CN103923831B - 用于提取生物活性物质的仪器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效的提取生物活性物质的自动化仪器，其包括:外壳，底板，工作台，磁针和磁针移动机构，套管和套管移动机构和振动机构，所述振动机构能够产生振动使得套管移动机构进行上下振动，其中，磁针能够竖直插入和脱离套管，套管能够竖直插入和脱离样品处理区，振动机构包括杠杆臂，可动支点和转动机构，其设置使得振动的振幅大小不论如何变化，其振幅的最低点不变。本发明还提供了使用所述仪器提取和纯化生物活性物质特别是核酸的方法。本发明的仪器可以任意调整振动频率和振幅，并大幅度提高振动频率的调整范围，具有低噪音，高寿命的优点。

Description

用于提取生物活性物质的仪器和方法

技术领域

本发明涉及生物学和仪器装置领域。具体的，本发明提供了一种提取生物活性物质的自动化仪器，以及使用所述仪器提取生物活性物质的方法。

背景技术

在现代临床疾病诊断、输血安全、法医学鉴定、环境微生物检测、食品安全检测、分子生物学研究等多种领域提取生物活性物质，例如细胞，以及蛋白质、核酸等生物活性物质具有重要作用。其中，核酸由许多核苷酸聚合成的生物活性物质化合物，为生命的最基本物质之一。核酸广泛存在于所有动物、植物细胞、微生物内、生物体内。据化学组成不同，核酸可分为核糖核酸，简称RNA和脱氧核糖核酸，简称DNA。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础，RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用。生物技术的发展日新月异，随着PCR技术在各个领域的应用，包括医学方面疾病检测、农业方面转基因检测以及其他很多方面的应用等，需要高通量的样本生物活性物质提取和全自动生物活性物质提取的方法和仪器。

利用磁珠法提取生物活性物质特别是活性大分子是近年发展起来的技术。磁珠法是利用能够特异性识别细胞、蛋白质或核酸的磁珠，该磁珠能与核酸分子特异性地结合，然后在磁场的作用下，从血液、动物组织、食品、病原微生物等样本中的活性大分子分离出来。例如，对核酸的磁珠法提取可以依据与硅胶膜离心柱相同的原理，运用纳米技术对超顺磁性纳米颗粒的表面进行修饰，制备成超顺磁性氧化硅纳米磁珠。该磁珠能与核酸分子特异性地识别。利用氧化硅纳米微球的超顺磁性，在Chaotropic盐（盐酸胍、异硫氰酸胍等）和外加磁场的作用下，能从样本中将DNA和RNA分离出来。

磁珠法自动提取仪又分为磁棒法和抽吸法。抽吸法是通过自动移液装置来进行。以磁珠法核酸提取仪为例，可通过自动移液装置来加入裂解液、磁珠吸附；抽走溶液，加入漂洗液，磁珠吸附，抽走漂洗液，加入洗脱缓冲液。由于抽吸法存在去除废液的时候不抽走磁珠，移液器不能靠磁珠太近，以防磁珠连同废液被抽掉的问题，影响洗脱效率和纯度。

磁棒法提取是近年发展起来的技术，其原理是将带磁性的分离设备浸入液体，通过磁场作用使混合物中能被磁性吸引的颗粒集中在分离设备表面。其中一种方式中，带磁性的分离设备是一个套管，通过插入磁棒令套管产生磁性，吸引混合物中能被磁性吸引的颗粒吸附到套管表面，当把磁棒抽离时，套管失去磁性，被磁性吸引的颗粒脱离套管。磁棒法核酸提取仪的通量通常有8、16、32、96通道，相对于抽吸法，磁棒法的优点是每一步的液体不残留，因为磁棒只带走磁珠，转移到下一个步骤相应的反应孔中。磁棒法仪器中带动磁棒的机构能带动磁棒在套管中上下移动，有助于提取过程的裂解和漂洗和纯化。

发明内容

本发明提供了一种高效的利用磁棒法提取生物活性物质的自动化仪器，可应用在临床疾病诊断、输血安全、法医学鉴定、环境微生物检测、食品安全检测、分子生物学研究等多种领域，用于提取和纯化生物活性物质，例如细胞、蛋白和核酸。

具体的，本发明提供了一种用于提取生物活性物质的仪器，包括:

外壳和底板1，

工作台15，其上具有样品处理区，

磁针7和磁针移动机构48，磁针移动机构包括磁针支架8和磁针上升机构33，磁针可拆卸地固定在磁针支架上，其中，通过磁针上升机构的上下移动，使得磁针能够竖直插入和脱离套管，

套管4和套管移动机构16，套管移动机构包括套管支架6和套管升降机构18，套管可拆卸地固定在套管支架上，其中，通过套管升降机构的上下移动，使得套管能够竖直插入和脱离样品处理区，另外，套管移动机构16能够上下振动；

