專利名稱：氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于溫度反應(yīng)性控制的酶學(xué)或微生物學(xué)裝置，特別是涉及一種基因擴(kuò)增技術(shù)中的氣流壓迫式的熱循環(huán)擴(kuò)增裝置。
背景技術(shù)：
聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(簡(jiǎn)稱PCR)是一種模擬天然DNA復(fù)制過程，在體外快速特異的擴(kuò)增DNA片段的新技術(shù)。而使用此技術(shù)必須通過熱循環(huán)擴(kuò)增專職來完成，主要原理就是通過對(duì)靶基因所處的反應(yīng)液進(jìn)行加熱和致冷，并將此加熱致冷溫度作為一個(gè)循環(huán)。每個(gè)循環(huán)由于溫度的變化，反應(yīng)液中的靶基因完成一次變性—復(fù)性—延伸過程，從而完成一次復(fù)制。每個(gè)步驟需要在不同的溫度條件下才能完成，變性時(shí)溫度最高，一般在95℃左右；復(fù)性時(shí)不同的靶基因溫度要求不一樣，一般在50℃～70℃左右；延伸過程溫度一般在72℃左右。重復(fù)多個(gè)循環(huán)后，靶基因被擴(kuò)增數(shù)百萬倍，完成聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
在市場(chǎng)上目前應(yīng)用的熱循環(huán)擴(kuò)增系統(tǒng)中，主要是通過半導(dǎo)體加熱致冷進(jìn)行熱循環(huán)擴(kuò)增。而此項(xiàng)技術(shù)有其加熱不均勻的局限性，且根據(jù)空氣介質(zhì)和金屬介質(zhì)的不同特點(diǎn)，半導(dǎo)體加熱致冷技術(shù)的反應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)。而在靶基因的復(fù)制過程中，對(duì)溫度變化的要求很高，必須在極短的時(shí)間完成溫度的變化，靶基因才能順利的進(jìn)行變性—復(fù)性—延伸過程。如果溫度變化的時(shí)間太長(zhǎng)，靶基因的復(fù)制過程就會(huì)出錯(cuò)，或者導(dǎo)致擴(kuò)增效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決以上問題，提供一種氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置，用反應(yīng)迅速的空氣加熱或降溫來完成聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案本實(shí)用新型公開了一種氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置，包括箱體1，箱體1內(nèi)設(shè)有電機(jī)10和軸承11，軸承11上設(shè)有樣品盤8，箱體1上端設(shè)有頂蓋6，箱體1內(nèi)還設(shè)有熱風(fēng)交換循環(huán)裝置，在樣品盤8下部設(shè)有中空的橫隔4，將箱體1分為位于上部的變溫反應(yīng)室2和下腔3，所述熱風(fēng)交換循環(huán)裝置包括設(shè)在下腔3的電阻絲加熱槍12、進(jìn)氣通風(fēng)管17、細(xì)小排氣孔13、排氣通風(fēng)管15、外排風(fēng)扇14和設(shè)在頂蓋6下方的強(qiáng)力風(fēng)扇7，電阻絲加熱槍12位于進(jìn)氣通風(fēng)管17的下部，進(jìn)氣通風(fēng)管17穿過橫隔4而與變溫反應(yīng)室2相通，細(xì)小排氣孔13位于橫隔4的上壁，排氣通風(fēng)管15上端開口在橫隔4下壁，下端開口于箱體1的外壁，外排風(fēng)扇14位于排氣通風(fēng)管15內(nèi)近下端。
所述電阻絲加熱槍為在管式的圓筒管中加裝有螺旋式排列的電阻絲，并在其一端固定有一個(gè)風(fēng)扇，能將空氣均勻的吸入圓筒管中，而此時(shí)溫控系統(tǒng)通過脈沖式電流加載在電阻絲上，根據(jù)設(shè)定的溫度條件，可以穩(wěn)定的控制從電阻絲加熱槍吹出一個(gè)溫度范圍穩(wěn)定的熱風(fēng)。
