CN216998448U - 一种全自动核酸检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全自动核酸检测仪，所述全自动核酸检测仪包括主机控制单元和若干执行单元，所述主机控制单元用于完成各执行单元中功能部件的控制；所述执行单元包括上部模块和下部模块，待处理的卡盒卡接于所述下部模块之上；所述下部模块包括磁力装置、扩增恒温组件、洗脱恒温组件、裂解恒温组件；所述上部模块包括注射器驱动装置、阀门转动装置和光学组件，所述注射器驱动装置被设置为实现卡盒上活塞杆的往复驱动，所述阀门转动装置被设置为实现卡盒上旋转阀的转动控制，所述光学组件被设置为实现卡盒中提取PCR反应腔内PCR反应后液体荧光数据的读取，从而完成核酸检测。
Description
技术领域
本实用新型属于核酸提取与处理领域，尤其涉及一种全自动核酸检测仪。
背景技术
各类DNA/RNA研究和应用都需要通过一定方法对核酸进行提取与纯化。
核酸检测需要经过样本处理、核酸提取、核酸扩增检测等数个阶段。当前使用的仪器只能处理一个阶段，没有一个把所有阶段进行全自动处理的仪器。
即是，仍需要一种能够实现该卡盒自动化操作的核酸提取仪。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：为了克服现有技术问题，提供了一种全自动核酸检测仪，通过本全自动核酸检测仪可以实现对现有卡盒进行核酸提取与处理。
本实用新型目的通过下述技术方案来实现：
一种全自动核酸检测仪，所述全自动核酸检测仪包括主机控制单元和若干执行单元，所述主机控制单元用于完成各执行单元中功能部件的控制；所述执行单元包括上部模块和下部模块，待处理的卡盒卡接于所述下部模块之上；所述上部模块活动连接于所述下部模块之上；所述下部模块包括磁力装置、扩增恒温组件、洗脱恒温组件、裂解恒温组件，其中，所述扩增恒温组件与卡盒中PCR反应腔相接触，用于完成卡盒中PCR反应腔洗脱液与PCR试剂的反应控温；所述裂解恒温组件与卡盒上裂解腔相接触，被设置为实现裂解腔的温度控制；所述洗脱恒温组件与卡盒上洗脱腔接触，被设置为实现洗脱腔的温度控制；所述磁力装置与卡盒上磁珠吸附腔相接触，被设置为实现磁珠吸附腔内液体的磁珠吸附处理；所述上部模块包括注射器驱动装置、阀门转动装置和光学组件，所述注射器驱动装置被设置为实现卡盒上活塞杆的往复驱动，所述阀门转动装置被设置为实现卡盒上旋转阀的转动控制，所述光学组件被设置为实现卡盒中PCR反应腔内PCR反应后液体荧光数据的读取，从而完成核酸检测。
根据一个优选的实施方式，所述下部模块顶端设有直线导轨机构，所述上部模块的底端活动卡接于所述直线导轨机构，实现与下部模块的活动连接。
根据一个优选的实施方式，所述下部模块上设置有第五直线驱动机构，所述第五直线驱动机构经连杆机构与上部模块相连，第五直线驱动机构被设置为通过连杆机构驱动上部模块在直线导轨机构上做往复运动。
根据一个优选的实施方式，所述扩增恒温组件包括过温保护器、导热金属板、制冷片、散热器和风扇，所述风扇设置于所述散热器的底端，用于为所述散热器提供冷却风，所述散热器顶端设有制冷片所述制冷片顶端设有导热金属板，所述导热金属板与PCR反应腔相接触，用于是实现PCR反应腔的温度控制。
根据一个优选的实施方式，所述磁力装置包括永磁铁和直线运动机构，所述永磁铁设置于直线运动机构之上，通过直线运动机构完成永磁铁与磁珠吸附腔的接触或远离控制。
根据一个优选的实施方式，所述洗脱恒温组件包括第一隔热罩、第一导热金属块、第一电热棒、第一电路板和第一安装架，所述第一电路板设置于所述第一安装架的表部，并与第一电热棒相连，所述第一电热棒与第一导热金属块相接触，所述第一导热金属块与卡盒上的洗脱腔接触，且所述第一导热金属块和第一电热棒外侧还设有第一隔热罩，所述第一隔热罩安装于第一安装架之上。
根据一个优选的实施方式，所述裂解恒温组件包括第二隔热罩、第二导热金属块、第二电热棒、第二电路板和第二安装架，所述第二电路板设置于所述第二安装架的表部，并与第二电热棒相连，所述第二电热棒与第二导热金属块相接触，所述第二导热金属块与卡盒上的裂解腔接触，且所述第二导热金属块和第二电热棒外侧还设有第二隔热罩，所述第二隔热罩安装于第二安装架之上。
根据一个优选的实施方式，所述阀门转动装置包括第三直线驱动机构和旋转驱动机构，所述第三直线驱动机构被设置带动旋转驱动机构靠近或远离旋转阀，并由旋转驱动机构实现旋转阀的转动调节控制。
