專利名稱：一種全自動水浴式基因擴增儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬生物工程技術領域，具體涉及一種全自動水浴式基因擴增儀。
背景技術：
標本重復經(jīng)過高溫變性、低溫退火和中溫延伸三個階段，特異的DNA片段數(shù)量成指數(shù)增加，經(jīng)n個循環(huán)后，擴增產(chǎn)物拷貝數(shù)為2n。自動DNA擴增儀(即PCR儀)就是滿足上述要求的儀器。提供保溫的載體有半導體、空氣等。用半導體、空氣作為熱載體，其溫度均勻性、反應速度等都不夠理想，操作時間也較長，因此，影響其擴增效率。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提出一種反應速度快，操作時間短，擴增效率高的全自動水浴式基因擴增儀。
本實用新型設計的全自動水浴式基因擴增儀，由機械部分和電氣部分組成。其中機械部分由外殼、步進電機、傳動桿、載物盤構成，電氣部分由電腦主板、溫度控制板、加熱電路板、溫度傳感器、斷水保護傳感器、變壓器、繼電器、控制鍵盤和液晶顯示器組成。其中，外殼1上設有4個恒溫池2，每個恒溫池2中分別安裝電加熱管3、溫度傳感器4、斷水保護傳感器5，步進電機6安裝于底板17上，其輸出主軸7透過外殼面板，位于4個恒溫池中間，輸出主軸7與傳動桿8相連接，傳動桿8的端部與載物盤9相連，步進電機的轉(zhuǎn)動，帶動傳動桿8，可使載物盤9依次到達4個恒溫池中。
本實用新型中，電氣部分的液晶顯示屏10、控制鍵盤11設置于外殼面板上，繼電器12、變壓器13、加熱電路板14、溫度控制板15、電腦主板16等設置于底板17上。電腦主板16與溫度控制板15、步進電機6、變壓器13、加熱管3連接，溫度控制板15、主板16與各個恒溫池2中的溫度傳感器4和斷水傳感器5相連。
本實用新型使用時，4個恒溫池中放入水，并按要求可以設置不同的溫度。標本放在載物盤8上，在步進電機的驅(qū)動下，在四種溫度的恒溫池中循環(huán)轉(zhuǎn)動，下降及升降，進行擴增。
本實用新型中，電腦主板14能預置100多個程序的文件庫，它采集4個恒溫池的溫度，并且根據(jù)程序中設置的溫度進行溫度控制；它可以按程序要求驅(qū)動步進電機，使標本在4個恒溫池中循環(huán)；它可以按程序設置各個恒溫池保溫時間和退火、延伸時問自動遞增等功能。由于循環(huán)次數(shù)多，操作時間長，避免外界突然斷電造成循環(huán)中斷致使實驗中途夭折，具備斷電自動保護，保證了在突然斷電時反應程序不丟失，不中斷。為了免除加熱等待時間，具備預置儀器加熱啟動功能。此外，為了避免在操作時間內(nèi)意外碰到某些鍵使實驗中途夭折，具備鍵盤鎖定功能。溫度放大板把4個恒溫池的傳感器的信號放大，提供給主板采集溫度。當任意一個恒溫池的水面低于等位置后，斷水傳感器發(fā)出信號給斷水控制板，斷水控制板切斷電源，保證斷水安全。
當標本的準備工作完成后，在儀器的4個恒溫池內(nèi)注入水，使水面達到所要求的高度，再注入一層液體石臘，避免水蒸汽蒸發(fā)。啟動電源開關，在液晶顯示屏上，根據(jù)標本種類設置相對應的要求，包括各恒溫池的溫度，標本保溫時間及時間遞增要求和循環(huán)次數(shù)，這些設置組成程序。按動相關鍵使主軸升起，把放有標本的載物盤安裝在與主軸相連的傳動桿上，按相關鍵，使載物盤轉(zhuǎn)到某個恒溫池位置上方，作為起始位置，按運行鍵，儀器開始加熱4個恒溫池，當4個恒溫池達到程序要求后，儀器鳴叫，提示操作者按啟動鍵，標本開始轉(zhuǎn)動到另一恒溫池上方，并下降到該恒溫池，停留程序規(guī)定的保溫時間后上升。重復上述的動作，經(jīng)過4個恒溫池，標本正好轉(zhuǎn)動一周，稱之為一個循環(huán)，當儀器完成程序所規(guī)定循環(huán)次數(shù)后，儀器自動顯示完成，并鳴叫，指示操作者已經(jīng)完成程序。
本發(fā)明是以水為熱載體的DNA擴增儀，它比空氣為載體的擴增儀具有溫度均勻的優(yōu)點(因為水的導熱性能比空氣導熱性能好得多)，它比半導體為熱載體的擴增儀具有速度快得多的優(yōu)點(因為水具有三種溫度的恒溫池，標本輪流在幾種恒溫池中運動，但半導體只有一個恒溫池，變化三種溫度需要不斷的加熱和冷卻，所以增加了加熱和冷卻的時間，該時間顯然比標本轉(zhuǎn)動的時間多)，縮短了操作時間，提高了擴增效率。


圖1為本實用新型的結構圖示。
圖2為本實用新型的底板結構圖示。
圖3為本實用新型的電原理圖。
