CN205953992U - 核酸萃取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种核酸萃取装置，包含：一搅拌模组，具有一第一驱动器、一齿轮组、多个转轴及多个搅拌棒套，第一驱动器与该齿轮组连接，以驱动齿轮组，齿轮组的各齿轮的中央各具有一轴孔，多个转轴分别为一中空体且对应穿过齿轮组的多个轴孔并与多个搅拌棒套连接；及一磁吸模组，具有一第二驱动器、一升降机构及多个磁棒，多个磁棒的一端连接于升降机构，其中，通过第一驱动器驱动齿轮组以转动连接于转轴的搅拌棒套，以进行搅拌；并通过第二驱动器驱动升降机构带动多个磁棒上下移动，使多个磁棒进出多个搅拌棒套，以进行磁吸。本实用新型的核酸萃取装置还包含一多轴移动平台，多轴移动平台包含一X轴移动部及一Y轴移动部，由此控制该升降机构。

Description

核酸萃取装置

技术领域

本实用新型有关于一种核酸萃取装置，尤指一种利用升降模组搭配搅拌模组及磁吸模组，以对试剂与磁珠进行混合，并再搭配一多轴移动平台，以达到自动化流程的核酸萃取装置。

背景技术

目前市面上有多种自动化核酸提取仪，依照方法原理可将其分为四大类(详见表一)。分述如下：

表一市面自动化核酸提取仪的分类

第I类属于原位反应的基本应用，借由磁铁在槽位底部吸引磁珠后，利用排枪替换裂解液、清洗液和洗脱液以达到核酸纯化的目的。代表性厂牌型号为MagNA Pure96(Roche)。其缺点在于当检体浓稠或产物浓度过高时容易堵塞排枪头，造成吸排功能异常，影响整个流程的进行，另外排枪在移动的过程中若有液体滴落，则有检体交叉污染的可能性，而在原位反应的过程中，假若液体没有移除完全，缓冲液或其它杂质易残留在产物中，形成后端分析的干扰因素，这些问题对于未来高要求的精密分子诊断势必为一大问题。

第II类如US6509193B1案所揭示，虽与第I类同样是使用吸排系统，磁铁位于枪头侧边，磁珠可固定在枪头上，因此可将磁珠转移至不同槽位，属于非原位反应，如此排除了第I类原位反应造成缓冲液残留的问题，但仍然无法避免枪头堵塞及液体滴落。

第Ⅲ类如US6448092B1案所揭示，也属非原位反应，利用搅拌棒套及磁棒在不同试剂中转移磁珠，搅拌棒套可作为试剂混合及磁珠转移时保护磁棒的功能，此方法无第I类移液枪头堵塞问题，也没有液体转移滴漏情形，目前自动化核酸萃取平台大多采用此一方法。然而，此方法的缺点是以搅拌棒套上下摆动方式混合样本，因此容器需预留较多的空间达到较佳的混合效率。

第Ⅳ类是以旋转棒的方法扰动试剂、磁珠达到混合的功能，其中的旋转棒可通过电池激发线圈磁化用以磁吸及转移磁珠，相较于原本上下搅拌的动作，以旋转的方式更能充分利用容器空间，增加样本的使用量，以96深孔盘为例，上下搅拌的方式，最大的安全操作体积为1ml，然而以旋转方式进行混合，可将操作体积提高至1.5ml以上，增加高达50％的样本量，对于低浓度核酸样本的萃取具有极大帮助。此装置的缺点在于激发线圈需要一相当大的空间，对于整体仪器设计及建构有所限制，且造价相对昂贵，此外，强力电磁铁对于装有心率调节器的使用者是具有相当危险性。

而在手持式磁珠转移装置领域中，目前仅有排枪搭配磁座较为方便应用，然而排枪以吸排方式混合检体、磁珠或缓冲液等仍有以下缺点：

1、排枪搭配的枪头口径太小，在混合或抽取较浓稠的液体时可能会有堵塞的问题，容易使得液体回冲至枪头内部，有交叉污染的风险。

2、排枪吸排设计，需要重复多次的吸排才能使液体混合均匀，费时费力，效率不彰。

3、排枪通过枪头吸取排出液体，对于粘稠度高的产物会有剪力的产生，破坏产物的完整性，不利后端检验分析的进行。

4、排枪在置换缓冲溶液时，需先在容器底部或侧边以磁座吸住固定磁珠，再利用排枪将液体移出，加入新缓冲液。此做法因容器中或多或少有残水以及排枪操作时的个人因素等，致使旧缓冲液始终无法完全排除干净，增加后端分析的变因，目前仅能通过多次的清洗获取较为干净磁珠。

