CN115505526A - 一种全自动核酸检测流水线及工作流程 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全自动核酸检测流水线及工作流程，包括顺次相连的分杯处理系统、第一转板机构、核酸提取系统、第二转板机构和核酸扩增检测系统；分杯处理系统，用于自动制备试剂，包括至少两个样本架模块、至少两个拧盖模块、至少两个TIP头载架模块、至少两个加样模块；第一转板机构，用于转移深孔板；核酸提取系统，用于提取核酸，包括至少两个深孔板固定座、至少两个加样模块、至少两个试剂架模块、至少两个TIP头载架模块；第二转板机构，用于转移PCR板；核酸扩增检测系统，用于核酸扩增及检测，包括至少两个第二PCR板架、至少两个PCR仪。本发明各系统采用至少双模块结构、且独立运行，通过转板机构相连，实现连续上样、不停机加载，样本进结果出，快速高效。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种全自动核酸检测流水线及工作流程。
背景技术
核酸检测是通过血液、其他体液或细胞对DNA进行检测的技术，是取被检测者的组织细胞，扩增其基因信息后，通过特定设备对被检测细胞中的DNA分子信息做检测，分析它所含有的基因情况，用于诊断疾病。
由于核酸检测时通常使用的样本为生物组织细胞，因此需要进行细胞裂解、核酸提纯、核酸扩增等步骤后，再利用光学检测的方法去检测核酸。由于各个步骤中涉及不同的处理方法，通常样品需要经过多个设备分别进行多次处理，同时也需要专业的实验人员进行各种设备的复杂操作，各个设备之间的样品需要人工进行相互转移，这些过程不仅耗时耗力并且容易引入污染，影响核酸检测的结果。
发明专利《一种全自动核酸检测仪》中国专利公开号CN114717102A)、发明专利《一种全自动核酸检测分析系统》中国专利公开号CN 113667591 A)和发明专利《一种全自动核酸提取检测系统》中国专利公开号CN109337793 A)，都是将传统市场上的分离的多部分试验体系采用一个框架模块紧凑集成于一台机器中，主要存在以下问题：无法实现连续上样、无法实现不停机加载。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺陷，提供一种全自动核酸检测流水线及工作流程。该全自动核酸检测流水线各系统均采用至少双模块结构，且独立运行，各系统之间通过转板机构相连，实现连续上样，各模块独立运行、不停机加载，实现样本进结果出，整个过程完全自动化，操作快速高效，杜绝外部因素的交叉污染。
本发明申请主体是一种全自动核酸检测流水线，包括顺次相连的分杯处理系统、第一转板机构、核酸提取系统、第二转板机构和核酸扩增检测第一系统；
分杯处理系统，用于自动制备试剂，包括第一框架、用于放置样本管的至少两个独立的样本架模块、至少两个独立的拧盖模块、拧盖锁紧模块、至少两个独立的第一TIP头载架模块以及至少两个独立的第一加样模块；第一框架用于形成承载结构，拧盖锁紧模块用于固定样本管的管身，拧盖模块用于对样本管进行脱帽或盖帽，第一TIP头载架模块用于放置TIP 头，第一加样模块用于取TIP头并将样本管内的样本溶液转移至深孔板内部；
第一转板机构，至少设置2个，且独立运行，用于转移深孔板；
核酸提取系统，用于提取核酸，包括第二框架、用于放置深孔板的至少两个深孔板固定座、提取模块、抓板模块、至少两个独立的第二加样模块、深孔板移板缓存架、至少两个独立的第二试剂架模块、至少两个独立的第二TIP头载架模块和用于放置PCR板的第一PCR板架；第二框架用于形成承载结构，提取模块用于进行样本的提取纯化，抓板模块用于转移深孔板至相应位置，第二加样模块用于取TIP头并将第二试剂架模块上的试剂添加至PCR板内以及将提取的产物从深孔板添加至PCR板内，深孔板移板缓存架用于放置提取产物后的深孔板，第二试剂架模块用于放置PCR反应试剂，第二TIP头载架模块用于放置TIP头；
第二转板机构，至少设置2个，用于转移PCR板；以及
核酸扩增检测第一系统，用于核酸扩增及检测，包括第三框架、封膜机、离心机、至少两个用于放置PCR板的第二PCR板架、旋转抓板机构和至少两个PCR仪；第三框架用于形成承载结构，封膜机用于对PCR板进行封膜，离心机用于对PCR板进行离心处理，旋转抓板机构用于将PCR板放入封膜机内封膜并取出、将PCR板放入离心机内离心处理并取出以及将PCR板放入PCR仪内扩增分析并取出放回到对应的第二PCR板架上，PCR仪用于扩增分析并检出结果。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的进一步改进，包括至少一个核酸扩增检测第二系统，核酸扩增检测第二系统通过第三转板机构与核酸扩增检测第一系统相连，第三转板机构用于转移PCR板；核酸扩增检测第二系统用于核酸扩增及检测，包括第四框架、至少两个用于放置PCR板的第三PCR板架、旋转抓板机构和至少两个PCR仪；第四框架用于形成承载结构，旋转抓板机构用于将PCR板放入PCR仪内并取出放回到对应的第三PCR板架上，PCR仪用于扩增分析并检出结果。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的进一步改进，设置4个独立的拧盖模块和4个独立的第一加样模块，4个独立的拧盖模块并列固定安装于开盖臂上，每个拧盖模块上均带有扫码机构，每个拧盖模块均包括升降机构、连接升降机构的拧盖机构以及位于拧盖机构底部的开盖夹具。