CN108048302A - 全自动核酸提取仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全自动核酸提取仪，包括设置在底板上的平台组件、核酸提取组件和自动移液组件，平台组件包括设置于底板上的试剂槽载架、EP管载架、采血管载架、第一深孔板载架和TIP头载架；平台组件的一侧设有若干第二深孔板，核酸提取组件包括能够在第二深孔板上方运动且能升降的核酸提取臂；自动移液组件包括能够在核酸提取组件和平台组件上方运动且能升降的移液臂。本发明主要由移液部分和核酸提取部分，以及其他模组整合而成，实现了从样品到纯化的核酸的全自动提取过程，避免了人工操作对结果的干扰，降低了劳动强度，减少了耗材浪费，提高了提取精度，加快了提取速度。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备制造领域，具体涉及一种全自动核酸提取仪。
背景技术
核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一。核酸广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内，生物体内的核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。近年来随着分子生物学的高速发展，以核酸为基础的分子诊断和检测技术在诸多领域中日益凸显出至关重要的作用。实验和检测所需的核酸需要从生物样本中进行纯化提取，但要对多个样品进行纯化还是相当困难的。这一过程不仅需要选择合适的纯化技术，而且工作量也特别大，很难满足当前飞速发展的对高通量样品进行提取纯化的需求。
目前大多数的核酸提取仪均采用磁珠法对核酸进行提取，在提取过程中使用的核酸提取仪，是应用配套的磁珠核酸提取试剂来自动完成样本核酸的提取工作的仪器。目前的核酸提取仪分为两类:一类是大型的自动化液体工作站，通过转移液体获得核酸，其优点是可实现全自动运行，缺点是不专用于核酸提取，且耗时较长，每次核酸提取时长大于一个小时；另一类是小型磁棒式核酸提取仪，通过转移磁珠获得核酸，优点是耗时较短，需30至50分钟，缺点是需用预装好或现场手工分装的配套试剂，没有分液和移液功能，不能全自动处理大量实验样本。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种高效、快速获得高纯度核酸样本的全自动核酸提取仪，具体方案如下：
一种全自动核酸提取仪，包括设置在底板上的平台组件、核酸提取组件和自动移液组件，所述平台组件用于放置各种试剂和容器，所述试剂和容器在所述底板上的位置可以自由组合，所述核酸提取组件用于磁珠转移式核酸提取，所述自动移液组件用于在所述平台组件和所述核酸提取组件之间的精确液体转移。
所述平台组件包括设置于所述底板上的试剂槽载架、EP管载架、采血管载架、PCR八连EP管载架和TIP头载架，所述试剂槽载架上设有试剂槽，所述EP管载架上设有EP管架，所述采血管载架上设有采血管，所述PCR八连EP管载架上设有PCR八连EP管，所述TIP头载架上设有TIP头架。
所述核酸提取组件包括设于所述底板上的96深孔板、设于所述96深孔板上方的第一X轴运动机构、设于所述第一X轴运动机构上的第一Z轴运动机构以及设于所述第一Z轴运动机构上的核酸提取臂；所述核酸提取臂上通过第一连接板设有若干磁套架，所述磁套架上设有若干竖直布置且能伸入所述96深孔板内的磁套；所述核酸提取臂位于所述磁套架的上方通过第二连接板设有若干磁棒架，所述磁棒架上设有若干能伸入所述磁套内的磁棒。
进一步地，所述96深孔板的下方设有若干加热组件，所述加热组件包括加热块，所述加热块的下方设有加热电阻，所述加热电阻与所述底板之间设有隔热套。
