CN114323850A - 样本前处理装置以及核酸与粪便样本前处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种样本前处理装置以及核酸与粪便样本前处理方法。该样本前处理装置包括机体组件，机体组件包括：机架、TIP架、样本管架、开盖模块、机械臂模块、核酸提取模块和控制模块，开盖模块设于机架且用于开闭试管的管盖，机械臂模块设于机架且用于转移试管和通过TIP枪头转移溶液，核酸提取模块设于机架且用于提取样本的核酸产物。根据本发明实施例的样本前处理装置，可通过控制模块控制机械臂模块、开盖模块和核酸提取模块的动作以进行样本前处理，从而替代了样本前处理时的手工操作，实现了样本前处理的全流程自动化，进而有利于降低实验人员劳动强度，提升实验结果稳定性和一致性。

Description

样本前处理装置以及核酸与粪便样本前处理方法

技术领域

本发明涉及样本前处理技术领域，具体而言，涉及一种样本前处理装置以及核酸与粪便样本前处理方法。

背景技术

在相关技术中，样本前处理流程繁琐，需要大量的手工操作，实验人员劳动强度较大，并且实验结果可能由于实验人员的操作差异产生波动，影响试验结果的稳定性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种样本前处理装置，以实现样本前处理的全流程自动化。

本发明的第二个目的在于提出一种核酸样本前处理方法。

本发明的第三个目的在于提出一种粪便样本前处理方法。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出一种样本前处理装置，包括：机体组件，所述机体组件包括：机架；TIP架，所述TIP架设于所述机架且用于放置TIP枪头；样本管架，所述样本管架设于所述机架且用于放置样本试管；开盖模块，所述开盖模块设于所述机架且用于开闭试管的管盖；机械臂模块，所述机械臂模块设于所述机架且用于转移试管和通过所述TIP枪头转移溶液；核酸提取模块，所述核酸提取模块设于所述机架且用于提取样本的核酸产物；控制模块，所述控制模块用于控制所述机械臂模块、所述开盖模块和所述核酸提取模块的动作以进行样本前处理。

根据本发明实施例的样本前处理装置，可通过控制模块控制机械臂模块、开盖模块和核酸提取模块的动作以进行样本前处理，从而替代了样本前处理时的手工操作，实现了样本前处理的全流程自动化，进而有利于降低实验人员劳动强度，提升实验结果稳定性和一致性。

根据本发明的一些实施例，所述机体组件还包括：试剂瓶架，所述试剂瓶架设于所述机架且用于放置试剂瓶；离心管架，所述离心管架设于所述机架且用于放置离心试管；离心模块，所述离心模块设于所述机架且用于对试管离心；振荡模块，所述振荡模块设于所述机架且用于对试管振荡；孵育模块，所述孵育模块设于所述机架且用于对试管控温保存；所述控制模块还用于控制所述离心模块、所述振荡模块和所述孵育模块的动作以进行样本前处理。

根据本发明的一些实施例，所述开盖模块包括多个开盖组件，每个所述开盖组件均用于开闭试管的管盖。

进一步地，所述开盖模块包括第一开盖组件和第二开盖组件，其中，所述第一开盖组件包括：第一滑台，所述第一滑台设于所述机架，所述第一滑台上设置有可移动的第一移动夹持部，所述第一移动夹持部适于夹持试管的管体；第一升降台，所述第一升降台设于所述第一滑台的上方，且所述第一升降台上设置有可升降的第一旋转夹持部，所述第一旋转夹持部适于打开并夹持试管的管盖以及关闭试管的管盖；所述第二开盖组件包括：第二滑台，所述第二滑台设于所述机架，所述第二滑台上设置有可移动的第二移动夹持部，所述第二移动夹持部适于夹持试管的管体；第二升降台，所述第二升降台设于所述第二滑台的上方，且所述第二升降台上设置有可升降的第二旋转夹持部，所述第二旋转夹持部适于打开并夹持试管的管盖以及关闭试管的管盖。

进一步地，所述第一开盖组件还包括：第一接液部，在所述第一旋转夹持部夹持所述管盖且所述管盖的高度不低于预设高度时，所述第一接液部的至少一部分位于所述管盖的正下方；所述第二开盖组件还包括：第二接液部，在所述第二旋转夹持部夹持所述管盖且所述管盖的高度不低于预设高度时，所述第二接液部的至少一部分位于所述管盖的正下方。

进一步地，所述样本试管上具有身份识别码；所述开盖模块还包括扫码组件，所述扫码组件用于在所述样本试管开盖前扫描所述样本试管上的所述身份识别码；所述控制模块还用于将预存的样本信息与所述身份识别码进行比对，并在所述样本信息与所述身份识别码不一致时进行报警。

根据本发明的一些实施例，所述机械臂模块包括多个机械臂，每个所述机械臂上设置有夹持部和/或移液部，其中，所述夹持部用于转移试管，所述移液部用于通过所述TIP枪头转移溶液。

根据本发明的一些实施例，所述机械臂模块包括：第一机械臂，所述第一机械臂上设置有第一夹持部，所述第一机械臂具有第一转移活动区，所述第一夹持部在所述第一转移活动区内转移试管；第二机械臂，所述第二机械臂上设置有第二夹持部和移液部，所述第二机械臂具有第二转移活动区，所述第二夹持部在所述第二转移活动区内转移试管，所述移液部在所述第二转移活动区内通过所述TIP枪头转移溶液；其中，所述样本管架和所述离心管架位于第一转移活动区，所述TIP架、所述核酸提取模块、所述试剂瓶架、所述离心模块、所述振荡模块和所述孵育模块位于所述第二转移活动区，所述第一转移活动区和所述第二转移活动区具有重叠区，所述开盖模块位于所述重叠区。

根据本发明的一些实施例，所述样本前处理装置还包括：壳体，所述壳体内形成容纳空间，所述机体组件设于所述容纳空间内，所述壳体的侧壁上设有壳体开关门；过滤模块，所述过滤模块设于所述壳体，所述过滤模块用于净化所述容纳空间内的空气，所述过滤模块的进风口与所述容纳空间连通，所述过滤模块的出风口与所述壳体的外部空间连通，所述容纳空间形成为负压空间。

根据本发明的一些实施例，所述离心模块包括：旋转部，所述旋转部用于固定试管；离心驱动部，所述离心驱动部与所述旋转部连接，所述离心驱动部用于驱动所述旋转部旋转；定位部，所述旋转部具有停转位置，所述定位部适于与所述离心驱动部进行定位配合，以使所述旋转部停转时处于所述停转位置。

进一步地，所述定位部包括：同步器，所述同步器与所述离心驱动部的旋转轴固定并同步转动；锁止器，所述锁止器具有与所述同步器锁止配合的锁止状态以及与所述同步器分离的解锁状态，其中，在所述锁止状态下，所述离心驱动部的旋转轴被锁止且所述旋转部处于所述停转位置。

进一步地，所述同步器为同步盘，所述同步盘连接于所述旋转轴的一端，所述同步盘的外周面上设置有定位孔；所述锁止器包括：锁止驱动部和锁止推杆，所述锁止推杆的一端与所述锁止驱动部连接，所述锁止推杆的另一端适于与所述定位孔锁止配合，所述锁止驱动部用于驱动所述锁止推杆向靠近或远离所述同步盘的方向运动。

进一步地，所述离心模块还包括：离心壳体，所述离心壳体罩设在所述旋转部、所述离心驱动部和所述定位部外，所述离心壳体包括壳体本体和顶盖组件，所述壳体本体具有顶部敞开口，所述顶部敞开口包括第一区域和第二区域，所述顶盖组件设置在所述顶部敞开口处且包括第一顶盖、第二顶盖和第二顶盖驱动部，所述旋转部上设置有多组试管安装位，所述第一顶盖上开设有与所述试管安装位对应的第一顶盖开口，所述第二顶盖位于所述第一顶盖的内侧，且所述第二顶盖适于在所述第一区域和所述第二区域移动，所述第二顶盖上开设有第二顶盖开口，所述第二顶盖具有关闭位置和打开位置，其中，在所述打开位置时，所述第二顶盖位于所述第二区域，所述第二顶盖开口与所述第一顶盖开口对齐；在所述关闭位置时，所述第二顶盖至少部分位于所述第一区域，所述第二顶盖开口与所述第一顶盖开口完全错开，所述第二顶盖驱动部用于驱动所述第二顶盖在所述关闭位置和所述打开位置移动。

根据本发明的一些实施例，所述振荡模块包括：底座，所述底座设于所述机架，所述底座上设置有振动驱动部；托架，所述托架通过所述振动驱动部与所述底座相连，所述托架用于固定试管，所述振动驱动部用于带动所述托架沿所述底座的高度方向往复移动。

