CN210481395U - 一种高通量全自动核酸检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高通量全自动核酸检测系统，包括：带排放过滤功能的仪器腔体，及分别设置于仪器腔体内的检测芯片、样本模块、试剂模块、温控模块、吸头架、反应模块、移液模块、封口模块、进出仓装置、检测模块和监控模块；反应模块用于放置加有待测样本的孔板；试剂模块上放置有用于从待测样本中纯化核酸的核酸提取试剂和配合检测芯片的配套试剂；检测芯片设置于转盘上；封口模块采用紫外光固化密封胶；通过移液模块作用，将提取样本核酸、加入反应体系到检测芯片、给检测芯片的进样口点胶封口、在检测芯片上扩增核酸和检测等各个环节整合在一个对外排放相对安全的仪器腔体内，实现核酸的全集成、全自动的检测，同时也降低了操作的风险。

Description

一种高通量全自动核酸检测系统

技术领域

本实用新型涉及核酸检测技术领域，特别涉及一种高通量全自动核酸检测系统。

背景技术

2019-nCoV病毒感染肺炎有向世界蔓延趋势，现有获得医疗器械证书的产品基本上只是检测试剂和配套设备，而且还需要人工或者另外的机器提取核酸，需要大量的人工参与、操作人员接触病原体感染的风险很大。

国外已有包括丹纳赫公司旗下的赛沛GeneXpert在内的多个产品实现了多样本全集成检测，但这些产品是由多个分立的检测模块组成，需要操作人员逐个将样本放入各个检测模块。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种高通量全自动核酸检测系统，能够实现各个检测模块之间的样本衔接。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高通量全自动核酸检测系统，包括：带排放过滤功能的仪器腔体及分别设置于所述仪器腔体内的检测芯片、试剂模块、温控模块、吸头架、反应模块、移液模块、封口模块、进出仓装置和检测模块；

所述反应模块设有板位，用于放置加有待测样本的孔板；所述试剂模块上放置有用于从所述待测样本中纯化核酸的核酸提取试剂和配合所述检测芯片的配套试剂；所述封口模块具有用于同所述检测芯片配合的密封胶；所述检测芯片设置于所述进出仓装置上的转盘上；所述检测模块用于通过所述检测芯片检测待测样本中的核酸；所述反应模块用于从待测样本中提取核酸；

所述移液模块包括：移动机构和设置于所述移动机构的移液枪模块；所述移液枪模块用于同所述吸头架的吸头可拆卸安装配合；所述移液枪模块能够通过所述移动机构在所述试剂模块、温控模块、吸头架、反应模块、封口模块和进出仓装置之间移动，所述吸头用于将所述核酸提取试剂移至所述反应模块放有所述待测样本的所述孔板的反应孔内，所述吸头还用于将所述配套试剂移至所述温控模块，所述吸头还用于将所述密封胶移至所述检测芯片；

所述进出仓装置能够将所述检测芯片转移至所述检测模块检测；

所述移液枪模块包括：吸嘴、卸尖器、吸头检测传感器、复位传感器、卸尖按钮和卸尖挡块；

所述吸嘴的端部用于同所述吸头卡紧装配；

所述卸尖器可移动设置于所述吸嘴，所述卸尖器用于通过运动将所述吸头与所述吸嘴分离；所述吸头在所述吸嘴上安装到位时能够与所述卸尖器的一端抵触配合，所述卸尖器的另一端用于同所述吸头检测传感器配合；

所述复位传感器用于定位初始位置；

所述卸尖按钮随所述吸嘴运动，所述卸尖挡块用于在所述卸尖按钮由所述初始位置运动至预设位置时与所述卸尖按钮按压配合，所述卸尖按钮用于在被所述卸尖挡块按压时联动所述卸尖器将所述吸头与所述吸嘴分离。

优选地，所述移液模块还包括：泵模块，所述泵模块用于为安装在所述移液枪模块的所述吸头提供吸取动力；

所述移动机构包括：

X方向运动模块；

设置于所述X方向运动模块的Y方向运动模块；

设置于所述Y方向运动模块的Z方向运动模块，所述移液枪模块设置于所述Z方向运动模块。

优选地，所述X方向运动模块采用伺服电机加滚珠丝杠的传动结构，所述Y方向运动模块和所述Z方向运动模块均采用带闭环反馈编码器的步进电机驱动；

所述Z方向运动模块的传动结构采用齿轮和齿条配合；所述Z方向运动模块的导向结构包括：滑块和导轨，所述滑块固定于所述Y方向运动模块的基座，所述导轨与所述滑块沿Z向可滑动配合；所述移液枪模块设置于所述导轨。

