磁珠法核酸提取装置及其核酸提取方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111996113 A(43)申请公布日 2020.11.27

(21)申请号 202010831922.2(22)申请日 2020.08.18

(71)申请人 杭州博日科技股份有限公司

地址 310053 浙江省杭州市高新技术产业

开发区滨安路1192号(72)发明人 李支海　曹进涛　王翔　熊洪亮　

李冬　贺贤汉　(74)专利代理机构 杭州君度专利代理事务所

(特殊普通合伙) 33240

代理人 黄前泽(51)Int.Cl.

C12M 1/42(2006.01)C12M 1/38(2006.01)C12M 1/36(2006.01)C12M 1/34(2006.01)

权利要求书3页 说明书9页 附图6页

C12M 1/02(2006.01)C12M 1/00(2006.01)

CN 111996113 A(54)发明名称

磁珠法核酸提取装置及其核酸提取方法(57)摘要

本发明公开了磁珠法核酸提取装置及其核酸提取方法。本发明包括加热震荡装置、执行机构机架、磁力架运动机构、护套运动机构和加热震荡及制冷装置；加热震荡装置和护套运动机构结合使用对裂解工位上的试剂进行裂解；然后，执行机构机架、磁力架运动机构和护套运动机构结合使用实现磁珠吸附和弃磁；接着，加热震荡装置和护套运动机构结合使用对裂解工位进行混合搅拌，并吸附附有核酸的磁珠；再接着，执行机构机架、磁力架运动机构和护套运动机构结合使用进行洗涤核酸；最后，执行机构机架、磁力架运动机构、护套运动机构和加热震荡及制冷装置结合使用实现洗脱核酸。本发明混合均匀，降低了气溶胶的挥发，保证提取产物中核酸片段长度及完整度。

CN 111996113 A

权　利　要　求　书

1/3页

1.磁珠法核酸提取装置，包括整体机架、执行机构和深孔板安装架，其特征在于：还包括加热震荡装置和加热震荡及制冷装置；整体机架设有并排布置的四个以上工位，其中三个工位分别为裂解工位、磁珠工位和洗脱工位，其余工位均为洗涤工位；加热震荡装置设置在裂解工位处，加热震荡及制冷装置设置在洗脱工位处；整体机架的磁珠工位和洗脱工位处均固定有深孔板安装架；每个工位处均设有一个位置传感器一；位置传感器一的信号输出端与控制器连接；

所述的执行机构由执行机构机架、驱动机构一、磁力架运动机构、护套运动机构和防滴落板运动机构组成；执行机构机架与滑轨构成滑动副；滑轨与各工位排布方向平行；所述的驱动机构一由控制器控制，驱动执行机构机架连同安装在执行机构机架上的磁力架运动机构、护套运动机构和防滴落板运动机构同步沿各工位排布方向移动；所述的磁力架运动机构包括驱动机构二、磁架上机架、磁力棒和磁架下机架；所述的磁架下机架开设有排布成长方形的n个过孔，n＝96，每个过孔支撑一根磁力棒；所述的磁架上机架与磁架下机架固定，并由驱动机构二驱动上下移动；驱动机构二由控制器控制；所述的护套运动机构由驱动机构三、护套架和护套组成；所述的护套架位于磁架下机架正下方；护套架开设有排布成长方形的n个通孔，且n个通孔与n根磁力棒一一对齐；所述的护套设有一体成型且排布成长方形的n个单孔护套；护套与护套架可拆卸固定连接，n个单孔护套与护套机架的n个通孔一一对齐；护套架由驱动机构三驱动上下移动；驱动机构三由控制器控制；所述的防滴落板运动机构由防滴落板、位置传感器二和驱动机构四组成；所述的驱动机构四由控制器控制，驱动防滴落板沿平行于滑轨方向移动；所述的位置传感器二置于防滴落板初始位置处；磁架上机架初始位置处设有位置传感器三，护套架初始位置处设有位置传感器四；位置传感器二、位置传感器三和位置传感器四的信号输出端与控制器连接；

所述的加热震荡装置和加热震荡及制冷装置均包括无刷电机、偏心块、震荡支架和关节轴承座；所述无刷电机的底座固定在整体机架上；所述的偏心块固定在无刷电机的输出轴上；震荡支架通过滚动轴承支承在无刷电机的输出轴上，并与偏心块固定；关节轴承座通过关节轴承支承在偏心块外；无刷电机由控制器控制；加热震荡装置还包括裂解加热铝模块和加热膜；压板与压框固定，隔热垫置于压板上，加热膜置于隔热垫上，裂解加热铝模块置于加热膜上；压框压住裂解加热铝模块，并与震荡支架通过螺钉固定连接；裂解加热铝模块上设有温度传感器一；温度传感器一的信号输出端与控制器连接；加热膜由控制器控制；加热震荡及制冷装置还包括洗脱加热铝模块、TE制冷片、散热器和风机；洗脱加热铝模块、TE制冷片和散热器均固定在加热震荡及制冷装置的震荡支架上；TE制冷片置于散热器上，洗脱加热铝模块置于TE制冷片上；洗脱加热铝模块上设有温度传感器二；温度传感器二的信号输出端与控制器连接；风机的进风口处设有进风风道，出风口处设有风道口，风道口正对散热器设置；TE制冷片和风机均由控制器控制。