5、在手持装置上，排枪很难同时操作多组检体(一般常见规格为8组)，所有的步骤包括混合、分离磁珠都必须一个一个检体分开执行。

经上述介绍可知，目前市面上的自动化或手持式核酸提取仪各有其优缺点，仍有研发改良的必要。

实用新型内容

有鉴于公知技术的不足，本实用新型的一目的在于提供一种核酸萃取装置，通过升降模组搭配搅拌模组及磁吸模组，以对试剂与磁珠进行混合，且在操作过程中拥有较高的自由度，可视需要在反应过程中自由调整试剂，以使使用者针对多元化的检体自行设计萃取环境。

本实用新型的另一目的在于提供一种自动化的核酸萃取装置，其可包含一通过电脑控制的多轴移动平台，而将核酸萃取过程全自动化。

因此，本实用新型提供一种核酸萃取装置，包括：一搅拌模组，具有一第一驱动器、一齿轮组、多个转轴及多个搅拌棒套，该第一驱动器与该齿轮组连接，以驱动该齿轮组，该齿轮组的各齿轮的中央分别具有一轴孔，多个该转轴分别为一中空体，多个该转轴分别对应穿过该齿轮组的多个轴孔并与该多个搅拌棒套连接；以及一磁吸模组，具有一第二驱动器、一升降机构及多个磁棒，该多个磁棒的一端连接于该升降机构，其中，通过该第一驱动器驱动该齿轮组以转动连接于该转轴的搅拌棒套，以进行搅拌；通过该第二驱动器驱动该升降机构带动该多个磁棒上下移动，该多个磁棒能进出该多个搅拌棒套，以进行磁吸。

较佳地，其中，在该第二驱动器驱动该升降机构而带动该多个磁棒向下移动的状态下，该多个磁棒穿过该转轴的中空体且对应置于该多个搅拌棒套内并进行磁吸。

较佳地，其中，在该第二驱动器驱动该升降机构而带动该多个磁棒向上移动的状态下，该多个磁棒脱离该多个搅拌棒套并解除磁吸。

较佳地，该多个磁棒的数量及该多个搅拌棒套的数量相同。

较佳地，该搅拌模组进一步包括一壳体，该齿轮组置于该壳体内。

较佳地，该齿轮组具有一第一齿轮组、第二齿轮及第三齿轮，该第一齿轮组具有多个齿轮且排成一排设置，该第一齿轮组中的两两相邻的齿轮相互啮合，该第二齿轮与该第一驱动器连接，该第三齿轮置于该第一齿轮组与第二齿轮之间。

较佳地，该搅拌棒套的外套管上具有搅拌叶片，以增加搅拌效率。

于较佳实施例中，该搅拌叶片为至少两片，至少两片所述搅拌叶片于该搅拌棒套的外套管的圆周方向上均匀设置。

较佳地，该升降机构具有一联轴器、螺杆以及一固定平台，该联轴器的一端与该第二驱动器连接，该联轴器的另一端与该螺杆连接，该螺杆与该固定平台连接，该固定平台与该多个磁棒连接。

较佳地，该第一驱动器为一无刷马达，该第二驱动器为一步进马达。

本实用新型核酸萃取装置，进一步包含一退料装置，该退料装置连接于该搅拌棒套，该退料装置包括多个弹簧挡片、多个导杆以及一退料板。

较佳地，该固定平台能顶靠于该弹簧挡片，每一导杆对应连接于一弹簧挡片，该退料板连接于该多个导杆以及壳体，并于壳体上设有一通过使用者手动按压操作以将该搅拌棒套卸下的退料键。

