專利名稱：一種pcr擴增中減少蒸發(fā)與非特異性反應的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及PCR反應控制的方法和裝置，尤其是PCR反應控制系統(tǒng)中減少蒸發(fā)和 非特異性反應的方法和實現該方法的裝置。
背景技術：
PCR技術又稱聚合酶鏈反應(Polymerase Chain Reaction)技術，是一種在體外 擴增核酸的技術。該技術模擬體內天然DNA的復制過程。其基本原理是在模板、引物、4種 dNTP和賴熱DNA聚合酶存在的條件下，特異擴增位于兩段已知序列之間的DNA區(qū)段的酶促 合成反應。每一循環(huán)包括高溫變性、低溫退火、中溫延伸三步反應。每一循環(huán)的產物作為 下一個循環(huán)的模板，如此循環(huán)N次，介于兩個引物之間的新生DNA片段理論上達到2N拷貝。 PCR技術的特異性取決于引物與模板結合的特異性。 目前主流的PCR反應控制系統(tǒng)中，熱蓋系統(tǒng)的升降部分一般采用手動螺桿螺母進 行調節(jié)，在試管集中于一側的情況下，容易壓偏，而且手動所施加的壓力無法保證，從而導 致較大的蒸發(fā)；采用電動升降的一般采用渦輪蝸桿機構，尺寸大，而且在壓力較大時亦存在 壓偏的問題。而且由于無論手動或電動，在試管接觸時均采用硬接觸(金屬材料)，由于試 管尺寸不同，試管蓋的形式不同(包括圓蓋和平蓋)，從而導致與試管接觸部分較小(圓蓋 情況下尤其如此)，試管頂部的溫度無法均勻，從而導致較大的蒸發(fā)，常規(guī)方式如附圖2 (a) 所示，其中標號1為熱蓋與試管接觸部分，2為試管。 同時，目前主流的PCR反應控制系統(tǒng)，無論手動或電動，均在PCR反應前熱蓋即開 始升溫加壓，而且在PCR反應過程中，熱蓋一直加壓、保溫，由于試管頂部的熱傳導導致PCR 反應的非特異性，為后級分析帶來誤差，甚至產生錯誤的檢測分析結果。

發(fā)明內容
針對現有技術存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的是，提供一種能大幅度減少蒸發(fā) 和降低PCR反應非特異性的方法和裝置。 為了實現上述任務，本發(fā)明采取如下的技術解決方案 —種PCR擴增中減少蒸發(fā)與非特異性反應的方法，其特征在于，該方法對試管在 PCR反應的全過程采用電控跟蹤熱蓋升降，在低溫退火時將熱蓋升起，在高溫變性和中溫延 伸時將熱蓋下降并在熱蓋上施加一定的壓力，以減少非特異性擴增，并在試管頂部與熱蓋 接觸區(qū)域裝填充有DBE液體的液體壓墊，以大幅度減少蒸發(fā)。 PCR反應前，熱蓋運動到試管的頂部位置，從而避免此時熱蓋對于試管的熱傳遞導
致PCR的非特異性反應，在PCR開始后熱蓋才開始下降并施加所加的壓力。 實現上述PCR擴增中減少蒸發(fā)與非特異性反應方法的裝置，其特征在于，該裝置
包括由電控板控制的電機，電機連接有絲桿，絲桿與絲桿配套螺母連接，絲桿配套螺母設置
在與固定蓋連接在一起的導向螺桿上，導向螺桿上安裝有加壓彈簧，固定蓋通過絕熱墊和
電阻加熱板和壓蓋連接，壓蓋上還設有液體壓墊，所述的固定蓋和壓蓋之間設有壓力傳感器，壓力傳感器與電控板連接。 本發(fā)明采用電控熱蓋跟蹤試管的PCR反應過程，減少非特異性擴增，并通過與試 管頂部接觸區(qū)域安裝填充DBE液體的液體壓墊，能夠大幅度減少蒸發(fā)，與試管接觸區(qū)域通 過液體壓墊可提高溫度均勻性到0. 5°C以內，并通過液體壓墊所產生的包裹作用大幅度減 少蒸發(fā)，比常規(guī)儀器能減少蒸發(fā)量的80%以上，從而提高擴增效率和后級檢測的精確度。


圖1是PCR擴增中減少蒸發(fā)與非特異性反應方法的裝置示意圖； 圖2是本發(fā)明與常規(guī)熱蓋與試管頂部接觸比較示意圖；其中，圖(a)為常規(guī)接觸方
