固相基因芯片检测用多通量样本前处理系统及控制模块的制作方法

本发明涉及固相基因芯片检测用样品的制备领域，尤其涉及固相基因芯片检测用多通量样本前处理系统及控制模块。

背景技术：

1、基因固相基因芯片技术作为一种高通量、高效率的分子生物学检测手段，在疾病诊断、药物筛选、基因表达分析等领域发挥着越来越重要的作用。基因固相基因芯片检测的准确性高度依赖于样本前处理的质量，该过程通常包括对样本容器（如反应管、微孔板等）进行多次试剂加液以及中间的孵育/静置操作。

2、在现有的自动化样本前处理系统中，常见的流程是顺序处理单组样本，这种方式虽然能避免样本间的干涉，但效率低下，难以满足高通量检测的需求。为提高效率，现有的一些自动化系统采用多个样本并行处理的方式，虽然效率有所提升，但通常会面临以下技术难题：

3、其一，当整个前处理系统仅由同一套加液装置进行操作时，若同时具有多组样本容器在输送轨道上移动，极易在空间和时间上产生路径干涉，尤其是前处理操作中具备多次加液操作时，当其中一组样本容器占用加液装置和输送路径时，其他样本容器无法被及时处理，尤其是当样本需要进行孵育/静置操作时，样本的孵育/静置时间是固定的，现有系统难以确保每个样本都能在到达精确的孵育时间后“立即”进入下一工序，从而影响孵育时间的精确性，最终可能导致反应失效或检测结果不准确。

4、其二，现有的一些系统为避免出现路径干涉的问题，为每次加液操作或每个样本分配独立的加液装置和输送线，如公开号为cn115943201a的发明专利，其生化反应模块包括多个沿所述预定方向依次设置的生化反应装置，每一所述生化反应装置用于执行基因测序样本制备的其中一子流程，这种流水线式的加工方式虽解决了路径干涉问题，但显著增加系统的硬件复杂度、空间占用和制造成本，同时，每组样本在不同工序流转前，该系统未提供判断下一工序的工位状态，当系统中的任何一个工位发生异常时，都会导致整条生产线的停滞，使后续所有样本的处理均被中断，严重影响实验室的工作效率和样本的时效性。

技术实现思路

1、因此，为解决上述问题，本发明提供了固相基因芯片检测用多通量样本前处理系统及控制模块。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、固相基因芯片检测用多通量样本前处理系统，用于对每个样本容器进行第一加液操作、孵育/静置操作以及第二加液操作；包括：

4、堆栈模块，包括若干存放位，用于存放样本容器及多组枪头；

5、移液模块，用于将试剂加入到每个样本容器内；

6、孵育模块，用于对样本容器执行孵育或者静置操作；

7、转运机构，用于将样本容器在所述堆栈模块、移液模块、孵育模块之间转移，以及用于将枪头及试剂在所述堆栈模块和移液模块之间转移；

8、控制模块，用于向所述堆栈模块、移液模块以及转运机构发送控制指令，以控制各模块协调作业；针对堆栈模块出口处的每个待处理的样本容器，所述控制模块在发出第一加液操作的控制指令前，判断是否符合第一触发条件和第二触发条件；若是，则发出对待处理的样本容器进行第一加液操作的控制指令；若否，则控制模块重新判断。

9、优选的，所述第一触发条件包括：所述移液模块处无样本容器，及所述转运机构不在执行运输操作。

10、优选的，所述第二触发条件包括：所述孵育模块上的所有样本容器的剩余孵育/静置时长大于执行第一加液操作的时长，上一样本容器的已启动时长大于执行第二加液操作的时长，所述已启动时长是指自启动上一样本容器的第一加液操作开始至判断所述待处理的样本容器是否启动第一加液操作时的时长；或者所述孵育模块中无样本容器执行孵育/静置操作。

11、优选的，所述第二加液操作包括准备阶段和加液阶段，针对每个待执行第二加液操作的孔板，所述准备阶段在到达样本容器的目标孵育/静置时间之前完成。

12、优选的，所述移液模块包括用于放置备用物料的第一工位、用于放置装载枪头的第二工位、用于放置试剂的第三工位以及用于放置样本容器的第四工位。

13、优选的，还包括封膜模块，所述封膜模块用于在样本容器上进行封膜。

14、优选的，所述第一加液操作包括以下步骤：

15、步骤s1：转运机构将待处理的样本容器从堆栈模块出口处转移至移液模块的第四工位；

16、步骤s2：判断第三工位是否有试剂；若有试剂，则判断是否需要更换试剂，若需要更换试剂，则转运机构将第三工位上的试剂存入堆栈模块，并将待添加的试剂从堆栈模块转移至第三工位；若不需要更换试剂，则进入步骤s3；若无试剂，则转运机构将待添加的试剂从堆栈模块转移至移液模块的第三工位；

