一種核酸提取儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種核酸提取儀，包括：基座、與基座相連的外機(jī)殼、位于外機(jī)殼的內(nèi)部并且被安裝到基座的儀器主體；儀器主體包括相對于基座可移動(dòng)的操作臺和被分別固定到基座的第一電機(jī)組、第二電機(jī)組以及第三電機(jī)組，其中，第一電機(jī)組用于驅(qū)動(dòng)所述操作臺在與基座所在的平面大致平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，第二電機(jī)組和第三電機(jī)組被固定到基座，并且相對于基座不可移動(dòng)，所述操作臺包括用于自動(dòng)固定深孔板的夾具和對深孔板進(jìn)行加熱的加熱裝置。本發(fā)明所述核酸提取儀的核酸提取效率高、運(yùn)行精度高、穩(wěn)定性好。
【專利說明】一種核酸提取儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種核酸提取儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在基因工程和蛋白質(zhì)工程技術(shù)研究領(lǐng)域，核酸分子是主要研究對象，而核酸的分離和線性化是核酸研究的基本技術(shù)。核酸是代表生命體遺傳特征的基本單元，核酸檢測是在分子水平上進(jìn)行先進(jìn)的生物檢測，相比傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)檢測、細(xì)胞學(xué)檢測、免疫學(xué)檢測等更具靈敏性、特異性、無窗口期等顯著優(yōu)點(diǎn)。核酸檢測包括定性PCR、分子雜交，實(shí)時(shí)熒光定量PCR等技術(shù)，這些核酸檢測技術(shù)的首要關(guān)鍵是要完成對生物樣本的核酸進(jìn)行提取，因此有效、準(zhǔn)確地提取核酸模板成為了后續(xù)核酸檢測的前提。目前，國內(nèi)核酸提取主要采用傳統(tǒng)的手工制備方法，不僅效率低下，成本高，而且重復(fù)性和穩(wěn)定性都不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種核酸提取儀，包括:基座、與基座相連的外機(jī)殼、位于外機(jī)殼的內(nèi)部并且被安裝到基座的儀器主體；儀器主體包括相對于基座可移動(dòng)的操作臺和被分別固定到基座的第一電機(jī)組、第二電機(jī)組以及第三電機(jī)組，其中，第一電機(jī)組用于驅(qū)動(dòng)所述操作臺在與基座所在的平面大致平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，第二電機(jī)組和第三電機(jī)組被固定到基座，并且相對于基座不可移動(dòng)，所述操作臺包括用于自動(dòng)固定深孔板的夾具和對深孔板進(jìn)行加熱的加熱裝置。
[0004]進(jìn)一步地，第一電機(jī)組的軸線與基座所在的平面大致平行，第二電機(jī)組和第三電機(jī)組的軸線與基座所在的平面大致垂直。
[0005]進(jìn)一步地,第一電機(jī)組包括:固定在基座上的相對于基座不能產(chǎn)生相對位移的電機(jī)、藉由連接器與電機(jī)的軸同軸線連接的滾珠絲桿、連接至滾珠絲桿的滑塊和對滑塊起導(dǎo)向作用的導(dǎo)軌。
[0006]進(jìn)一步地，第二、第三電機(jī)組籍由電機(jī)支架固定至第一電機(jī)組的滑塊，在第一電機(jī)組的驅(qū)動(dòng)下沿第一電機(jī)組之電機(jī)的軸線方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述電機(jī)支架包括大致相互垂直的第一面板和第二面板，第一面板用于固定第二、第三電機(jī)組，第二面板被固定至第一電機(jī)組上的滑塊。
[0007]進(jìn)一步地，第三電機(jī)組包括用于控制其電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的編碼器，所述編碼器包括監(jiān)測第三電機(jī)組之電機(jī)運(yùn)行狀況的元器件和向該電機(jī)發(fā)出修正指令的元器件。
[0008]進(jìn)一步地，第三電機(jī)組在其滑塊的外側(cè)邊固定一個(gè)光感應(yīng)臂，而在滑塊位于第三電機(jī)組的初始位置和最大行程位置處各設(shè)置一個(gè)光耦傳感器，光耦傳感器通過感應(yīng)光感應(yīng)臂的位置來監(jiān)控滑塊的位置。
[0009]進(jìn)一步地，所述加熱裝置包括設(shè)置在核酸提取儀之操作臺上的若干排活動(dòng)的加熱板，每一排加熱板包括與被加熱的深孔板之底部形狀密切吻合的若干個(gè)加熱孔壁，加熱板采用導(dǎo)熱材料，其內(nèi)部貫穿有加熱部件，其外周設(shè)置有隔熱部件，在加熱板的下面設(shè)置有若干個(gè)相互獨(dú)立的壓縮彈簧，壓縮彈簧抵靠在加熱板的下方。
