用于提取生物活性物質的儀器和方法
【專利摘要】本發明提供了一種高效的提取生物活性物質的自動化儀器，其包括：外殼，底板，工作臺，磁針和磁針移動機構，套管和套管移動機構和振動機構，所述振動機構能夠產生振動使得套管移動機構進行上下振動，其中，磁針能夠豎直插入和脫離套管，套管能夠豎直插入和脫離樣品處理區，振動機構包括杠桿臂，可動支點和轉動機構，其設置使得振動的振幅大小不論如何變化，其振幅的最低點不變。本發明還提供了使用所述儀器提取和純化生物活性物質特別是核酸的方法。本發明的儀器可以任意調整振動頻率和振幅，并大幅度提高振動頻率的調整范圍，具有低噪音，高壽命的優點。
【專利說明】用于提取生物活性物質的儀器和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物學和儀器裝置領域。具體的，本發明提供了一種提取生物活性物質的自動化儀器，以及使用所述儀器提取生物活性物質的方法。
【背景技術】
[0002]在現代臨床疾病診斷、輸血安全、法醫學鑒定、環境微生物檢測、食品安全檢測、分子生物學研究等多種領域提取生物活性物質，例如細胞，以及蛋白質、核酸等生物活性物質具有重要作用。其中，核酸由許多核苷酸聚合成的生物活性物質化合物，為生命的最基本物質之一。核酸廣泛存在于所有動物、植物細胞、微生物內、生物體內。據化學組成不同,核酸可分為核糖核酸，簡稱RNA和脫氧核糖核酸，簡稱DNA。DNA是儲存、復制和傳遞遺傳信息的主要物質基礎，RNA在蛋白質合成過程中起著重要作用。生物技術的發展日新月異，隨著PCR技術在各個領域的應用，包括醫學方面疾病檢測、農業方面轉基因檢測以及其他很多方面的應用等，需要高通量的樣本生物活性物質提取和全自動生物活性物質提取的方法和儀器。
[0003]利用磁珠法提取生物活性物質特別是活性大分子是近年發展起來的技術。磁珠法是利用能夠特異性識別細胞、蛋白質或核酸的磁珠，該磁珠能與核酸分子特異性地結合，然后在磁場的作用下，從血液、動物組織、食品、病原微生物等樣本中的活性大分子分離出來。例如，對核酸的磁珠法提取可以依據與硅膠膜離心柱相同的原理，運用納米技術對超順磁性納米顆粒的表面進行修飾，制備成超順磁性氧化硅納米磁珠。該磁珠能與核酸分子特異性地識別。利用氧化娃納米微球的超順磁性，在Chaotropic鹽(鹽酸胍、異硫氰酸胍等)和外加磁場的作用下，能從樣本中將DNA和RNA分離出來。
[0004]磁珠法自動提取儀又分為磁棒法和抽吸法。抽吸法是通過自動移液裝置來進行。以磁珠法核酸提取儀為例，可通過自動移液裝置來加入裂解液、磁珠吸附；抽走溶液，加入漂洗液，磁珠吸附，抽走漂洗液，加入洗脫緩沖液。由于抽吸法存在去除廢液的時候不抽走磁珠，移液器不能靠磁珠太近，以防磁珠連同廢液被抽掉的問題，影響洗脫效率和純度。
[0005]磁棒法提取是近年發展起來的技術，其原理是將帶磁性的分離設備浸入液體，通過磁場作用使混合物中能被磁性吸引的顆粒集中在分離設備表面。其中一種方式中，帶磁性的分離設備是一個套管，通過插入磁棒令套管產生磁性，吸引混合物中能被磁性吸引的顆粒吸附到套管表面，當把磁棒抽離時，套管失去磁性，被磁性吸引的顆粒脫離套管。磁棒法核酸提取儀的通量通常有8、16、32、96通道，相對于抽吸法，磁棒法的優點是每一步的液體不殘留，因為磁棒只帶走磁珠，轉移到下一個步驟相應的反應孔中。磁棒法儀器中帶動磁棒的機構能帶動磁棒在套管中上下移動，有助于提取過程的裂解和漂洗和純化。

【發明內容】

[0006]本發明提供了一種高效的利用磁棒法提取生物活性物質的自動化儀器，可應用在臨床疾病診斷、輸血安全、法醫學鑒定、環境微生物檢測、食品安全檢測、分子生物學研究等多種領域，用于提取和純化生物活性物質，例如細胞、蛋白和核酸。
[0007]具體的，本發明提供了一種用于提取生物活性物質的儀器，包括:
[0008]外殼和底板1，
[0009]工作臺15，其上具有樣品處理區，
[0010]磁針7和磁針移動機構48,磁針移動機構包括磁針支架8和磁針上升機構33,磁針可拆卸地固定在磁針支架上，其中，通過磁針上升機構的上下移動，使得磁針能夠豎直插入和脫離套管，
[0011]套管4和套管移動機構16，套管移動機構包括套管支架6和套管升降機構18，套管可拆卸地固定在套管支架上，其中，通過套管升降機構的上下移動，使得套管能夠豎直插入和脫離樣品處理區，另外，套管移動機構16能夠上下振動；
