本发明涉及医疗仪器领域，特别是一种封闭式磁珠纯化仪。
背景技术
核酸广泛存在于动植物体内。在医学领域，经常需要将核酸从液体中提取出来，该过程称为核酸纯化。其中一种核酸纯化方法为磁珠法，磁珠法利用磁棒或磁板吸附纳米磁珠，纳米磁珠吸附核酸。在此过程中体液及其他试剂被注入一试剂管中，需要对试剂管的液体进行混合，使得体液及其他试剂混合均匀，然后利用磁棒或吸液的运动将吸附了核酸的磁珠从一个管里移到另一个管里，从而达到纯化、洗脱核酸的目的。另外一种核酸纯化方法为离心柱法，将体液加入离心柱，核酸吸附在离心柱上，需要进行离心运动洗涤核酸，最后使得目标物质从离心柱上洗脱下来。
中国专利cn205570357u揭示了一种提取及检测生物样本的装置，具有多个储存容器及多个混合室，混合室中具有磁珠，储存容器与混合室之间具有封闭装置，相邻的混合室之间具有连接管，连接管上具有管路连接开关，混合室旁设有磁场发生单元，通过控制封闭装置、管路连接开关及磁场发生单元，并对整个设备进行摆动及转动，最后可使得提取出来的生物样本收集至收集管中。请参考其说明书附图1，其封闭装置34-40的开关均位于存储容器的底部一侧，管路连接开关3、6、9、12、15、18的操作端位于相邻的混合室之间的间隙中，由于存储容器之间的间隙及混合室之间的间隙均很小，非常不便于操作；另外在工作时需要切换倾斜方向、摆动及旋转离心等操作，若采用人工操作则工作效率较低且容易操作错误，纯化效果欠佳。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种可自动穿破隔离膜、自动打开或关闭隔离开关、自动切换倾斜方向、自动摆动及旋转离心、简单易操控、效率高且纯化效果好的封闭式磁珠纯化仪，以解决上述问题。
一种封闭式磁珠纯化仪，包括一个支架组件(100)、一个三维操作组件(50)及放置于支架组件(100)上的若干纯化盒(60)，所述支架组件(100)包括一个底座(10)、一个转动设置于底座(10)上的具有摆动及转动功能的混合单元(20)、一个设置于混合单元(20)上的旋转单元(30)及一个与旋转单元(30)固定连接的安装架(40)，所述安装架(40)包括与旋转单元(30)的顶部连接的转动支架(41)、设置于转动支架(41)远离旋转单元(30)一侧的托盘(42)、固定于托盘(42)远离旋转单元(30)一侧的试管架(43)，以及移动设置于转动支架(41)上的磁场发生装置(44)，所述纯化盒(60)位于试管架(43)上，所述纯化盒(60)具有多个横向连接的第一腔室及与第一腔室竖向连接的第二腔室，相邻的第一腔室之间设有连接开关(63)，第一腔室与第二腔室之间设有隔离膜(614)，第二腔室中设有穿刺柱(615)，所述三维操作组件(50)具有顶针(55)及夹头(56)，所述顶针(55)及夹头(56)用于控制穿刺柱(615)穿破隔离膜(614)，所述夹头(56)用于夹持并转动连接开关(63)，使得连接开关(63)打开或关闭。
进一步地，所述磁场发生装置(44)包括一个设置于托盘(42)底部一侧的调节电机(441)、两个平行设置于转动支架(41)内部的导轨(444)、与两个导轨(444)均垂直滑动连接的滑块(445)、设置于滑块(445)上的磁柱(447)及与滑块(445)螺纹连接的丝杠(446)，所述丝杠(446)穿过滑块(445)并与所述调节电机(441)的输出轴连接，所述磁柱(447)的顶部设有磁体(449)。
进一步地，所述托盘(42)的第一端与旋转单元(30)的顶部的垂直距离大于托盘(42)的第二端与旋转单元(30)的顶部的垂直距离。
