一种磁通量可调的磁珠分离装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种磁通量可调的磁珠分离装置，包括微孔板、微孔板支架、底座、磁棒，所述微孔板放置在微孔板支架上，所述微孔板支架放置在底座上，还包括浮动支架，升降动力机构和电气控制模块，所述磁棒通过磁性吸附在浮动支架上，所述浮动支架通过升降动力机构与电气控制模块相连，并在电气控制模块的控制下，由升降动力机构推动所述浮动支架实现所述磁棒的上下移动。本发明装置通过电气控制模块控制升降动力机构驱动磁棒的上下移动，实现磁液分离，避免机械手的多次繁杂操作，提高了系统的稳定性和可靠性，更提高了自动化工作站的工作效率。
【专利说明】一种磁通量可调的磁珠分罔装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁珠分离装置，尤其涉及一种磁通量可调的磁珠分离装置，适用于生物检测自动化工作站中的磁珠分离。
【背景技术】
[0002]生物检测自动化工作站是进行生命科学、生化研究和临床诊断等研究所必需的仪器之一，主要用于分子生物学、免疫学、药物研究、生化实验等，它完全模仿并代替手工操作，不仅提高了工作效率，还能减少主观误差，稳定检验质量。随着磁珠在生物检测自动化工作站中的应用越来越广泛，微孔板中磁珠的吸附和释放就成为自动化工作站中很重要的一部分。传统的磁分离方式，需要吸附磁珠时，将微孔板等反应容器放在磁铁的上方，需要释放磁珠的时候，将容器从磁铁上移开，如此反复多次。传统的磁分离方式，机械手需要进行多次操作，且每次需调整容器的位置才能使磁珠被吸附，且吸附时集中在容器的底部，不便于移液器伸入容器中转移液体，直接影响了磁分离的稳定性和可靠性，影响了工作站的性能和运行效率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种磁通量可调的磁珠分离装置，通过磁棒的上下移动实现磁液分离，减少机械手的工作强度，可以有效提升系统的可靠性、稳定性和实用性。
[0004]本发明采取的技术方案为:
[0005]一种磁通量可调的磁珠分离装置，包括微孔板、微孔板支架、底座和磁棒，所述微孔板放置在微孔板支架上，所述微孔板支架放置在底座上，其特征在于，还包括浮动支架，升降动力机构和电气控制模块，所述磁棒磁性吸附在浮动支架上，所述浮动支架安装在升降动力机构上，所述升降动力机构控制端连接电气控制模块，电气控制模块控制升降动力机构实现升降运动。
[0006]优选地，还包括磁棒支架，所述磁棒支架安装在所述浮动支架上，所述磁棒支架上设置有磁棒定位孔，磁棒穿过磁棒定位孔吸附在所述浮动支架上。
[0007]优选地，所述磁棒的上、下端和/或磁棒定位孔上端设有导向角，所述导向角为弧面导向角或斜面导向角。
[0008]优选地，还包括连接托架和滑动装置；所述滑动装置安装于所述底座的左右两侧，所述连接托架连接所述浮动支架和所述滑动装置。
[0009]优选地，还包括限位装置，所述限位装置包括限位开关、限位杆和限位块；所述限位杆固定在所述浮动支架的下方，随所述浮动支架上下移动；所述限位开关包括上限位开关和下限位开关，分别安装在左侧或右侧的所述滑动装置的上下两端；所述限位块包括上限位块和下限位块，分别安装在左侧和/或右侧的所述滑动装置的上下两端；所述限位块限定的滑动范围包含所述限位开关限定的滑动范围。
[0010]优选地，所述微孔板支架顶角设有定位块，所述定位块包括前后定位斜面和左右定位斜面，所述前后定位斜面和左右定位斜面的斜面上端向外倾斜；所述“向外倾斜”，是指前后定位斜面和左右定位斜面的斜面上端向微孔板支架外部方向倾斜。
[0011]优选地，所述前后定位斜面和左右定位斜面的斜面上端向外倾斜3° ;所述“向外倾斜3° ”，是指前后定位斜面和左右定位斜面的斜面上端向微孔板支架外部方向倾斜，呈3°倾斜角。
[0012]优选地，所述定位块分别成对设置于所述微孔板支架的一对对角的顶角上，每块所述微孔板支架上至少设置有一对定位块。
[0013]优选地，所述升降动力机构包括直线步进电机，丝杠螺母和电机支架，所述丝杠螺母通过螺栓与浮动支架相连，丝杠螺母由直线步进电机驱动，电气控制模块连接所述直线步进电机的控制端。