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的进一步改进，包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构；框架上设有底板、横梁和开盖臂；样本架模块设于底板上，用于存放若干样本采集管；拧盖锁紧模块设于底板上且位于样本架模块一侧，用于批量夹持多个样本采集管；拧盖机构设于开盖臂上，4个独立设置，用于对多个样本采集管进行批量开盖和拧盖动作；X轴移动机构，其设于横梁上，与开盖臂相连，用于对拧盖机构沿X方向移动；Y轴移动机构，其设于样本架机构上，用于对样本架机构沿Y方向移动；Z轴移动机构，其设于拧盖机构上，用于对拧盖机构沿Z方向移动；扫码机构，其设于拧盖机构一侧，用于批量移动扫码多个样本采集管的信息码。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的进一步改进，样本架机构包括样本架托盘、样本架底座和样本架底板，样本架托盘用于存放若干样本采集管；
Y轴移动机构包括电机丝杆传动组件和导轨滑块传动组件；电机丝杆传动组件包括带有丝杆的直线步进电机、丝母盖板、丝母座和轴承固定座，导轨滑块传动组件包括滑块、与滑块相配合的导轨和导轨垫块；导轨垫块设于样本架底板上，导轨设于导轨垫块上，直线步进电机通过电机安装板固定安装于样本架底板上，直线步进电机的丝杆另一端通过轴承固定座进行支撑，样本架底座通过丝母盖板和丝母座与直线步进电机相连，样本架底座两端均与滑块通过螺钉固定。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的进一步改进，样本架底座上安装有滚珠滑轨，样本架托盘安装于滚珠滑轨上。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的进一步改进，样本架托盘一侧安装有把手。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的进一步改进，拧盖机构为4个独立并排设置，包括固定安装于开盖臂上的4个独立的导轨座，每个导轨座顶部均设置Z轴移动机构、侧部设置拧盖机构、底部连有扫码机构，Z轴移动机构包括电机齿轮传动组件、Z轴电机固定座、丝杆传动组件和导轨滑块传动组件，拧盖机构包括L型夹爪固定座、电动夹爪和开盖夹具，电机齿轮传动组件通过Z轴电机固定座与丝杆传动组件相连，丝杆传动组件通过L型夹爪固定座与拧盖机构以及导轨滑块传动组件相连。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的进一步改进，设置2个独立的第一转板机构，每个第一转板机构均包括左右移动组件、连接左右移动组件的托盘和定位机构，左右移动组件用于将托盘于分杯处理系统和核酸提取系统之间转移，托盘用于放置深孔板，定位机构用于定位深孔板。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的进一步改进，分杯处理系统还包括第一试剂架模块，第一试剂架模块用于放置试剂。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的进一步改进，样本架模块、第一TIP头载架模块、第一试剂架模块、第二试剂架模块和第二TIP头载架模块处均设有报警装置，报警装置用于提示更换新的相应耗材。
本发明提供一种全自动核酸检测流水线的工作流程，包括以下步骤：
S1：首先将耗材按照标识位置放置到相应的位置，开始实验，核酸提取系统的抓板模块会取第一个深孔板固定座上的带有磁珠的深孔板放置到第一个转板机构上，然后将带有磁珠的深孔板转移到分杯处理系统内，抓板模块再将另外两个组分的深孔板放置到提取模块的对应位置上，同时，拧盖模块会夹取样本管，移动到拧盖锁紧模块进行开盖动作；
S2：拧盖完成后，第一加样模块取TIP头将样本管内的溶液转移到深孔板内部，然后拧盖模块将瓶盖拧回样本管，并夹取样本管放回原样本架模块；依次添加完成样本后，第一个样本架模块完全操作完成；同时会继续第二个样本架模块样本的分配，连续上样中间不需要停机更换，此时抓板模块会取第二个深孔板固定座上的带有磁珠的深孔板放置到第二个转板机构上，将其转移到分杯处理系统内等待分样；
S3：当样本完全分配完成后，抓板模块将带有磁珠的深孔板转移回核酸提取系统内，抓板模块将带有磁珠的深孔板放置到提取模块的对应位置上，开始进行样本的提取纯化；此时分杯处理系统已经更换完成新的样本管进行新一组样本的分配工作；洗脱完成后的深孔板会通过抓板模块被放置到深孔板移板缓存架上，另外两个组分的深孔板会被放回原深孔板固定座对应位置上；然后第二加样模块开始取TIP头进行PCR体系的构建，将第二试剂架模块上的试剂添加至对应的PCR板的孔内后，再取TIP头将提取的产物从深孔板添加至对应的PCR板的孔内；分配完成后将深孔板移板缓存架上的深孔板通过抓板模块放回原深孔板固定座的对应位置，当分杯处理系统完成样本分配时通过第一转板机构继续转移到核酸提取系统进行提取和PCR体系构建，依次进行；
S4：完成体系构建的PCR板通过第二转板机构将其转移到核酸扩增检测第一系统，通过旋转抓板机构将PCR板放入封膜机的模具内，进行封膜；封膜完成后通过旋转抓板机构将PCR 板竖着放入离心机内部进行离心处理；离心完成后将PCR板取出平放入第一个PCR仪内，经过扩增分析后检出结果；完成后将PCR板取出放回对应的第二PCR板架上，同时旋转抓板机构将其他离心完成后将PCR板取出平放入第二个PCR仪内，经过扩增分析后检出结果，依次循环。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的工作流程，还包括以下步骤：
