CN218596417U - 全自动样本文库制备*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动样本文库制备***，属于核酸检测自动化设备技术领域。一种全自动样本文库制备***，包括：操作模块，分仓模块，废弃模块和控制***，该***通过操作模块的移液机械臂和转板机械臂在工作台的运作，可完成液体的转移，孔板(包括深孔板、PCR板、酶标板等试验所用孔板)的移动，将样本按照核酸检测流程的要求，完成对应程序。并可通过对分仓模块中控温密封仓门和检测密封仓门的开启和关闭，实现循环控温模块和检测模块的独立分仓式处理，从而有效降低交叉污染风险。

Description

全自动样本文库制备***

技术领域

本发明涉及核酸检测自动化设备技术领域，特别是涉及全自动样本文库制备***。

背景技术

随着分子生物学技术的飞速发展，基因生物技术已广泛应用至临床检测、医学研究、疾病防控、及食品安全卫生等多个领域。面对复杂多样的分子生物技术如核酸提取、PCR反应、基因建库、基因测序等，往往需要投入大量的具有生物技术的实验人员，同时实验过程中产生的气溶胶污染往往也给临床检测带来极大的干扰。

因此，为了缓解实验人员的压力，尽可能避免人为操作造成的假阴、假阳等实验误差，市场亟须一款具备标准流程、稳定高速、安全可靠的全自动移液处理工作站。

然而，常规的移液工作站存在以下问题：一、只具备单一的移液或提取功能，没有集移液转板、核酸提取、震荡孵育、PCR反应、酶标定量等于一体的设备，从而无法实现全自动基因建库的完整流程；二、现有自动化移液工作站未按照分子实验室要求的“分仓”式设计，样本区、耗材区、反应区、废弃区等交横纵错地布置于工作台面上，更没有使PCR反应区、酶标定量区、废弃区完全独立的分仓式的空间，给实验过程带来较高的交叉污染风险。

并且，大部分移液工作站缺乏高效过滤防污染***，实验过程产生的气溶胶污染未得到快速有效处理。

发明内容

基于此，有必要针对上述自动化基因建库工作站具有交叉污染风险问题，提供一种全自动样本文库制备***，该全自动样本文库制备***通过独立分仓式工作模块的配合，能够降低实验过程中产生交叉污染的风险。

本发明公开了一种全自动样本文库制备***，包括：

操作模块，包括移液机械臂、转板机械臂和工作台，所述工作台的板面用于放置检测试剂和样本，所述移液机械臂和转板机械臂设于所述工作台上方，所述移液机械臂用于对所述工作台上放置的试剂或样本进行移液操作，所述转板机械臂用于对所述工作台上放置的孔板在竖直和水平方向进行转移，所述工作台还设有用于放置需震荡孵育孔板的震荡孵育区；所述工作台上开设有循环控温入口和检测入口；

分仓模块，设于所述工作台的下方，包括循环控温模块和检测模块，所述循环控温模块包括控温密封隔板、控温件和控温密封仓门，所述控温件安装于所述控温密封隔板形成的控温密闭腔体内，且所述控温密封仓门设于与所述循环控温入口相匹配的位置；所述检测模块包括检测密封隔板、检测元件和检测密封仓门，所述检测元件安装于所述检测密封隔板形成的检测密闭腔体内，且所述检测密封仓门设于与所述检测入口相匹配的位置；

废弃模块，包括垃圾隔板、垃圾桶和垃圾通道，所述垃圾桶设于所述分仓模块下方由所述垃圾隔板形成的垃圾密闭腔体内，所述垃圾通道一端开口于所述垃圾桶，另一端开口于所述工作台的废弃物区；

控制***，包括主控板，所述主控板通过与所述操作模块和分仓模块信号连接或电连接，以控制所述操作模块和分仓模块。

上述全自动样本文库制备***，通过操作模块的移液机械臂和转板机械臂在工作台的运作，可完成液体的转移，孔板(包括深孔板、PCR板、酶标板等试验所用孔板)的移动，将样本按照核酸检测流程的要求，完成对应程序。并可通过控温密封仓门和检测密封仓门的开启和关闭，实现循环控温模块和检测模块的独立分仓式处理，从而有效降低交叉污染风险。

同时，该全自动样本文库制备***中，将循环控温模块和检测模块的入口设于工作台的下方，并在工作台上开设有循环控温入口和检测入口，既实现了分仓密封处理，又有利于转板机械臂等可在直线方向转板但无法进行折线或曲线运动的工作模式。

可以理解的，控温件可选用常规热循环仪(ODTC)，检测元件可选用酶标仪等，可根据具体核酸检测要求设置；对于震荡孵育区，按照常规设置震荡***和加热***即可。

在其中一个实施例中，所述循环控温模块还包括控温抽风***，所述抽风***设于所述控温密封隔板上，用于对所述控温密闭腔体内气体进行抽风过滤。

本领域技术人员知晓，在ODTC启动时，ODTC内部需要交换热量，才能完成升降温的循环，此时热量全部散发于控温密封隔板形成的控温密闭腔体之内，当密闭腔体内的温度升高至ODTC热循环温度的低点50℃时，那么ODTC将很难或者不能达到50℃，影响实验结果。此时启动抽风***，该ODTC抽风***可以设置风扇的转速，以匹配实验需求。例如，可选相对较低的转速1500rpm左右等，根据不同的风扇的风量，也可以根据实际情况进行设置。据此，ODTC热循环产生的热量被抽风***带走，可有效的提高ODTC升降温效率，从而减少热循环的时间，进一步提高整个文库制备的效率。

