能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置的制作方法

1.本发明涉及一种能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置，更为详细地涉及一种如下的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置：其不仅能在防止交叉污染及诊断失误的情况下向多孔板的孔中注入样品，还能简便地记录及跟踪注入有样品的孔的信息。


背景技术：

2.随着新冠肺炎(covid-19)的全球流行，对新冠病毒(sars-cov-2)的分子诊断检测需求剧增。为了分子诊断，可经过从临床样品提取核酸的核酸提取步骤和将提取的核酸放大来进行定性、定量分析的实时聚合酶链式反应(pcr)步骤来判断病原菌的感染与否。
3.聚合酶链式反应(pcr)自从在1985年由凯利
·
穆利斯(kary mullis)发明之后，因其能够快速及容易放大特定dna，在分子生物学和分子诊断等中得到广泛的应用。
4.若使用pcr/rtpcr(聚合酶链式反应/反转录聚合酶链式反应)，能够以高灵敏度确认活体样品内是否存在特定的dna/rna，因此在诊断是否被病毒等病原微生物感染中得到广泛的应用，不仅如此由于通过qpcr(定量pcr，quantitative pcr，实时pcr(real-time pcr))等方法能够精确地定量病原体的数量，因此有利于监控hiv、hcv、hbv病毒等的治疗效果。
5.在新冠肺炎全球大流行的现在，只能用具有高灵敏度的分子诊断法来正确诊断无症状感染者和早期感染者，因此亟需能够批量进行分子诊断检测的技术。
6.为了批量检测，以往使用将多个检体聚集制成一个溶液来进行检测的混检法(pooling test)。为了进行用于检测hiv、hbv、hcv等高危病毒的血液筛查测试，以往使用将六个样品合在一起进行检测的检测法等。为了新冠肺炎批量检测，以往建议采用这种混检法。但是，将批量检体汇集(pooling)的过程需要正确记录每个临床检体信息并防止每个汇集的试验组之间的交叉污染，因此如果通过手工操作来进行，可能会发生很多失误。虽然用于汇集的昂贵的自动化液体分配设备已实现商业化，但需要使用多个这种设备才能同时处理大量样品，因此在现实上采用占据较大面积的昂贵的自动化设备迅速处理大量样品具有局限性。
7.虽然已开发出进行批量检测的全自动系统，但这种系统的设备非常复杂，价格昂贵，不提供汇集功能，因此无法满足亟需的全球检测需求。
8.核酸提取步骤一般采用0.2ml～1ml的临床样品并向其加入约1ml左右的提取试剂溶液来提取，因此需要能够盛装最大2ml的溶液。为了从大量的样品短时间内提取核酸，需要使用处理尽可能多的样品的多孔板。因此，作为能够从大量的样品中同时提取的最普遍的方法，采用每孔能够盛装2ml溶液的较深的96孔板。多家公司已经开发及发布为了批量检测而采用较深的96孔板来提取核酸的设备。其中有赛默飞世尔公司(thermo fisher)开发的king fisher自动核酸提取设备、罗氏公司(roche)发布的magna pure 96设备和百奥尼公司(bioneer corporation)发布的exiprep 96lite等。
9.此时，为了采用96孔自动核酸提取设备，必须进行向96孔板加入样品的步骤。而分
子诊断一般具有在反应溶液中能够检测100个以下目标核酸的高灵敏度的检测限并以此来判定为阳性，因此对因污染导致的假阳性非常敏感。例如，10^8/ml阳性样品溶液哪怕仅由1nl污染周边阴性孔，也有可能判定为假阳性。因此在使用96孔板提取核酸时，非常重要的是在注入样品时避免细滴污染到相邻孔。
10.此外,在反复进行将96个样品逐一向每个孔注入的操作时，会存在可能因失误向不相干的孔中注入样品而得到错误结果的问题。尤其在汇集(pooling)时，在逐一计数待汇集的检体数量的同时进行操作的过程中，容易犯因失误向不相干的孔中注入样品的错误。为了解决这种问题，已开发自动将样品注入96孔板的设备，但其具有设备价格昂贵、在处理棉棒与swap检体一起装在样品收集容器中的样品时容易进行错误操作的问题。
11.[在先技术文献]
[0012]
(专利文献1)韩国授权专利公报第10-0637030号(2006年10月16日)
[0013]
