CN220393740U - 一种全自动核酸检测分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种全自动核酸检测分析系统，包括核酸提取模块、移液模块、密封模块、PCR仪、第一平移机构、第二平移机构以及机械手模块。第一平移机构用于驱动移液模块在水平方向由第一位置移动至第二位置，当位于第一位置时，用于与核酸提取模块对接，当位于第二位置时，用于与密封模块对接；第二平移机构用于当移液模块移动至第一位置时，驱动核酸提取模块由初始位置移动至第一位置；机械手模块用于抓取密封模块上密封后的试剂管并移动至PCR仪内。通过增设第一平移机构、第二平移机构以及机械手模块，将核酸提取纯化、提取试剂的移液、试剂管的装液、密封试剂管、PCR的功能整合成为一个整体，可实现核酸检测过程完全自动化，操作快速高效。

Description

一种全自动核酸检测分析系统

技术领域

本实用新型属于核酸检测仪技术领域，特别涉及一种全自动核酸检测分析系统。

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，装入试剂管、封盖等操作后，将试剂管转移到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全自动核酸检测分析系统，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全自动核酸检测分析系统，包括：核酸提取模块、移液模块、密封模块以及PCR仪；

所述核酸提取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模块中的提取纯化后的介质并转移至所述密封模块的试剂管内，所述密封模块用于将试剂管和封膜贴纸表面粘合，所述PCR仪用于分析并生成核酸结果；

还包括：第一平移机构、第二平移机构以及机械手模块；

所述第一平移机构用于驱动所述移液模块由第一位置移动至第二位置，当位于所述第一位置时，用于与所述核酸提取模块对接，当位于所述第二位置时，用于与所述密封模块对接；

所述第二平移机构用于当所述移液模块移动至第一位置时，驱动所述核酸提取模块由初始位置移动至第一位置；

所述机械手模块用于抓取所述密封模块上密封后的试剂管并移动至所述PCR仪内。

可选的，在上述全自动核酸检测分析系统中，所述第一平移机构包括沿水平方向布置的第一直线模组以及沿竖直方向布置的第二直线模组，所述第一直线模组的活动端与所述第二直线模组的固定端连接，所述第二直线模组的活动端与所述移液模块连接；

和/或，所述第二平移机构包括沿水平方向布置的第三直线模组；

和/或，所述机械手模块包括夹具、沿水平方向布置的第四直线模组以及沿竖直方向布置的第五直线模组，所述第四直线模组的活动端与所述第五直线模组的固定端连接，所述第五直线模组的活动端与所述夹具连接。

可选的，在上述全自动核酸检测分析系统中，所述机械手模块包括转动基座、旋转直流电机、夹具、多个关节臂、以及多个直流伺服电机，所述旋转直流电机用于驱动所述转动基座旋转，所述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、末端与所述夹具连接，各所述关节臂的转轴设置一个所述直流伺服电机。

可选的，在上述全自动核酸检测分析系统中，还包括第三平移机构，所述第三平移机构用于当所述机械手模块移动至靠近所述PCR仪的第三位置时，驱动所述PCR仪由初始位置移动至第三位置。

可选的，在上述全自动核酸检测分析系统中，所述第三平移机构包括沿水平方向布置的第六直线模组。

可选的，在上述全自动核酸检测分析系统中，所述第一直线模组，和/或，所述第二直线模组，和/或，所述第三直线模组，和/或，所述第四直线模组，和/或，所述第五直线模组，和/或，所述第六直线模组为直线电机模组、直线导轨模组或滚珠丝杠模组。

