本公开涉及样本处理技术领域，具体地，涉及一种核酸提取机构、样本处理设备以及核酸提取方法。
背景技术
在现有的样本处理设备中，通常采用活动式工作臂对装载于固定式载台上的各个样本容纳器依次执行分注样本、提取核酸、检测核酸等处理作业。例如，对于核酸提取作业普遍利用磁珠法并采用载台和样本容纳器相对于载台运输机构固定的方式。在此情况下，在核酸提取过程中，通过将磁珠复合物始终置于样本容纳器的状态下，通过取样枪头吸取样本容纳器内的废液并注入新的反应试剂的方式，执行核酸提取作业。具体地，现有中在核酸-磁珠复合物与样本容纳器内的某一反应试剂充分混合后，磁力产生装置向样本容纳器提供磁力，使得核酸-磁珠复合物吸附在样本容纳器内壁上。此时，机械臂驱动取样枪头吸取样本容纳器内的反应试剂废液而排除，同时废弃使用过的取样枪头，之后机械臂重新装载新的取样枪头将另外一种反应试剂注入到样本容纳器内而与核酸-磁珠复合物进行混合，从而依次执行核酸提取作业。因此，这种核酸提取方式，由于一个反应试剂对应采用一个取样枪头，导致发生取样枪头的严重浪费，增加了核酸提取成本，并降低了核酸提取作业效率。
技术实现要素：
本公开的目的是提供一种能够降低核酸提取成本并提高核酸提取作业效率的核酸提取机构、包括该核酸提取机构的样本处理设备以及利用所述核酸提取机构的核酸提取方法。
为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供一种核酸提取机构，利用具有多个样本容纳槽的样本容纳器提取核酸，所述核酸提取机构设置在所述载台运输机构上，且包括：枪头移动装置，所述枪头移动装置可沿高度方向升降地设置在所述载台运输机构上，以用于驱动可脱离地设置在所述枪头移动装置上的取样枪头沿高度方向移动位置，并能够使得取样枪头吸附所述样本容纳器内的液体或排放所述取样枪头内的液体；磁珠转移装置，该磁珠转移装置包括磁性件，所述磁性件能够沿靠近或远离所述取样枪头的方向伸缩地设置在所述载台运输机构上，以使得所述磁性件具有对取样枪头内的磁珠提供磁力的供磁状态、和除去作用于取样枪头内的磁珠的磁力的去磁状态。
可选地，所述枪头移动装置包括设置在所述载台运输机构上的基座、和可沿所述高度方向升降地设置在所述基座上的枪头顶出脱离机构，该枪头顶出脱离机构包括用于安装取样枪头的取样枪、取样枪驱动件和顶出脱离件，所述取样枪驱动件的驱动部与所述取样枪的伸缩杆连接并用于驱动所述伸缩杆伸缩，以使得所述取样枪为所述取样枪头提供吸液的吸力或排液的压力，所述顶出脱离件安装在所述取样枪驱动件上并能够使得所述取样枪头与所述取样枪分离。
可选地，所述取样枪包括主体和多个所述伸缩杆，所述主体设置在所述取样枪驱动件的固定基座上，且具有供所述伸缩杆插入的两端开口的多个伸缩杆通道，各个所述伸缩杆的顶部与所述取样枪驱动件的驱动部连接，且各个所述伸缩杆通过所述驱动部的驱动而能够沿高度方向伸缩地插入到各自对应的所述伸缩杆通道内，所述主体的对应于各个所述伸缩杆通道的底部分别构成为用于与对应的所述取样枪头连接的枪头连接部，所述顶出脱离件设置为能够相对于各个所述枪头连接部运动，以能够使得各个所述取样枪头与各自对应的所述枪头连接部分离。
可选地，所述顶出脱离件包括能够沿所述高度方向升降地支撑在所述取样枪驱动件的固定基座上的顶出脱离板，该顶出脱离板在所述高度方向上位于所述主体的下方，且所述顶出脱离板上形成有多个枪头连接部插入孔，各个所述枪头连接部的枪头连接段各自对应地贯通所述枪头连接部插入孔并露出于所述顶出脱离板的一侧，所述取样枪驱动件的驱动部设置为，在所述伸缩杆缩回的缩回状态下，能够驱动所述顶出脱离板沿取样枪头的脱离方向挤压各个所述枪头连接部上的取样枪头。
可选地，所述顶出脱离件包括抵顶板以及与所述抵顶板和所述顶出脱离板连接的连接杆，所述抵顶板位于所述取样枪驱动件的驱动部和所述主体之间，所述抵顶板和所述顶出脱离板通过所述连接杆能够沿所述高度方向升降地设置在所述固定基座上，所述驱动部在所述缩回状态下能够与所述抵顶板抵接，以推动所述顶出脱离件沿所述脱离方向移动，所述连接杆通过套设在该连接杆上的复位弹簧弹性支撑在所述固定基座上，所述复位弹簧的两端分别与所述抵顶板和所述固定基座抵接，以用于提供始终驱使所述顶出脱离件回复至初始位置的弹性回复力。
可选地，所述取样枪沿横向方向间隔地设置有多个，所述抵顶板和所述顶出脱离板分别沿所述横向方向延伸，所述连接杆为多个且分别沿所述横向方向间隔有一个所述取样枪的方式设置在所述抵顶板和所述顶出脱离板之间，以使得所述抵顶板、所述顶出脱离板以及相邻的每两个所述连接杆之间分别构成取样枪布置区域，各个所述取样枪的主体位于所述取样枪布置区域内。
可选地，所述取样枪驱动件包括所述固定基座、设置在该固定基座上的取样枪驱动电机、与所述取样枪驱动电机的输出轴传动相连并设置有所述驱动部的取样枪传动机构，以将所述取样枪驱动电机的旋转运动转化为所述驱动部的直线运动。
可选地，所述取样枪传动机构为螺杆螺母传动机构，包括与所述取样枪驱动电机的输出轴连接且可旋转地支撑在所述固定基座上的第一螺杆、和能够沿所述高度方向移动地设置在所述第一螺杆上的第一螺母，所述驱动部为套设在所述第一螺母的外周面上的驱动挡板，该驱动挡板上形成有用于夹持所述伸缩杆的头部的夹持槽。
