專利名稱：生化反應(yīng)箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種生化反應(yīng)箱，應(yīng)用于生化反應(yīng)，特別是提供反應(yīng)溫度及反應(yīng)所需振動(dòng)量的反應(yīng)環(huán)境。
背景技術(shù)：
“核酸雜交”的反應(yīng)是指核酸間因互補(bǔ)而結(jié)合，若進(jìn)一步通過設(shè)計(jì)或標(biāo)示的核酸探針(probe)與核酸標(biāo)的(target)進(jìn)行雜交反應(yīng)后，可作為檢測用，與此相關(guān)的技術(shù)已廣泛應(yīng)用于分子生物實(shí)驗(yàn)室，例如基因選殖、基因表現(xiàn)、核酸定序、核酸突變分析、疾病檢測分析及微生物臨床檢測...等。
一般而言，核酸雜交反應(yīng)為分子生物檢測程序中必須且最為關(guān)鍵的一個(gè)程序，然而，在核酸雜交反應(yīng)過程中，包括Dot blot、Southern blot和microarray等均需耗費(fèi)4-16小時(shí)不等的反應(yīng)時(shí)間，造成反應(yīng)過程冗長的原因除了操作過程過于復(fù)雜外，也是由于雜交反應(yīng)箱體積過大使得熱容過高，因而導(dǎo)致升溫過程過慢。
目前市面上所出售的雜交反應(yīng)箱其體積龐大、重量皆大于20公斤，而升溫的時(shí)間也過長。且雜交反應(yīng)箱中為增加雜交反應(yīng)試劑的混合效果，均先通過夾具固定試管及反應(yīng)瓶，再由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(rotator)以旋轉(zhuǎn)或是滾動(dòng)方式產(chǎn)生擾動(dòng)的效果，而達(dá)到混合與加速反應(yīng)的目的。
然而，由于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)反應(yīng)樣本進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，因此，其造成的擾動(dòng)或是振動(dòng)頻率一般為低頻擾動(dòng)(約為1Hz)，無法達(dá)到由高頻擾動(dòng)所產(chǎn)生的溶液中分子的最佳混合效果。且若欲使反應(yīng)樣本達(dá)到高頻的擾動(dòng)，則需加快轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速，使其高速旋轉(zhuǎn)，然而，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置達(dá)到高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，反應(yīng)樣本會(huì)受到離心力的作用，產(chǎn)生分離的效果，反而無法幫助反應(yīng)樣本的擾動(dòng)及混合。且由馬達(dá)所組成的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其內(nèi)部的零組件較多(曲柄、凸輪...等)，因此，會(huì)增加整個(gè)雜交反應(yīng)箱的體積。
而另外有些雜交反應(yīng)箱是利用多方向性的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來達(dá)成較佳的混合效果，相對而言，會(huì)增加其內(nèi)部零組件的數(shù)量，且增加機(jī)構(gòu)設(shè)置上的復(fù)雜度(因?yàn)樵局恍杩紤]一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，而現(xiàn)在可能需同時(shí)考慮到三個(gè)軸向的轉(zhuǎn)動(dòng)及各個(gè)不同軸向的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置其相互間的搭配)，因此，會(huì)提高整個(gè)雜交反應(yīng)箱的制作成本，及制作上的困難度。
因此，若能研發(fā)出小型且重量輕巧的雜交反應(yīng)箱，不僅可降低實(shí)驗(yàn)空間的浪費(fèi)，且降低實(shí)驗(yàn)相關(guān)設(shè)備所需成本，使之成為真正桌上型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)為待研發(fā)的議題。