S5：当核酸扩增检测第一系统的两个PCR仪全部在工作状态时，核酸扩增检测第一系统的旋转抓板机构将PCR板直接放到第三转板机构上，将PCR板送入与核酸扩增检测第一系统相连的核酸扩增检测第二系统内，通过旋转抓板机构将其转移到对应的PCR仪内部进行扩增分析实验以及放回操作。
作为本申请一种全自动核酸检测流水线的工作流程，S1中拧盖模块会夹取样本管，移动到拧盖锁紧模块进行开盖动作，移动的同时电动夹爪旋转通过拧盖模块上所带的扫码机构进行扫码入档；
S2中，依次添加完成样本后，第一个样本架模块完全操作完成，此时第一个样本架模块对应的报警装置报警，提示更换新的样本管；
S3中分配完成后将深孔板移板缓存架上的深孔板通过抓板模块放回原深孔板固定座的对应位置，此时对应深孔板固定座的报警装置报警提示更换新的耗材。
本发明的有益效果是：
本发明，全自动核酸检测流水线各系统均采用至少双模块结构，且独立运行，各系统之间通过转板机构相连，实现连续上样、独立运行、不停机加载，各系统无需等待，实现流水线作业，样本进结果出，整个过程完全自动化，全程无需人工参与，操作快速高效，杜绝外部因素的交叉污染。具有较好的实际应用价值和推广价值。
附图说明
下面结合附图对一种全自动核酸检测流水线及工作流程作进一步说明：
图1是本发明实施方式一的整体结构俯视示意图；
图2是本发明实施方式一的分杯处理系统的结构示意图；
图3是本发明实施方式一的分杯处理系统的4个独立的拧盖模块立体结构示意图；
图4是本发明实施方式一的分杯处理系统的4个独立的拧盖模块另一立体结构示意图；
图5是本发明实施方式一的分杯处理系统的Y轴移动机构的结构示意图；
图6是图5的后视结构示意图；
图7是本发明实施方式一的分杯处理系统的的Z轴移动机构、拧盖机构和扫码机构的位置和连接关系结构示意图；
图8是本发明实施方式一的第一转板机构的立体结构示意图；
图9是图8中定位机构的结构示意图；
图10是本发明实施方式一的核酸提取系统的结构示意图；
图11是本发明实施方式一的核酸扩增检测第一系统的结构示意图；
图12是本发明实施方式一的核酸扩增检测第二系统的结构示意图；
图13是本发明实施方式二的整体结构俯视示意图；
图14是本发明实施方式三的整体结构俯视示意图。
图中：1为分杯处理系统、1.1为第一框架、1.2为TIP头、1.3为第一TIP头载架模块、1.4为第一试剂架模块、1.5为拧盖锁紧模块、1.6为样本架模块、1.6.1为样本架托盘、1.6.2为样本架底座、1.6.3为样本架底板、1.6.4为样本架底板、1.6.5为直线步进电机、1.6.6为丝杆、1.6.7为轴承固定座、1.6.8为滑块、1.6.9为导轨、1.6.10为导轨垫块、1.7为样本管、1.8 为拧盖模块、1.8.1为Z轴移动机构、1.8.1.1为电机齿轮传动组件、1.8.1.2为Z轴电机固定座、 1.8.1.3为丝杆传动组件、1.8.1.4为第一导轨滑块传动组件、1.8.2为拧盖机构、1.8.2.1为L型夹爪固定座、1.8.2.2为电动夹爪、1.8.2.3为开盖夹具、1.8.4为开盖臂、1.8.5为扫码机构、1.8.5.1 为长条安装孔、1.9为第一加样模块、1.10为扫码机构、2为第一转板机构、2.1为托盘、2.2 为左右移动组件、2.3为定位机构、2.3.1为第一螺钉、2.3.2为弹簧、2.3.3为第二螺钉、2.3.4 为底部支撑板、2.3.5为顶部三角定位板、2.3.6为中间连接板、2.3.7为感应板、2.3.8为光电开关、2.3.9为滑块、2.3.10为小导轨、3为核酸提取系统、3.1为第二框架、3.2为提取模块、 3.3为抓板模块、3.4为深孔板移板缓存架、3.5为第一PCR板架、3.6为第二加样模块、3.7 为PCR板、3.8为第二TIP头载架模块、3.9为第二试剂架模块、3.10为深孔板固定座、3.11 为深孔板、4为第二转板机构、5为核酸扩增检测第一系统、5.1为第三框架、5.2为PCR仪、 5.3为旋转抓板机构、5.4为离心机、5.5为封膜机、5.6为第二PCR板架、6为第三转板机构、 7为核酸扩增检测第二系统、7.1为第四框架、7.2为第三PCR板架。
具体实施方式
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。
以下用具体实施例对本发明技术方案做进一步描述，但本发明的保护范围不限制于下列实施例。
具体实施方式一：参考图1-图12，一种全自动核酸检测流水线，包括顺次相连的分杯处理系统1、第一转板机构2、核酸提取系统3、第二转板机构4、核酸扩增检测第一系统5、第三转板机构6和一个核酸扩增检测第二系统7；放完样本和耗材后，全程无需人工参与，减少工作人员与待提取样本的接触，节省时间、节省人工，各系统设置不同的内部压力，多重保护措施可保障操作人员无感染风险，样本之间无交叉污染风险，样本从进入机器进行扫码入档，各部分均带有专用二维码识别，以便检测后续的回溯查询，不同规格TIP头配置以适用不同液体不同体积的移液需求，增加移液精准度和准确度，功能齐备，容易上手，稳定高效。
参考图1、图10，分杯处理系统1，用于自动制备试剂，包括第一框架1.1、用于放置样本管1.7的两个独立的样本架模块1.6、4个独立的拧盖模块1.8、拧盖锁紧模块1.5、两个独立的第一TIP头载架模块1.3以及4个独立的第一加样模块1.9和脱针位；第一框架1.1用于形成承载结构，拧盖锁紧模块1.5用于固定样本管1.7的管身，4个独立的拧盖模块1.8用于对样本管1.7进行脱帽或盖帽，第一TIP头载架模块1.3用于放置TIP头1.2，第一加样模块1.9用于取TIP头1.2并将样本管1.7内的样本溶液转移至深孔板3.11内部；两个独立的样本架模块1.6采用抽拉式结构，可以交替连续进行上样，实现样本管的不停机加载；4个独立的第一加样模块1.9，有效提高加样效率；两个独立的第一TIP头载架模块1.3才有抽拉式结构，每个第一TIP头载架模块1.3上放置4板96个Tip头，可以根据试剂要求放置不同规格的tip 头，且两个第一TIP头载架模块1.3可以交替使用，保持连续上样不停机加载。
