CN117625363A - 一种单次循环完成多组外泌体富集的装置 - Google Patents
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Abstract
一种单次循环完成多组外泌体富集的装置，其包括离心器械，样本管放置架，耗材放置架，试剂放置架，振荡孵育器放置架，分组在样本管放置架上设置样本管，设置多组样本管；一组样本管的数目与离心器械中的离心管的数目相同；振荡孵育器械按组容纳所有样本管；按照装置中整体样本管数量完成外泌体富集所需的试剂量、耗材量进行耗材及试剂的设置；首次振荡孵育时间除以首次离心时间与移管时间的和的整倍数加一确定装置中的样本管组数；一组样本一轮离心程序后，将其移至振荡孵育程序，直至所有组完成离心都进入到在一个振荡孵育器械的振荡孵育程序，实现装置一个大的循环完成多组样本的外泌体富集，在装置小型化前提下，进行更多样本的外泌体富集。
Description
技术领域
本发明属于医疗诊断器械技术领域，尤其涉及用于诊断神经退行性疾病的血液来源的神经源性外泌体富集方向，具体为一种单次循环完成多组外泌体富集的装置。
背景技术
神经退行性疾病是由神经元和（或）其髓鞘的丧失所致，随着时间的推移而恶化出现功能障碍。如阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）和航病毒病等。目前神经退行性疾病临床诊断依赖于正电子发射型计算机断层显像，出现病理改变时疾病往往发展到了不可治疗和挽回的阶段。另一种方式是通过脑脊液进行相关生物标记物的检测，此种方式可以提前诊断，但脑脊液的取样方式对人体产生创伤大，患者的意愿度不高。
随着外泌体的深入研究，发现血液中神经源性外泌体可以作为神经退行性疾病诊断的指标，此种方式能够将该类疾病的诊断大大提前，且血液获取简单，但血液中的神经源性外泌体需要通过富集才能获取，目前的富集耗时长，不能形成规模化。
现有技术202110247374.3 一种有效富集血液中神经源性外泌体的自动化设备及CN202221918838－一种有效富集外泌体的自动化装置；公开了神经源性外泌体富集的自动化产品，但一项是公开了一种全流程的理念技术方案， 一项公开了一种分为容纳各种器械的双层空间的较大型的技术方案。上述两种技术方案都较难在临床中实施，因此需要一种有效在临床的技术方案；具体为一种单次循环完成多组外泌体富集的装置。
发明内容
本发明针对现有技术都是在一个循环内完成一组样本管内的外泌体的富集，这样单组完成的的样本数目就受到离心器械的体积限制，这也是装置整体布局不合理，整个装置整体体积过大的一个关键技术问题，本发明通过分组设置样本管，且单组样本管的数目与离心器械内的离心管设置数目相同，其他结构都不是体积限制，将其他结构内设置满足一个循环的所有样本管的需求量；通过振荡孵育与离心的时间比，确定组数并在一个循环内依次完成多组外泌体富集。
一种单次循环完成多组外泌体富集的装置，其包括
离心器械，用于外泌体富集过程中的样本管离心；
样本管放置架，用于放置样本管；
耗材放置架，用于放置过程中的反应管及移液管，分为反应管区与移液管区322；
试剂放置架，为低温放置架，用于放置自动化富集外泌体的多种试剂；
振荡孵育器放置架，其上包括振荡孵育器，用于完成外泌体富集过程中的振荡孵育；
分组设置样本管，一组样本管的数目与离心器械中的离心管的数目相同；振荡孵育器械按组容纳样本管，振荡孵育器能够容纳装置整体的多组样本管；并且按照装置中整体样本管数量完成外泌体富集所需的试剂量、耗材量进行耗材及试剂的设置；
以单个样本首次振荡孵育时间与首次离心时间与移管时间的和的倍数关系确定外泌体富集装置的中的样本管的组数；以用首次振荡孵育时间除以首次离心时间与移管时间的和的整数倍数值加一确定装置中的样本管组数；因为外泌体富集时振荡孵育时间较离心时间长，且离心器械仅包含一组样本离心的离心管数量，所以用首次振荡孵育时间除以首次离心时间的整数倍数值加以确定装置中的样本管组数；可以实现装置一个大的循环完成多组样本的外泌体富集，在减少体积要求的情况下，进行更多样本的外泌体富集。
进一步，一列样本管为一组，耗材包括反应管与移液管；反应管与样本管选用相同管体，其单列反应管的排布方式与一列样本管相同；根据外泌体富集过程中需要更换的反应管的次数与样本管的组数的乘积设置反应管的列数；试剂设置于试剂管中，所有试剂管分列设置，每个试剂管中的试剂量满足一列样本管完成外泌体富集所需用量，一列试剂管中设置完成外泌体富集的所有试剂；
每组样本管设置孔与反应管的设置孔与振荡孵育器械中每列样本管管体设置孔沿Y轴的初始位置与结束位置都相同。通过上述设置可以有效的减少移动管体及移动液体时的程序复杂度。
更具体说明为：样本管放置架上的单列管体设置孔及耗材放置架上对应单列反应管的管体设置孔，振荡孵育放置架上的单列管体设置孔的阵列方式相同，且沿Y轴的初始及终止位置相同；试剂放置架上的试剂容纳结构的试剂孔的孔径与管体设置孔的孔径不同，但单列中各个孔的圆心位置阵列方式相同，更优选的实施方式为，每一列试剂孔包含了完成富集的所有试剂，且每个试剂孔内的试剂量等于一组样本管富集所需的试剂量，试剂孔列数等于样本管组数。
