CN107988044A - 一种大反应体积流道式pcr扩增装置 - Google Patents

一种大反应体积流道式pcr扩增装置 Download PDF

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孟凡
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Abstract

本发明公开了一种大反应体积流道式PCR扩增装置，包括反应管道、热阱、温度产生与控制装置和装置外壳；所述反应管道由弯曲的通道组成，上表面设置有孔口；热阱表面刻蚀有反应管道的适配沟道，反应管道外侧下表面和侧面可以与适配沟道的内表面紧密贴合；温度产生与控制装置包括相互连接发热元件和温度控制微处理器；发热元件位于热阱的底部，反应管道、热阱、温度产生与控制装置均设置在装置外壳的内部。本发明的装置结构简单，使用方便，可一次进行大量PCR扩增，且体积较小，便携；采用该装置整个核酸适配体的PCR扩增在同一反应管道中进行，加样与产物转移一次即可完成，不需要分多管操作，简化了扩增前的准备与扩增后的转移工作。

Description

一种大反应体积流道式PCR扩增装置
技术领域
本发明属于分子生物学领域，具体涉及一种用于大反应体积PCR扩增的装置，适用于需要进行大量PCR扩增的实验中，如细胞、蛋白的核酸适配体筛选。
背景技术
聚合酶链式反应简称PCR(Polymerase Chain Reaction)(又称：多聚酶链式反应)PCR是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火(复性)及适温延伸等反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增,具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究,还可用于疾病的诊断或任何有DNA，RNA的地方。
目前，肿瘤细胞核酸适配体筛选实验中，需要将筛选出来的核酸适配体进行大量扩增，和肿瘤细胞结合，根据核酸适配体与肿瘤细胞结合的数量来判断适配体筛选是否完成，其中核酸适配体扩增用到的试剂主要有扩增缓冲液、4种dNTP混合物、引物、模板DNA、Taq DNA聚合酶等，PCR扩增仪器中适配的热阱所容纳的扩增管反应体积一般最大为100微升，然而有些实验如细胞适配体筛选要求反应体积远大于100微升，使用传统的PCR扩增仪器只能分多个管进行扩增，过程繁琐，增大了工作量。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种大反应体积流道式PCR扩增装置，该装置可一次进行大量PCR扩增的装置，加液与吸液操作方便，且装置体积较小，便携。
技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种大反应体积流道式PCR扩增装置，包括反应管道、热阱、温度产生与控制装置和装置外壳；所述反应管道由弯曲的通道组成，上表面设置有孔口；所述热阱表面刻蚀有反应管道的适配沟道，反应管道的外侧的下表面和侧面可以与适配沟道的内表面紧密贴合；所述温度产生与控制装置包括相互连接发热元件和温度控制微处理器；所述发热元件位于热阱的底部，所述反应室、热阱、温度产生与控制装置均设置在装置外壳的内部。
其中，所述反应管道由三段弯曲的通道组成，上表面设置有三个表面带螺纹的圆形孔口，孔口连通到反应管道的腔室内。反应管道与热阱中反应管道的适配沟道表面紧密贴合，二者可高效进行热量交换，液体可以在反应管道里面自由流动。
所述孔口包括加样与吸液口孔口和管道通气孔口。加样和吸取管道中的液体可以通过加样与吸液口完成，管道通气口可以保证加样和吸液操作的顺利进行。
其中，所述热阱为底部为长方形的金属导热块。热阱一般选用铝制导热块。
作为优选，所述反应室顶部的开口上安装有可拆卸的封闭帽，封闭帽与孔口表面螺纹匹配，可将的孔口密封。通过与孔口匹配的封闭帽可将孔口密封，保证PCR反应过程中管道的密闭性，封闭帽也可以替换成压片。
更进一步地，所述发热元件底部设置有散热片，所述散热片下方设置有散热风扇。二者组合使用可有效的降低发热元件产热面温度，起到散热的作用。
所述装置外壳的顶部设置有翻盖并位于反应管道上方。可通过闭合翻盖使反应管道下表面和侧面与紧密贴合热阱中间刻蚀设置的腔体。
作为优选，所述装置外壳的侧边设置有装置空气流通口，所述装置空气流通口由多个圆孔组成。空气流通口用于装置内部气体与装置外面气体交换，平衡装置内部气压与温度，装置外壳起到支撑、固定与保护内部模块作用。