用于支撑所述磁针移动机构48和套管移动机构16的机构支架13，

和

振动机构19，所述振动机构能够产生和输出振动，使得套管移动机构16进行上下振动，其中，

振动机构包括杠杆臂，可动支点和转动机构，其中所述转动机构具有轮盘和轴心，所述转动机构围绕轴心旋转时，其轮盘的外缘可推动杠杆臂围绕可动支点发生转动，从而产生振动。在其中一个方面，本发明的仪器的特征在于，所述杠杆臂，可动支点和转动机构的设置使得产生的振动的振幅大小不论如何变化，其输出给套管移动机构的振动的振幅的最低点不变。由此，无论振动机构产生和输出的振动的振幅如何变化，也即无论其传导给套管支架的振幅如何变化，本发明的仪器的管套的振幅的最低点不变。

本发明仪器的振动机构中的转动机构具有特定型线轮廓的轮盘和轴心，该转动部件围绕轴心旋转时，其轮盘的外缘可推动杠杆臂围绕可动支点发生转动，产生和输出振动。在本发明的其中一个方面，所述转动机构为偏心转动机构，其转动部件的轴心不在中心，即为偏心转动机构。偏心转动机构可以为偏心轮等。

在本发明中，所述转动机构（特别是偏心转动机构）的轮廓外缘上形成到其轴心的最短距离的点称为最近轮廓点。在本发明中，振动机构的工作状态是指振动机构的转动机构围绕轴心旋转，其轮盘的外缘推动杠杆臂围绕杠杆支点发生转动时的状态。在本发明中，当振动机构中所述转动机构的最近轮廓点对杠杆臂产生推动作用（通常为转动机构的最近轮廓点与杠杆臂接触）时，振动机构中杠杆臂围绕杠杆支点转动，此时可供杠杆臂围绕转动杠杆支点的位置称为最低振幅支点位置。在本发明的一种实施方式，本发明的仪器中，振动机构的杠杆臂，可动支点和转动机构的设置为，在工作状态下，可动支点的位置的变化限定在最低振幅支点位置。由此，可以使得无论振动机构的转动机构推动杠杆臂的位移如何变化，也无论可动支点在杠杆臂上的位置如何调整，也即无论振动机构产生和输出的振动的振幅如何变化，其输出的振动的振幅的最低点都不变，从而使无论振动机构输出给套管支架的振幅如何变化，其振幅的最低点不变，也即使得本发明的仪器的管套的振幅的最低点不变。在本发明的仪器中，振动机构可通过杠杆臂上一个固定的点输出振幅，这个点通常是在相对转动机构与杠杆臂接触点的支点的另一侧。无论振动机构输出给套管支架的振幅如何变化，在该固定点的振幅的最低点不变，也即使得本发明的仪器的管套的振幅的最低点不变。

本发明中使用的转动机构可以为偏心转动机构，其具有轴心（即旋转点）和特定型线轮廓的轮盘，其轴心不在中心。优选的，所述转动机构可采用圆形作为轮廓，即为偏心轮。采用圆形轮具有制造方便，工艺简单，输出振动的振幅易于调节等优点。另外，具有非中心轴心的凸轮也可以作为本发明的偏心转动机构。

具有中心轴心但能够产生振动的转动机构也可用于本发明，例如外轮廓为椭圆的凸轮。

在本发明中，可动支点与杠杆臂的接触方式可以是支点与杠杆臂的下缘接触或是嵌入设置在杠杆臂上的凹槽或中空槽等。

在本发明的一种实施方式中，可动支点为多个可独立与杠杆臂分离或接触的支点，根据需要分别与杠杆臂发生接触形成单一支点，由此可以产生具有特定振幅的振动。例如，可以在杠杆臂下方或侧面设置多个可以抬升或水平移动的支点块或支点轴，每个支点块或支点轴可抬升与杠杆臂下缘接触，或是移动嵌入杠杆臂下缘或凹槽，分别独立形成支点。

在本发明的又一种实施方式中，可动支点设置为可以沿杠杆臂的下缘或设置在杠杆臂上的凹槽或中空槽移动的移动支点，由此可以产生具有连续可变的振幅的振动。例如，可动支点是安装在移动座上的支点轴，支点轴与杠杆臂的下缘接触，或是插入杠杆臂上的凹槽或中空槽，在移动座的驱动下沿杠杆臂移动形成支点。

杠杆臂优选设置为直线型的杠杆臂。所述杠杆臂可具有与其上表面平行的凹槽或中空槽，可以用于供支点接触。移动支点可沿杠杆臂的边缘（下缘）或设于杠杆臂上的凹槽或中空槽移动，其移动方向即为杠杆臂的轴向方向。这种情况下，振动机构设置为偏心转动机构的轴心到轮廓外缘的最小距离与所述轴心到杠杆臂的距离相等。当偏心转动机构为偏心轮时，振动机构设置为偏心轮的最小半径（即轴心到轮缘的最小距离）与其轴心到杠杆臂的距离相等。在这种情况下，偏心轮最小半径的径向方向与杠杆移动支点的移动方向（即杠杆臂的轴向）垂直。

杠杆臂也可为折线型或者是曲线型的杠杆臂。

在本发明的其中又一个方面，移动支点包括移动支架23，移动支架驱动机构24和移动支点轴37，杠杆臂具有与其上表面平行的中空槽，移动支点轴穿过中空槽，在移动支架驱动机构驱动下在中空槽内移动，形成杠杆的移动支点。

