液体循环式基因扩增设备.pdf

本发明所涉及生物领域一种液体循环式基因扩增设备，由工作单元[1]，供热单元[2]和控制单元构成，其特征是：工作时多个供热单元中只有一个工作单元连通处于工作状态，其他控温单元则对工作单元封闭处于待机状态；工作状态下，供热单元通过循环液体维持工作单元的温度。本发明具备了目前固体、液体和气体三种基因扩增设备的共同优点，具有工作周期短，使用功能全的特点，在生物技术领域具有极高的应用价值。

权利要求书

液体循环式基因扩增设备
技术领域
本发明涉及一种生物技术领域中用于基因扩增和检测用的基因扩增设备。
背景技术
基因扩增是生物领域中获取和检测特定基因的传统方法，也是目前唯一有效的方法。基因扩增一般借助耐热DNA聚合酶，在变性、复性和延伸三个温度下循环20到30次，目的基因呈指数性倍增，从而在操作结束时获得大量的目的基因。操作过程一般依靠具有热循环功能的基因扩增设备完成，既往的基因扩增设备有三种类型，分别通过固体，液体和气体对反应体系进行加热。目前市场上出售的基因扩增设备都采用固体加热方式，同一时间可获得采用不同的加热温度，也就说通常所说的温度梯度，不过固体加热加热体系存在升温和降温的过程，所占用的时间需要总反应时间的百分之五十到六十，而且必须添加制冷装置，提高了设备成本，一般售价在几万元到几十万元，大部分元件需要进口。气体加热式基因扩增仪是最近几年市场退出的产品，罗氏公司和西安天隆公司均有相关的产品。工作期间特定时间有特定热风对反应体系进行加热，设备的技术简单，制备成本较低，通过调节不同风道中的气体温度，也可以实现温度梯度，但是气体的热容量较低，如果不添加制冷设备，在反应结束后样品难以获得妥善的保存，反应结束样品必须立即取出。
在基因扩增技术出现以后的很长时间里，人们是通过三个到四个处于不同温度温度状态的水浴进行基因扩增，扩增循环由人工将反应体系一次放入不同的水浴锅中完成，人力投入较大。1994年6月2日肖工布等发明的名为四水浴池式基因扩增仪的实用新型专利[专利公开号CN2199213]；1997年12月12日，王勇申请了名为机械臂基因扩增仪的使用新型专利[专利公开号CN2326606]2003年3月27日，肖泉毅等申请了名为一种全自动水浴式基因扩增设备的实用新型专利[专利公开号CN2512673]，设备带有自动机械臂，由机械臂代替人工完成相关操作，这也是第一代严格意义上的基因扩增设备，而且也是反应周期最短的一种基因扩增设备。不过水浴式基因扩增仪不能进行温度梯度操作，开放式操作容易引起污染，故障率相对较多，设备需要预热而且预热时间较长，目前国内外尚发现关于本发明所涉及的基因扩增设备进行类似改造的报道和专利文献，因此我们综合既往三种机理的基因扩增设备的优势进行了改造，建立了液体循环式基因扩增设备。
发明内容
本发明所涉及的液体循环式基因扩增设备，由供热单元，工作单元和控制单元构成。其特征是：工作时多个供热单元中只有一个工作单元连通处于工作状态，其他控温单元则对工作单元封闭处于待机状态；工作状态下，供热单元通过循环液体维持工作单元的温度。
技术优势
本发明所涉及的液体循环式基因扩增设备除需要设备预热以外，不需要升温和降温过程，无须配备制冷装置，具备了水浴式设备的优势；其次可调整供热单元的数量和工作台的腔体形式，实现温度梯度反应，具备了固体式设备的优势；最后采用液体循环方式加热，减少了设备对供热单元容积的要求，具备了气体加热方式的优势。综合上述优势，本发明所涉及的基因扩增设备具有成本低，功能全面，方便快捷的优点。
实施方案
本发明所涉及的循环式基因扩增设备中：供热单元由恒温循环槽、灌注管、灌注阀门、导流管、回流阀门和回流管构成；其中恒温循环槽由槽体、加热器、温度感应元件、循环泵、灌注接口和回流接口构成；其中控制温度高于室温的恒温循环槽也可以由外接恒温水浴锅代替，控制温度低于室温的恒温循环槽可以由外接的低温水槽和灌注泵代替；
供热单元中，灌注阀门含有三个接口，其中一个接口通过灌注管和恒温循环槽灌注接口连接、一个接口通过导流管和回流阀门连接，另一个接口和工作单元连接，同一时间有且仅有两个接口连通；在温度梯度设计的设备中，可以共用的的恒温循环槽所对应的灌流阀门可通过歧管连接多个独立的工作单元。
回流阀门含有三个接口，其中一个接口通过回流管和恒温循环槽回流接口连接、一个接口通过导流管和灌注阀门连接，另一个接口和工作单元连接，同一时间有且仅有两个接口连通。在温度梯度设计的设备中，可以共用的的恒温循环槽所对应的回流阀门可通过歧管连接多个独立的工作单元。
本发明所涉及的循环式基因扩增设备中：工作单元由工作台，灌注管，回流管、温度感应元件构成；其中工作台由样品槽，灌注接口和回流接口构成；其中灌注管由一个总管和三个或者多个歧管构成，总管连接工作台灌注接口，每个歧管连接一个控温单元的灌注阀门；其中回流管由一个总管和三个或者多个歧管构成，其中总管连接工作台回流接口，每个歧管连接一个控温单元的回流阀门。
本发明所涉及的循环式基因扩增设备中：在工作状态下，灌注管通过灌流阀门和工作台联通，回流管通过回流阀门和工作台联通；在待机状态下，灌注管通过灌注阀门和导流管联通，回流管通过回流阀门和导流管联通；工作状态的转换通过控制单元对灌注阀门和回流阀门联通方式的调节完成。
本发明所涉及的循环式基因扩增设备中：循环液体可选用去离子蒸馏水，油，车辆用防冻液，首选但不限于以油作为传热介质。
附图说明
图1供热单元工作状态示意图
图2供热单元待机状态示意图
实施实例
下面我们将参照附图对本发明所涉及的液体循环式基因扩增设备作进一步说明，实例和附图内容不构成对本发明所所要求权力的限制。图中所示为三温非梯度基因扩增设备中供热单元[1]和工作单元[2]的工作示意图，其中仅列举了一个供热单元和一个工作单元的工作方式。其中图1中供热单元处于工作状态，图2中供热单元处于待机状态，两图中相同的部件名称不再重复标注。
在实验操作之前，恒温循环泵中的液体首先预热到预定温度，其期间控制单元通过位于恒温循环泵中温度传感器收集的温度信息，对加热器的启动进行调节。
工作状态下，恒温循环泵[10]中的液体，依次流经供热单元灌注管[9]，灌注阀[7]，工作单元灌注管[4]的歧管[6]，进入工作单元工作台腔[5]对工作单元样品槽[3]中的样品加热，之后经过经过工作单元回流管[11]的歧管[12]，回流阀[13]，供热单元回流管[14]回到恒温循环泵[10]恢复温度，参与下一次循环。其间，控制单元通过位于工作台中的温度传感器收集温度信息，对各个阀门的连通状态和连通时间进行调节。
待机状态下，恒温循环泵[10]中的液体，依次流经供热单元灌注管[9]，灌注阀[7]，导流管[8]，回流阀[13]，供热单元回流管[14]回到恒温循环泵[10]恢复温度，参与下一次循环。其间，控制单元通过位于工作台中的温度传感器收集温度信息，对各个阀门的连通状态和连通时间进行调节。