專利名稱：二維梯度熱循環(huán)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱循環(huán)儀，尤其涉及一種用于完成和優(yōu)化溫控生化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)二維溫度梯度的熱循環(huán)儀。
背景技術(shù)：
熱循環(huán)儀是反應(yīng)物在指定的變性溫度，復(fù)性溫度和延伸溫度之間自動(dòng)循環(huán)的儀器。當(dāng)含有DNA聚合酶，脫氧核苷三磷酸，模板DNA，鎂離子等成分的反應(yīng)物放入熱循環(huán)儀中，經(jīng)受變性，復(fù)性和延伸的溫度循環(huán)后，可在短時(shí)間內(nèi)將模板DNA擴(kuò)增數(shù)百萬(wàn)倍，完成聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(縮寫(xiě)PCR)。在反應(yīng)物中加入熒光分子，包括DNA結(jié)合熒光染料和熒光標(biāo)記的序列特異引物或探針，通過(guò)熒光信號(hào)的按比例增加來(lái)反映DNA量的增加，使PCR產(chǎn)物的實(shí)時(shí)檢測(cè)成為可能。在進(jìn)行大批量擴(kuò)增PCR產(chǎn)物前，必須要優(yōu)化PCR實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括最佳變性溫度，復(fù)性溫度和延伸溫度，以及保溫時(shí)間，循環(huán)次數(shù)，升溫速率和反應(yīng)體積等參數(shù)。這些參數(shù)彼此存在影響。建立一個(gè)成功的PCR方法通常需要完成大量的PCR反應(yīng)，耗費(fèi)實(shí)驗(yàn)者大量時(shí)間和試劑?，F(xiàn)有的具有優(yōu)化PCR反應(yīng)參數(shù)的熱循環(huán)儀，例如美國(guó)專利7074367所描述的，在一塊矩形金屬樣品座上實(shí)現(xiàn)了自左到右的溫度漸變式梯度分布。樣品座上行列式分布許多盲孔來(lái)置放盛有反應(yīng)物的實(shí)驗(yàn)試管。每一列盲孔中的反應(yīng)物感受到不同的溫度。從而通過(guò)一次實(shí)驗(yàn)來(lái)比較不同的溫度對(duì)結(jié)果的影響，找到最佳溫度。中國(guó)專利02215734. 4描述了產(chǎn)生二維溫度梯度的熱循環(huán)儀。它們的缺點(diǎn)是只能優(yōu)化溫度參數(shù)，其它如保溫時(shí)間，循環(huán)次數(shù)， 升溫速率和反應(yīng)體積等參數(shù)的優(yōu)化還是要做多次實(shí)驗(yàn)。也無(wú)法了解溫度和其它參數(shù)的關(guān)系。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種二維梯度熱循環(huán)儀。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決二維梯度熱循環(huán)儀，包括殼體，殼體內(nèi)部設(shè)有樣品座，樣品座下方設(shè)有半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片下方設(shè)有散熱器，樣品座包括兩個(gè)以上的子樣品座，每個(gè)子樣品座之間設(shè)有空隙，每個(gè)子樣品座的下方均設(shè)有至少兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片，子樣品座的下方的半導(dǎo)體制冷片由至少兩個(gè)單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制。每個(gè)子樣品座之間設(shè)有空隙，保證每個(gè)子樣品座的溫度是各自受下方的半導(dǎo)體制冷片控制的，不會(huì)相互影響。每個(gè)半導(dǎo)體制冷片由單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制，保證各個(gè)子樣品座的溫度可梯度調(diào)控的。每個(gè)子樣品座的下方設(shè)有至少兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片，這樣，每個(gè)子樣品座上的溫度就成梯度分布。在原有熱循環(huán)儀的基礎(chǔ)上，子樣品座在橫向和縱向的溫度都是可以調(diào)控的，實(shí)現(xiàn)溫度的多樣變化，實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候改變多類參數(shù)。作為優(yōu)選，子樣品座的下方的每個(gè)半導(dǎo)體制冷片由單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制。保證樣
