CN103614291A

CN103614291A - 全自动荧光定量基因扩增仪

Info

Publication number: CN103614291A
Application number: CN201310567772.9A
Authority: CN
Inventors: 戴小波; 曾朱君; 陈锦文; 唐文志
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明公开并提供了一种使用方便、能连续性工作而工作效率高且检测精准度高的全自动荧光定量基因扩增仪。该全自动荧光定量基因扩增仪包括箱体、位于所述箱体的样品架分配室内的样品架分配装置和由不导热材料隔开的至少两个扩增室及样品架输出室、与所述样品架分配室相通的样品架输送室和样品架回收室，所述样品架输送室内设置样品架输送通道及样品架输送装置，所述样品架输出室内设置样品架排出装置，所述样品架输送装置将所述样品架输送到所述样品架分配装置上，所述样品架分配装置将检测后的所述样品架从所述扩增室内取出送到所述样品架输出室，再由所述样品架排出装置将所述样品架送入所述样品架回收室内。本发明可广泛应用于基因扩增仪领域。

Description

全自动荧光定量基因扩增仪

技术领域

本发明涉及一种全自动荧光定量基因扩增仪。

背景技术

聚合酶链反应(PCR)是80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术。它具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点；能在一个试管内将所要研究的目的基因或某一 DNA 片段于数小时内扩增至十万乃至百万倍 , 使肉眼能直接观察和判断；可从一根毛发、一滴血、甚至一个细胞中扩增出足量的 DNA供分析研究和检测鉴定。PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物,PCR 由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成：①模板DNA的变性：模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；②模板DNA与引物的退火 ( 复性 )：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至 55℃左右，引物与模板 DNA 单链的互补序列配对结合；③引物的延伸：DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板 DNA链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程，就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。

现有技术中,实时荧光定量基因扩增仪是指在反应体系中加入目的基因的探针，基因扩增过程中，根据目标基因的表达量多少，探针可发荧光，实时荧光定量基因扩增仪通过检测荧光表达量来记录基因表达量，从而达到了同时定量检测基因表达量，不需要电泳辅助。目前，现有的基因扩增仪一般为一个扩增室，该扩增室可以放置 96孔板或48孔板，优点是可以测试的样本容量大，但工作时需要通过手工方式把扩增管和样品架放入扩增室，启动仪器后仪器开始进行基因扩增，扩增完成后需要仪器停止工作，再通过手工方式把扩增后的扩增管和样品架从扩增室取出，如此反复循环工作，仪器不仅不能连续工作，导致工作效率底，因此，临床一般需要把所有标本集合起来批量处理，使用不太方便，而且，这种96孔板或48孔板结构的基因扩增仪，由于扩增仪的核心部件变温装置面积大，常导致变温装置的中心部位与边缘部位存在明显温度差异，导致不同部位的样品扩增效果存在差异，即变温装置温度的位置差异，同时，荧光定量时由于焦距或荧光检测时间的差异也存在位置差异，因此荧光定量也存在位置差异，这种差异容易影响到检测的结果而漏诊或误诊，这就存在着一定的不足之处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种使用方便、能连续性工作而工作效率高且检测精准度高的全自动荧光定量基因扩增仪。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括箱体、位于所述箱体的样品架分配室内的样品架分配装置和由不导热材料隔开的至少两个扩增室以及荧光检测装置，所述扩增室内均独立设置有热盖和温度循环装置，所述样品架分配装置接收外部的样品架后根据实际情况分配到不同的所述扩增室内进行基因扩增和荧光检测。

进一步的，所述全自动荧光定量基因扩增仪还包括与所述样品架分配室相通的样品架输送室和样品架回收室，所述样品架输送室内设置样品架输送通道及样品架输送装置，所述样品架分配室内还设置有样品架输出室，所述样品架输出室内设置样品架排出装置，所述样品架输送装置将所述样品架输送到所述样品架分配装置上，所述样品架分配装置将检测后的所述样品架从所述扩增室内取出送到所述样品架分配室，再由所述样品架排出装置将所述样品架送入所述样品架回收室内。

