專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于提取核酸和質(zhì)譜點(diǎn)樣的自動(dòng)化儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提取核酸和點(diǎn)樣芯片的自動(dòng)化儀器，通過(guò)利用磁珠法提取體液中核酸、并實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣的自動(dòng)化儀器，可用來(lái)制備生物芯片，因此屬于核酸檢測(cè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
核酸研究是現(xiàn)代生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究中的重要課題。核酸作為遺傳信息的攜帶者，是基因表達(dá)的物質(zhì)基礎(chǔ)，除了在生物體正常的生長(zhǎng)、發(fā)育、和繁殖等生命活動(dòng)中具有十分重要的作用外，它與生命的異常情況，如腫瘤發(fā)生、放射損傷、遺傳疾病等也有密切關(guān)系，在已發(fā)現(xiàn)近2000種遺傳性疾病都和DNA結(jié)構(gòu)有關(guān)，如人類(lèi)鐮刀形紅血細(xì)胞貧血癥是由于患者的血紅蛋白分子中一個(gè)氨基酸的遺傳密碼發(fā)生了改變，白化病患者則是DNA分子上缺乏產(chǎn)生促黑色素生成的酷氨酸酶的基因所致；而且腫瘤的發(fā)生、病毒的感染、射線對(duì)機(jī)體的作用等都與核酸有關(guān)。70年代以來(lái)興起的遺傳工程，使人們可用人工方法改組DNA，從而有可能創(chuàng)造出新型的生物品種。核酸的發(fā)現(xiàn)已有100多年的歷史，但人們對(duì)它真正有所認(rèn)識(shí)不過(guò)近60年的事。 1868年，瑞士科學(xué)家米歇爾采用胃蛋白酶對(duì)細(xì)胞的成分進(jìn)行研究，他發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中有不被胃蛋白酶溶解的物質(zhì)——非蛋白質(zhì)，他稱(chēng)之為“核素”；1888年，英國(guó)科學(xué)家曼特爾發(fā)現(xiàn)核素是一種弱酸性非蛋白物質(zhì)并命名為“核酸”；1953年，美國(guó)科學(xué)家沃森、克里克共同證實(shí)核酸是一種雙螺旋結(jié)構(gòu)，有自我復(fù)制能力，能傳遞信息。脫氧核糖核酸(DNA )具有遺傳功能，核糖核酸(RNA )具有蛋白的重組合能力；1992年聯(lián)合國(guó)特別組織了“人體阿波羅計(jì)劃”委員會(huì)，以協(xié)調(diào)國(guó)際間的研究，提出對(duì)人體10萬(wàn)個(gè)基因，30億信息定位，從而勾劃出揭開(kāi)人類(lèi)生命藍(lán)圖奧秘的目標(biāo)。這項(xiàng)研究由中、美、英、日等六國(guó)參與；2003年4月15日六國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人宣布人類(lèi)基因組序列圖完成，這意味著對(duì)人類(lèi)生老病死(特別是非傳染性疾病) 等產(chǎn)生巨大影響的全部遺傳信息已被破譯，人類(lèi)找到了打開(kāi)生命大門(mén)的鑰匙。因此，國(guó)際遺傳學(xué)大會(huì)指出“不論是器質(zhì)性疾病還是功能性疾病，都有必要在基因水平上去探討病因”， “人類(lèi)正常的衰老和死亡，也是受到基因的調(diào)控”。這就為發(fā)展和利用核酸為人類(lèi)健康與長(zhǎng)壽服務(wù)提供了科學(xué)依據(jù)。因此核酸是現(xiàn)代生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究中的重要課題。隨著分子生物學(xué)技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物學(xué)，醫(yī)學(xué)以及相關(guān)領(lǐng)域，核酸的檢測(cè)和分析在遺傳性疾病，腫瘤和傳染病等領(lǐng)域的運(yùn)用日益廣泛，由此帶來(lái)了疾病診斷模式和治療策略的不斷更新，并揭示了基因結(jié)構(gòu)或表達(dá)異常相關(guān)的疾病的發(fā)病機(jī)制。各種新方法、經(jīng)完善后的傳統(tǒng)經(jīng)典方法以及商品試劑方法的不斷出現(xiàn)，為核酸的檢測(cè)和分析提供了可靠的技術(shù)保障。近年來(lái)，在核酸的檢測(cè)和分析中，出現(xiàn)了各種新型技術(shù)，例如核酸雜交技術(shù)、PCR擴(kuò)增技術(shù)以及以PCR為基礎(chǔ)的衍生技術(shù)、熒光標(biāo)記技術(shù)、納米檢測(cè)技術(shù)、生物芯片技術(shù)、生物質(zhì)譜技術(shù)等等。核酸雜交技術(shù)是建立最早、最基本核酸檢測(cè)技術(shù)，核酸分子雜交是指具有一定互補(bǔ)序列的核酸(RNA或DNA )單鏈在液相或固相體系中按堿基配對(duì)原則締合成異質(zhì)雙鏈的過(guò)程，應(yīng)用該技術(shù)可對(duì)特定DNA或RNA分子進(jìn)行定性或定量的檢測(cè)。核酸雜交技術(shù)常用的方法有=DNA斑點(diǎn)雜交/RNA狹線雜交，微孔板雜交，southern印跡雜交，northern印跡雜交，原為雜交組織(細(xì)胞)化學(xué)。該技術(shù)的關(guān)鍵工具是探針，即人工制備的與待測(cè)核酸分子互補(bǔ)、標(biāo)有不同標(biāo)記物的單鏈DNA或RNA。核酸探針按其來(lái)源不同可分為通過(guò)克隆技術(shù)從基因文庫(kù)中篩選的基因組探針、從RNA逆轉(zhuǎn)錄獲得的cDNA探針和人工合成的寡核苷酸探針。
PCR擴(kuò)增技術(shù)是利用聚合酶鏈反應(yīng)，模擬DNA體內(nèi)復(fù)制過(guò)程、將目的基因在體外擴(kuò)增的技術(shù)。聚合酶鏈的反應(yīng)(PCR)方法可使一種特異DNA擴(kuò)增幾百萬(wàn)倍，并已成為分子克隆和診斷的十分有用的工具。而PCR技術(shù)在近20年的不斷發(fā)展創(chuàng)新中，最受矚目當(dāng)屬熒光實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)(real-time quantitative PCR, or qPCR)。定量PCR技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了 PCR從定性到定量的飛躍，通過(guò)對(duì)PCR過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，專(zhuān)一、靈敏快速、可重復(fù)地精確定量起始模版濃度，已經(jīng)在科研和臨床診斷領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用熒光標(biāo)記技術(shù)是指利用一些發(fā)射熒光的物質(zhì)共價(jià)結(jié)合或物理吸附在所要研究分子的某個(gè)基團(tuán)上，利用它的熒光特性來(lái)提供被研究對(duì)象的信息。熒光標(biāo)記是分析生物大分子及藥物檢測(cè)的重要方法，其檢測(cè)的靈敏度很大程度上取決于標(biāo)記物的發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，分子生物學(xué)和各種先進(jìn)熒光檢測(cè)儀器及技術(shù)的運(yùn)用，熒光標(biāo)記作為一種非放射性的標(biāo)記技術(shù)已應(yīng)用于生命科學(xué)的各個(gè)研究領(lǐng)域，并取得了迅速的發(fā)展。
