一种单反应器超速PCR扩增及实时荧光信号监测装置的制作方法

2021-02-02 00:02:45|

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一种单反应器超速pcr扩增及实时荧光信号监测装置
技术领域：
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本实用新型涉及物理领域，尤其涉及一种超快的pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置。

背景技术：
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聚合酶链式反应(pcr)作为一种用于放大扩增特定的dna靶标片段的分子生物学技术，广泛应用于食品安全、环境监测与临床诊断领域。随着检测时效性需求的增加，超快速pcr技术应运而生，将数小时的pcr扩增时间减少至数分钟。然而，对于超快速pcr扩增产物的检测，常用的终点定量方法仍以凝胶电泳方法为主，耗时长、易形成气溶胶污染，电泳所用的化学品对人体危害较大；常用的实时荧光定量法需要构建与组装复杂的光学器件，不利于便捷化使用，使检测结果不可视，不容易分析。
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本课题组为了解决超快速pcr检测的便捷化应用问题，搭建了一种超快速 pcr扩增装置，具体为：一个超速pcr基因扩增仪，扩增仪由控制主机、步进电机、机械臂、实时温度检测器、具有导热涂层的超薄反应器与制热/制冷的温差容器组成。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置，所述的超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置要解决现有技术中的超速 pcr扩增仪难以通过简约的便携配件实现实时扩增信号的收集问题与反应器热传导效率不高的问题。
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本实用新型的一种超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置，包括一个超速pcr基因扩增仪，扩增仪由控制主机、步进电机、机械臂、实时温度检测器、具有疏水涂层的快速热传导超薄反应器、制热/制冷的温差容器与实时荧光监测光纤组成。
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进一步的，所述的超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置，其特征在于实时温度检测器与实时荧光监测光纤放置在具有疏水涂层的快速热传导超薄反应器的内部。
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进一步的，所述的超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置，其特征在于放置在具有疏水涂层的快速热传导超薄反应器的内部的实时温度检测器与实时荧光监测光纤与控制主机连接，控制主机与一个显示器连接，显示超速pcr 扩增过程的实时温度与实时荧光信号。
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进一步的，所述的超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置，其特征在于超薄反应器外表面喷涂有超疏水的银纳米涂层；
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进一步的，所述的超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置，其特征在于实时荧光监测光纤包含有光源激发路径与荧光监测路径。其中，光源激发路径沿光源激发方向依次设置有光源、激发滤光片、透镜；荧光监测路径沿荧光传递方向依次设置有透镜、荧光滤光片与光传感器。
[0010]
本实用新型还提供另一种超速pcr扩增及实时荧光信号监测装置，包括控制模块、温控模块、反应容器和信号收集模块；温控模块能收纳全部或部分反应容器，且相对位置固
定，温控模块采用加热/制冷片进行控温；反应容器外壁具有疏水导热涂层；信号收集装置为实时荧光监测光纤，实时荧光监测光纤具有光源激发部分和荧光检测部分。
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进一步的，光源激发部分为沿光源激发方向依次设置有光源、激发滤光片、透镜；荧光监测部分为沿荧光传递方向依次设置有透镜、荧光滤光片与光传感器。
[0012]
进一步的，反应容器采用超薄导热材质，反应容器与加热/制冷片接触面光滑紧密。反应容器可选用银、铜、铝、玻璃或塑料材质，反应容器可以是试管、离心管或毛细管形状。
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进一步的，加热/制冷片为珀尔帖，通过改变珀尔帖电流方向达到加热和制冷的目的。温控模块的散热部件包括散热器、风扇等，散热部件安装在加热 /制冷片的下方，用于驱散珀尔贴产生的热量。
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进一步的，加热/制冷片的上下表面进一步设有导热界面填充材料，使热量在珀尔贴与散热器、珀尔贴与反应器底板之间良好传递。可优选石墨导热膜或导热硅脂。
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本实用新型中所述“便携式设备”是指在使用场地之间容易携带的设备。不大于5kg不带提手易于手持的设备，不大于23kg带有提手的设备都是便携式设备。
