一种位置可调节的智能磁力架.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103394410 A (43)申请公布日 2013.11.20 CN 103394410 A *CN103394410A* (21)申请号 201310316309.7 (22)申请日 2013.07.25 B03C 1/32(2006.01) (71)申请人 博奥生物有限公司 地址 102206 北京市昌平区生命科学园路 18 号 申请人 清华大学 (72)发明人 李航 周晶琳 王东 (74)专利代理机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 关畅 王春霞 (54) 发明名称 一种位置可调节的智能磁力架 (57) 摘要 本发明公开了一种位置可调节的智。

2、能磁力 架。包括横向移动机构和纵向移动机构 ； 横向移 动机构包括运动平台支架和设于运动平台支架的 两端的主动带轮和从动带轮 ； 主动带轮与主动轮 电机相连接 ； 主动带轮和从动带轮与同步齿形带 相啮合 ； 运动平台支架上还设线性导轨， 线性导 轨上设有磁铁固定架， 磁铁固定架上设有若干个 磁铁 ； 磁铁固定架与同步齿形带相连接 ； 纵向移 动机构包括固定轴升降电机， 固定轴升降电机固 定在电机安装板上 ； 固定轴升降电机可使运动平 台支架做上下运动。 由于磁力架可上下运动， 首先 使磁力架对不同厂家磁珠的适应性大大提高， 避 免了磁铁磁性过大而导致磁珠团聚的现象。由于 磁力架可左右移动， 实。

3、现了自动化设备中加样与 吸附的同时进行， 提高了自动化设备样品处理的 速度， 节省大量时间并提高实验成功率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103394410 A CN 103394410 A *CN103394410A* 1/1 页 2 1. 一种位置可调节的智能磁力架， 其特征在于 ： 所述磁力架包括横向移动机构 ； 所述横向移动机构包括运动平台支架和设于所述运动平台支架的两端的主动带轮和 从动带轮 ； 所述主动带轮与主动轮。

4、电机相连接 ； 所述主动带轮和所述从动带轮与同步齿形 带相啮合 ； 所述运动平台支架上还设一线性导轨， 所述线性导轨上设有磁铁固定架， 所述磁 铁固定架上设有若干个磁铁 ； 所述磁铁固定架与所述同步齿形带相连接。 2. 一种位置可调节的智能磁力架， 其特征在于 ： 所述磁力架包括纵向移动机构 ； 所述纵向移动机构包括固定轴升降电机， 所述固定轴升降电机固定在电机安装板上 ； 所述固定轴升降电机可使磁铁固定架做上下运动， 所述磁铁固定架上设有若干个磁铁 ； 所 述磁铁固定架设置在运动平台支架上。 3. 一种位置可调节的智能磁力架， 其特征在于 ： 所述磁力架包括横向移动机构和纵向 移动机构 ； 。

5、所述横向移动机构包括运动平台支架和设于所述运动平台支架的两端的主动带轮和 从动带轮 ； 所述主动带轮与主动轮电机相连接 ； 所述主动带轮和所述从动带轮与同步齿形 带相啮合 ； 所述运动平台支架上还设一线性导轨， 所述线性导轨上设有磁铁固定架， 所述磁 铁固定架上设有若干个磁铁 ； 所述磁铁固定架与所述同步齿形带相连接 ； 所述纵向移动机构包括固定轴升降电机， 所述固定轴升降电机固定在电机安装板上 ； 所述固定轴升降电机可使所述运动平台支架做上下运动。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的智能磁力架， 其特征在于 ： 所述运动平台支架上设有一 升降运动导套， 所述电机安装板上设有升降运动导柱 。

6、； 所述升降运动导套与所述升降运动 导柱相配合。 5. 根据权利要求 2 或 3 或 4 所述的智能磁力架， 其特征在于 ： 所述智能磁力架还包括 光电传感器和光电挡柱 ； 所述光电传感器设于所述电机安装板上， 所述光电挡柱设于所述运动平台支架上。 6. 根据权利要求 1 或 3-5 中任一项所述的智能磁力架， 其特征在于 ： 所述智能磁力架 还包括限位光电和光电挡片 ； 所述光电挡片设于所述磁铁固定架上 ； 所述限位光电设于所述运动平台支架上， 且靠 近所述从动带轮。 7. 根据权利要求 1 或 3-6 中任一项所述的智能磁力架， 其特征在于 ： 所述同步齿形带 上设有皮带压板， 所述皮带压。

