專利名稱：帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物材料分析類儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種微納米顆粒表面的生物大分 子修飾及分子雜交需要的液相顆粒孵育及雜交裝置。
背景技術(shù)：
納米顆粒是生物醫(yī)學(xué)中研究最多、應(yīng)用最廣的納米材料，擁有諸如小尺寸效應(yīng)、量 子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、體積效應(yīng)等許多獨(dú)特的性質(zhì)，因而被廣泛的應(yīng) 用于代替現(xiàn)有的芯片檢測技術(shù)的病原體檢測、腫瘤的標(biāo)志物早期診斷、疾病的體外可視檢 測等各個方面。將納米顆粒應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，首要解決的問題就是對納米顆粒表面進(jìn)行必要 的化學(xué)和生物大分子的修飾，如蛋白質(zhì)、糖類和寡核苷酸探針修飾等。利用修飾的這些生 物大分子與其特異性識別的其它分子的作用，發(fā)揮識別這一類分子的功能。由于分子生物 學(xué)實驗的特殊性，納米顆粒表面的化學(xué)反應(yīng)需要在特定的溫度下進(jìn)行，然而對于諸如蛋白 質(zhì)和核酸等生物大分子本身，很容易被外界的微生物分解或由于溫度的作用而失去活性功 能；再者諸如抗體與抗原、核酸雜交等生物大分子之間具有的特異結(jié)合能力，與其所處環(huán)境 溫度的高低密切相關(guān)，因此納米顆粒的這些修飾需要在能精確控溫的人工環(huán)境中進(jìn)行。另一方面，傳統(tǒng)的固相雜交是將變性的DNA固定于固體基質(zhì)上，再與探針進(jìn)行雜 交，故也稱為膜上印跡雜交，其雜交是在一個平面上進(jìn)行的雜交過程，體積較大，所需要的 雜交液多，常置于50mL的雜交瓶中。在市售的雜交爐中以不停的轉(zhuǎn)動借助液體自身的重力 作用促使雜交液不斷混合，均勻雜交。區(qū)別于上述雜交條件，納米材料表面的生物大分子修 飾及雜交所需的雜交反應(yīng)液體積多在100 y L以內(nèi)。其反應(yīng)容器多為200 y L 1000 y L的 離心管，目前市面上沒有基于200 y L 1000 u L的離心管的專用雜交裝置。且目前市售的 分子雜交裝置中雜交管與電機(jī)軸平行，且分子雜交裝置無震動功能，旋轉(zhuǎn)雜交過程中小體 積的雜交液自身重力較小，或毛細(xì)現(xiàn)象的作用不能利用自身重力流動，納米顆粒很快就會 沉降，此外由于納米粒子的表面效應(yīng)，在反應(yīng)過程中很可能會團(tuán)聚，從而導(dǎo)致混合不均勻， 嚴(yán)重影響到了顆粒的修飾或雜交效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶震動功能的全溫液相顆粒孵 育及雜交裝置，不僅可以對溫度進(jìn)行精確控制以符合納米材料表面化學(xué)及生物分子修飾和 雜交的各種溫度需求，又可以周期性顛倒加間斷性震動的方式使液體充分地流動從而分散 納米顆粒，使其混合均勻。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，包括可 封閉隔熱的箱腔和由制冷壓縮機(jī)、冷風(fēng)風(fēng)扇、熱風(fēng)風(fēng)扇、加熱器和溫度傳感器組成的溫度控 制系統(tǒng)，所述冷風(fēng)風(fēng)扇、熱風(fēng)風(fēng)扇和溫度傳感器設(shè)置在所述箱腔內(nèi)，還包括震動臺、震動電 機(jī)、電機(jī)、圓盤和控制器；所述圓盤設(shè)置在箱腔內(nèi)，且圓盤的轉(zhuǎn)動軸通過箱腔的隔熱層從箱腔壁伸出，和所述電機(jī)相連，所述圓盤上沿著圓盤半徑且垂直于電機(jī)軸的方向設(shè)置有若干 可插放各種不同容量的離心管的圓孔；震動電機(jī)和電機(jī)固定設(shè)置在震動臺上，所述控制器 連接溫度控制系統(tǒng)、電機(jī)和震動電機(jī)，控制箱腔內(nèi)的溫度、圓盤轉(zhuǎn)速、圓盤轉(zhuǎn)向和震動模式。進(jìn)一步的，帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置還包括安裝在震動臺底座 上的減震裝置。進(jìn)一步的，帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置還包括設(shè)置在箱腔外部的 箱體，所述箱腔、制冷壓縮機(jī)、加熱器、震動臺、電機(jī)和震動電機(jī)均設(shè)置在箱體內(nèi)。更進(jìn)一步的，為了加快內(nèi)部散熱，所述箱體上還設(shè)置有散熱裝置。更進(jìn)一步的，所述箱腔的靠近箱體的一個側(cè)面上設(shè)置有雙層隔熱玻璃門，所述雙 層隔熱玻璃門穿過所述箱體與外界相連，方便放置離心管。進(jìn)一步的，所述電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。