进一步地，所述纯化盒(60)包括一个靠近托盘(42)第一端的混合单元(61)、若干纯化单元(62)、若干连接开关(63)及靠近托盘(42)第二端的收集盒(64)，其中一个纯化单元(62)与混合单元(61)连接，若干纯化单元(62)依次连接，靠近托盘(42)第二端的纯化单元(62)与收集盒(64)连接，收集盒用于收集纯化的生物物质或者加入测试溶液完成生物测试。
进一步地，所述混合单元(61)与纯化单元(62)之间、相邻的纯化单元(62)之间、纯化单元(62)与收集盒(64)之间均具有连接管(65)，所述连接管(65)中设有连接开关(63)。
进一步地，所述混合单元(61)包括第一混合室(611)、与第一混合室(611)连通的样品室(612)及与第一混合室(611)连通的储料室(613)，储料室(613)与第一混合室(611)之间设有隔离膜(614)，储料室(613)中设有穿刺柱(615)，穿刺柱(615)朝向隔离膜(614)的一端具有尖头，远离隔离膜(614)的一端穿过储料室(613)的顶部并位于储料室(613)的外侧。
进一步地，所述纯化单元(62)均包括第二混合室(621)及与第二混合室(621)连通的储料室(613)，储料室(613)与第二混合室(621)之间设有隔离膜(614)，储料室(613)中设有穿刺柱(615)，穿刺柱(615)朝向隔离膜(614)的一端具有尖头，远离隔离膜(614)的一端穿过储料室(613)的顶部并位于储料室(613)的外侧。
进一步地，所述三维操作组件(50)包括水平横向调整单元(51)、与水平横向调整单元(51)连接的竖直方向调整单元(52)、与竖直方向调整单元(52)连接的水平纵向调整单元(53)、与水平纵向调整单元(53)连接的旋转单元(54)、与旋转单元连接(54)的顶针(55)及与顶针(55)末端连接的夹头(56)。
进一步地，所述水平横向调整单元(51)包括底座(511)、设置于底座(511)一端的第一电机(512)及与第一电机(512)的输出轴连接的第一螺杆(513)，所述竖直方向调整单元(52)包括第一移动块(521)、设置于第一移动块(521)顶部的第二电机(522)及与第二电机(522)的输出轴连接的第二螺杆(523)，第一螺杆(513)与第一移动块(521)螺纹连接，所述水平纵向调整单元(53)包括第二移动块(531)、设置于第二移动块(531)一端的第三电机(532)及与第三电机(532)的输出轴连接的第三螺杆(533)，第二螺杆(523)与第二移动块(531)螺纹连接，所述旋转单元(54)包括第三移动块(541)及设置于第三移动块(541)上的旋转驱动装置(542)，水平纵向调整单元(53)的第三螺杆(533)与第三移动块(541)螺纹连接，所述顶针(55)的一端与旋转驱动装置(542)的输出轴连接，另一端与夹头(56)连接。
与现有技术相比，本发明的封闭式磁珠纯化仪包括一个支架组件(100)、一个三维操作组件(50)及放置于支架组件(100)上的若干纯化盒(60)，所述支架组件(100)包括一个底座(10)、一个转动设置于底座(10)上的混合单元(20)、一个设置于混合单元(20)上的旋转单元(30)及一个与旋转单元(30)固定连接的安装架(40)，所述安装架(40)包括与旋转单元(30)的顶部连接的转动支架(41)、设置于转动支架(41)远离旋转单元(30)一侧的托盘(42)、固定于托盘(42)远离旋转单元(30)一侧的试管架(43)，以及移动设置于转动支架(41)上的磁场发生装置(44)，所述纯化盒(60)位于试管架(43)上，所述纯化盒(60)具有多个横向连接的第一腔室及与第一腔室竖向连接的第二腔室，相邻的第一腔室之间设有连接开关(63)，第一腔室与第二腔室之间设有隔离膜(614)，第二腔室中设有穿刺柱(615)，所述三维操作组件(50)具有顶针(55)及夹头(56)，所述顶针(55)及夹头(56)用于控制穿刺柱(615)穿破隔离膜(614)，所述夹头(56)可夹持并转动连接开关(63)，使得连接开关(63)打开或关闭。