核酸提取装置及其工作方法与流程

本发明涉及核酸提取装置及其工作方法，更详细地，通过旋转的方式驱动，从而，提取核酸的核酸提取装置及其工作方法。

本发明是由接受韩国保健福祉部韩国保健产业振兴院的保健医疗研究开发事业支持而进行的研究中导出。(课题号hi13c2262，研究课题名："疟疾现场检测用供超高速诊断基因的基于芯片实验室的多通道同步多重检测全过程自动化实时荧光pcr(real-timepcr)系统的开发")

背景技术：

扩增特定dna的聚合酶链式反应(pcr)是生物科学研究领域中要求的必须的阶段，需要大量的纯化核酸。然而，在大学实验室或企业研究所，通过研究员的手工作业进行的生物学物质或核酸的分离存在局限性。为克服上述局限，制造出了从生物学试料中提取生物学物质或核酸的自动化设备。

提取核酸的现有方法，包括，利用磁珠而分离吸附于磁铁的核酸的方法，利用纯化柱洗脱溶液的方法，通过向纯化柱内加入空气将溶液推出的方法，对纯化柱本身进行离心分离而洗脱溶液的方法等。

然而，利用上述言及的现有方法的自动化核酸提取装置，为处理大量试料，导致体积相对较大的问题，或者，还存在试料处理时间过长的问题。并且，在处理大量试料的过程中，会发生试料间的交叉污染，导致处理效率低，并且不方便使用。

由此，需要能够解决上述问题的核酸提取装置及其工作方法。

技术实现要素：

技术问题

本发明为解决上述问题而研发，目的在于提供一种以旋转的方式驱动，从而，能够轻松地由试样溶液中提取核酸的核酸提取装置及其工作方法。

本发明的技术方案并非限定于上述言及的技术方案，未言及的或者其它技术方案将通过下面的说明而被本领域的技术人员所理解。

解决问题的手段

根据本发明的一实施例，一种核酸提取装置，包括：第1架，多个试样管容纳部形成圆形；第2架，多个试样管容纳部在外侧形成圆形，洗涤液容纳部形成于中央处，并且，所述洗涤液容纳部的至少一部分向外侧突出而延伸，而与所述多个洗脱管容纳部进行交替；主体，供配置所述第1架及第2架，从而，使所述第1架位于所述第2架的上端；旋转驱动部，供分别对所述第1架及所述第2架进行旋转；分注器，将洗涤液及洗脱液分别分注至试样管内；及压缩部，对所述试样管内部进行压缩。

优选地，所述第1架及所述第2架中的至少一个，对所述主体做水平移动。

并且，优选地，所述第1架及所述第2架中的至少一个，以可拆卸的方式设置于所述主体。

而且，优选地，还包括：洗涤液收集部，以在所述第2架的下端，与所述第2架的所述洗涤液容纳部实现流体连通的方式进行连接。

而且，优选地，包括过滤部件，供吸收核酸分子；固定部，供将所述过滤部件固定于内部，还包括：多个试样管，配置于所述第1架的所述试样管容纳部；及多个洗脱管(elutiontube)，容纳于所述第2架的所述洗脱管容纳部。

并且，优选地，至少一个的洗涤液容器(container)，供保存洗涤液；及至少一个的洗脱液容器，供保存洗脱液。

而且，优选地，所述旋转驱动部，为使所述第1架的所述试样管位于所述第2架的所述洗涤液容纳部，或者，位于所述第2架的所述洗脱管之上，而对所述第1架及所述第2架进行排列旋转。

并且，优选地，当所述旋转驱动部对所述第1架及所述第2架进行排列旋转，而使所述第1架的所述试样管位于所述第2架的所述洗涤液容纳部之上，之后，对所述第1架及所述第2架进行同步旋转时，所述分注器向所述试样管注入洗涤液。

而且，优选地，当所述旋转驱动部对所述第1架及所述第2架进行排列旋转，而使所述第1架的所述试样管位于所述第2架的所述洗脱管之上，之后，对所述第1架及所述第2架进行同步旋转时，所述分注器向所述试样管注入洗脱液。

