一种全自动加样装置

技术领域

本发明涉及分子诊断技术领域，更具体地说，涉及一种全自动加样装置。

背景技术

在进行分子诊断时，需要对核酸进行提取，再通过仪器进行定量分析，在自动提取扩增分子诊断设备中，仪器需要稳定的对核酸进行提取操作。现有技术中，一般是人工利用移液枪扎取TIP头后，再进行试剂和样本液的提取和转移操作，但这种方式会导致人工操作强度大，且无法实现核酸自动化检测操作。

综上所述，如何自动化的提取核酸检测所需的各种试剂和样本液，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种全自动加样装置，可以自动化的完成样本液和试剂的提取和添加操作，有效降低操作人员的劳动强度，有利于提高操作效率和操作准确性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全自动加样装置，包括：用于提取对应试剂和将试剂添加至提取条或PCR管的试剂针机构、用于将样本液添加至所述提取条并混匀所述样本液的加样针机构、用于提供所述提取条和所述PCR管以及试剂的供给装置、龙门架机构以及控制装置；

所述试剂针机构和所述加样针机构均与所述龙门架机构连接，所述龙门架机构可沿所述供给装置横向移动；

所述试剂针机构、所述加样针机构以及所述龙门架机构均与所述控制装置连接。

优选的，所述龙门架机构包括龙门架和用于驱动所述龙门架左右横向移动的横移装置，所述试剂针机构和所述加样针机构分别设于所述龙门架的两侧；

所述提取条、所述PCR管以及用于放置试剂的试剂仓均设于所述供给装置的顶部，所述供给装置设有用于限制所述龙门架的移动轨迹的导向装置，所述龙门架和所述导向装置连接，所述横移装置与所述控制装置连接。

优选的，所述导向装置包括直线滑轨和滑动设于所述直线导轨上的滑块，所述龙门架设于所述滑块上，且所述滑块与所述横移装置连接；

或所述导向装置包括导套和嵌设于所述导套内的导柱，所述导柱与所述横移装置连接，且所述龙门架设于所述导柱上。

优选的，所述试剂针机构包括试剂针、用于驱动所述试剂针前后移动的纵移装置以及用于驱动所述试剂针升降运动的试剂升降装置，所述纵移装置和所述试剂升降装置均与所述试剂针连接，所述纵移装置和所述试剂升降装置均与所述控制装置连接。

优选的，所述供给装置的顶部设有TIP和PCR盖，所述试剂针可扎取所述TIP和所述PCR盖。

优选的，所述加样针机构的位置与所述提取条的位置对应设置，当所述加样针机构进行上升或下降操作时，可对所述提取条进行抽液或注液操作。

优选的，所述加样针机构包括加样针、用于驱动所述加样针抽注液的加样泵、用于驱动所述加样泵的柱塞上下运动的第一升降装置以及用于驱动所述加样针上下运动的第二升降装置，所述加样泵和所述加样针连通；

所述第一升降装置和所述柱塞连接，所述第二升降装置和所述加样针连接，所述第一升降装置和所述第二升降装置均与所述控制装置连接。

优选的，所述加样针机构包括多个所述加样针和所述加样泵，所述加样泵和所述加样针一一对应连通，所述加样针的个数与所述提取条的个数相同，且所述加样针的位置和所述提取条的位置一一对应。

优选的，还包括设于所述龙门架机构上的防滴液机构，所述防滴液机构包括用于收集滴液的兜液盒和用于驱动所述兜液盒左右横向移动的驱动件；

当所述试剂针机构处于上升状态时，所述驱动件可驱动所述兜液盒移动至所述试剂针机构的下方，当所述加样针机构处于上升状态时，所述驱动件可驱动所述兜液盒移动至所述加样针机构的下方。

优选的，还包括用于收集废液的废液处理机构，所述加样针机构可抽取所述提取条内的废液、并将废液移动至所述废液处理机构。

优选的，所述废液处理机构包括用于收集废液的废液盒、用于检测所述废液盒的容量是否达到预设容量的浮子开关以及用于抽空所述废液盒内的废液的抽液管，所述浮子开关和所述抽液管均与所述控制装置连接。

