專利名稱：固相合成儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種固相合成的儀器，特別是用于各種鏈長，各種序列及各種修飾的寡聚核苷酸和多肽等固相的合成儀器。
寡聚核苷酸的合成已有較長的歷史，合成的原理及工藝也比較成熟，國內(nèi)外很多生化實(shí)驗(yàn)室均能完成該合成。但是，這種實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的近乎手工的合成方法有其固有的缺陷首先是合成的效率低，因?yàn)椋瑢ζ浜铣森h(huán)境有較高的要求，對合成的工藝控制也要求非常精確，而手工合成則很難保證環(huán)境和工藝的穩(wěn)定和精確，因此，會造成合成效率降低。其次，是合成的時(shí)間長，由于合成工藝的復(fù)雜性，純手工操作會花費(fèi)很長的時(shí)間，并且，手工操作一次也只能合成一種序列的寡聚核苷酸。
基于上述原因，便出現(xiàn)了用于寡聚核苷酸合成的機(jī)器，將合成的工藝及環(huán)境用機(jī)器進(jìn)行自動控制，實(shí)現(xiàn)了合成的自動化，提高了合成效率，縮短了合成時(shí)間，還能一次同時(shí)合成2-4種寡聚核苷酸。但是，由于基因研究對寡聚核苷酸的需求常常是同時(shí)需要成千上萬種不同序列的寡聚核苷酸，因此，上述所提合成機(jī)器的合成能力仍然不能滿足需要。為了解決這個(gè)矛盾，美國得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心發(fā)明了Mermade合成儀，該合成儀能夠在一次合成過程中，同時(shí)合成96種寡聚核苷酸。較于以往的合成機(jī)器而言，進(jìn)了一大步。 Mermade合成儀的不足之處是(1)1個(gè)合成板只有96個(gè)合成孔是由板夾和螺釘固定，放置、取下合成板費(fèi)時(shí)，希望提高合成量原設(shè)計(jì)無法增加合成盤；(2)合成板放置在移動平臺上，移動平臺是四向移動，導(dǎo)致加液針頭與合成板孔定位的不精確，液滴濺出孔外污染其它孔內(nèi)合成物，使合成失敗；(3)每一種試劑從其容器內(nèi)通過一根管路跟一個(gè)針頭相連接，因此，每次只能給一個(gè)孔加入一種試劑。要完成給96個(gè)孔都加入一種試劑，則需要控制平臺移動96次，并控制該種試劑管路上的電磁閥開關(guān)96次。這樣加試劑的時(shí)間明顯偏長；(4)在加完試劑后等待合成反應(yīng)時(shí)，由于重力、毛細(xì)效應(yīng)等多方面因素，在針頭頂端會逐漸形成液滴，使加入試劑量不準(zhǔn)確，更嚴(yán)重的是，這些液滴可能落下，如果落入某一孔，將直接導(dǎo)致該孔合成的失敗；(5)當(dāng)同時(shí)加入兩種試劑時(shí)，兩個(gè)針頭并排，同時(shí)給一個(gè)孔加試劑，由于合成板上的孔徑不大，使兩個(gè)針頭同時(shí)位于孔的上方較困難，兩根針頭并在一起使毛細(xì)效應(yīng)增強(qiáng)，掛液滴的現(xiàn)象更嚴(yán)重，這樣又導(dǎo)致了另一個(gè)問題由于試劑溶媒的揮發(fā)性強(qiáng)，揮干后就形成結(jié)晶，容易堵住針頭，這樣也可能導(dǎo)致合成的失??；(6)在箱體內(nèi)供入的氬氣，迅速排出空氣，保持濕度要求。在合成中，需低速均勻的供入氬氣，補(bǔ)充泄漏的氬氣，維持低濕度。在合成中啟動真空系統(tǒng)進(jìn)行抽液時(shí)，也會將箱內(nèi)的氬氣大量抽走，使箱體內(nèi)形成負(fù)壓，而導(dǎo)致空氣的泄入，使?jié)穸壬撸@會嚴(yán)重影響合成反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)中斷。如滿足氬氣的供應(yīng)，在不抽真空時(shí)，這一供入量又遠(yuǎn)大于需求量，這樣導(dǎo)致了氬氣的大量浪費(fèi)，使成本升高；(7)箱體氬氣的供入管路出口是一個(gè)直徑小于1厘米的圓孔，導(dǎo)致了箱內(nèi)氬氣濃度分布不均勻，這對合成環(huán)境的維持是不利的；(8)廢液桶收集的廢液，每次合成完畢后，需將廢液桶從機(jī)器上取下，倒掉廢液，這樣操作既不方便又不安全(Mermadean Oligodeoxyribondcleotide synthesizer forhigh throughput oligonvcleotide production in dual 96-well plates.Genome Re-search，Vol.8，741-747，1998)。綜上所述，該合成儀存在(1)合成量低(96種)，(2)合成率低(99.5％)，(3)效率低(15小時(shí))，(4)一次合格率低(90％)等無法克服的問題。
