一种全自动样本处理系统的制作方法

1.本技术涉及分子生物检测的技术领域，尤其涉及一种全自动样本处理系统。


背景技术：

2.现有分子生物技术包括核酸提取、聚合酶链式反应、基因测序、生物芯片等，其中核酸提取为第一步。核酸提取就是将样本中的核酸提取出来，其中提取过程包括样品处理、试剂分配、微量移液等诸多步骤。目前核酸提取设备多为半自动仪器，需要手工加样、试剂分配和产物分配；全自动核酸提取工作站同样存在速度慢、结构复杂、体积大、成本高等缺点。在分子技术日益成熟的基础上，实验室设备的自动化成为了必然，所以能够完成样本前后处理的全自动样本处理系统就成了必要。
3.目前市场上也有专门的样本处理系统，实现样本开盖、加样、试剂分配等功能，但此类仪器有的体积大，结构复杂，成本高；有的功能单一，无法灵活使用；有的为开放式结构，无法单独使用。
4.综上所述，需要开发一款功能齐全、多用途、结构简单、体积小、适应性强的样本处理系统。


技术实现要素：

5.基于上述技术问题，本发明提供一种全自动样本处理系统，包括：运动装置，包括共用一条水平导轨的抓手运动结构和采样运动结构；样本放置区，用于放置采样管；所述抓手运动结构与所述采样运动结构平行设置，且用于对采样管进行抓取或采样。
6.技术效果说明：本发明提供一种全自动样本处理系统，包括：运动装置，包括共用一条水平导轨的抓手运动结构和采样运动结构；样本放置区，用于放置采样管；所述抓手运动结构与所述采样运动结构平行设置，且用于对采样管进行抓取或采样。通过抓手运动结构和采样运动结构进行采样管的抓取和采样。同时，基于抓手运动结构和采样运动结构设置在同一水平导轨上，可以节省空间，进一步缩小仪器体积。
7.所述抓手运动结构包括相互配合使用的第一方向抓手运动模块、第二方向抓手运动模块、第三方向抓手运动模块以及采样管夹持旋转运动模块，以用于在任一空间位置对所述采样管进行夹持。
8.技术效果说明：通过设置三个不同方向，且垂直的抓手运动模块，以实现对于不超过仪器设备本身长度空间内任一空间位置的位置移动；同时，通过采样管夹持旋转运动模块，用于夹持采样管。
9.所述采样管夹持旋转运动模块包括夹持单元和旋转开闭盖单元；所述夹持单元用于夹持采样管；所述旋转开闭盖单元可用于对采样管的管帽进行旋开或闭合。
10.技术效果说明，所述采样管夹持旋转运动模块包括夹持单元和旋转开闭盖单元；所述夹持单元用于夹持采样管；所述旋转开闭盖单元可用于对采样管的管帽进行旋开或闭合。通过夹持单元夹紧采样管，然后利用旋转开闭盖结构对采样管进行开盖和闭合，以便于取样和加样。
11.需要说明的是，夹持结构可以是电抓或者气抓；而，旋转开闭盖结构可以通过齿轮或者同步带来实现旋转开盖或者闭合。
12.所述采样运动结构包括第一方向采样运动模块、第二方向采样运动模块、第三方向采样运动模块以及样本吸排运动模块，以用于在任何空间位置吸取样本或试剂。
13.技术效果说明，因为需要对不同尺寸的采样管进行加样或取样，因此，需要对于任意尺寸的采样管进行采样、加样；因此本结构设置有第一方向采样运动模块、第二方向采样运动模块、第三方向采样运动模块，并且三个方向互相垂直。同时，样本吸排运动模块用于吸取样本。
14.所述第一方向抓手运动模块与所述第一方向采样运动模块设置在同一水平导轨上。
15.技术效果说明，通过第一方向抓手运动模块与第一方向采样运动模块设置在同一水平导轨上，通过共用一个导轨，可以节省空间，减小仪器的体积。
16.同时，两个运动模块按照在另外两个方向上保持一致，就能有效的利用空间。
17.所述采样第二方向运动模块上设置有视觉识别系统单元，用于耗材使用状态的识别。
18.技术效果说明，通过视觉识别系统单元可以确认耗材的使用状态。
19.所述样本放置区包括耗材存放区。
20.需要说明的是，在本系统中设置耗材存放区，用于方式检测过程中的常用耗材。
