CN106047684A - 一种数字化核酸扩增仪 - Google Patents
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Abstract
一种数字化核酸扩增仪，包括机箱，其中，所述机箱的内部设有温度控制器和风机模块，所述风机模块包括热电冷却器；所述热电冷却器设于所述机箱的一侧，所述温度控制器紧邻所述热电冷却器设于所述机箱的另一侧，所述温度控制器与所述热电冷却器电气连接，用于实时控制所述热电冷却器的温度；所述热电冷却器采用前进后出或后进前出的推拉式结构设置于机箱内部。本发明的数字化核酸扩增仪整体结构简单，操作方便；各部件的布置方式最佳，既节约了整体装置的空间，又降低了生产成本；其中热电冷却器与温度控制器可以实现温度循环，准确控制模板的变性、退火和延伸温度、时间和循环数，可以实现扩增所需的快速升高和降低温度的精确调控。
Description
技术领域
本发明涉及核酸扩增技术领域，尤其涉及一种数字化核酸扩增仪。
背景技术
核酸扩增技术，尤其是数字聚合酶链反应技术(Polymerase ChainReaction简称PCR)，是一种用于扩增特定的DNA分子片段的分子生物技术，它以DNA分子为模板，由一对人工合成的特异寡核苷酸引物，通过DNA聚合酶酶促反应，快速扩增特异DNA分子片段，在生物学上具有极其重要的作用。随着其应用越来越广泛，对核酸扩增仪(例如PCR仪)的要求越来越高。举例来说，对于PCR仪，与传统的PCR技术相比，数字化PCR技术的应用越来越广泛，数字化PCR技术可以提供极微量模板的精确定量数据，在测序前文库定量、低丰度mRNA检测和稀有DNA突变检测以及拷贝数微量差异研究等应用中具有显著的优势及不可替代性。数字化PCR技术使得传统技术中在大量样品数据中搜寻具有价值的低丰度模板数据的工作变得异常简单，从而可以快速地从事诸如癌症的及早期检测、胎儿遗传病的早期筛查、DNA诊断乃至个体医疗等创新工作。这一技术相比传统技术领域具有无可取代的作用，并在最近几年成为国际研究的前沿和热点，具有重要的科学意义和应用价值。
在PCR扩增过程中必须同时具备生化条件和温度循环条件，需要准确控制模板的变性、退火和延伸温度、时间和循环数。但传统的PCR仪大多是多孔式加热仪器，并且在实际应用中并不是每次都可以装满，一般会根据实际需求加热不同数量的试剂，由此产生不同的加热负载，进而改变热循环系统的热阻热熔，在此过程中如果忽略加热负载的变化，将会导致PCR反应失败，进而使PCR扩增过程中温度循环条件不能准确的控制模板的变性、退火和延伸温度、时间和循环数。
中国发明专利(201210012865.0：一种高温控精度的PCR仪)公开了一种高温控精度的PCR仪，包括与控制电路连接的负载信息传递模块，该负载信息传递模块对传感器温度信息进行处理，得到试管内的试剂温度信息与传感器温度信息之间的对应关系信息，并将该对应关系信息发送至控制电路，对风扇和热电制冷器进行控制。
上述发明增加了一个负载信息传递模块，该负载信息模块通过将热学信息等效到电学模型中，来确定不同负载情况下传感器温度信息与试管中的试剂温度信息之间的对应关系，然后将该对应关系的信息发送给控制电路，从而控制风扇、热电制冷器等对试剂温度进行调节。但是上述发明对试剂温度调节的精确度不高，且不能实现快速升高和降低温度的调控。而且，PCR仪整体构造不够紧凑，影响散热，也不利于安装维修。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种数字化核酸扩增仪，以克服以上所述现有技术中至少一种问题。
为达到上述目的，本发明提供一种数字化核酸扩增仪，包括机箱，其中，
所述机箱的内部设有温度控制器和风机模块，所述风机模块包括热电冷却器；
所述热电冷却器设于所述机箱的一侧，所述温度控制器紧邻所述热电冷却器设于所述机箱的另一侧，所述温度控制器与所述热电冷却器电气连接，用于实时控制所述热电冷却器的温度；
