一种笔式凝胶切割装置的制作方法

1.本发明涉及一种核酸纯化装置，特别是涉及一种从凝胶中切胶回收核酸的装置。


背景技术：

2.琼脂糖凝胶电泳技术是实验室中常用的用于分离核酸物质的检测技术，从凝胶中分离核酸需要将携带有目标核酸的凝胶胶块切割分离出来，再用一定的纯化方法将核酸从胶块中分离纯化。
3.核酸与染料结合后，可以在紫外光激发下发出荧光，实验室中通常是用锋利的刀片将带有荧光的胶块切下。由于紫外光对人体有损伤，所以这个步骤需要一定的防护，比如需要带紫外护目镜和手套。胶块通常是长方体状，需要至少切4下才能将胶块从凝胶中完全分离。也有技术用锋利的金属管直接一刀切下(例如专利cn211278535u)，简化了切胶流程。
4.目前几乎所有的切胶技术都是在一个切胶台上完成的，通常切胶台上有一个紫外光源用于激发核酸产生荧光。光源会照射整个凝胶，在这个过程中紫外光会大量外泄，而核酸在长时间的紫外光照射下也会受到损伤，影响后续的应用。


技术实现要素：

5.本发明涉及一种笔式凝胶切割装置，所述装置包括笔式外壳、紫外光源、刀头和可弯曲推杆；刀头用于对凝胶进行切割，为中空金属管，金属管的一端为刀口，刀口位于外壳外部，另一端为固定端，固定端被固定在笔式外壳一端的开口处，所述刀头能够从凝胶中切割出与金属管横截面相同大小的胶块：所述笔式外壳内具有紫外光源，所述紫外光源发出的光线能够通过所述刀头的内部通道照射在凝胶上；所述外壳具有两端开口的通道，所述可弯曲推杆可移动地容纳在所述通道中，所述通道的一端开口位于刀头的固定端附近，使得所述可弯曲推杆可以从刀头的固定端伸入刀头的内部通道中。
6.在一些实施方式中，所述紫外光源是紫外led灯珠，其发出的紫外光的波长在400nm以下。
7.在一些实施方式中，所述紫外光源发出的紫外光的波长为180nm、254nm、270nm、280nm、300nm、360nm或380nm。
8.在一些实施方式中，所述紫外光源的总和功率小于等于5w，优选为0.1-1w。
9.在一些实施方式中，所述刀头的刀口是平口的。
10.在一些实施方式中，刀头的横截面为中空的长方形、椭圆形或圆角长方形。
11.在一些实施方式中，在紫外光源与刀头之间的外壳的内部空腔表面上具有可以反射紫外光的反光材料。
12.在一些实施方式中，在所述外壳内，在紫外光源和刀头之间具有紫外滤光片。
13.本装置可用于从琼脂糖凝胶中快速检测核酸条带并切割转移核酸条带到指定容器中。
附图说明
14.通过以下详细的描述并结合附图将更充分地理解本发明，其中：
15.图1是本发明的笔式凝胶切割装置笔头部分的切面图，其中显示在切割目标条带后，可弯曲推杆伸入刀头中，以推出胶块。
16.图2显示可弯曲推杆推出刀头的位置。
17.附图标记：
18.1：可弯曲推杆；2：紫外滤光片；3：刀头；4：外壳；5：紫外led灯珠。
具体实施方式
19.如图1所示，本发明的笔式凝胶切割装置包括笔式外壳4、紫外led灯珠、刀头3和可弯曲推杆1；刀头3用于对凝胶进行切割，为中空金属管，金属管的一端为刀口，平口且锋利，另一端为固定端，固定在笔式外壳一端的开口处，所述刀头3能够从凝胶中切割出与金属管横截面相同大小的胶块：所述笔式外壳内具有紫外led灯珠，所述紫外led灯珠发出的光线能够通过所述刀头3的内部通道照射在凝胶上；所述外壳具有两端开口的通道，所述可弯曲推杆1可移动地容纳在所述通道中，所述通道的一端开口位于刀头3的固定端附近，使得所述可弯曲推杆1可以从刀头3的固定端伸入刀头3的内部通道中。