根据一个优选的实施方式，所述光学组包括光源、荧光采集传感器、滤镜系统和热盖，光源产生的白光依次通过滤镜系统和热盖照射进入PCR反应腔，使得PCR反应腔内的反应液受到激发产生荧光，产生的荧光经滤镜系统反射进入荧光采集传感器，实现PCR反应腔内完成PCR反应后液体荧光数据的读取，从而完成核酸检测。
前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本实用新型方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本实用新型的有益效果：通过本实用新型全自动核酸检测仪的结构设置，使得本核酸检测仪能够实现针对卡盒上旋转阀转动驱动、实现卡盒上活塞杆的上下驱动操作、实现裂解腔的加热操作、实现洗脱腔的磁珠吸附和加热操作，从而实现了对核酸提取与处理的自动化操作，大大提供了核酸的处理效率。
附图说明
图1是核酸提取与纯化卡盒的结构示意图；
图2是本实用新型检测仪包含多个执行单元的示意图；
图3是本实用新型检测仪为单个执行单元的示意图；
图4是本实用新型检测仪中执行单元的结构示意图；
图5是本实用新型检测仪中执行单元开仓结构示意图；
图6是本实用新型检测仪中卡盒放置位置示意图；
图7是本实用新型检测仪中下部模块结构示意图；
图8是本实用新型检测仪中扩增恒温组件示意；
图9是本实用新型检测仪中磁力装置结构示意图；
图10是本实用新型检测仪中洗脱恒温组件示意图；
图11是本实用新型检测仪中裂解恒温组件示意图；
图12是本实用新型检测仪中上部模块示意图；
图13是本实用新型检测仪中注射器驱动装置示意图；
图14是本实用新型检测仪中旋转阀驱动装置示意图；
图15是本实用新型检测仪中光学组件示意图；
图16是本实用新型检测仪中光学组件原理图；
其中，11-活塞杆，12-大容量低精度注射筒，13-小容量高精度注射筒，14-旋转阀，15-裂解腔，16-洗脱腔，17-磁珠吸附腔，18-PCR反应腔，01-主机控制单元，02-执行单元，100-上部模块，110-注射器驱动装置，111-第二直线驱动机构，112-第一直线驱动机构，113-第二挂钩，114-第一挂钩，120-阀门转动装置，121-第三直线驱动机构，122-旋转驱动机构，130-光学组件，131-光源，132-荧光采集传感器，133-滤镜系统，134-热盖，140-第四直线驱动机构，150-压板，200-下部模块，210-扩增恒温组件，211-过温保护器，212-导热金属板，213-制冷片，214-散热器，215-风扇，220-磁力装置，221-永磁铁，222-直线运动机构，230-洗脱恒温组件，231-第一隔热罩，232-第一过温保护器，233-第一导热金属块，234-第一电热棒，235-第一电路板，236-第一弹性件，237-第一安装架，240-裂解恒温组件，241-第二隔热罩，242-第二导热金属块，243-第二过温保护器，244-第二电热棒，245-第二电路板，246-第二弹性件，247-第二安装架，300-连杆机构，301-直线导轨机构，302-第五直线驱动机构，400-卡盒。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，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实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，本实用新型要指出的是，本实用新型中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本实用新型涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
实施例1：
参考图1至图16所示，图中示出了一种全自动核酸检测仪，所述全自动核酸检测仪包括主机控制单元01和若干执行单元02，所述主机控制单元01用于完成各执行单元02中功能部件的控制；所述执行单元02用于实现各个待处理卡盒400中的核酸监测。执行单元02最多可扩展254个。主机控制单元01包括一个扫码口和一个USB接口。其中USB接口可以外接计算机。
优选地，执行单元包括上部模块100和下部模块200，待处理的卡盒400卡接于所述下部模块200之上；所述上部模块100活动连接于所述下部模块200之上。
