CN107760676A - 一种顺磁颗粒的全自动提取仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉核酸提取领域，尤其涉一种顺磁颗粒的全自动提取仪。包括热封口区、负压回流区以及设置在热封口区和负压回流区中间的核酸提取反应区，所述热封口区包括强力进风机，设置在强力进风机下方的进气空腔；所述负压回流区包括强力吹风机，设置在强力吹风机上方的出气空腔；本发明实施能够为临床和科研实现可靠的全自动大通量核酸提取提供产品支持。实现全自动化核酸提取而不会受到样本间交叉污染和扩增产物污染。本发明实现工作流中使用的耗材少、试剂少，成本低；本发明可实现单样本连续进样连续提取，提取速度快，无需等待批量样本，效率高。
Description
技术领域
本发明涉核酸提取领域，尤其涉一种顺磁颗粒的全自动提取仪。
背景技术
核酸检测在医疗卫生、科研、检验检疫等领域应用广泛，检测技术也层出不穷：PCR-ELISA、PCR-电泳、PCR-杂交、原位杂交、PCR实时荧光、第一代测序、第二代测序、第三代测序等等技术。核酸提取技术由酚氯仿提取、硅粉吸附提取、热裂解离心提取、膜法柱提取、磁珠吸附提取等，市场上实现核酸自动化提取有柱提取和磁珠提取。提取过程需要在分三至四区的实验室进行，每区还需要带有独立的缓冲间和独立风道，提取操作需要在洁净度百级的生物安全柜内。
但样本前处理核酸提取95%以上实验室都采用手工操作进行核酸提取，少部分实验室采用自动提取仪，存在批次操作效率低、开放操作容易发生样本间交叉污染和产物污染、提取通量小且提取时间长、生物安全无法保障、手工提取重复性差。
目前市场上这两类产品存在以下不足：
1.必须批次操作，无法实现样本随到随做连续进样，效率低；
2.提取过程中样本间均为开放操作样本间没有实现隔离，核酸检测是一种高信号放大倍率、高敏感的检测，样本中被测物为分子态容易形成气溶胶而产生扩散，导致样本间的交叉污染。扩增检测产物为极高浓度小分子物质，通常含量在10的10次方以上拷贝/毫升，检测中操作不当容易发生扩增产物污染然样本；
3.每批提取通量小，提取速度慢，柱法全自动提取一般最多36个样本，磁珠法提取一般24、48或96个样本，提取时间在3-10小时，难以满足大样本量提取的需求；
4.存在生物安全隐患，目前自动化提取均为开放环境处理样本，具有传染性的样本在处理过程中无法满足法规对生物安全的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种顺磁颗粒的全自动提取仪。
为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：
一种顺磁颗粒的全自动提取仪，包括正压导流区、负压回流区以及设置在正压导流区和负压回流区中间的核酸提取反应区，所述正压导流区包括进风机，设置在进风机下方的进气空腔进气腔下方底板上开设出风孔；所述负压回流区包括负压机，设置在负压机上方的出气空腔，出气空腔上方顶板上开设进风孔；所述核酸提取反应区包括设置在进气空腔底板和出气空腔顶板之间的工作仓；所述进气空腔、出气空腔、工作仓之间分别通过带孔的底板和带孔的顶板分隔成独立空间；所述工作仓内设置有转盘，所述转盘由外力驱动转动，所述转盘上设置有一圈试管架，所述试管架下部设置有震动混匀装置，在转盘周围设置有提取管和样本传递工位，混合工位，核酸洗涤和洗脱工位、加模板和反应试剂工位，所述提取管和样本经由外力传递至转盘上相应工位后依次经过上述工位被提取，在各工位和\或样本之间设有气流罅隙，在各气流罅隙相对应的上方和下方的隔板（底板和顶板）的相应位置设有进气罅隙孔与出气罅隙孔，通过上、中下匹配的各组进气罅隙孔、气流罅隙、出气罅隙孔将各区域间和样本间形成气帘隔离。