进一步的，所述样品架分配装置为三维运动部件，所述样品架分配装置包括横向传动电机、横向丝杆、横向轴承座、滑动平台、纵向传动电机、纵向丝杆、纵向轴承座、纵向滑动块以及升降液压气缸，所述横向传动电机通过所述横向丝杆与所述横向轴承座相连接，所述滑动平台设置在所述横向丝杆上与其螺纹配合，所述滑动平台与所述导轨滑动配合，所述纵向传动电机、所述纵向丝杆、所述纵向轴承座、所述纵向滑动块均设置在所述滑动平台上，所述纵向传动电机通过所述纵向丝杆与所述纵向轴承座相连接，所述纵向滑动块设置在所述纵向丝杆上与其螺纹配合，且所述纵向滑动块与所述滑动平台上的平台导轨滑动配合，所述升降液压气缸设置在所述纵向滑动块上，所述样品架包括内侧板和通过横板和连接板与所述内侧板相连接的外侧板，所述横板上设置有多个扩增管放置孔，所述外侧板上设置有与所述升降液压气缸的活塞杆相适配的样品架传送孔。

进一步的，所述滑动平台上还设置有位于所述纵向丝杆两侧的侧挡板，两个所述侧挡板形成中间让位槽且具有支撑所述样品架的台阶结构，所述外侧板略高于所述内侧板，所述外侧板与所述扩增室的开口形成密封。

进一步的，所述荧光检测装置为顶部检测或侧部检测或底部检测。

进一步的，所述温度循环装置为半导体加热制冷装置或空气式加热制冷装置或压缩机式加热制冷装置。

进一步的，所述温度循环装置为半导体加热制冷装置，所述温度循环装置包括从上到下依次设置的金属温块、半导体制冷器、散热器、散热风扇以及温度循环升降装置，所述金属温块上设置有与所述扩增管相适配的扩增管配合孔。

本发明的有益效果是：由于本发明所述全自动荧光定量基因扩增仪包括箱体、位于所述箱体的样品架分配室内的样品架分配装置和由不导热材料隔开的至少两个扩增室以及荧光检测装置，所述扩增室内均独立设置有热盖和温度循环装置，所述样品架分配装置接收外部的样品架后根据实际情况分配到不同的所述扩增室内进行基因扩增和荧光检测，通过这样的结构，可进行样品架的全自动送料，工作工程中，无需等待把所有标本集合起来批量处理而使用方便，同时，可分批次在不同的所述扩增室内进行基因扩增和荧光检测，重要的是，独立的温度循环装置和荧光检测装置的面积小，能有效降低温度和荧光位置的差异性，所以本发明使用方便、能连续性工作而工作效率高且检测精准度高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明扩增室的剖视图；