在本发明的一个方面，杠杆臂具有振动轮25，所述振动轮与套管升降机构接触，传导振动，所述振动轮和转动机构分别位于移动支点的两侧。

在本发明的一个方面，上述本发明的仪器中，磁针支架8包括磁针支架端块9和磁针支架臂34，磁针可拆卸地固定在磁针支架臂上；所述磁针上升机构包括设置在磁针支架端块下方的磁针推动端块17，磁针推动端块向上运动时，推动磁针支架端块向上运动，从而推动磁针支架向上运动。在本发明的又一个方面，上述仪器中磁针推动端块17与磁针支架8是可分离的，磁针支架在下降的过程中与套管支架接触时，磁针推动端块与磁针支架分离，磁针支架由套管支架支撑并随套管支架一同运动。

在本发明的一个方面，上述本发明的仪器中，套管支架6包括套管支架端块35和套管支架臂5，套管可拆卸地固定在套管支架臂上；所述套管升降机构包括设置在套管支架端块下方的套管升降端块36，套管升降端块向上运动时，推动套管支架端块向上运动，从而推动套管支架向上运动，升降端块向下运动时，套管支架端块根据重力作用与套管升降端块同步向下运动。在本发明的又一个方面，上述仪器中所述套管升降端块与套管支架是可分离的。另外，在本发明的一种实施方式中，上述仪器的套管支架端块下方设置套管振动推杆26，其与振动机构19连接，传导振动。

在本发明的一个方面，上述本发明的仪器中，套管支架具有至少一条套管支架臂，优选的，套管支架具有两条套管支架臂，支架臂上具有可固定套管的套管槽。

在本发明的一个方面，上述本发明的仪器中，磁针支架具有至少一条磁针支架臂，优选的，磁针支架具有两条支架臂，支架臂上具有可固定磁针的磁针槽。

在本发明的一个方面，上述本发明的仪器中，工作台可以水平移动。其中样品处理区可以包括工作区、样品槽或样品孔，或其组合。在本发明的又一个方面，所述样品处理区具有加热孔，其下方配置加热器。

在本发明的一个方面，上述本发明的仪器中所述磁针为永磁体材料。

在本发明的一个方面，上述本发明的仪器中所述套管为非磁性材料。

上述本发明的仪器可以用于提取生物活性物质，例如细胞、蛋白质或核酸。

上述本发明的仪器可以为用于提取和纯化核酸的仪器。

本发明还提供了一种使用上述仪器提取和纯化生物活性物质的方法。

在本发明的另一个方面，提供了一种用于采用磁棒法的生物活性物质提取仪的振动机构,所述提取仪具有磁针和磁针移动机构，以及套管和套管移动机构，通过磁针移动机构的上下移动，使得磁针能够竖直插入和脱离套管，通过套管移动机构的上下移动，使得套管能够竖直插入和脱离其下方的样品处理区，另外，所述振动机构可产生振动，带动所述提取仪的套管上下振动，其特征在于，所述振动机构包括杠杆臂，可动支点和转动机构，其中所述转动机构具有轮盘和轴心，所述转动机构围绕轴心旋转时，其轮盘的外缘可推动杠杆臂围绕可动支点发生转动，从而产生振动。在本发明中，上述振动机构的杠杆臂，可动支点和转动机构的设置使得产生的振动的振幅大小不论如何变化，其输出给套管移动机构的振动的振幅的最低点不变。

本发明的振动机构中的转动机构具有特定型线轮廓的轮盘和轴心，该转动部件围绕轴心旋转时，其轮盘的外缘可推动杠杆臂围绕可动支点发生转动，产生和输出振动。在本发明的其中一个方面，所述转动机构为偏心转动机构，其转动部件的轴心不在中心，即为偏心转动机构。偏心转动机构可以为偏心轮等。

在其中一个方面，本发明的振动机构的杠杆臂，可动支点和转动机构的设置为，在工作状态下，可动支点的位置的变化限定在最低振幅支点位置。由此，可以使得无论振动机构的转动机构推动杠杆臂的位移如何变化，也无论可动支点在杠杆臂上的位置如何调整，也即无论振动机构产生和输出的振动的振幅如何变化，其所述振幅的最低点都不变，从而使无论振动机构输出给生物活性物质提取仪的套管支架的振幅如何变化，其振幅的最低点不变，也即使得本发明的仪器的管套的振幅的最低点不变。通常，振动机构是通过杠杆臂上一个固定的点输出振幅，这个点通常是在相对转动机构与杠杆臂接触点的支点的另一侧。无论振动机构输出给套管支架的振幅如何变化，在该固定点的振幅的最低点不变，也即使得本发明的仪器的管套的振幅的最低点不变。

本发明的振动机构中使用的转动机构可以为偏心转动机构，其具有轴心（即旋转点）和特定型线轮廓的轮盘，其轴心不在中心。优选的，所述转动机构可采用圆形作为轮廓，即为偏心轮。采用圆形轮具有制造方便，工艺简单，输出振动的振幅易于调节等优点。另外，具有非中心轴心的凸轮也可以作为本发明的偏心转动机构。