3品座的控溫精度。作為優(yōu)選，控制系統(tǒng)包括傳感器和微機(jī)控制電路，每個(gè)半導(dǎo)體制冷片均連接微機(jī)控制電路，微機(jī)控制電路連接傳感器。保證各自半導(dǎo)體制冷片溫度的獨(dú)立性?？刂萍訜岷椭评涞奈C(jī)控制電路按運(yùn)行程序和來(lái)自溫度傳感器的信號(hào)控制半導(dǎo)體制冷片的電流大小和方向，使樣品座的溫度按程序升溫和降溫，從而使放置于樣品座中試管內(nèi)的反應(yīng)物按PCR 所需溫度循環(huán)變化，完成DNA擴(kuò)增。作為優(yōu)選，傳感器嵌入在子樣品座內(nèi)。位于子樣品座的盲孔下方，每個(gè)傳感器都對(duì)應(yīng)設(shè)在連接同一個(gè)微機(jī)控制電路的半導(dǎo)體制冷片的上方。保證半導(dǎo)體制冷片控制相應(yīng)的子樣品座的溫度。作為優(yōu)選，每個(gè)子樣品座之間的空隙內(nèi)填充有隔熱層。隔熱層可以選擇隔熱石棉， 木質(zhì)層或者絕熱的塑料層。這樣，可以進(jìn)一步防止子樣品座之間的溫度相互影響，保證各自半導(dǎo)體制冷片對(duì)相應(yīng)子樣品座溫度的控制。作為優(yōu)選，所述的子樣品座上設(shè)有1-12列盲孔。盲孔上置放實(shí)驗(yàn)試管。作為優(yōu)選，相鄰子樣品座上臨近的盲孔的間距為4mm-9mm，同一子樣品座上臨近的盲孔的間距為4mm-9mm。保證各個(gè)子樣品座組合一起，使得可以插放一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)微孔板。作為優(yōu)選，還包括熒光檢測(cè)模塊。構(gòu)成具有熒光定量檢測(cè)模塊的熱循環(huán)儀，用于監(jiān)測(cè)擴(kuò)增時(shí)的熒光，檢測(cè)到的熒光信號(hào)反映了每個(gè)循環(huán)擴(kuò)增產(chǎn)物的量。按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案，二維梯度熱循環(huán)儀，使得用戶在一次PCR實(shí)驗(yàn)中不僅可以優(yōu)化變性溫度，復(fù)性溫度和延伸溫度，而且可以優(yōu)化保溫時(shí)間，循環(huán)次數(shù)，升溫速率和反應(yīng)體積等參數(shù)。尤其可以了解溫度參數(shù)與其它參數(shù)的相互作用。顯著減輕實(shí)驗(yàn)者的工作負(fù)擔(dān)，節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，具有明顯的實(shí)用價(jià)值。

圖1為本實(shí)用新型的子樣品座和半導(dǎo)體制冷片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。圖3為本實(shí)用新型的子樣品座上單列盲孔分布圖。圖4為本實(shí)用新型的子樣品座上雙列盲孔分布圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1-4與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述二維梯度熱循環(huán)儀，包括殼體，殼體內(nèi)部設(shè)有樣品座，樣品座下方設(shè)有半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片下方設(shè)有散熱器，樣品座包括六個(gè)子樣品座1，每個(gè)子樣品座1上設(shè)有 1-12列盲孔3，相鄰子樣品座1上臨近的盲孔3的間距為9mm，同一子樣品座1上縱向臨近的盲孔3的間距為9mm。每個(gè)子樣品座1之間設(shè)有空隙，空隙內(nèi)填充有隔熱層。每個(gè)子樣品座1的下方均設(shè)有兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片2。子樣品座1上設(shè)有傳感器安裝孔，孔內(nèi)設(shè)有傳感器4，傳感器4連接微機(jī)控制電路6，傳感器4和微機(jī)控制電路6組成的控制系統(tǒng)連接半導(dǎo)體制冷片1。每個(gè)半導(dǎo)體制冷片1都連接有一個(gè)控制系統(tǒng)?？刂萍訜岷椭评涞奈C(jī)控制電路6按運(yùn)行程序和來(lái)自溫度傳感器4的信號(hào)控制半導(dǎo)體制冷片2的電流大小和方向，使樣品座的溫度按程序升溫和降溫，從而使放置于樣品座中試管內(nèi)的反應(yīng)物按PCR所需溫度循環(huán)變化，完成DNA擴(kuò)增。還包括熒光檢測(cè)模塊。構(gòu)成具有熒光定量檢測(cè)模塊的熱循環(huán)儀，用于監(jiān)測(cè)擴(kuò)增時(shí)的熒光，檢測(cè)到的熒光信號(hào)反映了每個(gè)循環(huán)擴(kuò)增產(chǎn)物的量。根據(jù)附圖3，熱循環(huán)儀上設(shè)有六個(gè)子樣品座1，每個(gè)子樣品座1上設(shè)有八個(gè)盲孔3。 橫向相鄰的盲孔3和縱向相鄰的盲孔3之間的距離都為9mm。實(shí)驗(yàn)時(shí)，控制每個(gè)子樣品座1 上的溫度為梯度分布，這樣，每個(gè)盲孔3就對(duì)應(yīng)不同的溫度，這樣，在一次實(shí)驗(yàn)中，就可以產(chǎn)生48個(gè)溫度點(diǎn)值，在同等的實(shí)驗(yàn)條件下反應(yīng)，就可以選擇出適合擴(kuò)增PCR產(chǎn)物的最佳溫度。