CN105316211A - 一种多管振荡装置及其在核酸提取中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多管振荡装置，其包括：盒体，其底部设有若干安装离心管的通孔；手持式的盒盖，其与所述盒体配合形成固定盒体内的离心管的振荡盒；以及下端与涡旋仪连接、上端与振荡盒的底部固定连接并对振荡盒内的若干离心管内装的样品进行振荡与摇匀的振荡栓。该多管振荡装置具有易操作、低成本、高效率、便携式的特点，其在核酸提取中具有广泛的应用性和实用性。

Description

一种多管振荡装置及其在核酸提取中的应用

技术领域

本发明涉及一种振荡装置，特别是涉及一种多管振荡装置及其在核酸提取中的应用。

背景技术

在化学实验室和分子生物学实验室中，样品的摇匀处理、样品的振荡处理属于经常有的实验操作。现有常见的摇匀、振荡操作是借助涡旋仪进行的。普通涡旋仪的操作使用很简单，技术人员手持离心管并抵住涡旋仪的振荡头即可实现离心管的振荡与摇匀。因此，尽管现有的普通涡旋仪对处理少量样品比较方便，但是当需要处理的样品数量较大时，由于需要实验人员一直手持离心管，一管一管地依次进行振荡，不仅效率很低，而且工作强度也较大。此外，分子生物学实验大都要求对批量生物样品处理效果的均一性，然而这种一管一管地处理离心管，操作人员每次操作的随机性较大，很容易导致操作结果的差异性，从而给最终的实验结果带来一定的误差。

为了解决大量样品的摇匀、振荡操作，市面上开始出现了自动化的多管振荡器。该设备能够同时容纳多个离心管，可以实现大量样品的摇匀、振荡操作。但是与普通涡旋仪相比，自动化的多管振荡器不仅价格昂贵，而且为了减少在实验台上工作时的颤动以及震荡引起的移动，振荡器被赋予了较大的体积和配重。这直接导致振荡器在不同实验室之间甚至同一实验室内的不同实验台之间的搬动极为不便。尤其是对于已经配备有一台或多台普通涡旋仪的实验室来讲，再增加一台价格昂贵的自动化多管振荡器，不仅另外大量地占用了有限的实验室空间，增加了大量的设备成本，而且导致现有资源例如普通漩涡仪不能被充分利用，造成资源浪费。

出于这种考虑，本发明的发明人进行了研究，目的是解决相关领域现有技术所暴露出来的问题，期望提供一种易操作、低成本、高效率、便携式的多管振荡装置及其在核酸提取中的应用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种多管振荡装置，其不仅能较好地实现大量样品的摇匀、振荡，而且能节约设备成本、减少资源浪费。

本发明的又一目的在于提供所述多管振荡装置在核酸提取中的应用。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种多管振荡装置，其包括：

盒体，其底部设有若干安装离心管的通孔；

手持式的盒盖，其与所述盒体配合形成固定盒体内的离心管的振荡盒；以及

下端与涡旋仪连接、上端与振荡盒的底部固定连接并对振荡盒内的若干离心管内装的样品进行振荡与摇匀的振荡栓。

根据本发明的一个优选实施例，所述振荡栓包括钝头螺栓和紧固螺帽，钝头螺栓通过紧固螺帽与振荡盒的底部固定。

振荡栓是振荡时振荡盒与普通涡旋仪直接接触的部位。也就是说，振荡盒是通过振荡栓抵住普通涡旋仪的头进行振荡的。钝头螺栓和紧固螺帽有利于高效传递振荡作用力，提高振荡效果。另外，钝头螺栓和紧固螺帽还不容易对振荡盒造成破坏，不伤害普通涡旋仪的振荡头。所述钝头螺栓和紧固螺帽优选为金属材质。

