CN208917201U - 用于自动化操作的核酸纯化系统及核酸纯化专用磁力架 - Google Patents

Abstract

一种用于自动化操作的核酸纯化系统及核酸纯化专用磁力架，系统包括核酸纯化用磁力架、试管和用于自动化操作的机械臂，核酸纯化用磁力架包括磁铁架和安装于磁铁架上部的试管架，所述试管架上放置所述试管，所述试管为若干管组成的连体试管，连体试管上设置用于机械臂操作的操作结构，磁铁架上包括用于吸附试管中混合液的磁珠至管体平面上聚集的磁铁组件，并且磁力架的结构、尺寸与连体试管匹配。该专用磁力架从结构方面考虑了用于全自动核酸检测分析系统自动化分离技术方面的独特设计，结构简单、纯化效率高、适合全自动核酸检测分析系统，通过预置的控制命令机械手可以完成在本磁力架上的试管的自动搬运、试管在磁力架上的放置时间、放置位置。

Description

用于自动化操作的核酸纯化系统及核酸纯化专用磁力架

技术领域

本实用新型属于分子诊断领域中的磁分离技术，尤其涉及一种用于自动化操作的核酸纯化系统及核酸纯化专用磁力架。

技术背景

磁分离技术在分子诊断领域中有着广泛的应用，磁珠提取/纯化法可有效实现快速分离纯化核酸物质的目的。与常规的分离法如沉淀法、离子交换法和各种层析方法相比，磁分离技术操作简单、应用方便、和提取效率高等特点。

磁力架在生物磁分离操作中可吸附磁性物质，从而实现复杂混合物中目标分子的快速分离和纯化，是一种操作方便的磁分离设备。现有的磁力架大多是为手工分离和纯化设计，自动化仪器应用设计的磁力架因仪器结构、试管结构、提取/纯化流程等不同结构、体积、重量、分离效率等也是不同。

上海默里科基因科技有限公司在201621316734.1中公开了一种磁力架，其用于磁珠分离法分离核酸，所述磁力架包括架体和反应管；所述架体包括面板、设置于面板下方的支撑板以及用于支撑面板和支撑板的侧板，所述面板设置有若干通孔，所述反应管穿过所述通孔放置在所述支撑板上；所述磁力架还包括电磁铁组件，所述电磁铁组件设置在所述支撑板或所述架体的侧壁上，所述管体包括至少一沿竖直方向延伸的平面，所述平面用于电磁铁组件贴靠，所述电磁铁组件用于吸附混合液中的磁珠至管体的平面上聚集。磁力架使用电磁铁提供磁场，可以自由控制磁场的变化，洗涤过程中通过控制电磁铁就可以实现磁珠的聚集和分散，不需要将反应管拿出磁场区，提高了整个核酸纯化过程的自动化程度。

杭州沃森生物技术有限公司在201620546077.3提供了一种通用型可更换核酸提取磁力架，包括底座，垫片，和安插于底座、垫片卡槽的磁力棒。符合ANSI/SBS国际规范的底座、垫片规格和卡槽排布使磁力架能广泛适用于自动化、高通量核酸提取。垫片能调整磁力棒的有效长度。磁力棒按4×6行排布，以纵切面为S极和N极分界面，侧面均分布磁场，可吸附深孔提取板中的生物磁珠。磁力棒采用N52强度钕铁硼永久磁性磁铁，磁力强，能高效聚集磁珠，且避免了电磁铁在使用中的产热，减少对生物样品的损害。磁力棒可自由单根安插于卡槽，避免了磁力棒损坏造成的磁力架空置，极大提高了磁力架的使用效率。周围磁力棒的合磁场作用能够自动定向磁力棒，避免磁场紊乱造成的磁珠吸附紊乱。

马庆伟在201110372801.7公开了一种用于生物质谱分析核酸样品的提取核酸和质谱点样芯片的连续操作过程的自动化仪器，包括核酸提取纯化装置，核酸移液分配装置，质谱芯片点样装置三个主要装置，通过利用磁珠法提取体液中核酸，利用机械臂完成核酸提取动作，将提取的核酸通过分液器分装到样品板上，再通过移液器将样品板转移到芯片点样仪上，通过质谱仪的激光采样，得到核酸的质谱图以及相关信息，以实现快速、直接、连续的核酸分析。本仪器能够实现高精度控制点液体积，高净度控制点液质量，高效完成大批量的样品点样需求；同时，通过在电脑程序控制下完成样品的均匀分配，避免手工操作引起的体积误差和可能的外来污染，同时提高了点样的速度和效率。