对第一组样本进行首次离心动作，首次离心的样本为对已经完成分离的血浆；当完成首次离心动作后，将对应上清或离心固体移动至振荡孵育过程进行振荡孵育；后开始第二组样本的首次离心动作，离心后暂停振荡孵育过程，将第二组样本的对应上清或离心固体移动至振荡孵育过程进行振荡孵育，后重复上述动作直至完成所有组别的离心动作，后等待第一组样本完成第一次的振荡孵育动作后，开启下一轮的离心过程与下一轮的振荡孵育过程；依次将每组样本管对应的上清或沉淀送入到振荡孵育过程；直至所有组被送入下振荡孵育程序；某一轮振荡孵育时间与对应轮的离心时间与移管时间的和的比值大于等于第一轮振荡孵育时间与第一轮离心时间与移管时间的和的比值时，重复第一轮的过程；某一轮振荡孵育时间与对应轮的离心时间与移管时间的和的比值小于第一轮振荡孵育时间与第一轮离心时间与移管时间的和的比值时，先进行完上一组的下一轮离心动作后，再开始进行下一组的当轮的离心动作；此种方法可以保证按照一种有效的多组样本的交替离心及振荡孵育的程序进行。
进一步，设置合并完成移液动作与移管动作的一个合并结构，当发生离心器械内的移管与移液动作与振荡孵育器械内的移管与移液动作冲突时，优先完成离心器械内的移管与移液动作。此种方式可以接触因为离心器械内仅有一组样本管的反应限制问题。
进一步，根据试剂种类与单组样本管的差值，将试剂中需求量大的试剂，分为两个试剂管盛装；每个试剂管设置半组样本管所需的样本量；直至试剂管的数目与单组样本管相同；上述设置使得试剂放置架上每列的试剂管数目与单组样本管数目相同，每列中的每种试剂的试剂量满足单组样本管富集所需；且试剂架上的试剂管的排列与样本管的排列相同，且排列的Y轴初始位置及结束位置相同。
本发明涉及的自血浆开始的外泌体富集操作，为一种包含7中试剂及对应的4轮离心与振荡孵育过程的外泌体富集过程。每组设置8个样本，针对7种试剂中需求量最大的试剂，分为两个试剂管盛装；每个试剂管设置半组样本管所需的样本量；这样试剂放置架上每列设置8个试剂管，每列中的每种试剂的试剂量满足单组样本管富集所需；且试剂架上的试剂管的排列与样本管的排列相同，且排列的Y轴初始位置及结束位置相同。
进一步，样本管放置架上单组样本管全部移出后，程序控制此组的显示灯亮起，提示可以引入下一组样本放入，等待进行反应；更优选的实施方式，当上移循环中的样本全部富集结束后，控制另一颜色显示灯亮起，此时可以放入新的循环的所有组的样本管。
进一步，离心过程与振荡孵育过程中管体内的反应液体的体积不超过管体容积的三分之一；以满足开盖状态下液体不会因晃动而溅出。
进一步，装置还包括底板与箱盖；上述结构具体设置到底板上，且全部结构设置到底板上方。
本发明还公开了一种血液来源的外泌体富集方法为：分组设置样本管，一组样本管的数目与离心器械中的离心管的数目相同；振荡孵育器械按组容纳样本管，振荡孵育器能够容纳装置整体的多组样本管；并且按照装置中整体样本管数量完成外泌体富集所需的试剂量、耗材量进行耗材及试剂的设置；
以单个样本首次振荡孵育时间与首次离心时间与移管时间的和的倍数关系确定外泌体富集装置的中的样本管的组数；以用首次振荡孵育时间除以首次离心时间与移管时间的和的整数倍数值加一确定装置中的样本管组数；因为外泌体富集时振荡孵育时间较离心时间长，且离心器械仅包含一组样本离心的离心管数量，所以用首次振荡孵育时间除以首次离心时间的整数倍数值加以确定装置中的样本管组数；可以实现装置一个大的循环完成多组样本的外泌体富集，在减少体积要求的情况下，进行更多样本的外泌体富集；
对第一组样本进行首次离心动作，首次离心的样本为对已经完成分离的血浆；当完成首次离心动作后，将对应上清或离心固体移动至振荡孵育过程进行振荡孵育；后开始第二组样本的首次离心动作，离心后暂停振荡孵育过程，将第二组样本的对应上清或离心固体移动至振荡孵育过程进行振荡孵育，后重复上述动作直至完成所有组别的离心动作，后等待第一组样本完成第一次的振荡孵育动作后，开启下一轮的离心过程与下一轮的振荡孵育过程；依次将每组样本管对应的上清或沉淀送入到振荡孵育过程；直至所有组被送入下振荡孵育程序；某一轮振荡孵育时间与对应轮的离心时间与移管时间的和的比值大于等于第一轮振荡孵育时间与第一轮离心时间与移管时间的和的比值时，重复第一轮的过程；某一轮振荡孵育时间与对应轮的离心时间与移管时间的和的比值小于第一轮振荡孵育时间与第一轮离心时间与移管时间的和的比值时，先进行完上一组的下一轮离心动作后，再开始进行下一组的当轮的离心动作；此种方法可以保证按照一种有效的多组样本的交替离心及振荡孵育的程序进行。
进一步，完成一个循环后，将下移循环的样本管设置到装置中，开始下一循环；或者根据合适的时间节点将下一循环的样本管植入装置中，开始下一循环；依次进行多个循环，实现外泌体富集的高通量化。
本发明的有益效果为：
通过分组设置样本管，且单组样本管的数目与离心器械内的离心管设置数目一致，并借用首次振荡孵育时间除以首次离心时间的整数倍数值加以确定装置中的样本管组数；实现装置一个大的循环完成多组样本的外泌体富集，在减少体积要求的情况下，进行更多样本的外泌体富集。
通过管体设置孔及试剂孔的阵列方式及初始及终止位置的一致性，可以达到整个运行过程统一有效，减少程序设计复杂性。
通过分组依次完成多轮离心与振荡孵育过程，可以进一步保证单次循环完成多组样本富集，并有效节省循环所需时间。
附图说明
图1为本发明移动结构移动至离心器械位置处的实施方式结构示意图；
图2为本发明移动结构移动至废弃物收集结构位置处的实施方式结构示意图；
图3为本发明设置箱盖且一扇箱门打开状态的装置结构示意图；
图4为本发明不含箱盖的装置后侧面观结构示意图；
图5为本发明底板，纵向垂直板，横向垂直板等板体结合部分前侧面观结构示意图；
图6为本发明底板，纵向垂直板，横向垂直板等板体结合部分后侧面观结构示意图；
图7为本发明X轴移动结构中皮带轮一与皮带轮二部分局部放大结构示意图；