納米檢測(cè)技術(shù)是指將納米粒子作為標(biāo)記物，與核酸分子進(jìn)行雜交，將雜交信號(hào)轉(zhuǎn)化為電或電化學(xué)信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)電信號(hào)確定檢測(cè)對(duì)象的信息。納米粒子和核酸的偶聯(lián)主要有兩種方法，一種是對(duì)核酸的末端進(jìn)行化學(xué)基團(tuán)的修飾，以便與納米粒子結(jié)合，如金納米粒子就是這種情況；而對(duì)于不易結(jié)合的納米粒子，解決的策略是在這種納米粒子上包裹一層膜或進(jìn)行修飾，硅納米粒子和量子點(diǎn)即是如此。納米技術(shù)應(yīng)用于核酸檢測(cè)，成本低、時(shí)間短、 具有與PCR類(lèi)似的敏感性，不需要復(fù)雜、大型、昂貴的儀器，使得核酸檢測(cè)可以走出專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，在野外、家庭中得以進(jìn)行。
生物芯片技術(shù)就是通過(guò)微加工工藝將大量生物識(shí)別分子如核酸片段、多肽分子， 甚至組織切片、細(xì)胞等按照預(yù)先設(shè)置的排列方式固定在厘米見(jiàn)方的芯片片基(基質(zhì)或載體)上，利用生物分子之間的特異性親和反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)基因、配體、抗原等生物活性物質(zhì)的檢測(cè)分析.由于生物芯片采用了微電子學(xué)的并行處理和高密度集成的概念，因此可同時(shí)并行分析成千上萬(wàn)種生物分子，具有高通量、高靈敏度和并行檢測(cè)的特點(diǎn)。.其中，20世紀(jì)90 年代初出現(xiàn)的生物芯片技術(shù)是近年來(lái)核酸科學(xué)與微電子學(xué)等學(xué)科相互交叉的一門(mén)高新技術(shù)。生物芯片技術(shù)是通過(guò)微加工工藝，同時(shí)將大量的探針?lè)肿庸潭ǖ焦滔嘀С治锷虾笈c標(biāo)記的樣品分子進(jìn)行雜交，通過(guò)檢測(cè)每個(gè)探針?lè)肿拥碾s交信號(hào)強(qiáng)度，進(jìn)而獲取核酸樣品分子的數(shù)量和序列信息并進(jìn)行高效的解讀和分析。
生物芯片的主要特點(diǎn)是高通量、微型化和自動(dòng)化。生物芯片上高度集成的成千上萬(wàn)密集排列的分子微陣列，能夠在很短時(shí)間內(nèi)分析大量的生物分子，使人們能夠快速準(zhǔn)確地獲取樣品中的生物信息，檢測(cè)效率是傳統(tǒng)檢測(cè)手段的成百上千倍。生物芯片將是繼大規(guī)模集成電路之后的又一次具有深遠(yuǎn)意義的科學(xué)技術(shù)革命?；蛐酒巧镄酒夹g(shù)中發(fā)展最成熟和最先實(shí)現(xiàn)商品化的產(chǎn)品?；蛐酒腔诤怂崽结樆パa(bǔ)雜交技術(shù)原理而研制的。所謂核酸探針只是一段人工合成的堿基序列，在探針上連接上一些可檢測(cè)的物質(zhì)，根據(jù)堿基互補(bǔ)的原理，利用基因探針到基因混合物中識(shí)別特定基因?；蛐酒?，又稱(chēng)DNA芯片，DNA 微陣列，和我們?nèi)粘Ｋf(shuō)的計(jì)算機(jī)芯片非常相似，只不過(guò)高度集成的不是半導(dǎo)體管，而是成千上萬(wàn)的網(wǎng)格狀密集排列的基因探針，通過(guò)已知堿基順序的DNA片段，來(lái)結(jié)合堿基互補(bǔ)序列的單鏈DNA，從而確定相應(yīng)的序列，通過(guò)這種方式來(lái)識(shí)別異?；蚧蚱洚a(chǎn)物等。目前，比較成熟的產(chǎn)品有檢測(cè)基因突變的基因芯片和檢測(cè)細(xì)胞基因表達(dá)水平的基因表達(dá)譜芯片。生物芯片技術(shù)主要包括四個(gè)基本技術(shù)環(huán)節(jié)芯片微陣列制備、樣品制備、生物分子反應(yīng)和信號(hào)的檢測(cè)及分析。生物芯片技術(shù)是90年代中期以來(lái)影響最深遠(yuǎn)的重大科技進(jìn)展之一，是融微電子學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)為一體的高度交叉的新技術(shù)，具有重大的基礎(chǔ)研究?jī)r(jià)值，又具有明顯的產(chǎn)業(yè)化前景。由于用該技術(shù)可以將極其大量的探針同時(shí)固定于支持物上， 所以一次可以對(duì)大量的生物分子進(jìn)行檢測(cè)分析，從而解決了傳統(tǒng)核酸印跡雜交(Southern Blotting和Northern Blotting等)技術(shù)復(fù)雜、自動(dòng)化程度低、檢測(cè)目的分子數(shù)量少、低通量(low through-put)等不足。而且，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的探針陣列、使用特定的分析方法可使該技術(shù)具有多種不同的應(yīng)用價(jià)值，如基因表達(dá)譜測(cè)定、突變檢測(cè)、多態(tài)性分析、基因組文庫(kù)作圖及雜交測(cè)序(Sequencing by hybridization, SBH)等，為〃后基因組計(jì)劃〃時(shí)期基因功能的研究及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科學(xué)及醫(yī)學(xué)診斷學(xué)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的工具，將會(huì)使新基因的發(fā)現(xiàn)、基因診斷、藥物篩選、給藥個(gè)性化等方面取得重大突破，為整個(gè)人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)深刻廣泛的變革。該技術(shù)被評(píng)為1998年度世界十大科技進(jìn)展之一。質(zhì)譜分析法主要是通過(guò)對(duì)樣品的離子的JML比的分析而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量的一種方法?；驹硎菍悠忿D(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的帶電氣態(tài)離子，于磁場(chǎng)中按質(zhì)荷比(m/ ζ)大小分離并記錄。質(zhì)譜法是應(yīng)用最為廣泛的分析方法，它可以提供包括樣品元素組成，無(wú)機(jī)、有機(jī)及生物分析的結(jié)構(gòu)，復(fù)雜混合物的定量分析，固體表面結(jié)構(gòu)和組成分析，樣品中原子的同位素比。