專利名稱：Pcr基因擴增儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于分析聚合酶鏈式反應的儀器。
眾所周知，PCR基因擴增是一種將少量生物樣品，模擬體內(nèi)變化過程，使之在體外擴增以獲得大量遣傳物質(zhì)的技術(shù)。實施此技術(shù)需要對樣品提供三個溫度，按照不同的持續(xù)加熱時間輪流加熱樣品?，F(xiàn)有的PCR基因擴增儀雖然解決了以往用人工操作費時費力，精度差等問題，但由于其結(jié)構(gòu)不夠合理和完善，仍然存在如下問題1、三個水槽圍成圓周，因而體積較大，操作很不方便。
2、只用簡單的凸輪體和一般的電動機傳動，難以精確定位。
本實用新型的目的是提供一種能克服上述缺陷的新型的PCR基因擴增儀，此新型PCR基因擴增儀操作觀察方便，定位精度高達±1mm以內(nèi)，存儲功能提高到可同時存入255人次的實驗數(shù)據(jù)，而且整機體積也大大縮小，外型精巧美觀。
本實用新型的目的是通過采取如下的措施來達到的一、在總體設(shè)計上將三個水浴槽設(shè)置在同一直線上，這種三槽一線的布局可使水浴槽和樣品在正對操作人員一側(cè)，三個水浴槽能同時看到，更便于觀察和操作，這樣的布局也能使體積縮小，外型更美觀。
二、樣品取送機構(gòu)采用如下結(jié)構(gòu)1、用步進電機驅(qū)動齒輪、齒條，實現(xiàn)搖桿的水平移動，步進電機的定位性能好，輪齒齒條不易變形，可靠性高，不必另加定位裝置樣品就能準確地放進水槽。
2、用快速同步電機驅(qū)動偏心凸輪，實現(xiàn)搖桿的垂直移動，利用定位盤、光耦來控制搖桿抬起，放下的高度，并可沿齒條在任一水平位置升降搖桿。
三、控制電路部分采用了由先進的單片機8031和存儲器2764、6264組成的單板機，并擴充了8279、8255兩片接口芯片，從而能夠用一臺單板機分別控制三個水浴槽，使電路簡化，更易于安裝調(diào)試。


圖1是整機結(jié)構(gòu)布局示意圖圖2是控制部分電路組成方框圖圖3是樣品取送機構(gòu)傳動部分示意圖圖4是樣品取送機構(gòu)傳動部分的頂視圖圖5是水槽布局圖圖6是工作流程圖圖中1－－搖桿2－－托盤3－－有機玻璃蓋4－－水浴槽5－－加熱片6－－同步電機7－－外殼8－－凸輪9－－電路板10－－齒條11－－齒輪12－－步進電機13－－薄膜按鍵14－－定位盤
15－－光耦16－－定位光耦17－－擋片18－－溫度傳感器下面將結(jié)合附圖和最佳實施例對本實用新型進行更詳細地說明。
本實用新型的整機結(jié)構(gòu)布局如
圖1所示，它包括由一臺單板機及其配套電路組成的控制部分(9、13)，三個成直線分布的帶加熱器(5)和溫度傳感器(18)的恒溫水浴槽(4)和樣品取送機構(gòu)(1、2、6、8、10、11、12、14、15)。
控制部分電路組成的方框圖如圖2所示。它包括單板機、接口電路、A／D轉(zhuǎn)換器、測溫電路、控溫電路、驅(qū)動電路和鍵盤與數(shù)碼管顯示器。其工作流程如圖6所示。
下面將結(jié)合圖2－圖6，對其工作過程進行詳細地說明。
當工作開始時單板機自動清零。并調(diào)用驅(qū)動程序，通過8255和驅(qū)動電路輸出脈沖電壓使步時電機(12)工作，齒輪(11)轉(zhuǎn)動，帶動齒條(10)做水平運動。搖桿運動到4／2槽，光耦(16)被擋片(17)遮擋，輸出電平信號通知單板機搖桿已復位，同時自動關(guān)閉步進電機。
完成上述過程后，便可以從鍵盤輸入包括溫度、停留時間、循環(huán)圈數(shù)在內(nèi)的所需數(shù)據(jù)；由8279送入內(nèi)存RAM6264中。在數(shù)據(jù)沒有輸完之前，除單板機外其它電路都停止工作，8255不向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號。
數(shù)據(jù)輸完以后，8255使控溫電路工作，加熱片開始加熱，三個槽的溫度同時上升。同時A／D轉(zhuǎn)換電路(14433)將溫度傳感器(18)通過測溫模塊采集來的溫度模擬量變成數(shù)字量，由8255送入單板機進行檢測，輪流顯示各槽溫度。由于三個槽的溫度不同，所以當檢測的槽溫度達到時就關(guān)閉此槽的加熱片，其它槽繼續(xù)加熱。如果溫度下降了，再繼續(xù)加熱，直到溫度都滿足要求。