根据本发明的一实施例，提出一种核酸提取装置的工作方法，包括：为使容纳于第1架的试样管位于第2架的洗涤液容纳部之上，对所述第1架与所述第2架进行排列旋转的步骤，其中，在所述试样管中，容纳有包括核酸与杂质在内的试样液，并且，所述核酸吸收于试样管内的过滤部件；对所述第1架与所述第2架进行同步旋转的同时，执行洗涤动作的步骤；为使容纳于所述第1架的试样管位于所述第2架的洗脱管之上，对所述第1架与所述第2架进行排列旋转的步骤；及对所述第1架及所述第2架进行同步旋转的同时，执行洗脱动作的步骤；

优选地，所述执行洗涤动作的步骤，是通过在对所述第1架及所述第2架进行同步旋转的同时，向各个所述试样管注入洗涤液，并对所述试样管内部进行压缩而执行，并且，吸收于所述过滤部件的核酸无法释放至洗涤液，而所述杂质由所述过滤部件释放至所述洗涤液。

并且，优选地，所述执行洗脱动作的步骤，是通过在对所述第1架及所述第2架进行同步旋转的同时，向各个所述试样管注入洗脱液，并对所述试样管内部进行压缩而执行，并且，所述洗脱液将吸收于所述过滤部件的核酸释放至洗脱管。

而且，优选地，所述执行洗涤动作的步骤及所述执行洗脱动作的步骤中的至少一个，能够反复执行。

发明的效果

根据本发明，通过旋转的方式对各个架(rack)进行驱动，从而，减少提取核酸过程中伴随的动作，提高处理速度，降低产品成本，实现小型化设计。

并且，根据本发明，通过架的排列旋转及同步旋转，防止因洗脱液及/或洗涤液导致的各个洗脱管容纳部间的交叉污染或相互干扰。

而且，根据本发明，各个架以能够进行水平移动的方式结合于主体，不仅能够简单方便地对各个架进行维护及管理，还便于试样管、洗脱管的容纳及拆卸，提供使用上的便利。

并且，根据本发明，核酸提取物容纳部洗脱管，由此，无需为了对核酸进行保管而执行移液动作，减少不便。

附图说明

为更加充分地理解本发明的详细说明中的附图，对附图进行简单说明。

图1a及图1b为本发明的一实施例的核酸提取装置的附图；

图2a至图2c为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的第1架的附图；

图3a至图3c为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的第2架的附图；

图4为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的附图；

图5为显示本发明的一实施例的和旋提取装置的附图；

图6为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的附图；

图7为显示本发明的一实施例的试样管的附图；

图8为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的工作示例的附图；

图9为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的工作示例的附图；

图10为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的工作方法的附图；

图11为本发明的一实施例的核酸提取装置的实验例的附图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。在对各附图的构成要素添加附图标记时，相同的构成要素即使显示于其它附图，也尽可能地使用了相同的标记。并且，在对本发明进行说明的过程中，当判断对于相关公知构成或功能的具体说明，为妨碍对本发明的实施例的理解的情况时，省略其具体说明。下面，将对本发明的实施例进行说明，但，本发明的技术思想并非限定或受限于此，该领域的技术人员能够对其进行变形而以多种方式进行实施。

在说明书中，对于表达某个部分与另一部分“连接”的情况，不仅是指“直接连接”，还包括在中间介入其它要素而进行的“间接连接”。并且，在说明书中，对于某个部分“包括”某个构成要素的表达，在不存在特别的相反的记录时，不能理解为排除其它构成要素，而应理解为还能够包括其它构成要素。此外，在对本发明的实施例的构成要素进行说明的过程中，能够使用第1、第2、a、b、(a)，及(b)等用语。上述用语仅用于将该构成要素与其它构成要素进行区分，并非限定相应构成要素的本质、顺序或序列。

图1a及图1b为本发明的一实施例的核酸提取装置的附图，图2a至图2b为本发明的一实施例的核酸提取装置的第1架的附图，图3a至图3c为本发明的一实施例的核酸提取装置的第2架的附图。

