專利名稱：一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚合酶鏈式反應技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀。
背景技術(shù)：
PCR技術(shù)(即聚合酶鏈式反應)是將微生物樣品在DNA聚合酶催化下根據(jù)DNA模塊的特征進行特定基因的擴征。整個工作過程是在三種不同溫度的恒溫條件下由高溫變性、 低溫退火和中等溫度引物延伸三步循環(huán)完成的，一個樣品一般需要20-40次這樣的循環(huán)反應以實現(xiàn)DNA擴增。自發(fā)明了具有劃時代意義的聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction, PCR)，使得人們可以在體外有目的無限擴增特定核酸片段。其原理類似于DNA的體內(nèi)復制， 只是在離心管中給DNA體外合成提供一種合適條件。經(jīng)過多年的發(fā)展這以技術(shù)已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)在已是分子生物學研究和臨床診斷領(lǐng)域中最重要和最常用的技術(shù)。PCR儀的出現(xiàn)使該技術(shù)實現(xiàn)了自動化，使得PCR的技術(shù)應用更加廣泛，例如在診斷遺傳性疾患、檢測臨床標本中病原體的核酸、對法醫(yī)標本做遺傳學鑒定，以及分析激活癌基因中的突變情況等方面都得到了廣泛的應用。預期同時，針對不同的應用領(lǐng)域，PCR儀也發(fā)展成為很多類型，如梯度PCR儀，定量PCR儀，儀器的升降溫方式可有氣體加溫、水加溫和電熱塊加溫等不同方式。 但是現(xiàn)有的PCR儀中，有的存在升降溫過程，整個擴增時間較長，尤其是在突發(fā)性傳染病的檢測方面受到了限制。有的PCR儀操作復雜(如專利CN101748056 A樣本芯片的安放和取出很不方便)不利于臨床上大量的檢測工作的操作。提高PCR儀擴增速度，縮短整個檢測時間，使其更方便的應用于臨床檢測，特別是突發(fā)性傳染病的檢測，為疾病的治療和控制贏取寶貴的時間則是PCR儀檢測技術(shù)未來的一個重要發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述問題而提供了一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀，該裝置操作方便，提高了 PCR儀擴增速度，縮短整個檢測時間，使其更方便的應用于臨床檢測， 特別是突發(fā)性傳染病的檢測，為疾病的治療和控制贏取寶貴的時間。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀，包括機殼，所述機殼內(nèi)部安裝有傳動裝置，所述傳動裝置上方安裝有輪盤，所述輪盤和所述傳動裝置之間安裝有加熱控溫裝置，所述傳動裝置帶動所述輪盤從一個溫區(qū)移動到另一個溫區(qū)，所述機殼前端安裝有觸摸顯示屏，所述機殼后端安裝有USB端口和JTAG端口，所述機殼內(nèi)安裝有控制板，所述控制板控制所述加熱控溫裝置、觸摸顯示屏、USB端口和JTAG端口。進一步地，所述傳動裝置包括固定架、偏心輪和限位蓋板，所述固定架安裝在所述機殼內(nèi)的傳動裝置安裝孔內(nèi)，所述固定架中間固定有步形馬達，所述偏心輪的偏心孔對準所述步形馬達的馬達軸，并固定在所述步形馬達的馬達軸上，所述固定架上部安裝有推動桿，所述推動桿上部安裝有套筒，所述套筒內(nèi)安裝有傳動軸，所述限位蓋板的中間孔套進所述傳動軸上部，并固定在所述套筒上端。進一步地，所述輪盤一端的凸臺上安裝有壓蓋，所述壓蓋可將所述輪盤全部蓋住， 所述輪盤上均勻分布方槽，所述方槽內(nèi)安裝有DNA標本芯片，所述壓蓋上均勻分布彈性墊片，所述彈性墊片的位置在所述DNA標本芯片正上方，所述壓蓋上安裝有鎖緊旋鈕，所述鎖緊旋鈕用來鎖緊輪盤和蓋板，所述輪盤的材料為耐高溫塑料。優(yōu)選地，所述DNA標本芯片和彈性墊片的數(shù)量為八個。