可选的，在上述全自动核酸检测分析系统中，所述第三直线模组和所述第四直线模组均与所述第一直线模组垂直设置，所述第六直线模组与所述第四直线模组垂直设置。

可选的，在上述全自动核酸检测分析系统中，还包括底座，所述第一直线模组、所述第三直线模组、所述第四直线模组和所述第六直线模组中的固定端均与所述底座连接。

可选的，在上述全自动核酸检测分析系统中，所述核酸提取模块包括振动搅拌装置、深孔板、磁力棒、磁棒套和磁力架，所述深孔板上设有用于容纳提取介质的试剂盒，所述磁力棒固定在所述磁力架上，所述振动搅拌装置与所述磁力架连接，所述磁棒套活动套在所述磁力棒上，所述磁棒套安装在所述振动搅拌装置上，所述振动搅拌装置用于带动磁力棒和磁棒套上下往复振动。

可选的，在上述全自动核酸检测分析系统中，所述移液模块包括移液泵以及与所述移液泵连接的移液枪；

和/或，所述密封模块包括密封试剂管、下压电机和加热装置；

所述PCR仪采用自动开闭合门结构。

本实用新型提供了一种全自动核酸检测分析系统，其有益效果在于：

通过增设第一平移机构、第二平移机构以及机械手模块，将核酸提取纯化、提取试剂的移液、试剂管的装液、密封试剂管、PCR的功能整合成为一个整体，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全自动核酸检测分析系统的俯视图；

图2为本实用新型实施例提供的一种全自动核酸检测分析系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种全自动核酸检测分析系统正面的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种全自动核酸检测分析系统背面的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的机械手模块的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的密封试剂管的结构示意图。

上图中：

1-核酸提取模块；101-深孔板试剂盒；102-磁棒套；

2-移液模块；201-移液泵；

3-密封模块；301-密封试剂管；

4-PCR仪；

5-机械手模块；501-夹具；502-第四直线模组；503-第五直线模组；

6-第一平移机构；

7-第二平移机构；

8-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全自动核酸检测分析系统，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6，本实用新型提供的一种全自动核酸检测分析系统，包括：核酸提取模块1、移液模块2、密封模块3、PCR仪4、第一平移机构6、第二平移机构7以及机械手模块5。

核酸提取模块1用于核酸的纯化和提取，移液模块2用于吸取核酸提取模块1中的提取纯化后的介质并转移至密封模块3的试剂管内，密封模块3用于将试剂管和封膜贴纸表面粘合，PCR仪4用于分析并生成核酸结果。

第一平移机构6用于驱动移液模块2在水平方向由第一位置移动至第二位置，当位于第一位置时，用于与核酸提取模块1对接，当位于第二位置时，用于与密封模块3对接。

第二平移机构7用于当移液模块2移动至第一位置时，驱动核酸提取模块1由初始位置移动至第一位置，使移液模块2能够吸取核酸提取模块1中提取纯化后的介质。

机械手模块5用于抓取密封模块3上密封后的试剂管并移动至PCR仪4内。

本方案提供的全自动核酸检测分析系统，通过增设第一平移机构6、第二平移机构7以及机械手模块5，将核酸提取纯化、提取试剂的移液、试剂管的装液、密封试剂管301、PCR的功能整合成为一个整体，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，即可实现核酸检测过程完全自动化，操作快速高效。

在具体实施例中，第一平移机构6包括沿水平方向布置的第一直线模组以及沿竖直方向布置的第二直线模组，第一直线模组的活动端与第二直线模组的固定端连接，第二直线模组的活动端与移液模块2连接。第一直线模组用于驱动第二直线模组带动移液模块2沿水平方向移动，第二直线模组用于驱动移液模组沿竖直方向进行升降移动。

第二平移机构7包括沿水平方向布置的第三直线模组。第三直线模组用于驱动核酸提取模块1沿水平方向移动。

机械手模块5包括夹具501、沿水平方向布置的第四直线模组502以及沿竖直方向布置的第五直线模组503，第四直线模组502的活动端与第五直线模组503的固定端连接，第五直线模组503的活动端与夹具501连接。第四直线模组502用于驱动第五直线模组503带动夹具501沿水平方向移动，第五直线模组503用于驱动夹具501沿竖直方向进行升降移动。

