CN103282496A - 聚合酶连锁反应的温度设定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚合酶连锁反应的温度设定方法，其是将一装有混合液与DNA样品的试管置于一密闭壳体内，用一加热器将位于试管底部的混合液加热至变性温度，由于混合液会因温度梯度产生热对流，使混合液在对流过程中不断改变温度，聚合酶连锁反应即可随着混合液对流而循环进行。本发明可缩短聚合酶连锁反应所需的时间，且应用此方法的温度设定装置成本低廉。

Description

聚合酶连锁反应的温度设定方法及装置 技术领域
本发明与聚合酶连锁反应 (PCR)有关，特别是有关于一种聚合酶连锁反应的 温度设定方法及装置。 现有技术
聚合酶连锁反应 (PCR)用于扩增特定 DNA片段， 被广泛地应用在医学及生 物学的实验室。 此项技术一般由 20〜35个热循环组成， 每个循环包含以下三个 不同温度条件的步骤： 于 95°C下进行 DNA变性反应 (Denaturation；)、 于 55°C下 进行引子黏合反应 (Annealing)、 以及于 72°C下进行延展反应 (Extension)。一般聚 合酶连锁反应 (PCR)是在一热循环设备中进行， 该热循环设备通过调整一介质 (；包括气体、液体或固体;)的温度来改变毛细试管中整体混合液的温度， 来进行聚 合酶连锁反应。
然而， 传统的热循环设备在各步骤间的温度转换都需要相当时间， 才能改 变介质温度并使混合液与介质达到热平衡， 导致反应过程耗时冗长； 再者， 由 于传统的热循环设备必须用温控装置改变介质的温度， 导致热循环设备的价格 居高不下。 发明内容
本发明的主要目的是提供一种聚合酶连锁反应的温度设定方法， 其可缩短 聚合酶连锁反应所需的时间。
本发明的另一目的在于提供一种聚合酶连锁反应的温度设定装置， 其成本 低廉， 极具市场潜力。
为达到上述目的， 本发明所提供的一种聚合酶连锁反应的温度设定方法， 其特征在于包含有以下步骤： （a) 将一装有混合液与 DNA样品的试管置于一密 闭壳体内； （b) 用一加热器将位于所述试管底部的混合液加热至变性温度。
所述步骤 (b)的加热方式为热传导方式。
所述步骤 (b)的加热方式为热辐射方式。
所述变性温度在 90〜98°C。
本发明所提供的一种聚合酶连锁反应的温度设定装置， 用于设定一试管中 混合液的温度， 其特征在于所述温度设定装置包含有： 一密闭壳体； 一加热器， 位于所述密闭壳体内且用于加热位于所述试管底部的混合液。
所述加热器将位于所述试管底部的混合液加热至 90〜98°C。
所述加热器具有至少一容槽供容置所述试管底部， 且所述容槽具有一假想 轴线实质上垂直于一水平面。
所述容槽由所述加热器的侧面向内凹设呈半圆柱状。
所述容槽由所述加热器的顶面向下凹设而呈圆柱状。
还包含一绝热层覆盖于所述加热器的顶面，所述绝热层具有至少一镂空部， 所述镂空部的位置对应于所述加热器的容槽。
本发明利用加热器对试管底部的混合液加热， 使试管中的混合液因温度梯 度而产生热对流， 使混合液在对流过程中不断改变温度， 聚合酶连锁反应即可 随着混合液对流而循环进行。 由此， 可大幅缩短传统方法变换温度所需的时间。 而且， 应用此方法的温度设定装置结构简单， 成本低廉， 因此极具市场潜力。 附图说明
图 1 是本发明第一较佳实施例的剖视图
图 2 是本发明第一较佳实施例的局部立体图
图 3 是本发明第二较佳实施例的局部立体图 本发明最佳实施方式
为了详细说明本发明的结构、 特点及功效， 现举以下二较佳实施例并配合 附图说明如下。
如图 1及图 2所示， 为本发明第一较佳实施例所提供的聚合酶连锁反应的 温度设定装置 10， 其用于设定复数个试管 T中混合液的温度， 温度设定装置 10 由一密闭壳体 20、 一加热器 30以及一绝热层 40组成。
密闭壳体 20具有一上盖 21、 一下盖 23以及一由上盖 21与下盖 23共同界 定出的容置空间 25， 用于容置多个试管 T。 密闭壳体 20可隔绝外界气流， 避免 外界气流影响密闭壳体 20内的温度。
加热器 30设于密闭壳体 20中， 由具有良好热传导性的金属制成， 加热器 30具有复数个由加热器 30的侧面向内凹设的半圆柱状容槽 31， 以容置各个试 管 Τ的底部， 且各容槽 31具有一假想轴线 32垂直或约垂直于一水平面。 加热 器 30可依需要设定其温度大约为 90〜98°C， 并通过热传导加热位于试管 T底 部的混合液至变性温度 (denaturing temperature)。
绝热层 40覆盖在加热器 30的顶面， 绝热层 40具有复数个镂空部 41， 其 位置分别对应于加热器 30的各个容槽 31， 以供试管 T穿入。 绝热层 40可阻绝 加热器 30的热能， 使位于绝热层 40上方的试管 T内的混合液温度不致受加热 器 30影响。
实际操作该装置时， 可将复数个装有混合液 (； mixture)与 DNA样品的试管 T 放置于一固定架 C (此为习知技术， 容不赘述)上， 使各个试管 T穿过绝热层 40 的镂空部 41而使其底端容置于加热器 30的容槽 31中， 加热器 30可将试管 T 底部的混合液加热至变性温度， 通常为 90〜98°C， 在本实施例中为约 95°C， 如 此， 试管 T中混合液会因温度梯度而产生热对流， 使位于底部的混合液向上流 动并逐渐降温。 详而言之， 一开始加热时， 试管 τ中混和液的液面温度约等同 于室温 （约 25 °C )， 随着试管 T底部的混合液加热， 使混合液开始因温度梯度 而产生热对流， 混合液的液面温度也会逐渐上升， 此时， 试管 T中的混合液会 有一段恰处于引子的黏合温度（如 55°C；)， 在此即可进行引子的黏合， 并且， 试 管 T中的混合液也会有另一段因温度梯度而处于引子进行延展反应的温度 （约 72°C )， 在此即可进行延展反应， 而当混合液继续向下对流至试管 T底部时， 温 度到达 95°C，即可再次进行变性反应，如此不断循环，达到快速地复制特定 DNA 片段以供检测用的目的。 当然， 随着不断的热循环， 混合液的液面温度会逐渐 升高至 55°C以上，超过引子的黏合温度，但事实上，早在温度升高至 55°C以前， 混合液对流循环次数已足够使聚合酶连锁反应完成。 由此， 可大幅缩短传统方 法变换温度所需的时间， 且应用此方法的温度设定装置结构简单， 制造成本低 廉， 极具市场潜力。
在本发明中， 前述的混合液包含有缓冲溶液 (； buffer)、碱基对 (； dNTPs；)、 聚合 酉每 (Taq polymerase)及弓 |子 (primers)。
依据本发明的精神， 前述实施例中加热器的结构可加以变化。如图 3所示， 为本发明第二较佳实施例所提供的温度设定装置， 其中， 加热器 50 的容槽 51 由加热器 50的顶面向下凹设而呈圆柱状。 事实上， 加热器的加热方式除了前述 的热传导方式之外， 也可根据需要变化为以热辐射的方式对混合液进行加热， 例如通过微波方式进行加热。
在此， 需补充说明的是， 加热器的容槽的数目， 可根据需要设一个或一个 以上， 与其对应的绝热层的镂空部的数目也相同。
本发明在前述实施例中所揭示的构成组件， 仅为举例说明， 并不能用来限 制本案的专利范围， 其它等效组件的替代或变化， 均应被涵盖在本案的专利保 护范围内。