17、步骤s3：判断移液模块是否安装枪头；若安装枪头，则判断是否需要更换枪头，若需要更换枪头，则将枪头放置到第二工位，转运机构将第二工位上的枪头存入堆栈模块，并将待更换的枪头从堆栈模块转移至第二工位，移液模块安装枪头；若不需要更换枪头，则进入步骤s4；若未安装枪头，则转运机构将待安装的枪头从堆栈模块出口处转移至移液模块的第二工位，移液模块安装枪头；

18、步骤s4：将第三工位移动至移液模块的操作位置，并吸取试剂；

19、步骤s5：将第四工位移动至移液模块的操作位置，并将枪头伸入到样本容器内，并将试剂输入到样本容器中；

20、步骤s6：转运机构将加液完毕后的样本容器输送至孵育模块。

21、优选的，所述第二加液操作的准备阶段包括以下步骤：

22、步骤ⅰ：判断第三工位是否需要更换试剂，若需要更换试剂，则转运机构将第三工位的试剂存入堆栈模块，并将待添加的试剂从堆栈模块转移至第三工位；若不需要更换试剂，则进入步骤ⅲ；

23、步骤ⅱ：判断移液模块是否需要更换枪头，若需要更换枪头，则将枪头放置到第二工位，转运机构将枪头存入堆栈模块，将待更换的枪头从堆栈模块转移至第二工位，移液模块安装枪头；若不需要更换枪头，则进入步骤ⅳ；

24、步骤ⅲ：将第三工位移动至移液模块的操作位置，并吸取试剂；

25、步骤ⅳ：转运机构将即将到达孵育/静置时间的样本容器从孵育模块转移至移液模块的第四工位；

26、所述第二加液操作的加液阶段包括以下步骤：

27、步骤a：将第四工位移动至移液模块的操作位置，并将枪头伸入到样本容器内，并将试剂输入到样本容器中；

28、步骤b：将枪头放置到第二工位，转运机构将枪头存入堆栈模块，将待更换的枪头从堆栈模块转移至第二工位，移液模块安装枪头；

29、步骤c：转运机构将第三工位的试剂存入堆栈模块，并将待添加的试剂从堆栈模块转移至第三工位；

30、步骤d：将第三工位移动至移液模块的操作位置，并吸取试剂；

31、步骤e：将第四工位移动至移液模块的操作位置，并将枪头伸入到样本容器内，并将试剂输入到样本容器中；

32、步骤f：转运机构将样本容器放置到封膜模块进行封膜；

33、步骤g：转运机构将封膜后的样本容器存放至堆栈模块。

34、优选的，所述第一加液操作和第二加液操作中，在每次添加试剂后，还包括一次吹打混匀操作，每组枪头用于执行其中一种试剂的加液和/或吹打混匀操作；所述控制系统在执行吹打混匀操作之前，判断移液模块是否需要更换枪头，若需要更换枪头，则将枪头放置到第二工位，转运机构将枪头存入堆栈模块，将待更换的枪头从堆栈模块转移至第二工位，移液模块安装枪头；若不需要更换枪头，则直接执行吹打混匀操作；若未安装枪头，则转运机构将待安装的枪头从堆栈模块出口处转移至移液模块的第二工位，并将枪头安装到移液模块上。

35、控制模块，用于向固相基因芯片检测用多通量样本前处理系统的堆栈模块、移液模块以及转运机构发送控制指令，以控制各模块协调作业，针对堆栈模块出口处的每个待处理的样本容器，所述控制模块在发出第一加液操作的控制指令前，判断是否符合第一触发条件和第二触发条件；若是，则发出对待处理的样本容器进行第一加液操作的控制指令；若否，则控制模块重新判断。

36、本发明技术方案的有益效果主要体现在：

37、1、本发明通过预先判断所有样本容器的触发条件，使系统能够智能地规划和调度多组样本容器的启动与加工时序，在避免整个系统路径干涉的同时使得多组样本部分加工时间内交错、并行处理，既减少了设备空闲等待时间，又能够确保仅使用一套加液装置就能够连续、高效地处理多组样本，在保证单个样本实验时间的同时显著提升了整个系统的样本处理吞吐量和运行效率，同时减少了整个系统的空间占用，实现了高集成度的系统布局。

38、2、本发明在启动每组样本的第一加液操作之前，先行判断触发条件，并实时判断每个模块的状态，从而确保加液操作的准确性，因此，当不同模块被占用或者出现故障时，不会启动后续样本的操作，因此不会出现因单个工序延迟或者故障而导致整个系统瘫痪的问题，同时，针对固定的孵育/静置时间，通过触发条件设置合理地分配不同组样本之间的启动时间差，优先确保孵育/静置时间的准确性。