CN220224175U - 一种转盘式核酸检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种转盘式核酸检测装置,包括底座、转盘、核酸提取纯化模块、移液模块、孔板热封模块、PCR仪以及机械手模块。转盘可转动设置于底座上,核酸提取纯化模块、移液模块和孔板热封模块、真空除泡模块设置于底座上,且绕转盘的周向间隔布置。通过设置一个可旋转的转盘,将核酸提取纯化模块、移液模块和孔板热封模块、真空除泡模块设置于转盘的四周,转盘上方对应位置设置试剂盒、移液器枪头盒、封膜工装和PCR孔板等工装,当转盘上的工位旋转至各个功能模块的下方,即可开始实验流程,依次实现核酸提取纯化、移液、除泡、热封,通过机械手模块将热封后的PCR孔板移至PCR仪内生成检测结果。从而可实现核酸检测过程完全自动化,操作快速高效。
Description
技术领域
本实用新型属于核酸检测仪技术领域,特别涉及一种转盘式核酸检测装置。
背景技术
目前市场上的核酸检测仪大多是通过多个不同功能的仪器相互配合来共同完成核酸的检测,包括先用磁珠法通过核酸提取仪来提取试样,然后再人工取样,装入PCR孔板、封盖等操作后,将PCR孔板转移到PCR仪上进行分析,得到最终的检测报告。整个过程需要操作者不断的取放和转移到各个仪器上操作,这个过程费时费力。
因此,如何实现核酸检测过程完全自动化,操作快速高效,是本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种转盘式核酸检测装置,可实现核酸检测过程完全自动化,操作快速高效。
为解决上述技术问题,本实用新型提供一种转盘式核酸检测装置,包括:底座、转盘、核酸提取纯化模块、移液模块、孔板热封模块、PCR仪以及机械手模块;
所述核酸提取纯化模块用于核酸的纯化和提取,所述移液模块用于吸取所述核酸提取单元中的提取纯化后的介质并转移至所述孔板热封模块的PCR孔板内,所述孔板热封模块用于将PCR孔板和封膜贴纸表面粘合,所述PCR仪用于分析并生成核酸结果;
所述转盘可转动设置于所述底座上,所述核酸提取纯化模块、所述移液模块和所述孔板热封模块均设置于所述底座上,且绕所述转盘的周向间隔布置,所述转盘上设置有分别用于与所述核酸提取纯化模块、所述移液模块和所述孔板热封模块对接的核酸提取位、移液位和密封位,所述核酸提取位用于安装试剂盒,所述移液位用于安装移液器枪头盒,所述密封位用于安装封膜工装和PCR孔板;
所述PCR仪设置于所述底座上,所述机械手模块用于将密封后的所述PCR孔板转移至所述PCR仪内。
可选的,在上述转盘式核酸检测装置中,还包括设置于所述底座上的真空除泡模块,用于去除PCR孔板内液体中的小气泡,所述核酸提取纯化模块、所述移液模块、所述孔板热封模块和所述真空除泡模块依次绕所述转盘的周向间隔布置。
可选的,在上述转盘式核酸检测装置中,所述真空除泡模块包括第一机架、负压系统和第一驱动机构,所述第一机架设置于所述底座上,所述第一驱动机构的固定端设置于所述第一机架上,所述第一驱动机构的活动端连接所述负压系统,用于驱动所述负压系统沿高度方向移动,所述负压系统用于通过抽负压方式去除所述PCR孔板内液体中的小气泡。
可选的,在上述转盘式核酸检测装置中,所述移液模块包括第二机架、移液泵、第二驱动机构和第三驱动机构,所述第二机架设置于所述底座上,所述第二驱动机构的固定端与所述第二机架连接、活动端与所述第三驱动机构的固定端连接,用于驱动所述第三驱动机构沿高度方向移动,所述第三驱动机构的活动端与所述移液泵连接,用于驱动所述移液泵沿高度方向移动,所述移液泵上用于设置移液器枪头;
和/或,所述孔板热封模块包括第三机架、加热板和第四驱动机构,所述第三机架设置于所述底座上,所述第四驱动机构的固定端与所述第三机架连接、活动端与所述加热板连接,用于驱动所述加热板沿高度方向移动。
可选的,在上述转盘式核酸检测装置中,所述机械手模块包括夹爪、第五驱动机构、第六驱动机构和第七驱动机构,所述第五驱动机构的活动端与所述夹爪连接,用于驱动所述夹爪旋转,所述第六驱动机构的活动端与所述第五驱动机构的固定端连接,用于驱动所述第五驱动机构带动所述夹爪沿高度方向移动,所述第七驱动机构的固定端与所述底座连接,所述第七驱动机构的活动端与所述第六驱动机构的固定端连接,用于驱动所述第六驱动机构沿水平方向移动。
可选的,在上述转盘式核酸检测装置中,还包括设置于所述转盘上的PCR孔板置放架。