實(shí)用新型內(nèi)容鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種生化反應(yīng)箱，應(yīng)用于核酸雜交反應(yīng)中，以提供反應(yīng)樣本所需的反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)所需的振動(dòng)量的反應(yīng)環(huán)境。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種生化反應(yīng)箱，用以提供生化樣本所需的反應(yīng)環(huán)境，包括一箱體，該箱體內(nèi)至少具有一個(gè)以上的可選擇性地改變或不改變施加于其上的交流電頻率的電磁吸鐵；及一置放盤，以可活動(dòng)的關(guān)系設(shè)置于該箱體內(nèi)，以供放置生化樣本，該置放盤具有一個(gè)以上對應(yīng)該電磁吸鐵的永久磁鐵，該電磁吸鐵通入電流產(chǎn)生磁場與該永久磁鐵產(chǎn)生互斥互吸作用，而使該置放盤于該箱體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而產(chǎn)生振動(dòng)量。
如上所述的生化反應(yīng)箱，由調(diào)整施加于該電磁吸鐵的交流電頻率，改變該電磁吸鐵的磁極變換頻率，以改變該置放盤的振動(dòng)頻率。
如上所述的生化反應(yīng)箱，其中該永久磁鐵耦合于一可變電阻，由調(diào)整該可變電阻的電阻值大小，調(diào)整該永久磁鐵供給電壓的大小，以改變該置放盤的振動(dòng)強(qiáng)度。
如上所述的生化反應(yīng)箱，更包括有一承載基座，設(shè)置于該箱體內(nèi)，用以承載該置放盤，使該置放盤相對于該承載基座移動(dòng)。
如上所述的生化反應(yīng)箱，其中該承載基座與該置放盤的接觸面間更設(shè)置有一個(gè)以上的滾珠，以減少該置放盤相對于該承載基座移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦阻力。
如上所述的生化反應(yīng)箱，其中該承載基座與該置放盤相對應(yīng)之處設(shè)置有一軌道及容置于該軌道的一個(gè)以上的滾珠，使該置放盤可相對于該承載基座移動(dòng)。
如上所述的生化反應(yīng)箱，還包括有二加熱板，夾置于該置放盤的上下兩側(cè)，以加熱欲進(jìn)行生物反應(yīng)的樣本。
如上所述的生化反應(yīng)箱，更包括有一擾流風(fēng)扇，使該加熱板均勻地加熱欲進(jìn)行生物反應(yīng)的樣本。
如上所述的生化反應(yīng)箱，更包括有一熱絕緣材料，包覆于二該加熱板的外圍，以避免熱能的散失。
如上所述的生化反應(yīng)箱，更包括有一溫度傳感器，設(shè)置于該箱體內(nèi)，以感測該生化反應(yīng)箱內(nèi)部的溫度。
如上所述的生化反應(yīng)箱，更包括有一可拆卸的溫度測量套件，可供同時(shí)測量箱內(nèi)該置放盤中多個(gè)測量點(diǎn)的溫度及各點(diǎn)溫度的變化。
而本實(shí)用新型所揭露的生化反應(yīng)箱具有以下的優(yōu)點(diǎn)此生化反應(yīng)箱內(nèi)的振動(dòng)機(jī)構(gòu)是利用磁力作用來使置放反應(yīng)樣本的置放盤產(chǎn)生水平方向的振動(dòng)量，由磁力作用來提供生化反應(yīng)所需的高頻率振動(dòng)，不需利用現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置來產(chǎn)生振動(dòng)的效果，因此，可大幅減少整個(gè)生化反應(yīng)箱所占據(jù)的體積，減化其內(nèi)部的零件數(shù)目，使其構(gòu)造簡單化，以利于量產(chǎn)。
與現(xiàn)有市售的相關(guān)產(chǎn)品比較下，此生化反應(yīng)箱外型尺寸大幅縮小(26×18×32公分)，可有效減少空間上的浪費(fèi)，成為真正桌上型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
在設(shè)備重量方面，過去使用的設(shè)備皆大于20kg，但本生化反應(yīng)箱僅達(dá)6.5kg，達(dá)到輕量化的目標(biāo)，成為一可攜式的產(chǎn)品。
其水平方向振動(dòng)的效果是由施加于電磁吸鐵的交流電來控制，不需設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)件或偏心馬達(dá)等復(fù)雜裝置，不僅振動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造簡單，且可達(dá)較高的振動(dòng)頻率，并能達(dá)到強(qiáng)度、頻率可變的振動(dòng)效能。