优选地，所述吸头架还包括：

用于装载所述吸头的吸头扣盒；

用于定位装配所述吸头扣盒的吸头扣盒架。

优选地，所述试剂模块包括：试剂孔板和试剂槽；

所述试剂孔板内放有所述核酸提取试剂；所述试剂槽内放有所述配套试剂。

优选地，还包括：用于升降所述反应模块的孔板的磁力架。

优选地，所述封口模块的密封胶为紫外胶；

所述封口模块还包括：用于固化封装在所述检测芯片加样孔孔口的紫外胶的紫外灯。

优选地，所述检测模块包括：

检测仓；所述进出仓装置能够进出所述检测仓；

设置于所述进出仓装置的转盘；所述检测芯片安装在所述转盘；

设置于所述检测仓，用于检测由所述进出仓装置转移至所述检测仓的所述检测芯片的检测单元。

优选地，所述检测芯片的数量为多个；所述转盘的数量为多个；所述进出仓装置的数量为多个；所述检测单元的数量为多个；

多个所述检测芯片一一对应安装于多个所述转盘；多个所述转盘一一对应设置于多个所述进出仓装置；多个所述检测单元一一对应检测多个所述检测芯片。

优选地，还包括：设置于所述仪器腔体内的监控模块，所述监控模块用于引导所述移液模块向所述检测芯片的加样孔中加样。

优选地，所述监控模块为图像识别监控模块。

优选地，还包括：

设置于所述仪器腔体内，用于为所述图像识别监控模块提供照明的照明光源。

优选地，还包括：设置于所述仪器腔体内，用于回收经所述移液模块用过且卸掉的所述吸头的垃圾盒。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的高通量全自动核酸检测系统中，能够实现各个检测模块之间的样本衔接；移液枪模块取卸吸头运动由传感器参与判定，能够保证可靠性。

进一步的，本方案是基于微流控芯片的全自动高通量核酸检测系统，将提取病毒核酸、把反应体系加入芯片、密封芯片加样口、在芯片上扩增核酸和检测等各个环节整合在一个封闭的仪器腔体内，实现“样本入，结果出”的病原体基因或人基因全集成、高通量、全自动检测，缓解重大疫情时的检测压力、降低操作风险。

本实用新型包括仪器腔体，及设置于仪器腔体内的检测芯片、试剂模块、温控模块、吸头架、反应模块、移液模块、封口模块、进出仓装置和检测模块。采用机器人技术，将核酸提取、反应体系进样、封口、核酸扩增和检测整合在一个封闭机器内，通过摄像精准引导控制移液臂，实现不同液体的移动、混合、分离，集样本制备、扩增、高灵敏度检测于一体，本实用新型保护的核心内容是包含上述功能模块的多样本“样本入，结果出”的全流程集成技术。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的高通量全自动核酸检测系统的平台布局图；

图2为本实用新型实施例提供的高通量全自动核酸检测系统的俯视图，其中部件9和10的引出处是对系统进行了透视处理，以露出下方遮住的部件，部件12.1和12.2的引出处圆圈区域同理；

图3为本实用新型实施例提供的移液模块的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的Z方向运动模块、吸头架和移液枪模块的结构示意图。

其中，1为检测芯片；2为试剂孔板；3为温控模块；4为垃圾盒；5为监控模块；6为吸头架，6.1为吸头，6.2为吸头扣盒，6.3为吸头扣盒架；7为试剂槽；8为反应模块；9为紫外灯；10为照明光源；11为进出仓装置；12为检测模块，12.1为转盘，12.2为检测仓；13为Y方向运动模块，14为泵模块，15为Z方向运动模块，15.1为齿轮，15.2为齿条，15.3为滑块，15.4为导轨，16为X方向运动模块，17为移液枪模块，17.1为吸嘴，17.2为O型圈，17.3为卸尖器，17.4为吸头检测传感器，17.5为复位传感器，17.6为卸尖按钮，17.7为卸尖挡块。

