專利名稱：毛細(xì)試管型基因擴(kuò)增儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步屬于為用于檢驗(yàn)病毒細(xì)胞提供的毛細(xì)試管型基因擴(kuò)增儀。
聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymenase Chain Reaction)簡(jiǎn)稱PCR，又稱體外基因擴(kuò)增技術(shù)，是一項(xiàng)高新生物技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依賴于基因擴(kuò)增儀和試劑。目前國(guó)內(nèi)外的基因擴(kuò)增儀的基本特征是將樣品試劑注入塑料離心管中，離心管形狀類似空子彈殼。離心管安放在有加熱和致冷器件的溫度反應(yīng)腔上。通過(guò)對(duì)溫度反應(yīng)腔的加熱、致冷等溫度控制進(jìn)行樣品的基因擴(kuò)增。離心管的缺點(diǎn)是管壁較厚，體積和質(zhì)量較大，擴(kuò)增試劑用量較多，溫度均勻性較差。溫度反應(yīng)塊所用的加熱致制冷功率也較大。
本實(shí)用新型的目的在于提出一種毛細(xì)試管型基因擴(kuò)增儀，即使用玻璃毛細(xì)試管代替離心管，使試管體積減小，樣品試劑微量化，溫度反應(yīng)腔也因此改為溫度反應(yīng)槽，質(zhì)量減小，溫度均勻性提高，加熱、致冷功率也減小。
本實(shí)用新型包括毛細(xì)試管、溫度反應(yīng)槽以及溫度控制電路。若干數(shù)量的毛細(xì)試管豎立排列安放在反應(yīng)槽內(nèi)，裝有樣品試劑的毛細(xì)試管上、下端口用衛(wèi)生橡皮泥封口，加熱片和致冷片粘貼于溫度反應(yīng)槽的外壁，溫度控制電路經(jīng)PN結(jié)溫度傳感器，由8098單片機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。


圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型溫度反應(yīng)槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3(a)、(b)為本實(shí)用新型控制單元電原理圖。
圖4為本實(shí)用新型的溫度采樣電路電原理圖。
本實(shí)用新型由毛細(xì)試管1，溫度反應(yīng)槽2，加熱片3，致冷片4，溫度傳感器5，加熱、致冷控制電路6，溫度采樣電路7，鍵盤和顯示電路8以及8098單片機(jī)9組成。毛細(xì)試管1作為擴(kuò)增管，其外徑約為φ1·8mm，壁厚大約0·3mm，長(zhǎng)約70mm的圓形中空玻璃通管。由于毛細(xì)試管1的壁薄，質(zhì)量較小，所以易于在溫度反應(yīng)槽中均勻受熱。溫度反應(yīng)槽2用于對(duì)擴(kuò)增管進(jìn)行加熱、致冷。溫度反應(yīng)槽2用紫銅板焊接成槽型，槽寬約2mm，壁厚大約1mm，若干數(shù)量毛細(xì)試管豎立插入其中，上部露出約10mm，槽內(nèi)注入液體石臘以利傳熱。
毛細(xì)試管裝反應(yīng)用樣品約1微升左右，裝樣后用衛(wèi)生橡皮泥10封住毛細(xì)試管1的上下端口，使試管內(nèi)的樣品與外界隔離，以避免在溫度反應(yīng)槽中不同試管內(nèi)的樣品交叉感染。槽的外壁每邊貼有兩片加熱片3和兩片致冷片4。加熱片3采用陶瓷厚膜加熱片。致冷片4采用半導(dǎo)體溫差電勢(shì)致冷片。溫度反應(yīng)槽2的溫度信號(hào)由傳感器5感知。溫度傳感器5采用PN結(jié)溫度傳感器PTS203。溫度采樣電路7將由傳感器5來(lái)的與溫度成正比的電壓信號(hào)整理放大后送入8098單片機(jī)系統(tǒng)9進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。8098單片機(jī)系統(tǒng)9將A／D轉(zhuǎn)換值與控制溫度目標(biāo)值之差形成的控制信號(hào)經(jīng)加熱、致冷控制電路6中的開(kāi)關(guān)控制電路和無(wú)觸點(diǎn)繼電器對(duì)加熱片3和致冷片4的電源進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，形成反饋溫度控制?？刂频哪繕?biāo)參數(shù)由鍵盤和顯示電路8輸入，目標(biāo)參數(shù)包括控制目標(biāo)溫度值，恒溫時(shí)間、目標(biāo)溫度個(gè)數(shù)和溫度循環(huán)數(shù)等。
