專利名稱：一種全自動(dòng)水浴式基因擴(kuò)增儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬生物工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全自動(dòng)水浴式基因擴(kuò)增儀。
背景技術(shù)：
標(biāo)本重復(fù)經(jīng)過高溫變性、低溫退火和中溫延伸三個(gè)階段，特異的DNA片段數(shù)量成指數(shù)增加，經(jīng)n個(gè)循環(huán)后，擴(kuò)增產(chǎn)物拷貝數(shù)為2n。自動(dòng)DNA擴(kuò)增儀(即PCR儀)就是滿足上述要求的儀器。提供保溫的載體有半導(dǎo)體、空氣等。用半導(dǎo)體、空氣作為熱載體，其溫度均勻性、反應(yīng)速度等都不夠理想，操作時(shí)間也較長(zhǎng)，因此，影響其擴(kuò)增效率。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提出一種反應(yīng)速度快，操作時(shí)間短，擴(kuò)增效率高的全自動(dòng)水浴式基因擴(kuò)增儀。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的全自動(dòng)水浴式基因擴(kuò)增儀，由機(jī)械部分和電氣部分組成。其中機(jī)械部分由外殼、步進(jìn)電機(jī)、傳動(dòng)桿、載物盤構(gòu)成，電氣部分由電腦主板、溫度控制板、加熱電路板、溫度傳感器、斷水保護(hù)傳感器、變壓器、繼電器、控制鍵盤和液晶顯示器組成。其中，外殼1上設(shè)有4個(gè)恒溫池2，每個(gè)恒溫池2中分別安裝電加熱管3、溫度傳感器4、斷水保護(hù)傳感器5，步進(jìn)電機(jī)6安裝于底板17上，其輸出主軸7透過外殼面板，位于4個(gè)恒溫池中間，輸出主軸7與傳動(dòng)桿8相連接，傳動(dòng)桿8的端部與載物盤9相連，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)傳動(dòng)桿8，可使載物盤9依次到達(dá)4個(gè)恒溫池中。
本實(shí)用新型中，電氣部分的液晶顯示屏10、控制鍵盤11設(shè)置于外殼面板上，繼電器12、變壓器13、加熱電路板14、溫度控制板15、電腦主板16等設(shè)置于底板17上。電腦主板16與溫度控制板15、步進(jìn)電機(jī)6、變壓器13、加熱管3連接，溫度控制板15、主板16與各個(gè)恒溫池2中的溫度傳感器4和斷水傳感器5相連。
本實(shí)用新型使用時(shí)，4個(gè)恒溫池中放入水，并按要求可以設(shè)置不同的溫度。標(biāo)本放在載物盤8上，在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，在四種溫度的恒溫池中循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，下降及升降，進(jìn)行擴(kuò)增。
本實(shí)用新型中，電腦主板14能預(yù)置100多個(gè)程序的文件庫(kù)，它采集4個(gè)恒溫池的溫度，并且根據(jù)程序中設(shè)置的溫度進(jìn)行溫度控制；它可以按程序要求驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，使標(biāo)本在4個(gè)恒溫池中循環(huán)；它可以按程序設(shè)置各個(gè)恒溫池保溫時(shí)間和退火、延伸時(shí)問自動(dòng)遞增等功能。由于循環(huán)次數(shù)多，操作時(shí)間長(zhǎng)，避免外界突然斷電造成循環(huán)中斷致使實(shí)驗(yàn)中途夭折，具備斷電自動(dòng)保護(hù)，保證了在突然斷電時(shí)反應(yīng)程序不丟失，不中斷。為了免除加熱等待時(shí)間，具備預(yù)置儀器加熱啟動(dòng)功能。此外，為了避免在操作時(shí)間內(nèi)意外碰到某些鍵使實(shí)驗(yàn)中途夭折，具備鍵盤鎖定功能。溫度放大板把4個(gè)恒溫池的傳感器的信號(hào)放大，提供給主板采集溫度。當(dāng)任意一個(gè)恒溫池的水面低于等位置后，斷水傳感器發(fā)出信號(hào)給斷水控制板，斷水控制板切斷電源，保證斷水安全。