[0012]用于支撐所述磁針移動機構48和套管移動機構16的機構支架13，
[0013]和
[0014]振動機構19， 所述振動機構能夠產生和輸出振動，使得套管移動機構16進行上下振動，其中，
[0015]振動機構包括杠桿臂，可動支點和轉動機構，其中所述轉動機構具有輪盤和軸心，所述轉動機構圍繞軸心旋轉時，其輪盤的外緣可推動杠桿臂圍繞可動支點發生轉動，從而產生振動。在其中一個方面，本發明的儀器的特征在于，所述杠桿臂，可動支點和轉動機構的設置使得產生的振動的振幅大小不論如何變化，其輸出給套管移動機構的振動的振幅的最低點不變。由此，無論振動機構產生和輸出的振動的振幅如何變化，也即無論其傳導給套管支架的振幅如何變化，本發明的儀器的管套的振幅的最低點不變。
[0016]本發明儀器的振動機構中的轉動機構具有特定型線輪廓的輪盤和軸心，該轉動部件圍繞軸心旋轉時，其輪盤的外緣可推動杠桿臂圍繞可動支點發生轉動，產生和輸出振動。在本發明的其中一個方面，所述轉動機構為偏心轉動機構，其轉動部件的軸心不在中心，即為偏心轉動機構。偏心轉動機構可以為偏心輪等。
[0017]在本發明中，所述轉動機構(特別是偏心轉動機構)的輪廓外緣上形成到其軸心的最短距離的點稱為最近輪廓點。在本發明中，振動機構的工作狀態是指振動機構的轉動機構圍繞軸心旋轉，其輪盤的外緣推動杠桿臂圍繞杠桿支點發生轉動時的狀態。在本發明中，當振動機構中所述轉動機構的最近輪廓點對杠桿臂產生推動作用(通常為轉動機構的最近輪廓點與杠桿臂接觸)時，振動機構中杠桿臂圍繞杠桿支點轉動，此時可供杠桿臂圍繞轉動杠桿支點的位置稱為最低振幅支點位置。在本發明的一種實施方式，本發明的儀器中，振動機構的杠桿臂，可動支點和轉動機構的設置為，在工作狀態下，可動支點的位置的變化限定在最低振幅支點位置。由此，可以使得無論振動機構的轉動機構推動杠桿臂的位移如何變化，也無論可動支點在杠桿臂上的位置如何調整，也即無論振動機構產生和輸出的振動的振幅如何變化，其輸出的振動的振幅的最低點都不變，從而使無論振動機構輸出給套管支架的振幅如何變化，其振幅的最低點不變，也即使得本發明的儀器的管套的振幅的最低點不變。在本發明的儀器中，振動機構可通過杠桿臂上一個固定的點輸出振幅，這個點通常是在相對轉動機構與杠桿臂接觸點的支點的另一側。無論振動機構輸出給套管支架的振幅如何變化，在該固定點的振幅的最低點不變，也即使得本發明的儀器的管套的振幅的最低點不變。[0018]本發明中使用的轉動機構可以為偏心轉動機構，其具有軸心(即旋轉點)和特定型線輪廓的輪盤，其軸心不在中心。優選的，所述轉動機構可采用圓形作為輪廓，即為偏心輪。采用圓形輪具有制造方便，工藝簡單，輸出振動的振幅易于調節等優點。另外，具有非中心軸心的凸輪也可以作為本發明的偏心轉動機構。
[0019]具有中心軸心但能夠產生振動的轉動機構也可用于本發明，例如外輪廓為橢圓的凸輪。
[0020]在本發明中，可動支點與杠桿臂的接觸方式可以是支點與杠桿臂的下緣接觸或是嵌入設置在杠桿臂上的凹槽或中空槽等。
[0021 ] 在本發明的一種實施方式中，可動支點為多個可獨立與杠桿臂分離或接觸的支點，根據需要分別與杠桿臂發生接觸形成單一支點，由此可以產生具有特定振幅的振動。例如，可以在杠桿臂下方或側面設置多個可以抬升或水平移動的支點塊或支點軸，每個支點塊或支點軸可抬升與杠桿臂下緣接觸，或是移動嵌入杠桿臂下緣或凹槽，分別獨立形成支點。
[0022]在本發明的又一種實施方式中，可動支點設置為可以沿杠桿臂的下緣或設置在杠桿臂上的凹槽或中空槽移動的移動支點，由此可以產生具有連續可變的振幅的振動。例如，可動支點是安裝在移動座上的支點軸，支點軸與杠桿臂的下緣接觸，或是插入杠桿臂上的凹槽或中空槽，在移動座的驅動下沿杠桿臂移動形成支點。
[0023]杠桿臂優選設置為直線型的杠桿臂。所述杠桿臂可具有與其上表面平行的凹槽或中空槽，可以用于供支點接觸。移動支點可沿杠桿臂的邊緣(下緣)或設于杠桿臂上的凹槽或中空槽移動，其移動方向即為杠桿臂的軸向方向。這種情況下，振動機構設置為偏心轉動機構的軸心到輪廓外緣的最小距離與所述軸心到杠桿臂的距離相等。當偏心轉動機構為偏心輪時，振動機構設置為偏心輪的最小半徑(即軸心到輪緣的最小距離)與其軸心到杠桿臂的距離相等。在這種情況下，偏心輪最小半徑的徑向方向與杠桿移動支點的移動方向(即杠桿臂的軸向)垂直。