2.根据权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于：沿n个过孔排布成的长方形长度方向或宽度方向，相邻磁力棒的N极和S极方向不同。

3.根据权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于：所述的磁力棒由永磁铁圆棒和不锈钢圆棒组成；永磁铁圆棒固定嵌套在不锈钢圆棒的空心端头内；不锈钢圆棒的空心端头开设有排气针孔。

4.根据权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于：所述的磁架上机架与磁架

2

CN 111996113 A

权　利　要　求　书

2/3页

下机架之间设有缓冲垫。

5.根据权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于：所述护套架的底面位于n个通孔排布成的长方形外沿位置固定设有三根挡边，其中两根挡边平行于长方形的长度方向设置，第三根挡边平行于长方形的宽度方向设置；护套架的底面位于长方形未设置挡边的那个宽度边外沿位置开设有卡位槽，且护套架的顶面在卡位槽同一端位置处开设有间距设置的两个卡扣槽；平行设置的两根挡边与护套架之间分别形成一个导向槽，另一根挡边与护套架之间形成限位槽；护套一端设有一体成型的弹性卡扣和防变形挂钩；防变形挂钩设有两个，分设在弹性卡扣两侧，且两个防变形挂钩的间距等于两个卡扣槽的间距；护套两侧部分别嵌入护套架对应侧的一个导向槽内，护套未设置弹性卡扣的一端嵌入护套架的限位槽内；护套的弹性卡扣与护套架的卡位槽扣合；护套的两个防变形挂钩与护套架的两个卡扣槽分别扣合。

6.根据权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于：所述的加热震荡装置和加热震荡及制冷装置还均包括检测无刷电机转子位置的霍尔传感器；霍尔传感器的信号输出端与控制器连接。

7.根据权利要求1所述的磁珠法核酸提取装置，其特征在于：所述的深孔板安装架、裂解加热铝模块和洗脱加热铝模块均开设有排布成长方形的n个安置孔。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的磁珠法核酸提取装置的核酸提取方法，其特征在于：该方法具体如下：

步骤一、在裂解加热铝模块、洗脱加热铝模块以及各个深孔板安装架上放置深孔板；裂解加热铝模块上的深孔板内注入试剂和裂解液，磁珠工位处深孔板安装架上的深孔板内注入磁珠液，其余深孔板安装架上的深孔板内注入洗涤缓冲液，洗脱加热铝模块上的深孔板内注入洗脱缓冲液；

步骤二、加热震荡装置的加热膜加热，加热膜和温度传感器一共同作用反馈调节使裂解加热铝模块的温度达到预设温度后，采用如下三种方式中的一种进行试剂裂解：①加热震荡装置的无刷电机驱动偏心块，使得裂解加热铝模块偏心震荡，裂解加热铝模块上的深孔板随裂解加热铝模块偏心震荡预设时间后停止，试剂被裂解；②护套运动机构的护套在驱动机构三驱动下向下运动到裂解加热铝模块上的深孔板内并在深孔板内上下运动预设时间后停止；然后，护套上移复位；③护套在裂解加热铝模块上的深孔板内上下运动和裂解加热铝模块偏心震荡交替进行；

步骤三、防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；执行机构的执行机构机架连同磁力架运动机构、护套运动机构和防滴落板运动机构在驱动机构一驱动下同步移动，磁珠工位的位置传感器一检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力架运动机构的磁力棒和护套运动机构的护套停留在磁珠工位的深孔板上方；然后，防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动；磁力架运动机构的磁力棒在驱动机构二驱动下插入护套运动机构的护套内；接着，磁力架运动机构的磁力棒和护套运动机构的护套同步向下移动到磁珠工位处的深孔板内吸附磁珠；再接着，磁力架运动机构的磁力棒和护套运动机构的护套同步上升复位，防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；之后，执行机构机架在驱动机构一驱动下移动，裂解工位的位置传感器一检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得

3

CN 111996113 A

权　利　要　求　书

3/3页

磁力棒、护套和防滴落板移动到裂解工位正上方；防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动，护套下移插入裂解工位的深孔板内弃磁；紧接着，护套上移复位；采用如下三种方式中的一种进行混合搅拌：①裂解加热铝模块偏心震荡预设时间后停止；②护套向下运动到裂解加热铝模块上的深孔板内并在深孔板内上下运动预设时间后停止；然后，护套上移复位；③护套在裂解加热铝模块上的深孔板内上下运动和裂解加热铝模块偏心震荡交替进行；混合搅拌结束后，加热膜停止加热，磁力棒和护套同步向下移动到裂解加热铝模块上的深孔板内吸附附有核酸的磁珠；最后，磁力棒和护套同步上升复位；

步骤四、护套依次套入各洗涤工位的深孔板内进行洗涤核酸；步骤五、防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；然后，执行机构机架在驱动机构一驱动下移动，洗脱工位的位置传感器一检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力棒、护套和防滴落板停留在洗脱工位的深孔板正上方；接着，防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动，磁力棒和护套同步向下移动到洗脱工位的深孔板内；加热震荡及制冷装置的TE制冷片给洗脱加热铝模块加热，TE制冷片和温度传感器二共同作用反馈调节使洗脱加热铝模块的温度达到预设温度后，采用如下三种方式中的一种对护套进行洗脱核酸：①加热震荡及制冷装置的无刷电机驱动偏心块，使得洗脱加热铝模块偏心震荡，洗脱加热铝模块上的深孔板随洗脱加热铝模块偏心震荡预设时间后停止；②磁力棒和护套在洗脱加热铝模块上的深孔板内上下运动预设时间后停止；然后，磁力棒和护套上移复位；③洗脱加热铝模块偏心震荡与磁力棒和护套在洗脱加热铝模块上的深孔板内上下运动交替进行。