最初的質(zhì)譜儀主要用來(lái)測(cè)定元素或同位素的原子量，隨著離子光學(xué)理論的發(fā)展，質(zhì)譜儀不斷改進(jìn)，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，到20世紀(jì)50年代后期已廣泛地應(yīng)用于無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物的測(cè)定?，F(xiàn)今，質(zhì)譜分析的足跡已遍布各個(gè)學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，在固體物理、冶金、電子、航天、原子能、地球和宇宙化學(xué)、生物化學(xué)及生命科學(xué)等領(lǐng)域均有著廣闊的應(yīng)用。質(zhì)譜技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，更為質(zhì)譜的發(fā)展注入了新的活力，形成了獨(dú)特的生物質(zhì)譜技術(shù)。近年來(lái)，以電噴霧質(zhì)譜技術(shù)(eleetrosprayionization，ESI)和基質(zhì)輔助激光解吸附質(zhì)譜技術(shù)(matrix assisted laserdesortion/onizatio, MALDI)為基礎(chǔ)的生物質(zhì)譜技術(shù)，它們具有高靈敏度和高質(zhì)量檢測(cè)范圍，使準(zhǔn)確分析分子量高達(dá)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)的生物大分子成為可能，從而使大量合成寡核昔酸的快速分析成為現(xiàn)實(shí)。電噴霧質(zhì)譜技術(shù)和基質(zhì)輔助激光解吸附質(zhì)譜技術(shù)是誕生于80年代末期的兩項(xiàng)軌電離技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的主要用于小分子物質(zhì)研究的質(zhì)譜技術(shù)發(fā)生了革命性的變革。它們具有高靈敏度和高質(zhì)量檢測(cè)范圍，使得在pmol (10-12)甚至fmol (10-15) 的水平上準(zhǔn)確地分析分子量高達(dá)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)的生物大分子成為可能，從而使質(zhì)譜技術(shù)真正走入了生命科學(xué)的研究領(lǐng)域，并得到迅速的發(fā)展。電噴霧質(zhì)譜技術(shù)(ESI)是在毛細(xì)管的出口處施加一高電壓，所產(chǎn)生的高電場(chǎng)使從毛細(xì)管流出的液體霧化成細(xì)小的帶電液滴，隨著溶劑蒸發(fā)，液滴表面的電荷強(qiáng)度逐漸增大， 最后液滴崩解為大量帶一個(gè)或多個(gè)電荷的離子，致使分析物以單電荷或多電荷離子的形式進(jìn)入氣相。電噴霧離子化的特點(diǎn)是產(chǎn)生高電荷離子而不是碎片離子，使質(zhì)量電荷比(m/z)降低到多數(shù)質(zhì)量分析儀器都可以檢測(cè)的范圍，因而大大擴(kuò)展了分子量的分析范圍，離子的真實(shí)分子質(zhì)量也可以根據(jù)質(zhì)荷比及電行數(shù)算出。電噴霧質(zhì)譜的優(yōu)勢(shì)就是它可以方便地與多種分離技術(shù)聯(lián)合使用，如液一質(zhì)聯(lián)用(LC - MS)是將液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)合而達(dá)到檢測(cè)大分子物質(zhì)的目的。
基質(zhì)輔助激光解吸附質(zhì)譜技術(shù)(MALDI-T0F)的基本原理是將分析物分散在基質(zhì)分子中并形成晶體，當(dāng)用激光照射晶體時(shí)，由于基質(zhì)分子經(jīng)輻射所吸收的能量，導(dǎo)致能量蓄積并迅速產(chǎn)熱，從而使基質(zhì)晶體升華，致使基質(zhì)和分析物膨脹并進(jìn)入氣相。MALDAI所產(chǎn)生的質(zhì)譜圖多為單電荷離子，因而質(zhì)譜圖中的離子與多肽和蛋白質(zhì)的質(zhì)量有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。 MALDI產(chǎn)生的離子常用飛行時(shí)間檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)，理論上講，只要飛行管的長(zhǎng)度足夠，TOF檢測(cè)器可檢測(cè)分子的質(zhì)量數(shù)是沒(méi)有上限的，因此MALDI-T0F質(zhì)譜很適合對(duì)蛋白質(zhì)、多肽、核酸和多糖等生物大分子的研究。
現(xiàn)代質(zhì)譜技術(shù)自誕生以來(lái)在多肽及蛋白質(zhì)的研究中獲得了極大的成功，于是人們開(kāi)始償試著特質(zhì)譜技術(shù)用于核酸的研究工作，近年來(lái)合成寡核苷酸及其類(lèi)似物作為反義治療劑在病毒感染和一些癌癥的治療方面有著良好的前景，寡核苷酸作為藥物其結(jié)構(gòu)特征必須進(jìn)行確證。常規(guī)的色譜或電泳技術(shù)只能對(duì)其濃度和純度進(jìn)行分析，而對(duì)其堿基組成、序列等結(jié)構(gòu)信息卻無(wú)能為力。
ESI和MALDI質(zhì)譜技術(shù)的出現(xiàn)為寡核苷酸及其類(lèi)似物的結(jié)構(gòu)和序列分析提供了強(qiáng)有力的方法，它是將被測(cè)寡核苷酸樣品先用外切酶從3’或5’端進(jìn)行部分降解，在不同時(shí)間內(nèi)分別取樣進(jìn)行質(zhì)譜分析，獲得寡核苷酸部分降解的分子離子峰信號(hào)，通過(guò)對(duì)相鄰兩個(gè)碎片分子質(zhì)量進(jìn)行比較，可以計(jì)算出被切割的核苷酸單體分子質(zhì)量，將其與四個(gè)脫氧苷酸的標(biāo)準(zhǔn)分子量進(jìn)行對(duì)照，就可以讀出寡核苷酸的序列。由于MALDI技術(shù)分辨率的問(wèn)題，使得其更適合于減基數(shù)較少的短鏈核酸的分析。
由于在核酸結(jié)構(gòu)與功能的研究中(例如基因工程領(lǐng)域、蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域中的研究)，涉及核酸樣品的分離純化、核酸樣品的處理、核酸樣品的理化性質(zhì)分析以及核酸樣品的生物功能研究，這些研究分屬不同的領(lǐng)域(例如無(wú)機(jī)和/有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、生物物理、 生命科學(xué))，涉及各種不同的技術(shù)(例如無(wú)機(jī)和/有機(jī)分離純化技術(shù)、基因克隆技術(shù)、生物芯片技術(shù)、自動(dòng)化操作技術(shù))，因此上述各個(gè)研究環(huán)節(jié)需要各種不同的生物儀器，例如離心機(jī)、 PCR儀、核酸提取儀、核酸分離純化儀、分液器、移液器、芯片點(diǎn)樣儀、質(zhì)譜儀。也就是說(shuō)各種不同的生物儀器的使用特點(diǎn)和要求決定了在核酸結(jié)構(gòu)與功能的研究中無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速、直接、連續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作。
