CN113943633A - 一种基于超声波的核酸提取装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于超声波的核酸提取装置及其使用方法，所述核酸提取装置包括壳体，所述壳体内设置有旋转模块，所述旋转模块上设置有至少一个反应杯，所述旋转模块带动反应杯旋转；所述旋转模块四周固定有至少一个超声模块以及至少一个聚磁模块，所述反应杯在旋转模块的带动下旋转从而对准超声模块或聚磁模块，完成核酸提取。本发明提供的核酸提取装置采用非接触式超声法裂解样本细胞，避免直接接触样本而产生的携带污染风险，配合化学裂解液及蛋白酶同时作用于样本，有效提高裂解效率。
Description
技术领域
本发明属于核酸提取技术领域，涉及一种基于超声波的核酸提取装置及其使用方法。
背景技术
核酸是生物体内的高分子化合物，广泛存在于所有动植物、微生物及其他生物体内。核酸不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占有重要的位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。通过核酸的检测，对肿瘤的发生，病毒的感染以及射线对人体的影响等都有重要的临床意义。然而，能否提取出高质量的核酸分子则是核酸分子生物学实验中的关键，提取方法的效果(纯度，产量等)也将直接关系到后续实验的成败。
核酸提取仪是应用配套的核酸提取试剂来使得样本核酸提取工作自动完成的仪器。其在环境微生物检测、食品安全检测、输血安全、法医学鉴定、疾病控制、临床疾病诊断、生物学研究以及畜牧业等多种领域中得到广泛地应用。
核酸提取仪根据提取原理主要分为两大类：一类是基于离心柱法的仪器，主要采用离心机和自动移液装置相结合的方法，通量低，一般只有1-12个样本，操作与手动提取相似，效率低，仪器价格昂贵且耗材封闭。另一类是基于磁珠法的仪器，以磁珠为载体，利用磁珠在高盐、低pH下吸附核酸，在低盐、高pH下与核酸分离的原理，再通过移动磁珠或移动液体来实现核酸提取纯化过程，基于磁珠法的仪器有两种，一种是抽吸法也叫移液法，通过固定磁珠，移动液体实现核酸的提取，另一种是磁棒法，通过固定液体转移磁珠实现核酸的提取，基于磁珠法的仪器可以设计成高通量，操作简单可以实现自动化，效率高，价格低廉，便于广泛应用。
CN105543089A公开了一种基于磁珠法的核酸提取装置，该装置包括深孔板、磁吸机构、位置移动机构和震荡机构；磁吸机构包括磁棒固定底座以及活动设置在磁棒固定底座上的磁棒；位置移动机构包括滚珠丝杠和驱动电机，滚珠丝杠的两端分别连接磁棒固定底座和驱动电机；震荡机构包括载架以及与载架相连接的震荡主机；磁棒固定底座、滚珠丝杠及驱动电机均位于载架的内部；深孔板可拆卸的设置在载架的上表面。
CN111394220A公开了一种核酸提取装置，该装置包括底座、离心模块和混合模块，离心模块包括离心托盘，离心托盘绕离心轴线可转动地设置于底座上，混合模块，包括试管固定件，试管固定件具有用于容纳试管的试管容纳孔，且试管固定件绕混合轴线可转动地设置于离心托盘，混合轴线相对于离心轴线倾斜设置。本发明的核酸提取装置的试管固定件相对于离心托盘转动且混合轴线相对于离心轴线倾斜，因此试管固定件的转速有竖直方向的分量使得试管内试剂进行上下颠倒的运动以更好地对试剂进行混匀。
CN208327982U公开了一种基于磁珠法的核酸提取装置，该装置包括：底座、提取板和提取部。提取板滑动设置于底座的表面，提取板上设置有多个提取孔，提取孔内选择性设置有磁珠；提取部包括第四驱动部、第五驱动部、多根磁套和多根磁棒，第四驱动部和第五驱动部设置于底座，每根磁套和磁棒均位于提取板的上方，一根磁棒滑动设置于一根磁套内，第四驱动部驱动连接于磁棒用于驱动磁棒在磁套内上下运动，第五驱动部驱动连接于磁套用于驱动磁套在提取孔内上下运动。
但综合目前已知的现有技术可以看出，当前的核酸提取装置存在提取时间长、产率低和纯度差等问题，因此亟需对传统的核酸提取装置的结构进行改进，以改善上述问题。
发明内容
