CN103352002A - 基因扩增及基因检测一体化系统 - Google Patents
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Abstract
所属的技术领域：生物仪器本发明公开了一种基因扩增及基因检测一体化系统，包括一个基因扩增仪和一个快速电泳仪。该基因扩增及基因检测一体化系统通过一个一体化的耗材结构连接，并通过一个简单的阀门结构实现自动化反应。该体系避免了通过大型的机械手装置来实现基因扩增与基因检测反应的自动化，仅通过一个简单的耗材就实现了反应的一体化和自动化。该体系的仪器部分无须添加特殊功能，因此可以通过功能的简单化实现其小型化。综上所述，本发明可实现基因扩增检测一体化体系的一体化、自动化小型化。
Description
技术领域
本发明涉及生物医药实验仪器，特别涉及一种基因扩增和基因检测体系。
背景技术
基因扩增和基因检测一体化仪器在市场上较为常见的为荧光定量PCR仪，在基因扩增过程中进行实时的荧光检测。但该检测只能对基因的浓度进行评估，而无法知道基因的长度和序列等具体信息。基因的长度、浓度可通过电泳的方式进行检测，基因的序列也可以通过毛细管电泳的方式进行检测。
基因扩增仪可以通过不同原理的热循环仪来实现。市场上比较常见的包括半导体TE片型、空气浴型、热陶瓷片加热型等。同时，基因扩增还可以使用恒温扩增的方法，也就是通过恒温金属浴等仪器来实现。基因扩增反应通常在一次性反应试管耗材中进行。
电泳仪在市场上比较常见的是凝胶成像系统，包括电泳槽、电源、照相系统等等。需要实验人员在实验前预先制备凝胶。再在基因扩增反应后将样品加入电泳槽中的凝胶孔内。整体时间需要约2小时以上。为了提高凝胶电泳的效率，市场上还出现了一种预制胶(即预先制备好进行出售的电泳胶耗材)。也就是无需在实验前自行准备凝胶，只需在基因扩增结束后把样品加入预制胶的加样槽中。通过优化预制胶的反应条件，电泳时间最短可缩短到5分钟。市场上还有一种自动加样的毛细电泳预制胶，只需将基因扩增的样品放在反应架上，然后会有机械手结构自动将样品打入毛细电泳预制胶中，并自动读取读数。
到目前为止，市场上还没有出现任何一种将基因扩增与电泳方式基因检测集成为一体，实现自动化的体系。
发明内容：
本发明的目的在于发明一种基因扩增和基因检测一体化仪器，实现将基因扩增与电泳模式的基因检测一体化、自动化的结果。本发明的特点之一是通过简单的耗材和阀门连通结构来实现基因扩增与基因检测仪器的一体化、自动化。避免了较为大型、复杂、昂贵的机械手加样结构。本发明不仅适用于检测基因长度和浓度的普通电泳，实现基因检测和基因扩增的一体化，还可以将原有在PCR仪和测序仪上分别完成的基因测序反应集成在一个体系，实现基因测序的自动化、集成化。
本发明的技术方案如下：
一种基因扩增及基因检测一体化系统，包括一个基因扩增仪和一个快速电泳仪。该两部分功能的仪器通过一个基因扩增及基因检测一体化的耗材连通为一个一体化系统。其中：基因扩增仪和快速电泳仪集成在一个一体化设备上。基因扩增及基因检测一体化耗材是由一组用于基因扩增反应的试管以及用于快速电泳的预制胶构成。基因扩增反应试管与快速电泳预制胶之间通过带有阀门的管道连通。带有阀门的管道在基因扩增反应阶段为关闭状态；在基因扩增反应结束后，阀门可打开连通基因扩增反应试管与电泳加样槽，并通过一个阀门推进装置将扩增反应液推入电泳加样槽中。通过对基因扩增及基因检测一体化系统中一体化耗材的阀门自动化控制，可以实现基因扩增及基因检测的自动化。
本发明通过一个简单的一体化耗材实现了基因扩增及基因检测一体化的目标。
1，基因扩增反应的一次性反应试管耗材与电泳中的预制胶耗材都是实验室成熟的技术。本发明通过一个简单的阀门结构即把此两种耗材连接起来，形成一个一体化耗材。该一体化耗材在基因扩增反应过程中阀门关闭，待反应结束后，阀门打开贯通两部分反应室，把基因扩增反应样品的一部分靠阀门的推动流到电泳加样槽内。此时，把阀门关闭，电泳槽内样品在电场作用下移动至凝胶中，并可通过光学检测或成像系统读出基因片段长度及浓度的信息，完成基因检测的反应。
