CN112011533A - 一种核酸提取、检测的集成系统以及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种核酸提取、检测的集成系统以及检测方法，所述系统包括样本处理单元包括至少一个裂解单元、至少一个洗涤单元和至少一个洗脱单元；供液单元；加液单元，加液单元位于样本处理单元的上方，加液单元具有加液装置，加液单元分别与加液驱动单元和供液单元连接，加液驱动单元具有水平移动机构和竖直移动机构；磁吸棒单元；检测单元，检测单元位于洗脱单元的一侧，检测单元具有供洗脱单元检测的检测通道。所述的系统将核酸的分离、提取和检测结合于一体，在一定程度上实现了核酸分离、提取和检测的连续自动化操作，操作步骤简单，提高了效率，同时提高检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明属于核酸提取、检测技术领域，具体涉及一种核酸提取、检测的集成系统以及检测方法。
背景技术
核酸是分子生物学研究的基本对象，而核酸的分离提取是整个分子生物学研究过程中非常重要的一个环节，微生物病毒检测、基因筛查与重组、临床诊断与治疗方面均离不开核酸的提取。目前，常见的核酸提取方法主要包括有机溶剂提取法、硅胶模柱吸附法、磁珠法和电荷法等。其中，磁珠法应用的较为广泛，自动化程度也较高。磁珠法的基本原理是采用纳米级磁珠微珠选择性吸附核酸，在外加磁场下富集分离出吸附核酸的磁珠，并对富集的磁珠进行清洗，进一步清除杂质及其他不需要的物质，最后在一定条件下将富集在磁珠上的核酸释放到所需要的溶液体系中。
中国专利文献CN106119082A中公开的改混匀方式的核酸提取设备及其混匀、吸附方法，其中公开的改混匀方式的核酸提取设备包括基座，设置在基座上的试管架、磁棒套架、磁棒架，分别驱动磁棒套架和磁棒架独立动作的磁棒套驱动机构和磁棒驱动机构，还包括设置在所述基座上的水平移动机构，所述水平移动机构驱动所述磁棒套驱动机构和磁棒驱动机构水平移动，使所述磁棒套和磁棒水平移动，使所述磁棒套水平往返动作混匀试剂。通过水平移动机构使磁棒套能够在裂解液腔中横向往返移动，实现对大体积裂解液、核酸和磁珠的充分混合，磁珠能够充分、均匀吸附核酸，通过磁棒套和磁棒在磁棒套驱动机构和磁棒驱动机构作用下能够提取磁珠，最终实现高纯度、高效率提取核酸的目的，并尽可能保持核酸的DNA长链。然而在上述方案中，改混匀方式的核酸提取设备仅是结合磁珠法分离核酸的自动化设备，即仅可以实现磁珠自动化转移，一方面没有将核酸分离提取中各步骤的进液考虑进去，采用人工加液，操作繁琐效率低，在操作过程中容易误加液，另一方面是核酸的磁珠分离与核酸检测未集成于一体，进而无法实现核酸分离、提取和检测的连续自动化操作，使得洗脱步骤之后的核酸进行检测时，需要从试管架中取出试管然后送入核酸检测仪器中进行检测，操作步骤繁琐，效率低，且在送检过程中，试管中的核酸洗脱液容易被污染或洒落，造成核酸检测结果不准确。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中的核酸分离提取设备功能单一，未能实现核酸分离、提取和检测的连续自动化操作，造成操作步骤繁琐、效率低和检测结果不准确的问题，从而提供一种核酸提取、检测的集成系统以及检测方法。
为此，本发明提供了一种核酸提取、检测的集成系统的集成系统，包括：
样本处理单元，所述样本处理单元包括至少一个裂解单元、至少一个洗涤单元和至少一个洗脱单元；
供液单元，所述供液单元用于向所述样本处理单元提供需要的液体；
加液单元，所述加液单元位于所述样本处理单元的上方，所述加液单元具有加液装置，所述加液单元分别与加液驱动单元和所述供液单元连接，所述加液驱动单元具有水平移动机构和竖直移动机构；
磁吸棒单元，所述磁吸棒单元位于所述样本处理单元的上方，所述磁吸棒单元包括磁棒和磁棒套，所述磁棒位于所述磁棒套上方，所述磁棒可以插入所述磁棒套中，所述磁棒与磁棒驱动单元连接，所述磁棒套与磁棒套驱动单元连接，所述磁棒驱动单元和所述磁棒套驱动单元分别具有水平移动机构和竖直移动机构；
检测单元，所述检测单元位于所述洗脱单元的一侧，所述检测单元具有供所述洗脱单元检测的检测通道。
所述的核酸提取、检测的集成系统，所述样本处理单元中还包括至少一个清洗单元。
