CN211255881U - 全自动核酸提取系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物技术设备领域，提供一种全自动核酸提取系统，包括安装座、注射器组件、提取平台组件、磁分离组件、试剂盒及驱动组件，注射器组件和提取平台组件均与安装座滑动连接，注射器组件位于提取平台组件的上方，试剂盒搭载在提取平台组件上，驱动组件驱动提取平台组件前后移动并完成操作定位的动作，磁分离组件安装在提取平台组件上并随提取平台组件一起移动，驱动组件驱动注射器组件上下运动并完成穿刺封装膜、取/脱移液头或吸/排液体的动作，驱动组件驱动磁分离组件上下运动并完成磁珠分离的动作。本实用新型的全自动核酸提取系统，吸排液控制精准，实验流程时间短，能充分保证实验结果的有效性。

Description

全自动核酸提取系统

技术领域

本实用新型涉及生物技术设备领域，更确切地说涉及一种全自动核酸提取系统。

背景技术

在基因工程和蛋白质工程技术研究领域，核酸分子是主要研究对象，由于核酸在细胞中都是以与蛋白质结合的状态存在，作为核酸分析的前处理工作，核酸提取是核酸研究的基本技术。核酸提取的目的是去除与核酸结合的蛋白质以及多糖、脂类等生物大分子，目前主要的核酸提取方法为磁珠法，磁珠即用于核酸分离的磁性颗粒，需具有超顺磁性和表面功能性基团这两个特性。首先，超顺磁性保证可通过外加磁场控制磁珠的聚集与分散；其次，磁珠表面的功能性基团，在一定条件下与核酸分子发生作用，富集核酸。应用磁珠法进行核酸提取主要包括三个过程：一、核酸分子与磁珠结合，形成磁珠-核酸复合物；二、在外加磁场的作用下，从溶液中分离出磁珠-核酸复合物；三、核酸洗脱。磁珠法中，移液式的核酸提取应用广泛，即通过转移反应溶液来实现核酸的提取纯化，其步骤包括：向样本加入裂解液，吹打混匀，在蛋白质等生物大分子中分离出核酸，然后反复进行磁珠吸附、移走裂解液、加入洗涤液洗涤磁珠、对磁珠吸附、移走洗涤液、加入洗脱缓冲液等操作，从而得到纯化的核酸。

为了减少实验误差、提高实验的可重复性及可靠性，也为了提高实验效率以满足当前飞速发展的对样本进行批量提取的需求，传统的核酸提取手工实验都被全自动核酸提取仪所取代。对于通量要求不高的快速检测，小型的全自动核酸提取仪配合封装好的试剂盒能快速完成核酸的提取与纯化，设备运行成本低，操作方便，有较大的需求与应用前景，在检验所、医院与实验室等地得到越来越多的应用。核酸提取在操作过程中要求定位精确，操作精细，全自动核酸提取仪就必须是精密的仪器，各个传动连接部位之间的配合必须严密细致，而当前市面上有些核酸提取仪内的传动部件采用弹簧等柔性部件连接显然会降低传动的精度。作为持续的技术改进，全自动核酸提取仪的内部结构也需要进一步简化，加强传动的可靠性与一致性，并在提高系统集成度的前提下尽量缩短实验流程时间，减少过程污染，保证实验结果的有效性。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种全自动核酸提取系统，该全自动核酸提取系统由全自动核酸提取仪配合封装好的试剂盒组成，其中的全自动核酸提取仪内部结构简单，各个传动连接部位之间的配合严密细致，整个全自动核酸提取仪系统集成度高，实验流程时间短，过程污染概率低，能快速、有效地完成核酸的提取与纯化。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种全自动核酸提取系统，包括安装座、注射器组件、提取平台组件、磁分离组件、试剂盒及驱动组件，所述的注射器组件和提取平台组件均安装在安装座上，所述的注射器组件位于提取平台组件的上方，所述的试剂盒搭载在提取平台组件上，所述的驱动组件驱动提取平台组件前后移动，使注射器组件对准提取平台组件上的操作位置；所述的磁分离组件安装在提取平台组件上并随提取平台组件一起移动，所述的驱动组件驱动磁分离组件上下运动，使磁分离组件对试剂盒内的溶液进行磁珠分离；所述的驱动组件驱动注射器组件上下运动，使注射器组件对试剂盒上的封装膜进行穿刺，或者使注射器组件对提取平台组件上的移液头进行取/脱的动作，或者使注射器组件对试剂盒内的试剂进行吸/排的动作。

与现有技术相比，本实用新型的全自动核酸提取系统有以下优点：

1.本实用新型的全自动核酸提取系统中，注射器组件、磁分离组件及搭载试剂盒的提取平台组件充分配合，能完成操作定位、穿刺封装膜、取/脱移液头、吸/排试剂、磁珠分离的动作，系统集成度高，实验流程时间短，过程污染概率低，能快速、有效地完成核酸的提取与纯化；

2.本实用新型的全自动核酸提取系统中，各运动模块只在单一方向上运动，运动控制简单，同时避免同一模块在多个方向上产生的运动误差累积导致整体传动精度大幅下降，运动幅度控制精准，能精确控制注射组件吸排液；

3.本实用新型的全自动核酸提取系统中，注射器组件、磁分离组件与搭载试剂盒的提取平台组件均为模块化，且都可以根据实验需要扩展以提高通量，设备制造难度低，运行成本低。

优选的，所述的注射器组件包括固定件、注射器驱动件、至少一组活塞杆和注射套组成的注射器，所述的注射器驱动件、活塞杆、注射套都安装在固定件上，所述的活塞杆下端设置有穿刺尖端，所述的注射器驱动件包括活塞驱动件和注射套驱动件；所述的注射套驱动件驱动注射套下移，使注射套戴取提取平台组件上的移液头；所述的活塞驱动件驱动活塞杆下移，使穿刺尖端对试剂盒上的封装膜进行穿刺，或者使活塞杆推顶注射套上的移液头直至移液头脱落；所述的活塞驱动件驱动活塞杆上下移动，使注射器对试剂盒内的试剂进行吸/排的动作。采用此结构，使注射器组件能完成穿刺封装膜、取/脱移液头、吸/排试剂的动作，且活塞杆下端设置穿刺尖端，减少穿刺构件，节省成本。