可选地，所述磁珠转移装置包括设置在载台运输机构靠近取样枪头的位置上的磁珠转移装置固定座、设置在所述磁珠转移装置固定座上的磁性件驱动件、以及磁性件移动板，该磁性件移动板设置在所述磁珠转移装置固定座上，且与所述磁性件驱动件连接以能够沿靠近或远离所述取样枪头的方向伸缩，所述磁性件为磁铁且安装在所述磁性件移动板靠近所述取样枪的一侧。
可选地，所述磁性件驱动件包括磁性件驱动电机和磁性件螺杆螺母机构，所述磁性件驱动电机设置在所述磁珠转移装置固定座上，所述磁性件螺杆螺母机构的磁性件螺杆与该磁性件驱动电机的输出轴连接，所述磁性件螺杆螺母机构的磁性件螺母与所述磁性件移动板连接。
可选地，所述磁性件移动板上形成有沿所述磁性件移动板的伸缩方向延伸的导向长孔，所述磁珠转移装置上设置有用于插入并安装到所述导向长孔内的定位螺杆，所述磁性件移动板通过所述导向长孔和所述定位螺杆的配合可伸缩地设置在所述磁珠转移装置上。
根据本公开的另一方面，提供一种样本处理设备，所述样本处理设备包括载台运输机构和设置在该载台运输机构上的如上所述的核酸提取机构。
根据本公开的又一方面，提供一种利用如上所述的核酸提取机构的核酸提取方法，所述核酸提取方法包括：裂解步骤，所述取样枪头吸取样本并向所述样本容纳器内含有磁珠的细胞裂解液中加入该样本，使得样本裂解后获得表面吸附有核酸的磁珠复合物，所述取样枪头吸取含有磁珠复合物的溶液，在所述磁性件靠近所述取样枪头的方向伸出的所述供磁状态下，所述取样枪头吐出除吸附在所述取样枪头内壁上的磁珠复合物之外的溶液；洗涤步骤，在所述磁性件远离所述取样枪头的方向缩回的去磁状态下，所述取样枪头吸取所述样本容纳器内的洗涤液并反复执行吸吐动作，以清洗磁珠复合物，之后在所述供磁状态下，所述取样枪头吐出除含有磁珠复合物的溶液；洗脱步骤，在所述去磁状态下，所述取样枪头吸取所述样本容纳器内的洗脱液并反复执行吸吐动作，以使得磁珠复合物中的磁珠和核酸分离，所述取样枪头吸取含有磁珠和核酸的溶液；核酸提取步骤，在所述供磁状态下，所述取样枪头将除含有磁珠的核酸吐出并保存至所述样本容纳器内，所述核酸提取方法在所述样本容纳器以步进式行进过程中，通过所述枪头移动装置的升降动作和所述磁珠转移装置的伸缩动作的配合，依次插入到各个所述样本容纳器的容纳槽内而执行所述裂解步骤、所述洗涤步骤、所述洗脱步骤和所述核酸提取步骤而获得核酸。
可选地，所述裂解步骤中，在所述取样枪头吸取含有磁珠复合物的溶液之后，还包括蛋白质消化步骤，在所述去磁状态下，所述取样枪头将含有磁珠复合物的溶液吐出至所述样本容纳器内的蛋白质消化酶溶液中并反复执行吸吐动作，以消化溶液中的蛋白质，之后在所述供磁状态下，所述取样枪头吐出除含有磁珠复合物的溶液，从而完成所述裂解步骤。
通过上述技术方案，即，本公开的核酸提取机构通过在载台运输机构上设置枪头移动装置和磁珠转移装置，其中，磁珠转移装置的磁性件在载台运输机构上设置为，能够沿靠近或远离所述取样枪头的方向伸缩，由此在核酸提取过程中，在样本容纳器的各个样本容纳槽内容纳有用于提取核酸的各个反应试剂的状态下，在相应的样本容纳槽内发生反应后的含有样本和磁珠的磁珠复合物始终跟随取样枪头移动，因此每个样本的核酸提取只需要通过一个取样枪头就能够实现，由此节省了取样枪头耗材，降低了核酸提取成本。并且由于在各个样本容纳槽内容纳有各个反应试剂的状态下执行核酸提取作业，由此取样枪头只需转移样本容纳器的对应样本容纳槽内发生反应后的溶液，而无需再执行如现有中向各个容纳槽内注入各自对应的反应试剂的动作，从而整体提高了核酸提取作业效率。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1为根据本公开具体实施方式的核酸提取机构的立体图；
图2为根据本公开具体实施方式的设置有枪头顶出脱离机构的枪头移动装置的主视图；
图3为图2的右视图；
图4为图2的后视图；
图5为根据本公开具体实施方式的枪头顶出脱离机构的主视图；
图6为图5的右视图；
图7为图6中沿f-f线剖切的剖视放大图；
图8为根据本公开具体实施方式的枪头顶出脱离机构中除去取样枪的立体图；
图9为根据本公开具体实施方式的磁珠转移装置的立体图一；
图10为根据本公开具体实施方式的磁珠转移装置的立体图二；
图11为根据本公开具体实施方式的设置有核酸提取机构的样本处理设备的立体图；
图12为根据本公开具体实施方式的核酸提取方法的步骤流程示意图。
附图标记说明
1-载台运输机构2-载台，3-样本容纳器，4-核酸提取机构，41-枪头移动装置，411-基座，412-脱离机构驱动电机，413-脱离机构螺杆螺母传动机构，414-脱离机构导向结构，415-固定基座位置传感器，42-磁珠转移装置，421-磁珠转移装置固定座，4211-移动板导轨，422-磁性件移动板，423-磁铁，424-导向长孔，425-定位螺杆，426-磁性件驱动电机，427-磁性件螺杆，428-磁性件螺母，429-磁性件移动板位置传感器，
