CN103013814A - 一种核酸纯化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核酸纯化装置。该核酸纯化装置包括底板、振动模块、开门机构、试管架、试管、磁分离模块和控制模块。本发明提供一种结构简单、操作方便、自动化程度高、样品之间交叉污染的概率小、检测灵敏度高的一种核酸纯化装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种核酸纯化装置。
背景技术
基因诊断也称核酸诊断，是用分子生物学的理论和技术，通过直接探查核酸的存在状态或缺陷，从核酸结构、复制、转录或翻译水平分析核酸的功能，从而对人体状态与疾病做出诊断的方法。它的目标分子是DNA或RNA，反映核酸的结构和功能。检测的基因有内源性（即机体自身的基因）和外源性（如病毒、细菌等）两种，前者用于诊断基因有无病变，后者用于诊断有无病原体感染。常用的应用范围为：各种疾病诊断、流行病预防；血库的血液筛查；进出口商品的检验检疫；食品安全检测；生物恐怖的防范、法医鉴定等领域。
核酸诊断的整个技术环节可以分为：核酸的分离和纯化、扩增和放大技术、检测技术三个过程。本发明主要集中于核酸的分离和纯化技术。核酸的分离与纯化技术是生物化学与分子生物学的一项基本技术。随着分子生物学技术广泛应用于生物学、医学及其相关等领域，核酸的分离与纯化技术也得到进一步发展。各种新方法、经完善后的传统经典方法以及商品试剂方法的不断出现，极大地推动了分子生物学的发展。
国内离心法应用以达安基因、科华生物为代表等，其典型特征是经过高温煮沸后用离心机进行分离，通过取上清液和去上清液的办法进行核酸和其他大分子物质和其他杂质进行分析。其缺点是很难进行自动化操作，例如取上清、弃上清的过程很难用自动化的方式来实现。另外的缺点是操作繁琐，费时费力。一个操作熟练的技术人员一个上午也只能处理几十个标本，操作人员需要频繁操作金属、离心机等设备，操作人员全程暴露在生物污染之中。
膜分离法以AXYGEN、Qiagen等国外公司为代表，常应用于科学研究等领域。一般以科研研究为主，成本很高，操作繁琐，在国内少见临床诊断用途。
基于纳米微粒的磁珠法：磁珠法提取核酸是通过细胞裂解液裂解细胞，从细胞中游离出来的核酸分子被特异的吸附到磁性颗粒表面，而蛋白质等杂质不被吸附而留在溶液中。反应一定时间之后，再在磁场作用下，使磁性颗粒与液体分开，回收颗粒（即磁珠-DNA 混合物），再用洗脱液洗脱即可以得到纯净的DNA。 磁珠法不需要离心、不需要加入多种试剂，操作简单，符合核酸自动化提取要求，是未来核酸纯化方法发展的一个重要方向。
核酸诊断相对于传统的免疫诊断等方法具有灵敏度高，特异性强等显著优于传统诊断方法的优点，但是也存在下述几个缺点：
1、自动化程度低：国内基本上无可以商业应用的核酸全自动自动提取和检测仪器；国外仅有Gene-Probe、Roche等两三家企业有FDA认可的自动化的核酸提取和检测系统。
2、 交叉污染难以克服：核酸诊断的优势在于灵敏度极高。但是由于灵敏度高带来的副作用就是交叉污染问题难以克服，在加热、振荡、加样等核酸提取的过程中非常微量的液体通过气溶胶的方式扩散到空气中，造成样品之间交叉污染，从而造成假阳性的出现一直是核酸诊断的普及的最大障碍之一。
发明内容
本发明提供一种结构简单、操作方便、自动化程度高、样品之间交叉污染的概率小、检测灵敏度高的一种核酸纯化装置。