肠道菌群核酸提取系统的制作方法

本发明属于医疗卫生临床检验技术领域，尤其涉及自动化检验仪器中，主要用于粪便标本肠道菌群核酸提取及菌群分析自动化仪器，可拓展其它生物样本，如全血、血浆、咽拭子、组织、痰液、脑脊液等生物标本中的核酸提取。

背景技术：

随着现代生物学技术的不断发展，生物科学的研究成果得到广泛的应用，核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一，是生物体遗传信息的携带者，广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内，在生物的生命过程中扮演着重要角色，在生命科长研究领域发挥着不可替代的作用。核酸提取和纯化作为核酸研究的首要步骤就显得格外重要。

肠道微生态被称为人类第二大基因组，近年来肠道菌群的研究在医学界备受关注，肠道菌群核酸提取主要通过粪便标本获得，目前采用的传统手工方法，该方法步骤繁琐，耗时耗力，工作效率低下，实验结果和质量得不到保证。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种肠道菌群核酸提取系统，通过离心方法，加上应用配套的核酸提取试剂来自动完成从粪便中提取细菌核酸的仪器。

本发明的技术解决方案是：一种肠道菌群核酸提取系统，其特征在于：包括标本进样模块、智能离心模块、试管进样模块、机械手模块和试剂进样模块；其中，所述智能离心模块位于机器底板中部；所述标本进样模块和试剂进样模块设置在机器机架的中层架上，位于智能离心模块的侧上方；所述试管进样模块可移动设置在机器机架的中层架上，位于智能离心模块的上方；所述机械手模块设置在机器机架的上层架上。

本发明的技术解决方案中所述的标本进样模块包括标本进样托盘和样本进样电机；样本进样电机及样本进样同步带通过样本进样支架安装在机器机架的中层架上，位于智能离心模块的一侧上方；标本进样托盘配合设置在样本进样支架上，并与样本进样同步带联接。

本发明的技术解决方案中所述的智能离心模块包括离心转子定位装置、标本架和离心大盘；其中，所述标本架的两相对的外侧设有纵向的标本架固定槽，另外相对的两侧设有机械手指夹固定件；所述标本架上设有与标本架固定槽配合的固定凸块；所述离心转子定位装置包括离心转轴、离心电机、离心同步带、从动轮和离心定位件，离心转轴通过轴承及支架安装在智能离心模块的壳体内，离心电机经离心同步带与离心转轴上的从动轮联接，离心转轴下端通过离心定位件与离心大盘联接。

本发明的技术解决方案中所述的试管进样模块包括试管架进样托盘、离心加试剂盘和试管进样电机；试管进样电机及试管进样同步带通过试管进样支架安装在机器机架的中层架上，位于智能离心模块的上方；试管架进样托盘配合设置在试管进样支架上，并与试管进样同步带联接；离心加试剂盘设置在试管架进样托盘的侧部。

本发明的技术解决方案中所述的机械手模块包括可x/y/z向移动的机械手及设置在该机械手上的标本架转移指夹和加试剂针管。

本发明的技术解决方案中所述的试剂进样模块包括试剂进样托盘和试剂进样电机；试剂进样电机及试剂进样同步带通过试剂进样支架安装在机器机架的中层架上，位于智能离心模块的另一侧上方；试剂进样托盘配合设置在试剂进样支架上，并与试剂进样同步带联接。

本发明的技术解决方案中还包括与机械手模块结合的一次性移液头装置；一次性移液头装置由取样针和一次性移液头构成。。

本发明的技术解决方案中所述的可x/y/z向移动的机械手包括z向第一丝杆电机、z向第二丝杆电机、x向电机、x向滑块、y向电机和y向滑块；x向电机和x向滑块装于机器机架的上层架上；y向电机和y向滑块装于x向滑块上；z向第一丝杆电机和z向第二丝杆电机装于y向滑块上；标本架转移指夹装于z向第一丝杆电机上；加试剂针管装于z向第二丝杆电机上。