具体实施方式

本实用新型公开了一种全自动高通量核酸检测系统，是基于微流控芯片的全自动高通量核酸检测系统。将提取病毒核酸、把反应体系加入芯片、密封芯片加样口、在芯片上扩增核酸和检测等各个环节整合在一个封闭的仪器腔体内，实现“样本入，结果出”的病原体基因或人基因全集成、高通量、全自动检测，缓解重大疫情时的检测压力、降低操作风险。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的高通量全自动核酸检测系统，如图2所示，包括：带排放过滤功能的仪器腔体及设置于仪器腔体内的检测芯片1、样本模块、试剂模块、温控模块3、吸头架6、反应模块8、移液模块、封口模块、进出仓装置11和检测模块12；

反应模块8设有板位，用于放置加有待测样本的孔板；试剂模块上放置有用于从待测样本中纯化核酸的核酸提取试剂和配合检测芯片1的配套试剂；封口模块具有用于同检测芯片1配合的密封胶；检测芯片1设置于进出仓装置11上的转盘12.1上；检测模块12用于通过检测芯片1检测待测样本中的核酸（可具体为检测其中靶标核酸的含量）；

样本模块是放置待检测样本的位置，可以是样品管，也可以是反应模块的一部分，即待测样本预先放置在反应模块的孔板内；

反应模块8是用来从待测样本中提取样本中的核酸，包括孔板、孔板固定架和磁力架，所述磁力架上放置有磁性零件，可以吸附磁珠；

移液模块用于同其他部件配合，以完成各检测步骤及之间的衔接，具体为包括：移动机构和设置于移动机构的移液枪模块17；该移液枪模块17用于同吸头架6的吸头6.1可拆卸安装配合；移液枪模块17能够通过移动机构在样本模块、试剂模块、温控模块3、吸头架6、反应模块8、封口模块和进出仓装置11之间移动，吸头6.1用于将核酸提取试剂移至反应模块8放有待测样本的孔板的反应孔内，吸头6.1还用于将配套试剂移至温控模块3，吸头6.1还用于将密封胶移至检测芯片1；

移液模块用于从吸头架6取下吸头6.1，将核酸提取试剂、配套试剂或密封胶移至反应模块8、温控模块3或检测芯片1，在本实施中根据系统预先设定该移液模块能够先后实现下列各核酸检测动作：

从吸头架6取下吸头6.1，以由相应模块吸取液体、向相应模块加入液体和进行吹吸动作；吸取样本模块的待测样本到反应模块8的孔板的反应孔内或待测样本已经预先放在了反应孔内；吸取试剂模块的核酸提取试剂的各个组分依次（如细胞裂解液和蛋白酶K中一种或者类似可以裂解细胞或者微生物的膜和使蛋白变性的试剂）加入至反应孔内（核酸提取的方法很多，在本实施例中核酸提取试剂的各个组分包括依次加入：磁珠溶液、清洗液和洗脱液），通过所述移液模块的吹吸实现破开细胞壁和使缠绕在核酸链上的蛋白变性脱落；从试剂模块吸取磁珠溶液，加入到反应孔内，通过移液模块的吹吸实现磁珠和核酸的结合；从试剂模块中吸取清洗液到到反应孔内，通过移液模块反复吹吸然后用磁力架吸附磁珠，使得所有磁珠以及和磁珠结合的核酸与反应孔内的其他成分分离，然后吸出反应孔的液体，将待测样本中的核酸释放并分离出来；吸取试剂模块中洗脱液到反应孔内，通过移液模块吹吸实现磁珠和核酸分离，在磁珠被吸附后得到核酸，将核酸加入至温控模块3的试管或孔板内；吸取试剂模块的配套试剂加入至具有核酸的温控模块3的试管或孔板内；吸取温控模块3上试管或孔板内的核酸和配套试剂的混合产物（即反应体系）加入至检测芯片1的加样孔；吸取封口模块的密封胶滴在检测芯片1的加样孔和排气孔上；

进出仓装置11能够将加有混合产物且封口的检测芯片1转移至检测模块12检测；

移液枪模块17包括：吸嘴17.1、卸尖器17.3、吸头检测传感器17.4、复位传感器17.5、卸尖按钮17.6和卸尖挡块17.7；

吸嘴17.1的端部用于同吸头6.1卡紧装配；

卸尖器17.3可移动设置于吸嘴17.1，该卸尖器17.3用于通过运动将吸头6.1与吸嘴17.1分离；吸头6.1在吸嘴17.1上安装到位时能够与卸尖器17.3的一端抵触配合，卸尖器17.3的另一端用于同吸头检测传感器17.4配合，即吸嘴17.1可靠取到吸头6.1后，吸头6.1通过卸尖器17.3触发吸头检测传感器17.4；

