高通量核酸提取系统技术方案

本发明专利技术属于生物技术领域，具体涉及一种高通量核酸提取系统。本发明专利技术提供的高通量核酸提取系统，包括操作仓、机械手、磁棒、磁套、反应装置、提取装置、液体分配装置、样品扫码装置和控制装置，机械手包括至少两个可三维运动的第三轴，提取装置可活动地设置在一个第三轴上，包括用于固定磁棒的第一装载组件和用于固定磁套的第二装载组件，以分别使磁棒伸入磁套或由磁套移出及使磁套伸入反应装置或由反应装置移出；液体分配装置可活动地设置在另一个第三轴上，包括至少两个分配针，以分别在伸入反应装置或从反应装置移走的两种状态切换。机械手在控制装置作用下，运行精度高，稳定性好，同时样品扫码装置对样品自动化识别，提高了核酸提取效率。

High throughput nucleic acid extraction system

The invention belongs to the field of biotechnology, in particular to a high-throughput nucleic acid extraction system. The high-throughput nucleic acid extraction system provided by the invention includes an operation chamber, a manipulator, a magnetic rod, a magnetic sleeve, a reaction device, an extraction device, a liquid distribution device, a sample scanning device and a control device. The manipulator includes at least two third axes that can move in three dimensions. The extraction device can be movably arranged on a third axis, including a first loading component for fixing the magnetic rod and a first loading component for fixing the magnetic rod The second loading component of the magnetic sleeve is fixed to extend the magnetic rod into the magnetic sleeve or move out of the magnetic sleeve and extend the magnetic sleeve into the reaction device or move out of the reaction device respectively; the liquid distribution device can be movably arranged on another third axis, including at least two distribution pins, to switch between the two states of extending into the reaction device or moving away from the reaction device respectively. Under the control of the manipulator, the operation accuracy is high and the stability is good. At the same time, the sample scanning device can identify the sample automatically and improve the efficiency of nucleic acid extraction.