更为重要的是，在ODTC流程结束后，ODTC打开热盖的瞬间，会产生大量气溶胶。此时启动抽风***，ODTC开盖瞬间产生的气溶胶可被抽风***带走，有效的避免了气溶胶的积累和沉降，基因测序的结果更可靠。

在其中一个实施例中，所述废弃模块还包括废物抽风***，所述抽风***设于所述垃圾隔板上，用于对所述垃圾密闭腔体内气体进行抽风过滤。

进一步的，当废弃模块需要维护时，启动废弃模块的抽风***往外抽风，此时风机转速优选3500rpm，可在废弃模块空间内部形成从前至后的空气流，则有效地隔离过滤废弃垃圾带来的气溶胶污染源，有效降低废弃垃圾对实验产生交叉污染的风险。

在其中一个实施例中，所述控温密封仓门和检测密封仓门均包括：安装架、滑轨、滑块、第一连杆、第二连杆、弹性件、驱动电机、仓门板和密封件，所述安装架固定于所述控温密封隔板或所述检测密封隔板上，所述滑轨和驱动电机安装于所述安装架上，所述滑块可沿所述滑轨滑动，所述仓门板可在所述驱动电机的牵引下沿所述滑轨导向移动，并具有关闭状态位和开启状态位；所述第一连杆固定于所述滑块上，所述仓门板通过至少两条第二连杆与所述第一连杆铰接固定，所述弹性件设于所述第一连杆或第二连杆与所述仓门板之间，当所述仓门板位于所述开启状态位，在所述弹性件弹力作用下，所述仓门板与第一连杆和两条第二连杆构成倾斜的平行四边形，所述仓门板上设有限位轮，所述安装架上设有限位件，当所述仓门板位于所述关闭状态位，所述限位轮抵靠于所述限位件，所述仓门板克服所述弹性件的弹力上移，与第一连杆和两条第二连杆构成矩形，所述密封件设于所述仓门板上表面，当所述仓门板位于所述关闭状态位，所述密封件被挤压于所述工作台下表面，且环绕所述循环控温入口或检测入口设置。

发明人在前期调研中发现，常规大部分移液工作站都没有按照实验室要求进行分区设计实验，或者说所谓的分区均没有达到真正分区的效果，可能是缺乏一种在较小的空间区域内达到更好的分区密封效果的紧凑的电动可控的密封仓门。上述控温密封仓门和检测密封仓门，通过连杆机构的设计，可通过一个电机控制完成仓门的前推和闭合两个动作，且具有较好的密封效果。

在其中一个实施例中，所述控温密封仓门和检测密封仓门还包括推板、丝杠和螺母，所述丝杠与所述驱动电机输出端连接，所述螺母套设于所述丝杠上，所述第一连杆通过所述推板连接所述螺母。利用推板、丝杠和螺母的配合，可提高仓门前推和闭合的稳定性和可靠性。

在其中一个实施例中，控温密封仓门和检测密封仓门还包括光耦对和光耦挡片，所述光耦对设于所述安装架上，所述光耦挡片设于推板上，所述仓门板沿所述滑轨导向移动具有关闭状态位和开启状态位，当所述仓门板位于所述关闭状态位，所述光耦挡片远离所述光耦对，当所述仓门板位于所述开启状态位，所述光耦挡片遮挡所述光耦对。可通过所述光耦对信号识别仓门状态，便于控制***的控制。

在其中一个实施例中，所述循环控温模块还设有清洁盖，所述清洁盖固定于所述控温密封隔板上，且朝水平方向开启。当实验完成，用户可手动打开该清洁盖，从而开启ODTC的热盖，对热盖喷上酒精或者其他抑制核酸产物相关的溶剂，再用无尘纸擦拭热盖，能去除ODTC热盖上的气溶胶产物。

在其中一个实施例中，所述操作模块顶部、控温密闭腔体和/或所述垃圾密闭腔体内设有紫外消毒灯。

当操作模块、循环控温模块或废弃模块需要清洁维护时，在此独立空间内部上方还设置有ODTC紫外灯，可将紫外灯打开(紫外灯的照射时间可设置，可智能计时)，从而将此空间内的微生物进行消杀，有效地在此空间内形成洁净空气***。优选的，紫外灯选用要求辐照剂量高于100 000μW.s/cm²。

在其中一个实施例中，所述工作台包括制冷模块区和常温区，所述制冷模块区设有使所述制冷模块区保持低温的制冷设备。可以理解的，该制冷模块区的作用类似实验室中的普通冰箱，用于存储反应过程需要低温存储的酶和底物，常规而言，所述制冷模块常用温度为2-8℃。所述常温区主要用于存储反应过程需要常温存储的试剂。

在其中一个实施例中，所述工作台由一侧向对侧依次设有Tip存放区、制冷模块区、常温区、震荡孵育区、废弃物区和耗材放置区。按照上述位置设置工作台的各功能区，有利于核酸检测流程对于试剂、反应步骤的进行，避免了相互影响和干扰的问题。