所述提取管和样本管分别通过样本导轨和提取试管导轨输送至固定位置再由抓取臂以及吸取臂传送到转盘上的试样本混合工位，依次转动至后续各工位后在核酸洗涤和洗脱工位和加模板和反应试剂工位。
所述强力进风机的进气口和强力负压机的出风口均设置有空气净化器，所述强力进风机和强力负压机每一面均设置有开口。
所述转盘的上的试管架设置有一圈以上的试管。
所述样本传递工位一侧设置有样本导轨和试管导轨，所述样本提取工位外侧设置有双臂机械臂，所述双臂机械臂分别是抓取臂和吸取臂，所述双臂机械臂另一侧设置有提取试剂槽和磁珠槽，所述双臂机械臂设置有驱动装置，在双臂机械臂带动下，抓取提取管试管和吸取试剂，在驱动装置停止运动时，驱动装置带动双臂机械的抓取臂抓取试管，由吸取臂吸取样本，放置在转盘上的试管架上，再由吸取臂吸取提取试剂槽内的提取液和磁珠槽内的磁珠，加入到放置在试管架上加入样本的提取管内，驱动装置运动，加样以后的试管进入下一工位，双臂机械开始下一轮工作。
所述加入样本的试管进去混合工位，所述试管架下方的震动装置开启，试管内的提取液、样本与磁珠充分混合，样本内的核酸吸附在磁珠上。
所述核酸洗涤和洗脱工位，每个试管架槽对应交叉设置有多个废液吸取臂和洗涤液加入臂，所述交叉设置机械臂的第一个和最后一个均为废液吸取臂，所述废液吸取臂下方均设置有磁性吸附装置，所述最后一个废液吸取臂旁边设置有分离液加入臂，所述试管在进入到核酸分离工位，废液吸取臂下方的磁性吸附装置将吸附有核酸的磁珠吸附到管壁，废液吸取臂将废液吸取，驱动装置转动，再由洗涤液加入臂将洗涤液加入到试管，经过多次循环，再由废液吸取臂将废液去除，最后由洗脱液液加入臂将分离试剂加入到试管内，核酸与磁珠分离，试管进入下一工位。
所述加模板和反应试剂工位外设置有反应试管出料导轨，所述反应试管出料导轨一侧设置有双臂机械臂，所述双臂机械臂旋转半径上设置有试管回收槽和反应试剂槽，所述反应工位对应的试管架下方设置有磁性吸附装置，当驱动装置停止，磁性吸附装置将没有核酸的磁石吸附到试管壁，双臂机械臂的吸取臂将核酸吸取，在由抓取臂将试管架上的试管抓取，在由吸取臂将核酸放入反应试管出料导轨上的干净试管内，抓取臂将从试管架上抓取的试管放入试管回收槽，在由吸取臂将反应试剂槽内的反应试剂吸取加入到装有核酸的试管内，经过反应试管出料导轨旋转将试管输出。
所述提取试剂槽设置有一个以上。
废液吸取臂和洗涤液加入臂设置有两个以上，所述废液吸取臂比洗涤液加入臂多设置一个。
本发明的有益效果在于：
本发明实施能够为临床和科研实现可靠的全自动大通量核酸提取提供产品支持。实现全自动化核酸提取而不会受到样本间交叉污染和扩增产物污染。本发明实现工作流中使用的耗材少、试剂少，成本低；本发明可实现单样本连续进样连续提取，提取速度快，无需等待批量样本，效率高；降低核酸检测对实验环境的要求（不需要3-4间独立空调带缓冲间的实验室，不需要高速离心机，不需要生物安全柜）和对操作人员操作技能的要求（通过1-2天培训即可熟练掌握操作，不需要通过长时间培训考核PCR操作上岗证）；可有效规避生物安全风险。
简单的操作、更低的硬件和人员要求、更低的运营成本、更高的生物安全性可使得核酸检测能在更多的实验室开展。
附图说明
下面结合附图和实施案例对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的内部剖视结构示意图；
