CN104569115A - 控温循环装置及包含该装置的凝胶电泳系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控温循环装置，所述的装置包括水泵、进水管、出水管、变压器、交流继电器、水温温控开关、水泵开关、水温控制开关、水位控制开关、水流感受开关、水管温控开关、内核保护开关、过热保护开关、加热电源指示灯以及加热线圈；本发明还涉及一种具有安全控温装置的标准化凝胶电泳系统，该系统包括电泳箱体以及控温循环装置，电泳箱体的内部的底板设置有数个卡槽，胶板支架通过卡槽固定于电泳箱体中，电泳箱体的顶部设置有数个线槽，电泳线穿设于线槽中，电泳箱体的顶部设置有盖板，控温循环装置设置于电泳箱体的一侧。采用本发明的控温循环装置及包含该装置的凝胶电泳系统，可以实现凝胶电泳的电泳条件的一致性，保证电泳液的温度适宜。

Description

控温循环装置及包含该装置的凝胶电泳系统

技术领域

本发明涉及设备控制领域，尤其涉及生物学技术，具体是指一种控温循环装置及包含该装置的凝胶电泳系统。

背景技术

核酸突变检测技术(DGGE)是分子生物学常用的一种电泳检测技术，DGGE是通过聚丙烯酰胺凝胶中变性剂浓度梯度的不同，将序列不同的DNA分离从而达到检测目的的一种电泳技术。该方法的原理是根据DNA的解链特性，不同碱基组成的DNA双螺旋发生变性所要求的变性剂浓度不同，当泳动到与DNA变性所需变性剂浓度一致的凝胶位置时，相对应的DNA发生解链变性，导致电泳迁移速率大大降低而停滞在凝胶上。由于泳动受阻DNA分子在凝胶中的停留位置不同，从而使不同DNA分子得以分离。DGGE已广泛用于分析自然环境中细菌、蓝细菌、古菌、微型真核生物和病毒群落的生物多样性以及致病基因的检测。这一技术能够提供群落中优势种类信息并同时分析多个样品，具有可重复和操作简单等特点，适合于调查群落的时空变化。该技术应用领域广泛，简单实用，费用低，但是存在的问题也比较突出。目前，国内外利用该方法进行研究主要是依赖于美国Bio-Rad公司生产的DCode通用突变检测系统来完成，这套系统的电泳槽可以容纳两块凝胶同时电泳，由于每块凝胶最多可以电泳25个样品，也就是说，最多可以同时容纳50个样品进行一次电泳，电泳效率低。在实际研究中，不同批次的电泳往往会由于电泳条件的微小差异而产生结果的较大差异，因此，需要相互比较的样品在同一个电泳条件下进行检测所获得的效果是最好的。在群落结构研究中，样品往往较多，50个上样孔显然不能满足我们电泳研究的需要。目前市面上有一些上样量较大的丙烯酰胺凝胶电泳，但是这些系统的大上样量是建立在胶板面积大的基础上的，过大的凝胶胶板面积会使得处于凝胶外侧的样品迁移速度明显快于内侧样品，图谱一致性更差。另外，由于DGGE电泳需要将电泳液温度控制在60℃，因此，Bio-Rad公司生产的DCode通用突变检测系统在一侧配置有一根加热棒，虽然为了电泳时电泳液能够受热均匀而增加了水泵结构，但是由于加热棒直接在电泳槽腔体中对电泳液进行加热，因此局部过热几乎是不可以避免的，这就造成我们在实验中也常常会发现两块胶出来的图谱一致性非常差。同时，加热电路直接浸泡在水中，也会有漏电的风险，存在一定的安全隐患。

尽管目前可以检索到一些关于垂直电泳槽的设计，如2012年中南大学设计了一个实用新型的垂直电泳槽，包括电泳槽主体、制胶组件和紧固组件，电泳槽主体包括上槽组件、下槽组件和支座，上槽组件装设于支座的上端，下槽组件装设于支座的下端，制胶组件通过紧固组件装设于支座上，制胶组件包括梳尺、凹板玻璃、平板玻璃以及两组夹设在凹板玻璃和平板玻璃之间的边条组件，边条组件由两条以上沿凝胶厚度方向叠置的边条组成。其实用新型具有适应性高、可保证胶的完整性、提高分析结果清晰性和完整性等优点。但是，上述发明并未解决我们提出的上述问题，该电泳槽每次只可以电泳一块胶版，如果样品较多，分批次电泳同样可能会产生误差；其次，该发明也并未针对控温电泳进行设计。因此，我们认为有必要设计一款具有新型控温装置的高通量的凝胶电泳系统，从而最大限度的保证分析条件的一致性，为我们的凝胶电泳的标准化分析提供条件。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够解决凝胶的控温循环装置及包含该装置的凝胶电泳系统。