图8为本发明Y轴方向驱动电机的转轴与Y轴垂直的放置架底面观结构示意图；
图9为本发明Y轴方向驱动电机的转轴与Y轴垂直的放置架侧面观纵向剖视结构示意图；
主要附图标记说明
11、底板；12、纵向垂直板；121、过线通孔；13、第一横向垂直板；14、第二横向垂直板；15、水平板；2、箱盖；31、样本管放置架；32、耗材放置架；321、反应管区；322、移液管区；33、试剂放置架；34、振荡孵育器放置架；35、离心器械；351、伸入孔一；352、伸入孔二；36、合并结构；361、管体夹持头；362、移液头；37、控制结构；41、第一转轴；42、结合结构一；43、皮带轮一；44、皮带轮二；45、皮带一；46、X轴移动电机；5、废弃物收集结构；51、收集口；6、废液吸取结构；711、抬高柱；712、横向连杆；72、容纳架；721、结合结构二；73、承托板；731、围绕结构；74、Y轴方向驱动电机；75、过渡板；751、过渡孔；763、皮带轮三；764、皮带轮四；765、皮带二。
具体实施方式
实施例1
注：第一边缘位置为底板11长边方向上设置离心器械35的对应方向的边缘位置；第二边缘位置为底板11长边的另一边缘位置。所有结构的第一边缘位置都是对应离心器械35设置方向的位置，此边缘位置仅仅是相对结构本身的边缘位置，并不真实的是离心器械35的位置。水平的横向为X轴方向，纵向为Y轴方向，垂直向为Z轴方向；本发明中底板11的长边方向为X轴方向，短边方向为Y轴方向，上下方向为Z轴方向，以下X轴，Y轴及Z轴都是按照上方方向设置进行说明。
参考图1-2；一种单次循环完成多组外泌体富集的装置，其包括离心器械35，用于外泌体富集过程中的样本管离心，设置于底板11一侧第一边缘位置；样本管放置架31，用于放置样本管；耗材放置架32，用于放置过程中的反应管及移液管，分为反应管区321与移液管区322；试剂放置架33，为低温放置架，用于放置自动化富集外泌体的多种试剂；振荡孵育器放置架34，其上包括振荡孵育器，用于完成外泌体富集过程中的振荡孵育；
分组设置样本管，一组样本管的数目与离心器械35中的离心管的数目相同；振荡孵育器械按组容纳样本管，振荡孵育器能够容纳装置整体的多组样本管；并且按照装置中整体样本管数量完成外泌体富集所需的试剂量、耗材量进行耗材及试剂的设置；
以单个样本首次振荡孵育时间与首次离心时间与移管时间的和的倍数关系确定外泌体富集装置的中的样本管的组数；以用首次振荡孵育时间除以首次离心时间与移管时间的和的整数倍数值加一确定装置中的样本管组数；因为外泌体富集时振荡孵育时间较离心时间长，且离心器械35仅包含一组样本离心的离心管数量，所以用首次振荡孵育时间除以首次离心时间的整数倍数值加以确定装置中的样本管组数；可以实现装置一个大的循环完成多组样本的外泌体富集，在减少体积要求的情况下，进行更多样本的外泌体富集。
对于装置设置离心机的大小时限制装置大小的核心因素，以往的装置设备都未考虑如何有效解除以离心机对装置体积及装置能够承载的量的因素，上述思路通过将样本管分组设置，并设置离心器械35中的离心管数目与单组样本管相同，并设置多种样本管的方式解决离心设备对装置整体大小及装置单次进行外泌体富集的整体数量的约束；实现仅有一个离心机的前提下的更短的时间内完成更多样本的外泌体富集。
更优选的实施方式为，一列样本管为一组，耗材包括反应管与移液管；反应管与样本管选用相同管体，其单列反应管的排布方式与一列样本管相同；根据外泌体富集过程中需要更换的反应管的次数与样本管的组数的乘积设置反应管的列数；试剂设置于试剂管中，所有试剂管分列设置，每个试剂管中的试剂量满足一列样本管完成外泌体富集所需用量，一列试剂管中设置完成外泌体富集的所有试剂；
每组样本管设置孔与反应管的设置孔与振荡孵育器械中每列样本管管体设置孔沿Y轴的初始位置与结束位置都相同。通过上述设置可以有效的减少移动管体及移动液体时的程序复杂度。
更具体说明为：样本管放置架31上的单列管体设置孔及耗材放置架32上对应单列反应管的管体设置孔，振荡孵育放置架上的单列管体设置孔的阵列方式相同，且沿Y轴的初始及终止位置相同；试剂放置架33上的试剂容纳结构的试剂孔的孔径与管体设置孔的孔径不同，但单列中各个孔的圆心位置阵列方式相同，更优选的实施方式为，每一列试剂孔包含了完成富集的所有试剂，且每个试剂孔内的试剂量等于一组样本管富集所需的试剂量，试剂孔列数等于样本管组数。
对第一组样本进行首次离心动作，首次离心的样本为对已经完成分离的血浆；当完成首次离心动作后，将对应上清或离心固体移动至振荡孵育过程进行振荡孵育；后开始第二组样本的首次离心动作，离心后暂停振荡孵育过程，将第二组样本的对应上清或离心固体移动至振荡孵育过程进行振荡孵育，后重复上述动作直至完成所有组别的离心动作，后等待第一组样本完成第一次的振荡孵育动作后，开启下一轮的离心过程与下一轮的振荡孵育过程；依次将每组样本管对应的上清或沉淀送入到振荡孵育过程；直至所有组被送入下振荡孵育程序；某一轮振荡孵育时间与对应轮的离心时间与移管时间的和的比值大于等于第一轮振荡孵育时间与第一轮离心时间与移管时间的和的比值时，重复第一轮的过程；某一轮振荡孵育时间与对应轮的离心时间与移管时间的和的比值小于第一轮振荡孵育时间与第一轮离心时间与移管时间的和的比值时，先进行完上一组的下一轮离心动作后，再开始进行下一组的当轮的离心动作；此种方法可以保证按照一种有效的多组样本的交替离心及振荡孵育的程序进行。
更优选的实施方式，设置合并完成移液动作与移管动作的一个合并结构36，当发生离心器械35内的移管与移液动作与振荡孵育器械内的移管与移液动作冲突时，优先完成离心器械35内的移管与移液动作。此种方式可以接触因为离心器械35内仅有一组样本管的反应限制问题。
