CN113583812B - 一种适用于模块化工作站的核酸提取系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于模块化工作站的核酸提取系统及方法,包括固定底座和安装设置在固定底座上的托台模组与磁棒模组,对应兼容流水线形式的工作站,能够与工作站中其他功能模块进行配合,完成对样本的统一全自动化处理;通过使用可分离处理的磁棒套配合多自由度的灵活位移能力实现对大量样本的多通道一次性处理,核酸提取过程无需人工干预,有效提升处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及核酸检测技术领域,尤其涉及一种适用于模块化工作站的核酸提取系统及方法。
背景技术
近年来核酸提取技术快速发展,各种核酸提取技术层出不穷,随着样本量的增多,大型医院对于多通道、高自动化的核酸提取仪器需求迫切。以核酸提取技术为研究对象的生物技术以核酸的提取,扩增,测序为主。核酸的提取技术作为所有其他技术的基础受到了高度重视,核酸提取技术的好坏直接决定其他后续扩增和测序的质量和效率。以往的核酸提取需要预封装试剂在深孔板中,进行核酸提取时需要人工进行撕膜加入样本然后将深孔板压入核酸提取仪的提取工位。在样本量大的情况下,这种操作工作量较大影响核酸提取效率并增加了操作人员感染的风险。能够具有更多提取通道及其更高自动化的核酸提取仪具有重要意义。
现有技术中,能够实现在无人干预的情况下完全自动化的核酸提取仪还没有成熟的产品,特别是不能实现与实验后续其他步骤进行自动化配合,且大部分核酸提取仪通量较小,不能满足大量样本的高效核酸提取需求。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明提出一种适用于模块化工作站的核酸提取系统及方法,对应兼容流水线形式的工作站,能够与工作站中其他功能模块进行配合,完成对样本的统一全自动化处理;通过使用可分离处理的磁棒套配合多自由度的灵活位移能力实现对大量样本的多通道一次性处理,核酸提取过程无需人工干预,有效提升处理效率。
为实现以上目的,本发明所采用的技术方案包括:
一种适用于模块化工作站的核酸提取系统,其特征在于,包括固定底座和安装设置在固定底座上的托台模组与磁棒模组;
所述托台模组包括升降支架和安装在升降支架上的深孔板托台,所述升降支架通过第一电机驱动相对固定底座进行垂直方向位移,所述深孔板托台上至少设置有一个对应深孔板的加热工位;
所述磁棒模组包括由上至下依次设置的磁棒架和磁棒套架,所述磁棒架上固定设置有对应深孔板上孔位的若干根磁棒,所述磁棒套架设置有磁棒套固定结构,所述磁棒架和磁棒套架各自独立的相对固定底座进行垂直方向位移。
进一步地,所述磁棒套固定结构包括若干朝向磁棒套设置的固定销钉;
磁棒套上表面设置有若干胀紧孔,所述胀紧孔的数量和位置与所述固定销钉相对应。
进一步地,所述深孔板托台还设置有至少一个常温工位,所述加热工位与所述常温工位依次成行排列或成列排列;
所述深孔板托台通过第二电机驱动相对升降支架进行水平直线位移,使依次成行排列或成列排列的加热工位与常温工位根据控制需要切换至对齐磁棒架、磁棒套架的工作位置。
进一步地,所述加热工位与常温工位外侧设置有对应深孔板的输送带的定位槽。
进一步地,所述磁棒架和磁棒套架通过直线电机模组驱动进行垂直方向位移。
本发明还涉及一种适用于模块化工作站的核酸提取方法,其特征在于,使用如上述的核酸提取系统对样本进行核酸提取。
进一步地,包括:
通过输送带移动带有磁棒套的深孔板;
通过升降支架垂直位移使深孔板进入处于工作位置的加热工位或常温工位;
通过磁棒架和/或磁棒套架的垂直位移对深孔板孔位内盛放的样品进行操作。
