一种三自由度文库制备卡盒及方法技术

本发明专利技术涉及一种三自由度文库制备卡盒及方法，通过结合混合试剂托盘的旋转以及移液器与混合试剂托盘之间的相对水平移动，在有限的小体积内为移液器与试剂孔之间相互定位提供了两自由度的移动能力，极大地扩展了能够提供的试剂孔数量，进而实现整个系统功能的增加和适用性的扩展；同时设备结构简单、成本低，适用于一次性使用。

【技术实现步骤摘要】
一种三自由度文库制备卡盒及方法
本专利技术涉及基因测序装置
，尤其涉及一种三自由度文库制备卡盒及方法。
技术介绍
20世纪50年代以后，随着分子遗传学的发展，人们逐渐认识到基因的本质是控制生物性状、具有遗传效应的DNA片段。基因一方面能忠实地进行自我复制，以保证生物的基本特征；另一方面基因也能发生变异，导致疾病的发生。基因测序可以快速准确地获取生物遗传信息，揭示基因组的复杂性和多样性，在生命科学研究中扮演十分重要的角色；同样，基因测序对临床医学也具有十分重要的意义和价值，很多疾病的机理研究和临床诊断逐渐依赖于基因测序技术。文库制备是基因测序工作中必不可少的重要步骤之一。传统的手工操作进行文库制备中，加样、温浴反应、纯化、洗脱等过程都需要人为参与来完成，同时整个过程是在一个相对开放的实验室环境中来完成。这样操作的缺点就是人为操作出现误差的概率很大，结果不可控，同时样本极易对环境造成污染，样本之间交叉污染的风险也会大大增加。因此，自动化、封闭式的文库制备装置和方法是研究的一个主要方向。申请号201080031828.3，名称为“进行扩增子挽救多重PCR的装置”的专利技术专利申请公开了一种用于PCR扩增和DNA扩增子检测的盒子结构，通过密封盒子内的可垂直、水平移动吸液管对底座上呈一直线排列的多个室进行移液操作；申请号201580007560.2，名称为“复合液体池(CLC)介导的核酸文库制备装置及其使用方法”的专利技术专利申请公开了一种文库制备装置，其包含有对应6个板位置之间进行移动的由机器人控制的移液器；申请号201611190715.3，名称为“应用于第二代高通量测序的全自动RNA文库制备装置”的专利技术申请公开了一种全自动RNA文库制备装置，其包括有直线依次排列的9个试剂仓以及由螺杆控制移动的取样针；申请号201910106150.3，名称为“基因测序文库制备装置”的专利技术专利公开了一种能够驱动注射单元升降以及圆形卡盒底盘旋转的文库制备外部装置，使用此外部装置可以对封闭设置的卡盒进行对应的操作；申请号201910106163.0，名称为“封闭式测序文库制备卡盒”的专利技术专利申请公开了一种用于文库制备的封闭式卡盒，尤其对应用于上述申请号201910106150.3专利技术专利所述的制备装置，提供了可垂直上下移动的注射单元以及可以旋转的圆形底盘，所述注射单元通过所述圆形底盘的旋转可以依次对应圆形底盘上沿周向同心设置的一圈多个容纳槽进行移液操作。上述现有技术均针对文库制备过程提出了封闭性的、自动化的解决方案，但是在实际应用于文库制备的过程中，仍然存在问题。首先，上述现有技术中，文库制备装置整体多采用两自由度活动结构，且两自由度中至少一个自由度需要用于移液器(吸液器、取样针等，均为同一作用部件的不同表述)的垂直移动，即只剩余一个自由度用于移液器与试剂孔(室、试剂仓、容纳槽等均为同一作用部件的不同表述)之间相互定位移动，而无论此自由度来自移液器的水平移动或者是试剂孔部件的单自由度移动，都极大限制了有限体积内能够有效容纳使用的试剂孔数量；其次，采用封闭式文库制备设备的一大优势是减少了文库制备过程对于操作环境的严苛要求，即可以脱离高等级实验室的束缚在任意位置进行文库制备操作，特别是小型化设备可以支持在如车载平台等支持快速部署的环境内进行操作，极大扩展了文库制备适用范畴，而如申请号201580007560.2所公开技术方案虽然支持多达数百个试剂孔，但设备整体体积庞大，实际上只是将原有开放环境的人工操作步骤整合在一个封闭外壳内并由机器人代替人工直接操作，但设备操作过程中涉及替换承托板等需要开启设备外壳的操作，依然需要设置在满足要求的固定实验室环境中；最后，文库制备过程精度要求高，对于污染非常敏感，因此操作中直接接触试剂的设备、装置均必须为一次性使用，这也限制了文库制备装置本身不能采用过于复杂的结构，以减少损耗和浪费。以上提出的三个问题实质是互相联系的，矛盾在于文库制备过程多样、复杂，需要提供尽可能多的试剂孔数量以适应不同的文库制备需要并提高操作效率；但同时对于小体积以及一次性使用的要求又限制了文库制备装置所能提供的试剂孔数量，不能满足文库制备的功能需要。