(非专利文献1)萨哈帕尔女士(ns sahajpal)，分子诊断杂志(the journal of molecular diagnostics)，2020年7月29日。


技术实现要素：

[0014]
本发明是为了解决如上所述问题而提出的，其目的在于提供一种能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置，其不仅能防止如下的诊断失误，还能简便地记录及跟踪注入有样品的孔的信息，其中所述诊断失误是由于为了进行单检或混检而通过手工操作向核酸提取用多孔板装入大量样品时可能会产生的失误，即向错误的孔中注入样品或重复注入样品而产生的诊断失误。
[0015]
此外，本发明的目的是提供一种能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置，其能防止如下的失误，该失误是在通过手工操作向核酸提取用多孔板装入样品时可能会产生的失误，即为可能因向与待注入样品的孔相邻的孔中滴入样品而产生交叉污染的失误。
[0016]
本发明的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置包括：主体100；多孔板安装部110，在所述主体100的上部形成为凹槽状，供多孔板200插入并安装；保护面板120，位于包括所述多孔板安装部110的主体100的顶面，并包括注入口121，所述注入口121形成为沿上下方向贯通从而能够在被选择的位置上向被选择的一个孔中注入样品；保护面板移动部130，用于使所述保护面板120移动，使得所述注入口121位于被选择的孔上；位置检测部，用于检测所述注入口121所处的多孔板200的孔的位置信息；条形码传感器106，用于获取样品的条形码信息；及电路板103，用于对孔的位置信息和样品的条形码信息进行记录及通信，并控制所述保护面板移动部130。
[0017]
所述多孔板安装部110可形成为具有使得所述保护面板120和所述多孔板220隔开的高度。
[0018]
所述注入口121可形成为下部直径小于上部直径，在所述注入口121的下部可设置有中空形状的防污染板122。
[0019]
所述保护面板移动部可包括第一保护面板移动部，所述第一保护面板移动部可包括：与所述主体100的角部结合的y轴固定架131；在y轴方向上连接所述y轴固定架131的y轴部132；沿所述y轴部132在y轴方向上移动的y轴滑动件133；两端在x轴方向上与所述y轴滑动件133结合的x轴部134；及沿所述x轴部134移动并与保护面板120的顶面结合的x轴滑动
件135。
[0020]
所述保护面板移动部可包括第二保护面板移动部，所述第二保护面板移动部可包括：与所述主体100的角部结合的y轴固定架131-1；在y轴方向上连接所述y轴固定架131-1的y轴螺杆139-1；沿所述y轴螺杆139-1在y轴方向上移动的y轴滑动件133-1；两端在x轴方向上与所述y轴滑动件133-1结合的x轴螺杆139-2；及沿所述x轴螺杆139-2移动并与所述保护面板120的顶面结合的x轴滑动件135-1。
[0021]
所述第二保护面板移动部可进一步包括用于使所述y轴螺杆139-1和所述x轴螺杆139-2运行的电动机139-3。
[0022]
所述位置检测部可包括：设置在所述保护面板120的多个永磁铁124；和形成在所述主体100上并用于感测所述永磁铁124的磁性传感器105。
[0023]
所述位置检测部可进一步包括：纯铁棒104，形成在所述磁性传感器105上并形成为具有与所述保护面板120的移动长度对应的长度。
[0024]
所述位置检测部可包括：设置在所述y轴滑动件133-1及所述x轴滑动件135-1上的至少一个永磁铁124；和形成在所述主体100上并用于感测所述永磁铁124的磁性传感器105。
[0025]
所述位置检测部可包括：设置在y轴滑动块140的一个以上的永磁铁124；和用于感测所述永磁铁124的磁性传感器105。
[0026]
所述保护面板移动部可进一步包括：一个以上的y轴螺杆139-1；和连接所述一个以上的y轴螺杆139-1以使所述一个以上的y轴螺杆139-1同时运行的y轴驱动部141。
[0027]
所述y轴驱动部141可包括：一个以上的永磁铁124；和用于感测所述永磁铁124的磁性传感器105。
[0028]