为了实现上述目的，本发明的控温循环装置及包含该装置的凝胶电泳系统具有如下构成：

该控温循环装置，其主要特点是，所述的装置包括水泵、进水管、出水管、变压器、交流继电器以及加热线圈；所述的加热线圈的第一端接地线，所述的加热线圈的第二端通过水温温控开关接火线；所述的水泵的第一端接地线，所述的水泵的第二端通过水泵开关接火线，所述的变压器的第一端接火线，所述的变压器的第二端接地线，所述的变压器的第三端与所述的交流继电器的第一端以及水温控制开关的第一端相连接，所述的交流继电器的第二端、水位控制开关的第一端以及所述的变压器的第四端相连接，所述的水位控制开关的第二端与水流感受开关的第一端以及所述的变压器的第四端相连接，所述的水流感受开关的第二端、水温控制开关的第二端、水温温控开关的第一端以及水泵开关的第一端相连接，所述的加热线圈套设于所述的进水管上，所述的进水管以及所述的出水管分别与所述的水泵相连接。

进一步地，所述的装置还包括出水管温控开关，所述的出水管温控开关的第一端与所述的加热线圈的第二端相连接，所述的出水管温控开关的第二端与所述的水温温控开关相连接。

更进一步地，所述的装置还包括内核保护开关，所述的内核保护开关的第一端与所述的出水管温控开关的第二端相连接，所述的内核保护开关的第二端与所述的水温温控开关相连接。

再进一步地，所述的装置还包括过热保护开关，所述的过热保护开关的第一端与所述的内核保护开关的第二端相连接，所述的过热保护开关的第二端与所述的水温温控开关相连接。

进一步地，所述的装置还包括加热电源指示灯，所述的加热电源指示灯并联于所述的加热线圈的两端。

本发明还涉及一种具有安全控温装置的标准化凝胶电泳系统，其主要特点是，所述的系统包括电泳箱体以及控温循环装置，所述的电泳箱体的内部的底板设置有数个卡槽，胶板支架通过所述的卡槽固定于所述的电泳箱体中，所述的每个胶板支架的每侧固定一块胶板，每块胶板包括两块玻璃板及两块玻璃板中的凝胶，所述的电泳箱体的顶部设置有数个线槽，电泳线穿设于所述的线槽中，所述的电泳箱体的顶部设置有盖板，所述的控温循环装置设置于所述的电泳箱体的一侧。

进一步地，所述的加热线圈套设于所述的进水管上，所述的进水管的第一端从所述的电泳箱体的外侧的底部插设于所述的电泳箱体内，所述的进水管的第二端与所述的水泵相连接，所述的水泵与所述的出水管相连接，所述的出水管从所述的电泳箱体的外侧的顶部插设于所述的电泳箱体内。

进一步地，所述的加热电源指示灯嵌设于所述的电泳箱体的一侧面上，所述的水温控制开关的探头设置于所述的电泳箱体内部的电泳液内。

采用了该发明中的控温循环装置及包含该装置的凝胶电泳系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)电泳箱体的设计使得原先只能进行两块凝胶电泳的系统增加了上样通量，根据具体要求，可以设计成同时容纳4块、8块或者更多凝胶的电泳箱体。电泳箱体上设置的盖板可以很好的保持电泳液的温度和防止电泳液的蒸发。多块凝胶在同一个电泳槽内同时电泳，其电泳的时间、电压、温度和电泳液浓度都完全一致，因此可以最大限度的保证电泳的标准化和一致性。

(2)控温循环装置中，对于加热和循环的合并设计，使得加热过程更加均匀，通过水流的循环，热量能够平均的分布在电泳槽内的整个电泳液中，不会出现局部的过热而导致的凝胶电泳效果不佳，整个系统的循环和温控设计能够使电泳液维持在电泳所需要的温度条件上面，凝胶电泳的标准化被进一步的提高了。

(3)控温循环装置除了充分的考虑到凝胶电泳的标准化，同时也充分的考虑到了系统的安全性。加热线圈6采用与进水管和电泳液完全绝缘而套设在进水管上的加热线圈6结构，该结构的设计避免了加热电路漏电所带来的风险；水流感受开关保证了无水流的情况下不会发生干烧的情况；水位控制开关控制在低水位时水泵工作停止；各级温控开关不仅保证了正常工作时水温的恒定，同时也充分考虑了在故障时的过热保护断电。

