CN107384777A - 一种多温区基因扩增装置 - Google Patents

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    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]

Abstract

本发明涉及生物学、化学、医学检测技术领域，具体来说是一种多温区基因扩增装置，包括样品座、样品座驱动机构、恒温加热模块、底座和垂直于底座设置的两个立柱，在两立柱之间设置有具有不同温度的至少两组恒温加热模块，所述的样品座固定于样品座驱动机构上，在样品座驱动机构的驱动下，所述的样品座在各恒温加热模块之间移动，使不同温度的恒温加热模块对样品座中的样品进行加热。本发明中的样品座能在不同温度的恒温加热模块之间切换位置，无需对单个加热模块进行变温即可实现试剂在不同温度下的高温变性、低温退火，显著提高了温控的精准度，加热效率高，操作方便。

Description

一种多温区基因扩增装置
技术领域
本发明涉及生物学、化学、医学检测技术领域，具体来说是一种多温区基因扩增装置。
背景技术
聚合酶链式反应(PCR)用于对目标DNA进行大量扩增，是生命科学、化学、医学等领域的重要技术。而基因扩增仪是进行聚合酶链式反应的主要仪器，其广泛应用于在诊断遗传性疾患、检测临床标本中病原体的核酸、对法医标本作遗传学鉴定等方面。基因扩增装置使通过不同的原理对试剂进行温度控制，实现试剂的高温变性、低温退火，从而实现聚合酶链式反应。因此，基因扩增装置的温控精度尤为重要，而温控精度的提高无疑会增加温控的技术难度和制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多温区基因扩增装置，以在降低成本的前提下实现对聚合酶链式反应过程中的温度进行精确控制。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种多温区基因扩增装置，包括样品座、样品座驱动机构、恒温加热模块、底座和垂直于底座设置的两个立柱，在两立柱之间设置有具有不同温度的至少两组恒温加热模块，所述的样品座固定于样品座驱动机构上，在样品座驱动机构的驱动下，所述的样品座在各恒温加热模块之间移动，使不同温度的恒温加热模块对样品座中的样品进行加热。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的恒温加热模块的外侧设有用于夹紧恒温加热模块的夹紧机构，在所述的样品座移动至其中一个恒温加热模块的所在位置时，所述的夹紧机构使恒温加热模块夹紧样品座并与样品座相贴合。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的夹紧机构包括侧板和弹簧，所述的侧板两端分别固定于两个立柱上，侧板在靠近恒温加热模块一侧装设有弹簧，弹簧的另一侧装设于恒温加热模块的侧面，在向侧板施加作用力时，所述的侧板在弹簧的作用下压紧恒温加热模块。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的恒温加热模块包括垂直于立柱设置的两个夹框，两个夹框以样品座为对称轴呈镜面对称布置，所述的夹框在朝向样品座一侧设有与样品座大小相匹配的开口，在夹紧恒温加热模块时两个夹框上的开口围合形成能容置样品座的框体。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的基因扩增装置还包括光学检测模块，所述的光学检测模块固定于光学检测模块驱动机构上，由光学检测模块驱动机构带动光学检测模块移动至样品座所在位置，从而对样品座中的样品进行光学检测。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的光学检测模块驱动机构包括连接板、第二导轨、第二电机、同步带、同步轮，所述的连接板上固定有光学检测模块，连接板滑动安装于第二导轨上，第二电机上安装有同步轮，同步带的一端固定在连接板上，另一端套设于同步轮上，所述的第二电机通过同步带、同步轮驱动连接板沿第二导轨移动，从而带动光学检测模块移动。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的样品座驱动机构包括样品座托架、第一导轨、第一电机，所述的样品座托座滑动安装于第一导轨上，样品座托架与第一电机连接，所述的第一电机驱动样品座托架沿第一导轨移动，从而带动样品座移动。
在本发明的一些具体实施方式中，各个恒温加热模块之间设有隔热垫。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的恒温加热模块上设有加热装置。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的基因扩增装置还包括控制模块，所述的控制模块对样品座的位置和恒温加热模块的加热温度进行控制。
本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1.样品座配备有多组不同温度的恒温加热模块，通过移动样品座，使样品座能在不同温度的恒温加热模块之间切换位置，无需对单个加热模块进行变温即可实现试剂在不同温度下的高温变性、低温退火，显著提高了温控的精准度；
2.可利用夹紧机构使恒温加热模块夹紧样品座并与样品座相贴合，以实现恒温加热模块对样品座的接触式加热，且每个恒温加热模块的温度恒定，加热效率高，有效提高了基因扩增效果；
3.恒温加热模块可根据需要进行增加，每一恒温加热模块可带有加热装置进行加热，使每一恒温加热模块具有不同加热温度，操作简便；
4.本基因扩增装置还可选配有光学检测模块、控制模块、位置检测传感器等，集试剂扩增和检测于一体，功能强大，对基因扩增过程进行进一步的精确控制。
附图说明
图1是本发明非限制性实施例中基因扩增装置的结构示意图；
图2是本发明非限制性实施例中局部示意图；
图3是本发明非限制性实施例中另一局部示意图；
