TW201317342A - 往復式溫度梯度熱循環系統 - Google Patents

Abstract

一種往復式溫度梯度熱循環系統，包含一基座、一設置於基座上的移動裝置，及一設置於基座上的加熱裝置。該加熱裝置包括一控制器，及電連接於該控制器並用以加熱一容置槽的兩個第一加熱單元，及一第二加熱單元，該第二加熱單元具有一第二導熱件，及兩個包覆於該第二導熱件內的第二加熱件，所述第二加熱件使該第二導熱件形成溫度梯度。藉由該移動裝置的設計，使第一、二加熱單元只要維持設定溫度，不需進行昇降溫，且該第二導熱件能形成溫度梯度，能同時以不同的加熱溫度對容置槽內的不同待測樣本進行加熱，有效節省試驗時間。

Description

往復式溫度梯度熱循環系統

本發明是有關於一種熱循環系統，特別是指一種往復式溫度梯度熱循環系統。

目前在檢測DNA上最常用的方法，就是將DNA進行聚合酶連鎖反應(Polymerase Chain Reaction,PCR)。PCR主要以三個不斷依序重複之步驟進行，變性(denature，DNA雙股分離形成單股)→黏合(annealing，引子黏合於單股DNA上的互補位置)→延展(extension，以兩個引子為起點合成新的DNA)，PCR完成後進行凝膠電泳來檢測結果。

而進行PCR的成功與否，最重要的即為黏合時的溫度，因此為了得到最好以及專一性最高的黏合溫度，需要不斷的嘗試不同溫度，才能得到最好的實驗結果。然而，一般PCR的循環次數為20～30次，且每一次的試驗只能設定一個黏合溫度，因此可能需要重複多次試驗，才能找到最佳的黏合溫度，相當費時。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以有效節省試驗時間的往復式溫度梯度熱循環系統。

於是，本發明往復式溫度梯度熱循環系統，供容放並加熱待測樣本，該往復式溫度梯度熱循環系統包含一基座、一設置於該基座上的移動裝置，及一設置於該基座上的加熱裝置。

該移動裝置包括一設置於該基座內的動力源、一受該動力源驅動而於該基座上往復移動的載台，及一設置於該載台上而隨該載台移動的容置槽，該容置槽可啟閉以容放待測樣本。

該加熱裝置包括一控制器，及分別電連接於該控制器並用以加熱該容置槽的兩個第一加熱單元，及一個第二加熱單元，每一第一加熱單元具有一跨設於該基座上的第一導熱件，及一包覆於該第一導熱件內的第一加熱件，而該第二加熱單元具有一跨設於該基座上的第二導熱件，及兩個間隔包覆於該第二導熱件內的第二加熱件，所述第二加熱件能使該第二導熱件形成溫度梯度。

本發明之功效在於，藉由該移動裝置的設計，使第一、二加熱單元只要維持設定溫度，不需再進行昇降溫的動作，且該第二加熱單元具有兩個第二加熱件，能使該第二導熱件形成溫度梯度，因此能同時以不同的加熱溫度對容置槽內的不同待測樣本進行加熱，而有效節省試驗時間。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1與圖2，為本發明往復式溫度梯度熱循環系統之較佳實施例，包含一基座2、一設置於該基座2上的移動裝置3，及一設置於該基座2上的加熱裝置4。

該移動裝置3包括一設置於該基座2內的動力源31(因視角的關係只見於圖1)、一受該動力源31驅動而於該基座2上往復移動的載台32，及一設置於該載台32上而隨該載台32移動的容置槽33，該容置槽33可啟閉以容放多個微量試管100。

該加熱裝置4包括一控制器41，及分別電連接於該控制器41且跨設於該基座2上並橫跨而可加熱該容置槽33的兩個第一加熱單元42、43，及一個第二加熱單元44，所述第一加熱單元42、43分別具有一跨設於該基座2上的第一導熱件421、431，及一包覆於該第一導熱件421、431內且電連接於該控制器41的第一加熱件422、432，而該第二加熱單元44具有一跨設於該基座2上的第二導熱件441，及兩個間隔包覆於該第二導熱件441內的第二加熱件442，所述第二加熱件442能使該第二導熱件441形成溫度梯度。要特別說明的是，該容置槽33、第一導熱件421、431，及第二導熱件441皆是以易於導熱的材質所製成。另外，於本實施例中，所述第二加熱件442的設置方向是與該載台32的移動方向X概呈垂直，當然也可以使所述第二加熱件442的設置方向是與該載台32的移動方向X概呈平行，同樣都能形成溫度梯度，不以本實施例所揭露者為限。該加熱裝置4的第一導熱件421、431、第二導熱件441與該基座2共同圍繞界定出一空間5，該二第一加熱單元42、43分別加熱該空間5而形成兩個均溫區51、52，該第二加熱單元44則加熱該空間5而形成一個具有溫度梯度的變溫區53。

於本實施例中，以該控制器41分別控制第一加熱件422的溫度為95℃，第一加熱件432的溫度為72℃，而使該二第一加熱單元42、43分別加熱該空間5而形成趨近於95℃及72℃的均溫區51、52，並以該控制器41控制該二第二加熱件442分別為65℃及40℃，使該第二導熱件441產生40℃至65℃的溫度梯度，以加熱該空間5而形成一個趨近於40℃至65℃的變溫區53。要說明的是，上述溫度只是本實施例所設定之實驗條件，可以視各種不同的實驗而改變第一加熱件422、432及第二加熱件442的溫度，來調整均溫區51、52及變溫區53的溫度。同時，定義95℃的均溫區51為變性區(denaturation)、72℃的均溫區52為延展區(extension)，而變溫區53則為黏合區(annealing)。

