CN218435751U - 用于核酸提取和测序文库构建的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于核酸提取和测序文库构建的装置，包括：壳体，具有相对的顶壁和底壁；多个工作模块，设置于底壁，包括上样模块、用于提取核酸和构建测序文库的样本处理模块以及用于检测测序文库浓度的检测模块，样本处理模块包括呈阵列分布的多个单元；夹持机构，安装于壳体内，用于夹持并移动位于上样模块中的采样管；第一导轨，立置固定于壳体内；第二导轨，横置且可升降地滑动安装于第一导轨；多套移液机构，依次滑动安装于第二导轨，用于在多个工作模块转移样本或分配试剂。本实用新型提供的装置实现了血液样本放入后全自动的核酸提取与高通量测序文库构建的全过程，减少了人工环节，更好地避免了样本污染以及人员操作错误。

Description

用于核酸提取和测序文库构建的装置

技术领域

本实用新型涉及生化检测技术领域，特别是涉及一种用于核酸提取和测序文库构建的装置。

背景技术

核酸序列信息的快速获得对于生命科学的研究非常重要，目前常用的手段主要包括核酸提取和核酸高通量测序两大步骤，现有技术中一般采用核酸提取仪提取核酸后，再人工转移至核酸建库仪中进行核酸序列打断、末端修复、加接头、纯化等操作，从而获得用于高通量测序的测序文库，该手段需至少调试两台设备，整个操作过程繁琐，并且人工转移核酸样本增加了的污染风险，影响检测结果。此外，该手段很难实现对多个样本的同时检测，检测效率低，成本高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于核酸提取和测序文库构建的装置，通过该装置的自动化操作可完成多个样本的核酸提取与测序文库构建工作。

本实用新型中用于提取核酸和构建测序文库的装置，包括：

壳体，具有相对的顶壁和底壁；

多个工作模块，设置于所述底壁，包括上样模块、用于提取核酸和构建测序文库的样本处理模块以及用于检测测序文库的检测模块，所述样本处理模块包括呈阵列分布的多个单元；

夹持机构，安装于所述壳体内，用于夹持并移动位于所述上样模块中的采样管；

第一导轨，立置固定于所述壳体内；

第二导轨，横置且可升降地滑动安装于所述第一导轨；

多套移液机构，依次滑动安装于所述第二导轨，用于在多个工作模块转移样本或分配试剂。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述夹持机构包括：