9.根据权利要求8所述的磁珠法核酸提取装置的核酸提取方法，其特征在于：所述洗涤核酸的过程具体如下：防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；接着，执行机构机架在驱动机构一驱动下移动，对应洗涤工位的位置传感器一检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力棒、护套和防滴落板停留在对应洗涤工位的深孔板正上方；然后，防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动，磁力棒和护套同步向下移动到对应洗涤工位的深孔板内并在深孔板内上下运动洗涤核酸；经过预设时间后，磁力棒和护套同步向上复位。

10.根据权利要求8所述的磁珠法核酸提取装置的核酸提取方法，其特征在于：洗脱核酸结束后，控制TE制冷片对洗脱加热铝模块进行制冷，同时启动风机，TE制冷片把洗脱加热铝模块的热能传给散热器，风机出风口的风经风道口吹向散热器，给散热器降温；TE制冷片、风机和温度传感器二共同作用反馈调节使洗脱加热铝模块的温度达到预设温度，实现核酸在预设温度下保存。

4

CN 111996113 A

说　明　书

磁珠法核酸提取装置及其核酸提取方法

1/9页

技术领域

[0001]本发明属于生物核酸提取和纯化技术领域，尤其涉及一种磁珠法核酸提取装置及其核酸提取方法。

背景技术

[0002]核酸是遗传信息的载体，是最重要的生物信息分子，是分子生物学研究的主要对象，因此，核酸的提取是分子生物学实验技术中最重要、最基本的操作。随着分子生物学技术的快速发展，现核酸的研究和分析在临床诊断、环境检测、食品安全检测等领域不断的推广和应用，并发挥极大作用。

[0003]目前市面上的自动核酸提取仪多采用磁棒法和旋转法。一、磁棒法采用每根磁棒上都嵌套护套，通过磁吸将表面吸有的核酸微粒磁珠吸附在护套下表面，并在不同的反应试剂中进行转移，同时通过电机电动磁棒和护套实现上下高频往复移动对试剂液体进行快速混匀和搅拌，从而实现裂解、吸附、弃磁、洗涤和洗脱等复杂的核酸提取过程。但这种护套上下高频往复移动的混合方式易产生液体飞溅，易造成磁珠回收率低和样品交叉污染的风险，同时上下高频往复移动会对核酸产生强烈的震荡，会打断DNA和RNA长度，无法保证核酸片段的完整度；二、旋转法采用带有棱翅护套，通过抓取单独护套机构，采用传动机构使每个护套单独高速旋转，从而实现搅拌，搬移带有吸附核酸的磁珠方法也是磁棒插入护套，通过移动护套，从而实现裂解、吸附、弃磁、洗涤和洗脱等复杂的核酸提取过程，此法结构复杂，护套取放稳定性差，故障率高。因此，开发一种更为高效，并且能够降低空间交叉污染率，结构简单，稳定性高的自动化提取装置和方法势在必行。发明内容

[0004]本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种磁珠法核酸提取装置及其核酸提取方法，采用偏心震荡对样本及所需提取试剂搅拌、混匀，并配合垂直、水平运动方式，完成核酸提取纯化的全过程。[0005]为了实现上述目的，本发明提出如下技术方案：[0006]本发明磁珠法核酸提取装置，包括整体机架、执行机构、深孔板安装架、加热震荡装置和加热震荡及制冷装置；整体机架设有并排布置的四个以上工位，其中三个工位分别为裂解工位、磁珠工位和洗脱工位，其余工位均为洗涤工位；加热震荡装置设置在裂解工位处，加热震荡及制冷装置设置在洗脱工位处；整体机架的磁珠工位和洗脱工位处均固定有深孔板安装架；每个工位处均设有一个位置传感器一；位置传感器一的信号输出端与控制器连接。

[0007]所述的执行机构由执行机构机架、驱动机构一、磁力架运动机构、护套运动机构和防滴落板运动机构组成；执行机构机架与滑轨构成滑动副；滑轨与各工位排布方向平行；所述的驱动机构一由控制器控制，驱动执行机构机架连同安装在执行机构机架上的磁力架运动机构、护套运动机构和防滴落板运动机构同步沿各工位排布方向移动。所述的磁力架运

5

CN 111996113 A

说　明　书

2/9页

动机构包括驱动机构二、磁架上机架、磁力棒和磁架下机架；所述的磁架下机架开设有排布成长方形的n个过孔，n＝96，每个过孔支撑一根磁力棒；所述的磁架上机架与磁架下机架固定，并由驱动机构二驱动上下移动；驱动机构二由控制器控制。所述的护套运动机构由驱动机构三、护套架和护套组成；所述的护套架位于磁架下机架正下方；护套架开设有排布成长方形的n个通孔，且n个通孔与n根磁力棒一一对齐；所述的护套设有一体成型且排布成长方形的n个单孔护套；护套与护套架可拆卸固定连接，n个单孔护套与护套机架的n个通孔一一对齐；护套架由驱动机构三驱动上下移动；驱动机构三由控制器控制；所述的防滴落板运动机构由防滴落板、位置传感器二和驱动机构四组成；所述的驱动机构四由控制器控制，驱动防滴落板沿平行于滑轨方向移动；所述的位置传感器二置于防滴落板初始位置处；磁架上机架初始位置处设有位置传感器三，护套架初始位置处设有位置传感器四；位置传感器二、位置传感器三和位置传感器四的信号输出端与控制器连接。