[0010]進(jìn)一步地，還包括位于操作臺下方的散熱裝置，所述散熱裝置包括被隱藏在操作臺下方的橫流風(fēng)機(jī)。
[0011]進(jìn)一步地，儀器主體還包括電源組和至少一組用于控制電源能量輸出的電源管理組件，所述電源管理組件包括至少一塊印刷電路板、若干電容和電阻，以及至少一個(gè)電源調(diào)節(jié)器和緊貼電源調(diào)節(jié)器的散熱器，所述電源調(diào)節(jié)器包括用于把在核酸提取儀運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生的瞬時(shí)過載電壓或者過載電流轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉的發(fā)熱電子元器件。
[0012]進(jìn)一步地，所述夾具包括位于基座下方的電機(jī)、位于操作臺內(nèi)部的支撐部、若干個(gè)夾臂和微動(dòng)開關(guān)，其中，電機(jī)包括一個(gè)凸輪，在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，凸輪推動(dòng)支撐部上、下移動(dòng)，支撐部進(jìn)一步推動(dòng)夾臂轉(zhuǎn)動(dòng)，夾臂夾緊或者釋放深孔板的外壁，所述微動(dòng)開關(guān)包括一個(gè)傾斜的彈簧片和一個(gè)按鈕開關(guān)，當(dāng)深孔板被放置到操作臺的預(yù)定位置時(shí)，深孔板的底部推動(dòng)彈簧片壓縮按鈕開關(guān)，從而開啟微動(dòng)開關(guān)，啟動(dòng)電機(jī)工作。
[0013]本發(fā)明有益效果是:由于本發(fā)明將需要輸出動(dòng)力的第二電機(jī)組和需要輸出高頻率振動(dòng)的第三電機(jī)組固定在基座上，而將不需要做高速移動(dòng)的操作臺設(shè)計(jì)成可相對于基座移動(dòng)，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中把需要輸出高頻率振動(dòng)的第三電機(jī)組設(shè)計(jì)成活動(dòng)式所導(dǎo)致的不穩(wěn)定性的問題。因此，本發(fā)明的核酸提取儀的核酸提取效率高、運(yùn)行精度高、穩(wěn)定性好。提取效率比現(xiàn)有技術(shù)高2 - 4倍，提取出來的濃度比現(xiàn)有技術(shù)高2 — 4倍，因此，可以用于做超敏檢測。原因是，本發(fā)明采用活動(dòng)的加熱裝置，在加熱板的下方設(shè)置若干個(gè)彈簧，當(dāng)深孔板放置到加熱板上后，深孔板的底部向下擠壓加熱板，因此二者之間形成很好的貼合度。因此，各個(gè)孔受熱均勻，溫度差異小，各個(gè)孔內(nèi)的樣本被裂解的速度和程度比現(xiàn)有技術(shù)更加均一。另外，磁棒套采用疏水性材料制作，因此，其吸磁和脫磁和機(jī)械攪拌效率高，并且均勻。再者，本發(fā)明采用比現(xiàn)有技術(shù)更高頻率的步進(jìn)電機(jī)和精度更高的滾珠絲桿做為傳動(dòng)系統(tǒng)，因此，磁棒套和磁棒的運(yùn)動(dòng)精度比現(xiàn)有技術(shù)更高，磁棒套的機(jī)械攪拌效率更高，磁棒控制精準(zhǔn)，不碰壁，不沾磁珠。磁珠回收率非常高，達(dá)98%以上。超靜音，采用滾珠絲桿后，儀器產(chǎn)生的整體噪音低于60dB，甚至低于53dB，現(xiàn)有技術(shù)大于80 dB。核酸提取儀所包括的電源調(diào)節(jié)器用于把在核酸提取儀運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生的瞬時(shí)過載電壓或者過載電流轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉，以避免因溫度過高而燒毀電源調(diào)節(jié)器。本發(fā)明在電機(jī)組上設(shè)置了一個(gè)編碼器，該編碼器會根據(jù)步進(jìn)電極的運(yùn)行情況，發(fā)出一個(gè)修正指令，及時(shí)修正步進(jìn)電機(jī)按照每個(gè)脈沖所輸出的行程，從而提前避免了電機(jī)失步的發(fā)生，提高了電機(jī)組驅(qū)動(dòng)磁棒套架振動(dòng)的精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明核酸提取儀的示意圖。
[0015]圖2是圖1移除外機(jī)殼和底座后的不意圖。
[0016]圖3是圖2之另一視角的示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明核酸提取儀去掉內(nèi)、外機(jī)殼后的示意圖。
[0018]圖5是圖4的另一視角的示意圖。
[0019]圖6是圖5移除部分部件后的示意圖。
[0020]圖7是圖6移除部分部件后的示意圖。