如此可自动穿破隔离膜、自动打开或关闭隔离开关、自动切换倾斜方向、自动摆动及旋转离心、简单易操控、效率高且纯化效果好。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为本发明提供的封闭式磁珠纯化仪的立体示意图。
图2为图1中的支架组件的正面剖视示意图。
图3为图1的安装架的正面剖视示意图。
图4为图1中的支架组件的侧面示意图。
图5为本发明提供的封闭式磁珠纯化仪的纯化盒的侧面示意图。
图6为图5中的a部分的放大示意图。
图7位图1中的三维操作组件的立体示意图。
发明具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
请参考图1及图5，本发明提供的封闭式磁珠纯化仪包括支架组件100、三维操作组件50及放置于支架组件100上的若干纯化盒60。
请参考图2及图4，支架组件100包括底座10、转动设置于底座10上的具有摆动及转动功能的混合单元20、设置于混合单元20上的旋转单元30及与旋转单元30固定连接的安装架40。
底座10包括底板11及间隔垂直设置于底板11上的支架12。
混合单元20包括摆动盘22、与摆动盘22两端固定连接的转轴21、与摆动盘22远离底座10的顶面连接的定子23、与转轴21的末端连接的同步带轮26、设置于底板11上的摆动电机25及连接同步带轮26与摆动电机25的同步带27。
旋转单元30包括设置于摆动盘22朝向底座10的底面上的旋转电机36、与旋转电机36的输出轴固定连接的转子33、位于转子33与定子23之间的轴承34，以及与转子33远离旋转电机36的末端固定连接的转动盘35。
请参考图3及图4，安装架40包括与转动盘35连接的转动支架41、设置于转动支架41远离转动盘35一侧的托盘42、固定于托盘42远离转动盘35一侧的试管架43，以及设置于转动支架41上的磁场发生装置44。纯化盒60放置于试管架43上。
本实施方式中，托盘42沿径向的两端与转动盘35的垂直距离不同，即托盘42的第一端与转动盘35的垂直距离大于托盘42的第二端与转动盘35的垂直距离。如此在旋转单元30旋转离心运动完成后，纯化盒60靠近托盘42的第二端的收集盒中收集的核酸、蛋白质等物质将留存在收集盒中，而不会返回到纯化盒60的其他部位。
磁场发生装置44包括设置于托盘42底部的一侧的调节电机441、两个平行设置于转动支架41内部的导轨444、与两个导轨444均垂直滑动连接的滑块445、设置于滑块445上的磁柱447及与滑块445螺纹连接的丝杠446。滑块445的中部设有螺纹孔，丝杠446的周壁上设有螺纹，丝杠446穿过滑块445的螺纹孔并与调节电机441的输出轴连接。调节电机441驱动丝杠446转动，从而带动滑块445沿丝杠446的轴向移动，由于滑块445的两端与导轨444滑动连接，导轨444对滑块445的移动起到导向及支撑的作用，避免滑块445倾斜。磁柱447的顶部设有磁体。磁体对纯化盒60内的磁珠起到吸附作用。调节电机441用于调节磁柱447的位置。
试管架43的底部还设有若干加热条48，用于对试管架43上的纯化盒60进行加热，以维持纯化盒60内的物质在特定的温度环境下。
