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CN110272808B - 一种核酸提取系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核酸提取系统，属于实验仪器领域。所述核酸提取系统包括：核酸提取板和并排设置的移液装置与正压装置，所述移液装置包括：输液器、输液器安装架、输液器驱动单元和多个输液单元，每个所述输液单元均包括：试剂供应器和试剂流量控制器；所述正压装置包括：堵头、通气管、正压提供器和正压驱动装置。该核酸提取系统提取核酸时效率高、成本低。

Description

一种核酸提取系统
技术领域
本发明涉及实验仪器领域，特别涉及一种核酸提取系统。
背景技术
在磁珠法或柱式法自动化提取或纯化核酸时，需要借助自动移液工作站、离心机或负压机中的至少一种。现有核酸提取或纯化的过程包括：细胞裂解、吸附核酸、清洗核酸和洗脱核酸。在该过程中，通过自动移液工作站借助移液吸头将提取或纯化核酸的5-6种化学试剂或转移至离心管使细胞裂解、或转移至吸附柱清洗和洗脱核酸，并通过自动移液工作站将离心管和吸附柱转移至离心机内，通过离心作用使离心管内的固相杂物沉淀，通过离心机或负压机使吸附柱内的液体通过膜的阻力下流达到清洗和洗脱膜上核酸的作用。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有的核酸提取或纯化时，使用自动移液工作站移液时动作缓慢、耗时长且成本高，例如每次转移1种溶液的过程是：精准对准移液吸头后提起，移动至试剂盆吸液，移动至离心管或吸附柱或96孔板上的每个孔的上口处释放试剂并不断吸取和释放液体以混匀液体，移动至垃圾箱弃掉吸头。如果要转移提取或纯化核酸的6种试剂那时间需要的则更长。另外、移液时不仅需要移液吸头的数量多且质量要求也高，否则吸头将无法被精准地插入提取和吸液，这样就增加了移液的成本，一般在高通量提取纯化核酸时需要至少向一个96孔板内转移6种溶液就需要6盒共576个高质量的吸头，故在核酸提取或纯化时采用这种移液方式效率低且成本高。同时，在使用离心机时，需要将离心管和吸附柱反复地放入离心机中离心，离心后再取出，这样的重复操作过程繁琐且耗时长。为了减少使用离心机，也可以采用负压机，具体地，将吸附柱插到一个与负压机相连的负压箱上，通过负压力使吸附柱内的清洗液流入负压箱内的废液盆内。但是，利用负压机时，由于废液盆的阻挡，降低了负压机的吸力使得负压机提供的负压力不够强，而且目前实验用的负压机所产生的负压力均不强，故在核酸提取过程中负压机只能用在清洗这个步骤，而不能用在整个过程中，这使得提取或纯化核酸的方法仍存在过程繁琐、耗时长且效率低下的问题。
发明内容
为了解决现有技术中自动移液工作站配合离心机或负压机提取核酸时工作效率低且成本高的问题，本发明实施例提供了一种核酸提取系统。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种核酸提取系统，所述核酸提取系统包括：安装架、核酸提取板和并排设置的移液装置与正压装置，
所述移液装置包括：输液器、输液器安装架、输液器驱动单元和多个输液单元，所述输液器包括与所述多个输液单元一一对应的密封腔，各所述密封腔并排安装在一起，每个所述密封腔的底部均安装有针头，每个所述针头分别与各自对应的所述密封腔连通，所述输液器安装在所述输液器安装架的底部，所述输液器驱动单元固定在所述安装架上，所述输液器驱动单元被配置为通过所述输液器安装架驱动所述输液器上下移动；
每个所述输液单元均包括：试剂供应器和试剂流量控制器，对于任一个所述输液单元，所述试剂供应器的出液口与所述试剂流量控制器的进液口连通，所述试剂流量控制器的出液口与每个所述密封腔连通；
所述正压装置包括：堵头、通气管、正压提供器和正压驱动装置，所述堵头上开设有通气管连通孔，所述通气管的一端与所述通气管连通孔密封连通，所述通气管的另一端与所述正压提供器的出气口密封连通，所述正压驱动装置固定在所述安装架上，所述正压驱动装置被配置为驱动所述正压提供器上下移动；
所述核酸提取板上设置有多个核酸提取柱，所述多个核酸提取柱对应布置在所述针头或所述堵头的下方，每个所述核酸提取柱的进液口上均设置有与所述堵头密封配合的密封垫，所述核酸提取柱与对应的所述堵头可拆卸密封连接。
具体地，所述核酸提取系统还包括：混匀板、混匀板安装架和混匀板驱动装置，所述混匀板安装架固定在所述安装架上，所述混匀板驱动装置驱动安装在所述混匀板安装架上，所述混匀板安装在所述混匀板安装架的底部，所述混匀板的底部设置有与所述多个核酸提取柱一一对应的混匀棒，所述混匀板驱动装置被配置为通过所述混匀板安装架驱动所述混匀棒在所述核酸提取柱内上下移动。
进一步地，所述核酸提取系统还包括：第一隔板和第一隔板驱动装置，所述第一隔板布置在所述混匀棒与所述核酸提取板之间，所述第一隔板驱动装置固定在所述安装架上，且所述第一隔板驱动装置被配置为驱动所述第一隔板在所述混匀棒的下方水平移动。