可选的,在上述转盘式核酸检测装置中,还包括挡水模块,用于对所述核酸提取纯化模块和所述移液模块实现挡水。
可选的,在上述转盘式核酸检测装置中,所述挡水模块包括设置于所述转盘的轴心处的旋转电机以及与所述旋转电机的转轴连接的挡水板。
可选的,在上述转盘式核酸检测装置中,还包括散热模块,用于对所述转盘上的工装进行散热。
可选的,在上述转盘式核酸检测装置中,还包括制冷保鲜模块,所述制冷保鲜模块设置于所述转盘的下方。
本实用新型提供了一种转盘式核酸检测装置,其有益效果在于:
通过设置一个可旋转的转盘,将核酸提取纯化模块、移液模块和孔板热封模块设置于转盘的四周,转盘上方对应位置设置试剂盒、移液器枪头盒、封膜工装和PCR孔板,当转盘上的工装旋转至各个功能模块的下方,即可开始实验流程,依次实现核酸提取纯化、移液、热封,通过机械手模块将热封后的PCR孔板移至PCR仪内生成检测结果。从而可实现核酸检测过程完全自动化,操作快速高效。
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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种转盘式核酸检测装置的俯视图;
图2为本实用新型实施例提供的转盘及其四周设置的模块的俯视图;
图3为本实用新型实施例提供的PCR仪和电控区的俯视图;
图4为本实用新型实施例提供的一种转盘式核酸检测装置的正面结构示意图;
图5本实用新型实施例提供的一种转盘式核酸检测装置的背面结构示意图。
上图中:
1-底座;
2-转盘;201-PCR孔板置放架;
3-核酸提取纯化模块;
4-移液模块;401-移液泵;402-第二驱动机构;403-第三驱动机构;
5-孔板热封模块;501-加热板;502-第四驱动机构;
6-真空除泡模块;601-负压系统;602-第一驱动机构;
7-PCR仪;
801-夹爪;802-第五驱动机构;803-第六驱动机构;804-第七驱动机构;
901-旋转电机;902-挡水板;
10-散热模块;
11-制冷保鲜模块;
12-电控区。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如水平、竖直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,仅是为了便于描述本申请和简化描述,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申请的限制。
本实用新型的核心是提供一种转盘式核酸检测装置,可实现核酸检测过程完全自动化,操作快速高效。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型提供的技术方案,下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
具体地,请参考图1-图5,本实用新型提供的一种转盘式核酸检测装置,包括:底座1、转盘2、核酸提取纯化模块3、移液模块4、孔板热封模块5、PCR仪7以及机械手模块。
核酸提取纯化模块3用于核酸的纯化和提取,移液模块4用于吸取核酸提取单元中的提取纯化后的介质并转移至孔板热封模块5的PCR孔板内,孔板热封模块5用于将PCR孔板和封膜贴纸表面粘合,PCR仪7用于分析并生成核酸结果。
转盘2可转动设置于底座1上,核酸提取纯化模块3、移液模块4和孔板热封模块5设置于底座1上,且绕转盘2的周向间隔布置,转盘2上设置有分别用于与核酸提取纯化模块3、移液模块4和孔板热封模块5对接的核酸提取位、移液位和密封位。核酸提取位用于安装试剂盒,移液位用于安装移液器枪头盒,密封位用于安装封膜工装和PCR孔板。其中,试剂盒用于存放待提取纯化的细胞组织溶液,移液器枪头盒,PCR孔板用于放置经过核酸提取纯化模块3后的核酸分子。转盘2由装在其下面的电机带动旋转,可将转盘2上码放的试剂盒(深孔板)、移液器枪头盒、封膜工装、PCR孔板分别转运到上述对应功能模块的正下方。
PCR仪7设置于底座1上,机械手模块用于将密封后的PCR孔板转移至PCR仪7内。
需要说明的是,移液模块4上的移液枪组件从移液器枪头盒拿取吸液枪头,在套取对应数量的吸液枪头时,进行下一步移液工作。吸液枪头使用完后丢弃。
