CN103394410B - 一种位置可调节的智能磁力架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位置可调节的智能磁力架。包括横向移动机构和纵向移动机构；横向移动机构包括运动平台支架和设于运动平台支架的两端的主动带轮和从动带轮；主动带轮与主动轮电机相连接；主动带轮和从动带轮与同步齿形带相啮合；运动平台支架上还设线性导轨，线性导轨上设有磁铁固定架，磁铁固定架上设有若干个磁铁；磁铁固定架与同步齿形带相连接；纵向移动机构包括固定轴升降电机，固定轴升降电机固定在电机安装板上；固定轴升降电机可使运动平台支架做上下运动。由于磁力架可上下运动，首先使磁力架对不同厂家磁珠的适应性大大提高，避免了磁铁磁性过大而导致磁珠团聚的现象。由于磁力架可左右移动，实现了自动化设备中加样与吸附的同时进行，提高了自动化设备样品处理的速度，节省大量时间并提高实验成功率。

Description

一种位置可调节的智能磁力架

技术领域

本发明涉及一种位置可调节的智能磁力架，属于分子生物学领域。

背景技术

随着分子生物学的发展进步，临床诊断及生物实验所处理的样品数量也越来越大，自动化设备的使用率随之增加。核酸提取是分子生物学中一个非常重要的方面，目前在自动化设备中使用磁珠法进行核酸提取的技术日臻成熟，应用日益广泛。在用磁珠法进行核酸提取的过程中需要完成磁珠的收集、释放、转移等不同步骤，在这个过程中磁力架起着非常重要的作用，对实验的成功与否影响重大。

目前磁珠与样品液的分离方法，主要有两类：一类是通过磁棒和磁套的相对运动实现磁珠收集、释放、转移，从而完成核酸提取。专利ZL200620054569.7即采用该方法。通过磁珠的转移与配套试剂盒使用，磁套用于隔离磁铁与试剂，是一次性耗材，此方法中的仪器与试剂盒构成了封闭式系统。

另一种方法是用一次性枪头吹吸或振荡完成磁珠混匀，用孔板抓手转移孔板到固定磁力架位置吸附磁珠，再用一次性枪头完成液体的转移来实现核酸提取，目前市面上的很多全自动液体工作站均采用这种方法。

以上两种方法中磁力架对不同磁珠的适配性靠吸附时间来控制，因而自适性差。另外，加样、移液与磁吸附时间不同步，时间统筹性不强。

发明内容

本发明的目的是提供一种位置可调节的智能磁力架，本发明基于批量处理反应管例如96深孔板或PCR孔板，可实现生物实验过程中对磁珠的吸附，同时生物实验中的各种反应均在同一位置进行，省去了传统磁吸附过程中的孔板转移的步骤，从而节省了大量时间并提高实验成功率；此外还可实现由配套程序控制的磁珠吸附力的智能调节，满足不同的磁珠体系对磁力的需求。

本发明所提供的一种位置可调节的智能磁力架，它包括横向移动机构；

所述横向移动机构包括运动平台支架和设于所述运动平台支架的两端的主动带轮和从动带轮；所述主动带轮与主动轮电机相连接；所述主动带轮和所述从动带轮与同步齿形带相啮合；所述运动平台支架上还设一线性导轨，所述线性导轨上设有磁铁固定架，所述磁铁固定架上设有若干个磁铁；所述磁铁固定架与所述同步齿形带相连接。

本发明所提供的另一种位置可调节的智能磁力架，它包括纵向移动机构；

所述纵向移动机构包括固定轴升降电机，所述固定轴升降电机固定在电机安装板上；所述固定轴升降电机可使磁铁固定架做上下运动，所述磁铁固定架上设有若干个磁铁；所述磁铁固定架设置在所述运动平台上。