进一步地，所述核酸提取柱包括：过滤柱，所述过滤柱包括可破部件和多个过滤件，所述可破部件布置在所述核酸提取柱的进液口与所述核酸提取柱的出液口之间，并固定在所述核酸纯化柱上，所述可破部件上设置有凹槽，所述混匀棒的底部为用于捅破所述凹槽的锥型结构，所述混匀棒上套设有混匀片，所述混匀片的外径小于所述核酸提取柱的内径，所述多个过滤件布置在所述可破部件和所述核酸提取柱的出液口之间，并分别固定在所述核酸提取柱的内壁上，每个所述过滤件上均开设有多个过滤微孔，相邻的两个所述过滤件中，靠近所述过滤柱的进液口的所述过滤件的过滤微孔的孔径大于靠近所述过滤柱的出液口的所述过滤件的过滤微孔的孔径。
进一步地，所述核酸提取柱包括：吸附柱，所述吸附柱包括可破部件和吸附膜，所述吸附膜覆盖在所述核酸提取柱的进液口上，所述可破部件布置在所述核酸提取柱的进液口与所述吸附膜之间，并固定在所述核酸纯化柱的内壁上，所述可破部件上设置有凹槽，所述混匀板的底部为用于捅破所述凹槽的锥型结构，所述混匀板上套设有混匀片，所述混匀片的外径小于所述核酸提取柱的内径。
进一步地，所述核酸提取系统还包括：第一滑轨，所述混匀板与所述移液装置和所述正压装置并排布置，所述第一滑轨沿所述混匀板、所述移液装置和所述正压装置布置的方向设置在所述安装架上，所述第一滑轨对应设置在所述混匀棒、所述输液器和所述堵头的下方，所述核酸提取板滑动设置在所述第一滑轨上。
进一步地，所述核酸提取系统还包括：核酸收集板、升降装置和限位卡框和限位卡框驱动装置，限位卡框滑动安装在所述第一滑轨上，所述升降装置布置在所述第一滑轨的下方，所述升降装置包括升降电机、升降装置丝杆、升降装置丝母、升降限位板、升降板和用于滑动支撑所述核酸收集板的第二滑轨，所述升降电机固定在所述安装架上，所述升降装置丝杆与所述升降电机的输出轴传动连接，所述升降装置丝母套设在所述升降装置丝杆上，所述升降限位板上开设有升降卡槽，所述升降板卡装在所述升降卡槽内，所述升降装置丝母穿过所述升降限位板与所述升降板的底面固定连接，所述核酸收集板布置在所述升降板的顶面上，所述第二滑轨与所述升降限位板的顶面齐平并与所述第一滑轨平行布置，
所述限位卡框驱动装置包括：皮带、皮带轮、固定杆和固定在所述安装架上的电机，所述固定杆固定在所述第一滑轨的侧壁上，所述皮带轮为两个，两个所述皮带轮分别安装在所述电机的输出轴和所述固定杆上，所述皮带套装在两个所述皮带轮上，且所述皮带与所述第一滑轨平行布置，所述限位卡框固定在所述皮带上，所述限位卡框的顶面上设置有用于卡装所述核酸提取板的第一卡槽，所述核酸提取板布置在所述第一卡槽内，所述限位卡框的底面上设置有用于卡装所述核酸收集板的第二卡槽，在核酸被洗脱前，所述核酸收集板通过所述升降装置卡装在所述第二卡槽上，所述核酸收集板上设置有与所述核酸提取柱一一对应的核酸收集管。
具体地，所述核酸提取系统还包括：夹取所述核酸提取板的夹取框架和夹取驱动装置，所述夹取框架的底部对应所述核酸提取板的边沿可转动设置有卡爪，所述卡爪与所述夹取框架之间设置有用于所述卡爪复位的复位弹簧，所述夹取驱动装置固定在所述安装架上，且所述夹取驱动装置被配置为驱动所述夹取框架上下移动。
进一步地，所述核酸提取系统还包括：第二隔板和第二隔板驱动装置，所述第二隔板布置在所述卡爪的下方，所述第二隔板驱动装置固定在所述安装架上，且所述第二隔板驱动装置被配置为驱动所述第二隔板在所述卡爪的下方水平移动。
具体地，所述正压提供器的侧壁上安装有液位检测装置。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的核酸提取系统，通过试剂流量控制器控制每个输液单元的输液情况，当需要某个试剂供应器内的化学试剂输出时，通过试剂流量控制器使化学试剂能定时定量地由试剂供应器运送至输液器的密封腔内，并通过针头实现高压输出，这使得本实施例提供的核酸提取系统不需要使用移液工作站和移液吸头，进而提高了移液速度、效率和降低了成本。同时，通过堵头与核酸提取柱密封连通，利用正压提供器向核酸提取柱内通入高压气体，使核酸提取柱内的液体能够快速通过并流出，从而进一步提高了核酸提取效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的核酸提取系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的输液器的结构示意图；
图3本发明实施例提供的正压装置的结构示意图；
图4本发明实施例提供的第一隔板和第一隔板驱动装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的混匀棒配合吸附柱的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的混匀棒配合过滤柱的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的升降装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的限位卡框驱动装置及限位卡框的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的输液器驱动单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例