[0021]圖8與圖4相似，是本 發(fā)明核酸提取儀處于初始狀態(tài)時(shí)的示意圖。[0022]圖9與圖8相似，是本發(fā)明核酸提取儀插入磁套后的示意圖。
[0023]圖10與圖9相似，是本發(fā)明核酸提取儀放置深孔板后的示意圖。
[0024]圖11與圖10相似，是本發(fā)明核酸提取儀的磁棒套進(jìn)入深孔板后的示意圖。
[0025]圖12是本發(fā)明核酸提取儀的磁棒套和磁棒均進(jìn)入深孔板后在第一位置時(shí)的平面示意圖。
[0026]圖13與圖12相似，但第一電機(jī)組驅(qū)動(dòng)第二、第三電機(jī)組移動(dòng)到第二位置時(shí)的平面示意圖。
[0027]圖14是本發(fā)明核酸提取儀的磁棒套和磁棒吸附磁珠和核酸后的示意圖。
[0028]圖15是本發(fā)明核酸提取儀的磁棒套和磁棒運(yùn)動(dòng)過程中的平面示意圖。
[0029]圖16與圖13相似，但磁棒套和磁棒均進(jìn)入深孔板的第二位置時(shí)的平面示意圖。
[0030]圖17是操作臺的平面示意圖。
[0031]圖17A是圖17中標(biāo)示部位的局部放大視圖。
[0032]圖18是操作臺的另一角度的平面示意圖。
[0033]圖18A是圖18中標(biāo)示部位的局部放大視圖。
[0034]圖19是與圖18相似的平面示意圖，開關(guān)處于觸發(fā)狀態(tài)。
[0035]圖19A是圖19中標(biāo)示部位的局部放大視圖。
[0036]圖20 — 23是夾具工作示意圖。
[0037]圖24是電源控件部件的放大示意圖。
[0038]圖24A是圖24的局部放大圖。
[0039]圖25是第一電機(jī)組的放大示意圖。
[0040]圖26是第三電機(jī)組的放大示意圖。
[0041]圖27是本發(fā)明核酸提取儀移除部分部件后的示意圖。
[0042]圖27A是圖27的局部放大示意圖。
[0043]圖28是本發(fā)明核酸提取儀之底板和操作臺的示意圖。
[0044]圖28A是圖28的局部放大示意圖。
[0045]圖29是圖28移除操作面板后的示意圖。
[0046]圖30是從下向上看底板的示意圖。
[0047]圖31是本發(fā)明的原理示意圖。
[0048]圖32是本發(fā)明核酸提取儀之門的示意圖。
[0049]圖32A是圖32之局部放大示意圖。
[0050]圖33是本發(fā)明核酸提取儀之門的局部放大示意圖。
[0051]圖33A是圖33之局部放大示意圖。
[0052]圖34是本發(fā)明核酸提取儀的操作流程示意圖。
[0053] 圖35是本發(fā)明核酸提取儀夾緊深孔板和對深孔板進(jìn)行加熱的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。這些具體的實(shí)施例僅僅是在不違背本發(fā)明精神下的有限列舉，并不排除本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員把現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明結(jié)合而產(chǎn)生的其他具體的實(shí)施方案。[0055]如圖1所示，本發(fā)明核酸提取儀I包括位于底部的基座10、位于基座之上的外機(jī)殼20、位于外機(jī)殼的內(nèi)部并且固定到基座10的儀器主體30?；?0選用比重較重、成本低廉的材料制作(如鑄鐵、鋼材，或者鋼板內(nèi)填充混泥土等)，以使基座具有較大的質(zhì)量，從而可有效防止核酸提取儀在運(yùn)行過程中發(fā)生振動(dòng)和位移。外機(jī)殼20優(yōu)先選用0.1 — 2.0毫米厚的不銹鋼板經(jīng)冷軋和冷切割等工藝加工制作。在其它的方案中，外機(jī)殼20也可以選用塑料材料，采用注塑成型工藝制作，以便降低成本。在外機(jī)殼20上還可以設(shè)計(jì)若干條相互平行或者縱橫交錯(cuò)的筋或者肋，以提高外機(jī)殼的強(qiáng)度。優(yōu)選地，根據(jù)選用的材料不同，對外機(jī)殼20還可以進(jìn)行噴漆、電腦噴繪、電腦雕刻、蝕刻或電鍍等工藝處理，以使外機(jī)殼具有更佳的外觀。外機(jī)殼20在面對操作者的那一面，即核酸提取儀I的正面，設(shè)計(jì)有儀表面板22和可以多次開啟和關(guān)閉的門24。其中，儀表面板22上可以設(shè)計(jì)有顯示屏和若干個(gè)操作鍵，方便操作者進(jìn)行操作。優(yōu)選地，儀表面板22上設(shè)計(jì)有觸摸液晶顯示屏，從而方便操作者可以直接觸摸液晶顯示屏進(jìn)行操作。
[0056]如圖2 — 6所示，儀器主體30包括固定到前述基座10的底板32、內(nèi)機(jī)殼34、龍門架36、操作臺38、電源組40、主控裝置42和第一電機(jī)組44、第二電機(jī)組46以及第三電機(jī)組48。底板32提供至少一個(gè)用于支撐前述組件的平面。優(yōu)選地，底板32是厚度介于1.0 —