参考图3、图4，4个独立的拧盖模块1.8并列固定安装于开盖臂1.9上，每个拧盖模块 1.8上均带有扫码机构1.10，可以实现移动的时候进行扫码，将每个样品管进行编码管理，节省时间；每个拧盖模块1.8均包括升降机构1.8.1、连接升降机构1.8.1的拧盖机构1.8.2以及位于拧盖机构1.8.2底部的开盖夹具1.8.3。
参考图1、图10，分杯处理系统1设置两个16孔第一试剂架模块1.4，可以交替上试剂，并且兼容1.5ml离心管+2ml冷冻管+5ml冷冻管。如此设计，可以适用市面上某些厂家需要在此系统中进行添加试剂的需求，且通用性较好。
参考图2，包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构1.8.1；第一框架1.1上设有底板、横梁和开盖臂1.8.4；样本架模块1.6设于底板上，用于存放若干样本采集管；拧盖锁紧模块1.5设于底板上且位于样本架模块一侧，用于批量夹持多个样本采集管；拧盖机构1.8.2设于开盖臂1.8.4上，4个独立设置，用于对多个样本采集管进行批量开盖和拧盖动作； X轴移动机构，其设于横梁上，与开盖臂1.8.4相连，用于对拧盖机构1.8.2沿X方向移动； Y轴移动机构，其设于样本架模块1.6上，用于对样本架模块1.6沿Y方向移动；Z轴移动机构1.8.1，其设于拧盖机构1.8.2上，用于对拧盖机构1.8.2沿Z方向移动；扫码机构1.8.5，其设于拧盖机构1.8.5一侧，用于批量移动扫码多个样本采集管的信息码。如此设计，拧盖机构的Y轴固定不动，通过移动样本架来实现Y方向移动，多个拧盖机构联动时不会出现卡顿，电机不会产生误撞，设备运行稳定；另外，扫码机构设于拧盖机构一侧，可实现移动扫码，效率高、且节省空间。
如图5、图6所示，样本架机构1.6包括样本架托盘1.6.1、样本架底座1.6.2和样本架底板1.6.3，样本架托盘1.6.1用于存放若干样本采集管；
Y轴移动机构包括电机丝杆传动组件和第二导轨滑块传动组件；电机丝杆传动组件包括带有丝杆1.6.6的直线步进电机1.6.5、丝母盖板、丝母座和轴承固定座1.6.7，导轨滑块传动组件包括滑块1.6.8、与滑块1.6.8相配合的导轨1.6.9和导轨垫块1.6.10；导轨垫块1.6.10设于样本架底板1.6.4上，导轨1.6.9设于导轨垫块1.6.10上，直线步进电机1.6.5通过电机安装板固定安装于样本架底板1.6.4上，直线步进电机1.6.5的丝杆1.6.6另一端通过轴承固定座 1.6.7进行支撑，样本架底座1.6.3通过丝母盖板和丝母座与直线步进电机1.6.5相连，样本架底座1.6.3两端均与滑块1.6.8通过螺钉固定。如此设计，直线步进电机可通过丝杆传动驱动样本架底座进行Y方向的移动，进而带动样本架托盘沿Y方向移动。
如图4所示，样本架托盘1.6.2一侧安装有把手。另外，样本架底座1.6.3上安装有滚珠滑轨，样本架托盘1.6.2安装于滚珠滑轨上。如此设计，方便样本架托盘拉出手动更换样本架。
如图7所示，拧盖机构1.8为4个独立并排设置，包括固定安装于开盖臂1.8.4上的4个独立的导轨座，每个导轨座顶部均设置Z轴移动机构1.8.1、侧部设置拧盖机构1.8.2、底部连有扫码机构1.8.5，Z轴移动机构包括电机齿轮传动组件1.8.1.1、Z轴电机固定座1.8.1.2、丝杆传动组件1.8.1.3和第一导轨滑块传动组件1.8.1.4，拧盖机构1.8.2包括L型夹爪固定座 1.8.2.1、电动夹爪1.8.2.2和开盖夹具1.8.2.3，电机齿轮传动组件1.8.1.1通过Z轴电机固定座 1.8.1.2与丝杆传动组件1.8.1.3相连，丝杆传动组件1.8.1.3通过L型夹爪固定座1.8.2.1与拧盖机构1.8以及第一导轨滑块传动组件1.8.1.4相连。电机齿轮传动组件、丝杆传动组件和第一导轨滑块传动组件均为常规结构，此处不再赘述。如此设计，拧盖机构的Y轴固定不动，多个拧盖机构联动时不会出现卡顿，电机不会产生误撞，设备运行稳定；另外，常规的电机齿轮传动组件、丝杆传动组件和第一导轨滑块传动组件巧妙组合有效实现拧盖机构的Z方向移动，且运行稳定。
如图7所示，扫码机构1.8.5包括扫码器安装座和扫码器(图中未出示)，扫码器安装座上开设有用于调节扫码器角度的长条安装孔1.8.5.1。如此设计，可实现移动扫码，且可调节扫码器角度，效果较好。
分杯处理系统工作原理：样本管原管上机，扫码机构首先扫描样本架模块，识别第一个样本架模块，暂且记为A，拧盖模块的开盖夹具取样本管放置到拧盖位置的过程中扫码机构工作，其中第一个样本管扫码后自动编为A-1，第二个样本管扫码后则为A-2，依次类推；到拧盖锁紧模块后将样本管的盖拧开，拧盖模块带着盖子回复到样本架模块上方，此时第一加样模块会根据样本不同，取1000ul的tip头，然后取样本加入到深孔板之中，将用过的tip头从脱针位丢弃；然后拧盖模块会将盖子拧到相应的样本管上，并且会将样本管放回，再取新的样本管继续加样，如此循环直至加完两个独立的样本架模块的全部样品；根据实验需求可设置取用不同的tip头去加不同的试剂，直到全部加完，通过第一转板机构将此深孔板转运到核酸提取系统，进行下一步工作。