本实用新型核酸萃取装置，进一步包含一多轴移动平台，该多轴移动平台包含一X轴移动部及一Y轴移动部。

较佳地，该X轴移动部及Y轴移动部与该升降机构连接，通过电脑驱动并控制该X轴移动部、该Y轴移动部及该升降机构水平或垂直移动。

较佳地，该升降机构延伸一连接部与Y轴移动部相连接，该升降机构的后端部与该X轴移动部连接，该升降机构、该Y轴移动部和该X轴移动部形成一X-Y-Z三轴移动平台。

本实用新型核酸萃取装置具有以下特点，但不仅限于此：

1、本实用新型使用单一尺寸的搅拌棒套，搭配转速的调整及正反转的设计，无论检体粘稠度高低均可使用，无堵塞、液体回冲等问题。

2、本实用新型使用搅拌棒套旋转的方式扰动液体，搭配正反转设计可造成液体扰流均匀混合，相较排枪混合效率高，省时省力，除此之外，本实用新型的转速及操作流程可以程序化，可将人为操作变因减少，增加实验的一致性和再现性。

3、本实用新型是以搅拌棒套旋转搅拌，不会有剪力的产生，产物完整性较佳。

4、本实用新型磁珠转移的设计上直接利用内置的磁棒磁吸磁珠，接着转移至新缓冲液中，解决了无法排除旧缓冲液的问题，增加产物纯度，也因中间清洗次数较少，减少产物流失量。

5、本实用新型是采取程序化流程、旋转式混合并搭配磁棒分离磁珠的功能，使一次操作多组样本(例如：常规的8组样本)变得容易简单，大大降低操作时间。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1显示本实用新型核酸萃取装置的立体示意图。

图2是本实用新型核酸萃取装置的第一驱动器及齿轮组的示意图。

图3是本实用新型核酸萃取装置的前视图。

图4是本实用新型核酸萃取装置的一实施例的操作示意图。

附图标号说明：

10 搅拌模组

11 第一驱动器

12 齿轮组

121 第一齿轮组

1211 齿轮

122 第二齿轮

123 第三齿轮

13 转轴

14 搅拌棒套

141 搅拌叶片

15 壳体

20 磁吸模组

21 第二驱动器

22 升降机构

221 联轴器

222 螺杆

223 固定平台

224 连接部

225 后端部

23 磁棒

30 退料装置

31 弹簧挡片

32 导杆

33 退料板

40 第一孔盘的反应槽

50 第二孔盘的反应槽

60 X轴移动部

70 Y轴移动部

具体实施方式

接着，本实用新型的实施形态依下列实施例详细描述，但不限于此。本实用新型的上述及其它目的、特征及优点将因以下叙述及后附附图而变得更加清楚。

请参考图1，显示本实用新型核酸萃取装置的立体示意图。本实用新型核酸萃取装置，包括：一搅拌模组10，具有一第一驱动器11、一齿轮组12、多个转轴13及多个搅拌棒套14，该第一驱动器11与该齿轮组12连接，以驱动该齿轮组12，该齿轮组12的中央各具有一轴孔(图中未示)，该多个转轴13分别为一中空体且对应穿过该多个齿轮组12的轴孔并与该多个搅拌棒套14连接；以及一磁吸模组20，具有一第二驱动器21、一升降机构22及多个磁棒23，该多个磁棒23的一端连接于该升降机构22。该第二驱动器21用以驱动该升降机构22垂直上下移动，同时带动该多个磁棒23上下移动；其中通过第二驱动器21驱动该升降机构22带动该多个磁棒23向上移动，使该多个磁棒23脱离该多个搅拌棒套14，以解除磁吸；且再通过第一驱动器11驱动该齿轮组12以转动套接于该转轴13的搅拌棒套14，以进行搅拌(旋转搅拌)，并通过该第二驱动器21驱动该升降机构22带动该多个磁棒23向下移动，使该多个磁棒23穿过多个转轴13的中空体内进入该多个搅拌棒套14，以进行磁吸。

