CN107058085A - 一种高通量全自动组织研磨仪 - Google Patents

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赵红洲
杨宇
张高英
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Wuhan Bio Technology Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
    • C12M35/04—Mechanical means, e.g. sonic waves, stretching forces, pressure or shear stimuli
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation

Abstract

本发明属于生物科学研究用仪器技术领域，具体涉及一种高通量全自动组织研磨仪，其包括试管底座、电机、行程轮、固定销轴、连杆轴承、转动销轴、连接件、往复光轴、直线轴套、夹紧盘、夹紧旋钮、减震弹簧、底板、机架和机壳。研磨仪设置PLC控制模块，PLC控制模块电连接电机。PLC控制模块设置有触摸控制屏，实现自动化控制。本发明所提供的高通量全自动组织研磨仪使用了全方位超频立体振动研磨模式，避免了水平式研磨、匀浆、超声波处理等传统方法的低速、低效等诸多缺点，可以稳定地裂解并纯化各种类型样品的核酸与蛋白质。

Description

一种高通量全自动组织研磨仪
技术领域
本发明属于生物科学研究用仪器技术领域，具体涉及一种高通量全自动组织研磨仪。
背景技术
细胞破碎技术是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术，是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质的基础。目前已发展了多种细胞破碎方法，以便适应不同用途和不同类型的细胞壁破碎。破碎方法可归纳为机械法和非机械法两大类。机械法包括高压匀浆破碎法、振汤珠击破碎法、高速搅拌珠研磨破碎法、超声波破碎法；非机械法包括渗透压冲击破碎法、冻融破碎法、酶溶破碎法、化学破碎法、去垢剂破碎法。
非机械法一般破碎时间比较长，不适用于样本的快速检测方面。机械法一般操作比较剧烈，其中高压匀浆破碎法和高速搅拌珠研磨破碎法主要用于工业上对各种物质的提取。超声波破碎法由于设备的限制，应用于工业上比较少。振汤珠击破碎法是将等体积的小量组织样本与高密度的研磨球放入可密封的螺旋盖微量管中，再加入缓冲液与稳定成份到，用组织研磨仪高速振动即可。此方法对处理量小且多个样本来说很方便，但对于处理量较大时则无法满足需要。
振汤珠击破碎法的高通量组织研磨仪主要是在装有样本的试管内加入振汤珠，将试管组进行液氮处理后放入仪器上进行水平振荡，以便振汤珠能在试管内击破细胞组织，达到提取其内部核酸的目的。试管组在水平振荡时，仪器会产生大幅度的共振，因此在进行高通量组织研磨仪的结构设计时，需要规避共振的问题，而且振荡的频率不能设置的太高，这严重制约了样本的处理效率，从而导致水平式研磨仍然具有低速、低效等诸多缺点。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种高通量全自动组织研磨仪，其能实现将众多来源(包括土壤、植物和动物的组织/器官、细菌、酵母、真菌、孢子、古生物标本等)的原始DNA、RNA和蛋白质进行快速提取和纯化，能对试验品进行高效大量的加工。该自动化设备使用了全方位超频立体振动研磨模式，避免了水平式研磨、匀浆、超声波处理等传统方法的低速、低效等诸多缺点，可以稳定地裂解并纯化各种类型样品的核酸与蛋白质。
本发明所提供的技术方案如下：
一种高通量全自动组织研磨仪，至少包括：
试管底座；
以及驱动所述试管底座上下振动的驱动机构。
本发明所提供的高通量全自动组织研磨仪采用了竖向振动研磨的方式，避免了水平式研磨、匀浆、超声波处理等传统方法的低速、低效等诸多缺点，可以稳定地裂解并纯化各种类型样品的核酸与蛋白质。进一步结合研磨珠的高频往复振动、撞击、旋转等研制方法，使研磨的样品更加均匀充分，一致性更高，样品彼此之间杜绝交叉污染。
进一步，所述驱动机构包括：
电机；
与所述电机同轴固定设置的行程轮；
与所述行程轮偏心设置的固定销轴；