進一步地，所述加熱控溫裝置包括限位安裝板、溫度探頭和底板，所述限位安裝板的限位孔內(nèi)安裝有底座，所述底座的固定槽內(nèi)安裝有紫銅板，所述紫銅板的下表面緊貼加熱片，所述溫度探頭穿過加熱片中間的孔緊貼所述紫銅板下表面，所述底座和所述底板之間安裝有彈簧，所述底座安裝在所述限位安裝板的下方，所述限位安裝板的臺階面上安裝有轉(zhuǎn)接電路板，所述加熱片和溫度探頭接在所述轉(zhuǎn)接電路板上相對應的接觸點上。優(yōu)選地，所述加熱控溫裝置有變形溫區(qū)、第一退火溫區(qū)、第二退火溫區(qū)、第一延伸溫區(qū)和第二延伸溫區(qū)五個溫區(qū)。優(yōu)選地，所述底座、紫銅板、加熱片、溫度探頭和彈簧的數(shù)量為五個。進一步地，所述限位安裝板下端安裝有散熱風扇，所述散熱風扇對著第一退火溫區(qū)和第二退火溫區(qū)底座的通孔。更進一步地，所述限位安裝板中間的孔套進所述傳動軸內(nèi)，并于所述套筒上端面連接，所述輪盤中間的孔套進所述傳動軸內(nèi)，所述輪盤和傳動軸用圓頭螺母加以固定，所述輪盤在傳動裝置上方。所述PCB板上安裝有微處理芯片、溫控模塊、電機驅(qū)動模塊、觸摸液晶屏模塊、USB 模塊、JTAG模塊、報警模塊，所述微處理芯片分別與溫控模塊、電機驅(qū)動模塊、觸摸液晶屏模塊、USB模塊、JTAG模塊、報警模塊連接，并控制溫度控制電路模塊、電機驅(qū)動模塊、觸摸液晶屏模塊、USB模塊、JTAG模塊、報警模塊；所述電機驅(qū)動模塊包括電平轉(zhuǎn)換芯片、電機驅(qū)動端口和電機驅(qū)動電路；所述觸摸液晶屏模塊包括液晶顯示驅(qū)動芯片、觸摸屏轉(zhuǎn)換芯片、觸摸顯示端口和觸摸液晶屏驅(qū)動電路；所述USB模塊包括USB數(shù)據(jù)存儲電路模塊、USB系統(tǒng)升級電路模塊和USB端口，所述USB數(shù)據(jù)存儲電路模塊由USB數(shù)據(jù)存儲芯片及USB數(shù)據(jù)存儲驅(qū)動電路組成，所述USB系統(tǒng)升級模塊由程序燒寫模塊及USB系統(tǒng)升級驅(qū)動電路組成；所述 JTAG模塊包括JTAG端口和JTAG驅(qū)動電路；所述報警模塊包括蜂鳴器和報警驅(qū)動電路。進一步地，控制板上還包括實時時鐘模塊，所述實時時鐘模塊包括實時時鐘晶振、 實時時鐘電池和實時時鐘芯片。進一步地，所述控制板上還包括電源芯片，所述電源芯片將電壓轉(zhuǎn)換為1.9V、 3. 3V、5V供各個電路模塊使用。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
本裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，升溫過程和擴增時間較短，提高了 PCR儀擴增速度，縮短整個檢測時間，使其更方便的應用于臨床檢測，特別是突發(fā)性傳染病的檢測，為疾病的治療和控制贏取寶貴的時間。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。圖1為本發(fā)明實施例提供的一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實施例提供的一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀中熱控溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實施例提供的一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀中輪盤的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例提供的一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀中傳動裝置的結(jié)構(gòu)示意
圖5為本發(fā)明實施例提供的一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀中控制板的結(jié)構(gòu)實體圖。