参考图8，第一转板机构2，设置2个，用于转移深孔板3.11，每个第一转板机构2均包括左右移动组件2.2、连接左右移动组件2.2的托盘2.1和定位机构2.3，左右移动组件2.2用于将托盘2.1于分杯处理系统1和核酸提取系统3之间转移，左右移动组件2.2包括设于底板下方的电机同步带传动机构和设于底板上方的直线导轨滑块传动机构，托盘底部连接直线导轨滑块传动机构、侧部通过托盘连接板连接电机同步带传动机构，托盘通过电机同步带传动机构和直线导轨滑块传动机构左右移动，电机同步带传动机构和直线导轨滑块传动机构采用常规结构；托盘2.1用于放置深孔板3.11，定位机构2.3用于定位深孔板3.11。如此设计，方便和分杯处理系统的连接协作，此第一转板机构是2个独立移板模块，可以实现单独控制，其中一个深孔板于分杯处理系统完成加样后可以随时移板进行下一步工作，同是另一个深孔板可以在原位等待分样，进而实现高效作业。
参考图9，定位机构(2.3)包括C型定位板、小导轨(2.3.10)、滑块(2.3.9)、弹簧(2.3.2)、感应板(2.3.7)和光电开关(2.3.8)；C型定位板包括顶部三角定位板(2.3.5)、中间连接板 (2.3.6)和底部支撑板(2.3.4)；支撑板(2.3.4)底部连接滑块(2.3.9)，滑块(2.3.9)与小导轨(2.3.10)滑动连接，小导轨(2.3.10)固定安装于底板上；弹簧(2.3.2)一端通过第一螺钉(2.3.1)固定安装于底板上、另一端通过第二螺钉(2.3.3)与底部支撑板(2.3.4)相连；感应板(2.3.7)设于中间连接板(2.3.6)一侧外壁上，感应板(2.3.7)与光电开关(2.3.8) 相适配。如此设计，由于深孔板和托盘之间前、后、左、右均存在空隙，所以深孔板在转移到预定位置后存在偏移现象，不便于后续机械手快速准确定位并夹取；通过顶部三角定位板的设计，在定位时可双向顶着微板，且将深孔板推移到固定位置时，弹簧处于拉伸状态，将深孔板牢固定位，不存在偏移现象，进而方便后续机械手进行精准的抓取。
参考图10，核酸提取系统3，用于提取核酸，包括第二框架3.1、用于放置深孔板3.11 的3个深孔板固定座3.10、提取模块3.2、抓板模块3.3、4个独立的第二加样模块3.6、深孔板移板缓存架3.4、两个独立的第二试剂架模块3.9、两个独立的第二TIP头载架模块3.8和用于放置PCR板3.7的第一PCR板架3.5和废弃口；第二框架3.1用于形成承载结构，提取模块3.2用于进行样本的提取纯化，采用负压环境，保证实验过程中产生的气溶胶能够及时有效的排出，极大地减少样本交叉污染的可能性，确保核酸检测结果的准确与稳定；抓板模块3.3用于自动取放、转移深孔板3.11至相应位置，避免人员接触更安全也减少污染可能性； 4个独立的第二加样模块3.6用于取TIP头并将第二试剂架模块3.9上的试剂添加至PCR板 3.7内以及将提取的产物从深孔板3.11添加至PCR板3.7内，深孔板移板缓存架3.4用于放置提取产物后的深孔板3.11，转移产物时不影响前面提取部分的运行；第二试剂架模块3.9用于放置PCR反应试剂，第二TIP头载架模块3.8用于放置TIP头，采用一次性TIP头，减少污染可能性，第二加样模块3.6的加样针移液范围2-200ul，采用气压式液面探测方案，堵针智能检测，TIP头位有两种规格TIP头可供选择，以适应不同加样需求；每个深孔板固定座3.6均可放置3个深孔板3.7。
另外，核酸提取系统采用负压环境，保证实验过程中产生的气溶胶能够及时有效的排出，极大地减少样本交叉污染的可能性，确保核酸检测结果的准确与稳定。
核酸提取系统工作原理：当带有各组分试剂的深孔板放入两个深孔板固定座后，首先抓板模块会夹着带有磁珠结合液的深孔板放置到第一转板机构上，然后送入分杯处理系统进行分样，此时核酸提取系统中的抓板模块就可以取带有磁棒套的洗涤液的深孔板将其放到相应位置，然后提取模块自动抓取磁棒套上机，抓板模块再分别将各组分深孔板放置到相应位置，抓板模块复位到最左后侧原点位置，然后会根据要求调用4个独立的第二加样模块取不同的 Tip头从添加PCR反应试剂；待分样后的深孔板再通过第一转板机构转移到核酸提取系统时，抓板模块将其放到预设位置后开始提取工作，提取完成后会根据PCR反应的要求利用第二加样模块添加PCR试剂，添加完成后，将含有提取物的深孔板转移到深孔板移板缓存架上暂放，第二加样模块开始将提取物转移到PCR板内；提取模块运行到相应位将磁棒套退入深孔板内，然后复位到提取最左侧，抓板模块夹取做完实验的各深孔板丢弃到废弃口中；再夹取第二份各组分深孔板继续上述操作；完成核酸提取物转移后的PCR板会通过第二转板机构转移到核酸扩增检测第一系统中。
参考图1、图10，第二转板机构4，设置2个，用于转移PCR板3.7，方便和核酸提取系统3的连接协作，便于将核酸提取系统构建好的PCR反应体系的PCR板转移到核酸扩增检测第一系统中，且可实现高效作业。
参考图11，核酸扩增检测第一系统5，用于核酸扩增及检测，包括第三框架5.1、封膜机 5.5、离心机5.4、两个用于放置PCR板3.7的第二PCR板架5.6、旋转抓板机构5.3和两个独立的自动开盖的PCR仪5.2；第三框架5.1用于形成承载结构，封膜机5.5用于对PCR板3.7进行封膜，离心机5.4用于对PCR板3.7进行离心处理，旋转抓板机构5.3用于将PCR板3.7 放入封膜机5.5内并取出、将PCR板3.7放入离心机5.4内并取出以及将PCR板3.7放入PCR 仪5.2内并取出放回到对应的第二PCR板架5.6上，PCR仪5.2用于扩增分析并检出结果；两个第二PCR板架5.6均采用抽拉式结构，两侧有扫码装置，可自动识别PCR板位，进而在整个系统中进行标注，且可实现PCR板3.7可以交替连续上样运行。