图3是本发明样品架分配装置的结构示意图；

图4是本发明样品架输送装置的结构示意图；

图5是本发明样品架的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明包括箱体1，所述箱体1分为样品架输送室2、样品架分配室3和样品架回收室4，所述样品架输送室2内设置有样品架输送通道20及位于所述样品架输送通道20内的样品架横向输送装置21和样品架纵向输送装置22，所述样品架分配室3内设置有样品架传送装置30和由不导热材料隔开的至少两个扩增室31以及荧光检测装置，所述荧光检测装置用于定量检测标本实时荧光强度，所述荧光检测装置包括激发光源和与所述激发光源相适配的检测器，所述激发光源可以是为卤钨灯光源或氩离子激光器或发光二极管光源，所述激发光源可根据需要设置在所述箱体1内，所述检测器为CCD检测器或PMT检测器，所述检测器可以为顶部检测方式或侧部检测方式或底部检测方式，本实施例中采用顶部扫描的方式进行说明，所述样品架分配室3与所述样品架输送室2之间还设置有分配室进样口39，所述样品架分配室3与所述样品架回收室4之间设置有样品架出样口40，所述分配室进样口39和所述样品架出样口40还可根据需要设置闸门，以对所述样品架分配室3进行密封，所述扩增室31的数量根据实际情况设置，本发明中设置有10个所述扩增室31，所述扩增室31内均设置有用于对扩增管施加预热105度的恒温压力保证试剂不被蒸发的热盖、用于保证整个扩增过程在变性/退火/延伸等三种不同的温度下连续循环工作的温度循环装置，所述温度循环装置可以是半导体加热制冷装置或空气式加热制冷装置或压缩机式加热制冷装置，本发明中优选采用半导体加热制冷装置，所述温度循环装置包括从上到下依次设置的金属温块32、半导体制冷器33、散热器34和散热风扇35以及温度循环升降装置36，所述温度循环升降装置36用于将所述金属温块32、所述半导体制冷器33、所述散热器34和所述散热风扇35整体上下移动，所述金属温块32上设置有与扩增管相适配的扩增管配合孔37，所述样品架分配装置30为三维运动部件，所述样品架分配装置30包括横向传动电机301、横向丝杆302、横向轴承座303、滑动平台304、纵向传动电机305、纵向丝杆306、纵向轴承座307、纵向滑动块308以及升降液压气缸309，所述横向传动电机301通过所述横向丝杆302与所述横向轴承座303相连接，所述滑动平台304设置在所述横向丝杆302上与其螺纹配合，所述滑动平台304与设置在所述箱体1内的导轨310滑动配合，所述纵向传动电机305、所述纵向丝杆306、所述纵向轴承座307、所述纵向滑动块308均设置在所述滑动平台304上，所述纵向传动电机305通过所述纵向丝杆306与所述纵向轴承座307相连接，所述纵向滑动块308设置在所述纵向丝杆306上与其螺纹配合，且所述纵向滑动块308与所述滑动平台304上的平台导轨311滑动配合，所述升降液压气缸309设置在所述纵向滑动块308上，所述样品架5为单列式结构，其包括内侧板50和通过横板51和连接板55与所述内侧板50相连接的外侧板52，所述横板50上设置有2-15个扩增管放置孔53，本发明中设置有10个，其为单列排布，所述外侧板52上设置有与所述升降液压气缸309的活塞杆312相适配的样品架传送孔54，所述外侧板52略高于所述内侧板50，所述外侧板52与所述扩增室31的开口形成密封，所述扩增管放置孔53的孔壁深约扩增管的2/5,使所述扩增管放置于所述样品架5上后下部悬空，保证使得所述样品架5进入扩增室31后与所述扩增管配合孔37紧密结合。

在实际生产中，所述箱体1内还设置有样品架输出室6，所述样品架输出室6设置有样品架输出装置60，所述样品架横向输送装置21和所述样品架纵向输送装置22以及所述样品架输出装置60均采用同样的结构，其分别包括一电机7、一轴承座8以及连接所述电机7和所述轴承座8的丝杆9和设置在所述丝杆9上的推块10，主要是用于所述样品架5的移动，当然，还可采用链条方式或齿轮或涡轮蜗杆等方式进行传动，另外，还可在所述样品架输送通道20、所述分配室进样口39、所述样品架出样口40以及所述扩增室31等处设置若干个感应器进行感应，配合控制程序的工作完成整个自动化进程。

本发明的工作原理为：仪器启动后，所述扩增管放置于所述样品架5上，所述样品架5放置于所述样品架输送通道20的进样处201，由感应器感应到后启动所述横向输送装置21，所述横向输送装置21推动所述样品架5到所述样品架纵向输送装置22上，由所述样品架纵向输送装置22推动所述样品架5通过所述分配室进样口39至所述样品架分配装置30上，所述样品架分配装置30的所述活塞杆312上升插入所述样品架传送孔54中，进而将所述样品架5推进所述扩增室31内，所述活塞杆312下降后释放出所述样品架5，当位于所述扩增室31内的传感器感应到所述样品架5后，启动所述温度循环升降装置36而将所述温度循环装置整体往上推，所述扩增管配合孔37与所述扩增管相适配后，所述金属温块32、半导体制冷器33、所述散热器34、所述散热风扇35以及所述激发光源和所述检测器等进行相应的工作完成温度循环以及荧光检测，当有其他的所述样品架5时，所述样品架分配装置30再回到所述分配室进样口39并根据实际需要将其按序分配到另一个所述扩增室31内，直到完成所有的输送工作；当两个相邻的所述扩增室31一起工作时，通过软件系统控制后启动的所述扩增室31内的所述温度循环装置的启动时间，使相邻的两个所述扩增室31内的所述温度循环装置同步进行变性--退火--延伸的过程，当样品扩增完成后，所述温度循环装置下降，由所述样品架分配装置30移动至相应的所述扩增室31处，所述活塞杆312上升插入所述样品架传送孔54中把所述样品架5从所述扩增室31中取出，并将所述样品架5经过所述样品架出样口40推送至所述样品架回收室4内，所述活塞杆312下降后释放出所述样品架5，而所述样品架分配装置30再回到原位进行下一个动作。