第三导轨，立置固定于所述壳体内；

机械臂，可升降的滑动安装于所述第三导轨，所述机械臂一端为与所述第三导轨配合的连接段，另一端为自由端；

第一夹爪，安装于所述机械臂的自由端。

可选的，所述第一导轨包括平行布置的至少两根，所述第二导轨上设有与每根第一导轨配合的滑座；

所有第一导轨的顶端通过加强梁相互固定连接，整体上构成门型框架结构；

所述壳体内还设有驱动所述第二导轨沿所述第一导轨运动的升降驱动机构。

可选的，按照样本的转移方向，所述第二导轨具有相对的上游和下游，所述第三导轨布置在所述门型框架结构的上游方向。

可选的，每套移液机构均包括：

支撑臂，一端与所述第二导轨滑动配合，另一端横向延伸，且延伸方向与所述第二导轨的布置方向垂直；

第一横移驱动结构，与所述支撑臂联动以带动所述支撑臂沿所述第二导轨滑动；

移液组件，滑动安装于所述支撑臂；

第二横移驱动机构，驱动所述移液组件沿所述支撑臂滑动。

可选的，所有移液机构的支撑臂平行布置，且依次滑动安装于所述第二导轨，每套移液机构独立配置有第一横移驱动机构。

可选的，所述移液机构包括三套，按照由上游至下游的方向，依次为：

第一移液机构，所述移液组件为单通道型；

第二移液机构，所述移液组件为多通道型，所述第二移液机构还包括用于夹持孔板的第二夹爪；

第三移液机构，所述移液组件为单通道型。

可选的，所述上样模块包括：

载架，滑动安装于所述底壁，用于放置采样管；

旋转盘，用于放置来自所述载架的采样管；

扫码器，用于读取位于所述旋转盘上采样管的识别信息；

所述样本处理模块接收来自所述旋转盘上的样本。

可选的，所述多个单元中至少两个单元设置有孔板。

可选的，所述底壁设有位于所述样本处理模块与所述检测模块之间的丢弃口。

可选的，所述检测模块设置有分光光度计。

可选的，所述装置还包括安装于所述壳体内的冷藏设备，所述冷藏设备位于所述样本处理模块与所述检测模块之间。

与现有技术相比，本实用新型提供的装置将多个工作模块集成在一起，通过自动化操作，可实现自动上样、在多个单元对多个样本进行核酸提取和测序文库构建以及自动检测，有效减少了人工操作，且降低了样本转移过程中的污染风险；该装置的工作效率高，可有效降低了人工成本、人为操作失误的可能，有利于标准化实验的建立。

附图说明

图1为一实施例中装置内部的结构图；

图2为一实施例中装置的局部结构图。

图中附图标记说明如下：

100、底壁；101、丢弃口；

200、上样模块；201、载架；202、旋转盘；203、扫码器；

300、样本处理模块；301、单元一；302、单元二；303、单元三；304、单元四；305、单元五；306、单元六；307、单元七；308、单元八；309、单元九；310、单元十；311、单元十一；312、单元十二；313、单元十三；314、单元十四；315、单元十五；316、单元十六；317、单元十七；

400、检测模块；410、分光光度计；

500、夹持机构；501、第三导轨；502、机械臂；503、第一夹爪；

600、门型框架结构；601、第一导轨；602、加强梁；

700、第二导轨；

800、多套移液机构；810、第一移液机构；811、支撑臂；812、移液组件；813、第二横移驱动机构；820、第二移液机构；821、支撑臂；822、移液组件；823、第二横移驱动机构；824、第二夹爪；830、第三移液机构；831、支撑臂；832、移液组件；833、第二横移驱动机构；

900、冷藏设备。

具体实施方式

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。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1、2，本实用新型一实施例提供了用于核酸提取和测序文库构建的装置，包括壳体、多个工作模块、夹持机构500、第一导轨601、第二导轨700以及多套移液机构800；其中壳体具有相对的顶壁和底部，多个工作模块设置于底壁100，包括上样模块200、样本处理模块300以及检测模块400，其中上样模块200用于放置采样管以及为后续操作提供样本，样本处理模块300包括呈阵列分布的多个单元，能够接收来自上样模块200的样本，进行核酸提取以及测序文库构建一系列操作。夹持机构500安装于壳体内，用于夹持并移动位于上样模块200中的采样管，使采样管位于指定位置，以便移液机构吸取样本并转移至样本处理模块300；为使多套移液机构800能够灵活运动，第一导轨601立置固定于壳体内，第二导轨700横置且可升降地滑动安装于第一导轨601，多套移液机构800依次滑动安装于第二导轨700。

工作时，驱动夹持机构500可将位于上样模块200的目标采样管转移至指定位置，再通过移液机构吸取样本并转移至样本处理模块300，然后根据设定的核酸提取和测序文库构建的方法，驱动多套移液机构与工作模块配合工作，对多个样本同步进行处理，主要包括依次进行的核酸提取以及测序文库构建等一系列操作，从而得到测序文库。最后通过移液机构将测序文库转移至检测模块400进行检测，例如检测测序文库的吸光值(对应浓度)。

具体地，上样模块200可以为以下结构：包括载架201、旋转盘202以及扫码器203，其中载架201滑动安装于底壁，用于放置采样管；旋转盘202用于放置来自载架201的采样管，提供上述的指定位置；扫码器203用于读取位于旋转盘202上采样管的识别信息。

上述夹持机构500可以为以下结构：包括第三导轨501、机械臂502和第一夹爪503；其中第三导轨501立置固定于壳体内，机械臂502可升降地滑动安装于第三导轨，具体地，机械臂502的一端为与第三导轨501配合的连接段，另一端为自由端，第一夹爪503安装于机械臂502的自由端。该机械臂502为可以为连杆结构，可灵活调节自由端的转动角度，以便全方位夹取上样模块200上的采样管。上述第一夹爪503可由多个夹棒组成，各夹棒夹取采样管的一端设有防脱套。