本发明所提供的再一种位置可调节的智能磁力架，它包括横向移动机构和纵向移动机构；

所述横向移动机构包括运动平台支架和设于所述运动平台支架的两端的主动带轮和从动带轮；所述主动带轮与主动轮电机相连接；所述主动带轮和所述从动带轮与同步齿形带相啮合；所述运动平台支架上还设一线性导轨，所述线性导轨上设有磁铁固定架，所述磁铁固定架上设有若干个磁铁；所述磁铁固定架与所述同步齿形带相连接；

所述纵向移动机构包括固定轴升降电机，所述固定轴升降电机固定在电机安装板上；所述固定轴升降电机可使所述运动平台支架做上下运动。

上述的智能磁力架中，所述运动平台支架上设有一升降运动导套，所述电机安装板上设有升降运动导柱；所述升降运动导套与所述升降运动导柱相配合，可使所述运动平台支架平稳地进行上下运动。

上述的智能磁力架中，所述智能磁力架还包括光电传感器和光电挡柱；

所述光电传感器设于所述电机安装板上，所述光电挡柱设于所述运动平台支架上，当所述光电挡柱挡在所述光电传感器中引发信号时，此位置作为纵向运动的起点位置。

上述的智能磁力架中，所述智能磁力架还包括限位光电和光电挡片；

所述光电挡片设于所述磁铁固定架上；所述限位光电设于所述运动平台支架上，当所述光电挡片挡住所述限位光电时，此位置作为横向运动的起点位置。

上述的智能磁力架中，所述同步齿形带通过皮带压板与所述磁铁固定架连接，所述主动轮电机转动可带动所述磁铁固定架沿水平方向运动。

上述的智能磁力架中，所述磁力架包括一固定座和试管托盘；

所述试管托盘可放置在所述固定座上；

所述电机安装板和所述运动平台支架均固定于所述固定座内。

上述的智能磁力架中，所述从动带轮与从动轮轴相连接，所述从动轮轴与设置于所述运动平台支架上的从动轮轴承室相连接。

本发明设置的磁铁的排布和数量可根据所用的试管架的形状及尺寸而设计。

本发明提供的智能磁力架的磁吸附过程如下：

1、使用具有纵向移动机构的磁力架时，当处理单排反应管时，在磁吸附过程中磁珠的吸附力的大小是由磁铁靠近管壁的位置决定的，首先磁力架由初始位置上升，上升的最终位置可根据反应管中液面高度进行调节，使磁力架接近液面以便于用最小的磁吸附力在尽可能短的时间内将液体中的微磁珠吸附到靠近磁铁的反应管侧壁上，磁铁完成吸附磁珠后，磁力架下降到反应板底部侧壁位置，此时磁珠被磁力带动，由反应管的侧壁移动至管底位置，磁吸附过程结束。

2、使用具有横向移动机构的磁力架时，当处理单排反应管时，在磁吸附过程中磁珠的吸附力的大小是由磁铁靠近管壁的位置决定的，首先磁力架沿线性导轨水平运动，逐渐接近反应管侧壁，由于磁铁的磁性作用，尽可能短的时间内将液体中的微磁珠吸附到靠近磁铁的反应管侧壁上，磁吸附过程结束。

3、使用具有横向移动机构和纵向移动机构的磁力架时，反应板位上放置反应板（96孔板），当需要分离磁珠与反应板各管位中的液体时，在磁吸附过程中磁珠的吸附力的大小是由磁铁靠近管壁的位置决定的，首先磁力架由初始位置上升，上升的最终位置可根据反应管中液面高度进行调节，使磁力架接近液面以便于用最小的磁吸附力在尽可能短的时间内将液体中的微磁珠吸附到靠近磁铁的反应管侧壁上，磁铁完成吸附磁珠后，磁力架下降到反应板底部侧壁位置，此时磁珠被磁力带动，由反应管的侧壁移动至管底位置。水平移动磁力架，使磁铁靠近反应管底以增加磁吸附力。当仪器完成反应管中液体的吸取后，控制磁力架下降到初始零点位置。在吸液过程中，磁珠在磁力作用下附着在管底，被吸走的液体中不含磁珠。然后，再更换枪头加入试剂完成吹吸混合，留在管底的磁珠在没有磁力作用下有利于吹吸混合时更均匀，此过程避免了当磁珠吸附在侧壁上时，随着液体的流失，将增加与侧壁的附着力，从而不利于吹吸的混匀。反应结束后，磁力架的再次水平移动，移动至下一排移液管下，从而实现不同孔位间的磁吸附反应，可加入不同试剂重复以上流程，最终得到产物。