其中，夹具501本身可通过驱动电机带动其开合，以实现夹取的目的。

当然，机械手模块5还可以包括转动基座、旋转直流电机、夹具501、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、末端与夹具501连接，各关节臂的转轴设置一个直流伺服电机。机械手模块5可通过转动基座和多个关节臂实现多自由度的动作，重复实现抓取密封模块3上密封后的试剂管并移动至PCR仪4内的操作。

进一步的，本方案还包括第三平移机构，第三平移机构用于当机械手模块5移动至靠近PCR仪4的第三位置时，驱动PCR仪4由初始位置移动至第三位置。

第三平移机构包括沿水平方向布置的第六直线模组。第六直线模组用于驱动PCR仪4沿水平方向移动。

在上述具体实施例的基础上，第一直线模组、第二直线模组、第三直线模组、第四直线模组502、第五直线模组503和第六直线模组均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。

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。

为了对各模块进行合理布置，第三直线模组和第四直线模组502均与第一直线模组垂直设置，第六直线模组与第四直线模组502垂直设置。如图1所示，第一直线模组、第三直线模组、第四直线模和第六直线模组分别位于矩形的四个边。

如此布置，可使仪器结构紧凑，尺寸小，操作简单快捷，时效性高。本申请中的功能模块和布局排布不只限于文中涉及的情况。根据实际需要也可以扩增，也可以实现各种组合，不仅限于文中检测数量和组合。

本案还包括底座，第一直线模组、第三直线模组、第四直线模组502和第六直线模组中的固定端均与底座连接。

核酸提取模块1采用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，通过控制核酸提取模块1，实现磁珠转移而完成核酸的整个提取纯化过程。

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，大多可在30～60分钟内完成；

(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；

(5)安全无毒无害：试剂不含酚、氯仿等有毒化学试剂，完全符合现代化环保理念。

在一种具体实施方式中，核酸提取模块1包括振动搅拌装置、深孔板、磁力棒、磁棒套102和磁力架。深孔板上设有若干用于放置细胞组织的溶液孔的试剂盒，溶液孔具有预埋的磁珠。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102活动套在磁力棒上，磁棒套102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102上下往复振动。其中，深孔板试剂盒101的内部可以根据实际检测需要设计成多个矩阵式排布的溶液孔。

移液模块2包括移液泵201以及与移液泵201连接的移液枪。移液模块2通过移液泵201上的移液枪对提取好的试剂进行吸取，通过第一直线模组移液至密封模块3的试剂管内。移液泵201控制移液枪把提取纯化完成的核酸从深孔板中吸出，通过第一平移机构6自动转移到密封模块3的试剂管中，通过移液泵201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。

密封模块3包括密封试剂管301、下压电机和加热装置。密封模块3通过下压电机下压将试剂管盖压入到试剂管中，达到密封的作用。将核酸提取后的液体移至PCR检测的密封试剂管301后，通过下压电机和加热装置完成密封试剂管301和试剂盖的自动密封，自动做好PCR检测前的准备工作。

机械手模块5通过夹具501对已密封的试剂管的抓取，通过第四直线模组502的运动带动夹具501运动，将试剂管放置于PCR仪4上，进行检测。

PCR仪4采用自动开闭合门，便于试剂管放入PCR仪4中，采用矩阵型多孔位的测试。

本案还设置有电控区8，电控区8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平移机构的电机驱动。

操作前，需要将深孔板试剂盒101，移液枪头盒，试剂管，试剂管盖需要操作人员上料于指定的位置上，一键操作入舱，既可以完成整个检测过程。

将试样放入核酸提取模块1中，自动完成试样提取，并通过移液模块2自动转移到密封模块3的试剂管中，实现自动密封，又经机械手模块5移至到PCR仪4上分析，分析完成后，将试剂管输送出仪器，生成报告。