在其中一个实施例中，所述操作模块还包括磁力吸附***，所述磁力吸附***包括磁棒、连接架、导轨和电机，所述磁棒固定于所述连接架上，所述连接架通过所述滑块与所述导轨滑动连接，所述连接架在所述电机的带动下可沿所述导轨上下移动，并带动所述磁棒上下移动。

当需要进行核酸提取时，可将含有裂解后的样本的深孔板置于磁力吸附***上方(即工作台的磁力吸附区)，然后启动驱动电机，使得下方磁棒通过连接架沿着导轨滑块上升和下降，反复在深孔板的孔位的四周上下移动，这样深孔板孔内的液面与底部之间都能充分的受到磁棒的磁吸作用，磁珠的吸附率更高，对于低浓度的样本，检出的概率更大，从而提高了试剂检出率的灵敏度。

且通过控制磁棒的上下移动，能控制磁珠吸附在深孔板孔壁的高度，当需要去除孔内的废液时(吸走洗涤的试剂，只留下纯净的吸附了核酸的磁珠)，把磁珠移动到离深孔板底面高度2mm处，此时再移动移液机械臂至需要移走废液的孔的上方，将带有TIPS的移液泵的枪尖下移至深孔板高于底部0.1至0.2mm处，能准确的把废液吸除干净且不会带走磁珠，去废液完成后，加入洗脱液，磁棒电机复位，带核酸的磁珠在洗脱液里分离开来，升降磁力架磁棒上下移动，把游离在试剂内的磁珠吸附于侧壁，移动移液机械臂至需要移走带核酸的液体的孔的上方，吸取核酸至PCR反应管内，至此，在不需要转移深孔板的情况下，完成了核酸的提取。

在其中一个实施例中，所述分仓模块和所述废弃模块之间设有间隔层板，所述垃圾通道包括可拆卸式套设连接的上通道和下通道，所述上通道通过上法兰固定于所述工作台的台面，所述下通道通过下法兰固定于所述间隔层板。

常规核酸检测设备中，通常Tips的收集盒放在台面，然而当用于mNGS等检测时，由于建库流程非常长，需要的Tips统计需要800根以上，要收集这些废弃的Tips，摆放于台面的话，至少需要占用6个以上板位的空间，为了解决这一问题，本发明在仪器的底部放置一个大的垃圾桶来收集废弃的Tips，既不占用台面的空间，又解决了废弃的Tips在台面容易引起气溶胶污染的问题。

但是新的问题又存在了，从工作台面通往底部垃圾桶的垃圾通道，很容易受到Tips在跌落过程中的污染(Tips内部往往残留有试剂和核酸的混合物，在脱落时，自由落体运动残留物有洒落在通道周边的风险)，为了解决这一问题，把通道做成可以拆卸的通道，在实验完成后，不需要拆卸螺钉，只需要手工拿起上通道和下通道，泡在酒精或者其他去污染的试剂里面，便能去除残留在通道管臂的污染物。

并由于分仓设计，本发明的全自动样本文库制备***的第一层台面层是操作模块层，第二层是分仓模块层，第三层是废弃模块层，垃圾通道要贯穿三层，那么垃圾通道必然很长，手工要抽出这个通道，存在困难，为了解决这个问题，垃圾通道采用分段式设计，上通道在第二层的空间里面***到下通道内部，上通道外壁的尺寸小于下通道的内壁尺寸，所述上通道有一个法兰边，便于用户可以直接***台面的废弃Tips通道孔内，于Tips通道二的中间部位有一个上法兰，便于用户可以直接***到工作台台面废弃物区设有的通道孔内，用户的操作流程，需要取下上通道和下通道时，先往上抬起上通道，直到上通道底边缘高于工作台台面，可以平移拿出上通道，拿走上通道后，再往上抬起下通道，直到下通道边缘高于第二层的隔板层台面，以平移拿出下通道。放置两条上通道和下通道时，操作顺序与拿走顺序相反。

在其中一个实施例中，该全自动样本文库制备***还包括主抽风模块，所述主抽风模块包括风扇和过滤***，所述主抽风模块安装于所述操作模块顶部，通过所述风扇将所述工作台的气体穿过所述过滤***排出。

当该全自动样本文库制备***需要过滤维护时，将设备门滑动关闭，开启主抽风模块，其中风扇往外抽风，风扇电机转速约3500RPM，此时操作模块的腔体形成从下往上的空气通路，当抽到一定程度时，内腔体形成负压，使空间内处于轻微的“真空”状态，而根据气体往往是从高压流向低压原理，所以操作空间内的气体不会随意往四周吹动，此时再利用主抽风模块引导气流向远离洁净区方向流动，配合紫外消毒灯对吸附空间表面进行消毒，再经过过滤效率为99.999％的Hepa***过滤后排出空间外，从而达到极佳的过滤效果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的动化核酸检测设备，通过操作模块的移液机械臂和转板机械臂在工作台的运作，可完成液体的转移，孔板(包括深孔板、PCR板、酶标板等试验所用孔板)的移动，将样本按照核酸检测流程的要求，完成对应程序。并可通过控温密封仓门和检测密封仓门的开启和关闭，实现循环控温模块和检测模块的独立分仓式处理，从而有效降低交叉污染风险。