进一步地,还包括:
通过深孔板托台水平直线位移切换处于工作位置的加热工位或常温工位。
进一步地,包括使用如上述的核酸提取系统对样本进行样本裂解步骤、核酸转移洗涤步骤和/或核酸洗脱步骤。
进一步地,所述样本裂解步骤包括:
将加热工位切换至工作位置;
通过输送带移动带有磁棒套的深孔板并操作升降支架垂直上升,使深孔板进入处于工作位置的加热工位;
操作磁棒套架垂直下降通过磁棒套固定结构连接磁棒套;
磁棒套架带动磁棒套在深孔板孔位内垂直上下往复运动进行混匀裂解;
磁棒套架垂直上升并带动磁棒套抬升离开深孔板,同时操作升降支架垂直下降是深孔板离开加热工位;
通过输送带移动深孔板离开。
进一步地,所述核酸转移洗涤步骤包括:
将常温工位切换至工作位置;
通过输送带移动带有磁棒套的深孔板并操作升降支架垂直上升,使深孔板进入处于工作位置的常温工位;
操作磁棒套架垂直下降通过磁棒套固定结构连接磁棒套;
操作磁棒架垂直下移使磁棒插入磁棒套,完成洗涤转移。
进一步地,所述核酸洗脱步骤包括:
将加热工位切换至工作位置;
通过输送带移动带有磁棒套的深孔板并操作升降支架垂直上升,使深孔板进入处于工作位置的加热工位;
操作磁棒套架垂直下降通过磁棒套固定结构连接磁棒套;
磁棒套架带动磁棒套在深孔板孔位内垂直上下往复运动进行洗脱;
操作磁棒架垂直下移使磁棒插入磁棒套进行吸磁。
本发明的有益效果为:
采用本发明所述适用于模块化工作站的核酸提取系统及方法,通过磁棒套预先插入96孔板并使用输送带实现96孔板和磁棒套的自动化上料;运用直线驱动的电机来实现磁棒架与磁棒套架的结构紧凑与简化;结合托台模组垂直升降移动实现托台与96孔板的结合和脱离,并使用左右的水平直线位移来实现加热工位与常温工位的切换。本发明能够实现的核酸提取通道数量更多;96深孔板及其磁棒套完全可以自动上料、自动丢弃;加热工位与常温工位可自动切换无需人工操作干预。可与自动化流水线兼容,能够与工作站中其他功能模块进行配合,完成对样本的统一全自动化处理;通过使用可分离处理的磁棒套配合多自由度的灵活位移能力实现对大量样本的多通道一次性处理,核酸提取过程无需人工干预,有效提升处理效率。
附图说明
图1为本发明适用于模块化工作站的核酸提取系统优选实施例结构示意图。
图2为本发明优选实施例托台模组与磁棒套结构示意图。
图3为本发明优选实施例结构第二视角示意图。
图4为本发明优选实施例工位切换示意图。
附图编号说明:1-固定底座、2-托台模组、21-升降支架、22-深孔板托台、23-第一电机、24-第二电机、25-加热工位、251-定位槽、26-常温工位、3-磁棒模组、31-磁棒架、311-磁棒、32-磁棒套架、33-直线电机模组、4-磁棒套、41-胀紧孔、5-深孔板、6-输送带。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明的内容,将结合附图和实施例详细说明。
如图1至图3所示为本发明适用于模块化工作站的核酸提取系统的一种优选实施例示意图,主要结构包括固定底座1和安装设置在固定底座1上的托台模组2与磁棒模组3。
首先,托台模组2的结构如图2所示,包括升降支架21和安装在升降支架21上的深孔板托台22。在使用时,将深孔板5放置在深孔板托台22上设置的加热工位25或常温工位26上,以便能够对深孔板5进行所需的位移操作。具体的,由第一电机23驱动升降支架21执行相对固定底座1的垂直方向位移,带动深孔板托台22以及深孔板5同步进行垂直方向的上下移动;通过第二电机24驱动深孔板托台22执行水平直线上的左右位移,实现加热工位25与常温工位26之间的切换。同时,本发明系统使用输送带6进行深孔板5单独的水平直线位移,当升降支架21垂直下移至特定位置时,深孔板5边缘突出部分会接触输送带6并通过输送带6的支撑架空,从而脱离深孔板托台22,此时通过驱动输送带6左右移动即可带动深孔板5进行水平直线位移。优选的,在深孔板托台22上的加热工位25与常温工位26边缘设置有定位槽,当升降支架21垂直上升时,输送带6会对应嵌入定位槽,同时深孔板5与加热工位25或常温工位26接合,能够进行所需的实验操作。
