一种恒温孵育杂交装置

摘要

本发明公开了一种恒温孵育杂交装置，包括反应腔和试管托架，所述反应腔的内部通过垂直竖直面方向的隔板分成冷却风进风腔、冷却风回风腔、热风腔和主反应腔四个腔体部分；在热风腔内设置有加热器和风扇，在主反应器和热风腔共用的一个壁面下部设置有热风口；试管托架设置在主反应腔内，试管托架通过旋转轴与混匀电机连接，通过混匀电机调节试管托架往复摆动。本发明产品的最高温度可达到99.9℃，不仅为磁性纳米颗粒的修饰和杂交反应提供了适宜而广泛的温度，并且控温精确，有效的机械运动保证了纳米颗粒在溶液中充分混匀。机械结构简单紧凑，操作灵活可控，可以自动的实现分子杂交的过程。

权利要求

1.一种恒温孵育杂交装置，包括反应腔和试管托架，其特征在于：所述反应腔的内部通过垂直竖直面方向的隔板分成冷却风进风腔、冷却风回风腔、热风腔和主反应腔四个腔体部分；在热风腔内设置有加热器和风扇，在主反应器和热风腔共用的一个壁面下部设置有热风口；试管托架设置在主反应腔内，试管托架通过旋转轴与混匀电机连接，通过混匀电机调节试管托架往复摆动；

在反应腔内的上部，设置有垂直竖直面方向的密封桶，在密封桶的侧壁上选取四条母线，按顺时针方向，第一母线与主反应器和热风腔共用的一个壁面密封连接，第二母线与热风腔和冷却风回风腔共用的一个壁面密封连接，第三母线与冷却风回风腔和冷却风进风腔共用的一个壁面密封连接，第四母线与冷却风进风腔和主反应腔共用的一个壁面密封连接，在密封桶的侧壁上对应每个腔体部分设置有一个连通的风洞；

在密封桶内部垂直竖直面方向设置有风向挡板，风向挡板通过旋转阀与风向电机连接，通过风向电机调节风向挡板的角度：在加热时，热风腔和主反应腔连通，冷却风进风腔和冷却风回风腔连通；冷却时，热风腔和冷却风回风腔连通，冷却风进风腔和主反应腔连通；针对风向挡板设置有一组限位传感器，通过限位传感器控制风向挡板的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的恒温孵育杂交装置，其特征在于：在主反应腔内设置有温度传感器。

3.根据权利要求1所述的恒温孵育杂交装置，其特征在于：还包括控制腔，所述控制腔和反应腔均设置在箱体外壳内；在控制腔内设置有控制器，所述控制器内设置有温度控制电路和电机驱动电路；温度控制电路的输入信号包括主反应腔内的设定温度和实际温度，温度控制电路的输出信号包括加热器、风扇和风向电机的控制信号；所述电机驱动电路的输入信号包括混匀要求，电机驱动电路的输出信号包括混匀电机的控制信号。

4.根据权利要求3所述的恒温孵育杂交装置，其特征在于：所述控制腔的外壁上设置有触摸控制屏，主反应腔内的设定温度和混匀要求通过触摸控制屏输入至控制器内。

5.根据权利要求1所述的恒温孵育杂交装置，其特征在于：所述主反应腔上设置有双层隔热玻璃门。

6.根据权利要求1所述的恒温孵育杂交装置，其特征在于：所述试管托架为两片半圆盘的结构，在半圆盘上设置有可插放不同规格离心管的圆洞。

说明书

一种恒温孵育杂交装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种恒温孵育杂交装置，尤其涉及微纳米粒子修饰的微体积分子杂交装置，属于生物材料分析类仪器以及分子杂交技术。

背景技术

[0002] 分子杂交技术具有很高的灵敏度和高度的特异性，在分子生物学领域中，该技术已经广泛应用与克隆基因的筛选、酶切图谱的制作、基因组中特定基因的检测以及疾病诊断等方面。纳米颗粒是生物医学中研究最多、应用最广泛的纳米材料，而磁性纳米粒子具有比表面积大，超顺磁性，在溶液中分散性好，易于洗脱和吸附，且表面化学修饰容易等许多独特的性质。因而被广泛应用于病原体检测、肿瘤标志物早期诊断、疾病的体外可视检测等各个方面。