更优选的实施方式，本发明涉及的自血浆开始的外泌体富集操作，为一种包含7中试剂及对应的4轮离心与振荡孵育过程的外泌体富集过程。
更优选的实施方式，每组设置8个样本，针对7种试剂中需求量最大的试剂，分为两个试剂管盛装；每个试剂管设置半组样本管所需的样本量；这样试剂放置架33上每列设置8个试剂管，每列中的每种试剂的试剂量满足单组样本管富集所需；且试剂架上的试剂管的排列与样本管的排列相同，且排列的Y轴初始位置及结束位置相同。
更优选的实施方式，样本管放置架31上单组样本管全部移出后，程序控制此组的显示灯亮起，提示可以引入下一组样本放入，等待进行反应；更优选的实施方式，当上移循环中的样本全部富集结束后，控制另一颜色显示灯亮起，此时可以放入新的循环的所有组的样本管。
更优选的实施方式，离心过程与振荡孵育过程中管体内的反应液体的体积不超过管体容积的三分之一；以满足开盖状态下液体不会因晃动而溅出。
参考图3；更优选的实施方式为：装置还包括底板与箱盖2；上述结构具体设置到底板11上，且全部结构设置到底板11上方；
箱盖2，设置于底板11上，与底板11构成一个封闭空间，自动化富集外泌体的器械及耗材设置在封闭空间内；封闭空间的设置使得所有的试剂及样本管能够维持无盖状态运转；
封闭空间内设置有：离心器械35，用于外泌体富集过程中的样本管离心，设置于底板11一侧第一边缘位置；样本管放置架31，用于放置样本管；耗材放置架32，用于放置过程中的反应管及移液管，分为反应管区321与移液管区322；试剂放置架33，为低温放置架，用于放置自动化富集外泌体的多种试剂；振荡孵育器放置架34，其上包括振荡孵育器，用于完成外泌体富集过程中的振荡孵育；和移动结构，包括，合并结构36，其包括合并设置的管体移动结构及液体移动结构；管体移动结构与液体移动结构自身带有一个Z轴升降结构；还包括控制合并结构36与下方的样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33、振荡孵育器放置架34的在X轴与Y轴方向发生相对移动的X轴移动结构与Y轴移动结构；控制结构37，控制移动结构移动，并控制离心结构离心机转动；
参考图1-2；其中，样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33、振荡孵育器放置架34在Y轴方向的长度相同，在Z轴方向的高度整体一致；样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33与振荡孵育器放置架34各架体相邻架体间无距离或距离小于1cm；样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33、振荡孵育器放置架34及离心器械35沿X轴方向平行并列的沿一条直线设置；
其中箱盖2为除以底部外五面包饶的箱盖2，其前侧面设置多扇箱门，箱门可分别打开对应不同的内部结构区域；此种方式可以保证对各个内部结构进行相关的更换动作，且不会影响其他动作。
通过在底板11上方设置平行等高等长的样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33、振荡孵育器放置架34，且上述架体与离心器械35也平行设置，可以最大程度的实现各个结构的紧凑设置，减少自动化富集器械的大小，进而减小移动结构的移动距离，达到节省空间，节省时间的效果。另外，长度高度相同的设置可以保证移动结构移动时的移动距离及移动范围基本一致，减少控制结构37的计算程序的复杂度，从而降低装置控制程序的构建成本；通过箱盖2与底板11构成的封闭空间，可以保证自动化富集过程维持一个无盖运行的状态，减少自动化富集过程中的开关盖过程，极大的节省外泌体富集时间，并减少开关盖设备的设置。
底板11为一矩形板，离心器械35，样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33及振荡孵育器放置架34的所有部分都设置在底部上方。通过此种设置进一步限定各个结构与底板11的位置关系。此种设置方式进一步保证所有结构设置在同一平台上，通过箱盖2覆盖，可以减少不必要的空间浪费，也是通过减少封闭空间内的有效遗留空间，达到减少气流流动对开盖运行时的蒸发作用造成的干扰。
单个样本管的容积小于等于2ml；优选为Biosharp BS-15-STL 1.5ml 可立冻存管；容积设置可以满足样本富集检测需要，另外因为单个样本管的容积变小，使得对应的各个外泌体富集的器械都变小，又通过平行并列设置，最大程度的达到减小装置体积的目的，实现装置的小型化。
更优选的实施方式，通过离心器械35的大小控制整体装置的大小，为将装置控制在合适的大小，并满足目前临床小批量样本度富集及检测需求，将每组样本管的数目设置为8个，将组数设置为3。此种设置可以最大程度的满足对装置大小及目前临床的需求。当然，此设备每组样本管数目可以根据需要进行增减。
参考图4-6；更优选的实施方式，为了进一步减小开盖的样本管及试剂瓶所在空间的大小；在底板11上设置纵向垂直板12，纵向垂直板12整体沿X轴方向设置；纵向垂直板12将底板11分为前后两个区域，前方区域下方为平行并列设置的离心器械35，样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33及振荡孵育器放置架34；前方区域的上方为至少实现2个轴向移动的移动结构。