参考图12，核酸扩增检测第二系统7通过第三转板机构6与核酸扩增检测第一系统5相连，第三转板机构6用于转移PCR板3.7；核酸扩增检测第二系统7用于核酸扩增及检测，包括第四框架7.1、两个用于放置PCR板3.7的第三PCR板架7.2、旋转抓板机构5.3和3个独立的自动开盖的PCR仪5.2；第四框架7.1用于形成承载结构，旋转抓板机构5.3用于将 PCR板放入PCR仪5.2内并取出放回到对应的第三PCR板架7.2上，PCR仪5.2用于扩增分析并检出结果；两个第三PCR板架7.2均采用抽拉式结构，两侧有扫码装置，可自动识别PCR 板位，进而在整个系统中进行标注，且可实现PCR板3.7可以交替连续上样运行。
核酸扩增第一系统工作原理：实验开始前，需要将第一PCR板架、第二PCR板架、第三PCR板架都放置好空PCR板，然后旋转抓板机构会将PCR板放入第二转板机构，然后送到核酸提取系统中，待核酸提取系统将构建好PCR反应体系的PCR板移到核酸扩增检测第一系统中后，旋转抓板机构抓取PCR板放到封膜机上进行封膜，封完膜后旋转抓板机构将其夹取放置于离心机上方，翻转后将PCR板竖直插入离心机中，关盖离心后旋转抓板机构将其取出后放入PCR仪中进行PCR检测分析，最终出结果，然后旋转抓板机构将PCR板取出后丢弃，此实验整体完成。
当核酸扩增检测第一系统的两个PCR仪均处于工作状态时，系统会直接启用核酸扩增检测第二系统的PCR仪，此时核酸扩增检测第一系统会将封完膜的PCR板直接放到第三转板机构上，旋转抓板机构会直接抓取PCR板放到核酸扩增检测第二系统的PCR仪内进行实验。通过级联核酸扩增检测第二系统来实现前面的分杯处理系统和核酸提取系统无需等待，实现流水线作业。
另外，样本架模块1.6、第一TIP头载架模块1.3、第一试剂架模块1.4、第二试剂架模块 3.9和第二TIP头载架模块3.8处均设有报警装置，报警装置用于提示更换新的相应耗材。
一种全自动核酸检测流水线的工作流程，包括以下步骤：
S1：首先将耗材按照标识位置放置到相应的位置，开始实验，核酸提取系统3的抓板模块 3.3会取第一个深孔板固定座3.10上的带有磁珠的深孔板3.11放置到第一个转板机构2上，然后将带有磁珠的深孔板3.11转移到分杯处理系统1内，抓板模块3.3再将另外两个组分的深孔板 3.11放置到提取模块3.2的对应位置上，同时，4个独立的拧盖模块1.8会夹取4个样本管1.7，移动到拧盖锁紧模块1.5进行开盖动作，移动的同时拧盖机构1.8.2旋转通过拧盖模块1.8上所带的扫码机构1.10进行扫码入档；
S2：拧盖完成后，4个独立的第一加样模块1.9取TIP头1.2将样本管1.7内的溶液转移到深孔板3.11内部，然后拧盖模块1.8将瓶盖拧回样本管1.7，并夹取样本管1.7放回原样本架模块1.6；依次添加完成96个样本后，第一个样本架模块1.6完全操作完成，此时第一个样本架模块1.6 对应的报警装置报警，提示更换新的样本管1.7；同时会继续第二个样本架模块1.6样本的分配，连续上样中间不需要停机更换，此时抓板模块3.3会取第二个深孔板固定座3.10上的带有磁珠的深孔板3.11放置到第二个转板机构2上，将其转移到分杯处理系统1内等待分样；
S3：当样本完全分配完成后，抓板模块3.3将带有磁珠的深孔板3.11转移回核酸提取系统3 内，抓板模块3.3将带有磁珠的深孔板3.11放置到提取模块3.2的对应位置上，开始进行样本的提取纯化；此时分杯处理系统1已经更换完成新的样本管1.7进行新一组样本的分配工作；洗脱完成后的深孔板3.11会通过抓板模块3.3被放置到深孔板移板缓存架3.4上，另外两个组分的深孔板3.11会被放回原深孔板固定座3.10对应位置上；然后第二加样模块3.10开始取TIP头进行PCR体系的构建，将第二试剂架模块3.4上的试剂添加至对应的PCR板3.7的孔内后，再取TIP 头将提取的产物从深孔板3.11添加至对应的PCR板3.7的孔内；分配完成后将深孔板移板缓存架3.4上的深孔板3.11通过抓板模块3.3放回原深孔板固定座3.10的对应位置，此时对应深孔板固定座3.10的报警装置报警提示更换新的耗材；当分杯处理系统1完成样本分配时通过第一转板机构4继续转移到核酸提取系统3进行提取和PCR体系构建，依次进行；
S4：完成体系构建的PCR板3.7通过第二转板机构4将其转移到核酸扩增检测第一系统5，通过旋转抓板机构5.3将PCR板3.7放入封膜机5.5的模具内，进行封膜；封膜完成后通过旋转抓板机构5.3将PCR板3.7竖着放入离心机5.4内部进行离心处理；离心完成后将PCR板3.7取出平放入第一个PCR仪5.2内，经过扩增分析后检出结果；完成后将PCR板3.7取出放回对应的第二 PCR板架5.6上，同时旋转抓板机构5.3将其他离心完成后将PCR板3.7取出平放入第二个PCR仪 5.2内，经过扩增分析后检出结果，依次循环。
S5：当核酸扩增检测第一系统5的两个PCR仪5.2全部在工作状态时，核酸扩增检测第一系统5的旋转抓板机构5.3将PCR板3.7直接放到第三转板机构6上，将PCR板3.7送入核酸扩增检测第二系统7内，通过旋转抓板机构5.3将其转移到对应的PCR仪5.2内部进行扩增分析实验以及放回操作。
具体实施方式二：如图13所示，同具体实施方式一相比，具体实施方式二的一种全自动核酸检测流水线不包括核酸检测第二系统7，其他同具体实施方式一。
具体实施方式三：如图14所示，同具体实施方式一相比，具体实施方式三的一种全自动核酸检测流水线包括两个并列的核酸检测第二系统7，当前面5个PCR仪全部处于工作状态时，启用第二个核酸扩增检测第二系统的PCR仪，此时旋转抓板机构会直接抓取第一个核酸扩增检测第二系统内的PCR板到第四转板机构，然后转移到第二个核酸扩增检测第二系统的PCR仪内进行实验。通过级联两个核酸检测第二系统实现前面的分杯处理系统和核酸提取系统无需等待，实现流水线作业。其他同具体实施方式一。