本发明具有如下有益效果：

1、由于磁力架可上下运动（纵向），首先使磁力架对不同厂家磁珠的适应性大大提高，避免了磁铁磁性过大而导致磁珠团聚的现象。此外还可通过磁力架的升降高度可实现磁珠快速吸附、使磁珠与样本液的快速分离成为可能；

2、由于磁力架可左右移动（横向），实现了自动化设备中加样与吸附的同时进行，提高了自动化设备样品处理的速度，节省了大量时间并提高了实验成功率。

附图说明

图1为本发明智能磁力架的分解图。

图中各标记如下：

1固定座、2试管托盘、3电机安装板、4固定轴升降电机、5U型光电传感器、6运动平台支架、7升降运动导柱、8升降运动导套、9光电挡柱、10主动轮电机、11主动带轮、12从动带轮、13从动轮轴承室、14同步齿形带、15线性导轨、16磁铁固定架、17皮带压板、18光电挡片、19限位光电、20磁铁、21PCR孔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的位置可调节的智能磁力架包括一固定座1、试管托盘2、纵向移动机构和横向移动机构。其中试管托盘2可放置在固定座1上，且PCR孔板可放置在该试管托盘2上。本发明中的该纵向移动机构包括固定轴升降电机4和升降运动导柱7，该固定轴升降电机4和升降运动导柱7均固定在电机安装板3上，且该电机安装板3固定于固定座1上，且位于试管托盘2的下部。本发明中的横向移动机构包括运动平台支架6和设于该运动平台支架6的两端的主动带轮11和从动带轮12；该主动带轮11与主动轮电机10相连接；该从动带轮12与从动轮轴（图中未示）相连接，且从动轮轴与设置于运动平台支架6上的从动轮轴承室13相连接。主动带轮11和从动带轮12与同步齿形带14相啮合；在该运动平台支架6上还设一个线性导轨15，在线性导轨15上固定有磁铁固定架16，磁铁固定架16与同步齿形带14通过皮带压板17连接传动，在磁铁固定架16上设有多个磁铁20。在运动平台支架6上还设有一升降运动导套8，升降运动导套8可沿升降运动导柱7导向运动，动力由固定轴升降电机4提供，以推动运动平台支架6及其附属结构上下移动。

本发明的智能磁力架还包括U型光电传感器5和光电挡柱9，其中U型光电传感器5设于电机安装板3上，光电挡柱9设于运动平台支架6上，以实现对固定轴升降电机4的初始位置及上下运动距离的确定。

本发明的智能磁力架还包括限位光电19和光电挡片18，其中光电挡片18设于磁铁固定架16上，限位光电设19设于运动平台支架6上，且靠近从动带轮12端，以实现对主动轮电机10的初始位置及水平运动距离的确定。