當(dāng)標(biāo)本的準(zhǔn)備工作完成后，在儀器的4個(gè)恒溫池內(nèi)注入水，使水面達(dá)到所要求的高度，再注入一層液體石臘，避免水蒸汽蒸發(fā)。啟動(dòng)電源開關(guān)，在液晶顯示屏上，根據(jù)標(biāo)本種類設(shè)置相對(duì)應(yīng)的要求，包括各恒溫池的溫度，標(biāo)本保溫時(shí)間及時(shí)間遞增要求和循環(huán)次數(shù)，這些設(shè)置組成程序。按動(dòng)相關(guān)鍵使主軸升起，把放有標(biāo)本的載物盤安裝在與主軸相連的傳動(dòng)桿上，按相關(guān)鍵，使載物盤轉(zhuǎn)到某個(gè)恒溫池位置上方，作為起始位置，按運(yùn)行鍵，儀器開始加熱4個(gè)恒溫池，當(dāng)4個(gè)恒溫池達(dá)到程序要求后，儀器鳴叫，提示操作者按啟動(dòng)鍵，標(biāo)本開始轉(zhuǎn)動(dòng)到另一恒溫池上方，并下降到該恒溫池，停留程序規(guī)定的保溫時(shí)間后上升。重復(fù)上述的動(dòng)作，經(jīng)過4個(gè)恒溫池，標(biāo)本正好轉(zhuǎn)動(dòng)一周，稱之為一個(gè)循環(huán)，當(dāng)儀器完成程序所規(guī)定循環(huán)次數(shù)后，儀器自動(dòng)顯示完成，并鳴叫，指示操作者已經(jīng)完成程序。
本發(fā)明是以水為熱載體的DNA擴(kuò)增儀，它比空氣為載體的擴(kuò)增儀具有溫度均勻的優(yōu)點(diǎn)(因?yàn)樗膶?dǎo)熱性能比空氣導(dǎo)熱性能好得多)，它比半導(dǎo)體為熱載體的擴(kuò)增儀具有速度快得多的優(yōu)點(diǎn)(因?yàn)樗哂腥N溫度的恒溫池，標(biāo)本輪流在幾種恒溫池中運(yùn)動(dòng)，但半導(dǎo)體只有一個(gè)恒溫池，變化三種溫度需要不斷的加熱和冷卻，所以增加了加熱和冷卻的時(shí)間，該時(shí)間顯然比標(biāo)本轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間多)，縮短了操作時(shí)間，提高了擴(kuò)增效率。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖示。
圖2為本實(shí)用新型的底板結(jié)構(gòu)圖示。
圖3為本實(shí)用新型的電原理圖。
圖4為本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)電路圖。
圖中標(biāo)號(hào)1為外殼，2為恒溫池，3為電加熱管，4為溫度傳感器，5為斷水保護(hù)傳感器，6為步進(jìn)電機(jī)，7為電機(jī)主軸，8為傳動(dòng)桿，9為載物盤，10為液晶顯示屏，11為控制鍵盤，12為繼電器，13為變壓器，14為加熱電路板，15為溫度控制板，16為電腦主板，17為底板，18為蓄電池。
具體實(shí)施方式
以某種型號(hào)的自動(dòng)DNA擴(kuò)增儀為例，它是以水作為熱載體的DNA擴(kuò)增儀，外殼1的長(zhǎng)55cm，高19cm，寬42cm，主軸7位于平臺(tái)中心，以此軸為中心，以15.5cm為半徑均勻分布4個(gè)圓形恒溫池2，每個(gè)恒溫池的半徑為6cm。
外殼面板的左面安裝液晶顯示屏10，其長(zhǎng)度為76，寬度為25，供操作者編輯和修改程序用，在運(yùn)行時(shí)可動(dòng)態(tài)監(jiān)視各恒溫池溫度以及在各恒溫池的保溫時(shí)間。此外還顯示斷電等提示。右面安裝20個(gè)鍵的鍵盤11，其中包括小數(shù)點(diǎn)的11個(gè)數(shù)字鍵，還具有鎖定、退出、暫停、回車、啟動(dòng)、上、下、左、右方向的9個(gè)功能鍵，編程時(shí)使用數(shù)字鍵及回車鍵；修改時(shí)使用數(shù)字鍵盤、下方向及回車鍵；運(yùn)行時(shí)使用數(shù)字鍵、下方向鍵、回車鍵、啟動(dòng)鍵；驅(qū)動(dòng)軸上升時(shí)使用數(shù)字鍵和上方向鍵；驅(qū)動(dòng)軸下降時(shí)使用數(shù)字鍵和左方向鍵；使軸左轉(zhuǎn)時(shí)使用數(shù)字鍵和左方向鍵，使軸右轉(zhuǎn)時(shí)使用數(shù)字鍵及右方向鍵，使用數(shù)字鍵、回車鍵進(jìn)行預(yù)置加熱啟動(dòng)。