请参考图2并配合参考图1，该图2显示本实用新型核酸萃取装置的第一驱动器及齿轮组的示意图。该搅拌模组10进一步包括一壳体15，该齿轮组12置于该壳体15内，于本实施例中，该齿轮组12具有一第一齿轮组121、第二齿轮122及第三齿轮123，该第一齿轮组121包含多个齿轮1211且排成一列设置，且该第一齿轮组121的多个齿轮1211相互啮合，而第二齿轮122则与该第一驱动器11连接，该第三齿轮123置于该第一齿轮组121与第二齿轮122之间，且与该第一齿轮组121中的至少一齿轮1211及第二齿轮122相互啮合，当该第一驱动器11驱动该第二齿轮122时，通过相互啮合带动该第三齿轮123，以产生传动，连续产生动力以连接该第一齿轮组121，以带动转轴13，并带动搅拌棒套14，进行搅拌，且该第一驱动器11为一无刷马达，而该搅拌棒套14的外套管上具有一搅拌叶片141，以增加搅拌效率，优选的，该搅拌叶片141为至少两片，至少两片所述搅拌叶片141于该搅拌棒套14的外套管的圆周方向上均匀设置。

前述齿轮组12的设计可依使用者的需求，视情况设置不同数量、不同尺寸的齿轮，只要可达到通过齿轮组带动搅拌棒套14转动即可，不特别限制。较佳地，该第一齿轮组121可包含8、16、32或96个齿轮，且该第一齿轮组121中齿轮1211的数量对应搭配磁棒23、搅拌棒套14的数量，使其具有一对一的对应关系。例如：当第一齿轮组121的齿轮1211具有8个时，该磁棒23及该搅拌棒套14也同时各具有8个，以彼此对应。

请继续参考图1，其中磁吸模组20的升降机构22具有一联轴器221、螺杆222以及一固定平台223，该联轴器221的一端与该第二驱动器21连接，而该联轴器221的另一端与该螺杆222连接，而该螺杆222则再与该固定平台223连接，该固定平台223则与该多个磁棒23连接，使该第二驱动器21驱动该升降机构22时，带动联轴器221、螺杆222以及该固定平台223，以带动该多个磁棒23上下移动，且于本实施例中，该第二驱动器21为一步进马达。

于本实施例中，当本实用新型核酸萃取装置进行旋转搅拌时，将该搅拌模组10移动至一第一孔盘的反应槽40(请参考图4)处，且将多个搅拌棒套14分别置于该第一孔盘的反应槽40(请参考图4)内，该第一孔盘的反应槽40内均具有反应溶液(图中未示)，且通过该第二驱动器21驱动该升降机构22的联轴器221、螺杆222以及该固定平台223向上移动，以带动该多个磁棒23脱离相应的该搅拌棒套14，并再通过该第一驱动器11驱动该第二齿轮122转动，且带动第三齿轮123，该第三齿轮123再驱使该第一齿轮组121转动，以带动该多个转轴13，使该多个搅拌棒套14于该第一孔盘的反应槽40内旋转搅拌该反应溶液以混合均匀。本实用新型的该多个搅拌棒套14的旋转方向可通过控制第一驱动器11的转动方向，进而控制齿轮组12的转动方向，以达到顺时针或逆时针旋转搅拌的目的。

另于本实施例中，当本实用新型核酸萃取装置进行磁吸时，通过该第二驱动器21驱动该升降机构22的联轴器221、螺杆222以及该固定平台223向下移动，以带动该多个磁棒23进入相应的该搅拌棒套14内，通过该磁棒23的磁力吸附相应的第一孔盘的反应槽40内的磁珠，使该第一孔盘的反应槽40内的磁珠吸附于该搅拌棒套14的外套管上，此时，使用者可以手动将搅拌模组10及磁吸模组20移动至第二孔盘的反应槽50(请参考图4)，并再次利用该第二驱动器21驱动该升降机构22的联轴器221、螺杆222以及该固定平台223向上移动，以带动该多个磁棒23再次脱离该搅拌棒套14，结束磁吸作用，使吸附于该多个搅拌棒套14的外套管上的磁珠落入于该第二孔盘的反应槽50内，接着，再次通过该第一驱动器11驱动该第二齿轮122转动，且带动第三齿轮123，该第三齿轮123再驱使该第一齿轮组121转动，以带动该多个转轴13，使该多个搅拌棒套14于该第二孔盘的反应槽50内旋转搅拌落入的磁珠与该反应溶液以混合均匀。

