CN210560382U - 一种二维温度梯度基因扩增仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及使用仪器领域，针对现有技术的一次只能进行单项温度探索及单个试管内的温度相互间干涉较大的问题，公开了一种二维温度梯度基因扩增仪，包括96孔模块、控温模块和散热器，所述96孔模块包括基底板和凸台，所述凸台上设有试管孔，四个相邻所述试管组成的矩形之间设有一个蝶形凹槽，所述基底板上设有温度传感器；所述控温模块包括温度控制板和至少四个半导体制冷片；所述散热器包括安装台和散热片，所述基底板、半导体制冷片、所述安装台及所述散热片之间依次两两连接。本实用新型结构一次实验就可找出两种温度的交叉最佳匹配值，在保证导热率的情况下，避免了相邻试管之间温度的相互干扰，同时降低了96孔模块的重量。
Description
技术领域
本实用新型涉及使用仪器领域，尤其是涉及一种二维温度梯度基因扩增仪。
背景技术
基因扩增仪主要用于科研及临床的基因扩增、定性PCR基因扩增、荧光/酶免终点定量DNA基因扩增、基因芯片等其他基因分析应用的基因扩增等。其主要功能为温度控制，控制基因扩增的环境温度，探索基因扩增的最适宜温度。PCR，也叫聚合酶链式反应，是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，也可看作是生物体外的特殊DNA复制。由高温变性、低温退火等组成一个周期，进行循环，从而使DNA扩增。
现在普通一维梯度基因扩增仪温控设置仅停留在单向的温度控制。当横向进行退火温度扩增实验时，设定不同的温度梯度数据，来筛选出表达量高的最适合退火温度；当纵向进行变性温度扩增实验时，也需要再次设定不同的温度梯度数据，来筛选出表达量高的最适合变性温度。这样操作只能单次方向摸索退火温度最佳条件或者变性温度最佳条件，增加了成本，降低了生产效率，浪费资源。
一种在中国专利文献上公开的“PCR基因扩增仪的模块机构”，其公告号CN201720318540.3，包括基座、散热器、加热器、温度传感器和控制单元，所述基座的顶部设有用于放置试管的样品槽，所述样品槽中充有液态金属，所述基座的侧面开设有安装孔和环形凹槽，所述安装孔位于所述环形凹槽的上方，所述加热器嵌设在所述环形凹槽内，所述温度传感器插设在所述安装孔内，所述散热器与所述基座的底部连接，所述散热器、所述加热器和所述温度传感器均与所述控制单元电连接。
其不足之处在于，其一次只能进行单项温度探索，单个样品槽之间连接部位为实心金属，管内的温度相互间干涉较大，另外样品槽重量较大。
实用新型内容
本实用新型是为了克服现有技术的一次只能进行单项温度探索及单个试管内的温度相互间干涉较大的问题，提供一种二维温度梯度基因扩增仪，该结构一次实验就可以快速找出两种温度的交叉最佳匹配值，在保证导热率的情况下，避免了相邻试管之间温度的相互干扰，同时降低了96孔模块的重量，延长使用寿命，降低加工成本。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种二维温度梯度基因扩增仪，包括96孔模块、控温模块和散热器，所述96孔模块包括基底板和凸台，所述凸台上设有试管孔，所述试管孔排列方式为横向列，纵向行排列，四个相邻所述试管组成的矩形之间设有一个蝶形凹槽，蝶形凹槽与所述矩形同轴，所述基底板上设有温度传感器；所述控温模块包括温度控制板和至少四个半导体制冷片，所述半导体制冷片一侧连接有制冷电线，半导体制冷片与所述温度控制板之间通过制冷电线连接，半导体制冷片位于所述温度控制板内；所述散热器包括安装台和散热片，所述基底板底部与半导体制冷片一面连接，半导体制冷片另一面与所述安装台一面连接，安装台另一面与所述散热片连接。