[0024]杠桿臂也可為折線型或者是曲線型的杠桿臂。
[0025]在本發明的其中又一個方面，移動支點包括移動支架23，移動支架驅動機構24和移動支點軸37，杠桿臂具有與其上表面平行的中空槽，移動支點軸穿過中空槽，在移動支架驅動機構驅動下在中空槽內移動，形成杠桿的移動支點。
[0026]在本發明的一個方面，杠桿臂具有振動輪25，所述振動輪與套管升降機構接觸，傳導振動，所述振動輪和轉動機構分別位于移動支點的兩側。
[0027]在本發明的一個方面，上述本發明的儀器中，磁針支架8包括磁針支架端塊9和磁針支架臂34，磁針可拆卸地固定在磁針支架臂上；所述磁針上升機構包括設置在磁針支架端塊下方的磁針推動端塊17，磁針推動端塊向上運動時，推動磁針支架端塊向上運動，從而推動磁針支架向上運動。在本發明的又一個方面，上述儀器中磁針推動端塊17與磁針支架8是可分離的，磁針支架在下降的過程中與套管支架接觸時，磁針推動端塊與磁針支架分離，磁針支架由套管支架支撐并隨套管支架一同運動。
[0028]在本發明的一個方面，上述本發明的儀器中，套管支架6包括套管支架端塊35和套管支架臂5，套管可拆卸地固定在套管支架臂上；所述套管升降機構包括設置在套管支架端塊下方的套管升降端塊36，套管升降端塊向上運動時，推動套管支架端塊向上運動，從而推動套管支架向上運動，升降端塊向下運動時，套管支架端塊根據重力作用與套管升降端塊同步向下運動。在本發明的又一個方面，上述儀器中所述套管升降端塊與套管支架是可分離的。另外，在本發明的一種實施方式中，上述儀器的套管支架端塊下方設置套管振動推桿26,其與振動機構19連接,傳導振動。
[0029] 在本發明的一個方面，上述本發明的儀器中，套管支架具有至少一條套管支架臂，優選的，套管支架具有兩條套管支架臂，支架臂上具有可固定套管的套管槽。
[0030]在本發明的一個方面，上述本發明的儀器中，磁針支架具有至少一條磁針支架臂，優選的，磁針支架具有兩條支架臂，支架臂上具有可固定磁針的磁針槽。
[0031]在本發明的一個方面，上述本發明的儀器中，工作臺可以水平移動。其中樣品處理區可以包括工作區、樣品槽或樣品孔，或其組合。在本發明的又一個方面，所述樣品處理區具有加熱孔，其下方配置加熱器。
[0032]在本發明的一個方面，上述本發明的儀器中所述磁針為永磁體材料。
[0033]在本發明的一個方面，上述本發明的儀器中所述套管為非磁性材料。
[0034]上述本發明的儀器可以用于提取生物活性物質，例如細胞、蛋白質或核酸。
[0035]上述本發明的儀器可以為用于提取和純化核酸的儀器。
[0036]本發明還提供了一種使用上述儀器提取和純化生物活性物質的方法。
[0037]在本發明的另一個方面，提供了一種用于采用磁棒法的生物活性物質提取儀的振動機構，所述提取儀具有磁針和磁針移動機構，以及套管和套管移動機構，通過磁針移動機構的上下移動，使得磁針能夠豎直插入和脫離套管，通過套管移動機構的上下移動，使得套管能夠豎直插入和脫離其下方的樣品處理區，另外，所述振動機構可產生振動，帶動所述提取儀的套管上下振動，其特征在于，所述振動機構包括杠桿臂，可動支點和轉動機構，其中所述轉動機構具有輪盤和軸心，所述轉動機構圍繞軸心旋轉時，其輪盤的外緣可推動杠桿臂圍繞可動支點發生轉動，從而產生振動。在本發明中，上述振動機構的杠桿臂，可動支點和轉動機構的設置使得產生的振動的振幅大小不論如何變化，其輸出給套管移動機構的振動的振幅的最低點不變。
[0038]本發明的振動機構中的轉動機構具有特定型線輪廓的輪盤和軸心，該轉動部件圍繞軸心旋轉時，其輪盤的外緣可推動杠桿臂圍繞可動支點發生轉動，產生和輸出振動。在本發明的其中一個方面，所述轉動機構為偏心轉動機構，其轉動部件的軸心不在中心，即為偏心轉動機構。偏心轉動機構可以為偏心輪等。
[0039]在其中一個方面，本發明的振動機構的杠桿臂，可動支點和轉動機構的設置為，在工作狀態下，可動支點的位置的變化限定在最低振幅支點位置。由此，可以使得無論振動機構的轉動機構推動杠桿臂的位移如何變化，也無論可動支點在杠桿臂上的位置如何調整，也即無論振動機構產生和輸出的振動的振幅如何變化，其所述振幅的最低點都不變，從而使無論振動機構輸出給生物活性物質提取儀的套管支架的振幅如何變化，其振幅的最低點不變，也即使得本發明的儀器的管套的振幅的最低點不變。通常，振動機構是通過杠桿臂上一個固定的點輸出振幅，這個點通常是在相對轉動機構與杠桿臂接觸點的支點的另一側。無論振動機構輸出給套管支架的振幅如何變化，在該固定點的振幅的最低點不變，也即使得本發明的儀器的管套的振幅的最低點不變。