7、板与所述磁铁固定架相连接。 8. 根据权利要求 1-7 中任一项所述的智能磁力架， 其特征在于 ： 所述磁力架包括一固 定座和试管托盘 ； 所述试管托盘可放置在所述固定座上 ； 所述电机安装板和所述运动平台支架均固定于所述固定座内。 9. 根据权利要求 1 或 3-8 中任一项所述的智能磁力架， 其特征在于 ： 所述从动带轮与 从动轮轴相连接， 所述从动轮轴与设置于所述运动平台支架上的从动轮轴承室相连接。 权 利 要 求 书 CN 103394410 A 2 1/4 页 3 一种位置可调节的智能磁力架 技术领域 0001 本发明涉及一种位置可调节的智能磁力架， 属于分子生物学领域。 背景技术 。

8、0002 随着分子生物学的发展进步， 临床诊断及生物实验所处理的样品数量也越来越 大， 自动化设备的使用率随之增加。 核酸提取是分子生物学中一个非常重要的方面， 目前在 自动化设备中使用磁珠法进行核酸提取的技术日臻成熟， 应用日益广泛。在用磁珠法进行 核酸提取的过程中需要完成磁珠的收集、 释放、 转移等不同步骤， 在这个过程中磁力架起着 非常重要的作用， 对实验的成功与否影响重大。 0003 目前磁珠与样品液的分离方法， 主要有两类 ： 一类是通过磁棒和磁套的相对运动 实现磁珠收集、 释放、 转移， 从而完成核酸提取。专利 ZL200620054569.7 即采用该方法。通 过磁珠的转移与配套。

9、试剂盒使用， 磁套用于隔离磁铁与试剂， 是一次性耗材， 此方法中的仪 器与试剂盒构成了封闭式系统。 0004 另一种方法是用一次性枪头吹吸或振荡完成磁珠混匀， 用孔板抓手转移孔板到固 定磁力架位置吸附磁珠， 再用一次性枪头完成液体的转移来实现核酸提取， 目前市面上的 很多全自动液体工作站均采用这种方法。 0005 以上两种方法中磁力架对不同磁珠的适配性靠吸附时间来控制， 因而自适性差。 另外， 加样、 移液与磁吸附时间不同步， 时间统筹性不强。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种位置可调节的智能磁力架， 本发明基于批量处理反应管 例如 96 深孔板或 PCR 孔板， 可实现生物实验过程。

10、中对磁珠的吸附， 同时生物实验中的各种 反应均在同一位置进行， 省去了传统磁吸附过程中的孔板转移的步骤， 从而节省了大量时 间并提高实验成功率 ； 此外还可实现由配套程序控制的磁珠吸附力的智能调节， 满足不同 的磁珠体系对磁力的需求。 0007 本发明所提供的一种位置可调节的智能磁力架， 它包括横向移动机构 ； 0008 所述横向移动机构包括运动平台支架和设于所述运动平台支架的两端的主动带 轮和从动带轮 ； 所述主动带轮与主动轮电机相连接 ； 所述主动带轮和所述从动带轮与同步 齿形带相啮合 ； 所述运动平台支架上还设一线性导轨， 所述线性导轨上设有磁铁固定架， 所 述磁铁固定架上设有若干个磁铁。

11、 ； 所述磁铁固定架与所述同步齿形带相连接。 0009 本发明所提供的另一种位置可调节的智能磁力架， 它包括纵向移动机构 ； 0010 所述纵向移动机构包括固定轴升降电机， 所述固定轴升降电机固定在电机安装板 上 ； 所述固定轴升降电机可使磁铁固定架做上下运动， 所述磁铁固定架上设有若干个磁铁 ； 所述磁铁固定架设置在所述运动平台上。 0011 本发明所提供的再一种位置可调节的智能磁力架， 它包括横向移动机构和纵向移 动机构 ； 说 明 书 CN 103394410 A 3 2/4 页 4 0012 所述横向移动机构包括运动平台支架和设于所述运动平台支架的两端的主动带 轮和从动带轮 ； 所述主。