针对现有技术提取时间长、产率低、纯度差等问题，本发明的目的在于提供一种基于超声波的核酸提取装置及其使用方法，本发明提供的核酸提取装置采用非接触式超声法裂解样本(包括细胞、病原体等)，避免直接接触样本而产生的携带污染风险，配合化学裂解液及蛋白酶同时作用于样本，有效提高裂解效率、提取产量和纯度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于超声波的核酸提取装置，所述核酸提取装置包括壳体，所述壳体内设置有旋转模块，所述旋转模块上设置有至少一个反应杯，所述旋转模块带动反应杯旋转；所述旋转模块四周固定有至少一个超声模块以及至少一个聚磁模块，所述反应杯在旋转模块的带动下旋转从而对准超声模块或聚磁模块，完成核酸提取。
本发明提供的核酸提取装置采用非接触式超声法裂解样本(包括细胞、病原体等)，避免直接接触样本而产生的携带污染风险，配合化学裂解液及蛋白酶同时作用于样本，有效提高裂解效率，可以在常温下30～60s内完成样本裂解，相比常规的加热裂解时间缩短10～20倍，核酸提取效率大幅提升。同时本发明采用超声均质结合磁珠吸附的方式进行纯化清洗，磁珠可以在5s内更好的分散，大大缩短均质时间，从而在较短的时间内得到很好的纯化效果，A260/A280均在1.8-2.0之间。其次，本发明提供的核酸提取装置还可以兼容多种不同类型的样本，在处理一些复杂样本如全血、粪便、组织时有较好的核酸提取效果，针对复杂样本单个样本的核酸提取时间与市面上同类型的核酸提取装置相比，提取时间由60分钟缩减至10～15分钟。再次，从结构上来看，本发明采用转盘设计，可以实现多工位同时工作，同时完成核酸提取过程。
作为本发明一种优选的技术方案，所述旋转模块包括旋转盘，所述旋转盘外接旋转电机，所述旋转电机用于带动所述旋转盘旋转。
优选地，所述旋转盘上设置有反应杯适配基座，所述反应杯固定于反应杯适配基座内。
优选地，所述旋转盘上设置有洗针槽。
优选地，所述反应杯适配基座表面依次设置有隔热板和加热板。
优选地，所述旋转模块上方还设置有机械夹爪，所述机械夹爪用于将反应杯转移至所述反应杯适配基座的孔位内。
优选地，所述壳体内部底面设置有底座，所述旋转模块、超声模块和聚磁模块均固定于底座上。
作为本发明一种优选的技术方案，所述壳体内还设置有储液模块和与所述储液模块连接的吸注液模块，所述储液模块用于储存核酸提取过程中需要的试剂及废液。
优选地，所述吸注液模块设置于旋转模块上方，所述反应杯在旋转模块的带动下旋转从而对准吸注液模块，通过所述吸注液模块对反应杯进行吸液操作或注液操作。
作为本发明一种优选的技术方案，所述储液模块包括清洗液瓶、废液瓶、蛋白漂洗液瓶、洗脱液瓶和核酸收集瓶。
优选地，所述吸注液模块包括注液泵、吸液针和注液针，所述吸液针和注液针分别独立连接所述注液泵，所述注液泵分别独立接入所述储液模块中的各个储液瓶，通过所述注液泵内置的切换阀进行选择性地吸液操作或注液操作。
优选地，所述吸注液模块还包括设置于旋转模块上方的传动模组，所述传动模组用于带动吸液针和注液针沿竖直方向移动。
优选地，所述传动模组包括步进电机和与所述步进电机传动连接的传动机构，所述吸液针和注液针均固定于所述传动机构上。
优选地，所述传动机构包括水平设置的固定板，所述吸液针和注液针可拆卸地竖直固定于所述固定板上；所述固定板的中心区域竖直穿入传动丝杆，所述传动丝杆一端通过联轴器与步进电机的输出轴连接，所述传动丝杆两侧对称设置有贯穿所述固定板的导轨，所述步进电机驱动传动丝杆旋转从而带动固定板沿导轨方向竖直移动。
优选地，所述壳体内壁设置有第一限位件，所述第一限位件用于对步进电机进行限位。
优选地，所述第一限位件为限位光耦开关。
作为本发明一种优选的技术方案，所述超声模块包括超声探头和与所述超声探头机械连接的驱动模组，所述驱动模组用于带动所述超声探头向反应杯方向移动。
优选地，所述驱动模组包括驱动电机和与所述驱动电机传动连接的驱动机构，所述超声探头固定于所述驱动机构上。