圖4為本實用新型的驅(qū)動電路圖。
圖中標號1為外殼，2為恒溫池，3為電加熱管，4為溫度傳感器，5為斷水保護傳感器，6為步進電機，7為電機主軸，8為傳動桿，9為載物盤，10為液晶顯示屏，11為控制鍵盤，12為繼電器，13為變壓器，14為加熱電路板，15為溫度控制板，16為電腦主板，17為底板，18為蓄電池。
具體實施方式
以某種型號的自動DNA擴增儀為例，它是以水作為熱載體的DNA擴增儀，外殼1的長55cm，高19cm，寬42cm，主軸7位于平臺中心，以此軸為中心，以15.5cm為半徑均勻分布4個圓形恒溫池2，每個恒溫池的半徑為6cm。
外殼面板的左面安裝液晶顯示屏10，其長度為76，寬度為25，供操作者編輯和修改程序用，在運行時可動態(tài)監(jiān)視各恒溫池溫度以及在各恒溫池的保溫時間。此外還顯示斷電等提示。右面安裝20個鍵的鍵盤11，其中包括小數(shù)點的11個數(shù)字鍵，還具有鎖定、退出、暫停、回車、啟動、上、下、左、右方向的9個功能鍵，編程時使用數(shù)字鍵及回車鍵；修改時使用數(shù)字鍵盤、下方向及回車鍵；運行時使用數(shù)字鍵、下方向鍵、回車鍵、啟動鍵；驅(qū)動軸上升時使用數(shù)字鍵和上方向鍵；驅(qū)動軸下降時使用數(shù)字鍵和左方向鍵；使軸左轉(zhuǎn)時使用數(shù)字鍵和左方向鍵，使軸右轉(zhuǎn)時使用數(shù)字鍵及右方向鍵，使用數(shù)字鍵、回車鍵進行預置加熱啟動。
實際操作過程如下，當標本準備好后，把水注入4個恒溫池內(nèi)，使水面達到所要求的高度，并在4個恒溫池內(nèi)注入一層液體石臘，避免水蒸發(fā)，啟動電源開關，根據(jù)標本種類使用數(shù)字鍵及回車鍵編程，包括恒溫池的溫度、標本保溫時間及時間遞增要求和循環(huán)次數(shù)，這些設置組成了程序，把該程序存入文件庫內(nèi)，然后用數(shù)字鍵、下方向鍵及回車鍵將程序從文件庫傳到液晶顯示屏上，檢查無誤后，重新存入文件庫內(nèi)。使用數(shù)字鍵和上方向鍵，把主軸升到最高位置，把放有標本的載物盤安裝在主軸上，使用左或右方向鍵和數(shù)字鍵把載物盤轉(zhuǎn)動到貼有4號標簽的第4號恒溫池位置上方，作起始位置，使用數(shù)字鍵、下方向鍵盤、回車鍵進行運行，當4個恒溫池達到程序要求的溫度后，鳴叫4聲，顯示press startkey，接著操作者按啟動鍵后，放有標本的載物盤開始轉(zhuǎn)到另一恒溫池上方——下降到該恒溫池，停留程序規(guī)定的保溫時間——上升，重復上述的動作，完成一個循環(huán)。當儀器完成程序所規(guī)定的循環(huán)次數(shù)后，儀器自動顯示完成并鳴叫20聲，指示操作者已經(jīng)完成程序。
權利要求1.一種全自動水浴式基因擴增儀，由機械部分和電氣部分組成，機械部分由外殼、步進電機、傳動桿、載物盤構成，電氣部分由電腦主板、溫度控制板、加熱電路板、溫度傳感器、斷水保護傳感器、變壓器、繼電器、控制鍵盤和液晶顯示器組成；其特征在于外殼(1)上設有4個恒溫池(2)，每個恒溫池(2)中分別安裝電加熱管(3)、溫度傳感器(4)、斷水保護傳感器(5)，步進電機(6)安裝于底板(17)上，其輸出主軸(7)透過外殼面板，位于4個恒溫池中間，輸出主軸(7)與傳動桿(8)相連接，傳動桿(8)的端部與載物盤(9)相連，步進電機的轉(zhuǎn)動，帶動傳動桿(8)，可使載物盤(9)依次到達4個恒溫池中。
2.根據(jù)權利要求1所述的擴增儀，其特征在于電氣部分的液晶顯示屏(10)、控制鍵盤(11)設置于外殼面板上，繼電器(12)、變壓器(13)、加熱電路板(14)、溫度控制板(15)、電腦主板(16)設置于底板(17)上；電腦主板(16)與溫度控制板(15)、步進電機(6)、變壓器(13)、加熱管(3)連接，溫度控制板(15)、主板(16)與各個恒溫池(2)中的溫度傳感器(4)和斷水傳感器(5)相連。
專利摘要本實用新型為一種全自動水浴式基因擴增儀(即PCR儀)，由機械部分和電氣部分組成。它采用水作為熱載體，面板上共設有4個恒溫池，由步進電機控制載物盤轉(zhuǎn)動，使標本在四種溫度的恒溫池中循環(huán)轉(zhuǎn)動，進行PCR擴增。本裝置擴增時溫度均勻，速度快，效率高。
文檔編號C12M1/00GK2612673SQ032298
公開日2004年4月21日 申請日期2003年3月27日 優(yōu)先權日2003年3月27日
發(fā)明者肖泉毅, 江肇潤 申請人:上海復生生物工程研究所有限公司