由于目前國(guó)內(nèi)主要采用的是半自動(dòng)，甚至手工方法提取核酸，手工方法不僅耗時(shí)， 繁瑣，而且核酸的提取效率低，并且無(wú)法有效的進(jìn)行大規(guī)模，大批量的核酸提取與純化分析工作。隨著基因分型，DNA測(cè)序，基因診斷與治療，基因擴(kuò)增和目標(biāo)DNA的定量分析等在科學(xué)研究以及臨床診斷上的日益廣泛的運(yùn)用，目前急需一種能夠?qū)崿F(xiàn)核酸提取純化分析的自動(dòng)化儀器，以為研究工作以及疾病的快速診斷提供有力支撐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的原理在于利用自動(dòng)化機(jī)械臂完成核酸提取動(dòng)作，然后通過(guò)自動(dòng)導(dǎo)軌分別將提取的核酸通過(guò)分液器分裝到樣品板上、以及通過(guò)移液器將樣品板轉(zhuǎn)移到芯片點(diǎn)樣儀上，通過(guò)點(diǎn)樣儀制備基因芯片，通過(guò)質(zhì)譜儀的激光采樣，得到核酸的質(zhì)譜圖以及相關(guān)信息。因此，出于實(shí)現(xiàn)快速、直接、連續(xù)的核酸分析的研究目的，綜合了磁珠法提取分離核酸、DNA芯片的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明第一個(gè)目的是提供一種用于生物質(zhì)譜分析核酸樣品的提取核酸和質(zhì)譜點(diǎn)樣芯片的連續(xù)操作過(guò)程的自動(dòng)化儀器，包括
(1)核酸提取純化裝置1，包括三維步進(jìn)電機(jī)11、磁棒121、磁棒套升降架131、磁棒套 122、磁棒套升降架132、用于縱向移動(dòng)核酸樣品板以接受磁棒121處理的縱向推進(jìn)架141、 用于將提取純化后的樣品板橫向移動(dòng)到核酸移液分配裝置的橫向推進(jìn)架142，其中磁棒 121和升降架131設(shè)置在磁棒套122及其升降架132的豎直上方，通過(guò)升降架131、132使得磁棒121能夠豎直插入磁棒套122 ；三維步進(jìn)電機(jī)11設(shè)置在磁棒/磁棒套及其升降架設(shè)置在的上方，使得磁棒套122能夠前后左右上下運(yùn)動(dòng)并準(zhǔn)確插入樣品孔，以避免磁棒被樣品污染和便于隨時(shí)抽出磁棒121，從而實(shí)現(xiàn)磁珠瞬間吸附和脫離磁棒套122 ；
(2)核酸移液分配裝置2，包括用于移動(dòng)來(lái)自滑動(dòng)平臺(tái)20的樣品板的導(dǎo)軌211、用于移動(dòng)分配樣品后多孔板的螺旋導(dǎo)軌212、自動(dòng)移液器22、移液吸頭盒(右)231及試劑盒(左) 232、吸頭回收臺(tái)24、移液分配前的多孔板251、移液分配后的多孔板252、用于控制移液器 22運(yùn)動(dòng)方向的三維運(yùn)動(dòng)部件26、移液分配前的多孔板載臺(tái)28、移液分配后的多孔板磁力架載臺(tái)29，其中自動(dòng)移液器22設(shè)置在三維運(yùn)動(dòng)部件26的下方，可分別移動(dòng)至移液吸頭盒 231、試劑盒232、移液分配前的多孔板251、移液分配后的多孔板252、吸頭回收臺(tái)24的豎直上方，從而順序完成裝配吸頭、吸取試劑、吸取且混合樣品、轉(zhuǎn)移分配樣品、棄去吸頭的自動(dòng)化操作；
(3)質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置3，包括點(diǎn)樣針31、用于清洗和干燥點(diǎn)樣針的處理槽32、用于控制點(diǎn)樣針運(yùn)動(dòng)方向的三維運(yùn)動(dòng)部件33、圖像采集器34、芯片及載臺(tái)35，樣品平板臺(tái)36，其中點(diǎn)樣針31設(shè)置在三維運(yùn)動(dòng)部件33的下方，可分別移動(dòng)至處理槽32、點(diǎn)樣樣品平板臺(tái)36、芯片載臺(tái)35的豎直上方，從而順序完成點(diǎn)樣針的清洗和干燥、取樣、點(diǎn)樣的自動(dòng)化操作。在一個(gè)實(shí)施方案中，在提取純化裝置1中，多孔樣品板的深度應(yīng)當(dāng)與磁棒121相配，以配合磁棒插入孔中進(jìn)行處理。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，橫向推進(jìn)架142的下方設(shè)置平板加熱器15，而縱向推進(jìn)架141的下方設(shè)置平板振蕩器16，可產(chǎn)生樣品裂解和吸附所需的溫度和振蕩條件。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，在橫向推進(jìn)架142的下方起始位置可設(shè)置垂直升降機(jī)18，用于將樣品板從存儲(chǔ)空間中垂直升降到橫向推進(jìn)架142上。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在所述分配裝置2中，導(dǎo)軌211上有多個(gè)(優(yōu)選4個(gè))平板載臺(tái)，用于承載并固定由核酸提取純化裝置上傳送過(guò)來(lái)的承載有樣品的多孔板251。在每個(gè)載臺(tái)外周安裝有四個(gè)擋板，用于固定多孔板。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，導(dǎo)軌211上的前方還包括用于接納并保藏樣品板的冷藏容器27，因此導(dǎo)軌211既可將樣品板直接移送到自動(dòng)移液器22水平位置的下方，也可將樣品多孔板移送到冷藏容器27進(jìn)行保藏，以備保持樣品穩(wěn)定，直至需要時(shí)再?gòu)娜萜?7中移出樣品多孔板。當(dāng)樣品板停在自動(dòng)液壓器22下方時(shí)，三維運(yùn)動(dòng)部件26驅(qū)動(dòng)自動(dòng)移液器水平移動(dòng)，直至多孔板豎直上方，而后驅(qū)動(dòng)移液器22垂直向下吸取核酸樣品。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，樣品板優(yōu)選96孔樣品板，移液器22優(yōu)選96通道加樣器，多孔容器板251優(yōu)選384孔微孔板。還在一個(gè)具體實(shí)施方案中，所述螺旋導(dǎo)軌212 既可將多孔容器板252直接運(yùn)輸?shù)劫|(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置中的樣品平板臺(tái)36，螺旋導(dǎo)軌212將多孔容器板252也可運(yùn)送到PCR儀，待完成PCR之后再運(yùn)送到質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置中。
