CN110747122A - 一种批量样品核酸提取仪 - Google Patents
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Abstract
一种批量样品核酸提取仪包括：核酸提取仪主体、机械臂、机械手、打液头、抽液头、样品放置底板、震荡加热板、样品放置磁力架、废液槽、抽液头清洗槽、试剂加液系统、试剂清洗系统、X轴导轨滑块、Y轴导轨滑块、Z轴导轨滑块和样品放置板；所述核酸提取仪主体内设有框架，核酸提取仪主体底部上方设有样品放置底板、样品放置磁力架、废液槽和抽液头清洗槽，所述样品放置板置于样品放置底板上方；所述框架上设有通过Y轴导轨滑块连接的X轴导轨，所述X轴导轨上设有通过X轴导轨滑块连接的机械臂，所述机械臂与机械手通过Z轴导轨滑块相连；所述打液头和抽液头设置在机械手下方。本发明专利，具有快速提取、连续工作、节省耗材的优点。
Description
技术领域
本发明涉及核酸提取仪器，具体的说是一种批量样品核酸提取仪。
背景技术
目前，核酸研究是现代生物学、医学研究中的重要课题。核酸作为遗传信息的携带者，是基因表达的物质基础，除了在生物体正常的生长、发育和繁殖等生命活动中具有十分重要的作用外，它与生命的异常情况，如肿瘤发生、放射损伤、遗传疾病等也有密切关系。
核酸提取仪，是应用配套的核酸提取试剂来自动完成样本核酸的提取工作的仪器，核酸提取仪分为两类：一类是大型的自动化的，一般称为自动液体工作站；另一类是小型自动核酸提取仪，利用封装好的配套试剂自动完成提取纯化过程。大型自动液体工作站因为设备成本高昂，运行成本高，适合一次提取多个不同种类样本，所以真正得到应用的比较少。而小型自动化的仪器，因为仪器设备和运行成本低，操作方便得到广泛的应用。
市面现有磁柱加磁套法。通过机器将实验步骤分解为移液步骤，将各种试剂通过移液机构按要求移液到对应的离心管内。存在着效率低，各离心管孔位之间不更换移液枪头会造成样品的污染。现有提取方式为磁棒吸附磁珠法，步骤复杂，需要配备特殊耗材。
目前，市场上常见的核酸提取仪存在以下缺陷和不足：(1)配套的耗材无法灵活调节通量，在处理多种样品时，浪费大量的时间。(2)无法进行整机的不停机一直运行，当需要处理的样品通量过大时，无法灵活满足实验要求。(3)高通量处理样品时会出现大量的浪费耗材。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供的一种批量样品核酸提取仪，解决了上述技术问题，提供一种使用96孔板磁力架的批量样品核酸提取仪，具有稳定性好，节省耗材的特点。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种批量样品核酸提取仪包括：核酸提取仪主体、机械臂、机械手、打液头、抽液头、样品放置底板、震荡加热板、样品放置磁力架、废液槽、抽液头清洗槽、试剂加液系统、试剂清洗系统、X轴导轨滑块、Y轴导轨滑块、Z轴导轨滑块和样品放置板；所述核酸提取仪主体内设有框架，核酸提取仪主体底部上方设有样品放置底板、样品放置磁力架、废液槽和抽液头清洗槽，所述样品放置板置于样品放置底板上方；所述框架上设有通过Y轴导轨滑块连接的X轴导轨，所述X轴导轨上设有通过X轴导轨滑块连接的机械臂，所述机械臂与机械手通过Z轴导轨滑块相连；所述打液头设置在机械手下方，所述抽液头通过丝杠导轨连接在机械臂上，所述打液头通过管路连接试剂加液系统和试剂清洗系统。
其中，所述框架两侧上方端面处分别设有Y轴导轨，两个所述Y轴导轨滑块在Y轴导轨上同步滑动，所述Y轴导轨滑块连接在X轴导轨的两端。
其中，所述X轴导轨上设有可滑动的X轴导轨滑块，所述X轴导轨滑块连接机械臂，所述机械臂上设有竖向的Z轴导轨，所述Z轴导轨上设有Z轴导轨滑块，所述Z轴导轨滑块连接机械手；所述X轴导轨滑块通过Y轴导轨滑块沿Y轴导轨滑动，所述机械臂通过X轴导轨滑块沿X轴导轨滑动；所述机械手通过Z轴导轨滑块沿Z轴导轨滑动，所述机械手抓取样品放置板。