其中，所述发热元件为半导体制冷片或陶瓷热敏电阻。通常选用半导体制冷片。
所述温度控制微处理器为单片机或者嵌入式芯片。通常选用51单片机或者型号为STM32F103ZET6的嵌入式芯片。
工作原理：核酸适配体扩增之前，将所需的扩增缓冲液、4种dNTP混合物、引物、模板DNA、Taq DNA聚合酶等试剂等混合得到核酸适配体溶液，反应体积为1毫升。将核酸适配体溶液通过加样与吸液口一起注入反应管道中，加样的时候，管道通气口开启，以便试剂在管内流通，操作完毕后，用封闭帽将加样与吸液口与管道通气口封闭，将反应管道放入热阱的反应管道适配沟道中固定，将翻盖下压合紧，启动装置开始PCR扩增，温度产生与控制装置中的温度控制微处理器控制发热元件温度变化，并保证反应室中反应液体按PCR扩增温度规律变化，并通过散热片和散热风扇进行辅助散热，反应结束之后，打开翻盖，拧下加样与吸液口、管道通气口上的封闭帽，用移液器将PCR扩增后的产物转移到其他试剂管中继续实验或保存。整个核酸适配体的PCR扩增在同一反应室中进行，加样与产物转移一次即可完成，不需要分多管操作，简化了扩增前的准备与扩增后的转移工作。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的大反应体积流道式PCR扩增装置结构简单，使用方便，可一次进行大量PCR扩增的装置，加液与吸液操作方便，且装置体积较小，便携。采用本发明的装置整个核酸适配体的PCR扩增在同一反应室中进行，加样与产物转移一次即可完成，不需要分多管操作，简化了扩增前的准备与扩增后的转移工作。
附图说明
图1为本发明大反应体积流道式PCR扩增装置结构示意图；
图2为本发明大反应体积流道式PCR扩增装置正面剖视图；
图3为本发明大反应体积流道式PCR扩增装置中的反应管道结构示意图；
图4为本发明大反应体积流道式PCR扩增装置中的热阱的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例
如图1-4所示，一种大反应体积流道式PCR扩增装置，包括反应管道1、热阱2、温度产生与控制装置3和装置外壳4；反应管道1由三段弯曲的通道组成，反应管道1的上表面设置有三个表面带螺纹的圆形孔口，孔口连通到反应管道1的腔室内，液体可以在反应管道1里面自由流动。三个孔口包括中间的加样与吸液口孔口8和两边的两个管道通气孔口9，三个孔口上安装有可拆卸的封闭帽10，封闭帽10与孔口表面螺纹匹配，可将的孔口5密封，封闭帽10也可以替换成压片。
热阱2为底部为长方形的金属导热块，通常为铝制导热块，热阱2表面刻蚀有反应管道1的适配沟道5，反应管道1的外侧的下表面和侧面可以与适配沟道5的内表面紧密贴合，二者可高效进行热量交换；温度产生与控制装置3包括相互连接发热元件7和温度控制微处理器8；发热元件7选用半导体制冷片或陶瓷热敏电阻，温度控制微处理器8选用带有半导体制冷片或陶瓷热敏电阻驱动的51单片机或者型号为STM32F103ZET6的嵌入式芯片。发热元件7位于热阱2的底部，发热元件7的产热面与热阱2底座通过导热硅脂紧密接触，发热元件7底部设置有散热片11，所述散热片11下方设置有散热风扇12。
反应管道1、热阱2、温度产生与控制装置3均设置在装置外壳4的内部，装置外壳4的顶部设置有翻盖13并位于反应室1上方。装置外壳4的侧边设置有装置空气流通口14，装置空气流通口14由多个圆孔组成。
肿瘤细胞核酸适配体筛选实验中，需要将筛选出来的核酸适配体进行大量扩增，和肿瘤细胞结合，根据核酸适配体与肿瘤细胞结合的数量来判断适配体筛选是否完成，其中核酸适配体扩增用到的试剂主要有扩增缓冲液、4种dNTP混合物、引物、模板DNA、Taq DNA聚合酶等。
本实施例采用反应体积为1毫升，将核酸适配体溶液通过加样与吸液口8一起注入反应管道1中，加样的时候，管道通气口9开启，以便试剂在管内流通，操作完毕后，用封闭帽将加样与吸液口与管道通气口封闭，将反应管道放入热阱的反应管道适配沟道5中固定，将翻盖13下压合紧，通过闭合翻盖13使反应管道1下表面和侧面紧密贴合热阱2中间设置的适配沟道5，启动装置开始PCR扩增，温度产生与控制装置中的温度控制微处理器8控制发热元件7温度变化，并保证反应室中反应液体按PCR扩增温度规律变化，反应结束之后，打开翻盖13，拧下加样与吸液口8、管道通气口9上的封闭帽10，用移液器将PCR扩增后的产物转移到其他试剂管中继续实验或保存。整个核酸适配体的PCR扩增在同一反应室中进行，加样与产物转移一次即可完成，不需要分多管操作，简化了扩增前的准备与扩增后的转移工作。