還在一個(gè)實(shí)施方案中，在質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置3是電腦主機(jī)與觸摸屏構(gòu)成的控制系統(tǒng)，發(fā)送指令到運(yùn)行系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)集成所有運(yùn)行系統(tǒng)的控制端，由電腦主機(jī)與各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行直接通信，主要包括點(diǎn)樣針31、用于清洗和干燥點(diǎn)樣針的處理槽32、用于控制點(diǎn)樣針運(yùn)動(dòng)方向的三維運(yùn)動(dòng)部件33、圖像采集器34、芯片載臺(tái)35。其中所述點(diǎn)樣針31優(yōu)選為M 針金屬式滴液頭，所述處理槽32包括酒精瓶321、用于容納酒精的超聲波清洗槽322、超純水清洗槽323、廢液槽324、干燥槽325，所述三維運(yùn)動(dòng)部件33主要包括分別控制X、Y、Z軸方向運(yùn)動(dòng)的螺旋導(dǎo)軌331、332、333。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，處理槽還包括位于處理槽內(nèi)部下方的壓力泵(圖中未顯示)，用于將超純水輸送到處理槽，并對(duì)殘留有樣品的針頭進(jìn)行清洗、干燥。本發(fā)明第二個(gè)目的是提供使用上述自動(dòng)化儀器，完成自動(dòng)化提取核酸、移液分配以及質(zhì)譜檢測(cè)的方法，步驟包括(1)核酸提取純化將樣品加到樣品板的裂解液孔中，并將磁棒121插入磁棒套122 中，然而一起插入裂解液孔中攪動(dòng)樣品液，隨后加入磁珠以結(jié)合核酸，收集磁珠后，經(jīng)過(guò)鹽洗、三次洗滌、洗脫后，獲得純化的核酸樣品；(2)核酸移液分配自動(dòng)移液器22從移液吸頭盒(右)231和試劑盒(左)吸取吸頭和試劑后，再水平移動(dòng)到多孔容器板251中吸取核酸溶液，而后水平轉(zhuǎn)移至多孔容器板252中， 同時(shí)將吸頭置于吸頭回收臺(tái)M進(jìn)行回收。最后通過(guò)螺旋導(dǎo)軌212將移液分配后的多孔容器板252移出核酸移液分配裝置；(3)質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣將點(diǎn)樣針31進(jìn)行清洗和干燥后，吸取點(diǎn)樣樣品平板臺(tái)36上的樣品液滴，而后在芯片載臺(tái)35上進(jìn)行點(diǎn)樣，并進(jìn)行質(zhì)譜檢測(cè)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，在所述提取純化裝步驟中，所述樣品板優(yōu)選96孔樣品板，所述磁棒為96式磁棒、磁棒套為96式磁棒套。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，所述96孔樣品板依次密封容納裂解液、磁珠、鹽洗液、連續(xù)3次洗滌液、洗脫液，使得該裝置可在封閉條件下完成核酸樣品的裂解、磁珠吸附、鹽洗磁珠、三次洗滌磁珠、從磁珠洗脫核酸、回收磁珠的過(guò)程。 在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，通過(guò)橫向推進(jìn)架142的下方設(shè)置的垂直升降機(jī)18，將樣品板從存儲(chǔ)空間中垂直升降到橫向推進(jìn)架142上。
在另一實(shí)施方案中，核酸移液分配步驟中，移液器22優(yōu)選96通道加樣器，多孔容器板251優(yōu)選384孔微孔板。在另一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)軌211上的前方還包括用于接納并保藏樣品板的冷藏容器27，因此導(dǎo)軌211既可將樣品板直接移送到自動(dòng)移液器22水平位置的下方，也可將樣品多孔板移送到冷藏容器27進(jìn)行保藏，以備保持樣品穩(wěn)定，直至需要時(shí)再?gòu)娜萜?7中移出樣品多孔板。當(dāng)樣品板停在自動(dòng)液壓器22下方時(shí)，三維運(yùn)動(dòng)部件沈驅(qū)動(dòng)自動(dòng)移液器水平移動(dòng)，直至多孔板豎直上方，而后驅(qū)動(dòng)移液器22垂直向下吸取核酸樣品。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，通過(guò)自動(dòng)移液器22將試劑盒232中的試劑以及核酸樣品分配到多孔容器板252中，然后通過(guò)螺旋導(dǎo)軌212既可將多孔容器板252直接到質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置的樣品平板臺(tái)36，也可運(yùn)送到PCR儀，待完成PCR之后再運(yùn)送到質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置中。
還在另一個(gè)實(shí)施方案中，在質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣步驟中，點(diǎn)樣針預(yù)先依次在裝有酒精的超聲波清洗槽322、超純水清洗槽323中清洗殘留樣品，并在干燥槽325中干燥，進(jìn)入預(yù)點(diǎn)樣狀態(tài)，廢液注入廢液槽324中通過(guò)出水閥排出。然后移液分配后的多孔板磁力架載臺(tái)29 帶著多孔板252，通過(guò)下方設(shè)有縱向螺旋導(dǎo)軌212運(yùn)輸?shù)劫|(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置的樣品平板臺(tái) 36。通過(guò)X軸導(dǎo)軌331、Y軸導(dǎo)軌332、Z軸導(dǎo)軌333控制點(diǎn)樣針移動(dòng)到樣品臺(tái)36上的樣品板252的上方，吸取樣品，并轉(zhuǎn)移到芯片35并與基質(zhì)均勻混合以進(jìn)行點(diǎn)樣。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，所述樣品板252是384微孔板，所述芯片35是384芯片，芯片臺(tái)35后面還可設(shè)置有清洗系統(tǒng)用于移液管的清洗與干燥。。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，酒精槽321中依次將 100%,50%酒精注入超聲波清洗槽322，以完成兩次清洗過(guò)程。


圖1 儀器整體立體圖2 核酸提取純化裝置機(jī)械放大圖3 磁棒、磁棒套及其升降架與樣品板的實(shí)踐操作圖4 磁棒和磁珠系統(tǒng)提取純化核酸流程圖5 純化后的樣品板橫向移動(dòng)到核酸移液分配裝置的導(dǎo)軌過(guò)程圖6 核酸移液分配裝置機(jī)械放大圖7 質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置機(jī)械放大圖8 質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置中處理槽的機(jī)械放大圖9:質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣針安裝圖10:質(zhì)譜檢測(cè)結(jié)果圖。圖例說(shuō)明
1-核酸提取系統(tǒng)
11:步進(jìn)電機(jī) 121:磁棒122:磁棒套；131:磁棒升降架；132 磁棒套升降架 141:縱向推進(jìn)架；142:橫向推進(jìn)架；15:平板加熱器；16:平板振蕩器 17 升降電機(jī)(未顯示)，18 垂直升降機(jī)
2-核酸分配系統(tǒng)