符号说明：1.样品座 2.立柱 3.底座 4.隔热装置 5.夹框 6.加热装置 7.侧板8.弹簧 9.定位导向销 10.样品座托架 11.第一导轨 12.第一电机 13.驱动装置 14.光学检测模块 15.控制 模块 16.位置检测传感器 17.连接板 18.第二导轨 19.第二电机 20.同步带 21.同步轮 1a.样品座驱动机构 2a.恒温加热模块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的技术方案进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参见图1，本发明提供了一种多温区基因扩增装置，其主要包括样品座1、样品座驱动机构1a、恒温加热模块2a和两个立柱2，为便于操作使用，将两个立柱2设置在一底座3上，两个立柱2分别垂直于底座3且两者之间相对平行。在两立柱2之间设置有至少两组恒温加热模块。样品座1则固定于样品座驱动机构上1a，在样品座驱动机构1a的驱动下，样品座1在各恒温加热模块之间移动，从而使不同温度的恒温加热模块能对样品座1中的样品进行加热，无需对单个加热模块进行变温即可实现试剂在不同温度下的高温变性、低温退火，显著提高了温控的精准度。
每个恒温加热模块具有不同的加热温度，在一些实施例中，恒温加热模块至少包括高温区和低温区的两组恒温加热模块，如图1中所示，图1中以两个恒温加热模块为例，恒温加热模块自上而下设置且具有不同的温度，其中，位于立柱顶部的为高温恒温加热模块，位于立柱中部的为低温恒温加热模块，通过样品座驱动机构1a使样品座1在高温恒温加热模块和低温恒温加热模块中切换，实现试剂的高温变性、低温退火。
其中，恒温加热模块可根据需要进行增加，每个恒温加热模块温度恒定，各恒温加热模块之间需保持一定的距离，且各恒温加热模块之间设置有隔热装置4，以保证各恒温加热模块之间温度的不相互影响。隔热装置可选用隔热垫等，也可选用其他隔热装置，此处不作限制。
如图2所示，每一恒温加热模块包括垂直于立柱2设置的两个夹框5，两个夹框5以样品座1为对称轴呈镜面对称布置，夹框5在朝向样品座一侧设有与样品座1大小相匹配的开口，在夹紧恒温加热模块时两个夹框5上的开口合围形成能容置样品座的框体。
恒温加热模块的温度由其上设有的加热装置提供，具体地，为增加加热效率，加热装置6分别设置在恒温加热模块的夹框5上，加热装置可选用如电加热片、PTC陶瓷加热片、贴片功率电阻等，当然，也可选用其他加热装置，此处不作限制。另外，为保证恒温加热模块的热效率，还可在本发明中的恒温加热装置中设置保温层。
在一些实施例中，恒温加热模块的外侧设有夹紧机构，由于本发明中的恒温加热模块为两个夹框组成的一体式结构，因此，两个夹框外侧应分别设置有夹紧机构。夹紧机构用于夹紧恒温加热模块使其贴近样品座，在样品座移动至其中一个恒温加热并使模块的所在位置时，夹紧机构使恒温加热模块通过夹框夹紧样品座，使夹框与样品座侧壁相贴合，实现恒温加热模块对样品座的接触式加热，提高加热效率。
具体地，夹紧机构主要包括侧板7、弹簧8，两个夹框5的外侧分别设有侧板7，侧板7的两端分别通过螺栓固定于两个立柱2上，侧板7在靠近恒温加热模块(即夹框)的一侧装设有弹簧8，具体地，弹簧通过定位导向销9装设于夹板上，弹簧8的另一侧装设于侧板7的侧面，弹簧8在向夹框5施加作用力时，在弹簧8的作用下压紧恒温加热模块，定位导向销9相对滑动，使恒温加热模块的两个夹框5相对运动，两个夹框5的开口分别夹紧并紧贴样品座1，保证两个夹框5能与样品座1有效贴合。考虑到作用力的作用效率，侧板上优选为设置两个弹簧，两个弹簧之间保持一定距离，用以平衡作用力。
在一些实施例中，考虑到增加恒温加热模块的情况，也可将本发明中的恒温加热模块设置为活动结构，例如可将立柱和恒温加热模块上设置能相互配合的滑槽等导向机构，使恒温加热模块可沿立柱2上下移动，但当恒温加热模块确定在立柱上的相对位置时，该恒温加热模块的位置固定。
如图3所示，本发明中的样品座驱动机构1a包括样品座托架10、第一导轨11、第一电机12，样品座托架11上放置有样品座1，样品座1内放置有若干试管，样品座托架10滑动安装于第一导轨11上，样品座托架10与第一电机12通过驱动装置13连接，第一电机转动12后，第一电机12驱动样品座托架10沿第一导轨11移动，从而带动样品座1上下移动使样品座在不同温度的恒温加热模块中切换，实现样品座加热温度的切换。其中，第一电机10可优先为直流电机，也可采用其他驱动形式。当然，样品座驱动机构的具体结构形式并不局限于此，可根据具体情况来进行调整，此处不作限制。
在一些实施例中，本基因扩增装置还可选配有光学检测模块14、控制模块15、位置检测传感器16等，从而将试剂扩增和检测集于一体，功能强大，能方便地对基因扩增过程进行进一步的精确控制。
本发明中的基因扩增装置还包括用于对样品进行光学检测的光学检测模块14。光学检测模块14固定于光学检测模块驱动机构上，由光学检测模块驱动机构带动光学检测模块14移动至样品座1所在位置，从而对样品座中的样品进行光学检测。光学检测模块驱动机构包括连接板17、第二导轨18、第二电机19、同步带20、同步轮21，连接板17上固定有光学检测模块14，连接板17滑动安装于第二导轨18上，第二电机19上安装有同步轮21，同步带20的一端固定在连接板17上，另一端套设于同步轮21上，在第二电机19转动后，第二电机19通过同步带20、同步轮21驱动连接板17沿第二导轨18移动，从而带动光学检测模块14移动，通过光学检测模块驱动机构驱动光学检测模块14移动到样品座1不同位置，检测光通过设置在样品座1上的孔来检测不同反应检测池反馈的信号，实现样品座中试剂的光学检测。当然，光学检测模块驱动机构的具体结构形式并不局限于此，可根据具体情况来进行调整，此处不作限制。
为进一步增加控制精度，基因扩增装置还可包括控制模块15，控制模块15主要是对样品座1的位置和恒温加热模块2a的加热温度进行控制。此外，还能实现对将样品座1不同反应检测池位置的定位及检测、样品座1在不同恒温加热模块位置的切换控制、温度检测与加热控制等控制过程，并能实现相关检测和运算等功能。与控制模块15配套使用的还有位置检测传感器16，位置检测传感器16主要用于检测各部件的位置，方便控制模块定位。
此外，本基因扩增装置还可设有外壳，外壳由上外壳和下外壳组成，上下外壳通过螺钉进行紧固。
本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围，以上公开的仅为本发明优选实施例。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (10)