具有中心轴心但能够产生振动的转动机构也可用于本发明的振动机构，例如外轮廓为椭圆的凸轮。

在本发明的振动机构中，可动支点与杠杆臂的接触方式可以是支点与杠杆臂的下缘接触或是嵌入设置在杠杆臂上的凹槽或中空槽等。

在本发明振动机构的一种实施方式中，可动支点为多个可独立与杠杆臂分离或接触的支点，根据需要分别与杠杆臂发生接触形成单一支点，由此可以产生具有特定振幅的振动。例如，可以在杠杆臂下方或侧面设置多个可以抬升或水平移动的支点块或支点轴，每个支点块或支点轴可抬升与杠杆臂下缘接触，或是移动嵌入杠杆臂下缘或凹槽，分别独立形成支点。

在本发明的振动机构的又一种实施方式中，可动支点设置为可以沿杠杆臂的下缘或设置在杠杆臂上的凹槽或中空槽移动的移动支点，由此可以产生具有连续可变的振幅的振动。例如，可动支点是安装在移动座上的支点轴，支点轴与杠杆臂的下缘接触，或是插入杠杆臂上的凹槽或中空槽，在移动座的驱动下沿杠杆臂移动形成支点。

本发明振动机构中杠杆臂优选设置为直线型的杠杆臂。所述杠杆臂可具有与其上表面平行的凹槽或中空槽，可以用于供支点接触。移动支点可沿杠杆臂的边缘（下缘）或设于杠杆臂上的凹槽或中空槽移动，其移动方向即为杠杆臂的轴向方向。这种情况下，振动机构设置为偏心转动机构的轴心到轮廓外缘的最小距离与所述轴心到杠杆臂的距离相等。当偏心转动机构为偏心轮时，振动机构设置为偏心轮的最小半径（即轴心到轮缘的最小距离）与其轴心到杠杆臂的距离相等。在这种情况下，偏心轮最小半径的径向方向与杠杆移动支点的移动方向（即杠杆臂的轴向）垂直。

本发明振动机构中杠杆臂也可为折线型或者是曲线型的杠杆臂。

在本发明的振动机构中又一个方面，移动支点包括移动支架23，移动支架驱动机构24和移动支点轴37，杠杆臂具有与其上表面平行的中空槽，移动支点轴穿过中空槽，在移动支架驱动机构驱动下在中空槽内移动，形成杠杆的移动支点。

在本发明的振动机构的一个方面，杠杆臂具有振动轮25，所述振动轮与套管升降机构接触，传导振动，所述振动轮和转动机构分别位于移动支点的两侧。

本发明还提供了一种使用上述本发明的振动机构在磁棒法生物活性物质提取仪中对提取仪的套管产生振动的方法。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本发明一个优选实施例的第一方向立体图；

图2为根据本发明一个优选实施例的第二方向立体图；

图3为根据本发明一个优选实施例的侧面剖视示意图；

图4为根据本发明一个优选实施例的侧面剖视示意图；

图5为根据本发明一个优选实施例的剖视立体图。

附图标记

1           底板

2           加热样品槽

3           非加热工作区

4           套管

5           套管支架臂

6           套管支架

7           磁针

8           磁针支架

9           磁针支架端块

10          光轴

11          电机一

12          电机二

13          机构支架

14          机构平台

15          移动工作台

16          套管移动机构

17          磁针推动端块

18          套管升降机构

19          振动机构

20          偏心轮驱动电机

21          偏心轮

22          杠杆臂

23          移动支架

24          移动支架驱动机构

25          振动轮

26          套管振动推杆

31          丝杆一

32          丝杆二

33          磁针上升机构

34          磁针支架臂

35          套管支架端块

36          套管升降端块

37          移动支点轴

48          磁针移动机构

具体实施方式

为了更好地理解和阐释本发明，下面将参照附图对本发明作进一步的详细描述。

图1是根据本发明的一个优选实施例的用于提取生物活性物质的仪器的内部的第一方向立体图。本发明的仪器可用于提取和纯化核酸。该仪器具有外壳（未在附图示出）和底板1，磁针7和磁针移动机构48，套管4和套管移动机构16，用于支撑所述磁针移动机构和套管移动机构的支架13，以及用于产生振动，使得套管移动机构进行上下振动的振动机构19。

外壳（未在附图示出）可将仪器内部与大气间隔开，以免样品污染和零件损坏。外壳面板通常为金属材料制成。外壳可具有可打开和关闭的样品窗，用于放入和取出样品。外壳可具有用透明材料制成的观察窗。样品窗和观察窗可以为同一部件。另外外壳可具有与外部设备连接的外部设备接口，显示操作界面的显示屏，各种操控开关、按键或按钮等。

套管是具有封闭底部和中空管腔的管。套管可具有例如细长的圆柱形形状。套管的材料通常是非磁性的。其材料和厚度的选择和设计为不削弱磁场或仅稍微影响磁场，但需要保证在插入磁针时能在套管外产生能够吸引磁珠或带磁珠的生物样品的磁场。

