一种核酸提取装置及方法与流程

本发明涉及一种核酸提取装置及方法，涉及核酸提取技术领域。

背景技术

自沃森－克里克的dna双螺旋模型诞生以后，生物学进入到了一个全新的时代，在生物学界，无论是进行病原微生物的检测、物种鉴定，还是进行物种起源、多样性评估及其亲缘关系、系统进化等的研究，首先都需要对核酸进行分离纯化，因此对dna的提取成为生物医药领域甚至农林牧渔等领域内所有学科进行科学研究的基础。而能否提取出高质量的核酸则是核酸分子生物学试验中的关键，提取方法的灵敏度、特异性也将直接关系到后续试验的成败。

磁棒法，即通过磁珠的转移来实现核酸的分离纯化，一般通过仪器里磁棒的运动，来实现磁珠从样本裂解液/结合液到洗涤液，再到洗脱液的转移，从而自动完成核酸分离与纯化的全过程。现有的核酸提取技术方案，不能实现自动连续的加样、加试剂、孵育和提取等过程，无法实现对吸头的消毒，通常需要在多个分离的设备之间进行核酸提取，整体提取效率低，不能达到加样提取全自动化。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种核酸提取装置及方法，基于现有的自动化控制技术，能够实现连续自动加样、加试剂、转移、孵育和提取动作，同时还能实现对使用后的吸头消毒，提取效率高。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种核酸提取装置，所述提取装置包括框架，所述框架底端连接有基座，基座上设有扫码机构，所述框架中部连接有贯穿轨道，所述贯穿轨道上连接有横梁臂，所述横梁臂的一侧连接有夹持机构，横梁臂的另外一侧连接有加样机构，所述夹持机构沿所述横梁臂进行y向移动，夹持机构自身进行z向移动，所述加样机构沿所述横梁臂进行y向移动，加样机构自身进行z向移动；所述基座的上端面前侧设有针载架，针载架一侧设有洗针架，洗针架一侧设有试剂载架，试剂载架一侧设有样本载架，样本载架一侧设有恒温载架，恒温载架一侧设有深孔板载架，深孔板载架一侧设有pcr孵育箱，基座的上端面后侧连接有若干提取机构；所述横梁臂通过所述贯穿轨道带动所述夹持机构和加样机构x向移动于所述针载架、洗针架、试剂载架、样本载架、恒温载架、深孔板载架和pcr孵育箱的上方。

作为核酸提取装置的优选方案，所述框架中部连接有固定横梁，所述固定横梁和所述贯穿轨道在所述框架上呈口字型分布，固定横梁内侧连接有紫外杀菌灯。固定横梁与贯穿轨道共同组接框架提高框架的结构强度，同时固定横梁内侧的紫外杀菌灯能够为核酸提取装置进行杀菌消毒。

作为核酸提取装置的优选方案，所述横梁臂上端连接有第一y向滑轨，加样机构通过第一y向滑轨与所述横梁臂连接，加样机构通过同步带连接有加样y向驱动电机，加样y向驱动电机通过同步带驱动加样机构沿横梁臂上端的第一y向滑轨运动；所述横梁臂上端连接有第二y向滑轨，第二y向滑轨与第一y向滑轨平行排列，夹持机构通过第二y向滑轨与所述横梁臂连接，夹持机构通过同步带连接有夹持y向驱动电机。夹持y向驱动电机通过同步带驱动夹持机构沿横梁臂上端的第二y向滑轨运动。

作为核酸提取装置的优选方案，所述加样机构包括加样z向驱动电机，所述加样z向驱动电机连接有加样z向驱动螺杆，加样z向驱动螺杆连接有注射联动座，注射联动座经加样缸体连接有加样泵，所述加样泵连接有加样针。加样z向驱动电机通过加样z向驱动螺杆驱动注射联动座上下运动，注射联动座带动加样缸体通过加样泵实现加样针的加样。