由上述可知此生化反應(yīng)箱的構(gòu)造簡單，體積縮小，大幅降低生產(chǎn)所需成本，且能達(dá)到良好穩(wěn)定的溫度與振動(dòng)特性，因此，使其成為一可行性高、極具市場潛力的產(chǎn)品。
為使對本實(shí)用新型的目的、構(gòu)造特征及其功能有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)配合附圖詳細(xì)說明如下。


圖1是生化反應(yīng)箱其外觀的立體圖；圖2是生化反應(yīng)箱內(nèi)用以產(chǎn)生振動(dòng)效果的機(jī)構(gòu)的立體圖；圖3是生化反應(yīng)箱內(nèi)用以產(chǎn)生加熱效果的機(jī)構(gòu)的立體圖；圖4是生化反應(yīng)箱內(nèi)用以產(chǎn)生加熱效果的機(jī)構(gòu)的立體分解圖；圖5是生化反應(yīng)箱內(nèi)用以產(chǎn)生加熱效果的機(jī)構(gòu)的立體圖；圖6是溫度監(jiān)控測量套件的立體圖；圖7是承載基座與置放盤間另一種連接方式的示意圖。
圖8是利用感溫單元測量上加熱板與下加熱板間的溫度所得的關(guān)系圖；圖9是將數(shù)條熱電偶線設(shè)置于置放盤上不同孔盤中，設(shè)定溫度為50℃，當(dāng)加熱完成并到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，測量各個(gè)不同數(shù)字的孔盤內(nèi)的溫度及其位置的關(guān)系圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下10盒體20控制面板30門把40前門板41熱電偶線置放孔50把手60承載基座61第一螺絲62滾珠滑軌70置放盤71永久磁鐵72第二螺絲73滾珠80電磁吸鐵90彈簧101 上加熱板102 下加熱板
110 擾流風(fēng)扇120 絕緣加熱室121 加熱室上蓋122 加熱室下蓋130 感溫單元140 溫度監(jiān)控測量套件141 數(shù)字式溫度顯示計(jì)150 軌道160 滾珠具體實(shí)施方式
請參考圖1所示，是本實(shí)用新型的生化反應(yīng)箱的外觀立體圖，其包含下列幾個(gè)主要的部份盒體10、控制面板20、門把30、前門板40及把手50。
盒體10是用以容置絕緣加熱室及其內(nèi)部組件，包括承載反應(yīng)樣本的承載機(jī)構(gòu)、用以產(chǎn)生振動(dòng)及加熱效果的組件、驅(qū)動(dòng)電路...等，以提供樣本進(jìn)行生物反應(yīng)時(shí)所需的外在因素，此外在因素是指振動(dòng)、溫度...等因素。
而控制面板20上則包括有電源開關(guān)21、振動(dòng)控制旋鈕22及溫度控制器23。電源開關(guān)21是用以控制激活生化反應(yīng)箱所需的電源，振動(dòng)控制旋鈕22是用以控制樣本反應(yīng)時(shí)的振動(dòng)頻率，而溫度控制器23是顯示生化反應(yīng)箱內(nèi)部的溫度，并用以控制樣本反應(yīng)時(shí)盒體10內(nèi)部絕緣加熱室的溫度。
而門把30是設(shè)置于前門板40上，用以將容置承載反應(yīng)樣本的承載機(jī)構(gòu)以抽屜的型式由盒體10中拉出及推入，以方便使用者操作欲進(jìn)行反應(yīng)或反應(yīng)完成后的樣本。而把手50的設(shè)置是方便使用者可攜帶此生化反應(yīng)箱至不同的地方以進(jìn)行核酸雜交的反應(yīng)。
請參考圖2所示，為生化反應(yīng)箱的絕緣加熱室120內(nèi)用以使反應(yīng)樣本產(chǎn)生水平方向振動(dòng)的機(jī)構(gòu)的立體圖，其包含有下列幾個(gè)主要的部分承載基座60、置放盤70、永久磁鐵71及電磁吸鐵80。
置放盤70為一個(gè)承載托盤，以承載欲進(jìn)行生物反應(yīng)的樣本，且置放盤70是以可活動(dòng)的關(guān)系設(shè)置于承載基座60上，使其可相對于承載基座60移動(dòng)，而使樣本可產(chǎn)生水平振動(dòng)的效果。在置放盤70的一側(cè)邊設(shè)置有一對永久磁鐵71。