[0008]所述的加热震荡装置和加热震荡及制冷装置均包括无刷电机、偏心块、震荡支架和关节轴承座；所述无刷电机的底座固定在整体机架上；所述的偏心块固定在无刷电机的输出轴上；震荡支架通过滚动轴承支承在无刷电机的输出轴上，并与偏心块固定；关节轴承座通过关节轴承支承在偏心块外；无刷电机由控制器控制。加热震荡装置还包括裂解加热铝模块和加热膜；压板与压框固定，隔热垫置于压板上，加热膜置于隔热垫上，裂解加热铝模块置于加热膜上；压框压住裂解加热铝模块，并与震荡支架通过螺钉固定连接；裂解加热铝模块上设有温度传感器一；温度传感器一的信号输出端与控制器连接；加热膜由控制器控制。加热震荡及制冷装置还包括洗脱加热铝模块、TE制冷片、散热器和风机；洗脱加热铝模块、TE制冷片和散热器均固定在加热震荡及制冷装置的震荡支架上；TE制冷片置于散热器上，洗脱加热铝模块置于TE制冷片上；洗脱加热铝模块上设有温度传感器二；温度传感器二的信号输出端与控制器连接；风机的进风口处设有进风风道，出风口处设有风道口，风道口正对散热器设置；TE制冷片和风机均由控制器控制。[0009]优选地，沿n个过孔排布成的长方形长度方向或宽度方向，相邻磁力棒的N极和S极方向不同。

[0010]优选地，所述的磁力棒由永磁铁圆棒和不锈钢圆棒组成；永磁铁圆棒固定嵌套在不锈钢圆棒的空心端头内；不锈钢圆棒的空心端头开设有排气针孔。[0011]优选地，所述的磁架上机架与磁架下机架之间设有缓冲垫。[0012]优选地，所述护套架的底面位于n个通孔排布成的长方形外沿位置固定设有三根挡边，其中两根挡边平行于长方形的长度方向设置，第三根挡边平行于长方形的宽度方向设置；护套架的底面位于长方形未设置挡边的那个宽度边外沿位置开设有卡位槽，且护套架的顶面在卡位槽同一端位置处开设有间距设置的两个卡扣槽；平行设置的两根挡边与护套架之间分别形成一个导向槽，另一根挡边与护套架之间形成限位槽；护套一端设有一体成型的弹性卡扣和防变形挂钩；防变形挂钩设有两个，分设在弹性卡扣两侧，且两个防变形挂钩的间距等于两个卡扣槽的间距。护套两侧部分别嵌入护套架对应侧的一个导向槽内，护套未设置弹性卡扣的一端嵌入护套架的限位槽内；护套的弹性卡扣与护套架的卡位槽扣合；护套的两个防变形挂钩与护套架的两个卡扣槽分别扣合。[0013]优选地，所述的加热震荡装置和加热震荡及制冷装置还均包括检测无刷电机转子位置的霍尔传感器；霍尔传感器的信号输出端与控制器连接。

6

CN 111996113 A[0014]