复位传感器17.5用于定位初始位置；

卸尖按钮17.6随吸嘴17.1运动；卸尖挡块17.7不随吸嘴17.1运动，在系统内位置固定；卸尖挡块17.7用于在卸尖按钮17.6由初始位置运动至预设位置时与卸尖按钮17.6按压配合，卸尖按钮17.6用于在被卸尖挡块17.7按压时联动卸尖器17.3将吸头6.1与吸嘴17.1分离。

下面简要叙述本实施例中取卸吸头6.1的技术实现方式，如图4所示：

取吸头6.1时吸嘴17.1下方与吸头6.1紧配合定位，上方靠O型圈17.2与吸头6.1定位并密封，可靠取到吸头6.1后，卸尖器17.3被顶起，吸头检测传感器17.4被卸尖器17.3或与其联动的部件（在此为小柱）挡住时，则认定检测到吸嘴17.1已取到吸头6.1。复位传感器17.5定位Z方向运动的初始位置，卸吸头6.1时，移液枪模块17从初始位置向上运动，至预设位置时（即达到预设行程）使得卸尖挡块17.7压下卸尖按钮17.6，联动卸尖器17.3向下运动将吸头6.1与吸嘴17.1分离，完成卸吸头6.1的运动。取卸吸头6.1运动的可靠性由传感器参与判定。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的高通量全自动核酸检测系统中，能够实现各个检测模块之间的样本衔接；移液枪模块取17卸吸头6.1运动由传感器参与判定，能够保证可靠性。通过移液模块和吸头6.1的作用，将提取待测样本的核酸、把反应体系加入检测芯片、密封检测芯片的加样口、在检测芯片上扩增核酸和检测核酸等各个环节整合在一个仪器腔体内，能够实现各个检测模块之间的样本衔接；进而可实现了“样本入，结果出”的病原体基因或人基因的全集成、全自动检测，从而有助于缓解重大疫情的检测压力，也可避免中间的人工操作，在提高效率的同时也可降低操作风险；另外，带排放过滤功能的仪器腔体对外排放相对安全，能够解决样本污染和泄漏造成的感染风险高等问题。

具体的，移液枪模块17还包括O型圈17.2，该O型圈17.2设置于吸嘴17.1，用于同吸头6.1密封配合。

进一步的，本系统还包括软件模块；该软件模块通讯连接于移液模块，软件模块通讯能够在移液模块完成预设前序核酸检测动作时，控制移液模块进行预设后序核酸检测动作，以完成全部核酸检测流程。可以理解的是，该软件模块是基于预设程序实现控制，而预设程序是根据现有的核酸检测步骤（上述前序核酸检测动作和后序核酸检测动作的衔接关系）和其他部件标定位置制定，因此本方案并非对方法本身的改进，属于实用新型的保护客体。还需要说明是，预设步骤顺序可以为按照前述各核酸检测动作依次进行，以实现完整核酸检测流程；当然也并不限于此，也可以是重复进行某个动作，或返回至前序工作，适用于设备异常报错等情况，或者特殊制定的预设程序；亦或根据现场指令进行相应的动作，在此不再赘述。

具体地，如图3所示，移液模块还包括：泵模块14，该泵模块14用于为安装在移液枪模块17的吸头6.1提供吸取动力；

移动机构包括：

X方向运动模块16；

设置于X方向运动模块16的Y方向运动模块13；

设置于Y方向运动模块13的Z方向运动模块15，移液枪模块17设置于Z方向运动模块15。在本方案中，通过X方向运动模块16、Y方向运动模块13和Z方向运动模块15的运转，即可实现了移液枪模块17三个维度的移动，以便于满足加样吸头不同方向的移动要求，方便与相应部件配合。另外，移液枪模块17用于加载吸头，以实现不同液体的移动、混合、分离等操作。当然，为了避免产生混合污染，移液枪模块17在进行每一次操作后均要换装新的吸头。进一步地，为了实现吸头定量吸取试剂或反应产物，这就要求泵模块14具有为吸头提供定量吸取力的功能，即泵模块14为柱塞泵液体计量模块。