其中，所述打液头通过连接板固定在机械臂的底部，所述试剂加液系统和试剂清洗系统通过管路为打液头供液，所述抽液头连接真空废液桶，所述真空废液桶抽取抽液头内的废液；所述机械手连接Z轴导轨滑块，所述Z轴导轨滑块上设有丝杠螺母，所述丝杠螺母与丝杠(正反丝杠)相连接，所述丝杠上设有抽液头，所述丝杠旋转带动机械手和抽液头运动，所述机械手和抽液头反向运动。
其中，所述样品放置底板、震荡加热板和样品放置磁力架上均可放置样品放置板，所述样品放置板上设有试液提取孔，所述试液提取孔数量为96个成矩阵式排列在样品放置板上。
其中，所述试剂加液系统包括试剂瓶I和电磁阀，所述试剂瓶I通过管路连接打液头，所述管路上设有电磁阀。
其中，所述试剂清洗系统包括试剂瓶II和电磁阀，所述试剂瓶II向打液头内输送清洗打液头的液体，用于清洗打液头内部，所述电磁阀控制试剂瓶II。
其中，所述核酸提取仪主体各部件的工作通过软件工作站控制，所述软件工作站设置在核酸提取仪主体外，并通过线路相连。
其中，所述废液槽和抽液头清洗槽为一体式结构，废液槽和抽液头清洗槽之间设有隔板，所述废液槽和抽液头清洗槽通过与之相连的抽液泵将废液抽出。
其中，所述震荡加热板包括：变速离心震荡电机和电阻加热板，所述电阻加热板设置在变速离心震荡电机上方，所述电阻加热板上设有样品放置板。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种批量样品核酸提取仪，具有批量提取核酸，震荡均匀，快速抽液的优点。抽液头采用变径抽液头，实现了完全将液体抽出。磁力柱设置在样品放置磁力架上，样品放置磁力架处还设有导向板保证了样品放置的准确性，无需经常校准；样品放置板采用96孔的深孔板能够适应较多样品的处理，节省时间；批量样品核酸提取仪上设有多个样品放置底板、震荡加热板、样品放置磁力架，通过科学的排序能够不停机持续的提取样品；样品提取不使用磁珠，打液头的钢针无需更换，节省耗材。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1是本发明一种批量样品核酸提取仪的内部结构示意图；
图2是本发明一种批量样品核酸提取仪的废液槽与抽液头清洗槽示意图；
图3是本发明一种批量样品核酸提取仪的核酸提取仪主体示意图；
图4是图1的局部放大图。
附图标记：
1：核酸提取仪主体；2：机械臂；3：打液头；4：抽液头；5：样品放置底板；6：震荡加热板；7：样品放置磁力架；8：废液槽；9：抽液头清洗槽；10：Y轴导轨滑块；11：样品放置板；12：框架；13：机械手；14：X轴导轨；15：Y轴导轨；；17：连接板；18：钢针；19：第一连接孔；20：抽液针管；21：第二连接孔；22：试液提取孔；23；斜板；24：磁力柱。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图1至图4，一种批量样品核酸提取仪包括：核酸提取仪主体1、机械臂2、机械手13、打液头3、抽液头4、样品放置底板5、震荡加热板6、样品放置磁力架7、废液槽8、抽液头清洗槽9、试剂加液系统、试剂清洗系统、X轴导轨滑块(图中未标注)、Y轴导轨滑块10、Z轴导轨滑块(图中未标注)和样品放置板11；所述核酸提取仪主体1内设有框架12，核酸提取仪主体1底部上方设有样品放置底板5、样品放置磁力架7、废液槽8和抽液头清洗槽9，所述样品放置板11置于样品放置底板5上方；所述框架12上设有通过Y轴导轨滑块10连接的X轴导轨14，所述X轴导轨14上设有通过X轴导轨滑块连接的机械臂2，所述机械臂2与机械手通过Z轴导轨滑块相连；所述打液头3设置在机械手13下方，所述抽液头4通过丝杠导轨连接在机械臂2上，所述打液头3通过管路连接试剂加液系统和试剂清洗系统。
