使用机器人进行PCR反应的方法、系统及实验室技术方案

本发明专利技术提供使用机器人进行PCR反应的方法、系统及实验室。其中，该方法包括定位PCR仪、移液枪和存储PCR反应所需各种试剂的容器的位置；按照预设的加样顺序，驱动第一机械手和/或第二机械手，操控移液枪往反应容器中顺次添加预设体积的试剂，制成PCR反应体系；再次驱动第一机械手和/或第二机械手，将反应容器置于PCR仪内，操控PCR仪，使PCR仪按照预设的反应程序执行PCR反应。由于从制备PCR体系到在PCR仪中进行PCR扩展反应的操作过程全程用机器人替代，能够显著提高效率、稳定性、准确性，并可长时间持续工作，自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】
使用机器人进行PCR反应的方法、系统及实验室
本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及使用机器人进行PCR反应的方法、系统及实验室。
技术介绍
PCR是一种选择性扩增DNA或RNA的方法，其基本原理是依据体内细胞分裂中的DNA半保留复制机理，以及在体外dNTP分子于不同温度下双链和单链可以互相转变的性质，人为地控制体外合成系统的温度，以促使双链DNA变成单链DNA；单链DNA与人工合成的引物退火，以及在dNTP存在下，耐高温的DNA聚合酶使引物沿单链模板延伸成为双链DNA。PCR反应分3步：①变性：通过加热使DNA双螺旋的氢键断裂，双链解离形成单链DNA；②退火：当温度突然降低时，由于模板分子结构较引物要复杂得多，而且反应体系中引物DNA量大大多于模板DNA，使引物和其互补的模板在局部形成杂交链，而模板DNA双链之间互补的机会较少。③延伸：在DNA聚合酶和4种dNTP底物及Mg2+存在的条件下，5'→3'的聚合酶催化以引物为起始点的DNA链延伸反应，以上3步为一个循环，每一循环的产物可以作为下一个循环的模板，数小时之后，介于两个引物之间的特异性DNA片段得到了大量复制，数量可达2×106～7拷贝。现有技术中，PCR由人工进行操作。PCR反应需要首先将多种试剂按照预设的顺序配置成PCR反应体系，然后再放入PCR仪中进行扩增反应。由于流程复杂，人工操作效率低、不稳定、易出错。而且，对于医院等场合，由于医疗资源紧张，医护人员经常超负荷工作，容易疲劳，难以持续工作，且长时间工作不利于医护人员的身心健康。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了使用机器人进行PCR反应的方法、系统及实验室。具体地，其技术方案如下：一种使用机器人进行PCR反应的方法，包括：定位PCR仪、移液枪和存储PCR反应所需各种试剂的容器的位置；按照预设的加样顺序，驱动第一机械手和/或第二机械手，操控移液枪往反应容器中顺次添加预设体积的试剂，制成PCR反应体系；再次驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手，将所述反应容器置于所述PCR仪内，操控所述PCR仪，使所述PCR仪按照预设的反应程序执行PCR反应。在一些优选的实施方式中，“定位PCR仪、移液枪和PCR反应所需各种试剂的容器的位置”的方法包括，预先建立实验室内的三维数字地图，并在所述三维数字地图中标记所述第一机械手、所述第二机械手、所述移液枪、存储PCR反应所需各种试剂的容器的初始位置。在一些优选的实施方式中，“预先建立实验室内的三维数字地图”的方法包括，在所述机器人的头部设置能够采集立体数字图像的后端相机，所述后端相机被配置为能够万向转动，所述机器人内的控制模块建立三维空间坐标系，在所述三维空间坐标系内导入所述后端相机获取的实验室内的立体图像，为实验室内的任一一点标记三维空间坐标，形成实验室内的所述三维数字地图。在一些优选的实施方式中，每25ul所述PCR反应体系中，所述预设的加样顺序及所述预设体积包括：S211：加入10倍浓度PCR缓冲液2.0-3.0ul；S212：加入2.5mmol/L氯化镁溶液2.0-3.0ul；S213：加入2.5mmol/LdNTP混合液2.0-3.0ul；S214：加入2.5umol/L上游引物2.0-3.0ul；S215：加入2.5umol/L下游引物2.0-3.0ul；S216：加入25～50ng细菌DNA2.0-3.0ul；S217：加入TsgDNA聚合酶2.0-3.0ul；S218：加入超纯水8-12ul。在一些优选的实施方式中，“驱动第一机械手和/或第二机械手，操控移液枪往反应容器中顺次添加预设体积的试剂”的方法包括：S221：采集存储有需要添加的试剂的试剂容器的图像，根据所述图像判断所述试剂容器的盖子是否打开，若呈打开状态，则所述第一机械手和所述第二机械手相互配合，取出所述移液枪，设置所述移液枪的容积，给所述移液枪套上吸头，按压或拉动所述移液枪上的按钮排出空气后，将所述吸头伸入所述试剂容器内吸取试剂，继续移动所述移液枪至所述反应容器的上方，松开所述按钮，使所述移液枪内的液体排出到所述反应容器内；S222：若所述试剂容器的盖子呈关闭状态，则所述第一机械手和所述第二机械手先相互配合执行开盖操作，然后再执行S211；S223：按照预设的加样顺序，重复S211和S222，直至完成所需的所有试剂的添加，所述第一机械手和所述第二机械手相互配合执行对所述反应容器的关盖操作。在一些优选的实施方式中，“再次驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手，将所述反应容器置于所述PCR仪内”的方法包括：S311：采集所述PCR仪的图像，根据所述图像判断所述PCR仪的盖子是否打开，若呈打开状态，则驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手，将所述反应容器置于所述PCR仪内；S312：若所述PCR仪的盖子呈关闭状态，则驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手，先打开所述盖子，然后再执行S311；S313：待所述反应容器被置于所述PCR仪内后，则驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手，关闭所述盖子。