1.一种多温区基因扩增装置，包括样品座、样品座驱动机构、恒温加热模块、底座和垂直于底座设置的两个立柱，其特征在于，在两立柱之间设置有具有不同温度的至少两组恒温加热模块，所述的样品座固定于样品座驱动机构上，在样品座驱动机构的驱动下，所述的样品座在各恒温加热模块之间移动，使不同温度的恒温加热模块对样品座中的样品进行加热。
2.根据权利要求1所述的一种多温区基因扩增装置，其特征在于，所述的恒温加热模块的外侧设有用于夹紧恒温加热模块的夹紧机构，在所述的样品座移动至其中一个恒温加热模块的所在位置时，所述的夹紧机构使恒温加热模块夹紧样品座并与样品座相贴合。
3.根据权利要求2所述的一种多温区基因扩增装置，其特征在于，所述的夹紧机构包括侧板和弹簧，所述的侧板两端分别固定于两个立柱上，侧板在靠近恒温加热模块一侧装设有弹簧，弹簧的另一侧装设于恒温加热模块的侧面，在向侧板施加作用力时，所述的侧板在弹簧的作用下压紧恒温加热模块。
4.根据权利要求1或2所述的一种多温区基因扩增装置，其特征在于，所述的恒温加热模块包括垂直于立柱设置的两个夹框，两个夹框以样品座为对称轴呈镜面对称布置，所述的夹框在朝向样品座一侧设有与样品座大小相匹配的开口，在夹紧恒温加热模块时两个夹框上的开口围合形成能容置样品座的框体。
5.根据权利要求1或2所述的一种多温区基因扩增装置，其特征在于，所述的基因扩增装置还包括光学检测模块，所述的光学检测模块固定于光学检测模块驱动机构上，由光学检测模块驱动机构带动光学检测模块移动至样品座所在位置，从而对样品座中的样品进行光学检测。
6.根据权利要求5所述的一种多温区基因扩增装置，其特征在于，所述的光学检测模块驱动机构包括连接板、第二导轨、第二电机、同步带、同步轮，所述的连接板上固定有光学检测模块，连接板滑动安装于第二导轨上，第二电机上安装有同步轮，同步带的一端固定在连接板上，另一端套设于同步轮上，所述的第二电机通过同步带、同步轮驱动连接板沿第二导轨移动，从而带动光学检测模块移动。
7.根据权利要求1所述的一种多温区基因扩增装置，其特征在于，所述的样品座驱动机构包括样品座托架、第一导轨、第一电机，所述的样品座托座滑动安装于第一导轨上，样品座托架与第一电机通过驱动装置连接，所述的第一电机驱动样品座托架沿第一导轨移动，从而带动样品座移动。
8.根据权利要求1所述的一种多温区基因扩增装置，其特征在于，各个恒温加热模块之间设有隔热垫。
9.根据权利要求1所述的一种多温区基因扩增装置，其特征在于，所述的恒温加热模块上设有加热装置。
10.根据权利要求1所述的一种多温区基因扩增装置，其特征在于，所述的基因扩增装置还包括控制模块，所述的控制模块对样品座的位置和恒温加热模块的加热温度进行控制。
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