试管孔用于放置盛有反应液的试管，蝶形凹槽为相邻试管之间的隔腔，隔腔中为空气，减少了相邻试管之间的接触横截面，进而降低了试管之间热量传输效率，能够减少相邻试管之间的相互干扰，避免了因一个试管有温度偏差而影响其他试管；四个半导体制冷片排列起来可以保证在凸台的长度和宽度方向能实现温度梯度的变化，即凸台的长度方向可探索一个温度参数工艺，凸台的宽度方向可以探索另外一个温度参数工艺；温度控制模块可以根据温度传感器上所测得的反馈数据来进一步控制半导体制冷片是升温还是降温，进而将半导体制冷片的温度控制在预先设定的温度范围内，安装台用于安装固定所需的结构部件，保证试管内的反应液反应的平稳进行，散热片用于将仪器上多余的热量散出，防止因局部热量过多而影响反应结果，且能增加96孔模块的视觉美感。
作为优选，所述蝶形凹槽的最大直径为6.7~6.9mm，蝶形凹槽的蝶形面包括中间的基圆和四个中点位于凸台长度与宽度方向上的圆弧，圆弧两端相交于基圆的1/6周长上。
蝶形凹槽减少了相邻试管之间的接触横截面，降低了试管之间热量传输效率，进而减少相邻试管之间的相互干扰，使得试管之间在温度上更加独立，四周的圆弧是为了进一步的减小相邻试管时间的热量传输通道，但是同时又要保证相邻试管之间具有一定的连接强度，防止试管孔之间因高温下承力而变形，保证凸台的整体性，另外，蝶形凹槽也极大的降低了凸台的重量，减轻了安装台乃至整个仪器的重量负担，延长仪器的使用寿命。
作为优选，半导体制冷片个数为六个，六个半导体制冷片紧密排列组成矩形平面，连接有制冷电线的一侧为所述矩形平面外侧。
紧密排列，使半导体制冷片之间的温度过渡更加紧密，对于相同温度情况下，不同半导体制冷片具有较强的协同效应，对于不同温度情况下半导体制冷片的温度过渡更加自然，不会使得边缘处的试管出现温度偏差极大的情况。
作为优选，所述制冷电线为正极电线与负极电线，所述正极电线与所述负极电线分别位于半导体制冷片一侧的两端。
半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，两个制冷导线之间有N型和P型的半导体材料，这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成，位于两端能够将半导体制冷片中的半导体材料尽可能多的包覆其中，使其发挥最优加热或制冷效果。
作为优选，所述试管孔的侧壁呈圆锥形，圆锥度为17.4~17.6°，试管孔的底部为圆锥形，圆锥度为128~132°。
试管孔的侧壁与底部的形状是为了适应试管的形状，为了使试管孔与试管充分接触，消除空气接缝，增大导热率，实现高效控制。
作为优选，最外侧蝶形凹槽设有延伸段，所述延伸段沿相邻两试管孔之间向凸台边缘处延伸，延伸长度为2.8~3mm。
为了保证边凸台缘处相邻两试管之间的导热通道与凸台中间处的导热通道一致，保证实验的一致性。
作为优选，所述蝶形凹槽边缘与试管孔边缘最小间距为0.3~0.5mm。
在保证连接强度的同时，尽可能多的增加相邻试管之间的空气腔体积，减少相邻试管之间的温度干扰。
作为优选，所述试管孔最低点距离导热架底面0.4~0.6mm。
为了增加传热速率，使试管尽可能低的靠近半导体制冷片，当半导体温度有变化时，加快试管内反应物的温度相应，提高实验效率，保证探索结果的准确度。
作为优选，所述蝶形凹槽的最低点距离导热架底面2.4~2.6mm。
作为优选，所述温度传感器个数为六个，温度传感器一端位于基底板长度方向两侧设有的6个小孔内，小孔位于半导体制冷片的中线上。
传感器位于半导体制冷片的中线上，保证温度传感器能够准确测量出每个半导体制冷片上的温度，因为一个半导体制冷片组成一个完整的闭合回路，半导体制冷片中间处的温度最为稳定。
因此，本实用新型具有如下有益效果：
（1）该结构一次实验就可以快速找出退火温度和变性温度交叉最佳匹配值，节省实验探索时间，同一组实验能够保证实验条件的一致性。
（2）引入蝶形凹槽，在保证导热率的情况下，避免了相邻试管之间温度的相互干扰，同时降低了96孔模块的重量，延长使用寿命，节约材料；
（3）可根据具体实验需求实现凸台长度和宽度方向恒温或者变温梯度的调整，实验方案多选。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的96孔模块结构示意图。
图3是本实用新型的96孔模块A-A剖面结构示意图。
图4是本实用新型的96孔模块B-B剖面结构示意图。
图5是本实用新型的基底板的主视图。
图6是本实用新型的六个半导体制冷片结构示意图。
