核酸提取设备的制作方法

本实用新型涉及生物技术设备领域，特别是涉及一种核酸提取设备。

背景技术：

近年来，随着分子生物学的高速发展，涌现出了一大批以核酸为基础的分子生物学实验，如二代测序、荧光定量PCR、基因芯片、核酸分子杂交等等，而DNA的完整性、RNA降解程度、核酸的纯度和浓度等都对分子生物学实验产生或多或少的影响。此外包括精准医疗在内，以核酸为基础的医疗应用尤其是急诊应用(如病原快速诊断技术)正得到越来越多的重视和应用，极大的影响传统医疗诊断方法，提高快速诊断水平。

目前主要的核酸提取方法为磁珠法，依据与硅胶膜离心柱相同的原理，运用纳米技术对超顺磁性纳米颗粒的表面进行改良和表面修饰后，制备成超顺磁性氧化硅纳米磁珠，该磁珠能在微观界面上与核酸分子特异性地识别和高效结合。利用氧化硅纳米微球的超顺磁性，在盐酸胍、异硫氰酸胍等和外加磁场的作用下，能从血液、动物组织、食品、病原微生物等样本中分离出核酸。

磁珠法核酸提取一般可以分为裂解、结合、洗涤及洗脱，然而，通过人工手动进行需要耗费很长的时间，影响核酸提取的效率，且核酸极易降解，提取时间过长会影响所提取核酸的质量。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述人工手动进行磁珠法核酸提取耗费时间长，核酸提取效率低的问题，提供一种简单高效的核酸提取设备。

具体的技术方案如下：

一种核酸提取设备，使用具有若干反应孔的反应板提取核酸，核酸提取设备包括：

加热振动装置，可安装并加热振动所述反应板，使所述反应板的部分所述反应孔达到第一预设温度，其他所述反应孔中的部分所述反应孔达到第二预设温度；

温控试剂装置，具有制冷机构，用于使放置于所述温控试剂装置上的物品维持在第三预设温度；

磁珠混匀装置，具有运动机构，用于混匀放置于所述磁珠混匀装置上的磁珠悬液；

磁珠转移装置，具有可移动的有磁性的磁棒，所述磁棒可吸附磁珠以将所述磁珠转移至预设位置。

上述核酸提取设备使用时，将样品和试剂放置于温控试剂装置上以维持低温状态，将磁珠悬液放置于磁珠混匀装置上以保持磁珠均匀悬浮，将反应板置于加热振动装置上，使部分反应孔达到裂解所需的裂解温度，其他反应孔中的一部分达到洗脱所需的洗脱温度，剩余常温的反应孔则用于洗涤。先将样品置入达到裂解温度的反应孔中，加入裂解液、结合液及磁珠，裂解液、结合液可破坏细胞结构，使核酸充分游离出来，与溶液中的磁珠结合，然后通过磁珠转移装置将磁珠及与磁珠结合的核酸吸附转移到常温的反应孔中通过加入洗涤液洗涤除去残留杂质。接着再将磁珠和核酸转移至达到洗脱温度的反应孔中，通过加入洗脱液解离吸附在磁珠上的核酸，最后将磁珠转移走，在以上各步骤中，通过加热振动装置振动反应板使裂解洗涤洗脱充分，高浓度和高纯度的核酸则留在反应孔中。通过该核酸提取设备，省却了人工手动进行磁珠法核酸提取的操作，稳定性好，核酸提取效率大大提高，且该设备结构简单，成本低，具有良好的应用前景。

在其中一个实施例中，所述磁珠转移装置包括：

基板，所述基板上设有基板驱动件；

磁套架，安装于所述基板，所述磁套架上设有中空且一端开口的磁套；

磁棒机构，所述磁棒机构上设有所述磁棒，所述磁棒机构安装于所述基板且可在所述基板驱动件的驱动下相对所述磁套架往复运动，以带动所述磁棒相对所述磁套架往复运动而伸入或远离所述磁套；