优选地，所述驱动机构包括竖直相对设置的定位板和安装板，所述定位板设置于旋转模块一侧面，所述安装板靠近定位板的一侧面设置有所述超声探头，所述定位板和安装板之间设置有主动轴，所述主动轴靠近安装板的一端设置有所述驱动电机，所述安装板固定于主动轴上。
优选地，所述定位板和安装板之间通过水平设置的至少两个导向轴连接，所述驱动电机带动主动轴旋转从而带动安装板沿导向轴向靠近反应杯方向或远离反应杯方向移动。
优选地，所述定位板上开设有超声探头伸出窗口，超声探头向靠近反应杯方向移动过程中，通过超声探头伸出窗口伸出直至抵住反应杯外壁后停止移动。
优选地，所述定位板靠近安装板的一侧表面设置有第二限位件，驱动机构带动超声探头向靠近反应杯方向移动直至抵住反应杯外壁面时，触发第二限位件的限位作用，控制驱动电机停止运行。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的核酸提取装置的使用方法，所述的使用方法包括：
向反应杯内放入检测样本、化学裂解液、蛋白酶和磁珠悬液，将反应杯移入旋转模块，旋转模块带动反应杯旋转对准超声模块，在超声和化学裂解液的作用下进行样本裂解；随后旋转模块带动反应杯继续旋转对准聚磁模块，进行磁珠聚磁，完成核酸纯化。
作为本发明一种优选的技术方案，所述样本裂解过程具体包括：
驱动模组带动超声探头向反应杯方向移动直至超声探头抵住反应杯外壁，开启超声探头，对反应杯内的液体进行超声，超声探头的超声提取和化学裂解液的化学提取相结合完成样本裂解。
作为本发明一种优选的技术方案，所述核酸纯化具体包括：
磁珠聚磁后，通过吸液针将反应杯内的上清液吸入废液瓶，随后通过注液针将蛋白漂洗液瓶内储存的蛋白漂洗液注入反应杯，经超声和聚磁后弃去上清液得到吸附有核酸的磁珠，最后通过注液针将清洗液瓶内储存的清洗液注入反应杯，对吸附有核酸的磁珠进行清洗，完成核酸纯化过程。
优选地，在核酸纯化过程中，通过传动模组带动吸液针和注液针在竖直方向上移动，完成吸液操作和注液操作。
作为本发明一种优选的技术方案，所述使用方法还包括：在核酸纯化完成后，对清洗后的磁珠进行洗脱，得到纯化的核酸。
优选地，所述洗脱过程包括：
通过注液针将洗脱液瓶内储存的洗脱液注入反应杯，对反应杯内的洗脱液和磁珠进行超声和/或加热，将磁珠表面吸附的核酸洗脱到溶液中，经聚磁后，通过吸液针将反应杯内的上清液吸入核酸收集瓶，完成核酸洗脱。
为适用更多下游应用，本发明有两种可选的洗脱方式，一种是低功率的超声洗脱，洗脱时间短，约1～3分钟，并且伴有DNA片段化的效果；二是瞬时的超声均质加高温洗脱，洗脱时间约10～15分钟，洗脱的DNA比较完整。
作为本发明一种优选的技术方案，所述使用方法还包括：核酸洗脱完成后，对吸液针和注液针进行清洗。
优选地，所述清洗过程包括：
旋转模块带动旋转盘旋转，使得旋转盘上的洗针槽位于吸液针和注液针的正下方，注液针吸入清洗瓶内的清洗液并吐出至洗针槽中，吸液针吸取洗针槽内的清洗液并抽入废液瓶中。
示例性地，本发明提供的核酸提取装置的完整工作流程包括：
(1)向反应杯内放入检测样本、化学裂解液、蛋白酶和磁珠悬液，将反应杯移入旋转模块；
(2)驱动模组带动超声探头向反应杯方向移动直至超声探头抵住反应杯外壁，开启超声探头，对反应杯内的液体进行超声，超声探头的超声提取和化学裂解液的化学提取相结合完成样本裂解；
(3)旋转模块带动反应杯继续旋转对准聚磁模块，进行磁珠聚磁，通过吸液针将反应杯内的上清液吸入废液瓶，随后通过注液针将蛋白漂洗液瓶内储存的蛋白漂洗液注入反应杯，继续经超声和聚磁后吸去上清液得到吸附有核酸的磁珠，最后通过注液针将清洗液瓶内储存的清洗液注入反应杯，对吸附有核酸的磁珠进行清洗，完成核酸纯化过程；在核酸纯化过程中，通过传动模组带动吸液针和注液针在竖直方向上移动，完成吸液操作和注液操作。
(4)在核酸纯化完成后，通过注液针将洗脱液瓶内储存的洗脱液注入反应杯，对反应杯内的洗脱液和磁珠进行超声和/或加热，将磁珠表面吸附的核酸洗脱到溶液中，通过吸液针将反应杯内的上清液吸入核酸收集瓶，完成核酸洗脱。