進(jìn)一步的，所述圓盤上設(shè)置有防止離心管脫落、包裹在所述圓盤外的彈力帶。進(jìn)一步的，帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置還包括和控制器相連的輸 入輸出模塊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.提供了更廣泛的溫度范圍，給納米材料表面的化學(xué)和生物大分子修飾及雜交提 供適宜的溫度，保證了生物大分子的活性和雜交的精度；2.適用于小體積反應(yīng)液體系的孵育及雜交，節(jié)約了試劑和成本；3.在雜交過程中進(jìn)行間斷性的震動，使液體與納米材料更加充分混勻，因此特別 適用于納米材料在小體積液相環(huán)境中的混勻懸浮狀態(tài)，保證了溶液中的試劑與納米材料表 面的充分接觸；4.本發(fā)明將填補(bǔ)基于液相顆粒孵育和雜交裝置器的市場空白。


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖1為本發(fā)明實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。其中1冷風(fēng)風(fēng)扇；2箱腔；3雙層隔熱玻璃門；4制冷壓縮機(jī)；5控制器；6熱風(fēng)風(fēng) 扇；7溫度傳感器；8圓盤；9彈力帶；10箱體；11減震裝置；12震動臺；13電機(jī)；14震動電 機(jī)；15散熱裝置；16加熱器。
具體實施例方式實施例本實施例的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置包括箱腔2和包 裹在箱腔2外的箱體10，箱腔2的內(nèi)壁上設(shè)置有冷風(fēng)風(fēng)扇1、熱風(fēng)風(fēng)扇6和溫度傳感器7，用 于對箱腔內(nèi)的溫度進(jìn)行檢測和控制。箱腔2內(nèi)的冷風(fēng)風(fēng)扇1、熱風(fēng)風(fēng)扇6和溫度傳感器7， 以及箱體10內(nèi)的加熱器16、制冷壓縮機(jī)4 一同構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)，受控制器5的控制，溫度 可調(diào)范圍為0°C 99. 9°C，溫度控制精度為士0. 1°C，溫度均一性為士0. 2°C。箱體10將箱腔2包裹在其內(nèi)部，箱腔2靠近箱體10的一面上設(shè)置有雙層隔熱玻 璃門3，雙層隔熱玻璃門3穿過所述箱體10使箱腔2與外界相連，操作員可以打開該玻璃 門，將插有各種不同容量離心管的圓盤8放入箱腔2內(nèi)。
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箱腔2內(nèi)還設(shè)置有放置離心管、可旋轉(zhuǎn)的圓盤8，圓盤8的轉(zhuǎn)動軸從箱腔壁伸出，連 接到設(shè)置在箱腔2外的電機(jī)13，電機(jī)13帶動圓盤8轉(zhuǎn)動，本實施例中的電機(jī)13采用步進(jìn)電 機(jī)。在圓盤8上沿著圓盤半徑、且垂直于電機(jī)軸的方向設(shè)置有若干可插放各種不同容量的 離心管的圓孔，在圓盤8上還設(shè)置有防止離心管脫落、包裹在圓盤外的彈力帶9。在使用時， 將裝有納米材料和待修飾或雜交的溶液倒入離心管，然后將離心管以管身垂直于電機(jī)軸、 沿圓盤半徑的方向插入圓盤上的圓孔中，在裝有離心管的圓盤外面固定彈力帶9，用以防止 離心管轉(zhuǎn)到低位時從圓盤8上落下。在箱腔2外、箱體10內(nèi)設(shè)置有制冷壓縮機(jī)4、控制器5、散熱裝置15、加熱器16、電 機(jī)13、震動電機(jī)14、震動臺12和減震裝置11。電機(jī)13和震動電機(jī)14固定安裝在震動臺 12上，減震裝置11安裝在震動臺12的底座上。控制器5連接溫度控制系統(tǒng)的各個電器元 件、震動電機(jī)14和電機(jī)13，控制箱腔內(nèi)的溫度、圓盤轉(zhuǎn)速、圓盤轉(zhuǎn)向和震動模式。當(dāng)電源接 通后，由溫度傳感器檢測箱腔2內(nèi)的溫度，根據(jù)用戶設(shè)定的溫度值，控制器控制冷風(fēng)風(fēng)扇1、 熱風(fēng)風(fēng)扇6、加熱器16、制冷壓縮機(jī)4的工作，對溫度進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。同時，控制器根據(jù)用戶 設(shè)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，通過驅(qū)動器對步進(jìn)電機(jī)13進(jìn)行控制，從而控制圓盤的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向；根 據(jù)用戶設(shè)定的震動模式，控制震動電機(jī)14，從而控制全溫液相顆粒孵育及雜交裝置的震動 幅度以及震動頻率。