优选的，所述的固定件包括第一固定板、第二固定板、活塞杆驱动板、注射套固定板，第一固定板与注射套固定板分别固定安装在第二固定板的上下两端，注射套固定板上设置有与注射器对应的限位孔，注射套固定在限位孔中，活塞杆的上端固定在活塞杆驱动板上且其下端穿过注射套固定板并插入注射套内；所述的注射套驱动件驱动第二固定板上下运动，使注射套固定板带动注射套上下移动；所述的活塞驱动件驱动活塞杆驱动板上下运动，使活塞杆上下移动。采用此结构，使单个注射套驱动件能同时驱动多个注射套上下移动，单个活塞驱动件能同时驱动多个活塞杆上下移动。

优选的，所述的注射器组件包括固定件及安装在固定件上的穿刺针、注射器驱动件、至少一组活塞杆和注射套组成的注射器，所述的注射器驱动件包括穿刺驱动件、移液头取脱驱动件、吸排液驱动件；所述的穿刺驱动件驱动穿刺针上下运动，使穿刺针对试剂盒上的封装膜进行穿刺；所述的移液头取脱驱动件驱动注射套上下运动，使注射套对提取平台组件上的移液头进行取/脱的动作；所述的吸排液驱动件驱动活塞杆上下运动，使注射器对试剂盒内的试剂进行吸/排的动作。采用此结构，采用单独的穿刺针，避免污染试剂。

优选的，所述的固定件包括第一固定板、第二固定板、活塞杆驱动板、注射套驱动板、注射器卡板，第一固定板与注射器卡板分别固定安装在第二固定板的上下两端，注射器卡板上设置有与注射器对应的卡位槽，注射套的上端固定在注射套驱动板上，注射套的下部限位在卡位槽内并可在卡位槽内滑动，活塞杆的上端固定在活塞杆驱动板上且其下端穿过注射套驱动板并插入注射套内，所述的穿刺针设置在注射器卡板的下底面上；所述的移液头取脱驱动件驱动注射套驱动板上下运动，使注射套上下运动；所述的吸排液驱动件驱动活塞杆驱动板上下运动，使活塞杆上下运动；所述的穿刺驱动件驱动第二固定板上下运动，使注射器卡板带动穿刺针上下运动。采用此结构，使单个移液头取脱驱动件能同时驱动多个注射套上下移动完成进行取/脱移液头的动作，单个吸排液驱动件能同时驱动多个活塞杆上下移动进行吸/排试剂的动作，单个穿刺驱动件能同时驱动多根穿刺针进行穿刺封装膜的动作。

优选的，所述的磁分离组件包括第五固定板、磁铁安装座、磁分离驱动件，所述的磁分离组件通过第五固定板安装在提取平台组件上，所述的磁分离驱动件安装在第五固定板上，所述的磁铁安装座上安装有若干磁铁块；所述的磁分离驱动件驱动磁铁安装座上下运动，使磁铁块靠近或远离试剂盒内的磁珠溶液进行磁珠分离的动作。采用此结构，使磁分离组件能同时对多个磁珠分离杯内的磁珠进行分离，操作简单可靠。

优选的，所述的磁分离驱动件包括电机套件、旋转轴，所述的旋转轴上安装有至少一个凸轮，所述的电机套件驱动旋转轴旋转，所述的旋转轴带动凸轮转动，所述的凸轮驱动磁铁安装座上下运动。采用此结构，使磁铁安装座上下运动平稳。

优选的，所述的磁分离驱动件包括丝杆电机，所述的磁铁安装座上对应安装有丝杆螺母，所述的丝杆螺母与所述丝杆电机的传动丝杆螺纹连接；所述的丝杆电机驱动传动丝杆旋转，使所述的丝杆螺母带动磁铁安装座沿传动丝杆上下运动。采用此结构，进一步简化磁分离组件的结构。

优选的，所述的提取平台组件上设置有产物区、移液区、样本区及搭载试剂盒的试剂盒区，所述的产物区用于放置核酸提取的最终产物，所述的移液区用于放置移液头，所述的样本区用于放置待实验的样本，所述的试剂盒内设置有温育区、试剂区、磁珠分离区，所述的温育区用于处理需要加热的反应，所述的试剂区用于放置实验需要的各种试剂，所述的磁珠分离区用于处理磁珠分离的操作。采用此结构，提取平台组件上各操作区的功能区分明确，在对样品提取核酸时，避免产生混乱，便于对实验进程进行控制。

优选的，本实用新型的全自动核酸提取系统还包括控制模块和加热棒，所述的加热棒位于温育区的下方，所述的控制模块与驱动组件和加热棒分别连接，所述的控制模块用于控制核酸提取实验的进程。采用此结构，使本实用新型的全自动核酸提取系统对样品提取核酸能实现自动化，避免人工操作。