12、动带轮与主动轮电机相连接 ； 所述主动带轮和所述从动带轮与同步 齿形带相啮合 ； 所述运动平台支架上还设一线性导轨， 所述线性导轨上设有磁铁固定架， 所 述磁铁固定架上设有若干个磁铁 ； 所述磁铁固定架与所述同步齿形带相连接 ； 0013 所述纵向移动机构包括固定轴升降电机， 所述固定轴升降电机固定在电机安装板 上 ； 所述固定轴升降电机可使所述运动平台支架做上下运动。 0014 上述的智能磁力架中， 所述运动平台支架上设有一升降运动导套， 所述电机安装 板上设有升降运动导柱 ； 所述升降运动导套与所述升降运动导柱相配合， 可使所述运动平 台支架平稳地进行上下运动。 0015 上述的智能磁力架。

13、中， 所述智能磁力架还包括光电传感器和光电挡柱 ； 0016 所述光电传感器设于所述电机安装板上， 所述光电挡柱设于所述运动平台支架 上， 当所述光电挡柱挡在所述光电传感器中引发信号时， 此位置作为纵向运动的起点位置。 0017 上述的智能磁力架中， 所述智能磁力架还包括限位光电和光电挡片 ； 0018 所述光电挡片设于所述磁铁固定架上 ； 所述限位光电设于所述运动平台支架上， 当所述光电挡片挡住所述限位光电时， 此位置作为横向运动的起点位置。 0019 上述的智能磁力架中， 所述同步齿形带通过皮带压板与所述磁铁固定架连接， 所 述主动轮电机转动可带动所述磁铁固定架沿水平方向运动。 0020 。

14、上述的智能磁力架中， 所述磁力架包括一固定座和试管托盘 ； 0021 所述试管托盘可放置在所述固定座上 ； 0022 所述电机安装板和所述运动平台支架均固定于所述固定座内。 0023 上述的智能磁力架中， 所述从动带轮与从动轮轴相连接， 所述从动轮轴与设置于 所述运动平台支架上的从动轮轴承室相连接。 0024 本发明设置的磁铁的排布和数量可根据所用的试管架的形状及尺寸而设计。 0025 本发明提供的智能磁力架的磁吸附过程如下 ： 0026 1、 使用具有纵向移动机构的磁力架时， 当处理单排反应管时， 在磁吸附过程中磁 珠的吸附力的大小是由磁铁靠近管壁的位置决定的， 首先磁力架由初始位置上升， 。

15、上升的 最终位置可根据反应管中液面高度进行调节， 使磁力架接近液面以便于用最小的磁吸附力 在尽可能短的时间内将液体中的微磁珠吸附到靠近磁铁的反应管侧壁上， 磁铁完成吸附磁 珠后， 磁力架下降到反应板底部侧壁位置， 此时磁珠被磁力带动， 由反应管的侧壁移动至管 底位置， 磁吸附过程结束。 0027 2、 使用具有横向移动机构的磁力架时， 当处理单排反应管时， 在磁吸附过程中磁 珠的吸附力的大小是由磁铁靠近管壁的位置决定的， 首先磁力架沿线性导轨水平运动， 逐 渐接近反应管侧壁， 由于磁铁的磁性作用， 尽可能短的时间内将液体中的微磁珠吸附到靠 近磁铁的反应管侧壁上， 磁吸附过程结束。 0028 3。