本发明实施例提供了一种核酸提取系统，如图1所示，该核酸提取系统包括：安装架13、核酸提取板1和并排设置的移液装置与正压装置7。
该移液装置包括：输液器3、输液器安装架3a、输液器驱动单元3b和多个输液单元，结合图2，输液器3包括与多个输液单元一一对应的密封腔5，各密封腔5并排安装在一起，每个密封腔5的底部均安装有针头6，每个针头6分别与各自对应的密封腔5连通，输液器3安装在输液器安装架3a的底部，输液器驱动单元3b固定在安装架13上，输液器驱动单元3b被配置为通过输液器安装架3a驱动输液器3上下移动。
每个输液单元均包括：试剂供应器8和试剂流量控制器9，对于任一个输液单元，试剂供应器8的出液口与试剂流量控制器9的进液口连通，试剂流量控制器9的出液口与每个密封腔5连通。在实现时，试剂供应器8的出液口与试剂流量控制器9的进液口通过试剂输出管连通，试剂流量控制器9的出液口与每个密封腔5也通过试剂输出管连通，试剂输出管可以为橡胶软管。橡胶软管具有一定的柔性，能够适应不同位置的试剂供应器8、试剂流量控制器9和密封腔5，从而可以合理排布试剂供应器8、试剂流量控制器9和密封腔5，缩小核酸提取系统的体积。在本实施例中，每个密封腔5的底部均安装有8个针头6，且8个针头6并排布置。试剂供应器8内可以设置有水位报警器(图中未示)，当试剂供应器8内的试剂快要用完时，水位报警器可提醒操作者及时向试剂供应器8中补充试剂。
如图3所示，正压装置7包括：堵头10、正压提供器12和正压驱动装置7a，堵头10上开设有通气管连通孔，正压提供器12的出气口通过通气管连通孔与堵头10密封连通，正压驱动装置7a固定在安装架13上，正压驱动装置7a被配置为驱动正压提供器12上下移动。正压提供器12提供的压强可以为100kPa以上。正压提供装置12可以为空气压缩泵、活塞泵、隔膜泵或液氮瓶。在本实施例中，正压装置7可以为多个，多个正压装置7并排设置。
再次参见图1，核酸提取板1上设置有多个核酸提取柱1a，多个核酸提取柱1a对应布置在针头6或堵头10的下方，多个核酸提取柱1a的进液口上设置有与堵头10密封配合的密封垫11，多个核酸提取柱1a与堵头10可拆卸密封连接。在本实施例中，核酸提取柱1a可以为96个，在实现时可以采用96孔板，堵头10则可以为多个，每个堵头10分别通过通气管连通孔与正压提供器12的出气口连通，多个堵头10可以与多个核酸提取柱1a一一对应布置。
下面简单介绍一下本发明的工作原理：
由人工将提取或纯化核酸的5～6种化学试剂转入到不同的试剂供应器8中。化学试剂由试剂供应器8的出液口流至试剂流量控制器9的进液口处，化学试剂可通过试剂流量控制器9运送至输液器3的密封腔5内，通过多个试剂流量控制器9分别控制不同密封腔5上的针头6的出液量或启动停止出液操作。将核酸提取板1移动至对应的针头6下方准备向核酸提取柱1a内加液时，可以通过输液器驱动单元3b驱动输液器3向下移动至核酸提取柱1a的上方进行加液，当加液完毕后，可以再次通过输液器驱动单元3b驱动输液器3向上移动，使针头6远离核酸提取柱1a，并进行后续的正压操作，将核酸提取板1移动至堵头10的下方，通过正压驱动装置7a驱动正压提供器12向下移动，进而实现将堵头10密封安装在对应的核酸提取柱1a的进液口上，启动正压提供器12，正压装置7能够提供高压气体，高压气体通过作用在溶液(该溶液包括待提取的核酸溶液或化学试剂)的表面上，由于正压装置7提供的高压直接作用在每个核酸提取柱1a内的溶液表面，使得溶液能够快速通过核酸提取柱1a并流出，正压完毕后，通过正压驱动装置7a驱动正压提供器12向上移动，使堵头10与核酸提取柱1a的进液口分离。
在移液过程中，当同一密封腔5内需要转移不同的化学试剂时，可以事先将化学试剂所流经的某条通路清晰干净，具体方法可以包括：在试剂供应器8内多次装入大量的纯净水，并通过针头6高压输出，在大量纯净水高压输出的过程中实现了通路的清洗。
具体地，该核酸提取系统还可以包括：混匀板14、混匀板安装架14a和混匀板驱动装置14b，混匀板安装架14a固定在安装架13上，混匀板驱动装置14b驱动安装在混匀板安装架14a上，混匀板14安装在混匀板安装架14a的底部，混匀板14的底部设置有与多个核酸提取柱1a一一对应的混匀棒4，混匀板驱动装置14b被配置为通过混匀板安装架14a驱动混匀棒4在核酸提取柱1a内上下移动。当核酸提取板1移动至混匀板14的下方时，混匀板14通过上下移动，使得核酸提取板1中的溶液能够混匀。