附图说明

图1为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例一的内部机械结构正面图。

图2为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例一的内部机械结构背面图。

图3为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例一中注射器组件的结构示意图。

图4为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例一中带移液头的注射器的结构示意图。

图5为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例一中带移液头的注射器的剖面图。

图6为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例一中不带移液头的注射器的剖面图。

图7为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例一中磁分离组件的结构示意图。

图8为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例二的内部机械结构示意图。

图9为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例二中注射器组件的结构示意图。

图10为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例二中注射器组件的左视图。

图11为本实用新型的全自动核酸提取系统实施例三中磁分离组件的结构示意图。

图12为本实用新型的全自动核酸提取系统中试剂盒区的结构示意图。

如图中所示：1、注射器组件，1-1、第一固定板，1-2、第二固定板，1-3、活塞杆驱动板，1-4、注射套固定板，1-5、密封螺母，1-6、活塞杆，1-7、注射套，1-8、第一导向轴，1-9、穿刺尖端，1-10、第一直线轴承，1-11、上密封圈，1-12、下密封圈，1-13、第一台阶面，1-14、第二台阶面，1-15、活塞杆驱动板，1-16、注射套驱动板，1-17、注射器卡板，1-18、穿刺针，2、提取平台组件，2-1、产物区，2-2、移液区，2-4、样本区，2-5、试剂盒区，2-51、温育区，2-52、试剂区，2-53、磁珠分离区，3、注射器驱动组件，3-1、第一丝杆电机，3-2、第一导轨，3-3、第二导轨，3-4、第一感应片，3-5、电导线，3-6、滑块，4、活塞驱动组件，4-1、第二丝杆电机，4-2、第二丝杆螺母，5、移液头，5-1、滤芯，6、提取平台驱动组件，6-1、第三丝杆电机，6-2、滑动件，6-3、第三导轨，6-4、第四导轨，6-5、第一平移板，6-6、第二平移板，6-7、稳固架，6-8、丝杆支架，6-9、第四固定板，6-10、电缆保护链，7、安装座，7-1、第一立柱，7-2、第二立柱，7-3、第三固定板，7-4、立板，7-5、底板，7-6、支脚，8、磁分离组件，8-1、电机套件，8-2、磁铁安装座，8-3、磁铁安装槽，8-4、磁铁块，8-5、第二导向轴，8-6、第二直线轴承，8-7、平动支撑板，8-8、连接板，8-9、转轴支撑座，8-10、旋转轴，8-11、第一凸轮，8-12、第二凸轮，8-13、第五固定板，8-14、第二导向轴安装板，8-15、电机固定座，8-16、第三光耦，8-17、第三感应片，8-18、第四丝杆电机，8-19、第四丝杆螺母，8-20、丝杆连接底板，9、穿刺驱动组件，10、移液头取脱驱动组件，10-1、第五丝杆电机，10-2、第五丝杆螺母，11、吸排液驱动组件，11-1、第六丝杆电机，11-2、第六丝杆螺母，11-3、第六固定板。

1’、注射器组件，1-1’、第一固定板，1-2’、第二固定板，1-6’、活塞杆，1-7’、注射套，1-8’、第一导向轴。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包含”“包括”、“具有”、“包含”、“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“…至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修改列表中的单独元件。

如图1与图2中所示，本实用新型的全自动核酸提取系统实施例一的内部机械结构包括注射器组件1、注射器驱动组件3、活塞驱动组件4、提取平台驱动组件6、安装座7、两组提取平台组件2。其中安装座7包括第一立柱7-1、第二立柱7-2、第三固定板7-3、立板7-4、底板7-5，第一立柱7-1和第二立柱7-2安装在底板7-5上，且第三固定板7-3安装在第一立柱7-1和第二立柱7-2的顶部，立板7-4安装在第一立柱7-1、第二立柱7-2及第三固定板7-3上，底板7-5的底部还安装有四个支脚7-6，注射器组件1安装在立板7-4上。提取平台驱动组件6包括第三丝杆电机6-1、滑动件6-2、第三导轨6-3、第四导轨6-4、第一平移板6-5、第二平移板6-6、稳固架6-7、丝杆支架6-8、第四固定板6-9，第三丝杆电机6-1、第三导轨6-3、第四导轨6-4、丝杆支架6-8都安装在底板7-5上，第一平移板6-5与第三导轨6-3滑动连接，第二平移板6-6与第四导轨6-4滑动连接，第四固定板6-9安装在第一平移板6-5和第二平移板6-6的上方，稳固架6-7支撑在第四固定板6-9的下方，两组提取平台组件2都固定安装在第四固定板6-9上，第三丝杆电机6-1的丝杆的另一端通过轴承安装在丝杆支架6-8的轴承孔中，滑动件6-2与第三丝杆电机6-1的丝杆螺纹连接，滑动件6-2还与第一平移板6-5固定连接，底板7-5上还安装有两个用于检测滑动件6-2位置信息的光耦(未图示)，滑动件6-2侧面安装有感应片(未图示)，该两个光耦分别对应于第三丝杆电机6-1的丝杆的两端，光耦通过采集滑动件6-2侧面的感应片的位置信息产生关于滑动件6-2位置的电信号。注射器驱动组件3包括第一丝杆电机3-1、第一导轨3-2、第二导轨3-3、滑块(未图示)，第一丝杆电机3-1安装在第三固定板7-3上，第一导轨3-2与第二导轨3-3安装在立板7-4上，滑块与第一丝杆电机3-1的丝杆螺纹连接(未图示)并与第一导轨3-2和第二导轨3-3滑动连接，立板7-4上还安装有两个用于检测注射器组件3位置信息的光耦，该两个光耦位于注射器组件的同一侧且分别对应于第一导轨3-2的上下两端，注射器组件3的第二固定板1-2上对应该两个光耦的一侧安装有第一感应片3-4，光耦通过采集第一感应片3-4的位置信息产生关于注射器组件3位置的电信号。第三丝杆电机6-1驱动滑动件6-2前后运动，滑动件6-2带动第一平移板6-5、第二平移板6-6分别在第三导轨6-3、第四导轨6-4上前后滑动，使第四固定板6-9带着其上的两组提取平台组件2也前后移动。