更优选的实施方式，因为离心器械35与其他放置架长度不同，其他放置架包括样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33及振荡孵育器放置架34；纵向垂直板12为带有弯折角度的板，通过此种方式实现沿整个底部长边方向的前后方向的间隔。
为提供纵向垂直板12的设置稳定性，在纵向垂直板12上设置与纵向垂直板12及底部都垂直的横向垂直板；横向垂直板设置两块，第一横向垂直板13设置在第二边缘位置，第二边缘位置与第一边缘位置为沿底板11长边相对的两个边缘位置；第二横向垂直板14设置在纵向垂直板12弯折位置；达到稳定的将垂直板设置在底板11上的目的。
在横向垂直板与纵向垂直板12上设置水平板15，纵向垂向板延伸到水平板15上方，将水平板15分为前后两个区域。此种设置后就会形成以横向板，纵向板及水平板15构成的4个区域。通过此种方式可有效的将立体空间进行使用，时间空间利用的最大化，最终减少装置整体体积。
其中，第一区域为前方下方区域，设置离心器械35，样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33及振荡孵育器放置架34。
第二区域为前方上方区域，参考图7；设置实现合并结构36沿X轴方向运动的第一转轴41，第一转轴41为丝杠转轴，合并结构36设置与第一转轴41适配的结合结构一42，第一转轴41不同的转动方向带动结合结构一42沿第一转轴41往复运动；第一转轴41通过第一垂直横板连接一个皮带轮一43。第二区域为满足转轴设置的区域，较第一区域小。水平板15不覆盖样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33及振荡孵育器放置架34的工作区域，且合并结构36设置在水平板15前方区域；自水平板15前方伸入到离心器械35，样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33及振荡孵育器放置架34的工作区域。
第三区域为后方下方区域，设置控制结构37，控制结构37包括电路板，各种传感器等。第二横向垂直板14第一端与第一垂直板的离心器械35对应部分连接且与第一垂直板横向边缘齐平；第二横向垂直板14第二端与水平板15边缘齐平，通过此种方式将第三区域划分为两个大小不同的区域，其中控制结构37设置到对应较大的区域处，其他结构设置到较小的区域。通过此种设置实现了第三区域的充分利用，且第三区域与箱盖2的箱壁构成一个相对的不受干扰的空间，保证使用过程中控制结构37对应区域的干燥。
第四区域为后方上方区域，设置X轴方向驱动电机，电机转轴通过第一横向垂直板13连接皮带轮二44；
第二与第四区域中的皮带轮一43与皮带轮二44通过皮带一45实现连接，达到X轴驱动电机转动带动皮带轮一43转动，皮带轮一43带动皮带一45运动，皮带一45带动皮带轮二44转动，皮带轮二44带动第一转轴41转动；第一转轴41的转动带动合并结构36的往复运动。通过上述设置，将X轴驱动电机通过皮带轮实现位置改变，使其设置到与第一转轴41平行的方向上，设置在两个区域内的方式，可以达到减少长度方向要求的目的，进一步通过空间利用达到减少装置体积的目的。
更优选的实施方式，管体移动结构最下端为完成管体夹持的管体夹持头361，液体移动结构包括下方完成移液管获取及液体吸取与推出的移液头362。废弃物收集结构5设置于底板11第二边缘位置，第二边缘位置与离心器械35设置的第一边缘位置为相对的两个边缘位置，废弃物收集结构5与第一横向垂直板13设置在底部同一横边的不同位置上；废弃物收集结构5包括一收集口51，当合并结构36移动到第一转轴41的第二边缘位置时，管体夹持头361与移液头362之中内侧的结构移动至收集口51上方。更优选的实施方式为，管体夹持头361与移液头362两者间的最大距离小于等于废弃物收集器械的收集口51宽度；当合并结构36移动到第一转轴41的第二边缘位置时，管体夹持头361与移液头362两者同时设置在收集口51上方，此种设置可以通过增加收集口51的宽度的方式减小废弃物丢弃的失误问题，且不会因收集口51宽度的增加而增加整体底板11的长边长度，因为底板11长边长度设置依赖于第一转轴41长度的设置。
更优选的实施方式，废弃物收集结构5的收集口51边缘为废弃物收集结构5的边缘；可以通过在底部短边方向进行延伸实现增加废弃物收集结构5的容积，为了进一步增加废弃物收集结构5的容积又不影响底部长边的长度，通过将废弃物收集结构5沿底部长边向第一边缘位置方向延伸实现，具体可以在样本管放置架31、耗材放置架32架体底部空间延伸的方式实现。
更优选的实施方式，第一区域对应的垂直板上设置过线通孔121，用于满足前后区域的管路及线路连通。
更优选的实施方式，离心器械35上设置伸入孔一351，伸入孔一351为满足管体夹持头361及移液头362伸入取管及取液的孔；当合并结构36移动到第一转轴41第一边缘位置时；管体夹持头361与移液头362内侧结构移动至伸入孔的上方。通过此种方式保证管体夹持头361与移液头362的工作。
更优选的实施方式，离心器械35内部的旋转结构可以满足离心时的快速转动，还可对离心结构的初始离心位置进行记忆，保证初始离心位置与结束离心位置相同，并且能够安装一致的方向进行旋转，并在过程中进行取放管操作及液体抽取操作。
