样本处理装置的制作方法

1.本发明涉及生物样本检测领域，具体地涉及一种样本处理装置。


背景技术：

2.样本处理装置是一种对生物样本进行自动化处理的装置，广泛应用于生物样本检测领域，例如核酸提取、igf-1检测、ghb检测、ngs文库制备等。针对不同的检测类型，在样本处理装置上通常设有不同的样本处理部件。以核酸提取为例，样本处理装置一般包括移液装置、磁力架装置、振荡装置、加热干燥装置、试剂槽等样本处理部件。多个样本处理部件按照预设的实验流程相互配合，对生物样本进行提取和纯化等处理，以便于后续检测和分析。
3.采用样本处理装置对生物样本进行处理时，通常需要适时地更换耗材，以保证样本处理的洁净度。仍以核酸提取为例，耗材包括移液装置的枪头、试剂槽内用于盛放试剂的深孔板等。当耗材使用后，用户需要自行判断耗材的类型，然后从备料区拿取耗材，再进行耗材的更换。这种人工操作的方式不仅操作不便，效率低下，而且容易污染耗材进而影响样本检测的结果。
4.因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中样本处理装置无法实现样本耗材自动化管理的技术问题，本发明提供一种样本处理装置。该样本处理装置包括：基架；样本处理模块，所述样本处理模块布置在所述基架上；耗材管理组件，所述耗材管理组件包括感知模块、堆叠模块和转运模块，所述感知模块布置在每个所述样本处理模块上以检测位于所述样本处理模块中的样本耗材是否用尽，所述堆叠模块布置在所述基架上并包括多件备用样本耗材，所述转运模块可活动地固定在所述基架上，并且当所述感知模块检测到对应的所述样本处理模块中的所述样本耗材用尽时，所述转运模块配置成抓取一件所述备用样本耗材并将其转移到所述样本处理模块上以替换用尽的所述样本耗材。
6.本发明样本处理装置包括基架、样本处理模块和耗材管理组件。样本处理模块布置在基架上，以便根据样本检测的类型对样本进行不同的处理。耗材管理组件包括感知模块、堆叠模块和转运模块。其中，感知模块布置在每个样本处理模块上，以检测位于样本处理模块中的样本耗材是否用尽。堆叠模块布置在基架上并包括多件备用样本耗材。转运模块可活动地固定在基架上，并且当感知模块检测到对应的样本处理模块中的样本耗材用尽时，转运模块配置成抓取一件备用样本耗材并将其转移到样本处理模块上以替换用尽的样本耗材。通过感知模块、堆叠模块和转运模块的相互配合，可以在样本处理模块中的样本耗材用尽后及时地将备用样本耗材转移至样本处理模块上，实现样本耗材的自动化管理，提高样本处理装置的自动化程度。另外，样本处理模块和耗材管理组件均布置在基架上，还可以缩短样本耗材的转运行程，提高转运和更换的效率。
7.在上述样本处理装置的优选技术方案中，所述样本处理模块包括安装板和可拆卸
地布置在所述安装板上的样本处理部件，并且所述感知模块固定在所述安装板上。样本处理部件可拆卸地布置在安装板上，既可以便于拆装，又可以根据不同检测类型的需要灵活地选择相配的样本处理部件，以满足不同检测类型的需要。另外，感知模块固定在安装板上可以方便地检测样本处理模块中样本耗材是否用尽，以便及时对其进行更换。
8.在上述样本处理装置的优选技术方案中，在所述安装板上设有多个弹片和多个固定柱，所述多个弹片和所述多个固定柱沿所述安装板的周向彼此间隔开并一起围成可约束所述样本处理部件的安装区域。弹片和固定柱的配合，可以便于样本处理部件在安装板上的安装和定位。
9.在上述样本处理装置的优选技术方案中，所述转运模块包括：三维平台，所述三维平台固定在所述基架上；和机械手，所述机械手可活动地固定在所述三维平台上，并配置成可抓取所述样本耗材和所述备用样本耗材。通过上述的设置，可以方便地实现样本耗材和备用样本耗材的抓取和转运。
10.在上述样本处理装置的优选技术方案中，在所述机械手上还设有用于扫描所述备用样本耗材的信息码的扫码器，以便获取所述备用样本耗材的类型。扫码器的设置，可以方便地识别备用样本耗材的信息，以便准确地抓取合适的备用样本耗材。
11.在上述样本处理装置的优选技术方案中，所述机械手包括用于夹持所述备用样本耗材的机械夹爪，并且在所述机械夹爪上设有用于固定所述扫码器的扫码器固定板。机械夹爪的设置可以便于对样板耗材和备用样本耗材的抓取。扫码器安装在固设于机械夹爪上的扫描器固定板上，可以使扫码器方便且准确地扫描备用样本耗材的信息码。
