CN220224177U - 一种磁分离核酸提取装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种磁分离核酸提取装置，该装置选用96孔深孔板为反应容器，相应的运动控制机构、机械传动机构、温度控制机构设计与96孔深孔板相匹配。提供高稳定度的自动化磁分离控制装置，实现运动机构的快速精确控制，运行稳定，重复性好。本实用新型的核酸提取装置是将磁珠团聚在磁棒套外壁，并通过机械传动机构进行转移，避免了复杂的移液过程。采用磁棒式完成磁分离操作的核酸提取仪可以使得整个系统结构紧凑，小巧灵活且性能稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及核酸提取装置的技术领域，具体涉及一种磁分离核酸提取装置。
背景技术
基于磁珠法的核酸提取设备根据自动化过程分为半自动和全自动两种，根据过程实现的方式又分为移液法和磁棒法两种。他们都是设计合适的磁分离装置实现核酸的裂解与结合、清洗以及洗脱等提取与纯化过程。
半自动核酸提取仪中液体的转移通过手动操作的方式进行，仅在在磁分离的过程中使用仪器完成。其样本处理的最大通量为12个。仪器非常简单实用，但仅实现了磁分离的自动化，未实现全自动操作。而常见全自动移液法核酸提取仪的原理是将结合核酸的磁珠用磁性物质固定在管壁上转移到洗脱管中，经反复清洗、洗脱，最后得到纯净的DNA。但是由于磁铁在侧面，因此液体的残留量会少些，但是洗脱的效率不高，只能依靠DNA自行溶解到洗脱缓冲液中，需要等半小时以上，因此，有些96自动核酸提取工作站，提取一轮的时间需要150分钟，效率不高。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种磁分离核酸提取装置，构建了适合于96孔板磁棒式磁分离装置，通过优化外形后的磁棒套能够有效地减少在自动化磁分离过程中磁性颗粒的损失，进而使磁分离系统受机械位移控制精度的影响大为降低。
本实用新型的目的采用如下技术方案实现：
一种磁分离核酸提取装置，包括运动控制机构、温度控制机构和人机交互机构；其中，运动控制机构包括机械传动装置和磁分离装置；机械传动装置包括X轴电机、YT轴电机和YB轴电机，磁分离装置包括96孔深孔板试剂槽、磁棒、磁棒套架和磁棒套；磁棒套设置在磁棒套架上，磁棒与磁棒套的尺寸相匹配；96孔深孔板试剂槽用于盛放试剂和磁珠，96孔深孔板试剂槽与磁棒套的尺寸相匹配；X轴电机与96孔深孔板试剂槽进行传动连接，YT轴电机和YB轴电机通过同步带轮与磁棒和磁棒套传动连接；
温度控制机构包括温度采集装置和温度调节装置；温度调节装置设置在96孔深孔板试剂槽的底部，温度采集装置与温度调节装置连接；
人机交互机构包括控制装置和通信装置；通信装置与控制装置连接，控制装置分别与X轴电机、YT轴电机、YB轴电机、温度采集装置和温度调节装置电连接。
进一步，所述温度调节装置包括聚酰亚胺电热膜和加热条，加热条设置在96孔深孔板试剂槽的底部，聚酰亚胺电热膜覆盖在加热条的表面。
再进一步，所述加热条为四根，每根加热条设有8个加热单孔，加热单孔的弧度与所述96孔深孔板试剂槽的底部匹配。
进一步，所述温度控制机构还包括电风扇，电风扇设置在设置在96孔深孔板试剂槽的底部；电风扇分别与触摸屏控制装置和通信装置电连接。
进一步，所述X轴电机的移动行程为0～12cm，所述YT轴电机的移动行程为0～10cm，所述YB轴电机的移动行程为0～12cm。
进一步，所述X轴电机通过滚珠丝杠与96孔深孔板试剂槽进行传动连接。
进一步，所述温度采集装置为铂热电阻传感器。
进一步，所述控制装置为触摸屏。
进一步，所述磁棒为铁硼永磁体。
进一步，所述磁棒套的直径为4～6mm，长度为28～32mm；磁棒直径为3～5mm，长度为45～50mm。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型的磁分离核酸提取装置选用96孔深孔板为反应容器，相应的运动控制机构、机械传动机构、温度控制机构设计与96孔深孔板相匹配。提供高稳定度的自动化磁分离控制装置，实现运动机构的快速精确控制，运行稳定，重复性好。本实用新型的核酸提取装置是将磁珠团聚在磁棒套外壁，并通过机械传动机构进行转移，避免了复杂的移液过程。采用磁棒式完成磁分离操作的核酸提取仪可以使得整个系统结构紧凑，小巧灵活且性能稳定。