更优选的实施方式，外泌体富集过程中离心过程需要的工作时长较短，但振荡孵育过程需要的工作时间长，如果能将管体尽快移动到振荡孵育结构进行振荡孵育将会极大的提升整个外泌体富集的效率，那么如何操作才能达到使管体尽快移动至振荡孵育结构模块，离心过程的合理化是解决问题的一个关键因素，现有技术中都是单独设置的管体移动结构与液体移动结构，通过分离设置的方式分别进行操作，当遇到不合适的情况需要两个结构相互避让，本发明中的合并结构36虽然解决了避让的问题；但从离心结构到废弃物收集结构5的距离长，时间多，如何能够减少从离心结构到废弃物收集结构5的操作，是一种解决问题的思路。具体实施方式为：在离心结构上方设置一个废液吸取结构6，废液吸取结构6固定设置在垂直板上，废液吸取结构6仅发生Z轴方向的移动，设置Z轴移动结构；废液吸取结构6包括废液吸取与释放功能，且废液吸取结构6下方设置伸入孔二352，伸入孔二352为满足废液吸取结构6伸入的孔；离心器械35内部设置废液收集腔，废液收集腔上方为废液收集孔；当废液吸取结构6从样本管吸取到废液后，通过离心器械35转动，将废液收集孔正冲伸入孔二352，完成废液的释放。
更优选的实施方式，为了更好的实现各个平行放置架及离心器械35的设置，进行如下设置，具体为：沿底板11长边方向自第二边缘位置到第一边缘位置方向依次设置，样本管放置架31，耗材放置架32，试剂放置架33、振荡孵育器放置架34及离心器械35；此种排布方式保证更替最频繁的离心器械35与振荡孵育器械紧邻设置，节省时间，样本管放置架31及耗材放置架32为无电源结构，将其设置到第二边缘位置方向上，可以在底部空闲足够的空间，进行废弃物放置结构的设置，实现空间利用最大化。
更优选的实施方式，离心器械35、样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33及振荡孵育器放置架34的最高点的高度一致或高度差小于3cm；通过此种方式可以避免因为过高的高度差造成来回移动时，各个结构间的碰撞风险的发生。优选方案为等高设置。
上述技术方案在封闭式的空间内行开盖运行方案的小型化设置时，找到小型化设置的核心限制因素为，样本管的容积，对应的离心器械35的大小，各个放置架的设置方式等是核心限制因素，此限制因素及对应技术方案的设计是现有技术没有的。
更优选的实施方式，将Y轴移动结构设置到放置架位置，参考图8-9；具体实现方式为：样本管放置架31、耗材放置架32、试剂放置架33、振荡孵育器放置架34都包括提供Y轴方向移动的Y轴移动结构的放置架；放置架上设置Y轴移动结构及与第一转轴41提供的X轴方向移动的移动结构的设置为通过两个部分分别实现放置架与合并结构36沿X轴与Y轴方向的相对的双向移动，通过两个部分设置移动结构可以有效的提高运动的精准程度，另外可以减少结合结构一42部分设置的复杂程度，另外两个部分分别设置一个方向的移动结构，进一步优化的各个结构的空间需求，使空间的利用最大化，进而进一步为实现小型化作出贡献。此种设置下，合并结构36仅发生X轴与Z轴方向的运动。
更优选的实施方式，为实现各个结构高度的一致，并保证在放置架上设置Y轴移动结构，以放置架的共性的结构为例进行具体架体设置技术方案的说明：
各放置架都为包括Y轴移动结构的放置架，包括的结构有：
抬高架，用于抬高对应放置架高度保证与其他放置架及离心器械35高度一致或基本一致，抬高架包括两端的抬高部分，两端抬高部分的中间为中空空间；
容纳架72，其上设置对应的管体设置孔或试剂瓶容纳孔；
容纳架72的承托架，置于抬高架上方，容纳架72承托架上设置能够移动的容纳架72；且容纳架72承托架的Y轴方向为容纳架72移动提供了引导轨道；
Y轴移动结构，设置于抬高架中间的中空空间内，且固定在底板11或垂直板上；包括Y轴方向驱动电机74及联动结构，联动结构实现容纳架72与移动电机的联动，通过联动结构与移动电机结合实现容纳架72沿容纳架72的承托架发生沿Y轴往复运动。
通过上述方案的设置，通过抬高架实现各个放置架的高度一致性，通过提供引导轨道的容纳架72承托架的设置保证了容纳架72的运动方向，且通过Y轴移动结构的配合最终实现放置架处提供的Y轴方向的运动。减轻了依赖合并结构36处完成3个方向运动的结构设置压力及空间要求压力。因为将Y轴的移动结构设置到了放置架位置，提高了各个方向运动的稳定性，还提升了空间利用效率。
更优选的实施方式，容纳架72上设置随容纳架72一起移动的与联动结构结合的结合结构二721；
更优选的实施方式，容纳架72的移动初始位置为，样本管放置架31上单组管体的第一管体设置孔的中心与抓持头的中心在放置架平台上的投影点在同一X轴线上；容纳架72的移动终止位置为，与单组管体的第一管体设置孔相对的同列的最末管体设置孔的中心与抓持头的中心在放置架平台上的投影点在同一X轴线上；容纳架72的移动距离等于第一管体设置孔与最末管体设置孔中心的距离。此种设置方式为一种最佳的初始位置设置方式，此种方式可以保证放置架以最短的长度要求达到移动需要，放置架的最短距离为容纳架72的长度加上一个第一管体设置孔与最末管体设置孔中心的距离。更优选的实施方式为：除以耗材架的移液管的管体设置孔外，其他放置架的管体设置孔的阵列方式及在Y轴上的起始位置与终止位置都相同；此种设置可以基本保证各个放置架的管体设置孔的统一性，减少程序设置的复杂性。
更优选的实施方式，抬高架包括4根抬高柱711，每侧两根，底部设置连接每侧两根抬高柱711的横向连杆712，横向连杆712上设置固定孔，通过固定孔实现与底板11的固定连接。