12.在上述样本处理装置的优选技术方案中，所述堆叠模块包括：固定底座，所述固定底座布置在所述基架上；限位板，所述限位板配置成沿所述固定底座的周向边缘竖直向上延伸，以便与所述固定底座一起限定出容纳所述备用样本耗材的腔室。通过上述的设置，使得备用样本耗材可以稳定且规整地堆叠在固定底座上，便于转运模块对其抓取。
13.在上述样本处理装置的优选技术方案中，所述限位板包括彼此相对地布置在所述固定底座的两侧的左限位板和右限位板，并且所述左限位板和所述右限位板的每一个为开口向上的u形件。通过上述的设置，使得限位板具有简单的结构，便于加工制造。
14.在上述样本处理装置的优选技术方案中，在所述限位板上设有检测装置，以检测所述备用样本耗材在所述腔室内的高度。通过上述的设置，可以方便地检测备用样本耗材在腔室内的高度，以便机械手能够准确地定位和抓取备用样本耗材。
15.在上述样本处理装置的优选技术方案中，所述样本耗材和所述备用样本耗材分别包括枪头、浅孔板、pcr板和深孔板。通过上述的设置，可以丰富耗材的类型，满足样本处理过程中对于耗材的需要。
附图说明
16.下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
17.图1是本发明样本处理装置的实施例的结构示意图；
18.图2是本发明样本处理装置中堆叠模块的实施例的结构示意图；
19.图3是本发明样本处理装置中样本处理模块的安装板的实施例的结构示意图。
20.附图标记列表：
21.1、样本处理装置；10、基架；11、底板；12、支撑立板；121、左支撑立板；122、右支撑立板；20、样本处理模块；21、安装板；211、弹片；212、固定柱；213、安装区域；22、样本处理部件；23、样本耗材；30、耗材管理组件；31、感知模块；32、堆叠模块；321、固定底座；3211、固定底板；3212、支撑柱；3213、限位固定板；322、限位板；322a、左限位板；322b、右限位板；3221、第一限位柱；3222、第二限位柱；3223、连接板；323、腔室；324、检测装置；325、支撑底座；326、备用样本耗材；33、转运模块；331、三维平台；3311、x向滑轨；3312、y向滑轨；3313、z向滑轨；332、机械手；3321、机械夹爪；3322、扫码器固定板；40、扫码器。
具体实施方式
22.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
23.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。
24.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.为了解决现有技术中样本处理装置无法实现样本耗材自动化管理的技术问题，本发明提供一种样本处理装置1。该样本处理装置1包括：基架10；样本处理模块20，样本处理模块20布置在基架10上；耗材管理组件30，耗材管理组件30包括感知模块31、堆叠模块32和转运模块33，感知模块31布置在每个样本处理模块20上以检测位于样本处理模块20中的样本耗材23是否用尽，堆叠模块32布置在基架10上并包括多件备用样本耗材326，转运模块33可活动地固定在基架10上，并且当感知模块31检测到对应的样本处理模块20中的样本耗材23用尽时，转运模块33配置成抓取一件备用样本耗材326并将其转移到样本处理模块20上以替换用尽的样本耗材23。
26.图1是本发明样本处理装置的实施例的结构示意图。如图1所示，在一种或多种实施例中，本发明样本处理装置1包括基架10、多个样本处理模块20和耗材管理组件30。多个样本处理模块20布置在基架10上，以满足不同检测类型(包括但不限于核酸提取、igf-1检测、ghb检测、ngs文库制备等)的样本处理要求。耗材管理组件30也布置在基架10上，以便对样本处理模块20上用尽的样本耗材23进行及时的更换。
27.如图1所示，在一种或多种实施例中，基架10包括底板11和固定在底板11上的支撑立板12。底板11可为样本处理模块20和耗材管理组件30提供合适的安装空间。在一种或多种实施例中，底板11为大致长方形的板状结构。替代地，底板11也可设置成正方形、圆形或者其它合适的形状。底板11可采用合适的金属材质(例如不锈钢、铸铁等)加工而成，使其具有良好的机械性能。基于图1所示的方位，支撑立板12固定在底板11的后侧，并包括沿左右方向彼此间隔开的左支撑立板121和右支撑立板122。左支撑立板121和右支撑立板122均大