[0040]本發明的振動機構中使用的轉動機構可以為偏心轉動機構，其具有軸心(即旋轉點)和特定型線輪廓的輪盤，其軸心不在中心。優選的，所述轉動機構可采用圓形作為輪廓，即為偏心輪。采用圓形輪具有制造方便，工藝簡單，輸出振動的振幅易于調節等優點。另外，具有非中心軸心的凸輪也可以作為本發明的偏心轉動機構。
[0041 ] 具有中心軸心但能夠產生振動的轉動機構也可用于本發明的振動機構,例如外輪廓為橢圓的凸輪。
[0042]在本發明的振動機構中，可動支點與杠桿臂的接觸方式可以是支點與杠桿臂的下緣接觸或是嵌入設置在杠桿臂上的凹槽或中空槽等。
[0043]在本發明振動機構的一種實施方式中，可動支點為多個可獨立與杠桿臂分離或接觸的支點，根據需要分別與杠桿臂發生接觸形成單一支點，由此可以產生具有特定振幅的振動。例如，可以在杠桿臂下方或側面設置多個可以抬升或水平移動的支點塊或支點軸，每個支點塊或支點軸可抬升與杠桿臂下緣接觸，或是移動嵌入杠桿臂下緣或凹槽，分別獨立形成支點。[0044]在本發明的振動機構的又一種實施方式中，可動支點設置為可以沿杠桿臂的下緣或設置在杠桿臂上的凹槽或中空槽移動的移動支點，由此可以產生具有連續可變的振幅的振動。例如，可動支點是安裝在移動座上的支點軸，支點軸與杠桿臂的下緣接觸，或是插入杠桿臂上的凹槽或中空槽，在移動座的驅動下沿杠桿臂移動形成支點。
[0045]本發明振動機構中杠桿臂優選設置為直線型的杠桿臂。所述杠桿臂可具有與其上表面平行的凹槽或中空槽，可以用于供支點接觸。移動支點可沿杠桿臂的邊緣(下緣)或設于杠桿臂上的凹槽或中空槽移動，其移動方向即為杠桿臂的軸向方向。這種情況下，振動機構設置為偏心轉動機構的軸心到輪廓外緣的最小距離與所述軸心到杠桿臂的距離相等。當偏心轉動機構為偏心輪時，振動機構設置為偏心輪的最小半徑(即軸心到輪緣的最小距離)與其軸心到杠桿臂的距離相等。在這種情況下，偏心輪最小半徑的徑向方向與杠桿移動支點的移動方向(即杠桿臂的軸向)垂直。
[0046]本發明振動機構中杠桿臂也可為折線型或者是曲線型的杠桿臂。
[0047]在本發明的振動機構中又一個方面，移動支點包括移動支架23，移動支架驅動機構24和移動支點軸37，杠桿臂具有與其上表面平行的中空槽，移動支點軸穿過中空槽，在移動支架驅動機構驅動下在中空槽內移動，形成杠桿的移動支點。
[0048]在本發明的振動機構的一個方面，杠桿臂具有振動輪25,所述振動輪與套管升降機構接觸，傳導振動，所述振動輪和轉動機構分別位于移動支點的兩側。
[0049]本發明還提供了一種使用上述本發明的振動機構在磁棒法生物活性物質提取儀中對提取儀的套管產生振動的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0051]圖1為根據本發明一個優選實施例的第一方向立體圖；
[0052]圖2為根據本發明一個優選實施例的第二方向立體圖；
[0053]圖3為根據本發明一個優選實施例的側面剖視示意圖；
[0054]圖4為根據本發明一個優選實施例的側面剖視示意圖；[0055]圖5為根據本發明一個優選實施例的剖視立體圖。
[0056]附圖標記
[0057]I底板
[0058]2加熱樣品槽
[0059]3非加熱工作區
[0060]4套管
[0061]5套管支架臂
[0062]6套管支架
[0063]7磁針
[0064]8磁針支架
[0065]9磁針支架端塊
[0066]10光軸
[0067]11電機一
[0068]12電機二
[0069]13機構支架
[0070]14機構平臺
[0071]15移動工作臺
[0072]16套管移動機構
[0073]17磁針推動端塊
[0074]18套管升降機構
[0075]19振動機構
[0076]20偏心輪驅動電機
[0077]21偏心輪
[0078]22杠桿臂
[0079]23移動支架
[0080]24移動支架驅動機構
[0081]25振動輪
[0082]26套管振動推桿
[0083]31絲桿一
[0084]32絲桿二
[0085]33磁針上升機構
[0086]34磁針支架臂
[0087]35套管支架端塊
[0088]36套管升降端塊
[0089]37移動支點軸