进一步，所述框架12两侧上方端面处分别设有Y轴导轨15，两个所述Y轴导轨滑块10在Y轴导轨15上同步滑动，所述Y轴导轨滑块10连接在X轴导轨14的两端。
Y轴导轨15上设有的Y轴导轨滑块10通过电机控制，使得Y轴导轨滑块10沿着Y轴导轨15前后移动，两个所述Y轴导轨15上的两个Y轴导轨滑块10同步移动。电机所执行的命令通过软件工作站来发出。
进一步，所述X轴导轨14上设有可滑动的X轴导轨滑块，所述X轴导轨滑块连接机械臂2，所述机械臂2上设有竖向的Z轴导轨，所述Z轴导轨上设有Z轴导轨滑块，所述Z轴导轨滑块连接机械手13；所述X轴导轨滑块通过Y轴导轨滑块10沿Y轴导轨15滑动，所述机械臂2通过X轴导轨滑块沿X轴导轨14滑动；所述机械手13通过Z轴导轨滑块沿Z轴导轨滑动，所述机械手13抓取样品放置板11。
X轴导轨滑块、Y轴导轨滑块10和Z轴导轨滑块均是通过电机控制滑动。
进一步，所述打液头3通过连接板17固定在机械臂2的底部，所述试剂加液系统和试剂清洗系统通过管路为打液头3供液，，所述抽液头4连接真空废液桶，所述真空废液桶抽取抽液头4内的废液；所述机械手13连接Z轴导轨滑块，所述Z轴导轨滑块上设有丝杠螺母，所述丝杠螺母与丝杠相连接，所述丝杠上设有抽液头，所述丝杠旋转带动机械手13和抽液头4运动，所述机械手13和抽液头4反向运动。
打液头3下方设有钢针18，所述钢针18的数量优选8个，所述打液头3上设有两行连接试剂管的连接孔，第一行的孔数为9个，第二行的孔数为8个；打液头3的两侧端面还设有第一连接孔19。
打液头3的第一行连接孔和第二行连接孔分别连接试剂清洗系统和试剂加液系统；侧面设有的第一连接孔19用于连接空气管路，便于打入空气。
试剂加液系统为打液头3的钢针18提供试剂，在钢针打液释放完试剂后，在通过试剂清洗系统向打液头3的钢针18打入清洗液，可以选用清水，将钢针内残留的试剂清洗出去，便于下次钢针打液的计量一致。
抽液头4下方连接的抽液针管20，抽液头4的两端设有第二连接孔21，第二连接孔21连接真空废液桶，真空废液桶通过第二连接孔21将抽液头4抽入的液体抽入真空废液桶。
打液头3固定在机械臂2上，机械手13与抽液头4相反移动，机械手13向下移动时，抽液头4向上移动；所述抽液头4与机械手13通过正反丝杠连接，在机械手13向下移动时，抽液头4向上移动。
进一步，样品放置底板5、震荡加热板6和样品放置磁力架7上均可放置样品放置板11，所述样品放置板11上设有试液提取孔22，所述试液提取孔22为矩阵式排列在样品放置板11上。
样品放置磁力架7与样品放置板11相固定，所述样品放置磁力架7有样品放置板11放置导向结构和磁力吸附结构组成。所述导向结构为竖向的斜板23，磁力吸附结构通过样品放置磁力架7上磁力柱24来实现，样品放置板11下方设有与磁力柱24相吸的磁性结构。
样品放置板11上为96深孔板，样品放置板11上设有96个试液提取孔。
进一步，所述试剂加液系统包括试剂瓶I和电磁阀，所述试剂瓶I通过管路连接打液头3，所述管路上设有电磁阀。
试剂加液系统是通过管路连接试剂瓶I和电磁阀，构成一套有压力的加液系统。
进一步，所述试剂清洗系统包括试剂瓶II和电磁阀，所述试剂瓶II通过管路连接打液头3，为打液头3输送清洗液，清洗打液头3的钢针18内腔。
进一步，所述核酸提取仪主体1各部件的工作通过软件工作站控制，所述软件工作站设置在核酸提取仪主体1外，并通过线路相连。
进一步，所述废液槽8和抽液头清洗槽9为一体式结构，废液槽8和抽液头清洗槽9之间设有隔板，所述废液槽8和抽液头清洗槽9内的液体通过抽液泵抽出，所述抽液泵设置在核酸提取仪主体1外，抽液泵的抽液口设置在废液槽8和抽液头清洗槽9内。
进一步，所述震荡加热板6包括：变速离心震荡电机和电阻加热板，所述电阻加热板设置在变速离心震荡电机上方，所述电阻加热板上设有样品放置板11。
