一种处理核酸样品的电泳装置及自动电泳梳

1.本发明属于电泳设备技术领域，具体涉及一种处理核酸样品的电泳装置及自动电泳梳。


背景技术：

2.带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳(electrophoresis,ep)。利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。由于在确定的条件下，带电粒子在单位电场强度作用下，单位时间内移动的距离(即迁移率)为常数，是该带电粒子的物化特征性常数，不同带电粒子因所带电荷不同，或虽所带电荷相同但荷质比不同，在同一电场中电泳，经一定时间后，由于移动距离不同而相互分离，分开的距离与外加电场的电压与电泳时间成正比。基于此原理，电泳装置应运而生。
3.核酸电泳技术主要包括变性梯度凝胶电泳和琼脂糖电泳，这两种电泳是分离核酸样品的最常用技术，不同片段长度的基因的迁移率不同，所以在相同电压、相同电泳时间下，将不同片段长度的基因迁移至不同的位置，最终达到区分不同大小片段核酸样品的效果。再配合下游的切胶、回收核酸样品、基因测序等步骤，可以对核酸样品进行细致的分析。
4.常用的电泳实验设备为电泳装置，电泳装置主要包括电泳仪电源和电泳槽，参见图1，电泳仪电源提供直流电，用于在电泳槽中产生电场，驱动带电分子的迁移，电泳槽为水平式的，电泳缓冲液放置在其中，然后再放置一个铺有凝胶的水平槽，制作凝胶的时候需要在凝胶凝固之前在水平槽上插上电泳梳，待凝胶凝固后，拔下电泳梳，留出槽孔，槽孔处用于加入核酸样品。现有技术的电泳梳是一个简单的梳子形状，包括多个间隔设置的梳齿，每个梳齿的位置可在凝胶上制作出用于加入核酸样品的槽孔。但是这些梳齿之间的位置是固定的，梳齿的数量也是固定的，无法调节，为了克服电泳梳尺寸无法调节的问题，现有技术制备了多种规格的电泳梳，比如bio-rad公司就生产了cm-075-10、cm-100-10、cm-150-10、cm-075-15等多种规格的电泳梳，该公司用电泳梳的规格数量优势满足了不同规格的需求，但是数量越多的东西显然越不易保存，易丢失，浪费资源，再次购买电泳梳的话，配货不易到位，则可能影响实验进度浪费资源。为了解决上述电泳梳梳齿距离无法调节的问题，本技术开发了一种自动调节的电泳梳。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种处理核酸样品的电泳装置及自动电泳梳。
6.本发明的目的是提供一种自动电泳梳，包括卡板，所述卡板具有水平框架和至少两个垂直连接架，所述垂直连接架固定连接在所述水平框架上，所述连接架用于连接在电泳槽上；
7.所述水平框架的内部具有空腔，所述水平框架上下活动连接有多个梳齿板，所述水平框架的空腔内设有多个水平杆，每个所述水平杆上垂直且转动设有齿轮，所述梳齿板
与所述齿轮的位置一一对应，每个所述齿轮上均安装有驱动装置，每个所述水平杆与水平框架的空腔侧壁均通过横杆连接；
8.所述水平框架侧壁还设置有控制器和控制面板，每个所述梳齿板的侧面均设有用于感应所述梳齿板位置的传感器，所有的所述传感器、驱动装置、控制面板均与所述控制器电连接。
9.优选的，上述自动电泳梳，所述水平框架的上表面设有顶部穿接孔，所述水平框架的下表面、位于所述顶部穿接孔正下方的位置一一对应设有底部穿接孔，每组对应的所述顶部穿接孔与所述底部穿接孔之间均穿接有所述梳齿板。
10.优选的，上述自动电泳梳，每个所述齿轮对应啮合连接一个所述梳齿板，所述梳齿板的上部设有多个齿形凸起，与所述齿轮啮合连接，所述梳齿板的下部为平面板，用于插入所述电泳槽内。
11.优选的，上述自动电泳梳，所述控制面板上设有数字按键、距离键、启动键和复位键，所述数字按键用于控制需要调节位置的所述梳齿板的数量，所述距离键用于控制相邻所述梳齿板的间隔距离，所述启动键用于启动自动梳齿的变形，所述复位键用于让自动电泳梳复位成初始位置状态。
12.优选的，上述自动电泳梳，每个所述梳齿板上均设有两个传感器，其中一个用于感应复位状态的所述梳齿板的位置；另一个用于感应调节状态的所述梳齿板的位置，使所有被下调的梳齿板的底面处于同一水平线。