在优选实施例中,加热工位25与常温工位26依次排列成一行,如图4所示,通过深孔板托台22的左右位移可以实现加热工位25与常温工位26之间的切换。当然,根据需要,也可选择将加热工位25与常温工位26依次排列成一列,并将深孔板托台22设置为水平前后位移,同样能够实现加热工位25与常温工位26之间的切换。当然,也可以根据需要拓展更多数量的工位满足实验需求。
其次,磁棒模组3通过由至下依次设置的磁棒架31和磁棒套架32所组成,磁棒架31上固定设置有磁棒311,磁棒套架32上设置有磁棒套固定结构用于固定连接预置在深孔板5上的磁棒套4。优选的,该磁棒套固定结构为沿磁棒套架32边缘依次设置的若干个固定销钉,对应的,在磁棒套4上表面设置有相匹配的若干胀紧孔41(如图2所示),当磁棒套架32与磁棒套4相互接触时,通过固定销钉插入胀紧孔41实现二者之间的连接,继而能够通过控制磁棒套架32垂直移动同步带动磁棒套4上下移动。
优选的,可以采用直线电机模组33驱动磁棒架31与磁棒套架32执行垂直位移,根据控制指令将磁棒311插入、拔出磁棒套4,实现各种所需的实验操作步骤。
采用如上所述优选实施例能够根据需要执行样本裂解步骤、核酸转移洗涤步骤和核酸洗脱步骤中的任意一个或多个组合,实现模块化工作站的核酸提取,具体包括:
1)样本裂解步骤:
将加热工位25切换至工作位置;
通过输送带6移动带有磁棒套4的深孔板5并操作升降支架21垂直上升,使深孔板5进入处于工作位置的加热工位25;
操作磁棒套架32垂直下降通过磁棒套固定结构连接磁棒套4;
磁棒套架32带动磁棒套4在深孔板5孔位内垂直上下往复运动进行混匀裂解;
磁棒套架32垂直上升并带动磁棒套4抬升离开深孔板5,同时操作升降支架21垂直下降是深孔板5离开加热工位25;
通过输送带6移动深孔板5离开。
2)核酸转移洗涤步骤:
将常温工位26切换至工作位置;
通过输送带6移动带有磁棒套4的深孔板5并操作升降支架21垂直上升,使深孔板5进入处于工作位置的常温工位26;
操作磁棒套架32垂直下降通过磁棒套固定结构连接磁棒套4;
操作磁棒架31垂直下移使磁棒311插入磁棒套4,完成洗涤转移。
3)核酸洗脱步骤:
将加热工位25切换至工作位置;
通过输送带6移动带有磁棒套4的深孔板5并操作升降支架21垂直上升,使深孔板5进入处于工作位置的加热工位25;
操作磁棒套架32垂直下降通过磁棒套固定结构连接磁棒套4;
磁棒套架32带动磁棒套4在深孔板5孔位内垂直上下往复运动进行洗脱;
操作磁棒架31垂直下移使磁棒311插入磁棒套4进行吸磁。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式,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,可轻易想到的变化或替换等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该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种适用于模块化工作站的核酸提取系统,其特征在于,包括固定底座、和安装设置在固定底座上的托台模组与磁棒模组;