具體實施例方式參照圖1，該裝置主要包括機殼1。機殼1內(nèi)部安裝有傳動裝置觀，傳動裝置觀上方安裝有輪盤16，輪盤16和傳動裝置25之間安裝有加熱控溫裝置四，傳動裝置觀帶動輪盤16從一個溫區(qū)移動到另一個溫區(qū)。機殼1前端安裝有觸摸顯示屏2，機殼后端安裝有 USB端口 7和JTAG端口 8。機殼1內(nèi)安裝有控制板3，控制板3控制所述加熱控溫裝置29、 觸摸顯示屏2、USB端口 7和JTAG端口 8。參照圖4，傳動裝置觀包括固定架22、偏心輪23和限位蓋板沈。固定架22安裝在機殼1內(nèi)的傳動裝置安裝孔內(nèi)，固定架22中間固定有步形馬達21。偏心輪23的偏心孔對準所述步形馬達21的馬達軸，并固定在所述步形馬達21的馬達軸上。固定架22上部安裝有推動桿M，推動桿M上部安裝有套筒25，套筒25內(nèi)安裝有傳動軸27，限位蓋板沈的中間孔套進傳動軸27上部，并固定在套筒25上端。本傳動裝置的核心在于套筒25內(nèi)的結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)和工作原理見本申請人201120043M0. 1實用新型專利。參照圖3，輪盤16—端的凸臺上安裝有壓蓋19，壓蓋19可將輪盤16全部蓋住。輪盤16上均勻分布方槽，方槽內(nèi)安裝有DNA標本芯片17。壓蓋19上均勻分布彈性墊片18， 彈性墊片18的位置在所述DNA標本芯片17正上方，壓蓋19上安裝有鎖緊旋鈕20，鎖緊旋鈕20用來鎖緊輪盤16和蓋板19，輪盤16的材料為耐高溫塑料。DNA標本芯片17和彈性墊片18的數(shù)量為八個。參照圖2，加熱控溫裝置四包括限位安裝板10、溫度探頭13和底板5。限位安裝板10的限位孔內(nèi)安裝有底座11，底座11的固定槽內(nèi)安裝有紫銅板12，紫銅板12的下表面緊貼加熱片15。溫度探頭13穿過加熱片15中間的孔緊貼紫銅板12下表面。底座11和底板5之間安裝有彈簧14，底座11安裝在限位安裝板10的下方。限位安裝板10的臺階面上安裝有轉(zhuǎn)接電路板9，加熱片15和溫度探頭13接在轉(zhuǎn)接電路板9上相對應的接觸點上。 加熱控溫裝置四有變形溫區(qū)30、第一退火溫區(qū)31、第二退火溫區(qū)32、第一延伸溫區(qū)33和第二延伸溫區(qū)五個溫區(qū)34。底座11、紫銅板12、加熱片15、溫度探頭13和彈簧14的數(shù)量為五個。限位安裝板10下端安裝有散熱風扇6，散熱風扇6對著第一退火溫區(qū)31和第二退火溫區(qū)32底座11的通孔。加熱控溫裝置四上分布的多個溫區(qū)可單個控制，每一個溫區(qū)可單獨設定溫度，當達到每一次設定的溫度后，各溫區(qū)都處于恒溫狀態(tài)，在整個檢測過程中每個溫區(qū)無需進行升降溫。在PCR擴增過程中，變性和退火的持續(xù)時間是最少的。延伸工序所需時間由變性和退火工序所需時間決定加倍，加熱裝置上設有第一延伸溫區(qū)33和第二延伸溫區(qū)34，在一次循環(huán)過程中就減少了一個延伸時間(約20秒)在PCR擴增過程中減少了總循環(huán)時間(約600秒)。在第一退火溫區(qū)31和第一退火溫區(qū)32底座11有兩個通孔，底座 11下部裝有一個散熱風扇將裝有DNA標本的芯片從變性溫區(qū)帶過來的熱量快速的降到退火溫區(qū)開始設定的溫度，真正實現(xiàn)了 PCR的快速擴增；每個溫區(qū)底座下面安有彈簧14，當傳動裝置25上的傳動軸27帶動輪盤16往下壓，各溫區(qū)下的彈簧將各溫區(qū)往上定，使DNA標本芯片17下表面與各溫區(qū)的上表面無縫接觸，使得DNA標本受熱溫度更準確，受熱速度更準確；在同時檢測多種DNA標本時，對退火溫區(qū)溫度要求是不同的，加熱控溫裝置四上設有兩個退火溫區(qū)并可單個設置溫度，真正滿足了多重PCR同時擴增的要求。參照圖1，限位安裝板10中間的孔套進傳動軸27內(nèi)，并與套筒25上端面連接。輪盤16中間的孔套進傳動軸27內(nèi)，輪盤16和傳動軸27用圓頭螺母4加以固定，輪盤16在傳動裝置觀上方。參照圖5，控制板3安裝在機殼內(nèi)的機殼1安裝孔內(nèi)。PCB板上安裝有微處理芯片 35、溫控模塊、電機驅(qū)動模塊、觸摸液晶屏模塊、USB模塊、JTAG模塊、報警模塊。微處理芯片 35分別與溫控模塊、電機驅(qū)動模塊、觸摸液晶屏模塊、USB模塊、JTAG模塊、報警模塊連接， 并控制溫控模塊、電機驅(qū)動模塊、觸摸液晶屏模塊、USB模塊、JTAG模塊、報警模塊。本實施例中，采用TMS320F28335作為微處理芯片35。溫控模塊包括溫度控制電路模塊36和溫控端口 37，溫控模塊用于加熱部件的溫度采集，及加熱器件的供電控制。