移动机构，具有可移动的移动臂，所述移动臂与所述基板连接以带动所述基板移动。

在其中一个实施例中，所述基板上设有导轨滑块，所述导轨滑块包括固定于所述基板的导轨及可沿所述导轨滑动的滑块，所述磁棒机构与所述滑块连接以安装于所述基板，所述基板驱动件与所述磁棒机构连接以驱动所述磁棒机构沿所述导轨往复运动。

在其中一个实施例中，所述磁棒机构包括连接板和磁棒架，所述连接板一端与所述滑块连接，远离所述滑块的另一端与所述磁棒架连接，所述磁棒设于所述磁棒架。

在其中一个实施例中，所述基板驱动件上设有基板驱动轴，所述基板驱动件通过所述基板驱动轴与所述连接板螺纹连接，所述基板驱动件可驱动所述基板驱动轴旋转以带动所述连接板沿所述导轨往复运动。

在其中一个实施例中，所述移动臂上还设有可往复运动的移液滑块，所述移液滑块远离所述移动臂的一端设有移液件用于转移液体。

在其中一个实施例中，所述加热振动装置包括：

加热机构，可安装并加热所述反应板，包括第一加热组件和第二加热组件，所述第一加热组件用于加热所述反应板的部分所述反应孔达到所述第一预设温度；所述第二加热组件用于加热其他所述反应孔中的部分所述反应孔达到所述第二预设温度；

振动机构，与所述加热机构连接，用于驱动所述加热机构振动以带动所述反应板振动。

在其中一个实施例中，所述第一加热组件包括第一支撑件和第一加热件，所述第二加热组件包括第二支撑件和第二加热件，所述第一支撑件和所述第二支撑件配合形成安装所述反应板的安装位，所述第一加热件与所述第一支撑件连接以通过所述第一支撑件将热量传递至所述反应板，所述第二加热件与所述第二支撑件连接以通过所述第二支撑件将热量传递至所述反应板。

在其中一个实施例中，所述第一加热组件上设有与所述第一加热件通信连接的第一温度感应件，以检测所述第一加热组件加热的所述反应孔的温度，并控制所述第一加热件停止或运行；所述第二加热组件上设有与所述第二加热件通信连接的第二温度感应件，以检测所述第二加热组件加热的所述反应孔的温度，并控制所述第二加热件停止或运行。

在其中一个实施例中，所述振动机构包括驱动组件和旋转组件，所述旋转组件与所述加热机构连接，所述驱动组件与所述旋转组件连接以驱动所述旋转组件偏心旋转从而带动所述加热机构旋转和振动。

附图说明

图1为一实施例的核酸提取设备的结构示意图；

图2为图1所示的核酸提取设备的磁珠转移装置磁棒远离磁套时的结构示意图；

图3为图1所示的核酸提取设备的磁珠转移装置磁棒伸入磁套时的结构示意图；

图4为图1所示的核酸提取设备的加热振动装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型一较佳实施例的一种核酸提取设备600，使用具有若干反应孔的反应板200提取核酸，核酸提取设备600包括加热振动装置100、磁珠转移装置300、温控试剂装置400及磁珠混匀装置500。

加热振动装置100可安装并加热振动反应板200，使反应板200的部分反应孔达到第一预设温度，其他反应孔中的部分反应孔达到第二预设温度。温控试剂装置400具有制冷机构，用于使放置于温控试剂装置400上的物品维持在第三预设温度。磁珠混匀装置500具有运动机构，用于混匀放置于磁珠混匀装置上的磁珠悬液。磁珠转移装置300具有可移动的有磁性的磁棒331，磁棒331可吸附磁珠以将磁珠转移至预设位置。