进一步地，结合图1和图4所示，该核酸提取系统还可以包括：第一隔板17和第一隔板驱动装置17a，第一隔板17布置在混匀棒4与核酸提取板1之间，第一隔板驱动装置17a固定在安装架13上，且第一隔板驱动装置17a被配置为驱动第一隔板17在混匀棒4的下方水平移动。通过混匀板14将核酸提取板1内的溶液混匀后，少量溶液有可能会残留在混匀棒4上，通过第一隔板驱动装置17a将第一隔板17伸出，使混匀棒4上滴落的溶液落在第一隔板17上，从而防止核酸提取板1在移动过程，混匀棒4上残留的溶液滴落到核酸提取板1的其它孔内，避免核酸提取过程中的污染问题，当需要再次进行混匀操作时，则通过第一隔板驱动装置17a将第一隔板17缩回。
进一步地，图5为本发明实施例提供的吸附柱的结构示意图。如图5所示，核酸提取柱1a可以包括：吸附柱，吸附柱包括可破部件19和吸附膜27，吸附膜27覆盖在核酸提取柱1a的进液口上，可破部件19布置在核酸提取柱1a的进液口与吸附膜27之间，并固定在核酸纯化柱1a的内壁上，可破部件19上设置有凹槽19a，混匀棒4的底部为用于捅破凹槽19a的锥型结构，混匀棒4上套设有混匀片16a，混匀片16a的外径小于核酸提取柱1a的内径。在实现时，混匀片16a可以设置在混匀棒4的下部。凹槽19a可以包括环形槽和多个条形凹槽，环形槽布置在可破部件19的中心，多个条形凹槽设置在环形槽与可破部件19的外壁之间，并沿可破部件19的半径布置。当提取质粒DNA时，可以采用吸附柱进行。同时，核酸提取柱1a内有可破部件19，当可破部件19在核酸提取柱1a里未被捅破时可以使核酸提取柱1a配合可破部件19作为试管(底部无出水口)，用于载留液体，使各种化学试剂在此互相发生化学反应。当可破部件19在核酸提取柱1a内里被捅破后将液体能够通过可破部件19流出，使其具有核酸提取纯化柱的功能，这样可以避免在核酸提取过程中既要使用试管又要使用核酸提取纯化柱，从而达到了提高转移液体速度和降低成本的作用。
进一步地，图6为本发明实施例提供的过滤柱的结构示意图。如图6所示，核酸提取柱1包括：过滤柱，过滤柱包括可破部件19和多个过滤件20。可破部件19布置在核酸提取柱1a的进液口与核酸提取柱1a的出液口之间，并固定在核酸纯化柱1a上，可破部件19上设置有凹槽19a，混匀棒4的底部为用于捅破凹槽19a的锥型结构，混匀棒4上套设有混匀片16a，混匀片16a的外径小于核酸提取柱1a的内径，多个过滤件20布置在可破部件19和核酸提取柱1a的出液口之间，并分别固定在核酸提取柱1a的内壁上，每个过滤件20上均开设有多个过滤微孔，相邻的两个过滤件20中，靠近过滤柱的进液口的过滤件20的过滤微孔的孔径大于靠近过滤柱的出液口的过滤件20的过滤微孔的孔径。
在本实施例中，每个过滤件20的多个过滤微孔的孔径相等。这样能够保证溶液均匀地流过过滤微孔，从而保证过滤效果。
进一步地，多个过滤件20可以包括：第一过滤件20a、第二过滤件20b、第三过滤件20c、第四过滤件20d和第五过滤件20e中的至少三个，第一过滤件20a上开设有多个第一过滤微孔，多个第一过滤微孔的孔径均为20～25μm，第二过滤件20b上开设有多个第二过滤微孔，多个第二过滤微孔的孔径均为16～19μm，第三过滤件20c上开设有多个第三过滤微孔，多个第三过滤微孔的孔径均为10～15μm，第四过滤件20d上开设有多个第四过滤微孔，多个第四过滤微孔的孔径均为5～9μm，第五过滤件20e上开设有多个第五过滤微孔，多个第五过滤微孔的孔径均为1～4μm。设置多个孔径不同的过滤件20，且孔径可根据待过滤的溶液中固相物质的大小及质粒的大小进行调整，从而保证固相物质均能够被过滤，且质粒能够顺利流出。
进一步地，多个过滤件20包括：第一过滤件20a、第二过滤件20b、第三过滤件20c、第四过滤件20d和第五过滤件20e，多个第一过滤微孔的孔径均为22μm，多个第二过滤微孔的孔径均为18μm，多个第三过滤微孔的孔径均为13μm，多个第四过滤微孔的孔径均为8μm，多个第五过滤微孔的孔径均为2μm。这样设置能够保证过滤柱的过滤效果。
进一步地，过滤柱还可以包括隔环20f，隔环20f布置在相邻的两个过滤件20之间并固定在过滤柱的内壁上。隔环20f能够保持相邻两个过滤件20之间的间距，从而避免相邻的两个过滤件20贴合在一起影响过滤效率。在本实施例中，隔环20f可以为聚丙烯隔环、聚乙烯隔环或聚四氟乙烯隔环。
过滤件20可以为过滤筛板、过滤膜和过滤棉，且过滤筛板、过滤膜和过滤棉可以配合应用在同一个过滤柱内。
再次参见图3，正压提供器12的侧壁上安装有液位检测装置30。在实现时，液位检测装置30可以为非接触式液位计，具体可以为超声波传感器或红外线传感器。通过液位检测装置30能够监控经过正压装置7作用后的液面高度，当可破部件19捅破后液体经过可破部件19流至过滤件20的上表面处，此时，若待提取纯化的核酸中混有大块杂物(如血块)，则大块物质可能会堵在过滤柱的过滤件20上，使液体不能顺利通过过滤件20，导致大量液体被阻拦在过滤件20的上表面处，导致待提取的核酸不能被完全提取纯化，具体操作时，可将核酸提取柱1a移动至液位检测装置30下方，经过液位检测装置30获知核酸提取柱1a内的液面高度，通过液面高度判断液体是否完全通过过滤件20。正压提供器12的侧壁上还可以设置报警器(图中未示)，报警器与液位检测装置30电连接，如果液体未完全通过滤件20时则可通过报警器发出报警信号。