请参考图5及图6，纯化盒60包括一个靠近托盘42第一端的混合单元61、若干纯化单元62、若干连接开关63及靠近托盘42第二端的收集盒64，混合单元61与一个纯化单元62通过连接管65连接，若干纯化单元62两两之间均通过连接管65连接，连接开关63转动设置于连接管65中，连接开关63的操作端位于连接管65的外部且位于混合单元61与纯化单元62之间或相邻的两个纯化单元62之间，通过转动连接开关63可选择性地打开或关闭连接管65。收集盒64通过一个连接管65与远离混合单元61的一个纯化单元62连接。
混合单元61包括一个第一混合室611、与第一混合室611连通的样品室612及一个与第一混合室611连通的储料室613，储料室613与第一混合室611之间设有隔离膜614，储料室613中设有穿刺柱615，穿刺柱615朝向隔离膜614的一端具有尖头，远离隔离膜614的一端穿过储料室613的顶部并位于储料室613的外侧，储料室613的顶部与穿刺柱615之间还设有弹性连接件。穿刺柱615收到外部压力后，将朝向第一混合室611移动，从而刺破隔离膜614，外部压力消失后，在弹性连接件的作用下，穿刺柱615将返回至初始位置，从而使得储料室613中的物质进入到第一混合室611中。
每一纯化单元62均包括第二混合室621及与第二混合室621连通的储料室613，该储料室613的结构与混合单元61的储料室613完全相同。
混合单元61的样品室612中存储有样品溶液，混合单元61的储料室613中存储有若干磁珠66及结合缓冲液，靠近混合单元61的若干纯化单元62的储料室613中存储有洗涤剂，最靠近收集盒64的纯化单元62的储料室613中存储有洗脱液。样品溶液包含生物样品，还可包含生理盐水、抗凝血剂等，磁珠66用于纯化核酸、蛋白质等，核酸、蛋白质等将会结合在磁珠上，不与磁珠结合的物质将会残留在液体中，在磁场作用下，使得磁珠、核酸、蛋白质与液体分离。最后通过离心运动可将核酸、蛋白质等物质与磁珠分离，从而实现纯化及收集。结合缓冲液可包含裂解液以帮助裂解生物细胞。洗涤剂用于洗涤磁珠，去除非特异性结合的杂质。洗脱液用于从磁珠上洗脱纯化的生物物质。收集盒64用于收集纯化的生物物质。另一实施方式中，收集盒64也可存储有测试溶液，测试溶液用于对纯化后生物物质进行生物测试，可进一步配合检测仪获得检测结果。
纯化盒60整体密封，在摆动和转动的过程中整体外壁均保持封闭状态，仅根据需要一次性打开隔离膜614及控制内部的连接开关63打开或关闭。防止外部物质进入到纯化盒60中干扰或破坏纯化过程或者破坏样品溶液或最终的纯化物。
磁柱447靠近纯化盒60的顶部设有磁体449，磁柱447可在若干纯化单元62的下方沿丝杠446移动，当磁柱447位于一个纯化单元62的下方时，且混合单元20摆动至倾斜位置，使得纯化盒60具有混合单元61的一端朝下，磁珠66在磁体449的吸附作用下将停留在纯化单元62中，三维操作组件50打开该纯化单元62朝向混合单元61一侧的连接开关63，液体将流入该纯化单元62较低一侧相邻的纯化单元62或混合单元61中。
请参考图7，三维操作组件50包括水平横向调整单元51、与水平横向调整单元51连接的竖直方向调整单元52、与竖直方向调整单元52连接的水平纵向调整单元53、与水平纵向调整单元53连接的旋转单元54、与旋转单元54连接的顶针55及与顶针55末端连接的夹头56。
水平横向调整单元51包括底座511、设置于底座511一端的第一电机512及与第一电机512的输出轴连接的第一螺杆513，底座511上还设有导轨。
竖直方向调整单元52包括第一移动块521、设置于第一移动块521顶部的第二电机522及与电机522的输出轴连接的第二螺杆523。第一螺杆513与第一移动块521螺纹连接。第一移动块521与导轨滑动连接。
水平纵向调整单元53包括第二移动块531、设置于第二移动块531一端的第三电机532及与第三电机532的输出轴连接的第三螺杆533。第二螺杆523与第二移动块531螺纹连接。