说　明　书

3/9页

优选地，所述的深孔板安装架、裂解加热铝模块和洗脱加热铝模块均开设有排布

成长方形的n个安置孔，安置孔用于嵌入深孔板。[0015]该磁珠法核酸提取装置的核酸提取方法，具体如下：[0016]步骤一、在裂解加热铝模块、洗脱加热铝模块以及各个深孔板安装架上放置深孔板；裂解加热铝模块上的深孔板内注入试剂和裂解液，磁珠工位处深孔板安装架上的深孔板内注入磁珠液，其余深孔板安装架上的深孔板内注入洗涤缓冲液，洗脱加热铝模块上的深孔板内注入洗脱缓冲液。[0017]步骤二、加热震荡装置的加热膜加热，加热膜和温度传感器一共同作用反馈调节使裂解加热铝模块的温度达到预设温度后，采用如下三种方式中的一种进行试剂裂解：①加热震荡装置的无刷电机驱动偏心块，使得裂解加热铝模块偏心震荡，裂解加热铝模块上的深孔板随裂解加热铝模块偏心震荡预设时间后停止，试剂被裂解；②护套运动机构的护套在驱动机构三驱动下向下运动到裂解加热铝模块上的深孔板内并在深孔板内上下运动预设时间后停止；然后，护套上移复位；③护套在裂解加热铝模块上的深孔板内上下运动和裂解加热铝模块偏心震荡交替进行。[0018]步骤三、防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；执行机构的执行机构机架连同磁力架运动机构、护套运动机构和防滴落板运动机构在驱动机构一驱动下同步移动，磁珠工位的位置传感器一检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力架运动机构的磁力棒和护套运动机构的护套停留在磁珠工位的深孔板上方；然后，防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动；磁力架运动机构的磁力棒在驱动机构二驱动下插入护套运动机构的护套内；接着，磁力架运动机构的磁力棒和护套运动机构的护套同步向下移动到磁珠工位处的深孔板内吸附磁珠；再接着，磁力架运动机构的磁力棒和护套运动机构的护套同步上升复位，防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；之后，执行机构机架在驱动机构一驱动下移动，裂解工位的位置传感器一检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力棒、护套和防滴落板移动到裂解工位正上方；防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动，护套下移插入裂解工位的深孔板内弃磁；紧接着，护套上移复位；采用如下三种方式中的一种进行混合搅拌：①裂解加热铝模块偏心震荡预设时间后停止；②护套向下运动到裂解加热铝模块上的深孔板内并在深孔板内上下运动预设时间后停止；然后，护套上移复位；③护套在裂解加热铝模块上的深孔板内上下运动和裂解加热铝模块偏心震荡交替进行。混合搅拌结束后，加热膜停止加热，磁力棒和护套同步向下移动到裂解加热铝模块上的深孔板内吸附附有核酸的磁珠；最后，磁力棒和护套同步上升复位。[0019]步骤四、护套依次套入各洗涤工位的深孔板内进行洗涤核酸。[0020]步骤五、防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；然后，执行机构机架在驱动机构一驱动下移动，洗脱工位的位置传感器一检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力棒、护套和防滴落板停留在洗脱工位的深孔板正上方；接着，防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动，磁力棒和护套同步向下移动到洗脱工位的深孔板内；加热震荡及制冷装置的TE制冷片给洗脱加热铝模块加热，TE制冷片和温度传感器二共同作用反馈调节使洗脱加热铝模块

7

CN 111996113 A

说　明　书

4/9页

的温度达到预设温度后，采用如下三种方式中的一种对护套进行洗脱核酸：①加热震荡及制冷装置的无刷电机驱动偏心块，使得洗脱加热铝模块偏心震荡，洗脱加热铝模块上的深孔板随洗脱加热铝模块偏心震荡预设时间后停止；②磁力棒和护套在洗脱加热铝模块上的深孔板内上下运动预设时间后停止；然后，磁力棒和护套上移复位；③洗脱加热铝模块偏心震荡与磁力棒和护套在洗脱加热铝模块上的深孔板内上下运动交替进行。[0021]优选地，所述洗涤核酸的过程具体如下：防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；接着，执行机构机架在驱动机构一驱动下移动，对应洗涤工位的位置传感器一检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力棒、护套和防滴落板停留在对应洗涤工位的深孔板正上方；然后，防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动，磁力棒和护套同步向下移动到对应洗涤工位的深孔板内并在深孔板内上下运动洗涤核酸；经过预设时间后，磁力棒和护套同步向上复位。[0022]优选地，洗脱核酸结束后，控制TE制冷片对洗脱加热铝模块进行制冷，同时启动风机，TE制冷片把洗脱加热铝模块的热能传给散热器，风机出风口的风经风道口吹向散热器，给散热器降温；TE制冷片、风机和温度传感器二共同作用反馈调节使洗脱加热铝模块的温度达到预设温度，实现核酸在预设温度下保存。[0023]与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：[0024]1.本发明的裂解、混合和洗脱均可以采用如下方式中的一种：1.单独上下搅拌；2.单独高频震荡搅拌；3.上下和高频震荡组合搅拌。因此，本发明能满足不同试剂特性，特别是裂解和洗脱采用高频震荡搅拌方式，混合均匀，降低了气溶胶的挥发，可保证提取产物中核酸片段长度及完整度。

[0025]2.本发明的护套下方防滴落板，避免了吸附带有核酸和磁珠的载体进行搬移时的交叉污染。

[0026]3.本发明能实现搅拌、磁吸、搬移、加热、自动核酸提取和冷存的全流程，自动化程度高。

附图说明

[0027]图1-1是本发明磁珠法核酸提取装置的整体结构侧视图；[0028]图1-2是图1-1的俯视图；

[0029]图1-3是本发明中各个工位的排布示意图；[0030]图2-1是本发明中执行机构的结构侧视图；[0031]图2-2是图2-1的左视图；[0032]图2-3是图2-1的俯视图；

[0033]图3-1是本发明中磁架上机架、缓冲垫、磁力棒和磁架下机架的装配剖视图；[0034]图3-2是图3-1的俯视图；

[0035]图3-3是本发明中磁力棒的结构示意图；[0036]图4是本发明中加热震荡装置的结构剖视图；

[0037]图5是本发明中加热震荡及制冷装置的结构剖视图；[0038]图6-1是本发明中护套架和护套的装配立体图；

[0039]图6-2是本发明中护套架和护套装配后的顶部示意图；

8

CN 111996113 A[0040]