致垂直于底板11。左支撑立板121和右支撑立板122与底板11的固定方式包括但不限于螺接、卡接、焊接。左支撑立板121和右支撑立板122用于支撑和安装耗材管理组件30的转运模块33。替代地，支撑立板12也可设置成其它合适的结构和数量，只要能够稳定地支撑和安装转运模块33即可。
28.如图1所示，多个样本处理模块20彼此间隔地布置在底板11上，以便对生物样本进行处理。在一种或多种实施例中，每个样本处理模块20包括安装板21和可拆卸地固定在安装板21上的样本处理部件22。安装板21固定在基架10的底板11上。固定方式可以是但不限于螺接、焊接等。
29.图2是本发明样本处理装置中样本处理模块的安装板的实施例的结构示意图。如图2所示，在一种或多种实施例中，安装板21为大致长方形的平板。安装板21可以采用合适的金属材质(例如不锈钢、铝合金等)、树脂材料(例如pp、pe等)等加工而成，使其具有良好的机械性能。基于图2所示的方位，在安装板21的上表面上形成有沿其周向边缘彼此间隔的2个弹片211和4个固定柱212。这2个弹片211和4个固定柱212共同围成用于约束样本处理部件22的安装区域213。具体而言，每个固定柱212配置成从安装板21的上表面大致垂直地向上延伸。另外，固定柱212具有大致锥形的形状，使得样本处理部件22能够方便地插入到安装区域213内并与固定柱212相抵靠。每个弹片211朝向安装板21的中部，使得当样本处理部件22布置在安装区域213内时可利用弹片211自身的弹性作用向样本处理部件22施加推力，从而与固定柱212一起将样本处理部件22稳定且牢固地固定在安装板21上。需要指出的是，弹片211和固定柱212的数量和布置位置可以根据实际需要进行调整，只要能够牢固地固定样本处理部件22即可。
30.继续参见图1，样本处理部件22通过安装板21固定在基架10的底板11上。样本处理部件22包括但不限于磁力架装置、加热干燥装置、振荡装置、枪头盒、试剂槽、样本槽、血管夹紧装置。在对生物样本进行不同类型的检测时，可以根据实际需要选择合适的样本处理部件22。例如，在进行核酸提取时，样本处理部件22可选择枪头盒、试剂槽、样本槽、磁力架装置、加热干燥装置和振荡装置等。在进行ghb检测时，样本处理部件22可选择枪头盒、振荡装置、加热干燥装置和血管夹紧装置等。另外，在样本处理部件22的样本处理装置221上还放置有合适的样本耗材23。样本耗材23包括枪头、浅孔板、pcr板或深孔板等。在对样本进行处理之前，样本耗材23需要提前放置在对应的样本处理部件22上，例如将枪头提前放置在枪头盒上。在对样本进行处理的过程中，样本耗材23可能被使用并用尽，需要对其及时更换以免污染样本，并继续进行此次生物样本处理或为下一次生物样本处理作准备。
31.如图1和图2所示，在一种或多种实施例中，耗材管理组件30包括感知模块31、堆叠模块32和转运模块33。感知模块31布置在每个样本处理模块20上，以检测对应的样本处理模块20中的样本耗材23是否用尽。继续参见图2，在一种或多种实施例中，感知模块31固定在安装板21的上表面上。感知模块31与样本处理装置1的控制器(图中未示出)形成通讯连接，以便将检测到的结果传输给控制器。
32.继续参见图1，在一种或多种实施例中，4个堆叠模块32沿前后方向彼此间隔地布置在基架10的底板11的左侧。替代地，堆叠模块32的数量也可设置成比4个多或少的其它合适的数量，例如3个、5个等。替代地，堆叠模块32也可布置在底板11的其它合适的位置，例如右侧等。
33.图3是本发明样本处理装置中堆叠模块的实施例的结构示意图。如图3所示，在一种或多种实施例中，每个堆叠模块32包括固定底座321和限位板322，以围成容纳备用样本耗材326的腔室323。备用样本耗材326依次层叠地布置在腔室323内。备用样本耗材326包括枪头、浅孔板、pcr板或深孔板等。固定底座321布置在基架10的底板11上。在一种或多种实施例中，固定底座321包括固定底板3211、支撑柱3212和限位固定板3213等部件。固定底板3211为大致长方形的板状结构。固定底板3211与底板11之间的固定方式包括但不限于螺接、焊接等。在一种或多种实施例中，在固定底板3211的上表面上形成有垂直向内延伸的限位槽(图中未示出)，以便接纳用于支撑备用样本耗材326的支撑底座325。4个支撑柱3212分别布置在固定底板3211的四个角上。每个支撑柱3212具有大致圆柱形的形状，且大致垂直于固定底板3211。在左右两侧的支撑柱3212的顶部分别设有1个大致沿前后方向延伸的限位固定板3213。