(5)旋转模块带动旋转盘旋转，使得选转盘上的洗针槽位于吸液针和注液针的正下方，注液针吸入清洗瓶内的清洗液并吐出至洗针槽中，吸液针吸取洗针槽内的清洗液并抽入废液瓶中。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的核酸提取装置采用非接触式超声法裂解样本(包括细胞、病原体等)，避免直接接触样本而产生的携带污染风险，配合化学裂解液及蛋白酶同时作用于样本，有效提高裂解效率，可以在常温下30～60s内完成样本裂解，相比常规的加热裂解时间缩短10～20倍，核酸提取效率大幅提升。同时本发明采用超声均质结合磁珠吸附的方式进行纯化清洗，磁珠可以在5s内更好的分散，大大缩短均质时间，从而在较短的时间内得到很好的纯化效果，A260/A280均在1.8-2.0之间。其次，本发明提供的核酸提取装置还可以兼容多种不同类型的样本，在处理一些复杂样本如全血、粪便、组织时有较好的核酸提取效果，针对复杂样本单个样本的核酸提取时间与市面上同类型的核酸提取装置相比，提取时间由60分钟缩减至10～15分钟。再次，从结构上来看，本发明采用转盘设计，可以实现多工位同时工作，同时完成核酸提取过程。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的核酸提取装置的立体结构示意图；
图2为本发明一个具体实施方式提供的核酸提取装置的主视图；
图3为本发明一个具体实施方式提供的超声模块的等轴侧视图；
图4为本发明一个具体实施方式提供的超声模块的爆炸图；
图5为本发明一个具体实施方式提供的反应杯在超声操作时的工位示意图；
图6为本发明一个具体实施方式提供的反应杯在聚磁操作时的工位示意图；
图7为本发明一个具体实施方式提供的反应杯在洗针操作时的工位示意图；
其中，1-超声模块；2-旋转电机；3-反应杯；4-旋转模块；5-旋转盘；6-步进电机；7-壳体；8-第一限位件；9-机械夹爪；10-主控板；11-电源；12-清洗液瓶；13-废液瓶；14-蛋白漂洗液瓶；15-洗脱液瓶；16-注液泵；17-注液针；18-吸液针；19-固定板；20-导向轴；21-定位板；22-第二限位件；23-超声探头；24-弹簧导向柱；25-安装板；26-驱动电机；27-石墨衬套；28-隔热板；29-加热板；30-反应杯适配基座；31-洗针槽；32-聚磁模块；33-核酸收集瓶。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种基于超声波的核酸提取装置，所述核酸提取装置入图1和图2所示，包括壳体7，所述壳体7内设置有旋转模块4，所述旋转模块4上设置有至少一个反应杯3，所述旋转模块4带动反应杯3旋转；所述旋转模块4四周固定有至少一个超声模块1以及至少一个聚磁模块32(如图1所示，包括4个超声模块1和4个聚磁模块32)，所述反应杯3在旋转模块4的带动下旋转从而对准超声模块1或聚磁模块32，完成核酸提取。
本发明提供的核酸提取装置采用非接触式超声法裂解样本(包括细胞、病原体等)，避免直接接触样本而产生的携带污染风险，配合化学裂解液及蛋白酶同时作用于样本，有效提高裂解效率，可以在常温下30～60s内完成样本裂解，相比常规的加热裂解时间缩短10～20倍，核酸提取效率大幅提升。同时本发明采用超声均质结合磁珠吸附的方式进行纯化清洗，磁珠可以在5s内更好的分散，大大缩短均质时间，从而在较短的时间内得到很好的纯化效果，A260/A280均在1.8-2.0之间。其次，本发明提供的核酸提取装置还可以兼容多种不同类型的样本，在处理一些复杂样本如全血、粪便、组织时有较好的核酸提取效果，针对复杂样本单个样本的核酸提取时间与市面上同类型的核酸提取装置相比，提取时间由60分钟缩减至10～15分钟。再次，从结构上来看，本发明采用转盘设计，可以实现多工位同时工作，同时完成核酸提取过程。
进一步地，所述旋转模块4包括旋转盘5，所述旋转盘5外接旋转电机2，所述旋转电机2用于带动所述旋转盘5旋转。
进一步地，如图4所示，所述旋转盘5上设置有反应杯适配基座30，所述反应杯3固定于反应杯适配基座30内。
进一步地，如图6所示，所述旋转盘5上设置有洗针槽31。