进一步地，所述底板上还设有挡板装置，所述挡板装置包括设于所述96深孔板上方的挡板，所述挡板的一端设有平行布置的第一转动轴和第二转动轴，所述第一转动轴距离所述挡板边缘的距离小于所述第二转动轴与所述挡板边缘的距离；所述第一转动轴和所述第二转动轴的一端连接有用于驱动所述挡板翻转的驱动机构，所述驱动机构能驱动挡板翻转至所述96深孔板的正上方。
进一步地，所述驱动机构包括挡板外壳，所述第一转动轴穿过所述挡板外壳通过第一连杆连接有第三转动轴，所述第二转动轴穿过所述挡板外壳通过第二连接杆连接有能够带动所述第二转动轴作圆弧运动的传动组件；所述传动组件的输入端设有步进电机，所述挡板外壳上开设有供所述第一转动轴运动的第一运动槽，所述第一运动槽的下方设有供所述第二转动轴运动的第二运动槽，所述第二运动槽的弧度大于所述第一运动槽，当所述第二转动轴运动至所述第二运动槽的最高处时所述第一转动轴的高度与所述第二转动轴相同；所述挡板外壳内还设有与所述步进电机连接的挡板电路板。
所述自动移液组件包括设于所述核酸提取组件上方的第二X轴运动机构以及设于所述第二X轴运动机构上的第一Y轴运动机构，所述移液臂设于所述第一Y轴运动机构上，所述移液臂上设有若干移液单元，每一个所述移液单元包括设于所述第二Y轴运动机构上的第二Z轴运动机构以及设置于所述第二Z轴运动机构上的取样管。
进一步地，所述底板上还设有废弃物收集装置，所述废弃物收集装置包括辅助移液臂将废弃的TIP头从所述取样管上去除的卸TIP头装置；所述卸TIP头装置的正下方设有废弃物滑道，所述废弃物滑道的底部设有废弃TIP头的收纳装置。
进一步地，所述EP管载架上设有若干平行布置的导向轨，所述EP管架的底部设有与所述导向轨配合的卡槽，所述EP管载架为聚甲醛材料制成。
进一步地，所述TIP头载架的四周包覆有挡板，所述TIP头载架顶面设有若干将所述TIP头架卡接在所述TIP头载架上的弹片。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种全自动核酸提取装置，主要由移液部分和核酸提取部分，以及其他模组整合而成，实现了从样品到纯化的核酸的全自动提取过程，避免了人工操作对结果的干扰，降低了劳动强度，减少了耗材浪费，提高了提取精度，加快了提取速度。
附图说明
图1.本发明实施例1的整体结构示意图，
图2.本发明实施例1平台组件的结构示意图，
图3.本发明实施例1核酸提取组件的结构示意图，
图4.本发明实施例1移液装置的结构示意图，
图5.本发明实施例1挡板装置的结构俯视图，
图6.本发明实施例1挡板装置的结构侧视图，
图7.本发明实施例1挡板装置的内部结构示意图，
图8.本发明实施例1加热组件的结构示意图，
图9.本发明实施例1EP管载架的结构示意图，
图10.本发明实施例1TIP头载架的结构示意图，
图11.本发明实施例2卸TIP头装置的结构示意图。
附图序号及名称：1、底板，2、平台组件，201、试剂槽载架，202、EP管载架，203、采血管载架，204、PCR八连EP管载架，205、TIP头载架，206、试剂槽，207、EP管架，208、采血管，209、PCR八连EP管，210、TIP头架，3、核酸提取组件，301、96深孔板，302、核酸提取臂，303、第一X轴运动机构，304、第一Z轴运动机构，305、第一连接板，306、磁套架，307、磁套，308、第二连接板，309、磁棒架，310、磁棒，4、自由移液组件，401、移液臂，402、第二X轴运动机构，403、第一Y轴运动机构，404、第二Y轴运动机构，405、第二Z轴运动机构，406、取样管，5、挡板装置，501、挡板，502、驱动机构，503、第一转动轴，504、第二转动轴，505、挡板外壳，506、第一连杆，507、第三转动轴，508、第二连接杆，509、传动组件，510、步进电机，511、第一运动槽，512、第二运动槽，513、挡板电路板，6、废弃物收集装置，601、卸TIP头装置，602、废弃物滑道，7、加热组件，701、加热块，702、加热电阻，703、隔热套，8、导向轨，9、卡槽，10、挡板，11、弹片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，下列实施例仅用于解释本发明的发明内容，不用于限定本发明的保护范围。
