一种样本预处理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及自动化技术领域，尤其涉及一种样本预处理装置及其方法，该样本预处理装置，包括机架以及设置在其上的：样本富集装置，用于处理含有受检样本和纳米级磁性颗粒富集管，将受检样本中的目标成分富集起来；样本裂解装置，用于将富集的受检样本置入含有裂解液的裂解管中，得到核酸提取管。本发明专利技术所述的样本预处理装置集身份验证、样品信息采集、样本富集、样本裂解等一系列功能，全自动机械化操作，可大大降低相关专业人员需求，节约医疗资源，降低防疫成本。低防疫成本。低防疫成本。

【技术实现步骤摘要】
一种样本预处理装置及方法


[0001]本专利技术涉及自动化
，尤其涉及一种样本预处理装置及其方法。

技术介绍

[0002]近年来，新、突发传染病呈现来源多、传播快、波及广等特点，给传染病防控和社会稳定带来了巨大挑战。2019年以来，新冠肺炎疫情的频繁暴发及全球大流行更是将重大传染病的监控预警提升到一个新高度。随着国外“自然”群体免疫策略的实行，国内防控面临前所未有的挑战。但随着新冠病毒不断变异、传染力增强，疫情防控的难度也不断攀升，尤其是对于海关、基层医疗机构这类场所，建立健全重大传染病病原体核酸检测体系变得尤为关键。
[0003]然而，现有核酸检测体系仍有较大提升空间，核酸检测主要依托专业机构，多采用大型、高通量、自动化设备，且样品预处理步骤繁琐、耗时长，难以适用于现场快速诊断。
[0004]近年来，已有一系列具备自动化“样品进
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结果出”特征的病原核酸检测平台出现，但或成本高昂(需酶促扩增)、或通量有限(大多单一靶标)、或关键检测性能不足(如灵敏度达不到单拷贝/测试)，尚不能完全满足现场快速实时诊断的需求。
[0005]新型冠状病毒(2019
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nCoV)全球范围内大规模爆发，使“核酸检测”进入了公共视野。在全球新冠诊断方法中，核酸检测是公认的“金标准”。目前，常规的核酸检测包括采样及前处理、核酸提取、PCR扩增和数据分析这4个流程，且必须依赖专业的实验室、精密的PCR设备和专业的操作人员，但仍不可避免出现医护人员感染、病毒/试剂交叉污染、检测流程试剂多个独立空间以及检测结果一致性不理想等问题，使得核酸快速检测一体机的研发迫在眉睫。
[0006]现有核酸检测一体机主要分为以下三类：流水线自动化系统、卡盒式一体化机器以及其他型式一体化机器(免扩增、免提取核酸等)。流水线自动化系统是最成熟的一体化核酸检测仪，开发主要是基于用机械自动化替换人工的理念，将人工操作的部分缩减至仅需放置试剂耗材和样本管，由样品导入、样品转移、样品分离提纯扩增以及扩增检测这4个模块组成。能实现从样本移液、样本准备、扩增检测、结果计算和上传全流程的自动化，有效提高操作人员的防护力和避免外源污染，但设备体积限制了其POCT应用的潜力。
[0007]国外代表性产品Roche cobas 8800，其24h检测通量高达2880；国内以上海之江的“青耕一号”为代表，24小时连续工作只需4次人工耗材移放，能大幅节省专业检测人力，每日单管检测通量达4500。卡盒式一体化机器将流水线式系统的所有功能集成在一个卡盒内，大大缩减了设备体积，加速了检测流程和提高了便携性。
[0008]国外代表性产品cepheid infinity80
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80，其定义了“样本进，结果出”的分子 POCT产品概念，基于特殊的微流控试剂卡盒和积木式累加的反应模块组成，样本的处理、核酸提取纯化、体系配置和扩增检测都在特殊的试剂盒中完成，24h 检测通量可达768，且能实现随到随检；
[0009]国内Automolec 3000是当前国产分子诊断一体机的巅峰，不仅把核酸提取、纯化、
扩增、检测集成到了一台机器上，还做到了“样本随来随检”。突破了以前高通量一体机只能按批量检测的限制。
[0010]随着对检测速度和便携式要求的不断提高，免扩增型和免提取型核酸一体化检测设备不断涌现，通过优化裂解流程和后端扩增试剂，清华大学研发出免核酸提取的一体集成化微流控卡盒，可在30分钟内实现“样本入，结果出”；基于CRISPR
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Cas13a体系靶标特异性识别并激活非特异性切割功能的特性，日本开发出9分钟内自动检测新冠病毒装置。
[0011]综上，国内外相关产品层出不穷，国外产品在机械精度控制和新技术开发应用方面略有优势，但大多停留在研发层面，市面上缺少大规模应用的相关资料和实践，提示还有很大的改进空间。国内产品在PCR扩增模块、通量扩展和防护模块进行了更多的思考，尤其是在基层可实际推广应用的自动化一体机还需要投入更多的研究。
[0012]针对新、突发感染性疾病频繁爆发的趋势，核酸快速检测一体机的发展趋势将由大体积流水线式自动化转向微型自动化卡盒式检测装置，最后融合检测新方法和新技术推动其向快速、精准、高通量、一体化、全自动化、微型化分子诊断设备发展。

