一种核酸检测前处理仪

技术领域

本发明涉及一种核酸检测前处理仪，主要用于生物样本中核酸的提取，属于核酸检测技术领域。

背景技术

现有技术中在进行核酸检测前，需要对原始样本(如咽拭子、肺泡灌洗液、血液等)进行核酸提取处理。目前临床应用上比较常见的是磁珠法，即先将原始样本从原始保存管里吸出，加入到裂解液中，振荡混匀，利用裂解液破坏原始样本中目标的细胞结构，使得细胞中的核酸释放出来；然后加入经过表面基团处理的磁珠，吸附核酸，再利用磁铁吸附粘有核酸的磁珠，并转移到洗涤液1中；移走磁铁，让磁珠在洗涤液中悬浮，再次利用磁铁吸附粘有核酸的磁珠，并转移到洗涤液2中；然后弃去洗涤液2，让粘有核酸的磁珠挥发晾干表面液体，并转移到洗脱液中；移走磁铁，让磁珠在洗脱液中悬浮，此时核酸与磁珠解离，从磁珠上释放出来，利用磁铁吸走磁珠，则剩下含有提取后的核酸的洗脱液。将此洗脱液作为上机样本，加入到配制好的检测液中，装入专用的PCR管，盖上管盖，放入PCR仪中，即可进行扩增检测(PCR：全称Polymerase Chain Reaction,中文聚合酶链式反应)。整个前处理过程操作复杂，需要专业的技术人员，通常需要2-3小时的操作时间。

可以看出，现有的技术主要缺陷在于：

(1)整个前处理过程操作复杂，需要专业的技术人员；(2)即便使用核酸提取仪，也仅取代了裂解、洗涤和洗脱的过程，原始样本吸取、上机样本吸取、原始保存管开盖关盖和PCR管加盖均需手工完成；(3)总体处理时间长，一般要2-3小时，即便使用核酸提取仪，也要1-2小时；(4)若原始样本为传染性样本，开盖、取样的过程增加了传播风险，对操作人员不利。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种核酸检测前处理仪，该处理仪操作简便、工作效率高。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种核酸检测前处理仪，包括预置于处理仪内的样本管、96孔板和八联管，还包括安装于处理仪内的：

拧盖装置，设于样本管旁，用于夹紧样本管并松开或拧紧样本管管盖；

移液器，设于处理仪内上方，用于携取转移样本；

磁棒位移装置，设于96孔板旁，用于吸附样本核酸与磁珠，实现对上述96孔板内样本进行提取操作；

八联管接收装置，设于处理仪内下方，用于接收提取后的样本待检测。

作为优选，所述拧盖装置包括夹具和旋转头，所述夹具夹紧样本管，并通过旋转头带动样本管管盖旋转，松开或拧紧样本管管盖。

作为优选，所述的夹具在X轴向和Y轴向上移动，实现在不同样本管之间切换；所述的旋转头在X轴向、Y轴向和Z轴向上移动，实现在不同样本管之间切换。

作为优选，还包括吸头和排废口，所述移液器在X轴向、Y轴向和Z轴向上移动，从而套取不同的吸头，并通过吸头吸取样本；所述的处理仪设有排废口，使用后的吸头通过排废口推弃。

作为优选，所述磁棒位移装置包括位移磁棒和磁棒套，所述的位移磁棒插入磁棒套，位移磁棒通过位移吸附带有样本的磁珠，进行提取操作包括洗涤、晾干和洗脱。

作为优选，所述的八联管接收装置包括八联管架、取盖器和滑动轨道，提取后的样本通过移液器转移到八联管架的八联管中，所述取盖器将八联管盖紧；所述的八联管架沿滑动轨道滑动连接。