20.除了紫外led灯珠5之外，本发明的装置中还可以使用任何适当的紫外光源。所述紫外光源可以是任何可以容纳在所述装置中并能发出紫外光的光源，例如紫外灯珠，如紫外led灯珠。与传统的紫外tuv灯管相比，紫外led灯珠的优势是尺寸小，电路简单，可直接用干电池供电，因此可以容纳在笔式外壳中，可灵活操作。
21.所述紫外光源可以包括一个、两个或更多个紫外led灯珠，所述紫外光源优选发光波长在400nm以下。所述紫外光源的发光波长包括但不限于180nm，254nm，270nm，280nm，300nm，360nm或380nm波长，优选360nm和254nm波长。所使用的紫外光源可以是任何功率，例如其总功率可以在为0.03w-5w之间，优选0.5-1w，更优选为0.1-1w。
22.紫外光源可以安装在外壳内任何适合的位置处，以使得所述紫外光源发出的光线能够穿过所述刀头的内部通道照射在凝胶上。例如，紫外光源与刀头之间可以具有空腔，紫外光源安装在刀头对侧的空腔壁上，以使紫外光源发出的紫外光可以直射穿过刀头的内部通道。
23.刀头的固定端固定在笔式外壳一端的开口处，可以通过任何适当的方式固定，例如通过粘接固定。刀头的金属管道横截面的形状和尺寸适合于将凝胶中的目标条带完整切割下来，其形状可以与目标条带的形状相同或相近，其尺寸可以与目标条带相同或者略大于目标条带。一般核酸在凝胶中的分布是矩形带状的，因此刀头的横截面可以是中空的矩形，刀头的横截面还可以是中空的椭圆形或圆角矩形等。刀头朝下的一端(即刀口)是锋利的(图1中最下方)，当刀头垂直向下戳入凝胶时，可将进入刀头金属管内的胶块相对于凝胶其它部分切割开来，刀口是平口的，所以在戳穿凝胶时，能够尽量减少金属管内胶块与其它部分凝胶的粘连，方便胶块随着刀头提升时被带出。为了进一步降低粘连，也可在戳穿凝胶后，前后倾斜本装置，扯断可能残存的粘连处。
24.刀头的内部通道除了用于通过紫外光，其还是胶块被切下后的临时储存场所，当胶块需要被转移到指定容器时，可由推杆从反方向将胶块从刀口下端推出。这个内部通道
可以临时储存多个胶块。如果所切的核酸是相同类型的，或者不同类型但可以混合在一起的，则只需多次切割一次转移，减少操作步骤。
25.紫外光源发出的紫外光的直射光路与切割刀头的内部通道可以是完全重合的，即刀头的内部通道对准紫外光源发出的直射紫外光，以使紫外光源发出的紫外光直射穿过刀头的内部通道。
26.为了提高紫外光的利用率，在紫外光源与刀头之间的外壳的内部空腔表面上还可以具有反光材料，例如涂覆或粘上可以反射紫外光的反光材料，使得从紫外光源直射到所述空腔表面的紫外光可以被反射到刀头内部通道。所述可以反射紫外光的反光材料例如可以是铝箔或镀铬。还可以使紫外光源与刀头之间的外壳的内部空腔表面的至少一部分的曲率半径适合于将从紫外光源直射到该表面上的紫外光反射到刀头内部通道。这样可以增强刀头出口处的紫外光强度，提高荧光与背景光的强度比值。在这种情况下，可以用较低功率的紫外光源，也可以增加紫外光源的供电电池的使用时长。
27.在所述外壳内，在紫外光源和刀头之间，还可以具有紫外滤光片2。紫外滤光片可以阻挡可见光，但允许紫外光通过。例如，如本领域技术人员所知，有些紫外滤光片可以将绝大部分可见光截止，但允许一定波长紫外光通过。可使用的紫外滤光片包括但不限于型号为zwb2的透紫外滤光片。紫外滤光片的作用是降低紫外光源中的可见光成分，减少可见光对核酸发出的荧光的干扰从而增加核酸荧光与背景光强度之间的对比，以提高检测灵敏度。
28.紫外滤光片并不是必需的，而只是为了进一步提高检测灵敏度。特别是，当紫外光源的可见光部分很微弱时，例如使用波长为254nm波长的深紫外光源时，不使用紫外滤光片也可以具有非常高的检测灵敏度。
29.所述笔式凝胶切割装置的紫外光的光路为：紫外光源