(2)本实用新型的磁分离核酸提取装置中运动控制机构主要分为机械传动装置和磁分离装置，完成样本裂解、磁珠转移和磁珠洗脱等实验步骤的运动控制功能；温度控制机构包括温度采集装置和温度调节装置，给系统提供自定义的温度；人机交互机构包含控制装置和通信装置，通过人机界面设计提供给用户很好的操作体验，并发送用户指令给下位机，控制仪器操作。三个部分在系统控制平台的协调控制下，以96孔深孔板为载体，能够完成生物样本的16通道核酸自动化提取实验。
(3)机械传动装置包括X轴电机、YT轴电机和YB轴电机，具体将装置的运动拆解为水平方向X轴的运动和竖直方向Y轴的运动，其中Y轴方向又细分为YB轴磁棒和YT轴磁棒套两个平行的运动方向。X轴电机实现整个核酸提取装置在96孔深孔板中6个试剂槽工作位的水平定位，Y轴实现核酸提取装置中磁棒和磁棒套在试剂槽工作位上的反应液混合、核酸吸附、磁珠洗脱等具体实验操作。
附图说明
图1为本实用新型的运动控制机构的结构示意图；
图2为本实用新型的磁分离装置示意图；
图3为本实用新型磁分离装置的使用示意图；
图中：1、X轴电机；2、YT轴电机；3、YB轴电机；4、96孔深孔板试剂槽；5、磁棒；6、磁棒套架；7、磁棒套。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1～2所示，一种磁分离核酸提取装置，包括运动控制机构、温度控制机构和人机交互机构；其中，运动控制机构包括机械传动装置和磁分离装置；机械传动装置包括X轴电机1、YT轴电机2和YB轴电机3，磁分离装置包括96孔深孔板试剂槽4、磁棒5、磁棒套架6和磁棒套7；磁棒套7设置在磁棒套架6上，磁棒5与磁棒套7的尺寸相匹配；96孔深孔板试剂槽4用于盛放试剂和磁珠，96孔深孔板试剂槽4与磁棒套7的尺寸相匹配；所述X轴电机1通过滚珠丝杠与96孔深孔板试剂槽4进行传动连接；YT轴电机2和YB轴电机3通过同步带轮与磁棒5和磁棒套7传动连接；
温度控制机构包括温度采集装置和温度调节装置；温度调节装置设置在96孔深孔板试剂槽4的底部，温度采集装置与温度调节装置连接；
人机交互机构包括控制装置和通信装置；通信装置与控制装置连接，控制装置分别与X轴电机1、YT轴电机2、YB轴电机3、温度采集装置和温度调节装置电连接。
其中，所述温度调节装置包括聚酰亚胺电热膜、加热条和电风扇，加热条设置在96孔深孔板试剂槽4的底部，聚酰亚胺电热膜覆盖在加热条的表面。所述加热条为四根，每根加热条设有8个加热单孔，加热单孔的弧度与所述96孔深孔板试剂槽4的底部匹配。电风扇设置在96孔深孔板试剂槽4的底部；电风扇分别与触摸屏控制装置和通信装置电连接。进一步，所述温度采集装置为铂热电阻传感器。所述控制装置为触摸屏。所述磁棒5为铁硼永磁体。所述磁棒套7的直径为4mm，长度为28mm；磁棒5直径为3.5mm，长度为46mm。所述X轴电机1的移动行程为0～12cm，所述YT轴电机2的移动行程为0～10cm，所述YB轴电机3的移动行程为0～12cm。
本系统核酸提取选择了生化实验通用96孔深孔板作为反应容器，采用聚丙烯材料，共8行12列96个反应槽。因为在单反应槽中进行液体混匀等实验操作时液面会上升，为了避免液体溢出，并合理利用反应槽的容积，所以单个反应槽最大处理样本容积为lmL。本系统为了充分利用反应容器，将96孔板分为两个实验组，一个实验组可完成8组生物样本的核酸提取实验，其中一组生物样本的核酸提取反应共需占用6个96孔反应槽工位，具体布局见图3，分别为A～F，依次盛放裂解液、第一洗涤液、第一洗涤液、含磁珠的第二洗涤液、第三洗涤液、洗脱液，这样实现了在一个96孔深孔板上实现16个通量的生物样本核酸提取。
