核酸纯化仪制造技术

本发明专利技术涉及一种核酸纯化仪，包括机械部分、控制系统、操作单元、外壳。机械部分包括：搅拌套驱动机构、磁棒升降机构、托架升降装置、托架平移装置、搅拌套架、磁棒架、基座、工作台。本发明专利技术搅拌套驱动机构为曲柄滑块机构，搅拌电机无需正反转，而是连续朝同一方向旋转，由搅拌套滑块带动固定在搅拌套滑块上的搅拌套架沿搅拌套导轨上下移动和进行样本搅拌。托架升降机构可带动托架装置，继而带动磁棒和搅拌套同步升降。本发明专利技术的核酸纯化仪可以实现高频率大振幅搅拌样本，能有效提高核酸纯化效果，并且结构简单、工作可靠、功耗小、振动小、噪音小、成本低、维修方便。

Nucleic acid purification apparatus

The invention relates to a nucleic acid purifying instrument, which comprises a mechanical part, a control system, an operation unit and an outer shell. The mechanical part comprises: mixing rod drive mechanism, a lifting mechanism, a bracket lifting device, carriage shifting device, mixing frame, frame, base, bar table. The present invention mixing drive mechanism for slider crank mechanism, without reversing the stirring motor, but continuously in the same direction of rotation, by mixing the slider to drive the slider on the sleeve is fixed on the stirring mixing frame along the mixing rail moving up and down and sample mixing. A bracket lifting mechanism which can drive the bracket device, then drives the magnet synchronous lifting and stirring set. The nucleic acid purification instrument can achieve large amplitude high frequency mixing sample, can effectively improve the nucleic acid purification effect, and has the advantages of simple structure, reliable operation, low power consumption, small vibration, low noise, low cost, convenient maintenance.