34.如图3所示，限位板322沿固定底座321的周向边缘竖直向上延伸，并且限位板322与固定底座321一起限定出容纳备用样本耗材326的腔室323。在一种或多种实施例中，限位板322包括彼此相对地布置在固定底座321的左右两侧的左限位板322a和右限位板322b。左限位板322a固定在位于左侧的限位固定板3213上，而右限位板322b固定在位于右侧的限位固定板3213上。在一种或多种实施例中，左限位板322a和右限位板322b的每一个为开口向上的u形件(图中未标识)。具体而言，左限位板322a和右限位板322b的每一个包括沿前后方向彼此间隔开的第一限位柱3221和第二限位柱3222，以及布置在第一限位柱3221和第二限位柱3222之间的连接板3222。连接板3222位于第一限位柱3221和第二限位柱3222的下部，使得整个左限位板322a或右限位板322b具有大致u形的形状。第一限位柱3221和第二限位柱3222具有大致l形的截面，以便约束依次层叠的备用样本耗材326。
35.继续参见图1和图3，支撑底座325布置在固定底座321上，并插入到固定底座321和限位板322围成的腔室323中。在一种或多种实施例中，支撑底座325插入到位于固定底板3211上的限位槽中，以提高安装的牢固程度。基于图1所示的方位，支撑底座325为顶部开口的盒体，以允许位于底部的备用样本耗材326(即最靠近支撑底座325的备用样本耗材326)通过顶部开口延伸进支撑底座325的内部，从而避免干涉。另外，位于底部的备用样本耗材326抵靠在支撑底座325的位于顶部的周向边缘上，然后其它的备用样本耗材326再依次层叠在底部的备用样本耗材326上。
36.继续参见图3，在一种或多种实施例中，每个堆叠模块32还包括检测装置324。检测装置324用于检测备用样本耗材326在腔室323内的高度。在一种或多种实施例中，在左限位板322a的第一限位柱3221上设有分别对应每层备用样本耗材326的高度的检测装置324，以检测对应高度的备用样本耗材326是否被使用。用于放置不同类型备用样本耗材326的堆叠模块32中检测装置324的数量不同。当备用样本耗材326的高度较高时，堆叠模块32上能够堆叠的对应类型的备用样本耗材326的层数减少，堆叠模块32中检测装置324的数量也相应地减少。另外，检测装置324与样本处理装置1的控制器形成通讯连接，以便将检测结果传输给控制器，进而控制转运模块33的动程。
37.如图1所示，在一种或多种实施例中，转运模块33包括三维平台331和机械手332。三维平台331固定在支撑立板12上。机械手332通过驱动电机(图中未标识)可移动地固定在三维平台332上。在一种或多种实施例中，三维平台331包括x向滑轨3311、y向滑轨3312和z
向滑轨3311。基于图1所示的方位，x向滑轨3311固定在基架10的左支撑立板121和右支撑立板122的顶部，并大致沿左右方向延伸。y向滑轨3312大致沿前后方向延伸，并且y向滑轨3312的后端可滑动地固定在x向滑轨3311上。z向滑轨3313大致沿上下方向延伸，并且z向滑杆3313的中部可滑动地固定在y向滑轨3312上。机械手332可活动地固定在三维平台331的z向滑轨3313上。即，机械手332可在驱动电机的驱动下沿z向滑轨3313上下移动。因此，通过上述的设置，机械手332能够灵活地地沿左右方向、前后方向和上下方向运动以抓取和转运备用样本耗材326。在一种或多种实施例中，机械手332包括用于抓取样本耗材23和备用样本耗材326的机械夹爪3321。机械夹爪3321可在电机的驱动下开合从而实现抓取和放下耗材。
38.如图1所示，在一种或多种实施例中，本发明样本处理装置1还包括扫码器40。扫码器40可扫描设置在备用样本耗材326上的信息码，以获取备用样本耗材326的类型，便于转运模块33准确地识别与用尽的样本耗材23相配的备用样本耗材326。在一种或多种实施例中，在机械夹爪3321上设有扫码器固定板3322，并且扫码器40固定在该扫码器固定板3322上，以方便且准确地扫描备用样本耗材326上的信息码。