技术实现思路

[0013]有鉴于此，本专利技术提供一种样本预处理装置及方法，至少部分解决现有技术中存在的问题。
[0014]一种样本预处理装置，包括机架以及设置在其上的：
[0015]样本富集装置，用于处理含有受检样本和纳米级磁性颗粒富集管，将受检样本中的目标成分富集起来；
[0016]样本裂解装置，用于将富集的受检样本置入含有裂解液的裂解管中，得到核酸提取管。
[0017]优选的，还包括设置于所述样本裂解装置后方的试管料仓，所述试管料仓用于提供存有裂解液的裂解管以及存放含有受检样本的核酸提取管。
[0018]优选的，所述样本富集装置，包括其中设置的：
[0019]置物台，用于安放所述富集管；
[0020]翻转机械手，用于将置物台上的富集管倒置于所述倒置架；
[0021]倒置架，用于倒置安放所述富集管。
[0022]优选的，所述置物台为台架结构，设置有驱动其沿所述机架左右方向移动的X轴驱动器一。
[0023]优选的，所述置物台还包括用于夹持所述富集管的夹爪一，以及用于将富集管的富集盖拧紧的旋转爪一。
[0024]优选的，所述置物台上部还设置有图像识别装置，用于检测所述富集管是否安装有所述富集盖。
[0025]优选的，所述翻转机械手包括：
[0026]用于驱动其沿所述机架左右方向移动的X轴驱动器二；
[0027]用于驱动其沿所述机架上下方向移动的Z轴驱动器二；
[0028]用于夹持所述富集管的夹爪二；
[0029]用于驱动所述夹爪二沿重力方向翻转的旋转驱动器一。
[0030]优选的，所述样本裂解装置，包括其中设置的：
[0031]双位旋转台，设置有两个试管安置位，用于分别安放富集管和装有裂解液的裂解管；
[0032]裂解机械手，用于在所述双位旋转台上，将富集管的富集盖盖入盛有裂解液的裂解管上，得到核酸提取管并将其移至试管料仓。
[0033]优选的，所述双位旋转台为台架结构，其上分别设置有两个试管安置位，每个试管安置位下均设置有夹持试管并旋转的旋转爪二。
[0034]优选的，所述双位旋转台包括：
[0035]试管架，其上分别设置有两个试管安置位，用于安放富集管和裂解管；
[0036]两个夹爪三，分别用于夹紧所述富集管和裂解管；
[0037]两个旋转爪二，分别用于旋转所述富集管和裂解管的管身；
[0038]X轴驱动器三，用于驱动所述两个旋转爪二沿所述机架左右方向移动。
[0039]优选的，所述裂解机械手包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种样本预处理装置，其特征在于，包括机架以及设置在其上的：样本富集装置，用于处理含有受检样本和纳米级磁性颗粒富集管，将受检样本中的目标成分富集起来；样本裂解装置，用于将富集的受检样本置入含有裂解液的裂解管中，得到核酸提取管。2.根据权利要求1所述的样本预处理装置，其特征在于，还包括设置于所述样本裂解装置后方的试管料仓，所述试管料仓用于提供存有裂解液的裂解管以及存放含有受检样本的核酸提取管。3.根据权利要求1或2所述的样本预处理装置，其特征在于，所述样本富集装置，包括其中设置的：置物台，用于安放所述富集管；翻转机械手，用于将置物台上的富集管倒置于所述倒置架；倒置架，用于倒置安放所述富集管。4.根据权利要求3所述的样本预处理装置，其特征在于，所述置物台为台架结构，设置有驱动其沿所述机架左右方向移动的X轴驱动器一。