所述热电冷却器采用前进后出或后进前出的推拉式结构设置于机箱内部。
根据本发明的一种优选实施方案，所述热电冷却器包括散热片、冷却片和风扇，所述散热片和冷却片的材料均为铝片，且分别设于所述热电冷却器的不同侧；所述风扇设置于所述冷却片与所述散热片的底面。
根据本发明的一种优选实施方案，所述热电冷却器的上端面设有芯片槽，所述芯片槽通过紧固螺钉固定于所述热电冷却器；所述芯片槽内设有芯片；
所述机箱的上端面上设有凹槽，所述凹槽与所述芯片槽形状相同，且所述凹槽与所述芯片槽同轴布置。
根据本发明的一种优选实施方案，所述机箱内还设有控制组件，所述控制组件紧邻所述温度控制器设置于所述机箱内，且所述控制组件与所述温度控制器同侧布置；所述控制组件与所述温度控制器控制连接。
根据本发明的一种优选实施方案，所述机箱的侧面还设有电源开关，所述电源开关与所述温度控制器同侧布置，所述控制组件与所述电源开关电气连接。
根据本发明的一种优选实施方案，所述机箱内还设有旋转开关模块，其通过固定片固定连接于所述控制组件。
根据本发明的一种优选实施方案，所述机箱内还设有电源组件和串口开关，所述电源组件与串口开关设于所述温度控制器的相对侧，所述电源组件用于实现电流的转换。
根据本发明的一种优选实施方案，所述数字化核酸扩增仪还包括显微镜，所述显微镜包括目镜和物镜；所述显微镜通过紧同螺钉固定于所述机箱的上端面。
根据本发明的一种优选实施方案，所述数字化核酸扩增仪还包括荧光模块，所述荧光模块设于所述物镜与芯片之间，位于物镜的正下方；
所述荧光模块能够旋转，其旋转角度为0-180°；所述荧光模块包括外置电源和滤光片。
根据本发明的一种优选实施方案，所述机箱的上端面的形状为矩形或圆形。
通过上述技术方案可知，本发明的数字化核酸扩增仪具有如下有益效果：
(1)本发明提供的数字化核酸扩增仪整体装置结构简单，操作方便；其中的各部件的位置布置方式最佳，连接线路最短，既节约了整体装置的空间，又降低了生产成本；
(2)本发明中的热电冷却器、温度控制器可以实现温度循环，准确控制模板的变性、退火和延伸温度、时间和循环数，可以实现核酸扩增所需的快速升高和降低温度的精确调控；
(3)本发明中的热电冷却器采用推拉式方式布置，即前进后出或后进前出的布置方式，方便热电冷却器的拆卸、安装于维修；热电冷却器内部结构的布置可以实现芯片的实时散热，保证芯片处于最佳的工作温度；
(4)本发明提供的数字化核酸扩增仪可以对数量巨大的单个样本模板进行单独的核酸扩增和分析，有极高的灵敏度和绝对定量能力。
附图说明
图1是本发明一具体实施例提供的一种数字化核酸扩增仪的整体结构图；
图2是本发明一具体实施例提供的一种数字化核酸扩增仪的侧视图；
图3是本发明一具体实施例提供的一种数字化核酸扩增仪的整体结构爆炸图；
图中附图标记具有如下含义：
1：目镜；2：物镜；3：荧光模块；4：风机模块；5：凹槽；6：温度控制器；7：控制组件；8：串口开关；9：电源组件；10：机箱；11：固定片；12：旋转开关模块；13：电源开关；18：RS232连接器；19：保险丝；20：电源插座；14：热电冷却器；15：风扇；16：散热片；17：冷却片；21：芯片槽。
具体实施方式
本发明提供一种数字化核酸扩增仪，包括机箱，其中，所述机箱的内部设有温度控制器和风机模块，所述风机模块包括热电冷却器；所述热电冷却器设于所述机箱的一侧，所述温度控制器紧邻所述热电冷却器设于所述测序仪拼接机箱的另一侧，所述温度控制器与所述热电冷却器电气连接，用于实时控制所述热电冷却器的温度；所述热电冷却器采用前进后出或后进前出的推拉式结构设置于机箱内部。
对于热电冷却器，所述热电冷却器为推拉式的，采用前进后出或后进前出的布置方式，方便热电冷却器的拆卸、安装于维修；
所述热电冷却器包括散热片、冷却片和风扇，所述散热片和所述冷却片均采用铝片，且分别设于所述热电冷却器的不同侧；所述风扇设于所述冷却片与所述散热片的底面，可以使散热片与冷却片快速散热，进而实现对芯片的实时散热；