如图3至图6中所示，本实用新型的全自动核酸提取系统实施例一中，包含一组注射器组件1，注射器组件1包括第一固定板1-1、第二固定板1-2、活塞杆驱动板1-3、注射套固定板1-4、16个活塞杆1-6、16个注射套1-7、2根第一导向轴1-8、2个第一直线轴承1-10；第二固定板1-2固定在注射器驱动组件3中的滑块上，并随滑块沿第一导轨3-2和第二导轨3-3上下滑动；第一固定板1-1与注射套固定板1-4分别固定安装在第二固定板1-2的上下两端，第一导向轴1-8的上下两端分别固定安装在第一固定板1-1与注射套固定板1-4上，第一直线轴承1-10固定在活塞杆驱动板1-3上，第一导向轴1-8通过第一直线轴承1-10与活塞杆驱动板1-3滑动连接；注射套1-7的外壁上设置有第一台阶面1-13，该第一台阶面1-13将注射套1-7分成横截面积上大下小的两部分，注射套固定板1-4上设置有与注射器数量和位置均对应的限位孔，限位孔的尺寸介于注射套1-7上下两部分的横截面尺寸之间，注射套1-7下部分穿过限位孔且第一台阶面1-13被限位在限位孔的上方，注射套1-7下部分的外壁上还设置有上下两圈环状限位凸台，注射套固定板1-4的侧面对应限位孔的位置处还设置有螺钉孔，将螺钉拧入螺钉孔中，使螺钉被限位在上下两圈环状限位凸台之间并与注射套1-7的外壁抵触压紧，如此，注射套1-7被固定在注射套固定板1-4的限位孔中；活塞杆1-6能在注射套1-7内上下滑动，活塞杆1-6的上端设置有螺纹孔且与螺栓或螺钉连接并固定在活塞杆驱动板1-3上，活塞杆1-6的下端设置成能用于穿刺的穿刺尖端1-9；注射套1-7的上端设置有环状凹槽，该环状凹槽内设置有上密封圈1-11，注射套1-7上端的外壁上设置有外螺纹且与密封螺母1-5连接，密封螺母1-5将上密封圈1-11限位在注射套1-7的上端的环状凹槽中，注射套1-7下端的外壁上设置第二台阶面1-14，第二台阶面1-14的下方还设置有用于限位下密封圈1-12的另一个环状凹槽，第二台阶面1-14与下密封圈1-12共同对移液头5进行限位；为保证进入注射器的试剂清洁，移液头5的上部还设置有滤芯5-1。活塞驱动组件4安装在注射器组件1中，其中第二丝杆电机4-1安装在第一固定板1-1上，活塞杆驱动板1-3上设置有第二丝杆螺母4-2，第二丝杆电机4-1的丝杆穿过第一固定板1-1与活塞杆驱动板1-3上的第二丝杆螺母4-2螺纹配合，第二丝杆电机4-1的丝杆下端伸入注射套固定板1-4上的丝杆孔中。注射器组件1中的活塞杆1-6、注射套1-7、注射套固定板1-4上的限位孔一一对应，数量相等，以8个为一组分列第二丝杆电机4-1丝杆的两侧，第一导向轴1-8也分别位于第二丝杆电机4-1丝杆的两侧。

在本实用新型的全自动核酸提取系统中，提取平台组件2布置成多个操作区，纵向分为产物区2-1、移液区2-2、样本区2-4、试剂盒区2-5，各操作区包括若干个呈直线横向排列的操作位，提取平台组件2位于注射器组件1的正下方，操作位的排列与注射套固定板1-4上的限位孔一一对应。本实施例中，提取平台组件2分成两组，每组为8列，每列均与注射套固定板1-4上的限位孔对应，每组的产物区2-1包含8个产物位，分别对应放置8个产物杯；每组的移液区2-2包含两排移液位，每排有8个移液位，每个移液位对应放置1个移液头；每组的样本区2-4包含8个样本位，分别对应放置8个样本试管。每组的试剂盒区2-5的结构如图12所示，从前往后依次分为温育区2-51、试剂区2-52、磁珠分离区2-53。本实施例中，温育区2-51包含两排加热杯，每排8个；试剂区2-52至少包含5排试剂杯，每排均为8个，分别放置1排磁珠混合液、1排裂解液、2排清洗液、1排洗脱液；磁珠分离区2-53包含两排磁珠分离杯，每排8个。为保证实验中试剂量充足，试剂区2-52可以多设置若干排试剂杯，用于放置前述的试剂，同排的试剂杯内放置同种试剂，比如本实施例中试剂区2-52设置有8排，其中前4排试剂杯中预置的均为裂解液。为防止试剂污染，各试剂杯口均封有铝塑膜，移液头内也设置有滤芯5-1。

在本实用新型的全自动核酸提取系统中，位于提取平台组件2的后侧还安装有磁分离组件8，如图7所示，本实用新型的磁分离组件8包括电机套件8-1、磁铁安装座8-2、磁铁安装槽8-3、磁铁块8-4、两根第二导向轴8-5、两个第二直线轴承8-6、平动支撑板8-7、连接板8-8、转轴支撑座8-9、旋转轴8-10、第一凸轮8-11、第二凸轮8-12、第五固定板8-13、第二导向轴安装板8-14、电机固定座8-15。第五固定板8-13安装在第一平移板6-5和第二平移板6-6上，转轴支撑座8-9安装在第五固定板8-13的下方，转轴支撑座8-9上的左右转轴支架用于安装旋转轴8-10，第五固定板8-13上还设置有两个第二直线轴承8-6；旋转轴8-10通过轴承安装在左右转轴支架上，旋转轴8-10的两端分别固定连接有第一凸轮8-11、第二凸轮8-12，第一凸轮8-11、第二凸轮8-12的端面上均设置有凸柱，平动支撑板8-7上设置有对应的凹槽，将平动支撑板8-7安装在第一凸轮8-11上，使凸柱限位在凹槽中；平动支撑板8-7上设置有宽度与第五固定板8-13对应的避位凹口，平动支撑板8-7上升时，该避位凹口使平动支撑板8-7避免与第五固定板8-13抵触；平动支撑板8-7通过连接板8-8与磁铁安装座8-2的下方固定连接，磁铁安装座8-2上方设置有磁铁安装槽8-3，磁铁安装槽8-3设置数量和位置均与试剂盒内磁珠分离区的试剂杯相对应的磁铁块8-4；磁铁安装座8-2与第二导向轴安装板8-14固定连接，第二导向轴安装板8-14上安装有两根第二导向轴8-5，两根第二导向轴8-5分别穿插在两个第二直线轴承8-6中；电机套件8-1包括电机、主传动轮、皮带、从传动轮，电机安装在电机固定座8-15上，电机固定座8-15安装在第五固定板8-13的中部，主传动轮安装在电机转轴上，从传动轮安装在旋转轴8-10的中部且与主传动轮通过皮带连接，第五固定板8-13设置有供传动皮带穿过的避位槽孔；第五固定板8-13下底面设置有第三光耦8-16，旋转轴8-10上对应第三光耦8-16的位置处设置有第三感应片8-17，第三感应片8-17的形状是根据凸柱的运动轨迹设置的，且第三感应片8-17随旋转轴8-10转动而转动，第三光耦8-16通过采集第三感应片8-17转过的位置信息，就能得出磁铁安装座8-2的垂直位置信息。在其他实施例中，电机套件8-1中的主传动轮、皮带、从传动轮可以用主传动齿轮、链条、从传动齿轮替代。