根据文献查询和已上市产品调查，目前自动化操作的核酸纯化专用磁力架用于单只试管和一体式多孔试管的磁分离装置，用于单只试管的效率低，用于一体式多孔试管的灵活性差。

然而，磁力架不仅需要满足磁分离要求，还要满足仪器自动化操作的要求，现有的磁力架存在以下缺点：

1、现有的磁力架结构与配套的六连排试管无法配合；

2、无法适配全自动核酸检测分析系统自动化仪器机械手的自动搬运；

3、无法和全自动核酸检测分析系统的平台结构配套安装。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供核酸纯化专用磁力架和试管的结构有改变的用于自动化操作的核酸纯化系统。

本实用新型的第二的目的解决自动化操作中核酸纯化过程中磁分离步骤实现自动化，提供一种适于自动化操作的核酸纯化专用磁力架，该专用磁力架从结构方面考虑了用于全自动核酸检测分析系统自动化分离技术方面的独特设计，结构简单、纯化效率高、适合全自动核酸检测分析系统，通过预置的控制命令机械手可以完成在本磁力架上的试管的自动搬运、试管在磁力架上的放置时间、放置位置。

因上述原因，本实用新型通过从结构方面考虑了用于全自动核酸检测分析系统自动化分离技术方面的独特设计，机械手可以完成在本磁力架上的试管的自动搬运并适配专用试管，设计考虑了以下特殊要求：

1、全自动核酸提取分析系统使用的试管结构采用六连排结构—即六个连体试管为一组整体，因此磁力架的设计结构、尺寸匹配六连排试管(以下简称试管)；

2、通过机械手在磁力架上搬运试管的动作留出机械手抓取空间和位置

等结构；

3、通过仪器平台各功能区域的结构和空间设计专用的安装结构。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：

一种用于自动化操作的核酸纯化系统，包括核酸纯化用磁力架、试管和用于自动化操作的机械臂，核酸纯化用磁力架包括磁铁架和安装于磁铁架上部的试管架，所述试管架上放置所述试管，所述试管为若干管组成的连体试管，所述连体试管上设置用于机械臂操作的操作结构，所述磁铁架上包括用于吸附试管中混合液的磁珠至管体平面上聚集的磁铁组件，并且磁力架的结构、尺寸与连体试管匹配。

一种适于自动化操作的核酸纯化专用磁力架：包括磁铁架、安装于磁铁架上方的试管架、安装于磁铁架下部的底座；所述磁铁架包括磁铁安装板、固定磁铁的压条及均匀垂直固定于磁铁安装板上的方形磁铁矩阵,试管放到预期位置时试管腔的下端两侧接近磁铁的位置，试管管体穿过所述试管腔矩阵穿孔被约束于所述磁铁架部分的空间内,所述磁铁架的方形磁铁两侧与试管下部侧表面尽量接近,以提供尽可能大的磁力，所述磁铁架上方的试管架主要是用于约束放置试管和留出自动化机械手搬运试管的位置,所述磁铁架下部底座匹配自动化仪器平台的安装位置，使磁力架便于安装。

在上述方案中，本实用新型通过试管下部两侧方形磁铁矩阵将磁珠吸附在靠近试管下部侧壁与锥底过渡线的两侧位置，自动移液器在管底中部吸走液体即可实现磁性物质的分离和提取，避免了磁性物质与移液器口接触被吸走，有效吸附的磁铁矩阵采用连续性的磁铁分布可增大磁力从而提高提取的效率和质量。

两侧磁铁中心在试管两侧试管下部侧壁与锥底过渡线的位置。

所述磁铁中心通过试管架约束试管下部位置对准试管下部侧壁与锥底过渡线的位置。

所述压条是磁铁固定件和磁铁架连接，将磁铁永久固定在磁铁架相应位置。

所述试管架包括用于放置试管的固定件；所述固定件沿其长度方向开设有试管穿孔放置试管，放置试管两端的穿孔设计为半圆槽弧形穿孔留出试管两端的机械手搬用位置，也能保证机械手搬运时的坐标位置，有利于自动化搬运操作。

穿孔根据试管形状在竖直方向有固定试管位置的穿孔深度，在竖直方向通过穿孔壁限位试管，当试管被机械手搬运到磁力架上时保证试管是垂直自由放置；机械手在磁力架上方短距离内松开通过试管自身重力可以到达预定位置；在试管架表面横向根据试管加强筋的尺寸加工一定深度的固定槽保证每单个试管底部能够在磁分离位置。

所述侧板包括用于固定磁铁架的固定位；所述固定位是沿其长度方向开设有装配槽用于装配磁铁架，上部固定试管架。下部固定底座。

所述试管和本实用新型磁力架适配，通过适配机械手手指抓取的位置实现自动化的搬运。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型用于自动化操作的核酸纯化专用磁力架结构简单、适合自动化过程的磁液分离和磁性物质的提取效率和质量。