具体地，该核酸提取系统还可以包括：第一滑轨21，混匀板14与移液装置和正压装置7并排布置，第一滑轨21沿混匀板14、移液装置和正压装置7布置的方向设置在安装架13上，第一滑轨21对应设置在混匀棒4、输液器3和堵头10的下方，核酸提取板1滑动设置在第一滑轨21上。
进一步地，图7为本发明实施例提供的升降装置的结构示意图。如图7所示，该核酸提取系统还可以包括：核酸收集板22、升降装置26和限位卡框23和限位卡框驱动装置。限位卡框23滑动安装在第一滑轨21上。升降装置26布置在第一滑轨21的下方，升降装置26包括升降电机26a、升降装置丝杆26c、升降装置丝母26e、升降限位板26f、升降板和用于滑动支撑核酸收集板22的第二滑轨26g(见图1)，升降电机26a固定在安装架13上，升降装置丝杆26c与升降电机26a的输出轴传动连接，升降装置丝母26e套设在升降装置丝杆26c上，升降限位板26f上开设有升降卡槽26d，升降板布置在升降卡槽26d内并沿着升降卡槽26d移动，升降装置丝母26e穿过升降限位板26f与升降板的底面固定连接，核酸收集板22布置在升降板的顶面上，第二滑轨26g与升降限位板26f的顶面齐平并与第一滑轨21平行布置，将升降板升至升降限位板26f的顶面处，使升降板的高度与升降限位板26f的顶面的高度相同，使得核酸收集板22可以由升降板移动至第二滑轨26g上，并跟随限位卡框23在第二滑轨26g上滑动。
图8为本发明实施例提供的限位卡框及限位卡框驱动装置的结构示意图。如图8所示，限位卡框驱动装置包括：皮带23a、皮带轮23b、固定杆23c和固定在安装架13上的电机23d，固定杆23c固定在第一滑轨21的侧壁上，皮带轮23b为两个，两个皮带轮23b分别安装在电机23d的输出轴和固定杆23c上，皮带23a套装在两个皮带轮23b上，且皮带23a与第一滑轨21平行布置，限位卡框23固定在皮带23a上，限位卡框23的顶面上设置有用于卡装核酸提取板1的第一卡槽，核酸提取板1卡装在第一卡槽内，限位卡框23的底面上设置有用于卡装核酸收集板22的第二卡槽。在核酸被洗脱前，核酸收集板22通过升降装置26的上升运动使核酸收集板22卡装在第二卡槽上，核酸收集板22上设置有与核酸提取柱1a一一对应的核酸收集管22a(见图1)。在实现时，可以采用96孔板作为核酸收集板22。在升降核酸收集板22时，驱动升降电机26a，使升降电机26a带动升降装置丝杆26c转动，升降装置丝母26e沿着升降装置丝杆26c上下移动，升降板跟随升降装置丝母26e在升降限位板26f的升降卡槽26d内上下移动，当升降板的顶面与升降限位板26f的顶面齐平时，核酸收集板22可以卡装在限位卡框23的底部，且核酸收集板22可跟随限位卡框23一起移动，此时，核酸收集板22通过跟随限位卡框23的移动由升降板移动至第二滑轨26g上，同时，核酸收集板22跟随限位卡框23移动至指定位置。
在实现时，第一滑轨21为两根，两根第一滑轨21布置在限位卡框23的两侧，第二滑轨26g也为两根，两根第二滑轨26g布置在核酸收集板22的两侧，且两根第二滑轨26g位于两根第一滑轨21之间。
具体地，如图1所示，该核酸提取系统还可以包括：夹取核酸提取板1的夹取框架24和夹取驱动装置24a，夹取框架24的底部对应核酸提取板1的边沿可转动设置有卡爪24b，卡爪24b与夹取框架24之间设置有用于卡爪24b复位的复位弹簧24c，夹取驱动装置24a固定在安装架13上，且夹取驱动装置24a被配置为驱动夹取框架24上下移动。夹取驱动装置24a能够将夹取框架24整体进行升降，当夹取框架24整体下降时，卡爪24b经过对应的核酸提取板1的边沿后，通过复位弹簧24c复位后，卡在核酸提取板1的边沿底部，这样能够避免使用者手动拿取核酸提取板1，一方面减少了使用者的工作量，另一方面提高了核酸提取系统的自动化程度。在实现时，竖直布置的夹取框架24上可以设置水平轴，卡爪24b安装在水平轴上，同时，为了方便卡爪24b转动，可以在水平轴上设置轴承，卡爪24b安装在轴承上。
在实现时，核酸提取板1为96孔板，卡爪24b可以设置4个，4个卡爪24b分别对应核酸提取板1的四条边设置，这样能够保证核酸提取板1夹取的稳定性，并防止已经被夹取的核酸提取板1脱落。
进一步地，该核酸提取系统还可以包括：第二隔板25和第二隔板驱动装置25a，第二隔板25布置在卡爪24b与核酸提取板1之间，第二隔板驱动装置25a固定在安装架13上，且第二隔板驱动装置25a被配置为驱动第二隔板25在卡爪24b的下方水平移动。当卡爪24b将核酸提取板1夹取后，核酸提取板1上残留的溶液可能会滴出，通过第二隔板驱动装置25a将第二隔板25伸出，伸出的第二隔板25能够承接核酸提取板1滴出的溶液。