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种核酸纯化装置，包括底板、振动模块、开门机构、试管架、试管、磁分离模块和控制模块，所述振动模块包括振动台；所述开门机构包括第一电动机、第二电动机、第一同步带、滑块、滑块座、滑轨、主动轮、从动轮、螺杆和顶块，所述滑块座固定于滑轨上，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述第一电动机固定于所述滑块上，所述第二电动机固定于滑块座上，所述第一同步带与所述第二电动机相连接，再穿过所述滑块，并与所述滑块相啮合，所述主动轮与所述第一电动机相连接，所述从动轮与主动轮相啮合，所述螺杆一端与从动轮相连接，另一端与顶块相连接；所述试管架包括管架、弹簧和弹簧支架，所述管架上设有九个弹簧支架，所述两个相邻的弹簧支架之间设有相互重叠的上夹紧片和下夹紧片，所述上夹紧片和下夹紧片上设有五个矩形通孔，所述管架上位于所述两个相邻的弹簧支架之间的下方设有六个长条形通孔，所述每个弹簧支架内部设有弹簧，所述弹簧一端固定于上夹紧片上，另一端固定于下夹紧片上，所述上夹紧片和下夹紧片受弹力方向相反，所述上夹紧片一端与所述顶块相抵触；所述试管包括软管和硬管，所述硬管一端呈开口状，所述软管两端均呈开口状，所述软管一端套装在所述硬管的开口端，所述硬管设于所述上夹紧片和下夹紧片下方，所述软管夹在上夹紧片和下夹紧片之间，并与所述上夹紧片和下夹紧片相垂直；所述磁分离模块设于所述振动台下方；所述第一电动机和第二电动机分别与所述控制模块电连接。
所述振动模块还包括第三电动机和偏心轴，所述第三电动机固定于所述底板上，所述振动台与所述偏心轴相连接，并通过偏心轴固定块固定于所述底板上。
所述核酸纯化装置还包括扫描模块，所述扫描模块包括扫描器、第一钩子、第二钩子和连接板，所述连接板与所述滑块座相连接，所述扫描器固定于所述连接板上，所述第一钩子通过弹簧扭钩固定于所述滑块座上，所述第二钩子固定于滑块上。
所述磁分离模块包括加热板、磁钢座、磁钢、第四电动机、第五电动机、X向导轨、两根Z向导轨、X向支撑板和Z向支撑板，所述滑块座架设于两根Z向导轨上，所述底板在竖直方向上固定有丝杠，所述第四电动机设于所述丝杠上，所述Z向支撑板与X向导轨相连接，所述X向导轨通过X向支撑板与所述加热板相连接，所述第五电动机通过第二同步带和X向拖动块与所述X向支撑板传动连接，所述磁钢座设于所述加热板上方，所述磁钢设于所述磁钢座上，所述加热板上设有加热孔，所述第四电动机和第五电动机分别与所述控制模块电连接。
所述管架两端各设有一个凸块，所述凸块中间处设有一个销孔，所述振动台上设有波珠螺丝支架和定位销，所述定位销插入销孔内，所述波珠螺丝支架上设有两个波珠螺丝，并侧向穿过所述波珠螺丝支架与所述凸块相抵触。
所述管架上位于相邻两个弹簧支架之间设有平衡支撑杆，所述平衡支撑杆上端套装有轴承，所述轴承外部套装有平衡杆，所述平衡杆可绕平衡支撑杆转动，所述平衡杆两端各设有一个销轴，一个销轴套装在上夹紧片上，另一个销轴套装在下夹紧片上，所述弹簧支架上方覆盖有支架上盖。
所述硬管底部设有一斜面，所述磁钢上部设有与所述斜面倾斜角度相配合的切面。
所述硬管上部外表面上设有一圈上突筋，所述软管下部内表面上设有一圈下突筋，所述软管下部套装在所述硬管上部，所述下突筋卡于所述上突筋下方，所述软管上部外表面设有一圈挡筋，所述上突筋下方设有一台阶，所述台阶下方设有若干竖筋。
所述软管采用硅胶或者橡胶或者乳胶材料制成。
所述硬管采用PP或者PC或者ABS或者PB材料制成。
本发明所带来的有益效果是：
本发明中，所述核酸纯化装置包括底板、振动模块、开门机构、试管架、试管和磁分离模块，所述底板用于将整个核酸纯化装置固定在操作平台上；所述振动模块可以将提取液和样本混合均匀；所述试管包括软管和硬管，将试管装载在试管架上，并通过开门机构控制试管的开启或者闭合，一般只有在加液或者抽液时试管处于打开状态，因此很好地解决了在加热、振荡、加样等核酸提取的过程中非常微量的液体通过气溶胶的方式扩散到空气中，造成样品之间交叉污染的问题，进一步保证了纯化的质量；所述磁分离模块将通过细胞裂解液裂解细胞，再从细胞中游离出来的核酸分子被特异地吸附到磁性颗粒表面，而蛋白质等杂质不被吸附而留在溶液中，反应一定时间之后，再在磁场作用下，使磁性颗粒与液体分开，回收颗粒，再用洗脱液洗脱即可以得到纯净的提取物；所述核酸纯化装置还包括扫描模块，在纯化开始之前采集试管是否放置在试管架上、放置了多少数量的试管架或者什么位置放置了试管等信息，进而方便后面的操作程序。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明所述核酸纯化装置正面的结构示意图。