本发明的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置能够防止诊断失误，因此不仅能在没有诊断失误风险的情况下进行大量检测，还能跟踪管理操作人员进行的所有样品注入作业，因此具有能够提高诊断精确性的优点。
附图说明
[0029]
图1至图3为通过立体图表示本发明的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置的图。
[0030]
图4为表示安装在本发明的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置的主体内部的纯铁棒和传感器等的立体图。
[0031]
图5为通过模式图表示本发明的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置的图。
[0032]
图6至图11为通过立体图表示本发明的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置的另一图。
[0033]
图12至图13为通过局部立体图表示本发明的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置的图。
[0034]
图14至图15为通过局部立体图表示本发明的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置的另一图。
具体实施方式
[0035]
下面，参照附图详细说明本发明的一实施例的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置。
[0036]
本发明的一实施例的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置包括主体100、多孔板安装部110、保护面板120、保护面板移动部130、位置检测部、条形码传感器106及电路板103这几大部分。
[0037]
主体100可由在上下方向上分割并可结合的主体上板101和主体下板102组成。
[0038]
多孔板安装部110为供多孔板200插入并设置于主体100的结构，在主体100上形成为与多孔板200的形状对应的凹槽状，供多孔板200安放及设置。
[0039]
保护面板120位于包括多孔板安装部110的主体100的顶面，保护面板120包括注入口121，所述注入口121形成为沿上下方向贯通从而能够在被选择的位置上注入样品。此时，注入口121优选形成在保护面板120的中心，但并不限于此。而且，保护面板120形成为能够沿主体100的顶面移动，从而能够使得用于注入样品的注入口121位于被选择的孔的上方，并通过保护面板120遮盖其余孔，从而能够防止在注入样品的过程中的交叉污染。
[0040]
保护面板移动部130形成为与保护面板120结合并能使得保护面板120进行水平方向移动。由此使得保护面板120进行水平方向移动，使得注入口121位于所需孔的上方。
[0041]
位置检测部由磁性传感器105构成，可获得孔的位置信息，条形码传感器106可获得检体样品的条形码信息。电路板103用于识别孔的位置信息和检体样品的条形码信息，并将其记录到计算机等的存储装置中，为此，电路板103包括通信装置。
[0042]
即，本发明的一实施例的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置，通过位置检测部实时输入基于孔的位置信息的注入口121的位置，并且通过条形码传感器106实时输入检体样品的条形码信息，从而可通过输入的记录来防止失误，并能跟踪所产生的失误。
[0043]
由此，在操作人员将大量的检体样品反复注入的过程中，能够防止操作人员向其他孔重复装入检体样品等的诊断失误的产生。
[0044]
如上所述，本发明的一实施例的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置具有如下的效果：即，通过实时输入及记录孔的位置信息和样品的条形码信息，能够防止操作人员的错误操作，并能跟踪所产生的失误。
[0045]
对本发明的一实施例的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置进行更加详细的说明。