变速离心震荡电机由震荡电机，震荡偏心轴，偏心轴承座相互连接组成。
实施例：
核酸提取仪主体1底部上方设有两个样品放置底板5、四个样品放置磁力架7、两个震荡加热板6。顺序摆放有两个样品放置磁力架7、两个样品放置底板5、两个样品放置磁力架7和两个震荡加热板6。
软件工作站控制电机工作，所述电机控制X轴导轨滑块、Y轴导轨滑块10和Z轴导轨滑块联动，在机械手13下方的样品放置底板5上放置样品放置板11。X轴导轨滑块在X轴导轨14上左右移动，Y轴导轨滑块10在Y轴导轨15上前后移动，通过X轴导轨滑块和Y轴导轨滑块10将机械臂2的位置调整至废液槽8，机械臂2下方打液头的钢针18内残液进入废液槽8对钢针18进行清洗。
试剂清洗系统通过输液泵向打液头3的钢针18输送清洗液，例如水，将钢针18内的残液排出，并使用空气吹钢针18内腔，以保证下次钢针向试液提取孔22内打液的量一致。
钢针18打液时，不伸入试液提取孔22内，因此无需对钢针18外壁清洗。
打液头3的钢针的数量为8个，相邻钢针距离为9毫米，打液头3的结构有多种种试剂管连接连接孔，可以进行多种种试剂的添加，打液头3上部为两行试剂管连接孔，每行的孔间距为9毫米，每行的行间距为10毫米。第一行的孔数为9个，第二行孔数为8个。
打液头3的钢针18清洗完成后，通过试剂加液系统的电磁阀控制试剂加液系统的试剂流入钢针18内，钢针18移至样品放置板11的试液提取孔上方，打试剂液，机械手13通过Z轴导轨滑块向上，钢针18离开试液提取孔后，由机械手13控制移至废液槽8再次清洗。往复操作，在每次释放试剂时均需要对钢针18内壁进行清洗。
在完成对所有样品的试剂加入后，通过机械手13将样品放置板11抓起，移动至震荡加热板6，软件工作站控制震荡加热板6开始工作，通过震荡和加热对样品进行震荡和混合。由于离心震荡电机为变速离心震荡电机，可以通过软件工作站控制变速离心震荡电机的震荡速度和方式。
完成震荡和混合的样本在通过机械手13抓起，移至样品放置磁力架7进行磁吸。
样品放置磁力架7上设有多个矩阵排列的磁力柱24，在样品放置板11置于样品放置磁力架7上方时，磁力柱24设置在样品下方，对样品进行磁吸。
磁吸完成后，在通过抽液头4吸取样品放置板11上样品试液，抽液头4向下移动，正反丝杠连接的机械手13向上移动，机械臂13下方连接的打液头3不动。抽液头4进入试液提取孔22内进行抽液，抽液头4清洗与打液头3的移动方式相同，机械臂2移动至抽液头清洗槽9，抽液头4向下移动至抽液头清洗槽9内，对抽液头4外壁进行清洗，清洗完成后在将抽液头4移动至样品放置板11上方对样品试液进行抽液，抽液一次后在抽液头清洗槽9内清洗后方可再次抽液，抽液头4内的废液进入与之相连的真空废液桶。
抽液头4下方连接的抽液针管20，抽液针管20的数量与钢针18的数量相同，抽液针管内径0.5～0.8mm，优选0.7mm，抽液针管20的针头位置设置变径吸头装置。抽液针管20通过第二连接孔21连接真空废液桶，真空废液桶对控制抽液针管20内形成负压，进行废液的抽取。
核酸提取仪主体1底部的上方设有顺序摆放的两个样品放置磁力架7、两个样品放置板11、两个样品放置磁力架7和两个震荡加热板6，在完成一次样品的提取后，通过机械手13将样品放入样品放置磁力架7，由于样品放置磁力架7的数量为四个分为两组，因此，提取后的样品在放入样品放置磁力架7时，还有多余的样品放置磁力架7能够保证提取样品的工作继续进行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种批量样品核酸提取仪，其特征在于，包括：核酸提取仪主体(1)、导向滑块、机械控制装置、样品架、打液清洗装置、控制系统和废液清洗槽，所述核酸提取仪主体(1)内设有机械控制装置，核酸提取仪主体(1)底部设有样品架和废液清洗槽，所述机械控制装置连接导向滑块。