所述的核酸提取、检测的集成系统，所述加液装置为加液针。
所述的核酸提取、检测的集成系统，所述磁棒套驱动单元还包括振动机构。
所述的核酸提取、检测的集成系统，沿着水平方向，所述样本处理单元中顺序设置裂解单元、洗涤单元和洗脱单元。
所述的核酸提取、检测的集成系统，沿着水平方向，所述样本处理单元中设置1-12个洗涤单元。
所述的核酸提取、检测的集成系统，所述洗脱单元为比色皿，所述检测单元为紫外分光光度检测单元。
所述的核酸提取、检测的集成系统进行核酸提取、检测的方法，包括如下步骤：
S1、取待测样本和磁珠加入裂解单元中，利用加液单元对样本处理单元中的裂解单元、洗涤单元和洗脱单元加入对应的裂解液、洗涤液和洗脱液；
S2、利用磁吸棒单元吸附并转移磁珠，将磁珠自裂解单元中依次转移至洗涤单元和洗脱单元中，所述磁珠依次经过裂解、洗涤和洗脱；
S3、待洗脱单元中的磁珠洗脱完成后，利用磁吸棒单元将磁珠吸附并转移出洗脱单元，所述洗脱单元转移至检测单元的检测通道进行检测。
所述的方法，在S1步骤中，利用所述加液单元对样本处理单元加液前，还包括对所述加液单元中的加液装置进行冲洗的步骤。
所述的方法，在S2步骤中，在转移磁珠前，利用所述磁棒套振动混匀磁珠与液体的混合物。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的一种核酸提取、检测的集成系统，包括：样本处理单元，所述样本处理单元包括至少一个裂解单元、至少一个洗涤单元和至少一个洗脱单元；供液单元，所述供液单元用于向所述样本处理单元提供需要的液体；加液单元，所述加液单元位于所述样本处理单元的上方，所述加液单元具有加液装置，所述加液单元分别与加液驱动单元和所述供液单元连接，所述加液驱动单元驱动所述加液单元水平移动和竖直移动；磁吸棒单元，所述磁吸棒单元位于所述样本处理单元的上方，所述磁吸棒单元包括磁棒和磁棒套，所述磁棒位于所述磁棒套上方，所述磁棒可以插入所述磁棒套中，所述磁棒与磁棒驱动单元连接，所述磁棒套与磁棒套驱动单元连接，所述磁棒驱动单元和所述磁棒套驱动单元分别具有水平移动机构和竖直移动机构；检测单元，所述检测单元位于所述洗脱单元的一侧，所述检测单元具有供所述洗脱单元检测的检测通道；通过在上述系统中设置样本处理单元、供液单元、加液单元、磁吸棒单元和检测单元，所述供液单元为加液单元供应所需的液体，所述加液单元可以自动对样本处理单元中的裂解单元、洗涤单元和洗脱单元进行加液，所述磁吸棒单元可以自动的对加完液的样本处理单元进行处理，将磁珠自裂解单元依次转移至洗涤单元和洗脱单元，当磁珠在洗脱单元洗脱后，可以将洗脱单元转移至检测单元的检测通道中进行检测，实现了加液、磁珠吸附、洗涤和洗脱、核酸检测的全自动化，操作简单方便、效率高和检测结果准确。
2.本发明提供的一种核酸提取、检测的集成系统，所述样本处理单元中还包括至少一个清洗单元；所述清洗单元用于盛装清洗所述加液单元的废液。
3.本发明提供的一种核酸提取、检测的集成系统，所述磁棒套驱动单元还包括振动机构；所述振动机构可以驱动所述磁棒套振动，进而可以用于利用所述磁棒套发挥搅拌的功能。
4.本发明提供的一种核酸提取、检测的集成系统，沿着水平方向，所述样本处理单元中顺序设置裂解单元、洗涤单元和洗脱单元；通过设置样本处理单元中的单元顺序，目的在于方便加液单元和磁吸棒单元的自动化操作。
5.本发明提供的一种利用所述的核酸提取、检测的集成系统进行核酸提取、检测的方法，所述方法简单易操作，自动化程度高，效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明一个实施例的核酸提取、检测的集成系统的结构图；
图2是本发明一个实施例的样本处理单元的俯视图。
附图标记：
1-样本处理单元，111-裂解单元，112-洗涤单元，113-洗脱单元，2-供液单元，211-试剂瓶，212-蠕动泵，3-加液单元，4-加液驱动单元，5-磁吸棒单元，511-磁棒，512-磁棒套，6-磁棒驱动单元，7-磁棒套驱动单元，8-检测单元，811-检测器，812-光源，813-单色器，9-清洗单元，10-控制系统。
具体实施方式
本发明提供了一种核酸提取、检测的集成系统，如图1-2所示，包括：样本处理单元1、供液单元2、加液单元3、磁吸棒单元5和检测单元8；