5.根据权利要求4所述的样本预处理装置，其特征在于，所述置物台还包括用于夹持所述富集管的夹爪一，以及用于将富集管的富集盖拧紧的旋转爪一。6.根据权利要求3所述的样本预处理装置，其特征在于，所述置物台上部还设置有图像识别装置，用于检测所述富集管是否安装有所述富集盖。7.根据权利要求3所述的样本预处理装置，其特征在于，所述翻转机械手包括：用于驱动其沿所述机架左右方向移动的X轴驱动器二；用于驱动其沿所述机架上下方向移动的Z轴驱动器二；用于夹持所述富集管的夹爪二；用于驱动所述夹爪二沿重力方向翻转的旋转驱动器一。8.根据权利要求1或2所述的样本预处理装置，其特征在于，所述样本裂解装置，包括其中设置的：双位旋转台，设置有两个试管安置位，用于分别安放富集管和装有裂解液的裂解管；裂解机械手，用于在所述双位旋转台上，将富集管的富集盖盖入盛有裂解液的裂解管上，得到核酸提取管并将其移至试管料仓。9.根据权利要求8所述的样本预处理装置，其特征在于，所述双位旋转台为台架结构，其上分别设置有两个试管安置位，每个试管安置位下均设置有夹持试管并旋转的旋转爪二。10.根据权利要求8所述的样本预处理装置，其特征在于，所述双位旋转台包括：试管架，其上分别设置有两个试管安置位，用于安放富集管和裂解管；两个夹爪三，分别用于夹紧所述富集管和裂解管；两个旋转爪二，分别用于旋转所述富集管和裂解管的管身；X轴驱动器三，用于驱动所述两个旋转爪二沿所述机架左右方向移动。11.根据权利要求8所述的样本预处理装置，其特征在于，所述裂解机械手包括：用于驱动其沿所述机架左右方向移动的X轴驱动器四；用于驱动其沿所述机架前后方向移动的Y轴驱动器四；
用于驱动其沿所述机架上下方向移动的Z轴驱动器四；用于夹持所述富集管的夹爪四；用于驱动所述夹爪四沿重力方向翻转的旋转驱动器二，用于夹持所述裂解管的夹爪五。12.根据权利要求11所述的样本预处理装置，其特征在于，所述夹爪四上设置有磁性装置。13.根据权利要求1或2所述的样本预处理装置，其特征在于，还包括识别验证装置，所述识别验证装置包括用于识别所述富集管上条码信息的扫码装置，和/或，用于识别受检人身份信息的身份认证装置，和/或，用于识别受检人操作是否规范的图像识别装置。14.根据权利要求1或2所述的样本预处理装置，其特征在于，还包括消杀装置，用于在检测前、检测后进行消杀动作，以避免受检样本受到污染或泄漏。15.根据权利要求1或2所述的样本预处理装置，其特征在于，还包括隔离门装置，设置在所述样本富集装置前方，用于封闭所述样本富集装置，以避免受检样受到污染。16.根据权利要求1或2所述的样本预处理装置，其特征在于，还包括废料收集装置，所述废料收集装置装有消毒剂，用于存放所述裂解管的管盖以及所述富集管的管身。17.一种样本预处理的方法，其特征在于，包括样本富集环节和样本裂解环节，其中：所述样本富集环节，主要是通过翻转机械手，将含有受检样本和纳米级磁性颗粒富集管倒置，以使受检样本中的目标成分富集与所述富集管的富集盖；所述样本裂解环节，主要是通过裂解机...

【专利技术属性】
技术研发人员：石金博，伍晓斌，李家清，肖波，曾勤勤，米兴兴，
申请(专利权)人：东莞市李群自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：