同樣，可以保持單個(gè)子樣品座1上的溫度一致，即同步實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，擁有六個(gè)不同溫度，同等溫度下改變其他參數(shù)，可以在一次實(shí)驗(yàn)的時(shí)候控制多個(gè)變量參數(shù)。根據(jù)附圖4，熱循環(huán)儀上設(shè)有六個(gè)子樣品座1，每個(gè)子樣品座1上設(shè)有兩列盲孔3， 每列八個(gè)。橫向相鄰的盲孔3和縱向相鄰的盲孔3之間的距離都為9mm。這樣，可以多增加一些數(shù)據(jù)的對(duì)比性?？傊?，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.二維梯度熱循環(huán)儀，包括殼體，殼體內(nèi)部設(shè)有樣品座，樣品座下方設(shè)有半導(dǎo)體制冷片 (2)，半導(dǎo)體制冷片(2)下方設(shè)有散熱器(5)，其特征在于所述的樣品座包括兩個(gè)以上的子樣品座(1)，每個(gè)子樣品座(1)之間設(shè)有空隙，每個(gè)單獨(dú)的子樣品座(1)的下方均設(shè)有至少兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片(2)，子樣品座(1)的下方的半導(dǎo)體制冷片(2)由至少兩個(gè)單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維梯度熱循環(huán)儀，其特征在于所述的子樣品座(1)的下方的每個(gè)半導(dǎo)體制冷片(2)由單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維梯度熱循環(huán)儀，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括傳感器(4 )和微機(jī)控制電路(6 )，每個(gè)半導(dǎo)體制冷片(2 )均連接微機(jī)控制電路(6 )，微機(jī)控制電路 (6)連接傳感器(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維梯度熱循環(huán)儀，其特征在于所述的傳感器(4)嵌入在子樣品座(1)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維梯度熱循環(huán)儀，其特征在于每個(gè)子樣品座(1)之間的空隙內(nèi)填充有隔熱層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的二維梯度熱循環(huán)儀，其特征在于所述的子樣品座(1)上設(shè)有1-12列盲孔(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維梯度熱循環(huán)儀，其特征在于相鄰子樣品座(1)上臨近的盲孔(3)的間距為4mm-9mm，同一子樣品座(1)上臨近的盲孔(3)的間距為4mm-9mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維梯度熱循環(huán)儀，其特征在于還包括熒光檢測(cè)模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種熱循環(huán)儀，尤其涉及一種用于完成和優(yōu)化溫控生化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)二維溫度梯度的熱循環(huán)儀。公開(kāi)了一種二維梯度熱循環(huán)儀，包括殼體，殼體內(nèi)部設(shè)有樣品座，樣品座下方設(shè)有半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片下方設(shè)有散熱器，樣品座包括兩個(gè)以上的子樣品座，每個(gè)子樣品座之間設(shè)有空隙，每個(gè)子樣品座的下方均設(shè)有至少兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片，子樣品座的下方的半導(dǎo)體制冷片由至少兩個(gè)單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制。每個(gè)子樣品座之間設(shè)有空隙，保證每個(gè)子樣品座的溫度是各自受下方的半導(dǎo)體制冷片控制的，不會(huì)相互影響。每個(gè)半導(dǎo)體制冷片由單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制，保證各個(gè)子樣品座的溫度可梯度調(diào)控的。每個(gè)子樣品座的下方設(shè)有至少兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片，這樣，每個(gè)子樣品座上的溫度就成梯度分布。
文檔編號(hào)C12M1/38GK202214365SQ201120320718

公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者張家林 申請(qǐng)人:張家林