磁针能够竖直插入和脱离套管。磁针的底端（即插入套管的一端）具有磁性。当磁针插入和接触或接近套管底部时，可在套管外产生磁场，从而实现套管对套管外溶液中的磁珠或带磁珠的生物样品的吸附和脱离。在本实施例中，磁针的底部具有永磁体，由此带有磁性。在本发明的其它实施方式中，磁针可通过电磁作用产生磁性（电磁体）。

图2是上述根据本发明的优选实施例的用于提取生物活性物质的仪器的第二方向立体图。

如图1和图2所示，所述用于提取生物活性物质的仪器具有可水平移动的工作台15。如图2所示，可水平移动的工作台15上具有样品处理区。样品处理区可以包括工作区、样品槽、样品孔，或其组合。样品处理区用于设置可处理样品的样品槽或样品孔，或是用于放置装载样品的器皿，如单个或单排的离心管、24孔板或96孔板等标准培养板，也可以摆放需要的非标准培养板。

在图示的本发明的优选实施例仪器中，工作台具有两组样品处理区以对应两组磁针和套管系统。每组样品处理区分别包括两组加热样品槽2和这两组样品槽中的非加热工作区3。加热样品槽可插放单个或单排的离心管等容器。非加热工作区可摆放单个或单排的离心管等容器，也可摆放24孔板或96孔板等标准培养板，还可以摆放需要的非标准培养板。工作台15由设置于其下方的驱动机构控制，可以在水平方向移动，使样品处理区移动到套管的下方，套管能够竖直插入和脱离样品处理区中的样品槽，或是固定在样品槽的试管或EP管，或培养板的孔。

所述用于提取生物活性物质的仪器具有磁针7和磁针移动机构48。磁针移动机构48包括磁针支架8和磁针上升机构33。

磁针支架8包括磁针支架端块9和磁针支架臂34。磁针可拆卸地固定在磁针支架臂上。在图示本发明的优选实施例的用于提取生物活性物质的仪器中，磁针支架具有两条平行设置的磁针支架臂。磁针支架也可以只有一条磁针支架臂，也可以是超过两条。每个磁针支架臂可固定的磁针的数量可根据需要调整，通常每组为1-12根磁针，常见的为4根、6根或12根磁针。在另一个实施例，磁针支架臂可固定磁针组，每个磁针组具有多排磁针，例如对应培养板的24个磁针（排列形式为4×6），96个磁针（排列形式为8×12）等。在本实施例中，磁针的底部具有永磁体，由此带有磁性。在本发明的其它实施方式中，磁针也可通过电磁作用产生磁性。

磁针上升机构包括磁针推动端块17，电机12，丝杠二32和螺母传动副，电机通过丝杠和螺母传动副带动推动端块17向上运动。磁针推动端块17设置在磁针支架端块9下方。磁针推动端块可与磁针支架端块接触。当电机通过丝杠和螺母传动副带动推动端块向上运动时，磁针推动端块与磁针支架端块接触，并推动磁针支架端块向上运动，从而推动磁针支架向上运动。

所述用于提取生物活性物质的仪器还具有套管4和套管移动机构16。套管移动机构包括套管支架6和套管升降机构18。套管支架包括套管支架端块35和套管支架臂5。在图示本发明的优选实施例的用于提取生物活性物质的仪器中，套管支架具有两条平行设置的套管支架臂。套管支架也可以只有一条套管支架臂，也可以是超过两条。套管可拆卸地固定在套管支架臂上。每个套管支架臂可固定的套管的数量可根据需要调整。套管的数量可根据需要调整，通常每组为1-12根套管。常见的为4根、6根或12根套管。在另一个实施例，套管支架臂可固定套管组，每个套管组具有多排套管，例如对应培养板的24个套管（排列形式为4×6），96个套管（排列形式为8×12）等。

套管升降机构包括套管升降端块36，电机11，丝杠一31和螺母传动副。电机通过丝杠和螺母传动副带动套管升降端块向上或向下运动。套管升降端块设置在套管支架端块下方。套管升降端块可与套管支架端块的接触。当电机通过丝杠和螺母传动副带动套管升降端块向上运动时,套管升降端块可与套管支架端块接触，并推动套管支架端块向上运动，从而推动套管支架向上运动。当电机通过丝杠和螺母传动副带动套管升降端块向下运动时,套管支架端块根据重力作用与套管升降端块同步向下运动，从而带动套管支架向下运动。

图3和图4为所述用于提取生物活性物质的仪器的侧面剖视示意图。从图3和图4可以看出，套管升降端块36与套管支架端块35是可分离的，由此实现套管的振动与上下移动可独立地由不同机构操控。

套管升降端块设置于套管支架端块35下方。当电机通过丝杠和螺母传动副带动套管升降端块向上运动时，推动套管支架向上运动。当电机通过丝杠和螺母传动副带动套管升降端块向下运动时，套管支架端块根据重力作用与套管升降端块同步向下运动，从而带动套管支架向下运动。