进一步地，所述振动驱动部包括驱动转轴、曲柄、连杆、振动滑块和底座导轨，所述底座导轨沿所述底座的高度方向延伸，所述振动滑块与所述底座导轨滑动配合，所述连杆铰接于所述振动滑块与所述曲柄之间，所述驱动转轴用于驱动所述曲柄转动，以使所述振动滑块沿所述底座导轨往复运动，所述托架与所述振动滑块固定。

进一步地，所述托架包括托架本体和压盖，所述压盖与所述托架本体转动连接，所述压盖适于通过弹性元件压紧固定于所述托架本体内的试管的管盖；所述振荡模块还包括开盖驱动器，所述开盖驱动器设于所述机架或所述底座，所述开盖驱动器用于驱动所述压盖转动打开。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出一种核酸样本前处理方法，所述方法用于上述的样本前处理装置，所述样本管架上放置有至少一个核酸样本试管，所述方法包括以下步骤：第一转移步骤：所述机械臂模块将所述核酸样本试管转移至所述开盖模块开盖后，再将所述核酸样本试管内的溶液转移至所述核酸提取模块；提取步骤：所述核酸提取模块提取核酸产物。

根据本发明实施例的核酸样本前处理方法，通过上述的样本前处理装置，在进行核酸样本前处理时，机械臂模块将核酸样本试管由样本管架转移至开盖模块，通过开盖模块对核酸样本试管开盖，机械臂模块再通过TIP枪头将核酸样本试管内的溶液转移至核酸提取模块，从而通过核酸提取模块提取核酸产物，由此，实现了样本前处理的全流程自动化，进而有利于降低实验人员劳动强度，提升实验结果稳定性和一致性。

根据本发明的一些实施例，在所述第一转移步骤之后，所述方法还包括：第二转移步骤：所述开盖模块将所述核酸样本试管关盖后，所述机械臂模块将所述核酸样本试管转移回所述样本管架。

为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出一种粪便样本前处理方法，所述方法用于上述的样本前处理装置，所述样本管架上放置有至少一个粪便样本试管，所述方法包括以下步骤：第一离心步骤：向粪便样本试管中加入第一试剂和第二试剂后，将所述粪便样本试管进行振荡、离心，得到离心后的第一上清液；第二离心步骤：向所述第一上清液中加入第三试剂，将加入所述第三试剂的所述第一上清液液进行振荡、离心，得到离心后的第二上清液；第三离心步骤：向所述第二上清液中加入第四试剂，将加入所述第四试剂的所述第二上清液进行振荡、控温孵育、离心；提取步骤：丢弃所述第三离心步骤中离心后的上清液，向剩余液里加入第五试剂，将加入所述第五试剂的所述剩余液进行振荡，取振荡后的所述剩余液进行提取核酸产物。

根据本发明实施例的粪便样本前处理方法，通过上述的样本前处理装置，在进行粪便样本前处理时，依次通过第一离心步骤、第二离心步骤、第三离心步骤和提取步骤，得到粪便样本的核酸产物，实现了粪便样本前处理的全流程自动化，进而有利于降低实验人员劳动强度，提升实验结果稳定性和一致性。

根据本发明的一些实施例，在所述第一离心步骤中，所述离心后的第一上清液为经过离心、取上清液重复多次得到。

根据本发明的一些实施例，在所述第二离心步骤中，所述离心后的第二上清液为经过离心、取上清液重复多次得到。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的样本前处理装置的示意图；

图2是根据本发明实施例的开盖模块的示意图；

图3是根据本发明实施例的开盖模块的另一个示意图；

图4是根据本发明实施例的样本前处理装置的另一个示意图；

图5是根据本发明实施例的样本前处理装置的其他一个示意图；

图6是根据本发明实施例的离心模块的示意图；

图7是根据本发明实施例的离心模块的另一个示意图；

图8是根据本发明实施例的离心模块的其他一个示意图；

图9是根据本发明实施例的振荡模块的示意图；

图10是根据本发明实施例的振荡模块的另一个示意图；

图11是根据本发明实施例的核酸样本前处理方法的流程图；

图12是根据本发明实施例的粪便样本前处理方法的流程图。

附图标记：

机架11；安装平台111；立柱112；TIP架12；样本管架13；试剂瓶架14；离心管架15；孵育模块16；壳体17；壳体开关门171；过滤模块18；显示屏19；

开盖模块2；第一开盖组件21；第一滑台211；第一升降台212；第一移动夹持部213；第一旋转夹持部214；第一接液部215；第二开盖组件22；第二滑台221；第二升降台222；第二移动夹持部223；第二旋转夹持部224；第二接液部225；

机械臂模块3；第一机械臂31；第一夹持部311；第一X轴臂312；第一Y轴臂313；第一Z轴臂314；第二机械臂32；第二夹持部321；移液部322；第二X轴臂323；第二Y轴臂324；第二Z轴臂325；

离心模块4；旋转部41；主旋转部411；分旋转部412；离心驱动部42；定位部43；同步器431；锁止器432；锁止驱动部4321；锁止推杆4322；光耦4323；挡光片4324；壳体本体441；第一顶盖442；第一顶盖开口4421；第二顶盖443；第二顶盖开口4431；第二顶盖驱动部444；

振荡模块5；底座51；托架52；托架本体521；压盖522；振动驱动部53；驱动转轴531；曲柄532；连杆533；振动滑块534；底座导轨535；开盖驱动器54；开盖电机541；开盖驱动臂542；

核酸提取模块6。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图10详细描述根据本发明实施例的样本前处理装置。

参照图1-图5所示，样本前处理装置包括机体组件，机体组件包括：机架11、TIP架12、样本管架13、开盖模块2、机械臂模块3、核酸提取模块6和控制模块。

TIP架12设于机架11且用于放置TIP枪头，TIP架12上可放置多个TIP枪头，TIP枪头可用于转移溶液，TIP枪头可以是10ml的TIP枪头，每次转移溶液后，均需要更换新的TIP枪头，以防止交叉污染。

样本管架13设于机架11且用于放置样本试管，样本管架13上可放置多个样本试管，每个样本试管内可装有不同的样本，样本可以包括采样样本和样本保存液，样本前处理装置可对样本进行前处理，以得到样本的核酸产物。

开盖模块2设于机架11且用于开闭试管的管盖，也就是说，开盖模块2可以打开试管的管盖，还可以关闭试管的管盖。需要说明的是，试管可以是样本试管、离心试管等试管。

机械臂模块3设于机架11且用于转移试管和通过TIP枪头转移溶液，例如，机械臂模块3可将样本试管转移到开盖模块2，开盖模块2可对样本试管进行开盖，机械臂模块3还可以获取TIP架12上的TIP枪头，并通过TIP枪头将样本试管内的样本转移至核酸提取模块6。

核酸提取模块6设于机架11且用于提取样本的核酸产物，核酸提取模块6包括检测试剂盒和磁棒组件，检测试剂盒和磁棒组件可以对样本或处理后的样本进行处理，以提取样本的核酸产物，基于不同的采样样本所提取出的核酸产物可用于对应疾病的诊断依据，例如，采样样本为通过咽拭子标本采集法或鼻拭子标本采集法获得的核酸样本，核酸提取模块6可对核酸样本进行细胞裂解、抑制物清洗、核酸洗脱等步骤的处理得到核酸产物，该核酸样本的核酸产物可用于检测新型冠状病毒(COVID-19)。再例如，采样样本为粪便样本，核酸提取模块6可对处理后的粪便样本进行特异性结合核酸、抑制物清洗、核酸洗脱等步骤的处理得到核酸产物，该粪便样本的核酸产物可用于肠癌的检测。

控制模块用于控制机械臂模块3、开盖模块2和核酸提取模块6的动作以进行样本前处理，从而得到样本的核酸产物，控制模块内可存储有预设控制程序，控制模块包括显示屏19，实验人员可通过显示屏19输入试验需求和调节预设控制程序，控制模块可根据实验人员输入的试验需求和预设控制程序，对应控制机械臂模块3、开盖模块2和核酸提取模块6的动作。例如，控制模块可控制机械臂模将样本试管转移至开盖模块2，控制模块可控制开盖模块2打开样本试管的管盖，控制模块可控制机械臂模块3将样本试管内的溶液转移至核酸提取模块6，控制模块可控制核酸提取模块6提取样本的核酸产物。

根据本发明实施例的样本前处理装置，可通过控制模块控制机械臂模块3、开盖模块2和核酸提取模块6的动作以进行样本前处理，从而替代了样本前处理时的手工操作，实现了样本前处理的全流程自动化，进而有利于降低实验人员劳动强度，提升实验结果稳定性和一致性。

