專利名稱:用于基因測序系統的樣品預處理設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于基因測序系統的樣品預處理設備，其包括置物平臺、驅動裝置、移液器及溫控裝置，置物平臺設置有反應位、試劑位、移液器槍頭位及孵育位，反應位放置有磁力架模塊，移液器用于與槍頭結合，溫控裝置用于調節試劑位及孵育位的溫度，移液器設置在驅動裝置上，驅動裝置用于驅動移液器三維移動并通過移液器將槍頭放置在磁力架模塊及反應位中，及用于驅動槍頭在磁力架模塊及反應位中上下運動。上述樣品預處理設備，驅動裝置驅動槍頭在反應位及磁力架模塊中上下運動，實現了移液、樣品的純化功能，溫控模塊調節試劑位及孵育位的溫度，有利用于保存試劑及完成孵育功能，樣品預處理設備的結構簡單，適合小批量的樣品預處理。
【專利說明】用于基因測序系統的樣品預處理設備

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及基因測序領域，尤其是涉及一種用于基因測序系統的樣品預處理設備。

【背景技術】
[0002]基因測序/核酸測序(包括DNA測序和RNA測序)是研宄核酸的重要方法之一。DNA測序(DNA sequencing,或譯DNA定序)是指分析特定DNA片段的堿基序列，也就是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)與鳥嘌呤(G)的排列方式。同理，RNA測序是指分析特定RNA片段的堿基序列，也就是腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶⑶的排列方式。在對核酸進行測序之前，需要先將細胞內的核酸提取出來，然后去除核酸溶液中的雜質，對核酸進行純化、提取、建庫等操作，即樣品預處理。現有技術中通常使用“磁珠法”提取核酸。“磁珠法”是這樣提取核酸的:將一種表面可以吸附核酸分子的磁珠放入未經純化的核酸溶液中，核酸分子被吸附到磁珠表面，然后將磁珠從上述溶液中取出，接著對磁珠進行清洗，去除雜質，最后再使核酸分子從磁珠上脫離下來，得到純凈的核酸分子。
[0003]市場上已經有許多專門為基因測序而設計的基因測序儀/基因測序系統，同時還配套設計有用于樣品預處理的專用設備。基因測序系統的樣品預處理是復雜、耗時、不適合手工操作的。對于高通量的測序，通常使用復雜的自動化液體處理系統，完成大量樣品的處理工作和傳送工作。該類系統成本高，操作復雜，樣品預處理量大，不適合小批量的樣品預處理。為了滿足低通量基因測序系統的樣品預處理要求，開發小型樣品預處理設備對低通量測序系統尤為重要。
實用新型內容
[0004]本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型需要提供一種用于基因測序系統的樣品預處理設備。
[0005]一種用于基因測序系統的樣品預處理設備，包括置物平臺、驅動裝置、移液器及溫控裝置，該置物平臺設置有反應位、試劑位、移液器槍頭位及孵育位，該反應位放置有磁力架模塊，該溫控裝置設置在該置物平臺上，該移液器用于與該槍頭結合，該溫控裝置用于調節該試劑位及該孵育位的溫度，該移液器設置在該驅動裝置上，該驅動裝置用于驅動該移液器三維移動并通過該移液器將該槍頭放置在該磁力架模塊及該反應位中，及用于驅動該槍頭在該磁力架模塊及該反應位中上下運動。
[0006]上述樣品預處理設備，在置物平臺設置相應功能位，移液器可利用槍頭吸取相應的磁珠溶液，驅動裝置驅動槍頭在反應位及磁力架模塊中上下運動，實現了移液、樣品的純化功能，溫控模塊調節試劑位及孵育位的溫度，有利用于保存試劑及完成孵育功能，該樣品預處理設備的結構簡單，適合小批量的樣品預處理。
[0007]在一個實施方式中，該置物平臺包括第一面及與該第一面相背的第二面，該第一面設置有該反應位、該試劑位、該移液器槍頭位及該孵育位，該溫控裝置設置在該第二面上。
[0008]在一個實施方式中，該驅動裝置包括X軸驅動件、Y軸驅動件及Z軸驅動件，該Y軸驅動件設置在該X軸驅動件上并由該X軸驅動件驅動，該Z軸驅動件設置在該Y軸驅動件上并由該Y軸驅動件驅動，該移液器設置在該Z軸驅動件上并由該Z軸驅動件驅動。