图2为工作仓俯视图；
图3，图4，图5为本发明的工作仓各个角度视图。
图6为本发明多排试管架示意图。
其中，1进风机，2进气空腔，3工作仓，301样本导轨，302试管导轨，303磁珠槽，304提取试剂槽，305废液吸取臂，306涤液加入臂，307分离液加入臂，308磁铁，309试管回收槽，310反应试管出料导轨，311反应试剂槽，4出气空腔，5负压机，6转盘，601试管架，602驱动装置，603震动装置，7双臂机械臂，701液压装置，702吸取臂，703抓取臂，8进气罅隙孔，A样本传递工位，B混合工位，C核酸洗涤和洗脱工位，D加模板和反应试剂工位。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
参见图1-5。
本发明公开了一种顺磁颗粒的全自动提取仪，，包括正压导流区、负压回流区以及设置在正压导流区和负压回流区中间的核酸提取反应区，其特征在于：所述正压导流区包括进风机1，设置在进风机1下方的进气空腔2进气腔下方底板上开设出风孔；所述负压回流区包括负压机5，设置在负压机5上方的出气空腔4，出气空腔上方顶板上开设进风孔；所述核酸提取反应区包括设置在进气空腔2底板和出气空腔4顶板之间的工作仓3；所述进气空腔、出气空腔、工作仓之间分别通过带孔的底板和带孔的顶板分隔成独立空间；所述工作仓3内设置有转盘6，所述转盘6由外力驱动转动，所述转盘6上设置有一圈试管架601，所述试管架601下部设置有震动混匀装置603，在转盘6周围设置有提取管和样本传递工位A，混合工位B，核酸洗涤和洗脱工位C、加模板和反应试剂工位D，所述提取管和样本经由外力传递至转盘上相应工位后依次经过上述工位被提取，在各工位和\或样本之间设有气流罅隙，在各气流罅隙相对应的上方和下方的隔板（底板和顶板）的相应位置设有进气罅隙孔8与出气罅隙孔，通过上、中下匹配的各组进气罅隙孔、气流罅隙、出气罅隙孔将各区域间和样本间形成气帘隔离。
所述提取管和样本管分别通过样本导轨301和提取试管导轨302输送至固定位置再由抓取臂703以及吸取臂702传送到转盘6上的试样本混合工位，依次转动至后续各工位后在核酸洗涤和洗脱工位和加模板和反应试剂工位。
所述强力进风机1的进气口和强力负压机5的出风口均设置有空气净化器，所述强力进风机1和强力负压机5每一面均设置有开口。
所述转盘6的上的试管架601设置有一圈以上的试管。
所述所述转盘6的驱动装置602为步进电机或间歇分割器。
所述样本传递工位A一侧设置有样本导轨301和试管导轨302，所述样本提取工位外侧设置有双臂机械臂7，所述双臂机械臂7分别是抓取臂703和吸取臂702，所述双臂机械臂7另一侧设置有提取试剂槽304和磁珠槽303，所述双臂机械臂7设置有驱动装置701，在双臂机械臂带动下7，抓取提取管试管和吸取试剂，在驱动装置602停止运动时，驱动装置701带动双臂机械7的抓取臂703抓取试管，由吸取臂702吸取样本，放置在转盘6上的试管架601上，再由吸取臂702吸取提取试剂槽304内的提取液和磁珠槽303内的磁珠，加入到放置在试管架601上加入样本的提取管内，驱动装置运动，加样以后的试管进入下一工位，双臂机械7开始下一轮工作。所述双臂机械臂7的旋转，抓取，洗液，上移，等都是自动化领域的常见技术，可以通过简单的程序设定来实现，在此不赘述。
所述加入样本的试管进去混合工位B，所述试管架下方的震动装置603开启，试管内的提取液、样本与磁珠充分混合，样本内的核酸吸附在磁珠上。