在本发明的一些实施例中，参照图1-图10所示，机体组件还包括：试剂瓶架14、离心管架15、离心模块4、振荡模块5和孵育模块16，其中：

试剂瓶架14设于机架11且用于放置试剂瓶，试剂瓶架14上可放置多个试剂瓶，每个试剂瓶中可存有不同的试剂，例如，试剂瓶架14上放置有装有第一试剂的第一试剂瓶、装有第二试剂的第二试剂瓶、装有第三试剂的第三试剂瓶、装有第四试剂的第四试剂瓶、装有第五试剂的第五试剂瓶，第一至第五试剂可用于对样本进行不同功能的处理。

离心管架15设于机架11且用于放置离心试管，离心试管可用于容纳样本前处理过程中转移的溶液，例如试剂瓶中的试剂、离心后的上清液等，离心试管可以是15ml的离心试管。

离心模块4设于机架11且用于对试管离心，以使试管内的溶液分层，从而有利于提取试管内所需要的物质。

振荡模块5设于机架11且用于对试管振荡，以使试管内的溶液充分混合。

孵育模块16设于机架11且用于对试管控温保存，以使试管内的溶液可处于预定温度下孵育。

控制模块还用于控制离心模块4、振荡模块5和孵育模块16的动作以进行样本前处理，从而得到样本的核酸产物，例如，控制模块可控制机械臂模块3将试剂瓶中的试剂转移至样本试管或离心试管，控制模块可控制机械臂模块3将样本试管或离心试管在离心模块4、振荡模块5和孵育模块16之间移动。

根据本发明实施例的样本前处理装置，可通过控制模块控制机械臂模块3、开盖模块2、离心模块4、振荡模块5、孵育模块16和核酸提取模块6的动作以进行样本前处理，从而替代了样本前处理时的手工操作，实现了样本前处理的全流程自动化，进而有利于降低实验人员劳动强度，提升实验结果稳定性和一致性。

在本发明的一些实施例中，开盖模块2包括多个开盖组件，每个开盖组件均用于开闭试管的管盖，从而有利于提升样本前处理的效率，同时，还便于多个试管之间的移液操作。

在本发明的一些实施例中，参照图1-图3所示，开盖模块2包括第一开盖组件21和第二开盖组件22，其中：

第一开盖组件21包括：第一滑台211和第一升降台212，第一滑台211设于机架11，第一滑台211可以是电动丝杆滑台，第一滑台211上设置有可移动的第一移动夹持部213，可通过丝杆转动带动其上的第一移动夹持部213左右滑动，第一移动夹持部213上集成有第一移动夹爪，第一移动夹持部213适于通过第一移动夹爪夹持试管的管体。第一升降台212设于第一滑台211的上方，第一升降台212可与机架11或第一滑台211上静止的基座固定，第一升降台212可以是电动丝杆升降台，第一升降台212上设置有可升降的第一旋转夹持部214，可通过丝杆转动带动其上的第一旋转夹持部214上下升降，第一旋转夹持部214可包括第一旋转电机和第一旋转夹爪，第一旋转夹爪可夹持试管的管盖，第一旋转电机可驱动第一旋转夹爪旋转，通过控制第一旋转电机的升降和第一旋转夹爪的旋转，可实现第一旋转夹持部214打开并夹持试管的管盖以及关闭试管的管盖。

第二开盖组件22包括：第二滑台221和第二升降台222，第二滑台221设于机架11，第二滑台221可以是电动丝杆滑台，第二滑台221上设置有可移动的第二移动夹持部223，可通过丝杆转动带动其上的第二移动夹持部223左右滑动，第二移动夹持部223上集成有第二移动夹爪，第二移动夹持部223适于通过第二移动夹爪夹持试管的管体。第二升降台222设于第二滑台221的上方，第二升降台222可与机架11或第二滑台221上静止的基座固定，第二升降台222可以是电动丝杆升降台，第二升降台222上设置有可升降的第二旋转夹持部224，可通过丝杆转动带动其上的第二旋转夹持部224上下升降，第二旋转夹持部224可包括第二旋转电机和第二旋转夹爪，第二旋转夹爪可夹持试管的管盖，第二旋转电机可驱动第二旋转夹爪旋转，通过控制第二旋转电机的升降和第二旋转夹爪的旋转，可实现第二旋转夹持部224打开并夹持试管的管盖以及关闭试管的管盖。

在本发明的一些实施例中，第一开盖组件21和第二开盖组件22前后并排设置，第一移动夹持部213具有沿其移动方向(左右方向)设置的第一左工位、第一中间工位、第一右工位，当第一移动夹持部213移动至第一左工位和第一右工位时，机械臂模块3可转移第一移动夹持部213上的试管或试管内的溶液，当第一移动夹持部213移动至第一中间工位时，第一移动夹持部213位于第一旋转夹持部214的正下方，第一旋转夹持部214可开闭第一移动夹持部213上的试管盖。第二移动夹持部223具有沿其移动方向(左右方向)设置的第二左工位、第二中间工位、第二右工位，当第二移动夹持部223移动至第二左工位和第二右工位时，机械臂模块3可转移第二移动夹持部223上的试管或试管内的溶液，当第二移动夹持部223移动至第二中间工位时，第二移动夹持部223位于第二旋转夹持部224的正下方，第二旋转夹持部224可开闭第二移动夹持部223上的试管盖。

第一移动夹持部213和第二移动夹持部223上多工位的设置，可避免机械臂模块3与第二升降台222的干涉，同时，当机械臂模块3包括多个机械臂且多个机械臂同时对第一移动夹持部213和第二移动夹持部223上的试管操作时，可将第一移动夹持部213和第二移动夹持部223移动至左右错开的工位上，从而避免多个机械臂之间发生干涉，例如，可将第一移动夹持部213移动至第一左工位，将第二移动夹持部223移动至第二右工位。

在本发明的一些实施例中，参照图3所示，第一开盖组件21还包括：第一接液部215，在第一旋转夹持部214夹持管盖且管盖的高度不低于预设高度时，第一接液部215的至少一部分位于管盖的正下方，第一接液部215可接取由管盖下落的液滴，以避免由管盖下落的液滴污染实验环境。可选地，第一接液部215可与机架11或第一滑台211上静止的基座固定，第一接液部215包括第一接液电机和第一接液托盘，第一接液电机可驱动第一接液托盘转动，以在管盖正下方和避开第一旋转夹持部214运动行程的位置切换，预设高度可在避免第一接液托盘与第一旋转夹持部214干涉的情况下对应设置。

第二开盖组件22还包括：第二接液部225，在第二旋转夹持部224夹持管盖且管盖的高度不低于预设高度时，第二接液部225的至少一部分位于管盖的正下方，第二接液部225可接取由管盖下落的液滴，以避免由管盖下落的液滴污染实验环境。可选地，第二接液部225可与机架11或第二滑台221上静止的基座固定，第二接液部225包括第二接液电机和第二接液托盘，第二接液电机可驱动第二接液托盘转动，以在管盖正下方和避开第二旋转夹持部224运动行程的位置切换，预设高度可在避免第二接液托盘与第二旋转夹持部224干涉的情况下对应设置。

在本发明的一些实施例中，样本试管上具有身份识别码，身份识别码可以是粘贴在样本试管上的条形码，在样本前处理之前，可通过数据传输或依次扫码的方式将待检测的样本试管的身份信息输入至控制模块，以形成预存的样本信息。开盖模块2还包括扫码组件，扫码组件可设于第一滑台211和第二滑台221上，扫码组件用于在样本试管开盖前扫描样本试管上的身份识别码，并将扫描信息发送给控制模块，控制模块还用于将预存的样本信息与身份识别码进行比对，并在样本信息与身份识别码不一致时进行报警，以在实验人员在放错样本试管的情况下进行报错，避免人工操作失误导致核酸产物与样本试管不对应。

在本发明的一些实施例中，机械臂模块3包括多个机械臂，每个机械臂上设置有夹持部和/或移液部322，其中，夹持部用于转移试管，移液部322用于通过TIP枪头转移溶液，多个机械臂可同时运行，以提升转移试管和转移溶液的效率。可以理解的是，机械臂的一端与机架11固定，机械臂的另一端上设置有夹持部和/或移液部322，机械臂可控制夹持部和移液部322的移动，从而实现夹持部夹持试管并转移试管，移液部322取换TIP枪头并转移溶液。可以根据需求在机械臂上仅设置有夹持部或移液部322，也可以在机械臂上同时设置有夹持部和移液部322。

在本发明的一些实施例中，参照图5所示，机架11包括安装平台111和多个垂直于安装平台111的立柱112，样本管架13、离心管架15位、TIP架12、核酸提取模块6、试剂瓶架14、离心模块4、振荡模块5、孵育模块16和开盖模块2均可安装在安装平台111上，机械臂模块3可安装在立柱112上。