作为优选，在全自动移液模块设计上，为保证移液枪模块17在吸头架6板位上的精准可靠的取吸头6.1功能实现，X方向运动模块16采用了伺服电机加滚珠丝杠的传动方式，Y方向运动模块13、Z方向运动模块15采用了带闭环反馈编码器的步进电机驱动，Z方向传动设计上采用了小模数的齿轮15.1和齿条15.2结构，导向结构上采用了固定的滑块15.3和Z向运动的导轨15.4组成，导轨15.4下方连接移液枪模块17。进一步的，滑块15.3的数量为沿Z向间隔的多个，以提高导向的精准程度。在本实施例中具体为设置两个，即为如图4所示的双滑块15.3结构。

本实用新型提供的吸头架6还包括：

用于装载吸头6.1的吸头扣盒6.2；

用于定位装配吸头扣盒6.2的吸头扣盒架6.3。其结构可以参照图4所示，取吸头6.1时，运动控制系统驱动电机使移液枪模块17运动到吸头架6上的吸头扣盒6.2上方，吸头扣盒6.2与吸头扣盒架6.3紧配合定位装卡，保证更换整版吸头6.1时的定位要求。

在本方案中，如图2所示，试剂模块包括：试剂孔板2和试剂槽7；

试剂孔板2内放有核酸提取试剂（包括：磁珠溶液、清洗液和洗脱液）；试剂槽7内放有配套试剂。

为了进一步优化上述的技术方案，本实用新型实施例提供的高通量全自动核酸检测系统还包括：用于升降反应模块8的孔板的磁力架。通过磁力架可实现了深孔板相对于反应模块8的升降，进而便于移液模块通过吸头吸取深孔板中的废液。

在本方案中，封口模块的密封胶为紫外胶；封口模块还包括：用于固化封装在紫外检测芯片1加样孔孔口的紫外胶的紫外灯9。即为移液模块通过吸头吸取紫外胶并滴在检测芯片1的加样孔和排气孔，使得核酸扩增混合产物被封装在检测芯片1的加样孔中，以避免在后续旋转检测时发生溢出现象；然后再打开紫外灯9对已封装的紫外胶进行固化密封，从而可进一步提升了紫外胶的封口效果。

具体地，如图2所示，检测模块12包括：

检测仓12.2；进出仓装置11能够进出检测仓12.2；

设置于进出仓装置11的转盘12.1；检测芯片1安装在转盘12.1；

设置于检测仓12.2，用于检测由进出仓装置11转移至检测仓12.2，且加有混合产物的检测芯片1的检测单元。具体地，检测芯片1通过进出仓装置11移入检测仓12.2中，再通过转盘12.1的旋转运动带动检测芯片1的旋转，以使得核酸扩增混合物进行扩增反应而得到核酸扩增产物，最后再利用检测单元对核酸扩增产物完成核酸检测。

为了进一步优化上述的技术方案，如图2示，检测芯片1的数量为多个；转盘12.1的数量为多个；进出仓装置11的数量为多个；检测单元的数量为多个；

多个检测芯片1一一对应安装于多个转盘12.1；多个转盘12.1一一对应设置于多个进出仓装置11；多个检测单元一一对应检测多个检测芯片1。通过上述设计，即可实现了多个待测样本的核酸检测，从而使得了本系统具有高通量核酸检测的效果。

为了进一步优化上述的技术方案，由于在检测芯片1的加样过程中，要求加样的吸头尖与检测芯片1预留的加样孔密封且不能漏液，而且吸头尖的直径与加样孔的直径都非常的细小，这就对两者的对接提出了更高的精度要求。相应地，如图2所示，本实用新型实施例提供的高通量全自动核酸检测系统还包括：设置于仪器腔体内，用于引导控制带有混合产物的移液模块对准检测芯片1的加样孔的监控模块5。即为移液模块通过监控模块5的引导控制，从而实现了加样吸头的精准加样。

作为优选，监控模块5为图像识别监控模块。即为监控模块5利用图像识别技术引导控制移液模块的运动，以便于加样吸头能够将核酸扩增混合产物精准加入到检测芯片1的加样孔中。

在本方案中，如图2所示，本实用新型实施例提供的高通量全自动核酸检测系统还包括：设置于仪器腔体内，用于为图像识别监控模块提供照明的照明光源10。具体地，当吸头尖运动到图像识别监控模块的摄像头及照明光源10所覆盖的视场内标定位置时拍照，再运用图像识别技术指挥移液模块的运动进行精准对准加样。