根据本发明的一个优选实施例，所述振荡栓固定在所述振荡盒底部的中心位置。这种设置方式有利于振荡栓将振荡力传递到振荡盒的各个位点，样品混合更加均匀。振荡盒的底部为对称形状，例如可以是圆形或方形，振荡栓位于振荡盒底部的中心位置。

根据本发明的一个优选实施例，所述通孔围绕着振荡盒底部的中心呈对称分布。这样的设置能够保证与各个通孔卡接的离心管在振荡时受力均匀，从而使得多管样品振荡、摇匀后效果的均一性。

根据本发明的一个优选实施例，所述盒体的底部设置的通孔的数量为10～100个，优选为20～50个。如果通孔的数量较少，那么装置的工作效率不高；如果通孔的数量过多，装置的体积就过大，不仅不方便手持，而且易引起振荡效果变弱。

根据本发明的一个优选实施例，所述盒体的底部设置的通孔的直径为5mm～50mm，优选为5mm～15mm。这种设置可以使得实验室里通用的1.5ml或5ml离心管的锥状底部可以很好地卡接在通孔内，离心管的锥状底部的部分暴露在振荡盒的外面，从而既能够使离心管稳固地固定在振荡盒内，又方便观察离心管内液体的振荡情况。

根据本发明的一个优选实施例，所述离心管包括上大下小的锥状底部，离心管的锥状底部卡接在盒体的通孔内。所述离心管包括塑料离心管、玻璃离心管或钢制离心管，所述离心管内可盛装样品的体积可以为1ml～50ml，优选为1.5ml、2ml、5ml、15ml或50ml。

根据本发明的一个优选实施例，所述离心管由环烯烃类共聚物树脂制成。

环烯烃共聚物树脂是具有环状烯烃结构的非晶性透明共聚高分子。本发明的发明人经大量试验和创造性劳动发现，采用该树脂制作的离心管，不仅结实耐用，不易损坏，而且在振荡的过程中，其对于核酸样品具有很好的保护作用。

根据本发明的一个优选实施例，所述振荡栓向下凸出离心管的锥状底部的长度为10～40mm，优选为20～30mm。

振荡栓向下凸出离心管的锥状底部的长度是本发明需要考虑的重要方面。凸出长度太短，不利于振荡栓将振荡力传递到振荡盒，各个样品振荡或摇匀的效果不好；凸出长度太长，即不利于手持操作，也容易损坏振荡栓。本发明的发明人经大量试验和创造性劳动发现，安装后的振荡栓向下凸出离心管的锥状底部的长度可以为10～40mm，优选为20～30mm。

根据本发明的一个优选实施例，所述盒体和盒盖采用不易变形的塑料材质或轻金属材质。可以列举的用于本发明所述塑料材质的实例包括但不限于：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚环烯烃共聚物树脂。可以列举的用于本发明所述轻金属材质的实例包括但不限于：铝、钛或其合金。

根据本发明的一个优选实施例，所述盒体为透明的塑料盒体，所述盒盖为透明的塑料盒盖。透明的塑料盒体和透明的塑料盒盖有利于观察振荡盒内的离心管的振荡情况。

根据本发明的一个优选实施例，所述盒盖的高度与盒体的高度相等，且盒盖的内表面与盒体的外表面紧密贴合。盒盖贴合在盒体上后，没有多余的空间，能更好地固定离心管。

根据本发明的一个优选实施例，所述样品中包括玻璃珠，所述样品中包括直径为150～1180微米的玻璃珠；优选地，所述样品包括直径为150～212微米和710～1180微米两种规格的玻璃珠。所述玻璃珠的作用是通过机械剪切力裂解细菌。本发明的发明人发现，在本发明的装置中利用包含直径为150～1180微米的玻璃珠能够有效地裂解细菌以提取核酸分子。优选地，同时使用直径为150～212微米和710～1180微米两种规格的玻璃珠，不仅具有能够裂解不同大小的细菌的作用，而且针对同一种细菌，两种尺寸的玻璃珠能够提高接触面积，减少接触死角从而提供全面、充分的、高效率的机械剪切力，使得细菌裂解效果更好。