在一实施例中，第一导轨601包括平行布置的至少两根，为提升第一导轨601的机械强度，所有第一导轨601的顶端通过加强梁602相互固定连接，整体上构成门型框架结构600，例如参见图，壳体内平行布置有三根第一导轨601，且各顶部通过一根加强梁602固定连接。

相应地，第二导轨700上设有与每根第一导轨601配合的滑座，并且壳体内还设有驱动第二导轨700沿第一导轨601运动的升降驱动机构，升降驱动机构可以采用带传动结构，也可采用齿轮条传动结构或丝杆传动结构等。

按照上述样本的转移方向，即上样模块200—样本处理模块300—检测模块400，第二导轨700具有相对的上游和下游，第三导轨501布置在门型框架结构600的上游，避免相互干涉，可将多个样本依次从上样模块200转移至样本处理模块300，然后同时进行核酸提取以及测序文库构建，最后将构建的测序文库转移至检测模块400进行检测。

移液机构的结构可以有多种形式，在一实施例中，每套移液机构包括支撑臂(例如支撑臂811、821、831)、第一横移驱动结构、移液组件(例如移液组件812、822、832)和第二横移驱动机构(例如第二横移驱动机构813、823、833)。其中支撑臂的一端与第二导轨700滑动配合，另一端横向延伸，且延伸方向与第二导轨700的布置方向垂直，第一横移驱动结构与支撑臂联动，以带动支撑臂沿第二导轨700滑动；移液组件滑动安装于支撑臂，第二横移驱动结构用于驱动移液组件沿支撑臂滑动。

上述移液组件通常包括可拆卸安装吸头的枪杆以及驱动枪杆上下移动的驱动机构。

在一实施例中，所有移液结构的支撑臂平行布置，且依次滑动安装于第二导轨700，为方便控制各移液机构，每套移液机构独立配置有第一横移驱动机构。

参见图1，移液机构包括三套，按照由上游至下游的方向，依次为第一移液机构810、第二移液机构820和第三移液机构830，其中第一移液机构810的移液组件812为单通道型；第二移液机构820的移液组件822为多通道型，例如96通道，第二移液机构还包括用于夹持孔板的第二夹爪824，第三移液机构830的移液组件832为单通道型。

上述第二夹爪824可固定于移液组件壳体的外壁，具体结构可以为U型结构，用于夹持方形孔板；

工作时，对于多个样本，通过第一移液机构810的多次往复移动，可将各样本分别转移至样本处理模块300，然后第二移液机构820与多个单元配合工作，从而依次完成核酸提取以及测序文库构建的一系列操作，最后通过第三移液机构830将测序文库转移至检测模块400。

根据不同的核酸提取方法以及测序文库构建方法，可灵活设置多个不同用途的单元，但多个单元中至少两个单元设置有孔板。

为方便排液以及丢弃吸头，一实施例中，底壁100开设有丢弃口101，且位于样本处理模块300与检测模块400之间。

在一实施例中，检测模块400设置有分光光度计410，用于检测构建的测序文库的吸光值(对应浓度)。

此外，装置还包括安装于壳体的冷藏设备900，用于放置需冷藏的试剂。

具体参见图2所示的装置，样本模块具有十七个单元，其中单元一301设置有96孔孔板，用于接收来自旋转盘202的样本，单元二302为磁吸模块，单元三303为加热振荡模块，单元四304～单元六306、单元十五315和单元十六316用于放置不同规格的吸头，单元七307盛装有漂洗液，单元八308设置有96孔板，且96孔板内盛装有洗脱液，单元九309盛装有蛋白酶K的裂解液，单元十310盛装有磁珠溶液，单元十一311盛装有纯化磁珠，单元十二312设置有PCR仪，单元十三313盛装有80％乙醇，单元十四314盛装有接头连接Mix，单元十七317盛装有水，冷藏设备900放置有酶切片段Mix。第二移液机构820的移液组件822为96通道。