图中：1、凸台 1.1、试管孔 1.1.1、侧壁 1.1.2、底部 1.2、蝶形凹槽 1.2.1、基圆1.2.2、圆弧 1.2.3、1/6周长 1.2.4、延长段 2、基底板 2.1、小孔 3、温度传感器4、半导体制冷片4.1、制冷电线 5、温度控制板 6、安装台 7、散热片。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。
如图1-6所示的实施例中，一种二维温度梯度基因扩增仪，包括96孔模块、控温模块和散热器，所述96孔模块包括基底板2和凸台1，所述凸台1上设有试管孔1.1，所述试管孔1.1排列方式为横向12列，纵向8行排列，四个相邻所述试管孔1.1组成的矩形之间设有一个蝶形凹槽1.2，蝶形凹槽1.2与所述矩形同轴，所述基底板2上设有温度传感器3，所述温度传感器3个数为六个，温度传感器3一端位于基底板长度方向两侧设有的6个小孔2.1内，小孔2.1位于半导体制冷片4的中线上；所述蝶形凹槽1.2的最大直径为6.7~6.9mm，蝶形凹槽1.2的蝶形面包括中间的基圆1.2.1和四个中点位于凸台长度与宽度方向上的圆弧1.2.2，圆弧1.2.2两端相交于基圆1.2.1的1/6周长1.2.3上，所述试管孔1.1的侧壁1.1.1呈圆锥形，圆锥度为17.4~17.6°，试管孔1.1的底部1.1.2为圆锥形，圆锥度为128~132°，最外侧蝶形凹槽1.2设有延伸段1.2.4，所述延伸段1.2.4沿相邻两试管孔1.1之间向凸台1边缘处延伸，延伸长度为2.8~3mm，所述蝶形凹槽1.2边缘与试管孔1.1边缘最小间距为0.3~0.5mm，所述试管孔1.1最低点距离导热架底面0.4~0.6mm，所述蝶形凹槽1.2的最低点距离导热架底面2.4~2.6mm；所述控温模块包括温度控制板5和至少四个半导体制冷片4，所述半导体制冷片4一侧连接有制冷电线4.1，半导体制冷片4与所述温度控制板5之间通过制冷电线连接4.1，半导体制冷片4位于所述温度控制板5内，半导体制冷片4个数为六个，六个半导体制冷片4紧密排列组成矩形平面，排列方式从右到左，从前往后依次为4a、4b、4c、4e、4f及4g，连接有制冷电线4.1的一侧为所述矩形平面外侧，所述制冷电线4.1为正极电线与负极电线，所述正极电线与所述负极电线分别位于半导体制冷片一侧的两端；所述散热器包括安装台6和散热片7，所述基底板2底部与半导体制冷片4一面连接，半导体制冷片4另一面与所述安装台6一面连接，安装台6另一面与所述散热片7连接。
基于以上实施例，该二维温度梯度基因扩增仪的使用步骤如下：将装有反应物的试管放置在96孔模块的试管孔上，电源接通温度控制板，温度通过制冷电线来控制半导体制冷片，半导体制冷片根据程序事先设定的温度来进行调节，实现对96孔模块上各个试管温度的控制，单个半导体制冷片组成一个单独的回路，即一个半导体制冷片具有一个独立的升温或制冷***，温度传感器来测量基底板上的靠近半导体制冷片中点处的温度，来反馈给温度控制板，***不断调整半导体制冷片的工作状态，最终该半导体制冷片对应的区域内的试管内反应物温度与***内预先的设定温度一致，即达到我们所要调整的温度。
沿凸台宽度方向，可将4a、4c、4f和4b、4e、4g两行分别设为两个不同的温度，在长度方向实现温度梯度分布；或者两行均设为相同的温度，即长度方向没有温度梯度。
沿凸台长度方向，4a、4b，4c、4e，和4f、4g三列分别设置为不同的温度，两者的温度差相同，或者其中两个温度相同，另外一个不同，在长度方向来实现温度梯度，或者三列均设为相同的温度，即长度方向没有温度梯度。
二维温度梯度基因扩增仪允许在一次反应中同时对退火温度（从下向上）和变性温度（从左向右）进行优化，快速的选出最优参数。
Claims (10)