[0014]优选地，所述微孔板底部设有加热装置和温度传感器；所述加热装置的上部为凹面，与所述微孔板底部的U型孔底贴合，下部有隔热片；所述加热装置的控制端和温度传感器的信号端连接所述电气控制模块。
[0015]本发明技术方案具有以下优点:
[0016]1.本发明设计一种磁通量可调的磁珠分离装置，在上位机的控制下，通过电气控制模块控制升降动力机构实现磁棒的上下移动，避免机械手的多次繁杂操作，提高了系统的稳定性和可靠性，更提高了自动化工作站的工作效率；
[0017]2.本发明可以同时对微孔板中所有独立样本进行磁珠的吸附释放控制，适用于数量样本大的生物自动化工作站，实现高通量的磁珠分离操作；
[0018]3.本发明设计的磁分离装置，磁棒通过磁性吸附在浮动支架上，并由磁棒支架限定磁棒位置，在反复的上下移动中，不会改变磁棒之间以及磁棒与浮动支架之间的相对位置，并使磁棒上端位于同一高度，使得吸附效果非常明显，并且结构简单，安装方便；
[0019]4.本发明适应性较强，可用于不同类型的微孔板，微孔板可以通过微孔板支架自适应固定，方便机械手完成生物自动化工作站中的微孔板的转移操作，降低了机械手的工作强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明磁分离装置外观图；
[0021]图2(a)为本发明磁分离装置正视结构示意图；
[0022]图2(b)为本发明磁分离装置左视结构示意图；
[0023]图2(c)为本发明磁分离装置磁棒支架定位孔的放大示意图；
[0024]图3 (a)为本发明磁分离装置微孔板支架结构图；
[0025]图3 (b)为本发明磁分离装置微孔板支架斜面放大图；
[0026]图4(a)为本发明磁分离装置磁珠释放工作状态图；
[0027]图4(b)为本发明磁分离装置磁珠吸附工作状态图。
[0028]其中:
[0029]1.微孔板、2.微孔板支架、3.底座、4.磁棒、5.磁棒支架、5_1.磁棒支架定位孔、6.浮动支架、7.电气控制模块、8.连接托架、9.滑动装置、10.限位开关、10-1.上限位开关、10-2.下限位开关、11.限位杆、12.限位块、12-1.上限位块、12-2.下限位块、13.定位块、13-1.前后定位斜面、13-2.左右定位斜面、14.直线步进电机、15.丝杠螺母、16.电机支架、17.加热装置。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图，通过实施例对本发明技术方案做进一步说明。
[0031]如图1、图2(a)、图2(b)所示，本发明的一种磁通量可调的磁珠分离装置，包括微孔板1、微孔板支架2、底座3、磁棒4、磁棒支架5、磁棒支架定位孔5-1、浮动支架6、电气控制模块7、连接托架8、滑动装置9、限位开关10、上限位开关10-1、下限位开关10-2，限位杆11、限位块12、上限位块12-1、下限位块12-2、直线步进电机14、丝杠螺母15、电机支架16以及加热装置17。
[0032]在本实施例中，微孔板I采用96微孔板。微孔板I安装在微孔板支架2上，微孔板支架2通过螺栓固定在底座3上。微孔板I底部，每相邻四个U型反应孔孔底中间有一个凹槽，对应插入一根磁棒4,本实施例含有24根磁棒4,呈6行4列,可一次完成96孔的大通量磁液分离操作。
[0033]微孔板支架微孔板支架2的四个顶角设有定位块13，如图3 (a)所示，定位块13上分别设有前后定位斜面13-1和左右定位斜面13-2，斜面上端小角度向外倾斜，倾斜角度为3°。微孔板I在安装时，其下端可根据定位块13的前后定位斜面13-1前后自适应固定，左右定位斜面13-2左右自适应固定，这种固定方式可以减少微孔板I与微孔板支架微孔板支架2之间的接触面积，使得工作站中的机械手用较小的力就可以顺利完成微孔板I的取放，降低了机械手的工作强度。微孔板支架2的下端还设有加热装置17，加热装置17的上端为凹面，与微孔板I底部的U型孔孔底相贴合。加热装置17内含有温度传感器，温度传感器与电气控制模块7相连，将实时温度信号发送至电气控制模块并反馈至上位机。加热装置17通过电气控制模块7的控制对微孔板I中的试剂进行加热，并可精确控制微孔板I中试剂的温度，提供试剂反应所需的温度条件，加热装置17的下部还设有隔热片，可以提高加热效率，减少加热过程中的温度损失。