作为核酸提取装置的优选方案，所述夹持机构包括夹持z向电机，所述夹持z向电机连接有夹持z向螺杆，所述夹持z向螺杆上套设有转接板，所述转接板下端连接有移动底板，所述移动底板下方连接有抓取固定座，所述抓取固定座上端连接有抓取电机，所述抓取电机通过同步带连接有t型丝杆，所述t型丝杆上套设有手指连接座，所述手指连接座连接有夹持手指。夹持z向电机通过夹持z向螺杆带动转接板，转接板带动移动底板上下移动，抓取电机通过同步带驱动t型丝杆上的手指连接座运动，从而实现夹持手指的张开和闭合动作的完成。

作为核酸提取装置的优选方案，所述提取机构包括提取基座、防污盖、提取载架、电机固定板、磁棒固定针、固定针架、磁棒套和磁棒套架，提取基座两侧形成有第一滑动条孔，防污盖穿过所述第一滑动条孔运动于所述提取基座上方；所述第一滑动条孔内侧的提取基座上形成有第二滑动条孔，提取载架穿过所述第二滑动条孔运动于所述提取基座上方并处于所述防污盖的下方，提取载架下方连接有加热组件和振动组件；提取基座后侧通过滑轨连接所述电机固定板；所述电机固定板上端通过同步带连接所述固定针架和磁棒套架，电机固定板下端通过同步带连接有提取x向电机，所述磁棒固定针连接在所述固定针架下端，所述磁棒套连接在所述磁棒套架下端。

作为核酸提取装置的优选方案，所述防污盖通过同步带连接有防污驱动电机，所述防污驱动电机连接在所述提取基座下方；所述提取载架通过同步带连接有载架电机，所述载架电机连接在所述提取基座下方；所述固定针架通过同步带连接有针架z向电机；所述磁棒套架通过同步带连接有磁棒套z向电机。防污盖在防污驱动电机的驱动下，能够沿提取基座上的第一滑动条孔运动，同时提取载架在载架电机的带动下能够沿提取基座上的第二滑动条孔运动，从而实现提取载架出入于防污盖的下方，防止提取载架上的样本被污染。

作为核酸提取装置的优选方案，所述磁棒固定针采用单列或双列，所述磁棒套采用单列或双列，所述固定针架位于所述磁棒套架的上方，固定针架带动所述磁棒固定针出入所述磁棒套中。

作为核酸提取装置的优选方案，所述洗针架包括脱针挡板，所述脱针挡板内部形成有消毒槽，所述消毒槽上端连接有脱针盖板，所述脱针盖板上形成有脱针槽。消毒槽可以盛放消毒液，通过消毒槽对使用过的吸头消毒，同时通过脱针槽将吸头脱掉。

本发明还提供一种核酸提取方法，所述提取方法采用上述的提取装置，所述提取方法包括以下步骤：

步骤一：将待提取的样品放入样本载架中，将样本载架推入基座的过程中扫码机构进行扫描记录；

步骤二：夹持机构将放在深孔板载架内的深孔板抓入提取机构的提取载架内，然后加样机构移动至针载架处装载吸头，通过吸头将样本载架内的样本加入放在提取载架内的深孔板相应的孔内；

步骤三：加样机构通过吸头将试剂载架内的试剂加入放在提取载架内的深孔板相应的孔内，提取机构进行加热震动，同时通过磁棒固定针和磁棒套进行提取；

步骤四：提取完成后，加样机构将提取完成的dna加入另一个深孔板内，然后夹持机构将有dna的深孔板放入pcr孵育箱内，控制孵育箱内温度85℃，孵育30min后，由夹持机构将深孔板再次放入提取载架内，再次提纯dna；