样本处理单元1，所述样本处理单元1包括至少一个裂解单元111、至少一个洗涤单元112和至少一个洗脱单元113，在本实施方式中，如图2所示，所述样本处理单元1沿水平方向从左至右依次包括1个裂解单元111、11个洗涤单元112和1个洗脱单元113，沿纵向方向包括8组上述样本处理单元1，所述裂解单元111为样本瓶，所述洗涤单元112为试剂管，所述试剂管放置于试剂管架里，所述洗脱单元113为比色皿，所述比色皿插在可以放置比色皿的架子里；在本实施方式中，沿着水平方向，将样本处理单元1顺序设置裂解单元111、洗涤单元112和洗脱单元113，目的在于便于所述加液单元3和磁吸棒单元5的自动化处理，所述加液单元3可以位于所述洗脱单元113的一侧，可以从右至左依次对洗脱单元113、洗涤单元112和裂解单元111进行加液，所述磁吸棒单元5可以位于所述裂解单元111的一侧，可以从左至右依次对裂解单元111、洗涤单元112和洗脱单元113进行处理。所述样本处理单元1沿水平方向可以设置1-12个洗涤单元，在本实施方式中，设置11个洗涤单元，可以对吸附有核酸的磁珠进行多次洗涤；
供液单元2，所述供液单元2用于向所述样本处理单元1提供需要的液体，在本实施方式中，如图1所示，所述供液单元2包括盛装不同液体的试剂瓶211，在图中包括4个试剂瓶211，4个试剂瓶211可以分别,盛装裂解液、洗涤液、洗脱液和纯水，裂解液用于加入裂解单元111，洗涤液用于加入洗涤单元112，洗脱液用于加入洗脱单元113，纯水用于清洗加液单元3中的加液装置，所述试剂瓶211与蠕动泵212连接，通过蠕动泵212将试剂瓶211中的液体泵入加液单元3；
加液单元3，所述加液单元3位于所述样本处理单元1的上方，所述加液单元3具有加液装置，所述加液单元3分别与加液驱动单元4和所述供液单元2连接，在本实施方式中，所述加液单元3与所述供液单元2中的蠕动泵212连接，当选择向所述加液单元3供应液体时，将所述供应单元3中对应的试剂瓶与所述加液单元连通，当停止向所述加液单元3供应液体时，将所述供应单元3中对应的试剂瓶与所述加液单元之间断开连通，所述加液驱动单元4具有水平移动机构和竖直移动机构，所述加液驱动单元4可以驱动所述加液单元3水平移动或竖直移动；在本实施方式中，所述加液装置为加液针；
磁吸棒单元5，所述磁吸棒单元5位于所述样本处理单元1的上方，所述磁吸棒单元5包括磁棒511和磁棒套512，所述磁棒511位于所述磁棒套512上方，所述磁棒511可以插入所述磁棒套512中，所述磁棒511与磁棒6驱动单元连接，所述磁棒套512与磁棒套驱动单元7连接，所述磁棒驱动单元6和所述磁棒套驱动单元7分别具有水平移动机构和竖直移动机构，所述磁棒驱动单元6可以驱动所述磁棒511水平移动或竖直移动，所述磁棒套驱动单元7可以驱动所述磁棒套512水平移动或竖直移动；
检测单元8，所述检测单元8位于所述洗脱单元113的一侧，所述检测单元8具有供所述洗脱单元113检测的检测通道，在本实施方式中，所述检测单元8为紫外分光光度检测单元，所述紫外分光光度检测单元包括紫外-可见分光光度检测所必需的部件如光源、单色器、吸收池、检测器和信号处理器等部件，如图2中所示，所述紫外分光光度检测单元位于沿着所述洗脱单元113纵向移动方向的一侧，所述紫外分光光度检测单元中的检测器811位于所述洗脱单元113纵向移动方向的左侧，在与所述检测器811相对的右侧为所述紫外分光光度检测单元中的单色器813，所述单色器813和所述检测器811之间具有可以容纳所述洗脱单元113的空隙，所述空隙为供所述洗脱单元113检测的检测通道，在所述单色器813的右侧为光源812。
进一步的，所述样本处理单元1中还包括至少一个清洗单元9，在本实施方式中，包括1个清洗单元，如图2所示，所述清洗单元9位于裂解单元和洗涤单元之间，所述清洗单元9为清洗槽。所述清洗单元9用于盛放冲洗加液装置如加液针的废液，以免当加液装置对新的单元进行加液时，加液装置中还残留其他单元的加液液体，影响核酸的提取。
进一步的，所述磁棒套驱动单元7还包括振动机构，对于振动机构的设置，目的在于可以通过振动机构使得所述磁棒套512可以振动，在需要搅拌时，可以将所述磁棒套512插入液体中，驱动所述磁棒套512发挥搅拌的功能。