[0009]在一個實施方式中，該樣品預處理設備還包括基臺，基臺包括腳墊及位于該腳墊上的承載板，該置物平臺及該驅動裝置固定在該承載板上。
[0010]在一個實施方式中，該樣品預處理設備包括側邊支撐件、側邊滑軌及側邊滑塊，該側邊支撐件及該側邊滑軌設置在該承載板相背的兩側，該X軸驅動件設置在該側邊支撐件上，該Y驅動件一端滑動地設置在該X軸驅動件上，該Y驅動件另一端通過該側邊滑塊滑動地設置在該側邊滑軌上。
[0011]在一個實施方式中，該X軸驅動件包括X軸機體及滑動地設置在該X軸機體上的X軸滑塊，該X軸機體固定在該側邊支撐件上，該Y軸驅動件包括Y軸機體及滑動地設置在該Y軸機體上的Y軸滑塊，該Y軸機體一端固定在該X軸滑塊上，該Y軸機體另一端固定在該側邊滑塊上，該Z軸驅動件包括Z軸機體及滑動地設置在該Z軸機體上的Z軸滑塊，該Z軸機體固定在該Y軸滑塊上，該移液器設置在該Z軸滑塊上。
[0012]在一個實施方式中，該磁力架模塊包括支架及多個磁性件，該支架開設有多個階梯狀通孔，每個磁性件設置在對應的階梯狀通孔內。
[0013]在一個實施方式中，該反應位設置有多個溶液管，每個溶液管與該階梯狀通孔對應，該驅動裝置用于驅動該槍頭的尖端伸進該溶液管內。
[0014]在一個實施方式中，該溫控裝置采用半導體制冷片。
[0015]在一個實施方式中，該置物平臺還設置有回收位。
[0016]本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

【附圖說明】

[0017]本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1是本實用新型較佳實施方式的用于基因測序系統的樣品預處理設備的立體示意圖。
[0019]圖2是圖1的樣品預處理設備II部分的放大示意圖。
[0020]圖3是本實用新型實施方式的用于基因測序系統的樣品預處理設備的另一立體示意圖。
[0021]圖4是圖3的樣品預處理設備IV部分的放大示意圖。
[0022]圖5是本實用新型實施方式的用于基因測序系統的樣品預處理設備的再一立體示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面詳細描述本實用新型的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0024]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱合指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱合地包括一個或者更多個所述特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0025]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接或可以相互通信；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0026]下文的公開提供了許多不同的實施方式或例子用來實現本實用新型的不同結構。為了簡化本實用新型的公開，下文中對特定例子的部件和設定進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本實用新型。此外，本實用新型可以在不同例子中重復參考數字和/或參考字母，這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施方式和/或設定之間的關系。此外，本實用新型提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的應用和/或其他材料的使用。
[0027]請參圖1?圖5，本實用新型較佳實施方式提供的用于基因測序系統的樣品預處理設備10包括基臺102、置物平臺104、驅動裝置106、移液器108及溫控裝置110。該溫控裝置HO設置在該置物平臺104上。