根据本发明的另一方面，本发明提供了所述多管振荡装置在核酸提取中的应用。利用本发明的装置提取核酸，不仅工作效率远高于常规手持单个离心管通过涡旋仪进行振荡、摇匀的操作，而且核酸提取的效果不低于自动化的多管振荡器的效果。

在本发明中，所述的样品可以来自包含培养的细菌或者临床标本中的细菌的溶液。

在本发明中，所述的“核酸”术语是总括表示核糖核酸(即RNA)、脱氧核糖核酸(即DNA)、肽核酸(即PNA)、甲基磷酸酯核酸、S-低聚、cDNA和cRNA，以及任何低聚核苷酸和多核苷酸等、核酸及核酸类似体的术语，这样的核酸可以是天然存在的，也可以是人工合成的。

本发明的装置通过一个下端与普通涡旋仪连接的振荡栓，将设有若干离心管的振荡盒与普通涡旋仪连接后进行振荡与摇匀工作。与现有技术相比，本发明的一种多管振荡装置具有以下优点：由于能够借助实验室现有的涡旋仪进行大量样品的振荡、摇匀，不仅减少了资源浪费，节约了成本，而且很好地节约了实验室的空间；另外，振荡盒内能够容纳多个离心管(可以多达几十个)，使得批量样品的处理效率和处理效果得到显著提高，可以达到自动化多管振荡器的工作效率和效果。除此之外，该多管振荡装置移动方便、省力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见，下面简述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示是本发明的一个优选实施例的多管振荡装置的结构示意图。

图2所示是图1的俯视结构示意图。

图3所示是应用本发明的一种多管振荡装置提取核酸后的电泳效果图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

如附图1所示为本发明的一个优选实施例。在本实施例中，该多管振荡装置主要包括盒体1、手持式的盒盖2和连接涡旋仪5的振荡栓4。其中，盒体1与手持式的盒盖2配合形成固定盒体1内的离心管3的振荡盒，振荡栓4的下端与涡旋仪连接、上端与振荡盒的底部固定连接并对振荡盒内的若干离心管内装的样品进行振荡与摇匀。

在本实施例中，盒体1的底面为112mm×80mm的长方形，在盒体1上设有若干个通孔1.1，在通孔1.1中插入离心管3，如附图2所示。

在一个优选的实施例中，离心管3的下部设有上大下小的锥状底部3.1。离心管3通过该锥状底部3.1卡接在盒体1的通孔1.1内，且锥状底部3.1凸出盒体1的底面。

在一个优选的实施例中，通孔围绕着盒体1底面的中心呈对称分布，但通孔1.1在盒体1上的排布方式不限于此，在不影响涡旋仪5对离心管3内的液体的振荡、摇匀作用的前提下，任何其它的排布方式都是可行的。

作为优选地，在盒体1底面的中心位置连接有振荡栓4。将振荡栓4设置在振荡盒底部的中心位置，有利于对安装在盒体1内的所有的离心管3内的液体起到相对均匀的振荡、摇匀作用。

在本实施例中，振荡盒底部即盒体1的底面，分布有35个圆形通孔1.1。倘若设置的通孔1.1的数量太少，会导致样本处理的速度不高。虽然设置的通孔1.1的数量尽量多时，可以提高样本处理的通量。但由于通孔1.1的数量超过100个时，包括盒体1、盒盖2和离心管3的振荡盒的体积必然增大，不利于手持操作。另外，振荡盒内放置过多的样本，由于涡旋仪5的负荷有限，会导致振荡处理效率下降。

在本实施例中，对于应用直径为1.5ml的离心管3的振荡盒，通孔1.1的孔径为8mm。在一个实施例中，通孔1.1的孔径可以设在5mm～50mm范围内，这可以使1.5ml～50ml的不同规格的离心管3的锥形底部3.1卡在通孔1.1内以达到固定的目的，并利于观察离心管3的锥形底部3.1中的溶液的振荡状态。