电机驱动旋转轴8-10旋转，进而旋转轴8-10带动第一凸轮8-11与第二凸轮8-12转动，第一凸轮8-11带动平动支撑板8-7上下运动，平动支撑板8-7再带动磁铁安装座8-2并第二导向轴安装板8-14上下运动，在第二导向轴安装板8-14上下运动的过程中，两根第二导向轴8-5分别在两个第二直线轴承8-6中运动，对磁铁安装座8-2的上下移动起导向作用。旋转轴8-10转动过程中，第三光耦8-16采集第三感应片8-17的位置信息生成电信号，借此判断磁铁安装座8-2的位置。在其他实施例中，第一凸轮8-11和第二凸轮8-12都设置有凸柱，平动支撑板有两块并都与磁铁安装座8-2固定连接，两块平动支撑板分别与第一凸轮8-11和第二凸轮8-12对应且都设置有凹槽，凸柱分别限位在对应侧平动支撑板的凹槽中，两块平动支撑板同时带动磁铁安装座8-2上下运动。本实施例中，磁铁块8-4均为条形，且磁铁块的数量和安装位置与磁珠分离杯相对应。

在本实用新型的全自动核酸提取系统中，磁分离组件8还有另外一种实现方式，具体如图11所示，包括磁铁安装座8-2、磁铁安装槽8-3、磁铁块8-4、两根第二导向轴8-5、两个第二直线轴承8-6、第五固定板8-13、第二导向轴安装板8-14、第三光耦8-16、第三感应片8-17、第四丝杆电机8-18、第四丝杆螺母8-19、丝杆连接底板8-20。第五固定板8-13安装在第一平移板6-5和第二平移板6-6上，第五固定板8-13上设置有第四丝杆电机8-18和两个第二直线轴承8-6，第五固定板8-13的下底面还安装有第三光耦8-16；磁铁安装座8-2上方设置有磁铁安装槽8-3，磁铁安装槽8-3设置有数量和位置均与试剂盒内磁珠分离区的试剂杯相对应的磁铁块8-4，磁铁块8-4均为条形，且磁铁块的数量和安装位置与磁珠分离杯相对应；磁铁安装座8-2下方固定连接有第二导向轴安装板8-14和丝杆连接底板8-20；第二导向轴安装板8-14上安装有两根第二导向轴8-5，两根第二导向轴8-5分别穿插在两个第二直线轴承8-6中；丝杆连接底板8-20上安装有第四丝杆螺母8-19，第四丝杆螺母8-19与第四丝杆电机8-18的传动丝杆螺纹配合；丝杆连接底板8-20上对应第三光耦8-16的位置处还设置有第三感应片8-17，第五固定板8-13上对应第三光耦8-16的位置还设置有供第三感应片8-17上升穿过的避位槽口。第四丝杆电机8-18驱动传动丝杆旋转，与传动丝杆螺纹配合的第四丝杆螺母8-19随即与丝杆连接底板8-20一起沿着传动丝杆产生上下运动，与丝杆连接底板8-20固定连接的磁铁安装座8-2并第二导向轴安装板8-14一起也产生上下运动，两根第二导向轴8-5分别在两个直线轴承8-6中运动，对磁铁安装座8-2的上下移动起导向作用。丝杆连接底板8-20上的第三感应片8-17在上下运动过程中，第三光耦8-16采集第三感应片8-17的位置信息生成电信号，借此判断磁铁安装座8-2的移动位置。本实施例大大简化了本实用新型的全自动核酸提取系统中的磁分离组件的结构，进一步降低设备制造难度，减少了设备发生故障的概率。

本实用新型的全自动核酸提取系统实施例一的注射器组件工作过程如下：

1.铝塑膜穿刺。提取平台驱动组件6驱动提取平台组件2前后移动，在指定的试剂杯正对注射套1-7的下方后，第一丝杆电机3-1驱动滑块沿第一导轨3-2和第二导轨3-3向下运动，带动注射器组件1整体下移，使注射套1-7的下端接近试剂杯的封装膜，第二丝杆电机4-1驱动活塞杆驱动板1-3向下运动，活塞杆驱动板1-3带动活塞杆1-6下移，使活塞杆1-6的穿刺尖端1-9露出注射套1-7，并对下方的试剂杯进行铝塑膜穿刺。

2.注射器取移液头。提取平台驱动组件6驱动提取平台组件2前后移动，在指定的移液位正对注射器的下方后，第一丝杆电机3-1驱动滑块沿第一导轨3-2和第二导轨3-3向下运动，带动注射器组件1整体下移，注射套固定板1-4带动注射套1-7下移，使注射套1-7下端伸入移液位上的移液头5中并继续下压移液头5，直至与移液头5达到紧密配合，完成取移液头操作。注射套1-7下端的第二台阶面1-14对移液头5的上端进行限位，下密封圈1-12与移液头5的内壁抵触，起密封作用的同时对移液头5的内壁产生摩擦力，防止移液头5下滑。

3.注射器吸液。提取平台驱动组件6驱动提取平台组件2前后移动，在指定的被穿刺后的试剂杯正对注射器连接的移液头下方后，第一丝杆电机3-1驱动滑块沿第一导轨3-2和第二导轨3-3向下运动，带动注射器组件1整体下移，使移液头伸入试剂杯中，第二丝杆电机4-1驱动活塞杆驱动板1-3向上运动，活塞杆驱动板1-3带动活塞杆1-6上移，活塞杆1-6相对注射套1-7向上运动，注射套1-7内为负压，试剂杯中的试剂被吸入注射器中。

4.注射器排液。提取平台驱动组件6驱动提取平台组件2前后移动，在指定的试剂杯正对注射器连接的移液头下方后，第一丝杆电机3-1驱动滑块沿第一导轨3-2和第二导轨3-3向下运动，带动注射器组件1整体下移，使移液头伸入试剂杯中，第二丝杆电机4-1驱动活塞杆驱动板1-3向下运动，活塞杆驱动板1-3带动活塞杆1-6下移，活塞杆1-6相对注射套1-7向下运动，试剂杯中的试剂被排出到试剂杯中。

