CN105543089A - 一种磁珠法核酸提取装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁珠法核酸提取装置，磁珠法核酸提取装置包括深孔板、磁吸机构、位置移动机构和震荡机构；磁吸机构包括磁棒固定底座以及活动设置在磁棒固定底座上的磁棒；位置移动机构包括滚珠丝杠和驱动电机，滚珠丝杠的两端分别连接磁棒固定底座和驱动电机；震荡机构包括载架以及与载架相连接的震荡主机；磁棒固定底座、滚珠丝杠及驱动电机均位于载架的内部；深孔板可拆卸的设置在载架的上表面上。本发明提供的磁珠法核酸提取装置通过位置移动机构能够实现逐层溶液处理，磁分离时间缩短，磁吸附彻底且不带走磁珠，同时本装置能够使溶液转移、磁吸、震荡都在同一位置进行，从而避免机械抓手进行深孔板的板间转移，进而减少磁吸附时间和成本。

Description

一种磁珠法核酸提取装置及方法

技术领域

本发明涉及核酸提取装置技术领域，更为具体地说，涉及一种磁珠法核酸提取装置及方法。

背景技术

随着基因检测、个性化给药、产前诊断等的普及，在生物行业各领域都追求高通量、自动化的今天，传统DNA提取方法的局限越来越明显。由于磁珠法提取核酸能够实现自动化提取，进行大批量操作，并且操作简单、用时短，因而磁珠法提取核酸越来越受到重视。

一般的，磁珠法提取核酸的提取步骤主要包括：(1)裂解；(2)结合；(3)洗涤；(4)分离。具体的描述为细胞或组织在裂解液作用下将DNA/RNA释放出来，经过表面修饰的超顺磁性氧化硅纳米磁珠与所释放出的DNA/RNA进行特异性结合，形成核酸-磁珠复合物。在核酸-磁珠复合物中加入洗涤液，洗去非特异性吸附的蛋白质等杂质，去除杂质的核酸-磁珠复合物在磁场条件下分离富集磁珠，最后得到欲提取的核酸物质。在核酸提取的过程中裂解、洗涤及分离步骤的完成均需要混匀，因此提取核酸的装置需要具备震荡功能。

目前，磁珠与样品液的分离方法主要有两类，一类是通过棒状磁铁和一次性外套的配合使用，完成磁珠的收集，磁珠收集完成后将磁珠逐排从一种试剂转移到另一种试剂，从而完成核酸的提取。另一种方法是将深孔板每个孔内的磁性微粒通过磁性分离装置逐排吸附在侧壁上或底部，借助移液机械臂将试剂注入或转移来完成不同试剂的处理，进而同一孔内完成一个样本的核酸提取过程。

以上两种方法在磁珠吸附去除废液时容易带走磁珠，因而致使磁分离的可控性差。在进行磁吸附时需要逐排完成，且加样、移液、样本混匀、洗涤混匀、分离混匀与磁吸不同步，需要借助孔板抓手转移到振荡器上完成，时间统筹性不强，成本要求高。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁珠法核酸提取装置及方法，以解决背景技术所述的核酸提取装置需要逐排移动操作完成磁吸附而使时间统筹性不强的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种磁珠法核酸提取装置，所述磁珠法核酸提取装置包括深孔板、磁吸机构、位置移动机构和震荡机构；其中，

