CN213012912U - 一种pcr扩增中减少蒸发与非特异性反应的装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应的装置，在PCR反应的全过程进行电控跟踪热盖升降，以减少试管内的液体蒸发，具体的，当PCR反应处于高温变性和中温延伸阶段时，将热盖下降并在热盖上施加一定的压力，以减少非特异性扩增；当PCR反应处于低温退火阶段时，将热盖升起。本发明采用电控热盖跟踪试管的PCR反应过程，减少非特异性扩增，并通过与试管顶部接触区域安装填充DBE液体的液体压垫，能够大幅度减少蒸发，与试管接触区域通过液体压垫可提高温度均匀性到0.5℃以内，并通过液体压垫所产生的包裹作用大幅度减少蒸发，比常规仪器能减少蒸发量的80％以上，从而提高扩增效率和后级检测的精确度。

Description

一种PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应的装置

技术领域

本申请涉及生物工程PCR反应控制技术领域，具体说是一种PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应的装置。

背景技术

PCR技术(聚合酶链反应技术)，是一种在体外扩增核酸的技术，该技术是为了模拟体内天然DNA的复制过程，在体外扩增DNA分子的一种分子生物学技术，主要用于扩增位于两段已知序列之间的DNA区段。其基本原理是在模板、引物、4种dNTP和赖热DNA聚合酶存在的条件下，特异扩增位于两段已知序列之间的DNA区段的酶促合成反应。在待扩增的 DNA片段两侧和与其两侧互补的两个寡核苷酸引物，经变性、退火和延伸若干个循环后，DNA 扩增2ⁿ倍。

PCR的每个循环过程包括高温变性、低温退火、中温延伸三个不同的事件：①变性：加热使模板DNA在高温下(94℃左右)双链间的氢键断裂而形成两条单链；②退火：使溶液温度降至50～60℃，模板DNA与引物按碱基配对原则互补结合；③延伸：溶液反应温度升至72℃，耐热DNA聚合酶以单链DNA为模板，在引物的引导下，利用反应混合物中的4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)，按5'-3'方向复制出互补DNA。

目前的PCR反应控制系统中的热盖系统的升降部分一般采用手动螺杆螺母进行调节或电动升降，在手动调节时若试管较少集中于一侧时，容易出现压偏的情况，并且手动试压的压力因人而异，不容易掌控，在PCR反应过程中蒸发量大；电动升降一般采用涡轮螺杆机构，尺寸大，压力大，也存在容易压偏的问题，而且由于无论手动或电动，在试管接触时均采用硬制金属材料进行接触，由于试管尺寸不同，试管盖的形式不同(如圆盖和平盖)，从而导致与试管接触部分较小(尤其在圆盖情况下)，试管顶部的温度无法均匀，从而导致较大的蒸发。

另外目前的PCR反应控制系统，无论手动或电动，均在PCR反应前热盖即开始升温加压，而且在PCR反应过程中，热盖一直加压、保温，由于试管顶部的热传导导致PCR反应的非特异性，为后级分析带来误差，甚至产生错误的检测分析结果。

发明内容

为解决PCR扩增过程中蒸发量大，非特异性反应多的问题，本申请的目的是提供一种PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应的装置。

本申请为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应的装置，在PCR反应的全过程进行电控跟踪热盖升降，以减少试管内的液体蒸发，具体的，当PCR反应处于高温变性和中温延伸阶段时，将热盖下降并在热盖上施加一定的压力，以减少非特异性扩增；当PCR反应处于低温退火阶段时，将热盖升起；为了大幅度减少蒸发，在试管顶部和热盖接触区域安装填充有DBE液体的液体压垫。

优选的，PCR反应前，热盖运动到试管顶部，避免热盖对试管的热传递而发生的PCR的非特异性反应，在PCR反应开始后热盖开始下降并施加所加的压力。

一种PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应的装置，包括支撑架，所述支撑架1由上板、下板和支腿组成，所述支撑架1内放置三组烧杯，所述三组烧杯各放置在下板上，三组烧杯内各设有两层固定架，所述上板上设有三组电动推杆，各电动推杆与上板固定连接，所述电动推杆各与推板连接，所述推板各固定在固定盖上，各固定盖通过隔热垫、电热板和压盖连接，各压盖上设有橡胶垫，所述电热板和压盖形成空腔，所述各压盖上设有第一通孔，各橡胶垫上设有第二通孔，空腔与第一通孔和第二通孔相通，所述空腔内设有温度传感器，空腔上各设有进气管，进气管与空腔相通，各压盖内壁与各烧杯外壁紧密配合，各烧杯内多个试管，试管放置在烧杯内的固定架上，所述试管端口各与压盖上的橡胶垫配合，各压盖与对应的烧杯扣合后，该烧杯内的试管通过第一通孔和第二通孔与空腔相通。

本申请相比现有技术具有以下优点：

本申请采用电控热盖跟踪试管的PCR反应过程，减少非特异性扩增，并通过与试管顶部接触区域安装填充DBE液体的液体压垫，能够大幅度减少蒸发，与试管接触区域通过液体压垫可提高温度均匀性到0.5℃以内，并通过液体压垫所产生的包裹作用大幅度减少蒸发，比常规仪器能减少蒸发量的80％以上，从而提高扩增效率和后级检测的精确度。

