阅读说明：本技术 一种群体核酸测试混合装置及方法 (Group nucleic acid testing and mixing device and method ) 是由 李文胜 伍卫国 刘松 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种群体核酸测试混合装置及方法,包括采样瓶定位放置盘、混合瓶放置盘、消毒装置、自动吸取装置以及用于自动吸取装置定位转动的旋转控制台,将采样瓶定位放置盘、混合瓶放置盘和消毒装置固定于旋转控制台一侧,在采样瓶定位放置盘上设有多个采样瓶放置槽,利用旋转控制台上能够带动自动吸取装置旋转移动的机械臂,实现自动吸取装置的快速定位吸取待检测采样瓶内存放的待检测样本,从而得到多个检测样品的混合,通过对混合样品液进行检测,提高检测效率,本装置结构简单,安全性高,避免工作人员失误造成的样品错放错拿,提高了检测样品的检测安全性,同时在混合过程中避免人工接触次数,提高了使用安全性。(The invention discloses a group nucleic acid testing and mixing device and a method, which comprises a sampling bottle positioning and placing disc, a mixing bottle placing disc, a sterilizing device, an automatic sucking device and a rotary control table for positioning and rotating the automatic sucking device, wherein the sampling bottle positioning and placing disc, the mixing bottle placing disc and the sterilizing device are fixed on one side of the rotary control table, a plurality of sampling bottle placing grooves are arranged on the sampling bottle positioning and placing disc, and a mechanical arm which can drive the automatic sucking device to rotate and move on the rotary control table is utilized to realize the rapid positioning and sucking of a sample to be detected stored in a sampling bottle to be detected by the automatic sucking device, so that a plurality of detection samples are mixed, the detection efficiency is improved by detecting mixed sample liquid, the device has simple structure and high safety, the sample is prevented from being mistakenly placed and taken due to the error of workers, and the detection safety of the detection samples is improved, meanwhile, the manual contact times are avoided in the mixing process, and the use safety is improved.)

一种群体核酸测试混合装置及方法

技术领域

本发明属于医用检测装置，具体涉及一种群体核酸测试混合装置及方法。

背景技术

COVID-19已经席卷全球，WHO建议使用基于循证的模式应对疫情，强调“测试”，通过测试实现病毒检测确认。但由于病毒传染能力非常强，理论上需要同步测试，即短时间之内完成大量样本的确认，即提高病毒样本确认效率，防止病毒快速扩散，对已经测试群体侵染，需要重新检测，从而降低了病毒检测确认效率，目前主要采用单体试剂盒进行样本检测，效率低，无法有效在短时间内完成大量样本的检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种群体核酸测试混合装置及方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种群体核酸测试混合装置，包括采样瓶定位放置盘、混合瓶放置盘、消毒装置、自动吸取装置以及用于自动吸取装置定位转动的旋转控制台，采样瓶定位放置盘、混合瓶放置盘和消毒装置固定于旋转控制台一侧，采样瓶定位放置盘上设有多个采样瓶放置槽，待检测采样瓶放置于采样瓶放置槽内，待检测采样瓶内存放待检测样本；旋转控制台上设有能够带动自动吸取装置旋转移动的机械臂，采样瓶定位放置盘、混合瓶放置盘和消毒装置固定于自动吸取装置移动取放液体范围内。

进一步的，采样瓶放置槽阵列于采样瓶定位放置盘上，且每个采样瓶放置槽与旋转控制台有相对定位位置编号。

进一步的，采样瓶放置槽内设有定位放置套。

进一步的，定位放置套采用橡胶套，定位放置套与采样瓶放置槽槽壁胶粘连接。

进一步的，消毒装置包括清水池、污水池以及消毒水池，自动吸取装置能够通过机械臂带动进入清水池、污水池以及消毒水池。

进一步的，自动吸取装置包括针管、针管夹具和电动推杆，针管夹具和电动推杆通过固定板固定于机械臂的端部，针管的活塞杆端部固定于针管夹具上，针管的针筒外壁固定夹持有夹具，夹具通过夹持杆固定于电动推杆的端部。

进一步的，针管夹具一侧设有开口，针管夹具设有开口一侧底部设有卡槽，活塞杆端部卡摄于卡槽内，卡槽端部通过螺杆锁紧。

进一步的，旋转控制台上的机械臂采用坐标定位或图像识别定位。

一种群体核酸测试方法，包括以下步骤：

步骤1)、将多个装有待检测样本的待检测采样瓶编号依次放入采样瓶定位放置盘的采样瓶放置槽内；

步骤2)、利用自动吸取装置依次从每个待检测采样瓶中提取采样液体然后放入混合瓶内得到混合采样液体，每完成一个待检测采样瓶中采样液体放入混合瓶内后，对自动吸取装置进行一次消毒；

步骤3)、然后对混合瓶内的混合采样液体进行检测，如果测试结果为阴性，则结束本次检测，如果测试结果为阳性，则按中分染色法对本次采集的多个待检测采样瓶6进行中分为两个半区，对每个半区分别重复步骤1)至步骤3)进行检测，直至检测最小半区单元为一个待检测采样瓶，即完成多个检测样本的检测。