如图所示，核酸提取装置100具有第1架110、第2架120、主体130、旋转驱动部140，140’、分注器150，及压缩部160。

第1架110供容纳并固定试样管200，为此，能够形成多个供容纳试样管200的试样管容纳部112。多个试样管容纳部112相互分隔，并且，沿着第1架110的外围形成圆形，而且，各个试样管容纳部112用于容纳试样管200，并且，下部形成有开口，供由试样管200的提取液传递至下部。通过试样管容纳部112之间的分隔，不仅能够避免试样管200之间的交叉污染或相互干扰，下文中将进一步说明，因试样管容纳部112形成为圆形，能够仅依靠旋转驱动部140，140’的旋转而执行供提取核酸的排列等动作。

第2架120，在容纳并固定洗脱管300的同时，还容纳洗涤液，为此，包括洗脱管容纳部122及洗涤液容纳部124。

洗脱管容纳部122供容纳并固定洗脱管300，多个洗脱管容纳部122相互分隔，并沿着第2架120的外围形成为圆形。通过上述的洗脱管容纳部122间的分隔，能够避免因试样管200的提取物而导致的洗脱管容纳部122之间的交叉污染或相互干扰。并且，下文中将进一步说明，通过洗脱管容纳部122，能够仅依靠旋转驱动部140，140’的旋转而执行供提取核酸的排列等动作。洗脱管300容纳并固定于洗脱管容纳部122，用于容纳从第1架110提取的核酸，由此，对从不同的试样管200中提取的核酸进行个别容纳而实现保管，由此，无需通过另外的移液(pipetting)等进行移送，从而，消除不便。

洗涤液容纳部124供容纳洗涤液，形成于第2架120的中央，并且，洗涤液容纳部124的至少一部分向外侧突出而延伸，从而，与多个洗脱管容纳部122进行交替。如此，通过延伸部与多个洗脱管容纳部122相互交替，从而，仅通过旋转驱动部140的简单旋转，就能够执行容纳洗涤液的排列等动作。

主体130为核酸提取装置100的支架，主体130配置有第1架110、第2架120、旋转驱动部140、分注器150，及压缩部160等。尤其，在主体130上，第1架110能够位于第2架120的上部。由此，从第1架110的试样管200中提取的提取物(核酸等)能够直接收集至第2架120。

旋转驱动部140，140’分别连接于第1架110及第2架120，从而，对第1架110及第2架120进行旋转。通过旋转驱动部140，140’的旋转包括第1架110及第2架120的排列旋转，及同步旋转等。排列旋转，包括，为使容纳于第1架110的试样管200位于第2架120的洗涤液容纳部124之上，而对第1架110与第2架120进行的排列旋转，或者，为使容纳于第1架110的试样管200位于第2架120的洗脱管300之上，而对第1架110与第2架120进行的排列旋转。上述排列，是为了根据洗涤液或者洗脱液的使用，对提取物的容纳部进行区分。同步旋转，是指将通过排列旋转而完成排列的第1架110与第2架120的旋转同步化。根据同步旋转，因第1架110与第2架120同时进行旋转，试样管200与洗涤液容纳部124，或者，试样管200与洗脱管300之间的相对位置保持不变。下文中将详细说明，在进行同步旋转同时，能够向第1架110的试样管200注入洗涤液或洗脱液。

分注器150通过分注喷嘴155向试样管200内注入既定的液体。该液体是核酸提取中所需的包括洗涤液，及洗脱液等的流体。在一实施例中，分注器150按照不同的流体而具有不同的分注喷嘴155，从而避免不同流体间的交叉污染。一实施例中，分注器150具有能够同时对多个试样管200进行动作的多个分注喷嘴155，从而，改善核酸提取速度。

压缩部160对试样管200内部进行压缩。为此，压缩部160包括压缩喷嘴165，供将压缩空气(pressurizedair)注入至试样管200内部。压缩喷嘴165将压缩空气注入试样管200内部而使试样管200内部受到加压，由此，试样管200内的流体中的至少一部分通过试样管200内的过滤部件而提取至第2架120。根据一实施例，压缩部160具有能够对多个试样管200同时进行动作的多个压缩喷嘴165，从而，改善核酸提取速度。

根据一实施例，第1架110及第2架120中的至少一个，以可拆卸的方式结合于主体130。即，通过将第1架110及第2架120中的至少一个由主体130进行脱离，使得包括管的安装与拆卸，洗涤液的排出等在内的对于架的使用与管理更加便利。