进一步的，所述加液驱动单元4、所述磁棒驱动单元6和所述磁棒套驱动单元7分别与控制系统10连接，通过控制系统10控制所述加液驱动单元4、所述磁棒驱动单元6和所述磁棒套驱动单元7的驱动。
本实施方式还提供了一种利用所述的核酸提取、检测的集成系统进行核酸提取、检测的方法，包括如下步骤：
S1、取待测样本和磁珠加入裂解单元111中，初始状态时所述加液单元3与所述供液单元2中的试剂瓶之间的连接处于关闭状态，将所述加液单元3与所述供液单元2中的洗脱液试剂瓶211连通，通过蠕动泵212将洗脱液泵入加液装置中，然后利用所述加液驱动单元4驱动所述加液单元3中的加液装置水平移动到洗脱单元113的上方，然后驱动所述加液装置竖直向下移动，开启所述加液装置向所述洗脱单元113中加入洗脱液，加液完成后，关闭所述加液装置，然后驱动所述加液装置竖直向上移动，沿着纵向方向驱动所述加液装置水平移动至下一个洗脱单元113进行加液工作，待所有洗脱单元加液完后，关闭所述加液装置与洗脱液试剂瓶211的连通，开启所述加液装置与所述清洗液(清洗液可以是纯水)试剂瓶211之间的连接，然后驱动所述加液装置移动到清洗单元9的上方，进行竖直向下移动操作，然后开启所述加液装置，清洗液将加液装置中残留的洗脱液冲洗到清洗单元9中，然后关闭所述加液装置，驱动所述加液装置竖直向上移动，沿着水平方向驱动所述加液装置水平移动至洗涤单元112进行加液工作，依此循环，待所述加液单元对相同种类的单元加液完成后，即对所述加液单元进行冲洗，冲洗后再对新种类的单元进行冲洗，利用所述加液单元3依次将所述对样本处理单元1中的洗脱单元113、洗涤单元112和裂解单元111加入对应的洗脱液、洗涤液和裂解液；
S2、利用磁吸棒单元5吸附并转移磁珠，所述磁吸棒单元5位于裂解单元111的一侧，所述磁棒511和所述磁棒套512处于分离状态，所述磁棒511位于所述磁棒套512的上方，所述磁棒驱动单元6驱动所述磁棒511移动至所述裂解单元111的上方，所述磁棒套驱动单元7驱动所述磁棒套512移动至相同的所述裂解单元111的上方，并驱动所述磁棒套512竖直向下移动插入所述裂解单元111中，然后驱动所述磁棒511插入所述磁棒套512中，所述裂解单元111中的表面吸附核酸的磁珠吸附到所述磁棒套512的表面，然后同时驱动所述磁棒511和所述磁棒套512同时竖直向上移动至其移出所述裂解单元111，然后驱动所述磁棒511和所述磁棒套512水平移动至洗涤单元112的上方，然后驱动所述磁棒511和所述磁棒套512竖直向下移动插入至所述洗涤单元112中，在此期间保持所述磁棒511处于插入所述磁棒套512的状态，待所述磁棒511和所述磁棒套512插入所述洗涤单元112中后，驱动所述磁棒511竖直向上移动移出所述洗涤单元，吸附在所述的磁棒套512表面的磁珠脱离至洗涤液中，可以利用磁棒套驱动单元7中的振动机构振动所述磁棒套512，搅拌所述磁珠和洗涤液的混合物，然后将所述磁棒511插入所述磁棒套512中，所述磁珠再次吸附至所述磁棒套512表面，然后同时驱动所述磁棒511和所述磁棒套512同时竖直向上移动至其移出所述裂解单元111，然后驱动所述磁棒511和所述磁棒套512水平移动至下一个单元，依此循环，利用磁棒511和所述磁棒套512将磁珠自裂解单元111中依次转移至洗涤单元112和洗脱单元113中，所述磁珠依次经过裂解、洗涤和洗脱；
S3、待洗脱单元113中的磁珠洗脱完成后，利用磁吸棒单元5将磁珠吸附并转移出洗脱单元113，所述洗脱单元113转移至检测单元8的检测通道进行检测，实现核酸的提取和检测。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种核酸提取、检测的集成系统，其特征在于，包括：
样本处理单元，所述样本处理单元包括至少一个裂解单元、至少一个洗涤单元和至少一个洗脱单元；
供液单元，所述供液单元用于向所述样本处理单元提供需要的液体；
加液单元，所述加液单元位于所述样本处理单元的上方，所述加液单元具有加液装置，所述加液单元分别与加液驱动单元和所述供液单元连接，所述加液驱动单元具有水平移动机构和竖直移动机构；
磁吸棒单元，所述磁吸棒单元位于所述样本处理单元的上方，所述磁吸棒单元包括磁棒和磁棒套，所述磁棒位于所述磁棒套上方，所述磁棒可以插入所述磁棒套中，所述磁棒与磁棒驱动单元连接，所述磁棒套与磁棒套驱动单元连接，所述磁棒驱动单元和所述磁棒套驱动单元分别具有水平移动机构和竖直移动机构；