16、、 使用具有横向移动机构和纵向移动机构的磁力架时， 反应板位上放置反应板 （96 孔板） ， 当需要分离磁珠与反应板各管位中的液体时， 在磁吸附过程中磁珠的吸附力的 大小是由磁铁靠近管壁的位置决定的， 首先磁力架由初始位置上升， 上升的最终位置可根 据反应管中液面高度进行调节， 使磁力架接近液面以便于用最小的磁吸附力在尽可能短的 时间内将液体中的微磁珠吸附到靠近磁铁的反应管侧壁上， 磁铁完成吸附磁珠后， 磁力架 说 明 书 CN 103394410 A 4 3/4 页 5 下降到反应板底部侧壁位置， 此时磁珠被磁力带动， 由反应管的侧壁移动至管底位置。 水平 移动磁力架， 使磁铁靠近反应管底以。

17、增加磁吸附力。 当仪器完成反应管中液体的吸取后， 控 制磁力架下降到初始零点位置。 在吸液过程中， 磁珠在磁力作用下附着在管底， 被吸走的液 体中不含磁珠。 然后， 再更换枪头加入试剂完成吹吸混合， 留在管底的磁珠在没有磁力作用 下有利于吹吸混合时更均匀， 此过程避免了当磁珠吸附在侧壁上时， 随着液体的流失， 将增 加与侧壁的附着力， 从而不利于吹吸的混匀。反应结束后， 磁力架的再次水平移动， 移动至 下一排移液管下， 从而实现不同孔位间的磁吸附反应， 可加入不同试剂重复以上流程， 最终 得到产物。 0029 本发明具有如下有益效果 ： 0030 1、 由于磁力架可上下运动 （纵向） ， 首先。

18、使磁力架对不同厂家磁珠的适应性大大提 高， 避免了磁铁磁性过大而导致磁珠团聚的现象。此外还可通过磁力架的升降高度可实现 磁珠快速吸附、 使磁珠与样本液的快速分离成为可能 ； 0031 2、 由于磁力架可左右移动 （横向） ， 实现了自动化设备中加样与吸附的同时进行， 提高了自动化设备样品处理的速度， 节省了大量时间并提高了实验成功率。 附图说明 0032 图 1 为本发明智能磁力架的分解图。 0033 图中各标记如下 ： 0034 1 固定座、 2 试管托盘、 3 电机安装板、 4 固定轴升降电机、 5U 型光电传感器、 6 运动 平台支架、 7 升降运动导柱、 8 升降运动导套、 9 光电挡。

19、柱、 10 主动轮电机、 11 主动带轮、 12 从 动带轮、 13 从动轮轴承室、 14 同步齿形带、 15 线性导轨、 16 磁铁固定架、 17 皮带压板、 18 光 电挡片、 19 限位光电、 20 磁铁、 21PCR 孔板。 具体实施方式 0035 下面结合附图对本发明做进一步说明， 但本发明并不局限于以下实施例。 0036 如图1所示， 本发明提供的位置可调节的智能磁力架包括一固定座1、 试管托盘2、 纵向移动机构和横向移动机构。其中试管托盘 2 可放置在固定座 1 上， 且 PCR 孔板可放置 在该试管托盘2上。 本发明中的该纵向移动机构包括固定轴升降电机4和升降运动导柱7， 该固。

20、定轴升降电机 4 和升降运动导柱 7 均固定在电机安装板 3 上， 且该电机安装板 3 固定 于固定座 1 上， 且位于试管托盘 2 的下部。本发明中的横向移动机构包括运动平台支架 6 和设于该运动平台支架 6 的两端的主动带轮 11 和从动带轮 12 ； 该主动带轮 11 与主动轮电 机 10 相连接 ； 该从动带轮 12 与从动轮轴 （图中未示） 相连接， 且从动轮轴与设置于运动平 台支架 6 上的从动轮轴承室 13 相连接。主动带轮 11 和从动带轮 12 与同步齿形带 14 相啮 合 ； 在该运动平台支架 6 上还设一个线性导轨 15， 在线性导轨 15 上固定有磁铁固定架 16， 磁。