[0003] 将纳米颗粒应用与生物医学领域，必须要解决化学和生物大分子在纳米颗粒表面的修饰问题，这些生物大分子包括蛋白质、糖类、核酸探针等。利用修饰的这些生物大分子与其特异性识别的其它生物分子的作用，发挥识别这类分子的功能。由于生物实验的特殊性，纳米颗粒表面的化学反应需要一定的温度；温度是影响分子杂交过程一个重要的影响因素，温度太高或太低，都会是生物大分子本身失去活性功能；而且会影响生物大分子如抗原抗体，核酸分子的杂交效果。因此，纳米颗粒修饰的分子杂交需要在控温精确的环境中进行。

[0004] 目前，在市场化的分子杂交箱/炉，是基于传统方式的分子杂交。通过把探针修饰在固体基质上如基因芯片或杂交膜，传统方式的分子杂交过程繁琐，不易清洗和分离，杂交液的体积较大，主要在几十到几百毫升的杂交瓶中进行。区别于上述的杂交条件，纳米材料修饰的微体积杂交的反应液的体积在1000μL以内，反应容器多为200μL～1500μL的离心管。然而，市面上没有适用于纳米颗粒修饰的微体积分子杂交的专用装置。磁性纳米粒子在溶液中易沉降，同时由于纳米颗粒的表面效应，使得纳米颗粒在溶液中出现团聚现象，不仅改变了生物分子的性能，而且由于混合不均匀，严重影响了纳米颗粒的修饰和分子杂交的效率。

发明内容

[0005] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种便携的恒温孵育杂交装置，不仅能够为纳米粒子的修饰和杂交过程提供精确的温度，而且能够通过旋转轴间断性转动，使溶液进行充分的混匀。

[0006] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

[0007] 一种恒温孵育杂交装置，包括反应腔和试管托架，所述反应腔的内部通过垂直竖直面方向的隔板分成冷却风进风腔、冷却风回风腔、热风腔和主反应腔四个腔体部分；在热风腔内设置有加热器和风扇，在主反应器和热风腔共用的一个壁面下部设置有热风口；试管托架设置在主反应腔内，试管托架通过旋转轴与混匀电机连接，通过混匀电机调节试管托架往复摆动；

[0008] 在反应腔内的上部，设置有垂直竖直面方向的密封桶，在密封桶的侧壁上选取四条母线，按顺时针方向，第一母线与主反应器和热风腔共用的一个壁面密封连接，第二母线与热风腔和冷却风回风腔共用的一个壁面密封连接，第三母线与冷却风回风腔和冷却风进风腔共用的一个壁面密封连接，第四母线与冷却风进风腔和主反应腔共用的一个壁面密封连接，在密封桶的侧壁上对应每个腔体部分设置有一个连通的风洞；

[0009] 在密封桶内部垂直竖直面方向设置有风向挡板，风向挡板通过旋转阀与风向电机连接，通过风向电机调节风向挡板的角度：在加热时，热风腔和主反应腔连通，冷却风进风腔和冷却风回风腔连通；冷却时，热风腔和冷却风回风腔连通，冷却风进风腔和主反应腔连通。

[0010] 通过对加热器进行控制，可以调节热风腔内产生的热源温度，通过对风扇和风向挡板进行控制，可以调节热源进入主反应腔的强度，最终达到对主反应腔内温度的控制。通过对混匀电机的工作方式进行控制，可以调节试管托架的动作过程，最终使得置于试管托架上的离心管产生相应运动，实现混匀等目的；一般设置混匀电机做间断性的转动，通过改变微体积的纳米颗粒的重力和剪切力使溶液进行充分混匀。试管托架以可拆卸可调节的方式安装在旋转轴上，可以对试管托架的角度进行调节，根据不同的溶液体积选择较佳的角度和转速，进而产生不同的剪切力，本发明适用于10～1000μL的磁性纳米粒子修饰的微体积动态杂交。