使用本发明智能磁力架进行磁珠吸附的过程如下：

全自动液体工作站移液枪取枪头后吸液给PCR孔板21的第一排孔，开始加入样品和微磁珠进行反应，此时磁铁20的位置在PCR孔板21的左下方，主动轮电机10运动位置在Home位，即光电挡片18挡在限位光电19中间时为水平方向运动的“0”点位置；固定轴升降电机4运动位置在Home位，即光电挡柱9挡在U型光电传感器5中间时为竖直方向运动的“0”点位置；反应完毕，主动轮电机10按程序设定方向转动，通过皮带压板17将同步齿形带14与磁铁固定架16连接传动，此时同步齿形带14靠从动带轮12和从动轮轴承室13处于张紧状态，使固定在磁铁固定架16上的磁铁20沿线性导轨15的导向方向运动到PCR孔板21第一排孔与第二排孔中间位置下方，固定轴升降电机4启动，带动运动平台支架6及所带传动部件沿升降运动导柱7和升降运动导套8的导向方向上升运动到接近PCR孔板21中孔内液面位置，此时磁铁20的磁力作用于与其相邻的4个孔位，磁力的大小需根据微磁珠的被吸附性及孔内液面高度进行调节，固定磁力的永磁铁作用于微磁珠的磁力与距离、吸附时间及在不同液体内的运动阻尼相关。开始磁吸附，将液体里悬浮的微磁珠吸附到靠近磁铁20一侧的管壁上，固定轴升降电机4启动，带动运动平台支架6及所带传动部件沿升降运动导柱7和升降运动导套8的导向方向下降运动到接近PCR孔板21靠近管底位置，主动轮电机10按程序设定方向转动使磁铁20运动到更贴近第一排孔的位置，使微磁珠被磁力吸附到管底形成一小团，程序控制仪器取一次性枪头到PCR孔板21第一排位置吸取废液，此时磁力作用下的微磁珠不易被吸入废液中而影响实验结果。接下来固定轴升降电机4向下运动到Home位，使微磁珠远离磁力的吸附作用，便于下一步的实验流程中加入不同试剂后的吹吸混匀及反应，注意磁铁20在选取时要考虑磁力不宜过大，否则当磁吸附完成磁铁远离微磁珠后会使微磁珠产生的剩磁作用在微磁珠间，在后续的反应中不易吹吸混匀。

上述是第一排孔磁吸附的完整流程，实施例中的PCR孔板21只用奇数排用于反应位，当第三排进行磁吸附时，磁场力不会对第一排的磁珠产生吸附作用。第三排磁吸附时磁铁20的水平运动位置在PCR孔板21的第三排孔与第四排孔中间位置。在全自动液体工作站上重复以上流程可完成48个样品的单链DNA的制备。

Claims (5)

1.一种位置可调节的智能磁力架，其特征在于：所述磁力架包括横向移动机构和纵向移动机构；

所述横向移动机构包括运动平台支架和设于所述运动平台支架的两端的主动带轮和从动带轮；所述主动带轮与主动轮电机相连接；所述主动带轮和所述从动带轮与同步齿形带相啮合；所述运动平台支架上还设一线性导轨，所述线性导轨上设有磁铁固定架，所述磁铁固定架上设有若干个磁铁，且若干个所述磁铁为一排；所述磁铁固定架与所述同步齿形带相连接以带动所述磁铁固定架沿所述线性导轨做横向运动；

所述纵向移动机构包括固定轴升降电机，所述固定轴升降电机固定在电机安装板上；所述固定轴升降电机可使所述运动平台支架做上下运动；

所述磁力架还包括光电传感器和光电挡柱；所述光电传感器设于所述电机安装板上，所述光电挡柱设于所述运动平台支架上；

所述磁力架还包括限位光电和光电挡片；所述光电挡片设于所述磁铁固定架上；所述限位光电设于所述运动平台支架上，且靠近所述从动带轮。

2.根据权利要求1所述的智能磁力架，其特征在于：所述运动平台支架上设有一升降运动导套，所述电机安装板上设有升降运动导柱；所述升降运动导套与所述升降运动导柱相配合。

3.根据权利要求1或2所述的智能磁力架，其特征在于：所述同步齿形带上设有皮带压板，所述皮带压板与所述磁铁固定架相连接。

4.根据权利要求1或2所述的智能磁力架，其特征在于：所述磁力架包括一固定座和试管托盘；

所述试管托盘可放置在所述固定座上；

所述电机安装板和所述运动平台支架均固定于所述固定座内。

5.根据权利要求1或2所述的智能磁力架，其特征在于：所述从动带轮与从动轮轴相连接，所述从动轮轴与设置于所述运动平台支架上的从动轮轴承室相连接。