实施场景具体为：

步骤1、DNA提取

1.1、将多个采样管置于上样模块200的载架201，驱动夹持机构500的第一夹爪503从上样模块200抓取采样管放置到旋转盘202上，扫码器203记录采样管上的信息；

1.2、驱动第一移液机构810从单元四304上插取吸头，然后在旋转盘202上的采样管内吸取样本，转移到单元一301的96孔板内，吸头用后退回原位置；

1.3、按顺序重复第1、2步骤多次，完成所有样本的取样；

1.4、驱动第二移液机构820的移液组件822在单元四304上插取吸头，从单元九309上吸取蛋白酶K的裂解液，加入单元一301的孔板内，吸头退回原位置；

1.5、第二移液机构820的第二夹爪824抓取单元一的96孔板转移到单元三303上进行振荡孵育；

1.6、振荡完成，第二移液机构在单元四304上插取吸头，从单元十310上吸取磁珠，加入单元三303的96孔板内，再次振荡孵育，吸头退回原位置；

1.7、振荡完成，第二移液机构820的第二夹爪824将单元三303的96孔板，转移到单元二302上进行静置，使磁铁完全吸附磁珠；

1.8、第二移液机构820在单元四304上插取吸头，吸取单元二302上96孔板内的液体，在吸头丢弃口101排空液体。吸头退回原位置；

1.9、第二移液机构820的第二夹爪824抓取单元二302的96孔板转移到单元三303上；

1.10、第二移液机构820在单元五305上插取吸头，从单元七上96孔板内吸取漂洗液，加入单元三303中，吸头退回原位置；

1.11、第二移液机构820在单元四304上插取吸头，将单元三303中磁珠与漂洗液混匀，吸头退回原位置；

1.12、第二移液机构820的第二夹爪824抓取单元三303的96孔板转移到单元二302上静置，使磁铁完全吸附磁珠；

1.13、第二移液机构在单元四304上插取吸头，吸取单元二302上96孔板内的液体，在吸头丢弃口101排空液体，吸头退回原位置；

1.14、按步骤9-步骤13重复一次；

1.15、晾干10分钟，第二移液机构在单元六306上插取吸头，吸取单元八308上96孔板内的洗脱液，加入单元二302上96孔板内，吸头退回原位置；

1.16、第二移液机构的第二夹爪抓取单元二302的96孔板转移到单元三303上进行振荡；

1.17、第二移液机构的第二夹爪抓取单元三303的96孔板转移到单元二302上进行静置，使磁铁完全吸附磁珠；

1.18、第二移液机构在单元六306上插取吸头，吸取单元二302上96孔板内的液体，加入单元八308上96孔板内，吸头退回原位置。

步骤2、测序文库构建

2.1、第二移液机构在单元六306上插取吸头，从冷藏设备900吸取酶切片段化Mix，加入单元八308的对应位置，吸打混匀，吸头退回原位置；

2.2、第二移液机构的第二夹爪抓取单元八308上96孔板转移到单元十二312上核酸扩增；

2.3、程序运行完成，第二移液机构的第二夹爪抓取单元十二312上96孔板转移到单元八308上；

2.4、第二移液机构在单元六306上插取吸头，从单元十四314吸取接头连接Mix，加入单元八308的对应位置，吸打混匀，头退回原位置；

2.5、第二移液机构的第二夹爪抓取单元八308上96孔板转移到单元十二312上进行核酸扩增；

2.6、第二移液机构的第二夹爪抓取单元十二312上96孔板转移到单元八308上。

2.7、第二移液机构在单元六306上插取吸头，从单元十一311吸取纯化磁珠，加入单元八308的对应位置，吸打混匀，静置，吸头退回原位置；

2.8、第二移液机构的第二夹爪将单元八308上的96孔板，转移到单元二302上进行静置，使磁铁完全吸附磁珠。

2.9、第二移液机构在单元六306上插取吸头，吸取单元二302上96孔板内的液体，在吸头丢弃口101排空液体，吸头退回原位置。

2.10、第二移液机构在单元十五315上插取吸头，从单元十三313吸取80％乙醇，加入单元二的对应位置，进行静置30秒，吸头退回原位置；

2.11、第二移液机构的第二夹爪在单元六306上插取吸头，吸取单元二302上96孔板内的液体，在吸头丢弃口101排空液体，吸头退回原位置。

2.12、第二移液机构在单元十五315上插取吸头，从单元十三313吸取80％乙醇，加入单元二的对应位置，进行静置，吸头退回原位置；

2.13、第二移液机构在单元六306上插取吸头，吸取单元二302上96孔板内的液体，在丢弃口101排空液体，吸头退回原位置。