Claims (10)

  1. 权利要求
    1、 一种聚合酶连锁反应的温度设定方法， 其特征在于包含有以下步骤：
    (a) 将一装有混合液与 DNA样品的试管置于一密闭壳体内；
    (b) 用一加热器将位于所述试管底部的混合液加热至变性温度。
  2. 2、 如权利要求 1所述聚合酶连锁反应的温度设定方法， 其特征在于： 所述 步骤 (b)的加热方式为热传导方式。
  3. 3、 如权利要求 1所述聚合酶连锁反应的温度设定方法， 其特征在于： 所述 步骤 (b)的加热方式为热辐射方式。
  4. 4、 如权利要求 1所述聚合酶连锁反应的温度设定方法， 其特征在于： 所述 变性温度在 90〜98°C。
  5. 5、一种聚合酶连锁反应的温度设定装置，用于设定一试管中混合液的温度， 其特征在于所述温度设定装置包含有：
    一密闭壳体；
    一加热器， 位于所述密闭壳体内且用于加热位于所述试管底部的混合液。
  6. 6、 如权利要求 5所述聚合酶连锁反应的温度设定装置， 其特征在于： 所述 加热器将位于所述试管底部的混合液加热至 90〜98°C。
  7. 7、 如权利要求 5所述聚合酶连锁反应的温度设定装置， 其特征在于： 所述 加热器具有至少一容槽供容置所述试管底部， 且所述容槽具有一假想轴线实质 上垂直于一水平面。
  8. 8、 如权利要求 7所述聚合酶连锁反应的温度设定装置， 其特征在于： 所述 容槽由所述加热器的侧面向内凹设呈半圆柱状。
  9. 9、 如权利要求 7所述聚合酶连锁反应的温度设定装置， 其特征在于： 所述 容槽由所述加热器的顶面向下凹设而呈圆柱状。
  10. 10、 如权利要求 7所述聚合酶连锁反应的温度设定装置， 其特征在于： 还 包含一绝热层覆盖于所述加热器的顶面， 所述绝热层具有至少一镂空部， 所述 镂空部的位置对应于所述加热器的容槽。
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