5-枪头顶出脱离机构，51-取样枪，511-伸缩杆，512-主体，513-伸缩杆通道，514-枪头连接部，515-枪头连接段，516-密封段，517-卡止突起，52-取样枪驱动件，521-固定基座，5211-连接杆安装孔，5212-轴套，5211-装配座，522-取样枪驱动电机，523-第一螺杆，524第一螺母，525-驱动挡板，526-夹持槽，527-竖直板，528-上部水平板，5281-导向杆，5282-导向轴套，5283-驱动挡板位置传感器，529-下部水平板，5291-主体容纳槽，53-顶出脱离件，531-顶出脱离板，532-枪头连接部插入孔，533-抵顶板，5331-伸缩杆容纳槽，534-连接杆，535-复位弹簧，
200-取样枪头z2-核酸提取方向，x2-横向方向，h-高度方向s21-裂解步骤，s22-洗涤步骤，s23-洗脱步骤，s24-核酸提取步骤，s25-蛋白质消化步骤。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指使用状态下相应部件的“上、下、左、右”，“内、外”是指针对相应部件外轮廓的“内、外”，在此，本公开中提及的“高度方向”是指核酸提取机构在使用状态下的上下方向即如图1和图2所示的h方向，“横向方向”是指如图4和图5所示的x2方向，“核酸提取方向”是指如图11所示的z2方向。
首先参照图1至图11对根据本公开具体实施方式的核酸提取机构的结构、特征以及作用效果进行描述。
如图1至图11所示，本公开的核酸提取机构利用具有多个样本容纳槽的样本容纳器3提取核酸，所述核酸提取机构4设置在载台运输机构1上，且包括：枪头移动装置41，枪头移动装置41可沿高度方向h升降地设置在载台运输机构1上，以用于驱动可脱离地设置在枪头移动装置41上的取样枪头200沿高度方向h移动位置，并能够使得取样枪头200吸附样本容纳器3内的液体或排放取样枪头200内的液体；磁珠转移装置42，该磁珠转移装置42包括磁性件，磁性件能够沿靠近或远离取样枪头200的方向伸缩地设置在载台运输机构1上，以使得磁性件具有对取样枪头200内的磁珠提供磁力的供磁状态、和除去作用于取样枪头200内的磁珠的磁力的去磁状态。如上所述，本公开的核酸提取机构采用磁珠法提取核酸，具体地，在提取核酸过程中，首先对样本进行细胞裂解后被释放出的核酸与磁珠进行混合，形成核酸-磁珠复合物，此时可以通过枪头移动装置41的下降使得装载在枪头移动装置41上的取样枪头200吸附所述磁珠复合物，之后通过枪头移动装置41的升降动作以及磁珠转移装置42朝向靠近或远离取样枪头200的方向的伸缩动作，将该磁珠复合物分别转移至样本容纳器3的各个样本容纳槽内而执行相应地洗涤、洗脱等作业。具体地，在多个样本容纳槽内的反应试剂(例如，细胞裂解液、洗涤液、洗脱液等)之间转移核酸-磁珠复合物时，核酸-磁珠复合物始终置于取样枪头200内，并在磁珠转移装置42提供的供磁状态下核酸-磁珠复合物吸附在取样枪头200的内壁，在此状态下将取样枪头200内的废液(例如完成裂解的裂解废液、完成洗涤的洗涤废液、完成洗脱的洗脱废液等)排出至样本容纳器3的对应的样本容纳槽内，之后取样枪头200将内部的核酸-磁珠复合物排出至样本容纳器3的下一个样本容纳槽内。而现有的样本提取设备中，通常采用机械臂在载台运输机构上移动，且载台和样本容纳器相对于载台运输机构固定的核酸提取方式，在此情况下，在核酸提取过程中，通过将磁珠复合物始终置于样本容纳器的状态下，通过取样枪头吸取样本容纳器内的废液并注入新的反应试剂的方式，执行核酸提取作业。具体地，现有中在核酸-磁珠复合物与样本容纳器内的某一反应试剂充分混合后，磁力产生装置向样本容纳器提供磁力，使得核酸-磁珠复合物吸附在样本容纳器内壁上，此时，机械臂驱动取样枪头吸取样本容纳器内的反应试剂废液而排除，同时废弃使用过的取样枪头，之后机械臂重新装载新的取样枪头将另外一种反应试剂注入到样本容纳器内而与核酸-磁珠复合物进行混合，从而依次执行核酸提取作业。现有中的这种样本处理设备在核酸提取过程中，由于一个反应试剂对应采用一个取样枪头，导致取样枪头的严重浪费，并且往往通过移动磁力产生装置的方式来对各个样本容纳器执行供磁或去磁作业，或者在靠近每个样本容纳器的位置各自对应地布置磁力产生装置，从而使得样本处理设备的核酸提取作业更为复杂，且具有制造及加工成本昂贵的问题。而对于本公开的核酸提取机构，核酸提取机构4通过在载台运输机构1上设置枪头移动装置41和磁珠转移装置42，其中，磁珠转移装置42的磁性件在载台运输机构1上设置为，能够沿靠近或远离所述取样枪头200的方向伸缩，由此在核酸提取过程中，在样本容纳器3的各个样本容纳槽内容纳有用于提取核酸的各个反应试剂的状态下，在相应的样本容纳槽内发生反应后含有样本和磁珠的磁珠复合物始终跟随取样枪头200移动，因此每个样本的核酸提取只需要通过一个取样枪头200就能够实现，由此节省了取样枪头耗材，降低了核酸提取成本，并且由于在各个样本容纳槽内容纳有各个反应试剂的状态下执行核酸提取作业，由此取样枪头200只需转移样本容纳器3的对应样本容纳槽内发生反应后的溶液，而无需再执行如现有中向各个容纳槽内注入各自对应的反应试剂的动作，从而整体提高了核酸提取作业效率。另外，在核酸提取过程中，由于枪头移动装置41只带动取样枪头200沿高度方向h移动位置，因此可以使得磁珠转移装置42在载台运输机构1上相对固定的状态下，通过磁珠转移装置42的磁性件的伸缩动作而便于向核酸-磁珠复合物提供磁力或去除磁力，由此使得核酸提取操作简单化，降低了核酸提取机构的制造及加工成本。