进一步的，采用PCR对混合瓶内的采样液体进行扩增测试。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种群体核酸测试混合装置，包括采样瓶定位放置盘、混合瓶放置盘、消毒装置、自动吸取装置以及用于自动吸取装置定位转动的旋转控制台，将采样瓶定位放置盘、混合瓶放置盘和消毒装置固定于旋转控制台一侧，在采样瓶定位放置盘上设有多个采样瓶放置槽，利用旋转控制台上能够带动自动吸取装置旋转移动的机械臂，实现自动吸取装置的快速定位吸取待检测采样瓶内存放的待检测样本，从而得到多个检测样品的混合，通过对混合样品液进行检测，提高检测效率，本装置结构简单，安全性高，避免工作人员失误造成的样品错放错拿，提高了检测样品的检测安全性，同时在混合过程中避免人工接触次数，提高了使用安全性。

进一步的，定位放置套采用橡胶套，定位放置套与采样瓶放置槽槽壁胶粘连接，确保了待检测采样瓶的放置稳定性。

进一步的，利用针管夹具和电动推杆实现针管的吸取，结构简单，可匹配使用普通针管，适用范围广，提高本装置的应急使用效率。

进一步的，一种群体核酸测试方法，通过将多个装有待检测样本的待检测采样瓶编号依次放入采样瓶定位放置盘的采样瓶放置槽内，利用自动吸取装置依次有序从每个待检测采样瓶中提取采样液体然后放入混合瓶内得到混合采样液体，然后对混合瓶内的混合采样液体进行检测，对于测试结果为阳性的混合采样也，采用中分染色法对本次采集的多个待检测采样瓶进行中分为两个半区，然后依次进行检测，直至检测最小半区单元为一个待检测采样瓶，采用本方法可以快速排查多个检测样品的检测，可以快速排查所有零感染及感染数少的社区，以几何级数提升了对感染数量少的检测样品的测试速度，提高检测效率。

附图说明

图1为本发明实施例中结构示意图。

图2为本发明实施例中结构俯视图。

图3为本发明实施例中自动吸取装置结构示意图。

图4为本发明实施例中分染色群测试结构示意图。

图中，1、采样瓶定位放置盘；2、自动吸取装置；3、旋转控制台；4、机械臂；5、采样瓶放置槽；6、待检测采样瓶；7、混合瓶放置盘；8、消毒装置；9、混合瓶；10、清水池；11、污水池；12、消毒水池；13、摄像头；14、光源；15、针管夹具；16、电动推杆；17、针管；18、螺杆；19、夹具；20、固定板；21、夹持杆；22、活塞杆；23、支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1、图2所示，一种群体核酸测试混合装置，包括采样瓶定位放置盘1、混合瓶放置盘7、消毒装置8、自动吸取装置2以及用于自动吸取装置2定位转动的旋转控制台3，采样瓶定位放置盘1、混合瓶放置盘7和消毒装置8固定于旋转控制台3一侧，采样瓶定位放置盘1上设有多个采样瓶放置槽5，待检测采样瓶6放置于采样瓶放置槽5内，待检测采样瓶6内存放待检测样本；旋转控制台3上设有能够带动自动吸取装置2旋转移动的机械臂4，采样瓶定位放置盘1、混合瓶放置盘7和消毒装置8在自动吸取装置2移动取放液体范围内，机械臂4能够带动自动吸取装置2吸取采样瓶定位放置盘1上待检测采样瓶6内的液体，并将液体移动放置混合瓶放置盘7上的混合瓶9内，消毒装置8用于自动吸取装置2消毒。待检测采样瓶6上设有橡胶帽，便于针筒的长针刺入及抽出之后，自动封闭刺孔，防止采样液挥发。

采样瓶放置槽5阵列于采样瓶定位放置盘1上，且每个采样瓶放置槽5有定位位置编号，采样瓶放置槽5内设有定位放置套，用于待检测采样瓶6定位放置，防止待检测采样瓶6取液过程中晃动，定位放置套采用橡胶套，定位放置套与采样瓶放置槽5槽壁胶粘连接。

消毒装置8包括清水池10、污水池11以及消毒水池12，自动吸取装置2能够通过机械臂4带动进入清水池10、污水池11以及消毒水池12，用于自动吸取装置2的消毒。清水池10、污水池11以及消毒水池12可单独集成于一体，便于检测后进行统一消毒处理，提高设备使用安全；清水池10、污水池11以及消毒水池12也可与采样瓶定位放置盘1集成于一体，实现一批样品检测后，便于设备统一消毒处理。

如图3所示，自动吸取装置2包括针管17、针管夹具15和电动推杆16，针管夹具15和电动推杆16通过固定板20固定于机械臂4的端部，针管17的活塞杆22端部固定于针管夹具15上，针管17的针筒外壁固定夹持有夹具19，夹具19通过夹持杆21固定于电动推杆16的端部，利用电动推杆16通过夹具19带动针管17的针筒移动，从而使针管17的针筒端部的针头吸取待检测采样瓶6内的液体。使用过程中，通过机械臂4带动针管17的针筒，使针头刺入待检测采样瓶6内，然后抬起机械臂4的同时电动推杆16推动针管17的针筒运动，从而使针管17的针筒与活塞杆22产生相对运动，实现液体的吸取。