本实施例的核酸提取设备600使用时，将样品和试剂放置于温控试剂装置400上以维持低温状态，将磁珠悬液放置于磁珠混匀装置500上以保持磁珠均匀悬浮，将反应板200安装于加热振动装置100上，使部分反应孔达到裂解所需的裂解温度，其他反应孔中的一部分则达到洗脱所需的洗脱温度，剩余常温的反应孔则用于洗涤。先将样品置入达到裂解温度的反应孔中，加入裂解液、结合液，裂解液、结合液可破坏细胞结构，使核酸充分游离出来，加入磁珠悬液后游离的核酸与溶液中的磁珠结合，然后通过磁珠转移装置300将磁珠及与磁珠结合的核酸吸附转移到常温的反应孔中通过加入洗涤液洗涤除去残留杂质。接着再将磁珠和核酸转移至达到洗脱温度的反应孔中，通过加入洗脱液解离吸附在磁珠上的核酸，最后将磁珠转移走，在以上各步骤中，通过加热振动装置100振动反应板200使裂解洗涤洗脱充分，高浓度和高纯度的核酸则留在反应孔中。通过该核酸提取设备600，省却了人工手动进行磁珠法核酸提取的操作，稳定性好，核酸提取效率大大提高，且该设备结构简单，成本低，具有良好的应用前景。

进一步地，如图2和图3所示，磁珠转移装置300包括基板310、磁套架320、磁棒机构330及移动机构(图未示)。基板310上设有基板驱动件311，磁套架320安装于基板310，磁套架320上设有中空且一端开口的磁套321。磁棒机构330上设有具有磁性的磁棒331，磁棒机构330安装于基板310且可在基板驱动件311的驱动下相对磁套架320往复运动以带动磁棒331相对磁套架320往复运动，从而使磁棒331伸入或远离磁套321。移动机构具有可移动的移动臂341，移动臂341与基板310连接以带动基板310移动。具体在本实施例中，移动臂341可带动基板310沿磁棒331的轴向方向或径向方向移动，可以理解，移动方式不限于此，可根据磁珠的转移需要进行调整。

如此，可先将样品置入反应板200的反应孔中，通过裂解液、结合液破坏细胞结构，使核酸充分游离出来，与溶液中的磁珠结合，然后通过移动机构的移动臂341带动基板310移动使磁套321伸入反应孔中，再通过基板驱动件311驱动磁棒机构330运动使磁棒331伸入磁套321中，磁珠及与磁珠结合的核酸则吸附在磁套321上。然后移动基板310使磁套321伸入到用于洗涤的反应孔中，通过基板驱动件311驱动磁棒机构330运动使磁棒331远离磁套321，振动反应板200使磁珠和核酸脱离磁套321分散在洗涤液中，并通过洗涤液充分洗涤除去残留杂质。接着基板驱动件311再次驱动磁棒机构330运动使磁棒331伸入磁套321吸附磁珠和核酸，然后移动基板310将磁套321伸入用于洗脱的反应孔中，通过洗脱液解离吸附在磁珠上的核酸，最后移动基板310将洗脱完毕的磁珠转移走，高浓度和高纯度的核酸则留在反应孔中，磁珠转移效率高，而且稳定性好，可显著提高核酸提取效率和质量。

具体地，基板310上设有导轨滑块312，导轨滑块312包括固定于基板310的导轨3121及可沿导轨3121滑动的滑块3122，磁棒机构330与滑块3122连接以安装于基板310，基板驱动件311与磁棒机构330连接以驱动磁棒机构330沿导轨3121往复运动。在本实施例中，基板驱动件311为直线步进电机，通过基板驱动件支撑架3111固定在基板310上。

磁棒机构330包括连接板332和磁棒架333，连接板332一端与滑块3122连接，远离滑块3122的另一端与磁棒架333连接，磁棒331设于磁棒架333。

进一步地，基板驱动件311上设有基板驱动轴3112，基板驱动件311通过基板驱动轴3112与连接板332螺纹连接，基板驱动件311可驱动该基板驱动轴311以不同方向旋转以带动连接板332沿导轨3121往复运动。

优选地，磁棒架333上设有磁性件安装槽3331，磁性件安装槽3331内安装有磁性件3332，磁棒331与磁性件3332接触，从而通过磁性件3332增强磁棒331的磁性，使磁珠吸附能力更好。