在使用本发明所提供的全自动加样装置时，首先，可以驱动龙门架机构沿着供给装置横向移动，使得试剂针机构移动至与试剂仓平齐的位置，再控制试剂针机构提取对应试剂，之后，控制试剂针机构离开试剂仓，再控制龙门架机构横向移动，使得试剂针机构移动至与提取条平齐的位置，再控制试剂针机构将试剂添加至提取条内，如此反复操作，直至提取条内注入了全部的所需试剂；

然后，控制龙门架机构横向移动，使得加样针机构移动至对准提取条的位置，之后控制加样针机构对提取条进行样本液的抽注操作，并驱动加样针机构进行反复的升降操作，以对提取条进行反复的抽注液操作，以使样本液和试剂充分混合均匀；之后控制加样针机构离开提取条，然后，控制龙门架机构横向移动，使得试剂针机构移动至提取条平齐的位置，再控制试剂针机构吸取混匀后的样本液，再控制试剂针机构离开提取条，之后，控制龙门架机构横向移动，使得试剂针机构移动至与PCR管平齐的位置，再控制试剂针机构将样本液注入PCR管内，最终完成了样本液和试剂的提取和添加操作，该过程无需人工参与，可有效提高操作效率和准确性。

综上所述，本发明所提供的全自动加样装置，可以自动化的完成样本液和试剂的提取和添加操作，有效降低操作人员的劳动强度，有利于提高操作效率和操作准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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为本发明所提供的全自动加样装置的结构示意图；

图2为全自动加样装置另一视角下的结构示意图；

图3为全自动加样装置又一视角下的结构示意图；

图4为防滴液机构移动至试剂针机构下方的结构示意图；

图5为防滴液机构移动至加样针机构下方的结构示意图；

图6为废液处理机构的结构示意图。

图1-图6中：

1为试剂针机构、11为试剂针、12为纵移装置、121为第二直线滑轨、122为第二同步带传动结构、123为纵移电机、13为试剂升降装置、2为加样针机构、21为加样针、22为加样泵、23为第一升降装置、24为第二升降装置、25为移动板、3为供给装置、31为第一直线滑轨、32为TIP、4为龙门架机构、41为龙门架、42为横移装置、421为横移电机、422为第一同步带传动结构、5为提取条、6为PCR管、7为试剂仓、71为试剂孔、8为防滴液机构、81为兜液盒、82为第一连杆、83为第二连杆、84为滚轮、85为风扇、86为排风管、9为废液处理机构、91为废液盒、92为浮子开关、93为抽液管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种全自动加样装置，可以自动化的完成样本液和试剂的提取和添加操作，有效降低操作人员的劳动强度，有利于提高操作效率和操作准确性。

请参考图1至图6，图1为本发明所提供的全自动加样装置的结构示意图；图2为全自动加样装置另一视角下的结构示意图；图3为全自动加样装置又一视角下的结构示意图；图4为防滴液机构移动至试剂针机构下方的结构示意图；图5为防滴液机构移动至加样针机构下方的结构示意图；

图6为废液处理机构的结构示意图。

本具体实施例提供了一种全自动加样装置，包括：用于提取对应试剂和将试剂添加至提取条5或PCR管6的试剂针机构1、用于对提取条5进行样本液抽注操作的加样针机构2、用于提供提取条5和PCR管6以及试剂的供给装置3、龙门架机构4以及控制装置；试剂针机构1和加样针机构2均与龙门架机构4连接，龙门架机构4可沿供给装置3横向移动；试剂针机构1、加样针机构2以及龙门架机构4均与控制装置连接。

需要说明的是，试剂针机构1负责完成试剂的提取和添加操作，加样针机构2负责完成样本的添加和混匀操作，龙门架机构4负责试剂针机构1和加样针机构2的转移和定位，以实现多通道同步进行相应操作，进而大大提高设备的运行效率。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对试剂针机构1、加样针机构2、供给装置3、龙门架机构4以及控制装置的形状、结构、尺寸、材质、位置等进行确定。

在使用本发明所提供的全自动加样装置时，首先，可以驱动龙门架机构4沿着供给装置3横向移动，使得试剂针机构1移动至与试剂仓7平齐的位置，再控制试剂针机构1提取对应试剂，之后，控制试剂针机构1离开试剂仓7，再控制龙门架机构4横向移动，使得试剂针机构1移动至与提取条5平齐的位置，再控制试剂针机构1将试剂添加至提取条5内，如此反复操作，直至提取条5内注入了全部的所需试剂；