图2为本发明所述核酸纯化装置背面的结构示意图。
图3为本发明所述试管架的爆炸图。
图4为本发明所述试管的结构示意图。
图5为本发明所述试管的剖面图。
图中部件名称对应的标号如下：
1、底板；2、控制模块；3、振动台；4、第一电动机；5、第二电动机；6、第一同步带；7、滑块；8、滑块座；9、滑轨；10、主动轮；11、从动轮；12、螺杆；13、顶块；14、管架；15、弹簧；16、弹簧支架；17、上夹紧片；18、下夹紧片；19、矩形通孔；20、长条形通孔；21、软管；22、硬管；23、第三电动机；24、偏心轴；25、偏心轴固定块；26、扫描器；27、第一钩子；28、第二钩子；29、连接板；30、弹簧扭钩；31、加热板；32、磁钢座；33、磁钢；34、第四电动机；35、第五电动机；36、X向导轨；37、Z向导轨；38、X向支撑板；39、Z向支撑板；40、丝杠；41、X向拖动块；42、加热孔；43、凸块；44、销孔；45、波珠螺丝支架；46、定位销；47、波珠螺丝；48、平衡支撑杆；49、轴承；50、平衡杆；51、销轴；52、支架上盖；53、斜面；54、切面；55、上突筋；56、下突筋；57、挡筋；58、台阶；59、竖筋。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详述：
作为本发明所述核酸纯化装置的实施例，如图1、图2、图3、图4和图5所示，包括底板1、振动模块、开门机构、试管架、试管、磁分离模块和控制模块2，所述振动模块包括振动台3；所述开门机构包括第一电动机4、第二电动机5、第一同步带6、滑块7、滑块座8、滑轨9、主动轮10、从动轮11、螺杆12和顶块13，所述滑块座8固定于滑轨9上，所述滑块7与所述滑轨9滑动连接，所述第一电动机4固定于所述滑块7上，所述第二电动机5固定于滑块座8上，所述第一同步带6与所述第二电动机5相连接，再穿过所述滑块7，并与所述滑块7相啮合，所述主动轮10与所述第一电动机4相连接，所述从动轮11与主动轮10相啮合，所述螺杆12一端与从动轮11相连接，另一端与顶块13相连接；所述试管架包括管架14、弹簧15和弹簧支架16，所述管架14上设有九个弹簧支架16，所述两个相邻的弹簧支架16之间设有相互重叠的上夹紧片17和下夹紧片18，所述上夹紧片17和下夹紧片18上设有五个矩形通孔19，所述管架14上位于所述两个相邻的弹簧支架16之间的下方设有六个长条形通孔20，所述每个弹簧支架16内部设有弹簧15，所述弹簧15一端固定于上夹紧片17上，另一端固定于下夹紧片18上，所述上夹紧片17和下夹紧片18受弹力方向相反，所述上夹紧片17一端与所述顶块13相抵触；所述试管包括软管21和硬管22，所述硬管22一端呈开口状，所述软管21两端均呈开口状，所述软管21一端套装在所述硬管22的开口端，所述硬管22设于所述上夹紧片17和下夹紧片18下方，所述软管21夹在上夹紧片17和下夹紧片18之间，并与所述上夹紧片17和下夹紧片18相垂直；所述磁分离模块设于所述振动台3下方；所述第一电动机4和第二电动机5分别与所述控制模块2电连接。所述试管的软管21部分通过上夹紧片17和下夹紧片18夹紧封口，减小样品之间的交叉污染，在需要加液或者抽液时，第二电动机5带动主动轮10转动，进而促使从动轮11转动带动螺杆12直线运动，使顶块13顶住上夹紧片17，使上夹紧片17和下夹紧片18产生一定位移，此时，所述软管21端口处于打开状态，可进行加液或者抽液，需要关闭时反向操作即可。