步骤五：加样机构移动至洗针架，经过洗针载架的消毒槽消毒后再通过脱针槽进行脱针。

本发明框架中部连接有贯穿轨道，贯穿轨道上连接有横梁臂，横梁臂的一侧连接有夹持机构，横梁臂的另外一侧连接有加样机构，夹持机构沿横梁臂进行y向移动，夹持机构自身进行z向移动，加样机构沿横梁臂进行y向移动，加样机构自身进行z向移动；基座的上端面前侧设有针载架，针载架一侧设有洗针架，洗针架一侧设有试剂载架，试剂载架一侧设有样本载架，样本载架一侧设有恒温载架，恒温载架一侧设有深孔板载架，深孔板载架一侧设有pcr孵育箱，基座的上端面后侧连接有若干提取机构；横梁臂通过贯穿轨道带动夹持机构和加样机构x向移动于针载架、洗针架、试剂载架、样本载架、恒温载架、深孔板载架和pcr孵育箱的上方。本发明基于现有的自动化控制技术，能够实现连续自动加样、加试剂、转移、孵育和提取动作，同时还能实现对使用后的吸头消毒，提取效率高，精度高。

附图说明

图1为实施例中核酸提取装置结构示意图；

图2为实施例中重点示意内部结构的核酸提取装置结构示意图；

图3为实施例中基座上端面的结构示意图；

图4为实施例中横梁臂与加样机构示意图；

图5为实施例中横梁臂与夹持机构示意图；

图6为实施例中提取机构示意图；

图7为核酸提取方法流程图；

其中，1、框架；2、基座；3、扫码机构；4、贯穿轨道；5、横梁臂；6、夹持机构；7、加样机构；8、针载架；9、洗针架；10、试剂载架；11、样本载架；12、恒温载架；13、深孔板载架；14、pcr孵育箱；15、提取机构；16、固定横梁；17、紫外杀菌灯；18、第一y向滑轨；19、加样y向驱动电机；20、第二y向滑轨；21、夹持y向驱动电机；22、加样z向驱动电机；23、加样z向驱动螺杆；24、注射联动座；25、加样缸体；26、加样泵；27、加样针；28、夹持z向电机；29、夹持z向螺杆；30、转接板；31、移动底板；32、抓取固定座；33、抓取电机；34、t型丝杆；35、手指连接座；36、夹持手指；37、提取基座；38、防污盖；39、提取载架；40、电机固定板；41、磁棒固定针；42、固定针架；43、磁棒套；44、磁棒套架；45、第一滑动条孔；46、第二滑动条孔；47、提取x向电机；48、防污驱动电机；49、载架电机；50、针架z向电机；51、磁棒套z向电机；52、脱针挡板；53、消毒槽；54、脱针盖板；55、脱针槽。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种核酸提取装置，所述提取装置包括框架1，所述框架1底端连接有基座2，基座2上设有扫码机构3，所述框架1中部连接有贯穿轨道4，所述贯穿轨道4上连接有横梁臂5，所述横梁臂5的一侧连接有夹持机构6，横梁臂5的另外一侧连接有加样机构7，所述夹持机构6沿所述横梁臂5进行y向移动，夹持机构6自身进行z向移动，所述加样机构7沿所述横梁臂5进行y向移动，加样机构7自身进行z向移动；所述基座2的上端面前侧设有针载架8，针载架8一侧设有洗针架9，洗针架9一侧设有试剂载架10，试剂载架10一侧设有样本载架11，样本载架11一侧设有恒温载架12，恒温载架12一侧设有深孔板载架13，深孔板载架13一侧设有pcr孵育箱14，基座2的上端面后侧连接有若干提取机构15；所述横梁臂5通过所述贯穿轨道4带动所述夹持机构6和加样机构7实现x向移动于所述针载架8、洗针架9、试剂载架10、样本载架11、恒温载架12、深孔板载架13和pcr孵育箱14的上方。