在本实施例中，对于应用1.5ml的离心管3的振荡盒，振荡盒的深度为32mm。这样当离心管3插放在通孔1.1内时，离心管3的顶部正好与盒盖2齐平。当盖上盒盖2进行振荡操作时，离心管3的锥形底部3.1卡在盒体1的通孔内，离心管3的顶部被盒盖2压紧。这样离心管3就能够稳固地固定在振荡盒内。涡旋仪5的振荡就能够充分传达到该盒体1内的离心管3上，离心管3得到充分的振荡，其效果优于直接手持一个离心管抵在普通涡旋仪上振荡的效果。

在另一个优选的实施例中，为了使盒盖2能够更好地紧盖在盒体1上压紧离心管3，设置盒盖2的高度与盒体1的高度相等。这样，盒盖2的内壁紧贴盒体1的外壁。能够对离心管3起到很好的压紧作用，使离心管3被很好地固定住，在涡旋仪5工作时离心管3内的样品可得到充分的振荡混匀。另外，盒盖2也是实验人员手持的部位，尺寸大小满足能够用单只手把握操作的要求。

在本实施例中，设置的盒盖2和盒体1的高度均为32mm。

作为优选地，为了使振荡栓4与盒体1之间的连接牢固，振荡栓4包括钝头的螺栓和紧固螺帽，钝头的螺栓通过紧固螺帽与振荡盒的底部固定。优选振荡栓4为金属材质，且振荡栓4设在盒体1底面的中心，这有利于涡旋仪5的振荡动作通过振荡栓4有效传导到振荡盒，且均匀传导到振荡盒的各个位置。

在一个优选的实施例中，振荡栓4的向下凸出的长度超过振荡盒内的离心管3的锥状底部露出盒体1的底面的长度。优选地，振荡栓4的向下凸出的长度超过离心管3的锥状底部10～40mm，以方便手持操作。振荡栓4的螺栓的末端钝头是为了保护普通的涡旋仪5的振荡头，同时使涡旋仪5的振荡动作稳定均衡得传导到振荡盒上。

在本实施例中，振荡栓4的向下凸出的长度超过离心管3的锥状底部25mm。

在另一个优选的实施例中，离心管3是由透明的环烯烃类共聚物树脂制成。

在另一个优选的实施例中，所述盒体和盒盖均采用不易变形的透明塑料材质制成。这样不仅能够减低振荡盒的重量，从而减轻实验人员手持操作的负担，而且可以减轻普通的涡旋仪5的工作负荷，将有效的工作负荷聚焦到更多数量的离心管3上。另外，透明的塑料方便观察离心管3内的样品的状态。

在本实施例中，盒体1和盒盖2的材质均采用透明的聚甲基丙烯酸甲酯制成。

本发明的一种多管振荡装置，一方面能够容纳多个离心管3，可以操作大通量的样品；另一方面通过振荡盒的多孔设计、深度考虑、振荡栓4的长度设计以及盒体1与盒盖2和振荡栓4三者之间的结合设计，可以让普通涡旋仪5的振荡力高效均匀地传导到振荡盒及里面的各个装有样品的离心管3内。这样样品处理效率显著提高，完全可以达到自动化多管振荡器的效率。

另外，本发明的多管振荡装置自身不需要能源支持，而是借助实验室现有的普通的涡旋仪5来工作。这可以在实验室不增加额外仪器的情况下，采用原来的普通的涡旋仪5不仅能快速处理少量样品或者处理需瞬时振荡的样品，又可在原来的普通的涡旋仪5上结合本发明的多管振荡装置来处理大批量的样本或者处理需要较长时间振荡的样品。这样既优化又节约了实验室的资源，节省了成本和空间，又能提高样品处理的效率。