1.一种二维温度梯度基因扩增仪，包括96孔模块、控温模块和散热器，其特征是，所述96孔模块包括基底板（2）和凸台（1），所述凸台（1）上设有试管孔（1.1），所述试管孔（1.1）排列方式为横向12列，纵向8行排列，四个相邻所述试管孔（1.1）组成的矩形之间设有一个蝶形凹槽（1.2），蝶形凹槽（1.2）与所述矩形同轴，所述基底板（2）上设有温度传感器（3）；所述控温模块包括温度控制板（5）和至少四个半导体制冷片（4），所述半导体制冷片（4）一侧连接有制冷电线（4.1），半导体制冷片（4）与所述温度控制板（5）之间通过制冷电线连接（4.1），半导体制冷片（4）位于所述温度控制板（5）内；所述散热器包括安装台（6）和散热片（7），所述基底板（2）底部与半导体制冷片（4）一面连接，半导体制冷片（4）另一面与所述安装台（6）一面连接，安装台（6）另一面与所述散热片（7）连接。
2.根据权利要求1所述的一种二维温度梯度基因扩增仪，其特征是，所述蝶形凹槽（1.2）的最大直径为6.7~6.9mm，蝶形凹槽（1.2）的蝶形面包括中间的基圆（1.2.1）和四个中点位于凸台长度与宽度方向上的圆弧（1.2.2），圆弧（1.2.2）两端相交于基圆（1.2.1）的1/6周长（1.2.3）上。
3.根据权利要求1所述的一种二维温度梯度基因扩增仪，其特征是，半导体制冷片（4）个数为六个，六个半导体制冷片（4）紧密排列组成矩形平面，连接有制冷电线（4.1）的一侧为所述矩形平面外侧。
4.根据权利要求3所述的一种二维温度梯度基因扩增仪，其特征是，所述制冷电线（4.1）为正极电线与负极电线，所述正极电线与所述负极电线分别位于半导体制冷片一侧的两端。
5.根据权利要求1所述的一种二维温度梯度基因扩增仪，其特征是，所述试管孔（1.1）的侧壁（1.1.1）呈圆锥形，圆锥度为17.4~17.6°，试管孔（1.1）的底部（1.1.2）为圆锥形，圆锥度为128~132°。
6.根据权利要求2所述的一种二维温度梯度基因扩增仪，其特征是，最外侧蝶形凹槽（1.2）设有延伸段（1.2.4），所述延伸段（1.2.4）沿相邻两试管孔（1.1）之间向凸台（1）边缘处延伸，延伸长度为2.8~3mm。
7.根据权利要求6所述的一种二维温度梯度基因扩增仪，其特征是，所述蝶形凹槽（1.2）边缘与试管孔（1.1）边缘最小间距为0.3~0.5mm。
8.根据权利要求5或7所述的一种二维温度梯度基因扩增仪，其特征是，所述试管孔（1.1）最低点距离导热架底面0.4~0.6mm。
9.根据权利要求6或7所述的一种二维温度梯度基因扩增仪，其特征是，所述蝶形凹槽（1.2）的最低点距离导热架底面2.4~2.6mm。
10.根据权利要求8所述的一种二维温度梯度基因扩增仪，其特征是，所述温度传感器（3）个数为六个，温度传感器（3）一端位于基底板长度方向两侧设有的6个小孔（2.1）内，小孔（2.1）位于半导体制冷片（4）的中线上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921212437.6U CN210560382U (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种二维温度梯度基因扩增仪 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114456921A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-05-10 | 深圳麦科田生物医疗技术股份有限公司 | 一种轻量化结构的扩增模块装置 |
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2019
- 2019-07-30 CN CN201921212437.6U patent/CN210560382U/zh active Active
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| CN114456921A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-05-10 | 深圳麦科田生物医疗技术股份有限公司 | 一种轻量化结构的扩增模块装置 |
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