附图说明

图1为全自动样本文库制备***结构示意图。

图2为全自动样本文库制备***分层分仓结构示意图。

图3为工作台分区设置示意图。

图4为分仓模块结构示意图。

图5为控温密封仓门和检测密封仓门***图。

图6为控温密封仓门和检测密封仓门顶侧结构示意图。

图7为控温密封仓门和检测密封仓门底侧结构示意图。

图8为磁力吸附***结构示意图。

图9为废弃模块结构示意图。

图10为废弃模块中垃圾桶和垃圾通道安装示意图。

图11为主抽风模块结构示意图。

图12为主抽风模块抽风流向示意图。

图13为全自动样本文库制备***背部示意图。

其中：110、移液机械臂；120、转板机械臂；130、工作台；140、磁力吸附区140；141、磁棒；142、连接架；143、导轨；144、电机；150、循环控温入口；160、检测入口；170、废弃物区；181、Tip存放区；182、制冷模块区；183、常温区；184、耗材放置区；185、废液区；190、震荡孵育区；210、循环控温模块；211、控温密封隔板；212、控温件(ODTC)；213、控温抽风***；214、清洁盖；220、检测模块；221、检测密封仓门；231、安装架；232、滑轨；233、滑块；2341、第一连杆；2342、第二连杆；2343、限位轮；2344、限位件；235、弹性件；236、驱动电机；237、仓门板；238、密封件；2391、螺母；2392、推板；241、光耦对；242、光耦挡片；310、垃圾隔板；320、垃圾桶；331、上通道；3311、上法兰；332、下通道；3321、下法兰；340、废物抽风***；400、主抽风模块；410、风扇；420、过滤***；430、顶部基板；510、紫外消毒灯。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”或“安装”另一个元件，它可以是直接连接或安装到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

一种全自动样本文库制备***，如图1所示，包括：操作模块、分仓模块、废弃模块、主抽风模块400和控制***。

本实施例中，所述操作模块、分仓模块、废弃模块由上而下分层布置，第一层为操作模块，第二层为分仓模块，第三层(底层)为废弃模块，第一层和第二层之间由工作台130面分隔，第二层和第三层之间由间隔层板分隔，如图2所示。

操作模块包括移液机械臂110、转板机械臂120和工作台130，所述工作台130的板面用于放置检测试剂和样本，所述移液机械臂110和转板机械臂120设于所述工作台130上方，所述移液机械臂110用于对所述工作台130上放置的试剂或样本进行移液操作，所述转板机械臂120用于对所述工作台130上放置的孔板在竖直和水平方向进行转移，所述工作台130还设有用于放置需震荡孵育孔板的震荡孵育区190，所述震荡孵育区190按常规设计，包括加热***和震荡***；所述工作台130上开设有循环控温入口150和检测入口160。

如图3所示，本实施例中，所述工作台130包括制冷模块区182和常温区183，所述制冷模块区182设有使所述制冷模块区182保持低温的制冷设备。可以理解的，该制冷模块区182的作用类似实验室中的普通冰箱，用于存储反应过程需要低温存储的酶和底物，常规而言，所述制冷模块常用温度为2-8℃。所述常温区183主要用于存储反应过程需要常温存储的试剂。

具体的，工作台130由一侧向对侧(如面对工作台的从左至右)依次设有Tip存放区181、制冷模块区182、常温区183、震荡孵育区190、磁力吸附区140(其下对应设有磁力吸附***)、废弃物区170和耗材放置区184。该Tip存放区181分布在工作台130面左后方，其主要用于承载实验过程所需各种规格的干净Tip耗材，优选的，一般装载1000ul、200ul、50ul三种规格的Tip。常温区183位于制冷模块区182的右边，主要用于存储反应过程需要常温存储的试剂，设计一般分为5个槽口，可供5种以上的常温试剂存储。

本实施例中，所述工作台130上还设有废液区185，所述废液区185位于废弃物区170后方，实验过程产生的废液经移液机械臂110排放至废液区185，优选的，废液区185上是一个带有盖子的废液桶，桶盖只留一小段开口，便于废液排放，可有效降低废液对实验过程产生的污染。

本实施例中，工作台130面的设置可大致分为洁净区和反应区，左边三列为洁净区，主要包含Tip存放区181、制冷模块区182、常温区183、环控温入口，由于环控温入口对应的控温密封仓门通常处于关闭状态，左边洁净区通常至存放干净Tip和试剂样本，所以形成了相对洁净的区域。

右边三列为反应区，主要包括震荡孵育区190、磁力吸附区140、废弃物区170、废液区185、耗材放置区184以及检测入口160(对应于检测密封仓门221)，核酸提取、移液等实验反应流程主要在此区域完成，反应过程容易产生的污染源则可相对停留在反应区，从而实现洁净区和反应区的隔离。

按照上述位置设置工作台130的各功能区，有利于核酸检测流程对于试剂、反应步骤的进行，避免了相互影响和干扰的问题。

可以理解的，上述移液机械臂110、转板机械臂120采用常规设备即可，具体可根据实际试验要求调整。本实施例中，所述移液机械臂110包含8个独立运行的移液泵，可分别实现X、Y、Z三个方向的控制，主要完成的动作，即由Tip存放区181取到Tip，然后控制移液机械臂在XYZ轴移动，将样本及试剂转移至反应板孔中。转板机械臂120位于移液机械臂110的右边，同样可分别实现X、Y、Z三个方向的控制，主要完成的动作为：将PCR板从工作台130面经循环控温入口150转移至循环控温模块210，将酶标板从工作台130面经检测入口160转移至检测模块220，或者将深孔板、PCR板、酶标板等实验耗材在工作台130面上互相转移。