優(yōu)選的，電阻絲加熱槍12及進(jìn)氣通風(fēng)管17各有2個(gè)，分別以軸承11為中心對(duì)稱排列。細(xì)小排氣孔13有48個(gè)，在橫隔4的上壁以軸承11為圓心呈圓形排列，出來的氣流經(jīng)過排氣通風(fēng)管15用外排風(fēng)扇14排出。排氣通風(fēng)管15及外排風(fēng)扇14各有2個(gè)，分別以軸承11為中心對(duì)稱排列。
變溫反應(yīng)室2內(nèi)可設(shè)有溫度傳感器9。下腔3內(nèi)設(shè)有溫控器16，該溫控器16通過接口與溫度傳感器9、電阻絲加熱槍12、外排風(fēng)扇14、強(qiáng)力風(fēng)扇7以及電機(jī)10相連，根據(jù)溫度傳感器9傳輸?shù)男盘?hào)控制電阻絲加熱槍12的加熱與否，以及外排風(fēng)扇14、強(qiáng)力風(fēng)扇7和電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)。
所述樣品盤8是一個(gè)多孔可旋轉(zhuǎn)的圓形樣品盤，除樣品試管孔21外，以樣品盤8的中心為圓心的圓周上還均勻設(shè)有圓孔19。該圓孔的主要的作用包括減輕樣品盤的重量，避免在高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候樣品盤和樣品的總重量太重會(huì)導(dǎo)致本裝置晃動(dòng)；以及通過電阻絲加熱槍吹入的熱風(fēng)經(jīng)過圓孔時(shí)能夠?qū)L(fēng)均勻的分散開，起到一個(gè)均勻的作用。另外，樣品盤上還有一小孔18和中心定位孔20，其主要作用是固定樣品盤和中心軸承，起到一個(gè)定位作用。
由于本實(shí)用新型采用高速氣流對(duì)樣品快速加熱和降溫，且樣品于高速旋轉(zhuǎn)的多孔旋轉(zhuǎn)式樣品盤中，通過強(qiáng)力風(fēng)扇以高速氣流進(jìn)行加熱和降溫，從而保證了溫度的迅速變化和溫度的同一性和均勻性，大大地提高了每個(gè)樣品的精確溫度變化和重復(fù)一致性。并且傳統(tǒng)的半導(dǎo)體加熱致冷方式的成本價(jià)格昂貴，制作工藝要求很高。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本費(fèi)用大大的降低了。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的樣品盤示意圖。
1箱體2變溫反應(yīng)室3下腔4橫隔5樣品試管6頂蓋7強(qiáng)力風(fēng)扇8樣品盤9溫度傳感器10電機(jī)11軸承12電阻絲加熱槍13細(xì)小排氣孔14外排風(fēng)扇15排氣通風(fēng)管16溫控器17進(jìn)氣通風(fēng)管18小孔19圓孔20中心定位孔21樣品試管孔具體實(shí)施方式
下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
見圖1。
包括箱體1，箱體1內(nèi)設(shè)有電機(jī)10和軸承11，軸承11上設(shè)有樣品盤8，箱體1上端設(shè)有頂蓋6，箱體1內(nèi)還設(shè)有熱風(fēng)交換循環(huán)裝置。在樣品盤8下部設(shè)有中空的橫隔4，將箱體1分為位于上部的變溫反應(yīng)室2和下腔3，變溫反應(yīng)室壁由黑色隔熱材料制成。熱風(fēng)交換循環(huán)裝置包括設(shè)在下腔3的電阻絲加熱槍12、進(jìn)氣通風(fēng)管17、細(xì)小排氣孔13、排氣通風(fēng)管15、外排風(fēng)扇14和設(shè)在頂蓋6下方的強(qiáng)力風(fēng)扇7。電阻絲加熱槍12位于進(jìn)氣通風(fēng)管17的下部，進(jìn)氣通風(fēng)管17穿過橫隔4而與變溫反應(yīng)室2相通，細(xì)小排氣孔13位于橫隔4的上壁，排氣通風(fēng)管15上端開口在橫隔4下壁，下端開口于箱體1的外壁，外排風(fēng)扇14位于排氣通風(fēng)管15內(nèi)近下端。