请参考图3并配合参考图1，该图3显示本实用新型核酸萃取装置的前视图。本实用新型核酸萃取装置，进一步包含一退料装置30，该退料装置30连接于该搅拌棒套14，且该退料装置30可包括多个弹簧挡片31、多个导杆32以及一退料板33，其中该弹簧挡片31用以供该固定平台223顶靠，而每一导杆32对应连接于一弹簧挡片31，且该退料板33连接于该多个导杆32以及壳体15，并于壳体15上设有一退料键(图中未示)，用以供使用者手动按压操作，以将该搅拌棒套14卸下，另外，该退料板33也可为壳体15的一部分，例如，为壳体15中一可拆卸式的底板。

于本实施例中，欲将该搅拌棒套14从该转轴13上卸下，可为手动或自动操作，若为手动操作则按压设于该壳体15的退料键，则该退料键会推动该退料板33，而使该搅拌棒套14从该转轴13上卸下；而若为自动操作，则利用电脑控制该第二驱动器21驱动该升降机构22的联轴器221、螺杆222以及该固定平台223向下移动，该固定平台223降下一定高度后会压到该多个导杆32及多个弹簧挡片31，进而使该退料板33往下压，而使该搅拌棒套14从该转轴13上卸下。

请参考图4显示本实用新型核酸萃取装置的另一实施例的操作示意图。本实用新型核酸萃取装置，可连接至一外接电源并与电脑连线，以电脑控制各元件的运动并记录，也即本实用新型核酸萃取装置采全自动化操作，如图所示，本实用新型核酸萃取装置进一步包含一多轴移动平台，该多轴移动平台包含一X轴移动部60及一Y轴移动部70，于本实施例中，该X轴移动部60及Y轴移动部70以机构方式与该升降机构22连接，使本实用新型核酸萃取装置通过电脑驱动并控制该X轴移动部60、该Y轴移动部70及该升降机构22自由移动，即可达成自动化控制，其中该升降机构22延伸一连接部224与Y轴移动部70相连接，而该升降机构22的后端部225则与该X轴移动部60连接，以形成一X-Y-Z三轴移动平台，使本实用新型核酸萃取装置可水平、垂直或上下移动。

当本实用新型核酸萃取装置，利用电脑控制以对多个孔盘进行磁珠与反应溶液的混合时，于本实施例中，首先通过电脑控制Y轴移动部70，移动本实用新型核酸萃取装置至第一孔盘的反应槽40处，再通过电脑控制升降机构22向上移动，将磁棒23退出搅拌棒套14，并驱动第一驱动器11带动齿轮组12以旋转搅拌棒套14进行搅拌，并于搅拌后，再通过电脑控制升降机构22向下移动磁棒23进入搅拌棒套14以进行磁吸，并再通过电脑控制X轴移动部60，移动本实用新型核酸萃取装置至第二孔盘的反应槽50处，并再次电脑控制升降机构22向上移动，将磁棒23退出搅拌棒套14，使吸附于该多个搅拌棒套14的外套管上的磁珠落入于该第二孔盘的反应槽50内，再驱动第一驱动器11带动齿轮组12以旋转搅拌棒套14进行搅拌，以达到本实用新型核酸萃取装置全自动化。

据此，前述实施例的核酸萃取装置(下简称本实施例)具有以下特点，但不仅限于此：

1、本实施例使用单一尺寸的搅拌棒套，搭配转速的调整及正反转的设计，无论检体粘稠度高低均可使用，无堵塞、液体回冲等问题。

2、本实施例使用搅拌棒套旋转的方式扰动液体，搭配正反转设计可造成液体扰流均匀混合，相较排枪混合效率高，省时省力，除此之外，本实施例的转速及操作流程可以程序化，可将人为操作变因减少，增加实验的一致性和再现性。