分仓模块设于所述工作台130的下方，如图4所示，包括循环控温模块210和检测模块220，所述循环控温模块210包括控温密封隔板211、控温件和控温密封仓门，所述控温件安装于所述控温密封隔板211形成的控温密闭腔体内，且所述控温密封仓门设于与所述循环控温入口150相匹配的位置；所述检测模块220包括检测密封隔板、检测元件和检测密封仓门221，所述检测元件安装于所述检测密封隔板形成的检测密闭腔体内，且所述检测密封仓门221设于与所述检测入口160相匹配的位置。

可以理解的，控温件可选用常规热循环仪(ODTC)，检测元件可选用酶标仪等，可根据具体核酸检测要求设置。

具体的，上述控温密闭腔体和检测密闭腔体可利用隔板和各模块之间的分层，或已隔板形成密闭空间。通过上述独立的分仓空间设计，搭配高效的过滤抽风***和紫外灯***，有效防止三者之间的空气互相窜扰，能充分按照PCR实验室分区要求进行各种分子实验。

本领域技术人员知晓，在ODTC启动时，ODTC内部需要交换热量，才能完成升降温的循环，此时热量全部散发于控温密封隔板211形成的控温密闭腔体之内，当密闭腔体内的温度升高至ODTC热循环温度的低点50℃时，那么ODTC将很难或者不能达到50℃，影响实验结果。此时启动抽风***，该ODTC抽风***可以设置风扇410的转速，以匹配实验需求。例如，可选相对较低的转速1500rpm左右等，根据不同的风扇410的风量，也可以根据实际情况进行设置。据此，ODTC热循环产生的热量被抽风***带走，可有效的提高ODTC升降温效率，从而减少热循环的时间，进一步提高整个文库制备的效率。

更为重要的是，在ODTC流程结束后，ODTC打开热盖的瞬间，会产生大量气溶胶。此时启动抽风***，ODTC开盖瞬间产生的气溶胶可被抽风***带走，有效的避免了气溶胶的积累和沉降，基因测序的结果更可靠。

因此，本实施例的循环控温模块210还包括控温抽风***213，所述控温抽风***213设于所述控温密封隔板211上，用于对所述控温密闭腔体内气体进行抽风过滤。

对此抽风***中用于热量排出时风扇可设置相对较低的转速，如1500rpm左右，且根据不同的风扇410的风量，可以根据实际情况进行设置。用于防气溶胶污染时风扇可设置相对较高的转速，如3500rpm左右。

在本实施例中，所述循环控温模块210还设有清洁盖214，所述清洁盖214固定于所述控温密封隔板211上，且朝水平方向开启。当实验完成，用户可手动打开该清洁盖214，从而开启ODTC的热盖，对热盖喷上酒精或者其他抑制核酸产物相关的溶剂，再用无尘纸擦拭热盖，能去除ODTC热盖上的气溶胶产物。

在本实施例中，如图5-图7所示，为实现在较小的空间区域内达到更好的分区密封效果，采用以下结构的电动密封仓门，即所述控温密封仓门和检测密封仓门221均包括：安装架231、滑轨232、滑块233、第一连杆2341、第二连杆2342、弹性件235、驱动电机236、仓门板237、密封件238、推板2392、丝杠和螺母2391，所述安装架231固定于所述控温密封隔板211或所述检测密封隔板上，所述滑轨232和驱动电机236安装于所述安装架231上，所述滑块233可沿所述滑轨232滑动，所述仓门板237可在所述驱动电机236的牵引下沿所述滑轨232导向移动，并具有关闭状态位和开启状态位。

具体的，所述丝杠与所述驱动电机236输出端连接，所述螺母2391套设于所述丝杠上，所述第一连杆2341通过所述推板2392连接所述螺母2391。利用推板2392、丝杠和螺母2391的配合，可提高仓门前推和闭合的稳定性和可靠性。所述第一连杆2341固定于所述滑块233上，所述仓门板237通过至少两条第二连杆2342与所述第一连杆2341铰接固定，所述弹性件235(本实施例中为拉簧)设于所述第一连杆2341与所述仓门板237之间，当所述仓门板237位于所述开启状态位，在所述弹性件235弹力作用下，所述仓门板237与第一连杆2341和两条第二连杆2342构成倾斜的平行四边形，所述仓门板237上设有限位轮2343，所述安装架231上设有限位件2344，当所述仓门板237位于所述关闭状态位，所述限位轮2343抵靠于所述限位件2344，所述仓门板237克服所述弹性件235的弹力上移，与第一连杆2341和两条第二连杆2342构成矩形，所述密封件238设于所述仓门板237上表面，当所述仓门板237位于所述关闭状态位，所述密封件238被挤压于所述工作台130下表面，且环绕所述循环控温入口150或检测入口160设置。