本实施例中，如图4所示，第二隔板驱动装置25a的结构与第一隔板驱动装置17a的结构相同，本实施例以第一隔板驱动装置17a的结构为例，介绍一下第二隔板驱动装置17a的具体结构，具体地，第一隔板驱动装置17a包括：隔板驱动电机17b、隔板驱动安装板17c、隔板转动轴17d、隔板皮带17e和隔板安装杆17f，隔板驱动安装板17c固定在安装架13上，隔板驱动电机17b固定在隔板驱动安装板17c的底部上，且隔板驱动电机17b的输出轴和隔板转动轴17d均穿过隔板驱动安装板17c，隔板皮带17e布置在隔板驱动安装板17c的顶面上，且隔板皮带17e分别传动套设在隔板驱动电机17b的输出轴和隔板转动轴17d上，隔板安装杆17f的一端安装在隔板皮带17e上，隔板安装杆17f的另一端安装在第一隔板17的底部。在其它实施例中，第二隔板驱动装置25a和第一隔板驱动装置17a均可以采用其他的驱动方式。
具体地，试剂流量控制器9可以为：蠕动泵、隔膜泵、计量泵、注射泵、注塞泵、活塞泵或自吸水泵。
本发明实施例中提供的输液器驱动单元3b、正压驱动装置7a、混匀板驱动装置14b和夹取驱动装置24a均可以为同种驱动结构，如图9所示，以输液器驱动单元3b为例进行简单介绍，具体地，输液器驱动单元3b包括：输液器驱动电机3c、输液器驱动安装板3d、输液器皮带3e、丝杆3f、丝杆螺母块3g、丝杆螺母滑块3h和丝杆螺母第一滑轨3i，输液器驱动安装板3d固定在安装架13上，输液器驱动电机3c固定在输液器驱动安装板3d的底部上，且输液器驱动电机3c的输出轴和丝杠3f均穿过输液器驱动安装板3d，输液器皮带3e布置在输液器驱动安装板3d的顶面上，且输液器皮带3e分别传动套设在输液器驱动电机3c的输出轴和丝杆3f上，丝杆螺母块3g与丝杆3f通过螺纹配合且丝杆螺母块3g固定在输液器安装架3a上，丝杆螺母第一滑轨3i安装在输液器驱动安装板3d上，丝杆螺母滑块3h固定在丝杆螺母块3g上，且丝杆螺母滑块3h滑动设置在丝杆螺母第一滑轨3i上。
下面简单介绍一下本发明实施例提供的核酸提取系统的工作原理，具体如下：
首先，由人工将提取或纯化相应核酸的6种化学试剂转入到不同的试剂供应器8中。
1.如果是提取或纯化质粒DNA这种核酸时，先由人工向核酸提取柱1a为过滤柱的核酸提取板1中装入待提取或纯化的质粒DNA细胞溶液，且核酸提取柱1a有可破部件19用于防止溶液下流，将核酸提取柱1a为过滤柱的核酸提取板1的出液口对准核酸提取柱1a为吸附柱的核酸提取板1的进液口，将叠加在一起的两个核酸提取板1(位于上方的核酸提取板1的核酸提取柱1a为过滤柱，位于下方的核酸提取板1的核酸提取柱1a为吸附柱)一起放置于限位卡框23上(起始位)并卡装于限位卡框23上。此时，叠加在一起的两个核酸提取板能够跟随限位卡框23一起移动。另外人工需要将核酸收集板22放入升降板上，其后续过程由系统自动完成，无需人工操作。
将限位卡框23移动至移液装置的下方，使核酸提起板1内的每排过滤柱依次接收移液装置的下方的第一排针头输出的第1种化学试剂后移到混匀板14的下方，使混匀棒4伸入一一对应的过滤柱内并上下运动，从而使过滤柱内的溶液混匀，混匀后将混匀棒4上移离开过滤柱的进液口，第一隔板17伸至混匀棒4与过滤柱的进液口之间，通过第一隔板17阻挡可能从混匀棒4上滴落的液体，从而防止污染。
将限位卡框23移动至移液装置的下方，使每排的每个过滤柱依次接收移液装置的下方的第二排针头输出的第2种化学试剂后移到混匀板14的下方，使混匀棒4伸入过滤柱内并上下运动，从而使过滤柱内的溶液混匀，此时过滤柱内待提取或纯化的质粒DNA细胞溶液与2种化学试剂发生反应后细胞破裂，质粒DNA溶于液体中，而基因组DNA和蛋白质则发生变性反应融合成絮状固相的杂物。混匀板14在过滤柱内更向下方移动一点距离，使混匀棒4的下端捅破过滤柱内的可破部件19，过滤柱内的液体可通过可破部件19上的破口向下流，并流到过滤件20上。
将限位卡框23移动到正压装置7的下方接受正压，过滤柱内的含质粒DNA的溶液依次通过破口、多个过滤件20和过滤柱的出液口流到下方的吸附柱内，而固相的杂物则通过破口被过滤柱内的多个过滤件20过滤掉。
将限位卡框23移动到夹取装置24下方，通过夹取装置24将上方的核酸提取板1(核酸提取柱1a为过滤柱的核酸提取板1)夹住后提起，使其与下方的核酸提取板1(核酸提取柱1a为吸附柱的核酸提取板1)分离，将第二隔板25伸至上方的核酸提取板1的下方，通过第二隔板25阻挡可能从过滤柱1a的出液口滴落的液体，从而防止污染。
将限位卡框23(此时限位卡框23上只有一块核酸提取柱1a为吸附柱的核酸提取板1)移动至正压装置下方依次使核酸提取柱1a接受正压，吸附柱内的溶液流出到核酸提取柱1a为吸附柱的核酸提取板1下方的废液盆15内，溶液中的质粒DNA被吸附柱内的吸附膜27所吸附。
将限位卡框23移动至移液装置的下方使核酸提取柱1a依次接收第三排针头输出的第3种化学试剂(第一清洗液)后移动至正压装置7下接受正压，第一清洗液通过吸附膜时清洗膜上的质粒DNA后流出到核酸提取板1下方的废液盆15内。在实现时，废液盆15布置在两根第二滑轨26g之间的安装架13上，废液盆15也可以镶嵌在安装架13上，废液盆15的底部还可以通过软管与废液瓶连接，废液盆15内收集的废液可经过软管流入废液瓶中，待废液瓶中的废液集满后，可以倒掉废液以后继续收集。