本方案提供的转盘式核酸检测装置,通过设置一个可旋转的转盘2,将核酸提取纯化模块3、移液模块4和孔板热封模块5设置于转盘2的四周,转盘2上方对应位置设置试剂盒、移液器枪头盒、封膜工装和PCR孔板等工装,当转盘2上的工装旋转至各个功能模块的下方,即可开始实验流程,依次实现核酸提取纯化、移液、热封,通过机械手模块将热封后的PCR孔板移至PCR仪7内生成检测结果。从而可实现核酸检测过程完全自动化,操作快速高效。
本方案还包括设置于底座1上的真空除泡模块6,用于去除PCR孔板内液体中的小气泡,核酸提取纯化模块3、移液模块4、孔板热封模块5和真空除泡模块6依次绕转盘2的周向间隔布置。
在具体实施例中,真空除泡模块6包括第一机架、负压系统601和第一驱动机构602。
第一机架设置于底座1上,第一驱动机构602的固定端设置于第一机架上,第一驱动机构602的活动端连接负压系统601,用于驱动负压系统601沿高度方向移动,以实现第一驱动机构602带动负压系统601升降的功能。负压系统601用于通过抽负压方式去除PCR孔板内液体中的小气泡。当负压系统601扣在需要消除气泡的PCR孔板上时,两者之间形成一个密闭腔体,利用负压系统601上安装的真空泵抽负压的方法去除PCR孔板液体中的小气泡。
核酸提取纯化模块3基于磁套法核酸提取设计,在核酸提取过程中,以磁珠为载体,利用磁珠在高盐低PH值下吸附核酸,在低盐高PH值下与核酸分离的原理,通过控制核酸提取纯化模块3中磁棒与磁棒套之间的运动,实现磁珠转移而完成核酸的整个提取纯化过程。
在具体实施方式中,核酸提取纯化模块3包括振动搅拌装置、试剂盒、磁力棒、磁棒套和磁力架。
试剂盒上设有用于容纳提取介质的试剂孔,磁力棒固定在磁力架上。振动搅拌装置与磁力架连接。磁棒套活动套在磁力棒上,磁棒套安装在振动搅拌装置上,振动搅拌装置用于带动磁力棒和磁棒套上下往复振动。具体的,试剂盒的内部可以根据实际检测需要设计成多个矩阵式排布的试剂孔。
磁套法核酸提取属于纳米科技与生物技术的完美结合,具有其它DNA提取方法不可比拟的优势:
(1)样本需求量低:微量的材料即可提到高浓度的核酸;(2)操作简单快速:整个操作流程基本分为五步(裂解、结合、洗涤、干燥、洗脱),全程无需离心操作。(3)质量稳定可靠:游离的磁珠与核酸的结合量更大,特异性的结合使得核酸纯度更高,且可通过控制磁珠表面基团来调节核酸回收量;(4)全自动化操作:采用核酸提取仪可实现自动化、高通量操作,一键启动,即可实现几十甚至几百个样品的提取。
移液模块4包括第二机架、移液泵401、第二驱动机构402和第三驱动机构403。
第二机架设置于底座1上。第二驱动机构402的固定端与第二机架连接、活动端与第三驱动机构403的固定端连接,第二驱动机构402用于驱动第三驱动机构403沿高度方向移动,以实现移液泵401升降的功能。第三驱动机构403的活动端与移液泵401连接,第三驱动机构403用于驱动移液泵401沿高度方向移动,以实现移液泵401液体吸取释放的功能。移液泵401上用于设置移液器枪头。
移液泵401控制移液枪把提取纯化完成的核酸从试剂盒中吸出,通过第三驱动机构403自动转移到PCR孔板中,通过移液泵401和移液枪的精准移液,无需操作人员的参与,避免了操作人员及环境污染,更加安全高效。
孔板热封模块5包括第三机架、加热板501和第四驱动机构502。
第三机架设置于底座1上,第四驱动机构502的固定端与第三机架连接、活动端与加热板501连接,第四驱动机构502用于驱动加热板501沿高度方向移动,实现带动加热板501升降的功能,并提供一定的按压力度。加热板501具有加热功能。通过高温高压使封膜贴纸与PCR孔板上表面粘合实现密封。
在具体实施例中,机械手模块包括夹爪801、第五驱动机构802、第六驱动机构803和第七驱动机构804,第五驱动机构802的活动端与夹爪801连接,用于驱动夹爪801旋转,第六驱动机构803的活动端与第五驱动机构802的固定端连接,用于驱动第五驱动机构802带动夹爪801沿高度方向移动,第七驱动机构804的固定端与底座1连接,第七驱动机构804的活动端与第六驱动机构803的固定端连接,用于驱动第六驱动机构803沿水平方向移动。机械手模块可以从转盘2码放区抓起PCR孔板放进PCR仪7器中,检测完成后再放回原位置或指定位置。
其中,夹爪801本身可通过驱动机构带动其开合,以实现夹取的目的。