加熱結(jié)束后，單板機通過8255接通驅(qū)動電路，輸出一定個數(shù)的脈沖，通過步進電機、齒輪、齒條結(jié)構(gòu)帶動搖桿水平運動到4／1槽上，然后同步電機(6)帶動凸輪(8)轉(zhuǎn)動，將搖桿放下，搖桿(1)放到最低點時，定位盤(14)的缺口轉(zhuǎn)到光耦(15)處，光耦(15)通知單板機搖桿已放下，于是單板機通過8255關(guān)閉同步電機，放在托盤(2)上的樣品便浸泡在水里。單板機通過8279顯示溫度、時間并倒計時，計到0后，再次接通同步電機，凸輪轉(zhuǎn)動使搖桿抬起后，定位盤(14)的缺口轉(zhuǎn)到光耦(15)處，光耦(15)通知單板機搖桿已抬起，于是單板機通過8255關(guān)閉同步電機。8255輸出固定脈沖控制步進電機轉(zhuǎn)動，使齒輪帶動齒條水平運動，搖桿移動到4／2槽，再將樣品放下浸泡。三個槽都浸泡一次算一圈，每走完一圈倒計一個數(shù)，直到走完予定圈數(shù)。在循環(huán)過程中單板機輪流對三個槽控溫，使實驗過程中溫度衡定不變。
予定圈數(shù)走完后搖桿抬起，運動到4／3槽，又回到等待狀態(tài)。如鍵盤無輸入，則關(guān)閉包括單板機在內(nèi)的所有電路，準備下一個實驗。
本實用新型的PCR基因擴增儀由于采用了上述技術(shù)措施，使其性能大大改善，它能達到的性能指標如下1、溫度設(shè)計范圍室溫～99.9℃2、最長定時時間(單槽)999秒3、控溫精度±0.5℃，顯示精度±0.1℃4、最大循環(huán)周數(shù)9995、反應過程中能顯示溫度、停留時間(倒計數(shù))及循環(huán)圈數(shù)(倒計數(shù))。
6、有手動功能鍵，可停留于任一槽并開始計時。
7、使用電源交流220V、50Hz。
8、外形尺寸500×400×300mm39、重量8kg10、具有存儲功能能同時存儲255人次的實驗數(shù)據(jù)，以備下次實驗開始時調(diào)用及修改，將來還可以調(diào)出來參改、總結(jié)。
11、輸入內(nèi)容實驗編號、定時時間、予定溫度、循環(huán)周數(shù)，以上內(nèi)容用按鍵一次輸入完成。
12、具有打印輸出口配微型打印機后可打印出如下實驗數(shù)據(jù)－－實驗編號、三組反應時間、溫度、周期數(shù)、實驗全過程時間。
13、具有計數(shù)功能，在輸入第11項的內(nèi)容后，可直接精確地算出全部實驗時間及實際實驗周期時間并打印出來。
權(quán)利要求1.一種PCR基因擴增儀，它由三個恒溫水槽、樣品取送機構(gòu)和控制部分組成，其特征在于所說的三個恒溫水槽設(shè)置在同一直線上。
2.按照權(quán)利要求1所說的PCR基因擴增儀，其特征在于所說的樣品取送機構(gòu)是由步進電機(12)驅(qū)動齒輪(11)，再帶動齒條(10)實現(xiàn)搖桿(1)的水平移動。
3.按照權(quán)利要求1所說的PCR基因擴增儀，其特征在于所說的樣品取送機構(gòu)是由同步電機(6)驅(qū)動凸輪(8)，帶動搖桿(1)，實現(xiàn)搖桿的垂直移動。
4.按照權(quán)利要求3所說的PCR基因擴增儀，其特征在于所說的凸輪(8)上裝有定位盤(14)，定位盤(14)上有二個缺口對應搖桿(1)的最高點和最低點，將光耦(15)測知的結(jié)果送至單板機。
5.按照權(quán)利要求1所說的PCR基因擴增儀，其特征在于所說的控制部分包括一臺由單片機8031和存儲器2764、6264組成的單板機和接口電路8279、8255，能用一臺單板機分別控制三個水槽的溫度，并同時控制驅(qū)動電路和加熱電路。
專利摘要一種用于聚合酶鏈式反應的改進型的基因擴增儀，它采用三槽一線的布局大大方便了觀察和操作；它采用同步電機和步進電機，提高了定位的精確度；它選用性能先進的單板機并擴增了接口電路，使一臺單板機能分別控制三個水槽的溫度，并能同時控制驅(qū)動電路和加熱電路。
文檔編號C12Q1/25GK2148079SQ932122
公開日1993年12月1日 申請日期1993年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月17日
發(fā)明者李文衛(wèi) 申請人:李文衛(wèi)