全自动核酸提取仪的核心功能是转移磁珠，是通过磁棒套架6上的磁棒5和磁棒套7有序运动的配合来实现磁珠从样品处理液到核酸洗涤液，再到磁珠洗脱液之间的转移，从而快速高效地进行两排16个通道样本的核酸提取操作。系统工作前，将生物样本加入含有裂解液的A号工位里，其过程与原理具体如下：
1.磁珠准备：YB轴电机3带动磁棒套7在E号工位快速搅拌1分钟，使得磁珠均匀，磁棒5和磁棒套7配合运动使磁珠富集在磁棒套7外壁后，YT轴电机2带动横向运动至B号工位。此时磁分离装置慢速释放磁珠至B号工位，并快速搅动1分钟激活磁珠。
2.细胞裂解：YT轴电机2带动磁棒5移动至A号工位，YB轴电机3带动磁棒套7在样本工位上下快速反复搅拌10分钟，造成槽位液体流动，使细胞充分裂解以释放核酸。
3.磁珠特异性吸附DNA：YB轴电机3带动磁棒套7横向移至B号工位快速搅动1分钟混合磁珠后，YT轴电机2带动磁棒5往下移动插入磁棒套7吸附磁珠，磁分离装置收集磁珠移至A号工位，YT轴电机2带动磁棒5往上移动抽离磁棒套7。此时YB轴电机3带动磁棒套7快速搅动10分钟使细胞裂解，释放的核酸和磁珠充分特异性结合，蛋白质等分子则而留在溶液中。
4.核酸洗涤：YT轴电机2带动磁棒5向下移动，嵌入磁棒套7内，在磁棒磁场作用下，磁珠定向团聚在磁棒套7外壁，磁棒套7带动富含DNA的磁珠继续转移至磁棒5收集转移至B工位后，YB轴电机3带动磁棒套7快速搅动3分钟来洗涤。磁棒5收集富含DNA的磁珠依次转移至C、D、E工位后磁棒套7快速搅动来反复洗涤三次，去除杂质。
5.磁珠洗脱：YT轴电机2带动磁棒5收集富含DNA的磁珠依次转移至F工位洗脱缓冲液后，YB轴电机3带动磁棒套7快速搅动10分钟来使DNA从磁珠上洗脱下来。最后YT轴电机2带动磁棒5收集磁珠依次转移至E工位，F工位得到富含DNA的溶液，完成了核酸的提取全过程。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种磁分离核酸提取装置，其特征在于，包括运动控制机构、温度控制机构和人机交互机构；其中，运动控制机构包括机械传动装置和磁分离装置；机械传动装置包括X轴电机、YT轴电机和YB轴电机，磁分离装置包括96孔深孔板试剂槽、磁棒、磁棒套架和磁棒套；磁棒套设置在磁棒套架上，磁棒与磁棒套的尺寸相匹配；96孔深孔板试剂槽用于盛放试剂和磁珠，96孔深孔板试剂槽与磁棒套的尺寸相匹配；X轴电机与96孔深孔板试剂槽进行传动连接，YT轴电机和YB轴电机通过同步带轮与磁棒和磁棒套传动连接；
温度控制机构包括温度采集装置和温度调节装置；温度调节装置设置在96孔深孔板试剂槽的底部，温度采集装置与温度调节装置连接；
人机交互机构包括控制装置和通信装置；通信装置与控制装置连接，控制装置分别与X轴电机、YT轴电机、YB轴电机、温度采集装置和温度调节装置电连接。
2.如权利要求1所述的磁分离核酸提取装置，其特征在于，所述温度调节装置包括聚酰亚胺电热膜和加热条，加热条设置在96孔深孔板试剂槽的底部，聚酰亚胺电热膜覆盖在加热条的表面。
3.如权利要求2所述的磁分离核酸提取装置，其特征在于，所述加热条为四根，每根加热条设有8个加热单孔，加热单孔的弧度与所述96孔深孔板试剂槽的底部匹配。
4.如权利要求1所述的磁分离核酸提取装置，其特征在于，所述温度控制机构还包括电风扇，电风扇设置在96孔深孔板试剂槽的底部；电风扇分别与触摸屏控制装置和通信装置电连接。
5.如权利要求1所述的磁分离核酸提取装置，其特征在于，所述X轴电机的移动行程为0～12cm，所述YT轴电机的移动行程为0～10cm，所述YB轴电机的移动行程为0～12cm。
6.如权利要求1所述的磁分离核酸提取装置，其特征在于，所述X轴电机通过滚珠丝杠与96孔深孔板试剂槽传动连接。
7.如权利要求1所述的磁分离核酸提取装置，其特征在于，所述温度采集装置为铂热电阻传感器。
8.如权利要求1所述的磁分离核酸提取装置，其特征在于，所述控制装置为触摸屏。
9.如权利要求1所述的磁分离核酸提取装置，其特征在于，所述磁棒为铁硼永磁体。
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