本實(shí)用新型正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種高通量合成、高效率、高合成率、高合格率的固相合成儀。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)特別之處在于在上箱體、中箱體、下箱體中構(gòu)成多通道液壓加液系統(tǒng)、同步加液系統(tǒng)、瓶氬系統(tǒng)、信號傳送系統(tǒng)、氣流控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。1.在上箱體上由2個(gè)合成盤增加到8個(gè)合成盤，合成板置于托盤上，放置、取下方便，不費(fèi)時(shí)。每次合成量可由96種提高到768種，實(shí)現(xiàn)高通量合成。2.將原來1根針頭給96個(gè)孔“單通道加液”設(shè)計(jì)為24根針頭的“多通道液壓加液系統(tǒng)”，即每一種試劑的容器通過多根管路跟多個(gè)針頭相連接，每個(gè)管路上設(shè)置電磁閥進(jìn)行控制，同時(shí)給多孔加試劑。實(shí)現(xiàn)了高效率合成，每次合成時(shí)間可由原來的96種耗時(shí)15小時(shí)縮短到合成768種用時(shí)11小時(shí)。3.采用“同步加液系統(tǒng)”使相鄰兩排針頭在短時(shí)間內(nèi)分別兩次對一個(gè)孔加不同的試劑，避免了原來兩根針對同一個(gè)合成孔加液時(shí)產(chǎn)生的毛細(xì)效應(yīng)和液滴間的污染，實(shí)現(xiàn)了高合成率，每步連結(jié)反應(yīng)的合成率可由99.5％上升到99.95％。4.在上箱體的支架上設(shè)有1個(gè)瓶氬系統(tǒng)，由瓶氬輸氣腔、輸氣閥門、微壓計(jì)和壓力平衡管構(gòu)成，該平衡管調(diào)節(jié)2-13個(gè)輸氣閥門出口壓力平衡，試劑瓶內(nèi)氬氣壓力。5.將原來的托盤四向移動設(shè)計(jì)為雙向移動，提高了加液針尖頭與合成孔之間定位的精確度，從而避免液滴濺出污染其它合成孔的合成。實(shí)現(xiàn)了高合格率，每次合成的一次合格率由90％上升到99.9％。6.在中箱體內(nèi)所設(shè)計(jì)的廢液槽邊的刮板，在針頭加液前刮干凈針頭上的液滴，不但使加液定量準(zhǔn)確，還不因液滴滴在其它合成孔內(nèi)造成污染及合成的大面積失敗。7.控制中箱體內(nèi)氬氣流量的速度、維持箱內(nèi)濕度是通過“氣流控制系統(tǒng)”中的管路根據(jù)箱內(nèi)氬氣的濃度，由電腦及電磁閥控制向中箱體內(nèi)供應(yīng)和排出氬氣。管路上一排氣孔，使進(jìn)出氬氣密度均勻。8.真空系統(tǒng)是由電磁閥控制真空泵開啟和關(guān)閉，對合成板給負(fù)壓，以抽出廢液。并將原來每次合成完畢后，都要取下的廢液桶，設(shè)計(jì)為固定密閉的廢液箱，每個(gè)廢液箱下部都有1個(gè)閥門出口通入廢液管中，每個(gè)廢液箱的頂部分別有通中箱體內(nèi)合成板廢液槽的廢液管路和接真空泵的管路。合成時(shí)，關(guān)閉排液管道閥門和氣壓平衡閥門，使廢液箱內(nèi)密閉，從而使儀器的真空系統(tǒng)生效。合成結(jié)束后，打開排液管道閥門和氣壓平衡閥門，即可方便的排走廢液。