式，圖(b)為本發(fā)明接觸方式； 圖3是PCR過程控制流程圖。 以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明
具體實施例方式
按照本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明給出了一種PCR擴增中減少蒸發(fā)與非特異性反應 的方法，該方法對試管在PCR反應的全過程采用電控跟蹤熱蓋升降，在低溫退火時熱蓋升 起，在高溫變性和中溫延伸時熱蓋下降并施加用戶所定義的壓力。 以下給出一種實現上述方法的PCR擴增中減少蒸發(fā)與非特異性反應裝置的實施 例，本發(fā)明不限于該實施例。 參照圖1， PCR擴增中減少蒸發(fā)與非特異性反應裝置包括由電控板12控制的電機 1、電機1連接有絲桿2，絲桿2與絲桿配套螺母3連接，絲桿配套螺母3設置在與固定蓋6 連接在一起的導向螺桿4上，導向螺桿4上安裝有加壓彈簧5，固定蓋6通過絕熱墊7和電 阻加熱板8和壓蓋9連接，壓蓋9上還設有液體壓墊10，所述的固定蓋6和壓蓋9之間設有 壓力傳感器ll，壓力傳感器11與電控板12連接。 其中絲桿2和絲桿配套螺母3組成絲杠螺母直線運動機構，在升降電機1的控制 下將旋轉運動轉變?yōu)榻z桿配套螺母3的直線升降運動，通過導向螺桿4保障施加垂直的壓 力，不會因為試管排放位置的不同而造成壓偏，通過加壓彈簧5，絲桿配套螺母3將直線運 動壓力傳輸到固定蓋6，導致固定蓋6的升降，電阻加熱板8通過絕熱墊7防止熱量向上傳 遞，并固定到壓蓋9上，壓蓋9通過液體壓墊10將壓力傳遞到試管頂部，壓力傳感器11的 信號通過信號線傳輸到電控板12，同時電機1也通過電源驅動線連接到電控板12，電控板 12根據壓力傳感器11的反饋進行電機旋轉的控制。
導向螺桿4為2-4個，保障壓力垂直，防止壓偏。
壓力傳感器11可以根據需要選擇。 壓蓋9下粘結液體壓墊IO，可提高溫度均勻性，并通過液體壓墊所產生的包裹作
用大幅度減少蒸發(fā)，試驗結果表明，比常規(guī)儀器能減少蒸發(fā)量的80%以上。 在PCR反應過程中，動態(tài)的熱蓋壓力和位置控制可降低PCR的非特異性反應，反應
過程的控制見圖3，圖3是以一般PCR擴增試驗流程為例，表示了熱蓋控制與PCR過程的互
動控制。具體過程是 (1)開機；
(2)熱蓋首先被提升至試管頂部；
(3)由用戶進行PCR反應參數的配置；
(4)熱蓋溫度壓力及控制方式配置；然后
(5)熱蓋根據用戶配置加熱到預定溫度； (6)用戶確認PCR反應開始；在PCR反應開始后，熱蓋開始加壓，并根據壓力傳感
器的反饋施加用戶定義的壓力(i-iokg)。 (7)此時熱蓋下降，并加壓達到預定壓力；然后 (8)進行PCR的常規(guī)反應前處理，如酶熱啟動； (9)然后經歷高溫變性，此時熱蓋保持恒壓； (10)低溫退火，此時熱蓋上升，泄壓； (11)中溫延伸的過程，在此過程中，熱蓋保持恒壓； (12)循環(huán)數的判斷，如果循環(huán)數達到要求，PCR反應結束，如果未達到循環(huán)數，則 返回到步驟(9)。 根據用戶的配置，可在步驟(9)和步驟(11)的階段將熱蓋均勻加壓，而在低 溫退火(10)的過程中，熱蓋釋放壓力，并根據壓力傳感器的反饋施加用戶定義的壓力 (l-10kg)。具體是否釋放用戶可以合理配置，在PCR達到設定的循環(huán)數后，PCR反應結束。
為了防止試管放到一側時可能出現壓偏的情況，本實施例通過2-4個導向螺桿4 的均勻設置，保障壓力垂直，防止試管壓偏。 上述圖3僅為一般的PCR過程控制的舉例，在具體的PCR反應過程中，熱蓋的位置 和壓力都是可以用戶配置的。 在壓蓋9下表面粘結液體壓墊10，可提高溫度均勻性，并通過液體壓墊10所產生 的包裹作用大幅度減少蒸發(fā)，該液體壓墊填充的液體為環(huán)保型高沸點溶劑MDBETM(MIXED DIBASIC ESTERS)，亦稱DBE，是一種能生物降解的液體。 本發(fā)明與常規(guī)方式的對比見附圖2，其中(b)為本發(fā)明的加壓接觸部分，其中(1) 為壓蓋，(2)為液體壓墊，(3)為試管。 本發(fā)明所述的PCR擴增電控熱蓋，在PCR反應前，使熱蓋運動到頂部位置，從而避 免此時對于試管的熱傳遞導致PCR的非特異性反應，在熱蓋升到設定溫度和PCR反應開始