13.优选的，上述自动电泳梳，所述梳齿板的背离所述齿轮的表面设有滑条，所述顶部穿接孔、底部穿接孔的与所述滑条相邻的表面设有与所述滑条匹配滑动连接的滑槽。
14.优选的，上述自动电泳梳，所述梳齿板包括依次固定连接的齿状板、可压缩板和平板，所述齿状板与所述齿轮相邻的表面上设有所述齿形凸起，与齿轮啮合连接，所述滑条设置在所述平板上，所述齿轮处设有调节所述梳齿板位置的横向调节装置。
15.优选的，上述自动电泳梳，所述横向调节装置所述横杆，所述横杆为水平设置的电动伸缩杆，所述电动伸缩杆与所述控制器电连接；
16.或者，所述横向调节装置是与水平杆偏心连接的齿轮。
17.本发明还提供了一种处理核酸样品的电泳装置，包括电泳槽、电泳仪电源和水平槽，还所述的自动电泳梳；
18.所述电泳槽和电泳仪电源电连接，所述水平槽位于所述电泳槽内，所述自动电泳梳可拆卸安装在所述电泳槽上，并插入所述水平槽内。
19.优选的，上述处理核酸样品的电泳装置，所述水平槽内设置有分隔板，所述分隔板的底部设有吸条，所述分隔板的顶部设有挂耳，所述挂耳挂接在所述水平槽上边缘处。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.1、本发明设计的自动电泳梳结构，可根据实验人员的需求设置电泳梳的规格，形状多变、灵活，适应度高，且只有一个装置，易保存，不易丢失，不易浪费资源。并且，电泳梳的规格调节与插梳是化人机交互式操作的，不用手触摸插梳和把梳，对凝胶的损伤少，也不易污染凝胶，进而不易污染核酸样品，保证电泳结果的准确性，方便后续实验对核酸片段的分离与测序。
22.2、在本发明的一个实施例中，梳齿板的宽度可调，实现了自动化控制核酸上样槽
孔尺寸的功能。
23.3、在本发明的一个实施例中，利用分隔板将水平槽分割成多个区域，在特定的区域内倒入凝胶液，则可节约凝胶液的用量，节能环保。
附图说明
24.图1为现有技术的电泳装置结构图。
25.图2为实施例1的自动电泳梳的立体结构。
26.图3为实施例1的自动电泳梳与水平电泳槽之间的连接关系图。
27.图4为实施例1的自动电泳梳的内部结构图。
28.图5为实施例1的自动电泳梳与水平槽连接的纵向剖面图。
29.图6为实施例1的模块连接图。
30.图7为实施例4的自动电泳梳与水平槽连接的纵向剖面图。
31.图8为实施例5的自动电泳梳与水平槽连接的纵向剖面图。
32.图9为实施例6的水平槽的立体结构图。
具体实施方式
33.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.实施例1
37.现有技术的电泳装置结构参见图1，包括电泳槽1和电泳仪电源2，水平的电泳槽1和电泳仪电源2电连接，电泳仪电源2用于提供电流，有些市售型号的电泳仪电源2具有显示电压大小、电泳时间等功能，电泳槽1内还设有用于制作凝胶的水平槽11，比如美国伯乐电泳仪品牌旗下的水平电泳槽以及与该水平电泳槽配套使用的电泳仪电源、水平槽。
38.本实施例提供了一种自动电泳梳，可与电泳槽1配套使用，自动电泳梳的立体结构参见图2，自动电泳梳包括卡板3，卡板3为u形结构，其具有一个水平框架31和两个垂直连接架32，两个垂直连接架32分别固定连接在水平框架31的两端，垂直连接架32的上设有固定夹，固定夹用于夹持在电泳槽1侧面上端边缘，参照图3的位置关系，将卡板3安装在电泳槽1上。
39.自动电泳梳的内部结构参见图4-5，模块连接图参照图6，水平框架31的内部具有空腔，水平框架31的上表面设有顶部穿接孔311，水平框架31的下表面、位于顶部穿接孔311
正下方的位置一一对应设有底部穿接孔312，每组对应的一个顶部穿接孔311与一个底部穿接孔312组成对穿孔，每组对穿孔内均用于穿接一个竖直的梳齿板4，使得梳齿板4垂直插入水平槽11内的水平状态的凝胶液内，待凝胶液凝固后，可形成竖直的用于添加核酸样品的核酸上样槽孔。水平框架31的空腔内设有多个水平杆5，水平杆5是水平方向设置的，为了保证最终制作成的用于核酸上样槽孔是水平状态，一个水平杆5上垂直且转动设有一个齿轮51，齿轮51的中心点安装在对应的水平杆5上，水平杆5上对应齿轮51的位置还设有用于控制相应齿轮51转动的驱动装置，驱动装置为双向旋转电机，如图4，双向旋转电机与水平杆5分布在齿轮51的异侧，双向旋转电机底部设有支撑座，支撑座安装在水平框架31空腔底壁，双向旋转电机的输出轴连接在齿轮51上，齿轮51转动连接在水平杆5上。每个水平杆5侧面固定有横杆45的一端，横杆45的另一端与水平框架31的空腔侧壁固定连接。即一个横杆45、一个水平杆5及该水平杆5上的驱动装置、一个梳齿板4和该梳齿板4上的传感器41以及是一组结构，用于调节该梳齿板4的位置。