本申请PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应方法的装置，同时可进行三组不同的试验，可以分别进行低压、中压和高压的设置，同时每个各烧杯内多个试管，可以进行多组平行试验，减少系统误差，在减少蒸发和非特异性反应的同时，可以减少装置的系统误差，提高了 PCR反应检测精度。

附图说明

图1是本申请所述PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应装置的结构示意图。

具体实施方式

按照本申请的技术方案，本发明给出了一种PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应的装置，该方法对试管在PCR反应的全过程采用电控跟踪热盖升降，在低温退火时热盖升起，在高温变性和中温延伸时热盖下降并施加用户所定义的压力。

以下给出一种实现上述方法的PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应装置的实施例，本申请不限于该实施例。

参照图1，一种实现PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应方法的装置，包括支撑架1，所述支撑架1由上板101、下板102和支腿103组成，所述支撑架1内放置三组烧杯2，所述三组烧杯2各放置在下板102上，三组烧杯2内各设有两层固定架3，所述上板101上设有三组电动推杆4，各电动推杆4与上板101固定连接，所述电动推杆4各与推板5连接，所述推板5各固定在固定盖6上，各固定盖6通过隔热垫7、电热板8和压盖9连接，各压盖9 上设有橡胶垫10，所述电热板8和压盖9形成空腔11，所述各压盖9上设有第一通孔15，各橡胶垫10上设有第二通孔16，空腔11与第一通孔15和第二通孔16相通，所述空腔11 内设有温度传感器12，空腔11上各设有进气管13，进气管13与空腔11相通，各压盖9内壁与各烧杯2外壁紧密配合，各烧杯2内多个试管14，试管14放置在烧杯2内的固定架3 上，所述试管14端口各与压盖9上的橡胶垫10配合，各压盖9与对应的烧杯2扣合后，该烧杯2内的试管14通过第一通孔15和第二通孔16与空腔11相通。

本申请PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应方法的装置，同时可进行三组不同试验，可以依次根据自身需要设计压力范围，在减少蒸发和非特异性反应的同时，可以减少装置的系统误差，具有非常好的试验效果。

在PCR反应过程中，动态的热盖压力和位置控制可降低PCR的非特异性反应，反应过程的控制以一般PCR扩增试验流程为例，表示了热盖控制与PCR过程的互动控制。具体过程是：

(1)开机；

(2)热盖首先被提升至试管顶部；

(3)由用户进行PCR反应参数的配置；

(4)热盖温度压力及控制方式配置；然后

(5)热盖根据用户配置加热到预定温度；

(6)用户确认PCR反应开始；在PCR反应开始后，热盖开始加压，并根据压力传感器的反馈施加用户定义的压力(1-10kg)。

(7)此时热盖下降，并加压达到预定压力；然后

(8)进行PCR的常规反应前处理，如酶热启动；

(9)然后经历高温变性，此时热盖保持恒压；

(10)低温退火，此时热盖上升，泄压；

(11)中温延伸的过程，在此过程中，热盖保持恒压；

(12)循环数的判断，如果循环数达到要求，PCR反应结束，如果未达到循环数，则返回到步骤(9)。

根据用户的配置，可在步骤(9)和步骤(11)的阶段将热盖均匀加压，而在低温退火(10)的过程中，热盖释放压力，并根据压力传感器的反馈施加用户定义的压力(1-10kg)。具体是否释放用户可以合理配置，在PCR达到设定的循环数后，PCR反应结束。

为了防止平行试验中每组试验需要重新运行，系统误差大的的情况，本实施例通过3组烧杯平行设置，可以分别进行低压、中压和高压的设置，每个各烧杯内多个试管，可以进行多组平行试验，减少系统误差，提高了PCR反应检测精度。

上述仅为一般的PCR过程控制的举例，在具体的PCR反应过程中，热盖的位置和压力都是可以用户配置的。

Claims (1)

1.一种PCR扩增中减少蒸发与非特异性反应的装置，其特征在于：包括支撑架（1），所述支撑架（1）由上板（101）、下板（102）和支腿（103）组成，所述支撑架（1）内放置三组烧杯（2），所述三组烧杯（2）各放置在下板（102）上，三组烧杯（2）内各设有两层固定架（3），所述上板（101）上设有三组电动推杆（4），各电动推杆（4）与上板（101）固定连接，所述电动推杆（4）各与推板（5）连接，所述推板（5）各固定在固定盖（6）上，各固定盖（6）通过隔热垫（7）、电热板（8）和压盖（9）连接，各压盖（9）上设有橡胶垫（10），所述电热板（8）和压盖（9）形成空腔（11），所述各压盖（9）上设有第一通孔（15），各橡胶垫（10）上设有第二通孔（16），空腔（11）与第一通孔（15）和第二通孔（16）相通，所述空腔（11）内设有温度传感器（12），空腔（11）上各设有进气管（13），进气管（13）与空腔（11）相通，各压盖（9）内壁与各烧杯（2）外壁紧密配合，各烧杯（2）内多个试管（14），试管（14）放置在烧杯（2）内的固定架（3）上，所述试管（14）端口各与压盖（9）上的橡胶垫（10）配合，各压盖（9）与对应的烧杯（2）扣合后，该烧杯（2）内的试管（14）通过第一通孔（15）和第二通孔（16）与空腔（11）相通。

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