当然,机械手模块还可以采用其他形式,具体包括转动基座、旋转直流电机、夹爪801、多个关节臂、以及多个直流伺服电机,旋转直流电机用于驱动转动基座旋转,多个关节臂首尾依次可转动连接、且首端与转动基座可转动连接、末端与夹爪801连接,各关节臂的转轴设置一个直流伺服电机。机械手模块可通过转动基座和多个关节臂实现多自由度的动作,重复实现抓取孔板热封模块5上密封后的PCR孔板并移动至PCR仪7内的操作。
本方案还包括设置于转盘2上的PCR孔板置放架201。PCR孔板置放架201位于转盘2上方一处独立区域,专门用来放置另一块PCR孔板。
上述设置中,通过控制第六驱动机构803,使夹爪801可以沿竖直方向运动,控制第七驱动机构804,使夹爪801可以沿水平方向运动,通过控制第五驱动机构802,使夹爪801可以原地正反方向在一定角度上的旋转。最终夹爪801可以实现在转盘2、PCR仪7、PCR孔板置放架201之间来回抓取PCR孔板的功能。
本方案还包括挡水模块,用于对核酸提取纯化模块3和移液模块4实现挡水。挡水模块包括设置于转盘2的轴心处的旋转电机901以及与旋转电机901的转轴连接的挡水板902。挡水板902由旋转电机901带动旋转,旋转电机901安装位置与转盘2同轴,使挡水板902能够以转盘2的圆心为轴,在核酸提取纯化模块3和移液模块4之间旋转。
本方案还包括散热模块10,用于对转盘2上的工装进行散热,如图1所示的散热风扇。
为了进一步提高冷却效果,本方案还包括制冷保鲜模块11,制冷保鲜模块11设置于转盘2的下方。制冷保鲜模块11用一块帕尔贴来制冷,整个模块在一个升降电机的推动下可实现上下小幅度移动的功能,使其可以与转盘2下表面接触或分离。具体的,核酸提取纯化模块3的正下方可以设置一个可升降的制冷保鲜模块11。
本案还设置有电控区12,电控区12内设置有总控制系统以及用于与总控制系统的多个控制模块,各控制模块分别用于控制各模块及其对应的驱动机构的电机驱动。
在上述具体实施例的基础上,第一驱动机构602、第二驱动机构402、第三驱动机构403、第四驱动机构502、第六驱动机构803和第七驱动机构804可以为直线驱动电机,还可以为直线模组,直线模组可采用直线电机模组、直线导轨模组或滚珠丝杠模组中的任意一种形式。
第五驱动机构802可以为旋转电机。
皮带型直线模组、滚珠丝杆直线模组、直线电机模组三大类,其中皮带型直线模组由皮带、直线导轨、铝合金型材、联轴器、马达、光电开关等组成;滚珠丝杆直线模组由滚珠丝杆、直线导轨、铝合金型材、滚珠丝杆支撑座、联轴器、马达、光电开关等组成;直线电机模组由铝合金型材、滑块、动子(电机)、定子(磁钢)、光栅尺、霍尔传感器、直线导轨等组成。由于直线电机模组、直线导轨模组或滚珠丝杠模组属于现有结构,具体连接方式在此不再赘述。
上述设置,通过核酸提取纯化模块3提取核酸,然后通过移液模块4将提取好的核酸从试剂盒中转移到PCR孔板中,通过孔板热封模块5将PCR孔板热封起来,用真空除泡模块6将PCR孔板中液体试剂的气泡去除,最终通过机械手模块放入PCR仪7器中检测,生成报告。只需将试剂盒及配套工装同时放入仪器中,就可以直接出结果。本系统可以同时完成一定数量的样本分析,大大减少了人工操作量,提高了检测效率,节省大量人力和时间成本。
本方案集成了核酸提取纯化、核酸转板、孔板热封、真空除泡、风冷降温、制冷保鲜、防串液挡水板902以及PCR仪7的功能,并且可扩展功能模块。功能整合后,通过合理的结构布局,使仪器结构紧凑,占地面积小。
功能模块的排布不仅局限于本申请中的形式,根据需要可以替换或增加或减少。转盘2码放区不仅局限于图片中排布,根据需要可以改变码放顺序增加或减少。
综上,本实用新型提出了一种转盘式核酸检测装置,将上述的各个功能模块及工艺流程集中到一台仪器中完成,只需操作者放入试剂,过程都是全自动来完成,只需等待结果既可。
本系统可以同时完成一定数量的样本分析,减少了人工操作步骤,提高了效率,节约时间,节省了人力,降低了成本。通过合理的空间布局,仪器结构紧凑,尺寸小,易于操作。
在本申请的描述中,多个的含义是两个以上,如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
如本申请和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