2.根据权利要求1所述的一种批量样品核酸提取仪，其特征在于，所述导向滑块包括：X轴导轨滑块、Y轴导轨滑块(10)、Z轴导轨滑块、X轴导轨(14)、Y轴导轨(15)和Z轴导轨；所述核酸提取仪主体(1)内设有框架(12)；所述机械控制装置包括：机械臂(2)和机械手(13)；所述机械臂(2)上设有机械手(13)；所述框架(12)上设有通过Y轴导轨滑块(10)连接的X轴导轨(14)，所述X轴导轨(14)上设有通过X轴导轨滑块连接的机械臂(2)，所述机械臂(2)上设有Z轴导轨滑块；所述框架(12)两侧上方端面处分别设有Y轴导轨(15)，两个所述Y轴导轨滑块(10)在Y轴导轨(15)上同步滑动，所述Y轴导轨滑块(10)连接在X轴导轨(14)的两端；所述X轴导轨(14)上设有可滑动的X轴导轨滑块，所述X轴导轨滑块连接机械臂(2)，所述机械臂(2)上设有竖向的Z轴导轨，所述Z轴导轨上设有Z轴导轨滑块，所述Z轴导轨滑块连接机械手(13)；所述X轴导轨滑块通过Y轴导轨滑块(10)沿Y轴导轨(15)滑动，所述机械臂(2)通过X轴导轨滑块沿X轴导轨(14)滑动；所述机械手(13)通过Z轴导轨滑块沿Z轴导轨滑动，所述机械手(13)抓取样品放置板(11)。
3.根据权利要求1所述的一种批量样品核酸提取仪，其特征在于，所述样品架包括：样品放置底板(5)、震荡加热板(6)、样品放置磁力架(7)样品放置板(11)；所述样品放置底板(5)、震荡加热板(6)和样品放置磁力架(7)上放置样品放置板(11)，所述样品放置板(11)上设有试液提取孔(22)，所述试液提取孔(22)为矩阵式排列在样品放置板(11)上。
4.根据权利要求3所述的一种批量样品核酸提取仪，其特征在于，所述震荡加热板(6)包括：变速离心震荡电机和电阻加热板，所述电阻加热板设置在离心震荡电机上方，所述电阻加热板上设有样品放置板(11)。
5.根据权利要求2所述的一种批量样品核酸提取仪，其特征在于，所述打液清洗装置包括：打液头(3)和抽液头(4)；所述打液头(3)通过连接板(17)连接在机械臂(2)的下方，，所述抽液头(4)与机械手(13)反向移动，所述抽液头(4)连接真空废液桶，所述真空废液桶抽取抽液头内的废液；所述抽液头(4)为变径的抽液头。
6.根据权利要求5所述的一种批量样品核酸提取仪，其特征在于，所述控制系统包括：试剂加液系统、试剂清洗系统和软件工作站；所述试剂加液系统包括试剂瓶I和电磁阀，所述试剂瓶I通过管路连接打液头(3)，所述管路上设有电磁阀，所述试剂加液系统和试剂清洗系统通过管路为打液头(3)供液，所述试剂清洗系统包括试剂瓶II和电磁阀，所述试剂瓶II通过管路连接打液头(3)，为打液头提供清洗液体；所述软件工作站控制核酸提取仪主体(1)各部件；所述软件工作站设置在核酸提取仪主体(1)外部，并通过线路相连。
7.根据权利要求1所述的一种批量样品核酸提取仪，其特征在于，所述废液清洗槽包括废液槽(8)和抽液头清洗槽(9)，所述废液槽(8)和抽液头清洗槽(9)为一体式结构，废液槽(8)和抽液头清洗槽(9)之间设有隔板，所述废液槽(8)和抽液头清洗槽(9)通管抽液泵将废液抽出。
8.根据权利要求1所述的一种批量样品核酸提取仪，其特征在于，所述核酸提取仪主体(1)底部上方设有样品架和废液清洗槽。
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| CN201911193030.8A CN110747122A (zh) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 一种批量样品核酸提取仪 |
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