CN103756871A - 一种单样本核酸封闭式提取仪 - Google Patents

一种单样本核酸封闭式提取仪 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种单样本核酸封闭式提取仪，包括带有安全门的舱体，舱体内顶面上安装有磁珠移动机构，舱体内底面上安装有试管组，试管组上加工有放置管，放置管内放置有磁棒保护套；所述的舱体侧壁上设置有向外送气的风扇和通风口；所述的磁棒保护套上设置有卡孔；所述的舱体内顶面上安装有试管盖移动机构，所述的磁珠移动机构内的磁棒中心轴线、试管盖移动机构内的开试管盖机械臂中心轴线以及试管组内的试管中心轴线在同一个竖向平面内。本发明实现了避免了样本与样本之间交叉污染，每个步骤完成后都会将该试管继续封闭，避免了试管与试管之间的干扰，从而得到高质量、高纯度的提取结果，提高了核酸的提取效率。

Description

一种单样本核酸封闭式提取仪
技术领域
本发明属于核酸提取领域，涉及核酸提取仪，具体涉及一种单样本核酸封闭式提取仪。
背景技术
酸提取纯化几乎伴随着整个分子生物学研究过程，从最初的目的基因提取到PCR产物纯化或“胶回收”、以及基因克隆中质粒的提取等实验过程，都离不开核酸提取纯化，核酸提取工作基本上是没有任何技术含量的重复劳动。
核酸提取纯化是分子生物研究的起点，因此核酸提取仪应用领域比较广泛，包括基因组学的研究，如动植物、微生物或病毒的DNA或RNA的提取；临床样本分子诊断、CDC；畜牧兽医，如禽流感病毒、猪瘟病毒等；法医的应用，包括毛根、软骨、指甲等DNA的提取纯化。
目前大多数的全自动核酸提取仪均采用磁珠法对核酸进行提取，在提取过程中，试管口都是敞开的，并且都是针对多样本提取设计的试管组，试管组为一个开放的提取平台，试管组上的这些试管上并没有设置试管盖，在核酸提取过程中容易交叉污染，最终的提取结果也是放置在敞口的试管中。并且这些提取设备体积大，成本高，耗材量大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种单样本核酸封闭式提取仪，实现在封闭的条件下对单一的样本进行核酸提取，并能将核酸提取的结果保留在封闭的试管中。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种单样本核酸封闭式提取仪，包括带有安全门的舱体，舱体内顶面上安装有磁珠移动机构，舱体内底面上安装有试管组，试管组上加工有放置管，放置管内放置有磁棒保护套；所述的舱体侧壁上设置有向外送气的风扇和通风口；所述的磁棒保护套上设置有卡孔；
所述的试管组包括依次单列排列的试管，所述的试管包括设置在中间的洗涤试管，设置在洗涤试管前端的裂解试管和设置在洗涤试管后端的洗脱试管，裂解试管放置在裂解加热块内，洗脱试管放置在洗脱加热块内，裂解加热块和洗脱加热块均固定在舱体内的底面上；每个试管上均安装有弹性材料制成的试管盖，试管盖上加工有倒阶梯盲孔；
所述的磁珠移动机构包括安装在舱体顶面上的第一水平运动电机，第一水平运动电机控制基座在舱体顶面上水平运动，基座上加工有导轨，导轨一侧的基座上设置有电机，电机的转轴上安装有传送带，导轨上通过滑块安装有直线电机基座，直线电机支座与传送带连接，电机通过传送带带动直线电机基座在导轨上运动；所述的直线电机基座上固定安装有直线电机，直线电机的转轴上固定有丝杆，直线电机基座上还固定设置有导向杆，导向杆上安装有移动机械臂，移动机械臂上设置有与卡孔配合的卡头，移动机械臂上固结有丝杆法兰，丝杆装配在丝杆法兰内，直线电机的转动带动移动机械臂沿着导向杆运动，丝杆端部固结有磁棒；