为了进一步优化上述的技术方案，如图2所示，本实用新型实施例提供的高通量全自动核酸检测系统还包括：设置于仪器腔体内，用于回收移液模块用过且卸掉的吸头的垃圾盒4。即为在移液过程中，将用过的吸头以及深孔板中的废液在垃圾盒4位置卸掉，以实现了对废弃物的回收处理，有助于提高了仪器腔体的清洁度。当然，为了实现废弃物的定期向外转运，本方案中的仪器腔体为可拆卸的组合结构，可组合成一个相对其内部件是封闭的整体盒体结构。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

核酸是遗传信息的载体，是最重要的生物信息载体，是分子生物学研究的主要对象，因此，核酸的提取是分子生物学实验技术中最重要、最基本的操作。本仪器是一种基于磁珠法的快捷、简便的咽拭子病毒核酸全自动提取工作站及置于微流控式芯片中进行扩增及检测的系统，为病毒在临床自动化定量检测上提供有效支撑。

本实用新型要实现多个样本的“样本入、结果出”的全封闭基因检测，可实现病原体基因检测或者人基因检测。操作人员只需把多个样本一次性放入仪器，仪器自动完成提取各个样本的核酸、配制反应体系、将反应体系加入检测芯片、对检测芯片加样孔密封、完成检测和结果判读等全流程各个操作步骤。

申请人已有高通量核酸提取仪和高通量微流控芯片核酸检测系统，已有针对2019-nCoV病毒的系统获证。在此基础上，本实用新型将核酸提取、反应体系配制、检测和报告全部集成在一台机器上，从而实现用户一次放入多个样本到实施本实用新型的仪器，仪器自动完成所有操作。而且也发明了图像导引下的加样技术，实现用一次性加样头将反应体系精准加入到检测芯片的加样孔中。本实用新型核心要保护的实现多个样本的“样本入、结果出”流程的结构和对应方法。

整机工作方法描述：

整机系统由带排放过滤功能的仪器腔体，及分别设置于所述封闭仪器腔体仪器腔体内的检测芯片、样本模块、试剂模块、温控模块、吸头架、反应模块、移液模块、封口模块、进出仓装置、检测模块、监控模块和软件模块组成，由软件模块控制其他模块完成全部核酸检测流程。全自动移液工作主机、2组基于微流控芯片技术的多通道病毒核酸检测主机及控制软件组成，整机系统的运动由上位机软件控制执行。

在正式使用前，需要对各板位功能模块的位置进行标定，吸头架6板位标定是将8通道移液枪模块17对准吸头位置，记录取移液枪模块17吸头的xyz坐标到标定文件中；试剂孔板2、温控模块3、试剂槽7、反应模块8的位置标定是移液枪取吸头后对准各板位试剂模块的试剂管、试剂槽或试剂板的孔位中，记录移液枪模块17移液时的xyz坐标到标定文件中；垃圾盒4的标定是移液枪运动到此xy坐标位置卸吸头及排废液；微流控芯片即检测芯片1的位置标定是移液枪取吸头后对准微流控芯片进样小孔，记录移液枪模块17进样时的xyz坐标到标定文件中。整机系统工作时需要编制流程文件通过软件模块控制移液臂X方向运动模块16、Y方向运动模块13、Z方向运动模块15的运动坐标及泵模块14的计量数值。例如：移液臂到吸头架6取吸头，运动到试剂槽7取试剂（通过泵模块14计量吸液），再运动到反应模块8的孔板中加入已取试剂（柱塞泵排液），最后在垃圾盒4位置卸掉吸头，完成加样流程。

本实用新型包括仪器腔体，及设置于仪器腔体内的检测芯片、试剂模块、温控模块、吸头架、反应模块、移液模块、封口模块、进出仓装置和检测模块。采用机器人技术，将核酸提取、反应体系进样、封口、核酸扩增和检测整合在一个封闭机器内，通过摄像精准引导控制移液臂，实现不同液体的移动、混合、分离，集样本制备、扩增、高灵敏度检测于一体，本实用新型保护的核心内容是包含上述功能模块的多样本“样本入，结果出”的全流程集成技术。其中，本系统的架构如图1所示。

下面简要叙述一下病毒核酸在该系统本实施例中待测样本中靶标核酸的整个流程，包括核酸提取、扩增反应体系配制、将反应体系加入到芯片内并密封加样口及和检测与结果报告等流程步骤：

本实用新型用磁珠法提取核酸，混合核酸扩增试剂后加入到碟式微流控芯片（简称碟式芯片，即为检测芯片1，下同）中进行核酸扩增及检测。具体流程说明如下（请参见附图2和3）：