然后，控制龙门架机构4横向移动，使得加样针机构2移动至对准提取条5的位置，之后控制加样针机构2对提取条5进行样本液的抽注操作，并驱动加样针机构2进行反复的升降操作，以对提取条5进行反复的抽注液操作，以使样本液和试剂充分混合均匀；之后控制加样针机构2离开提取条5，然后，控制龙门架机构4横向移动，使得试剂针机构1移动至提取条5平齐的位置，再控制试剂针机构1吸取混匀后的样本液，再控制试剂针机构1离开提取条5，之后，控制龙门架机构4横向移动，使得试剂针机构1移动至与PCR管6平齐的位置，再控制试剂针机构1将样本液注入PCR管6内，最终完成了样本液和试剂的提取和添加操作，该过程无需人工参与，可有效提高操作效率和准确性。

综上所述，本发明所提供的全自动加样装置，可以自动化的完成样本液和试剂的提取和添加操作，有效降低操作人员的劳动强度，有利于提高操作效率和操作准确性。

在上述实施例的基础上，优选的，龙门架机构4包括龙门架41和用于驱动龙门架41左右横向移动的横移装置42，试剂针机构1和加样针机构2分别设于龙门架41的两侧；提取条5和PCR管6以及用于放置试剂的试剂仓7均设于供给装置3的顶部，供给装置3设有用于限制龙门架41的移动轨迹的导向装置，龙门架41和导向装置连接，横移装置42与控制装置连接。

优选的，导向装置包括直线滑轨和滑动设于直线导轨上的滑块，龙门架41设于滑块上，且滑块与横移装置42连接；或导向装置包括导套和嵌设于导套内的导柱，导柱与横移装置42连接，且龙门架41设于导柱上。

需要说明的是，由于试剂针机构1和加样针机构2分别设于龙门架41的左右两侧，当控制装置驱动横移装置42横向移动时，横移装置42可带动龙门架41横向移动，进而带动试剂针机构1和加样针机构2进行横向移动，以使试剂针机构1和加样针机构2到达所需位置进行相应的操作。

例如，可以在供给装置3上设置第一直线滑轨31，横移装置42包括横移电机421和第一同步带传动结构422，在第一直线滑轨31的两侧分别设置第一同步带传动结构422，横移电机421转动时可驱动第一同步带传动结构422的同步带转动，同步带上设置有可沿着第一直线滑轨31滑动的第一滑块，龙门架41与两侧的第一滑块固定连接，因此，当控制装置驱动横移电机421运行时，将驱动第一同步带传动结构422的同步带转动，使得第一滑动带动龙门架41沿着第一直线滑轨31滑动，从而确保试剂针机构1和加样针机构2能够到达所需位置进行相应操作。

还需要说明的是，除了可以采用横移电机421驱动同步带转动，也可以采用气动或其他电动装置进行驱动，而且，除了可以采用同步带传动的方式进行横向移动，也可以采用齿轮齿条或其他传动机构，实现龙门架41的横向移动操作。并且，除了可以利用直线滑轨进行导向，也可更换为导柱导套或其他导向机构进行导向。可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对龙门架41、横移装置42以及导向装置的形状、结构、尺寸、位置等进行确定。

优选的，试剂针机构1包括试剂针11、用于驱动试剂针11前后移动的纵移装置12以及用于驱动试剂针11升降运动的试剂升降装置13，纵移装置12和试剂升降装置13均与试剂针11连接，纵移装置12和试剂升降装置13均与控制装置连接。

需要说明的是，纵移装置12可以包括沿Y轴方向设置的第二直线滑轨121和与第二直线滑轨121平行设置的第二同步带传动结构122以及纵移电机123，纵移电机123与控制装置连接，第二同步带传动结构122的同步带上设置有可沿着第二直线滑轨121滑动的第二滑块，试剂针11与第二滑块固定连接，因此，当控制装置驱动纵移电机123运行时，将可驱动第二同步带传动结构122的同步带转动，该同步带转动时会使第二滑块带动试剂针11沿着第二直线滑轨121滑动，从而确保试剂针11能够到达所需位置进行相应操作。