图1至图3所图示的核酸提取装置100的形状或结构，仅作为示例，能够根据使用本发明的实施例而采用多种构成。

图4为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的附图。

如图所示，核酸提取装置100能够具有多个容器(container)170。

多个容器170，包括供保存洗涤液的至少一个洗涤液容器172，174，及供保存洗脱液的至少一个洗脱液容器176。各个容器170以分注器150进行连接，分注器150将保存于各个容器170的溶液分注至试样管200内部。

图4中显示了两个洗涤液容器172，174及一个洗脱液容器176，但根据使用本发明的实施例的不同，能够具有多个容器170及多种液体。

图5为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的附图。

如图5的(a)及(b)中所示，第1架110及第2架120分别对主体130做水平移动。在此，对主体130做水平移动不仅是指直接在主体130上进行水平移动，还包括间接的水平移动。通过第1架110及第2架120的水平移动，不仅能够使第1架110及第2架120的维护与管理更加便利，还能够使提取核酸过程中的试样管200、洗脱管300、第1架110，及第2架120等的收纳与拆卸更加便利。

在图5中，第1架110直接对主体130做水平移动，第2架120对主体130做间接的水平移动(即对第1架100做直接的水平移动)，但此仅为示例，能够根据使用本发明的实施例而使用多种构成。并且，为方便说明，图5中未对核酸提取装置100的部分构成进行图示，但此仅是为了方便进行说明，并非代表未图示的部分排除在相应构成内。

图6为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的附图。

如图所示，核酸提取装置100还包括洗涤液收集部180。洗涤液收集部180以与第2架120的洗涤液容纳部124的一端部实现流体连通的方式进行连接，而供收集容纳于第2架120的洗涤液容纳部124内的洗涤液。

更具体地，在第2架120的洗涤液容纳部124的一区域形成开口部，而使容纳于洗涤液容纳部124的洗涤液等通过开口部而流出至外部。洗涤液收集部180位于第2架120的下端，并且，收集通过洗涤液容纳部124的开口部流出的洗涤液。洗涤液收集部180及第2架120以能够拆卸的方式进行结合，从而能够通过洗涤液收集部180的拆卸，使洗涤液等的收集及排出等对于核酸提取装置100的管理更加便利。

图6所示的洗涤液收集部180的形象仅作为示例，根据使用本发明的实施例，能够利用具有不同形象的洗涤液收集部180。

图7为显示本发明的一实施例的试样管的附图。

试样管200供容纳包括核酸及杂质在内的试样溶液，如图5所示，试样管200的两端部开放，尤其，下侧端部的开口部小于上部端部的开口部。由此，能够将试样管200的提取物稳定地移送至第2架120的洗脱管300或洗涤液容纳部124。

并且，试样管200包括过滤件支撑部210。过滤件支撑部210在试样管200内部的一区域，尤其，在截面逐渐变小的过渡区域以向内侧突出的方式形成，从而，在突出形成的过滤件支撑部210上配置过滤部件(未图示)。在此，过滤部件供吸附核酸，能够包括例如多孔膜等。进一步地，能够在过滤部件的上部另外配置过滤件固定部(未图示)。过滤件固定部在过滤部件的上部对过滤部件进行固定。

由此，过滤件支撑部210与过滤件固定部在过滤部件的上部及下部同时对过滤部件进行支撑及固定，从而，防止因过滤部件移动而导致的过滤性能降低的问题。

图7中所显示的试样管200的形象或结构仅作为示例，根据使用本发明的实施例，能够适用多种构成。

图8为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的工作示例的附图。

如图所示，旋转驱动部140，140’对第1架110及第2架120进行排列旋转，使第1架110的试样管200位于第2架120的洗涤液容纳部124之上。之后，旋转驱动部140，140’对第1架110及第2架120进行同步旋转，从而，使第1架110的试样管200与第2架120的洗涤液容纳部124间的相对位置保持不变。在进行同步旋转的同时，分注器150向试样管200注入洗涤液，并且，压缩部160对试样管200内进行压缩。由此，对配置于第1架110的各个试样管200依次进行洗涤动作。