40.利用驱动装置控制相应的齿轮51转动，每个齿轮51对应啮合连接一个梳齿板4，梳齿板4的上部、靠近其对应的齿轮51的位置设有多个齿形凸起，使得梳齿板4的上部形成齿板结构，齿板结构与齿轮51啮合连接，利用齿轮51的转动来带动齿板结构上下移动，进而带动梳齿板4上下移动。梳齿板4的下部为平面板，用于插入水平槽11的凝胶液内，制作核酸上样槽孔。
41.水平框架31侧壁还设置有控制器和控制面板，控制器采用sm系列的控制器，每个梳齿板4的侧面均设有用于感应梳齿板4位置的传感器41，传感器41采用压力传感器或者位置传感器，所有的传感器41、驱动装置、控制面板均与控制器电连接，控制器还电连接有用于给其供电的控制器电源。
42.本实施例的自动电泳梳生产出来后，所有的梳齿板4底面位于同一水平线上，保证调节各梳齿板4位置的操作可同步进行，且调节后，用于制作核酸上样用槽孔的梳齿板4底面仍位于同一平面内；控制面板上设有数字按键、距离键、启动键和复位键，数字按键对应梳齿板4的数量，按下相应的数字按键，则代表相应数字数量的梳齿板4用于制作核酸上样用槽孔，距离键用于控制相邻梳齿板4的间隔距离，假如距离键为一档，则相邻梳齿板4的间隔距离是一个梳齿板4的宽度，假如距离键为二档，则相邻梳齿板4的间隔距离是两个梳齿板4的宽度，以此类推，可通过距离键来调节相邻梳齿板4的间隔距离，启动键是在设定好梳齿规格的需求后，开启它，进而用控制器来控制自动梳齿的自动变形，复位键是在核酸上样槽孔制作完毕后，让自动电泳梳自动复位成出厂状态，方便下一次使用。
43.本实施例的自动电泳梳使用过程如下：控制器中可预先写入程序，使得开启控制器电源，控制面板、驱动装置和传感器41进入待机模式，电泳槽1内先不添加电泳缓冲液，先把液体的凝胶加入到水平槽11内，并将水平槽11放入电泳槽1内，将卡板3安装在电泳槽1上，根据需要进行电泳的核酸样品的数量和实验需求，按下控制面板上相应的数字按键和距离键，则锁定了一种合适规格的梳齿；接着按下启动键，则控制器控制相应的驱动装置工作，与此同时，传感器测试梳齿板4的位置，待传感器反馈给控制器的信号表示梳齿板4一定达到目的位置时，则控制器控制驱动装置停止工作，需要说明的是，梳齿板4的目的位置就是指其底部可插入水平槽11内液体凝胶中；接下来就是等待核酸上样槽孔的形成，以琼脂糖凝胶为例，在加热状态下，其为液体，经过一段时间的冷却，形成固体，由于梳齿板4提前
插入了液体凝胶中，所以凝固后，插入梳齿板4的位置会形成核酸上样槽孔。最后，按下控制面板上的复位键，控制器再次控制驱动装置工作，使梳齿板4复位成出厂状态。核酸上样槽孔制作好以后，关闭控制器电源，取下自动电泳梳，向电泳槽1内导入电泳缓冲液，连接好电泳槽1和电泳仪电源2，向核酸上样槽孔内加入核酸样品，开启电泳仪电源2，电泳工作即开始。
44.需要说明的是，梳齿板4的高度设计成与电泳槽1、水平槽11相匹配的高度尺寸，保证卡板3安装在电泳槽1上后，未调节之前，也就是出厂状态的梳齿板4的底面不与水平槽11内液体凝胶接触。
45.上述工作过程可根据实验人员的需求设置电泳梳的规格，形状多变、灵活，适应度高，且只有一个装置，易保存，不易丢失，不易浪费资源。并且，电泳梳的规格调节是自动化人机交互式的，不用手触摸插梳和把梳，对凝胶的损伤少，也不易污染凝胶，进而不易污染核酸样品，保证电泳结果的准确性，方便后续实验对核酸片段的分离与测序。
46.实施例2
47.一种自动电泳梳，与实施例1的自动电泳梳的结构基本相同，但是为了方便控制梳齿板4的位置，在本实施例中，每个梳齿板4上均设有两个传感器41，分别命名为上传感器和下传感器，上传感器的作用是感应复位状态的梳齿板4的位置，保证每次复位均达到出厂位置，下传感器的作用是感应调节状态的梳齿板4的位置，保证每次下调的梳齿板4位置均精确，保证所有被下调的梳齿板4的底面处于同一水平线。