[0046]
如上所述，保护面板120位于多孔板200的上方并在水平方向上移动，而且保护面板120朝向上方方向与多孔板200隔开而设置。即，当保护面板120为了使注入口121位于被选择的孔而沿水平方向移动时，多孔板200上部的样品可能会与保护面板120接触而沾染。这样可能会引发样品对其他孔的污染。
[0047]
于是，多孔板安装部110具有当安放多孔板200时使得多孔板200与保护面板120隔开的高度。即，多孔板安装部110形成为使得保护面板120和多孔板200隔开，从而能够防止样品接触到保护面板120的底面。
[0048]
此时，多孔板安装部100优选形成为使得保护面板120和多孔板200隔开1mm～5mm的间隔，但只要能够将样品顺利注入到被选择的孔中，而且能够防止与样品的接触，则当然能够不受限制地实施多种实施例。
[0049]
而且，保护面板120可进一步包括面板把手123，所述面板把手123形成在保护面板120的顶面，操作人员可通过该面板把手123移动保护面板120。
[0050]
注入口121形成为下部直径小于上部直径，且在注入口121的下部设置有中空形状的防污染板122。防污染板122由能够吸收样品的材质形成。
[0051]
即，在通过移液器向多孔板200的孔中注入样品时，移液器可能会因在外部沾上的样品沾到注入口121的槽中并且污染到其他孔，从而引起交叉污染。于是，在注入口121的下部设置有防污染板122，在污染时可通过更换防污染板122来防止交叉污染。
[0052]
此时，防污染板122的中空优选形成为小于孔的直径。由此，能够防止样品进入其他孔。更优选地，注入口121的直径形成为大于孔的直径，以便注入样品，而且防污染板122的中空形成为小于孔的直径，以便更换防污染板122，由此能够防止如上所述那样样品进入其他孔。此时，防污染板122也可形成为四边形、五边形等多边形形状，但优选形成为中空的甜甜圈形状。
[0053]
参照图1至图4，保护面板移动部130可包括第一保护面板移动部，所述第一保护面板移动部包括：与主体100的角部结合的y轴固定架131；在y轴方向上连接y轴固定架131的y轴部132；沿y轴部132在y轴方向上移动的y轴滑动件133；两端在x轴方向上与y轴滑动件133结合的x轴部134；及沿x轴部134移动并与保护面板120结合的x轴滑动件135。
[0054]
即，第一保护面板移动部可以使得x轴滑动件135沿x轴部134移动来控制注入口121在x轴方向的位置，并且使得y轴滑动件133沿y轴部132移动来控制注入口121在y轴方向的位置。
[0055]
而且，为了能够停止在多孔板200中每个孔的固定位置，在y轴部132和x轴部134上以规定的间隔形成有被设为槽的轴槽137，并通过球头柱塞138能够容易实现在固定位置上的停止。通过这种结构，能够容易通过手工操作对准多孔板200的所有孔的位置和保护面板120的注入口121。
[0056]
而且，参照图6至图15，保护面板移动部可进一步包括自动化的第二保护面板移动部。
[0057]
第二保护面板移动部包括：与主体100的角部结合的y轴固定架131-1；在y轴方向上连接所述y轴固定架131-1的y轴螺杆139-1；在y轴方向上沿着y轴螺杆139-1移动的y轴滑动件133-1；两端在x轴方向上与所述y轴滑动件133-1结合的x轴螺杆139-2；沿着x轴螺杆139-2移动并与保护面板120的顶面结合的x轴滑动件135-1；以及用于供给动力以使y轴螺杆139-1和x轴螺杆139-2运行的电动机139-3。
[0058]
y轴螺杆139-1与y轴滑动件133-1啮合，y轴螺杆139-1的两端与y轴固定架131-1结合，从而y轴螺杆139-1能够在y轴方向上进行轴旋转，y轴螺杆139-1形成为通过轴旋转使得y轴滑动件133-1能够在y轴方向上移动。
[0059]
y轴螺杆139-1可设置为至少一个，一个以上的y轴螺杆139-1形成为通过y轴驱动部141能够同时运行。y轴驱动部141可由同步带构成。
[0060]
x轴螺杆139-2与x轴滑动件135-1啮合，x轴螺杆139-2的两端与y轴滑动件133-1结合，从而x轴螺杆139-2能够在x轴方向上进行轴旋转，x轴螺杆139-2形成为通过轴旋转使得x轴滑动件135-1能够在x轴方向上移动。
[0061]