上述控温密封仓门和检测密封仓门221的工作原理为：当需要关闭仓门时，驱动电机236启动旋转，在丝杆和螺母2391的带动下，推板2392沿着导轨143往前移动(图6-7中为向左移动)，在移动到限位轮2343碰到限位件2344时，驱动电机236克服弹性件235(拉簧)的弹力将第一连杆2341、第二连杆2342和仓门板237形成的平行四边形变成矩形，从而使得仓门板237在高度方向(Z轴)得到提升，从而利用密封件238与工作台130下表面紧密接触，达到密封的效果。当需要打开仓门时，启动驱动电机236反转，在反向推力和弹力作用下，矩形结构恢复为平行四边形结构，从而完成开门动作。通过一个电机控制完成仓门的前推以及闭合两个动作。

进一步的，可在驱动电机236丝杆的端部增加一个轴承固定件，可有效防止丝杆形成过长带来的丝杆变形，避免运动受阻。

优选的，为了达到一个紧凑的电动可控仓门，此仓门的驱动电机236可优选28型丝杆电机，在保证推力的前提下，能将整个仓门结构厚度缩减在34mm的范围内。

为识别仓门状态，控温密封仓门和检测密封仓门221还包括光耦对241和光耦挡片242，所述光耦对241设于所述安装架231上，所述光耦挡片242设于推板2392上，所述仓门板237沿所述滑轨232导向移动具有关闭状态位和开启状态位，当所述仓门板237位于所述关闭状态位，所述光耦挡片242远离所述光耦对241，当所述仓门板237位于所述开启状态位，所述光耦挡片242遮挡所述光耦对241。可通过所述光耦对241信号的通、短识别仓门状态。图6-7所示状态均为限位轮2343接近限位件2344但还未抵靠于限位件2344的状态，即仓门板237还未关闭密封的状态。

可以理解的，对于震荡孵育***，可按照常规设置，设于工作台130面Tip存放区181的右侧，满足基本的孵育要求即可。本实施例中，在震荡孵育区旁还设有磁力吸附***140，与震荡孵育区配合，构成核酸提取区，用于对样本进行加热震荡，提高样本核酸裂解速度以及磁珠的充分混匀，从而缩短实验流程时间，优选的，加热***温度范围设置在0～80℃，震荡***的震速设置在1400rpm/s(震荡频率25Hz，振幅3mm)。

为进一步的，在本实施例中，如图8所示，所述磁力吸附***140包括磁棒141、连接架142、导轨143和电机144，所述磁棒141固定于所述连接架142上，所述连接架142通过所述滑块233与所述导轨143滑动连接，所述连接架142在所述电机144的带动下可沿所述导轨143上下移动，并带动所述磁棒141上下移动。

当需要进行核酸提取时，可将含有裂解后的样本的深孔板置于磁力吸附***140上方，然后启动电机144，使得下方磁棒141通过连接架142沿着导轨143滑块233上升和下降，反复在深孔板的孔位的四周上下移动，这样深孔板孔内的液面与底部之间都能充分的受到磁棒141的磁吸作用，磁珠的吸附率更高，对于低浓度的样本，检出的概率更大，从而提高了试剂检出率的灵敏度。

且通过控制磁棒141的上下移动，能控制磁珠吸附在深孔板孔壁的高度，当需要去除孔内的废液时(吸走洗涤的试剂，只留下纯净的吸附了核酸的磁珠)，把磁珠移动到离深孔板底面高度2mm处，此时再移动移液机械臂110至需要移走废液的孔的上方，将带有TIPS的移液泵的枪尖下移至深孔板高于底部0.1至0.2mm处，能准确的把废液吸除干净且不会带走磁珠，去废液完成后，加入洗脱液，磁棒141复位，带核酸的磁珠在洗脱液里分离开来，升降磁力架磁棒141上下移动，把游离在试剂内的磁珠吸附于侧壁，移动移液机械臂110至需要移走带核酸的液体的孔的上方，吸取核酸至PCR反应管内，至此，在不需要转移深孔板的情况下，完成了核酸的提取。

如图9所示，废弃模块包括垃圾隔板310、垃圾桶320和垃圾通道，所述垃圾桶320设于所述分仓模块下方由所述垃圾隔板310形成的垃圾密闭腔体内，所述垃圾通道一端开口于所述垃圾桶320，另一端开口于所述工作台130的废弃物区170。

常规核酸检测设备中，通常Tips的收集盒放在台面，然而当用于mNGS等检测时，由于建库流程非常长，需要的Tips统计需要800根以上，要收集这些废弃的Tips，摆放于台面的话，至少需要占用6个以上板位的空间，为了解决这一问题，本发明在设备的底部放置一个大的垃圾桶320来收集废弃的Tips，既不占用台面的空间，又解决了废弃的Tips在台面容易引起气溶胶污染的问题。

但是新的问题又存在了，从工作台面通往底部垃圾桶320的垃圾通道，很容易受到Tips在跌落过程中的污染(Tips内部往往残留有试剂和核酸的混合物，在脱落时，自由落体运动残留物有洒落在通道周边的风险)，为了解决这一问题，把通道做成可以拆卸的通道，在实验完成后，不需要拆卸螺钉，只需要手工拿起上通道331和下通道332，泡在酒精或者其他去污染的试剂里面，便能去除残留在通道管臂的污染物。