[0090]48磁針移動機構
【具體實施方式】
[0091]為了更好地理解和闡釋本發明，下面將參照附圖對本發明作進一步的詳細描述。[0092]圖1是根據本發明的一個優選實施例的用于提取生物活性物質的儀器的內部的第一方向立體圖。本發明的儀器可用于提取和純化核酸。該儀器具有外殼(未在附圖示出)和底板1，磁針7和磁針移動機構48，套管4和套管移動機構16，用于支撐所述磁針移動機構和套管移動機構的支架13，以及用于產生振動，使得套管移動機構進行上下振動的振動機構19。
[0093]外殼(未在附圖示出)可將儀器內部與大氣間隔開，以免樣品污染和零件損壞。外殼面板通常為金屬材料制成。外殼可具有可打開和關閉的樣品窗，用于放入和取出樣品。外殼可具有用透明材料制成的觀察窗。樣品窗和觀察窗可以為同一部件。另外外殼可具有與外部設備連接的外部設備接口，顯示操作界面的顯示屏，各種操控開關、按鍵或按鈕等。
[0094]套管是具有封閉底部和中空管腔的管。套管可具有例如細長的圓柱形形狀。套管的材料通常是非磁性的。其材料和厚度的選擇和設計為不削弱磁場或僅稍微影響磁場，但需要保證在插入磁針時能在套管外產生能夠吸引磁珠或帶磁珠的生物樣品的磁場。
[0095]磁針能夠豎直插入和脫離套管。磁針的底端(即插入套管的一端)具有磁性。當磁針插入和接觸或接近套管底部時，可在套管外產生磁場，從而實現套管對套管外溶液中的磁珠或帶磁珠的生物樣品的吸附和脫離。在本實施例中，磁針的底部具有永磁體，由此帶有磁性。在本發明的其它實施方式中,磁針可通過電磁作用產生磁性(電磁體)。
[0096]圖2是上述根據本發明的優選實施例的用于提取生物活性物質的儀器的第二方向立體圖。
[0097]如圖1和圖2所示，所述用于提取生物活性物質的儀器具有可水平移動的工作臺15。如圖2所示，可水平移動的工作臺15上具有樣品處理區。樣品處理區可以包括工作區、樣品槽、樣品孔，或其組合。樣品處理區用于設置可處理樣品的樣品槽或樣品孔，或是用于放置裝載樣品的器皿，如單個或單排的離心管、24孔板或96孔板等標準培養板，也可以擺放需要的非標準培養板。
[0098]在圖示的本發明的優選實施例儀器中，工作臺具有兩組樣品處理區以對應兩組磁針和套管系統。每組樣品處理區分別包括兩組加熱樣品槽2和這兩組樣品槽中的非加熱工作區3。加熱樣品槽可插放單個或單排的離心管等容器。非加熱工作區可擺放單個或單排的離心管等容器，也可擺放24孔板或96孔板等標準培養板，還可以擺放需要的非標準培養板。工作臺15由設置于其下方的驅動機構控制，可以在水平方向移動，使樣品處理區移動到套管的下方，套管能夠豎直插入和脫離樣品處理區中的樣品槽，或是固定在樣品槽的試管或EP管，或培養板的孔。
[0099]所述用于提取生物活性物質的儀器具有磁針7和磁針移動機構48。磁針移動機構48包括磁針支架8和磁針上升機構33。
[0100] 磁針支架8包括磁針支架端塊9和磁針支架臂34。磁針可拆卸地固定在磁針支架臂上。在圖示本發明的優選實施例的用于提取生物活性物質的儀器中，磁針支架具有兩條平行設置的磁針支架臂。磁針支架也可以只有一條磁針支架臂，也可以是超過兩條。每個磁針支架臂可固定的磁針的數量可根據需要調整，通常每組為1-12根磁針，常見的為4根、6根或12根磁針。在另一個實施例，磁針支架臂可固定磁針組，每個磁針組具有多排磁針，例如對應培養板的24個磁針(排列形式為4X6)，96個磁針(排列形式為8X 12)等。在本實施例中，磁針的底部具有永磁體，由此帶有磁性。在本發明的其它實施方式中，磁針也可通過電磁作用產生磁性。
[0101]磁針上升機構包括磁針推動端塊17,電機12,絲杠二 32和螺母傳動副，電機通過絲杠和螺母傳動副帶動推動端塊17向上運動。磁針推動端塊17設置在磁針支架端塊9下方。磁針推動端塊可與磁針支架端塊接觸。當電機通過絲杠和螺母傳動副帶動推動端塊向上運動時，磁針推動端塊與磁針支架端塊接觸，并推動磁針支架端塊向上運動，從而推動磁針支架向上運動。
[0102]所述用于提取生物活性物質的儀器還具有套管4和套管移動機構16。套管移動機構包括套管支架6和套管升降機構18。套管支架包括套管支架端塊35和套管支架臂5。在圖示本發明的優選實施例的用于提取生物活性物質的儀器中，套管支架具有兩條平行設置的套管支架臂。套管支架也可以只有一條套管支架臂，也可以是超過兩條。套管可拆卸地固定在套管支架臂上。每個套管支架臂可固定的套管的數量可根據需要調整。套管的數量可根據需要調整，通常每組為1-12根套管。常見的為4根、6根或12根套管。在另一個實施例，套管支架臂可固定套管組，每個套管組具有多排套管，例如對應培養板的24個套管(排列形式為4X6)，96個套管(排列形式為8X 12)等。