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提出一种三自由度文库制备卡盒及方法，除去移液器垂直移动所占用的一个自由度之外，还在有限的小体积内为移液器与试剂孔之间相互定位移动提供了两个自由度，极大地扩展了能够提供的试剂孔数量，同时设备结构简单、成本低，适用于一次性使用。为实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案包括：一种三自由度文库制备卡盒，其特征在于，包括设置在密封卡盒内的移液器和混合试剂托盘；所述移液器至少可垂直移动的设置在所述密封卡盒内；所述混合试剂托盘为圆形托盘且至少可以以其几何中心为轴顺时针或逆时针旋转；所述混合试剂托盘上设置有多个试剂孔，且所述多个试剂孔设置为至少包括两种不同的孔距；所述移液器与所述混合试剂托盘几何中心之间的俯视投影相对直线距离可通过移液器或混合试剂托盘的水平移动改变，使所述移液器可以依选择垂直对应所述混合试剂托盘上任意一个所述试剂孔并对所述试剂孔进行液体吸取或液体注入操作；所述孔距包括所述混合试剂托盘几何中心至所述试剂孔几何中心的直线距离，和/或，所述混合试剂托盘几何中心至所述试剂孔对应移液器进行液体吸取或液体注入操作位置的直线距离。进一步地，所述移液器沿任意一条穿过所述混合试剂托盘几何中心的直线从所述混合试剂托盘几何中心至所述混合试剂托盘边缘水平移动。进一步地，所述混合试剂托盘上设置有由内向外三种不同孔距的同心圆环形依次排列的多个试剂孔，形成内圈试剂孔组、中圈试剂孔组和外圈试剂孔组三个各自沿不同孔距同心圆依次排列的若干试剂孔组成的组。进一步地，所述内圈试剂孔组包括至少一个磁珠试剂孔，且所述磁珠试剂孔为可拆卸结构；所述中圈试剂孔组包括多个文库构建试剂孔；所述外圈试剂孔组至少包括多个反应试剂孔、多个文库捕获试剂孔、一个清洗试剂孔和一个废液试剂孔。进一步地，所述磁珠试剂孔、文库构建试剂孔、反应试剂孔、文库捕获试剂孔、清洗试剂孔和废液试剂孔具有不同的容积和/或形状。进一步地，所述多个反应试剂孔中至少一个为可拆卸结构。进一步地，所述磁珠试剂孔、文库构建试剂孔、反应试剂孔、文库捕获试剂孔、清洗试剂孔和废液试剂孔的俯视投影面积之和占所述混合试剂托盘俯视投影面积的90％及以上。进一步地，所述混合试剂托盘还一体成型有从动齿轮，外部驱动装置通过齿轮啮合连接驱动所述从动齿轮转动带动所述混合试剂托盘旋转。进一步地，所述从动齿轮不侵占所述混合试剂托盘顶部试剂孔区域。进一步地，所述混合试剂托盘还设置有限位卡条；所述限位卡条依据控制锁死/开放所述混合试剂托盘旋转。进一步地，所述移液器分别连接有端部伸出所述密封卡盒外的旋转轴和丝杠；所述丝杠旋转驱动所述移液器水平移动；所述旋转轴旋转带动设置在所述旋转轴上的垂直驱动齿轮旋转驱动所述移液器垂直移动。进一步地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三自由度文库制备卡盒，其特征在于，包括设置在密封卡盒内的移液器和混合试剂托盘；/n所述移液器至少可垂直移动的设置在所述密封卡盒内；/n所述混合试剂托盘为圆形托盘且至少可以以其几何中心为轴顺时针或逆时针旋转；所述混合试剂托盘上设置有多个试剂孔，且所述多个试剂孔设置为至少包括两种不同的孔距；/n所述移液器与所述混合试剂托盘几何中心之间的俯视投影相对直线距离可通过移液器或混合试剂托盘的水平移动改变，使所述移液器可以依选择垂直对应所述混合试剂托盘上任意一个所述试剂孔并对所述试剂孔进行液体吸取或液体注入操作；/n所述孔距包括所述混合试剂托盘几何中心至所述试剂孔几何中心的直线距离，和/或，所述混合试剂托盘几何中心至所述试剂孔对应移液器进行液体吸取或液体注入操作位置的直线距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种三自由度文库制备卡盒，其特征在于，包括设置在密封卡盒内的移液器和混合试剂托盘；
所述移液器至少可垂直移动的设置在所述密封卡盒内；
所述混合试剂托盘为圆形托盘且至少可以以其几何中心为轴顺时针或逆时针旋转；所述混合试剂托盘上设置有多个试剂孔，且所述多个试剂孔设置为至少包括两种不同的孔距；
所述移液器与所述混合试剂托盘几何中心之间的俯视投影相对直线距离可通过移液器或混合试剂托盘的水平移动改变，使所述移液器可以依选择垂直对应所述混合试剂托盘上任意一个所述试剂孔并对所述试剂孔进行液体吸取或液体注入操作；
所述孔距包括所述混合试剂托盘几何中心至所述试剂孔几何中心的直线距离，和/或，所述混合试剂托盘几何中心至所述试剂孔对应移液器进行液体吸取或液体注入操作位置的直线距离。