说　明　书

5/9页

图6-3是本发明中护套架和护套装配后的端部示意图；

[0041]图6-4是本发明中护套架的俯视图；[0042]图6-5是图6-4的右视图；

[0043]图6-6是本发明中护套倒置后的端部示意图；[0044]图中：1、执行机构；2、位置传感器一；3、深孔板安装架；4、磁力架运动机构；5、护套运动机构；6、防滴落板运动机构；7、磁架上机架；8、缓冲垫；9、磁力棒；10、磁架下机架；11、排气针孔；12、十字沉头螺钉；13、护套架；14、挡边；15、护套；15-1、弹性卡扣；15-2、防变形挂钩；16、卡扣槽；17、卡位槽；18、第一工位；19、第二工位；20、第三工位；21、第四工位；22、第五工位；23、第六工位；24、裂解加热铝模块；25、加热膜；26、隔热垫；27、震荡支架；28、霍尔传感器；29、偏心块；30、滚动轴承；31、无刷电机；32、配重块；33、关节轴承；34、关节轴承座；35、进风风道；36、风机；37、风道口；38、洗脱加热铝模块；39、TE制冷片；40、散热器。

具体实施方式

[0045]下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。[0046]本发明所揭示磁珠法核酸提取装置及其核酸提取方法，采用高频偏心震荡方式(当然，也能实现低频偏心震荡方式)进行样本及所提取试剂的混匀，并同时配合垂直和水平运动，使混合均匀，降低了气溶胶的挥发，可保证提取产物中核酸片段长度及完整度。[0047]如图1-1、1-2和1-3所示，本发明实施例所揭示磁珠法核酸提取装置，包括整体机架、执行机构1、深孔板安装架3、加热震荡装置和加热震荡及制冷装置；整体机架设有并排布置的六个工位，第一个工位18为裂解工位，第二个工位19为磁珠工位，第三个工位20、第四个工位21和第五个工位22均为洗涤工位，第六个工位23为洗脱工位；加热震荡装置设置在第一个工位处，加热震荡及制冷装置设置在第六个工位处；整体机架的第二个工位、第三个工位、第四个工位和第五个工位处均固定有深孔板安装架3；每个工位处均设有一个位置传感器一2；位置传感器一2的信号输出端与控制器连接。[0048]如图2-1、2-2和2-3所示，执行机构1由执行机构机架、驱动机构一、磁力架运动机构4、护套运动机构5和防滴落板运动机构6组成；执行机构机架与滑轨构成滑动副；滑轨与六个工位排布方向平行；驱动机构一由控制器控制，驱动执行机构机架连同安装在执行机构机架上的磁力架运动机构4、护套运动机构5和防滴落板运动机构6同步沿六个工位排布方向移动；作为优选实施例，驱动机构一采用驱动电机一驱动同步带传动机构一，同步带传动机构一的同步带与执行机构机架固定，同步带传动机构一的主动带轮和从动带轮均铰接在整体机架上；驱动电机一由控制器控制。[0049]如图3-1、3-2和3-3所示，磁力架运动机构4包括驱动机构二、磁架上机架7、缓冲垫8、磁力棒9和磁架下机架10；磁架下机架10开设有排布成长方形的n个过孔，n＝96，每个过孔支撑一根磁力棒9；沿长度方向或宽度方向上，相邻磁力棒9的N极和S极方向不同；缓冲垫8置于磁架下机架10上；磁架上机架7置于缓冲垫8上，并与磁架下机架10固定；作为优选实施例，磁架上机架7与磁架下机架10通过十字沉头螺钉12连接，利于更换和维护磁力棒9；缓冲垫8起消除间隙和预压作用；作为优选实施例，磁力棒9由永磁铁圆棒和不锈钢圆棒组成；永磁铁圆棒固定嵌套在不锈钢圆棒的空心端头内；不锈钢圆棒的空心端头开设有排气针孔11，避免永磁铁圆棒与不锈钢圆棒压装时引起空心端头膨胀变形；磁架上机架初始位置处