附图说明

图1为本发明的加热线圈与进水管的结构示意图。

图2为本发明的具有安全控温装置的标准化凝胶电泳系统的结构示意图。

其中，

1      水泵

2      进水管

3      出水管

4      变压器

5      交流继电器

6      加热线圈

7      水温控制开关

8      水泵开关

9      水位控制开关

10     水流感受开关

11     水温温控开关

12     水管温控开关

13     内核保护开关

14     过热保护开关

15     加热电源指示灯

16     电泳箱体

17     卡槽

18     胶板支架

19     玻璃板

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

请参阅图1至图2所示，本发明的控温循环装置包括水泵1、进水管2、  出水管3、变压器4、交流继电器5以及加热线圈6；所述的加热线圈6的第一端接地线，所述的加热线圈6的第二端通过水温温控开关11接火线；所述的水泵1的第一端接地线，所述的水泵1的第二端通过水泵开关8接火线，所述的变压器4的第一端接火线，所述的变压器4的第二端接地线，所述的变压器4的第三端与所述的交流继电器5的第一端以及水温控制开关7的第一端相连接，所述的交流继电器5的第二端与水泵开关8相连接，所述的交流继电器5的第二端与水位控制开关9的第一端以及所述的变压器4的第四端相连接，所述的水位控制开关9的第二端与水流感受开关10的第一端以及所述的变压器4的第四端相连接，所述的水流感受开关10的第二端、水温控制开关7的第二端、水温温控开关11的第一端以及水泵开关8的第一端相连接，所述的加热线圈6套设于所述的进水管2上，所述的进水管2以及所述的出水管3分别与所述的水泵1相连接。

其中，控温循环装置，包括一套完整的水泵1、进水管2、出水管3的循环装置，该装置在水泵1的带动下，完成水流的循环。请参阅图2所示，控温循环装置，还包括加热线圈6，加热线圈6包裹在进水管2外侧，与电泳液绝缘，利用对进水管2的加热进而加热电泳液。为了了解加热线圈6是否工作，在加热线圈6外侧并联一个加热电源指示灯15。控温循环装置，还包括位于下部的水流感受开关10，当箱体中没有液体时，进水管2中无水流，水流感受开关10关闭加热线圈6加热，保护电路防止干烧。控温循环装置还包括水位控制开关9，当水位低于要求水位时，水泵1断电；当水位适中时，水泵1开启工作。控温循环装置，还包括电泳箱体内的水温控制开关7探头及水温控制开关7，设定温度为DGGE常用温度60℃。该水温控制开关7为正常工作时主要的温度控制开关，其余开关均为保护开关。

所述的控温循环装置还包括出水管温控开关12，所述的出水管温控开关12的第一端与所述的加热线圈6的第二端相连接，所述的出水管温控开关12的第二端与所述的水温温控开关11相连接。其中，所述的出水管温控开关12设定温度为80℃，当管中水温高于80℃时，加热电路关闭。

所述的装置还包括内核保护开关13，所述的内核保护开关13的第一端与所述的出水管温控开关12的第二端相连接，所述的内核保护开关13的第二端与所述的水温温控开关11相连接。其中，内核(主要指加热线圈6附近温度)保护开关，当内核温度高于130℃时，加热线圈6不可逆断电，需要经检修后手动重新开启。

所述的装置还包括过热保护开关14，所述的过热保护开关14的第一端与所述的内核保护开关13的第二端相连接，所述的过热保护开关14的第二端与所述的水温温控开关11相连接。当故障导致电路箱温度高于100℃时，加热线圈6不可逆断电，需要经检修后手动重新开启。

所述的装置还包括加热电源指示灯15，所述的加热电源指示灯15并联于所述的加热线圈6的两端。

本发明还涉及一种具有安全控温装置的标准化凝胶电泳系统，所述的系统包括电泳箱体16以及控温循环装置，所述的电泳箱体16的内部的底板设置有数个卡槽17，胶板支架18通过所述的卡槽17固定于所述的电泳箱体16中，所述的每个胶板支架18的每侧固定一块胶板，每块胶板包括两块玻璃板19及两块玻璃板19中的凝胶，所述的电泳箱体16的顶部设置有数个线槽，电泳线穿设于所述的线槽中，所述的电泳箱体16的顶部设置有盖板，所述的控温循环装置设置于所述的电泳箱体16的一侧。