本发明的技术解决方案中所述的离心大盘的中心设有与离心定位件配合的安装孔，四周对称设有四个标本架的安装槽位；所述标本架内设有四个标本杯安放槽。

本发明的技术解决方案中所述的标本架转移指夹包括两个对称设置的直杆，直杆的下端设有向内的圆形钩。

本发明具有以下优点：（1）标本进样模块：将样本架纳入机器的模块，待处理标本盒放在样本架内；（2）离心模块：相比普通离心机多了转子定位功能，标本放入仪器后，根据不同的标本进行自动离心处理；（3）试管进样模块：将样本架纳入机器的模块，试管放在样本架内；（4）机械手模块：用于完成仪器内收取标本以及加试剂等对应工作，（可实现x/y/z向移动，x是沿桥架方向左右移动，y向是前后空间移动，z向是上下运动）；（5）试剂进样模块：将所需的试剂按规定放入试剂进样区内。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明标本进样模块的结构示意图。

图3为本发明智能离心模块的结构示意图。

图4为图3中的内部结构示意图。离心模块高速运转使标本离心，停止后离心定位件在电机、从动轮作用下回零，以此判断标本号，进行下一步操作。

图5为本发明标本架与离心模块局部放大图。

图6为本发明标本杯的结构示意图。

图7为本发明试管进样模块的结构示意图。

图8为本发明机械手模块的结构示意图。

图9为本发明标本架转移指夹局部放大图。

图10为本发明标本架转移指夹转移标本架时的动态示意图。

图11为本发明试剂进样模块结构示意图。

图12为本发明一次性移液头装置部分的结构示意图。

图中：1.标本进样模块；1-1.标本进样托盘；1-2.样本进样电机；2.智能离心模块；2-1.离心转子定位装置；2-2.标本架放置位；2-3.标本架、或试管架；2-4.机械手指夹固定件；2-5.标本架固定槽；2-6.离心电机；2-7.离心同步带；2-8.离心大盘；2-9.从动轮；2-10.离心定位件；3.试管进样模块；3-1.试管架进样托盘；3-2.离心加试剂盘；4.机械手模块；4-1.标本架转移指夹；4-2.加试剂针管；4-3.z向第一丝杆电机；4-4.y向电机；4-5.z向第二丝杆电机；4-6.x向滑块；4-7.x向电机；4-8.y向滑块；5.试剂进样模块；5-1.试剂进样托盘；6.一次性移液头装置；6-1.取样针；6-2.一次性移液头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施例作详述描述。

如图1至图12所示。本发明肠道菌群核酸提取系统包括标本进样模块1、智能离心模块2、试管进样模块3、机械手模块4和试剂进样模块5。其中，智能离心模块2位于机器底板中部。标本进样模块1和试剂进样模块5设置在机器机架的中层架上，位于智能离心模块2的在左侧、右侧上方。试管进样模块3可移动设置在机器机架的中层架上，位于智能离心模块2的上方。机械手模块4设置在机器机架的上层架上。

标本进样模块1包括标本进样托盘1-1和样本进样电机1-2。样本进样电机1-2及样本进样同步带通过样本进样支架安装在机器机架的中层架上，位于智能离心模块2的一侧上方。标本进样托盘1-1配合设置在样本进样支架上，并与样本进样同步带联接。

智能离心模块2包括离心转子定位装置2-1、标本架2-3和离心大盘2-8。其中，标本架2-3的两相对的外侧设有纵向的标本架固定槽2-5，另外相对的两侧设有机械手指夹固定件2-4。标本架2-3上设有与标本架固定槽2-5配合的固定凸块。离心转子定位装置2-1包括离心转轴、离心电机2-6、离心同步带2-7、从动轮2-9和离心定位件2-10，离心转轴通过轴承及支架安装在智能离心模块2的壳体内，离心电机2-6经离心同步带2-7与离心转轴上的从动轮2-9联接，离心转轴下端通过离心定位件2-10与离心大盘2-8联接。离心大盘2-8的中心设有与离心定位件2-10配合的安装孔，四周对称设有四个标本架2-3的安装槽位。标本架2-3内设有四个标本杯安放槽。