在本发明的一些实施例中，参照图1和图5所示，机械臂模块3包括：第一机械臂31和第二机械臂32，第一机械臂31上设置有第一夹持部311，第一机械臂31具有第一转移活动区，第一夹持部311在第一转移活动区内转移试管，第二机械臂32上设置有第二夹持部321和移液部322，第二机械臂32具有第二转移活动区，第二夹持部321在第二转移活动区内转移试管，移液部322在第二转移活动区内通过TIP枪头转移溶液。

在一些具体实施例中，参照图1和图5所示，第一机械臂31可以是三轴机械臂，第一机械臂31包括第一X轴臂312、第一Y轴臂313和第一Z轴臂314，第一X轴臂312沿左右方向延伸，第一Y轴臂313沿前后方向延伸，第一Y轴臂313沿上下方向延伸，其中，第一Y轴臂313可连接在两个立柱112的连接块上，第一X轴臂312安装在第一Y轴臂313上，第一Y轴臂313可驱动第一X轴臂312前后运动，第一Z轴臂314安装在第一X轴臂312上，第一X轴臂312可驱动第一Z轴臂314左右运动，第一Z轴臂314上设置有第一夹持部311，第一Z轴臂314可驱动第一夹持部311上下运动，从而实现第一夹持部311在第一转移活动区内转移试管。其中，第一Y轴臂313可采用步进电机、直线导轨、同步带的驱动结构来驱动第一X轴臂312运动，第一X轴臂312可采用步进电机、丝杆、直线导轨的驱动结构来驱动第一Z轴臂314运动，第一Z轴臂314可用采用步进电机、丝杆、直线导轨的传动结构来驱动第一夹持部311运动。

第二机械臂32可以是三轴机械臂，第二机械臂32包括第二X轴臂323、第二Y轴臂324和第二Z轴臂325，第二X轴臂323沿左右方向延伸，第二Y轴臂324沿前后方向延伸，第二Y轴臂324沿上下方向延伸。其中，第二X轴臂323可连接在两个立柱112的连接块上，第二Y轴臂324安装在第二X轴臂323上，第二X轴臂323可驱动第二Y轴臂324左右运动，第二Z轴臂325安装在第二Y轴臂324上，第二Y轴臂324可驱动第二Z轴臂325前后运动，第二Z轴臂325包括两个Z轴升降臂，其中一个Z轴升降臂上设置有第二夹持部321，另一个Z轴升降臂上设置有上设置有移液部322，第二Z轴臂325可驱动第二夹持部321和移液部322独立地上下运动，从而实现第二夹持部321在第二转移活动区内转移试管，移液部322在第二转移活动区内通过TIP枪头转移溶液。其中，第二X轴臂323可采用步进电机、直线导轨、同步带的驱动结构来驱动第二Y轴臂324运动，第二Y轴臂324可采用步进电机、直线导轨、同步带的驱动结构来驱动第二Z轴臂325运动，第二Z轴臂325可采用步进电机、丝杆、直线导轨的传动结构来驱动第二夹持部321和移液部322运动。

在本发明的一些实施例中，样本管架13和离心管架15位于第一转移活动区，TIP架12、核酸提取模块6、试剂瓶架14、离心模块4、振荡模块5和孵育模块16位于第二转移活动区，第一转移活动区和第二转移活动区具有重叠区，开盖模块2位于重叠区，也就是说，第一夹持部311可在样本管架13、离心管架15和开盖模块2之间转移样本试管和离心试管，第二夹持部321可在开盖模块2、离心模块4、振荡模块5和孵育模块16之间转移样本试管和离心试管，移液部322可在开盖模块2、试剂瓶架14、核酸提取模块6之间通过TIP枪头转移溶液。

在本发明的一些实施例中，样本前处理装置还包括：废液槽和TIP丢弃槽，废液槽和TIP丢弃槽均可设于机架11且位于第二转移活动区，移液部322还可在TIP架12取TIP枪头、将废液转移至废液槽、将使用过的TIP枪头丢弃至TIP丢弃槽。

在本发明的一些实施例中，参照图4和图5所示，样本前处理装置还包括：壳体17和过滤模块18,壳体17内形成容纳空间，机体组件设于容纳空间内，壳体17的侧壁上设有壳体开关门171，壳体开关门171打开时实验人员可将样本管架13、TIP枪头、离心试管、试剂瓶放入对应位置，样本前处理装置在进行样本前处理时，壳体开关门171关闭，过滤模块18设于壳体17，过滤模块18用于净化容纳空间内的空气，过滤模块18的进风口与容纳空间连通，过滤模块18的出风口与壳体17的外部空间连通，容纳空间形成为负压空间，以保证样本前处理装置的生物安全性。过滤模块18可设置在壳体17的顶部，过滤模块18可以包括高效过滤器和异味消除器，以防止容纳空间内的细菌、病毒和异味扩散，实现样本前处理装置的生物安全设计和人性化实验环境设计，样本前处理装置在使用时无需单独配备生物安全柜，以提升样本前处理装置使用的便利性。

在本发明的一些实施例中，参照图6-图8所示，离心模块4包括：旋转部41、离心驱动部42和定位部43，其中：

旋转部41用于固定试管，离心驱动部42与旋转部41连接，离心驱动部42用于驱动旋转部41旋转，离心驱动部42可以是离心电机，旋转部41的旋转可使其上固定的试管内的溶液离心分层，旋转部41具有停转位置，定位部43适于与离心驱动部42的启停进行定位配合，以使旋转部41停转时处于停转位置，可以理解的是，旋转部41在转动前处于停转位置，旋转部41在转动后还处于停转位置，旋转部41上固定的试管在旋转部41转动前后的空间位置不发生改变，从而实机械臂模块3在离心前后从旋转部41相同的空间坐标下夹取的试管为同一个试管，以避免试管在离心前后位置发生改变。

在本发明的一些实施例中，参照图8所示，旋转部41包括主旋转部411和分旋转部412，分旋转部412与主旋转部411铰接，分旋转部412可以是以吊篮的形式与主旋转部411铰接，分旋转部412用于固定试管，离心驱动部42与主旋转部411连接且用于驱动主旋转部411旋转，在主旋转部411转动时，分旋转部412在离心力的作用下朝使试管的管盖朝向主旋转部411的旋转轴，从而使试管中比重较大的成分在离心力的作用下向试管的底部沉降，在主旋转部411停止转动时，分旋转部412在重力的作用下使试管的管盖朝向上方，以便于机械臂模块3取放试管。

在本发明的一些实施例中，参照图8所示，定位部43包括：同步器431和锁止器432，同步器431与离心驱动部42的旋转轴固定并同步转动，锁止器432具有与同步器431锁止配合的锁止状态以及与同步器431分离的解锁状态，其中，在锁止状态下，锁止器432与同步器431锁止配合，离心驱动部42的旋转轴被锁止且旋转部41处于停转位置，在解锁状态下，锁止器432与同步器431分离，旋转轴可自由旋转，以对试管内的溶液进行离心。

在本发明的一些实施例中，参照图8所示，同步器431为同步盘，同步盘连接在旋转轴的一端，同步盘可连接在旋转轴远离旋转部41的一端，同步盘的外周面上设置有定位孔，锁止器432包括：锁止驱动部4321和锁止推杆4322，锁止推杆4322的一端与锁止驱动部4321连接，锁止推杆4322的另一端适于与定位孔锁止配合，锁止驱动部4321用于驱动锁止推杆4322向靠近或远离同步盘的方向运动，锁止驱动部4321可以是电磁离合器。当离心模块4需要离心时，锁止驱动部4321驱动锁止推杆4322向远离同步盘方向运动，离心驱动部42的旋转轴可转动，当离心模块4需要停止离心时，离心驱动部42缓慢转动，锁止驱动部4321驱动锁止推杆4322向靠近同步盘方向运动，使锁止推杆4322以一定的力度顶在同步盘上，直至同步盘转动至定位孔朝向锁止推杆4322，锁止推杆4322与定位孔锁止配合，离心驱动部42的旋转轴不可转动，从而实现旋转部41停转时处于停转位置。

需要说明的是，同步器431和锁止器432的锁止配合结构不限于此，同步器431与锁止器432的锁止点位于同步器431的非转动中心处，即可实现使旋转部41在停转时处于停转位置。

在本发明的一些实施例中，参照图8所示，锁止器432还包括光耦4323和挡光片4324，挡光片4324设置在锁止推杆4322上，挡光片4324可跟随锁止推杆4322移动，光耦4323包括发光器和受光器，挡光片4324移动至发光器和受光器之间时，锁止器432与同步器431处于分离的解锁状态，驱动部可驱动旋转部41旋转。