2、本实用新型用于自动化操作的核酸纯化专用磁力架可用作单个试管和多个试管的磁分离，通过机械手搬运，每个试管磁分离时间根据液体性质可以控制相同或不同时间。

附图说明

图1是本实用新型专用磁力架的立体结构示意图；

图2是本实用新型专用磁力架的工作状态示意图一；

图3是本实用新型专用磁力架的工作状态示意图二；

图4是本实用新型专用磁力架配合专用试管的工作状态示意图；

图5是本实用新型专用磁力架的爆炸示意图；

图6是本实用新型专用磁力架的立体结构图；

图7机械手手指搬运磁力架试管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而技术性范围并不局限于说明书上的内容，不能以此来限制本说明的保护范围。

请参阅图7，一种用于自动化操作的核酸纯化系统的部分结构图。核酸纯化系统可以包括但不限于提取仪、试剂、磁力架、振荡混匀仪、移液器、孔板等。本实用新型仅涉及核酸纯化用磁力架和试管的结构改进，其它装置或结构可以采用现有的来实现，因此本实用新型的核酸纯化系统仅说明本申请人的改进之处，其它之处不再额外赘述。

核酸纯化系统的包括核酸纯化用磁力架30、试管10和用于自动化操作的机械臂(图中未绘示，本实用新型未做任何结构改进，也不再进一步说明)。核酸纯化用磁力架包括磁铁架32和安装于磁铁架32上部的试管架33。试管架上33放置试管，试管为若干管组成的连体试管(如图4所示)，连体试管上设置用于机械臂操作的操作结构。图4仅给出一种连体试管的结构示意图，连体试管为六个试管11通过加工组合为一体形成六连排试管，六连排试管设计供机械手手指抓取的位置卡槽14。位置卡槽14为操作结构的其中一种典型结构，这种实现结构比较多，本实用新型不是用位置卡槽14来限定操作结构的。所述磁铁架上包括用于吸附试管中混合液的磁珠至管体平面上聚集的磁铁组件，并且磁力架的结构、尺寸与连体试管匹配。还请参阅1-7所示，本实用新型的用于自动化操作的核酸纯化专用磁力架，包括磁铁安装板3201和由若干磁铁3202组成的磁铁组件，所述磁铁3202在所述磁铁安装板3201上成阵列分布，并用压条3203(压条是磁铁固定件和磁铁架连接，将磁铁永久固定在磁铁架相应位置)约束定位形成一列，对应匹配的试管可以形成若干列，相邻两列磁铁的距离略微大于试管直径，侧板3204将磁铁架32、底座31和试管架33连接为一个整体，所述底座31形状配合自动化仪器安装位进行安装，实现自动化操作。并且，磁力架的结构、尺寸与连体试管匹配，比如，连体试管为六个试管组成，则磁力架的结构对应六个试管可安放的结构，同样，且尺寸与连体试管也匹配。机械手手指夹取六连排试管的卡槽14搬运六连排试管放置到试管架33的试管放置位后，约束试管下部穿过试管架后下部侧壁与锥底过渡线的位置正好对准相邻两列的磁铁中心。

所述磁铁架上部和试管架是以实现试管放置到试管架后试管下部直接到位磁分离位置来进行连接。磁铁组件至少包括方形磁铁，所述方形磁铁与试管下部两侧表面距靠近且在两侧单个磁铁的中间位置，以提供尽可能大的磁珠吸附效率。请参阅图1-3，试管管体穿过所述试管腔矩阵穿孔被约束于所述磁铁架部分的空间内,磁铁架的方形磁铁两侧与试管下部侧表面尽量接近,以提供尽可能大的磁力，磁铁架上方的试管架主要是用于约束放置试管和留出自动化机械手搬运试管的位置.在上述方案中，本实用新型通过试管下部两侧方形磁铁矩阵将磁珠吸附在靠近试管下部侧壁与锥底过渡线的两侧位置，自动移液器在管底中部吸走液体即可实现磁性物质的分离和提取，避免了磁性物质与移液器口接触被吸走，有效吸附的磁铁矩阵采用连续性的磁铁分布可增大磁力从而提高提取的效率和质量。两侧磁铁中心在试管两侧试管下部侧壁与锥底过渡线的位置。磁铁中心通过试管架约束试管下部位置对准试管下部侧壁与锥底过渡线的位置。

试管架包括用于放置试管的固定件；所述固定件沿其长度方向开设有试管穿孔以放置试管，所述操作结构为放置试管两端的穿孔设计，其是用以留出机械手搬用位置的半圆槽弧形穿孔。穿孔根据试管形状在竖直方向有固定试管位置的穿孔深度，在竖直方向通过穿孔壁限位试管，在试管架表面横向根据试管加强筋的尺寸设置一定深度的固定槽，以保证每单个试管底部能够在磁分离位置。