作为优选，还包括温控器，所述的处理仪内设温控器。

作为优选，还包括空气过滤系统，所述的处理仪内设空气过滤系统。

作为优选，所述的96孔板预先分装包括：列1、列4为裂解液；列2、列5为洗涤液1；列3、列6为磁珠；列8、列11为洗涤液2；列9、列12为洗脱液。

作为优选，所述的空气过滤系统包括进气风扇、进气过滤、排气风扇和排气过滤，所述的进气风扇、进气过滤设于处理仪上部，排气风扇、排气过滤设于处理仪下部。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1.通过夹具夹持样本管，并利用电机带动旋转头，实现自动拧盖。旋转头在拧盖过程中逐渐上移或下压，从而使样本管管盖完全打开或关闭。通过移液器配合吸头，可以吸取设定体积的液体样本。从而实现原始样本的自动取样，代替人工操作。

2.每个样本管在取样之后，样本管管盖能重新拧紧，减少了泄露的风险和交叉污染的可能性。

3.使用后的吸头通过排废口自动排出仪器，减少污染的风险。

4.磁棒和磁棒套的配合应用，可以实现核酸提取步骤的自动化，与普通核酸提取仪的功能一致。

5.移液器配合吸头，可以吸取96孔板中设定孔位中设定体积的液体样本。实现核酸样本加样的自动化。

6.八联管在加样完成之后，可通过取盖器夹取八联管盖，并自动盖紧八联管，实现了八联管加盖的自动化。

7.原始样本取样、核酸提取、核酸样本加样和八联管加盖等步骤的一体化配合，大大提升了总体自动化程度，提高了操作效率。

8.仪器采取上进风下排风的方式，形成垂直气流，可减少样本之间的交叉污染。并且进风和排风均采样HEPA过滤，实现外部空气不污染样本和试剂，内部空气不污染环境和操作人员。大大提升整体操作步骤的安全性。

9.八联管架和八联管盖架整体采用轨道式抽拉，方便在操作前加载八联管和八联管盖。

10.96孔板底部配有完全贴合的金属模块(温控器)，可以独立控制单一列的升降温，实现对特定溶液的加热。

附图说明

图1为本产品正面结构视图。

图2为图1局部的示意图。

图3为本产品局部的侧视图。

图4为本产品局部的俯视图。

图5为本产品中96孔板试剂对应孔位示意图。

图6为本产品的主电路图。

图7为本产品的模块连接线图。

图中：1、旋转头；2、夹具；3、移液器；4、位移磁棒；5、取盖器；6、样本架；7、吸头盒A；8、96孔板；9、八联管架；10、八联管盖架；11、样本管；111、样本管管盖；12、滑动轨道；13、吸头；14、磁棒套；15、吸头盒B；16、排废口；17、Y向导轨；18、X向导轨；19、进气风扇；20、进气过滤；21、排气风扇；22、排气过滤；23、温控器。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。

设计构思：整体仪器运动部分为四个功能模块，分别是开关盖模块、移液模块、磁棒模块和加盖模块，同时仪器在功能上配备温控模块，可以调节前处理过程中的温度，以达到更好的处理效果。此外，仪器配备上下高效空气过滤系统，使进入仪器的空气不带入外来污染，影响测试结果，排出仪器的空气不对使用环境造成污染，使用人员更安全。

本实施例的产品是通过现有控制芯片运行相应程序来实现功能，如图6、7所示是以PLC芯片为例，由于实现方式及连接方式较多，故不做详述，凡能够实现本产品相同或等同功能的均落入保护范围。

实施例一：

如图1-5所示，本产品是一种核酸检测前处理仪，包括预置于处理仪内的样本管11、96孔板8和八联管，还包括安装于处理仪内的：拧盖装置，设于样本管11旁，用于夹紧样本管11并松开或拧紧样本管管盖111；移液器3，设于处理仪内上方，用于携取转移样本；磁棒位移装置，设于96孔板旁，用于吸附样本核酸与磁珠，实现对上述96孔板8内样本进行提取操作；八联管接收装置，设于处理仪内下方，用于接收提取后的样本待检测。

更为具体地，本实施例的拧盖装置包括夹具2和旋转头1，夹具2夹紧样本管11，并通过旋转头1带动样本管管盖111旋转，松开或拧紧样本管管盖111。

本实施例的夹具2在X轴向和Y轴向上移动，实现在不同样本管11之间切换，如本实施例中的Y向导轨17和X向导轨18起到导向作用，同理，旋转头1在X轴向、Y轴向和Z轴向上移动，实现在不同样本管11之间切换。