[0028]基臺102包括腳墊112及位于該腳墊112上的承載板114，該承載板114呈長方形狀，該置物平臺104及該驅動裝置106固定在該承載板114上。本實施方式中，該腳墊112的數量為9個，其中4個腳墊112位于該承載板114的角落位置，另外4個腳墊112分別位于承載板114四個側邊的中間位置，剩下I個腳墊112位于該承載板114的中間位置。這樣的腳墊112布局能為承載板114提供更加穩定的支撐，最大限度地避免驅動裝置106在動作過程中所帶來的震動。
[0029]置物平臺104通過支撐腳116設置在承載板114上，本實施方式中，支撐腳116的數量為9個，其中4個支撐腳116位于置物平臺104的角落位置，另外4個支撐腳116分別位于置物平臺104四個側邊的中間位置，剩下I個支撐腳116位于置物平臺104的中間位置。這樣的支撐腳116布局能為置物平臺104提供更加穩定的支撐，最大限度地避免驅動裝置106在動作過程中所帶來的震動。
[0030]該置物平臺104包括第一面118及與該第一面118相背的第二面120，該第一面118設置有反應位122、試劑位124、移液器槍頭位126、孵育位128及回收位130。在第一面118設置上述功能位，能夠方便驅動裝置106移動移液器108在工作過程中對相應的功能位進行定位，提高了處理設備10的工作效率。
[0031]反應位122放置有磁力架模塊132。在本實施方式中，反應位122的數量為3個，能最大限度地提供反應場所，避免頻繁更換反應位122上置物平臺104而導致處理設備10的工作效率低下。每個反應位122放置有一個磁力架模塊132，實現樣品純化功能。
[0032]請結合圖4，該磁力架模塊132包括支架134及多個磁性件136，該支架134開設有多個階梯狀通孔138，每個磁性件136設置在對應的階梯狀通孔138內，具體地，每個磁性件136承載在對應的階梯狀通孔138內的階梯面139上。本實施方式中，該磁性件136采用半環形永磁鐵，這樣可增加磁性件136與槍頭140的接觸面積，增加磁珠利用率。可以理解，在其它實施方式中，該磁性件136還可采用電磁鐵等磁性件，其形狀也可以是環形或者條形等，只要能夠達到為磁珠提供磁力的效果即可。該反應位122還設置有多個溶液管142，每個溶液管142與該階梯狀通孔138對應。該驅動裝置106用于驅動該槍頭140的尖端伸進該溶液管142內以吸取樣品溶液。
[0033]試劑位124可用于放置純化后的樣品，如磁珠。孵育位128可用于放置特定的溶液，完成孵育功能，如放置與純化后的磁珠反應的溶液。
[0034]移液器槍頭位126放置有移液器108所使用的槍頭140。本實施方式中，移液器槍頭位126的數量為2個，提供了更多數量的槍頭140，避免頻繁更換槍頭140上置物平臺104而導致處理設備10的工作效率低下。
[0035]回收位130用于放置無用的廢液，因此，在樣品預處理的過程中，廢液能得到及時的回收，避免了廢液對環境的污染。
[0036]驅動裝置106用于驅動該移液器108三維移動并通過該移液器108將該槍頭140放置在該磁力架模塊132及該反應位122中及用于驅動該槍頭140在該磁力架模塊132及該反應位122中上下運動。
[0037]驅動裝置106包括X軸驅動件144、Y軸驅動件146及Z軸驅動件148，該Y軸驅動件146設置在該X軸驅動件144上并由該X軸驅動件144驅動，該Z軸驅動件148設置在該Y軸驅動件146上并由該Y軸驅動件146驅動，該移液器108設置在該Z軸驅動件148上并由該Z軸驅動件148驅動。
[0038]該X軸驅動件144包括X軸機體150及X軸滑塊152，X軸機體150固定在側邊支撐件154上，X軸滑塊152滑動地設置在X軸機體150上。
[0039]Y軸驅動件146包括Y軸機體156及Y軸滑塊158，Y軸滑塊158滑動地設置在Y軸機體156上，Y軸機體156 —端固定在X軸滑塊152上，Y軸機體156另一端固定在側邊滑塊160上，該側邊滑塊160能夠滑動地設置在側邊滑軌162，該側邊滑軌162與側邊支撐件154固定在承載板114相背的兩側，使Y軸驅動件146橫跨置物平臺104。預處理設備10采用滑軌162支撐，確保驅動裝置106運動的平穩可靠。