所述核酸洗涤和洗脱工位C，每个试管架601槽对应交叉设置有多个废液吸取臂305和洗涤液加入臂306，所述交叉设置机械臂的第一个和最后一个均为废液吸取臂305，所述废液吸取臂305下方均设置有磁性吸附装置308，所述最后一个废液吸取臂305旁边设置有分离液加入臂307，所述试管在进入到核酸分离工位，废液吸取臂305下方的磁性吸附装置308将吸附有核酸的磁珠吸附到管壁，废液吸取臂305将废液吸取，驱动装置602转动，再由洗涤液加入臂306将洗涤液加入到试管，经过多次循环，再由废液吸取臂305将废液去除，最后由洗脱液液加入臂307将分离试剂加入到试管内，核酸与磁珠分离，试管进入下一工位。
所述加模板和反应试剂工位D外设置有反应试管出料导轨310，所述反应试管出料导轨310一侧设置有双臂机械臂7，所述双臂机械臂7旋转半径上设置有试管回收槽309和反应试剂槽311，所述反应工位对应的试管架601下方设置有磁性吸附装置308，当驱动装置602停止，磁性吸附装置308将没有核酸的磁石吸附到试管壁，双臂机械臂7的吸取臂702将核酸吸取，在由抓取臂703将试管架601上的试管抓取，在由吸取臂702将核酸放入反应试管出料导轨310上的干净试管内，抓取臂703将从试管架601上抓取的试管放入试管回收槽309，在由吸取臂702将反应试剂槽311内的反应试剂吸取加入到装有核酸的试管内，经过反应试管出料导轨310旋转将试管输出。
所述提取试剂槽304设置有一个以上。
废液吸取臂305和洗涤液加入臂306设置有两个以上，所述废液吸取臂305比洗涤液加入臂306多设置一个。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种顺磁颗粒的全自动提取仪，包括正压导流区、负压回流区以及设置在正压导流区和负压回流区中间的核酸提取反应区，其特征在于：所述正压导流区包括进风机（1），设置在进风机（1）下方的进气空腔（2）进气腔下方底板上开设出风孔；所述负压回流区包括负压机（5），设置在负压机（5）上方的出气空腔（4），出气空腔上方顶板上开设进风孔；所述核酸提取反应区包括设置在进气空腔（2）底板和出气空腔（4）顶板之间的工作仓（3）；所述进气空腔、出气空腔、工作仓之间分别通过带孔的底板和带孔的顶板分隔成独立空间；所述工作仓（3）内设置有转盘（6），所述转盘（6）由外力驱动转动，所述转盘（6）上设置有一圈试管架（601），所述试管架（601）下部设置有震动混匀装置（603），在转盘（6）周围设置有提取管和样本传递工位，混合工位，核酸洗涤和洗脱工位、加模板和反应试剂工位，所述提取管和样本经由外力传递至转盘上相应工位后依次经过上述工位被提取，在各工位和\或样本之间设有气流罅隙，在各气流罅隙相对应的上方和下方的隔板（底板和顶板）的相应位置设有进气罅隙孔（8）与出气罅隙孔，通过上、中下匹配的各组进气罅隙孔、气流罅隙、出气罅隙孔将各区域间和样本间形成气帘隔离。
2.根据权利要求1所述的顺磁颗粒的全自动提取仪，其特征在于：所述提取管和样本管分别通过样本导轨（301）和提取试管导轨（302）输送至固定位置再由抓取臂（703）以及吸取臂（702）传送到转盘（6）上的试样本混合工位，依次转动至后续各工位后在核酸洗涤和洗脱工位和加模板和反应试剂工位。
3.根据权利要求1所述的一种顺磁颗粒的全自动提取仪，其特征在于：所述强力进风机（1）的进气口和强力负压机（5）的出风口均设置有空气净化器，所述强力进风机（1）和强力负压机（5）每一面均设置有开口。