进一步地，所述反应杯适配基座30表面依次设置有隔热板28和加热板29。
进一步地，所述旋转模块4上方还设置有机械夹爪9，所述机械夹爪9用于将反应杯3转移至所述反应杯适配基座30的孔位内。
进一步地，所述壳体7内部底面设置有底座，所述旋转模块4、超声模块1和聚磁模块32均固定于底座上。
进一步地，所述壳体7内还设置有储液模块和与所述储液模块连接的吸注液模块，所述储液模块用于储存核酸提取过程中需要的试剂及废液。
进一步地，所述吸注液模块设置于旋转模块4上方，所述反应杯3在旋转模块4的带动下旋转从而对准吸注液模块，通过所述吸注液模块对反应杯3进行吸液操作或注液操作。
进一步地，所述储液模块包括清洗液瓶12、废液瓶13、蛋白漂洗液瓶14、洗脱液瓶15和核酸收集瓶33。
进一步地，所述吸注液模块包括注液泵16、吸液针18和注液针17，所述吸液针18和注液针17分别独立连接所述注液泵，所述注液泵分别独立接入所述储液模块中的各个储液瓶，通过所述注液泵内置的切换阀进行选择性地吸液操作或注液操作。
进一步地，所述吸注液模块还包括设置于旋转模块4上方的传动模组，所述传动模组用于带动吸液针18和注液针17沿竖直方向移动。
进一步地，所述传动模组包括步进电机6和与所述步进电机6传动连接的传动机构，所述吸液针18和注液针17均固定于所述传动机构上。
进一步地，所述传动机构包括水平设置的固定板19，所述吸液针18和注液针17可拆卸地竖直固定于所述固定板19上；所述固定板19的中心区域竖直穿入传动丝杆，所述传动丝杆一端通过联轴器与步进电机6的输出轴连接，所述传动丝杆两侧对称设置有贯穿所述固定板19的导轨，所述步进电机6驱动传动丝杆旋转从而带动固定板19沿导轨方向竖直移动。
进一步地，所述壳体7内壁设置有第一限位件8，所述第一限位件8用于对步进电机6进行限位。
进一步地，所述第一限位件8为限位光耦开关。
需要说明的是，壳体7外部还设置有必要的主控板10和电源11，用于控制各个电机，并对电机供电。
进一步地，如图3和图4所示，所述超声模块1包括超声探头23和与所述超声探头23机械连接的驱动模组，所述驱动模组用于带动所述超声探头23向反应杯3方向移动。
进一步地，所述驱动模组包括驱动电机26和与所述驱动电机26传动连接的驱动机构，所述超声探头23固定于所述驱动机构上。
进一步地，所述驱动机构包括竖直相对设置的定位板21和安装板25，所述定位板21设置于旋转模块4一侧面，所述安装板25靠近定位板21的一侧面设置有所述超声探头23，所述定位板21和安装板25之间设置有主动轴，所述主动轴靠近安装板25的一端设置有所述驱动电机26，所述安装板25固定于主动轴上。
进一步地，所述定位板21和安装板25之间通过水平设置的至少两个导向轴20连接，所述驱动电机26带动主动轴旋转从而带动安装板25沿导向轴20向靠近反应杯3方向或远离反应杯3方向移动。更进一步地，如图4所示，导向轴20与安装板25之间的连接处设置有石墨衬套27。
进一步地，所述定位板21上开设有超声探头伸出窗口，超声探头23向靠近反应杯3方向移动过程中，通过超声探头伸出窗口伸出直至抵住反应杯3外壁后停止移动。可选地，如图4所示，定位板21和安装板25之间还设置有安装基板，所述安装基板与安装板25之间通过弹簧导向柱24弹性连接，安装基板靠近定位板21的一侧设置有所述超声探头23，安装基板与超声探头伸出窗口的轮廓形状相匹配，驱动电机26带动安装板25向靠近反应杯3方向移动，安装板25连带安装基板和其上的超声探头23同时移动，安装基板和其上的超声探头23由超声探头伸出窗口伸出后抵住反应杯3。
进一步地，所述定位板21靠近安装板25的一侧表面设置有第二限位件22，驱动机构带动超声探头23向靠近反应杯3方向移动直至抵住反应杯3外壁面时，触发第二限位件22的限位作用，控制驱动电机26停止运行。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种所述的核酸提取装置的使用方法，所述的使用方法包括：