[0040]Z軸驅動件148包括Z軸機體164及Z軸滑塊166，Z軸滑塊166滑動地設置在Z軸機體164上。Z軸機體164固定在Y軸滑塊158上，移液器108設置在Z軸滑塊166上。
[0041]該移液器108用于與該槍頭140結合并為之提供吸取液體的吸力和釋放液體的壓力。具體地，該驅動裝置106用于驅動該移液器108至移液器槍頭位126完成移液器108的槍頭140裝載。本實施方式中，該移液器108采用8通道移液器，能夠完成吸排液和退槍頭功能。移液器108吸排液體體積要求為2ul?250ul。
[0042]該溫控裝置110用于調節該試劑位124及該孵育位128的溫度。具體地，該溫控裝置110的數量為2個，其分別設置在該第二面120上的與該試劑位124及孵育位128對應的位置，溫控裝置110能夠實現加熱及制冷功能，如溫控裝置110采用半導體制冷片完成快速升降溫功能，溫度控制范圍為4°C至90°C。對應于試劑位124的溫控裝置110使試劑位124的溫度控制在4°C，用于保存試劑。對應于孵育位128的溫控裝置110，提供4°C至90°C范圍內溫度的精確控制，完成孵育功能。當然，溫控裝置110還能根據實際所需進行溫度的調節，以適應不同實驗或同一實驗不同階段、流程對溫度的要求。
[0043]上述樣品預處理設備10，在置物平臺104設置相應功能位，移液器108可利用槍頭140吸取相應的磁珠溶液，驅動裝置106驅動槍頭140在反應位122及磁力架模塊132中上下運動，實現了移液、樣品的純化功能，溫控模塊110調節試劑位124及孵育位128的溫度，有利用于保存試劑及完成孵育功能。該樣品預處理設備10的結構簡單，適合小批量的樣品預處理。進一步地，該樣品預處理設備10采用8通道自動移液器，集成了溫控裝置110、三維驅動裝置106、自動移液器108和磁力架純化模塊132，可以完成移液、溫度控制、樣品純化、DNA提取、單鏈分離及定量功能。完成血清到DNB處理的全過程。每次可以進行最多8個樣品的預處理，其中采用吸頭純化方案也可實現高通量樣品制備，大大縮短了磁珠純化流程，節省了時間和耗材成本，提高測序前樣品預處理的自動化程度。
[0044]特別地，該樣品預處理設備10可以實現每個樣品在單個吸頭中完成去除雜質過程，有效避免了通常的磁珠純化步驟反復清洗磁珠時容易造成樣品損耗和移液步驟頻繁帶來樣品間交叉污染，可以大大簡化磁珠純化流程。應用在第二代測序技術(Illumina公司的Hiseq和life tech公司的Proton兩大平臺)，提高了實現DNA樣品文庫制備自動化程度，提高測序樣品預處理效率。可以保證樣品制備成功率達到95%以上。
[0045]進一步地，該樣品預處理設備10可用作建庫平臺，該建庫平臺具有8通道移液槍頭、溫控模塊、磁力架模塊純化系統。所以對于在建庫過程中需要頻繁使用的酶反應和純化都可以在該處理設備上面實現。由于匹配的是8通道移液槍頭，所以同時可以處理8個樣本，正好適合1n Proton這種低通量的測試平臺。Proton的一般建庫流程為，將打斷后樣品直接放入樣品預處理設備中，直到PCR時，可以將需要進行PCR的樣品拿出，PCR完成后，再將樣品放回樣品預處理設備中進行純化。
[0046]為使本領域技術人員能夠更清楚明白地理解本實用新型，以下對本實施例所提供的樣品預處理設備10的工作方式進行概述，需要說明的是，以下僅為本實用新型的一種工作方式，其不用于限定本實用新型，本領域技術人員還可根據具體需要調整其工作方式:
[0047]假設溶液管142內裝有可用于清洗磁珠表面的試劑溶液，磁珠已投放入該試劑溶液中，形成磁珠溶液，磁珠表面吸附有核酸分子；試劑位124和孵育位128上分別放置有多孔板(例如96孔板)，孔內可以預裝有各種所需的試劑溶液；
[0048]首先，驅動裝置106帶動移液器108到移液器槍頭位126上，并將槍頭140安裝至移液器108上；
[0049]接著，驅動裝置106帶動移液器108到反應位122上方，并將槍頭140插設于磁力架模塊132的磁性件136內，其下端插入溶液管142內吸取磁珠溶液；