因此，本实施例中，在移液机械臂110完成实验动作后需要将废弃Tip扔掉，此时可经垃圾通道从工作台130面进入第三层废弃模块的垃圾桶320内，该垃圾桶320设于由所述垃圾隔板310形成的垃圾密闭腔体内，所述垃圾通道一端开口于所述垃圾桶320，另一端开口于所述工作台130的废弃物区170。

但由于分仓设计，本发明的全自动样本文库制备***的第一层台面层是操作模块层，第二层是分仓模块层，第三层是废弃模块层，垃圾通道要贯穿三层，那么垃圾通道必然很长，手工要抽出这个通道，存在困难，为了解决这个问题，垃圾通道采用分段式设计。

具体为，在分仓模块和所述废弃模块之间设有间隔层板，所述垃圾通道包括可拆卸式套设连接的上通道331和下通道332，所述上通道331通过上法兰3311固定于所述工作台130的台面，所述下通道332通过下法兰3321固定于所述间隔层板，如图10所示。

即上通道331在第二层的空间里面***到下通道332内部，上通道331外壁的尺寸小于下通道332的内壁尺寸，所述上通道331有一个法兰边，便于用户可以直接***台面的废弃Tips通道孔内，于Tips通道二的中间部位有一个上法兰3311，便于用户可以直接***到工作台130台面废弃物区170设有的通道孔内，用户的操作流程，需要取下上通道331和下通道332时，先往上抬起上通道331，直到上通道331底边缘高于工作台130台面，可以平移拿出上通道331，拿走上通道331后，再往上抬起下通道332，直到下通道332边缘高于第二层的隔板层台面，以平移拿出下通道332。放置两条上通道331和下通道332时，操作顺序与拿走顺序相反。

所述废弃模块还包括废物抽风***340，所述抽风***设于所述垃圾隔板310上，用于对所述垃圾密闭腔体内气体进行抽风过滤。

进一步的，当废弃模块需要维护时，启动废弃模块的抽风***往外抽风，此时风机转速优选3500rpm，可在废弃模块空间内部形成从前至后的空气流，则有效地隔离过滤废弃垃圾带来的气溶胶污染源，有效降低废弃垃圾对实验产生交叉污染的风险。

主抽风模块400包括风扇410和过滤***420，所述主抽风模块400安装于所述操作模块顶部的顶部基板430，设有2个抽风风扇410，通过所述风扇410将所述工作台130的气体穿过所述过滤***420(Hepa***)排出，如图11所示。

当该全自动样本文库制备***需要过滤维护时，将设备门滑动关闭，开启主抽风模块400，其中风扇410往外抽风，风扇410电机144转速约3500RPM，此时操作模块的腔体形成从下往上的空气通路，当抽到一定程度时，内腔体形成负压，使空间内处于轻微的“真空”状态，而根据气体往往是从高压流向低压原理，所以操作空间内的气体不会随意往四周吹动，此时再利用主抽风模块400引导气流向远离洁净区方向流动，如图12所示，配合紫外消毒灯510对吸附空间表面进行消毒，再经过过滤效率为99.999％的Hepa***过滤后排出空间外，从而达到极佳的过滤效果。

可以理解的，如图13所示，上述主抽风模块400、控温抽风***213和废物抽风***340均由不同的抽风过滤排放***排放，避免交叉污染的可能。

控制***包括主控板，所述主控板通过与所述操作模块和分仓模块信号连接或电连接，以控制所述操作模块和分仓模块。

上述全自动样本文库制备***，通过操作模块的移液机械臂110和转板机械臂120在工作台130的运作，可完成液体的转移，孔板(包括深孔板、PCR板、酶标板等试验所用孔板)的移动，将样本按照核酸检测流程的要求，完成对应程序。并可通过控温密封仓门和检测密封仓门221的开启和关闭，实现循环控温模块210和检测模块220的独立分仓式处理，从而有效降低交叉污染风险。

同时，该全自动样本文库制备***中，将循环控温模块210和检测模块220的入口设于工作台130的下方，并在工作台130上开设有循环控温入口150和检测入口160，实现了分仓密封处理的工作模式。

考虑到设备对于消毒的要求，所述操作模块顶部、控温密闭腔体和/或所述垃圾密闭腔体内设有紫外消毒灯510。

当操作模块、循环控温模块210或废弃模块需要清洁维护时，在此独立空间内部上方还设置有ODTC紫外灯，可将紫外灯打开(紫外灯的照射时间可设置，可智能计时)，从而将此空间内的微生物进行消杀，有效地在此空间内形成洁净空气***。优选的，紫外灯选用要求辐照剂量高于100 000μW.s/cm2。

实施例2

一种文库构建的方法，采用上述的全自动样本文库制备***，包括以下步骤：

将待测样本置于所述工作台上，并控制所述移液机械臂吸取样本溶液和试剂，控制所述转板机械臂将孔板转移至所需位置，同时控制控温密封仓门和检测密封仓门的开启和关闭与所述转板机械臂的转移相配合，进行样本核酸提取、片段化、接头连接、文库扩增、文库纯化的自动化操作。

即通过实施例1的全自动样本文库制备***，可实现核酸纯化、RNA片段化、cDNA一链合成(RNA逆转录)、cDNA二链合成、dsDNA纯化、DNA片段化、接头连接、连接后纯化、文库扩增、扩增产物纯化、文库质检等文库制备的整个流程。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种全自动样本文库制备***，其特征在于，包括：