9

CN 111996113 A

说　明　书

6/9页

设有位置传感器三，位置传感器三，的信号输出端与控制器连接；磁架上机架7由驱动机构二驱动上下移动；驱动机构二由控制器控制；作为优选实施例，驱动机构二采用驱动电机二驱动同步带传动机构二，同步带传动机构二的主动带轮和从动带轮均铰接在执行机构机架上；同步带传动机构二的从动带轮与螺杆一固定；螺母块一与螺杆一构成螺旋副，并与执行机构机架构成滑动副；磁架上机架7与螺母块一固定；驱动电机二由控制器控制。[0050]如图6-1、6-2和6-3所示，护套运动机构5由驱动机构三、护套架13和护套15组成；如图2-1和2-2所示，护套架13位于磁架下机架10正下方；如图6-2、6-4和6-5所示，护套架开设有排布成长方形的n个通孔，且n个通孔与n根磁力棒9一一对齐；护套架底面位于n个通孔排布成的长方形外沿位置固定设有三根挡边14，其中两根挡边平行于长方形的长度方向设置，第三根挡边平行于长方形的宽度方向设置；作为优选实施例，平行于长方形长度方向的两根挡边端部与第三根挡边两端分别接触；护套架的底面位于长方形未设置挡边的那个宽度边外沿位置开设有卡位槽17，且护套架的顶面在卡位槽17同一端位置处开设有间距设置的两个卡扣槽16；平行设置的两根挡边与护套架之间分别形成一个导向槽，另一根挡边与护套架之间形成限位槽；导向槽给护套15起导向和支撑作用，可防止护套15变形；限位槽给护套15起限位和支撑作用；卡位槽17起固定和防止护套15串动作用，卡扣槽16起固定护套15的防变形挂钩作用。如图6-1和6-6所示，护套15设有一体成型且排布成长方形的n个单孔护套，且在一端设有一体成型的弹性卡扣15-1和防变形挂钩15-2；n个单孔护套与护套机架的n个通孔一一对齐；防变形挂钩设有两个，分设在弹性卡扣两侧，且两个防变形挂钩的间距等于两个卡扣槽16的间距。如图6-1、6-2和6-3所示，护套两侧部分别嵌入护套架对应侧的一个导向槽内，护套未设置弹性卡扣15-1的一端嵌入护套架的限位槽内；护套的弹性卡扣15-1与护套架的卡位槽17扣合，达到对护套15的固定和限位作用，防止护套15串动；护套的两个防变形挂钩15-2与护套架的两个卡扣槽16分别扣合，使得护套15的前端两处被固定，起到防止护套15前端变形的作用。护套架初始位置处设有位置传感器四，位置传感器四的信号输出端与控制器连接；护套架13由驱动机构三驱动上下移动；驱动机构三由控制器控制；作为优选实施例，驱动机构三采用驱动电机三驱动同步带传动机构三，同步带传动机构三的主动带轮和从动带轮均铰接在执行机构机架上；同步带传动机构三的从动带轮与螺杆二固定；螺母块二与螺杆二构成螺旋副，并与执行机构机架构成滑动副；护套架13与螺母块二固定；驱动电机三由控制器控制。[0051]如图2-1、2-2和2-3所示，防滴落板运动机构6由防滴落板、位置传感器二和驱动机构四组成；驱动机构四由控制器控制，驱动防滴落板沿平行于滑轨方向移动；作为优选实施例，驱动机构四采用驱动电机四驱动同步带传动机构四，同步带传动机构四的同步带与防滴落板固定；同步带传动机构四的主动带轮和从动带轮均铰接在执行机构机架上；驱动电机四由控制器控制；位置传感器二置于防滴落板初始位置处；位置传感器二的信号输出端与控制器连接；防滴落板运动到护套运动机构5正下方时，能实现隔断样本间的污染。[0052]如图4和5所示，加热震荡装置和加热震荡及制冷装置均包括无刷电机31、偏心块29、震荡支架27和关节轴承座34；无刷电机31的底座固定在整体机架上；偏心块29固定在无刷电机31的输出轴上；震荡支架27通过滚动轴承30支承在无刷电机31的输出轴上，并与偏心块29固定；关节轴承座34通过关节轴承33支承在偏心块29外；无刷电机31由控制器控制；关节轴承座34偏心摇摆，实现震荡，关节轴承座34增强震荡的稳定性，达到试剂样本涡旋式

10

CN 111996113 A

说　明　书

7/9页

均匀震荡。作为优选实施例，加热震荡装置和加热震荡及制冷装置还均包括霍尔传感器28；霍尔传感器28检测无刷电机的转子位置，霍尔传感器28的信号输出端与控制器连接，控制器控制无刷电机的转子精确定位。作为优选实施例，关节轴承座34上固定有配重块32；配重块32实现加热震荡装置和加热震荡及制冷装置的整体配重。[0053]加热震荡装置还包括裂解加热铝模块24和加热膜25；压板与压框固定，隔热垫26置于压板上，加热膜25置于隔热垫26上，裂解加热铝模块24置于加热膜25上；压框压住裂解加热铝模块24，并与震荡支架27通过螺钉固定连接；裂解加热铝模块24上设有温度传感器一；温度传感器一的信号输出端与控制器连接；加热膜25由控制器控制，为裂解加热铝模块24提供热能，从而提供裂解需要的温度。加热震荡及制冷装置还包括洗脱加热铝模块38、TE制冷片(半导冷片)39、散热器40和风机36；洗脱加热铝模块38、TE制冷片39和散热器40均固定在加热震荡及制冷装置的震荡支架27上；TE制冷片39置于散热器40上，洗脱加热铝模块38置于TE制冷片39上；洗脱加热铝模块38上设有温度传感器二；温度传感器二的信号输出端与控制器连接；风机36的进风口处设有进风风道35，出风口处设有风道口37，风道口37正对散热器40设置；TE制冷片39和风机36均由控制器控制；TE制冷片39为洗脱加热铝模块38提供热能；风机36开启时，TE制冷片把洗脱加热铝模块38的热能传给散热器40，风道口37出来的风带走散热器40的热量给散热器40降温。可见，TE制冷片39提供洗脱加热需要的温度，TE制冷片39、散热器40和风机36共同提供低温储存，作为优选实施例，储存温度设为4℃。

[0054]深孔板安装架3、裂解加热铝模块24和洗脱加热铝模块38均开设有排布成长方形的n个安置孔，安置孔用于嵌入深孔板。

[0055]该磁珠法核酸提取装置的核酸提取方法，具体如下：[0056]步骤一、在裂解加热铝模块24、洗脱加热铝模块38以及各个深孔板安装架3上放置深孔板(裂解加热铝模块24、洗脱加热铝模块38以及各个深孔板安装架3上均设有限位件对深孔板进行限位，限位件可以是弹簧片或固定有定位珠的弹簧)；裂解加热铝模块24上的深孔板内注入试剂和裂解液，第二工位处深孔板安装架3上的深孔板内注入磁珠液，其余深孔板安装架3上的深孔板内注入洗涤缓冲液，洗脱加热铝模块38上的深孔板内注入洗脱缓冲液。