[0050]接著，驅動裝置106驅動槍頭140沿豎直方向上下活動，由于磁性件136的磁力作用，磁珠將在槍頭140內部相對上下移動，磁珠相對于溶液在槍頭140內滾動，起到清洗磁珠的效果；
[0051]磁珠清洗完畢后，驅動裝置106帶動移液器108到試劑位124上方或者孵育位128上方，并將槍頭140內的磁珠釋放至多孔板的孔位內，進行保存、孵育、建庫等流程；
[0052]上述步驟完畢后，移液器108可更換新的槍頭140，反復循環上述步驟，完成多次樣品預處理工作。
[0053]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施方式”、“一些實施方式”、“示意性實施方式”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合所述實施方式或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施方式或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施方式或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施方式或示例中以合適的方式結合。
[0054]盡管已經示出和描述了本實用新型的實施方式，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種用于基因測序系統的樣品預處理設備，其特征在于，包括置物平臺、驅動裝置、移液器及溫控裝置，該置物平臺設置有反應位、試劑位、移液器槍頭位及孵育位，該反應位放置有磁力架模塊，該溫控裝置設置在該置物平臺上，該移液器用于與該槍頭結合，該溫控裝置用于調節該試劑位及該孵育位的溫度，該移液器設置在該驅動裝置上，該驅動裝置用于驅動該移液器三維移動并通過該移液器將該槍頭放置在該磁力架模塊及該反應位中，及用于驅動該槍頭在該磁力架模塊及該反應位中上下運動。2.如權利要求1所述的樣品預處理設備，其特征在于，該置物平臺包括第一面及與該第一面相背的第二面，該第一面設置有該反應位、該試劑位、該移液器槍頭位及該孵育位，該溫控裝置設置在該第二面上。3.如權利要求1所述的樣品預處理設備，其特征在于，該驅動裝置包括X軸驅動件、Y軸驅動件及Z軸驅動件，該Y軸驅動件設置在該X軸驅動件上并由該X軸驅動件驅動，該Z軸驅動件設置在該Y軸驅動件上并由該Y軸驅動件驅動，該移液器設置在該Z軸驅動件上并由該Z軸驅動件驅動。4.如權利要求3所述的樣品預處理設備，其特征在于，該樣品預處理設備還包括基臺，基臺包括腳墊及位于該腳墊上的承載板，該置物平臺及該驅動裝置固定在該承載板上。5.如權利要求4所述的樣品預處理設備，其特征在于，該樣品預處理設備包括側邊支撐件、側邊滑軌及側邊滑塊，該側邊支撐件及該側邊滑軌設置在該承載板相背的兩側，該X軸驅動件設置在該側邊支撐件上，該Y驅動件一端滑動地設置在該X軸驅動件上，該Y驅動件另一端通過該側邊滑塊滑動地設置在該側邊滑軌上。6.如權利要求5所述的樣品預處理設備，其特征在于，該X軸驅動件包括X軸機體及滑動地設置在該X軸機體上的X軸滑塊，該X軸機體固定在該側邊支撐件上，該Y軸驅動件包括Y軸機體及滑動地設置在該Y軸機體上的Y軸滑塊，該Y軸機體一端固定在該X軸滑塊上，該Y軸機體另一端固定在該側邊滑塊上，該Z軸驅動件包括Z軸機體及滑動地設置在該Z軸機體上的Z軸滑塊，該Z軸機體固定在該Y軸滑塊上，該移液器設置在該Z軸滑塊上。7.如權利要求1所述的樣品預處理設備，其特征在于，該磁力架模塊包括支架及多個磁性件，該支架開設有多個階梯狀通孔，每個磁性件設置在對應的階梯狀通孔內。8.如權利要求7所述的樣品預處理設備，其特征在于，該反應位設置有多個溶液管，每個溶液管與該階梯狀通孔對應，該驅動裝置用于驅動該槍頭的尖端伸進該溶液管內。9.如權利要求1所述的樣品預處理設備，其特征在于，該溫控裝置采用半導體制冷片。10.如權利要求1所述的樣品預處理設備，其特征在于，該置物平臺還設置有回收位。
【文檔編號】C12M1-34GK204298409SQ201420750277
【發明者】李景, 王景, 張松振, 鄒良英, 李琳, 黃妙珍 [申請人]深圳華大基因研究院