更优选的实施方式，容纳架72承托架为一容纳架72的承托板73，其能够覆盖4根抬高柱 711所涉及的空间；且与4根抬高柱 711连接；容纳架72底部延伸设置与容纳架72的承托板73吻合的围绕结构731，围绕结构731底部伸出与Y轴移动结构结合的结合结构二721，通过围绕结构731的设置既能够实现容纳架72的承托板73的轨道引导作用，还能够实现与Y轴移动结构的结合。更优选的实施方式为，围绕结构731设置于容纳架72的中间，且长度小于等于容纳架72在Y轴方向的长度。或者，容纳架72承托板73上沿Y轴方向设置引导槽，在容纳架72上对应设置进入引导槽的被引导结构，但容纳架72上仍设置与Y轴移动结构结合且随容纳架72一起移动的结合结构二721；此种方式也为一种可以实现随动结合结构二721的设置方式。
更优选的实施方式，在容纳架72的承托板73底部设置能实现将4根抬高柱 711连接的过渡板75，过渡板75与容纳架72的承托板73也通过间隔结构如（4根间隔柱）实现连接；在过渡板75的底部设置联动结构，过渡板75上设置过渡孔751，用于实现将结合结构自过渡板75引导过渡板75下方，并与下方的联动结构连接；通过此种方式设置可以达到因为容纳架72移动过程中波及的范围涉及整个容纳架72的承托板73，如果在容纳架72的承托板73上设置联动结构，将会通过延长容纳架72的承托板73的长度的方式解决，但这种方式会整体增大装置体积，减小空间利用率，但真实移动过程中容纳架72的移动距离却仅仅是一个第一管体设置孔与最末管体设置孔中心的距离；因此通过过渡板75的设置，并在过渡板75上设置联动结构，可以有效增加空间利用率。更优选的实施方式为：过渡孔751的长度也大于等于第一管体设置孔与最末管体设置孔中心的距离。
Y轴方向驱动电机74的转轴与Y轴垂直的实现方式，具体实现方式为：
联动结构包括与Y移动电机的转轴连接的皮带轮三763，与皮带轮三763间隔距离大于第一管体设置孔与最末管体设置孔中心的距离的皮带轮四764，和皮带轮三763与皮带轮四764之间设置的实现联动的皮带二；皮带轮三763与皮带轮四764的中心点设置在同一Y轴轴线上；结合结构二721与皮带二组合，且组合后结合结构二721与皮带二不发生相对位置变化；过渡板75底部固定设置皮带轮三763与皮带轮四764。皮带二与结合结构二721通过胶贴方式，通过铆钉方式，或者多层紧固螺丝实现。皮带二带动结合结构二721在皮带轮一43与皮带轮二44之间发生移动，因此上述结合方式不会影响皮带二与皮带轮三763与皮带轮四764的配合。
更优选的实施方式为，耗材放置架32与样本管放置架31未包含其他含电的结构，因此通过上述方式可以实现移动；只是对应宽度进行适应性调整；而试剂放置架33与振荡孵育器放置架34都为含电路控制的结构，过程中需要考虑电路及其他管路的随动问题，因此在对应放置架的容纳架72的承托板73及过渡板75上对应设置线路及管路移动孔，线路或管路通过线路及管路移动孔引入到中空空间中，随容纳架72的移动而移动。附图中仅仅给出样本管放置架31的具体实施方式，但结合文字描述及附图不影响对其他放置架的实施方式的理解。
实施例2
利用上述器械进行血液来源的外泌体富集的流程：样本管及反应管为一种管体，其体积为1.5ml；离心过程与振荡孵育过程中管体内的反应液体的体积不超过管体容积的三分之一；以满足开盖状态下液体不会因晃动而溅出。
第一轮离心振荡孵育操作：进入装置前通过对全血进行分离，完成血浆获取，后移入此装置，将血浆进行低温4℃离心，离心时间为20min；离心力量为6000g；离心后取上清到反应管中；反应管提前从耗材放置架32移动到振荡孵育架；将上清移到新管内，后将试剂1到新管内，4℃振荡孵育1h；
第二轮离心振荡孵育操作：4摄氏度离心20min，弃上清；后将管体移植振荡孵育架上，加入试剂2充分溶解；加入试剂3常温振荡孵育1h；再加入试剂4常温振荡孵育1h；
第三轮离心振荡孵育操作：4℃400g离心10min；弃上清；加入试剂5混匀，室温振荡孵育10min；
第四轮离心振荡孵育操作：4℃3000g离心10min；将上清移入新的反应管；加入试剂6混匀后加入试剂7，4摄氏度孵育10mim。
因为首次离心时间为20min；首次振荡孵育时间为1h；单次移管及移液时间控制在5min；所以利用孵育时间与离心时间与移液时间的和的整数倍加一的关系，得出样本管设置3组。
设置3组样本管，每组设置8个样本；离心器械35内包括8根离心管；因为有两次上清移入新管的过程，所以反应管的列数是样本管列数的两倍；过程中存在7种试剂的添加，加上2次取上清的过程；所以移液管的数目至少是样本管数目的9倍。弃上清的动作由设置在离心器械35上方不移动的废液吸取结构6完成。
以上通过特定的具体实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种单次循环完成多组外泌体富集的装置，其包括
离心器械，用于外泌体富集过程中的样本管离心；
样本管放置架，用于放置样本管；
耗材放置架，用于放置过程中的反应管及移液管，分为反应管区与移液管区322；
试剂放置架，为低温放置架，用于放置自动化富集外泌体的多种试剂；
振荡孵育器放置架，其上包括振荡孵育器，用于完成外泌体富集过程中的振荡孵育；其特征在于，
分组在样本管放置架上设置样本管，一组样本管的数目与离心器械中的离心管的数目相同，振荡孵育器械按组容纳样本管，振荡孵育器能够容纳装置整体的多组样本管，并且按照装置中整体样本管数量完成外泌体富集所需的试剂量、耗材量进行耗材及试剂的设置；
