（204）对应，所述进风口（201）分布在放置区（204）两侧。
7.根据权利要求1所述的试剂扩增检测设备，其特征在于：所述机械臂结构（3）包括导轨（301）和机械手（302），所述机械手（302）用于抓取PCR板；所述导轨（301）竖直设置在负压工作站（1）中，所述导轨（301）端部设有旋转机构（303），所述旋转机构（303）连接负压工作站（1），由旋转机构（303）带动导轨（301）在负压工作站（1）中转动，所述导轨（301）上设有适配的行程滑块（304），所述行程滑块（304）上设有机械手（302）；由行程滑块（304）带动机械手（302）在导轨（301）上调节高度工作高度，由旋转机构（303）带动机械手（302）朝向扩增组件（2）。
8.一种检测方法，使用权利要求1至7任意一项所述的试剂扩增检测设备，其特征在于：负压工作站（1）内设置传感器，传感器采集样本台（101）上待处理的PCR板的项目类型样本，所述设备根据传感器采集的项目类型样本参数进行策略检测；所述策略检测包括高通量检测或随机样本检测；
将负压工作站（1）内设置传感器与上位机信号连接，由上位机接收传感器采集项目类型样本参数并判断项目类型样本的具体种类；将扩增仪（4）的控制单元与上位机信号连接，由扩增仪（4）的控制单元将当前工况传递至上位机，所述上位机配合控制单元控制扩增仪（4）的开仓、关仓和检测元件的启停；将机械臂结构（3）的驱动系统与上位机信号连接，由上位机根据高通量检测或随机样本检测的需求控制机械臂结构（3）的工作状态；
所述高通量检测时，样本台（101）上待处理的PCR板为相同项目类型样本，所述扩增仪（4）进行顺序编号，所述机械臂结构（3）按照编号顺序将样本台（101）的PCR板放置到对应扩增仪（4）中，且每个扩增仪（4）完成放置后独立工作，由扩增仪（4）配合机械臂结构（3）对携有同一项目类型样本的PCR板进行连续不间断的扩增检测，所述扩增仪（4）中的PCR板采用交替取放；其中，高通量检测主要应对处理大量的同一项目类型样品的情况，其检测逻辑为上位机预设；由机械臂结构（3）按照编号依次放入PCR板完成扩增检测，同时机械臂结构（3）也按照编号依次取出PCR板；其工作模式确保每个扩增仪（4）相对独立的对PCR板进行工作；无需考虑和等待其他扩增仪（4）的完成工作进度；
所述随机样本检测时，样本台（101）上待处理的PCR板为两种以上项目类型样本，所述扩增组件（2）进行序列编号并设置工作区，每个工作区对应一种项目类型样本的PCR板，所述机械臂结构（3）将PCR板根据项目类型放置到对应工作区的扩增仪（4）中，使每个扩增组件（2）上的扩增仪（4）进行交替工作，使多个扩增组件（2）对不相同项目类型样本的PCR板进行同步扩增检测；其中，随机样本检测需要一定的灵活性，其检测逻辑为上位机预设，预设逻辑可以是一种或者多种，通过传感器捕获PCR板上的项目类型，再利用上位机根据类似数量，选择不同的预设逻辑；其机械臂结构（3）在样本台（101）上进行对应PCR板的抓取，使PCR板可以根据项目类型被放置到相应的扩增组件（2）的扩增仪（4）中；使得PCR板在扩增组件（2）上的扩增仪（4）中进行划区处理。
9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：试剂扩增检测设备在检测过程中，配合如下步骤进行操作：
步骤A，当经过转板、封膜和离心处理的PCR板通过隔离传送机构转运到负压工作站（1）内，上位机控制机械臂结构（3）由初始位置移动到隔离传送机构上方，并抓取PCR板；
步骤B，所述上位机检测闲置扩增仪（4）状态信息，所述上位机向闲置的扩增仪（4）发送控制指令，由闲置的扩增仪（4）打开取放门；所述扩增仪（4）打开取放门后向上位机发送开门信号；
步骤C，上位机收到扩增仪（4）的开门信号后，上位机控制机械臂结构（3）将抓取的PCR板放置在对应扩增仪（4）中，所述扩增仪（4）检测PCR板放置后，扩增仪（4）向上位机发送关门信号并关闭取放门，随后扩增仪（4）启动检测；
步骤D，所述扩增仪（4）完成检测后，扩增仪（4）向上位机发出检测结果并打开取放门，上位机收到检测结果后控制机械臂结构（3）取出对应扩增仪（4）中的PCR板，并将PCR板放置在回收箱中；
步骤M，当隔离传送机构存在PCR板时，且上位机检测到闲置扩增仪（4）状态信息时，重复步骤A至D工序，进行持续检测；
步骤K，当步骤B中未检测到闲置的扩增仪（4）时，机械臂结构（3）将隔离传送机构上的PCR板放置在样本台（101）上进行暂存；所述上位机通过传感器采集样本台（101）上的项目类型样本，并根据项目类型样本选择高通量检测或随机样本检测。
10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：方法还包括气流控制，将扩增组件（2）上的进风口和负压工作站（1）上的负压风机均安装滤网，调节负压工作站（1）上多个负压风机输出功率，使扩增组件（2）和负压工作站（1）保持负压，使负压工作站（1）中的空气流由不同的负压风机输出不同的流量。
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