在本发明的一些实施例中，参照图6-图8所示，每个分旋转部412形成一组试管安装位，旋转部41上设置有多组试管安装位，机械臂模块3可向试管安装位取放试管。离心模块4还包括：离心壳体，离心壳体罩设在旋转部41、离心驱动部42和定位部43外，在发生意外时，离心壳体可以防止试管和试管内的液体甩出离心模块4。

离心壳体包括壳体本体441和顶盖组件，壳体本体441具有顶部敞开口，顶部敞开口包括第一区域和第二区域，第一区域可位于顶部敞开口的前侧，第二区域可位于顶部敞开口的后侧，顶盖组件设置在顶部敞开口处且包括第一顶盖442、第二顶盖443和第二顶盖驱动部444，第一顶盖442可盖设于顶部敞开口，第一顶盖442上开设有与试管安装位对应的第一顶盖开口4421。

第二顶盖443位于第一顶盖442的内侧，换言之，第二顶盖443位于第一顶盖442的下方，第二顶盖443适于在第一区域和第二区域移动，第二顶盖443上开设有第二顶盖开口4431，第二顶盖443具有关闭位置和打开位置。

在打开位置时，第二顶盖443位于第二区域，第二顶盖开口4431与第一顶盖开口4421对齐，此时所有的第一顶盖开口4421均与试管安装位连通，机械臂模块3可向旋转部41上的试管安装位取放试管。

在关闭位置时，第二顶盖443至少部分位于第一区域，第二顶盖开口4431与第一顶盖开口4421完全错开，以实现第二顶盖443对所有的第一顶盖开口4421完全遮蔽，所有的第一顶盖开口4421均与试管安装位不连通，从而防止在发生意外时试管和试管内的溶液甩出离心模块4。

第二顶盖驱动部444用于驱动第二顶盖443在关闭位置和打开位置移动，第二顶盖驱动部444可以是设于顶部敞开口一侧的驱动轮和同步带，第二顶盖443上设置有顶盖滑块，顶盖滑块与顶部敞开口一侧的顶盖滑轨配合，顶盖滑块与同步带固定，驱动轮可驱动同步带带动顶盖滑块沿顶盖滑轨前后移动，从而实现第二顶盖驱动部444驱动第二顶盖443在关闭位置和打开位置移动。

优选地，为保证第二顶盖443运动的稳定性，离心壳体包括左右对称的两组第二顶盖驱动部444，同时驱动第二顶盖443的左右两侧。

参照图6-图8所示，旋转部41上设置有成四组试管安装位，第一顶盖442上开设有与四组试管安装位一一对应的四个第一顶盖开口4421，其中一个第一顶盖开口4421朝向第一区域，另外三个第一顶盖开口4421朝向第二区域，第二顶盖443上开设有三个第二顶盖开口4431，且在第二顶盖443处于第二区域时，第二顶盖443上的三个第二顶盖开口4431分别与朝向第二区域的第一顶盖开口4421一一对应，从而在第二顶盖443处于打开位置时，所有的第一顶盖开口4421均与试管安装位连通，在第二顶盖443处于关闭位置时，所有的第一顶盖开口4421均与试管安装位不连通。

根据本发明实施例的离心模块4，通过定位部43实现了旋转部41停转时处于确定的停转位置，顶盖组件在不需要翻转的情况下，可通过第二顶盖443在离心壳体内部的运动，控制试管安装位是否与离心壳体外连通，从而有利于减少离心模块4的占用空间，避免顶盖组件与机械臂模块3发生干涉。

在本发明的一些实施例中，参照图9和图10所示，振荡模块5包括：底座51和托架52，底座51设于机架11，底座51上设置有振动驱动部53，托架52通过振动驱动部53与底座51相连，托架52用于固定试管，振动驱动部53用于带动托架52沿底座51的高度(上下)方向往复移动，以实现托架52的上下震动，从而使托架52上试管内的溶液充分混合均匀，需要说明的是，托架52沿上下方向移动可减少托架52在前后左右方向上的占用空间，从而有利于减少振荡模块5在安装平台111上的占用空间，降低样本前处理装置各个模块的布置难度。

在本发明的一些实施例中，参照图9和图10所示，振动驱动部53包括驱动转轴531、曲柄532、连杆533、振动滑块534、底座导轨535，底座导轨535沿底座51的高度方向延伸，振动滑块534与底座导轨535滑动配合，连杆533铰接于振动滑块534与曲柄532之间，驱动转轴531用于驱动曲柄532转动，驱动转轴531可以由电机驱动，以实现振动滑块534沿底座导轨535往复运动，托架52与振动滑块534固定，从而使托架52的上下振动。

在本发明的一些实施例中，参照图9和图10所示，托架52包括托架本体521和压盖522，压盖522与托架本体521转动连接，压盖522适于通过弹性元件压紧固定于托架本体521内的试管的管盖，以防止托架本体521内的试管在振动时脱出，还可以防止试管的管盖在振动时与试管的管体分离。可选地，弹性元件可以是扭簧，扭簧可设置于压盖522与托架本体521的转动连接处，扭簧可始终处于向压盖522施加向朝向试管的管盖方向的弹性力。振荡模块5还包括开盖驱动器54，开盖驱动器54设于机架11或底座51，以减少托架52振动对开盖驱动器54的影响，开盖驱动器54用于驱动压盖522转动打开。

参照图9和图10所示，开盖驱动器54包括：开盖电机541和开盖驱动臂542，开盖电机541可驱动开盖驱动臂542向第一方向旋转，以使开盖驱动臂542推动压盖522转动打开，开盖电机541可驱动开盖驱动臂542向第二方向旋转，以使开盖驱动臂542与压盖522分离，压盖522在弹性元件的作用下自动保持关盖状态，开盖驱动臂542与压盖522的分离，可减少压盖522振动对开盖驱动器54的影响，从而有利于提升开盖驱动器54的可靠性和使用寿命。

在本发明的一些实施例中，振荡模块5还包括霍尔传感器，霍尔传感器与控制模块通讯连接，霍尔传感器可设于托架本体521，霍尔传感器用于检测压盖522的位置，控制模块可根据霍尔传感器检测到的压盖522位置，控制开盖驱动器54的动作。

另外，本发明实施例还提供一种核酸样本前处理方法，该方法用于上述实施例的样本前处理装置，样本管架上放置有至少一个核酸样本试管，核酸样本试管内可装有通过咽拭子标本采集法或鼻拭子标本采集法获得核酸样本，通过核酸样本前处理方法，可将得到核酸样本的核酸产物，该核酸产物可用于检测新型冠状病毒(COVID-19)。

参照图11所示，核酸样本前处理方法包括以下步骤：

第一转移步骤S11：机械臂模块将核酸样本试管转移至开盖模块开盖后，再将核酸样本试管内的溶液转移至核酸提取模块。

其中，第一转移步骤中溶液转移使用的TIP枪头可以是10ml的TIP枪头，机械臂模块通过TIP枪头将核酸样本试管内的5ml-8ml样本转移至核酸提取模块。

提取步骤S12：核酸提取模块提取核酸产物。

根据本发明实施例的核酸样本前处理方法，通过上述的样本前处理装置，在进行核酸样本前处理时，机械臂模块将核酸样本试管由样本管架转移至开盖模块，通过开盖模块对核酸样本试管开盖，机械臂模块再通过TIP枪头将核酸样本试管内的溶液转移至核酸提取模块，从而通过核酸提取模块提取核酸产物，由此，实现了样本的前处理的全流程自动化，进而有利于降低实验人员劳动强度，提升实验结果稳定性和一致性。

在本发明的一些实施例中，在第一转移步骤之后，核酸样本前处理方法还包括：

第二转移步骤S13：开盖模块将核酸样本试管关盖后，机械臂模块将核酸样本试管转移回样本管架。

其中，机械臂模块可将核酸样本试管由开盖模块转移回该核酸样本试管在样本管架上的原始位置。

可选地，在第一转移步骤S11之后，提取步骤S12和第二转移步骤S13可同时进行，从而有利于降低核酸样本前处理的时间，提升实验效率。

在本发明的一个具体实施例中，核酸样本前处理方法包括以下步骤：

步骤S110：第一夹持部夹持样本管架上的一个核酸样本试管，并将该核酸样本试管转移至开盖模块。

步骤S111：开盖模块打开该核酸样本试管的管盖。

步骤S112：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取该核酸样本试管内的样本，然后将样本排到核酸提取模块上的对应的检测试剂盒内，再然后将获取的TIP枪头丢至TIP丢弃槽。