所述磁吸机构包括磁棒固定底座以及活动设置在所述磁棒固定底座上的磁棒；

所述位置移动机构包括滚珠丝杠和驱动电机，所述滚珠丝杠的两端分别连接所述磁棒固定底座和所述驱动电机；

所述震荡机构包括载架以及与所述载架相连接的震荡主机；

所述磁棒固定底座、所述滚珠丝杠及所述驱动电机均位于所述载架的内部；

所述深孔板可拆卸的设置在所述载架的上表面上。

优选地，所述磁珠法核酸提取装置还包括支撑座以及设置在所述支撑座上的固定底座，所述震荡主机贯穿所述支撑座，且所述驱动电机设置在所述固定底座上。

优选地，所述磁珠法核酸提取装置还包括导向轨道，所述导向轨道的数量为4条，且所述导向轨道均匀的设置在所述固定底座上。

优选地，所述震荡主机包括电机主轴、偏心柱和连接座，其中，所述偏心柱的两端分别连接所述电机主轴和所述连接座，所述连接座与所述载架的底端相连接。

优选地，所述震荡主机还包括光电传感器以及设置在所述电机主轴上的光电挡柱，所述光电传感器和所述光电挡柱的位置相对应。

优选地，所述载架的竖直侧边上设置有上限位光电和下限位光电，所述上限位光电和所述下限位光电均位于所述载架的内部，其中，所述上限位光电靠近所述载架的顶端；所述下限位光电与所述驱动电机的顶部平齐。

优选地，所述磁棒固定底座上还设置有光电挡片，所述光电挡片与所述上限位光电配合使用。

优选地，所述深孔板为方形，且所述深孔板上规则设置有反应管，所述反应管的周围等距离的均匀分布四个所述磁棒。

优选地，所述反应管与所述磁棒的关系为：M＝N+X+Y+1，其中，M为所述磁棒的数量；N为所述反应管的数量；X为所述反应管的排数；Y为所述反应管的列数。

本发明还提供了一种磁珠法核酸提取装置进行核酸提取的方法，所述方法包括：

S01：设定试验程序；

S02：在深孔板中加入裂解溶液和样本，启动震荡主机，根据设定的时间使载架进行震荡，混匀；

S03：混匀结束后，载架恢复原位，震荡结束；

S04：震荡结束后，在深孔板中加入磁珠进行反应并震荡；

S05：反应完毕后，停止震荡，驱动电机控制磁棒固定底座上升，使磁棒到达深孔板的反应管之间进行磁珠吸附，磁棒的上升高度能够根据液面高度自由调节；

S06：驱动电机控制磁棒固定底座下降，使吸附到反应管壁上的磁珠富集到反应管的底部；

S07：移去废液，驱动电机控制磁棒固定底座恢复原位；

S08：在深孔板的反应管中加入其它试剂，并进行震荡混匀；

S09：混匀结束后，加入有机溶液或无机溶液，并进行震荡混匀；

S10：混匀结束后，控制磁棒固定底座上升，使磁珠富集到试剂中的有机溶液层或无机溶液层，并逐层去除废液，得到磁珠-核酸复合物；

S11：驱动电机控制磁棒固定底座恢复原位后，在所述磁珠-核酸复合物中加入反应液，震荡混匀，得到磁珠和核酸；

S12：混匀结束后，控制磁棒固定底座上升，使磁珠富集到试剂的底部，将核酸转移，完成核酸的提取。

本发明提供了一种磁珠法核酸提取装置，所述磁珠法核酸提取装置包括深孔板、磁吸机构、位置移动机构和震荡机构；其中，所述磁吸机构包括磁棒固定底座以及活动设置在所述磁棒固定底座上的磁棒；所述位置移动机构包括滚珠丝杠和驱动电机，所述滚珠丝杠的两端分别连接所述磁棒固定底座和所述驱动电机；所述震荡机构包括载架以及与所述载架相连接的震荡主机；所述磁棒固定底座、所述滚珠丝杠及所述驱动电机均位于所述载架的内部；所述深孔板可拆卸的设置在所述载架的上表面上。本发明提供的磁珠法核酸提取装置通过载架和震荡主机为磁珠法核酸提取装置提供震荡混匀的功能，使样本混匀、洗涤混匀及分离混匀等都通过震荡加强混匀效果并加快混匀速度；位置移动机构的上下移动能够带动与滚珠丝杠相连接的磁棒固定底座进行精确的上下移动，从而使磁棒固定底座上的磁棒位于深孔板中溶液的不同层面并为磁珠提供磁吸力，进而便于溶液中废液的逐层去除等操作，且在溶液处理时不会带走磁珠；位置移动机构和震荡机构在不同阶段的配合使用，使得溶液转移、磁吸、震荡都在同一位置进行，从而避免机械抓手进行深孔板的板间转移，进而减少磁吸附时间和成本。