旋转单元54包括第三移动块541及设置于第三移动块541上的旋转驱动装置542。水平纵向调整单元53的第三螺杆533与第三移动块541螺纹连接。顶针55的一端与旋转驱动装置542的输出轴连接，另一端与夹头56连接。
水平横向调整单元51可驱动竖直方向调整单元52、水平纵向调整单元53、旋转单元54、顶针55及夹头56整体在水平的横向方向上移动，竖直方向调整单元52可驱动水平纵向调整单元53、旋转单元54、顶针55及夹头56整体在竖直方向上移动，水平纵向调整单元53可驱动旋转单元54、顶针55及夹头56整体在水平纵向上移动，如此当支架组件100摆动至竖直状态且朝向三维操作组件50时，顶针55及夹头56可移动至任一纯化盒60的任一位置上，顶针55用于驱动穿刺柱615移动，从而刺破隔离膜614，夹头56用于夹持并转动连接开关63，使得连接开关63打开或关闭。
下面对本发明提供的封闭式磁珠纯化仪的工作过程进行说明。
步骤s1：样品室612中的样品溶液进入到混合单元61的第一混合室611中。
步骤s2：混合单元20驱动托盘42、试管架43及纯化盒60至竖直状态且朝向三维操作组件50，此时纯化盒60具有混合单元61的一端朝上，三维操作组件50的顶针55及夹头56顶住混合单元61的穿刺柱615并朝向托盘42移动，使得穿刺柱615刺破隔离膜614，使得混合单元61的储料室613中的磁珠66及结合缓冲液进入到第一混合室611中。
步骤s3：混合单元20驱动托盘42、试管架43及纯化盒60绕转轴21摆动，使得样品溶液、磁珠66及结合缓冲液在第一混合室611中混合均匀，形成混合溶液。
步骤s4：混合单元20驱动托盘42、试管架43及纯化盒60至竖直状态且朝向三维操作组件50，三维操作组件50的夹头56夹持并转动混合单元61与纯化单元62之间的连接开关63，使得连接开关63打开，第一混合室611中的磁珠66及混合溶液移动到纯化单元62的第二混合室621中，同时调节电机441驱动滑块445、磁柱447及磁体449至该纯化单元62的下方。
步骤s5：旋转单元54驱动托盘42、试管架43及纯化盒60转动180度，使得纯化盒60具有混合单元61的一端朝下，由于混合单元61与纯化单元62之间的连接开关63处于打开状态，且磁柱447及磁体449至该纯化单元62的下方，磁珠66及附着在磁珠66上的核酸、蛋白质等物质留存在第二混合室621中，残液将流至混合单元61的第一混合室611中。实现残液与磁珠66及附着在磁珠66上的核酸、蛋白质等物质的分离。
步骤s6：三维操作组件50的夹头56夹持并转动混合单元61与纯化单元62之间的连接开关63，使得连接开关63关闭。
步骤s7：三维操作组件50的顶针55及夹头56顶住纯化单元62的穿刺柱615并朝向托盘42移动，使得穿刺柱615刺破隔离膜614，使得纯化单元62的储料室613中的洗涤剂进入到第二混合室621中，同时调节电机441驱动滑块445、磁柱447及磁体449远离该纯化单元62。
步骤s8：混合单元20驱动托盘42、试管架43及纯化盒60绕转轴21摆动，使得磁珠66及附着在磁珠66上的核酸、蛋白质与洗涤剂在第二混合室621中混合均匀，洗涤剂对磁珠66及附着在磁珠66上的核酸、蛋白质进行清洗。
步骤s9：混合单元20驱动托盘42、试管架43及纯化盒60至竖直状态且朝向三维操作组件50，且旋转单元54驱动托盘42、试管架43及纯化盒60转动180度，使得纯化盒60具有混合单元61的一端朝上。