进一步地，所述下部模块200顶端设有直线导轨机构301，所述上部模块100的底端活动卡接于所述直线导轨机构301，实现与下部模块200的活动连接。
更进一步地，所述下部模块200上设置有第五直线驱动机构302，所述第五直线驱动机构302经连杆机构300与上部模块100相连，第五直线驱动机构302被设置为通过连杆机构300驱动上部模块100在直线导轨机构301上做往复运动。当上部模块100与下部模块200错开时，可以进行卡盒400的放入与取出。
优选地，所述下部模块200包括磁力装置220、扩增恒温组件210、洗脱恒温组件230、裂解恒温组件240。
其中，所述扩增恒温组件210与卡盒400中PCR反应腔18相接触，用于完成卡盒400中PCR反应腔内洗脱液与PCR试剂的反应控温。所述裂解恒温组件240与卡盒400上裂解腔15相接触，被设置为实现裂解腔15的温度控制。所述洗脱恒温组件230与卡盒400上洗脱腔16接触，被设置为实现洗脱腔16的温度控制。所述磁力装置220与卡盒400上磁珠吸附腔17相接触，被设置为实现磁珠吸附腔17内液体的磁珠吸附处理。
优选地，所述扩增恒温组件210包括导热金属板212、制冷片213、散热器214和风扇215。所述风扇215设置于所述散热器214的底端，用于为所述散热器214提供冷却风，所述散热器214顶端设有制冷片213所述制冷片213顶端设有导热金属板212，所述导热金属板212与PCR反应腔相接触，用于是实现PCR反应腔的的温度控制。
进一步地，述扩增恒温组件210还包括温度传感器和过温保护器211。当所述温度传感器监测到温度超过预期范围时，由所述过温保护器211控制风扇215启动，进行散热控温处理。
优选地，所述磁力装置220包括永磁铁221和直线运动机构222，所述永磁铁221设置于直线运动机构222之上，通过直线运动机构222完成永磁铁221与磁珠吸附腔的接触或远离控制。从而，永磁铁221的加载的位置。
优先地，所述洗脱恒温组件230包括第一隔热罩231、第一导热金属块233、第一电热棒234、第一电路板235和第一安装架237。所述第一电路板235设置于所述第一安装架237的表部，并与第一电热棒234相连，用于焊接固定器件和信号传输。所述第一电热棒234与第一导热金属块233相接触，所述第一导热金属块233与卡盒400上的洗脱腔接触，且所述第一导热金属块233和第一电热棒234外侧还设有第一隔热罩231，所述第一隔热罩231安装于第一安装架237之上。
优先地，所述裂解恒温组件240包括第二隔热罩241、第二导热金属块242、第二电热棒244、第二电路板245和第二安装架247，所述第二电路板245设置于所述第二安装架247的表部，并与第二电热棒244相连，所述第二电热棒244与第二导热金属块242相接触，所述第二导热金属块242与卡盒400上的裂解腔接触，且所述第二导热金属块242和第二电热棒244外侧还设有第二隔热罩241，所述第二隔热罩241安装于第二安装架247之上。
优选地，所述上部模块100包括注射器驱动装置110、阀门转动装置120、光学组件130、一套第四直线驱动机构140和压板150组成。其中第四直线驱动机构140能把阀门转动装置120、光学组件130前后移动位置。其中压板150的作用是当上部模块往前滑回关闭的时候，把耗材卡盒往下压，作用在于1、其触压使得洗脱恒温组件230和裂解恒温组件240能够与卡盒400保证充分接触；2、压住注射器外壳，防止在注射器驱动时，注射器外壳随推杆运动。
其中，所述注射器驱动装置110被设置为实现卡盒400上活塞杆的往复驱动。所述阀门转动装置120被设置为实现卡盒400上旋转阀的转动控制。所述光学组件130被设置为实现卡盒400中PCR反应腔内PCR反应后液体荧光数据的读取，从而完成核酸检测。
优选地，本实施例中注射器驱动装置110由第一直线驱动机构112、第二直线驱动机构111、第一挂钩114和第二挂钩113组成。第一挂钩114和第二挂钩113均有T形开口。当上部组件滑动回关闭时，卡盒上注射器活塞杆11刚好会钩在第一挂钩114和第二挂钩113上。从而实现注射器上活塞杆的往复驱动。
优选地，所述阀门转动装置120包括第三直线驱动机构121和旋转驱动机构122，所述第三直线驱动机构121被设置带动旋转驱动机构122靠近或远离旋转阀14，并由旋转驱动机构122实现旋转阀14的转动调节控制。