本設(shè)計(jì)的還有信號傳送系統(tǒng)控制信號的傳送是由電腦的程序控制向PC機(jī)給電磁閥發(fā)出命令，讓針頭定時(shí)加液電腦程序還控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動托盤移動。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.高通量合成每次合成量可由96種提高到768種。由1個(gè)合成盤增加到8個(gè)合成盤，合成板置于托盤上，放置、取下方便，不費(fèi)時(shí)。
2.高效率合成“多通道液壓加液系統(tǒng)”，使每次合成時(shí)間可由原來的96種耗時(shí)15小時(shí)縮短到合成768種用時(shí)11小時(shí)。
3.高合成率“同步加液系統(tǒng)”使每步連結(jié)反應(yīng)的合成率可由99.5％上升到99.95％。
4.高合格率“雙向定位”精確度高，使每次合成的一次合格率由90％上升到99.9％。
5.所設(shè)計(jì)的廢液槽邊的刮板，在針頭加液前刮干凈針頭上的液滴，不但使加液定量準(zhǔn)確，還不因液滴滴在其它合成孔內(nèi)造成污染及合成的大面積失敗。
6.“氣流控制系統(tǒng)”控制中箱體內(nèi)氬氣均勻流量、維持箱內(nèi)濕度，節(jié)約成本，保證合成質(zhì)量。
以下是本實(shí)用新型的附圖圖面說明


圖1是本實(shí)用新型的主視示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的俯視示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的右視示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的左視示意圖。
圖5是本實(shí)用新型的后視示意圖。
圖6是本實(shí)用新型下箱體主視展示示意圖。
圖7是本實(shí)用新型中箱體內(nèi)托盤、廢液槽的俯視示意圖。
圖8是本實(shí)用新型合成盤與合成板的主視剖面示意圖。
圖9是本實(shí)用新型廢液槽的主視示意圖。
圖10是本實(shí)用新型托架的主視示意圖。
圖11是本實(shí)用新型瓶口固定器的半剖視圖。
圖12是本實(shí)用新型插管盤俯視圖。
圖13是本實(shí)用新型氬氣進(jìn)氣管、出氣管的示意圖。
圖14是本實(shí)用新型工作原理圖。
本實(shí)用新型以下將結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖作進(jìn)一步詳述實(shí)施例一種固相合成儀，其特別之處在于由上箱體〔1〕、中箱體〔2〕和下箱體〔3〕構(gòu)成1.上箱體邊緣設(shè)有支架〔4〕，沿支架用螺釘〔5〕固定上2-13個(gè)瓶口固定器〔6〕，固定器由插管盤〔7〕、試劑瓶螺旋絲口及瓶口墊片〔8〕構(gòu)成，插管盤上有24個(gè)管孔〔9〕和1個(gè)進(jìn)氣管孔〔10〕，試劑瓶〔11〕掛在固定器的螺旋絲口上。試劑瓶下部放在托架〔12〕上，托架由軟墊〔13〕，絲桿〔14〕、調(diào)節(jié)旋紐〔15〕和底座〔16〕、手把〔17〕構(gòu)成，用螺絲固定在上箱體上。在上箱體的支架上設(shè)有1組箱氬氣體流量計(jì)〔18〕，用流量調(diào)節(jié)旋紐〔19〕調(diào)節(jié)氬氣在中箱體內(nèi)的進(jìn)氣量。在上箱體的支架上設(shè)有1個(gè)瓶氬系統(tǒng)，由1個(gè)瓶氬輸氣腔〔20〕、2-13個(gè)輸氣閥門〔21〕、微壓計(jì)表〔22〕和壓力平衡管〔23〕，控制2-13個(gè)閥門出口壓力平衡。在上箱體中間設(shè)有1個(gè)多通道液壓加液系統(tǒng)，由試劑瓶〔11〕通過管路〔24〕與每根管路尾端針頭相連接〔25〕，24×13根針頭安裝在掛板〔26〕上，所有管路上設(shè)置有電磁閥〔27〕控制加試劑。在上箱體上設(shè)有合成觀察窗〔28〕。