10.0毫米的鋼板，它應(yīng)當(dāng)具備適度的剛性并且能夠保持至少一個(gè)面成一個(gè)平面的形狀，不容易發(fā)生彎曲、扭曲和局部翹起等。為節(jié)約成本，在滿足上述要求的條件下，底板32也可以由硬質(zhì)塑料經(jīng)注塑成型工藝制作，或者選用硬質(zhì)木材、竹材經(jīng)木工加工工藝制作。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)?shù)装?2具有足夠的厚度、剛性和質(zhì)量時(shí)，底板32也可以充當(dāng)基座10。其中，在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，內(nèi)機(jī)殼34、龍門架36、操作臺38、電源組40和第一電機(jī)組44分別被固定到所述底板32上。為了節(jié)約空間，主控裝置42被安置在電源組40的背面(如圖3所示)。如圖6和圖7所示，第一電機(jī)組44被固定在底板32上，并且與底板大致平行；第二電機(jī)組46和第三電機(jī)組48藉由電機(jī)支架50安裝到第一電機(jī)組44上。第二電機(jī)組46和第三電機(jī)組48相鄰并排，并且其軸線分別與底板32大致垂直。龍門架36上設(shè)計(jì)有一個(gè)導(dǎo)軌37，電機(jī)支架50對應(yīng)該導(dǎo)軌37外設(shè)計(jì)一個(gè)滑塊51，滑塊51被限定在導(dǎo)軌37內(nèi)滑動(dòng)。如此設(shè)計(jì)既可以提高電機(jī)支架50在運(yùn)動(dòng)中的穩(wěn)定性，又可以提高本發(fā)明核酸提取儀在運(yùn)輸和搬動(dòng)過程中對電機(jī)支架50的保護(hù)作用。在一種實(shí)施方式中，龍門架36包括至少三根梁，其中與電機(jī)組滑動(dòng)連接的那一根梁37包括至少一條滑道43。進(jìn)一步地，龍門架的另外二根梁39和41被分別固定至基座。
[0057]如圖4所示，操作臺38包括一個(gè)鄰近核酸提取儀I之正面的偏平的、大致呈長方體形的操作面板52。操作面板52應(yīng)當(dāng)具有適當(dāng)?shù)膭傂院蛷?qiáng)度，不容易變形。操作面板52可以由不銹鋼板經(jīng)冷加工工藝制作，或者由硬質(zhì)塑料經(jīng)注塑成型工藝制作。操作面板52包括一個(gè)與底板32大致平行的臺面，提取核酸的人工操作基本上都是在此臺面上完成的。在門24處于開啟狀態(tài)時(shí)，操作者可以雙手或者單手從門24進(jìn)入，在操作臺38上進(jìn)行提取核酸的操作。在操作臺38的后方(即比操作臺38更遠(yuǎn)離核酸提取儀正面的位置，請參閱圖6和圖7)，安裝有第一電機(jī)組44。第一電機(jī)組44的軸線方向與操作臺38的縱長方向大致平行。
[0058]電源組40包括將220伏特或者110伏特的通用電壓轉(zhuǎn)換成適合驅(qū)動(dòng)本發(fā)明核酸提取儀內(nèi)部各種電子元器件之電壓的元器組件(未標(biāo)號)和至少一組電源管理組件54。為節(jié)省空間，電源管理組件54被固定在電源組40的上方(如圖4和圖5所示)。請參閱圖24和圖24A，電源管理組件54包括至少一塊印刷電路板56、若干電容、電阻等電子元器件，以及至少一個(gè)電源調(diào)節(jié)器58和散熱器60。散熱器60緊貼電源調(diào)節(jié)器58。電源調(diào)節(jié)器58包括發(fā)熱電子元器件，用于把在核酸提取儀運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生的瞬時(shí)過載電壓或者過載電流轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉。散熱器60則用于把電源調(diào)節(jié)器58產(chǎn)生的熱能及時(shí)導(dǎo)走，從而給電源調(diào)節(jié)器58降溫，以避免因溫度過高而燒毀電源調(diào)節(jié)器58。
[0059]如圖6所不，電機(jī)支架50包括大致相互垂直的第一面板62和第二面板64,其中，第一面板62上固定有第二電機(jī)組46和第三電機(jī)組48,第二面板64被固定至第一電機(jī)組44。電機(jī)支架50可以由鋼板經(jīng)冷加工工藝制作，也可以由硬質(zhì)塑料經(jīng)注塑成型工藝制作。電機(jī)支架50整體上大致呈大寫字母“L”形。為提高電機(jī)支架50的強(qiáng)度，并且節(jié)省用料和降低重量，在第一面板62和第二面板64大致呈90度角的那個(gè)夾角設(shè)置至少一條筋或者肋66。如圖6和圖25所不,第一電機(jī)組44包括固定在底板32上的相對于底板32不能產(chǎn)生相對位移的電機(jī)68、藉由連接器70與電機(jī)68的軸同軸線連接的滾珠絲桿72、連接至滾珠絲桿72的滑塊74和對滑塊74起導(dǎo)向作用的導(dǎo)軌76。