在此，对于枪头移动装置41和磁珠转移装置42可以采用多种合理的布置方式，例如，可选地，枪头移动装置41包括设置在载台运输机构1上的基座411、和可沿所述高度方向h升降地设置在基座411上的枪头顶出脱离机构5。在此，能够适用于枪头移动装置41中的枪头顶出脱离机构5可以构成为如下结构，即，如图5至图8所示，枪头顶出脱离机构5可以包括用于安装取样枪头200的取样枪51、取样枪驱动件52和顶出脱离件53，取样枪驱动件52的驱动部与取样枪51的伸缩杆511连接并用于驱动伸缩杆511伸缩，以使得取样枪51为取样枪头200提供吸液的吸力或排液的压力，顶出脱离件53安装在取样枪驱动件52上并能够使得取样枪头200与取样枪51分离。如上所述，在将取样枪头200装载到取样枪51的使用状态下，通过取样枪驱动件52的驱动部的驱动，取样枪51进行伸缩动作而使得取样枪头200吸取液体或者排出液体，待取样枪头200完成核酸提取作业后可以通过顶出脱离件53使得取样枪头200从取样枪51中容易地脱落，提高取样枪头200的装卸效率，由此能够有效保证核酸提取作业的可靠性。
另外，在此，顶出脱离件53可以设置为多种合理的结构，只要能够通过对取样枪头200施加朝向脱离方向的作用力，实现取样枪头200从取样枪51脱离的功能即可。例如，顶出脱离件53可以设置成具有可活动的夹持臂，通过该夹持臂夹紧取样枪头200并将取样枪头200从取样枪51脱离，再如，可选地，如图5和图7所示，取样枪51包括主体512和多个伸缩杆511，主体512设置在取样枪驱动件52的固定基座521上，且具有供伸缩杆511插入的两端开口的多个伸缩杆通道513，各个伸缩杆511的顶部与取样枪驱动件52的驱动部连接，且各个伸缩杆511通过驱动部的驱动而能够沿高度方向h伸缩地插入到各自对应的伸缩杆通道513内，主体512的对应于各个伸缩杆通道513的底部分别构成为用于与对应的取样枪头200连接的枪头连接部514，顶出脱离件53设置为能够相对于各个枪头连接部514运动，以能够使得各个取样枪头200与各自对应的枪头连接部514分离。其中，主体512内形成有多个伸缩杆通道513，在此，每个伸缩杆通道513与对应的伸缩杆511的靠近伸出端(使用状态下在高度方向h上的顶部)的部分之间为密封配合，即可以通过布置密封圈的方式实现伸缩杆通道513和伸缩杆511之间的密封配合，以在伸缩杆511在伸缩杆通道513内做伸出动作时，由于伸缩杆通道513内形成低压区域，在外界大气压作用下液体可以通过取样枪头200的吸液口进入到取样枪头200内。这种取样枪51的工作原理与注射器的工作原理类似。另外，枪头连接部514可以形成为多种合理的布置方式，例如，枪头连接部514可以一体形成在主体512对应于伸缩杆通道513的底部，或者，为了便于加工成型取样枪51的结构，枪头连接部514也可以形成为独立的部件而连接到主体512对应于伸缩杆通道513的底部。通过如上所述结构的枪头顶出脱离机构5，即可以通过多个取样枪头200与具有多组样本容纳槽的样本容纳器3的配合，同步执行多个样本的核酸提取等作业，并且通过顶出脱离件53使得多个取样枪头200一次性地从各个枪头连接部514中同时脱落，由此有效节省取样枪头200的拆装所需时间、能够显著提高核酸提取效率等样本处理效率。
可选地，如图6和图8所示，顶出脱离件53包括能够沿所述高度方向h升降地支撑在取样枪驱动件52的固定基座521上的顶出脱离板531，该顶出脱离板531在所述高度方向h上位于主体512的下方，且顶出脱离板531上形成有多个枪头连接部插入孔532，各个枪头连接部514的枪头连接段515各自对应地贯通枪头连接部插入孔532并露出于顶出脱离板531的一侧，取样枪驱动件52的驱动部设置为，在伸缩杆511缩回的缩回状态下，能够驱动顶出脱离板531沿取样枪头200的脱离方向挤压各个枪头连接部514上的取样枪头200。即，为了在保证取样枪头200排净液体的状态下更为有效率地卸载取样枪头200，顶出脱离板531位于邻近取样枪头200的位置而使得运动路径较小化而迅速地作用于取样枪头200，具体地，取样枪头200安装在露出于顶出脱离板531的所述一侧的部分，在取样枪驱动件52的驱动部驱动伸缩杆511完全缩回的状态下，能够进一步驱动顶出脱离板531沿脱离方向运动，使得顶出脱离板531与各个取样枪头200发生接触而沿脱离方向推动各个取样枪头200，由此各个取样枪头200能够同时从各个枪头连接部514上脱落。通过如上所述的结构能够使得枪头顶出脱离机构5的整体结构布置更加合理化。另外，由于利用了用于驱动取样枪51的伸缩杆511伸缩的取样枪驱动件52作为驱动顶出脱离板531运动的驱动源，因此无需再单独布置用于驱动顶出脱离板531运动的独立驱动源，节省了制造成本并能够满足使得枪头顶出脱离机构5的整体结构更加简单化的要求。