所述的舱体内顶面上安装有试管盖移动机构，所述的试管盖移动机构包括安装在舱体顶面上的第二水平运动电机，第二水平运动电机控制基座在舱体顶面上水平运动，基座上加工有导轨，导轨一侧的基座上设置有电机，电机的转轴上安装有传送带，导轨上通过滑块安装有直线电机基座，直线电机支座与传送带连接，电机通过传送带带动直线电机基座在导轨上运动；所述的直线电机基座上固定安装有直线电机，直线电机的转轴上固定有丝杆，直线电机基座上还固定设置有导向杆，导向杆上安装有扣试管盖机械臂，扣试管盖机械臂上固结有丝杆法兰，丝杆装配在丝杆法兰内，直线电机的转动带动扣试管盖机械臂沿着导向杆运动，丝杆端部固结有开试管盖机械臂，开试管盖机械臂上设置有与试管盖上的倒阶梯盲孔相配合的凸缘；
所述的磁珠移动机构内的磁棒中心轴线、试管盖移动机构内的开试管盖机械臂中心轴线以及试管组内的试管中心轴线在同一个竖向平面内。
本发明还具有如下技术特征：
所述的洗涤试管的个数为三个或三个以上。
所述的洗脱试管上设置有预留取样口。
所述的试管盖采用橡胶制成。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明专利与现有的技术相比，实现了在封闭环境中自动化提取单样本核酸的过程，避免了样本与样本之间交叉污染，在提取过程当中，尽可能的减少和空气接触，每个步骤完成后都会将该试管继续封闭，避免了试管与试管之间的干扰，从而得到高质量、高纯度的提取结果，提高了核酸的提取效率。本发明将最终的提取结果保留在封闭的试管中，并预留取样口，有效的减少在提取过程中或提取结束后和空气的接触，从而得到高纯度的提取结果。本发明可以快速提取动植物组织、血液、体液、细菌、刑事检体等样品中的DNA和RNA，广泛的应用于医疗、疾控中心、高校、研究所、质量监督、试剂公司、畜牧、司法等领域。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是图1的正视结构示意图。
图3是磁珠移动机构的结构示意图。
图4是图3的局部剖视结构示意图。
图5是试管盖移动机构的机构示意图。
图6是图5的A-A全剖结构示意图。
图7是试管组的结构示意图。
图8是试管组的正视结构示意图。
图9是洗脱试管结构示意图。
图10是获取磁棒保护套的过程示意图。
图11是复位磁棒保护套的过程示意图。
图12是获取试管盖的过程示意图。
图13是移走试管盖的过程示意图。
图中各个标号的含义为：1-舱体，2-安全门，3-磁珠移动机构，4-试管盖移动机构，5-试管组，6-风扇，7-通风口，8-基座，9-导轨，10-电机，11-传送带，12-滑块，13-直线电机基座，14-直线电机，15-导向杆，16-丝杆，17-丝杆法兰，18-放置管，19-磁棒保护套，20-卡孔；（3-1）-第一水平运动电机，（3-2）-移动机械臂，（3-3）-磁棒，（3-4）-卡头，（4-1）-第二水平运动电机，（4-2）-扣试管盖机械臂，（4-3）-开试管盖机械臂，（4-4）-凸缘，（5-1）-裂解试管，（5-2）-洗涤试管，（5-3）-洗脱试管，（5-4）-试管盖，（5-5）-裂解加热块，（5-6）-洗脱加热块，（5-7）-预留取样口，（5-8）-倒阶梯盲孔。
以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
遵从上述技术方案，如图1至图9所示，本实施例给出一种单样本核酸封闭式提取仪，包括带有安全门2的舱体1，舱体1内顶面上安装有磁珠移动机构3，舱体1内底面上安装有试管组5，试管组5上加工有放置管18，放置管18内放置有磁棒保护套19；所述的舱体1侧壁上设置有向外送气的风扇6和通风口7；所述的磁棒保护套19上设置有卡孔20；
所述的试管组5包括依次单列排列的试管，所述的试管包括设置在中间的洗涤试管5-2，设置在洗涤试管5-2前端的裂解试管5-1和设置在洗涤试管5-2后端的洗脱试管5-3，裂解试管5-1放置在裂解加热块5-5内，洗脱试管5-3放置在洗脱加热块5-6内，裂解加热块5-5和洗脱加热块5-6均固定在舱体1内的底面上；每个试管上均安装有弹性材料制成的试管盖5-4，试管盖5-4上加工有倒阶梯盲孔5-8；