在图示本发明的优选实施例的用于提取生物活性物质的仪器中，如图2和图5所示，套管支架端块下方设置套管振动推杆26，其与振动机构连接，传导振动。

在图示本发明的优选实施例的用于提取生物活性物质的仪器中，套管升降端块设置在套管支架端块下方，其上表面的长度和宽度与套管支架端块的下表面相同，可以对套管升降端块起支撑和推动作用。在套管升降端块中间具有空腔。套管振动推杆也设置在套管支架端块下方，其上表面长度与宽度比套管支架端块的下表面小。在套管升降端块中间具有空腔，可让套管振动推杆穿过，套管振动推杆的上端与套管支架端块接触，下端与设置在套管移动机构下方的振动机构接触。

在本发明的一个方面，磁针推动端块17与磁针支架端块9是可分离的。磁针推动端块与磁针支架端块的一侧接触。当电机通过丝杠和螺母传动副带动推动端块向上运动时，通过磁针支架端块推动磁针支架向上运动。这样可以使磁针向上从套管中脱离。磁针支架的向下运动是根据重力作用。本发明的仪器的磁针推动端块与磁针支架是可分离的，这种设计可以实现磁针端头与套管底部的充分密切接触，简化了对电控部分的要求，防止磁针冲击套管底部的现象发生。

图3示出所述仪器在磁针插入套管时的工作状态。磁针4插入套管，其底端与套管的底部接触。此时磁针推动端块17与磁针支架端块9分离，磁针支架8由套管支架6支撑并随套管支架一同运动。另一种实施方式是磁针4插入套管，到达预定的最接近套管的底部的位置，此时磁针推动端块17与磁针支架端块9分离，磁针支架由套管支架支撑并随套管支架一同运动。预定的磁针底端到达最接近套管底部的位置可由套管支架6和磁针支架8的设置来限定，例如设置为磁针支架臂与套管支架臂接触，或磁针支架臂与套管支架臂上设置的凸件接触，所述凸件可为缓冲材料制备。

图4示出套管与磁针分离的工作状态。磁针推动端块17与磁针支架端块9的一侧接触。当电机通过丝杠和螺母传动副带动磁针推动端块向上运动时，通过磁针支架端块推动磁针支架向上运动，磁针与套管分离。

另外，套管升降端块35与套管支架端块36接触，电机通过丝杠和螺母传动副带动套管升降端块向上运动时，推动套管支架向上运动。当电机通过丝杠和螺母传动副带动套管升降端块向下运动时，套管支架在重力作用下随套管升降端块向下运动。

当需要套管通过振动从而洗脱套管外吸附的磁珠或带磁珠的生物样品时，磁针支架端块推动磁针支架向上运动，套管与磁针分离。套管升降端块与套管支架端块脱离接触。套管支架在振动机构作用下发生振动。

当需要套管插入或样品区的离心管或培养板的孔时，套管升降端块35与套管支架端块36接触，电机通过丝杠和螺母传动副带动套管升降端块向上运动时，推动套管支架向上运动离开样品区。当电机通过丝杠和螺母传动副带动套管升降端块向下运动时，套管支架在重力作用下随套管升降端块向下运动，插入样品区。

另外，如图所示，所述磁针移动机构和套管移动机构设置在机构平台14上，由机构支架13支撑。

磁针支架端块9、套管升降端块36和套管支架端块35的两侧具有穿孔，两条竖直设置在机构平台上的光轴10穿过所述磁针支架端块9、套管升降端块36和套管支架端块35的穿孔，对磁针支架端块、套管升降端块和套管支架端块起限定和固定作用。

磁针推动端块的两侧也具有穿孔，由另两条光轴穿过。

本发明的用于提取生物活性物质的仪器具有振动机构，所述振动机构能够产生振动，使得套管移动机构带动套管进行上下振动。本发明的提取生物活性物质的仪器的套管可以高达20Hz的频率进行上下振动。本发明的所述振动机构包括杠杆臂，移动支点和偏心机构，所述移动支点可以沿杠杆臂移动。本发明的用于提取生物活性物质的仪器在工作过程中，其中一个工序要求磁针护套上下快速振动。根据不同的工作要求，这个振动要有不同的振幅和频率。本发明的用于提取生物活性物质的仪器的振动机构的设置使得振动的幅度和频率是可调整的，而且振幅不论如何调整，其振幅的起点（最低点）相同一致，从而达到保护护套等机构的目的，和本发明的其它特征一起，使得本发明的仪器具有低噪音，高寿命的优点。

如图5所示，本发明的驱动机构包括直线型的杠杆臂22，移动支架23，移动支点轴37，驱动移动支架水平移动的驱动机构24，与套管升降机构的套管振动推杆26接触而传导振动的振动轮25，以及偏心轮21和偏心轮驱动电机20。杠杆臂为直线型，具有与其上缘和下缘平行的中空槽。移动支点轴穿过中空槽，在移动支架驱动机构驱动下可沿杠杆臂方向在中空槽内移动，形成杠杆的移动支点。与套管升降机构的套管振动推杆26接触而传导振动的振动轮25和偏心轮分别位于移动支点的两侧。偏心轮与杠杆臂接触，偏心轮转动时，引起在支点的偏心轮一侧的杠杆臂（动力臂）发生位移，支点的另一侧的杠杆臂（阻力臂）和振动轮则同步进行相反方向的位移，即杠杆臂发生围绕支点的转动。偏心轮的转动令振动轮发生振动，从而使得套管移动机构带动套管进行上下振动。也即，本发明的用于提取生物活性物质的仪器的振动机构中，由偏心机构（实施例中为偏心轮）产生振动，控制频率的快慢。移动支点在杠杆臂上的位置的移动可控制振幅的大小，也可和偏心轮的转动方式一起控制振幅的大小。