步骤S113：开盖组件关闭该核酸样本试管的管盖，第一夹持部夹持开盖模块上的该核酸样本试管，并将该核酸样本试管放回样本管架上的原始位置。

步骤S114：核酸提取模块提取检测试剂盒内的核酸产物。

其中，步骤S113和步骤S114可同时执行，以降低核酸样本前处理的时间，提升实验效率。

需要说明的是，当本管架上放置有多个核酸样本试管时，可重复上述步骤S110-步骤S113，依次将每个核酸样本试管中的溶液转移至核酸提取模块中对应的检测试剂盒后，再执行步骤S114，从而得到每个核酸样本试管对应的核酸产物。

在本发明的一些实施例中，开盖模块的第一开盖组件和第二开盖组件可同时对两个不同的核酸样本试管进行开盖和关盖，在核酸样本试管为多个时，可将核酸样本试管以两个为一组的方式被第一夹持部分别移动至第一开盖组件和第二开盖组件，一组核酸样本试管可同时进行开盖，移液部分别将一组核酸样本试管内的每个样本转移至核酸提取模块中对应的检测试剂盒内，移液部每次移液更换一次TIP枪头，一组核酸样本试管同时进行关盖，并被放回样本管架上的原始位置，从而有利于提升实验效率。

此外，本发明实施例还提供一种粪便样本前处理方法，该方法用于上述实施例的样本前处理装置，样本管架上放置有至少一个粪便样本试管，粪便样本试管内装有粪便样本，通过粪便样本前处理方法，可得到粪便样本的核酸产物，该核酸产物可用于肠癌的检测。

参照图12所示，粪便样本前处理方法包括以下步骤：

第一离心步骤S21：向粪便样本试管中加入第一试剂和第二试剂后，将粪便样本试管进行振荡、离心，得到离心后的第一上清液。

其中，第一试剂可以是裂解细胞、释放核酸的悬浮液，第二试剂可以是裂解细胞、释放核酸的悬浮液。

第二离心步骤S22：向第一上清液中加入第三试剂，将加入第三试剂的第一上清液液进行振荡、离心，得到离心后的第二上清液。

其中，第二试剂可以是去除多糖、酚类等PCR抑制物的抑制物去除液。

第三离心步骤S23：向第二上清液中加入第四试剂，将加入第四试剂的第二上清液进行振荡、控温孵育、离心。

其中，第四试剂可以是使核酸形成絮状沉淀的异丙醇。

提取步骤S24：丢弃所述第三离心步骤中离心后的上清液，向剩余液里加入第五试剂，将加入第五试剂的剩余液进行振荡，取振荡后的剩余液进行提取核酸产物。

其中，第五试剂可以是为磁珠吸附核酸提供条件的溶解结合液。

根据本发明实施例的粪便样本前处理方法，通过上述的样本前处理装置，在进行粪便样本前处理时，依次通过第一离心步骤、第二离心步骤、第三离心步骤和提取步骤，得到粪便样本的核酸产物，实现了粪便样本前处理的全流程自动化，进而有利于降低实验人员劳动强度，提升实验结果稳定性和一致性。

在本发明的一些实施例中，在第一离心步骤中，离心后的第一上清液为经过离心、取上清液重复多次得到，重复的次数可以是二次，以保证第一离心步骤中的离心效果。

在本发明的一些实施例中，在第二离心步骤中，离心后的第二上清液为经过离心、取上清液重复多次得到，重复的次数可以是二次，以保证第二离心步骤中的离心效果。

在本发明的一个具体实施例中，粪便样本前处理方法包括以下步骤：

步骤S211：第一夹持部夹持样本管架上的第一粪便样本试管，并将第一粪便样本试管放入第一开盖组件。

步骤S212：第一开盖组件开启第一粪便样本试管的管盖。

步骤S213：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取试剂瓶架上第一试剂瓶中的第一试剂，然后将吸取的第一试剂排到第一粪便样本试管内，再然后将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

其中，TIP枪头可以是10ml的TIP枪头，移液部通过TIP枪头将第一试剂瓶中的1ml-5ml第一试剂转移至第一粪便样本试管。

步骤S214：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取试剂瓶架上第二试剂瓶中的第二试剂，然后将吸取的第二试剂排到第一粪便样本试管内，再然后将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

其中，TIP枪头可以是10ml的TIP枪头，移液部通过TIP枪头将第二试剂瓶中的1ml-5ml第二试剂转移至第一粪便样本试管。

步骤S215：第一开盖组件关闭第一粪便样本试管的管盖。

步骤S216：第二夹持部夹持第一开盖组件上的第一粪便样本试管，并将第一粪便样本试管放入振荡模块内。

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可对依次对其余粪便样本试管执行上述步骤S211-步骤S216，以向每个粪便样本试管加入第一试剂和第二试剂后放入振荡模块内。

步骤S217：振荡模块振荡第一预设时间后停止。

其中，第一预设时间可以是1min-10min，振荡频率可以是2HZ-10HZ，例如振荡模块以8HZ的频率振荡5min。

步骤S218：第二夹持部夹持振荡模块上的第一粪便样本试管，并将第一粪便样本试管放入离心模块内。

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可对依次对其余粪便样本试管执行上述步骤S218，以将振荡后的每个粪便样本试管放入离心模块内。

步骤S219：离心模块离心第二预设时间后停止。

其中，第二预设时间可以是1min-10min，离心模块的转速可以是5000rpm-10000rpm，例如离心模块以最大转速10000rpm运行5min。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，第一离心步骤包括步骤S211-步骤S219，以得到第一上清液。

步骤S220：第二夹持部夹持离心模块上的第一粪便样本试管，并将第一粪便样本试管放入第二开盖模块。

步骤S221：第一夹持部夹持离心管架上的第一离心试管，并将第一离心试管放入第一开盖模块。

步骤S222：第一开盖模块开启第一离心试管的管盖，第二开盖模块开启第一粪便样本试管的管盖。

步骤S223：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取第一粪便样本试管内的上清液，然后将吸取的上清液排入第一离心试管，再然后将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

其中，移液部上可集成有视觉识别设备，以根据视觉识别设备识别第一粪便样本试管内的上清液的位置。

步骤S224：第一开盖模块关闭第一离心试管的管盖，第二开盖模块关闭第一粪便样本试管的管盖。

步骤S225：第一夹持部夹持第二开盖模块上的第一粪便样本试管，并将第一粪便样本试管放回样本管架上的原始位置，第二夹持部夹持第一开盖模块上的第一离心试管，并将第一离心试管放入离心模块。

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可对依次对其余粪便样本试管执行上述步骤S220-步骤S225，以将每个粪便样本试管中的上清液移至对应的离心试管，并将对应的离心试管放入离心模块。

步骤S226：离心模块离心第三预设时间后停止。

其中，第三预设时间可以是1min-10min，离心模块的转速可以是5000rpm-10000rpm，例如离心模块以最大转速10000rpm运行5min。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，第一离心步骤包括步骤S211-步骤S226，以进行二次离心后得到第一上清液。

步骤S230：第二夹持部夹持离心模块上的第一离心试管，并将第一离心试管放入第二开盖模块。

步骤S231：第一夹持部夹持离心管架上的第二离心试管，并将第二离心试管放入第一开盖模块；

步骤S232：第一开盖模块开启第二离心试管的管盖，第二开盖模块开启第一离心试管的管盖。

步骤S233：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取第一离心试管内的第一上清液，然后将吸取的第一上清液排入第二离心试管，再然后将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

步骤S234：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取试剂瓶架上第三试剂瓶中的第三试剂，然后将吸取的第三试剂排到第二离心试管内，再然后将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

其中，移液部通过TIP枪头将第三试剂瓶中的1ml-5ml第三试剂转移至第二离心试管。

步骤S235：第一开盖模块关闭第二离心试管的管盖，第二开盖模块关闭第一离心试管的管盖。

步骤S236：第一夹持部夹持第二开盖模块上的第一离心试管，并将第一离心试管丢弃或放回离心管架上的原始位置，第二夹持部夹持第一开盖模块上的第二离心试管，并将第二离心试管放入振荡模块。

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可对依次对其余粪便样本试管对应的离心试管执行上述步骤S230-步骤S236，以对每个粪便样本试管对应的第一上清液加入第三试剂后放入振荡模块。

步骤S237：振荡模块振荡第四预设时间后停止

其中，第四预设时间可以是1min-10min，振荡频率可以是2HZ-10HZ，例如振荡模块以3HZ的频率轻柔振荡5min。

步骤S238：第二夹持部夹持振荡模块上的第二离心试管，并将第二离心试管放入离心模块内。

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可对依次对其余粪便样本试管对应的离心试管执行上述步骤S238，以将每个粪便样本试管对应的离心试管放入离心模块内。