電機驅(qū)動模塊包括電平轉(zhuǎn)換芯片38、電機驅(qū)動端口 39和電機驅(qū)動電路，電機驅(qū)動模塊的功能是將微處理芯片驅(qū)動信號進行信號電平轉(zhuǎn)換，輸出至電機驅(qū)動器。觸摸液晶屏模塊包括液晶顯示驅(qū)動芯片40、觸摸屏轉(zhuǎn)換芯片41、觸摸顯示端口 42 和觸摸液晶屏驅(qū)動電路，觸摸液晶屏模塊用于驅(qū)動液晶屏的顯示，同時接收觸摸屏的觸摸信號。USB模塊包括USB數(shù)據(jù)存儲電路模塊、USB系統(tǒng)升級電路模塊和USB端口 7，USB數(shù)據(jù)存儲電路模塊由USB數(shù)據(jù)存儲芯片43及USB數(shù)據(jù)存儲驅(qū)動電路組成，USB系統(tǒng)升級模塊由程序燒寫模塊44及USB系統(tǒng)升級驅(qū)動電路組成，USB模塊用于實現(xiàn)控制板對外部存儲設備的數(shù)據(jù)訪問及實現(xiàn)控制系統(tǒng)的軟件升級。 JTAG模塊包括JTAG端口 8和JTAG驅(qū)動電路，JTAG模塊用于系統(tǒng)升級及系統(tǒng)仿真
調(diào)試ο報警模塊包括蜂鳴器47和報警驅(qū)動電路48，報警模塊用于控制板各種異常警示?？刂瓢迳线€包括實時時鐘模塊，實時時鐘模塊包括實時時鐘晶振49、實時時鐘電池50和實時時鐘芯片。實時時鐘模塊提供日期時間信息和控制板的時間參考。控制板上還包括電源芯片51，電源芯片51將電壓轉(zhuǎn)換為1. 9V、3. 3V、5V供各個電路模塊使用。本裝置的工作過程為本裝置的工作過程為將DNA標本芯片置于輪盤16的方槽中，鎖緊壓蓋19，合上機箱機殼1。接通電源，打開機箱上的電源開關(guān)。通過觸摸液晶屏2 上的設置鍵指示，設置相應的參數(shù)。設置完成后，點擊觸摸液晶屏2上的開始鍵，儀器啟動， 輪盤16被頂起。當加熱控溫裝置四的溫度達到設定值時，輪盤16回位，DNA標本芯片17 進入擴增狀態(tài)。擴增結(jié)束后，蜂鳴器47警示擴增完成，觸摸液晶屏2提示是否存儲數(shù)據(jù)，此時可根據(jù)需要將DNA擴增過程中的溫度、時間、日期、循環(huán)次數(shù)等數(shù)據(jù)通過USB端口 7存到外部U盤或其他存儲設備中。 最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀，包括機殼，其特征在于，所述機殼內(nèi)部安裝有傳動裝置，所述傳動裝置上方安裝有輪盤，所述輪盤和所述傳動裝置之間安裝有加熱控溫裝置， 所述傳動裝置帶動所述輪盤從一個溫區(qū)移動到另一個溫區(qū)，所述機殼前端安裝有觸摸顯示屏，所述機殼后端安裝有USB端口和JTAG端口，所述機殼內(nèi)安裝有控制板，所述控制板控制所述加熱控溫裝置、觸摸顯示屏、USB端口和JTAG端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，所述傳動裝置包括固定架、偏心輪和限位蓋板，所述固定架安裝在所述機殼內(nèi)的傳動裝置安裝孔內(nèi)，所述固定架中間固定有步形馬達，所述偏心輪的偏心孔對準所述步形馬達的馬達軸，并固定在所述步形馬達的馬達軸上，所述固定架上部安裝有推動桿，所述推動桿上部安裝有套筒，所述套筒內(nèi)安裝有傳動軸，所述限位蓋板的中間孔套進所述傳動軸上部，并固定在所述套筒上端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，所述輪盤一端的凸臺上安裝有壓蓋，所述壓蓋可將所述輪盤全部蓋住，所述輪盤上均勻分布方槽，所述方槽內(nèi)安裝有DNA標本芯片，所述壓蓋上均勻分布彈性墊片，所述彈性墊片的位置在所述DNA標本芯片正上方，所述壓蓋上安裝有鎖緊旋鈕，所述鎖緊旋鈕用來鎖緊輪盤和蓋板，所述輪盤的材料為耐高溫塑料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，所述DNA標本芯片和彈性墊片的數(shù)量為八個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，所述加熱控溫裝置包括限位安裝板、溫度探頭和底板，所述限位安裝板的限位孔內(nèi)安裝有底座，所述底座的固定槽內(nèi)安裝有紫銅板，所述紫銅板的下表面緊貼加熱片，所