CN211896907U - 一种多功能液体工作站 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种多功能液体工作站，包括支撑框架以及设置在支撑框架内的底板，底板上设置有枪头存放盒区、振荡模块、耗材孔板放置区、离心机、试剂存放区、温控模块以及核酸提取模块；支撑框架的顶部设置有用于移液分液的移液机械臂和用于转移孔板的移板机械臂，将移液、移板、离心、振荡、加热、制冷和磁棒法核酸提取等功能进行了系统集成，该液体工作站各功能模块可以组合和拆分，可以适用不同场景和成本，既实现了高通量微量核酸提取功能，又可做为通用型的液体工作站用于移液分液及其他生物实验的自动化操作。

Description

一种多功能液体工作站

技术领域

本实用新型实施例涉及核酸提取技术领域，具体涉及一种多功能液体工作站。

背景技术

分子生物技术作为现代生物技术中最为先进的实验手段之一，已经广泛渗透到临床检测、基础医学研究、药品研发、疫情防控、及食品安全卫生等领域。目前，常用的分子生物技术包括：核酸提取、聚合酶链式(PCR)反应、基因测序、生物芯片等，这些技术不仅涉及到样品处理、留存、试剂分配、梯度稀释、微量移液等繁多且复杂的液体处理操作，并且对操作的精度及可重复性均有较高要求。面对分子生物技术迅速增长的样本量，不断提高分子实验室的自动化程度已成为必然趋势，因此能够自动完成分子生物学多种液体操作的移液工作站的应运而生。

现有技术中，国内市场上的液体工作站主要以进口品牌为主，价格昂贵且与国内市场具体应用切合度不高，兼容性不高、产品针对性差，且主要为通用液体工作站，主要用于一些分子诊断平台的前处理，比如移液、移板和振荡等，系统的功能相对简单。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种多功能液体工作站，将移液、移板、离心、振荡、加热、制冷、核酸提取等功能进行了系统集成，该液体工作站各功能模块可以组合和拆分，可以适用不同场景和成本，尤其是法医鉴定的微量DNA提取实验，既实现了高通量微量核酸提取功能，又可做为通用型的液体工作站用于移液分液及其他生物实验的自动化操作。

为了实现上述目的，本实用新型的实施方式提供如下技术方案：

一种多功能液体工作站，包括底板以及设置在所述底板上的支撑框架，其特征在于，在所述底板上按照试剂的提取过程，自所述底板的一端到另一端依次设置有振荡模块、离心机、耗材孔板放置区和核酸提取模块；

在所述支撑框架上设置有用于在试剂的提取过程中转移液体的移液机械臂和用于转移和放置耗材孔板的移板机械臂。

作为本实用新型的一种优选方案，所述底板上设置有枪头存放盒区和试剂存放区，所述离心机的一侧设置有用于放置离心机离心完毕的耗材孔板的弃板等待区。

作为本实用新型的一种优选方案，所述振荡模块包括支架板和排列在支架板上底部设置有加热片的导热块，以及用于驱动支架板作偏心振动的偏心振荡组件。

作为本实用新型的一种优选方案，所述底板上设置有用于对试管进行加热或制冷的加热制冷模块。

作为本实用新型的一种优选方案，所述偏心振荡组件包括偏心轮和驱动偏心轮转动的电机、以及用于安装电机的电机固定板，所述偏心轮通过轴承安装在电机的输出轴上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述支架板通过X轴导向杆和Y 轴导向杆相对于电机固定板平移，且所述X轴导向杆和Y轴导向杆活动连接在电机固定板上，所述电机驱动偏心轮转动使支架板沿着X轴导向杆和Y轴导向杆做回转平移振动，所述偏心轮的轴线四周安装有配重块。

本实用新型的实施方式具有如下优点：

本实用新型集成了移液、移板、离心、振荡、加热、制冷、核酸提取等功能，且实现系统全自动化。

本实用新型的工作站各功能部可以组合和拆分，可以适用不同场景和成本的应用，不见可以作为普通液体工作站实用，也可以作为单独的核酸提取仪，也可以用于安检系统的微量核酸提取。

本实用新型中核酸提取模块，通过机械臂与水平移动机构，实现了核酸提取过程的全自动化，同时具备了抽吸式核酸提取和磁珠法核酸提取功能以及具备试剂的同时加热或者制冷功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施方式中多功能液体工作站的结构示意图；