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)組44工作時(shí)，電機(jī)68的軸通過連接器帶動(dòng)滾珠絲桿72沿其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。滾珠絲桿72的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑塊74沿滾珠絲桿的軸線做往復(fù)移動(dòng)。因?yàn)殡姍C(jī)支架50的第二面板64是被固定至第一電機(jī)組44上的滑塊74的，所以，當(dāng)滑塊74沿滾珠絲桿72的軸線做往復(fù)移動(dòng)時(shí)，滑塊74驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架50和第二、三電機(jī)組46、48在平行于底板32的平面和操作臺38的縱長方向在位置“A”和“B”之間做往復(fù)移動(dòng)(如圖25所示)。
[0060]如圖8所示，本發(fā)明核酸提取儀包括固定連接至第二電機(jī)組46之滑塊的磁棒架78和固定連接至第三電機(jī)組48之滑塊的磁棒套架80。磁棒架78向下設(shè)有若干排磁棒82，每排有若干根磁棒(優(yōu)選為4X8根磁棒)。磁棒套架80向下設(shè)有與磁棒排數(shù)對應(yīng)數(shù)量(如四個(gè))的槽道84。每個(gè)槽道84可以插入一個(gè)磁棒套。
[0061]圖8 — 16示意了本發(fā)明核酸提取儀I的運(yùn)行過程。在起始位置時(shí)，磁棒架78與磁棒套架80是相互分開的，并且與操作臺38相隔足夠大的距離。本發(fā)明核酸提取儀I按照下列步驟依次運(yùn)行。第一步，加樣一一把加入樣本后的深孔板(又叫96孔板)88放入到操作臺38的指定位置處，然后，把磁棒套86固定到磁棒套架80的槽道84。第二步，裂解一一啟動(dòng)第三電機(jī)組48，使磁棒套架80帶動(dòng)磁棒套86下行，直到磁棒套86進(jìn)入深孔板88之指定排的孔內(nèi)，然后，第三電機(jī)組48帶動(dòng)磁棒套架80和磁棒套86 —起按選自于(2 — 100 )HZ (優(yōu)選2、4、8、16、21、30、50、80、100!0的頻率振動(dòng)預(yù)定時(shí)間，磁棒套86之遠(yuǎn)離磁棒套架80的那一端在深孔板88的孔內(nèi)絞拌樣本、裂解液和磁珠(已被預(yù)先放置在深孔板的孔內(nèi))的混合物，使樣本中的核酸從樣本中分離出來(即核酸被裂解)，并且被吸附到磁珠上。第三步，吸附一一第二電機(jī)組46啟動(dòng)并帶動(dòng)磁棒套架78下行，直到磁棒82進(jìn)入磁棒套86的指定位置，靜置預(yù)定時(shí)間，使全部磁珠連同從樣本里裂解出來的核酸一起被吸附在磁棒套86的外表面，然后，磁棒套架78和磁棒套86 —起上行再使磁棒套86和磁棒82 —起進(jìn)入深孔板88之指定排的洗滌孔內(nèi)進(jìn)行洗滌，以除去雜質(zhì)。第四步，洗脫一一磁棒套架78和磁棒套86 —起由洗滌孔進(jìn)入到洗脫孔內(nèi)，在洗脫液的作用下，核酸從磁珠中釋放出來。第五步，回收磁珠——將吸附在磁棒套86之外表面的磁珠由洗脫孔轉(zhuǎn)移至磁珠回收孔內(nèi)，磁棒82離開磁棒套86。第六步，棄磁一一磁棒套86在磁珠回收孔內(nèi)振動(dòng)，使磁珠全部從磁棒套86的外表面脫落。第七步，清理一一卸下磁棒套86，移走深孔板，儀器回到起始位置。其中，在裂解、洗脫步驟，需要將深孔板內(nèi)的樣本混合液加熱到預(yù)先設(shè)定的溫度范圍。
[0062]如圖7、圖25和圖26所示，第一、二、三電機(jī)組44，46，48的結(jié)構(gòu)大致相同，均采用精確走位的步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲桿。本發(fā)明所采用的步進(jìn)電機(jī)的重復(fù)精度(即每一個(gè)循環(huán)所產(chǎn)生的位移誤差)小于0.02毫米。如前所述，第一電機(jī)組44的作用是用于按照預(yù)先設(shè)定的程序驅(qū)動(dòng)第二、三電機(jī)組46、48在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。第二電機(jī)組46的作用是用于驅(qū)動(dòng)磁棒架78上下移動(dòng)的。第三電機(jī)組48的作用是用于驅(qū)動(dòng)磁棒套架80上下移動(dòng)和振動(dòng)。由于第三電機(jī)組48要驅(qū)動(dòng)磁棒套架80高頻率地振動(dòng)，振動(dòng)頻率越高，磁棒套架本身的質(zhì)量產(chǎn)生的慣性對第三電機(jī)組48的沖量越大，干擾越大。因此，電機(jī)失步(在一個(gè)脈沖下，步進(jìn)電機(jī)輸出的位移誤差超出發(fā)設(shè)計(jì)值的情況稱之為電機(jī)失步)的發(fā)生概率也越大。