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本实用新型和现有技术相对照，其效果是积极和明显的。首先，本实用新型通过在超薄反应器的外表面喷涂超疏水的银纳米涂层，增强超薄反应器在制热/制冷的温差容器之间摆动过程的升降温速度，通过提高超快速pcr装置的升降温能力提高超速pcr的反应效率。除此之外，实时荧光监测光纤包含有光源激发路径与荧光监测路径：光源激发路径沿光源激发方向依次设置有光源、激发滤光片、透镜；荧光监测路径沿荧光传递方向依次设置有透镜、荧光滤光片与光传感器。光纤集成了提供光源与收集实时荧光信号的功能，使所述的超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置简约便携。
附图说明：
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图1是超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置的结构示意图。
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图2是反应容器示意图。
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图3是实时荧光信号监测光纤的结构示意图。
具体实施方式：
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为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
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需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
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本实用新型的工作原理是：在超速pcr扩增仪的工作过程中，首先，控制主机控制制热/制冷的温差容器的温度与反应器在温差容器中的摆动时间；将反应液转移至插入有实时温度检测器与实时荧光监测光纤的超薄反应器后，由步进电机操纵机械臂、携带超薄反应器在制热/制冷的温差容器之间摆动，超薄反应器中的dna进行着变性-退火-延伸的过程。反应过程中，分别由插入超薄反应器中的实时温度检测器与实时荧光监测光纤感知超速pcr扩增过程中的实时温度与实时荧光信号，响应实时监测结果显示在与操控主机相连
的显示器屏幕上。
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显示的实时监测结果可以是即时的温度、荧光值，也可以是优化处理后的数据，比如检测程序进度、剩余等待时间、当前检测结果、预期检测结果，进一步举例如采用红，绿色等表示对应是否有靶标存在等。
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本实用新型提供一种超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置，包括一个超速pcr基因扩增仪，扩增仪由控制主机1、步进电机2、机械臂3、实时温度检测器4、具有疏水涂层的快速热传导超薄反应器6、制热8/制冷9的温差容器与实时荧光监测光纤7组成。
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实时温度检测器4与实时荧光监测光纤7放置在具有疏水涂层的快速热传导超薄反应器6的内部，实时温度检测器4与实时荧光监测光纤7与控制主机 1连接，控制主机与一个显示器10连接，显示超速pcr扩增过程的实时温度与实时荧光信号。超薄反应器6外表面喷涂有超疏水的银纳米涂层5。
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实时荧光信号监测光纤如图3，光纤7包含有光源激发路径71与荧光监测路径72。其中，光源激发路径沿光源激发方向依次设置有光源73、激发滤光片74、透镜75；荧光监测路径沿荧光传递方向依次设置有透镜76、荧光滤光片77与光传感器78。
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本实用新型的另一个实例是提供一种超速pcr扩增仪及实时荧光信号监测装置，包括控制模块、温控模块、反应容器和信号收集模块；温控模块能收纳反应容器，且位置固定，温控模块采用加热/制冷片进行控温，反应容器外壁具有疏水导热涂层，信号收集装置为实时荧光监测光纤；实时荧光监测光纤具有光源激发部分和荧光检测部分。实时荧光信号监测光纤如图3所示。
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上述反应容器采用超薄导热材质，反应容器与加热/制冷片接触面光滑紧密且传热/散热快。反应容器可选用银、铜、铝、玻璃或塑料材质，反应容器可以是试管、离心管或毛细管形状。
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加热/制冷片为珀尔帖，通过改变珀尔帖电流方向达到加热和制冷的目的。温控模块的散热部件包括散热器、风扇等。珀尔帖的上下表面还可以设有石墨导热膜或导热硅脂的导热界面填充材料，使热量在珀尔贴与散热器、珀尔贴与反应器底板之间良好传递。
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该装置的控制模块有显示器，用于可读的信号输出。
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以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

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