向反应杯3内放入检测样本、化学裂解液、蛋白酶和磁珠悬液，将反应杯3移入旋转模块4，旋转模块4带动反应杯3旋转对准超声模块1，在超声和化学裂解液的作用下进行样本裂解；随后旋转模块4带动反应杯3继续旋转对准聚磁模块32，进行磁珠聚磁，完成核酸纯化。
进一步地，所述样本裂解过程具体包括：
驱动模组带动超声探头23向反应杯3方向移动直至超声探头23抵住反应杯3外壁，开启超声探头23，对反应杯3内的液体进行超声，超声探头23的超声提取和化学裂解液的化学提取相结合完成样本裂解。
进一步地，所述核酸纯化具体包括：
磁珠聚磁后，通过吸液针18将反应杯3内的上清液吸入废液瓶13，随后通过注液针17将蛋白漂洗液瓶14内储存的蛋白漂洗液注入反应杯3，经超声和聚磁后弃去上清液得到吸附有核酸的磁珠，最后通过注液针17将清洗液瓶12内储存的清洗液注入反应杯3，对吸附有核酸的磁珠进行清洗，完成核酸纯化过程。
进一步地，在核酸纯化过程中，通过传动模组带动吸液针18和注液针17在竖直方向上移动，完成吸液操作和注液操作。
进一步地，所述使用方法还包括：在核酸纯化完成后，对清洗后的磁珠进行洗脱，得到纯化的核酸。
进一步地，所述洗脱过程包括：
通过注液针17将洗脱液瓶15内储存的洗脱液注入反应杯3，对反应杯3内的洗脱液和磁珠进行超声和/或加热，将磁珠表面吸附的核酸洗脱到溶液中，经聚磁后，通过吸液针18将反应杯3内的上清液吸入核酸收集瓶33，完成核酸洗脱。
为适用更多下游应用，本发明有两种可选的洗脱方式，一种是低功率的超声洗脱，洗脱时间短，约1～3分钟，并且伴有DNA片段化的效果；二是瞬时的超声均质加高温洗脱，洗脱时间约10～15分钟，洗脱的DNA比较完整。
进一步地，所述使用方法还包括：核酸洗脱完成后，对吸液针18和注液针17进行清洗。
进一步地，所述清洗过程包括：
旋转模块4带动旋转盘5旋转，使得旋转盘5上的洗针槽31位于吸液针18和注液针17的正下方，注液针17吸入清洗瓶内的清洗液并吐出至洗针槽31中，吸液针18吸取洗针槽31内的清洗液并抽入废液瓶13中。
示例性地，本发明提供的核酸提取装置的完整工作流程包括：
(1)向反应杯3内放入检测样本、化学裂解液、蛋白酶和磁珠悬液，将反应杯3移入旋转模块4；
(2)如图5所示，驱动模组带动超声探头23向反应杯3方向移动直至超声探头23抵住反应杯3外壁，开启超声探头23，对反应杯3内的液体进行超声，超声探头23的超声提取和化学裂解液的化学提取相结合完成样本裂解；
(3)如图6所示，旋转模块4带动反应杯3继续旋转对准聚磁模块32，进行磁珠聚磁，通过吸液针18将反应杯3内的上清液吸入废液瓶13，随后通过注液针17将蛋白漂洗液瓶14内储存的蛋白漂洗液注入反应杯3，经超声和聚磁后弃去上清液得到吸附有核酸的磁珠，最后通过注液针17将清洗液瓶12内储存的清洗液注入反应杯3，对吸附有核酸的磁珠进行清洗，完成核酸纯化过程；在核酸纯化过程中，通过传动模组带动吸液针18和注液针17在竖直方向上移动，完成吸液操作和注液操作。
(4)在核酸纯化完成后，通过注液针17将洗脱液瓶15内储存的洗脱液注入反应杯3，对反应杯3内的洗脱液和磁珠进行超声和/或加热，将磁珠表面吸附的核酸洗脱到溶液中，通过吸液针18将反应杯3内的上清液吸入核酸收集瓶33，完成核酸洗脱。
(5)如图7所示，旋转模块4带动旋转盘5旋转，使得选转盘上的洗针槽31位于吸液针18和注液针17的正下方，注液针17吸入清洗瓶内的清洗液并吐出至洗针槽31中，吸液针18吸取洗针槽31内的清洗液并抽入废液瓶13中。
应用例
采用上述具体实施方式提供的核酸提取装置对全血样本进行核酸提取，具体操作过程包括：
(1)注液安装：使用移液枪吸取550μL蛋白漂洗液加入蛋白漂洗液瓶14，800μL清洗液加入清洗液瓶12，150μL洗脱液加入洗脱液瓶15；使用移液枪依次吸取200μL全血样本、500μL化学裂解液、10μL蛋白酶K和20μL磁珠悬液加入反应杯3中；
(2)参数设置：将上述加完试剂的各个储液瓶和反应杯3放入仪器对应位置后，设置核酸提取装置的运行模式，运行模式设置为：设置4组不同超声裂解时间，超声裂解时间分别为1min、2min、3min和4min，分别对应4个反应杯3；