电动机139-3可位于主体下部或y轴滑动件133-1的上部，可通过齿轮或同步带等
连接构件与y轴螺杆139-1及x轴螺杆139-2连接。
[0062]
如上所述，为了自动化而通过电动机139-3使y轴滑动件133-1和x轴滑动件135-1移动时，具有与操作人员的操作动作相比能够进行更精密的位置控制的优点。
[0063]
位置检测部包括设置在保护面板120的多个永磁铁124和用于感测永磁铁124的磁性传感器105。
[0064]
为了掌握精确的位置信息，永磁铁124优选从保护面板120的中心沿着由x轴方向和y轴方向构成的十字方向排列设置为多个。磁性传感器105可设置于在上下方向上构成主体100的主体上板101和主体下板102之间。尤其，磁性传感器105优选设置在主体上板101和主体下板102之间的电路板103的上部。
[0065]
而且，磁性传感器105优选设置在电路板103上，并且与构成多孔板200的孔的行和列对应而设置。
[0066]
如上所述，位置检测部可通过由磁性传感器105识别设置在保护面板120的永磁铁124来检测在保护面板120移动下的注入口121和孔的位置信息。
[0067]
而且，位置检测部可进一步包括纯铁棒104，所述纯铁棒104形成为使得磁性传感器105位于所述纯铁棒104的长度方向的中心，而且所述纯铁棒104在孔的行和列上形成为具有规定的长度。
[0068]
即，由于保护面板120可移动到所有孔，因此为了检测其位置，需要按每个孔包括对应的磁性传感器105。例如，在96孔板的情况下，需要96个磁性传感器105，这将不利于成本及空间利用性。
[0069]
于是，本发明的位置信息传感器可通过包括纯铁棒104来节省磁性传感器105的设置。纯铁棒104容易通过磁铁来磁化，由此，当永磁铁124位于纯铁棒104的上部时，在任何位置上都能检测在x轴方向和y轴方向的位置。
[0070]
而且，由于纯铁棒104可通过因保护面板120的移动导致的磁化来检测位置，因此纯铁棒104优选形成为具有与保护面板120的移动距离对应的长度。
[0071]
而且，当保护面板移动部由自动化的第二保护面板移动部构成时，可通过电动机139-3计数各轴螺杆的转速，并由此掌握y轴滑动件133-1和x轴滑动件135-1的移动位置，进而掌握注入口的位置，因此由此还可将上述磁铁传感器的数量减少到一到两个。
[0072]
位置检测部包括设置在y轴滑动块140及y轴驱动部141内的一个以上的永磁铁124、以及用于感测所述永磁铁124的磁性传感器105。
[0073]
为了掌握精确的位置信息，永磁铁124优选排列设置在齿轮或同步带轮的内部，但并不限于此。磁性传感器105可以与齿轮或同步带轮相邻设置。
[0074]
y轴滑动件133-1及x轴滑动件135-1可进一步设置有永磁铁124，主体上板101可进一步设置有用于感测永磁铁124的磁性传感器105。
[0075]
如上所述，位置检测部可通过由磁性传感器105识别设置在y轴滑动块140、y轴驱动部141、y轴滑动件133-1及x轴滑动件135-1的永磁铁124来检测在保护面板120移动下的注入口121及孔的位置信息。此外，可设定为在施加电源时保护面板120移动到同一个位置。
[0076]
在具有上述结构的本发明的一实施例的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置中，条形码传感器106安装在排列附着有磁性传感器105的电路板103上，并通过主体下板102紧贴组装，仅露出条形码传感器106的引线和电源端子。所述电路板具有用于控制x轴电
动机和y轴电动机的电路和用于进行无线通信的电路。
[0077]
由此，在电路板103中，当将多孔板200插入到多孔板安装部110并盖上保护面板120时，多个磁性传感器105识别当前位置，反之，当将保护面板120提起并且往后掀时，没有从磁性传感器105输入的信号进入电路板103。
[0078]
而且，可按规定时间间隔，时常提取磁性传感器105在x轴方向和y轴方向的位置信息，从而记录及跟踪保护面板120的移动历史。另外，条形码传感器106可以连续读取附着在样品容器的样品信息。
[0079]
若如此对记录在时间轴上的注入口121的位置信息和条形码信息进行比较，则能简便地输入实验者向多孔板200注入的所有信息，并能跟踪实验者的所有注入过程。
[0080]