核酸提取装置的一个实施例中，所述框架1中部连接有固定横梁16，所述固定横梁16和所述贯穿轨道4在所述框架1上呈口字型分布，固定横梁16内侧连接有紫外杀菌灯17。固定横梁16与贯穿轨道4共同组接框架1提高框架1的结构强度，同时固定横梁16内侧的紫外杀菌灯17能够为核酸提取装置进行杀菌消毒。

核酸提取装置的一个实施例中，所述横梁臂5上端连接有第一y向滑轨18，加样机构7通过第一y向滑轨18与所述横梁臂5连接，加样机构7通过同步带连接有加样y向驱动电机19，加样y向驱动电机19通过同步带驱动加样机构7沿横梁臂5上端的第一y向滑轨18运动；所述横梁臂5上端连接有第二y向滑轨20，第二y向滑轨20与第一y向滑轨18平行排列，夹持机构6通过第二y向滑轨20与所述横梁臂5连接，夹持机构6通过同步带连接有夹持y向驱动电机21。夹持y向驱动电机21通过同步带驱动夹持机构6沿横梁臂5上端的第二y向滑轨20运动。

核酸提取装置的一个实施例中，所述加样机构7包括加样z向驱动电机22，所述加样z向驱动电机22连接有加样z向驱动螺杆23，加样z向驱动螺杆23连接有注射联动座24，注射联动座24经加样缸体25连接有加样泵26，所述加样泵26连接有加样针27。加样z向驱动电机22通过加样z向驱动螺杆23驱动注射联动座24上下运动，注射联动座24带动加样缸体25通过加样泵26实现加样针27的加样。

核酸提取装置的一个实施例中，所述夹持机构6包括夹持z向电机28，所述夹持z向电机28连接有夹持z向螺杆29，所述夹持z向螺杆29上套设有转接板30，所述转接板30下端连接有移动底板31，所述移动底板31下方连接有抓取固定座32，所述抓取固定座32上端连接有抓取电机33，所述抓取电机33通过同步带连接有t型丝杆34，所述t型丝杆34上套设有手指连接座35，所述手指连接座35连接有夹持手指36。夹持z向电机28通过夹持z向螺杆29带动转接板30，转接板30带动移动底板31上下移动，抓取电机33通过同步带驱动t型丝杆34上的手指连接座35运动，从而实现夹持手指36的张开和闭合动作的完成。

核酸提取装置的一个实施例中，所述提取机构15包括提取基座37、防污盖38、提取载架39、电机固定板40、磁棒固定针41、固定针架42、磁棒套43和磁棒套架44，提取基座37两侧形成有第一滑动条孔45，防污盖38穿过所述第一滑动条孔45运动于所述提取基座37上方；所述第一滑动条孔45内侧的提取基座37上形成有第二滑动条孔46，提取载架39穿过所述第二滑动条孔46运动于所述提取基座37上方并处于所述防污盖38的下方，提取载架39下方连接有加热组件和振动组件(现有技术)；提取基座37后侧通过滑轨连接所述电机固定板40；所述电机固定板40上端通过同步带连接所述固定针架42和磁棒套架44，电机固定板40下端通过同步带连接有提取x向电机47，所述磁棒固定针41连接在所述固定针架42下端，所述磁棒套43连接在所述磁棒套架44下端。

核酸提取装置的一个实施例中，所述防污盖38通过同步带连接有防污驱动电机48，所述防污驱动电机48连接在所述提取基座37下方；所述提取载架39通过同步带连接有载架电机49，所述载架电机49连接在所述提取基座37下方；所述固定针架42通过同步带连接有针架z向电机50；所述磁棒套架44通过同步带连接有磁棒套z向电机51。防污盖38在防污驱动电机48的驱动下，能够沿提取基座37上的第一滑动条孔45运动，同时提取载架39在载架电机49的带动下能够沿提取基座37上的第二滑动条孔46运动，从而实现提取载架39出入于防污盖38的下方，防止提取载架39上的样本被污染。