20 滑動(dòng)平臺(tái)，211 導(dǎo)軌，212 螺旋導(dǎo)軌，22 自動(dòng)移液器，231 移液吸頭盒(右)， 232 試劑盒(左)，24 吸頭回收臺(tái)，251 移液分配前的多孔板，252 移液分配后的多孔板， 26 三維運(yùn)動(dòng)部件，27 冷藏室，28 移液分配前的多孔板載臺(tái)，29 移液分配后的多孔板磁力架載臺(tái)
3-核酸質(zhì)譜點(diǎn)樣系統(tǒng)
31 點(diǎn)樣針，32 處理槽(包括321 酒精瓶，322 超聲波清洗槽，323 超純水清洗槽， 324 廢液槽，325 干燥池)，33 三維運(yùn)動(dòng)部件(包括331 :X軸導(dǎo)軌，332 :y軸導(dǎo)軌，333 :Z軸導(dǎo)軌)，34:圖像采集器，35:芯片載臺(tái)35，36:點(diǎn)樣樣品平板臺(tái) 4一防護(hù)罩。技術(shù)效果
1、儀器中的核酸提取純化裝置是在封閉環(huán)境中，通過(guò)細(xì)胞裂解液裂解細(xì)胞，從細(xì)胞中游離出來(lái)的核酸分子被特異的吸附到磁性顆粒表面，而蛋白質(zhì)等雜質(zhì)不被吸附而留在溶液中。反應(yīng)一定時(shí)間之后，再在磁場(chǎng)作用下，使磁性顆粒與液體分開(kāi)，回收顆粒(即磁珠-DNA混合物)，再用洗脫液洗脫即得到純凈的DNA。該裝置能減少核酸的感染和污染機(jī)率，降低耗材的浪費(fèi)，提高效率，減少人工操作，提高提純度，準(zhǔn)確完成核酸提取，杜絕人為操作可能引起的污染，防止人員受到樣品感染。
2、儀器中的核酸提取裝置，可通過(guò)外部電腦主機(jī)的指令，在預(yù)設(shè)程序的控制下，對(duì)核酸進(jìn)行加熱、磁珠轉(zhuǎn)移、清洗，洗脫等操作，可得到純凈的DNA樣品溶液且一次性處理大量樣本大大提高了工作效率。
3、儀器中的核酸提取裝置，在提取核酸的過(guò)程中每層96深孔板都有蓋子覆蓋且工作完全在玻璃罩中，這樣防止了藥品的交叉污染。運(yùn)動(dòng)裝置完全采用螺線定位機(jī)制定位準(zhǔn)確，是儀器的微小定量運(yùn)動(dòng)成為可能。
4、儀器中的移液分配裝置，既能及時(shí)準(zhǔn)確定量轉(zhuǎn)移和分配核酸樣品，還可自動(dòng)化冷藏，極大克服了實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)于時(shí)間和材料新鮮的苛刻要求，因此減少了操作人員的疲勞程度。
5、儀器中的質(zhì)譜點(diǎn)樣裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度控制點(diǎn)液體積，高凈度控制點(diǎn)液質(zhì)量， 高效完成大批量的樣品點(diǎn)樣需求；同時(shí)，通過(guò)在電腦程序控制下完成樣品的均勻分配，避免手工操作引起的體積誤差和可能的外來(lái)污染，同時(shí)提高了點(diǎn)樣的速度和效率。
6、本儀器通過(guò)合理的工程設(shè)計(jì)，將核酸提取純化、樣品分配和點(diǎn)樣質(zhì)譜三個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)過(guò)程巧妙地整合到一個(gè)操縱儀器中，實(shí)現(xiàn)無(wú)交叉感染，無(wú)菌的操作過(guò)程，整合后的儀器大大減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了人工操作過(guò)程中的失誤和感染，增強(qiáng)了生物芯片制備過(guò)程的安全性，有效性，加快了合適檢測(cè)與分析的自動(dòng)化進(jìn)程，為分子生物學(xué)的研究提供了一種現(xiàn)代化的工具。
7、另外，整合后的儀器，各個(gè)裝置安置合理，空間利用率高，且所有操作過(guò)程由軟件控制，智能化設(shè)計(jì)，自動(dòng)完成核酸的提取純化過(guò)程，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)人員的時(shí)間和精力，使核酸提取和質(zhì)譜檢測(cè)工作變得輕松、簡(jiǎn)便。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。但以下所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。實(shí)施例一體液中核酸樣品的提取分離(參見(jiàn)圖3-5) 1加試劑和樣品在觀塊96式深孔板中，依次加入裂解液、磁珠、鹽洗液、洗滌液、洗滌液、洗滌液、洗脫液，并用封口膜將96式深孔板封好，并置于適度的環(huán)境中。其中所述裂解液、磁珠、鹽洗液、 洗滌液、洗脫液均可使用已知的磁珠DNA提取試劑盒中的試劑，例如上海工碩生物技術(shù)有限公司的96孔磁珠組織DNA提取試劑盒(產(chǎn)品目錄號(hào)M6229-00 )，上海億欣生物科技有限公司的磁珠血液DNA提取試劑盒(產(chǎn)品目錄號(hào)M6221-01)。
將已經(jīng)添加了對(duì)應(yīng)試劑的7塊96式深孔板，按照裂解液-磁珠-鹽洗液-洗滌液-洗滌液-洗滌液-洗脫液的順序，依次分為4層，疊放在垂直升降機(jī)上18。
3設(shè)置方法和參數(shù)利用外置的電腦，設(shè)置包括裂解時(shí)間、鹽洗時(shí)間和位置等磁棒121和磁珠的運(yùn)動(dòng)路徑， 洗滌時(shí)間，洗脫時(shí)間。4自動(dòng)提取與純化
設(shè)置完畢所有參數(shù)，開(kāi)始提取。此時(shí)磁棒升降架131、磁棒套升降架132將開(kāi)始上下移動(dòng)并配合水平移動(dòng)裝置，使得磁棒聯(lián)合磁棒套在磁珠孔中吸取磁珠后至裂解液孔中，移開(kāi)磁棒，使磁珠與核酸充分結(jié)合后，收集磁珠。將磁棒連同磁棒套移至鹽洗孔，移開(kāi)磁棒。樣品充分鹽洗之后，再次插入磁棒，連同磁棒套移至洗滌孔中。在洗滌孔中，經(jīng)過(guò)3次洗滌后， 將磁珠晾干并移至洗脫孔中。抽出磁棒，充分洗脫后，回收磁珠，并歸位儀器。所有樣品的裂解、結(jié)合、洗滌、釋放等過(guò)程，均可通過(guò)平板加熱器15和平板振蕩器16進(jìn)行處理。最后提取的核酸都移動(dòng)到了橫向推進(jìn)裝置142上方的96深孔板里。這樣就完成了第一層平板的核酸樣品的提取。待提取完后前6個(gè)96式深孔板會(huì)通過(guò)縱向推進(jìn)裝置141推到后面的96深孔板回收升降架上，第7個(gè)含有核酸的深孔板將通過(guò)橫向推進(jìn)裝置142、經(jīng)過(guò)滑動(dòng)平臺(tái)20傳送到核酸移液分配裝置中，當(dāng)縱向推進(jìn)器141復(fù)位后升降機(jī)18會(huì)升高一層使第二層深孔板達(dá)到預(yù)定位置同時(shí)回收裝置中的升降機(jī)會(huì)下降一層以便回收下一層深孔板。實(shí)施例二 電腦自動(dòng)化控制的核酸移液分配裝置(參見(jiàn)圖6) 1核酸的冷藏
當(dāng)由核酸提取裝置運(yùn)送來(lái)的含有提取核酸的96式深孔板251進(jìn)入核酸移液分配裝置中現(xiàn)有平板載臺(tái)28承載，而后由底部運(yùn)動(dòng)裝置延導(dǎo)軌21運(yùn)入冷藏室27 ； 2試劑添加與核酸移動(dòng)