另外，根据实际需要各个系统还可以增加多个模块以及多个核酸检测第二系统。
上述具体实施方式的全自动核酸检测流水线各系统均采用至少双模块结构，各系统之间通过转板机构相连，实现连续上样、独立运行、各模块不停机加载，实现样本进结果出，整个过程完全自动化，操作快速高效，杜绝外部因素的交叉污染。另外，通用性较好，耗材可以适用市面上主流厂家的耗材，不同类型的样品管、深孔板和PCR板等耗材皆可通用。
以上描述显示了本发明的主要特征、基本原理，以及本发明的优点。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施方式或者实施例的细节，且在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此应将上述实施方式或者实施例看作示范性的，且非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种全自动核酸检测流水线，其特征在于：包括顺次相连的分杯处理系统(1)、第一转板机构(2)、核酸提取系统(3)、第二转板机构(4)和核酸扩增检测第一系统(5)；
所述分杯处理系统(1)，用于自动制备试剂，包括第一框架(1.1)、用于放置样本管(1.7)的至少两个独立的样本架模块(1.6)、至少两个独立的拧盖模块(1.8)、拧盖锁紧模块(1.5)、至少两个独立的第一TIP头载架模块(1.3)以及至少两个独立的第一加样模块(1.9)；所述第一框架(1.1)用于形成承载结构，所述拧盖锁紧模块(1.5)用于固定所述样本管(1.7)的管身，所述拧盖模块(1.8)用于对所述样本管(1.7)进行脱帽或盖帽，所述第一TIP头载架模块(1.3)用于放置TIP头(1.2)，所述第一加样模块(1.9)用于取TIP头(1.2)并将样本管(1.7)内的样本溶液转移至深孔板(3.11)内部；
所述第一转板机构(2)，至少设置2个，且独立运行，用于转移深孔板(3.11)；
核酸提取系统(3)，用于提取核酸，包括第二框架(3.1)、用于放置深孔板(3.11)的至少两个深孔板固定座(3.10)、提取模块(3.2)、抓板模块(3.3)、至少两个独立的第二加样模块(3.6)、深孔板移板缓存架(3.4)、至少两个独立的第二试剂架模块(3.9)、至少两个独立的第二TIP头载架模块(3.8)和用于放置PCR板(3.7)的第一PCR板架(3.5)；所述第二框架(3.1)用于形成承载结构，所述提取模块(3.2)用于进行样本的提取纯化，所述抓板模块(3.3)用于转移所述深孔板(3.11)至相应位置，所述第二加样模块(3.6)用于取TIP头并将第二试剂架模块(3.9)上的试剂添加至PCR板(3.7)内以及将提取的产物从深孔板(3.11)添加至PCR板(3.7)内，所述深孔板移板缓存架(3.4)用于放置提取产物后的深孔板(3.11)，所述第二试剂架模块(3.9)用于放置PCR反应试剂，所述第二TIP头载架模块(3.8)用于放置TIP头；
第二转板机构(4)，至少设置2个，且独立运行，用于转移PCR板(3.7)；以及
核酸扩增检测第一系统(5)，用于核酸扩增及检测，包括第三框架(5.1)、封膜机(5.5)、离心机(5.4)、至少两个用于放置PCR板(3.7)的第二PCR板架(5.6)、旋转抓板机构(5.3)和至少两个PCR仪(5.2)；所述第三框架(5.1)用于形成承载结构，所述封膜机(5.5)用于对PCR板(3.7)进行封膜，所述离心机(5.4)用于对PCR板(3.7)进行离心处理，所述旋转抓板机构(5.3)用于将PCR板(3.7)放入封膜机(5.5)内封膜并取出、将PCR板(3.7)放入离心机(5.4)内离心处理并取出以及将PCR板(3.7)放入PCR仪(5.2)内扩增分析并取出放回到对应的第二PCR板架(5.6)上，所述PCR仪(5.2)用于扩增分析并检出结果。
2.如权利要求1所述的一种全自动核酸检测流水线，其特征在于：包括至少一个核酸扩增检测第二系统(7)，所述核酸扩增检测第二系统(7)通过第三转板机构(6)与所述核酸扩增检测第一系统(5)相连，所述第三转板机构(6)用于转移PCR板(3.7)；所述核酸扩增检测第二系统(7)用于核酸扩增及检测，包括第四框架(7.1)、至少两个用于放置PCR板(3.7)的第三PCR板架(7.2)、旋转抓板机构(5.3)和至少两个PCR仪(5.2)；所述第四框架(7.1)用于形成承载结构，所述旋转抓板机构(5.3)用于将PCR板放入PCR仪(5.2)内并取出放回到对应的第三PCR板架(7.2)上，所述PCR仪(5.2)用于扩增分析并检出结果。
3.如权利要求1所述的一种全自动核酸检测流水线，其特征在于：设置4个独立的拧盖模块(1.8)和4个独立的第一加样模块(1.9)，所述4个独立的拧盖模块(1.8)并列固定安装于开盖臂(1.9)上，所述每个拧盖模块(1.8)上均带有扫码机构(1.10)，所述每个拧盖模块(1.8)均包括Z轴移动机构(1.8.1)、连接所述Z轴移动机构(1.8.1)的拧盖机构(1.8.2)。
4.如权利要求1所述的一种全自动核酸检测流水线，其特征在于：设置2个独立的第一转板机构(2)，每个第一转板机构(2)均包括左右移动组件(2.2)、连接所述左右移动组件(2.2)的托盘(2.1)和定位机构(2.3)，所述左右移动组件(2.2)用于将所述托盘(2.1)于所述分杯处理系统(1)和所述核酸提取系统(3)之间转移，所述托盘(2.1)用于放置深孔板(3.11)，所述定位机构(2.3)用于定位深孔板(3.11)。