以下則配合實驗的進行說明本發明的使用方式，首先，準備雙股DNA作為待測樣本，並確認一段能與該雙股DNA部分互補的片段，將該片段與待測樣本置於所述微量試管100內並混合均勻，再將所述微量試管100置放於該容置槽33內。接著，經由該控制器41調整均溫區51、52及變溫區53所需的溫度，再使該動力源31驅動該載台32，使該載台32與容置槽33於該空間5內移動並依序通過均溫區51→變溫區53→均溫區52而完成聚合酶連鎖反應(PCR)的一次循環並且重複進行，該載台32與容置槽33停留於上述區域的時間可視實際情況進行調整。

透過上述設計，當該容置槽33停留於95℃的均溫區51時，微量試管100中的雙股DNA片段會分解成單股DNA，於設定時間後再使該容置槽33移動至該變溫區53，由於該變溫區53形成有溫度梯度，因此所述微量試管100會同時處於不同的溫度下，而讓該片段與單股DNA在不同的溫度下同時進行黏合反應，停留設定時間後再使該容置槽33由該變溫區53移動至72℃的均溫區52進行延展反應，停留設定時間後即完成一次循環，並使該容置槽33依上述順序於三個區域中重複移動以完成PCR反應。

藉由該移動裝置3的設計，使該動力源31驅動該載台32於不同的溫區之間移動，因此第一加熱單元42、43及第二加熱單元44只要維持設定溫度，不需再進行昇降溫的動作，有效減少溫度昇降所花費的時間。再者，該第二加熱單元44具有兩個第二加熱件442，能使該第二導熱件441形成溫度梯度，因此該容置槽33內不同的微量試管100能同時以不同的溫度進行黏合反應，在一次試驗中就能同時測試多個黏合溫度，不需重複多次試驗，而有效節省試驗時間。

另外要特別說明的是，若已確定黏合反應所需要的黏合溫度，也可以使該二第二加熱件442的加熱溫度一樣，而讓大量的微量試管100以相同的溫度進行黏合反應，加快實驗速度。

綜上所述，本發明往復式溫度梯度熱循環系統，透過該移動裝置3的設計，配合第二加熱單元44以兩個第二加熱件442形成溫度梯度，不需再耗費每一次循環中昇降溫的時間，還能在一次試驗中同時測試多個黏合溫度而不需重複多次試驗，有效節省試驗時間，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100．．．微量試管

2．．．基座

3．．．移動裝置

31．．．動力源

32．．．載台

33．．．容置槽

4．．．加熱裝置

41．．．控制器

42．．．第一加熱單元

421．．．第一導熱件

422．．．第一加熱件

43．．．第一加熱單元

431．．．第一導熱件

432．．．第一加熱件

44．．．第二加熱單元

441．．．第二導熱件

442．．．第二加熱件

5．．．空間

51．．．均溫區

52．．．均溫區

53．．．變溫區

X．．．移動方向

圖1是一立體圖，說明本發明往復式溫度梯度熱循環系統的較佳實施例；及

圖2是一俯視示意圖，輔助說明圖1。

100．．．微量試管

2．．．基座

3．．．移動裝置

31．．．動力源

32．．．載台

33．．．容置槽

4．．．加熱裝置

41．．．控制器

42．．．第一加熱單元

421．．．第一導熱件

422．．．第一加熱件

43．．．第一加熱單元

431．．．第一導熱件

432．．．第一加熱件

44．．．第二加熱單元

441．．．第二導熱件

442．．．第二加熱件

5．．．空間

51．．．均溫區

52．．．均溫區

53．．．變溫區

X．．．移動方向

Claims (4)

1. 一種往復式溫度梯度熱循環系統，供容放並加熱待測樣本，該往復式溫度梯度熱循環系統包含：一基座；一移動裝置，包括一設置於該基座內的動力源、一受該動力源驅動而於該基座上往復移動的載台，及一設置於該載台上而隨該載台移動的容置槽，該容置槽可啟閉以容放待測樣本；及一加熱裝置，包括一控制器，及分別電連接於該控制器並用以加熱該容置槽的兩個第一加熱單元，及一個第二加熱單元，每一第一加熱單元具有一跨設於該基座上的第一導熱件，及一包覆於該第一導熱件內且電連接於該控制器的第一加熱件，而該第二加熱單元具有一跨設於該基座上的第二導熱件，及兩個間隔包覆於該第二導熱件內且電連接於該控制器的第二加熱件，所述第二加熱件能使該第二導熱件形成溫度梯度。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之往復式溫度梯度熱循環系統，其中，該加熱裝置的第一、第二加熱單元與該基座共同圍繞界定出一空間，該二第一加熱單元分別加熱該空間而形成兩個均溫區，該第二加熱單元則加熱該空間而形成一個具有溫度梯度的變溫區。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之往復式溫度梯度熱循環系統，其中，所述第二加熱件的設置方向是與該載台的移動方向概呈垂直。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之往復式溫度梯度熱循環系統，其中，所述第二加熱件的設置方向是與該載台的移動方向概呈平行。