后才開始下降并施加所定義的壓力。 綜上所述，本發(fā)明帶來的有益效果在于 (1)在壓蓋下粘結液體壓墊，可提高溫度均勻性，并通過液體壓墊所產生的包裹作 用大幅度減少蒸發(fā)，比常規(guī)儀器能減少蒸發(fā)量的80%以上。該液體壓墊填充的液體為環(huán)保 型高沸點溶劑MDBETM，無毒、無味、沸點高，屬于環(huán)保材料。 (2)通過本發(fā)明特定的電控熱蓋升降控制方法，跟蹤PCR反應過程進行升降，在低 溫退火時熱蓋升起，在高溫變性和中溫延伸時熱蓋下降并施加用戶所定義的壓力，從而降 低了PCR的非特異性反應。 (3)蒸發(fā)量的大幅度減少和非特異性反應的降低保障了 PCR擴增反應的準確性和 效率，為PCR反應檢測精度的提高奠定了基礎。
權利要求
一種PCR擴增中減少蒸發(fā)與非特異性反應的方法，其特征在于，該方法對試管在PCR反應的全過程電控跟蹤熱蓋升降，在低溫退火時將熱蓋升起，在高溫變性和中溫延伸時將熱蓋下降并在熱蓋上施加一定的壓力，以減少非特異性擴增，并在試管頂部與熱蓋接觸區(qū)域裝填充有DBE液體的液體壓墊，以大幅度減少蒸發(fā)。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的PCR反應前，熱蓋運動到試管的頂部 位置，從而避免此時熱蓋對于試管的熱傳遞導致PCR的非特異性反應，在PCR開始后熱蓋才 開始下降并施加所加的壓力。
3. 實現權利要求1所述的PCR擴增中減少蒸發(fā)與非特異性反應方法的裝置，其特征在 于，該裝置包括由電控板(12)控制的電機(l)，電機(1)連接有絲桿(2)，絲桿(2)與絲桿 配套螺母(3)連接，絲桿配套螺母(3)設置在與固定蓋(6)連接在一起的導向螺桿(4)上， 導向螺桿(4)上安裝有加壓彈簧(5)，固定蓋(6)通過絕熱墊(7)和電阻加熱板(8)和壓蓋 (9)連接，壓蓋(9)上還設有液體壓墊(IO)，所述的固定蓋(6)和壓蓋(9)之間設有壓力傳 感器(ll)，壓力傳感器(11)與電控板(12)連接。
4. 如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的液體壓墊(10)內填充有DBE液體。
5. 如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的液體壓墊(10)粘結在壓蓋(9)的下 表面。
6. 如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的導向螺桿(4)為2-4個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PCR擴增反應中可減少非特異性擴增和大幅度減少蒸發(fā)的方法和裝置，該方法對試管在PCR反應的全過程電控跟蹤熱蓋升降，在低溫退火時將熱蓋升起，在高溫變性和中溫延伸時將熱蓋下降并在熱蓋上施加一定的壓力，以減少非特異性擴增，并在試管頂部與熱蓋接觸區(qū)域裝填充有DBE液體的液體壓墊，以大幅度減少蒸發(fā)。裝置主要包括熱蓋控制電機、絲杠螺桿傳動機構、導向螺桿、固定蓋、絕熱墊、電阻加熱板、壓力傳感器、壓蓋、液體壓墊以及電控部分，熱蓋通過電動控制升降來完成對于試管頂部的壓力施加和釋放，可大幅度減少非特異性擴增和減少蒸發(fā)量。從而提高擴增效率和檢測的精確度。
文檔編號C12Q1/68GK101696443SQ20091021860
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權日2009年10月27日
發(fā)明者卞曉輝, 周成柱, 李壯, 李明, 臧留琴, 苗保剛 申請人:西安天隆科技有限公司;