一對電磁吸鐵80相對應(yīng)于置放盤70上的永久磁鐵71。使置放盤70上所承載的反應(yīng)樣本產(chǎn)生水平方向振動(dòng)效果的機(jī)制，是當(dāng)電磁吸鐵80導(dǎo)通交流電后，其形成的磁場方向?qū)㈦S所施加的交流電頻率而做變換。而由電磁吸鐵80所產(chǎn)生的周期性變化的磁場，對于設(shè)置于其前方的永久磁鐵71而言，將會(huì)形成周期性的吸引與排斥的力量，且由于永久磁鐵71固定于置放盤70上，因此，間接提供置放盤70一個(gè)周期性的推拉力量，以使置放盤70產(chǎn)生水平方向振動(dòng)的效果。
一般而言，平常所使用的交流電的頻率為50-60Hz，所以，因此，生化反應(yīng)箱的振動(dòng)頻率最低可達(dá)50Hz，相對于現(xiàn)有的雜交反應(yīng)箱的振動(dòng)頻率(1Hz)已高出許多。
使用者如欲變更置放盤70的振動(dòng)頻率，可通過變頻方式，改變電磁吸鐵80的磁極變換頻率，使系統(tǒng)達(dá)到更高的振動(dòng)頻率范圍。
而使用者如欲變更置放盤70的振動(dòng)強(qiáng)度，可將永久磁鐵71耦合于一可變電阻，使用者只需由調(diào)整可變電阻的電阻值大小，調(diào)整永久磁鐵71的供給電壓的大小，即可改變置放盤70的振動(dòng)強(qiáng)度。
承載基座60與置放盤70的連接關(guān)系，如圖2中所示，承載基座60的邊緣上設(shè)置有一第一螺絲61，而置放盤70的邊緣上相對應(yīng)于第一螺絲61處則設(shè)置有一第二螺絲72，承載基座60上用以容置第二螺絲72的凹槽具有一較大的空間，使第二螺絲72可于該空間中移動(dòng)。
彈簧90連接于第一螺絲61與第二螺絲72之間，當(dāng)置放盤70受到電磁吸鐵80的吸引力或是排斥力而振動(dòng)時(shí)，彈簧90會(huì)產(chǎn)生回復(fù)力帶動(dòng)第二螺絲72的移動(dòng)，而使置放盤70可相對應(yīng)于承載基座60產(chǎn)生水平方向的振動(dòng)。
置放盤70與承載基座60的接觸面間，設(shè)置有數(shù)個(gè)滾珠73，以減少置放盤70相對于承載基座60移動(dòng)時(shí)，表面摩擦產(chǎn)生的阻力與碰撞，以加強(qiáng)置放盤70的振動(dòng)效果，并降低振動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的噪音。而承載基座60則是固定于滾珠滑軌62上，以供抽屜式的開關(guān)作動(dòng)。
請參考圖3至圖5中所示，為生化反應(yīng)箱中用以提供加熱功能的加熱板及擾流風(fēng)扇110的立體圖。上加熱板101與下加熱板102是夾置于承載基座60與置放盤70的上下兩側(cè)，分別固定于加熱室上蓋121與加熱室下蓋122，由置放盤70的上下兩側(cè)加溫，再搭配上設(shè)置于一側(cè)邊的擾流風(fēng)扇110的工作，可有效且均勻地加熱位于置放盤70上的待反應(yīng)的樣本。此上加熱板101與下加熱板102可為電阻式加熱金屬板。
上加熱板101與下加熱板102位于絕緣加熱室120內(nèi)，絕緣加熱室120設(shè)置有一加熱室上蓋121，且加熱室120的外圍包覆一層熱絕緣材料，以確保加熱空間與外界環(huán)境的熱絕緣，使加熱室內(nèi)的溫度控制與溫度均勻性能有較佳的表現(xiàn)，也可避免不必要的熱散失，降低儀器使用所需的功率消耗。
而上加熱板101與下加熱板102間設(shè)置有一感溫單元130，此感溫單元130為一溫度傳感器，以感測生化反應(yīng)箱內(nèi)部的溫度，并將感測所得的溫度結(jié)果反饋至控制上加熱板101與下加熱板102的電路，以調(diào)節(jié)其各自的加熱功率，而將生化反應(yīng)箱內(nèi)的溫度調(diào)整到使用者所設(shè)定的溫度。
請參考圖6所示，為測量生化反應(yīng)箱內(nèi)各反應(yīng)樣本位置實(shí)際溫度的溫度監(jiān)控測量套件140，此溫度監(jiān)控測量套件140是由數(shù)條熱電偶線所組成，且是以可拆卸的關(guān)系設(shè)置于前門板40上，由熱電偶線配合數(shù)字式溫度顯示計(jì)141以進(jìn)行溫度的測量。
通過前門板40上的熱電偶線置入孔41，將每條熱電偶線連接至置放盤70上不同的反應(yīng)樣本位置上，可同時(shí)測量箱內(nèi)置放盤70中多個(gè)測量點(diǎn)的溫度及各點(diǎn)溫度的變化，以作為大量生產(chǎn)本實(shí)用新型時(shí)的溫度品管測試用。