还需要说明的是，试剂升降装置13可以包括试剂升降电机，且试剂升降电机与控制装置连接，当控制装置驱动试剂升降电机运行时，可驱动试剂针11的适配器扎取TIP32，进而实现试剂的提取和添加操作。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对试剂针11、纵移装置12以及试剂升降装置13的形状、结构、尺寸、位置等进行确定。

优选的，供给装置3的顶部设有TIP32和PCR盖，试剂针11可扎取TIP32和PCR盖。其中，TIP32用于和试剂针11配合使用以吸取液体，PCR盖用于盖合密封PCR管6。

例如，可以利用横移电机421驱动龙门架41横向移动，使得试剂针机构1定位在与TIP32平齐的位置，再控制纵移电机123驱动试剂针机构1前后移动，以使试剂针11对准TIP32，之后，通过试剂升降电机控制试剂针11扎取TIP32，当试剂针11成功扎取TIP32后，控制试剂针11上升。然后，利用横移电机421驱动龙门架41横向移动，并通过控制纵移电机123驱动试剂针机构1前后移动，使得试剂针机构1移动至试剂仓7的正上方，试剂仓7的顶部设有试剂孔71，以便于试剂针11吸取试剂。而后，利用试剂升降电机控制试剂针11与TIP32配合吸取试剂，当试剂针11成功提取试剂后，再控制试剂针11上升。而后，再通过横移电机421驱动龙门架41横向移动，并通过控制纵移电机123驱动试剂针机构1前后移动，使得试剂针机构1移动至提取条5的正上方，再通过试剂升降电机控制试剂针11将试剂注入相应的反应仓内，如此往复至所需反应仓全部注入相应试剂。同理，通过相似的操作可以驱动试剂针机构1提取混匀后的样本液，并将混匀后的样本液注入相应的PCR管6内，并且，试剂针机构1还可以利用PCR盖密封盖合PCR管6，以便于后续对装有样本液的、密封的PCR管6进行检测操作。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对供给装置3上的TIP32、PCR盖、PCR管6以及试剂仓7的形状、结构、尺寸、材质、位置等进行确定。

在上述实施例的基础上，优选的，加样针机构2的位置与提取条5的位置对应设置，当加样针机构2进行上升或下降操作时，可对提取条5进行抽液或注液操作。

优选的，加样针机构2包括加样针21、用于驱动加样针21抽注液的加样泵22、用于驱动加样泵22的柱塞上下运动的第一升降装置23以及用于驱动加样针21上下运动的第二升降装置24，加样泵22和加样针21连通；第一升降装置23和柱塞连接，第二升降装置24和加样针21连接，第一升降装置23和第二升降装置24均与控制装置连接。因此，控制装置控制第一升降装置23和第二升降装置24同步下降后，即可实现样本液的注液操作，而控制装置控制第一升降装置23和第二升降装置24同步上升后，即可实现样本液的抽液操作。加样针21的反复抽注液过程可有效混匀样本液和各种试剂。

优选的，加样针机构2包括多个加样针21和加样泵22，加样泵22和加样针21一一对应连通，加样针21的个数与提取条5的个数相同，且加样针21的位置和提取条5的位置一一对应。例如，可以并排设置8个加样针21，8个加样针21和8个提取条5一一对应，从而使得装置结构更为紧凑，占用仪器空间小，并且，可实现多通道同步运行，以有效缩短加样时间，提高操作效率。

例如，可以利用横移电机421驱动龙门架41横向移动，以将加样针机构2定位在提取条5的上方位置，再利用第一升降装置23和第二升降装置24驱动加样针机构2对提取条5内的样本液进行抽取操作，再通过横移电机421驱动龙门架41横向移动，以将加样针机构2移动至提取条5的反应仓上方位置，进而将样本液注入相应的反应仓内，如此往复上述操作，直至所需反应仓全部注入相应样本液并混匀。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对加样针21、加样泵22、第一升降装置23以及第二升降装置24的形状、结构、尺寸、位置等进行确定。