5.注射器脱移液头。提取平台驱动组件6驱动提取平台组件2前后移动，在指定的移液位正对移液头5的下方后，第二丝杆电机4-1驱动活塞杆驱动板1-3向下运动，活塞杆驱动板1-3带动活塞杆1-6下移，使活塞杆1-6的穿刺尖端1-9抵触移液头5内的滤芯5-1并持续下压，直至移液头5脱离注射套1-7并落入对应的移液位内，完成脱移液头操作。

如图8所示，本实用新型的全自动核酸提取系统实施例二的内部机械结构包括两组注射器组件1、两组提取平台组件2、两组穿刺驱动组件9、两组移液头取脱驱动组件10、两组吸排液驱动组件11、一组提取平台驱动组件6、安装座7。本实施例中的安装座7的结构与实施例一相同，而提取平台驱动组件6与实施例一的区别在于，还包含了电缆保护链6-10，电缆保护链6-10安装在滑动件6-2上，提取平台驱动组件6的电导线都包装在电缆保护链6-10中，滑动件6-2前后运动时会带动与提取平台驱动组件6连接的电导线一起运动，电缆保护链6-10则会对包装在其内部的电导线起保护与运动导向的作用。本实施例中的穿刺驱动组件9与实施例一中的注射器驱动组件3结构相似，也包括第一丝杆电机3-1、第一导轨3-2、第二导轨3-3、滑块3-6，第一丝杆电机3-1安装在第三固定板7-3上，第一导轨3-2与第二导轨3-3安装在立板7-4上，滑块3-6与第一丝杆电机3-1的丝杆螺纹连接(未图示)并与第一导轨3-2和第二导轨3-3滑动连接，立板7-4上还安装有两个用于检测滑块3-6位置信息的光耦，滑块3-6上安装有感应片，该两个光耦分别对应于第一导轨3-2的上下两端，光耦通过采集滑块3-6上的感应片的位置信息产生关于滑块3-6位置的电信号。

如图9和图10所示，本实用新型的全自动核酸提取系统实施例二中，包含两组注射器组件1’，每组注射器组件1’包括第一固定板1-1’、第二固定板1-2’、活塞杆驱动板1-15、注射套驱动板1-16、注射器卡板1-17、8个活塞杆1-6’、8个注射套1-7’、3根第一导向轴1-8’、8根穿刺针1-18；第二固定板1-2’固定在注射器驱动组件3中的滑块3-6上，并随滑块3-6沿第一导轨3-2和第二导轨3-3上下滑动；第一固定板1-1’与注射器卡板1-17分别固定安装在第二固定板1-2’的上下两端，第一导向轴1-8’从上往下依次垂直穿过活塞杆驱动板1-15与注射套驱动板1-16，并固定安装在第一固定板1-1’与注射器卡板1-17之间；注射套1-7’分成空筒和乳头两部分，空筒横截面大用于供活塞杆1-6’在其内壁滑动，乳头横截面小用于安装移液头，注射器卡板1-17设置有与注射器数量和位置均对应的卡位槽，卡位槽的尺寸略大于乳头的横截面面积但小于空筒的横截面面积，空筒的上端固定在注射套驱动板1-16的下底面，乳头限位在卡位槽内并可在卡位槽内滑动，活塞杆1-6’的上端固定在活塞杆驱动板1-15的下底面，下端穿过注射套驱动板1-16并插入空筒内；注射器卡板1-17的下底面上设置有若干根穿刺针1-18，穿刺针与卡位槽一一对应。移液头取脱驱动组件10与吸排液驱动组件11安装在注射器组件1’中，其中第五丝杆电机10-1安装在第一固定板1-1’上，注射套驱动板1-16上设置有第五丝杆螺母10-2，第五丝杆电机10-1的丝杆穿过第一固定板1-1’和活塞杆驱动板1-15并与第五丝杆螺母10-2螺纹配合；在第一固定板1-1’上设置有供第六丝杆电机11-1穿插升降的电机孔，活塞杆驱动板1-15设置有第六丝杆螺母11-2，第六丝杆电机11-1穿过该电机孔，并通过第六固定板11-3与注射套驱动板1-16固定连接，第六丝杆电机11-1的丝杆与第六丝杆螺母11-2螺纹配合且丝杆的下端限位在注射套驱动板1-16上。每组注射器组件1’中的活塞杆1-6’、注射套1-7’、穿刺针1-18、卡位槽一一对应，数量相等，本实施例中各为8个；第一导向轴1-8的数量在本实施例中是3根；活塞杆1-6’和注射套1-7’之间的密封是油封。

本实施例中的提取平台组件2与实施例一的结构也相同，提取平台组件2同样布置成多个操作区，从前往后依次分为产物区2-1、移液区2-2、样本区2-4、试剂盒区2-5，各操作区包括若干个呈直线排列的操作位，操作位的排列与卡位槽一一对应，试剂盒的结构如图12所示。提取平台组件2同样分成两组，每组为8列，每列均与注射器卡板1-17上的卡位槽对应，移液头内也设置有滤芯或过滤网。

本实用新型的全自动核酸提取系统实施例二的注射器组件工作过程如下：

1.铝塑膜穿刺。提取平台驱动组件6驱动提取平台组件2前后移动，在指定的试剂杯正对穿刺针1-18的下方后，第一丝杆电机3-1驱动滑块3-6沿第一导轨3-2和第二导轨3-3向下运动，带动注射器组件1’整体下移，使穿刺针1-18到达穿刺试剂杯上方，进行铝塑膜穿刺。

2.注射器取移液头。提取平台驱动组件6驱动提取平台组件2前后移动，在指定的移液位正对注射器乳头的下方后，第五丝杆电机10-1带动注射套驱动板1-16下移，下压注射套，直至注射器乳头与移液位上的移液头达到紧密配合，完成取移液头操作。此过程中，第六丝杆电机11-1也会随注射套驱动板1-16的下移而下移。

3.注射器吸液。提取平台驱动组件6驱动提取平台组件2前后移动，在指定的被穿刺后的试剂杯正对注射器连接的移液头下方后，第五丝杆电机10-1带动注射套驱动板1-16下移，使移液头伸入试剂杯中，第六丝杆电机11-1再带动活塞杆驱动板1-15上移，此时注射套驱动板1-16保持不动，活塞杆1-6’相对注射套1-7’向上运动，注射套1-7’内为负压，试剂杯中的试剂被吸入注射器中。