[0034]磁棒4两端磁性较强,并穿过磁棒支架5上的磁棒定位孔5-1磁性吸附在浮动支架6上,磁棒支架5通过螺栓安装在浮动支架6的上方。浮动支架6为金属材质,带有一定磁性，且其上表面水平，吸附后的磁棒4上端高度一致。磁棒定位孔5-1用于限制磁棒4的具体位置，避免磁棒在上下反复移动中移位。如图2(c)所示，磁棒定位孔5-1的上端都设有斜面导向角，斜面导向角的长度0.5mm (斜面长度)，斜面导向角的设置使得磁棒4在安装时不必特别精准,在一定范围内磁棒可以自适应进入磁棒定位孔5-1并吸附在浮动支架6上，安装简单便捷。
[0035]浮动支架6通过螺栓与丝杠螺母15相连，直线步进电机14通过电机支架16固定在底座3的底板上。丝杠螺母15在直线步进电机14的驱动下，带动浮动支架6，实现磁棒4的移动。直线步进电机14在电气控制模块7的控制下可以正转和反转，实现丝杠螺母15的上下移动，即带动磁棒4的上下移动。直线步进电机14的旋转可通过电气控制模块7精确控制，如此使磁棒4的上下移动距离可准确控制。
[0036]滑动装置9采用合金直线导轨，安装在底座3的左右两侧，并与连接托架8相连，浮动支架6固定在连接托架8上，使得浮动支架6可与滑动装置9的滑动部件一起在导轨约束下运动，使磁棒的运动更为平稳、可靠，减少磁棒4运动过程中直线步进电机14的工作强度，提升装置的使用寿命。
[0037]滑动装置9的上下两端分别安装限位开关10和限位块12，限位开关模块10包括上限位开关10-1和下限位开关10-2，限位块12包括上限位块12-1，和下限位块12_2，限位杆11安装于浮动支架6的下方，随浮动支架6 —起运动。限位杆11在运动时，由上限位开关10-1和下限位开关10-2组成的电气限位优先发挥作用，如图4(a)，限位杆11运动到下限位开关10-2处，电气控制模块7得到信号，使得浮动支架6停止运动，磁棒4达到最下端位置，磁珠被释放；如图4 (b)，限位杆11运动到上限位开关10-1处，电气控制模块7得到信号，使得浮动支架6停止运动，磁棒4插入96孔板底部凹槽中，将磁珠吸附在反应孔侧壁，此时磁棒4达到最上端位置。上限位块12-1和下限位块12-2为机械限位，上限位块12-1限定的上端位于上限位开关10-1的上方，下限位块12-2限定的下端位于下限位开关10-2的下方，使得上限位块12-1和下限位块12-2所限定的滑动范围包含上限位开关10-1和下限位开关10-2所限定的范围，这样，在电气限位失灵时，机械限位可以起到保护作用，防止滑动装置9的直线导轨超越行程而损坏。本实施例中相关装置的参数如下:微孔板I尺寸为128mm*86mm*31mm ;微孔板支架2宽度为135mm,长度为94mm ;定位块13的高度为2mm,前后定位斜面13-1和左右定位斜面13-2的斜面倾斜度为3° ;磁棒4的高度为27mm，直径为
3.5mm ;磁棒定位孔5_1直径为3.6mm,上端的斜面导向角的斜面长度为0.5mm ;微孔板支架
2、底座3、丝杠螺母15和电机支架16采用铝合金制作。浮动支架6采用430不锈钢制作，表面镀锌做防锈处理。磁棒支架5采用特氟龙(PTFE)制作，连接托架8采用轻质金属材料(AL7075)制作。
[0038]该装置的工作过程如下:首先向微孔板I中加入待提取的样本并加入裂解液，力口热装置17加热微孔板I使之保持在50°C，裂解完成后，加入可与核酸结合的特异性磁珠，加热装置17加热微孔板I至65°C，待磁珠与核酸结合后，磁棒4缓慢上移至微孔板I的U型孔底凹槽中，将周围四个U型反应孔中的磁珠被吸附至反应孔侧壁，此时用移液器移走剩余液体。由于磁珠被吸附在反应孔侧壁，不会影响移液器从反应孔中吸取液体。移液后进行洗涤操作，磁棒4快速下移释放磁珠，向微孔板I中加入清洗液，使其与磁珠混匀，磁棒4缓慢上移，将磁珠吸附在反应孔侧壁，移液器移走96孔板I反应孔中的剩余液体，移液过程结束后，磁棒4快速下移释放磁珠。洗涤过程如此反复3至4次，以得到较为纯净的核酸。最后，向微孔板I中加入洗脱液，加热装置17加热至65°C，使磁珠与核酸分离，分离过程完成后，磁棒4缓慢上移，将磁珠吸附在反应孔侧壁，用移液器转移含有核酸的上清液，进行下一步操作。