21.所述全自动样本处理系统，还包括设置在背部出风口；所述出风口内部设计有双层结构过滤网，以用于过滤、减少气溶胶扩散以及减少有害物质扩散。
22.本发明还提供一种样本前处理的方法适用于权利要求1所述的全自动样本处理系统，所述样本前处理的步骤为：获取视觉识别系统单元反馈的耗材状态信号；驱动所述抓手运动结构抓取采样管帽，以用于运动到开盖区，进行开盖；驱动采样管夹持结构夹持采样管，以用于采样管夹持进行旋转运动对所述采样管帽进行开盖旋转动作，完成开盖；驱动所述采样运动结构运动到所述耗材存放区，以用于获取tip头；驱动所述采样运动结构运动到所述开盖区，以用于从已开盖的采样管内吸取定量的样本；驱动所述采样运动结构再运动到深孔板存放区，将样本排入相应的深孔板内；驱动所述采样运动结构运动到废品丢弃区，以用于丢弃tip头；驱动所述抓手运动结构以用于执行闭盖动作，完成样本的分注处理。
23.本发明还提供一种反应体系构建方法适用于权利要求1所述的全自动样本处理系统，所述反应体系构建步骤为：获取视觉识别系统单元反馈的耗材状态信号；
驱动所述采样运动结构运动到所述耗材存放区，以用于获取tip头；驱动所述采样运动结构运动到所述试剂质控存放区，以用于从对应的试剂瓶内吸取定量的试剂；驱动所述采样运动结构运动到所述所述耗材存放区，以用于将所述试剂排入所述对应的pcr管内；丢弃所述tip头，完成试剂分配完成；驱动所述采样运动结构运动到所述耗材存放区，以用于第二次获取tip头；驱动所述采样运动结构运动到所述所述深孔板存放区，以用于从对应的深孔板中定量吸取核酸提取产物；驱动所述采样运动结构运动到所述所述耗材存放区，以用于将所述核酸提取产物排入所述对应的pcr管内，完成核酸提取产物分配。
24.本发明提供一种全自动样本处理系统，包括：运动装置，包括共用一条水平导轨的抓手运动结构和采样运动结构；样本放置区，用于放置采样管；抓手运动结构与采样运动结构平行设置，且用于对采样管进行抓取或采样。抓手运动结构和采样运动结构通过配合使用以实现对于采样管的的抓取和采样。同时，基于抓手运动结构和采样运动结构设置在同一水平导轨上，通过三维坐标中水平坐标轴的连接，首先可以节省空间，同时也实现了装置材料的节省，进而进一步缩小仪器体积。基于抓手运动结构和采样运动结构是对同一区域内的采样管或者试剂进行抓取或者吸取动作，空间的节省也同时实现了效率的提升。
附图说明
25.图1 为一实施例提供的整机布局示意图；图2 为一实施例提供的运动装置整体示意图；图3 为一实施例提供的运动装置爆炸图；图4 为一实施例提供的采样管夹持旋转运动模块的结构示意图；图5 为一实施例提供的采样y方向运动模块的结构示意图；图6 为一实施例提供的工作台面布局图；图7 为一实施例提供的耗材存放区的结构示意图；图8 为一实施例提供的背部出风口的结构示意图；图9 为一实施例提供的背部接风管的结构示意图；图10 为一实施例提供的过滤网的结构示意图；图11 为一实施例提供的翻盖密封结构示意图；图12 为一实施例提供的紫外消毒示意图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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
便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
28.此外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.此外，后续所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