综上，本实用新型提出了一种全自动核酸检测分析系统，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)

1.一种全自动核酸检测分析系统，其特征在于，包括：核酸提取模块、移液模块、密封模块以及PCR仪；

所述核酸提取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模块中的提取纯化后的介质并转移至所述密封模块的试剂管内，所述密封模块用于将试剂管和封膜贴纸表面粘合，所述PCR仪用于分析并生成核酸结果；

还包括：第一平移机构、第二平移机构以及机械手模块；

所述第一平移机构用于驱动所述移液模块由第一位置移动至第二位置，当位于所述第一位置时，用于与所述核酸提取模块对接，当位于所述第二位置时，用于与所述密封模块对接；

所述第二平移机构用于当所述移液模块移动至第一位置时，驱动所述核酸提取模块由初始位置移动至第一位置；

所述机械手模块用于抓取所述密封模块上密封后的试剂管并移动至所述PCR仪内。

2.根据权利要求1所述的全自动核酸检测分析系统，其特征在于，所述第一平移机构包括沿水平方向布置的第一直线模组以及沿竖直方向布置的第二直线模组，所述第一直线模组的活动端与所述第二直线模组的固定端连接，所述第二直线模组的活动端与所述移液模块连接；

和/或，所述第二平移机构包括沿水平方向布置的第三直线模组；

和/或，所述机械手模块包括夹具、沿水平方向布置的第四直线模组以及沿竖直方向布置的第五直线模组，所述第四直线模组的活动端与所述第五直线模组的固定端连接，所述第五直线模组的活动端与所述夹具连接。

3.根据权利要求2所述的全自动核酸检测分析系统，其特征在于，所述机械手模块包括转动基座、旋转直流电机、夹具、多个关节臂、以及多个直流伺服电机，所述旋转直流电机用于驱动所述转动基座旋转，所述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、末端与所述夹具连接，各所述关节臂的转轴设置一个所述直流伺服电机。

4.根据权利要求2所述的全自动核酸检测分析系统，其特征在于，还包括第三平移机构，所述第三平移机构用于当所述机械手模块移动至靠近所述PCR仪的第三位置时，驱动所述PCR仪由初始位置移动至第三位置。

5.根据权利要求4所述的全自动核酸检测分析系统，其特征在于，所述第三平移机构包括沿水平方向布置的第六直线模组。

6.根据权利要求5所述的全自动核酸检测分析系统，其特征在于，所述第一直线模组，和/或，所述第二直线模组，和/或，所述第三直线模组，和/或，所述第四直线模组，和/或，所述第五直线模组，和/或，所述第六直线模组为直线电机模组、直线导轨模组或滚珠丝杠模组。

7.根据权利要求5所述的全自动核酸检测分析系统，其特征在于，所述第三直线模组和所述第四直线模组均与所述第一直线模组垂直设置，所述第六直线模组与所述第四直线模组垂直设置。

8.根据权利要求5所述的全自动核酸检测分析系统，其特征在于，还包括底座，所述第一直线模组、所述第三直线模组、所述第四直线模组和所述第六直线模组中的固定端均与所述底座连接。

9.根据权利要求1所述的全自动核酸检测分析系统，其特征在于，所述核酸提取模块包括振动搅拌装置、深孔板、磁力棒、磁棒套和磁力架，所述深孔板上设有用于容纳提取介质的试剂盒，所述磁力棒固定在所述磁力架上，所述振动搅拌装置与所述磁力架连接，所述磁棒套活动套在所述磁力棒上，所述磁棒套安装在所述振动搅拌装置上，所述振动搅拌装置用于带动磁力棒和磁棒套上下往复振动。

10.根据权利要求1所述的全自动核酸检测分析系统，其特征在于，所述移液模块包括移液泵以及与所述移液泵连接的移液枪；

和/或，所述密封模块包括密封试剂管、下压电机和加热装置；

所述PCR仪采用自动开闭合门结构。