在此，为了保证取样枪驱动件52的驱动部稳定且可靠地驱动顶出脱离板531运动而与各个取样枪头200发生接触，并且使得枪头顶出脱离机构5的各个结构布置更加紧凑且合理，可选地，如图8所示，所述顶出脱离件53包括抵顶板533以及与抵顶板533和顶出脱离板531连接的连接杆534，抵顶板533位于取样枪驱动件52的驱动部和主体512之间，抵顶板533和顶出脱离板531通过连接杆534能够沿所述高度方向h升降地设置在固定基座521上，驱动部在所述缩回状态下能够与抵顶板533抵接，以推动顶出脱离件53沿所述脱离方向移动，连接杆534通过套设在该连接杆534上的复位弹簧535弹性支撑在固定基座521上，复位弹簧535的两端分别与抵顶板533和固定基座521抵接，以用于提供始终驱使顶出脱离件53回复至初始位置的弹性回复力。其中，固定基座521上可以设置有连接杆安装孔5211，连接杆534通过轴套5212等结构配合到连接杆安装孔5211内，以在连接杆534升降过程中轴套5212等结构起到保护连接杆534的作用而有效防止连接杆534发生运动磨损。其中，为了便于装配枪头顶出脱离机构5的各个部件，并且使得顶出脱离件53和取样枪51的结构布置更加合理化，可选地，抵顶板533上可以形成有供各个伸缩杆511穿过的伸缩杆容纳槽5331，在此，在顶出脱离件53处于闲置的初始状态下，通过复位弹簧535提供的弹性支撑力使得顶出脱离件53整体支撑在固定基座521上，在顶出脱离件53处于工作状态下，取样枪驱动件52的驱动部与抵顶板533发生接触而通过连接杆534在固定基座521上的导向作用而使得顶出脱离件53整体朝向脱离方向(即在高度方向h上向下)移动，在此过程中，顶出脱离板531与各个取样枪头200发生接触而推动各个取样枪头200使其从各自对应的取样枪51的枪头连接部514脱落。另外，在完成取样枪头200的卸载之后，在取样枪驱动件52除去对抵顶板533的作用力时，顶出脱离件53整体通过复位弹簧535的弹性回复力而回复到闲置的初始位置。由此，通过如上所述的结构能够精确且快速实现取样枪头200的装卸作业，有效保证核酸提取作业正常运行。但本公开并不限定于此，对于顶出脱离件53的具体结构可以根据样本处理设备的实际布置结构来合理地设计，例如，对于顶出脱离件53的驱动方式，可以单独使用另外的驱动源而与取样枪驱动件52不产生连动地直接驱动顶出脱离件53运动而使得顶出脱离件53与取样枪头200配合而实现取样枪头200从枪头连接部514的卸载。
在此，为了进一步提高核酸提取等样本处理效率，可选地，如图1所示，取样枪51沿横向方向x2间隔地设置有多个，抵顶板533和顶出脱离板531分别沿横向方向x2延伸，连接杆534为多个且分别沿横向方向x2间隔有一个取样枪51的方式设置在抵顶板533和顶出脱离板531之间，以使得抵顶板533、顶出脱离板531以及每相邻的每两个连接杆534之间分别构成取样枪布置区域，各个取样枪51的主体512位于所述取样枪布置区域内。其中，各个连接杆534上可以套设有如上所述的复位弹簧535，增强对顶出脱离件53整体的弹性支撑效果，通过多个连接杆534使得抵顶板533和顶出脱离板531稳固地连接为整体结构，提高顶出脱离件53整体的连接强度及刚度，有效避免在推压多个取样枪头的过程中发生弯曲变形等现象。另外，本公开的具体实施方式中，例如，取样枪51可以沿横向方向x2间隔地设置有四个，且每个取样枪51内设置有四个伸缩杆通道513和四个伸缩杆511，可以通过如上所述的四个取样枪51而能够一次性同步地执行十六个样本的核酸提取等样本处理作业，并且通过利用抵顶板533和顶出脱离板531而能够使得十六个取样枪头200一次性同步地执行卸载作业，使得顶出脱离件53对于取样枪头200的卸载操作更为简单且易于实现。
在此，可选地，如图7所示，各个枪头连接部514包括与伸缩杆通道513的底端开口密封配合的密封段516、与该密封段516相接的枪头连接段515，枪头连接段515的间隔于密封段516的位置上形成有用于与取样枪头200卡接配合的卡止突起517，顶出脱离板531位于密封段516和卡止突起517之间，卡止突起517布置为能够穿过枪头连接部插入孔532。在此，将枪头连接部514和取样枪51的主体512设置成分体结构是为了便于加工及装配枪头顶出脱离机构5的各个部件，并且还具有便于后续维护和降低维护成本的效果。另外，在将取样枪头200装载到枪头连接段515时，由于枪头连接段515上的卡止突起517与取样枪头200发生卡接配合，以保证取样枪头200持有正常的吸液和排液功能，在核酸提取等样本处理过程中避免发生取样枪头200从枪头连接段515脱离的现象。
可选地，如图8所示，取样枪驱动件52包括固定基座521、设置在该固定基座521上的取样枪驱动电机522、与取样枪驱动电机522的输出轴传动相连并设置有驱动部的取样枪传动机构，以将取样枪驱动电机522的旋转运动转化为驱动部的直线运动。其中，固定基座521可以设置在枪头移动装置41的基座411上，取样枪传动机构可以采用多种合理的布置结构，只要能够实现将取样枪驱动电机522的旋转运动转化为驱动部的直线运动的功能即可，例如，取样枪传动机构可以为齿轮齿条传动配合机构、蜗轮蜗杆传动配合机构、螺旋传动机构等。在此，可选地，取样枪传动机构为螺杆螺母传动机构，包括与取样枪驱动电机522的输出轴连接且可旋转地支撑在固定基座521上的第一螺杆523、和能够沿高度方向h移动地设置在第一螺杆523上的第一螺母524，驱动部为套设在第一螺母524的外周面上的驱动挡板525，该驱动挡板525上形成有用于夹持伸缩杆511的头部的夹持槽526。