在图5所示本发明的优选实施例的仪器中，偏心轮与直线型杠杆臂直接接触，偏心轮的最小半径（即轴心到轮缘的最小距离）与其轴心到杠杆臂的距离相等，偏心轮最小半径的径向方向与杠杆移动支点的移动方向（即杠杆臂的）垂直，此时，无论支点在杠杆臂的中空槽内如何移动，当偏心轮与杠杆臂发生最小半径的接触时，振动轮都处于其振幅的最低点。无论偏心轮的转速如何改变，也不论移动支点在杠杆臂上的位置如何改变，即无论振动轮的振幅和频率如何，振动轮的最低点都是不变的，也就是套管发生振动的最低点是不变的。

在本发明的其它实施方式中，也可用凸轮代替偏心轮实现本发明的目的。

本发明的提取生物活性物质的仪器通过采用上述振动机构，可以任意调整振动频率和振幅，同时无论振幅如何调整，不同振幅的最低起点位置都是相同的，可以大幅度提高振动频率的调整范围，令整个仪器具有低噪音，高寿命的优点。

虽然关于本发明的示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (41)

1.一种用于提取生物活性物质的仪器，包括：

外壳和底板(1)，

工作台(15)，其上具有样品处理区，

磁针(7)和磁针移动机构(48)，磁针移动机构包括磁针支架(8)和磁针上升机构(33)，磁针可拆卸地固定在磁针支架上，其中，通过磁针上升机构的上下移动，使得磁针能够竖直插入和脱离套管，

套管(4)和套管移动机构(16)，套管移动机构包括套管支架(6)和套管升降机构(18)，套管可拆卸地固定在套管支架上，其中，通过套管升降机构的上下移动，使得套管能够竖直插入和脱离样品处理区，另外，套管移动机构(16)能够上下振动；

用于支撑所述磁针移动机构(48)和套管移动机构(16)的机构支架(13)，

和

振动机构(19)，所述振动机构能够产生和输出振动，使得套管移动机构(16)进行上下振动，其中，

振动机构包括杠杆臂，可动支点和转动机构，其中所述转动机构具有轮盘和轴心，所述转动机构围绕轴心旋转时，其轮盘的外缘可推动杠杆臂围绕可动支点发生转动，从而产生振动。

2.权利要求1所述的仪器，其中所述杠杆臂，可动支点和转动机构的设置为，在工作状态下，可动支点的位置的变化限定在最低振幅支点位置，最低振幅支点位置是指，振动机构的所述转动机构的最近轮廓点对杠杆臂产生推动作用时，振动机构中杠杆臂围绕其转动的杠杆支点的位置。

3.权利要求1或2所述的仪器，其中所述转动机构为偏心转动机构，其轴心不在中心。

4.权利要求3所述的仪器，其中所述偏心转动机构为偏心轮或具有非中心轴心的凸轮。

5.权利要求1或2所述的仪器，其中所述可动支点为沿杠杆臂的下缘移动或在设置在杠杆臂上的凹槽或中空槽移动的移动支点。

6.权利要求1或2的仪器，其中所述可动支点为多个可独立与杠杆臂分离或接触的支点，分别与杠杆臂发生接触形成单一支点。

7.权利要求1或2所述的仪器，其中所述杠杆臂为直线型杠杆臂。

8.权利要求7所述的仪器，其中所述杠杆臂为直线型杠杆臂,其具有与上表面平行的凹槽或中空槽，用于与支点接触。

9.权利要求1所述的仪器，其中所述振动机构包括直线型杠杆臂(22)，移动支点和偏心轮(21)，移动支点沿杠杆臂移动，其移动方向为杠杆臂的轴向方向，其中偏心轮的最小半径与其轴心到杠杆臂的距离相等。

10.权利要求9所述的仪器，其中移动支点包括移动支架(23)，移动支架驱动机构(24)和移动支点轴(37)，杠杆臂具有与其上表面平行的中空槽，移动支点轴穿过中空槽，在移动支架驱动机构驱动下在中空槽内移动，形成杠杆的移动支点。

11.权利要求1或2所述的仪器，其中杠杆臂具有振动轮(25)，所述振动轮与套管升降机构接触，传导振动，所述振动轮和转动机构分别位于移动支点的两侧。

12.权利要求1或2所述的仪器，其中磁针支架(8)包括磁针支架端块(9)和磁针支架臂(34)，磁针可拆卸地固定在磁针支架臂上；所述磁针上升机构包括设置在磁针支架端块下方的磁针推动端块(17)，磁针推动端块向上运动时，推动磁针支架端块向上运动，从而推动磁针支架向上运动。