这种信息可记录在主体的电路板103上，并通过有线或无线方式向外部计算机传输及记录。由此能够实现本发明的第二个目的，即能实现在所有注入过程中能够简便地注入样品信息并能跟踪操作人员所有过程的目的。
[0081]
上述方式包括将x轴方向-y轴方向移动设为如下方式移送：即，使用可控制位置的直线电动机、伺服电动机或步进电动机，并使用螺杆或同步带来在x轴方向、y轴方向上进行按孔间隔的自动移送。作为这种自动移动方式的一例，如图6所示，可将x轴设成螺杆，由齿轮连接所述螺杆和电动机并在x轴方向上进行规定间隔移送，在y轴上设置多个螺杆，将所述多个螺杆设置为由电动机和同步带同时运行，从而自动进行x轴和y轴方向的运动。
[0082]
本发明的一实施例的多孔板用精密样品注入装置可通过平板pc等进行控制。此时，本发明的一实施例的多孔板用精密样品注入装置可通过蓝牙等无线通信方式联动，可包括能够连接电缆等的插口。
[0083]
而且，当本发明的一实施例的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置构造为自动化方式时，可包括汇集功能，以适合通过上述平板pc等外部计算机进行混检。此时，混检可通过外部计算机设定待混检的样品数量并进行控制。
[0084]
作为一例，在将混检样品数量指定为五个的情况下，在条形码传感器识别到第一个样品条形码后，包括注入口的保护面板不移动，在被选择的第一个孔w1上保持停止状态，直至条形码传感器识别到第五个样品的条形码为止。然后，在条形码传感器识别到第六个样品的条形码的情况下，保护面板移动并且注入口位于被选择的第二个孔w2。由此，注入口的位置固定在第二个孔w2上，直至条形码传感器识别到第十个样品的条形码为止，在条形码传感器识别到第十一个样品的条形码的情况下，保护面板移动到被选择的第三个孔w3的位置。
[0085]
下面说明通过本发明的一实施例的能够跟踪的多孔板用精密样品注入装置注入检体样品的方法。
[0086]
1、放入多孔板并注入细胞溶解溶液
[0087]
打开保护面板120，将多孔板200插入并设置在空的多孔板安装部110。此时，需要注意避免多孔板200的方向颠倒，以多孔板200的角部倒角的部分与安装部的角部倒角的部相配的方式插入，才能插入。安装多孔板200后，采用八道移液器将200ul细胞溶解溶液反复投入12次。
[0088]
2、盖上保护面板并安装防污染板
[0089]
盖上保护面板120，在注入口121上放置防污染板122。
[0090]
3、注入样品
[0091]
采用面板把手123，将注入口移动到a1位置后，将枪头套在移液器上，使之识别附着在样品管的条形码，打开样品管，通过移液器量取规定量(例如400ul)的样品溶液，此时避免在枪头表面上沾上大量的样品溶液，之后注意避免样品溶液与注入口槽的防污染板接触的同时进行注入之后，将枪头扔到垃圾桶，盖上样品管的盖子，移到原位置后套上新的枪头。反复执行上述操作，将96个样品注入多孔板中。在60℃下搁置10分钟，等样品溶解后，用面板把手将保护面板往后掀，通过八道移液器将磁珠溶液注入12次之后，取出多孔板，并与提取试剂盒一起安装到自动核酸提取仪中后提取核酸。
[0092]
附图标记说明
[0093]
100：主体
[0094]
101：主体上板
[0095]
102：主体下板
[0096]
103：电路板
[0097]
104：纯铁棒
[0098]
105：磁性传感器
[0099]
106：条形码传感器
[0100]
110：多孔板安装部
[0101]
120：保护面板
[0102]
121：注入口
[0103]
122：防污染板
[0104]
123：面板把手
[0105]
124：永磁铁
[0106]
130：保护面板移动部
[0107]
131：y轴固定架
[0108]
132：y轴部
[0109]
133：y轴滑动件
[0110]
134：x轴部
[0111]
135：x轴滑动件
[0112]
137：轴槽
[0113]
138：球头柱塞
[0114]
131-1：y轴固定架
[0115]
133-1：y轴滑动件
[0116]
135-1：x轴滑动件
[0117]
139-1：y轴螺杆
[0118]
139-2：x轴螺杆
[0119]
139-3：电动机
[0120]
140：y轴滑动块
[0121]
141：y轴驱动部
[0122]
142：电源