[0103]套管升降機構包括套管升降端塊36，電機11，絲杠一 31和螺母傳動副。電機通過絲杠和螺母傳動副帶動套管升降端塊向上或向下運動。套管升降端塊設置在套管支架端塊下方。套管升降端塊可與套管支架端塊的接觸。當電機通過絲杠和螺母傳動副帶動套管升降端塊向上運動時，套管升降端塊可與套管支架端塊接觸，并推動套管支架端塊向上運動，從而推動套管支架向上運動。當電機通過絲杠和螺母傳動副帶動套管升降端塊向下運動時，套管支架端塊根據重力作用與套管升降端塊同步向下運動，從而帶動套管支架向下運動。
[0104]圖3和圖4為所述用于提取生物活性物質的儀器的側面剖視示意圖。從圖3和圖4可以看出，套管升降端塊36與套管支架端塊35是可分離的，由此實現套管的振動與上下移動可獨立地由不同機構操控。
[0105]套管升降端塊設置于套管支架端塊35下方。當電機通過絲杠和螺母傳動副帶動套管升降端塊向上運動時，推動套管支架向上運動。當電機通過絲杠和螺母傳動副帶動套管升降端塊向下運動時，套管支架端塊根據重力作用與套管升降端塊同步向下運動，從而帶動套管支架向下運動。 [0106]在圖示本發明的優選實施例的用于提取生物活性物質的儀器中，如圖2和圖5所示，套管支架端塊下方設置套管振動推桿26，其與振動機構連接，傳導振動。
[0107]在圖示本發明的優選實施例的用于提取生物活性物質的儀器中，套管升降端塊設置在套管支架端塊下方，其上表面的長度和寬度與套管支架端塊的下表面相同，可以對套管升降端塊起支撐和推動作用。在套管升降端塊中間具有空腔。套管振動推桿也設置在套管支架端塊下方，其上表面長度與寬度比套管支架端塊的下表面小。在套管升降端塊中間具有空腔，可讓套管振動推桿穿過，套管振動推桿的上端與套管支架端塊接觸，下端與設置在套管移動機構下方的振動機構接觸。
[0108]在本發明的一個方面，磁針推動端塊17與磁針支架端塊9是可分離的。磁針推動端塊與磁針支架端塊的一側接觸。當電機通過絲杠和螺母傳動副帶動推動端塊向上運動時，通過磁針支架端塊推動磁針支架向上運動。這樣可以使磁針向上從套管中脫離。磁針支架的向下運動是根據重力作用。本發明的儀器的磁針推動端塊與磁針支架是可分離的，這種設計可以實現磁針端頭與套管底部的充分密切接觸，簡化了對電控部分的要求，防止磁針沖擊套管底部的現象發生。
[0109]圖3示出所述儀器在磁針插入套管時的工作狀態。磁針4插入套管，其底端與套管的底部接觸。此時磁針推動端塊17與磁針支架端塊9分離，磁針支架8由套管支架6支撐并隨套管支架一同運動。另一種實施方式是磁針4插入套管，到達預定的最接近套管的底部的位置，此時磁針推動端塊17與磁針支架端塊9分離，磁針支架由套管支架支撐并隨套管支架一同運動。預定的磁針底端到達最接近套管底部的位置可由套管支架6和磁針支架8的設置來限定，例如設置為磁針支架臂與套管支架臂接觸，或磁針支架臂與套管支架臂上設置的凸件接觸，所述凸件可為緩沖材料制備。
[0110]圖4示出套管與磁針分離的工作狀態。磁針推動端塊17與磁針支架端塊9的一側接觸。當電機通過絲杠和螺母傳動副帶動磁針推動端塊向上運動時，通過磁針支架端塊推動磁針支架向上運動，磁針與套管分離。
[0111]另外，套管升降端塊35與套管支架端塊36接觸，電機通過絲杠和螺母傳動副帶動套管升降端塊向上運動時，推動套管支架向上運動。當電機通過絲杠和螺母傳動副帶動套管升降端塊向下運動時，套管支架在重力作用下隨套管升降端塊向下運動。
[0112]當需要套管通過振動從而洗脫套管外吸附的磁珠或帶磁珠的生物樣品時，磁針支架端塊推動磁針支架向上運動，套管與磁針分離。套管升降端塊與套管支架端塊脫離接觸。套管支架在振動機構作 用下發生振動。
[0113]當需要套管插入或樣品區的離心管或培養板的孔時，套管升降端塊35與套管支架端塊36接觸，電機通過絲杠和螺母傳動副帶動套管升降端塊向上運動時，推動套管支架向上運動離開樣品區。當電機通過絲杠和螺母傳動副帶動套管升降端塊向下運動時，套管支架在重力作用下隨套管升降端塊向下運動，插入樣品區。