优选地，参考图15和图16所示，所述光学组件130包括光源131、荧光采集传感器132、滤镜系统133和热盖134。光源131产生的白光依次通过滤镜系统133和热盖134照射进入PCR反应腔，使得PCR反应腔内的反应液受到激发产生荧光，产生的荧光经滤镜系统133反射进入荧光采集传感器132，实现PCR反应腔内PCR反应后液体荧光数据的读取，从而完成核酸检测。其中，的滤镜系统133中设有一个二向色镜，是一种可以通过波长进行分光的器件，从而可以实现对液体产生荧光的反射。
本实施例中使用的卡盒如图1所示，所述卡盒400包括主盒体、活塞杆11和双通阀，主盒体内设有大容量低精度注射筒12、小容量高精度注射筒13、裂解腔15(样本处理腔)、磁珠保存腔、洗涤液保存腔、洗脱腔16、磁珠吸附腔17、PCR反应腔18，各腔体之间通过阀下流道相连通。各腔体之间的连接原理与本申请人于2020年07月22日，申请的中国专利：一种全密封核酸提取与纯化卡盒(专利号：2020214537997)中的腔体连接原理相同。
以典型的磁珠法和PCR检测法试剂举例。本实用新型装置的运行过程可以为：
1.用户在计算机上点击准备测试。
2.自动选择空闲的模块，并滑开上部模块。
3.用户把装有待测样本的耗材卡盒扫码后装入仪器的下部模块。
4.用户在计算机上选择开始测试。
5.上部模块自动滑回关闭。
6.把卡盒400上旋转阀14转到样本保存位置和裂解液位置，推拉注射器，把裂解液反应试剂注入样本中，并使用裂解恒温组件240进行加热。
7.仪器停止裂解加热，并且把旋转阀14转到磁珠保存位置，在反应混合液中加入磁珠进行结合。期间注射筒的活塞杆11反复抽拉混匀。
8.仪器把旋转阀14转动到磁珠吸附腔17，并把试剂注入磁珠吸附腔17，升起磁力装置220把磁珠吸附在管壁，然后把废液吸走。
9.仪器降下磁力装置220，并把阀门14转动到洗涤液试剂管，抽动活塞杆11把洗涤液转入磁珠吸附腔17，抽拉注射器混合磁珠洗涤后，升上磁力装置220吸附磁珠并抽走废液。
10.仪器降下磁力装置220，把旋转阀转动到洗脱腔16，把洗脱液注入磁珠吸附管17，把磁珠混合后抽回至洗脱腔16，并采用洗脱恒温装置230进行加热。
11.洗脱完成后，仪器停止加热并把液体抽入磁珠吸附管17，用磁力装置吸附掉磁珠后，抽回洗脱腔16。
12.仪器把旋转阀转动到PCR反应腔，并把洗脱液和PCR试剂抽入PCR反应腔。
13.使用扩增恒温组件210让试剂进行PCR反应，并使用光学组件130读取荧光数据。
14.把最后数据显示在屏幕上，打开上部模块，提示用户取走耗材。流程结束。
通过本实用新型全自动核酸检测仪的结构设置，使得本核酸检测仪能够实现针对卡盒上旋转阀转动驱动、实现卡盒上活塞杆的上下驱动操作、实现裂解腔的加热操作、实现洗脱腔的磁珠吸附和加热操作，从而实现了对核酸提取与处理的自动化操作，大大提供了核酸的处理效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种全自动核酸检测仪，所述全自动核酸检测仪包括主机控制单元(01)和若干执行单元(02)，所述主机控制单元(01)用于完成各执行单元(02)中功能部件的控制；其特征在于，
所述执行单元(02)包括上部模块(100)和下部模块(200)，待处理的卡盒(400)卡接于所述下部模块(200)之上；所述上部模块(100)活动连接于所述下部模块(200)之上；
所述下部模块(200)包括磁力装置(220)、扩增恒温组件(210)、洗脱恒温组件(230)、裂解恒温组件(240)，其中，所述扩增恒温组件(210)与卡盒(400)中PCR反应腔(18)相接触，用于完成卡盒(400)中PCR反应腔(18)内洗脱液与PCR试剂的反应控温；所述裂解恒温组件(240)与卡盒(400)上裂解腔(15)相接触，被设置为实现裂解腔(15)的温度控制；所述洗脱恒温组件(230)与卡盒(400)上洗脱腔(16)接触，被设置为实现洗脱腔(16)的温度控制；所述磁力装置(220)与卡盒(400)上的磁珠吸附腔(17)相接触，被设置为实现磁珠吸附腔(17)内液体的磁珠吸附处理；
所述上部模块(100)包括注射器驱动装置(110)、阀门转动装置(120)和光学组件(130)，所述注射器驱动装置(110)被设置为实现卡盒(400)上活塞杆的往复驱动，所述阀门转动装置(120)被设置为实现卡盒(400)上旋转阀的转动控制，所述光学组件(130)被设置为实现卡盒(400)中PCR反应腔(18)内PCR反应后液体荧光数据的读取，从而完成核酸检测。