48.梳齿板4的不与齿轮51连接的表面设有凸板，凸板的上表面设有上传感器，凸板的下表面设有下传感器，上传感器和下传感器均采用压力传感器，上传感器与水平框架31内顶面接触时，为出厂位置，也就是复位所需的终点位置，下传感器与水平框架31空腔内底面接触时，梳齿板4下降的终点。
49.实施例3
50.一种自动电泳梳，与实施例1的自动电泳梳的结构基本相同，梳齿板4的背离齿轮51的表面设有滑条，顶部穿接孔311、底部穿接孔312的与滑条相邻的表面设有与滑条匹配滑动连接的滑槽，则在利用控制器调节梳齿板4的高度时，滑条与滑槽具有滑动导向作用，便于梳齿板4的移动。
51.实施例4
52.一种自动电泳梳，与实施例3的自动电泳梳的结构基本相同，也包括卡板3、梳齿板4、水平杆5、齿轮51、滑条、滑槽等，本实施例2与实施例3的区别在于：
53.梳齿板4的宽度可调，参见图7，梳齿板4包括依次固定连接的齿状板42、可压缩板43和平板44，齿状板42与齿轮51相邻的表面上设有齿形凸起，与齿轮51啮合连接，可压缩板43为不与凝胶反应的弹性材质，可压缩，比如橡胶、海绵材质。滑条设置在平板44上，齿轮51处设有调节其位移的横向调节装置。横向调节装置可以使齿轮51发生水平位移，使齿轮51向齿状板42的方向移动，进而挤压可压缩板43，缩短梳齿板4的宽度，则可调节梳齿板4制作的核酸上样槽孔的尺寸大小，则可以控制核酸上样量。本实施例设置的横向调节装置，再配合实施例3的工作原理，实现了自动化控制核酸上样槽孔尺寸的功能。
54.横向调节装置横杆45，横杆45为水平设置的电动伸缩杆，电动伸缩杆与控制器电连接，此种结构下，控制面板上设置有宽度调节键，按下宽度调节键，则控制器控制电动伸
缩杆延长，使可压缩板43压缩，类似于距离键的工作原理，假如宽度调节键为一档，则压缩板43压缩0.2mm，假如距离键为二档，则压缩板43压缩0.4mm，以此类推，可通过操作宽度调节键来调节可压缩板43的宽度。
55.优选的，梳齿板4底部套设有弹性套环46，弹性套环46为橡胶套，其套设在齿状板42、可压缩板43和平板44组成的梳齿板4的底部外部，弹性套环46的位置用于插入凝胶液中，弹性套环46的弹性小于可压缩板43的弹性，则当梳齿板4的宽度缩小，可压缩板43压缩时不会凸出到齿状板42、平板44边缘外。
56.实施例5
57.一种自动电泳梳，与实施例4的自动电泳梳的结构基本相同，区别在于：横杆45不是电动伸缩杆，横向调节装置也不是电动伸缩杆，而是与水平杆5偏心连接的齿轮51，即水平杆5不与齿轮51的中心处连接，而是连接在非中心的位置，并且出厂状态下，二者的连接处位于齿轮51的中心处的正下方，则驱动装置控制齿轮51按照图8所示顺时针转动的时候，一方面在啮合作用下，梳齿板4向下移动，另一方面在偏心连接的作用下，将齿状板42向图8右方向移动，使可压缩板43压缩，最终使梳齿板4的尺寸变小。当则驱动装置控制齿轮51按照图8所示逆时针转动的时候，一方面在啮合作用下，梳齿板4向上移动，另一方面在偏心连接的作用下，将齿状板42向图8左方向移动，使可压缩板43压缩，最终使梳齿板4的尺寸变大。
58.本实施例的横向调节装置不需要设置电动伸缩杆，也不需要设置宽度调节按键，操作简化，节能。
59.实施例6
60.一种处理核酸样品的电泳装置，其包括与实施例1的自动电泳梳的结构，还包括实施例1所述的电泳槽1、电泳仪电源2、水平槽11：参见图9，水平槽11内设置有分隔板6，分隔板6的底部设有吸条61，吸条61为橡胶或者其他能够密封液体的材质制备，分隔板6的顶部两端均设有挂耳62，挂耳62可挂接在水平槽11上边缘处。当需要电泳的核酸样品量较少的时候，利用分隔板6将水平槽11分割成多个区域，在特定的区域内倒入凝胶液，则可节约凝胶液的用量，环保。
61.需要说明的是，本发明中未特别提及的部件连接关系均默认采用现有技术，由于其不涉及发明点，且为现有技术普遍应用，故不详述结构连接关系。
62.需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
63.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。