与所述固定销轴转动连接的连杆轴承；
与所述连杆轴承的另一端接转动连接的转动销轴；
与所述转动销轴转动连接的连接件；
与所述连接件固定连接的往复光轴，所述试管底座与所述往复光轴的另一端固定连接；
以及与所述往复光轴滑动连接的直线轴套，所述直线轴套固定设置。
上述技术方案可以基于电机的水平转动转化为试管底座可控的高频竖向振动，从而实现竖向振动研磨。
进一步的：
所述固定销轴通过第一深沟球轴承与所述连杆轴承转动连接；
所述转动销轴通过第二深沟球轴承与所述连杆轴承的另一端转动连接。
在上述技术方案中深沟球轴承的设置利于连杆轴承带动往复光轴实现上下运动，可以有效降低销轴与连杆轴承的损耗。
进一步的，所述往复光轴远离所述连接件的一端穿过所述试管底座并设置有夹紧盘，所述夹紧盘的上方设置有夹紧旋钮，所述夹紧旋钮与所述往复光轴螺纹连接。
进一步的，夹紧盘设置有与试管对应的限位孔。
上述技术方案可以实现对试管底座中试管的夹紧和定位，避免试管底座中试管在振动过程中的晃动，防止研磨料的溢出。
进一步的，所述试管底座均匀设置有多个试管孔，所述试管孔设置有试管，所述试管内设置有研磨珠。
具体的，研磨珠为氧化锆材料。
进一步的，所述高通量全自动组织研磨仪还包括机架和机壳，其中：
所述直线轴套固定于所述机架上，所述电机固定于所述机架上，所述机架底部设置有多个减震弹簧；
所述机架为铝合金材料，所述机壳为环保型ABS材料。
进一步的，所述减震弹簧固定于底板上。
上述技术方案中，减震弹簧可以吸收驱动机构和试管底座的能量，对仪器整体进行减震。机架和机壳材料可以显著降低仪器的重量。
进一步的，所述机架通过扣位式装配成型，所述机壳一体成型。
上述技术方案可以显著降低仪器的重量，增加牢固性，便于仪器的拆卸、运输及组装，同时减小噪音。
进一步的，所述机架的紧固螺栓通过螺纹胶水注入固定连接，所述机壳的镶嵌部件通过紧固胶水固定连接。
上述技术方案中，镶嵌部件使用紧固胶水固定与紧固螺栓连接部分均采用螺纹胶水注入固定，可使整机结构连接更加稳固，滚动连接部分注入进口润滑脂，大量减少运动摩擦，延长整机使用寿命周期。
进一步的，所述高通量全自动组织研磨仪还包括PLC控制模块，PLC控制模块设置有触摸控制屏，所述PLC控制模块电连接所述电机。
上述技术方案通过PLC控制使用自动化全参数设置方式，分设低速、中速、高速、超速四挡旋转频率，0-120s间歇任意设置时长，针对不同试验品自由选取速率，分析更加精准，更加智能。
本发明的有益效果。
高通量全自动组织研磨仪采用了竖向振动研磨的方式，避免了水平式研磨、匀浆、超声波处理等传统方法的低速、低效等诸多缺点，可以稳定地裂解并纯化各种类型样品的核酸与蛋白质。进一步结合研磨珠的高频往复振动、撞击、旋转等研制方法，使研磨的样品更加均匀充分，一致性更高，样品彼此之间杜绝交叉污染。由于采用了扣位式装配及轻质架体与壳体材料，可以显著降低仪器的重量，便于仪器的拆卸、运输及组装，同时可以有效降低噪音和增加牢固性。基于试管底座试管孔数的设定，单次处理量可以高达32，明显高于同类产品。基于电机驱动，可以实现研磨珠的高频运动和高速研磨。
附图说明
图1是本发明所提供的高通量全自动组织研磨仪的主视图。
图2是本发明所提供的高通量全自动组织研磨仪的侧视图。
附图1、2中，各标号所代表的结构列表如下：
1、试管底座，2、电机，3、行程轮，4、固定销轴，5、连杆轴承，6、转动销轴，7、连接件，8、往复光轴，9、直线轴套，10、夹紧盘，11、夹紧旋钮，12、减震弹簧。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在一个具体实施方式中，如图1、2所示，一种高通量全自动组织研磨仪，包括：试管底座1、电机2、行程轮3、固定销轴4、连杆轴承5、转动销轴6、连接件7、往复光轴8、直线轴套9、夹紧盘10、夹紧旋钮11、减震弹簧12、底板、机架和机壳。研磨仪设置PLC控制模块，PLC控制模块电连接电机2。PLC控制模块设置有触摸控制屏，实现自动化控制。
电机2、行程轮3、固定销轴4、连杆轴承5、转动销轴6、连接件7、往复光轴8和直线轴套9共同组成驱动机构，驱动试管底座1上下振动的驱动机构。驱动机构各部件的连接方式为：电机2与行程轮3同轴固定设置的，行程轮3偏心设置的固定销轴4，固定销轴4转动连接的连杆轴承5，连杆轴承5的另一端接转动连接的转动销轴6，转动销轴6转动连接的连接件7，连接件7固定连接的往复光轴8，试管底座1则与往复光轴8的另一端固定连接，往复光轴8滑动连接直线轴套9，直线轴套9固定设置与机架上。