【技术实现步骤摘要】
核酸纯化仪
本专利技术涉及生物仪器领域，尤其涉及基于纳米磁珠的核酸纯化自动装置。
技术介绍
核酸（DNA或RNA）广泛存在于动植物体内。在临床诊断与治疗，或法医学鉴定，或基因筛查与重组等工作中，人们需要将核酸从样本（血液、唾液或其他组织）中提取出来，提取核酸的过程也称为核酸纯化。核酸纯化的效果好坏直接影响研究和诊断的进程和结果，因此核酸纯化技术是生物科技中一项重要技术。目前常见的一种核酸纯化方法是磁棒法，磁棒法是利用磁棒吸附纳米磁珠，纳米磁珠吸附核酸，将核酸从样本中分离出来。磁棒法的工作原理如图1所示，将磁棒20、搅拌套21、深孔板22从上到下依次布置；其中，深孔板22上有一组深孔，这组深孔包含裂解液孔221、磁珠孔222、洗涤液孔223（可设置多个洗涤液孔）、洗脱液孔224，分别存放相应的试剂。核酸纯化流程的具体步骤是：将样本滴入裂解液中裂解出核酸--收集磁珠到裂解液孔--磁珠与核酸结合--收集磁珠至洗涤孔（可多次洗涤）--收集磁珠到洗脱孔--洗脱后回收磁珠，最后核酸留在洗脱液中。为了便于上述流程实现自动化操作，需要核酸纯化仪实现如图1所示的基本动作，即：（1）磁棒20的上下移动a，（2）搅拌套21的上下移动b及搅拌动作c，（3）磁棒20插入搅拌套21两者合体后的上下移动e，（4）磁棒20插入搅拌套21两者合体后的平移动作d。中国专利技术专利CN103897987B公开了一种基于纳米磁珠的核酸自动提取装置，核酸提取装置主要由基座、安装在基座上的三个机构组成。所述三个机构分别是：磁棒升降机构、搅拌套驱动机构和深孔板平移机构。三个机构均是由步进电机、丝杆螺母机构，起支撑和导向作用的滑杆组成。上述三个机构分别实现的动作见图1，a：磁棒升降机构驱动磁棒20上下移动，作用是将磁棒20插入或取出搅拌套21；b：搅拌套驱动机构驱动搅拌套21的慢速上下移动；c：.搅拌套驱动机构驱动搅拌套21快速上下搅拌；d：深孔板平移机构带动深孔板22左右平移（相当于磁棒20与搅拌套21合体后的左右平移动作）；e：磁棒升降机构和搅拌套驱动机构配合，同步动作，实现磁棒20与搅拌套21合体后的上下移动。上述核酸提取装置的缺点是：第一、搅拌套驱动机构由步进电机通过丝杆及丝杆螺母驱动搅拌套21在滑杆上进行往复运动，实现搅拌套21的慢速上下移动及快速搅拌动作。其中，搅拌套21的搅拌动作是高频率往复移动，步进电机必须高频率的正反转才能实现。搅拌套进行搅拌时，电机的能量由系统的供电转化而来，主要包括电机转子的动能和电机电枢中存储的电磁能。根据牛顿定律，电机正转的能量必须消失，电机才能反转；反之，电机反转的能量必须消失，电机才能正转。在高频正反转时，电机必须频繁制动或减速才能实现换向。电机的大部分能量不是用于搅拌，没有形成有用功，而是被频繁制动所浪费，因而效率低下。根据能量守恒定律，能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体。在这里，电机由于正反转浪费的能量转化为热能和机械能而产生负作用。热能导致电机及整个系统包括电路系统温度升高。机械能则导致系统振动和噪音。为了降低振动和噪音，现有仪器不得不采用较重的仪器底座，来降低共振频率，所以仪器较重，导致运输的难度和成本加大。受到步进电机动态特性的制约，步进电机在带载荷下高频率大幅度正反转时会失步，此时电机正反转带来的能量损失更严重。所以当搅拌频率较高时，无法同时大幅度搅拌。如果要实现高频率大幅度搅拌，就要选用更大功率的电机或更昂贵的电机及零部件，比如大功率步进电机、伺服电机、滚珠丝杆等。这些部件相对小功率步进电机和普通丝杆，成本会增加数十倍。所以现有技术的搅拌套驱动机构难以实现高频率大幅度的搅拌动作。其结果是，当样本为高粘度液体、或样本量较大、或样本杂质含量高时无法正常工作。因为高粘度、或量较大、或杂质含量高的样本需要高频率大振幅的搅拌，才能将核酸清洗干净。否则，搅拌振幅达不到要求，会造成核酸纯化效果差甚至提取失败。上述搅拌套驱动机构中，步进电机所连接的传动机构使用丝杆与丝杆螺母，也有的仪器使用同步带传动机构。这两种机构在高频率往返运动时噪音非常大。而且丝杆与丝杆螺母是高精度的传动部件，在长期频繁的往复动作下，容易磨损失效，因此维修成本较高。同步带会因为长期频繁往复运动而疲劳、断裂。所以，上述搅拌套驱动机构，不能用于需要高频大幅度搅拌的样本，且能耗大，效率低、振动大、噪音大、成本高、仪器重，维修率高。第二、核酸纯化过程中，有一个动作多次执行，磁棒与搅拌套合体后一起升降，即图1的e动作。现有技术中上述动作依靠磁棒升降机构和搅拌套驱动机构配合，上下同步移动完成。如果两个机构稍不同步，则会将带有核酸的磁珠遗落在深孔外，造成核酸提取中断或失败。所以这种动作方式存在风险，导致仪器工作不可靠。第三、现有技术中，搅拌套架、磁棒架、深孔板的夹持装置上的孔与细长的圆棒形滑杆配合，搅拌套、磁棒、深孔板在滑杆上往复移动。滑杆外圆与孔的摩擦力较大。并且竖立设置的长滑杆仅端部固定，容易弯曲。滑杆即使有肉眼不能识别的极小弯曲，也会使夹持装置的滑动不顺畅，甚至无法动作。因此，运用滑杆不是好的支撑和导向方法。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺点或不足，本专利技术提供一种核酸纯化仪，其搅拌套驱动机构为曲柄滑块机构，电机可以连续同一方向旋转，不需要正反转，即使采用市场最常见最经济的小功率步进电机就可以实现搅拌运动，避免了现有技术中步进电机正反转带来的一系列问题。本专利技术的技术方案是，一种核酸纯化仪，包括机械部分、控制系统、操作单元、外壳，机械部分位于核酸纯化仪下部，控制系统和操作单元位于仪器上部，外壳包裹于仪器最外面，机械部分包括搅拌套驱动机构、搅拌套架、磁棒升降机构、磁棒架、支架或支撑板、基座、工作台、工作台平移装置或支架平移装置，搅拌套架安装于搅拌套驱动机构上，磁棒架安装于磁棒升降机构上，搅拌套驱动机构与磁棒升降机构安装于支架或支撑板上，支架或支撑板与工作台安装于基座上，工作台设置于磁棒架和搅拌套架下方；其特征在于，搅拌套驱动机构包括搅拌电机、曲柄、连杆、搅拌套滑块、搅拌套导轨，搅拌电机轴与曲柄固定连接，曲柄与连杆一端可转动连接，连杆另一端与搅拌套滑块可转动连接，搅拌套架固定在搅拌套滑块上，搅拌套滑块与搅拌套导轨滑动连接。核酸纯化仪还包括托架升降装置，托架升降装置包括托架升降电机、中间支架、托架升降丝杆、托架升降丝杆螺母、托架升降滑块、托架升降导轨，托架升降电机安装于中间支架上，托架升降丝杆与托架升降电机轴连接，托架升降丝杆螺母套装于托架升降丝杆上，托架升降丝杆螺母与支撑板连接，托架升降滑块安装在支撑板上，托架升降导轨固定在中间支架上，托架升降滑块与托架升降导轨滑动连接。本专利技术的托架平移装置包括托架平移电机、托架平移丝杆、托架平移丝杆螺母、托架平移滑块、托架平移导轨，托架平移电机安装于基座上，托架平移丝杆与托架平移电机轴连接，托架平移丝杆螺母套装于托架平移丝杆上，托架平移丝杆螺母与托架升降装置连接，托架平移滑块安装在托架升降装置上，托架平移导轨安装在基座上，托架平移滑块与托架平移导轨滑动连接。磁棒升降机构包括磁棒升降电机、磁棒升降丝杆、磁棒升降丝杆螺母、磁棒升降滑块、磁棒升降导轨，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核酸纯化仪，包括机械部分（1）、控制系统（2）、操作单元（3）、外壳（4），所述机械部分（1）位于核酸纯化仪下部，所述控制系统（2）和所述操作单元（3）位于仪器上部，所述外壳（4）包裹于仪器最外面，所述机械部分（1）包括搅拌套驱动机构（5）、搅拌套架（10）、磁棒升降机构（6）、磁棒架（11）、支架或支撑板（12）、基座（13）、工作台（14）、工作台平移装置或支架平移装置，所述搅拌套架（10）安装于所述搅拌套驱动机构（5）上，所述磁棒架（11）安装于所述磁棒升降机构（6）上，所述搅拌套驱动机构（5）与所述磁棒升降机构（6）安装于支架或支撑板（12）上，支架或支撑板（12）与所述工作台（14）安装于所述基座（13）上，所述工作台（14）设置于所述磁棒架（11）和所述搅拌套架（10）下方；其特征在于，所述搅拌套驱动机构（5）包括搅拌电机（51）、曲柄（52）、连杆（53）、搅拌套滑块（54）、搅拌套导轨（55），所述搅拌电机（51）轴与所述曲柄（52）固定连接，所述曲柄（52）与所述连杆（53）一端可转动连接，所述连杆（53）另一端与所述搅拌套滑块（54）可转动连接，所述搅拌套架（10）固定在所述搅拌套滑块（54）上，所述搅拌套滑块（54）与所述搅拌套导轨（55）滑动连接。...