述溫度探頭穿過加熱片中間的孔緊貼所述紫銅板下表面，所述底座和所述底板之間安裝有彈簧，所述底座安裝在所述限位安裝板的下方，所述限位安裝板的臺階面上安裝有轉(zhuǎn)接電路板，所述加熱片和溫度探頭接在所述轉(zhuǎn)接電路板上相對應的接觸點上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，所述加熱控溫裝置有變形溫區(qū)、第一退火溫區(qū)、第二退火溫區(qū)、第一延伸溫區(qū)和第二延伸溫區(qū)五個溫區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，所述底座、紫銅板、加熱片、溫度探頭和彈簧的數(shù)量為五個。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，所述限位安裝板下端安裝有散熱風扇，所述散熱風扇對著第一退火溫區(qū)和第二退火溫區(qū)底座的通孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，所述限位安裝板中間的孔套進所述傳動軸內(nèi)，并于所述套筒上端面連接，所述輪盤中間的孔套進所述傳動軸內(nèi)，所述輪盤和傳動軸用圓頭螺母加以固定，所述輪盤在傳動裝置上方。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，所述PCB板上安裝有微處理芯片、溫控模塊、電機驅(qū)動模塊、觸摸液晶屏模塊、USB模塊、JTAG模塊、報警模塊，所述微處理芯片分別與溫控模塊、電機驅(qū)動模塊、觸摸液晶屏模塊、USB模塊、JTAG模塊、報警模塊連接，并控制溫度控制電路模塊、電機驅(qū)動模塊、觸摸液晶屏模塊、USB模塊、 JTAG模塊、報警模塊；所述溫控模塊包括溫度控制電路模塊和溫控端口 ；所述電機驅(qū)動模塊包括電平轉(zhuǎn)換芯片、電機驅(qū)動端口和電機驅(qū)動電路；所述觸摸液晶屏模塊包括液晶顯示驅(qū)動芯片、觸摸屏轉(zhuǎn)換芯片、觸摸顯示端口和觸摸液晶屏驅(qū)動電路；所述USB模塊包括USB 數(shù)據(jù)存儲電路模塊、USB系統(tǒng)升級電路模塊和USB端口，所述USB數(shù)據(jù)存儲電路模塊由USB 數(shù)據(jù)存儲芯片及USB數(shù)據(jù)存儲驅(qū)動電路組成，所述USB系統(tǒng)升級模塊由程序燒寫模塊及USB 系統(tǒng)升級驅(qū)動電路組成；所述JTAG模塊包括JTAG端口和JTAG驅(qū)動電路；所述報警模塊包括蜂鳴器和報警驅(qū)動電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，控制板上還包括實時時鐘模塊，所述實時時鐘模塊包括實時時鐘晶振、實時時鐘電池和實時時鐘芯片。
12.根據(jù)權(quán)利要求10任所述的多重聚合酶鏈式反應擴增儀，其特征在于，所述控制板上還包括電源芯片，所述電源芯片將電壓轉(zhuǎn)換為1.9V、3. 3V、5V供各個電路模塊使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多重聚合酶鏈式反應擴增儀，屬于聚合酶鏈式反應技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括機殼，所述機殼內(nèi)部安裝有傳動裝置，所述傳動裝置上方安裝有輪盤，所述輪盤和所述傳動裝置之間安裝有加熱控溫裝置，所述傳動裝置帶動所述輪盤從一個溫區(qū)移動到另一個溫區(qū)，所述機殼前端安裝有觸摸顯示屏，所述機殼后端安裝有USB端口和JTAG端口，所述機殼內(nèi)安裝有控制板，所述控制板控制所述加熱控溫裝置、觸摸顯示屏、USB端口和JTAG端口。本裝置操作方便，提高了PCR儀擴增速度，縮短整個檢測時間，使其更方便的應用于臨床檢測，特別是突發(fā)性傳染病的檢測，為疾病的治療和控制贏取寶貴的時間。
文檔編號C12M1/00GK102304464SQ20111030061
公開日2012年1月4日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者d·蘇格瑪, 孔令學, 廖曉志, 秦操, 程仁鎮(zhèn) 申請人:武漢馨世生物科技有限公司