本实施例中，所述振动模块还包括第三电动机23和偏心轴24，所述第三电动机23固定于所述底板1上，所述振动台3与所述偏心轴24相连接，并通过偏心轴固定块25固定于所述底板1上。所述第三电动机23带动偏心轴即带动振动台3在水平位置振动，进而实现振动操作。
本实施例中，所述核酸纯化装置还包括扫描模块，所述扫描模块包括扫描器26、第一钩子27、第二钩子28和连接板29，所述连接板29与所述滑块座8相连接，所述扫描器26固定于所述连接板29上，所述第一钩子27通过弹簧扭钩30固定于所述滑块座8上，所述第二钩子28固定于滑块7上。当所述扫描模块跟随滑块7在滑轨9上直线运动时，安装在试管架上每一横排的试管依次穿过所述两个扫描器26之间，通过扫描器26反射接收的原理确认试管是否安装到位或者是否安装了试管。
本实施例中，所述磁分离模块包括加热板31、磁钢座32、磁钢33、第四电动机34、第五电动机35、X向导轨36、两根Z向导轨37、X向支撑板38和Z向支撑板39，所述滑块座8架设于两根Z向导轨37上，所述底板1在竖直方向上固定有丝杠40，所述第四电动机34设于所述丝杠40上，所述Z向支撑板39与X向导轨36相连接，所述X向导轨36通过X向支撑板38与所述加热板31相连接，所述第五电动机35通过第二同步带（图中未示出）和X向拖动块41与所述X向支撑板38传动连接，所述磁钢座32设于所述加热板31上方，所述磁钢33设于所述磁钢座32上，所述加热板31上设有加热孔42，所述第四电动机34和第五电动机35分别与所述控制模块2电连接。
本实施例中，所述管架14两端各设有一个凸块43，所述凸块43中间处设有一个销孔44，所述振动台2上设有波珠螺丝支架45和定位销46，所述定位销46插入销孔44内，所述波珠螺丝支架45上设有两个波珠螺丝47，并侧向穿过所述波珠螺丝支架45与所述凸块43相抵触。
本实施例中，所述管架14上位于相邻两个弹簧支架16之间设有平衡支撑杆48，所述平衡支撑杆48上端套装有轴承49，所述轴承49外部套装有平衡杆50，所述平衡杆50可绕平衡支撑杆48转动，所述平衡杆50两端各设有一个销轴51，一个销轴51套装在上夹紧片17上，另一个销轴套装在下夹紧片18上，所述弹簧支架16上方覆盖有支架上盖52。
本实施例中，所述硬管22底部设有一斜面53，所述磁钢33上部设有与所述斜面倾斜角度相配合的切面54。所述斜面53可使磁珠在最短时间最短距离吸附到斜面53上，磁珠被集中吸附在斜面53的时候，可进行抽液，抽液管在硬管22底部，而磁珠不会被吸走，同时，也方便了清洗步骤，提取物始终在试管内，避免了与外界接触，欲抽取提取物时，在斜面53上方加入检测液，检测液将磁珠沿着斜面53冲刷至硬管22底部，方便了磁珠的提取。
本实施例中，所述硬管22上部外表面上设有一圈上突筋55，所述软管21下部内表面上设有一圈下突筋56，所述软管21下部套装在所述硬管22上部，所述下突筋56卡于所述上突筋55下方，所述软管21上部外表面设有一圈挡筋57，所述上突筋55下方设有一台阶58，所述台阶58下方设有七条竖筋59。所述上突筋55和下突筋56使软管21更好地套装在硬管22上，并且不易脱落。
本实施例中，所述软管21采用硅胶材料制成。
本实施例中，所述硬管22采用PP材料制成。
当然，所述上夹紧片和下夹紧片上也可以设有四个或者六个或者七个矩形通孔，相应的，所述管架上位于所述两个相邻的弹簧支架之间的下方也可以设有五个或者七个或者八个长条形通孔；所述台阶下方也可以设有四条或者五条或者六条或者八条竖筋；所述软管也可以采用橡胶或者乳胶材料制成；所述硬管也可以采用PC或者ABS或者PB材料制成。那么，也都在本发明保护范围之内，这里不再一一赘述。
Claims (10)