21、铁固定架 16 与同步齿形带 14 通过皮带压板 17 连接传动， 在磁铁固定架 16 上设有多个 磁铁 20。在运动平台支架 6 上还设有一升降运动导套 8， 升降运动导套 8 可沿升降运动导 柱 7 导向运动， 动力由固定轴升降电机 4 提供， 以推动运动平台支架 6 及其附属结构上下移 动。 0037 本发明的智能磁力架还包括U型光电传感器5和光电挡柱9， 其中U型光电传感器 说 明 书 CN 103394410 A 5 4/4 页 6 5 设于电机安装板 3 上， 光电挡柱 9 设于运动平台支架 6 上， 以实现对固定轴升降电机 4 的 初始位置及上下运动距离的确定。 0038 本发明。

22、的智能磁力架还包括限位光电 19 和光电挡片 18， 其中光电挡片 18 设于磁 铁固定架 16 上， 限位光电设 19 设于运动平台支架 6 上， 且靠近从动带轮 12 端， 以实现对主 动轮电机 10 的初始位置及水平运动距离的确定。 0039 使用本发明智能磁力架进行磁珠吸附的过程如下 ： 0040 全自动液体工作站移液枪取枪头后吸液给PCR孔板21的第一排孔， 开始加入样品 和微磁珠进行反应， 此时磁铁 20 的位置在 PCR 孔板 21 的左下方， 主动轮电机 10 运动位置 在 Home 位， 即光电挡片 18 挡在限位光电 19 中间时为水平方向运动的 “0” 点位置 ； 固定轴。

23、 升降电机 4 运动位置在 Home 位， 即光电挡柱 9 挡在 U 型光电传感器 5 中间时为竖直方向运 动的 “0” 点位置 ； 反应完毕， 主动轮电机 10 按程序设定方向转动， 通过皮带压板 17 将同步 齿形带 14 与磁铁固定架 16 连接传动， 此时同步齿形带 14 靠从动带轮 12 和从动轮轴承室 13 处于张紧状态， 使固定在磁铁固定架 16 上的磁铁 20 沿线性导轨 15 的导向方向运动到 PCR孔板21第一排孔与第二排孔中间位置下方， 固定轴升降电机4启动， 带动运动平台支架 6 及所带传动部件沿升降运动导柱 7 和升降运动导套 8 的导向方向上升运动到接近 PCR 孔。

24、 板 21 中孔内液面位置， 此时磁铁 20 的磁力作用于与其相邻的 4 个孔位， 磁力的大小需根据 微磁珠的被吸附性及孔内液面高度进行调节， 固定磁力的永磁铁作用于微磁珠的磁力与距 离、 吸附时间及在不同液体内的运动阻尼相关。 开始磁吸附， 将液体里悬浮的微磁珠吸附到 靠近磁铁 20 一侧的管壁上， 固定轴升降电机 4 启动， 带动运动平台支架 6 及所带传动部件 沿升降运动导柱 7 和升降运动导套 8 的导向方向下降运动到接近 PCR 孔板 21 靠近管底位 置， 主动轮电机10按程序设定方向转动使磁铁20运动到更贴近第一排孔的位置， 使微磁珠 被磁力吸附到管底形成一小团， 程序控制仪器取。

25、一次性枪头到PCR孔板21第一排位置吸取 废液， 此时磁力作用下的微磁珠不易被吸入废液中而影响实验结果。接下来固定轴升降电 机 4 向下运动到 Home 位， 使微磁珠远离磁力的吸附作用， 便于下一步的实验流程中加入不 同试剂后的吹吸混匀及反应， 注意磁铁 20 在选取时要考虑磁力不宜过大， 否则当磁吸附完 成磁铁远离微磁珠后会使微磁珠产生的剩磁作用在微磁珠间， 在后续的反应中不易吹吸混 匀。 0041 上述是第一排孔磁吸附的完整流程， 实施例中的PCR孔板21只用奇数排用于反应 位， 当第三排进行磁吸附时， 磁场力不会对第一排的磁珠产生吸附作用。 第三排磁吸附时磁 铁 20 的水平运动位置在 PCR 孔板 21 的第三排孔与第四排孔中间位置。在全自动液体工作 站上重复以上流程可完成 48 个样品的单链 DNA 的制备。 说 明 书 CN 103394410 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103394410 A 7 。