(3)样本裂解：核酸提取装置开始运行，驱动模组带动超声探头23向反应杯3方向移动直至超声探头23抵住反应杯3外壁，开启四个超声探头23，在常温下分别对四个反应杯3内的液体进行超声1min、2min、3min和4min，超声探头23的超声提取和化学裂解液的化学提取相结合完成样本裂解；
(4)聚磁纯化：旋转模块4带动反应杯3继续旋转对准聚磁模块32，进行磁珠聚磁30s，通过吸液针18将反应杯3内的上清液吸入废液瓶13，随后通过注液针17将蛋白漂洗液瓶14内储存的蛋白漂洗液注入反应杯3，依次经超声5s和聚磁20s后弃去上清液得到吸附有核酸的磁珠；
(5)核酸清洗：通过注液针17将清洗液瓶12内储存的清洗液注入反应杯3，依次经超声5s和聚磁20s对吸附有核酸的磁珠进行清洗，清洗完成后通过吸液针18将反应杯3内的上清液吸入废液瓶13；
(6)清洗针头：旋转模块4带动旋转盘5旋转，使得选转盘上的洗针槽31位于吸液针18和注液针17的正下方，注液针17吸入清洗瓶内的清洗液并吐出至洗针槽31中，吸液针18吸取洗针槽31内的清洗液并抽入废液瓶13中；
(7)核酸洗脱：通过注液针17将洗脱液瓶15内储存的洗脱液注入反应杯3，交替开关超声模块1(开启5s后关闭10s，交替进行)，对洗脱液和磁珠进行周期性的低功率超声处理，将磁珠表面吸附的核酸洗脱到溶液中，通过吸液针18将反应杯3内的上清液吸入核酸收集瓶33，完成核酸洗脱；
(8)再次清洗针头：旋转模块4带动旋转盘5旋转，使得选转盘上的洗针槽31位于吸液针18和注液针17的正下方，注液针17吸入清洗瓶内的清洗液并吐出至洗针槽31中，吸液针18吸取洗针槽31内的清洗液并抽入废液瓶13中。
参照以上操作步骤对两批待测样本(记为样本一和样本二)进行核酸提取，提取得到的基因组DNA浓度和纯度数据见表1。
表1
申请人声明，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，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于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，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种基于超声波的核酸提取装置，其特征在于，所述核酸提取装置包括壳体，所述壳体内设置有旋转模块，所述旋转模块上设置有至少一个反应杯，所述旋转模块带动反应杯旋转；所述旋转模块四周固定有至少一个超声模块以及至少一个聚磁模块，所述反应杯在旋转模块的带动下旋转从而对准超声模块或聚磁模块，完成核酸提取。
2.根据权利要求1所述的核酸提取装置，其特征在于，所述旋转模块包括旋转盘，所述旋转盘外接旋转电机，所述旋转电机用于带动所述旋转盘旋转；
优选地，所述旋转盘上设置有反应杯适配基座，所述反应杯固定于反应杯适配基座内；
优选地，所述旋转盘上设置有洗针槽；
优选地，所述反应杯适配基座表面依次设置有隔热板和加热板；
优选地，所述旋转模块上方还设置有机械夹爪，所述机械夹爪用于将反应杯转移至所述反应杯适配基座的孔位内；
优选地，所述壳体内部底面设置有底座，所述旋转模块、超声模块和聚磁模块均固定于底座上。
3.根据权利要求1或2所述的核酸提取装置，其特征在于，所述壳体内还设置有储液模块和与所述储液模块连接的吸注液模块，所述储液模块用于储存核酸提取过程中需要的试剂及废液；
优选地，所述吸注液模块设置于旋转模块上方，所述反应杯在旋转模块的带动下旋转从而对准吸注液模块，通过所述吸注液模块对反应杯进行吸液操作或注液操作。
4.根据权利要求3所述的核酸提取装置，其特征在于，所述储液模块包括清洗液瓶、废液瓶、蛋白漂洗液瓶、洗脱液瓶和核酸收集瓶；
优选地，所述吸注液模块包括注液泵、吸液针和注液针，所述吸液针和注液针分别独立连接所述注液泵，所述注液泵分别独立接入所述储液模块中的各个储液瓶，通过所述注液泵内置的切换阀进行选择性地吸液操作或注液操作；