所述的磁珠移动机构3包括安装在舱体1顶面上的第一水平运动电机3-1，第一水平运动电机3-1控制基座8在舱体1顶面上水平运动，基座8上加工有导轨9，导轨9一侧的基座8上设置有电机10，电机10的转轴上安装有传送带11，导轨9上通过滑块12安装有直线电机基座13，直线电机支座13与传送带11连接，电机10通过传送带11带动直线电机基座13在导轨9上运动；所述的直线电机基座13上固定安装有直线电机14，直线电机14的转轴上固定有丝杆16，直线电机基座13上还固定设置有导向杆15，导向杆15上安装有移动机械臂3-2，移动机械臂3-2上设置有与卡孔20配合的卡头3-4，移动机械臂3-2上固结有丝杆法兰17，丝杆16装配在丝杆法兰17内，直线电机14的转动带动移动机械臂3-2沿着导向杆15运动，丝杆16端部固结有磁棒3-3；
所述的舱体1内顶面上安装有试管盖移动机构4，所述的试管盖移动机构4包括安装在舱体1顶面上的第二水平运动电机4-1，第二水平运动电机4-2控制基座8在舱体1顶面上水平运动，基座8上加工有导轨9，导轨9一侧的基座8上设置有电机10，电机10的转轴上安装有传送带11，导轨9上通过滑块12安装有直线电机基座13，直线电机支座13与传送带11连接，电机10通过传送带11带动直线电机基座13在导轨9上运动；所述的直线电机基座13上固定安装有直线电机14，直线电机14的转轴上固定有丝杆16，直线电机基座13上还固定设置有导向杆15，导向杆15上安装有扣试管盖机械臂4-2，扣试管盖机械臂4-2上固结有丝杆法兰17，丝杆16装配在丝杆法兰17内，直线电机14的转动带动扣试管盖机械臂4-2沿着导向杆15运动，丝杆16端部固结有开试管盖机械臂4-3，开试管盖机械臂4-3上设置有与试管盖5-4上的倒阶梯盲孔5-8相配合的凸缘4-4；
所述的磁珠移动机构3内的磁棒3-3中心轴线、试管盖移动机构4内的开试管盖机械臂4-3中心轴线以及试管组5内的试管中心轴线在同一个竖向平面内。
洗涤试管5-2的个数为三个或三个以上。
洗脱试管5-3上设置有预留取样口5-7。
试管盖5-4采用橡胶制成。
需要说明的是磁珠移动机构3和试管盖移动机构4的初始位置均在舱体1内靠近裂解试管5-1的一侧，其中磁珠移动机构3更靠近裂解试管5-1。
本发明的工作过程如下所述：
步骤一，取出已经预封装在试管组5的单份试剂，裂解试管5-1中的试剂中还有磁珠，打开裂解试管5-1上的试管盖5-4，在裂解试管5-1内按照试剂要求，加入相应计量的样本，再扣上试管盖5-4，将已经加好样的试管组5放入舱体1内，裂解试管5-1放置在裂解加热块5-5上，洗脱试管5-3放置在洗脱加热块5-6上，关闭安全门2，打开风扇6。
步骤二，开始裂解过程：根据试剂要求裂解加热块5-5进行加热。
步骤三，获取磁棒保护套19：通过第一水平运动电机3-1将磁珠移动机构3移动至试管组5上的放置管18正上方，通过直线电机14的转动将移动机械臂3-2降至最低处，电机10通过传送带11带动直线电机基座13使得移动机械臂3-2下降，移动机械臂3-2下端的卡头3-4插入磁棒保护套19上的卡孔20内，如图10所示，电机10反向转动带动移动机械臂3-2上升，使磁棒保护套19脱离放置管18。
步骤四，打开裂解试管5-1上的试管盖5-4：通过第二水平运动电机4-1将试管盖移动机构4移动到裂解试管5-1的正上方，通过直线电机14的转动将扣试管盖机械臂4-2升至最高处，电机10通过传送带11带动直线电机基座13使得开试管盖机械臂4-3下降，开试管盖机械臂4-3下端的凸缘4-4插入到试管盖5-4上的到阶梯盲孔5-8内，如图12所示，电机10反向转动带动开试管盖机械臂4-3上升，使试管盖5-4脱离裂解试管5-1，第二水平运动电机4-1带动试管盖移动机构4远离裂解试管5-1至试管盖移动机构4的初始位置，如图13所示。