在此，第一螺杆523可以通过轴承可旋转地支撑在固定基座521上，在此，为了便于连接第一螺母524和驱动挡板525，第一螺母524可以形成为t型螺母，驱动挡板525套设在该t型螺母的小头端上且通过螺栓与t型螺母的大头端固定在一起，由此有效保证了驱动挡板525和第一螺母524的连接可靠性。另外，在取样枪设置有多个的情况下，驱动挡板525沿横向方向x2延伸且可以形成为具有与抵顶板533的延伸长度大致相同的延伸长度，以能够使得驱动挡板525对抵顶板533施加均匀的力，有效保证抵顶板533、连接杆534以及顶出脱离板531整体沿高度方向h平稳地移动。此外，为了便于将取样枪51的伸缩杆511装配到驱动挡板525上，可选地，夹持槽526形成为具有开口的c形槽，伸缩杆511的头部沿周向可以形成有用于卡接到c形槽的内侧壁上的卡接配合凹槽，由此伸缩杆511通过将卡接配合槽从c形槽的开口卡接到c形槽内，由此保证伸缩杆511和驱动挡板525之间的装配可靠性的同时，实现了对伸缩杆511相对于驱动挡板525在高度方向h上的限位。通过采用如上所述的螺杆螺母传动机构具有配合磨损小、传动效率高、传动平稳、寿命长且精度高的优点。
为了满足枪头顶出脱离机构5的轻量化以及节省制造成本的需求，可选地，固定基座521包括竖直板527和沿高度方向h间隔布置在竖直板527的一侧的上部水平板528和下部水平板529，取样枪驱动电机522和取样枪传动机构设置在上部水平板528上，顶出脱离件53能够沿高度方向h升降地设置在下部水平板529上，驱动挡板525位于上部水平板528和下部水平板529之间。其中，下部水平板528上可以形成有主体容纳槽5291，取样枪51的主体512可以容纳到该主体容纳槽5291内并通过螺栓等紧固件固定到下部水平板528上，由此节省枪头顶出脱离机构5的布置空间。另外，在采用如上所述的螺杆螺母传动结构的情况下，取样枪驱动电机522安装在上部水平板528的上部，第一螺杆523与取样枪驱动电机522的输出轴连接并布置为沿着高度方向h依次贯通上部水平板528和驱动挡板525，在此，为了稳定导向驱动挡板525沿高度方向h上的移动，可选地，在上部水平板528中位于取样枪驱动电机522的两侧的位置上可以设置有贯通驱动挡板525的导向杆5281，驱动挡板525和导向杆5281之间设置有导向轴套5282。此外，在上部水平板528上还可以设置有用于检测驱动挡板525的位置的挡板位置传感器5283，例如，如图所示地，挡板位置传感器5283可以为光电传感器，具体地可以采用槽型光电位置传感器等，在此，挡板位置传感器5283例如可以检测到驱动挡板525在高度方向h上的最高极限位置，以检测取样枪51的伸缩杆511是否处于完全伸出状态。相应地，也可以在下部水平板529上设置有用于检测驱动挡板525在高度方向h上的最底极限位置的位置传感器，以检测取样枪51的伸缩杆是否处于完全缩回状态。
在将如上所述的枪头顶出脱离机构适用到如上所述的枪头移动装置41时，如图1至图4所示地，可以通过将如上所述的固定基座521使得枪头顶出脱离机构5能够沿高度方向h升降地设置在基座411上，在此，例如，基座411可以形成为龙门形状，在基座411的顶部设置脱离机构驱动电机412，该脱离机构驱动电机412通过脱离机构螺杆螺母传动机构413与固定基座521传动相连，即，脱离机构螺杆螺母传动机构413的螺杆沿高度方向h延伸并贯通固定基座521的装配座5211，在此，为了起到稳定导向枪头顶出脱离机构5(具体为装配座5211)沿高度方向h的移动，如图4所示地，可以在基座411中位于脱离机构驱动电机412的两侧位置上设置用于导向枪头顶出脱离机构5的移动的脱离机构导向结构414。该脱离机构导向结构414与如上所述的导向杆5281和导向轴套5282的结构相同，在此不再赘述。另外，可以在基座1上设置有用于检测固定基座521的位置的固定基座位置传感器415，由此能够出检测枪头顶出脱离机构5在高度方向h上的最高极限位置。
可选地，如图1、图9和图10所示，如上所述核酸提取机构4中的磁珠转移装置42包括设置在载台运输机构1靠近取样枪头200的位置上的磁珠转移装置固定座421、设置在磁珠转移装置固定座421上的磁性件驱动件、以及磁性件移动板422，该磁性件移动板422设置在磁珠转移装置固定座421上，且与磁性件驱动件连接以能够沿靠近或远离取样枪头200的方向伸缩，磁性件为磁铁423且安装在磁性件移动板422靠近取样枪51的一侧。在此，将如上所述的核酸提取机构4适用于样本处理设备的情况下，磁珠转移装置42的磁珠转移装置固定座421可以设置在在核酸提取方向z2上位于枪头移动装置41的后侧即下游侧，在枪头移动装置41的枪头顶出脱离机构5上设置有多个取样枪51的情况下，磁铁423在磁性件移动板422的位置上也可以间隔地设置有多个，其中各个磁铁423与各个取样枪51上装载的取样枪头200相对，以能够有效保证每个取样枪头200均能够收到磁场力的作用，进而保证核酸的提取质量。其中，磁性件驱动件采用为多种合理的结构，例如，磁性件驱动件可以为伸缩缸，以驱动磁性件移动板422朝向靠近或远离取样枪头200的方向伸缩，又或者，可选地，磁性件驱动件包括磁性件驱动电机426和磁性件螺杆螺母机构，磁性件驱动电机426设置在磁珠转移装置固定座421上，磁性件螺杆螺母机构的磁性件螺杆427与该磁性件驱动电机426的输出轴连接，磁性件螺杆螺母机构的磁性件螺母428与磁性件移动板422连接。由此，如上所述结构简单的磁性件驱动件具有传动平稳、使用可靠性高等特点。