1.一种核酸纯化装置，其特征在于包括底板、振动模块、开门机构、试管架、试管、磁分离模块和控制模块，所述振动模块包括振动台；所述开门机构包括第一电动机、第二电动机、第一同步带、滑块、滑块座、滑轨、主动轮、从动轮、螺杆和顶块，所述滑块座固定于滑轨上，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述第一电动机固定于所述滑块上，所述第二电动机固定于滑块座上，所述第一同步带与所述第二电动机相连接，再穿过所述滑块，并与所述滑块相啮合，所述主动轮与所述第一电动机相连接，所述从动轮与主动轮相啮合，所述螺杆一端与从动轮相连接，另一端与顶块相连接；所述试管架包括管架、弹簧和弹簧支架，所述管架上设有九个弹簧支架，所述两个相邻的弹簧支架之间设有相互重叠的上夹紧片和下夹紧片，所述上夹紧片和下夹紧片上设有五个矩形通孔，所述管架上位于所述两个相邻的弹簧支架之间的下方设有六个长条形通孔，所述每个弹簧支架内部设有弹簧，所述弹簧一端固定于上夹紧片上，另一端固定于下夹紧片上，所述上夹紧片和下夹紧片受弹力方向相反，所述上夹紧片一端与所述顶块相抵触；所述试管包括软管和硬管，所述硬管一端呈开口状，所述软管两端均呈开口状，所述软管一端套装在所述硬管的开口端，所述硬管设于所述上夹紧片和下夹紧片下方，所述软管夹在上夹紧片和下夹紧片之间，并与所述上夹紧片和下夹紧片相垂直；所述磁分离模块设于所述振动台下方；所述第一电动机和第二电动机分别与所述控制模块电连接。
2.如权利要求1所述的核酸纯化装置，其特征在于所述振动模块还包括第三电动机和偏心轴，所述第三电动机固定于所述底板上，所述振动台与所述偏心轴相连接，并通过偏心轴固定块固定于所述底板上。
3.如权利要求2所述的核酸纯化装置，其特征在于所述核酸纯化装置还包括扫描模块，所述扫描模块包括扫描器、第一钩子、第二钩子和连接板，所述连接板与所述滑块座相连接，所述扫描器固定于所述连接板上，所述第一钩子通过弹簧扭钩固定于所述滑块座上，所述第二钩子固定于滑块上。
4.如权利要求3所述的核酸纯化装置，其特征在于所述磁分离模块包括加热板、磁钢座、磁钢、第四电动机、第五电动机、X向导轨、两根Z向导轨、X向支撑板和Z向支撑板，所述滑块座架设于两根Z向导轨上，所述底板在竖直方向上固定有丝杠，所述第四电动机设于所述丝杠上，所述Z向支撑板与X向导轨相连接，所述X向导轨通过X向支撑板与所述加热板相连接，所述第五电动机通过第二同步带和X向拖动块与所述X向支撑板传动连接，所述磁钢座设于所述加热板上方，所述磁钢设于所述磁钢座上，所述加热板上设有加热孔，所述第四电动机和第五电动机分别与所述控制模块电连接。
5.如权利要求4所述的核酸纯化装置，其特征在于所述管架两端各设有一个凸块，所述凸块中间处设有一个销孔，所述振动台上设有波珠螺丝支架和定位销，所述定位销插入销孔内，所述波珠螺丝支架上设有两个波珠螺丝，并侧向穿过所述波珠螺丝支架与所述凸块相抵触。
6.如权利要求5所述的核酸纯化装置，其特征在于所述管架上位于相邻两个弹簧支架之间设有平衡支撑杆，所述平衡支撑杆上端套装有轴承，所述轴承外部套装有平衡杆，所述平衡杆可绕平衡支撑杆转动，所述平衡杆两端各设有一个销轴，一个销轴套装在上夹紧片上，另一个销轴套装在下夹紧片上，所述弹簧支架上方覆盖有支架上盖。
7.如权利要求1-6任一项所述的核酸纯化装置，其特征在于所述硬管底部设有一斜面，所述磁钢上部设有与所述斜面倾斜角度相配合的切面。
8.如权利要求7所述的核酸纯化装置，其特征在于所述硬管上部外表面上设有一圈上突筋，所述软管下部内表面上设有一圈下突筋，所述软管下部套装在所述硬管上部，所述下突筋卡于所述上突筋下方，所述软管上部外表面设有一圈挡筋，所述上突筋下方设有一台阶，所述台阶下方设有若干竖筋。
9.如权利要求8所述的核酸纯化装置，其特征在于所述软管采用硅胶或者橡胶或者乳胶材料制成。
10.如权利要求9所述的核酸纯化装置，其特征在于所述硬管采用PP或者PC或者ABS或者PB材料制成。
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