2，本发明中对于阀门的控制仅需要在小范围内实现二维机械传动即可，所需要的机械结构十分简单，属于成熟技术，较易实现。本发明中实施实例1中描述的样品有8个，由于阀门和管道结构可使用软性毛细管连接，因此有可能将几排PCR样品同时导出到电泳反应槽中，可以较为简单的扩展为16孔、32孔、96孔等样品数量。
综上所述，本发明通过对基因扩增及基因检测一体化系统中一体化耗材的阀门自动化控制以及基因扩增和快速电泳基因检测仪器功能的一体化整合，实现了基因扩增及基因检测的自动化。
附图说明：
图1是实施例1的基因扩增及基因检测一体化耗材的纵向剖视图。
图2是实施例1的基因扩增及基因检测一体化耗材的横向平面图。
图3是实施例1的基因扩增及基因检测一体化耗材的结构示意图。
图3中：
1-电泳预制胶 2-凝胶槽道 3-阀门结构 4-基因扩增反应试管耗材
具体实施方式：
下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：
本实施例1描述的是一个基因扩增及快速电泳一体化系统。该系统通过一体化耗材来连通。如图1、2、3所示，基因扩增反应试管与快速电泳预制胶通过一个较为简单的阀门管道结构连通。其中，阀门管道结构是借助液体压强原理，当阀门打开时，液面高、压强大的一边(基因扩增反应试管)会流向液面低的一边(管道及电泳加样槽)，直到达到水平为止。与此同时，为了避免电泳槽中的缓冲液体回流到管道及基因扩增反应管中，可在电泳槽与阀门连接口处设置一个单向小流动门：推动管道上游阀门可将小流动门打开，连通电泳槽与管道，并可将反应液打入电泳槽的加样槽中。电泳加样槽上端与空气连通。在电泳加样中还有一问题，就是如何将电泳的上样缓冲液与基因扩增样品混合。这一步骤往往需要人工操作来解决。在本实施例1中，可将电泳上样缓冲液放置在阀门靠近电泳槽的一侧，当基因反应液注入时，两种液体接触，然后将阀门关闭，两种液体可以在一定时间内通过液体分子的扩散自由混合。然后再用阀门推动将混合液注入电泳加样槽中去。阀门在推动过程中，阀门推动导轨槽上方有与空气间密封装置，避免液体流出。本实施例通过一个阀门管道实现了基因扩增及快速电泳的一体化、自动化、集成化。
实施例2：
除了基因扩增与快速电泳一体化的应用外，本发明还可以应用到基因扩增与基因测序一体化系统中。在本实施例2中，基因扩增仪可同时实现基因扩增及测序标记反应。基因扩增产物经过某种自动化纯化装置后可通过实施例1中描述的阀门结构推入到另一组反应管中，在该组反应试管中进行测序标记反应。反应结束后，再通过实施例1中所描述的阀门装置打入到毛细电泳反应室中，在毛细电泳反应室中进行测序反应。通过两个阀门管道装置实现了基因扩增仪上的基因扩增反应试管与测序反应试管见的连通，以及测序反应试管与毛细电泳装置间的连通。通过以上装置的连通，可以实现基因扩增及基因测序的一体化、自动化、集成化。
上述实施例和附图只是本发明的举例，并非用于限定本发明，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明的保护范围视权利要求范围所界定。
Claims (6)
1.一种基因扩增及基因检测一体化系统，包括一个基因扩增仪和一个快速电泳仪或毛细电泳仪。该两部分功能的仪器通过一个基因扩增及基因检测一体化的耗材连通为一个一体化系统。
2.如权利要求1所述的基因扩增及基因检测一体化系统，其特征在于：基因扩增仪和快速电泳仪或毛细电泳仪集成在一个一体化设备上。
3.如权利要求1所述的基因扩增及基因检测一体化系统，其特征在于：基因扩增及基因检测一体化耗材是由一组放置在基因扩增仪上的反应的试管以及用于快速电泳或毛细电泳仪的预制胶构成。
4.如权利要求3所述的基因扩增及基因检测一体化耗材，其特征在于：基因扩增仪上的反应试管与快速电泳或毛细电泳仪预制胶之间通过带有阀门的管道连通。
5.如权利要求4所述的基因扩增及基因检测一体化耗材，其特征在于：带有阀门的管道在基因扩增反应阶段为关闭状态；在基因扩增反应结束后，阀门可打开连通基因扩增仪上的反应试管与电泳加样槽，并通过一个阀门推进装置将扩增反应液推入电泳加样槽中。
6.如权利要求1所述的基因扩增及基因检测一体化系统，其特征在于：通过对基因扩增及基因检测一体化系统中一体化耗材的阀门自动化控制，可以实现基因扩增及基因检测的自动化。
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