将限位卡框23移动至移液装置的下方使核酸提取柱1a依次接收第四至第五排针头输出的第4～5种化学试剂(第二清洗液、第三清洗液)，其后过程同第一清洗液。
将限位卡框23移动至起始位，通过升降电机26a驱动升降装置丝杆26c转动，使升降装置丝母26e带动升降板升起，此时位于升降板上的核酸收集板22被卡装在限位卡框23的底部，使得核酸收集板22能够跟随限位卡框23一起在升降装置第一滑轨26g上移动，此时限位卡框23的下面的核酸收集板22上的核酸收集管22a的进液口对应限位卡框23上面的核酸提取柱1a的出液口，限位卡框23移动至移液装置的下方使核酸提取板1的吸附柱依次接收第六排针头输出的第6种化学试剂洗脱液，再一起运动至正压装置7的下方接受正压，质粒DNA随洗脱液脱离吸附柱的吸附膜流入到核酸收集板22内，将卡装有吸附板1和核酸收集板22的限位卡框23移动至起始位，完成质粒DNA的提取或纯化过程。
2.如果是提取或纯化的核酸是基因组DNA、病毒DNA或RNA时，则不需要过滤板，其过程相对简单些。先由人工向核酸提取柱1a为吸附柱的核酸提取板1中装入待提取或纯化的核酸细胞溶液，且吸附柱内有可破部件19，用于防止液体下流，将核酸提取柱1a为吸附柱的核酸提取板1卡装在限位卡框23，使得核酸提取柱1a为吸附柱的核酸提取板1能够跟随限位卡框23一起移动。另外人工需要将核酸收集板22放入升降板上，其后续过程由系统自动完成，无需人工操作。
将限位卡框23运动至移液装置的下方使核酸提取板1的吸附柱依次接收第一排针头输出的第1种化学试剂，再移动至混匀板14的下方，使溶液通过混匀棒4混匀，混匀板14上移使混匀棒4离开吸附柱的进液口后，伸出第一隔板17，使第一隔板17挡在伸至混匀棒4与吸附柱的进液口之间，将限位卡框23移动至移液装置下方使核酸提取板1的吸附柱依次接收第二排针头输出的第2种化学试剂，将限位卡框23移动至混匀板14的下方并混匀，此时细胞破裂，核酸释放到溶液中，混匀板14在过滤柱内更向下方移动一点距离可破部件19被混匀棒4捅破，将限位卡框23移动至正压装置7的下方使核酸提取板1的吸附柱接受正压，液体通过吸附膜27流出，并通过废液盆15接收，核酸被吸附膜27所吸附，将限位卡框23移动至移液装置的下方使核酸提取板1的吸附柱分别依次接收第三至第五排针头输出的第3至第5种化学试剂(清洗液)，每次加入清洗液后移动至正压装置7的下方，清洗液清洗吸附膜27里的核酸后流出到废液盆15，将限位卡框23移动至在起始位，通过升降电机26a驱动升降装置丝杆26c转动，使升降装置丝母26e带动将升降板升起，此时位于升降板上的核酸收集板22被卡装在限位卡框23的底部，使得核酸收集板22能够跟随限位卡框23一起在升降装置第一滑轨26g上移动，将限位卡框23移动至移液装置的下方使核酸提取板1的吸附柱依次接收第6种化学试剂(洗脱液)，并将限位卡框23移动至正压装置7的下方依次接受正压，吸附膜27上的DNA被洗脱至核酸收集板22内，将限位卡框23移动至起始位，完成核酸的提取或纯化过程。
本发明实施例提供的核酸提取系统，当核酸提取或纯化需要某种化学试剂时，通过试剂流量控制器使化学试剂从试剂供应器能够定时定量地运送至输液器的密封腔内，并通过针头实现试剂的高压输出，这使得本实施例提供的核酸提取系统不需要使用自动移液工作站和高质量的吸头，进而保证了移液的速度和降低了移液的成本，另外，通过堵头与核酸提取柱密封连通，利用正压提供器向核酸提取柱内通入高压气体，使核酸提取柱内的液体能够快速地通过柱子内膜的阻力流出，避免了使用离心机或负压机所带来的操作麻烦和时间的浪费，从而更进一步提高了核酸提取的效率和降低了提取的成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种核酸提取系统，其特征在于，所述核酸提取系统包括：安装架、核酸提取板和并排设置的移液装置与正压装置，
所述移液装置包括：输液器、输液器安装架、输液器驱动单元和多个输液单元，所述输液器包括与所述多个输液单元一一对应的密封腔，各所述密封腔并排安装在一起，每个所述密封腔的底部均安装有针头，每个所述针头分别与各自对应的所述密封腔连通，所述输液器安装在所述输液器安装架的底部，所述输液器驱动单元固定在所述安装架上，所述输液器驱动单元被配置为通过所述输液器安装架驱动所述输液器上下移动；
每个所述输液单元均包括：试剂供应器和试剂流量控制器，对于任一个所述输液单元，所述试剂供应器的出液口与所述试剂流量控制器的进液口连通，所述试剂流量控制器的出液口与每个所述密封腔连通；
所述正压装置包括：堵头、通气管、正压提供器和正压驱动装置，所述堵头上开设有通气管连通孔，所述通气管的一端与所述通气管连通孔密封连通，所述通气管的另一端与所述正压提供器的出气口密封连通，所述正压驱动装置固定在所述安装架上，所述正压驱动装置被配置为驱动所述正压提供器上下移动，所述正压提供器提供的压强为100kPa以上，所述正压提供器的侧壁上安装有液位检测装置，用于检测所述核酸提取板上的核酸提取柱内的液面高度；