【技术实现步骤摘要】
高通量核酸提取系统
本专利技术属于生物
，具体涉及一种高通量核酸提取系统。
技术介绍
核酸是存储和传递生命信息的一类重要的生物大分子，也是现代生物化学和分子生物学研究的核心分子。随着近年来分子生物学的高速发展，涌现出了一大批以核酸为基础的分子生物学实验，如二代测序、荧光定量PCR、基因芯片、核酸分子杂交等等，而DNA的完整性、RNA的降解程度以及核酸的纯度和浓度等都将对分子生物学实验结果产生或多或少的影响，因此分子生物学实验首先面临的问题就是如何快速、高效地从复杂样本中提取出纯度较高的核酸。目前已存在多种核酸提取方法，如酚-氯仿抽提法、碱抽提法、溴化十六烷基三甲胺(CTAB)抽提法、硅胶膜吸附法以及磁珠分离法等，并已开发出基于上述方法的核酸提取仪。然而，随着生物产业的发展，核酸提取的样本呈数量增加和复杂度加深的趋势，为了适应这一趋势，开发高通量的核酸提取仪成为当今的热点。其中，基于磁珠分离法的核酸分离仪根据自动化提取流程又可以分为抽吸式和磁棒式，二者主要区别在于：基于抽吸式的核酸提取仪是通过转移反应溶液来实现核酸的提取纯化，其步骤包括：向样本中加入裂解液，吹打混匀，反复磁珠吸附、移走裂解液、加入洗涤液洗涤磁珠、对磁珠吸附、移走洗涤液、加入洗脱液等操作即可得到纯化的核酸，但在转移液体过程中，底部会有液体残留，从而导致盐分残留大、核酸纯度相对较低，而且如果样本太粘稠的话，用于吸取液体的自动化移液系统极易出现被堵塞的情况；而基于磁棒法的核酸提取仪包括磁棒、磁套和深孔板等，其步骤包括：在进行核酸提取时，将样品加至深孔板中裂解，同时体系中含有磁珠以将裂解液中的核酸吸附到磁珠表面，此后的洗杂过程由磁棒转移带有核酸的磁珠在不同的深孔板中完成，这种方案提取的核酸盐分残留低，纯度更高，并且不会出现堵塞问题，但是该传统的基于磁棒法的核酸提取仪存在的问题是：1)纯化后的核酸洗脱液需要手工转移，转移过程中容易出现手动操作失误，造成人为因素的污染，产生假阳性；2)经过盐洗、洗涤、洗脱，步骤多、耗时长，特别是需要在较短时间内处理大量样本时，交叉污染严重，出错率大大提高；3)在磁珠多次转移过程中，吸附在磁珠上的核酸暴露在外，容易受到环境中的杂质如灰尘、酶等的污染，尤其是RNA极易被降解；4)设备市场价格较高、维护成本高，各功能模块协调性、灵活性较差。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有的基于磁棒法的核酸提取仪因自动化程度不够高、各功能模块协调性和灵活性较差从而导致提取步骤繁琐、出错率高、存在样本污染等的缺陷，从而提供一种各功能模块灵活性和集成性更佳、提取步骤简单、出错率低的高通量核酸提取系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供一种高通量核酸提取系统，包括用于提供封闭环境的操作仓以及设置在所述操作仓内的机械手、磁棒、磁套、反应装置、提取装置、液体分配装置、样品扫码装置和控制装置；其中，所述机械手包括至少两个可三维运动的第三轴；所述提取装置包括分别可活动设置在一个所述第三轴上用于固定所述磁棒的第一装载组件和用于固定所述磁套的第二装载组件，以分别使所述磁棒伸入所述磁套或由所述磁套移出以及使所述磁套伸入所述反应装置内或由所述反应装置内移出；所述液体分配装置包括分别可活动设置在另一个所述第三轴上的至少两个分配针，以分别在伸入所述反应装置内或从所述反应装置内移走的两种状态进行切换；所述样品扫码装置包括扫码机构和自动化辅助机构，以对样品自动化识别；所述控制装置与所述机械手相连接。优选地，该高通量核酸提取系统，所述第一装载组件包括第一n型框以及可拆卸设置在所述第一n型框内的至少一个第一固定杆；所述第二装载组件包括第二n型框以及可拆卸设置在所述第二n型框内的至少一个第二固定杆。进一步优选地，该高通量核酸提取系统，所述第一装载组件设置在所述第二装载组件的上方，并均与所述第三轴通过滑轨连接。进一步优选地，该高通量核酸提取系统，所述液体分配装置还包括驱动机构以及设置在所述驱动机构上的调节机构，所述调节机构包括至少两阶齿轮以及分别与每阶所述齿轮啮合的齿板，所述分配针设置在所述齿板上。进一步优选地，该高通量核酸提取系统，所述调节机构包括三阶分度圆直径依次递增的所述齿轮以及对应的三阶所述齿板，三阶所述齿轮由所述驱动机构同轴驱动，三阶所述齿板分别在每阶所述齿轮驱动下错位运动以调节所述分配针的间距。进一步优选地，该高通量核酸提取系统，所述反应装置包括阵列孔道机构，所述自动化辅助机构包括若干用于以带动所述阵列孔道机构转动的卡座、用于对所述阵列孔道机构进行限位的限位孔以及运动轨道，所述扫码机构沿所述运动轨道运动以对转动的所述阵列孔道机构自动化识别。进一步优选地，该高通量核酸提取系统，所述液体分配装置还包括与所述分配针相连接的注射泵机构。