其中,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“/”表示或的意思,例如,A/B可以表示A或B;本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,在本申请实施例的描述中,“多个”是指两个或多于两个。
本申请的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。
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。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以对本实用新型进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种转盘式核酸检测装置,其特征在于,包括:底座、转盘、核酸提取纯化模块、移液模块、孔板热封模块、PCR仪以及机械手模块;
所述核酸提取纯化模块用于核酸的纯化和提取,所述移液模块用于吸取所述核酸提取单元中的提取纯化后的介质并转移至所述孔板热封模块的PCR孔板内,所述孔板热封模块用于将PCR孔板和封膜贴纸表面粘合,所述PCR仪用于分析并生成核酸结果;
所述转盘可转动设置于所述底座上,所述核酸提取纯化模块、所述移液模块和所述孔板热封模块均设置于所述底座上,且绕所述转盘的周向间隔布置,所述转盘上设置有分别用于与所述核酸提取纯化模块、所述移液模块和所述孔板热封模块对接的核酸提取位、移液位和密封位,所述核酸提取位用于安装试剂盒,所述移液位用于安装移液器枪头盒,所述密封位用于安装封膜工装和PCR孔板;
所述PCR仪设置于所述底座上,所述机械手模块用于将密封后的所述PCR孔板转移至所述PCR仪内。
2.根据权利要求1所述的转盘式核酸检测装置,其特征在于,还包括设置于所述底座上的真空除泡模块,用于去除PCR孔板内液体中的小气泡,所述核酸提取纯化模块、所述移液模块、所述孔板热封模块和所述真空除泡模块依次绕所述转盘的周向间隔布置。
3.根据权利要求2所述的转盘式核酸检测装置,其特征在于,所述真空除泡模块包括第一机架、负压系统和第一驱动机构,所述第一机架设置于所述底座上,所述第一驱动机构的固定端设置于所述第一机架上,所述第一驱动机构的活动端连接所述负压系统,用于驱动所述负压系统沿高度方向移动,所述负压系统用于通过抽负压方式去除所述PCR孔板内液体中的小气泡。
4.根据权利要求1所述的转盘式核酸检测装置,其特征在于,所述移液模块包括第二机架、移液泵、第二驱动机构和第三驱动机构,所述第二机架设置于所述底座上,所述第二驱动机构的固定端与所述第二机架连接、活动端与所述第三驱动机构的固定端连接,用于驱动所述第三驱动机构沿高度方向移动,所述第三驱动机构的活动端与所述移液泵连接,用于驱动所述移液泵沿高度方向移动,所述移液泵上用于设置移液器枪头;
和/或,所述孔板热封模块包括第三机架、加热板和第四驱动机构,所述第三机架设置于所述底座上,所述第四驱动机构的固定端与所述第三机架连接、活动端与所述加热板连接,用于驱动所述加热板沿高度方向移动。
5.根据权利要求1所述的转盘式核酸检测装置,其特征在于,所述机械手模块包括夹爪、第五驱动机构、第六驱动机构和第七驱动机构,所述第五驱动机构的活动端与所述夹爪连接,用于驱动所述夹爪旋转,所述第六驱动机构的活动端与所述第五驱动机构的固定端连接,用于驱动所述第五驱动机构带动所述夹爪沿高度方向移动,所述第七驱动机构的固定端与所述底座连接,所述第七驱动机构的活动端与所述第六驱动机构的固定端连接,用于驱动所述第六驱动机构沿水平方向移动。
6.根据权利要求1所述的转盘式核酸检测装置,其特征在于,还包括设置于所述转盘上的PCR孔板置放架。
7.根据权利要求1所述的转盘式核酸检测装置,其特征在于,还包括挡水模块,用于对所述核酸提取纯化模块和所述移液模块实现挡水。
8.根据权利要求7所述的转盘式核酸检测装置,其特征在于,所述挡水模块包括设置于所述转盘的轴心处的旋转电机以及与所述旋转电机的转轴连接的挡水板。
9.根据权利要求1所述的转盘式核酸检测装置,其特征在于,还包括散热模块,用于对所述转盘上的工装进行散热。
10.根据权利要求1所述的转盘式核酸检测装置,其特征在于,还包括制冷保鲜模块,所述制冷保鲜模块设置于所述转盘的下方。
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