一种低成本全自动样品制备设备

摘要

本发明公开了一种低成本全自动样品制备设备，属于分子诊断技术领域，包括密闭式模块，在样品制备过程中该模块可用于易挥发液体的储存，也可用于活性物质的低温保护，还可用于酶反应等需要恒温控制的处理。该密闭模块由隔热保温材料、密封材料、电机、传动机构等组成。本发明引入的密闭式模块可使NGS样品制备实现低成本不间断、全自动化操作。

说明书

技术领域

本发明属于分子诊断技术领域，具体涉及一种低成本全自动样品制备设备。

背景技术

测序已经成为精准医学的重要手段，现在已经开始逐步应用到临床的病原诊断及靶向治疗上。全基因组测序价格尽管已经下降很多，可还是由于测序数据巨大，使得检测时间和成本仍然制约着在临床上广泛采用。DNA标识位点的检测可以大幅降低测序数据量，进而降低检测费用和周期，是一种临床普遍采用的分子诊断方案。测序仪目前已经获得广泛应用，标识位点DNA片段的捕获手段也越来越丰富，这就更进一步促进了精准医学的发展。测序样品制备过程复杂，处理时间长，对流程步骤要求高，标识位点DNA片段的样品制备的过程更复杂，对流程步骤的要求更高。目前，市场上还没有一款通用型测序临床样品制备设备，本发明就是一款针对临床应用的测序样本制备设备，本发明同样适用于质谱类检测。

目前测序的样品制备方式主要有全人工的手动方式和借助自动化的半人工半自动化方式，之所以没有实现无人值守的全自动化方式，主要是无法解决易挥发试剂浓度保持和加热时的气溶胶及挥发问题。目前的半自动化方式解决的办法，是在需要添加易挥发试剂时，暂停自动化设备，人工添加易挥发试剂，然后在启动自动化设备；还有就是，在常规方法中将易挥发物质保存在外部，使用外部泵打入，这样会造成设备体积庞大，管路复杂，浪费严重，需要清洗；常规酶反应的加热方式要么是采用集成价格昂贵的PCR仪，体积大，价格高，大材小用，要么是采用人工外部PCR仪加热，实现不了全自动。另外，常规的活性试剂是保存在开放式的低温制冷器上，在冷冻保持中会将空气中的水凝结在活性储存器中，使得需要活性物质时，无法确保质量。如果要想全自动化解决这些问题，需要附加输液泵系统和集成PCR设备，实现起来系统复杂、可靠性低并且价格昂贵。

发明内容

为了克服现有技术中测序或质谱检测样本装置中设备造价昂贵、体积庞大、机构复杂，并且会产生凝结水和易挥发物质浓度变化，影响样品的制备，并且无法解决全自动化的等不足, 本发明提供一种低成本全自动样品制备设备，该发明引入了密闭模块，在密闭模块中加入储液槽，可用于存储易挥发液体，从而确保易挥发液体的浓度；在密闭模块中加入制冷器，可用于保存活性物质长时间存活，同时在密闭环境中也不会产生结露情况；在密闭模块中加入加热器，可用于恒温试剂反应。该密闭模块结构简单、轻巧、造价低廉，全自动控制，与现有振荡器模块、磁分离模块、扫描模块的功能模块一起可以组成一个低成本的全自动化样品制备设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种低成本全自动样品制备设备，包括密闭模块，所述的密闭模块的下部为空腔基座结构，空腔基座上面铰接上盖，上盖下表面与空腔基座上表面四周接触部位设置有相互配套的柔性密封装置，空腔基座外设置有电机，电机通过传动机构连接上盖从而带动上盖的开合，当不需要对空腔内物质移入移出时，电机顺时针旋转，传动机构带动上盖下行，直到柔性密封装置接触到空腔基座上端，并产生形变，实现密封效果，需要对空腔内部物质移入移出时，电机逆时针方向转动，让上盖充分打开，移液头可以顺利地移入移出内部物质。