步骤S239：离心模块离心第五预设时间后停止

其中，第五预设时间可以是1min-10min离心模块的转速可以是5000rpm-10000rpm，例如离心模块以最大转速10000rpm运行5min。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，第二离心步骤包括步骤S230-步骤S239，以进行离心后得到第二上清液。

步骤S240：第二夹持部夹持离心模块上的第二离心试管，并将第二离心试管放入第二开盖模块。

步骤S241：第一夹持部夹持离心管架上的第三离心试管，并将第三离心试管放入第一开盖模块；

步骤S242：第一开盖模块开启第三离心试管的管盖，第二开盖模块开启第二离心试管的管盖。

步骤S243：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取第二离心试管内的上清液，然后将吸取的上清液排入第三离心试管，再然后将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

步骤S244：第一开盖模块关闭第三离心试管的管盖，第二开盖模块关闭第二离心试管的管盖。

步骤S245：第一夹持部夹持第二开盖模块上的第二离心试管，并将第二离心试管丢弃或放回离心管架上的原始位置，第二夹持部夹持第一开盖模块上的第三离心试管，并将第三离心试管放入离心模块；

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可对依次对其余粪便样本试管对应的离心试管执行上述步骤S240-步骤S245。

步骤S246：离心模块离心第六预设时间后停止。

其中，第六预设时间可以是1min-10min，离心模块的转速可以是5000rpm-10000rpm，例如离心模块以最大转速10000rpm运行5min。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，第二离心步骤包括步骤S230-步骤246，以进行二次离心后得到第二上清液。

步骤S250：第二夹持部夹持离心模块上的第三离心试管，并将第三离心试管放入第二开盖模块。

步骤S251：第一夹持部夹持离心管架上的第四离心试管，并将第四离心试管放入第一开盖模块。

步骤S252：第一开盖模块开启第四离心试管的管盖，第二开盖模块开启第三离心试管的管盖。

步骤S253：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取第三离心试管内的上清液，然后将吸取的上清液排入第四离心试管，再然后将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

步骤S254：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取试剂瓶架上第四试剂瓶中的第四试剂，然后将吸取的第四试剂排到第四离心试管内，再然后将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

其中，移液部通过TIP枪头将第四试剂瓶中的1ml-5ml第四试剂转移至第四离心试管。

步骤S255：第一开盖模块关闭第四离心试管的管盖，第二开盖模块关闭第三离心试管的管盖。

步骤S256：第一夹持部夹持第二开盖模块上的第三离心试管，并将第三离心试管丢弃或放回离心管架上的原始位置，第二夹持部夹持第二开盖模块上的第四离心试管，并将第四离心试管放入振荡模块；

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可依次对由其余粪便样本试管对应的离心试管执行上述步骤S250-步骤S256。

步骤S257：振荡模块振荡第七预设时间后停止

其中，第七预设时间可以是1min-10min，振荡频率可以是2HZ-10HZ，例如振荡模块以3HZ的频率轻柔振荡5min。

步骤S258：第二夹持部夹持振荡模块上的第四离心试管，并将第四离心试管放入孵育模块。

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可依次对由其余粪便样本试管对应的离心试管执行上述步骤S258。

步骤S259：孵育模块孵育第八预设时间后停止。

其中，第八预设时间可以是1min-10min，孵育模块的孵育温度可以是以4℃的低温孵育5min。

步骤S260：第二夹持部夹持孵育模块上的第四离心试管，并将第四离心试管放入离心模块。

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可依次对由其余粪便样本试管对应的离心试管执行上述步骤S260。

步骤S261：离心模块离心第九预设时间后停止。

其中，第九预设时间可以是1min-10min，离心模块的转速可以是5000rpm-10000rpm，例如离心模块以最大转速10000rpm运行5min。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，第三离心步骤包括步骤S250-步骤S261。

步骤S262：第二夹持部夹持离心模块上的第四离心试管，并将第四离心试管放入第二开盖模块。

步骤S263：第二开盖模块开启第四离心试管的管盖。

步骤S264：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取第四离心试管内的全部上清液，然后将吸取的上清液排入废液槽丢弃，并将将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

步骤S265：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取试剂瓶架上第五试剂瓶中的第五试剂，然后将吸取的第五试剂排到第四离心试管内，再然后将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

其中，移液部通过TIP枪头将第五试剂瓶中的1ml-5ml第五试剂转移至第二离心试管。

步骤S266：第二开盖模块关闭第四离心试管的管盖。

步骤S267：第二夹持部夹持第二开盖模块上的第四离心试管，并将第二离心试管放入振荡模块。

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可依次对由其余粪便样本试管得到对应的离心试管执行上述步骤S262-步骤S267。

步骤S268：振荡模块振荡第十预设时间后停止

其中，第十预设时间可以是1min-10min，振荡频率可以是2HZ-10HZ，例如振荡模块以5HZ的频率振荡5min。

步骤S269：第二夹持部夹持振荡模块上的第四离心试管，并将第四离心试管放入第二开盖模块。

步骤S270：第二开盖模块开启第四离心试管的管盖。

步骤S271：移液部由TIP架获取TIP枪头，并通过获取的TIP枪头吸取第四离心试管内的溶液，然后将吸取的溶液排入核酸检测模块对应的检测试剂盒，再然后将获取的TIP枪头丢至废TIP枪头区。

步骤S272：第二开盖模块关闭第四离心试管的管盖。

步骤S273：第一夹持部夹持第二开盖模块上的第四离心试管，并将第四离心试管丢弃或放回离心管架上的原始位置，

其中，若样本管架上放置有多个粪便样本试管，可依次对由其余粪便样本试管得到对应的离心试管执行上述步骤S269-步骤S273。

步骤S280：核酸提取模块提取样本检测试剂盒的核酸产物。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，提取步骤包括步骤S262-步骤S280。

根据本发明实施例的粪便样本前处理方法,可通过上述实施例的样本前处理装置实现“原样进-核酸出”的全自动智能化实验流程，有利于减少人为参与和手工操作，降低实验人员劳动强度，消除粪便试验异味，提升实验结果稳定性和一致性，还可以简化试验流程，提升试验效率。

此外，根据本发明实施例的粪便样本前处理方法,可通过上述实施例的样本前处理装置实现专业的前处理及自动提取***，可通过显示屏实现一键式智能操作，显示屏可具有智能化操作界面，并可实现全流程实验信息数字化存储记录，提升实验室自动化、信息化、智能化建设。样本前处理装置进行了模块化设计和柔性配置，可按需增加或减少相应模块，兼容性较高，可通过配置不同的样本管架和夹具，可兼容各种样本试管、离心试管。样本前处理装置还具有良好的安全稳定，工位集成物料到位检测功能，识别耗材放置到位、准确，管盖开闭正确。

同时，根据本发明实施例的粪便样本前处理方法,试验准确高效，可在24小时完成8个全流程节拍、124个粪便样本的肠癌检测，可节省人工成本88％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (21)

1.一种样本前处理装置，其特征在于，包括：机体组件，所述机体组件包括：

机架；

TIP架，所述TIP架设于所述机架且用于放置TIP枪头；

样本管架，所述样本管架设于所述机架且用于放置样本试管；

开盖模块，所述开盖模块设于所述机架且用于开闭试管的管盖；

机械臂模块，所述机械臂模块设于所述机架且用于转移试管和通过所述TIP枪头转移溶液；

核酸提取模块，所述核酸提取模块设于所述机架且用于提取样本的核酸产物；

控制模块，所述控制模块用于控制所述机械臂模块、所述开盖模块和所述核酸提取模块的动作以进行样本前处理。

2.根据权利要求1所述的样本前处理装置，其特征在于，所述机体组件还包括：

试剂瓶架，所述试剂瓶架设于所述机架且用于放置试剂瓶；

离心管架，所述离心管架设于所述机架且用于放置离心试管；

离心模块，所述离心模块设于所述机架且用于对试管离心；

振荡模块，所述振荡模块设于所述机架且用于对试管振荡；

孵育模块，所述孵育模块设于所述机架且用于对试管控温保存；

所述控制模块还用于控制所述离心模块、所述振荡模块和所述孵育模块的动作以进行样本前处理。

3.根据权利要求1或2所述的样本前处理装置，其特征在于，所述开盖模块包括多个开盖组件，每个所述开盖组件均用于开闭试管的管盖。

4.根据权利要求3所述的样本前处理装置，其特征在于，所述开盖模块包括第一开盖组件和第二开盖组件，其中，

所述第一开盖组件包括：

第一滑台，所述第一滑台设于所述机架，所述第一滑台上设置有可移动的第一移动夹持部，所述第一移动夹持部适于夹持试管的管体；

第一升降台，所述第一升降台设于所述第一滑台的上方，且所述第一升降台上设置有可升降的第一旋转夹持部，所述第一旋转夹持部适于打开并夹持试管的管盖以及关闭试管的管盖；

所述第二开盖组件包括：

第二滑台，所述第二滑台设于所述机架，所述第二滑台上设置有可移动的第二移动夹持部，所述第二移动夹持部适于夹持试管的管体；

第二升降台，所述第二升降台设于所述第二滑台的上方，且所述第二升降台上设置有可升降的第二旋转夹持部，所述第二旋转夹持部适于打开并夹持试管的管盖以及关闭试管的管盖。

5.根据权利要求4所述的样本前处理装置，其特征在于，所述第一开盖组件还包括：第一接液部，在所述第一旋转夹持部夹持所述管盖且所述管盖的高度不低于预设高度时，所述第一接液部的至少一部分位于所述管盖的正下方；