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作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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它的附图。

图1是本发明实施例提供的磁珠法核酸提取装置的结构图；

图2是本发明实施例提供的磁珠法核酸提取装置中磁吸机构的结构图；

图3是本发明实施例提供的磁珠法核酸提取装置中位置移动机构的结构图；

图4是本发明实施例提供的磁珠法核酸提取装置中震荡机构的结构图；

图5是本发明实施例提供的磁珠法核酸提取装置中震荡主机的结构图；

图6是本发明实施例提供的磁珠法核酸提取装置中电机主轴的结构图；

图7是本发明实施例提供的磁珠法核酸提取装置提取核酸的流程图；

图示说明：

1-载架，2-磁棒固定底座，3-深孔板，4-导向轨道，5-滚珠丝杠，6-驱动电机，7-固定底座，8-震荡主机，9-支撑座，11-上限位光电，12-下限位光电，21-磁棒，22-光电挡片，31-反应管，51-螺母，52-螺杆，81-电机主轴，82-偏心柱，83-光电传感器，84-光电挡柱，85-连接座。

具体实施方式

本发明实施例提供的磁珠法核酸提取装置及方法，解决了背景技术所述的核酸提取装置需要逐排移动操作完成磁吸附而使时间统筹性不强的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

请参考附图1，附图1示出了本发明提供的磁珠法核酸提取装置的结构示意图。本发明提供的磁珠法核酸提取装置包括深孔板3、磁吸机构、位置移动机构和震荡机构；

具体的，由于深孔板3的类型不同，如48深孔板，96深孔板，PCR孔板，因此，为便于更换不同类型的深孔板3，深孔板3可拆卸的设置在载架1的上表面上。

磁吸机构包括磁棒固定底座2以及活动设置在磁棒固定底座2上的磁棒21，请参考附图2。由于磁珠的磁吸附力由磁棒21提供，因此，越靠近磁棒21的顶端磁吸附力越大。在进行磁吸附时，反应管31的周围等距离的均匀分布四个磁棒21，以便于磁棒21能够从不同的方向为磁珠提供均匀磁力，并且使对磁珠的吸附力不随磁珠富集而衰减，从而达到磁珠在反应管31上具有较强的附着力，进而便于磁棒21在尽可能短的时间内将液体中的磁珠或微磁珠吸附在反应管31上。

另外，在选取磁棒21时，磁棒21的磁力不宜过大，否则当磁吸完成且磁棒21远离微磁珠后，磁棒21所产生的剩余磁力会在微磁珠之间发生作用，导致后续的反应中不易混匀。

磁棒固定底座2上的磁棒21可以根据所选择的深孔板3的形状及反应管31在深孔板3上的排列设置不同数量及排列的磁棒21。为便于磁棒21的排列，磁棒21可拔插式的设置在磁棒固定底座2上。

由于深孔板3的形状不同，因此磁棒21的排布也就不同。当深孔板3为方形时，磁棒21的数量与反应管31的数量存在一定的关系，设定M为所述磁棒21的数量，N为所述反应管31的数量，X为所述反应管31的排数，Y为所述反应管31的列数，由反应管31的周围均匀分布四个磁棒21能够得到磁棒21与反应管31的数量关系为M＝N+X+Y+1。上述数量关系仅适用于方形的深孔板3，但本发明并不局限于方形的深孔板3，其余反应管31排布的深孔板3均在本发明的保护范围内。

位置移动机构包括滚珠丝杠5和驱动电机6，滚珠丝杠5的两端分别连接磁棒固定底座2和驱动电机6，具体请参考附图3。驱动电机6为磁吸机构的上下移动提供动力。滚珠丝杠5又包括螺母51和螺杆52，螺母51和螺杆52通过内循环或外循环方式连接，如内置滚珠连接，配套的内牙外丝旋转连接等，从而能够在驱动电机6的带动下通过螺母51和螺杆52配套旋转使磁棒固定底座2在上下方向均能移动，进而实现核酸提取时与震荡机构的配合使用。