检测单元，所述检测单元位于所述洗脱单元的一侧，所述检测单元具有供所述洗脱单元检测的检测通道。
2.根据权利要求1所述的核酸提取、检测的集成系统，其特征在于，所述样本处理单元中还包括至少一个清洗单元。
3.根据权利要求1或2所述的核酸提取、检测的集成系统，其特征在于，所述加液装置为加液针。
4.根据权利要求1-3任一项所述的核酸提取、检测的集成系统，其特征在于，所述磁棒套驱动单元还包括振动机构。
5.根据权利要求1-4任一项所述的核酸提取、检测的集成系统，其特征在于，沿着水平方向，所述样本处理单元中顺序设置裂解单元、洗涤单元和洗脱单元。
6.根据权利要求1-5任一项所述的核酸提取、检测的集成系统，其特征在于，沿着水平方向，所述样本处理单元中设置1-12个洗涤单元。
7.根据权利要求1-6任一项所述的核酸提取、检测的集成系统，其特征在于，所述洗脱单元为比色皿，所述检测单元为紫外分光光度检测单元。
8.一种利用权利要求1-7任一项所述的核酸提取、检测的集成系统进行核酸提取、检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、取待测样本和磁珠加入裂解单元中，利用加液单元对样本处理单元中的裂解单元、洗涤单元和洗脱单元加入对应的裂解液、洗涤液和洗脱液；
S2、利用磁吸棒单元吸附并转移磁珠，将磁珠自裂解单元中依次转移至洗涤单元和洗脱单元中，所述磁珠依次经过裂解、洗涤和洗脱；
S3、待洗脱单元中的磁珠洗脱完成后，利用磁吸棒单元将磁珠吸附并转移出洗脱单元，所述洗脱单元转移至检测单元的检测通道进行检测。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在S1步骤中，利用所述加液单元对样本处理单元加液前，还包括对所述加液单元中的加液装置进行冲洗的步骤。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在S2步骤中，在转移磁珠前，利用所述磁棒套振动混匀磁珠与液体的混合物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910394313.2A CN112011533A (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 一种核酸提取、检测的集成系统以及检测方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112011533A true CN112011533A (zh) | 2020-12-01 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112011533A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112795564A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-05-14 | 苏州博捷特生物科技有限公司 | 一种快速总核酸提取方法及试剂盒 |
Citations (3)
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| JP2006006258A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | 核酸の核酸抽出方法および核酸抽出装置 |
| CN103897987A (zh) * | 2014-02-18 | 2014-07-02 | 中国农业大学 | 基于纳米磁珠的核酸自动提取装置及其方法 |
| CN208815031U (zh) * | 2018-05-21 | 2019-05-03 | 南京英芮诚麦歌生化仪器有限公司 | 一种核酸提取仪用连续加液装置 |
-
2019
- 2019-05-13 CN CN201910394313.2A patent/CN112011533A/zh active Pending
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