[0114]另外，如圖所示，所述磁針移動機構和套管移動機構設置在機構平臺14上，由機構支架13支撐。
[0115]磁針支架端塊9、套管升降端塊36和套管支架端塊35的兩側具有穿孔，兩條豎直設置在機構平臺上的光軸10穿過所述磁針支架端塊9、套管升降端塊36和套管支架端塊35的穿孔，對磁針支架端塊、套管升降端塊和套管支架端塊起限定和固定作用。
[0116]磁針推動端塊的兩側也具有穿孔，由另兩條光軸穿過。
[0117]本發明的用于提取生物活性物質的儀器具有振動機構，所述振動機構能夠產生振動，使得套管移動機構帶動套管進行上下振動。本發明的提取生物活性物質的儀器的套管可以高達20Hz的頻率進行上下振動。本發明的所述振動機構包括杠桿臂，移動支點和偏心機構，所述移動支點可以沿杠桿臂移動。本發明的用于提取生物活性物質的儀器在工作過程中，其中一個工序要求磁針護套上下快速振動。根據不同的工作要求，這個振動要有不同的振幅和頻率。本發明的用于提取生物活性物質的儀器的振動機構的設置使得振動的幅度和頻率是可調整的，而且振幅不論如何調整，其振幅的起點(最低點)相同一致，從而達到保護護套等機構的目的，和本發明的其它特征一起，使得本發明的儀器具有低噪音，高壽命的優點。
[0118]如圖5所示，本發明的驅動機構包括直線型的杠桿臂22，移動支架23，移動支點軸37，驅動移動支架水平移動的驅動機構24，與套管升降機構的套管振動推桿26接觸而傳導振動的振動輪25，以及偏心輪21和偏心輪驅動電機20。杠桿臂為直線型，具有與其上緣和下緣平行的中空槽。移動支點軸穿過中空槽，在移動支架驅動機構驅動下可沿杠桿臂方向在中空槽內移動，形成杠桿的移動支點。與套管升降機構的套管振動推桿26接觸而傳導振動的振動輪25和偏心輪分別位于移動支點的兩側。偏心輪與杠桿臂接觸，偏心輪轉動時，引起在支點的偏心輪一側的杠桿臂(動力臂)發生位移，支點的另一側的杠桿臂(阻力臂)和振動輪則同步進行相反方向的位移，即杠桿臂發生圍繞支點的轉動。偏心輪的轉動令振動輪發生振動，從而使得套管移動機構帶動套管進行上下振動。也即，本發明的用于提取生物活性物質的儀器的振動機構中，由偏心機構(實施例中為偏心輪)產生振動，控制頻率的快慢。移動支點在杠桿臂上的位置的移動可控制振幅的大小，也可和偏心輪的轉動方式一起控制振幅的大小。
[0119]在圖5所示本發明的優選實施例的儀器中，偏心輪與直線型杠桿臂直接接觸，偏心輪的最小半徑(即軸心到輪緣的最小距離)與其軸心到杠桿臂的距離相等，偏心輪最小半徑的徑向方向與杠桿移動支點的移動方向(即杠桿臂的)垂直，此時，無論支點在杠桿臂的中空槽內如何移動，當偏心輪與杠桿臂發生最小半徑的接觸時，振動輪都處于其振幅的最低點。無論偏心輪的轉速如何改變，也不論移動支點在杠桿臂上的位置如何改變，即無論振動輪的振幅和頻率如何，振動輪的最低點都是不變的，也就是套管發生振動的最低點是不變的。
[0120]在本發明的其它實施方式中，也可用凸輪代替偏心輪實現本發明的目的。
[0121]本發明的提取生物 活性物質的儀器通過采用上述振動機構，可以任意調整振動頻率和振幅，同時無論振幅如何調整，不同振幅的最低起點位置都是相同的，可以大幅度提高振動頻率的調整范圍，令整個儀器具有低噪音，高壽命的優點。
[0122]雖然關于本發明的示例實施例及其優點已經詳細說明，應當理解在不脫離本發明的精神和所附權利要求限定的保護范圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對于其他例子，本領域的普通技術人員應當容易理解在保持本發明保護范圍內的同時，工藝步驟的次序可以變化。
[0123]此外，本發明的應用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法及步驟。從本發明的公開內容，作為本領域的普通技術人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發出的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟，其中它們執行與本發明描述的對應實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結果，依照本發明可以對它們進行應用。