13.权利要求12所述的仪器，其中磁针推动端块(17)与磁针支架(8)是可分离的，磁针支架在下降的过程中与套管支架接触时，磁针推动端块与磁针支架分离，磁针支架由套管支架支撑并随套管支架一同运动。

14.权利要求1或2所述的仪器，其中套管支架(6)包括套管支架端块(35)和套管支架臂(5)，套管可拆卸地固定在套管支架臂上；所述套管升降机构包括设置在套管支架端块下方的套管升降端块(36)，套管升降端块向上运动时，推动套管支架端块向上运动，从而推动套管支架向上运动，升降端块向下运动时，套管支架端块根据重力作用与套管升降端块同步向下运动。

15.权利要求14所述的仪器，其中所述套管升降端块与套管支架是可分离的。

16.权利要求15所述的仪器，其中套管支架端块下方设置套管振动推杆(26)，其与振动机构(19)连接，传导振动。

17.权利要求1或2所述的仪器，其中套管支架具有至少一条套管支架臂。

18.权利要求17所述的仪器，其中套管支架具有两条套管支架臂，支架臂上具有可固定套管的套管槽。

19.权利要求1或2所述的仪器，其中磁针支架具有至少一条磁针支架臂。

20.权利要求19所述的仪器，其中磁针支架具有两条支架臂，支架臂上具有可固定磁针的磁针槽。

21.权利要求1所述的仪器，其中工作台可以水平移动，样品处理区包括工作区、样品槽或样品孔。

22.权利要求1所述的仪器，其中所述样品处理区具有加热孔，其下方配置加热器。

23.权利要求1所述的仪器，其中所述磁针为永磁体材料。

24.权利要求1所述的仪器，其中所述套管为非磁性材料。

25.权利要求1所述的仪器，其中生物活性物质为细胞、蛋白质或核酸。

26.权利要求1所述的仪器，其为用于提取和纯化核酸的仪器。

27.一种使用权利要求1-26中任一项所述的仪器提取和纯化生物活性物质的方法。

28.一种用于生物活性物质提取仪的振动机构,所述提取仪具有磁针和磁针移动机构，以及套管和套管移动机构，通过磁针移动机构的上下移动，使得磁针能够竖直插入和脱离套管，通过套管移动机构的上下移动，使得套管能够竖直插入和脱离其下方的样品处理区，另外，所述振动机构可产生振动，带动所述套管移动机构上下振动，

其特征在于，所述振动机构包括杠杆臂，可动支点和转动机构，其中所述转动机构具有轮盘和轴心，所述转动机构围绕轴心旋转时，其轮盘的外缘可推动杠杆臂围绕可动支点发生转动，从而产生振动。

29.权利要求28所述的振动机构，其中所述杠杆臂，可动支点和转动机构的设置为，在工作状态下，可动支点的位置的变化限定在最低振幅支点位置，最低振幅支点位置是指，振动机构的所述转动机构的最近轮廓点对杠杆臂产生推动作用时，振动机构中杠杆臂围绕其转动的杠杆支点的位置。

30.权利要求28或29所述的振动机构，其中所述转动机构为偏心转动机构，其轴心不在中心。

31.权利要求30所述的振动机构，其中所述偏心转动机构为偏心轮或具有非中心轴心的凸轮。

32.权利要求28或29所述的振动机构，其中所述可动支点为沿杠杆臂的下缘移动或在设置在杠杆臂上的凹槽或中空槽移动的移动支点。

33.权利要求28或29的振动机构，其中所述可动支点为多个可独立与杠杆臂分离或接触的支点，分别与杠杆臂发生接触形成单一支点。

34.权利要求28或29所述的振动机构，其中所述杠杆臂为直线型杠杆臂。

35.权利要求34所述的振动机构，其中所述杠杆臂为直线型杠杆臂,其具有与上表面平行的凹槽或中空槽，可以用于与支点接触。

36.权利要求28所述的振动机构，其中所述振动机构包括直线型杠杆臂(22)，移动支点和偏心轮(21)，移动支点沿杠杆臂移动，其移动方向为杠杆臂的轴向方向，其中偏心轮的最小半径与其轴心到杠杆臂的距离相等。

37.权利要求28所述的振动机构，其中移动支点包括移动支架(23)，移动支架驱动机构(24)和移动支点轴(37)，杠杆臂具有与其上表面平行的中空槽，移动支点轴穿过中空槽，在移动支架驱动机构驱动下在中空槽内移动，形成杠杆的移动支点。

38.权利要求28或29所述的振动机构，其中杠杆臂具有振动轮(25)，所述振动轮与套管升降机构接触，传导振动，所述振动轮和转动机构分别位于移动支点的两侧。

39.权利要求28所述的振动机构，其中所述生物活性物质为细胞、蛋白质或核酸。

40.权利要求28所述的振动机构，其中所述提取仪为提取和纯化核酸的仪器。

41.一种使用权利要求28-40中任一项所述的振动机构在磁棒法生物活性物质提取仪中对提取仪的套管产生振动的方法。