2.中箱體外側(cè)固定架〔29〕上設(shè)有計(jì)算機(jī)終端顯示屏〔30〕，在中箱體中部設(shè)有計(jì)算機(jī)鍵盤〔31〕和活動臺面〔32〕。在中箱體內(nèi)部設(shè)有托盤〔33〕，在托盤上用卡子〔34〕卡住合成板〔35〕，合成板上放置8個(gè)合成盤〔36〕，加墊片〔37〕和壓條〔38〕密閉，每個(gè)合成盤上有8排12列孔〔39〕，每個(gè)孔上部呈圓柱形，下部呈圓錐形，尾部開口，過濾片〔40〕放在圓錐上，每個(gè)合成盤與合成板之間留有空間，板下有真空及廢液抽出管路〔41〕。托盤安置在兩根滑軌〔42〕上，移動平臺底部中間步進(jìn)電機(jī)〔43〕，帶動移動平臺沿絲扛〔44〕前后移動。在托盤上還設(shè)有1個(gè)廢液槽〔45〕，廢液槽的近合成板側(cè)設(shè)有1刮板〔46〕，在加液前刮去針頭上多余液滴。在中箱體內(nèi)的箱體氬氣濃度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)有氬氣進(jìn)氣管〔47〕和出氣管〔48〕，管路上有一排小氣孔〔49〕，上箱體的流量計(jì)通過電磁閥〔50〕經(jīng)進(jìn)氣管路控制給中箱體內(nèi)部提供氬氣的流量。在中箱體設(shè)有1個(gè)門〔51〕，由2-6個(gè)門栓〔52〕固定。
3.下箱體柜門〔53〕內(nèi)設(shè)有電腦主機(jī)〔54〕，控制PC機(jī)〔55〕給電磁閥〔27〕發(fā)出命令和控制步進(jìn)電機(jī)〔43〕驅(qū)動托盤〔33〕移動，還設(shè)有電源總開關(guān)〔56〕和穩(wěn)壓器〔57〕。在下箱體內(nèi)設(shè)有2-9個(gè)密閉廢液箱〔58〕，每個(gè)廢液箱下部都有1個(gè)閥門〔59〕出口通入廢液管〔60〕中，每個(gè)廢液箱的頂部分別有通中箱體內(nèi)合成板、廢液槽的廢液管路〔41〕和接真空泵〔61〕的管路〔62〕。在下箱體內(nèi)設(shè)有2-8個(gè)真空泵〔63〕，由1組電磁閥〔64〕控制液壓系統(tǒng)的壓力，其余的控制真空泵的啟動與關(guān)閉，真空表〔65〕可直接觀察到真空度。在下箱體的柜門上設(shè)有散熱風(fēng)扇〔66〕，柜門有門把手〔67〕。
4.控制信號系統(tǒng)的信號傳送是由電腦的程序控制向PC機(jī)給電磁閥發(fā)出命令，讓針頭定時(shí)加液電腦程序還控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動托盤移動；5.氣流控制系統(tǒng)由箱用氬氣通過流量計(jì)在電磁閥的控制下向中箱體內(nèi)供給氬氣；瓶氬系統(tǒng)的瓶用氬氣通過瓶氬腔向試劑瓶供給氬氣；6.真空系統(tǒng)是由電磁閥控制真空泵開啟和關(guān)閉，對合成板給負(fù)壓，以抽出廢液。
上述零部件組成了多通道液壓加液系統(tǒng)〔68〕、同步加液系統(tǒng)〔69〕、瓶氬系統(tǒng)〔70〕、氣流控制系統(tǒng)〔71〕、信號傳送系統(tǒng)〔72〕和真空系統(tǒng)〔73〕.
本實(shí)用新型用于各種鏈長，各種序列及各種修飾的寡聚核苷酸和多肽等固相的合成。
權(quán)利要求1.一種固相合成儀，其特征在于由上箱體〔1〕、中箱體〔2〕和下箱體〔3〕構(gòu)成1.1在上箱體上邊緣設(shè)有支架〔4〕，沿支架用螺釘〔5〕固定上2-13個(gè)瓶口固定器〔6〕，1.2固定器由插管盤〔7〕、試劑瓶螺旋絲口和瓶口墊片〔8〕構(gòu)成，插管盤上有24個(gè)管孔〔9〕和1個(gè)進(jìn)氣管孔〔10〕，試劑瓶〔11〕掛在固定器的螺旋絲口上，1.3試劑瓶下部放在托架〔12〕上，托架由軟墊〔13〕，絲桿〔14〕、調(diào)節(jié)旋紐〔15〕和底座〔16〕、手把〔17〕構(gòu)成，用螺絲固定在上箱體上；1.4在上箱體的支架上設(shè)有1組箱氬氣體流量計(jì)〔18〕，用流量調(diào)節(jié)旋紐〔19〕調(diào)節(jié)氬氣在中箱體內(nèi)的進(jìn)氣量；1.5在上箱體的支架上設(shè)有1個(gè)瓶氬系統(tǒng)，由1個(gè)瓶氬輸氣腔〔20〕、2-13個(gè)輸氣閥門〔21〕、微壓計(jì)〔22〕和壓力平衡管〔23〕，控制2-13個(gè)閥門出口壓力平衡；1.6在上箱體中間設(shè)有1個(gè)多通道液壓加液系統(tǒng)，由試劑瓶〔11〕通過管路〔24〕與每根管路尾端針頭〔25〕相連接，24×13根針頭安裝在掛板〔26〕上，所有管路上設(shè)置有電磁閥〔27〕控制加試劑；1.7在上箱體上設(shè)有合成觀察窗〔28〕；2.1在中箱體〔3〕外側(cè)固定架〔29〕上設(shè)有計(jì