实施例1
结合图1和图2所示，一种全自动核酸提取仪，包括设置在底板1上的平台组件2、核酸提取组件3和自动移液组件4，平台组件2包括设置于底板1上的试剂槽载架201、EP管载架202、采血管载架203、PCR八连EP管载架204和TIP头载架205，试剂槽载架201上设有试剂槽206，EP管载架202上设有EP管架207，采血管载架203上设有采血管208，PCR八连EP管载架204上设有PCR八连EP管209，TIP头载架205上设有TIP头架210；核酸提取组件3包括若干设于平台组件2一侧的96深孔板301，核酸提取组件3还包括能够在96深孔板301上方运动且能升降的核酸提取臂302；自动移液组件4包括能够在核酸提取组件3和平台组件2上方运动且能升降的移液臂401。
如图3所示，核酸提取组件3包括设于96深孔板301上方的第一X轴运动机构303以及设于第一X轴运动机构303上的第一Z轴运动机构304，核酸提取臂302设置在第一Z轴运动机构304上；核酸提取臂302上通过第一连接板305设有若干磁套架306，磁套架306上设有若干竖直布置且能伸入96深孔板301内的磁套307；核酸提取臂302位于磁套架306的上方通过第二连接板308设有若干磁棒架309，磁棒架309上设有若干能伸入磁套307内的磁棒310；磁棒架，磁套架分为三组，每组两列，每列8根磁棒。与使用一个大的48通道磁棒架相比，磁棒架分为三组的优点在于结构灵活，方便调节安装，降低加工难度和加工成本；磁棒架，磁套架边角圆弧设计，避免实验时操作人员在插取磁套时划伤手，降低了操作人员被感染的风险。
对照图1和图4，自动移液组件4包括设于核酸提取组件3上方的第二X轴运动机构402以及设于第二X轴运动机构402上的第一Y轴运动机构403，移液臂401设于第一Y轴运动机构403上，移液臂401上设有若干移液单元，每一个移液单元包括设于第二Y轴运动机构404上的第二Z轴运动机构405以及设置于第二Z轴运动机构405上的取样管406。
参照图5-图7，底板1上还设有挡板装置5，挡板装置5包括设于96深孔板301上方的挡板501和驱动机构502，挡板501的一端设有平行布置的第一转动轴503和第二转动轴504，第一转动轴503距离挡板501边缘的距离小于第二转动轴504与挡板501边缘的距离；驱动机构502包括挡板外壳505，第一转动轴503穿过挡板外壳505通过第一连杆506连接有第三转动轴507，第二转动轴504穿过挡板外壳505通过第二连接杆508连接有能够带动第二转动轴504作圆弧运动的传动组件509；传动组件509的输入端设有步进电机510，挡板外壳505上开设有供第一转动轴503运动的第一运动槽511，第一运动槽511的下方设有供第二转动轴504运动的第二运动槽512，第二运动槽512的弧度大于第一运动槽511，当第二转动轴504运动至第二运动槽512的最高处时第一转动轴503的高度与第二转动轴504相同；挡板外壳505内还设有与步进电机510连接的挡板电路板513。
底板1上还设有废弃物收集装置6，废弃物收集装置6包括辅助移液臂401将废弃的TIP头从取样管406上去除的卸TIP头装置601，如图1和图2所示，卸TIP头装置601为固定在底板上的板状结构，其顶部向移液臂方向偏转形成一个脱落爪，当取样管紧贴脱落爪然后上移即可使废弃的TIP头掉落；卸TIP头装置601的正下方设有废弃物滑道602，废弃物滑道602的底部设有废弃TIP头的外置垃圾桶，将脱落的废弃TIP头收集起来，避免造成污染。