核酸纯化用磁力架还包括实现磁力架装配到自动化仪器的底座31。磁铁架下部底座匹配自动化仪器平台的安装位置，使磁力架便于安装。一般来说，自动化仪器实验台设有专用的模块安装板用于磁力架的定位。比如，模块安装板为公母型镶嵌结构槽的公型镶嵌结构槽，对应地，底座31上设置适应的母型镶嵌结构槽，这样，通过公型镶嵌结构槽与母型镶嵌结构槽的配合嵌套，完成底座与自动化仪器平台的安装。但是，上述仅是一种安装结构，可以是多种不同的安装结构，只要实现磁力架便于安装自动化仪器平台即可。

请参阅图6，一种用于自动化操作的核酸纯化专用磁力架，包括磁铁架和安装于磁铁架上部的试管架33，所述磁铁架上包括用于吸附试管中混合液的磁珠至管体平面上聚集的磁铁组件3202、压条3203和磁铁安装板3201.并且磁力架30的结构、尺寸与试管匹配。侧板3204将磁铁架32、底座31和试管架33连接为一个整体。磁铁组件至少包括方形磁铁，所述方形磁铁与试管下部两侧表面距靠近且在两侧单个磁铁的中间位置，以提供尽可能大的磁珠吸附效率。

核酸纯化系统部分工作过程如下：

1.在非磁力架的其它功能位置试管10加入样本(血样、尿样、唾液等体液)，加裂解液裂解细胞，释放出核酸，再加磁珠13使目标核酸结合在磁珠13上；

2.机械手两手指2401、2402将试管10搬运到专用磁力架的试管架33，置入试管架架33，试管放置好后松脱试管；

3.磁力架约束试管11靠近磁铁3202，通过磁铁3202吸附混合液体中的磁珠13到靠近磁铁3202的试管内壁上，吸走废液；

4.机械手两手指2401、2402在抓取试管10后搬运试管到震荡区域，加洗涤液后振荡混匀洗脱。

5.机械手两手指2401、2402抓取试管10后再搬运到磁力架的试管架33，磁力架约束试管12靠近磁铁3202，通过磁铁3202吸附混合液体中的磁珠13到靠近磁铁3202的试管内壁上，吸走废液；

6.机械手两手指2401、2402在抓取试管10后搬运试管到震荡区域。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种用于自动化操作的核酸纯化系统，其特征在于，包括核酸纯化用磁力架、试管和用于自动化操作的机械臂，核酸纯化用磁力架包括磁铁架和安装于磁铁架上部的试管架，所述试管架上放置所述试管，所述试管为若干管组成的连体试管，所述连体试管上设置用于机械臂操作的操作结构，所述磁铁架上包括用于吸附试管中混合液的磁珠至管体平面上聚集的磁铁组件，并且磁力架的结构、尺寸与连体试管匹配。

2.如权利要求1所述的用于自动化操作的核酸纯化系统，其特征在于，所述磁铁架上部和试管架是以实现试管放置到试管架后试管下部直接到位磁分离位置来进行连接。

3.如权利要求2所述的用于自动化操作的核酸纯化系统，其特征在于，磁铁组件至少包括方形磁铁，所述方形磁铁与试管下部两侧表面距靠近且在两侧单个磁铁的中间位置，以提供尽可能大的磁珠吸附效率。

4.如权利要求1所述的用于自动化操作的核酸纯化系统，其特征在于，所述试管架包括用于放置试管的固定件；所述固定件沿其长度方向开设有试管穿孔以放置试管，所述操作结构为放置试管两端的穿孔设计，其是用以留出机械手搬用位置的半圆槽弧形穿孔。

5.如权利要求4所述的用于自动化操作的核酸纯化系统，其特征在于，穿孔根据试管形状在竖直方向有固定试管位置的穿孔深度，在竖直方向通过穿孔壁限位试管，在试管架表面横向根据试管加强筋的尺寸设置一定深度的固定槽，以保证每单个试管底部能够在磁分离位置。

6.如权利要求1所述的用于自动化操作的核酸纯化系统，其特征在于，核酸纯化用磁力架还包括侧板，所述侧板包括用于固定磁铁架的固定位；所述固定位是沿其长度方向开设有用于装配磁铁架的装配槽，上部固定试管架。

7.如权利要求1或6所述的用于自动化操作的核酸纯化系统，其特征在于，核酸纯化用磁力架还包括实现磁力架装配到自动化仪器的底座。

8.一种用于自动化操作的核酸纯化专用磁力架，其特征在于，包括磁铁架和安装于磁铁架上部的试管架，所述磁铁架上包括用于吸附试管中混合液的磁珠至管体平面上聚集的磁铁组件，并且磁力架的结构、尺寸与试管匹配。

9.如权利要求8所述的核酸纯化专用磁力架，其特征在于，磁铁组件至少包括方形磁铁，所述方形磁铁与试管下部两侧表面距靠近且在两侧单个磁铁的中间位置，以提供尽可能大的磁珠吸附效率。