待到依次完成了 4個(gè)96控深孔板的核酸提取后，再由冷藏室27內(nèi)運(yùn)出到96通道自動(dòng)移液器22的水平下方。自動(dòng)移液器22在三維運(yùn)動(dòng)部件26的帶動(dòng)下在移液吸頭盒(右)231 和試劑盒(左)232吸取吸頭和試劑后，加入試劑并將核酸移到384孔板磁力架載臺(tái)29上的多孔板252上，然后通過(guò)螺旋導(dǎo)軌212運(yùn)出。其間裝有藥品的試劑盒232以及更換吸頭用的一次性吸頭盒載架231和吸頭回收臺(tái)24都設(shè)置在96通道自動(dòng)移液器22所能運(yùn)動(dòng)到不遠(yuǎn)的地方，以方便吸頭的更換和藥品的加入； 3核酸的PCR反應(yīng)
當(dāng)完成上述工作后384孔板載臺(tái)29，通過(guò)縱向螺旋導(dǎo)軌212將移液分配后的384孔板252運(yùn)出裝置進(jìn)行PCR反應(yīng)，反應(yīng)完成后再由載臺(tái)運(yùn)載進(jìn)入質(zhì)譜點(diǎn)樣的樣品平臺(tái)36中進(jìn)行下一步操作?；蛘?，也可通過(guò)導(dǎo)軌212直接將384孔板252運(yùn)到質(zhì)譜點(diǎn)樣的樣品平臺(tái)36 中進(jìn)行下一步操作。實(shí)施例三芯片樣品點(diǎn)樣(參看圖7-9)
打開(kāi)進(jìn)水閥門(mén)，通過(guò)進(jìn)水口的進(jìn)水管，將超純水注入到超純水清洗槽323中，在進(jìn)水過(guò)程結(jié)束之后，關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)。取樣前，在酒精瓶321中注入100%的酒精溶液，倒置安裝酒精瓶321使其100%的酒精溶液流向超聲波清洗槽322并充滿清洗槽中，將點(diǎn)樣針31 (優(yōu)選24針金屬式滴液頭) 插到容納酒精的超聲波清洗槽322中，浸泡30分鐘，以清洗點(diǎn)樣針31頭上殘留的樣品。根據(jù)樣品濃度的不同，選擇合適的取液速度，取液深度，取液時(shí)間，點(diǎn)液速度，點(diǎn)液深度以及點(diǎn)液時(shí)間，將設(shè)置好的參數(shù)和方法保存下來(lái)。
取樣開(kāi)始，M針金屬式滴液頭31，首先在超純水清洗槽中進(jìn)行清洗，然后由三維運(yùn)動(dòng)部件33帶動(dòng)M針金屬式滴液頭31移動(dòng)到干燥槽32c中，進(jìn)行干燥，干燥結(jié)束，進(jìn)入預(yù)點(diǎn)樣狀態(tài)。滴液頭由X軸導(dǎo)軌331、Y軸導(dǎo)軌引導(dǎo)332、Z軸導(dǎo)軌引導(dǎo)333移動(dòng)到384微孔板樣品平板臺(tái)36的正上方，以設(shè)置的取液速度，深度，時(shí)間，插入到384微孔板的樣品中，然后移動(dòng)到芯片載臺(tái)35上，以設(shè)置的點(diǎn)液速度、深度、時(shí)間，與芯片表明接觸，使得樣品液體附在 384芯片上，完成點(diǎn)液操作。
點(diǎn)樣完畢，重復(fù)點(diǎn)樣之前的清洗操作，在使用一段時(shí)間之后，需要進(jìn)行排廢液與加超純水。
排廢液之前，觀察廢液液面顯示柱，若高于70%，需排廢液。此時(shí)，將出水口的出水管接出，打開(kāi)出水閥，即可排除廢液。
加超純水之前，觀察圖7-8中純水液面顯示柱，若低于30%，需加水。此時(shí)，將進(jìn)水口的進(jìn)水管插入到外部超純水的容器中，通過(guò)觸摸屏，打開(kāi)進(jìn)水閥，即可進(jìn)行加水操作。
實(shí)施例四質(zhì)譜分析經(jīng)過(guò)點(diǎn)樣裝置的點(diǎn)樣操作，經(jīng)過(guò)處理的樣本，按照預(yù)定的體積，滴定到質(zhì)譜芯片上，此時(shí)，將芯片放置到質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口中，設(shè)置點(diǎn)樣程序，開(kāi)始點(diǎn)樣。經(jīng)過(guò)質(zhì)譜儀分析，質(zhì)譜結(jié)果如圖10所示，檢測(cè)結(jié)果質(zhì)譜峰單一，無(wú)雜峰。
1—核酸提取系統(tǒng)11:步進(jìn)電機(jī) 121:磁棒122:磁棒套；131:磁棒升降架；132 磁棒套升降架 141:縱向推進(jìn)架；142:橫向推進(jìn)架；15:平板加熱器；16:平板振蕩器 17 升降電機(jī)(未顯示)，18 垂直升降機(jī)2-核酸分配系統(tǒng)20 滑動(dòng)平臺(tái)，211 導(dǎo)軌，212 螺旋導(dǎo)軌，22 自動(dòng)移液器，231 移液吸頭盒(右)， 232 試劑盒(左)，M 吸頭回收臺(tái)，251 移液分配前的多孔板，252 移液分配后的多孔板， 26 三維運(yùn)動(dòng)部件，27 冷藏室，28 移液分配前的多孔板載臺(tái)，四移液分配后的多孔板磁力架載臺(tái)3-核酸質(zhì)譜點(diǎn)樣系統(tǒng)31 點(diǎn)樣針，32 處理槽(包括321 酒精瓶，322 超聲波清洗槽，323 超純水清洗槽， 324 廢液槽，325 干燥池)，33 三維運(yùn)動(dòng)部件(包括331 :X軸導(dǎo)軌，332 :y軸導(dǎo)軌，333 :Z軸導(dǎo)軌)，34:圖像采集器，35:芯片載臺(tái)35，36:點(diǎn)樣樣品平板臺(tái)4-防護(hù)罩
權(quán)利要求
1.一種用于生物質(zhì)譜分析核酸樣品的提取核酸和質(zhì)譜點(diǎn)樣芯片的連續(xù)操作過(guò)程的自動(dòng)化儀器，包括核酸提取純化裝置1，包括三維步進(jìn)電機(jī)11、磁棒121、磁棒套升降架131、磁棒套122、 磁棒套升降架132、用于縱向移動(dòng)核酸樣品板以接受磁棒121處理的縱向推進(jìn)架141、用于將提取純化后的樣品板橫向移動(dòng)到核酸移液分配裝置的橫向推進(jìn)架142，其中磁棒121和升降架131設(shè)置在磁棒套122及其升降架132的豎直上方，通過(guò)升降架131、132使得磁棒 121能夠豎直插入磁棒套122 ；三維步進(jìn)電機(jī)11設(shè)置在磁棒/磁棒套及其升降架設(shè)置在的上方，使得磁棒套122能夠前后左右上下運(yùn)動(dòng)并準(zhǔn)確插入樣品孔，以避免磁棒被樣品污染和便于隨時(shí)抽出磁棒121，從而實(shí)現(xiàn)磁珠瞬間吸附和脫離磁棒套122 ；核酸移液分配裝置2，包括用于移動(dòng)來(lái)自滑動(dòng)平臺(tái)20的樣品板的導(dǎo)軌211、用于移動(dòng)分配樣品后多孔板的螺旋導(dǎo)軌212、自動(dòng)移液器22、移液吸頭盒(右)231及試劑盒(左)232、 吸頭回收臺(tái)24、移液分配前的多孔板251、移液分配后的多孔板252、用于控制移液器22運(yùn)動(dòng)方向的三維運(yùn)動(dòng)部件26、移液分配前的多孔板載臺(tái)28、移液分配后的多孔板磁力架載臺(tái) 29，其中自動(dòng)移液器22設(shè)置在三維運(yùn)動(dòng)部件26的下方，可分別移動(dòng)至移液吸頭盒231、試劑盒232、移液分配前的多孔板251、移液分配后的多孔板252、吸頭回收臺(tái)24的豎直上方， 從而順序完成裝配吸頭、吸取試劑、吸取且混合樣品、轉(zhuǎn)移分配樣品、棄去吸頭的自動(dòng)化操作；質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置3，包括點(diǎn)樣針31、用于清洗和干燥點(diǎn)樣針的處理槽32、用于控制點(diǎn)樣針運(yùn)動(dòng)方向的三維運(yùn)動(dòng)部件33、圖像采集器34、芯片及載臺(tái)35，樣品平板臺(tái)36，其中點(diǎn)樣針31設(shè)置在三維運(yùn)動(dòng)部件33的下方，可分別移動(dòng)至處理槽32、點(diǎn)樣樣品平板臺(tái)36、芯片載臺(tái)35的豎直上方，從而順序完成點(diǎn)樣針的清洗和干燥、取樣、點(diǎn)樣的自動(dòng)化操作。