為了避免電機(jī)失步，本發(fā)明在第三電機(jī)組48上設(shè)置了一個(gè)編碼器90。編碼器90包括監(jiān)測步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行狀況的元器件和向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出修正指令的元器件。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收一個(gè)脈沖后產(chǎn)生的行程與預(yù)先設(shè)計(jì)的值的誤差大于預(yù)先設(shè)定的值(如1.25微米)時(shí)，編碼器發(fā)出一個(gè)修正指令，及時(shí)修正步進(jìn)電機(jī)按照每個(gè)脈沖所輸出的行程，從而提前避免了電機(jī)失步的發(fā)生，提高了第三電機(jī)組48驅(qū)動(dòng)磁棒套架80振動(dòng)的精度。
[0063]除了電機(jī)組的運(yùn)行精度以外，影響磁棒套架80和磁棒架78運(yùn)動(dòng)精度的因素還包括磁棒套架80和磁棒架78的初始定位精度和最大行程的位置精度。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:在每個(gè)電機(jī)組之滑塊74的外側(cè)邊固定一個(gè)光感應(yīng)臂92，而在滑快74的初始位置和最大行程位置各設(shè)置一個(gè)光耦傳感器93。光耦傳感器93藉由感應(yīng)光感應(yīng)臂92的位置來監(jiān)控滑塊74的位置。因此，本發(fā)明在采用光耦傳感器93后，第一電機(jī)組44可以準(zhǔn)確地控制第二和第三電機(jī)組(也就是磁棒套架80和磁棒架78)對應(yīng)于深孔板88的裂解、洗滌、洗脫和回收磁珠的位置；第二、三電機(jī)組可以準(zhǔn)確地控制磁棒套架80和磁棒架78的最低和最聞位置。
[0064]如圖17和圖17A所不,在操作臺38上設(shè)置有若干排活動(dòng)的加熱板94。每一排加熱板94包括與深孔板88之底部形狀密切吻合的若干個(gè)加熱孔壁96。加熱板94優(yōu)選金屬材料，其內(nèi)部貫穿有電阻絲等加熱部件(未標(biāo)號)，其外周設(shè)置有隔熱部件(未標(biāo)號)。在加熱板94的下面設(shè)置有若干個(gè)相互獨(dú)立的壓縮彈簧98，促使加熱板94的所有加熱孔壁96更加均勻地貼附深孔板88的底部，從而使各個(gè)孔的受熱更加的均勻。這將大大地提高深孔板88上各個(gè)孔內(nèi)樣本的裂解和洗脫效率的一致性，從而大大減小了各個(gè)孔內(nèi)核酸提取效率的誤差。
[0065]如圖23、27、27A和30所示，操作臺38包括至少一套用于自動(dòng)抓緊和松開放置到操作臺38上之深孔板88的夾具。該夾具包括位于底板32之下方(即操作臺38的背面)的電機(jī)100 (電機(jī)的數(shù)量與深孔板的數(shù)量對應(yīng))、位于操作臺38之內(nèi)部的支撐部104、若干個(gè)夾臂106和微動(dòng)開關(guān)108。所述的夾臂106包括一個(gè)軸105，支撐部的上下移動(dòng)推動(dòng)夾臂繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)，夾臂的夾頭107夾緊或松開深孔板。電機(jī)100包括一個(gè)凸輪102。在電機(jī)100啟動(dòng)時(shí)，凸輪102推動(dòng)支撐部104上、下移動(dòng)。支撐部104進(jìn)一步推動(dòng)夾具106按照杠桿原理進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，夾臂106夾緊或者釋放深孔板88的外壁。在夾臂106上設(shè)置有扭簧(未標(biāo)號)，當(dāng)操作臺38沒有放置深孔板88時(shí)，扭簧使夾臂保持松開狀態(tài)，以減少把深孔板88放置到操作臺38的阻礙。[0066]如圖18、184、19、194、20、21、22、23、28和28么所示，微動(dòng)開關(guān)108位于操作臺38的一端附近。微動(dòng)開關(guān)108包括一個(gè)彈簧片110和一個(gè)按鈕開關(guān)112。圖18A是微動(dòng)開關(guān)處于關(guān)閉的狀態(tài)，圖19A是微動(dòng)開關(guān)處于開啟的狀態(tài)。當(dāng)深孔板88被放置到操作臺38的預(yù)定位置時(shí)，深孔板88的側(cè)壁推動(dòng)彈簧片110壓縮按鈕開關(guān)112，從而開啟微動(dòng)開關(guān)108，啟動(dòng)電機(jī)100工作。電機(jī)100帶動(dòng)凸輪102推動(dòng)支撐部104向上移動(dòng)。支撐部104進(jìn)一步推動(dòng)夾具106按照杠桿原理轉(zhuǎn)動(dòng)，使夾臂106夾緊深孔板88的外壁，從而精確固定深孔板88在操作臺38上的位置。當(dāng)提取核酸的全程結(jié)束以后需要從操作臺38取下深孔板88時(shí)，操作者通過儀表面板22發(fā)出釋放深孔板88的指令。電機(jī)100帶動(dòng)凸輪102運(yùn)轉(zhuǎn)，在彈簧和自身重力的作用下，支撐部104下移。在扭簧的作用下，夾臂106反轉(zhuǎn)，回復(fù)到釋放深孔板88的狀態(tài)，并且不對深孔板施加夾持力。因而，操作者可以輕易地從操作臺38上移走深孔板88。