5.如权利要求4所述的一种全自动核酸检测流水线，其特征在于：所述定位机构(2.3)包括C型定位板、小导轨(2.3.10)、滑块(2.3.9)、弹簧(2.3.2)、感应板(2.3.7)和光电开关(2.3.8)；所述C型定位板包括顶部三角定位板(2.3.5)、中间连接板(2.3.6)和底部支撑板(2.3.4)；所述支撑板(2.3.4)底部连接所述滑块(2.3.9)，所述滑块(2.3.9)与所述小导轨(2.3.10)滑动连接，所述小导轨(2.3.10)固定安装于底板上；所述弹簧(2.3.2)一端通过第一螺钉(2.3.1)固定安装于底板上、另一端通过第二螺钉(2.3.3)与所述底部支撑板(2.3.4)相连；所述感应板(2.3.7)设于所述中间连接板(2.3.6)一侧外壁上，所述感应板(2.3.7)与所述光电开关(2.3.8)相适配。
6.如权利要求1所述的一种全自动核酸检测流水线，其特征在于：所述分杯处理系统(1)还包括第一试剂架模块(1.4)，所述第一试剂架模块(1.4)用于放置试剂。
7.如权利要求6所述的一种全自动核酸检测流水线，其特征在于：所述样本架模块(1.6)、第一TIP头载架模块(1.3)、第一试剂架模块(1.4)、第二试剂架模块(3.9)和第二TIP头载架模块(3.8)处均设有报警装置，所述报警装置用于提示更换新的相应耗材。
8.一种全自动核酸检测流水线的工作流程，其特征在于，包括以下步骤：
S1：首先将耗材按照标识位置放置到相应的位置，开始实验，核酸提取系统(3)的抓板模块(3.3)会取第一个深孔板固定座(3.10)上的带有磁珠的深孔板(3.11)放置到第一个转板机构(2)上，然后将带有磁珠的深孔板(3.11)转移到分杯处理系统(1)内，抓板模块(3.3)再将另外两个组分的深孔板(3.11)放置到提取模块(3.2)的对应位置上，同时，拧盖模块(1.8)会夹取样本管(1.7)，移动到拧盖锁紧模块(1.5)进行开盖动作；
S2：拧盖完成后，第一加样模块(1.9)取TIP头(1.2)将样本管(1.7)内的溶液转移到深孔板(3.11)内部，然后拧盖模块(1.8)将瓶盖拧回样本管(1.7)，并夹取样本管(1.7)放回原样本架模块(1.6)；依次添加完成样本后，第一个样本架模块(1.6)完全操作完成；同时会继续第二个样本架模块(1.6)样本的分配，连续上样中间不需要停机更换，此时抓板模块(3.3)会取第二个深孔板固定座(3.10)上的带有磁珠的深孔板(3.11)放置到第二个转板机构(2)上，将其转移到分杯处理系统(1)内等待分样；
S3：当样本完全分配完成后，抓板模块(3.3)将带有磁珠的深孔板(3.11)转移回核酸提取系统(3)内，抓板模块(3.3)将带有磁珠的深孔板(3.11)放置到提取模块(3.2)的对应位置上，开始进行样本的提取纯化；此时分杯处理系统(1)已经更换完成新的样本管(1.7)进行新一组样本的分配工作；洗脱完成后的深孔板(3.11)会通过抓板模块(3.3)被放置到深孔板移板缓存架(3.4)上，另外两个组分的深孔板(3.11)会被放回原深孔板固定座(3.10)对应位置上；然后第二加样模块(3.10)开始取TIP头进行PCR体系的构建，将第二试剂架模块(3.4)上的试剂添加至对应的PCR板(3.7)的孔内后，再取TIP头将提取的产物从深孔板(3.11)添加至对应的PCR板(3.7)的孔内；分配完成后将深孔板移板缓存架(3.4)上的深孔板(3.11)通过抓板模块(3.3)放回原深孔板固定座(3.10)的对应位置，当分杯处理系统(1)完成样本分配时通过第一转板机构(4)继续转移到核酸提取系统(3)进行提取和PCR体系构建，依次进行；
S4：完成体系构建的PCR板(3.7)通过第二转板机构(4)将其转移到核酸扩增检测第一系统(5)，通过旋转抓板机构(5.3)将PCR板(3.7)放入封膜机(5.5)的模具内，进行封膜；封膜完成后通过旋转抓板机构(5.3)将PCR板(3.7)竖着放入离心机(5.4)内部进行离心处理；离心完成后将PCR板(3.7)取出平放入第一个PCR仪(5.2)内，经过扩增分析后检出结果；完成后将PCR板(3.7)取出放回对应的第二PCR板架(5.6)上，同时旋转抓板机构(5.3)将其他离心完成后将PCR板(3.7)取出平放入第二个PCR仪(5.2)内，经过扩增分析后检出结果，依次循环。
9.如权利要求8所述的工作流程，其特征在于，所述工作流程还包括：
S5：当核酸扩增检测第一系统(5)的两个PCR仪(5.2)全部在工作状态时，核酸扩增检测第一系统(5)的旋转抓板机构(5.3)将PCR板(3.7)直接放到第三转板机构(6)上，将PCR板(3.7)送入与核酸扩增检测第一系统(5)相连的核酸扩增检测第二系统(7)内，通过旋转抓板机构(5.3)将其转移到对应的PCR仪(5.2)内部进行扩增分析实验以及放回操作。
10.如权利要求9所述的工作流程，其特征在于：
所述S1中拧盖模块(1.8)会夹取样本管(1.7)，移动到拧盖锁紧模块(1.5)进行开盖动作，移动的同时电动夹爪(1.8.2)旋转通过拧盖模块(1.8)上所带的扫码机构(1.10)进行扫码入档；
所述S2中，依次添加完成样本后，第一个样本架模块(1.6)完全操作完成，此时第一个样本架模块(1.6)对应的报警装置报警，提示更换新的样本管(1.7)；
所述S3中分配完成后将深孔板移板缓存架(3.4)上的深孔板(3.11)通过抓板模块(3.3)放回原深孔板固定座(3.10)的对应位置，此时对应深孔板固定座(3.10)的报警装置报警提示更换新的耗材。
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