[发明专利]一种三自由度文库制备卡盒及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及基因测序装置技术领域，尤其涉及一种三自由度文库制备卡盒及方法。

背景技术

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”的发明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”的发明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”的发明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”的发明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”的发明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发明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。