30.本发明提供一种全自动样本处理系统，包括：运动装置，包括共用一条水平导轨的抓手运动结构和采样运动结构；样本放置区，用于放置采样管；抓手运动结构与采样运动结构平行设置，且用于对采样管进行抓取或采样。
31.请参阅图1、图2提供一个实施例：一种全自动样本处理系统，包括用于采样管开盖、闭盖的抓手运动模块21和采样管夹持模块3、用于样本试剂分注的采样运动模块22，此抓手运动模块21和采样运动模块22以组成运动模块2。
32.请参阅图6，工作台上设置有样本存放区17、试剂质控存放区11、深孔板存放区13、耗材存放区14、开盖区15、废液收集区16、废品丢弃区12七个功能区域。
33.技术效果说明：本发明提供一种全自动样本处理系统，包括：运动装置，包括共用一条水平导轨的抓手运动结构和采样运动结构；样本放置区，用于放置采样管；抓手运动结构与采样运动结构平行设置，且用于对采样管进行抓取或采样。抓手运动结构和采样运动结构通过配合使用以实现对于采样管的的抓取和采样。同时，基于抓手运动结构和采样运动结构设置在同一水平导轨上，通过三维坐标中水平坐标轴的连接，首先可以节省空间，同时也实现了装置材料的节省，进而进一步缩小仪器体积。基于抓手运动结构和采样运动结构是对同一区域内的采样管或者试剂进行抓取或者吸取动作，空间的节省也同时实现了效率的提升。
34.抓手运动结构包括相互配合使用的第一方向抓手运动模块、第二方向抓手运动模块、第三方向抓手运动模块以及采样管夹持旋转运动模块；通过第一方向抓手运动模块、第二方向抓手运动模块、第三方向抓手运动模块以及采样管夹持旋转运动模块的配合，以用于实现处理系统中的任一空间位置对采样管进行夹持。
35.技术效果说明：通过设置三个不同方向，且垂直的抓手运动模块，以实现对于不超过仪器设备本身长度空间内任一空间位置的位置移动；同时，通过采样管夹持旋转运动模块，用于夹持采样管。
36.请参阅图3，提供一个实施例：运动装置2由抓手运动结构21和采样运动结构22组成，抓手运动结构21包括抓手x方向运动模块211、抓手y方向运动模块212、抓手z方向运动模块213以及采样管夹持旋转运动模块214。
37.采样管夹持旋转运动模块包括夹持单元和旋转开闭盖单元；夹持单元用于夹持采样管；旋转开闭盖单元可用于对采样管的管帽进行旋开或闭合。
38.技术效果说明，采样管夹持旋转运动模块包括夹持单元和旋转开闭盖单元；夹持单元用于夹持采样管；旋转开闭盖单元可用于对采样管的管帽进行旋开或闭合。通过夹持
单元夹紧采样管，然后利用旋转开闭盖结构对采样管进行开盖和闭合，以便于取样和加样。
39.请参阅图4，提供一个实施例，采样管夹持旋转运动模块214包括采样管的夹持运动模块2142和采样管的旋转开盖闭盖运动模块2141。
40.提供一个实施例，夹持运动2142可使用电爪、气爪实现采样管的夹持动作。提供一个实施例，旋转开盖闭盖运动2141可通过齿轮或同步带轮来实现旋转运动。
41.采样运动结构包括第一方向采样运动模块、第二方向采样运动模块、第三方向采样运动模块以及样本吸排运动模块，以用于在任何空间位置吸取样本或试剂。
42.技术效果说明，因为需要对不同尺寸的采样管进行加样或取样，因此，需要对于任意尺寸的采样管进行采样、加样；因此本结构设置有第一方向采样运动模块、第二方向采样运动模块、第三方向采样运动模块，并且三个方向互相垂直。同时，样本吸排运动模块用于吸取样本。
43.提供一个实施例，采样运动结构22包括采样x方向运动模块221、采样y方向运动模块222、采样z方向运动模块223以及样本吸排运动模块224。
44.同时，采样运动结构22还包括一个液滴捕获运动模块225。
45.所述第一方向抓手运动模块与所述第一方向采样运动模块设置在同一水平导轨上。
46.技术效果说明，通过第一方向抓手运动模块与第一方向采样运动模块设置在同一水平导轨上，通过共用一个导轨，可以节省空间，减小仪器的体积。