针管夹具15一侧设有开口，针管夹具15设有开口一侧底部设有卡槽，活塞杆端部卡摄于卡槽内，卡槽端部通过螺杆18锁紧定位。

旋转控制台3上的机械臂4采用坐标定位或图像识别定位；采用坐标定位，即以旋转控制台3的旋转中心为坐标中心，采样瓶定位放置盘1上的采样瓶放置槽5、混合瓶放置盘7上的混合瓶和消毒装置8坐标位置固定。采用图像识别定位，包括摄像头13和光源14，待检测采样瓶6上设置橡胶瓶盖，橡胶瓶盖颜色区别于其他位置颜色，用于摄像头13定位识别，根据摄像头拍摄的图象进行视觉识别，定位待检测采样瓶6，由机械臂4将自动吸取装置2移动到待检测采样瓶6上方，根据拍摄的图象进行机器手位姿调整，使自动吸取装置2的针筒置于待检测采样瓶6的正上方，然后下压，将针头插入待检测采样瓶6中，控制自动吸取装置2的电动推杆，移动自动吸取装置2的针筒活塞，从待检测采样瓶6中吸取液体；每次采样液体积满足检测最低液体量要求，即，每次从单个待检测采样瓶6中吸取的液体能够代表该待检测采样瓶6内检测样本，实现样本识别；混合瓶9的容积大于所有待检测采样瓶6采样液的体积和，能够实现一次液体混合检测完成整个采样瓶定位放置盘1上待检测采样瓶6的检测。设每个待检测采样瓶6液体体积为N，则每次从待检测采样瓶6中吸取液体体积为1/N，将采样液注入混合瓶。完成一个待检测采样瓶6的样本采样，对自动吸取装置2进行一次消毒，将自动吸取装置2的针筒移动到清水池10，吸入清水，转到污水池11挤出，反复若干次，然后移动到消毒水池12吸入消毒水，转到排污池挤出，反复若干次，最后移动到清水池10，吸入清水，转到排污池挤出，反复若干次，完成自动吸取装置2的清洁消毒。

摄像头13一侧设有光源14，用于摄像头识别补光；摄像头13和光源14通过支撑杆23固定于旋转控制台3上。

一种基于上述群体核酸测试混合装置的群体核酸测试方法，包括以下步骤：

步骤1)、将多个装有待检测样本的待检测采样瓶6编号依次放入采样瓶定位放置盘1的采样瓶放置槽5内；

步骤2)、利用自动吸取装置2依次从每个待检测采样瓶6中提取采样液体然后放入混合瓶9内得到混合采样液体，每完成一个待检测采样瓶6中采样液体放入混合瓶9内后，对自动吸取装置2进行一次消毒；

步骤3)、然后对混合瓶9内的混合采样液体进行检测，如果测试结果为阴性，则结束本次检测，如果测试结果为阳性，则按中分染色法对本次采集的多个待检测采样瓶6进行中分为两个半区，对每个半区分别重复步骤1)至步骤3)进行检测，直至检测最小半区单元为一个待检测采样瓶6，即完成多个检测样本的检测。如：混合瓶9内的采样液体进行检测第一次检测结果为阳性，则按中分染色法对本次采集的多个待检测采样瓶6进行中分为上半区和下半区，对上半区和下半区分别进行检测，如果上半区为阳性，下半区为阴性，则排除下半区样本为阳性的可能；对上半区进行中分染色法测试。

本申请采用PCR对混合瓶9内的采样液体进行扩增测试，与单体测试相比，需增加K次扩增，如果混合瓶9内的群体数量为m，则K＝log₂m，从而使得灵敏度与单体测试一样，应根据实际能达到的灵敏度调整最大群体数量m的值，使测试准确率达到要求。

如图4所示，中分染色法具体包括以下步骤：

设有TC个社区或群体，每个社区测试次数为CS，总测试次数为：

其中第i个社区的测试总数CS[i]为：

式2中m[i]为i社区的人数即样本总数，如果2^k-1<m[i]<2^k，则取m[i]＝2^k。j表示第j轮测试，每轮测试结束后，将没有问题的区域染上ink标志，下一轮不测试这些区域。图示为m＝64的情况，假定有5个感染样品，为图4中白色，其它区域在测试过程中一一被染黑。

由图4可见，在最好的情况下，社区0例感染，只需要测1次，如果有1例，需要2log₂m+1次，而传统上的单体测试需要m次，以m＝1024为例，中分染色法需要21次，而单体测试需要1024次。可见这种方法可以快速排查感染数量较少的社区，特别适合用于感染刚开始，感染数量较少的国家和地区，可以快速排查所有零感染及感染数少的社区，对于感染数量多的少数社区，再进行单体测试。本发明以几何级数提升了对感染数量少的群体的测试速度，从而可以快速进行全城以至全球排查。相对于疫苗和特效药的开发，视觉识别自动化控制及扩增测试是成熟的技术，开发时间及准确度可控，疫情初起时，即可快速控制。