图1中为4块凝胶的结构，由于每块凝胶都夹在一对玻璃板19中，两对玻璃板19及所夹凝胶形成一套胶板，每个胶板支架两侧固定两套胶板，因此，两个胶板支架即可以固定4套胶板及其中的凝胶。如果需要设计成可以容纳8块或者更多的凝胶的箱体，只需要增加箱体体积及胶板支架的卡遭17，同时增加胶板支架18的数量即可。

所述的加热线圈6套设于所述的进水管2上，所述的进水管2的第一端从所述的电泳箱体16的外侧的底部插设于所述的电泳箱体16内，所述的进水管2的第二端与所述的水泵1相连接，所述的水泵1与所述的出水管3相连接，所述的出水管3从所述的电泳箱体16的外侧的顶部插设于所述的电泳箱体16内。

所述的加热电源指示灯15嵌设于所述的电泳箱体16的一侧面上，所述的水温控制开关7的探头设置于所述的电泳箱体16内部的电泳液内。

其中，该系统中一个是电泳箱体16，另外一个是控温循环装置。电泳箱体16内部采用2套Bio-Rad公司生产的胶板支架内核或者自制胶板支架18，每个胶板支架18可以固定两套凝胶及胶板进行电泳，比之前的上样量提高一倍。由于增加单块胶的面积会使得电泳效果变差，因此，在不增加凝胶面积的情况下，通过增加凝胶的数量，即同时将4块凝胶置于同一电泳箱体16，进行电泳。类似的，也可同时将更多的凝胶(4块以上)置于同一电泳箱体16。为了实现2套胶板支架18的固定，在电泳箱体16底部设计了卡槽17；为了实现4块凝胶的电泳，在电泳箱体16上部设计一个线槽，线槽可以将电泳电源线从箱体内穿出。为了更好地固定胶板支架18，同时也更好地保温和防止电泳液的蒸发，在电泳箱体16上方设计一个盖板，盖板压住胶板支架18使其更加稳固，同时也可阻止电泳液中温度和水分的流失。

本发明的具有安全控温装置的标准化凝胶电泳系统正常使用时：

首先，将制好的胶板安装到胶板支架18上，将胶板支架18连同胶板一起，装入电泳箱体16卡槽17内，然后倒入电泳夜，电泳液液面不超过胶板外侧玻璃板19，位置恰好位于进水管2上方2-3cm处，向胶板支架18中部两块胶板之间围成的密闭空间内倒入电泳液，这部分电泳液与凝胶、正、负电极丝以及外部电泳槽内的电泳液形成一个完整的回路，加入样品。

第二，打开温控循环装置的电源，启动该装置。

第三，水位达到要求后，水泵1开启运转带动水流。水流产生，水流感应开关开启；水温控制开关7位于箱体内部的探讨探测到水温为20℃，由于设定温度为60℃，此开关开启；其他开关由于设置温度都高于60℃，属于故障保护电路开关，因此正常工作时都处于开启状态。因此，加热线圈6开启，开始加热，加热电源指示灯15亮起，指示加热线圈6在工作。

第四，约40分钟后，温度升至61℃。此时，水温控制开关7的探头探测到电泳液达到设定温度，水温控制开关7断电，加热线圈6指示灯灭，停止加热。当温度降至58.9℃时，装置重新恢复工作，加热线圈6继续加热。

最后，温度升至60℃，电泳开始。

本发明的具有安全控温装置的标准化凝胶电泳系统在故障时：

首先，对于水位控制开关9-水泵1-水流感受开关10-加热线圈6的关联控制保护：人为降低液面位置至保护液面以下，此时水位控制开关9关闭，水泵1停止工作，水流停止，水流感受开关10关闭，加热线圈6停止工作。这样，系统有助于防止因缓冲液量不足而导致的干烧等情况的发生。

其次，在不电泳的状态下，将加热线圈6电源接头处玻璃使其金属电线暴露在进水管2外侧，并未检测到电泳箱体16内缓冲液有电流，说明该绝缘设计效果显著。

最后，撤去电泳箱体16的温度控制开关的探头及温度控制开关，水温升至80℃时，出水管温控开关12关闭，加热线圈6停止工作，指示灯灭。

另外本发明的电泳箱体16内的温度差异在0.5℃以内。而比较Bio-Rad公司的产品，其有加热棒一侧的温度高于另外一侧2℃。

采用了该发明中的控温循环装置及包含该装置的凝胶电泳系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)电泳箱体的设计使得原先只能进行两块凝胶电泳的系统增加了上样通量，根据具体要求，可以设计成同时容纳4块、8块或者更多凝胶的电泳箱体。电泳箱体上设置的盖板可以很好的保持电泳液的温度和防止电泳液的蒸发。多块凝胶在同一个电泳槽内同时电泳，其电泳的时间、电压、温度和电泳液浓度都完全一致，因此可以最大限度的保证电泳的标准化和一致性。