优选地，磁棒机构330上设有磁棒位置感应板334，基板310上设有与基板驱动件311通信连接的第一位置感应件313和第二位置感应件314，磁棒机构330往复运动预设距离时，磁棒位置感应板334与第一位置感应件313或第二位置感应件314位置对应，以使第一位置感应件313或第二位置感应件314控制基板驱动件311停止，从而限制磁棒机构330往复运动的距离，使磁棒331与磁套321的相对距离控制得更稳定和准确。在本实施例中，基板310上固定有电路板315，第一位置感应件313和第二位置感应件314为光耦，安装于电路板315，具有感应槽，磁棒机构330往复运动可使磁棒位置感应板334伸入相应感应槽中，从而使第一位置感应件313或第二位置感应件314控制基板驱动件311停止，阻止磁棒机构330继续原方向的运动。

优选地，磁性件安装槽3331两端设有磁性件固定板3333，磁性件固定板3333与磁性件3332抵接以将磁性件3332固定于磁性件安装槽3331内，从而保持磁性件3332的稳定。

优选地，请参阅图1，移动臂341上还设有可往复运动的移液滑块351，移液滑块351远离移动臂341的一端设有移液件352用于转移液体，如此，可通过移动臂341和移液滑块351移动移液件352，将样品、反应试剂和磁珠悬液转移至相应的反应孔中，进一步省却人工操作，提高提取效率。

在本实施例中，磁棒331的数量为12个，12个磁套321与磁棒331一一对应，磁棒331呈直线排列，与96孔板的反应孔相对应，移液件352的数量为6个，呈直线排列，与温控试剂装置400上的试剂和样品位置对应。可以理解，磁棒331和移液件352的数量和排布方式可以根据需要调整，以适应不同的反应板200和需求。

更进一步地，磁套321的直径为2mm-10mm，用于提取的样本体积最小可达20uL，能够节约样品和成本。

具体地，如图4所示，加热振动装置100包括加热机构110和振动机构120。加热机构110可安装并加热反应板200，加热机构110包括第一加热组件111和第二加热组件112，第一加热组件111用于加热反应板200的部分反应孔达到第一预设温度，第二加热组件112用于加热反应板200的其他反应孔中的部分反应孔达到第二预设温度。振动机构120与加热机构110连接，用于驱动加热机构110振动以带动反应板200振动。

如此，只需将反应板200置于加热机构110上，第一加热组件111将反应板200上的部分反应孔加热达到裂解所需的裂解温度，第二加热组件112则将其他反应孔中的一部分加热达到洗脱所需的洗脱温度，剩余常温的反应孔则用于洗涤。样品先置入达到裂解温度的反应孔中，通过裂解液、结合液破坏细胞结构，使核酸充分游离出来，从而与磁珠结合，然后将磁珠转移至常温的反应孔中通过洗涤液洗涤除去残留杂质，接着将磁珠转移至达到洗脱温度的反应孔中，通过洗脱液解离吸附在磁珠上的核酸，再将磁珠转移走，在以上各步骤中，振动机构120驱动加热机构110振动以使裂解洗涤洗脱充分，高浓度和高纯度的核酸则留在反应孔中，省却了先加热至裂解温度，然后降温至室温，再加热至洗脱温度的漫长时间，磁珠转移距离短，无需手动振动反应板200，大大提高了核酸提取效率和质量。

具体地，第一加热组件111包括第一支撑件1111和第一加热件1112，第二加热组件112包括第二支撑件1121和第二加热件1122，第一支撑件1111和第二支撑件1121配合形成安装反应板200的安装位，第一加热件1112与第一支撑件1111连接以通过第一支撑件1111将热量传递至反应板200，第二加热件1122与第二支撑件1121连接以通过第二支撑件1121将热量传递至反应板200。

在本实施例中，反应板200为方形的96孔板，第一支撑件1111和第二支撑件1121均为具有方形安装槽的支撑架，共同配合以形成安装反应板200的安装位，第一支撑件1111和第二支撑件1121分别与反应板200的相对两端接触，从而将热量分别传递至反应板200相对两端的四排反应孔，中间四排反应孔则为常温。可以理解，反应板200的类型不限于此，如384孔板、108孔板、细胞培养板、PCR板等各种不同材料和结构均可，第一支撑件1111和第二支撑件1121的形状可根据反应板200的形状调整。优选地，第一加热件1112和第二加热件1122表面涂有导热油脂，提高导热效率。