2.如权利要求1所述的全自动核酸检测仪，其特征在于，所述下部模块(200)顶端设有直线导轨机构(301)，所述上部模块(100)的底端活动卡接于所述直线导轨机构(301)，实现与下部模块(200)的活动连接。
3.如权利要求2所述的全自动核酸检测仪，其特征在于，所述下部模块(200)上设置有第五直线驱动机构(302)，所述第五直线驱动机构(302)经连杆机构(300)与上部模块(100)相连，第五直线驱动机构(302)被设置为通过连杆机构(300)驱动上部模块(100)在直线导轨机构(301)上做往复运动。
4.如权利要求1所述的全自动核酸检测仪，其特征在于，所述扩增恒温组件(210)包括过温保护器(211)、导热金属板(212)、制冷片(213)、散热器(214)和风扇(215)，
所述风扇(215)设置于所述散热器(214)的底端，用于为所述散热器(214)提供冷却风，所述散热器(214)顶端设有制冷片(213)所述制冷片(213)顶端设有导热金属板(212)，所述导热金属板(212)与PCR反应腔(18)相接触，用于是实现PCR反应腔(18)的温度控制。
5.如权利要求1所述的全自动核酸检测仪，其特征在于，所述磁力装置(220)包括永磁铁(221)和直线运动机构(222)，所述永磁铁(221)设置于直线运动机构(222)之上，通过直线运动机构(222)完成永磁铁(221)与磁珠吸附腔(17)的接触或远离控制。
6.如权利要求1所述的全自动核酸检测仪，其特征在于，所述洗脱恒温组件(230)包括第一隔热罩(231)、第一导热金属块(233)、第一电热棒(234)、第一电路板(235)和第一安装架(237)，
所述第一电路板(235)设置于所述第一安装架(237)的表部，并与第一电热棒(234)相连，所述第一电热棒(234)与第一导热金属块(233)相接触，所述第一导热金属块(233)与卡盒(400)上的洗脱腔(16)接触，且所述第一导热金属块(233)和第一电热棒(234)外侧还设有第一隔热罩(231)，所述第一隔热罩(231)安装于第一安装架(237)之上。
7.如权利要求1所述的全自动核酸检测仪，其特征在于，所述裂解恒温组件(240)包括第二隔热罩(241)、第二导热金属块(242)、第二电热棒(244)、第二电路板(245)和第二安装架(247)，
所述第二电路板(245)设置于所述第二安装架(247)的表部，并与第二电热棒(244)相连，所述第二电热棒(244)与第二导热金属块(242)相接触，所述第二导热金属块(242)与卡盒(400)上的裂解腔接触，且所述第二导热金属块(242)和第二电热棒(244)外侧还设有第二隔热罩(241)，所述第二隔热罩(241)安装于第二安装架(247)之上。
8.如权利要求1所述的全自动核酸检测仪，其特征在于，所述阀门转动装置(120)包括第三直线驱动机构(121)和旋转驱动机构(122)，所述第三直线驱动机构(121)被设置带动旋转驱动机构(122)靠近或远离旋转阀，并由旋转驱动机构(122)实现旋转阀的转动调节控制。
9.如权利要求1所述的全自动核酸检测仪，其特征在于，所述光学组件(130)包括光源(131)、荧光采集传感器(132)、滤镜系统(133)和热盖(134)，
光源(131)产生的白光依次通过滤镜系统(133)和热盖(134)照射进入PCR反应腔(18)，使得PCR反应腔(18)内的反应液受到激发产生荧光，
产生的荧光经滤镜系统(133)反射进入荧光采集传感器(132)，实现PCR反应腔内完成PCR反应后液体荧光数据的读取，从而完成核酸检测。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111826273A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-27 | 赵毅 | 一种用于核酸检测的自动化全封闭微流控芯片 |
| CN115747031A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-07 | 北京昌平实验室 | 病原体核酸分析设备 |
| CN117384751A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-12 | 杭州杰毅生物技术有限公司 | 一种检测一体机及其检测方法 |
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