在上述实施例的基础上，优选的，还包括设于龙门架机构4上的防滴液机构8，防滴液机构8包括用于收集滴液的兜液盒81和用于驱动所述兜液盒81左右横向移动的驱动件；当试剂针机构1处于上升状态时，驱动件可驱动兜液盒81移动至试剂针机构1的下方，当加样针机构2处于上升状态时，驱动件可驱动兜液盒81移动至加样针机构2的下方。

需要说明的是，加样针机构2和试剂针机构1交替工作，某一机构上移后需要带动相应液体进行空间移动，故需要在该机构下方设置兜液盒81，以有效减少液体滴落，避免设备出现污染现象。可以将各个加样针21固定在同一个移动板25上，当加样针21进行升降操作时，移动板25会随之同步升降。

优选的，驱动件可以包括：滑动板、固定板、固定设于龙门架41上的固定块、与固定块铰接的第一连杆82、与第一连杆82铰接的第二连杆83以及与第二连杆83铰接的滑动块，滑动块设于滑动板上，第一连杆82和第二连杆83通过滚轮84的转动轴铰接固定，兜液盒81与滑动板固定连接，且兜液盒81平行设于滑动板的下方，固定板设有用于与滑动板滑动配合的滑轨，如图4和图5所示。

当移动板25向下运动至与驱动件相接触位置时，随着移动板25继续向下运动，移动板25将对滚轮84施加向左的作用力，当滚轮84受到水平向左的外力而向左移动时，第一连杆82和第二连杆83通过转动轴的作用，会将滑动块向左推动，滑动块可带动滑动板共同向左移动，由于兜液盒81固定在滑动板的下方，因此，滑动板可带动兜液盒81同步移动至左侧，此时，兜液盒81的左侧兜液槽处于龙门架41左侧的试剂针机构1的正下方，以防止移动过程中试剂针机构1出现试剂滴落现象。

而当移动板25向上运行时，移动板25与驱动件分开后，也即滚轮84上的外力撤销后，弹性件可以将滑动板向右移动，以带动兜液盒81移动至右侧，此时，兜液盒81的右侧兜液槽处于龙门架41右侧的加样针机构2的正下方，以防止移动过程中加样针机构2出现试剂滴落现象。本装置利用弹性件和连杆机构实现了兜液盒81的伸出与规避操作，以保证兜液盒81的伸出与回缩操作顺利进行，使得兜液盒81的左右位置切换稳定。此外，还可以设置风扇85和排风管86，以将兜液盒81两侧的试剂气雾向外排出，避免气雾对设备造成污染现象。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对兜液盒81、驱动件以及移动板25的形状、结构、尺寸、位置等进行确定。

优选的，还包括用于收集废液的废液处理机构9，加样针机构2可抽取提取条5内的废液、并将废液移动至废液处理机构9。

优选的，废液处理机构9包括用于收集废液的废液盒91、用于检测废液盒91的容量是否达到预设容量的浮子开关92以及用于抽空废液盒91内的废液的抽液管93，浮子开关92和抽液管93均与控制装置连接。

需要说明的是，当提取条5内的样本液转移至PCR管6进行检测后，提取条5内还会有部分液体剩余，此时，可以利用加样针机构2吸取剩余的废液，并将废液转移至废液处理机构9内，当废液盒91内的废液量达到设定值，则会触发浮子开关92，浮子开关92将该信号反馈至控制装置，控制装置可启动抽液管93将废液抽出，以完成剩余废液的清理工作，有效提高设备的稳定性和安全性。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对废液盒91、浮子开关92以及抽液管93的形状、结构、尺寸、位置等进行确定。

还需要说明的是，本发明所提供的全自动加样装置，可以实现自动化加样操作，有效防止了人工干预造成的污染。并且，本装置设置了相应的防滴液机构8和废液处理机构9，有效提高了装置的使用效果、结构稳定性以及安全性，可进行推广使用。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一升降装置23和第二升降装置24、第一同步带传动结构422和第二同步带传动结构122、第一直线滑轨31和第二直线滑轨121、第一滑块和第二滑块、，其中，第一和第二只是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。

另外，还需要说明的是，本申请的“上下”、“前后”、“左右”等指示的方位或位置关系，是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述和便于理解，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发明的限制。

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。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的全自动加样装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明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发明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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。