此外，在将如上所述的枪头移动装置41和磁珠转移装置42适用于如上所述的样本处理设备的情况下，通过载台2沿核酸提取方向z2的步进式移动来实现核酸提取作业时，磁珠转移装置42可以在核酸提取方向z2上位于磁珠转移装置42的下游侧，以避让载台2沿核酸提取方向z2的移动，此时，由于载台2在核酸提取过程中朝向远离磁珠转移装置42的方向运动，因此，磁珠转移装置42可以根据与取样枪头200之间的实际距离(例如可以根据载台2的移动距离)来实时地调整朝向取样枪头200伸出的程度，有效保证对取样枪头200提供磁力，或者载台2在核酸提取过程中沿核酸提取方向z2移动的整体距离较小，而使得向取样枪头200施加的磁力基本不影响吸附磁珠的前提下，可以使得磁珠转移装置42的磁性件在载台运输机构1上重复伸缩的程度保持相同。
在此，为了稳定地导向磁性件移动板422的而移动，并且便于装配磁性件移动板422和磁珠装置装置固定座421，可选地，如图10所示，磁性件移动板422上形成有沿磁性件移动板422的伸缩方向延伸的导向长孔424，磁珠转移装置42上设置有用于插入并安装到导向长孔424内的定位螺杆425，磁性件移动板422通过导向长孔424和定位螺杆425的配合可伸缩地设置在磁珠转移装置42上。在此，磁珠转移装置固定座421上可以设置有移动板导轨4211，磁性件移动板422可以通过滑块与移动板导轨4211的配合而起到双重的导向作用。在此，为了精确控制磁性件移动板422的伸出位移，在磁珠转移装置固定座421上可以设置有用于检测磁性件移动板422的伸出位置的例如光电位置传感器等磁性件移动板位置传感器429。
另外，根据本公开的另一方面，如图11所示，本公开还提供一种样本处理设备，该核酸处理设备包括载台运输机构1和设置在该载台运输机构1上的如上所述的核酸提取机构。其中，本公开的样本处理设备可以用于检测代表生命体遗传特征基本单元的核酸，例如，本公开的样本处理设备可以应用于肝炎、艾滋、流感、手足口病等传染病的检测和诊断，也可以用于检测及诊断其它疾病，通过本公开如下结构的样本处理设备，即，通过设置如上所述结构的枪头移动装置41的升降动作和磁珠转移装置42的伸缩动作的配合，如上所述的磁珠复合物始终跟随取样枪头200移动的方式执行核酸提取作业，且由于每个样本的核酸提取只需要通过一个取样枪头就能够实现，由此节省了取样枪头耗材，降低了核酸提取成本。另外，由于该核酸提取机构4以固定在载台运输机构1的工作区域内的固定状态下，通过移动样本容纳器3来依次执行细胞裂解、洗涤、洗脱等核酸提取作业，由此便于操作核酸提取机构4，使得样本处理设备的整个控制操作方式趋向简单化、更易于实现自动化控制。
另外，基于如上所述的核酸提取机构4，如图12所示，本公开还提供一种利用如上所述的核酸提取机构4的核酸提取方法，所述核酸提取方法包括：裂解步骤s21，取样枪头200吸取样本并向样本容纳器3内含有磁珠的细胞裂解液中加入该样本，使得样本裂解后获得表面吸附有核酸的磁珠复合物，取样枪头吸取含有磁珠复合物的溶液，在磁性件靠近取样枪头200的方向伸出的供磁状态下，取样枪头200吐出除吸附在取样枪头200内壁上的磁珠复合物之外的溶液；洗涤步骤s22，在磁性件远离取样枪头200的方向缩回的去磁状态下，取样枪头200吸取样本容纳器3内的洗涤液并反复执行吸吐动作，以清洗磁珠复合物，之后在供磁状态下，取样枪头200吐出除含有磁珠复合物的溶液；洗脱步骤s23，在去磁状态下，取样枪头200吸取样本容纳器3内的洗脱液并反复执行吸吐动作，以使得磁珠复合物中的磁珠和核酸分离，取样枪头200吸取含有磁珠和核酸的溶液；核酸提取步骤s24，在供磁状态下，取样枪头200将除含有磁珠的核酸吐出并保存至样本容纳器3内，核酸提取方法在样本容纳器3以步进式行进过程中，通过枪头移动装置41的升降动作和磁珠转移装置42的伸缩动作的配合，依次插入到各个样本容纳器3的容纳槽内而执行裂解步骤s21、洗涤步骤s22、洗脱步骤s23和核酸提取步骤s24而获得核酸。
在此，为了便于说明核酸提取的过程，将样本容纳器3的各个样本容纳槽定义为如下，即，将沿相反于核酸提取方向z2布置的样本容纳槽分别定义出用于容纳细胞裂解液的细胞裂解液容纳槽、用于容纳洗涤液的洗涤液容纳槽、用于容纳洗脱液的洗脱液容纳槽以及用于容纳提取的核酸的核酸容纳槽。由此，在样本容纳器3沿核酸提取方向z2移动时，枪头移动装置41上装载的取样枪头200能够依次插入到细胞裂解液容纳槽、洗涤液容纳槽、洗脱液容纳槽和核酸容纳槽。
如上所述，本公开的核酸提取方法采用磁珠法提取核酸，能够实现高通量操作和自动化，且由于磁珠法核酸提取使用了无机磁性粒子与高分子材料结合形成的高亲和力的复合磁性微球(磁珠)，该复合磁性微球兼具高分子微球和磁性粒子的众多特性，因此在没有施加磁场的情况下能够在溶液中分散均匀、稳定，在施加磁场的情况下能够简单且快速地与溶液分离，由此通过复合磁性微球与核算的特异性结合使得提取出的核酸纯度高、浓度大，并具有安全性高、成本低廉而便于广泛应用的优点。