電阻絲加熱槍12及進(jìn)氣通風(fēng)管17各有2個(gè)，分別以軸承11為中心對(duì)稱排列；細(xì)小排氣孔13有48個(gè)，在橫隔4的上壁以軸承11為圓心呈圓形排列，出來的氣流經(jīng)過排氣通風(fēng)管15用外排風(fēng)扇14排出；排氣通風(fēng)管15及外排風(fēng)扇14各有2個(gè)，分別以軸承11為中心對(duì)稱排列。
變溫反應(yīng)室2內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器9。下腔3內(nèi)設(shè)有溫控器16，該溫控器16通過接口與溫度傳感器9、電阻絲加熱槍12、外排風(fēng)扇14、強(qiáng)力風(fēng)扇7以及電機(jī)10相連。
樣品盤如圖2所示，最外圈為樣品試管孔21；中心為中心定位孔20和小孔18，其主要作用是固定樣品盤和中心軸承，起到一個(gè)定位作用，其中小孔可和軸承中的凸點(diǎn)結(jié)合完成固定作用；其余還有16個(gè)圓孔19，作用主要為減輕樣品盤的重量，避免在高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候樣品盤和樣品的總重量太重會(huì)導(dǎo)致本裝置晃動(dòng)，以及通過電阻絲加熱槍吹入的熱風(fēng)經(jīng)過圓孔時(shí)能夠?qū)L(fēng)均勻的分散開，起到一個(gè)均勻的作用。
電阻絲加熱槍12為在管式的圓筒管中加裝有螺旋式排列的電阻絲，并在其一段固定有一個(gè)風(fēng)扇，能將空氣均勻的吸入圓筒管中，而此時(shí)溫控系統(tǒng)通過脈沖式電流加載在電阻絲上，根據(jù)設(shè)定的溫度條件，可以穩(wěn)定的控制從電阻絲加熱槍吹出一個(gè)溫度范圍穩(wěn)定的熱風(fēng)。
加熱是利用電阻絲加熱槍12將空氣進(jìn)行加熱后吹入變溫反應(yīng)室；降溫是利用電阻絲加熱槍12不經(jīng)過加熱直接將室溫空氣吹入變溫反應(yīng)室，同時(shí)通過細(xì)小排氣孔13、排氣通風(fēng)管15和外排風(fēng)扇14以及強(qiáng)力風(fēng)扇7將變溫反應(yīng)室2中的氣體排出裝置外。在電機(jī)10通過軸承11的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)多孔旋轉(zhuǎn)式樣品盤8產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使在強(qiáng)力風(fēng)扇7和樣品盤8高速旋轉(zhuǎn)的過程中，讓整個(gè)變溫反應(yīng)室2中的溫度達(dá)到均勻和平衡。本設(shè)計(jì)采用溫控器16，根據(jù)溫度傳感器9傳輸?shù)男盘?hào)，對(duì)電阻絲加熱槍12的加熱與否，外排風(fēng)扇14、強(qiáng)力風(fēng)扇7的旋轉(zhuǎn)，電機(jī)10和軸承11的運(yùn)動(dòng)，以及溫度傳感器9的溫度模擬信號(hào)傳輸進(jìn)行調(diào)控。此溫控器的控溫方式為采用模糊控制、PID控制的復(fù)合式控制算法進(jìn)行升降溫度的控制。
權(quán)利要求1.一種氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置，包括箱體(1)，箱體(1)內(nèi)設(shè)有電機(jī)(10)和軸承(11)，軸承(11)上設(shè)有樣品盤(8)，箱體(1)上端設(shè)有頂蓋(6)，箱體(1)內(nèi)還設(shè)有熱風(fēng)交換循環(huán)裝置，其特征在于在樣品盤(8)下部設(shè)有中空的橫隔(4)，將箱體(1)分為位于上部的變溫反應(yīng)室(2)和下腔(3)，所述熱風(fēng)交換循環(huán)裝置包括設(shè)在下腔(3)的電阻絲加熱槍(12)、進(jìn)氣通風(fēng)管(17)、細(xì)小排氣孔(13)、排氣通風(fēng)管(15)、外排風(fēng)扇(14)和設(shè)在頂蓋(6)下方的強(qiáng)力風(fēng)扇(7)，電阻絲加熱槍(12)位于進(jìn)氣通風(fēng)管(17)的下部，進(jìn)氣通風(fēng)