47.同时，两个运动模块在y轴和z轴的两个方向上设置保持一致，所以能有效的利用空间。
48.提供一个实施例，为了简化结构，抓手x方向运动模块211和采样x方向运动模块221共用一条导轨201，分别驱动。
49.所述采样第二方向运动模块上设置有视觉识别系统单元，用于耗材使用状态的识别。
50.技术效果说明，通过视觉识别系统单元可以确认耗材的使用状态。
51.请参阅图5，提供一个实施例，采样y方向运动模块222上集成有视觉识别系统单元2221，用于耗材状态的识别。
52.提供一个实施例，视觉识别系统单元2221为一台带有图像识别功能的摄像机，通过拍摄耗材区的图片后，进行图像识别。
53.再提供一个实施例，可在耗材管上设置可识别二维码表示，当耗材被使用时，通过视觉识别系统单元2221的识别，从而可推算剩余耗材数量。
54.所述样本放置区包括耗材存放区。
55.需要说明的是，在本系统中设置耗材存放区，用于方式检测过程中的常用耗材。
56.所述全自动样本处理系统，还包括设置在背部出风口；所述出风口内部设计有双层结构过滤网，以用于过滤、减少气溶胶扩散以及减少有害物质扩散。
57.请参阅图7，提供一个实施例，耗材存放区14可根据不同的功能放入不同的耗材，设计有两个tip头放置位置tip放置区一141和tip放置区二142，以及一个pcr管放置区143，pcr管放置区143可兼容市面上的八联管和96孔pcr板放置。
58.请参阅图11，提供一个实施例，本系统设计成相对封闭的结构，在前端可打开的翻盖上设计有密封条7，用于翻盖的密封，其余面通过螺钉卡扣方式进行锁紧。
59.请参阅图8、图9以及图10，提供一个实施例，背部设计有整机唯一的出风口4，其内部设计有过滤网6，过滤网6为双层结构，一侧为高效hepa过滤61，一侧为活性炭过滤62，从而达到双层过滤目的，减少气溶胶扩散、减少有害物质扩散。本系统也可提供另一种出风方式，在出风口4出接风管5，可实现排放到室外的功能。
60.本发明还提供一种样本前处理的方法适用于权利要求1所述的全自动样本处理系统，所述样本前处理的步骤为：获取视觉识别系统单元反馈的耗材状态信号；驱动所述抓手运动结构抓取采样管帽，以用于运动到开盖区，进行开盖；驱动采样管夹持结构夹持采样管，以用于采样管夹持进行旋转运动对所述采样管帽进行开盖旋转动作，完成开盖；驱动所述采样运动结构运动到所述耗材存放区，以用于获取tip头；驱动所述采样运动结构运动到所述开盖区，以用于从已开盖的采样管内吸取定量的样本；驱动所述采样运动结构再运动到深孔板存放区，将样本排入相应的深孔板内；驱动所述采样运动结构运动到废品丢弃区，以用于丢弃tip头；驱动所述抓手运动结构以用于执行闭盖动作，完成样本的分注处理。
61.提供一个实施例，样本前处理的步骤为：打开翻盖，在样本存放区17放入所需处理的样本，在试剂质控存放区11放入所需要的质控、校准品及相关试剂，在深孔板存放区13放入深孔板，在耗材存放区14的tip放置区一141及tip放置区二142上放入所需的tip头。相关样本试剂和耗材放置完后，闭合翻盖。
62.软件执行自动化的前处理过程，采样运动模块22首先通过采样y方向运动222上集成的视觉识别系统2221，对相关耗材状态进行识别确认，然后抓手运动模块21运动到对应的样本存放区17抓取采样管帽后，运动到开盖区15，采样管夹持模块3夹持采样管，采样管夹持旋转运动214对采样管帽进行开盖旋转动作，开盖完成后，抓手运动模块21运动到废液收集区16，防止采样管帽内部积存的样本滴下污染工作台。
63.采样运动模块22运动到耗材存放区14上方，通过采样z方向运动223，取一次性tip头后，采样运动模块22运动到开盖区15，从已开盖的采样管内吸取定量的样本，再运动到深孔板存放区13，将样本排入相应的深孔板内后，采样运动模块22运动到废品丢弃区12，将一次性tip头丢弃。