所述热电冷却器的上端面设有芯片槽，所述芯片槽通过紧固螺钉固定于所述热电冷却器上；所述芯片槽内设有芯片；
所述机箱的上端面上设有凹槽，所述凹槽与所述芯片槽形状相同，且所述凹槽与所述芯片槽同轴布置。
优选地，所述热电冷却器优选为40mm×40mm。
优选地，所述热电冷却器的上端面还设有芯片封装设备，所述的芯片封装设备内置有一个厚度为1mm的PT100热敏电阻；芯片的温度可以通过所述热敏电阻反馈到所述温度控制器。
另外，所述机箱内还设置有显微镜，其包括目镜和物镜；所述显微镜通过紧固螺钉固定于所述机箱的上端面。
另外，所述机箱内还设置有荧光模块，其设于所述物镜与芯片之间，位于物镜的正下方。
优选地，所述荧光模块可以旋转，其旋转角度为0-180°。
优选地，所述荧光模块包括外置电源和滤光片组，所述的滤光片组由激发滤光片、二向分色片、发射滤光片组成。激发滤光片与发射滤光片成90度垂直，二向分色片平分激发滤光片与发射滤光片所成的直角，二向分色片与显微镜的光轴成45度角。
优选地，所述机箱的上端面的形状可采用矩形或圆形。
另外，所述机箱的侧面还设有电源开关，所述电源开关与所述温度控制器同侧布置。
另外，所述机箱内还设有控制组件、旋转开关模块、固定片、电源组件和串口开关，所述控制组件紧邻所述温度控制器设置于所述机箱内，且所述控制组件与所述温度控同侧布置。
优选地，所述控制组件与所述温度控制器控制连接，可以控制温度控制器的启动与关闭；所述控制组件与所述电源开关电气连接。
优选地，所述旋转开关模块通过所述固定片固定连接于所述控制组件。
优选地，所述电源组件与所述串口开关设于所述温度控制器的相对侧，所述电源组件可以实现电流的转换。
优选地，所述机箱上还设有RS232连接器、保险丝及电源插座。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的一种数字化核酸扩增仪的整体结构图，其中数字化核酸扩增仪包括显微镜、荧光模块3、风机模块4、凹槽5、温度控制器6、控制组件7、串口开关8、电源组件9、机箱10、固定片11、旋转开关模块12和电源开关13；其中显微镜包括目镜1和物镜2；风机模块4包括热电冷却器14，所述热电冷却器14包括风扇15、散热片16和冷却片17；热电冷却器14的上端面上设有芯片槽21，芯片槽21内设有芯片，且芯片槽21通过紧固螺钉固定于热电冷却器14上。另外，核扩增仪还包括RS232连接器18、保险丝19和电源插座20。
其中，显微镜设于机箱10的上端面，且通过紧固螺钉固定于所述机箱10；荧光模块3设于物镜2与芯片之间，且位于物镜2的正下方；荧光模块3包括外置电源和滤光片组，所述的滤光片组由激发滤光片、二向分色片、发射滤光片组成。激发滤光片与发射滤光片成90度垂直，二向分色片平分激发滤光片与发射滤光片所成的直角，二向分色片与显微镜的光轴成45度角。机箱10的上端面可为矩形或圆形，且其上端面设有凹槽5。
风机模块4与温度控制器6设于机箱10的内部，风机模块4包括热电冷却器14，热电冷却器14设于机箱10的一侧，温度控制器6紧邻热电冷却器14且设于机箱10的另一侧；热电冷却器14的上端面设有芯片槽21，芯片槽21内设有硅基芯片，芯片槽21通过紧固螺钉固定于热电冷却器14；机箱10的上端面设有凹槽5，凹槽5与芯片槽21的形状相同，且凹槽5与芯片槽21同轴布置。
如图2所示，图2是本发明一具体实施例提供的一种数字化核酸扩增仪的侧视图，其中数字聚合酶链反应仪还包括RS232连接器18、保险丝19和电源插座20。
如图3所示，其为本发明一具体实施例数字化核酸扩增仪的整体结构爆炸图，热电冷却器14包括散热片16、冷却片17和风扇15，其中散热片16和冷却片17均采用铝片，且分别位于热电冷却器14的不同侧；风扇15设于冷却片17与散热片16的底面，可以使散热片与冷却片快速散热，进而实现对芯片的实时散热。