所述托台模组包括升降支架和安装在所述升降支架上的深孔板托台,所述升降支架通过第一电机驱动相对所述固定底座进行垂直方向的位移,所述深孔板托台上对应深孔板设置有一个加热工位和一个常温工位,所述加热工位与所述常温工位依次成行排列;
所述核酸提取系统还包括输送带;所述加热工位与所述常温工位的外侧边缘设置有对应所述输送带的定位槽;所述升降支架垂直上升至特定位置时,所述输送带对应嵌入所述定位槽,同时所述深孔板与加热工位或常温工位接合;所述升降支架垂直下移至特定位置时,所述深孔板通过边缘突出部分接触所述输送带,使所述深孔板由所述输送带支撑架空从而脱离所述深孔板托台,同时由所述输送带驱动所述深孔板进行水平直线位移;
所述磁棒模组包括由上至下依次设置的磁棒架和磁棒套架,所述磁棒架上固定设置有对应深孔板上孔位的若干根磁棒,所述磁棒套架设置有磁棒套固定结构,所述磁棒架和磁棒套架各自独立的相对固定底座进行垂直方向位移;
所述深孔板托台通过第二电机驱动相对升降支架进行水平直线位移,使依次成行排列的所述加热工位与所述常温工位根据控制需要切换至对齐所述磁棒架、所述磁棒套架的工作位置。
2.如权利要求1所述的核酸提取系统,其特征在于,所述磁棒套固定结构包括若干朝向磁棒套设置的固定销钉;
所述磁棒套的上表面设置有若干胀紧孔,所述胀紧孔的数量和位置与所述固定销钉相对应。
3.如权利要求1所述的核酸提取系统,其特征在于,所述磁棒架和所述磁棒套架通过直线电机模组驱动进行垂直方向的位移。
4.一种适用于模块化工作站的核酸提取方法,其特征在于,包括使用如权利要求1至3任一项所述的核酸提取系统对样本进行核酸提取。
5.如权利要求4所述的核酸提取方法,其特征在于,包括:
通过所述输送带移动带有磁棒套的深孔板;
通过所述升降支架的垂直位移使所述深孔板进入处于工作位置的加热工位或常温工位;
通过所述磁棒架和/或所述磁棒套架的垂直位移对所述深孔板的孔位内盛放的样品进行操作;
通过所述深孔板托台的水平直线位移切换处于工作位置的加热工位或常温工位。
6.如权利要求5所述的核酸提取方法,其特征在于,包括使用如权利要求1至3任一项所述的核酸提取系统对样本进行样本裂解步骤、核酸转移洗涤步骤、和/或核酸洗脱步骤。
7.如权利要求6所述的核酸提取方法,其特征在于,所述样本裂解步骤包括:
将所述加热工位切换至工作位置;
通过所述输送带移动带有磁棒套的深孔板并操作所述升降支架垂直上升,使所述深孔板进入处于工作位置的加热工位;
操作所述磁棒套架垂直下降、通过所述磁棒套固定结构连接所述磁棒套;
所述磁棒套架带动所述磁棒套在所述深孔板孔位内作垂直上下往复运动以进行混匀裂解;
所述磁棒套架垂直上升并带动所述磁棒套抬升离开所述深孔板,同时操作所述升降支架垂直下降,使所述深孔板离开加热工位;
通过所述输送带移动所述深孔板离开。
8.如权利要求6所述的核酸提取方法,其特征在于,所述核酸转移洗涤步骤包括:
将所述常温工位切换至工作位置;
通过所述输送带移动带有磁棒套的深孔板并操作所述升降支架垂直上升,使所述深孔板进入处于工作位置的常温工位;
操作所述磁棒套架垂直下降、通过所述磁棒套固定结构连接磁棒套;
操作所述磁棒架垂直下移使磁棒插入磁棒套,完成洗涤转移。
9.如权利要求6所述的核酸提取方法,其特征在于,所述核酸洗脱步骤包括:
将所述加热工位切换至工作位置;
通过所述输送带移动带有磁棒套的深孔板并操作所述升降支架垂直上升,使所述深孔板进入处于工作位置的加热工位;
操作所述磁棒套架垂直下降、通过所述磁棒套固定结构连接磁棒套;
操作所述磁棒套架带动磁棒套在深孔板孔位内作垂直上下往复运动以进行洗脱;
操作所述磁棒架垂直下移以使磁棒插入磁棒套进行吸磁。
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