2.14、晾干10分钟，第二移液机构在单元十六316上插取吸头，吸取单元十七317上96孔板内的水，加入单元二302上96孔板内，吸头退回原位置。

2.15、第二移液机构的第二夹爪抓取单元二302的96孔板转移到单元三303上，进行振荡孵育；

2.16、第二移液机构的第二夹爪将单元三303上的96孔板，转移到单元二302上进行静置，使磁铁完全吸附磁珠；

2.17、第二移液机构在单元十六316上插取吸头，吸取单元二302上96孔板内的构建完成文库，转移到单元十七317上96孔板内，吸头退回原位置。

步骤3、测序文库的检测

第三移液机构从单元十六316上插取吸头，在单元十七317上96孔板内吸取文库，转移到分光光度计410上测浓度，吸头用后退回原位置，重复多次完成所有文库测试。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.用于核酸提取和测序文库构建的装置，其特征在于，包括：

壳体，具有相对的顶壁和底壁；

多个工作模块，设置于所述底壁，包括上样模块、用于提取核酸和构建测序文库的样本处理模块以及用于检测测序文库浓度的检测模块，所述样本处理模块包括呈阵列分布的多个单元；

夹持机构，安装于所述壳体内，用于夹持并移动位于所述上样模块中的采样管；

第一导轨，立置固定于所述壳体内；

第二导轨，横置且可升降地滑动安装于所述第一导轨；

多套移液机构，依次滑动安装于所述第二导轨，用于在多个工作模块转移样本或分配试剂。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹持机构包括：

第三导轨，立置固定于所述壳体内；

机械臂，可升降的滑动安装于所述第三导轨，所述机械臂一端为与所述第三导轨配合的连接段，另一端为自由端；

第一夹爪，安装于所述机械臂的自由端。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一导轨包括平行布置的至少两根，所述第二导轨上设有与每根第一导轨配合的滑座；

所有第一导轨的顶端通过加强梁相互固定连接，整体上构成门型框架结构；

所述壳体内还设有驱动所述第二导轨沿所述第一导轨运动的升降驱动机构。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，按照样本的转移方向，所述第二导轨具有相对的上游和下游，所述第三导轨布置在所述门型框架结构的上游方向。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每套移液机构均包括：

支撑臂，一端与所述第二导轨滑动配合，另一端横向延伸，且延伸方向与所述第二导轨的布置方向垂直；

第一横移驱动结构，与所述支撑臂联动以带动所述支撑臂沿所述第二导轨滑动；

移液组件，滑动安装于所述支撑臂；

第二横移驱动机构，驱动所述移液组件沿所述支撑臂滑动。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所有移液机构的支撑臂平行布置，且依次滑动安装于所述第二导轨，每套移液机构独立配置有第一横移驱动机构。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述移液机构包括三套，按照由上游至下游的方向，依次为：

第一移液机构，所述第一移液机构的移液组件为单通道型；

第二移液机构，所述第二移液机构的移液组件为多通道型，所述第二移液机构还包括用于夹持孔板的第二夹爪；

第三移液机构，所述第三移液机构的移液组件为单通道型。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上样模块包括：

载架，滑动安装于所述底壁，用于放置采样管；

旋转盘，用于放置来自所述载架的采样管；

扫码器，用于读取位于所述旋转盘上采样管的识别信息；

所述样本处理模块接收来自所述旋转盘上的样本。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个单元中至少两个单元设置有孔板。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底壁设有位于所述样本处理模块与所述检测模块之间的丢弃口；

所述检测模块设置有分光光度计；

所述装置还包括安装于所述壳体内的冷藏设备，所述冷藏设备位于所述样本处理模块与所述检测模块之间。

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