3、本实施例是以搅拌棒套旋转搅拌，不会有剪力的产生，产物完整性较佳。

4、本实施例磁珠转移的设计上直接利用内置的磁棒磁吸磁珠，接着转移至新缓冲液中，解决了无法排除旧缓冲液的问题，增加产物纯度，也因中间清洗次数较少，减少产物流失量。

5、本实施例是采取程序化流程、旋转式混合并搭配磁棒分离磁珠的功能，使一次操作多组样本(例如：常规的8组样本)变得容易简单，大大降低操作时间。

综上，所属领域的技术人员当可了解，在不违背本实用新型精神下，依据本案实施形态所能进行的各种变化。因此，显而易见的所列的实施形态并非用以限制本实用新型，而是企图在权利要求的保护范围的定义下，涵盖于本实用新型的精神与范畴中所做的修改。

Claims (14)

1.一种核酸萃取装置，其特征在于，所述核酸萃取装置包括：

一搅拌模组，具有一第一驱动器、一齿轮组、多个转轴及多个搅拌棒套，该第一驱动器与该齿轮组连接，该齿轮组的各齿轮的中央分别具有一轴孔，多个该转轴分别为一中空体，多个该转轴分别对应穿过该齿轮组的多个轴孔并与该多个搅拌棒套连接；以及

一磁吸模组，具有一第二驱动器、一升降机构及多个磁棒，该多个磁棒的一端连接于该升降机构；

其中，通过该第一驱动器驱动该齿轮组以转动连接于该转轴的搅拌棒套；通过该第二驱动器驱动该升降机构带动该多个磁棒上下移动，该多个磁棒能进出该多个搅拌棒套。

2.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其特征在于，在该第二驱动器驱动该升降机构而带动该多个磁棒向下移动的状态下，该多个磁棒穿过该转轴的中空体且对应置于该多个搅拌棒套内并进行磁吸。

3.如权利要求2所述的核酸萃取装置，其特征在于，在该第二驱动器驱动该升降机构而带动该多个磁棒向上移动的状态下，该多个磁棒脱离该多个搅拌棒套并解除磁吸。

4.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其特征在于，该搅拌模组进一步包括一壳体，该齿轮组置于该壳体内。

5.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其特征在于，该齿轮组具有一第一齿轮组、第二齿轮及第三齿轮，该第一齿轮组具有多个齿轮且排成一排设置，该第一齿轮组中的两两相邻的齿轮相互啮合，该第二齿轮与该第一驱动器连接，该第三齿轮置于该第一齿轮组与第二齿轮之间。

6.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其特征在于，该搅拌棒套的外套管上具有搅拌叶片。

7.如权利要求6所述的核酸萃取装置，其特征在于，该搅拌叶片为至少两片，至少两片所述搅拌叶片于该搅拌棒套的外套管的圆周方向上均匀设置。

8.如权利要求4所述的核酸萃取装置，其特征在于，该升降机构具有一联轴器、螺杆以及一固定平台，该联轴器的一端与该第二驱动器连接，该联轴器的另一端与该螺杆连接，该螺杆与该固定平台连接，该固定平台与该多个磁棒连接。

9.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其特征在于，该第一驱动器为一无刷马达，该第二驱动器为一步进马达。

10.如权利要求8所述的核酸萃取装置，其特征在于，所述核酸萃取装置进一步包含一退料装置，该退料装置连接于该搅拌棒套，该退料装置包括多个弹簧挡片、多个导杆以及一退料板。

11.如权利要求10所述的核酸萃取装置，其特征在于，该固定平台能顶靠于该弹簧挡片，每一导杆对应连接于一弹簧挡片，该退料板连接于该多个导杆以及壳体，并于壳体上设有一通过使用者手动按压操作以将该搅拌棒套卸下的退料键。

12.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其特征在于，所述核酸萃取装置进一步包含一多轴移动平台，该多轴移动平台包含一X轴移动部及一Y轴移动部。

13.如权利要求12所述的核酸萃取装置，其特征在于，该X轴移动部及Y轴移动部与该升降机构连接，通过电脑驱动并控制该X轴移动部、该Y轴移动部及该升降机构水平或垂直移动。

14.如权利要求13所述的核酸萃取装置，其特征在于，该升降机构延伸一连接部与Y轴移动部相连接，该升降机构的后端部与该X轴移动部连接，该升降机构、该Y轴移动部和该X轴移动部形成一X-Y-Z三轴移动平台。