[0067]如圖28、29和30所示，操作臺38在其靠近儀表面板22的那一端設(shè)置有用于向儀器外散發(fā)熱量的橫流風(fēng)機(jī)114。所述橫流風(fēng)機(jī)114被隱藏在操作臺38之操作面板52的下方。橫流風(fēng)機(jī)114的出風(fēng)口位于本發(fā)明核酸提取儀的底部。
[0068]如圖1、2和3所示，本發(fā)明核酸提取儀的儀器主體30基本上被基座10和外機(jī)殼20所封閉，而僅在基座10的底部為橫流風(fēng)機(jī)114設(shè)置了出風(fēng)口。本發(fā)明核酸提取儀還進(jìn)一步設(shè)置有內(nèi)機(jī)殼34和操作面板52。內(nèi)機(jī)殼34和操作面板52基本上把深孔板88限制在一個(gè)相對封閉的空間內(nèi)。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既非常利于防止外部環(huán)境影響儀器內(nèi)部的清潔。
[0069]如圖32、32A和33、33A所示，本發(fā)明核酸提取儀I的門24包括門拉手116和門軸118。其中，外機(jī)殼20在對應(yīng)于門拉手116的位置處設(shè)置有永磁磁塊(未圖不)，當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，永磁磁塊吸住門拉手116，從而使門24保持閉合狀態(tài)。門軸118包括固定在固定至基座10的門中軸120和固定至門的底部二端的門軸套122。門中軸120的二端分別被組入到門軸套122內(nèi)，并且在門中軸120與門軸套122結(jié)合處設(shè)置有門軸扭簧124。門軸扭簧124使門中軸120與門軸套122之間的結(jié)合保持有一定的阻尼系數(shù)，從而增加開啟和關(guān)閉門24時(shí)的手感，增加了操作者的愉悅感。
[0070]圖34示意了本發(fā)明核酸提取儀的工作原理和步驟。第一步:向深孔板內(nèi)加入樣本(如全血)。第二步:加熱并且在磁棒套的機(jī)載振動(dòng)下裂解樣本。第三步:磁棒進(jìn)入磁棒套內(nèi)并且吸附磁珠和核酸。第四步:在洗滌液的作用下洗滌掉雜質(zhì)。第五步:在洗脫液的作用下把核酸從磁棒套上洗脫下來。第六步:回收磁珠。第七步:把磁棒移出磁棒套，在磁棒套的機(jī)械振動(dòng)作用下，磁珠從磁棒套脫落，掉入到磁珠回收孔內(nèi)。
[0071]圖35示意了圖34示意了本發(fā)明核酸提取儀固定深孔板和對樣本進(jìn)行加熱的步驟。第一步:放置深孔板。第二步:觸發(fā)微動(dòng)開關(guān)。第三步:CPU信號響應(yīng)。第四步:電機(jī)啟動(dòng)。第五步:支撐部上移。第六步:夾臂夾緊。第七步:加熱板與深孔板緊密貼合。
[0072]本專利申請(包括專利申請說明書和權(quán)利要求書)所記載的某部件A被固定至另一部件B或者相類似的描述是指，某部件A被直接或者間接地固定至另一部件B，包括某部件A與另一部件B相互接觸地固定連接在一起和某部件A與另一部件B不相互接觸、而是通過第三部件固定地連接在一起 二種情況。廣義地說，只要某部件A與另一部件B不能相對運(yùn)動(dòng)，均屬于本專利申請所記載的某部件A被固定至另一部件B的范圍。
[0073]本專利申請所披露的內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明創(chuàng)造之【具體實(shí)施方式】的有限記載，任何根據(jù)本專利申請所披露的內(nèi)容而進(jìn)行的不需要做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的有限改進(jìn)均屬于本發(fā)明創(chuàng)造的范疇 。
【權(quán)利要求】