在一个具体的应用中，采用本发明的一种多管振荡装置进行阴沟肠杆菌的核酸的快速提取。首先取过夜培养的阴沟肠杆菌的5个菌落，分别放入到5个离心管内用Tris-EDTA缓冲液(即TE缓冲液，PH8.0)振荡悬浮，各管内分别加入两种规格玻璃珠(200μm直径和900μm直径，质量比为4∶1)。然后将这5个离心管(样本编号1”～5”)同时放入本实施例中的盒体1内(具体地讲：取其中4个离心管置入盒体1的四个角的通孔内，另外1个离心管置入振荡盒底部的中心位置的通孔内，即振荡栓的固定位置)，并用盒盖2压紧，将该多管振荡装置在普通的涡旋仪(QL-901Vortex。其林贝尔出产)上振荡5min。然后把经振荡处理过的离心管置于90℃的水浴中加热10min，以12000转/分转速离心，取上清备用。使用基于ampC基因的上游引物和下游引物配制50μl体系的扩增混合液，加入2μl上清作为PCR模板。PCR程序：94℃，5min；30个循环(94℃，1min；50℃，30S；72℃，1min)；72℃，7min延伸。

配制2％的琼脂糖凝胶，分别从5管PCR产物中取5μl加到琼脂糖凝胶上，恒压100伏跑电泳，照相，电泳结果见附图3。

从附图3中可以看到，5管提取核酸的PCR结果均较强而且核酸扩增非常均一，这说明利用本发明的多管振荡装置用于提取核酸，不仅效率高、结果均一，而且比直接手持离心管振荡提取核酸节省许多时间。

由此可见，利用本发明的一种多管振荡装置进行核酸提取，一方面达到了利用自动化多管振荡器进行核酸提取的相同效果，但是性价比却更高；另一方面比利用手持单个离心管借助于普通涡旋仪进行核酸提取的效果更好，但是提取效率却更高，因此本发明的一种多管振荡装置具有易操作、低成本、高效率、便携式的特点，其在核酸提取中具有广泛的应用性和实用性。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (13)

1.一种多管振荡装置，其包括：

盒体，其底部设有若干安装离心管的通孔；

手持式的盒盖，其与所述盒体配合形成固定盒体内的离心管的振荡盒；以及

下端与涡旋仪连接、上端与振荡盒的底部固定连接并对振荡盒内的若干离心管内装的样品进行振荡与摇匀的振荡栓。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述振荡栓包括钝头螺栓和紧固螺帽，钝头螺栓通过紧固螺帽与振荡盒的底部固定。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述振荡栓固定在所述振荡盒底部的中心位置。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的装置，所述通孔围绕着振荡盒底部的中心呈对称分布。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述盒体的底部设置的通孔的数量为10～100个，优选为20～50个。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的装置，其特征在于，所述盒体的底部设置的通孔的直径为5mm～50mm，优选为5mm～15mm。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的装置，其特征在于，所述离心管包括上大下小的锥状底部，离心管的锥状底部卡接在盒体的通孔内。

8.根据权利要求7中所述的装置，其特征在于，所述振荡栓向下凸出离心管的锥状底部的长度为10～40mm，优选为20～30mm。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的装置，其特征在于，所述离心管由环烯烃类共聚物树脂制成。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的装置，其特征在于，所述盒体和盒盖由不易变形的塑料材质或轻金属材质制成；优选地，所述盒体和盒盖由透明的不易变形的塑料材质制成。

11.根据权利要求1～10中任意一项所述的装置，其特征在于，所述盒盖的高度与盒体的高度相等，且盒盖的内表面与盒体的外表面紧密贴合。

12.根据权利要求1～11中任意一项所述的装置，其特征在于，所述样品中包括直径为150～1180微米的玻璃珠；优选地，所述样品包括直径为150～212微米和710～1180微米两种规格的玻璃珠。

13.权利要求1～12中任意一项所述的装置在核酸提取中的应用。