管(17)穿過橫隔(4)而與變溫反應(yīng)室(2)相通，細(xì)小排氣孔(13)位于橫隔(4)的上壁，排氣通風(fēng)管(15)上端開口在橫隔(4)下壁，下端開口于箱體(1)的外壁，外排風(fēng)扇(14)位于排氣通風(fēng)管(15)內(nèi)近下端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置，其特征在于所述電阻絲加熱槍為在管式的圓筒管中加裝有螺旋式排列的電阻絲，并在其一端固定有一個(gè)風(fēng)扇，能將空氣均勻的吸入圓筒管中、并同時(shí)將經(jīng)電阻絲加熱的空氣均勻吹出。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置，其特征在于電阻絲加熱槍(12)及進(jìn)氣通風(fēng)管(17)各有2個(gè)，分別以軸承(11)為中心對(duì)稱排列。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置，其特征在于細(xì)小排氣孔(13)有48個(gè)，在橫隔(4)的上壁以軸承(11)為圓心呈圓形排列。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置，其特征在于排氣通風(fēng)管(15)及外排風(fēng)扇(14)各有2個(gè)，分別以軸承(11)為中心對(duì)稱排列。
6.如權(quán)利要求1或2所述的一種氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置，其特征在于所述變溫反應(yīng)室(2)內(nèi)設(shè)有溫度傳感器(9)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置，其特征在于所述下腔(3)內(nèi)設(shè)有溫控器(16)，該溫控器(16)通過接口與溫度傳感器(9)、電阻絲加熱槍(12)、外排風(fēng)扇(14)、強(qiáng)力風(fēng)扇(7)以及電機(jī)(10)相連，根據(jù)溫度傳感器(9)傳輸?shù)男盘?hào)控制電阻絲加熱槍(12)的加熱與否，以及外排風(fēng)扇(14)、強(qiáng)力風(fēng)扇(7)和電機(jī)(10)的旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的一種氣流壓迫式熱循環(huán)擴(kuò)增裝置，其特征在于所述樣品盤(8)是一個(gè)多孔可旋轉(zhuǎn)的圓形樣品盤，除樣品試管孔(21)外，以樣品盤(8)的中心為圓心的圓周上還均勻設(shè)有圓孔(19)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種基因擴(kuò)增技術(shù)中的氣流壓迫式的熱循環(huán)擴(kuò)增裝置。包括箱體，箱體內(nèi)設(shè)有電機(jī)和軸承，軸承上設(shè)有樣品盤，箱體上端設(shè)有頂蓋，箱體內(nèi)還設(shè)有熱風(fēng)交換循環(huán)裝置，在樣品盤下部設(shè)有中空的橫隔，將箱體分為位于上部的變溫反應(yīng)室和下腔，所述熱風(fēng)交換循環(huán)裝置包括設(shè)在下腔的電阻絲加熱槍、進(jìn)氣通風(fēng)管、細(xì)小排氣孔、排氣通風(fēng)管、外排風(fēng)扇和設(shè)在頂蓋下方的強(qiáng)力風(fēng)扇，電阻絲加熱槍位于進(jìn)氣通風(fēng)管的下部，進(jìn)氣通風(fēng)管穿過橫隔而與變溫反應(yīng)室相通，細(xì)小排氣孔位于橫隔的上壁，排氣通風(fēng)管上端開口在橫隔下壁，下端開口于箱體的外壁，外排風(fēng)扇位于排氣通風(fēng)管內(nèi)近下端。本實(shí)用新型的熱循環(huán)擴(kuò)增系統(tǒng)保證了溫度的迅速變化和溫度的同一性和均勻性。
文檔編號(hào)C12P19/00GK2789266SQ2005200570
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者朱文斯 申請(qǐng)人:深圳市匹基生物工程股份有限公司