64.抓手运动模块21从废液收集区16运动到开盖区15，执行闭盖动作，将采样管帽盖回采样管，采样管夹持模块3松开采样管，抓手运动模块21将闭盖的采样管从开盖区放入到样本存放区17的样本架上，完成的样本的分注处理。
65.按照上述步骤，依次完成所有的样本分注处理。
66.对于需要加入质控、标准品或试剂的操作，采样运动模块22运动到耗材存放区14上方，通过采样z方向运动223，取一次性tip头后，采样运动模块22运动到试剂质控存放区11，从对应的质控瓶、校准品瓶或试剂瓶内吸取定量的质控、校准品或试剂，再运动到深孔板存放区13，将质控、校准品或试剂排入相应的深孔板内后，采样运动模块22运动到废品丢
弃区12，将一次性tip头丢弃。在样本前处理过程中，整机出风口的风扇将内部的空气通过过滤网排出机外。完成样本前处理工作后，可打开翻盖，将深孔板取出，放入核酸提取仪上进行提取操作。反应体系构建步骤：打开翻盖，在试剂质控存放区11放入所需参与体系构建的试剂，将核酸提取完成的深孔板放入深孔板存放区13，在耗材存放区14的tip放置区一141及tip放置区二142上放入所需的tip头，在pcr管放置区143的位置放入八连管或96孔pcr板，放入完成后，关闭翻盖。
67.本发明还提供一种反应体系构建方法适用于权利要求1所述的全自动样本处理系统，所述反应体系构建步骤为：获取视觉识别系统单元反馈的耗材状态信号；驱动所述采样运动结构运动到所述耗材存放区，以用于获取tip头；驱动所述采样运动结构运动到所述试剂质控存放区，以用于从对应的试剂瓶内吸取定量的试剂；驱动所述采样运动结构运动到所述所述耗材存放区，以用于将所述试剂排入所述对应的pcr管内；丢弃所述tip头，完成试剂分配完成；驱动所述采样运动结构运动到所述耗材存放区，以用于第二次获取tip头；驱动所述采样运动结构运动到所述所述深孔板存放区，以用于从对应的深孔板中定量吸取核酸提取产物；驱动所述采样运动结构运动到所述所述耗材存放区，以用于将所述核酸提取产物排入所述对应的pcr管内，完成核酸提取产物分配。
68.提供一个实施例，软件执行反应体系构建工作，采样运动模块22首先通过采样y方向运动222上集成的视觉识别系统2221，对相关耗材状态进行识别确认，然后采样运动模块22运动到耗材存放区14上方，通过采样z方向运动223，取一次性tip头后，采样运动模块22运动到试剂质控存放区11，从对应的试剂瓶内吸取定量的试剂，再运动到耗材存放区14上的pcr管放置区143，将试剂排入相应的pcr管内后，采样运动模块22运动到废品丢弃区12，将一次性tip头丢弃。
69.按照上述步骤将相应的试剂分配完成。此分配过程可单吸单吐，也可单吸多吐。
70.试剂分配完后，采样运动模块22运动到耗材存放区14上方，通过采样z方向运动223，取一次性tip头后，采样运动模块22运动到深孔板存放区13，从已完成提取后的深孔板内吸取定量的核酸提取产物，再运动到耗材存放区14上的pcr管放置区143，将核酸提取产物排入相应的pcr管内后，采样运动模块22运动到废品丢弃区12，将一次性tip头丢弃，按照上述步骤将核酸提取产物分配完成。上述步骤完成后，可打开翻盖，将pcr管取出，放入pcr仪上进行扩增操作。
71.在操作完成后，将紫外灯打开，可执行消毒操作。
72.请参阅图12，其中8为紫外灯，用于给整机设备消毒。
73.再提供一个实施例，本系统中的紫外灯8的数量和位置，可以依据不同的使用场景，设置不同的数量和不同的位置。
74.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同提换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。