實(shí)際操作過程如下，當(dāng)標(biāo)本準(zhǔn)備好后，把水注入4個(gè)恒溫池內(nèi)，使水面達(dá)到所要求的高度，并在4個(gè)恒溫池內(nèi)注入一層液體石臘，避免水蒸發(fā)，啟動(dòng)電源開關(guān)，根據(jù)標(biāo)本種類使用數(shù)字鍵及回車鍵編程，包括恒溫池的溫度、標(biāo)本保溫時(shí)間及時(shí)間遞增要求和循環(huán)次數(shù)，這些設(shè)置組成了程序，把該程序存入文件庫(kù)內(nèi)，然后用數(shù)字鍵、下方向鍵及回車鍵將程序從文件庫(kù)傳到液晶顯示屏上，檢查無誤后，重新存入文件庫(kù)內(nèi)。使用數(shù)字鍵和上方向鍵，把主軸升到最高位置，把放有標(biāo)本的載物盤安裝在主軸上，使用左或右方向鍵和數(shù)字鍵把載物盤轉(zhuǎn)動(dòng)到貼有4號(hào)標(biāo)簽的第4號(hào)恒溫池位置上方，作起始位置，使用數(shù)字鍵、下方向鍵盤、回車鍵進(jìn)行運(yùn)行，當(dāng)4個(gè)恒溫池達(dá)到程序要求的溫度后，鳴叫4聲，顯示press startkey，接著操作者按啟動(dòng)鍵后，放有標(biāo)本的載物盤開始轉(zhuǎn)到另一恒溫池上方——下降到該恒溫池，停留程序規(guī)定的保溫時(shí)間——上升，重復(fù)上述的動(dòng)作，完成一個(gè)循環(huán)。當(dāng)儀器完成程序所規(guī)定的循環(huán)次數(shù)后，儀器自動(dòng)顯示完成并鳴叫20聲，指示操作者已經(jīng)完成程序。
權(quán)利要求1.一種全自動(dòng)水浴式基因擴(kuò)增儀，由機(jī)械部分和電氣部分組成，機(jī)械部分由外殼、步進(jìn)電機(jī)、傳動(dòng)桿、載物盤構(gòu)成，電氣部分由電腦主板、溫度控制板、加熱電路板、溫度傳感器、斷水保護(hù)傳感器、變壓器、繼電器、控制鍵盤和液晶顯示器組成；其特征在于外殼(1)上設(shè)有4個(gè)恒溫池(2)，每個(gè)恒溫池(2)中分別安裝電加熱管(3)、溫度傳感器(4)、斷水保護(hù)傳感器(5)，步進(jìn)電機(jī)(6)安裝于底板(17)上，其輸出主軸(7)透過外殼面板，位于4個(gè)恒溫池中間，輸出主軸(7)與傳動(dòng)桿(8)相連接，傳動(dòng)桿(8)的端部與載物盤(9)相連，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)傳動(dòng)桿(8)，可使載物盤(9)依次到達(dá)4個(gè)恒溫池中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)增儀，其特征在于電氣部分的液晶顯示屏(10)、控制鍵盤(11)設(shè)置于外殼面板上，繼電器(12)、變壓器(13)、加熱電路板(14)、溫度控制板(15)、電腦主板(16)設(shè)置于底板(17)上；電腦主板(16)與溫度控制板(15)、步進(jìn)電機(jī)(6)、變壓器(13)、加熱管(3)連接，溫度控制板(15)、主板(16)與各個(gè)恒溫池(2)中的溫度傳感器(4)和斷水傳感器(5)相連。
專利摘要本實(shí)用新型為一種全自動(dòng)水浴式基因擴(kuò)增儀(即PCR儀)，由機(jī)械部分和電氣部分組成。它采用水作為熱載體，面板上共設(shè)有4個(gè)恒溫池，由步進(jìn)電機(jī)控制載物盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使標(biāo)本在四種溫度的恒溫池中循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行PCR擴(kuò)增。本裝置擴(kuò)增時(shí)溫度均勻，速度快，效率高。
文檔編號(hào)C12M1/00GK2612673SQ032298
公開日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者肖泉毅, 江肇潤(rùn) 申請(qǐng)人:上海復(fù)生生物工程研究所有限公司