本发明可广泛应用于基因扩增仪领域。

Claims

1.一种全自动荧光定量基因扩增仪，其特征在于：所述全自动荧光定量基因扩增仪包括箱体、位于所述箱体的样品架分配室内的样品架分配装置和由不导热材料隔开的至少两个扩增室以及荧光检测装置，所述扩增室内均独立设置有热盖和温度循环装置，所述样品架分配装置接收外部的样品架后根据实际情况分配到不同的所述扩增室内进行基因扩增和荧光检测。

2.根据权利要求1所述的全自动荧光定量基因扩增仪，其特征在于：所述全自动荧光定量基因扩增仪还包括与所述样品架分配室相通的样品架输送室和样品架回收室，所述样品架输送室内设置样品架输送通道及样品架输送装置，所述样品架分配室内还设置有样品架输出室，所述样品架输出室内设置样品架排出装置，所述样品架输送装置将所述样品架输送到所述样品架分配装置上，所述样品架分配装置将检测后的所述样品架从所述扩增室内取出送到所述样品架输出室，再由所述样品架排出装置将所述样品架送入所述样品架回收室内。

3.根据权利要求1所述的全自动荧光定量基因扩增仪，其特征在于：所述样品架分配装置为三维运动部件，所述样品架分配装置包括横向传动电机、横向丝杆、横向轴承座、滑动平台、纵向传动电机、纵向丝杆、纵向轴承座、纵向滑动块以及升降液压气缸，所述横向传动电机通过所述横向丝杆与所述横向轴承座相连接，所述滑动平台设置在所述横向丝杆上与其螺纹配合，所述滑动平台与设置在所述箱体内的导轨滑动配合，所述纵向传动电机、所述纵向丝杆、所述纵向轴承座、所述纵向滑动块均设置在所述滑动平台上，所述纵向传动电机通过所述纵向丝杆与所述纵向轴承座相连接，所述纵向滑动块设置在所述纵向丝杆上与其螺纹配合，且所述纵向滑动块与所述滑动平台上的平台导轨滑动配合，所述升降液压气缸设置在所述纵向滑动块上，所述样品架包括内侧板和通过横板和连接板与所述内侧板相连接的外侧板，所述横板上设置有多个扩增管放置孔，所述外侧板上设置有与所述升降液压气缸的活塞杆相适配的样品架传送孔。

4.根据权利要求3所述的全自动荧光定量基因扩增仪，其特征在于：所述滑动平台上还设置有位于所述纵向丝杆两侧的侧挡板，两个所述侧挡板形成中间让位槽且具有支撑所述样品架的台阶结构，所述外侧板略高于所述内侧板，所述外侧板与所述扩增室的开口形成密封。

5.根据权利要求1所述的全自动荧光定量基因扩增仪，其特征在于：所述荧光检测装置为顶部检测或侧部检测或底部检测。

6.根据权利要求1-5任一项所述的全自动荧光定量基因扩增仪，其特征在于：所述温度循环装置为半导体加热制冷装置或空气式加热制冷装置或压缩机式加热制冷装置。

7.根据权利要求6所述的全自动荧光定量基因扩增仪，其特征在于：所述温度循环装置为半导体加热制冷装置，所述温度循环装置包括从上到下依次设置的金属温块、半导体制冷器、散热器和散热风扇以及温度循环升降装置，所述金属温块上设置有与扩增管相适配的扩增管配合孔。