机箱10的侧向设有电源开关13，电源开关13与温度控制器6同侧布置；机箱10内还设有控制组件7、旋转开关模块12、固定片11、电源组件9和串口开关8，其中，控制组件7紧邻温度控制器6设置，且与温度控制器6控制连接组成温度控制系统，控制芯片的实时温度；控制组件7与电源开关13电气连接，电源开关13可以控制控制组件7的启动与关闭。
旋转开关模块12通过固定片11连接在控制组件7上；电源组件9和串口开关8设于温度控制器6的相对侧，电源组件9可以实现电流的转换；机箱10上还设有RS232连接器18、保险丝19和电源插座20。
芯片槽21内的芯片是由硅基芯片的微反应池阵列构成，是试剂与待测模板实现核酸扩增的物理载体，试剂与待测模板在芯片的微反应池中完成进孔、分离、定位和量化。
核酸扩增过程中，风机模块4中的热电冷却器14与温度控制器6可以为核酸扩增提供温度循环条件，可以准确的控制模板的变性、退火和延伸温度、时间和循环数，可以实现核酸扩增所需的快速升高和降低温度的调控。其中风机模块中的热电冷却器14采用推拉式方式布置，即前进后出或后进前出的布置方式，此种布置方式便于热电冷却器14的安装、拆卸及维修，热电冷却器14内部结构的布置方式可以使芯片快速散热，且可以随芯片位置的变化而变化，提高了芯片实时散热的效率。
上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本发明的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种改变或变化均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种数字化核酸扩增仪，包括机箱，其特征在于，
所述机箱的内部设有温度控制器和风机模块，所述风机模块包括热电冷却器；
所述热电冷却器设于所述机箱的一侧，所述温度控制器紧邻所述热电冷却器设于所述机箱的另一侧，所述温度控制器与所述热电冷却器电气连接，用于实时控制所述热电冷却器的温度；
所述热电冷却器采用前进后出或后进前出的推拉式结构设置于机箱内部。
2.如权利要求1所述的数字化核酸扩增仪，其特征在于，所述热电冷却器包括散热片、冷却片和风扇，所述散热片和冷却片的材料均为铝片，且分别设于所述热电冷却器的不同侧；所述风扇设置于所述冷却片与所述散热片的底面。
3.如权利要求1所述的数字化核酸扩增仪，其特征在于，所述热电冷却器的上端面设有芯片槽，所述芯片槽通过紧固螺钉固定于所述热电冷却器；所述芯片槽内设有芯片；
所述机箱的上端面设有凹槽，所述凹槽与所述芯片槽形状相同，且所述凹槽与所述芯片槽同轴布置。
4.如权利要求1所述的数字化核酸扩增仪，其特征在于，所述机箱内还设有控制组件，所述控制组件紧邻所述温度控制器设置于所述机箱内，且所述控制组件与所述温度控制器同侧布置；所述控制组件与所述温度控制器控制连接。
5.如权利要求4所述的数字化核酸扩增仪，其特征在于，所述机箱的侧面还设有电源开关，所述电源开关与所述温度控制器同侧布置，所述控制组件与所述电源开关电气连接。
6.如权利要求4所述的数字化核酸扩增仪，其特征在于，所述机箱内还设有旋转开关模块，其通过固定片固定连接于所述控制组件上。
7.如权利要求1所述的数字化核酸扩增仪，其特征在于，所述机箱内还设有电源组件和串口开关，所述电源组件与串口开关设于所述温度控制器的相对侧，所述电源组件用于实现电流的转换。
8.如权利要求3所述的数字化核酸扩增仪，其特征在于，还包括显微镜，所述显微镜包括目镜和物镜；所述显微镜通过紧固螺钉固定于所述机箱的上端面。
9.如权利要求8所述的数字化核酸扩增仪，其特征在于，还包括荧光模块，所述荧光模块设于所述物镜与芯片之间，位于物镜的正下方，所述荧光模块能够旋转，其旋转角度为0-180°；
所述荧光模块包括外置电源和滤光片。
10.如权利要求1所述的数字化核酸扩增仪，其特征在于，所述机箱的上端面的形状为矩形或圆形。
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