2.如权利要求1所述的卡盒，其特征在于，所述移液器沿任意一条穿过所述混合试剂托盘几何中心的直线从所述混合试剂托盘几何中心至所述混合试剂托盘边缘水平移动。


3.如权利要求2所述的卡盒，其特征在于，所述混合试剂托盘上设置有由内向外三种不同孔距的同心圆环形依次排列的多个试剂孔，形成内圈试剂孔组、中圈试剂孔组和外圈试剂孔组三个各自沿不同孔距同心圆依次排列的若干试剂孔组成的组。


4.如权利要求3所述的卡盒，其特征在于，所述内圈试剂孔组包括至少一个磁珠试剂孔，且所述磁珠试剂孔为可拆卸结构；所述中圈试剂孔组包括多个文库构建试剂孔；所述外圈试剂孔组至少包括多个反应试剂孔、多个文库捕获试剂孔、一个清洗试剂孔和一个废液试剂孔。


5.如权利要求4所述的卡盒，其特征在于，所述磁珠试剂孔、文库构建试剂孔、反应试剂孔、文库捕获试剂孔、清洗试剂孔和废液试剂孔具有不同的容积和/或形状。


6.如权利要求4所述的卡盒，其特征在于，所述多个反应试剂孔中至少一个为可拆卸结构。


7.如权利要求5所述的卡盒，其特征在于，所述磁珠试剂孔、文库构建试剂孔、反应试剂孔、文库捕获试剂孔、清洗试剂孔和废液试剂孔的俯视投影面积之和占所述混合试剂托盘俯视投影面积的90％及以上。


8.如权利要求2所述的卡盒，其特征在于，所述混合试剂托盘还一体成型有从动齿轮，外部驱动装置通过齿轮啮合连接驱动所述从动齿轮转动带动所述混合试剂托盘旋转。


9.如权利要求8所述的卡盒，其特征在于，所述从动齿轮不侵占所述混合试剂托盘顶部试剂孔区域。


10.如权利要求9所述的卡盒，其特征在于，所述混合试剂托盘还设置有限位卡条；所述限位卡条依据控制锁死/开放所述混合试剂托盘旋转。

【专利技术属性】
技术研发人员：袁庆明，秦资，
申请(专利权)人：上海思路迪生物医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31