4.根据权利要求1所述的一种顺磁颗粒的全自动提取仪，其特征在于：所述转盘（6）的上的试管架（601）设置有一圈以上的试管。
5.根据权利要求1所述的一种顺磁颗粒的全自动提取仪，其特征在于：所述样本传递工位一侧设置有样本导轨（301）和试管导轨（302），所述样本提取工位外侧设置有双臂机械臂（7），所述双臂机械臂（7）分别是抓取臂（703）和吸取臂（702），所述双臂机械臂（7）另一侧设置有提取试剂槽（304）和磁珠槽（303），所述双臂机械臂（7）设置有驱动装置（701），在双臂机械臂带动下（7），抓取提取管试管和吸取试剂，在驱动装置（602）停止运动时，驱动装置（701）带动双臂机械（7）的抓取臂（703）抓取试管，由吸取臂（702）吸取样本，放置在转盘（6）上的试管架（601）上，再由吸取臂（702）吸取提取试剂槽（304）内的提取液和磁珠槽（303）内的磁珠，加入到放置在试管架（601）上加入样本的提取管内，驱动装置运动，加样以后的试管进入下一工位，双臂机械（7）开始下一轮工作。
6.根据权利要求1所述的一种顺磁颗粒的全自动提取仪，其特征在于：所述加入样本的试管进去混合工位，所述试管架下方的震动装置（603）开启，试管内的提取液、样本与磁珠充分混合，样本内的核酸吸附在磁珠上。
7.根据权利要求1所述的一种顺磁颗粒的全自动提取仪，其特征在于：所述核酸洗涤和洗脱工位，每个试管架（601）槽对应交叉设置有多个废液吸取臂（305）和洗涤液加入臂（306），所述交叉设置机械臂的第一个和最后一个均为废液吸取臂（305），所述废液吸取臂（305）下方均设置有磁性吸附装置（308），所述最后一个废液吸取臂（305）旁边设置有分离液加入臂（307），所述试管在进入到核酸分离工位，废液吸取臂（305）下方的磁性吸附装置（308）将吸附有核酸的磁珠吸附到管壁，废液吸取臂（305）将废液吸取，驱动装置（602）转动，再由洗涤液加入臂（306）将洗涤液加入到试管，经过多次循环，再由废液吸取臂（305）将废液去除，最后由洗脱液液加入臂（307）将分离试剂加入到试管内，核酸与磁珠分离，试管进入下一工位。
8.根据权利要求1所述的一种顺磁颗粒的全自动提取仪，其特征在于：所述加模板和反应试剂工位外设置有反应试管出料导轨（310），所述反应试管出料导轨（310）一侧设置有双臂机械臂（7），所述双臂机械臂（7）旋转半径上设置有试管回收槽（309）和反应试剂槽（311），所述反应工位对应的试管架（601）下方设置有磁性吸附装置（308），当驱动装置（602）停止，磁性吸附装置（308）将没有核酸的磁石吸附到试管壁，双臂机械臂（7）的吸取臂（702）将核酸吸取，在由抓取臂（703）将试管架（601）上的试管抓取，在由吸取臂（702）将核酸放入反应试管出料导轨（310）上的干净试管内，抓取臂（703）将从试管架（601）上抓取的试管放入试管回收槽（309），在由吸取臂（702）将反应试剂槽（311）内的反应试剂吸取加入到装有核酸的试管内，经过反应试管出料导轨（310）旋转将试管输出。
9.根据权利要求6所述的一种顺磁颗粒的全自动提取仪，其特征在于：所述提取试剂槽（304）设置有一个以上。
10.根据权利要求7所述的一种顺磁颗粒的全自动提取仪，其特征在于：废液吸取臂（305）和洗涤液加入臂（306）设置有两个以上，所述废液吸取臂（305）比洗涤液加入臂（306）多设置一个。
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