进一步优选地，该高通量核酸提取系统，所述机械手包括平行设置的两个第一轴、可活动设置在所述第一轴上的两个第二轴以及可活动设置在每个所述第二轴上的两个所述第三轴。优选地，该高通量核酸提取系统，还包括设置在所述操作仓内并与所述控制装置相连接的加热振荡机构、液滴捕捉机构、清洗干燥装置和消毒杀菌装置。进一步优选地，该高通量核酸提取系统，所述清洗干燥装置包括清洗机构和干燥机构。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的高通量核酸提取系统，包括操作仓以及设置在该操作仓内的机械手、磁棒、磁套、反应装置、提取装置、液体分配装置、样品扫码装置和控制装置。该结构的高通量核提取系统，机械手包括至少两个可三维运动的第三轴，在其中一个第三轴上可活动地设置有提取装置，该提取装置包括用于固定磁棒的第一装载组件和用于固定磁套的第二装载组件，以分别使磁棒伸入磁套或由磁套移出以及使磁套伸入反应装置内或由反应装置内移出；在另一个第三轴上可活动地设置有液体分配装置，该液体分配装置包括至少两个分配针，以分别在伸入反应装置内或从反应装置内移走的两种状态进行切换。机械手在控制装置作用下能够准确地实现磁棒与磁套之间的相对运动以及各分配针单通道的移液操作，运行精度高，稳定性好，同时样品扫码装置对样品自动化识别，并录入样品信息，提高了核酸提取的效率。2.本专利技术提供的高通量核酸提取系统，第一装载组件包括第一n型框以及与该第一n型框可拆卸连接的第一固定杆，第二装载组件包括第二n型框以及与该第二n型框可拆卸连接的第二固定杆，该结构的装载机构可以选择性地装载与核酸提取实验通量相当的若干套磁棒和磁套进行实验，并在第三轴带动下可实现磁棒和磁套的三维运动以进行核酸提取过程。3.本专利技术提供的高通量核酸提取系统，调节机构包括三阶分度圆直径依次递增的齿轮以及与每阶齿轮对应地三阶齿板，三阶齿轮由驱动机构同轴驱动，则三阶齿板分别在每阶齿轮驱动下产生错位运动，使得设置在每阶齿板上的多个分配针发生相对运动，也即，多个分配针之间的间距可实现精确调节，灵活性好，自由度高，可匹配不同间距的反应装置。4.本专利技术提供的高通量核酸提取系统，还包括设置在操作仓内并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通量核酸提取系统，其特征在于，包括用于提供封闭环境的操作仓以及设置在所述操作仓内的机械手、磁棒、磁套、反应装置、提取装置、液体分配装置、样品扫码装置和控制装置；/n其中，所述机械手包括至少两个可三维运动的第三轴；所述提取装置包括分别可活动设置在一个所述第三轴上用于固定所述磁棒的第一装载组件和用于固定所述磁套的第二装载组件，以分别使所述磁棒伸入所述磁套或由所述磁套移出以及使所述磁套伸入所述反应装置内或由所述反应装置内移出；所述液体分配装置包括分别可活动设置在另一个所述第三轴上的至少两个分配针，以分别在伸入所述反应装置内或从所述反应装置内移走的两种状态进行切换；所述样品扫码装置包括扫码机构和自动化辅助机构，以对样品自动化识别；所述控制装置与所述机械手相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高通量核酸提取系统，其特征在于，包括用于提供封闭环境的操作仓以及设置在所述操作仓内的机械手、磁棒、磁套、反应装置、提取装置、液体分配装置、样品扫码装置和控制装置；
其中，所述机械手包括至少两个可三维运动的第三轴；所述提取装置包括分别可活动设置在一个所述第三轴上用于固定所述磁棒的第一装载组件和用于固定所述磁套的第二装载组件，以分别使所述磁棒伸入所述磁套或由所述磁套移出以及使所述磁套伸入所述反应装置内或由所述反应装置内移出；所述液体分配装置包括分别可活动设置在另一个所述第三轴上的至少两个分配针，以分别在伸入所述反应装置内或从所述反应装置内移走的两种状态进行切换；所述样品扫码装置包括扫码机构和自动化辅助机构，以对样品自动化识别；所述控制装置与所述机械手相连接。


2.根据权利要求1所述的高通量核酸提取系统，其特征在于，所述第一装载组件包括第一n型框以及可拆卸设置在所述第一n型框内的至少一个第一固定杆；所述第二装载组件包括第二n型框以及可拆卸设置在所述第二n型框内的至少一个第二固定杆。


3.根据权利要求2所述的高通量核酸提取系统，其特征在于，所述第一装载组件设置在所述第二装载组件的上方，并均与所述第三轴通过滑轨连接。


4.根据权利要求3所述的高通量核酸提取系统，其特征在于，所述液体分配装置还包括驱动机构以及设置在所述驱动机构上的调节机构，所述调节机构包括至少两阶齿轮以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祎，王学军，曹炜，葛阳，吴炎凡，牛群，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32