试管进样模块3包括试管架进样托盘3-1、离心加试剂盘3-2和试管进样电机。试管进样电机及试管进样同步带通过试管进样支架安装在机器机架的中层架上，位于智能离心模块2的上方。试管架进样托盘3-1配合设置在试管进样支架上，并与试管进样同步带联接。离心加试剂盘3-2设置在试管架进样托盘3-1的侧部。

标本进样模块1的样本进样支架及标本进样托盘1-1和试管进样模块3的试管进样支架及试管架进样托盘3-1外观相同。标本架2-3可为试管架。标本进样模块1中放的待处理标本，试管进样模块3放的试管。

机械手模块4包括可x/y/z向移动的机械手及设置在该机械手上的标本架转移指夹4-1和加试剂针管4-2。可x/y/z向移动的机械手包括z向第一丝杆电机4-3、z向第二丝杆电机4-5、x向电机4-7、x向滑块4-6、y向电机4-4和y向滑块4-8。x向电机4-7和x向滑块4-6装于机器机架的上层架上。y向电机4-4和y向滑块4-8装于x向滑块4-6上。z向第一丝杆电机4-3和z向第二丝杆电机4-5装于y向滑块4-8上。标本架转移指夹4-1装于z向第一丝杆电机4-3上。加试剂针管4-2装于z向第二丝杆电机4-5上。标本架转移指夹4-1包括两个对称设置的直杆，直杆的下端设有向内的圆形钩。机械手模块4与一次性移液头装置6相结合。一次性移液头装置6由取样针6-1和一次性移液头6-2构成。

试剂进样模块5包括试剂进样托盘5-1和试剂进样电机。试剂进样电机及试剂进样同步带通过试剂进样支架安装在机器机架的中层架上，位于智能离心模块2的另一侧上方。试剂进样托盘5-1配合设置在试剂进样支架上，并与试剂进样同步带联接。

工作流程：

1、将试管放入标本架2-3中，由标本进样托盘1-1将标本架2-3纳入仪器；放标本，进标本架；

2、由标本架转移指夹4-1与机械手指夹固定件2-4结合（如图10所示），带动标本架转移放入离心模块标本架放置位2-2，标本架放置位2-2与标本架固定槽2-5相匹配结合；机械手指夹与标本架结合、运转、标本架与离心模块结合；

3、在程序控制下，使用离心机低速旋转将标本架2-3中的标本离心（和市面上普通离心机一样），离心完成以后，由离心转子定位装置2-1将离心模块转到固定的方向或位置，转子固定以后，由机械手模块将标本架取出来放回标本进样模块原来位置；第一步离心处理（目的是剔除粪便标本中杂质，通过第一步离心杂质沉在下面）；

4、机械手与一次性移液头6-2结合，取样针6-1抽（吸）上清液，然后注入到试管进样模块3中的试管中，扔掉一次性移液头6-2（废弃箱待画）；转移所需标本；

5、机械手模块将试管进样模块3中的试管架放入离心模块进行高速离心（转速不同，操作步骤同上面离心步骤），然后将试管架取出来放回试管进样模块3原来位置；第二步离心处理（提纯的标本，使有形成份更加集中）；

6、机械手与一次性移液头6-2结合，抽（吸）上清液连带一次性移液头6-2一起扔入废弃箱（待画），试管中余下沉淀约1ml；

7、机械手取样针6-1（作用是添加裂解液）从试剂进样模块5中试剂瓶中吸取约20ml核酸提取所需要的裂解液，加注到上一步试管中（即与试管中余下沉淀约1ml混合）；添加裂解液；

8、机械手模块将试管进样模块3中的试管架放入离心模块进行高速离心约30min（转速不同，操作步骤同上面离心步骤），转子固定以后，然后将试管架取出来放回试管进样模块3原来位置；第三步离心处理（裂解，破坏细胞壁和细胞质，得到所需的核酸）；

9.机械手与一次性移液头结合，抽（吸）上清液连带一次性移液头一起扔入废弃箱（待画），留下约0.2g沉淀（即为提取的粪便细菌宏基本组核酸）；

10.已完成的标本进样模块、试管进样模块、试剂进样模块均自动退出仪器，试管进样模块3中试管收集的即为我们需要的核酸提取液；收集核酸。

机械手与一次性移液头结合一次性移液头避免交叉污染。