进一步地，第一加热组件111上设有与第一加热件1112通信连接的第一温度感应件1113，以检测第一加热组件111加热的反应孔的温度，并控制第一加热件1112停止或运行。第二加热组件112上设有与第二加热件1122通信连接的第二温度感应件1123，以检测第二加热组件112加热的反应孔的温度，并控制第二加热件1122停止或运行。如此，当第一加热组件111加热的反应孔温度达到第一预设温度如裂解温度，第一温度感应件1113可发送信号控制第一加热件1112停止加热，否则继续加热；当第二加热组件112加热的反应孔温度达到第二预设温度如洗脱温度，第二温度感应件1123可发送信号控制第二加热件1122停止加热，否则继续加热，从而使对应的反应孔维持在相应的温度。

具体地，振动机构120包括驱动组件121和旋转组件122，旋转组件122与加热机构110连接，驱动组件121与旋转组件122连接以驱动旋转组件122偏心旋转从而带动加热机构110旋转和振动。

进一步地，驱动组件121包括旋转驱动轴1211和驱动该旋转驱动轴1211旋转的旋转驱动件1212，旋转组件122包括支撑板1221和联接轴1222，加热机构110安装于支撑板1221，联接轴1222一端与支撑板1221连接，另一端与旋转驱动轴1211连接，联接轴1222的转动中心偏离于旋转驱动轴1211的转动中心。更具体地，联接轴1222通过定位螺丝和D型孔与旋转驱动轴1211连接，联接轴1222上自靠近旋转驱动件1212一端依次套设有下轴承1223、套筒1224及上轴承1225，下轴承1223、套筒1224及上轴承1225上套设有旋转轴1226，旋转轴1226上套设有旋转架1227，旋转架1227通过D型孔与旋转轴1226一起旋转，旋转架1227远离旋转轴1226的一端与支撑板1221远离加热机构110的一侧连接，如此，将旋转驱动轴1211的旋转传动至支撑板1221，进而带动加热机构110旋转。

优选地，加热机构110和支撑板1221之间设有隔热垫1228，从而可防止加热机构110的热量传递给支撑板1221，并提高加热效率。

更进一步地，旋转驱动件1212上连接有固定板1213，固定板1213上设有与旋转驱动件1212通信连接的联接轴位置感应件1214，联接轴位置感应件1214可发送感应信号以控制旋转驱动件1212停止，联接轴1222上设有与联接轴位置感应件1214对应的联接轴感应板1215以使联接轴位置感应件1214产生感应信号。在本实施例中，联接轴位置感应件1214具有感应槽，联接轴感应板1215包括向远离联接轴1222方向延伸的延伸部12151和与延伸部12151成一定夹角的遮挡部12152，联接轴1222旋转带动联接轴感应板1215旋转一定角度后可使遮挡部12152伸入感应槽，从而使联接轴位置感应件1214产生感应信号控制旋转驱动件1212停止。如此，当需要停止振动机构120时，只需启动联接轴位置感应件1214，待遮挡部12152伸入感应槽，即可停止旋转驱动件1212。

优选地，旋转驱动件1212上设有减震消音垫1216，固定板1213与减震消音垫1216连接以通过减震消音垫1216与旋转驱动件1212连接，从而可减弱固定板1213的振动和发出的声音。

优选地，固定板1213上设有阻尼减震件(图未示)，以防止在运行过程中支撑板1221振动倾斜的角度过大导致反应板200中的液体溅出。具体地，阻尼减震件是若干向支撑板1221延伸的柔性柱如橡胶柱、塑料柱等，或是环绕联接轴1222的减震垫圈如橡胶垫圈等，结构不限于此。

优选地，联接轴1222为偏心轴，因此旋转时会发生偏中心旋转，不但能传递自转，同时还能传递公转，从而使加热机构110旋转振动，提高混匀效果。

本实施例的核酸提取设备600通过加热振动装置100、磁珠转移装置300、温控试剂装置400及磁珠混匀装置500的配合省却了人工手动进行磁珠法核酸提取的操作，稳定性好，核酸提取效率大大提高，且该设备结构简单，成本低，具有良好的应用前景。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。