即，在本发明中，在排列旋转后，通过同步旋转而持续地对多个试样执行注入洗涤液及加压的动作。

图9为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的工作示例的附图。

如图所示，旋转驱动部140对第1架110及第2架120进行排列旋转而使第1架110的试样管200位于第2架120的洗脱管300之上。之后，旋转驱动部140对第1架110及第2架120进行同步旋转，从而，使第1架110的试样管200与第2架120的洗脱管300的相对位置保持不变。在进行同步旋转的同时，分注器150向试样管200注入洗脱液，并且，压缩部160对试样管200内进行压缩。由此，对配置于第1架110的各个试样管200依次进行洗脱动作。

即，本发明中，在排列旋转后，通过同步旋转而持续地对多个试样执行注入洗脱液及加压的动作。

图10为显示本发明的一实施例的核酸提取装置100的工作方法的附图。

首先，提供用于容纳试样溶液的试样管200(s1010步骤)。s1010步骤将试样管200容纳于第1架110的试样管容纳部112。在此，试样溶液包括核酸及杂质，核酸吸附于试样管200内的过滤部件。

接下来，排列旋转第1架110及第2架120(s1020步骤)。s1020步骤是为了对试样溶液执行洗涤动作，而对第1架110及第2架120的位置进行排列，具体地，为使容纳于第1架110的试样管200位于第2架120的洗涤液容纳部124之上，旋转驱动部140，140’需要旋转第1架110及第2架120中的至少一个(参照图8)。

接下来，对第1架110及第2架120进行同步旋转，从而，执行洗涤动作(步骤s1030)。步骤s1030是通过旋转驱动部140，140’对第1架110及第2架120进行同步旋转，同时，分注器150向试样管200注入洗涤液，压缩部160向试样管200加压而执行。通过步骤s1030，由过滤部件吸收的核酸不会释放(release)至洗涤液，而杂质由过滤部件释放至洗涤液，由此，将杂质从试样中去除。

接下来，对第1架110及第2架120进行排列旋转(步骤s1040)。步骤s1040是为执行洗脱动作，而排列第1架110及第2架120的位置，具体地，旋转驱动部140，140’对第1架110及第2架120中的至少一个进行旋转而使容纳于第1架110的试样管200位于第2架120的洗脱管300上(参照图9)。

最后，执行洗脱动作(步骤s1050)。步骤s1050是对第1架110及第2架120进行同步旋转，同时，向多个试样管200注入洗脱液，而压缩部160向试样管200内加压。此时，洗脱液将吸收于过滤部件的核酸释放至洗脱管300，由此，将提取的核酸容纳至洗脱管300。

根据实施例，步骤s1030及步骤s1050中的至少一个能够执行多次，并且，在各步骤中能够使用不同的洗涤液或不同的洗脱液。

图11为显示本发明的一实施例的核酸提取装置的实验例的附图。

本实验例是根据本发明的一实施例的核酸提取装置a与q公司的核酸提取装置b分别进行预处理，并利用预处理的产物而执行的pcr。

首先，预处理时的实验条件及实验结果如下：

[表1]

如上表所述，相比核酸提取装置b，核酸提取装置a的工作时间(runningtime)在16prep.时快30分钟左右，并且，在对1个试样(sample)进行预处理时，也体现出更快的速度。

接下来，利用上述预处理的产物执行了pcr，在这里利用的pcr试剂的成分(表2)及pcr的执行条件(表3)r如下。

[表2]

[表3]

图11是根据上述条件的本发明的核酸提取装置的pcr结果。如图所示，核酸提取装置a与q公司的核酸提取装置b相比具有更高的pcr性能及核酸提取效果，尤其，在实时荧光pcr(real-timepcr)中，每10倍差异的dna的ct值相差3.3，可知，核酸提取效率高1.5倍。

综上，对附图以及本发明的优选实施例进行了说明。其中，所使用的特定用语，是为了对本发明进行说明，并非用于限定含义或权利要求中记载的本发明的范围。因此，应当理解，本技术领域的普通技术人员能够进行多种变形及提出均等的其它实施例。由此，本发明的实际技术保护范围应由本发明的权利要求范围的技术思想所定义。

并且，附图中以特定的顺序对各动作进行了图示，但，不应将上述动作理解为，为实现特定结果而必须按照所图示的特定顺序或排列顺序而执行，或者，所有图示的动作必须全部执行。在任意的环境中，多重及并列处理将更加有利。