步骤s10：三维操作组件50的夹头56夹持并转动两个纯化单元62之间的连接开关63，使得连接开关63打开，前一个纯化单元62中的洗涤剂、磁珠66及附着在磁珠66上的核酸、蛋白质等物质移动到后一个纯化单元62的第二混合室621中。同时调节电机441驱动滑块445、磁柱447及磁体449至后一个纯化单元62的下方。
步骤s11：旋转单元54驱动托盘42、试管架43及纯化盒60转动180度，使得纯化盒60具有混合单元61的一端朝下，磁珠66及附着在磁珠66上的核酸、蛋白质等物质留存在后一个纯化单元62的第二混合室621中，残液将流至前一个纯化单元62的第二混合室621中。实现残液与磁珠66及附着在磁珠66上的核酸、蛋白质等物质的分离。
步骤s12：三维操作组件50的夹头56夹持并转动两个纯化单元62之间连接开关63，使得连接开关63关闭。
步骤s13：三维操作组件50的顶针55及夹头56顶住后一个纯化单元62的穿刺柱615并朝向托盘42移动，使得穿刺柱615刺破隔离膜614，使得后一个纯化单元62的储料室613中的洗涤剂进入到其第二混合室621中，同时调节电机441驱动滑块445、磁柱447及磁体449远离该纯化单元62。
步骤s14：混合单元20驱动托盘42、试管架43及纯化盒60绕转轴21摆动，使得磁珠66及附着在磁珠66上的核酸、蛋白质与洗涤剂在后一个纯化单元62的第二混合室621中混合均匀，洗涤剂对磁珠66及附着在磁珠66上的核酸、蛋白质进行清洗。
步骤s15：混合单元20驱动托盘42、试管架43及纯化盒60至竖直状态且朝向三维操作组件50，且旋转单元54驱动托盘42、试管架43及纯化盒60转动180度，使得纯化盒60具有混合单元61的一端朝上。
如此重复步骤s10-s15，实现磁珠66及附着在磁珠66上的核酸、蛋白质等物质的多级清洗。
步骤s16：以步骤s10-s15相似的操作方式实现洗脱液与核酸、蛋白质和混合及分离。
步骤s17：三维操作组件50的夹头56夹持并转动最后一个纯化单元62与收集盒64之间的连接开关63，使得连接开关63打开。
步骤s18：混合单元20恢复至水平状态，旋转单元54驱动托盘42、试管架43及纯化盒60转动并做离心运动，使得核酸、蛋白质等生物物质进入到收集盒64中。当旋转单元54停止转动后，由于托盘42的第一端与转动盘35的垂直距离大于托盘42的第二端与转动盘35的垂直距离，靠近托盘42的第二端的收集盒64中收集的核酸、蛋白质等物质将留存在收集盒64中，而不会返回到最后一个纯化单元62中。
与现有技术相比，本发明的封闭式磁珠纯化仪包括一个支架组件100、一个三维操作组件50及放置于支架组件100上的若干纯化盒60，所述支架组件100包括一个底座10、一个转动设置于底座10上的混合单元20、一个设置于混合单元20上的旋转单元30及一个与旋转单元30固定连接的安装架40，所述安装架40包括与旋转单元30的顶部连接的转动支架41、设置于转动支架41远离旋转单元30一侧的托盘42、固定于托盘42远离旋转单元30一侧的试管架43，以及移动设置于转动支架41上的磁场发生装置44，所述纯化盒60位于试管架43上，所述纯化盒60具有多个横向连接的第一腔室及与第一腔室竖向连接的第二腔室，相邻的第一腔室之间设有连接开关63，第一腔室与第二腔室之间设有隔离膜614，第二腔室中设有穿刺柱615，所述三维操作组件50具有顶针55及夹头56，所述顶针55及夹头56用于控制穿刺柱615穿破隔离膜614，所述夹头56用于夹持并转动连接开关63，使得连接开关63打开或关闭。如此可自动穿破隔离膜、自动打开或关闭隔离开关、自动切换倾斜方向、自动摆动及旋转离心、简单易操控、效率高且纯化效果好。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。