本实施例还包括吸头13和排废口16，移液器3在X轴向、Y轴向和Z轴向上移动，从而套取不同的吸头13，并通过吸头13吸取样本；所述的处理仪设有排废口16，使用后的吸头13通过排废口16推弃。

本实施例的磁棒位移装置包括位移磁棒4和磁棒套14，位移磁棒4插入磁棒套14，位移磁棒4通过位移吸附带有样本的磁珠，进行提取操作包括洗涤、晾干和洗脱。

本实施例的八联管接收装置包括八联管架9、取盖器5和滑动轨道12，提取后的样本通过移液器3转移到八联管架9的八联管中，取盖器5将八联管盖紧；八联管架9沿滑动轨道12滑动连接。

本实施例还包括温控器23和空气过滤系统，处理仪内设温控器23和空气过滤系统，其中，空气过滤系统包括进气风扇19、进气过滤20、排气风扇21和排气过滤22，进气风扇19、进气过滤20设于处理仪上部，排气风扇21、排气过滤22设于处理仪下部。

本实施例的96孔板8预先分装包括：列1、列4为裂解液，列2、列5为洗涤液1；列3、列6为磁珠；列8、列11为洗涤液2；列9、列12为洗脱液。

工作过程如下：

首先，将采集有临床样本的样本管11加载到样本架6上，一次可加载16个样本。将预装有核酸提取试剂的96孔板8，撕掉封膜后，加载到图1的96孔板8的位置。预装有检测液的八联管加载到图1的八联管架9的位置，八联管盖加载到图1的八联管盖10的位置。

夹具2可以在电机作用下夹紧样本管11，使之无法自身转动。夹具2可以在X轴向和Y轴向上移动，从而实现在不同样本管之间切换的功能。

旋转头1在旋转电机作用下带动样本管管盖旋转，松开或拧紧样本管管盖。旋转头1整体模块可以在X轴向、Y轴向和Z轴向上移动，从而实现在不同样本管之间切换的功能。

旋转头1松开样本管11的管盖后，移液器3下移，从吸头盒A-7中套取一个吸头，如图2中移液器3与吸头13所示。移液器3可以在X轴向、Y轴向和Z轴向上移动，从而准确套取不同的吸头。

移液器3连同吸头13一起移动到已打开管盖的样本管上方，然后下移，使吸头13没入样本管中液面下方，移液器3在泵的作用下吸取200uL样本。

移液器3携带吸取的样本转移到96孔板8上方，然后下移，移液器3在泵的作用下将200uL样本注入96孔板8中。

移液器3在电机带动下再次上移，并横向移动到图4所示的排废口16上方，将吸头13推弃。

依次反复操作，将不同的样本管中的样本分别转移到96孔板的列1和列4含裂解液的不同孔中。

如图1所示，磁棒4(位移磁棒4)插入图3所示的磁棒套14中，并一同下移至图5所示的96孔板列3和列6含有磁珠的孔中。

静置30-60秒后，将吸附有磁珠的磁棒套14连同磁棒4，一同上移并横向移动到96孔板列1和列4含裂解液+样本的孔中。

向上抽离磁棒4，保存磁棒套14不动，失去磁力的磁珠释放到裂解液+样本的混合液体中。电机带动磁棒套14上下微幅振动，使孔中的液体混合均匀。然后将磁棒套14从孔中抽离。