优选的，所述的空腔基座内部设置有储液槽，储液槽用于储藏易挥发液体，使其保持长时间密度不变，避免了外部输液泵系统的复杂、昂贵、低可靠性。

引入空腔基座做储液槽后，无需使用添加易挥发试剂时所需的管路和泵，避免了设备的复杂和成本的高昂。

引入空腔基座储存易挥发试剂，制备流程可以连续进行，不需要中途停止制备流程来添加易挥发试剂。

优选的，所述的空腔基座内部设置有制冷器，制冷器对空腔基座内部进行制冷，使得空腔基座保存活性物质时能长时间保持活性，避免结露。

引入空腔基座做制冷器后，取代了开放式制冷器，避免了冷凝水对低温保持试剂的影响。

优选的，所述的空腔基座和上盖内部均设置有加热装置，加热装置对空腔基座和上盖进行加热，实现酶反应中的高精度恒温控制，上盖和配套柔性密封装置对空腔基座进行密封，防止加热过程中液体挥发和气溶胶交叉污染、无需置于PCR仪中进行，从而避免了使用集成式PCR仪带来的设备空间的占用及成本的上升。

引入的空腔基座和上盖均具有加热功能，制备流程可以连续进行，不需要中途停止制备流程在设备外部做酶反应。

引入的空腔基座和上盖均具有加热功能，无需使用集成式PCR做加热功能，避免了制备系统的PCR占用的巨大空间和高昂费用。

本发明的优点是：本发明引入的密闭式模块实现多种功能，首先是密封功能，将储液槽设置为密封的环境保证易挥发液体的纯度；其次是实现了制冷降温功能，保证空腔基座内物质的活性及防止结露；再次是实现加热的功能，可以在设备上实现低价的、高精度加热反应。本发明的全自动低成本样品制备设备采用集成化配置，根据不同样品制备需求在三维运动机械臂和精密移液头构成的移液工作站中，有机结合密闭储液模块、密闭加热模块、密闭制冷模块、振荡模块、磁分离模块、防错模块、转板模块等功能系统，完成对DNA样本的质粒提取、文库创建、酶试剂反应等处理，从而在一台机器上完成了全流程DNA检测的样本制备。并且，空腔基座适合于目前市面上通用的标准96孔板、试剂管、试剂槽等耗材，便于和中端客户试剂盒所使用的耗材进行配套，无需引进定制化耗材。

附图说明

图1为密闭模块系统的结构示意图；

图2为密闭模块置入加热器和PCR板，在PCR板上实现酶反应的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明：

实施例1

如图1所示，一种低成本全自动样品制备设备，包括密闭模块，所述的密闭模块的下部为空腔基座10结构，空腔基座10上面铰接上盖11，上盖11下表面与空腔基座10上表面四周接触部位设置有相互配套的柔性密封装置12，空腔基座10侧边设置有电机13，电机13通过传动机构14连接上盖11从而带动上盖的开合。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明为了使得该空腔基座用于储藏易挥发液体，使其保持长时间密度不变，避免外部输液泵系统的复杂、昂贵、低可靠性，所述的空腔基座内部设置有储液槽，引入空腔基座做储液槽后，无需使用添加易挥发试剂时所需的管路和泵，避免了设备的复杂和成本的高昂。当空腔基座储存易挥发试剂，制备流程可以连续进行，不需要中途停止制备流程来添加易挥发试剂。

实施例3

在实施例1的基础上，本发明为了对空腔基座内部进行制冷，使得空腔基座保存活性物质时能长时间保持活性，避免结露，所述的空腔基座内部设置有制冷器，引入制冷器后，取代了开放式制冷器，避免了冷凝水对试剂的影响。

实施例4

在实施例1的基础上，本发明为了防止加热过程中液体挥发和气溶胶交叉污染、无需置于PCR仪中进行，从而避免了使用集成式PCR仪带来的设备空间的占用及成本的上升，所述的空腔基座和上盖内部均设置有加热装置，两个加热装置对试剂进行加热，实现酶反应中的高精度恒温控制，上盖和配套柔性密封装置对空腔基座进行密封，引入的空腔基座和上盖均具有加热功能，制备流程可以连续进行，不需要中途停止制备流程在设备外部做酶反应，引入的空腔基座和上盖均具有加热功能。

实施例5

如图2所示，在实施例4的基础上，本发明为了方便机械臂伸入并抽取或加入试剂，所述的空腔基座10内的加热器上设置PCR板15，电机13通过传动机构14连接上盖12，上盖12下压PCR板15后，柔性密封装置11产生变形，形成密封，使得PCR板中的每个孔都形成独立的反应池，不会产生气溶胶造成污染。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。