(2)控温循环装置中，对于加热和循环的合并设计，使得加热过程更加均匀，通过水流的循环，热量能够平均的分布在电泳槽内的整个电泳液中，不会出现局部的过热而导致的凝胶电泳效果不佳，整个系统的循环和温控设计能够使电泳液维持在电泳所需要的温度条件上面，凝胶电泳的标准化被进一步的提高了。

(3)控温循环装置除了充分的考虑到凝胶电泳的标准化，同时也充分的考虑到了系统的安全性。加热线圈6采用与进水管和电泳液完全绝缘而套设在进水管上的加热线圈6结构，该结构的设计避免了加热电路漏电所带来的风险；水流感受开关保证了无水流的情况下不会发生干烧的情况；水位控制开关控制在低水位时水泵工作停止；各级温控开关不仅保证了正常工作时水温的恒定，同时也充分考虑了在故障时的过热保护断电。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种控温循环装置，其特征在于，所述的装置包括水泵、进水管、出水管、变压器、交流继电器以及加热线圈；所述的加热线圈的第一端接地线，所述的加热线圈的第二端通过水温温控开关接火线；所述的水泵的第一端接地线，所述的水泵的第二端通过水泵开关接火线，所述的变压器的第一端接火线，所述的变压器的第二端接地线，所述的变压器的第三端与所述的交流继电器的第一端以及水温控制开关的第一端相连接，所述的交流继电器的第二端、水位控制开关的第一端以及所述的变压器的第四端相连接，所述的水位控制开关的第二端与水流感受开关的第一端相连接，所述的水流感受开关的第二端水温控制开关的第二端、水温温控开关的第一端以及水泵开关的第一端相连接，所述的加热线圈套设于所述的进水管上，所述的进水管以及所述的出水管分别与所述的水泵相连接。

2.根据权利要求1所述的控温循环装置，其特征在于，所述的装置还包括出水管温控开关，所述的出水管温控开关的第一端与所述的加热线圈的第二端相连接，所述的出水管温控开关的第二端与所述的水温温控开关相连接。

3.根据权利要求2所述的控温循环装置，其特征在于，所述的装置还包括内核保护开关，所述的内核保护开关的第一端与所述的出水管温控开关的第二端相连接，所述的内核保护开关的第二端与所述的水温温控开关相连接。

4.根据权利要求3所述的控温循环装置，其特征在于，所述的装置还包括过热保护开关，所述的过热保护开关的第一端与所述的内核保护开关的第二端相连接，所述的过热保护开关的第二端与所述的水温温控开关相连接。

5.根据权利要求1所述的控温循环装置，其特征在于，所述的装置还包括加热电源指示灯，所述的加热电源指示灯并联于所述的加热线圈的两端。

6.一种包含权利要求1至5中任一项装置的具有安全控温装置的标准化凝胶电泳系统，其特征在于，所述的系统包括电泳箱体以及控温循环装置，所述的电泳箱体的内部的底板设置有数个卡槽，胶板支架通过所述的卡槽固定于所述的电泳箱体中，所述的每个胶板支架的每侧固定一块胶板，每块胶板包括两块玻璃板及两块玻璃板中的凝胶，所述的电泳箱体的顶部设置有数个线槽，电泳线穿设于所述的线槽中，所述的电泳箱体的顶部设置有盖板，所述的控温循环装置设置于所述的电泳箱体的一侧。

7.根据权利要求6所述的具有安全控温装置的标准化凝胶电泳系统，其特征在于，所述的加热线圈套设于所述的进水管上，所述的进水管的第一端从所述的电泳箱体的外侧的底部插设于所述的电泳箱体内，所述的进水管的第二端与所述的水泵相连接，所述的水泵与所述的出水管相连接，所述的出水管从所述的电泳箱体的外侧的顶部插设于所述的电泳箱体内。

8.根据权利要求6所述的具有安全控温装置的标准化凝胶电泳系统，其特征在于，所述的加热电源指示灯嵌设于所述的电泳箱体的一侧面上，所述的水温控制开关的探头设置于所述的电泳箱体内部的电泳液内。