在一些优选的实施方式中，“驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手，使所述PCR仪按照预设的反应程序执行PCR反应”的方法包括：S321：采集所述PCR仪的外部图像，使所述机器人识别所述PCR仪上的按键或触摸面板；S322：按照所述预设的反应程序，驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手按压或触碰所述PCR仪上相应的按键或触摸面板，使所述PCR仪执行所述预设的反应程序。在一些优选的实施方式中，所述预设的反应程序包括：94摄氏度预变性250-350s；94摄氏度变性35-45s；40摄氏度退火35-45s；72摄氏度延伸55-65s。一种使用机器人进行PCR反应的系统，包括机器人、PCR仪、移液枪和存储PCR反应所需各种试剂的容器，所述机器人具有控制模块，所述控制模块被配置为按照前述任一技术方案所述的方法，控制所述机器人进行PCR反应操作。一种实验室，具有前述技术方案所述的使用机器人进行PCR反应的系统。本专利技术至少具有以下有益效果：根据本专利技术提供的使用机器人进行PCR反应的方法、系统及实验室，由于从制备PCR体系到在PCR仪中进行PCR扩展反应的操作过程全程用机器人替代，能够显著提高效率、稳定性、准确性，并可长时间持续工作，自动化程度高。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例中使用机器人进行PCR反应的方法的流程图；图2是本专利技术实施例中制备PCR反应体系时各种试剂的加样流程图；图3是本专利技术实施例中操控移液枪往反应容器中试剂的具体流程图；图4是本专利技术实施例中实验室的示意图；图5是图4的局部放大示意图；图6是本专利技术实施例中双臂机器人的斜视图；图7是本专利技术实施例中躯干部、左手臂组件和右手臂组件组合体的爆炸图；图8是本专利技术实施例中第一机械手的斜视图；图9是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用机器人进行PCR反应的方法，其特征在于，包括：定位PCR仪、移液枪和存储PCR反应所需各种试剂的容器的位置；按照预设的加样顺序，驱动第一机械手和/或第二机械手，操控移液枪往反应容器中顺次添加预设体积的试剂，制成PCR反应体系；再次驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手，将所述反应容器置于所述PCR仪内，操控所述PCR仪，使所述PCR仪按照预设的反应程序执行PCR反应。

【技术特征摘要】
1.一种使用机器人进行PCR反应的方法，其特征在于，包括：定位PCR仪、移液枪和存储PCR反应所需各种试剂的容器的位置；按照预设的加样顺序，驱动第一机械手和/或第二机械手，操控移液枪往反应容器中顺次添加预设体积的试剂，制成PCR反应体系；再次驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手，将所述反应容器置于所述PCR仪内，操控所述PCR仪，使所述PCR仪按照预设的反应程序执行PCR反应。2.根据权利要求1所述的使用机器人进行PCR反应的方法，其特征在于，“定位PCR仪、移液枪和PCR反应所需各种试剂的容器的位置”的方法包括，预先建立实验室内的三维数字地图，并在所述三维数字地图中标记所述第一机械手、所述第二机械手、所述移液枪、存储PCR反应所需各种试剂的容器的初始位置。3.根据权利要求2所述的使用机器人进行PCR反应的方法，其特征在于，“预先建立实验室内的三维数字地图”的方法包括，在所述机器人的头部设置能够采集立体数字图像的后端相机，所述后端相机被配置为能够万向转动，所述机器人内的控制模块建立三维空间坐标系，在所述三维空间坐标系内导入所述后端相机获取的实验室内的立体图像，为实验室内的任一一点标记三维空间坐标，形成实验室内的所述三维数字地图。4.根据权利要求1所述的使用机器人进行PCR反应的方法，其特征在于，每25ul所述PCR反应体系中，所述预设的加样顺序及所述预设体积包括：S211：加入10倍浓度PCR缓冲液2.0-3.0ul；S212：加入2.5mmol/L氯化镁溶液2.0-3.0ul；S213：加入2.5mmol/LdNTP混合液2.0-3.0ul；S214：加入2.5umol/L上游引物2.0-3.0ul；S215：加入2.5umol/L下游引物2.0-3.0ul；S216：加入25～50ng细菌DNA2.0-3.0ul；S217：加入TsgDNA聚合酶2.0-3.0ul；S218：加入超纯水8-12ul。5.根据权利要求1所述的使用机器人进行PCR反应的方法，其特征在于，“驱动第一机械手和/或第二机械手，操控移液枪往反应容器中顺次添加预设体积的试剂”的方法包括：S221：采集存储有需要添加的试剂的试剂容器的图像，根据所述图像判断所述试剂容器的盖子是否打开，若呈打开状态，则所述第一机械手和所述第二机械手相互配合，取出所述移液枪，设置所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梅，钟一鸣，
申请(专利权)人：深圳市阿瑟医疗机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44