震荡机构包括载架1以及与载架1相连接的震荡主机8，具体请参考附图4。载架1能够为深孔板3的放置提供支撑，同时为保护磁棒固定底座2、滚珠丝杠5及驱动电机6在实验过程中或本磁珠法核酸提取装置闲置时不受损伤，磁棒固定底座2、滚珠丝杠5及驱动电机6均位于载架1的内部。震荡主机8为载架1和深孔板3的震荡提供动力，以实现核酸提取时的震荡功能。

进一步，本发明实施例提供的震荡机构还包括设置在载架1的竖直侧边上的上限位光电11和下限位光电12，且上限位光电11和下限位光电12均位于所述载架1的内部。其中，上限位光电11靠近载架1的顶端，而下限位光电12与驱动电机6的顶部平齐。磁棒固定底座2上还设置有光电挡片22，光电挡片22与上限位光电11配合使用。磁棒固定底座2带动磁棒21向上移动时，当上限位光电11检测到磁棒固定底座2上的光电挡片22时，则驱动电机6就停止电力驱动，从而使磁棒固定底座2停止移动，磁棒21不会将深孔板3顶出，从而起到保护的作用。因而，光电挡片22与上限位光电11的配合使用能够限定磁吸机构上下移动的有效孔间距。磁棒固定底座2带动磁棒21向下移动时，当下限位光电12检测到磁棒固定底座2上的光电挡片22时，则驱动电机6就停止电力驱动，从而使磁棒固定底座2停止移动，磁棒固定底座2恢复到初始位置，因此，下限位光电12用于判断磁吸机构是否位于初始位置。上限位光电11、下限位光电12及光电挡片22的使用，使得磁棒固定底座2能够准确的停止，从而起到保护装置安全的作用。

本发明提供的磁珠法核酸提取装置还包括支撑座9，震荡主机8贯穿支撑座9。支撑座9用于支撑本发明的整个装置。更进一步，支撑座9上还设置有固定底座7，驱动电机6设置在固定底座7。固定底座7能够为驱动电机6的放置提供一个支撑力。由于固定底座7的支撑，使得驱动电机6和震荡主机8的振动互不影响，进而磁吸附和震荡也不会相互影响。

本发明提供的磁珠法核酸提取装置还包括导向轨道4，导向轨道4设置在固定底座7上。磁吸机构通过驱动电机6的推动，在螺母51和螺杆52配套旋转作用下沿着导向轨道4在上下方向上直线移动，进而为深孔板3提供磁力。进一步，导向轨道4共有4条，且4条均匀的设置在固定底座7上，从而使磁吸机构能够稳定的上下移动。

请参考附图5，附图5示出了本发明提供的磁珠法核酸提取装置中震荡主机8的结构图。在本发明中，震荡主机8包括电机主轴81、偏心柱82和连接座85，其中，偏心柱82的两端分别连接电机主轴81和连接座85，而连接座85与载架1的底端相连接。在电力的驱动作用下，电机主轴81产生偏心旋转，从而带动偏心柱82发生偏心运动，进而使与连接座85相连接的载架1震荡，完成核酸提取时所需要的震荡功能。

更进一步，电机主轴81上设置有光电挡柱84，震荡主机8内部设置有光电传感器83，光电挡柱84和光电传感器83相互配合使用，请参考附图6。电机主轴81发生偏心旋转时，光电挡柱84随着电机主轴81的偏心旋转而转动，震荡主机8内部的光电传感器83能够检测到光电挡柱84，当光电挡柱84位于光电传感器83的感应点位置时，载架1及深孔板3回到初始位置，完成震荡。因此，光电挡柱84和光电传感器83的配合使用能够用于偏心位置的定位及计数。