)算機(jī)終端顯示屏〔30〕，在中箱體中部設(shè)有計(jì)算機(jī)鍵盤〔31〕和活動臺面〔32〕；2.2在中箱體內(nèi)部設(shè)有托盤〔33〕，在托盤上用卡子〔34〕卡住合成板〔35〕，合成板上放置2-8個(gè)合成盤〔36〕，加墊片〔37〕和壓條〔38〕密閉，每個(gè)合成盤上有8排12列孔〔39〕，每個(gè)孔上部呈圓柱形，下部呈圓錐形，尾部開口，過濾片〔40〕放在圓錐上，每個(gè)合成盤與合成板之間留有空間，板下有真空及廢液抽出管路〔41〕；2.3托盤安置在兩根滑軌〔42〕上，移動平臺底部中間步進(jìn)電機(jī)〔43〕，帶動移動平臺沿絲扛〔44〕前后移動；2.4在托盤上還設(shè)有1個(gè)廢液槽〔45〕，廢液槽的近合成板側(cè)設(shè)有1刮板〔46〕，在加液前刮去針頭上多余液滴；2.5在中箱體內(nèi)的箱體氬氣濃度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)有氬氣進(jìn)氣管〔47〕和出氣管〔48〕，管路上有一排小氣孔〔49〕，上箱體的流量計(jì)通過電磁閥〔50〕經(jīng)進(jìn)氣管路控制給中箱體內(nèi)部提供氬氣的流量；2.6在中箱體設(shè)有1個(gè)門〔51〕，由2-6個(gè)門栓〔52〕固定；3.1在下箱體〔3〕，柜門〔53〕內(nèi)設(shè)有電腦主機(jī)〔54〕，控制PC機(jī)〔55〕給電磁閥〔27〕發(fā)出命令和控制步進(jìn)電機(jī)〔43〕驅(qū)動托盤〔33〕移動，還設(shè)有電源總開關(guān)〔56〕和穩(wěn)壓器〔57〕；3.2在下箱體內(nèi)設(shè)有2-9個(gè)密閉廢液箱〔58〕，每個(gè)廢液箱下部都有1個(gè)閥門〔59〕出口通入廢液管〔60〕中，每個(gè)廢液箱的頂部分別有通中箱體內(nèi)合成板、廢液槽的廢液管路〔41〕和接真空泵〔61〕的管路〔62〕；3.3在下箱體內(nèi)設(shè)有2-8個(gè)真空泵〔63〕，由1組電磁閥〔64〕控制液壓系統(tǒng)的壓力，其余的控制真空泵的啟動與關(guān)閉，真空表〔65〕可直接觀察到真空度；3.4在下箱體的柜門上設(shè)有散熱風(fēng)扇〔66〕，柜門有門把手〔67〕；4.1控制信號系統(tǒng)的信號傳送是由電腦的程序控制向PC機(jī)給電磁閥發(fā)出命令，讓針頭定時(shí)加液電腦程序還控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動托盤移動；4.2氣流系統(tǒng)的箱用氬氣通過流量計(jì)在電磁閥的控制下向中箱體內(nèi)供給氬氣；瓶氬系統(tǒng)的瓶用氬氣通過瓶氬腔向試劑瓶供給氬氣；4.3真空系統(tǒng)是由電磁閥控制真空泵開啟和關(guān)閉，對合成板給負(fù)壓，以抽出廢液。上述零部件組成了多通道液壓加液系統(tǒng)〔68〕、同步加液系統(tǒng)〔69〕、瓶氬系統(tǒng)〔70〕、氣流控制系統(tǒng)〔71〕、信號傳送系統(tǒng)〔72〕和真空系統(tǒng)〔73〕。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種固相合成的儀器，特別是用于各種鏈長，各種序列及各種修飾的寡聚核苷酸和多肽等固相的合成儀器。是由多通道液壓加液系統(tǒng)、同步加液系統(tǒng)、瓶氬系統(tǒng)、信號傳送系統(tǒng)、氣流控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)了高通量合成可由96種提高到768種；高效率合成每次合成時(shí)間可由原來的96種耗時(shí)15小時(shí)縮短到合成768種用時(shí)11小時(shí)；高合成率每步連結(jié)反應(yīng)的合成率可由99.5％上升到99.95％；高合格率由90％上升到99.9％。
文檔編號C07H21/00GK2614209SQ0222188
公開日2004年5月5日 申請日期2002年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月15日
發(fā)明者郝曉峰 申請人:成都法瑪基因科技有限公司