图2为本实用新型实施方式中底板俯视结构示意图；

图3为本实用新型实施方式中移液机械臂结构示意图；

图4为本实用新型实施方式中移板机械臂结构示意图；

图5为本实用新型实施方式中振荡模块结构示意图；

图6为本实用新型实施方式中轴承结构示意图；

图7为本实用新型实施方式中加热制冷结构示意图。

图中：

1-支撑框架；2-底板；3-枪头存放盒区；4-振荡模块；5-弃板等待区； 6-耗材孔板放置区；7-核酸提取模块；8-离心机；9-弃液槽；10-弃板槽； 11-试剂存放区；12-移液机械臂；13-移板机械臂；14-移液枪；15-第一Y 轴电机；16-第一Z轴电机；17-支架板；18-负载；19-加热片；20-Y轴导向杆；21-配重板；22-轴承；23-偏心轮；24-电机；25-X轴导向杆；26-试管板；27-导热块；28-隔热块；29-散热片；30-制冷片；31-风扇；32- 沉槽；33-夹爪；34-第二Y轴电机；35-第二Z轴电机；36-夹爪旋转电机； 37-夹爪电机；38-第二导轨；39-丝杠螺母结构；40-加热制冷部；41-齿轮齿条传动组件；42-传动轴；43-第一导轨。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种多功能液体工作站，集成了移液、移板、离心、振荡、加热、制冷、核酸提取功能，包括移液机械臂12、移板机械臂13、离心机8、振荡模块4以及核酸提取模块7，具体各部的设置包括支撑框架1以及设置在支撑框架1内的底板2。

底板2上从左至右依次设置有枪头存放盒区3、振荡模块4、弃板等待区5、耗材孔板放置区6以及核酸提取模块7，正对于弃板等待区5顶部的底板2上设置有离心机8，弃板等待区5底部设置有弃液槽9和弃板槽10，所述振荡模块4的底部设置有加热制冷部40，所述枪头存放盒区3的底部设置有试剂存放区11；

支撑框架1的顶部设置有作用于枪头存放盒区3、试剂存放区11、振荡模块4的移液机械臂12和作用于耗材孔板放置区6的移板机械臂13。

本实用新型的具体实施方式：

底板2布局如图2所示，移液机械臂12自动装枪头、移液混合，取消化液放入振荡模块4上裂解孔板中的样品试管，在振荡模块4上进行振荡裂解，同时移液器分装试剂于耗材孔板放置区6的孔板和试管，然后移板机械臂13将振荡模块4上的裂解孔板移板至离心机8进行离心，离心完毕将板移出置于弃板等待区5，在弃板等待区5丢去上部废弃耗材；

所述的裂解孔板中的样品试管具体为医用PP聚丙烯塑料，与实验室常用的EP管类似，具体结构参考申请号为CN201811632657的一种用于现场采样的组合管。

然后移板机械臂13将离心后的孔板的上半部直接丢弃到弃板位，剩下移液至孔板区，随后依次将孔板区已经分液的孔板移板至核酸提取模块7进行核酸结合，核酸纯化，洗脱步骤。

孔板区的孔板包括有洗涤孔板和带有洗脱管的洗脱孔板，洗脱孔板其中两个用于接收离心后的裂解液和移液枪14转移的磁珠等，另外4个用于接收移液枪转移分液的洗涤液。

两个洗脱孔板用于接收移液枪14转移分液的洗脱液。

位于移液机械臂12上的移液枪14再将离心后样品移至耗材孔板放置区6的孔板中，移板机械臂13将孔板移至核酸提取模块7进行加热提取，核酸提取模块7可设置具有孔板移动的功能，可同时配合移板机械臂13进行孔板的提取动作和更换孔板，实现提取不间断操作，提取完毕移板机械臂移板12恢复系统设定的初始位置，整体操作完成。

功能实现详述如下：

移液枪14的枪头安装多种移液头，能够通过移液机械臂13水平横向纵向以及竖直方向移动，实现不同位置不同液体的转移。

如图3所示，移液机械臂12包括第一导轨43和移液枪14，所述移液枪 14通过齿轮齿条传动组件41安装在第一导轨43上，所述第一导轨43的一侧设置有带动移液枪14沿第一导轨43左右移动的第一Y轴电机15，以及通过齿轮齿条传动组件41驱动移液枪14上下移动的第一Z轴电机16。

第一Y轴电机15通过同步带实现移液枪14沿第一导轨43的Y方向平移，第一Z轴电机16通过驱动传动轴42旋转，进而驱动安装在移液枪14上的齿轮齿条转动传动组件，使移液枪14竖直移动。

移液机械臂12上安装有多个移液枪14，每个移液枪14独立控制且能自适应装载枪头，枪头布置在工作平台上的移液枪头盒里，移液枪头与枪头盒轴孔有间隙，移液枪通过弹性安装在机械臂上，确保即使装载枪头时即使下降距离过大也能保证压在枪头上的力在合适范围内。