本公开的核酸提取方法中，在样本容纳器3以步进式行进过程中，通过枪头移动装置41的升降动作和磁珠转移装置42的伸缩动作的配合，依次插入到各个样本容纳器3的容纳槽内而执行相依地核酸提取作业。具体地，在枪头移动装置41上装载取样枪头200的状态下，取样枪头200吸取样本后沿高度方向h下降并插入至样本容纳器3的容纳有细胞裂解液和磁珠的细胞裂解液容纳槽内，取样枪头200将样本排出至细胞裂解液容纳槽中而执行裂解步骤s21。在该裂解步骤s21中，取样枪头200反复执行吸吐动作以使得样本与细胞裂解液充分混合，静放一段时间以使样本的细胞发生充分溶解，之后，样本进行细胞裂解后被释放出的核酸与磁珠进行混合，形成含有核酸-磁珠复合物(以下称为磁珠复合物)的溶液。取样枪头200吸取所述含有磁珠复合物的裂解废液，在磁性件的供磁状态下，核酸-磁珠复合物会吸附在取样枪头200的内壁上，此时，枪头移动装置41驱动取样枪头200排出除磁珠复合物之外的反应废液。在完成裂解步骤s21之后，枪头移动装置41驱动取样枪头200上升而脱离细胞裂解液容纳槽，之后样本容纳器3沿核酸提取方向z2以步进式移动，使得样本容纳器3的容纳有洗涤液的洗涤液容纳槽位于取样枪头200的正下方，枪头移动装置41驱动取样枪头200下降并插入到洗涤液容纳槽内，执行洗涤步骤s22。在该洗涤步骤s22中，在磁性件的去磁状态下，取样枪头200反复执行吸吐动作以使得完成裂解步骤s21的磁珠复合物与洗涤液充分混合，达到彻底清洗杂质的效果。之后，取样枪头200吸取含有磁珠复合物的洗涤废液，在磁性件的供磁状态下，磁珠复合物吸附在取样枪头200的内壁上，此时，枪头移动装置41驱动取样枪头200排出除磁珠复合物之外的洗涤废液至洗涤液容纳槽内。在此，对于磁珠复合物的洗涤步骤s22可以反复执行多次，例如两次，在此情况下，样本容纳器3内也可以对应地设置有多个例如两个洗涤液容纳槽。在完成对磁珠复合物的洗涤步骤s22之后，枪头移动装置41驱动取样枪头200上升而脱离洗涤液容纳槽，之后样本容纳器3沿核酸提取方向z2以步进式移动，使得样本容纳器3的容纳有洗脱液的洗脱液容纳槽位于取样枪头200的正下方，枪头移动装置41驱动取样枪头200下降并插入到洗脱液容纳槽内，执行洗脱步骤s23。在该洗脱步骤s23中，在磁性件的去磁状态下，取样枪头200反复执行吸吐动作以使得完成洗涤步骤s22的磁珠复合物与洗脱液充分混合，达到从磁珠上萃取核酸的效果。取样枪头200吸取含有磁珠和核酸的溶液。在完成执行洗脱步骤s23之后，枪头移动装置41驱动取样枪头200上升而脱离洗脱液容纳槽，之后样本容纳器3沿核酸提取方向z2以步进式移动，使得样本容纳器3的核酸容纳槽位于取样枪头200的正下方，枪头移动装置41驱动取样枪头200下降并插入到核酸容纳槽内，执行核酸提取步骤s24。在该核酸提取步骤s24中，在磁性件的供磁状态下，取样枪头200排出除磁珠以外的核酸溶液至核酸容纳槽内。由此完成整个核酸提取作业。
综上，通过如上所述的核酸提取方法在核酸提取过程中，如上所述的核酸-磁珠复合物始终跟随取样枪头200移动，因此每个样本的核酸提取只需要通过一个取样枪头就能够实现，由此节省了取样枪头耗材，降低了核酸提取成本。另外，在核酸提取过程中，由于枪头移动装置41只带动取样枪头200沿高度方向h移动位置，因此可以使得磁珠转移装置42在载台运输机构1上相对固定的状态下，通过磁珠转移装置42的磁性件的伸缩动作而便于向磁珠复合物提供磁力或去除磁力，由此使得核酸提取操作简单化，降低了核酸提取机构以及样本处理设备的制造及加工成本。
可选地，裂解步骤s21中，在取样枪头200吸取含有磁珠复合物的溶液之后，还包括蛋白质消化步骤s25，在去磁状态下，取样枪头200将含有磁珠复合物的溶液吐出至所述样本容纳器3内的蛋白质消化酶溶液中并反复执行吸吐动作，以消化溶液中的蛋白质，之后在供磁状态下，所述取样枪头200吐出除含有磁珠复合物的溶液，从而完成所述裂解步骤s21。
在此，样本容纳器中在细胞裂解液容纳槽和洗涤液容纳槽之间可以设置有用于容纳含有蛋白激酶的蛋白质消化酶溶液容纳槽，在取样枪头200容纳有含有磁珠复合物的裂解废液的状态下，枪头移动装置41驱动取样枪头200上升而脱离细胞裂解液容纳槽，之后样本容纳器3沿核酸提取方向z2以步进式移动，使得样本容纳器3的容纳有含有蛋白激酶的蛋白质消化酶溶液容纳槽位于取样枪头200的正下方，枪头移动装置41驱动取样枪头200下降并插入到蛋白质消化酶溶液容纳槽内，执行蛋白质消化步骤s25。在该蛋白质消化步骤s25中，在磁性件的去磁状态下，取样枪头200反复执行吸吐动作以使得含有完成细胞裂解的磁珠复合物的裂解废液与含有蛋白激酶的蛋白质消化酶溶液充分混合，达到消化溶液中的蛋白质的效果。之后，取样枪头200吸取含有磁珠复合物的反应废液，在磁性件的供磁状态下，磁珠复合物吸附在取样枪头200的内壁上，此时，枪头移动装置41驱动取样枪头200排出除磁珠复合物之外的反应废液至蛋白质消化酶溶液容纳槽内，从而完成裂解步骤s21而执行下一步骤即洗涤步骤s22。通过如上所述的步骤，能够进一步提高核酸提取质量，保证样本处理的精确性。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。