操作模块，包括移液机械臂、转板机械臂和工作台，所述工作台的板面用于放置检测试剂和样本，所述移液机械臂和转板机械臂设于所述工作台上方，所述移液机械臂用于对所述工作台上放置的试剂或样本进行移液操作，所述转板机械臂用于对所述工作台上放置的孔板在竖直和水平方向进行转移，所述工作台还设有用于放置需震荡孵育孔板的震荡孵育区；所述工作台上开设有循环控温入口和检测入口；

分仓模块，设于所述工作台的下方，包括循环控温模块和检测模块，所述循环控温模块包括控温密封隔板、控温件和控温密封仓门，所述控温件安装于所述控温密封隔板形成的控温密闭腔体内，且所述控温密封仓门设于与所述循环控温入口相匹配的位置；所述检测模块包括检测密封隔板、检测元件和检测密封仓门，所述检测元件安装于所述检测密封隔板形成的检测密闭腔体内，且所述检测密封仓门设于与所述检测入口相匹配的位置；

废弃模块，包括垃圾隔板、垃圾桶和垃圾通道，所述垃圾桶设于所述分仓模块下方由所述垃圾隔板形成的垃圾密闭腔体内，所述垃圾通道一端开口于所述垃圾桶，另一端开口于所述工作台的废弃物区；

控制***，包括主控板，所述主控板通过与所述操作模块和分仓模块信号连接或电连接，以控制所述操作模块和分仓模块。

2.根据权利要求1所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，所述循环控温模块还包括控温抽风***，所述抽风***设于所述控温密封隔板上，用于对所述控温密闭腔体内气体进行抽风过滤。

3.根据权利要求1所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，所述废弃模块还包括废物抽风***，所述抽风***设于所述垃圾隔板上，用于对所述垃圾密闭腔体内气体进行抽风过滤。

4.根据权利要求1所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，所述控温密封仓门和检测密封仓门均包括：安装架、滑轨、滑块、第一连杆、第二连杆、弹性件、驱动电机、仓门板和密封件，所述安装架固定于所述控温密封隔板或所述检测密封隔板上，所述滑轨和驱动电机安装于所述安装架上，所述滑块可沿所述滑轨滑动，所述仓门板可在所述驱动电机的牵引下沿所述滑轨导向移动，并具有关闭状态位和开启状态位；所述第一连杆固定于所述滑块上，所述仓门板通过至少两条第二连杆与所述第一连杆铰接固定，所述弹性件设于所述第一连杆或第二连杆与所述仓门板之间，当所述仓门板位于所述开启状态位，在所述弹性件弹力作用下，所述仓门板与第一连杆和两条第二连杆构成倾斜的平行四边形，所述仓门板上设有限位轮，所述安装架上设有限位件，当所述仓门板位于所述关闭状态位，所述限位轮抵靠于所述限位件，所述仓门板克服所述弹性件的弹力上移，与第一连杆和两条第二连杆构成矩形，所述密封件设于所述仓门板上表面，当所述仓门板位于所述关闭状态位，所述密封件被挤压于所述工作台下表面，且环绕所述循环控温入口或检测入口设置。

5.根据权利要求4所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，所述控温密封仓门和检测密封仓门还包括推板、丝杠和螺母，所述丝杠与所述驱动电机输出端连接，所述螺母套设于所述丝杠上，所述第一连杆通过所述推板连接所述螺母。

6.根据权利要求5所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，控温密封仓门和检测密封仓门还包括光耦对和光耦挡片，所述光耦对设于所述安装架上，所述光耦挡片设于推板上，所述仓门板沿所述滑轨导向移动具有关闭状态位和开启状态位，当所述仓门板位于所述关闭状态位，所述光耦挡片远离所述光耦对，当所述仓门板位于所述开启状态位，所述光耦挡片遮挡所述光耦对。

7.根据权利要求1所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，所述循环控温模块还设有清洁盖，所述清洁盖固定于所述控温密封隔板上，且朝水平方向开启。

8.根据权利要求1所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，所述操作模块顶部、控温密闭腔体和/或所述垃圾密闭腔体内设有紫外消毒灯。

9.根据权利要求1所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，所述工作台包括制冷模块区和常温区，所述制冷模块区设有使所述制冷模块区保持低温的制冷设备。

10.根据权利要求1所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，所述工作台由一侧向对侧依次设有Tip存放区、制冷模块区、常温区、震荡孵育区、废弃物区和耗材放置区。

11.根据权利要求4所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，所述操作模块还包括磁力吸附***，所述磁力吸附***包括磁棒、连接架、导轨和电机，所述磁棒固定于所述连接架上，所述连接架通过所述滑块与所述导轨滑动连接，所述连接架在所述电机的带动下可沿所述导轨上下移动，并带动所述磁棒上下移动。

12.根据权利要求1所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，所述分仓模块和所述废弃模块之间设有间隔层板，所述垃圾通道包括可拆卸式套设连接的上通道和下通道，所述上通道通过上法兰固定于所述工作台的台面，所述下通道通过下法兰固定于所述间隔层板。

13.根据权利要求1所述的全自动样本文库制备***，其特征在于，还包括主抽风模块，所述主抽风模块包括风扇和过滤***，所述主抽风模块安装于所述操作模块顶部，通过所述风扇将所述工作台的气体穿过所述过滤***排出。

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