由于在核酸提取时需要在不同的提取阶段将各种溶剂或物质添加到反应管31中，因而反应管31中的液面高度是不同的，进而磁珠在反应管31中的位置也就不同。为便于磁棒21在不同的提取阶段对磁珠进行吸附，因此，需要确定磁棒21在反应管31之间的位置。本发明提供的磁珠法核酸提取装置能够根据反应管31中液面的高度调节磁棒固定底座2的上下移动距离，从而使磁棒21为磁珠提供最大的磁力。根据反应管31中液面的高度调节磁棒固定底座2的上下移动距离的过程为：本装置检测到反应管31中液面的高度，并将检测数值发送给驱动电机6，进而驱动电机6控制磁棒固定底座2的上下移动。由于滚珠丝杠5由螺母51和螺杆52组成，因此，磁棒固定底座2的移动距离能够精确到0.1mm，进而在转移废液时，磁棒21高出液面位置或使磁棒21在分层液相物体不同层面的位置精确移动，从而有利于逐层去除废液，磁分离时间缩短，磁吸附彻底且不带走磁珠。

本发明实施例还提供磁珠法核酸提取装置进行核酸提取的方法，通过使用该方法能够一次性完成96个样本的制备。请参考附图7，附图7示出了本发明实施例提供的磁珠法核酸提取装置提取核酸的流程图，核酸的提取方法包括：

S01：设定试验程序，该试验程序包括试验步骤、震荡时间等；

S02：取一次性枪头在深孔板中加入裂解溶液和样本，启动震荡主机，根据设定的时间使载架和深孔板进行震荡，混匀；

S03：混匀结束后，电机主轴上的光电挡柱84位于光电感应传感器83的感应点位置，从而使载架和深孔板恢复原位，震荡结束；

S04：震荡结束后，在深孔板中加入磁珠进行反应并按照设定程序进行震荡混匀；

S05：反应完毕后，停止震荡，驱动电机控制磁棒固定底座上升，使磁棒到达深孔板的反应管之间进行磁珠吸附，磁棒上升的距离由反应管中液面高度确定；

S06：反应管中的磁珠被吸附到反应管的侧壁上，此时驱动电机控制磁棒固定底座下降，使吸附到反应管壁上的磁珠富集到反应管的底部，并形成一团；

S07：使用一次性枪头移去废液，磁珠留在反应管中，驱动电机控制磁棒固定底座恢复原位，此时磁棒不再为反应管中的磁珠提供磁力；

S08：在深孔板的反应管中加入其它试剂，并进行震荡混匀；

S09：混匀结束后，加入有机溶液或无机溶液，并再次进行震荡混匀；

S10：再次混匀结束后，控制磁棒固定底座上升，使磁珠富集到试剂中的有机溶液层或无机溶液层，并使用一次性枪头逐层去除废液，得到磁珠-核酸复合物；

S11：驱动电机控制磁棒固定底座恢复原位后，在磁珠-核酸复合物中加入反应液，震荡混匀，得到磁珠和核酸；

S12：混匀结束后，控制磁棒固定底座上升，使磁珠富集到试剂的底部，使用一次性枪头将核酸转移，完成核酸的提取。

在上述核酸提取过程中，本发明实施例提供的磁珠法核酸提取装置通过震荡主机8能够实现载架1和深孔板3的震荡，从而实现样本混匀、洗涤混匀及分离混匀，并加速混匀速度、增强混匀效果。在核酸的提取过程中，磁吸机构和位置移动机构在需要磁吸的阶段共同实现磁珠的吸附，且不需要深孔板3之间的板间转移。由于位置移动机构和震荡机构在不同阶段的配合使用，使得溶液转移、磁吸、震荡都在同一位置进行，从而避免机械抓手进行深孔板的板间转移，进而减少磁吸附时间和成本。另外，本发明实施例提供的上限位光电11、下限位光电12及光电挡片22的使用，使得磁棒固定底座2能够准确的停止，从而起到保护装置安全的作用。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁珠法核酸提取装置，其特征在于，所述磁珠法核酸提取装置包括深孔板(3)、磁吸机构、位置移动机构和震荡机构；其中，