优选地，所述吸注液模块还包括设置于旋转模块上方的传动模组，所述传动模组用于带动吸液针和注液针沿竖直方向移动；
优选地，所述传动模组包括步进电机和与所述步进电机传动连接的传动机构，所述吸液针和注液针均固定于所述传动机构上；
优选地，所述传动机构包括水平设置的固定板，所述吸液针和注液针可拆卸地竖直固定于所述固定板上；所述固定板的中心区域竖直穿入传动丝杆，所述传动丝杆一端通过联轴器与步进电机的输出轴连接，所述传动丝杆两侧对称设置有贯穿所述固定板的导轨，所述步进电机驱动传动丝杆旋转从而带动固定板沿导轨方向竖直移动；
优选地，所述壳体内壁设置有第一限位件，所述第一限位件用于对步进电机进行限位；
优选地，所述第一限位件为限位光耦开关。
5.根据权利要求1-4任一项所述的核酸提取装置，其特征在于，所述超声模块包括超声探头和与所述超声探头机械连接的驱动模组，所述驱动模组用于带动所述超声探头向反应杯方向移动；
优选地，所述驱动模组包括驱动电机和与所述驱动电机传动连接的驱动机构，所述超声探头固定于所述驱动机构上；
优选地，所述驱动机构包括竖直相对设置的定位板和安装板，所述定位板设置于旋转模块一侧面，所述安装板靠近定位板的一侧面设置有所述超声探头，所述定位板和安装板之间设置有主动轴，所述主动轴靠近安装板的一端设置有所述驱动电机，所述安装板固定于主动轴上；
优选地，所述定位板和安装板之间通过水平设置的至少两个导向轴连接，所述驱动电机带动主动轴旋转从而带动安装板沿导向轴向靠近反应杯方向或远离反应杯方向移动；
优选地，所述定位板上开设有超声探头伸出窗口，超声探头向靠近反应杯方向移动过程中，通过超声探头伸出窗口伸出直至抵住反应杯外壁后停止移动；
优选地，所述定位板靠近安装板的一侧表面设置有第二限位件，驱动机构带动超声探头向靠近反应杯方向移动直至抵住反应杯外壁面时，触发第二限位件的限位作用，控制驱动电机停止运行。
6.一种权利要求1-5任一项所述的核酸提取装置的使用方法，其特征在于，所述的使用方法包括：
向反应杯内放入检测样本、化学裂解液、蛋白酶和磁珠悬液，将反应杯移入旋转模块，旋转模块带动反应杯旋转对准超声模块，在超声和化学裂解液的作用下进行样本裂解；随后旋转模块带动反应杯继续旋转对准聚磁模块，进行磁珠聚磁，完成核酸纯化。
7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述样本裂解过程具体包括：
驱动模组带动超声探头向反应杯方向移动直至超声探头抵住反应杯外壁，开启超声探头，对反应杯内的液体进行超声，超声探头的超声提取和化学裂解液的化学提取相结合完成样本裂解。
8.根据权利要求6或7所述的使用方法，其特征在于，所述核酸纯化具体包括：
磁珠聚磁后，通过吸液针将反应杯内的上清液吸入废液瓶，随后通过注液针将蛋白漂洗液瓶内储存的蛋白漂洗液注入反应杯，继续经超声和聚磁后吸去上清液得到吸附有核酸的磁珠，最后通过注液针将清洗液瓶内储存的清洗液注入反应杯，对吸附有核酸的磁珠进行清洗，完成核酸纯化过程；
优选地，在核酸纯化过程中，通过传动模组带动吸液针和注液针在竖直方向上移动，完成吸液操作和注液操作。
9.根据权利要求6-8任一项所述的使用方法，其特征在于，所述使用方法还包括：在核酸纯化完成后，对清洗后的磁珠进行洗脱，得到纯化的核酸；
优选地，所述洗脱过程包括：
通过注液针将洗脱液瓶内储存的洗脱液注入反应杯，对反应杯内的洗脱液和磁珠进行超声和/或加热，将磁珠表面吸附的核酸洗脱到溶液中，经聚磁后，通过吸液针将反应杯内的上清液吸入核酸收集瓶，完成核酸洗脱。
10.根据权利要求6-9任一项所述的使用方法，其特征在于，所述使用方法还包括：核酸洗脱完成后，对吸液针和注液针进行清洗；
优选地，所述清洗过程包括：
旋转模块带动旋转盘旋转，使得旋转盘上的洗针槽位于吸液针和注液针的正下方，注液针吸入清洗瓶内的清洗液并吐出至洗针槽中，吸液针吸取洗针槽内的清洗液并抽入废液瓶中。
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