如图8，96深孔板301的下方设有若干加热组件7，加热组件7包括加热块701，加热块701的下方设有加热电阻702，加热电阻702与底板1之间设有隔热套703，每个放置区包含独立的加热装置，满足核酸提取过程中不同步骤对试剂的加热需求。加热块采用黄铜加工，边角圆弧设计，避免了操作人员在拿取耗材时划破手套被感染的风险，内置加热电阻，有热传导效率高速度快等优点，加热块与平台之间用隔热套相隔开，隔热套采用PEEK材料，具有耐热度高，可加工性强，抗腐蚀等优点。
如图9所示，EP管载架202上设有若干平行布置的导向轨8，EP管架207的底部设有与导向轨8配合的卡槽9，采用抽拉式滑道结构设计方便拿取，EP管架207为聚甲醛材料制成，聚甲醛材料具有自润滑作用，减少抽拉过程中对载具的磨损。如图10所示，TIP头载架205的四周包覆有挡板10，避免干净的TIP头被污染的风险，TIP头载架205顶面设有若干将TIP头架210卡接在TIP头载架205上的弹片11，有效卡稳TIP头架，使移液臂在拾取TIP头时TIP头架不被带起。
底板1上还安装有照明***、紫外线杀菌***以及用于控制各个组件的控制***(附图中未画出)。
本发明兼具移液式和磁棒式的双重功能，仪器内部包含1-8通道独立升降的移液臂和1-48通道的高强度磁棒，配合试剂槽、离心管、96深孔板、PCR八连EP管、磁套等耗材，可进行液体和磁珠的自动化转移、抽吸、震荡等动作，从而实现样本制备环节的完全自动化操作。
实施例2
参照图11，本实施例与实施例1的区别在于：
本实施例的卸TIP头装置601为安装于移液臂上的退TIP头挡片，当移液单元带动取样管上移，当TIP头移动至退TIP头挡片的位置时，废弃的TIP头可以从取样管上自动脱落，然后掉入下方的废弃物滑道中。相对于实施例1其工作过程更灵活。
本发明的工作过程如下：
首先，自准备工作，将试剂，生物样本、TIP头、96深孔板、PCR八连EP管等放在相应的位置；
然后，自动移液装置自动安装TIP，并依次将平台模组上的试剂槽内的试剂和采血管内的生物样本加入到核酸提取平台上的深孔板内，自动核酸提取装置完成核酸的提取和纯化；
再然后，自动移液装置将提取好的核酸转移到置于冰盒内的PCR八连EP管内；
最后，所有废弃物自动收集到外置垃圾桶内，进而完成整个过程全自动核酸提取。
综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。
Claims (10)
1.一种全自动核酸提取仪，其特征在于：包括设置在底板(1)上的平台组件(2)、核酸提取组件(3)和自动移液组件(4)，所述平台组件用于放置各种试剂和容器，所述试剂和容器在所述底板(1)上的位置可以自由组合，所述核酸提取组件(3)用于磁吸式核酸提取，所述自动移液组件(4)用于在所述平台组件(2)和所述核酸提取组件(3)之间的精确液体转移。
2.根据权利要求1所述的一种全自动核酸提取仪，其特征在于：所述平台组件(2)包括设置于所述底板(1)上的试剂槽载架(201)、EP管载架(202)、采血管载架(203)、PCR八连EP管载架(204)和TIP头载架(205)，所述试剂槽载架(201)上设有试剂槽(206)，所述EP管载架(202)上设有EP管架(207)，所述采血管载架(203)上设有采血管(208)，所述PCR八连EP管载架(204)上设有PCR八连EP管(209)，所述TIP头载架(205)上设有TIP头架(210)。
3.根据权利要求1所述的一种全自动核酸提取仪，其特征在于：所述核酸提取组件(3)包括设于所述底板(1)上的96深孔板(301)、设于所述96深孔板(301)上方的第一X轴运动机构(303)、设于所述第一X轴运动机构(303)上的第一Z轴运动机构(304)以及设于所述第一Z轴运动机构(304)上的核酸提取臂(302)；所述核酸提取臂(302)上通过第一连接板(305)设有若干磁套架(306)，所述磁套架(306)上设有若干竖直布置且能伸入所述96深孔板(301)内的磁套(307)；所述核酸提取臂(302)位于所述磁套架(306)的上方通过第二连接板(308)设有若干磁棒架(309)，所述磁棒架(309)上设有若干能伸入所述磁套(307)内的磁棒(310)。