静置5-10分钟后，磁棒4插入磁棒套14，并一同插入96孔板列1和列4的孔中，吸附磁珠，然后上移并横向移动到图5所示的96孔板列2和列5含有洗涤液1的孔中。

向上抽离磁棒4，保存磁棒套14不动，失去磁力的磁珠释放到洗涤液1中。电机带动磁棒套14上下微幅振动，使孔中的液体混合均匀。然后将磁棒套14从孔中抽离。

磁棒4插入磁棒套14，并一同插入96孔板列2和列5的孔中，吸附磁珠，然后上移并横向移动到图5所示的96孔板列8和列11含有洗涤液2的孔中。

向上抽离磁棒4，保存磁棒套14不动，失去磁力的磁珠释放到洗涤液2中。再次插入磁棒4，吸附磁珠，磁棒4和磁棒套14整体向上移动，使的磁棒套14的下端完全离开96孔板后，空中悬停1分钟。

随后横向移动到图5所示的96孔板列9和列12含有洗脱液的孔中。

向上抽离磁棒4，保存磁棒套14不动，失去磁力的磁珠释放到洗脱液中。电机带动磁棒套14上下微幅振动，使孔中的液体混合均匀。

重新插入磁棒4，吸附磁珠，磁棒4和磁棒套14整体上移，然后横向移动到96孔板列3和列6的孔中。提取结束。

如图1所示的移液器3在电机带动下移动到如图4所示的吸头盒B-15上方，然后下移套取一个吸头。移液器3连同吸头13，在电机带动下移动至图5所示的列9行A位置，下移使吸头13没入孔中液面下方，移液器3在泵的作用下吸取10uL样本。

移液器3携带吸取的样本转移到图4所示八联管架9上方，然后下移，在泵的作用下将吸头内的样本注入八联管架9中预装的检测液中。

移液器3在电机带动下再次上移，并横向移动到图4所示的排废口16上方，将吸头13推弃。

依次反复操作，直至将96孔板总列9和列12中的样本，全部分别转移到八联管架9中。

如图1所示的取盖器5在电机带动下，移动到如图3所示的八联管盖架10的上方，然后下移，抓取一个八联管盖。

取盖器5带着八联管盖横向移动到八联管上方，然后由电机带动下压，将八联管盖紧。如此反复，直至所有八联管盖紧。

整个程序结束。

本产品的改进之处主要在于：1、电机控制的夹具，可以稳固夹持多种外形的样本管。2、可正反旋转的旋转头，可实现样本管的开盖和关盖。3、夹具、旋转头、移液器、磁棒、磁棒套和取盖器相互配合的全流程自动化。4、96孔板和八联管底部可以独立控制单一列的升降温的温控器23。5、上进风和下排风的双重空气过滤系统。6、可兼容不同边缘形状八联管盖的取盖器。

本产品能通过一台全自动的仪器，替代现有技术中所有的手工操作。通过预先设定的程序，一键式操作，对操作人员的专业程度要求大大降低。缩短整体操作时间，30分钟内完成前处理操作。封闭式仪器，具备空气过滤系统和紫外灭菌系统，大大增强前处理操作的安全性。

实施例二：

基于实施例一的产品，本实施例可以采用更多可选方案包括：

(1)夹具可配合压力传感器，实现不同外形尺寸的样本管的夹持。

(2)旋转头可配合压力传感器，实现适应不同样本管盖松紧程度。

(3)吸头盒可以是整体盒状，也可以是架状，也可以是叠层的架状。

(4)吸头盒可以分不同规格吸头，如A、B，也可以仅有一种规格。

(5)移液器可以是单只，也可以是两只不同，以配合不同的吸头，实现不同体积液体的吸取。

(6)96孔板的孔形状可以是方形或圆形；底部可以是圆形或锥形；磁棒套底部可以是圆形、锥形或平底。

(7)八联管规格可以是0.1mL或0.2mL；八联管盖边缘可以是平的或波浪纹的。

(8)96孔板底部和八联管可以配有控温模块，也可以没有。

(9)样本管架、96孔板架、吸头盒和八联管架可以是固定在仪器底座上的，也可以是抽拉式，可以抽出方便加载。

(10)原始样本或核酸样本的取样体积可以自由设定。

(11)每个核酸操作步骤中，磁棒、磁棒套停留的时间也可以自由设定。

(12)原始样本可以是8、16个、32个、96个8的倍数，对应的八联管也可以是1排、2排等不同数量。

虽然已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。