[0011] 优选的，针对风向挡板设置有一组限位传感器，通过限位传感器控制风向挡板的旋转角度。

[0012] 当对主反应腔进行加热时，通过限位传感器和风向电机控制风向挡板到加热状态位置，风扇和加热器开始工作，通过空气内循环实现主反应腔的加热过程；当对主反应腔体进行降温时，通过限位传感器和风向电机控制风向挡板到冷却状态位置，加热器停止工作，反应腔内的热空气排出，外部的空气流入反应腔内，通过空气内外循环实现主反应腔的冷却过程。

[0013] 优选的，在主反应腔内设置有温度传感器，对主反应腔内的温度进行实时监控，反馈给控制器进行反馈控制，便于实现恒温控制。

[0014] 优选的，还包括控制腔，所述控制腔和反应腔均设置在箱体外壳内；在控制腔内设置有控制器，所述控制器内设置有温度控制电路和电机驱动电路；温度控制电路的输入信号包括主反应腔内的设定温度和实际温度，温度控制电路的输出信号包括加热器、风扇和风向电机的控制信号；所述电机驱动电路的输入信号包括混匀要求，电机驱动电路的输出信号包括混匀电机的控制信号。

[0015] 优选的，所述控制腔的外壁上设置有触摸控制屏，主反应腔内的设定温度和混匀要求通过触摸控制屏输入至控制器内，同时可以实时反馈孵育杂交过程中的状态信息，简单方便。

[0016] 优选的，所述主反应腔上设置有双层隔热玻璃门，以便于随时观察主反应腔内的状态并达到很好的隔热效果。

[0017] 优选的，所述冷却风进风腔和冷却风回风腔内均通过分区板两部分；在冷却风进风腔内的分区板上设置有第二冷却风进风口，在冷却风进风腔外壁上设置有与外部空气连通的第一冷却风进风口；在冷却风回风腔内的分区板上设置有第一冷回风口，在冷却风回风腔外壁上设置有与外部空气连通的第二冷却风回风口；为了便于加快散热，可以设置散热装置。

[0018] 优选的，所述试管托架为两片半圆盘的结构，在半圆盘上设置有可插放不同规格离心管的圆洞。

[0019] 有益效果：本发明提供的恒温孵育杂交装置，具有如下优势：1、为纳米材料的修饰和分子杂交提供了精确而适宜的温度，防止生物大分子性质的改变并提高了杂交精度，微体积杂交节约了试剂，降低了成本；2、试管托架的间断性旋转，不仅使微体积溶液重力得到改变，而且由于剪切力的作用使溶液与纳米粒子更好的混匀，保证了溶液中的试剂与纳米粒子的充分接触；试管托架角度可调并易于更换，可以根据不同的需求更换不同规格的试管托架；3、与同类装置相比，结构紧凑，更加小型化；4、本发明填补了市场适用于微体积的恒温孵育杂交装置的空白。

附图说明

[0020] 图1为本发明的恒温孵育杂交装置的外观结构示意图；

[0021] 图2为本发明的侧视图；

[0022] 图3、4为本发明的内部结构示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

[0024] 如图1、图2图3和图4所示为一种恒温孵育杂交装置，包括箱体外壳1，在箱体外壳1内设置有控制腔3和反应腔2，在箱体外壳1和反应腔2之间的空隙部分填充隔热材料。

[0025] 所述反应腔2的内部通过垂直竖直面方向的隔板21分成冷却风进风腔、冷却风回风腔、热风腔和主反应腔四个腔体部分；在热风腔内设置有加热器18和风扇17，在主反应器和热风腔共用的一个壁面下部设置有热风口22；试管托架7设置在主反应腔内，同时在主反应腔内还设置有两个温度传感器，两个温度传感器分别记为第一温度传感器13和第二温度传感器14；试管托架7通过旋转轴8与混匀电机15连接，通过混匀电机15调节试管托架7往复摆动，具体为：垂直旋转轴8固定安装有中心轴10，将试管托架7通过螺钉9固定在中心轴10上；所述试管托架7为两片半圆盘的结构，在半圆盘上设置有可以插放
200μL、500μL、1500μL离心管22的圆洞；所述主反应腔上设置有双层隔热玻璃门5，操作员可以打开双层隔热玻璃门5将试管托架7安装在主反应腔内；混匀电机15安装在混匀电机座11上。