以用首次振荡孵育时间除以首次离心时间与移管时间的和的整数倍数值加一确定装置中的样本管组数。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，一列样本管为一组，耗材包括反应管与移液管；反应管与样本管选用相同管体，其单列反应管的排布方式与一列样本管相同；根据外泌体富集过程中需要更换的反应管的次数与样本管的组数的乘积设置反应管的列数；试剂设置于试剂管中，所有试剂管分列设置，每个试剂管中的试剂量满足一列样本管完成外泌体富集所需用量，一列试剂管中设置完成外泌体富集的所有试剂；
每组样本管设置孔与反应管的设置孔与振荡孵育器械中每列样本管管体设置孔沿Y轴的初始位置与结束位置都相同。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，样本管放置架上的单列管体设置孔及耗材放置架上对应单列反应管的管体设置孔，振荡孵育放置架上的单列管体设置孔的阵列方式相同，且沿Y轴的初始及终止位置相同；试剂放置架上的试剂容纳结构的试剂孔的孔径与管体设置孔的孔径不同，但单列中各个孔的圆心位置阵列方式相同，试剂孔列数等于样本管组数。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，根据试剂种类与单组样本管的差值，将试剂中需求量大的试剂，分为两个试剂管盛装；每个试剂管设置半组样本管所需的样本量；直至试剂管的数目与单组样本管相同；上述设置使得试剂放置架上每列的试剂管数目与单组样本管数目相同，每列中的每种试剂的试剂量满足单组样本管富集所需；且试剂架上的试剂管的排列与样本管的排列相同，且排列的Y轴初始位置及结束位置相同。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，对第一组样本进行首次离心动作，首次离心的样本为对已经完成分离的血浆；当完成首次离心动作后，将对应上清或离心固体移动至振荡孵育过程进行振荡孵育；后开始第二组样本的首次离心动作，离心后暂停振荡孵育过程，将第二组样本的对应上清或离心固体移动至振荡孵育过程进行振荡孵育，后重复上述动作直至完成所有组别的离心动作，后等待第一组样本完成第一次的振荡孵育动作后，开启新一轮的离心过程与振荡孵育过程。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，某一轮振荡孵育时间与对应轮的离心时间与移管时间的和的比值大于等于第一轮振荡孵育时间与第一轮离心时间与移管时间的和的比值时，重复第一轮的过程；某一轮振荡孵育时间与对应轮的离心时间与移管时间的和的比值小于第一轮振荡孵育时间与第一轮离心时间与移管时间的和的比值时，先进行完上一组的下一轮离心动作后，再开始进行下一组的当轮的离心动作。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，设置合并完成移液动作与移管动作的一个合并结构，当发生离心器械内的移管与移液动作与振荡孵育器械内的移管与移液动作冲突时，先完成离心器械内的移管与移液动作。
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，样本管放置架上单组样本管全部移出后，程序控制此组的显示灯亮起，提示可以引入下一组样本放入，等待进行反应；
当上一循环中的样本全部富集结束后，控制另一颜色显示灯亮起，放入新的循环的所有组的样本管。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的装置，其特征在于，离心过程与振荡孵育过程中管体内的反应液体的体积不超过管体容积的三分之一，样本管容积不大于2ml；
装置还包括底板与箱盖，全部结构设置到底板上方；
沿底板长边方向依次平行设置样本管放置架，耗材放置架，试剂放置架、振荡孵育器放置架及离心器械。
10.一种血液来源的神经源性外泌体的富集方法，其特征在于，分组在样本管放置架上设置样本管，一组样本管的数目与离心器械中的离心管的数目相同；振荡孵育器械按组容纳样本管，振荡孵育器能够容纳装置整体的多组样本管；并且按照装置中整体样本管数量完成外泌体富集所需的试剂量、耗材量进行耗材及试剂的设置；
以用首次振荡孵育时间除以首次离心时间与移管时间的和的整数倍数值加一确定装置中的样本管组数；
对第一组样本进行首次离心动作，首次离心的样本为对已经完成分离的血浆；当完成首次离心动作后，将对应上清或离心固体移动至振荡孵育过程进行振荡孵育；后开始第二组样本的首次离心动作，离心后暂停振荡孵育过程，将第二组样本的对应上清或离心固体移动至振荡孵育过程进行振荡孵育，后重复上述动作直至完成所有组别的离心动作，后等待第一组样本完成第一次的振荡孵育动作后，开启下一轮的离心过程与下一轮的振荡孵育过程；依次将每组样本管对应的上清或沉淀送入到振荡孵育过程；直至所有组被送入下振荡孵育程序；
某一轮振荡孵育时间与对应轮的离心时间与移管时间的和的比值大于等于第一轮振荡孵育时间与第一轮离心时间与移管时间的和的比值时，重复第一轮的过程；某一轮振荡孵育时间与对应轮的离心时间与移管时间的和的比值小于第一轮振荡孵育时间与第一轮离心时间与移管时间的和的比值时，先进行完上一组的下一轮离心动作后，再开始进行下一组的当轮的离心动作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410109899.4A CN117625363A (zh) | 2024-01-26 | 2024-01-26 | 一种单次循环完成多组外泌体富集的装置 |
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