首先，将加有检测用临床待测样本的孔板放置到反应模块8的板位上，各板位在试剂模块安装核酸提取试剂及扩增反应检测试剂，并加装全集成检测芯片1到转盘及反应模块8上，封闭整机门，避免气溶胶外泄（经过H13高效过滤器排放）。完成准备工作后开启启动软件，导入标定文件及流程文件，台面自检后运行核酸提取、扩增、检测流程。首先，全自动移液模块，包括（包含X方向运动模块16、Y方向运动模块13、Z方向运动模块15、泵模块14、移液枪模块17）在吸头架6板位取一次性移液头（下简称“吸头”），在试剂孔板2、试剂槽7的位置分别吸取磁珠和提核酸反应的各种试剂加到反应模块8的深孔板内，经过裂解、结合、洗涤、洗脱等步骤得到纯化的核酸。在反应过程中需要用磁力模块辅助吸取废液，深孔板加热减少废液残留。在移液过程中，废液及用过的吸头在垃圾盒4位置卸掉。

然后，将磁珠法提取核酸得到的产物用移液模块从反应模块上的孔板内转移到温控模块3中的管内低温保存，接着在试剂模块的另一管或者孔板内配制核酸扩增试剂，将配好的试剂逐一加入到刚提取得到的产物中吹吸混匀，再往微流控检测芯片中加入。由于往芯片中加样要求吸头尖（直径0.9mm）与微流控检测芯片加样孔（直径0.8mm）密封不能漏液，精度要求很高，因此加样过程需要监控模块5参与，当吸头尖运动到监控摄像头及照明光源10所覆盖的视场内标定位置时拍照，运用图像识别技术引导移液模块的运动进行智能对准加样。加样完成后用移液模块吸取紫外胶滴在碟式芯片加样孔和排气孔上，再打开紫外灯9进行紫外胶固化密封。

最后，进出仓装置11启动进仓，在检测模块12中进行核酸扩增及检测。检测过程在转盘及检测单元中完成，需要控制转盘高速离心与低速扫描相结合，配合温控系统进行扩增反应，通过高灵敏度检测模块得到，检测结果反映到软件界面上，做到“样本入，结果出”的全流程技术集成。

综上所述，本实用新型相对于核酸提取和核酸检测单独完成的现有技术比较，避免中间的人工操作，提高效率的同时降低操作风险；相对于由多个全集成微流控芯片检测模块组成的高通量全集成核酸检测系统比较，本实用新型进一步提高了操作的自动化程度，减少了人工操作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，包括：带排放过滤功能的仪器腔体及分别设置于所述仪器腔体内的检测芯片（1）、试剂模块、温控模块（3）、吸头架（6）、反应模块（8）、移液模块、封口模块、进出仓装置（11）和检测模块（12）；

所述反应模块（8）设有板位，用于放置加有待测样本的孔板；所述试剂模块上放置有用于从所述待测样本中纯化核酸的核酸提取试剂和配合所述检测芯片（1）的配套试剂；所述封口模块具有用于同所述检测芯片（1）配合的密封胶；所述检测芯片（1）设置于所述进出仓装置（11）上的转盘（12.1）上；所述检测模块（12）用于通过所述检测芯片（1）检测所述待测样本中的核酸；所述反应模块（8）用于从所述待测样本中提取核酸；

所述移液模块包括：移动机构和设置于所述移动机构的移液枪模块（17）；所述移液枪模块（17）用于同所述吸头架（6）的吸头（6.1）可拆卸安装配合；所述移液枪模块（17）能够通过所述移动机构在所述试剂模块、温控模块（3）、吸头架（6）、反应模块（8）、封口模块和进出仓装置（11）之间移动，所述吸头（6.1）用于将所述核酸提取试剂移至所述反应模块（8）放有所述待测样本的所述孔板的反应孔内，所述吸头（6.1）还用于将所述配套试剂移至所述温控模块（3），所述吸头（6.1）还用于将所述密封胶移至所述检测芯片（1）；

所述进出仓装置（11）能够将所述检测芯片（1）转移至所述检测模块（12）检测；

所述移液枪模块（17）包括：吸嘴（17.1）、卸尖器（17.3）、吸头检测传感器（17.4）、复位传感器（17.5）、卸尖按钮（17.6）和卸尖挡块（17.7）；