传动轴42有导向和传递扭力的作用，可采用花键轴、方钢等结构形式；

移板机械臂13包括夹爪33，所述夹爪33通过第二Y轴电机34和第二Z 轴电机35实现水平横向纵向以及竖直方向移动，并通过夹爪旋转电机36 以夹爪电机37能够夹爪33实现不同位置多种规格孔板的抓取转移。

如图4所示，第二Y轴电机通过同步带实现夹爪旋转电机36、夹爪电机37以及夹爪沿第二导轨38的Y方向平移，第二Z轴电机34通过丝杠螺母结构39驱动夹爪33竖直移动，夹抓旋转电机36通过同步带或齿轮传动驱动夹爪33旋转，夹爪电机37通过正反旋丝杠或同步带实现夹爪33的张开与闭合；

离心机8，适用于多种规格孔板多种液体不同转速的离心操作；

如图5和图6所示，振荡模块4，包括支架板17，以及排列在支架板17 上的负载18，所述负载18的底部设置有加热片19，所述支架板17底部通过Y轴导向杆20连接有配重板21，所述配重板21中间设置有轴承22，所述轴承22的底部套装有偏心轮23，且所述偏心轮23通过电机24驱动转动，所述轴承22通过连接件固定连接在支架板17上，所述配重板21两侧的底部设置有X轴导向杆25，可用于多种规格孔板多种液体不同频率的振荡混匀操作，如图5、6所示，电机24带动偏心轮23旋转，再通过轴承22将旋转运动转变成平面圆周运动；

如图7所示，加热制冷部40包括试管板26，以及安装在试管板26底部的导热块27，所述导热块27上套装有隔热块28，所述导热块27底部设置有散热片29，所述散热片29与导热块27之间设置有制冷片30，所述散热片29底部设置有风扇31，可用于多种温度范围的液体加热制冷操作。

如图7所示，采用制冷片30和散热片29的结构对试管内液体进行加热与制冷，制冷片将导热块27的热量转移至散热片29，由底部风扇31再将散热片29热量散到空气中，导热块27外部包裹有隔热块28，隔热块28有沉槽32结构，沉槽32外圈较薄，在制冷片制冷时可有效阻止最外层壁上冷凝水的产生，防止冷凝水凝结后流到部之外的地方。

核酸提取模块7，具有加热制冷功能，移动式孔板设计，实现提取和更换孔板同时进行，具体见专利CN208829679U技术说明，另外将竖直磁棒套电机与磁棒电机置于磁棒支架与磁棒套支架中间，减少了悬臂结构的悬臂长度，提高了系统刚度，极大的提高了系统运行稳定性。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种多功能液体工作站，包括底板(2)以及设置在所述底板(2)上的支撑框架(1)，其特征在于，在所述底板(2)上按照试剂的提取过程，自所述底板(2)的一端到另一端依次设置有振荡模块(4)、离心机(8)、耗材孔板放置区(6)和核酸提取模块(7)；

在所述支撑框架(1)上设置有用于在试剂的提取过程中转移液体的移液机械臂(12)和用于转移和放置耗材孔板的移板机械臂(13)。

2.根据权利要求1所述的一种多功能液体工作站，其特征在于，所述底板(2)上设置有枪头存放盒区(3)和试剂存放区(11)，所述离心机(8)的一侧设置有用于放置离心机(8)离心完毕的耗材孔板的弃板等待区(5)。

3.根据权利要求1所述的一种多功能液体工作站，其特征在于，所述振荡模块(4)包括支架板(17)和排列在支架板(17)上底部设置有加热片(19)的导热块(18)，以及用于驱动支架板(17)作偏心振动的偏心振荡组件。

4.根据权利要求1所述的一种多功能液体工作站，其特征在于，所述底板(2)上设置有用于对试管进行加热或制冷的加热制冷模块(40)。

5.根据权利要求3所述的一种多功能液体工作站，其特征在于，所述偏心振荡组件包括偏心轮(23)和驱动偏心轮(23)转动的电机(24)、以及用于安装电机(24)的电机固定板，所述偏心轮(23)通过轴承(22)安装在电机(24)的输出轴上。

6.根据权利要求3所述的一种多功能液体工作站，其特征在于，所述支架板(17)通过X轴导向杆(25)和Y轴导向杆(20)相对于电机固定板平移，且所述X轴导向杆(25)和Y轴导向杆(20)活动连接在电机固定板上，所述电机(24)驱动偏心轮转动使支架板(17)沿着X轴导向杆(25)和Y轴导向杆(20)做回转平移振动，所述偏心轮(23)的轴线四周安装有配重块(21)。

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