【技术特征摘要】
1.一种核酸纯化仪，包括机械部分（1）、控制系统（2）、操作单元（3）、外壳（4），所述机械部分（1）位于核酸纯化仪下部，所述控制系统（2）和所述操作单元（3）位于仪器上部，所述外壳（4）包裹于仪器最外面，所述机械部分（1）包括搅拌套驱动机构（5）、搅拌套架（10）、磁棒升降机构（6）、磁棒架（11）、支架或支撑板（12）、基座（13）、工作台（14）、工作台平移装置或支架平移装置，所述搅拌套架（10）安装于所述搅拌套驱动机构（5）上，所述磁棒架（11）安装于所述磁棒升降机构（6）上，所述搅拌套驱动机构（5）与所述磁棒升降机构（6）安装于支架或支撑板（12）上，支架或支撑板（12）与所述工作台（14）安装于所述基座（13）上，所述工作台（14）设置于所述磁棒架（11）和所述搅拌套架（10）下方；其特征在于，所述搅拌套驱动机构（5）包括搅拌电机（51）、曲柄（52）、连杆（53）、搅拌套滑块（54）、搅拌套导轨（55），所述搅拌电机（51）轴与所述曲柄（52）固定连接，所述曲柄（52）与所述连杆（53）一端可转动连接，所述连杆（53）另一端与所述搅拌套滑块（54）可转动连接，所述搅拌套架（10）固定在所述搅拌套滑块（54）上，所述搅拌套滑块（54）与所述搅拌套导轨（55）滑动连接。2.根据权利要求1所述的核酸纯化仪，其特征在于，还包括托架升降装置（8），所述托架升降装置（8）包括托架升降电机（81）、中间支架（85）、托架升降丝杆（83）、托架升降丝杆螺母（84）、托架升降滑块（87）、托架升降导轨（88），所述托架升降电机（81）安装于所述中间支架（85）上，所述托架升降丝杆（83）与所述托架升降电机（81）轴连接，所述托架升降丝杆螺母（84）套装于所述托架升降丝杆（83）上，所述托架升降丝杆螺母（84）与所述支撑板（12）连接，所述托架升降滑块（87）安装在所述支撑板（12）上，所述托架升降导轨（88）固定在所述中间支架（85）上，所述托架升降滑块（87）与所述托架升降导轨（88）滑动连接。3.根据权利要求2所述的核酸纯化仪，其特征在于，所述支架平移装置为托架平移装置（7），所述托架平移装置（7）包括托架平移电机（71）、托...

【专利技术属性】
技术研发人员：高爽，
申请(专利权)人：上海奇法生物仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31