2.權(quán)利要求1的自動(dòng)化儀器，其中在提取純化裝置1中，所述樣品板優(yōu)選96孔樣品板， 所述磁棒板優(yōu)選96式磁棒、磁棒套板優(yōu)選96式磁棒套；橫向推進(jìn)架142的下方設(shè)置平板加熱器15，而縱向推進(jìn)架141的下方設(shè)置平板振蕩器16，可產(chǎn)生樣品裂解和吸附所需的溫度和振蕩條件；在橫向推進(jìn)架142的下方起始位置可設(shè)置垂直升降機(jī)18，用于將樣品板從存儲(chǔ)空間中垂直升降到橫向推進(jìn)架142上。
3.權(quán)利要求1的自動(dòng)化儀器，其中在所述分配裝置2中，導(dǎo)軌211上有多個(gè)平板載臺(tái) 28，用于承載并固定由核酸提取純化裝置上傳送過(guò)來(lái)的承載有樣品的多孔板251 ；導(dǎo)軌211 上的前方還包括用于接納并保藏樣品板的冷藏容器27。
4.權(quán)利要求3的自動(dòng)化儀器，其中樣品板是96孔樣品板，移液器22是96通道加樣器， 多孔容器板251是384孔微孔板；所述螺旋導(dǎo)軌212既可將多孔容器板252直接運(yùn)輸?shù)劫|(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置中的樣品平板臺(tái)36，也可將多孔容器板252也可運(yùn)送到PCR儀，待完成PCR 之后再運(yùn)送到質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置中。
5.權(quán)利要求1的自動(dòng)化儀器，其中在質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置3中，所述點(diǎn)樣針31優(yōu)選為24 針金屬式滴液頭；所述處理槽32包括酒精瓶321、用于容納酒精的超聲波清洗槽322、超純水清洗槽323、廢液槽324、干燥槽325 ；所述三維運(yùn)動(dòng)部件33主要包括分別控制X、Y、Z軸方向運(yùn)動(dòng)的螺旋導(dǎo)軌331、332、333 ；所述處理槽還包括位于處理槽內(nèi)部下方的壓力泵，用于將超純水輸送到處理槽，并對(duì)殘留有樣品的針頭進(jìn)行清洗、干燥。
6.使用權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的自動(dòng)化儀器，進(jìn)行自動(dòng)化提取核酸、移液分配以及質(zhì)譜檢測(cè)的方法，步驟包括(1)核酸提取純化將樣品加到樣品板的裂解液孔中，并將磁棒121插入磁棒套122 中，然而一起插入裂解液孔中攪動(dòng)樣品液，隨后加入磁珠以結(jié)合核酸，收集磁珠后，經(jīng)過(guò)鹽洗、三次洗滌、洗脫后，獲得純化的核酸樣品；(2)核酸移液分配自動(dòng)移液器22從移液吸頭盒(右)231和試劑盒(左)吸取吸頭和試劑后，再水平移動(dòng)到多孔容器板251中吸取核酸溶液，而后水平轉(zhuǎn)移至多孔容器板252中， 同時(shí)將吸頭置于吸頭回收臺(tái)M進(jìn)行回收，最后通過(guò)螺旋導(dǎo)軌212將移液分配后的多孔容器板252移出核酸移液分配裝置；(3)質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣將點(diǎn)樣針31進(jìn)行清洗和干燥后，吸取點(diǎn)樣樣品平板臺(tái)36上的樣品液滴，而后在芯片載臺(tái)35上進(jìn)行點(diǎn)樣，并進(jìn)行質(zhì)譜檢測(cè)。
7.權(quán)利要求6的方法，其中步驟1中，所述96孔樣品板依次密封容納裂解液、磁珠、鹽洗液、連續(xù)3次洗滌液、洗脫液，使得該裝置可在封閉條件下完成核酸樣品的裂解、磁珠吸附、鹽洗磁珠、三次洗滌磁珠、從磁珠洗脫核酸、回收磁珠的過(guò)程。
8.權(quán)利要求6的方法，其中步驟2中，當(dāng)樣品板停在自動(dòng)液壓器22下方時(shí)，三維運(yùn)動(dòng)部件沈驅(qū)動(dòng)自動(dòng)移液器水平移動(dòng)，直至多孔板豎直上方，而后驅(qū)動(dòng)移液器22垂直向下吸取核酸樣品，然后通過(guò)自動(dòng)移液器22將試劑盒232中的試劑以及核酸樣品分配到多孔容器板 252中，然后通過(guò)螺旋導(dǎo)軌212既可將多孔容器板252直接到質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置的樣品平板臺(tái)36，也可運(yùn)送到PCR儀，待完成PCR之后再運(yùn)送到質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置中。
9.權(quán)利要求6的方法中，其中步驟3中，通過(guò)X軸導(dǎo)軌331、Y軸導(dǎo)軌332、Ζ軸導(dǎo)軌333 控制點(diǎn)樣針移動(dòng)到樣品臺(tái)36上的樣品板252的上方，吸取樣品，并轉(zhuǎn)移到芯片35并與基質(zhì)均勻混合以進(jìn)行點(diǎn)樣，且所述芯片35是384芯片。
10.權(quán)利要求9的方法，其中酒精槽321中依次將100%、50%酒精注入超聲波清洗槽 322，然后點(diǎn)樣針預(yù)先依次在裝有酒精的超聲波清洗槽322、超純水清洗槽323中清洗殘留樣品，并在干燥槽325中干燥，廢液注入廢液槽324中通過(guò)出水閥排出，從而完成兩次清洗過(guò)程，使得點(diǎn)樣針進(jìn)入預(yù)點(diǎn)樣狀態(tài)。
全文摘要
一種用于生物質(zhì)譜分析核酸樣品的提取核酸和質(zhì)譜點(diǎn)樣芯片的連續(xù)操作過(guò)程的自動(dòng)化儀器，包括核酸提取純化裝置，核酸移液分配裝置，質(zhì)譜芯片點(diǎn)樣裝置三個(gè)主要裝置，通過(guò)利用磁珠法提取體液中核酸，利用機(jī)械臂完成核酸提取動(dòng)作，將提取的核酸通過(guò)分液器分裝到樣品板上，再通過(guò)移液器將樣品板轉(zhuǎn)移到芯片點(diǎn)樣儀上，通過(guò)質(zhì)譜儀的激光采樣，得到核酸的質(zhì)譜圖以及相關(guān)信息，以實(shí)現(xiàn)快速、直接、連續(xù)的核酸分析。本儀器能夠?qū)崿F(xiàn)高精度控制點(diǎn)液體積，高凈度控制點(diǎn)液質(zhì)量，高效完成大批量的樣品點(diǎn)樣需求；同時(shí)，通過(guò)在電腦程序控制下完成樣品的均勻分配，避免手工操作引起的體積誤差和可能的外來(lái)污染，同時(shí)提高了點(diǎn)樣的速度和效率。
文檔編號(hào)C12Q1/68GK102492603SQ20111037280
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者時(shí)刊, 邢雙艷, 馬慶偉 申請(qǐng)人:馬慶偉