請參考圖7中所示，為承載基座60與置放盤70間連接方式的另一種實(shí)施方式。承載基座60為一設(shè)置于置放盤70外圍的框體，而承載基座60與置放盤70相對應(yīng)的面上分別設(shè)置有凹槽，以共同形成軌道150，此軌道150中容置有可滑動(dòng)的滾珠160，當(dāng)置放盤70上的永久磁鐵71受到電磁吸鐵80所產(chǎn)生的周期性變化的磁場作用時(shí)，可使其相對于承載基座60產(chǎn)生水平振動(dòng)。
請參考圖8所示，是利用感溫單元130測量上加熱板101與下加熱板102間的溫度所得的結(jié)果，其橫軸為時(shí)間(秒)，而縱軸為溫度(℃)，由圖中可知此生化反應(yīng)箱可迅速地于5分鐘內(nèi)由室溫加熱升溫至50±0.5℃，而于長時(shí)間的監(jiān)測下，其溫度穩(wěn)定性可達(dá)±0.1℃，因此，有相當(dāng)優(yōu)良的加熱效果。
請參考圖8所示，將數(shù)條熱電偶線設(shè)置于置放盤70上對應(yīng)于不同數(shù)字的孔盤中(圖中標(biāo)號91是各測量點(diǎn)的位置示意)，并設(shè)定溫度為50℃，當(dāng)加熱完成并等待約十分鐘使其達(dá)穩(wěn)態(tài)后，測量各個(gè)不同數(shù)字的孔盤內(nèi)的溫度，其橫軸為不同數(shù)字的孔盤，而縱軸為溫度(℃)，由圖中可知各個(gè)不同數(shù)字的孔盤內(nèi)的溫度約在50℃左右，且其溫度均勻性可達(dá)±0.5℃以內(nèi)。
以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍；所有依本實(shí)用新型說明書和附圖內(nèi)容所作出的等效變化與修飾，均包含在本實(shí)用新型的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種生化反應(yīng)箱，其特征在于，包括有一箱體，該箱體內(nèi)至少具有一個(gè)以上的可選擇性地改變或不改變施加于其上的交流電頻率的電磁吸鐵；及一置放盤，以可活動(dòng)的關(guān)系設(shè)置于該箱體內(nèi)，生化樣本放置在該置放盤上，該置放盤具有一個(gè)以上對應(yīng)該電磁吸鐵永久磁鐵。
2.如權(quán)利要求1所述的生化反應(yīng)箱，其特征在于，該永久磁鐵耦合于一可變電阻。
3.如權(quán)利要求1所述的生化反應(yīng)箱，其特征在于，還包括有一承載基座，設(shè)置于該箱體內(nèi)，該承載基座承載該置放盤，該置放盤相對于該承載基座移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3所述的生化反應(yīng)箱，其特征在于，該承載基座與該置放盤的接觸面間還設(shè)置有一個(gè)以上的滾珠。
5.如權(quán)利要求3所述的生化反應(yīng)箱，其特征在于，該承載基座與該置放盤相對應(yīng)之處設(shè)置有一軌道及容置于該軌道的一個(gè)以上的滾珠。
6.如權(quán)利要求1所述的生化反應(yīng)箱，其特征在于，還包括有二加熱板，夾置于該置放盤的上下兩側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的生化反應(yīng)箱，其特征在于，還包括有一擾流風(fēng)扇。
8.如權(quán)利要求6所述的生化反應(yīng)箱，其特征在于，還包括有一熱絕緣材料，包覆于二該加熱板的外圍。
9.如權(quán)利要求1所述的生化反應(yīng)箱，其特征在于，更包括有一溫度傳感器，設(shè)置于該箱體內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的生化反應(yīng)箱，其特征在于，更包括有一可拆卸的溫度測量套件。
專利摘要一種生化反應(yīng)箱，用以提供生化樣本所需的反應(yīng)環(huán)境，包括有一箱體，該箱體內(nèi)至少具有一個(gè)以上的電磁吸鐵；及一置放盤，以可活動(dòng)的關(guān)系設(shè)置于該箱體內(nèi)，以供放置生化樣本，該置放盤具有一個(gè)以上對應(yīng)該電磁吸鐵的永久磁鐵，該電磁吸鐵通入電流產(chǎn)生磁場與該永久磁鐵產(chǎn)生互斥互吸作用，而使該置放盤于該箱體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而產(chǎn)生振動(dòng)量。
文檔編號C12M1/00GK2641053SQ03275849

公開日2004年9月15日 申請日期2003年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月28日
發(fā)明者王涵威, 楊舜杰 申請人:晶宇生物科技實(shí)業(yè)股份有限公司