[0057]步骤二、加热震荡装置的加热膜25加热，加热膜25和温度传感器一共同作用反馈调节使裂解加热铝模块24的温度达到预设温度后，采用如下三种方式中的一种进行试剂裂解：①加热震荡装置的无刷电机31驱动偏心块29，使得裂解加热铝模块24偏心震荡，裂解加热铝模块24上的深孔板随裂解加热铝模块24偏心震荡预设时间后停止，试剂被裂解；②护套运动机构5的护套15在驱动机构三驱动下向下运动到裂解加热铝模块24上的深孔板内并在深孔板内上下运动预设时间后停止；然后，护套15上移复位；③护套15在裂解加热铝模块24上的深孔板内上下运动和裂解加热铝模块24偏心震荡交替进行。[0058]步骤三、防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方(通过驱动机构四中驱动电机四转过设定的转数实现)时停止运动；执行机构的执行机构机架连同磁力架运动机构4、护套运动机构5和防滴落板运动机构6在驱动机构一驱动下同步移动，磁珠工位的位置传感器一2检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力架运动机构4的磁力棒9和护套运动机构5的护套15停留在磁珠工位的深孔板上方；然后，防滴落板从护套

11

CN 111996113 A

说　明　书

8/9页

下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动；磁力架运动机构4的磁力棒9在驱动机构二驱动下插入护套运动机构5的护套内；接着，磁力架运动机构4的磁力棒9和护套运动机构5的护套15同步向下移动到磁珠工位处的深孔板内吸附磁珠；再接着，磁力架运动机构4的磁力棒9和护套运动机构5的护套15同步上升复位，防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；之后，执行机构机架在驱动机构一驱动下移动，裂解工位的位置传感器一2检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力棒9、护套15和防滴落板移动到裂解工位正上方；防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动，护套下移插入裂解工位的深孔板内弃磁；紧接着，护套上移复位；采用如下三种方式中的一种进行混合搅拌：①裂解加热铝模块24偏心震荡预设时间后停止；②护套15向下运动到裂解加热铝模块24上的深孔板内并在深孔板内上下运动预设时间后停止；然后，护套15上移复位；③护套15在裂解加热铝模块24上的深孔板内上下运动和裂解加热铝模块24偏心震荡交替进行。混合搅拌结束后，加热膜25停止加热，磁力棒和护套同步向下移动到裂解加热铝模块上的深孔板内吸附附有核酸的磁珠；最后，磁力棒和护套同步上升复位。[0059]步骤四、护套15依次套入第三工位、第四工位和第五工位的深孔板内进行洗涤核酸，洗涤过程具体如下：防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；接着，执行机构机架在驱动机构一驱动下移动，对应洗涤工位的位置传感器一2检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力棒9、护套15和防滴落板停留在对应洗涤工位的深孔板正上方；然后，防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动，磁力棒9和护套15同步向下移动到对应洗涤工位的深孔板内并在深孔板内上下运动洗涤核酸；经过预设时间后，磁力棒9和护套15同步向上复位。[0060]步骤五、防滴落板在驱动机构四驱动下移动到护套正下方时停止运动；然后，执行机构机架在驱动机构一驱动下移动，第六工位的位置传感器一2检测到执行机构机架到位后，执行机构机架停止移动，使得磁力棒9、护套15和防滴落板停留在第六工位的深孔板正上方；接着，防滴落板从护套下方移出，位置传感器二检测到防滴落板到位后，防滴落板停止运动，磁力棒9和护套15同步向下移动到第六工位的深孔板内；加热震荡及制冷装置的TE制冷片给洗脱加热铝模块38加热，TE制冷片和温度传感器二共同作用反馈调节使洗脱加热铝模块38的温度达到预设温度后，采用如下三种方式中的一种对护套15进行洗脱核酸：①加热震荡及制冷装置的无刷电机31驱动偏心块29，使得洗脱加热铝模块38偏心震荡，洗脱加热铝模块38上的深孔板随洗脱加热铝模块38偏心震荡预设时间后停止；②磁力棒9和护套15在洗脱加热铝模块38上的深孔板内上下运动预设时间后停止；然后，磁力棒9和护套15上移复位；③洗脱加热铝模块38偏心震荡与磁力棒9和护套15在深孔板内上下运动交替进行。洗脱核酸结束后，可根据需要控制TE制冷片对洗脱加热铝模块38进行制冷，同时启动风机36，TE制冷片把洗脱加热铝模块38的热能传给散热器40，风机36出风口的风经风道口37吹向散热器40，给散热器40降温；最后，TE制冷片、风机36和温度传感器二共同作用反馈调节使洗脱加热铝模块38的温度达到预设温度，实现核酸在预设温度下保存。[0061]应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施

12

CN 111996113 A

说　明　书

9/9页

例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

13

CN 111996113 A

说　明　书　附　图

1/6页

图1-1

图1-2

14

CN 111996113 A

说　明　书　附　图

2/6页

图1-3

图2-1

图2-2

15

CN 111996113 A

说　明　书　附　图

3/6页

图2-3

图3-1

图3-2

16

CN 111996113 A

说　明　书　附　图

4/6页

图3-3

图4

图5

17

CN 111996113 A

说　明　书　附　图

5/6页

图6-1

图6-2

图6-3

18

CN 111996113 A

说　明　书　附　图

6/6页

图6-4

图6-5

图6-6

19