→
紫外滤光片(可选)
→
刀头内部通道
→
凝胶。
30.本发明使紫外光路与刀头内部通道重合，当目标核酸条带被激发出荧光时，刀口正好移动到目标核酸条带的正上方，此时垂直向下切割凝胶，可准确切下含有目标核酸的胶块，核酸回收的成功率和回收率都是最高的，并避免紫外光对核酸的损伤。
31.所述可弯曲推杆1可以是片状的。可弯曲推杆1用于将进入刀头3内部通道的胶块从反方向推出，因此所述可弯曲推杆1的横截面的形状和尺寸适合于伸入刀头3的内部通道并将其中的胶块推出。由于推杆在工作时会堵住刀头的内部通道，如果其运动方式是垂直上下移动的话，不可避免会阻碍直线通行的紫外光。因此，为了避免推杆堵住光路，推杆被设计成可弯曲的，这样可以在需要将胶块推出时，推杆可以方便地进入刀头内部通道，从而将胶块反方向推出到指定容器中，在不需要推出胶块时，例如装置在紫外光工作时，推杆从刀头的内部通道中退出，处于紫外灯的光路以外，不会阻挡紫外光。图1显示的是可弯曲推杆1将胶块推出刀口后的状态，在进行下一次切割前，可弯曲推杆1需要离开刀头3内部通道及其上方光路。可弯曲推杆1的设计可以让该推杆在向上移动后，其底部一端隐入外壳，不阻碍光路(图2)。可弯曲推杆1的另一端位于外壳之外，方便控制推杆移动。推杆的材质为可弯曲材料，以柔韧为优，例如可以是聚合物材料，优选聚乙烯塑料。
32.所述外壳4为细长笔状，整个装置的外形例如可以是一个可单手持握的笔式柱状结构。外壳可以将不同功能的零件按照设计的空间位置进行固定。例如在笔头部分可以固
定紫外光源、紫外滤光片、刀头和/或可弯曲推杆等。外壳的中部可具有电路开关，用于开闭紫外光源灯。外壳与笔头相对的另一端可内置电池，用于为紫外光源供电。电池可以是干电池或充电电池，可以是1、2或3节或更多节电池。在一些实施方案中，还可以在外壳上装设用于给紫外光源充电的usb充电电路，可随时就近充电。外壳的材料可以是金属或塑料。
33.操作时，该装置在靠近凝胶上表面的地方水平移动，此时紫外灯是开启状态，一旦检测到目标核酸，一次切割即可将目标胶块从凝胶中切下并带出。刀头为中空结构，允许紫外光通过，因此在切割时，只有刀口对准的核酸才会被激发，减少了紫外光对凝胶上其它核酸的损伤，而且切割更加精准，因为移动刀头时，只需对准荧光最亮的位置戳下即可。同时内置的可弯曲推杆在切割后从刀头的固定端进入，反向将胶块推出到指定容器中，而在下一次切割时，又能退出刀头，不会阻挡光路。
34.本发明的笔式凝胶切胶装置可用于切割琼脂糖凝胶中的目标核酸条带。本发明的装置将紫外光源与切割刀具整合在一起，无需额外具备紫外光源的切胶台，可在任何深色表面上对凝胶进行切胶操作。整个装置可以只有一支普通的钢笔大小，可灵活快速对凝胶进行切割。而且在极大程度上减少了紫外光对人体和核酸的伤害，主要表现为：1)紫外光从凝胶上方照射，与一般切胶台从凝胶下方照射相比，避免了紫外光直射眼睛和皮肤；2)减少照射时间，只需在寻找条带时短暂打开紫外，而在切割和取出胶块时都无需打开紫外灯，对于单个核酸条带，紫外灯打开时间一般不超过5秒。3)紫外光照射功率小，一般切胶台的紫外灯功率在5-10w，而本发明所有的紫外灯功率不超过1w，而且主要集中在很小的面积上，在不影响检测灵敏度的前提下，大大降低了紫外光外泄功率。因此利用本装置切胶时，可无需防护。根据本装置的外形，可以将本装置命名为切胶笔。
35.本发明的实施方式并不限于上述实施例所述，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以在形式和细节上对本发明做出各种改变和改进，而这些均被认为落入了本发明的保护范围。