為了方便對本雜交儀進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，本實施例還包括和控制器5相 連的輸入輸出模塊(圖中未示出)，操作員可以在輸入輸出模塊上輸入設(shè)定的溫度值、圓盤 轉(zhuǎn)速、圓盤轉(zhuǎn)向、震動幅度和頻率值，并可由輸入輸出模塊實時顯示當(dāng)前工作的溫度值、圓 盤轉(zhuǎn)速、圓盤轉(zhuǎn)向、震動幅度和頻率值。電機(jī)13帶動圓盤8緩慢勻速轉(zhuǎn)動，離心管就會周期 性顛倒，并在轉(zhuǎn)動的過程中按照一定的規(guī)律震動。離心管中的液體及納米材料就會由于重 力作用和間斷的震動不斷變換流向，達(dá)到液體充分與納米材料充分混勻完成修飾和雜交的 目的。以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，凡依本 發(fā)明權(quán)利要求及說明書內(nèi)容所作的簡單的變換，皆應(yīng)仍屬于本發(fā)明覆蓋的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，包括可封閉隔熱的箱腔(2)和由制冷壓縮機(jī)(4)、冷風(fēng)風(fēng)扇(1)、熱風(fēng)風(fēng)扇(6)、加熱器(16)和溫度傳感器(7)組成的溫度控制系統(tǒng)，所述冷風(fēng)風(fēng)扇(1)、熱風(fēng)風(fēng)扇(6)和溫度傳感器(7)設(shè)置在所述箱腔(2)內(nèi)，其特征在于還包括震動臺(12)、震動電機(jī)(14)、電機(jī)(13)、圓盤(8)和控制器(5)；所述圓盤(8)設(shè)置在箱腔(2)內(nèi)，且圓盤的轉(zhuǎn)動軸通過箱腔(2)的隔熱層從箱腔壁伸出，和所述電機(jī)(13)相連，所述圓盤(8)上沿著圓盤半徑且垂直于電機(jī)軸的方向設(shè)置有若干可插放各種不同容量離心管的圓孔；震動電機(jī)(14)和電機(jī)(13)固定設(shè)置在震動臺(12)上，所述控制器(5)連接溫度控制系統(tǒng)、電機(jī)(13)和震動電機(jī)(14)，控制箱腔(2)內(nèi)的溫度、圓盤轉(zhuǎn)速、圓盤轉(zhuǎn)向和震動模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，其特征在 于還包括安裝在震動臺(12)底座上的減震裝置(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，其特 征在于還包括設(shè)置在箱腔(2)外部的箱體(10)，所述箱腔(2)、制冷壓縮機(jī)(4)、加熱器 (16)、震動臺(12)、電機(jī)(13)和震動電機(jī)(14)均設(shè)置在箱體(10)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，其特征在 于所述箱體(10)上還設(shè)置有散熱裝置(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，其特征在 于所述箱腔(2)的靠近箱體(10)的一個側(cè)面上設(shè)置有雙層隔熱玻璃門(3)，所述雙層隔 熱玻璃門(3)穿過所述箱體(10)與外界相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝 置，其特征在于所述電機(jī)(10)為步進(jìn)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝 置，其特征在于所述圓盤(8)上設(shè)置有防止離心管脫落、包裹在所述圓盤(8)外的彈力帶(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝 置，其特征在于還包括和控制器(5)相連的輸入輸出模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，包括可封閉隔熱的箱腔和由制冷壓縮機(jī)、冷風(fēng)風(fēng)扇、熱風(fēng)風(fēng)扇、加熱器和溫度傳感器組成的溫度控制系統(tǒng)，還包括震動臺、震動電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、圓盤和控制器，所述圓盤設(shè)置在箱腔內(nèi)，且其轉(zhuǎn)動軸和步進(jìn)電機(jī)相連，圓盤上沿著圓盤半徑、且垂直于電機(jī)軸的方向設(shè)置有若干可插放離心管的圓孔；震動電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)固定在震動臺上，所述控制器連接溫度控制系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)和震動電機(jī)，控制箱腔的溫度、圓盤轉(zhuǎn)速、圓盤轉(zhuǎn)向和震動模式。本發(fā)明不僅可以對溫度進(jìn)行精確控制以符合納米材料表面化學(xué)及生物分子修飾和雜交的各種溫度需求，又可以間斷性震動使液體充分地流動從而分散納米顆粒，使其混合均勻。
文檔編號C12M1/00GK101858906SQ201010159900
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者何農(nóng)躍, 劉賓, 李智洋 申請人:東南大學(xué)