步骤五，吸附磁珠：通过第一水平运动电机3-1将磁珠移动机构3移动至裂解试管5-1正上方，磁珠移动机构3将磁棒保护套19将移动至裂解试管5-1中，电机10转动带动磁棒保护套19在裂解试管5-1内上下运动混合搅拌，待试剂、磁珠和样本充分混匀，裂解完成后核酸结合在磁珠上，通过直线电机14的转动使得移动机械臂3-2上升，带动磁棒保护套19上升，磁棒3-3相对于磁棒保护套19下降至磁棒保护套19底端，电机10带动磁棒3-3快速下降，使得磁棒保护套19快速下降至裂解试管5-1内的液面处，然后慢速下降至裂解试管5-1底部，裂解试管5-1内的磁珠通过磁棒3-3完全吸附在磁棒保护套19的底部，电机10带动移动机械臂3-2上升，第一水平运动电机3-1将磁珠移动机构3移动至放置管18正上方。
步骤六，扣上裂解试管5-1上的试管盖5-4：通过第二水平运动电机4-1将试管盖移动机构4移动到裂解试管5-1的正上方，电机10通过传送带11带动直线电机基座13使得开试管盖机械臂4-3下降，开试管盖机械臂4-3下端悬挂的试管盖5-4扣在裂解试管5-1上，通过直线电机14的转动将扣试管盖机械臂4-2下降，扣试管盖机械臂4-2顶在试管盖5-4上，此时电机10与直线电机14同时工作，电机10带动扣试管盖机械臂4-2和开试管盖机械臂4-3同时上升，而直线电机14转动控制扣试管盖机械臂4-2沿着导向杆15下降，电机10控制的扣试管盖机械臂4-2上升速度与直线电机控制的扣试管盖机械臂4-2下降速度相等，使得扣试管盖机械臂4-2相对于裂解试管5-1保持静止，而开试管盖机械臂4-3相对于裂解试管5-1上升，这样就使得试管盖5-4脱离开试管盖机械臂4-3，使得试管盖5-4扣在裂解试管5-1上，之后试管盖移动机构4回到初始位置。
步骤七，移动磁珠：按照与步骤四的过程相同的方法打开洗涤试管5-2上的试管盖5-4，磁珠移动机构3运行至洗涤试管5-2的正上方，将吸附有磁珠的磁棒保护套19和磁棒3-3一同伸入洗涤试管5-2内的试剂中，通过直线电机14使得磁棒保护套19相对于磁棒3-3下降，磁珠远离磁棒3-3后失去吸附力，全部落在洗涤试管5-2内关闭裂解加热块5-5的加热。
步骤八，洗涤过程：通过磁棒保护套19在洗涤试管5-2中的上下搅拌运动对磁珠进行洗涤，洗涤次数根据具体的样本要求进行，每次洗涤完成后按照与步骤六的过程相同的方法扣上试管盖5-4。
步骤九，洗脱过程：打开洗脱试管5-3的试管盖5-4，将磁珠移动至洗脱试管5-3，按照试剂和样本的要求洗脱加热块5-6开始加热，将核酸从磁珠上脱离，留在洗脱试管5-3的试剂中，然后通过磁珠移动机构3将磁珠移动至洗涤试管5-2中，洗脱加热块5-6关闭加热，通过试管盖移动机构4将试管盖5-4扣在洗脱试管5-3上，完成单样本核酸的封闭式提取，最后提取的核酸留在封闭的洗脱试管5-3中，防止外界物质对其污染；洗脱试管5-3上设置有预留取样口5-7，预留取样口5-7为通常处于封闭状态，需要取样时只需要将预留取样口5-7折断，即可从预留取样口5-7中取出样品。
步骤十，复位磁棒保护套19：通过第而水平运动电机3-1将磁珠移动机构3移动至试管组5上的放置管18正上方，电机10通过传送带11带动直线电机基座13使得移动机械臂3-2下降，移动机械臂3-2上的磁棒保护套19进入放置管18中，通过直线电机14的转动将移动机械臂3-2相对于磁棒3-3上升，磁棒3-3与磁棒保护套19底部接触，将磁棒保护套19顶开，使得磁棒保护套19上的卡孔20与移动机械臂3-2上的卡头3-4脱离，磁棒保护套19落入放置管18中，如图11所示，磁珠移动机构3回到初始位置，单样本核酸提取过程完成。
效果对比测试：
采用本发明的单样本核酸封闭式提取仪进行核酸提取和普通敞开式核酸提取仪进行比较，采用同批次高浓度阳性样本和阴性样本交替进行试验，提取结果通过实时荧光定量扩增仪进行扩增，测试结果如表1所示，结果显示，单样本核酸封闭式提取仪进行高浓度阳性样本和阴性样本多次交替提取测试结果，阴性样本没有被污染的情况出现，而使用普通敞开式核酸提取仪，有污染的情况出现，证明本发明的单样本核酸封闭式提取仪提取的核酸不会受到外界环境的污染。
表1交替提取测试结果
Figure BDA0000450062160000111