往复光轴8远离连接件7的一端穿过试管底座1并设置夹紧盘10，夹紧盘10的上方设置有夹紧旋钮11，夹紧旋钮11与往复光轴8螺纹连接。旋紧夹紧旋钮推动夹紧盘向试管底座运动，可以将试管夹紧与夹紧盘和试管底座之间。试管底座1均匀设置有32个试管孔，试管孔设置有试管，试管内设置有氧化锆研磨珠。试管内的研磨珠氧化锆随着试管底座在驱动装置的驱动下做高频往复振动、撞击、旋转，形成剪切力将组织样品进行研磨破碎。
其中，固定销轴4通过设置深沟球轴承与连杆轴承5转动连接，转动销轴6通过设置深沟球轴承与连杆轴承5的另一端转动连接，利于连杆轴承带动往复光轴实现上下运动，可以有效降低销轴与连杆轴承的损耗，增加使用寿命。减震弹簧则设置于底板上，可以吸收驱动机构和试管底座的能量，对仪器整体进行减震机构。
高通量全自动组织研磨仪的机架采用铝合金材料，机壳采用环保型ABS材料，机架通过扣位式装配成型，机壳一体成型，机架的紧固螺栓通过螺纹胶水注入固定连接，机壳的镶嵌部件通过紧固胶水固定连接，显著降低仪器的重量，增加牢固性，便于仪器的拆卸、运输及组装，同时减小噪音，大量减少运动摩擦，延长整机使用寿命周期。机架设置有方形固定仓和圆形固定仓，试管底座在方形固定仓和圆形固定仓之间上下运动。
在本发明所提供的高通量全自动组织研磨仪的工作过程中，电机以2800转/分钟高速运转，带动行程轮和连杆轴承高速运转，连杆轴承与试管底座相连，试管内放置组织样品和研磨珠。连杆轴承带动试管底座上下高频往复运动，试管内的研磨珠随着试管底座一起做高频往复振动、撞击、旋转，形成剪切力将组织样品进行研磨破碎。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高通量全自动组织研磨仪，其特征在于，至少包括：
试管底座(1)；
以及驱动所述试管底座(1)上下振动的驱动机构。
2.根据权利要求1所述的高通量全自动组织研磨仪，其特征在于，所述驱动机构包括：
电机(2)；
与所述电机(2)同轴固定设置的行程轮(3)；
与所述行程轮(3)偏心设置的固定销轴(4)；
与所述固定销轴(4)转动连接的连杆轴承(5)；
与所述连杆轴承(5)的另一端接转动连接的转动销轴(6)；
与所述转动销轴(6)转动连接的连接件(7)；
与所述连接件(7)固定连接的往复光轴(8)，所述试管底座(1)与所述往复光轴(8)的另一端固定连接；
以及与所述往复光轴(8)滑动连接的直线轴套(9)，所述直线轴套(9)固定设置。
3.根据权利要求2所述的高通量全自动组织研磨仪，其特征在于：
所述固定销轴(4)通过第一深沟球轴承与所述连杆轴承(5)转动连接；
所述转动销轴(6)通过第二深沟球轴承与所述连杆轴承(5)的另一端转动连接。
4.根据权利要求2所述的高通量全自动组织研磨仪，其特征在于：所述往复光轴(8)远离所述连接件(7)的一端穿过所述试管底座(1)并设置有夹紧盘(10)，所述夹紧盘(10)的上方设置有夹紧旋钮(11)，所述夹紧旋钮(11)与所述往复光轴(8)螺纹连接。
5.根据权利要求1或2所述的高通量全自动组织研磨仪，其特征在于：所述试管底座(1)均匀设置有多个试管孔，所述试管孔设置有试管，所述试管内设置有研磨珠。
6.根据权利要求2所述的高通量全自动组织研磨仪，其特征在于：所述高通量全自动组织研磨仪还包括机架和机壳，其中：
所述直线轴套(9)固定于所述机架上，所述电机(2)固定于所述机架上，所述机架底部设置有多个减震弹簧(12)；
所述机架为铝合金材料，所述机壳为环保型ABS材料。
7.根据权利要求6所述的高通量全自动组织研磨仪，其特征在于：所述机架通过扣位式装配成型，所述机壳一体成型。
8.根据权利要求7所述的高通量全自动组织研磨仪，其特征在于：所述机架的紧固螺栓通过螺纹胶水注入固定连接，所述机壳的镶嵌部件通过紧固胶水固定连接。
9.根据权利要求6所述的高通量全自动组织研磨仪，其特征在于：所述减震弹簧(12)固定于底板上。
10.根据权利要求2所述的高通量全自动组织研磨仪，其特征在于：所述高通量全自动组织研磨仪还包括PLC控制模块，PLC控制模块设置有触摸控制屏，所述PLC控制模块电连接所述电机(2)。
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