4.根据权利要求3所述的一种全自动核酸提取仪，其特征在于：所述底板(1)上还设有挡板装置(5)，所述挡板装置(5)包括设于所述96深孔板(301)上方的挡板(501)，所述挡板(501)的一端设有平行布置的第一转动轴(503)和第二转动轴(504)，所述第一转动轴(503)距离所述挡板(501)边缘的距离小于所述第二转动轴(504)与所述挡板(501)边缘的距离；所述第一转动轴(503)和所述第二转动轴(504)的一端连接有用于驱动所述挡板(501)翻转的驱动机构(502)，所述驱动机构(502)能翻转至所述96深孔板(301)的正上方。
5.根据权利要求5所述的一种全自动核酸提取仪，其特征在于：所述驱动机构(502)包括挡板外壳(505)，所述第一转动轴(503)穿过所述挡板外壳(505)通过第一连杆(506)连接有第三转动轴(507)，所述第二转动轴(504)穿过所述挡板外壳(505)通过第二连接杆(508)连接有能够带动所述第二转动轴(504)作圆弧运动的传动组件(509)；所述传动组件(509)的输入端设有步进电机(510)，所述挡板外壳(505)上开设有供所述第一转动轴(503)运动的第一运动槽(511)，所述第一运动槽(511)的下方设有供所述第二转动轴(504)运动的第二运动槽(512)，所述第二运动槽(512)的弧度大于所述第一运动槽(511)，当所述第二转动轴(504)运动至所述第二运动槽(512)的最高处时所述第一转动轴(503)的高度与所述第二转动轴(504)相同；所述挡板外壳(505)内还设有与所述步进电机(510)电连接的挡板电路板(513)。
6.根据权利要求1所述的一种全自动核酸提取仪，其特征在于：所述自动移液组件(4)包括设于所述核酸提取组件(3)上方的第二X轴运动机构(402)以及设于所述第二X轴运动机构(402)上的第一Y轴运动机构(403)，所述移液臂(401)设于所述第一Y轴运动机构(403)上，所述移液臂(401)上设有若干移液单元，每一个所述移液单元包括第二Y轴运动机构(404)、设于所述第二Y轴运动机构(404)上的第二Z轴运动机构(405)以及设置于所述第二Z轴运动机构(405)上的取样管(406)。
7.根据权利要求2所述的一种全自动核酸提取仪，其特征在于：所述底板(1)上还设有废弃物收集装置(6)，所述废弃物收集装置(6)包括辅助移液臂(401)将废弃的TIP头从所述取样管(406)上去除的卸TIP头装置(601)；所述卸TIP头装置(601)的正下方设有废弃物滑道(602)，所述废弃物滑道(602)的底部设有废弃TIP头的收纳装置。
8.根据权利要求2所述的一种全自动核酸提取仪，其特征在于：所述96深孔板(301)的下方设有若干加热组件(7)，所述加热组件(7)包括加热块(701)，所述加热块(701)的下方设有加热电阻(702)，所述加热电阻(702)与所述底板(1)之间设有隔热套(703)。
9.根据权利要求2所述的一种全自动核酸提取仪，其特征在于：所述EP管载架(202)上设有若干平行布置的导向轨(8)，所述EP管架(207)的底部设有与所述导向轨(8)配合的卡槽(9)，所述EP管架(207)为聚甲醛材料制成。
10.根据权利要求2所述的一种全自动核酸提取仪，其特征在于：所述TIP头载架(205)的四周包覆有挡板(10)，所述TIP头载架(205)顶面设有若干将所述TIP头架(210)卡接在所述TIP头载架(205)上的弹片(11)。
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