因此，本發明所附權利要求旨在將這些工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟包含在其保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于提取生物活性物質的儀器，優選的，其為用于提取和純化核酸的儀器，所述儀器包括: 外殼和底板(1)， 工作臺(15)，其上具有樣品處理區， 磁針(7 )和磁針移動機構(48 ),磁針移動機構包括磁針支架(8 )和磁針上升機構(33 ),磁針可拆卸地固定在磁針支架上，其中，通過磁針上升機構的上下移動，使得磁針能夠豎直插入和脫離套管， 套管(4)和套管移動機構(16)，套管移動機構包括套管支架(6)和套管升降機構(18)，套管可拆卸地固定在套管支架上，其中，通過套管升降機構的上下移動，使得套管能夠豎直插入和脫離樣品處理區，另外，套管移動機構(16)能夠上下振動； 用于支撐所述磁針移動機構(48)和套管移動機構(16)的機構支架(13)， 和 振動機構(19)，所述振動機構能夠產生和輸出振動，使得套管移動機構(16)進行上下振動，其中， 振動機構包括杠桿臂，可動支點和轉動機構，其中所述轉動機構具有輪盤和軸心，所述轉動機構圍繞軸心旋轉時，其輪盤的外緣可推動杠桿臂圍繞可動支點發生轉動，從而產生振動，其特征在于，其中所述杠桿臂，可動支點和轉動機構的設置為，在工作狀態下，可動支點的位置的變化限定在最低振幅支點位置，最低振幅支點位置是指，振動機構的所述轉動機構的最近輪廓點對杠桿臂產生推動作用時，振動機構中杠桿臂圍繞其轉動的杠桿支點的位置。
2.權利要求1所述的儀器，其中所述轉動機構為偏心轉動機構，其軸心不在中心，例如，所述偏心轉動機構為偏心輪或具有非中心軸心的凸輪。
3.權利要求1或2所述的儀器，其中所述可動支點為可以沿杠桿臂的下緣移動或在設置在杠桿臂上的凹槽或中空槽移動的移動支點。
4.權利要求1或2所述的儀器，其中所述杠桿臂為直線型杠桿臂，優選的，其具有與上表面平行的凹槽或中空槽，可以用于與支點接觸。
5.權利要求1所述的儀器，其中所述振動機構包括直線型杠桿臂(22)，移動支點和偏心輪(21 )，移動支點可沿杠桿臂移動，其移動方向為杠桿臂的軸向方向，其中偏心輪的最小半徑與其軸心到杠桿臂的距離相等。
6.權利要求1或2所述的儀器，其中磁針支架(8)包括磁針支架端塊(9)和磁針支架臂(34)，磁針可拆卸地固定在磁針支架臂上；所述磁針上升機構包括設置在磁針支架端塊下方的磁針推動端塊(17)，磁針推動端塊向上運動時，推動磁針支架端塊向上運動，從而推動磁針支架向上運動，其中磁針推動端塊(17)與磁針支架(8)是可分離的，磁針支架在下降的過程中與套管支架接觸時，磁針推動端塊與磁針支架分離，磁針支架由套管支架支撐并隨套管支架一同運動。
7.權利要求1或2所述的儀器，其中套管支架(6)包括套管支架端塊(35)和套管支架臂(5)，套管可拆卸地固定在套管支架臂上；所述套管升降機構包括設置在套管支架端塊下方的套管升降端塊(36)，套管升降端塊向上運動時，推動套管支架端塊向上運動，從而推動套管支架向上運動，升降端塊向下運動時，套管支架端塊根據重力作用與套管升降端塊同步向下運動，其中所述套管升降端塊與套管支架是可分離的。
8.一種使用權利要求1-7中任一項所述的儀器提取和純化生物活性物質的方法。
9.一種用于生物活性物質提取儀的振動機構，所述提取儀具有磁針和磁針移動機構，以及套管和套管移動機構，通過磁針移動機構的上下移動，使得磁針能夠豎直插入和脫離套管，通過套管移動機構的上下移動，使得套管能夠豎直插入和脫離其下方的樣品處理區，另外，所述振動機構可產生振動，帶動所述套管上下振動， 其特征在于，所述振動機構包括杠桿臂，可動支點和轉動機構，其中所述轉動機構具有輪盤和軸心，所述轉動機構圍繞軸心旋轉時，其輪盤的外緣可推動杠桿臂圍繞可動支點發生轉動，從而產生振動， 優選的，所述振動機構具有如權利要求1-7中任一項所述的特征。
10.一種使用權利要求9所述的振動機構在磁棒法生物活性物質提取儀中對提取儀的套管產生振動的方法。
【文檔編號】C12M1/42GK103923831SQ201310014908
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月15日 優先權日:2013年1月15日
【發明者】劉新志, 趙海峰 申請人:北京金麥格生物技術有限公司