Claims (10)

1.一种大反应体积流道式PCR扩增装置，其特征在于，包括反应管道(1)、热阱(2)、温度产生与控制装置(3)和装置外壳(4)；所述反应管道(1)由弯曲的通道组成，上表面设置有孔口；所述热阱(2)表面刻蚀有反应管道(1)的适配沟道(5)，反应管道(1)的外侧的下表面和侧面可以与适配沟道(5)的内表面紧密贴合；所述温度产生与控制装置(3)包括相互连接发热元件(6)和温度控制微处理器(7)；所述发热元件(6)位于热阱(2)的底部，所述反应室(1)、热阱(2)、温度产生与控制装置(3)均设置在装置外壳(4)的内部。
2.根据权利要求1所述的大反应体积流道式PCR扩增装置，其特征在于，所述反应管道(1)由三段弯曲的通道组成，上表面设置有三个表面带螺纹的圆形孔口，孔口连通到反应管道(1)的腔室内。
3.根据权利要求1-2任一所述的大反应体积流道式PCR扩增装置，其特征在于，所述孔口包括加样与吸液口孔口(8)和管道通气孔口(9)。
4.根据权利要求1所述的大反应体积流道式PCR扩增装置，其特征在于，所述热阱(2)为底部为长方形的金属导热块。
5.根据权利要求2所述的大反应体积流道式PCR扩增装置，其特征在于，所述反应管道(1)的孔口上安装有可拆卸的螺帽(10)，可将的孔口密封。
6.根据权利要求1所述的大反应体积流道式PCR扩增装置，其特征在于，所述发热元件(7)底部设置有散热片(11)，所述散热片(11)下方设置有散热风扇(12)。
7.根据权利要求1所述的大反应体积流道式PCR扩增装置，其特征在于，所述装置外壳(4)的顶部设置有翻盖(13)并位于反应管道(1)上方。
8.根据权利要求1所述的大反应体积流道式PCR扩增装置，其特征在于，所述装置外壳(4)的侧边设置有装置空气流通口(14)，所述装置空气流通口(14)由多个圆孔组成。
9.根据权利要求1所述的大反应体积流道式PCR扩增装置，其特征在于，所述发热元件(7)为半导体制冷片或陶瓷热敏电阻。
10.根据权利要求1所述的大反应体积流道式PCR扩增装置，其特征在于，所述温度控制微处理器(8)为单片机或者嵌入式芯片。
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