所述第二开盖组件还包括：第二接液部，在所述第二旋转夹持部夹持所述管盖且所述管盖的高度不低于预设高度时，所述第二接液部的至少一部分位于所述管盖的正下方。

6.根据权利要求3所述的样本前处理装置，其特征在于，所述样本试管上具有身份识别码；所述开盖模块还包括扫码组件，所述扫码组件用于在所述样本试管开盖前扫描所述样本试管上的所述身份识别码；所述控制模块还用于将预存的样本信息与所述身份识别码进行比对，并在所述样本信息与所述身份识别码不一致时进行报警。

7.根据权利要求1或2所述的样本前处理装置，其特征在于，所述机械臂模块包括多个机械臂，每个所述机械臂上设置有夹持部和/或移液部，其中，所述夹持部用于转移试管，所述移液部用于通过所述TIP枪头转移溶液。

8.根据权利要求2所述的样本前处理装置，其特征在于，所述机械臂模块包括：

第一机械臂，所述第一机械臂上设置有第一夹持部，所述第一机械臂具有第一转移活动区，所述第一夹持部在所述第一转移活动区内转移试管；

第二机械臂，所述第二机械臂上设置有第二夹持部和移液部，所述第二机械臂具有第二转移活动区，所述第二夹持部在所述第二转移活动区内转移试管，所述移液部在所述第二转移活动区内通过所述TIP枪头转移溶液；

其中，所述样本管架和所述离心管架位于第一转移活动区，所述TIP架、所述核酸提取模块、所述试剂瓶架、所述离心模块、所述振荡模块和所述孵育模块位于所述第二转移活动区，所述第一转移活动区和所述第二转移活动区具有重叠区，所述开盖模块位于所述重叠区。

9.根据权利要求1或2所述的样本前处理装置，其特征在于，所述样本前处理装置还包括：

壳体，所述壳体内形成容纳空间，所述机体组件设于所述容纳空间内，所述壳体的侧壁上设有壳体开关门；

过滤模块，所述过滤模块设于所述壳体，所述过滤模块用于净化所述容纳空间内的空气，所述过滤模块的进风口与所述容纳空间连通，所述过滤模块的出风口与所述壳体的外部空间连通，所述容纳空间形成为负压空间。

10.根据权利要求2所述的样本前处理装置，其特征在于，所述离心模块包括：

旋转部，所述旋转部用于固定试管；

离心驱动部，所述离心驱动部与所述旋转部连接，所述离心驱动部用于驱动所述旋转部旋转；

定位部，所述旋转部具有停转位置，所述定位部适于与所述离心驱动部进行定位配合，以使所述旋转部停转时处于所述停转位置。

11.根据权利要求10所述的样本前处理装置，其特征在于，所述定位部包括：

同步器，所述同步器与所述离心驱动部的旋转轴固定并同步转动；

锁止器，所述锁止器具有与所述同步器锁止配合的锁止状态以及与所述同步器分离的解锁状态，其中，在所述锁止状态下，所述离心驱动部的旋转轴被锁止且所述旋转部处于所述停转位置。

12.根据权利要求11所述的样本前处理装置，其特征在于，

所述同步器为同步盘，所述同步盘连接于所述旋转轴的一端，所述同步盘的外周面上设置有定位孔；

所述锁止器包括：锁止驱动部和锁止推杆，所述锁止推杆的一端与所述锁止驱动部连接，所述锁止推杆的另一端适于与所述定位孔锁止配合，所述锁止驱动部用于驱动所述锁止推杆向靠近或远离所述同步盘的方向运动。

13.根据权利要求12所述的样本前处理装置，其特征在于，所述离心模块还包括：离心壳体，所述离心壳体罩设在所述旋转部、所述离心驱动部和所述定位部外，所述离心壳体包括壳体本体和顶盖组件，所述壳体本体具有顶部敞开口，所述顶部敞开口包括第一区域和第二区域，所述顶盖组件设置在所述顶部敞开口处且包括第一顶盖、第二顶盖和第二顶盖驱动部，所述旋转部上设置有多组试管安装位，所述第一顶盖上开设有与所述试管安装位对应的第一顶盖开口，所述第二顶盖位于所述第一顶盖的内侧，且所述第二顶盖适于在所述第一区域和所述第二区域移动，所述第二顶盖上开设有第二顶盖开口，所述第二顶盖具有关闭位置和打开位置，其中，

在所述打开位置时，所述第二顶盖位于所述第二区域，所述第二顶盖开口与所述第一顶盖开口对齐；

在所述关闭位置时，所述第二顶盖至少部分位于所述第一区域，所述第二顶盖开口与所述第一顶盖开口完全错开，所述第二顶盖驱动部用于驱动所述第二顶盖在所述关闭位置和所述打开位置移动。

14.根据权利要求2所述的样本前处理装置，其特征在于，所述振荡模块包括：

底座，所述底座设于所述机架，所述底座上设置有振动驱动部；

托架，所述托架通过所述振动驱动部与所述底座相连，所述托架用于固定试管，所述振动驱动部用于带动所述托架沿所述底座的高度方向往复移动。

15.根据权利要求14所述的样本前处理装置，其特征在于，

所述振动驱动部包括驱动转轴、曲柄、连杆、振动滑块和底座导轨，所述底座导轨沿所述底座的高度方向延伸，所述振动滑块与所述底座导轨滑动配合，所述连杆铰接于所述振动滑块与所述曲柄之间，所述驱动转轴用于驱动所述曲柄转动，以使所述振动滑块沿所述底座导轨往复运动，所述托架与所述振动滑块固定。

16.根据权利要求15所述的样本前处理装置，其特征在于，

所述托架包括托架本体和压盖，所述压盖与所述托架本体转动连接，所述压盖适于通过弹性元件压紧固定于所述托架本体内的试管的管盖；

所述振荡模块还包括开盖驱动器，所述开盖驱动器设于所述机架或所述底座，所述开盖驱动器用于驱动所述压盖转动打开。

17.一种核酸样本前处理方法，其特征在于，所述方法用于权利要求1-16中任一项所述的样本前处理装置，所述样本管架上放置有至少一个核酸样本试管，所述方法包括以下步骤：

第一转移步骤：所述机械臂模块将所述核酸样本试管转移至所述开盖模块开盖后，再将所述核酸样本试管内的溶液转移至所述核酸提取模块；

提取步骤：所述核酸提取模块提取核酸产物。

18.根据权利要求17所述的核酸样本前处理方法，其特征在于，在所述第一转移步骤之后，所述方法还包括：

第二转移步骤：所述开盖模块将所述核酸样本试管关盖后，所述机械臂模块将所述核酸样本试管转移回所述样本管架。

19.一种粪便样本前处理方法，其特征在于，所述方法用于权利要求2-16中任一项所述的样本前处理装置，所述样本管架上放置有至少一个粪便样本试管，所述方法包括以下步骤：

第一离心步骤：向粪便样本试管中加入第一试剂和第二试剂后，将所述粪便样本试管进行振荡、离心，得到离心后的第一上清液；

第二离心步骤：向所述第一上清液中加入第三试剂，将加入所述第三试剂的所述第一上清液液进行振荡、离心，得到离心后的第二上清液；

第三离心步骤：向所述第二上清液中加入第四试剂，将加入所述第四试剂的所述第二上清液进行振荡、控温孵育、离心；

提取步骤：丢弃所述第三离心步骤中离心后的上清液，向剩余液里加入第五试剂，将加入所述第五试剂的所述剩余液进行振荡，取振荡后的所述剩余液进行提取核酸产物。

20.根据权利要求19所述的粪便样本前处理方法，其特征在于，在所述第一离心步骤中，所述离心后的第一上清液为经过离心、取上清液重复多次得到。

21.根据权利要求19所述的粪便样本前处理方法，其特征在于，在所述第二离心步骤中，所述离心后的第二上清液为经过离心、取上清液重复多次得到。

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