[0039]应理解，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施，并非【具体实施方式】的穷举，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种磁通量可调的磁珠分离装置，包括微孔板(1)、微孔板支架(2)、底座(3)和磁棒(4)，所述微孔板(1)放置在微孔板支架(2)上，所述微孔板支架(2)放置在底座(3)上，其特征在于，还包括浮动支架￠)，升降动力机构和电气控制模块(7)，所述磁棒(4)磁性吸附在浮动支架(6)上，所述浮动支架(6)安装在升降动力机构上，所述升降动力机构控制端连接电气控制模块(7)，电气控制模块(7)控制升降动力机构实现升降运动。
2.根据权利要求1所述的磁通量可调的磁珠分离装置，其特征在于，还包括磁棒支架(5),所述磁棒支架(5)安装在所述浮动支架(6)上,所述磁棒支架(5)上设置有磁棒定位孔(5-1)，磁棒(4)穿过磁棒定位孔(5-1)吸附在所述浮动支架(6)上。
3.根据权利要求2所述的磁通量可调的磁珠分离装置，其特征在于，所述磁棒(4)的上、下端和/或磁棒定位孔(5-1)上端设有导向角，所述导向角为弧面导向角或斜面导向角。
4.根据权利要求1所述的磁通量可调的磁珠分离装置，其特征在于，还包括连接托架(8)和滑动装置(9);所述滑动装置(9)安装于所述底座(3)的左右两侧，所述连接托架(8)连接所述浮动支架(6)和所述滑动装置(9)。
5.根据权利要求4所述的磁通量可调的磁珠分离装置，其特征在于，还包括限位装置，所述限位装置包括限位开关(10)、限位杆(11)和限位块(12);所述限位杆(11)固定在所述浮动支架￠)的下方，随所述浮动支架(6)上下移动；所述限位开关(10)包括上限位开关(10-1)和下限位开关(10-2)，分别安装在左侧或右侧的所述滑动装置(9)的上下两端；所述限位块(12)包括上限位块(12-1)和下限位块(12-2)，分别安装在左侧和/或右侧的所述滑动装置(9)的上下两端；所述限位块(12)限定的滑动范围包含所述限位开关(10)限定的滑动范围。
6.根据权利要求1所述的磁通量可调的磁珠分离装置，其特征在于，所述微孔板支架(2)顶角设有定位块(13)，所述定位块(13)包括前后定位斜面(13-1)和左右定位斜面(13-2)，所述前后定位斜面(13-1)和左右定位斜面(13-2)的斜面上端向外倾斜。
7.根据权利要求6所述的磁通量可调的磁珠分离装置，其特征在于，所述前后定位斜面(13-1)和左右定位斜面(13-2)的斜面上端向外倾斜3°。
8.根据权利要求6所述的磁通量可调的磁珠分离装置，其特征在于，所述定位块(13)分别成对设置于所述微孔板支架(2)的一对对角的顶角上，每块微孔板支架(2)上至少设置有一对定位块(13)。
9.根据权利要求1所述的磁通量可调的磁珠分离装置，其特征在于，所述升降动力机构包括直线步进电机(14)，丝杠螺母(15)和电机支架(16)，所述丝杠螺母(15)通过螺栓与浮动支架(6)相连，丝杠螺母(15)由直线步进电机(14)驱动，电气控制模块(7)连接所述直线步进电机(14)的控制端。
10.根据权利要求1至9任一项所述的磁通量可调的磁珠分离装置，其特征在于，所述微孔板⑴底部设有加热装置(17)和温度传感器；所述加热装置(17)的上部为凹面，与所述微孔板(1)底部的U型孔底贴合，下部有隔热片；所述加热装置(17)的控制端和温度传感器的信号端连接所述电气控制模块(7)。
【文档编号】C12M1/42GK104371918SQ201410657126
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】王炜, 朱金鑫, 曲文静, 何农跃, 李智洋 申请人:南京中科神光科技有限公司