39.当本发明样本处理装置1在使用时，布置在样本处理模块22上的感知模块31会实时检测样本耗材23是否用尽。当感知模块31检测到样本耗材23用尽后，控制器将驱动转运模块33运动到堆叠模块32所在的区域。扫码器40将扫描和识别备用样本耗材326上的信息码。当控制器接收到扫码结果后将比对备用样本耗材326是否与用尽的样本耗材23相配。如果结果为否，转运模块33将继续运动到其它的堆叠模块32；如果结果为是，转运模块33将定位到该堆叠模块32处。接着，堆叠模块32上的检测装置324将检测层叠在固定底座321最上层的备用样本耗材326，以驱动转运模块33的机械手332准确地抓取备用样本耗材326。备用样本耗材326抓取后，机械手332将在控制器的控制下将备用样本耗材326转运到相应的样本处理模块20上，以替换样本耗材326。
40.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种样本处理装置，其特征在于，所述样本处理装置包括：基架；样本处理模块，所述样本处理模块布置在所述基架上；耗材管理组件，所述耗材管理组件包括感知模块、堆叠模块和转运模块，所述感知模块布置在每个所述样本处理模块上以检测位于所述样本处理模块中的样本耗材是否用尽，所述堆叠模块布置在所述基架上并包括多件备用样本耗材，所述转运模块可活动地固定在所述基架上，并且当所述感知模块检测到对应的所述样本处理模块中的所述样本耗材用尽时，所述转运模块配置成抓取一件所述备用样本耗材并将其转移到所述样本处理模块上以替换用尽的所述样本耗材。2.根据权利要求1所述的样本处理装置，其特征在于，所述样本处理模块包括安装板和可拆卸地布置在所述安装板上的样本处理部件，并且所述感知模块固定在所述安装板上。3.根据权利要求2所述的样本处理装置，其特征在于，在所述安装板上设有多个弹片和多个固定柱，所述多个弹片和所述多个固定柱沿所述安装板的周向彼此间隔开并一起围成可约束所述样本处理部件的安装区域。4.根据权利要求1所述的样本处理装置，其特征在于，所述转运模块包括：三维平台，所述三维平台固定在所述基架上；和机械手，所述机械手可活动地固定在所述三维平台上，并配置成可抓取所述样本耗材和所述备用样本耗材。5.根据权利要求4所述的样本处理装置，其特征在于，在所述机械手上还设有用于扫描所述备用样本耗材的信息码的扫码器，以便获取所述备用样本耗材的类型。6.根据权利要求5所述的样本处理装置，其特征在于，所述机械手包括用于夹持所述备用样本耗材的机械夹爪，并且在所述机械夹爪上设有用于固定所述扫码器的扫码器固定板。7.根据权利要求1所述的样本处理装置，其特征在于，所述堆叠模块包括：固定底座，所述固定底座布置在所述基架上；限位板，所述限位板配置成沿所述固定底座的周向边缘竖直向上延伸，以便与所述固定底座一起限定出容纳所述备用样本耗材的腔室。8.根据权利要求7所述的样本处理装置，其特征在于，所述限位板包括彼此相对地布置在所述固定底座的两侧的左限位板和右限位板，并且所述左限位板和所述右限位板的每一个为开口向上的u形件。9.根据权利要求7或8所述的样本处理装置，其特征在于，在所述限位板上设有检测装置，以检测所述备用样本耗材在所述腔室内的高度。10.根据权利要求1所述的样本处理装置，其特征在于，所述样本耗材和所述备用样本耗材分别包括枪头、浅孔板、pcr板和深孔板。

技术总结
本发明涉及样本处理装置。该样本处理装置包括：基架；样本处理模块，所述样本处理模块布置在所述基架上；耗材管理组件，所述耗材管理组件包括感知模块、堆叠模块和转运模块，所述感知模块布置在每个所述样本处理模块上以检测位于所述样本处理模块中的样本耗材是否用尽，所述堆叠模块布置在所述基架上并包括多件备用样本耗材，所述转运模块可活动地固定在所述基架上，并且当所述感知模块检测到对应的所述样本处理模块中的所述样本耗材用尽时，所述转运模块配置成抓取一件所述备用样本耗材并将其转移到所述样本处理模块上以替换用尽的所述样本耗材。本发明样本处理装置能够在对样本处理的过程中进行样本耗材的自动化管理。本处理的过程中进行样本耗材的自动化管理。本处理的过程中进行样本耗材的自动化管理。


技术研发人员：潘国龙 田雪佳 刘瑞琪 张文凭
受保护的技术使用者：融智生物科技（青岛）有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/7/25