4.注射器排液。提取平台驱动组件6驱动提取平台组件2前后移动，在指定的试剂杯正对注射器连接的移液头下方后，第五丝杆电机10-1带动注射套驱动板1-16下移，使移液头伸入试剂杯中，第六丝杆电机11-1再带动活塞杆驱动板1-15下移，此时注射套驱动板1-16保持不动，活塞杆1-6’相对注射套1-7’向下运动，试剂杯中的试剂被排出到试剂杯中。

5.注射器脱移液头。提取平台驱动组件6驱动提取平台组件2前后移动，在指定的移液位正对注射器的下方后，第五丝杆电机10-1带动注射套驱动板1-16上移，注射器乳头上升并穿过注射器卡板1-17的卡位槽，移液头被卡位槽限位在注射器卡板1-17的下方直至脱离注射器乳头并落入对应的移液位内，完成脱移液头操作。此过程中，第六丝杆电机11-1也会随注射套驱动板1-16的上移而上移。

本实用新型的全自动核酸提取系统还包括控制模块和加热棒，加热棒用于对温育区2-51进行加热，控制模块则可以采用集成电路实现，该控制模块分别与提取平台驱动组件、磁分离组件、加热棒及注射器驱动组件、活塞驱动组件或者穿刺驱动组件、移液头取脱驱动组件、吸排液驱动组件连接，该控制模块还与本实用新型的全自动核酸提取系统中的所有光耦电连接，利用电路控制各模块的通/断电,并对各光耦反馈的电信号进行计算分析，实现注射器组件的穿刺、移液头取脱、吸排液动作及提取平台组件的左右平移、磁分离组件的上下运动，控制模块还控制对温育区2-51的加热进程。本实用新型的全自动核酸提取系统的工作步骤可在控制系统中设定控制逻辑实现，具体的核酸提取工作过程如下：

1.准备磁珠。用注射器反复吸排磁珠混合液，使磁珠混合液混和均匀；将磁珠混合液移液至第一排的磁珠分离杯中。

2.裂解温度准备。启动加热棒，使温育区2-51的温度达到裂解温度，一般是56摄氏度。

3.样本裂解。用注射器将裂解液移液至第一排的加热杯中；再吸取样本试管中的样本并移液至第一排的加热杯中；用注射器反复吸排混合液，使混合液混和均匀；将混合液温育10分钟左右，等待裂解反应完成。

4.核酸结合。将裂解完成的混合液移液至第一排的磁珠分离杯中，用注射器反复吸排混合液，使磁珠与裂解分离出的核酸分子充分结合，形成磁珠-核酸复合物；电机套件8-1驱动磁铁安装座上升，使磁珠分离杯中的磁珠吸附到杯壁上，进行磁珠分离，将磁珠分离杯中的上清液移液至原先吸取裂解液的试剂杯中，电机套件8-1驱动磁铁安装座下降，撤去试剂杯外的磁场。

5.磁珠清洗。将第一排清洗液移液至第一排的磁珠分离杯中，用注射器反复吸排溶液持续2分钟左右，使磁珠表面吸附的杂质在混匀清洗过程中逐步游离在清洗液中；电机套件8-1驱动磁铁安装座上升，使磁珠分离杯中的磁珠吸附到杯壁上，进行磁珠分离，将磁珠分离杯中的上清液移液至原先吸取清洗液的试剂杯中，电机套件8-1驱动磁铁安装座下降，撤去试剂杯外的磁场。

6.反复磁珠清洗。将其他排的清洗液移液至第一排的磁珠分离杯中，重复上述磁珠清洗的步骤。依据不同的实验要求或试剂体系需要，此步骤可重复多次，相对应的，试剂区2-52设置有多排的清洗液。

7.除乙醇。使磁分离后的磁珠静置5分钟左右，充分挥发其表面的乙醇或其他挥发性液体。可以在全自动核酸提取系统中加装排风扇，加速磁珠表面的挥发性液体挥发。

8.核酸洗脱。将洗脱液移液至第一排的磁珠分离杯中，用注射器反复吸排溶液混匀；将此混合液移液至第二排的加热杯中，启动加热棒，使温育区2-51的温度达到洗脱温度，一般是56摄氏度；将混合液温育10分钟左右，等待洗脱反应完成。

9.核酸转移。将第二排的加热杯中的洗脱混合液移液至第二排的磁珠分离杯中，电机套件8-1驱动磁铁安装座上升，使磁珠分离杯中的磁珠吸附到杯壁上，进行磁珠分离，注射器更换新的移液头，并将洗脱液移液至产物杯中，核酸提取完毕，产物杯得到的是纯度较高的浓缩样本，电机套件8-1驱动磁铁安装座下降，撤去试剂杯外的磁场。本步骤中，注射器更换新的移液头，避免前述步骤中的试剂对核酸提纯产物造成污染。

为尽量减少磁珠损耗，上述步骤中的所有磁分离过程都至少需要持续30秒，方可吸取上清液。本实用新型的全自动核酸提取系统的机械结构并不限于以上三个实施例，其中的注射器组件、磁分离组件与搭载试剂盒的提取平台组件均为模块化，可以自由组合组建新的全自动核酸提取系统，且都可以根据实验需要扩展以提高通量，比如增加注射器组件中的注射器的数量，并对应增加提取平台组件的数量，使提取平台组件上的操作位列数与注射器的数量一致，同时增大磁铁安装座的尺寸，使磁铁安装槽中磁铁块的数量与放置位置均与提取平台组件上试剂盒中的磁珠分离杯对应。

Claims (10)

1.一种全自动核酸提取系统，包括安装座、注射器组件、提取平台组件、磁分离组件、试剂盒及驱动组件，所述的注射器组件和提取平台组件均安装在安装座上，所述的注射器组件位于提取平台组件的上方，所述的试剂盒搭载在提取平台组件上，其特征在于，所述的驱动组件驱动提取平台组件前后移动，使注射器组件对准提取平台组件上的操作位置；所述的磁分离组件安装在提取平台组件上并随提取平台组件一起移动，所述的驱动组件驱动磁分离组件上下运动，使磁分离组件对试剂盒内的溶液进行磁珠分离；所述的驱动组件驱动注射器组件上下运动，使注射器组件对试剂盒上的封装膜进行穿刺，或者使注射器组件对提取平台组件上的移液头进行取/脱的动作，或者使注射器组件对试剂盒内的试剂进行吸/排的动作。