核酸提取装置的一个实施例中，所述磁棒固定针41采用单列或双列，所述磁棒套43采用单列或双列，所述固定针架42位于所述磁棒套架44的上方，针架z向电机50能够使固定针架42带动所述磁棒固定针41出入所述磁棒套43中。磁棒套z向电机51同样能实现所述磁棒套43与磁棒固定针41分离。

核酸提取装置的一个实施例中，所述洗针架9包括脱针挡板52，所述脱针挡板52内部形成有消毒槽53，所述消毒槽53上端连接有脱针盖板54，所述脱针盖板54上形成有脱针槽55。消毒槽53可以盛放消毒液，通过消毒槽53对使用过的吸头消毒，同时通过脱针槽55将吸头脱掉。

参见图7，本发明还提供一种核酸提取方法，所述提取方法采用上述的提取装置，所述提取方法包括以下步骤：

s1：将待提取的样品放入样本载架11中，将样本载架11推入基座2的过程中扫码机构3进行扫描记录；

s2：夹持机构6将放在深孔板载架13内的深孔板抓入提取机构15的提取载架39内，然后加样机构7移动至针载架8处装载吸头，通过吸头将样本载架11内的样本加入放在提取载架39内的深孔板相应的孔内；

s3：加样机构7通过吸头将试剂载架10内的试剂加入放在提取载架39内的深孔板相应的孔内，提取机构15进行加热震动，同时通过磁棒固定针41和磁棒套43进行提取；

s4：提取完成后，加样机构7将提取完成的dna加入另一个深孔板内，然后夹持机构6将有dna的深孔板放入pcr孵育箱14内，控制孵育箱内温度85℃，孵育30min后，由夹持机构6将深孔板再次放入提取载架39内，再次提纯dna；

s5：加样机构7移动至洗针架9，经过洗针载架8的消毒槽53消毒后再通过脱针槽55进行脱针。

本发明框架1中部连接有贯穿轨道4，贯穿轨道4上连接有横梁臂5，横梁臂5的一侧连接有夹持机构6，横梁臂5的另外一侧连接有加样机构7，夹持机构6沿横梁臂5进行y向移动，夹持机构6自身进行z向移动，加样机构7沿横梁臂5进行y向移动，加样机构7自身进行z向移动；基座2的上端面前侧设有针载架8，针载架8一侧设有洗针架9，洗针架9一侧设有试剂载架10，试剂载架10一侧设有样本载架11，样本载架11一侧设有恒温载架12，恒温载架12一侧设有深孔板载架13，深孔板载架13一侧设有pcr孵育箱14，基座2的上端面后侧连接有若干提取机构15；横梁臂5通过贯穿轨道4带动夹持机构6和加样机构7x向移动于针载架8、洗针架9、试剂载架10、样本载架11、恒温载架12、深孔板载架13和pcr孵育箱14的上方。其中，加样y向驱动电机通过同步带驱动加样机构7沿横梁臂5上端的第一y向滑轨18运动，夹持y向驱动电机21通过同步带驱动夹持机构6沿横梁臂5上端的第二y向滑轨20运动。加样z向驱动电机22通过加样z向驱动螺杆23驱动注射联动座24上下运动，注射联动座24带动加样缸体25通过加样泵26实现加样针27的加样。防污盖38在防污驱动电机48的驱动下，能够沿提取基座37上的第一滑动条孔45运动，同时提取载架39在载架电机49的带动下能够沿提取基座37上的第二滑动条孔46运动，从而实现提取载架39出入于防污盖38的下方，防止提取载架39上的样本被污染。本发明的消毒槽53可以盛放消毒液，通过消毒槽53对使用过的吸头消毒，同时通过脱针槽55将吸头脱掉。本发明基于现有的自动化控制技术，能够实现连续自动加样、加试剂、转移、孵育和提取动作，同时还能实现对使用后的吸头消毒，提取效率高，精度高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。