1.一種核酸提取儀,包括:基座、與基座相連的外機(jī)殼、位于外機(jī)殼的內(nèi)部并且被安裝到基座的儀器主體；其特征在于，儀器主體包括相對于基座可移動(dòng)的操作臺和被分別固定到基座的第一電機(jī)組、第二電機(jī)組以及第三電機(jī)組，其中，第一電機(jī)組用于驅(qū)動(dòng)所述操作臺在與基座所在的平面大致平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，第二電機(jī)組和第三電機(jī)組被固定到基座，并且相對于基座不可移動(dòng)，所述操作臺包括用于自動(dòng)固定深孔板的夾具和對深孔板進(jìn)行加熱的加熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核酸提取儀，其特征在于:第一電機(jī)組的軸線與基座所在的平面大致平行，第二電機(jī)組和第三電機(jī)組的軸線與基座所在的平面大致垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核酸提取儀，其特征在于:第一電機(jī)組包括:固定在基座上的相對于基座不能產(chǎn)生相對位移的電機(jī)、藉由連接器與電機(jī)的軸同軸線連接的滾珠絲桿、連接至滾珠絲桿的滑塊和對滑塊起導(dǎo)向作用的導(dǎo)軌。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核酸提取儀，其特征在于:第二、第三電機(jī)組籍由電機(jī)支架固定至第一電機(jī)組的滑塊，在第一電機(jī)組的驅(qū)動(dòng)下沿第一電機(jī)組之電機(jī)的軸線方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述電機(jī)支架包括大致相互垂直的第一面板和第二面板，第一面板用于固定第二、第三電機(jī)組，第二面板被固定至第一電機(jī)組上的滑塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一 4之一所述的核酸提取儀，其特征在于:第三電機(jī)組包括用于控制其電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的編碼器，所述編碼器包括監(jiān)測第三電機(jī)組之電機(jī)運(yùn)行狀況的元器件和向該電機(jī)發(fā)出修正指令的元器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的核酸提取儀，其特征在于:第三電機(jī)組在其滑塊的外側(cè)邊固定一個(gè)光感應(yīng)臂，而在滑塊位于第三電機(jī)組的初始位置和最大行程位置處各設(shè)置一個(gè)光耦傳感器，光耦傳感器通過感應(yīng)光感應(yīng)臂的位置來監(jiān)控滑塊的位置。`
7.根據(jù)權(quán)利要求6之任一者所述的核酸提取儀，其特征在于:所述加熱裝置包括設(shè)置在核酸提取儀之操作臺上的若干排活動(dòng)的加熱板，每一排加熱板包括與被加熱的深孔板之底部形狀密切吻合的若干個(gè)加熱孔壁，加熱板采用導(dǎo)熱材料，其內(nèi)部貫穿有加熱部件，其外周設(shè)置有隔熱部件，在加熱板的下面設(shè)置有若干個(gè)相互獨(dú)立的壓縮彈簧，壓縮彈簧抵靠在加熱板的下方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的核酸提取儀，其特征在于:還包括位于操作臺下方的散熱裝置，所述散熱裝置包括被隱藏在操作臺下方的橫流風(fēng)機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1一 4所述的核酸提取儀，其特征在于:儀器主體還包括電源組和至少一組用于控制電源能量輸出的電源管理組件，所述電源管理組件包括至少一塊印刷電路板、若干電容和電阻，以及至少一個(gè)電源調(diào)節(jié)器和緊貼電源調(diào)節(jié)器的散熱器，所述電源調(diào)節(jié)器包括用于把在核酸提取儀運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生的瞬時(shí)過載電壓或者過載電流轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉的發(fā)熱電子元器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1一 4之一所述的核酸提取儀，其特征在于:所述夾具包括位于基座下方的電機(jī)、位于操作臺內(nèi)部的支撐部、若干個(gè)夾臂和微動(dòng)開關(guān)，其中，電機(jī)包括一個(gè)凸輪，在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，凸輪推動(dòng)支撐部上、下移動(dòng)，支撐部進(jìn)一步推動(dòng)夾臂轉(zhuǎn)動(dòng)，夾臂夾緊或者釋放深孔板的外壁，所述微動(dòng)開關(guān)包括一個(gè)傾斜的彈簧片和一個(gè)按鈕開關(guān)，當(dāng)深孔板被放置到操作臺的預(yù)定位置時(shí)，深孔板的底部推動(dòng)彈簧片壓縮按鈕開關(guān)，從而開啟微動(dòng)開關(guān)，啟動(dòng)電機(jī)工作。
【文檔編號】C12M1/00GK103881897SQ201410004609
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】王中平 申請人:艾康生物技術(shù)(杭州)有限公司