所述核酸提取板上设置有多个核酸提取柱，所述核酸提取柱为过滤柱或吸附柱，所述多个核酸提取柱对应布置在所述针头或所述堵头的下方，每个所述核酸提取柱的进液口上均设置有与所述堵头密封配合的密封垫，所述核酸提取柱与对应的所述堵头可拆卸密封连接；
所述核酸提取系统还包括：混匀板、混匀板安装架和混匀板驱动装置，所述混匀板安装架固定在所述安装架上，所述混匀板驱动装置驱动安装在所述混匀板安装架上，所述混匀板安装在所述混匀板安装架的底部，所述混匀板的底部设置有与所述多个核酸提取柱一一对应的混匀棒，所述混匀板驱动装置被配置为通过所述混匀板安装架驱动所述混匀棒在所述核酸提取柱内上下移动；
所述核酸提取系统还包括：第一滑轨，所述混匀板与所述移液装置和所述正压装置并排布置，所述第一滑轨沿所述混匀板、所述移液装置和所述正压装置布置的方向设置在所述安装架上，所述第一滑轨对应设置在所述混匀棒、所述输液器和所述堵头的下方，所述核酸提取板滑动设置在所述第一滑轨上；
所述核酸提取系统还包括：限位卡框，所述限位卡框滑动安装在所述第一滑轨上，核酸提取柱为过滤柱的所述核酸提取板的出液口对准核酸提取柱为吸附柱的核酸提取板的进液口，叠加在一起，并放置于所述限位卡框上；
所述核酸提取系统还包括：夹取所述核酸提取板的夹取框架和夹取驱动装置，所述夹取框架的底部对应所述核酸提取板的边沿可转动设置有卡爪，所述卡爪与所述夹取框架之间设置有用于所述卡爪复位的复位弹簧，所述夹取驱动装置固定在所述安装架上，且所述夹取驱动装置被配置为驱动所述夹取框架上下移动。
2.根据权利要求1所述的核酸提取系统，其特征在于，所述核酸提取系统还包括：第一隔板和第一隔板驱动装置，所述第一隔板布置在所述混匀棒与所述核酸提取板之间，所述第一隔板驱动装置固定在所述安装架上，且所述第一隔板驱动装置被配置为驱动所述第一隔板在所述混匀棒的下方水平移动。
3.根据权利要求1所述的核酸提取系统，其特征在于，所述核酸提取柱包括：过滤柱，所述过滤柱包括可破部件和多个过滤件，所述可破部件布置在所述核酸提取柱的进液口与所述核酸提取柱的出液口之间，并固定在所述核酸纯化柱上，所述可破部件上设置有凹槽，所述混匀棒的底部为用于捅破所述凹槽的锥型结构，所述混匀棒上套设有混匀片，所述混匀片的外径小于所述核酸提取柱的内径，所述多个过滤件布置在所述可破部件和所述核酸提取柱的出液口之间，并分别固定在所述核酸提取柱的内壁上，每个所述过滤件上均开设有多个过滤微孔，相邻的两个所述过滤件中，靠近所述过滤柱的进液口的所述过滤件的过滤微孔的孔径大于靠近所述过滤柱的出液口的所述过滤件的过滤微孔的孔径。
4.根据权利要求1所述的核酸提取系统，其特征在于，所述核酸提取柱包括：吸附柱，所述吸附柱包括可破部件和吸附膜，所述吸附膜覆盖在所述核酸提取柱的出液口上，所述可破部件布置在所述核酸提取柱的进液口与所述吸附膜之间，并固定在所述核酸纯化柱的内壁上，所述可破部件上设置有凹槽，所述混匀板的底部为用于捅破所述凹槽的锥型结构，所述混匀板上套设有混匀片，所述混匀片的外径小于所述核酸提取柱的内径。
5.根据权利要求1所述的核酸提取系统，其特征在于，所述核酸提取系统还包括：核酸收集板、升降装置和限位卡框和限位卡框驱动装置，限位卡框滑动安装在所述第一滑轨上，所述升降装置布置在所述第一滑轨的下方，所述升降装置包括升降电机、升降装置丝杆、升降装置丝母、升降限位板、升降板和用于滑动支撑所述核酸收集板的第二滑轨，所述升降电机固定在所述安装架上，所述升降装置丝杆与所述升降电机的输出轴传动连接，所述升降装置丝母套设在所述升降装置丝杆上，所述升降限位板上开设有升降卡槽，所述升降板卡装在所述升降卡槽内，所述升降装置丝母穿过所述升降限位板与所述升降板的底面固定连接，所述核酸收集板布置在所述升降板的顶面上，所述第二滑轨与所述升降限位板的顶面齐平并与所述第一滑轨平行布置，
所述限位卡框驱动装置包括：皮带、皮带轮、固定杆和固定在所述安装架上的电机，所述固定杆固定在所述第一滑轨的侧壁上，所述皮带轮为两个，两个所述皮带轮分别安装在所述电机的输出轴和所述固定杆上，所述皮带套装在两个所述皮带轮上，且所述皮带与所述第一滑轨平行布置，所述限位卡框固定在所述皮带上，所述限位卡框的顶面上设置有用于卡装所述核酸提取板的第一卡槽，所述核酸提取板布置在所述第一卡槽内，所述限位卡框的底面上设置有用于卡装所述核酸收集板的第二卡槽，在核酸被洗脱前，所述核酸收集板通过所述升降装置卡装在所述第二卡槽上，所述核酸收集板上设置有与所述核酸提取柱一一对应的核酸收集管。
6.根据权利要求1至5任一项所述的核酸提取系统，其特征在于，所述核酸提取系统还包括：第二隔板和第二隔板驱动装置，所述第二隔板布置在所述卡爪的下方，所述第二隔板驱动装置固定在所述安装架上，且所述第二隔板驱动装置被配置为驱动所述第二隔板在所述卡爪的下方水平移动。
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