[0026] 在反应腔内的上部，设置有垂直竖直面方向的密封桶，在密封桶的侧壁上选取四条母线，按顺时针方向，第一母线与主反应器和热风腔共用的一个壁面密封连接，第二母线与热风腔和冷却风回风腔共用的一个壁面密封连接，第三母线与冷却风回风腔和冷却风进风腔共用的一个壁面密封连接，第四母线与冷却风进风腔和主反应腔共用的一个壁面密封连接，在密封桶的侧壁上对应每个腔体部分设置有一个连通的风洞；所述冷却风进风腔和冷却风回风腔内均通过分区板两部分；在冷却风进风腔内的分区板上设置有第二冷却风进风口28，在冷却风进风腔外壁上设置有与外部空气连通的第一冷却风进风口19；在冷却风回风腔内的分区板上设置有第一冷回风口27，在冷却风回风腔外壁上设置有与外部空气连通的第二冷却风回风口20。

[0027] 在密封桶内部垂直竖直面方向设置有风向挡板6，风向挡板6通过旋转阀与风向电机16连接，风向电机16安装在风向电机座12上，通过风向电机16和限位传感器调节风向挡板6的角度：在加热时，热风腔和主反应腔通过第一风洞24和第二风洞23连通，冷却风进风腔和冷却风回风腔通过第三风洞26和第四风洞25连通；冷却时，热风腔和冷却风回风腔通过第二风洞23和第三风洞26连通，冷却风进风腔和主反应腔通过第四风洞25和第一风洞24连通。

[0028] 在控制腔3内设置有控制器，所述控制器内设置有温度控制电路和电机驱动电路；温度控制电路的输入信号包括主反应腔内的设定温度和实际温度(温度传感器提供)，温度控制电路的输出信号包括加热器18、风扇17和风向电机16的控制信号；所述电机驱动电路的输入信号包括混匀要求，电机驱动电路的输出信号包括混匀电机15的控制信号；所述控制腔3的外壁上设置有触摸控制屏4，主反应腔内的设定温度和混匀要求通过触摸控制屏4输入至控制器内。

[0029] 使用本案的恒温孵育杂交装置进行恒温孵育，具体实施过程如下：

[0030] 将装有配好试剂的离心管22插入试管托架7上的圆洞中，电源接通后，通过触摸控制屏4进行温度和混匀要求的参数设置，转速的设置范围在0～60rpm，并实现温度和实验进程的实时显示，两个温度传感器采集的温度传送给温度控制电路，温度控制电路根据实际温度与设定温度的对比进行相应的操作。当实际温度低于设定温度时，对主反应腔进行加热，通过限位传感器和风向电机16控制风向挡板6旋转角度，使风向挡板6处于水平状态，加热器18进行加热，风扇17开始工作，热风腔内的热空气通过第二风洞23、第一风洞24进入主反应腔，主反应腔内的空气通过热风口22进入热风腔，使主反应腔和热风腔进行内部空气流动，加快升温速度，保证了反应腔2内部温度的均一性，并实现恒温的控制，混匀电机15控制试管托架7的转速和转向，通过试管托架7的周期性和间断性的转动，使离心管22中的液体由于重力的改变和剪切力而不断的转换流向，从而达到纳米粒子和杂交液充分混匀的效果，进而实现分子杂交。当杂交完成后对反应腔2进行降温时，风向挡板6处于垂直状态，加热器18停止加热，反应腔2内的热空气经过热风口22、第二风洞23、第三风洞26和第一冷回风口27、第二冷却风回风口20排出反应腔2，外部空气通过第一冷却风进风口19、第二冷却风进风口28，经过第四风洞25、第一风洞24进入反应腔2内，通过空气外部循环使反应腔2内温度快速降低。

[0031] 本案产品的最高温度可达到99.9℃，不仅为磁性纳米颗粒的修饰和杂交反应提供了适宜而广泛的温度，并且控温精确，有效的机械运动保证了纳米颗粒在溶液中充分混匀。机械结构简单紧凑，操作灵活可控，可以自动的实现分子杂交的过程。

[0032] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。