2.根据权利要求1所述的全自动核酸提取系统，其特征在于，所述的注射器组件包括固定件、注射器驱动件、至少一组活塞杆和注射套组成的注射器，所述的注射器驱动件、活塞杆、注射套都安装在固定件上，所述的活塞杆下端设置有穿刺尖端，所述的注射器驱动件包括活塞驱动件和注射套驱动件；所述的注射套驱动件驱动注射套下移，使注射套戴取提取平台组件上的移液头；所述的活塞驱动件驱动活塞杆下移，使穿刺尖端对试剂盒上的封装膜进行穿刺，或者使活塞杆推顶注射套上的移液头直至移液头脱落；所述的活塞驱动件驱动活塞杆上下移动，使注射器对试剂盒内的试剂进行吸/排的动作。

3.根据权利要求2所述的全自动核酸提取系统，其特征在于，所述的固定件包括第一固定板(1-1)、第二固定板(1-2)、活塞杆驱动板(1-3)、注射套固定板(1-4)，第一固定板(1-1)与注射套固定板(1-4)分别固定安装在第二固定板(1-2)的上下两端，注射套固定板(1-4)上设置有与注射器对应的限位孔，注射套(1-7)固定在限位孔中，活塞杆(1-6)的上端固定在活塞杆驱动板(1-3)上且其下端穿过注射套固定板(1-4)并插入注射套(1-7)内；所述的注射套驱动件驱动第二固定板(1-2)上下运动，使注射套固定板(1-4)带动注射套(1-7)上下移动；所述的活塞驱动件驱动活塞杆驱动板(1-3)上下运动，使活塞杆(1-6)上下移动。

4.根据权利要求1所述的全自动核酸提取系统，其特征在于，所述的注射器组件包括固定件及安装在固定件上的穿刺针、注射器驱动件、至少一组活塞杆和注射套组成的注射器，所述的注射器驱动件包括穿刺驱动件、移液头取脱驱动件、吸排液驱动件；所述的穿刺驱动件驱动穿刺针上下运动，使穿刺针对试剂盒上的封装膜进行穿刺；所述的移液头取脱驱动件驱动注射套上下运动，使注射套对提取平台组件上的移液头进行取/脱的动作；所述的吸排液驱动件驱动活塞杆上下运动，使注射器对试剂盒内的试剂进行吸/排的动作。

5.根据权利要求4所述的全自动核酸提取系统，其特征在于，所述的固定件包括第一固定板(1-1’)、第二固定板(1-2’)、活塞杆驱动板(1-15)、注射套驱动板(1-16)、注射器卡板(1-17)，第一固定板(1-1’)与注射器卡板(1-17)分别固定安装在第二固定板(1-2’)的上下两端，注射器卡板(1-17)上设置有与注射器对应的卡位槽，注射套(1-7’)的上端固定在注射套驱动板(1-16)上，注射套(1-7’)的下部限位在卡位槽内并可在卡位槽内滑动，活塞杆(1-6’)的上端固定在活塞杆驱动板(1-15)上且其下端穿过注射套驱动板(1-16)并插入注射套(1-7’)内，所述的穿刺针(1-18)设置在注射器卡板(1-17)的下底面上；所述的移液头取脱驱动件驱动注射套驱动板(1-16)上下运动，使注射套(1-7’)上下运动；所述的吸排液驱动件驱动活塞杆驱动板(1-15)上下运动，使活塞杆(1-6’)上下运动；所述的穿刺驱动件驱动第二固定板(1-2’)上下运动，使注射器卡板(1-17)带动穿刺针(1-18)上下运动。

6.根据权利要求1所述的全自动核酸提取系统，其特征在于，所述的磁分离组件包括第五固定板、磁铁安装座、磁分离驱动件，所述的磁分离组件通过第五固定板安装在提取平台组件上，所述的磁分离驱动件安装在第五固定板上，所述的磁铁安装座上安装有若干磁铁块；所述的磁分离驱动件驱动磁铁安装座上下运动，使磁铁块靠近或远离试剂盒内的磁珠溶液进行磁珠分离的动作。

7.根据权利要求6所述的全自动核酸提取系统，其特征在于，所述的磁分离驱动件包括电机套件(8-1)、旋转轴(8-10)，所述的旋转轴(8-10)上安装有至少一个凸轮，所述的电机套件(8-1)驱动旋转轴(8-10)旋转，所述的旋转轴(8-10)带动凸轮转动，所述的凸轮驱动磁铁安装座(8-2)上下运动。

8.根据权利要求6所述的全自动核酸提取系统，其特征在于，所述的磁分离驱动件包括丝杆电机，所述的磁铁安装座上对应安装有丝杆螺母，所述的丝杆螺母与所述丝杆电机的传动丝杆螺纹连接；所述的丝杆电机驱动传动丝杆旋转，使所述的丝杆螺母带动磁铁安装座沿传动丝杆上下运动。

9.根据权利要求1所述的全自动核酸提取系统，其特征在于，所述的提取平台组件上设置有产物区(2-1)、移液区(2-2)、样本区(2-4)及搭载试剂盒的试剂盒区(2-5)，所述的产物区(2-1)用于放置核酸提取的最终产物，所述的移液区(2-2)用于放置移液头(5)，所述的样本区(2-4)用于放置待实验的样本，所述的试剂盒内设置有温育区(2-51)、试剂区(2-52)、磁珠分离区(2-53)，所述的温育区(2-51)用于处理需要加热的反应，所述的试剂区(2-52)用于放置实验需要的各种试剂，所述的磁珠分离区(2-53)用于处理磁珠分离的操作。

10.根据权利要求9所述的全自动核酸提取系统，其特征在于，还包括控制模块和加热棒，所述的加热棒位于温育区(2-51)的下方，所述的控制模块与驱动组件和加热棒分别连接，所述的控制模块用于控制核酸提取实验的进程。

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