所述吸嘴（17.1）的端部用于同所述吸头（6.1）卡紧装配；

所述卸尖器（17.3）可移动设置于所述吸嘴（17.1），所述卸尖器（17.3）用于通过运动将所述吸头（6.1）与所述吸嘴（17.1）分离；所述吸头（6.1）在所述吸嘴（17.1）上安装到位时能够与所述卸尖器（17.3）的一端抵触配合，所述卸尖器（17.3）的另一端用于同所述吸头检测传感器（17.4）配合；

所述复位传感器（17.5）用于定位初始位置；

所述卸尖按钮（17.6）随所述吸嘴（17.1）运动，所述卸尖挡块（17.7）用于在所述卸尖按钮（17.6）由所述初始位置运动至预设位置时与所述卸尖按钮（17.6）按压配合，所述卸尖按钮（17.6）用于在被所述卸尖挡块（17.7）按压时联动所述卸尖器（17.3）将所述吸头（6.1）与所述吸嘴（17.1）分离。

2.根据权利要求1所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，所述移液模块还包括：泵模块（14），所述泵模块（14）用于为安装在所述移液枪模块（17）的所述吸头（6.1）提供吸取动力；

所述移动机构包括：

X方向运动模块（16）；

设置于所述X方向运动模块（16）的Y方向运动模块（13）；

设置于所述Y方向运动模块（13）的Z方向运动模块（15），所述移液枪模块（17）设置于所述Z方向运动模块（15）。

3.根据权利要求2所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，所述X方向运动模块（16）采用伺服电机加滚珠丝杠的传动结构，所述Y方向运动模块（13）和所述Z方向运动模块（15）均采用带闭环反馈编码器的步进电机驱动；

所述Z方向运动模块（15）的传动结构采用齿轮（15.1）和齿条（15.2）配合；所述Z方向运动模块（15）的导向结构包括：滑块（15.3）和导轨（15.4），所述滑块（15.3）固定于所述Y方向运动模块（13）的基座，所述导轨（15.4）与所述滑块（15.3）沿Z向可滑动配合；所述移液枪模块（17）设置于所述导轨（15.4）。

4.根据权利要求1所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，所述吸头架（6）还包括：

用于装载所述吸头（6.1）的吸头扣盒（6.2）；

用于定位装配所述吸头扣盒（6.2）的吸头扣盒架（6.3）。

5.根据权利要求1所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，所述试剂模块包括：试剂孔板（2）和试剂槽（7）；

所述试剂孔板（2）内放有所述核酸提取试剂；所述试剂槽（7）内放有所述配套试剂。

6.根据权利要求1所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，所述反应模块（8）还包括：用于升降所述反应模块（8）的孔板的磁力架。

7.根据权利要求1所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，所述封口模块的密封胶为紫外胶；

所述封口模块还包括：用于固化封装在所述检测芯片（1）加样孔孔口的紫外胶的紫外灯（9）。

8.根据权利要求1所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，所述检测模块（12）包括：

检测仓（12.2）；所述进出仓装置（11）能够进出所述检测仓（12.2）；

设置于所述进出仓装置（11）的所述转盘（12.1）；所述检测芯片（1）安装在所述转盘（12.1）；

设置于所述检测仓（12.2），用于检测由所述进出仓装置（11）转移至所述检测仓（12.2）的所述检测芯片（1）的检测单元。

9.根据权利要求8所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，所述检测芯片（1）的数量为多个；所述转盘（12.1）的数量为多个；所述进出仓装置（11）的数量为多个；所述检测单元的数量为多个；

多个所述检测芯片（1）一一对应安装于多个所述转盘（12.1）；多个所述转盘（12.1）一一对应设置于多个所述进出仓装置（11）；多个所述检测单元一一对应检测多个所述检测芯片（1）。

10.根据权利要求1所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，还包括：设置于所述仪器腔体内的监控模块（5），所述监控模块（5）用于引导所述移液模块向所述检测芯片（1）的加样孔中加样。

11.根据权利要求10所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，所述监控模块（5）为图像识别监控模块。

12.根据权利要求11所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，还包括：设置于所述仪器腔体内，用于为所述图像识别监控模块提供照明的照明光源（10）。

13.根据权利要求1所述的高通量全自动核酸检测系统，其特征在于，还包括：设置于所述仪器腔体内，用于回收所述移液模块用过且卸掉的所述吸头（6.1）的垃圾盒（4）。

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