本實(shí)用新型的控制主機(jī)CPU采用8098單片機(jī)，在它的地址總線ABUS和數(shù)據(jù)總線DBUS上連接有一片27256EPROM作為程序存貯器U4，2片62256RAM作為數(shù)據(jù)存貯器U5、U6，1片8255輸入輸出控制器U7，1片8279鍵盤顯示控制器U8，16V8門陣列U3作為地址譯碼器。連接在地址總線上。它的輸出作為程序存貯器U4，數(shù)據(jù)存貯器U5、U6。輸入輸出控制器U7和8279鍵盤顯示控制器U8的片選信號(hào)CS。鍵盤采用4×4陣列鍵盤，液晶顯示采用20×2字符顯示器。對(duì)加熱片3和致冷片4的控制是由單片機(jī)向8255輸入輸出控制器U7發(fā)出開(kāi)關(guān)量控制指令，8255輸入輸出控制器U7的PA 為致冷控制口(Cooling)和PA1為加熱控制口(heating)，這兩個(gè)口控制繼電器JGX－10F通斷加熱片3和致冷片4的電源。
8098單片機(jī)U1的ACH4腳為溫度電壓信號(hào)Ui的輸入腳。Ui由溫度采樣電路的輸出端供給，圖4中OP－07放大器01和三極管N1、N2構(gòu)成恒流源，給PN結(jié)溫度傳感器D1提供恒定電流。OP－07放大器O2、O3和O4組成的放大電路放大PN結(jié)溫度傳感器D1的電壓變化信號(hào)。
本實(shí)用新型作為PCR技術(shù)重要組成部分，應(yīng)用于醫(yī)院檢驗(yàn)部門和臨床等領(lǐng)域，它可在幾小時(shí)之內(nèi)將極其微量的樣品基因成千上萬(wàn)倍地放大。它與已有擴(kuò)增儀相比，由于使用毛細(xì)試管而使樣品試劑微量化，使原來(lái)儀器額定的人／份試劑量減少，從而降低試劑成本。由于毛細(xì)試管質(zhì)量小、壁薄，并且由于與之相配的溫度反應(yīng)槽體積和質(zhì)量減小使加熱和致冷的功率消耗減少。由于毛細(xì)試管傳熱較快，做同樣的基因擴(kuò)增，本實(shí)用新型所用的反應(yīng)時(shí)間比原有儀器為少。
權(quán)利要求1.毛細(xì)試管型基因擴(kuò)增儀，它包括毛細(xì)試管，溫度反應(yīng)槽以及溫度控制電路，其特征在于所述的毛細(xì)試管豎立排列安放在溫度反應(yīng)槽內(nèi)，裝有樣品試劑的毛細(xì)試管上下端口用衛(wèi)生橡皮泥封口。加熱片和致冷片粘貼于溫度反應(yīng)槽的外壁，所述的溫度控制電路經(jīng)PN結(jié)傳感器，由8098單片機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種使用毛細(xì)試管作為基因擴(kuò)增管的基因擴(kuò)增儀，裝有約1微升樣品試劑的毛細(xì)試管上下端口用衛(wèi)生橡皮泥封口后排列安放在溫度反應(yīng)槽內(nèi)，槽外壁粘貼有加熱片和致冷片，控制系統(tǒng)采用8098單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)量溫度控制。這樣構(gòu)成的基因擴(kuò)增儀使樣品試劑微量化，降低檢驗(yàn)成本，減少消耗功率，縮短反應(yīng)時(shí)間。應(yīng)用于醫(yī)院的檢驗(yàn)和臨床等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N33/50GK2191431SQ9420264
公開(kāi)日1995年3月8日 申請(qǐng)日期1994年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月28日
發(fā)明者虞烈, 劉巖, 王世虎, 丘大謀, 彭年才, 閻小君, 李陜區(qū) 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)