注：上表中“—”表示没有值被测试出来，测试结果为正常，若有值出现，表明会有污染出现。

Claims (4)

1.一种单样本核酸封闭式提取仪，包括带有安全门（2）的舱体（1），舱体（1）内顶面上安装有磁珠移动机构（3），舱体（1）内底面上安装有试管组（5），试管组（5）上加工有放置管（18），放置管（18）内放置有磁棒保护套（19）；其特征在于：所述的舱体（1）侧壁上设置有向外送气的风扇（6）和通风口（7）；所述的磁棒保护套（19）上设置有卡孔（20）；
所述的试管组（5）包括依次单列排列的试管，所述的试管包括设置在中间的洗涤试管（5-2），设置在洗涤试管（5-2）前端的裂解试管（5-1）和设置在洗涤试管（5-2）后端的洗脱试管（5-3），裂解试管（5-1）放置在裂解加热块（5-5）内，洗脱试管（5-3）放置在洗脱加热块（5-6）内，裂解加热块（5-5）和洗脱加热块（5-6）均固定在舱体（1）内的底面上；每个试管上均安装有弹性材料制成的试管盖（5-4），试管盖（5-4）上加工有倒阶梯盲孔（5-8）；
所述的磁珠移动机构（3）包括安装在舱体（1）顶面上的第一水平运动电机（3-1），第一水平运动电机（3-1）控制基座（8）在舱体（1）顶面上水平运动，基座（8）上加工有导轨（9），导轨（9）一侧的基座（8）上设置有电机（10），电机（10）的转轴上安装有传送带（11），导轨（9）上通过滑块（12）安装有直线电机基座（13），直线电机支座（13）与传送带（11）连接，电机（10）通过传送带（11）带动直线电机基座（13）在导轨（9）上运动；所述的直线电机基座（13）上固定安装有直线电机（14），直线电机（14）的转轴上固定有丝杆（16），直线电机基座（13）上还固定设置有导向杆（15），导向杆（15）上安装有移动机械臂（3-2），移动机械臂（3-2）上设置有与卡孔（20）配合的卡头（3-4），移动机械臂（3-2）上固结有丝杆法兰（17），丝杆（16）装配在丝杆法兰（17）内，直线电机（14）的转动带动移动机械臂（3-2）沿着导向杆（15）运动，丝杆（16）端部固结有磁棒（3-3）；
所述的舱体（1）内顶面上安装有试管盖移动机构（4），所述的试管盖移动机构（4）包括安装在舱体（1）顶面上的第二水平运动电机（4-1），第二水平运动电机（4-2）控制基座（8）在舱体（1）顶面上水平运动，基座（8）上加工有导轨（9），导轨（9）一侧的基座（8）上设置有电机（10），电机（10）的转轴上安装有传送带（11），导轨（9）上通过滑块（12）安装有直线电机基座（13），直线电机支座（13）与传送带（11）连接，电机（10）通过传送带（11）带动直线电机基座（13）在导轨（9）上运动；所述的直线电机基座（13）上固定安装有直线电机（14），直线电机（14）的转轴上固定有丝杆（16），直线电机基座（13）上还固定设置有导向杆（15），导向杆（15）上安装有扣试管盖机械臂（4-2），扣试管盖机械臂（4-2）上固结有丝杆法兰（17），丝杆（16）装配在丝杆法兰（17）内，直线电机（14）的转动带动扣试管盖机械臂（4-2）沿着导向杆（15）运动，丝杆（16）端部固结有开试管盖机械臂（4-3），开试管盖机械臂（4-3）上设置有与试管盖（5-4）上的倒阶梯盲孔（5-8）相配合的凸缘（4-4）；
所述的磁珠移动机构（3）内的磁棒（3-3）中心轴线、试管盖移动机构（4）内的开试管盖机械臂（4-3）中心轴线以及试管组（5）内的试管中心轴线在同一个竖向平面内。
2.如权利要求1所述的单样本核酸封闭式提取仪，其特征在于：所述的洗涤试管（5-2）的个数为三个或三个以上。
3.如权利要求1所述的单样本核酸封闭式提取仪，其特征在于：所述的洗脱试管（5-3）上设置有预留取样口（5-7）。
4.如权利要求1所述的单样本核酸封闭式提取仪，其特征在于：所述的试管盖（5-4）采用橡胶制成。
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