所述磁吸机构包括磁棒固定底座(2)以及活动设置在所述磁棒固定底座(2)上的磁棒(21)；

所述位置移动机构包括滚珠丝杠(5)和驱动电机(6)，所述滚珠丝杠(5)的两端分别连接所述磁棒固定底座(2)和所述驱动电机(6)；

所述震荡机构包括载架(1)以及与所述载架(1)相连接的震荡主机(8)；

所述磁棒固定底座(2)、所述滚珠丝杠(5)及所述驱动电机(6)均位于所述载架(1)的内部；

所述深孔板(3)可拆卸的设置在所述载架(1)的上表面上。

2.根据权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于，所述磁珠法核酸提取装置还包括支撑座(9)以及设置在所述支撑座(9)上的固定底座(7)，所述震荡主机(8)贯穿所述支撑座(9)，且所述驱动电机(6)设置在所述固定底座(7)上。

3.根据权利要求2所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于，所述磁珠法核酸提取装置还包括导向轨道(4)，所述导向轨道(4)的数量为4条，且所述导向轨道(4)均匀的设置在所述固定底座(7)上。

4.根据权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于，所述震荡主机(8)包括电机主轴(81)、偏心柱(82)和连接座(85)，其中，

所述偏心柱(82)的两端分别连接所述电机主轴(81)和所述连接座(85)，

所述连接座(85)与所述载架(1)的底端相连接。

5.根据权利要求4所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于，所述震荡主机(8)还包括光电传感器(83)以及设置在所述电机主轴(81)上的光电挡柱(84)，所述光电传感器(83)和所述光电挡柱(84)的位置相对应。

6.根据权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于，所述载架(1)的竖直侧边上设置有上限位光电(11)和下限位光电(12)，所述上限位光电(11)和所述下限位光电(12)均位于所述载架(1)的内部，其中，

所述上限位光电(11)靠近所述载架(1)的顶端；

所述下限位光电(12)与所述驱动电机(6)的顶部平齐。

7.根据权利要求6所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于，所述磁棒固定底座(2)上还设置有光电挡片(22)，所述光电挡片(22)与所述上限位光电(11)配合使用。

8.根据权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于，所述深孔板(3)为方形，且所述深孔板(3)上规则设置有反应管(31)，所述反应管(31)的周围等距离的均匀分布四个所述磁棒(21)。

9.根据权利要求8所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于，所述反应管(31)与所述磁棒(21)的关系为：M＝N+X+Y+1，其中，M为所述磁棒(21)的数量；N为所述反应管(31)的数量；X为所述反应管(31)的排数；Y为所述反应管(31)的列数。

10.一种如权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置进行核酸提取的方法，其特征在于，所述方法包括：

S01：设定试验程序；

S02：在深孔板中加入裂解溶液和样本，启动震荡主机，根据设定的时间使载架进行震荡，混匀；

S03：混匀结束后，载架恢复原位，震荡结束；

S04：震荡结束后，在深孔板中加入磁珠进行反应并震荡；

S05：反应完毕后，停止震荡，驱动电机控制磁棒固定底座上升，使磁棒到达深孔板的反应管之间进行磁珠吸附，磁棒的上升高度能够根据液面高度自由调节；

S06：驱动电机控制磁棒固定底座下降，使吸附到反应管壁上的磁珠富集到反应管的底部；

S07：移去废液，驱动电机控制磁棒固定底座恢复原位；

S08：在深孔板的反应管中加入其它试剂，并进行震荡混匀；

S09：混匀结束后，加入有机溶液或无机溶液，并进行震荡混匀；

S10：混匀结束后，控制磁棒固定底座上升，使磁珠富集到试剂中的有机溶液层或无机溶液层，并逐层去除废液，得到磁珠-核酸复合物；

S11：驱动电机控制磁棒固定底座恢复原位后，在所述磁珠-核酸复合物中加入反应液，震荡混匀，得到磁珠和核酸；

S12：混匀结束后，控制磁棒固定底座上升，使磁珠富集到试剂的底部，将核酸转移，完成核酸的提取。