帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置的製作方法

2023-06-20 07:31:46 1

專利名稱：帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及生物材料分析類儀器領域，尤其涉及一種微納米顆粒表面的生物大分 子修飾及分子雜交需要的液相顆粒孵育及雜交裝置。
背景技術：
納米顆粒是生物醫學中研究最多、應用最廣的納米材料，擁有諸如小尺寸效應、量 子尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應、體積效應等許多獨特的性質，因而被廣泛的應 用於代替現有的晶片檢測技術的病原體檢測、腫瘤的標誌物早期診斷、疾病的體外可視檢 測等各個方面。將納米顆粒應用於生物醫學領域，首要解決的問題就是對納米顆粒表面進行必要 的化學和生物大分子的修飾，如蛋白質、糖類和寡核苷酸探針修飾等。利用修飾的這些生 物大分子與其特異性識別的其它分子的作用，發揮識別這一類分子的功能。由於分子生物 學實驗的特殊性，納米顆粒表面的化學反應需要在特定的溫度下進行，然而對於諸如蛋白 質和核酸等生物大分子本身，很容易被外界的微生物分解或由於溫度的作用而失去活性功 能；再者諸如抗體與抗原、核酸雜交等生物大分子之間具有的特異結合能力，與其所處環境 溫度的高低密切相關，因此納米顆粒的這些修飾需要在能精確控溫的人工環境中進行。另一方面，傳統的固相雜交是將變性的DNA固定於固體基質上，再與探針進行雜 交，故也稱為膜上印跡雜交，其雜交是在一個平面上進行的雜交過程，體積較大，所需要的 雜交液多，常置於50mL的雜交瓶中。在市售的雜交爐中以不停的轉動藉助液體自身的重力 作用促使雜交液不斷混合，均勻雜交。區別於上述雜交條件，納米材料表面的生物大分子修 飾及雜交所需的雜交反應液體積多在100 y L以內。其反應容器多為200 y L 1000 y L的 離心管，目前市面上沒有基於200 y L 1000 u L的離心管的專用雜交裝置。且目前市售的 分子雜交裝置中雜交管與電機軸平行，且分子雜交裝置無震動功能，旋轉雜交過程中小體 積的雜交液自身重力較小，或毛細現象的作用不能利用自身重力流動，納米顆粒很快就會 沉降，此外由於納米粒子的表面效應，在反應過程中很可能會團聚，從而導致混合不均勻， 嚴重影響到了顆粒的修飾或雜交效率。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種帶震動功能的全溫液相顆粒孵 育及雜交裝置，不僅可以對溫度進行精確控制以符合納米材料表面化學及生物分子修飾和 雜交的各種溫度需求，又可以周期性顛倒加間斷性震動的方式使液體充分地流動從而分散 納米顆粒，使其混合均勻。本發明的技術方案是一種帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，包括可 封閉隔熱的箱腔和由製冷壓縮機、冷風風扇、熱風風扇、加熱器和溫度傳感器組成的溫度控 制系統，所述冷風風扇、熱風風扇和溫度傳感器設置在所述箱腔內，還包括震動臺、震動電 機、電機、圓盤和控制器；所述圓盤設置在箱腔內，且圓盤的轉動軸通過箱腔的隔熱層從箱腔壁伸出，和所述電機相連，所述圓盤上沿著圓盤半徑且垂直於電機軸的方向設置有若干 可插放各種不同容量的離心管的圓孔；震動電機和電機固定設置在震動臺上，所述控制器 連接溫度控制系統、電機和震動電機，控制箱腔內的溫度、圓盤轉速、圓盤轉向和震動模式。進一步的，帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置還包括安裝在震動臺底座 上的減震裝置。進一步的，帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置還包括設置在箱腔外部的 箱體，所述箱腔、製冷壓縮機、加熱器、震動臺、電機和震動電機均設置在箱體內。更進一步的，為了加快內部散熱，所述箱體上還設置有散熱裝置。更進一步的，所述箱腔的靠近箱體的一個側面上設置有雙層隔熱玻璃門，所述雙 層隔熱玻璃門穿過所述箱體與外界相連，方便放置離心管。進一步的，所述電機為步進電機。進一步的，所述圓盤上設置有防止離心管脫落、包裹在所述圓盤外的彈力帶。進一步的，帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置還包括和控制器相連的輸 入輸出模塊。本發明的優點是1.提供了更廣泛的溫度範圍，給納米材料表面的化學和生物大分子修飾及雜交提 供適宜的溫度，保證了生物大分子的活性和雜交的精度；2.適用於小體積反應液體系的孵育及雜交，節約了試劑和成本；3.在雜交過程中進行間斷性的震動，使液體與納米材料更加充分混勻，因此特別 適用於納米材料在小體積液相環境中的混勻懸浮狀態，保證了溶液中的試劑與納米材料表 面的充分接觸；4.本發明將填補基於液相顆粒孵育和雜交裝置器的市場空白。


下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述圖1為本發明實施例的內部結構示意圖。其中1冷風風扇；2箱腔；3雙層隔熱玻璃門；4製冷壓縮機；5控制器；6熱風風 扇；7溫度傳感器；8圓盤；9彈力帶；10箱體；11減震裝置；12震動臺；13電機；14震動電 機；15散熱裝置；16加熱器。
具體實施例方式實施例本實施例的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置包括箱腔2和包 裹在箱腔2外的箱體10，箱腔2的內壁上設置有冷風風扇1、熱風風扇6和溫度傳感器7，用 於對箱腔內的溫度進行檢測和控制。箱腔2內的冷風風扇1、熱風風扇6和溫度傳感器7， 以及箱體10內的加熱器16、製冷壓縮機4 一同構成溫度控制系統，受控制器5的控制，溫度 可調範圍為0°C 99. 9°C，溫度控制精度為士0. 1°C，溫度均一性為士0. 2°C。箱體10將箱腔2包裹在其內部，箱腔2靠近箱體10的一面上設置有雙層隔熱玻 璃門3，雙層隔熱玻璃門3穿過所述箱體10使箱腔2與外界相連，操作員可以打開該玻璃 門，將插有各種不同容量離心管的圓盤8放入箱腔2內。
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箱腔2內還設置有放置離心管、可旋轉的圓盤8，圓盤8的轉動軸從箱腔壁伸出，連 接到設置在箱腔2外的電機13，電機13帶動圓盤8轉動，本實施例中的電機13採用步進電 機。在圓盤8上沿著圓盤半徑、且垂直於電機軸的方向設置有若干可插放各種不同容量的 離心管的圓孔，在圓盤8上還設置有防止離心管脫落、包裹在圓盤外的彈力帶9。在使用時， 將裝有納米材料和待修飾或雜交的溶液倒入離心管，然後將離心管以管身垂直於電機軸、 沿圓盤半徑的方向插入圓盤上的圓孔中，在裝有離心管的圓盤外面固定彈力帶9，用以防止 離心管轉到低位時從圓盤8上落下。在箱腔2外、箱體10內設置有製冷壓縮機4、控制器5、散熱裝置15、加熱器16、電 機13、震動電機14、震動臺12和減震裝置11。電機13和震動電機14固定安裝在震動臺 12上，減震裝置11安裝在震動臺12的底座上。控制器5連接溫度控制系統的各個電器元 件、震動電機14和電機13，控制箱腔內的溫度、圓盤轉速、圓盤轉向和震動模式。當電源接 通後，由溫度傳感器檢測箱腔2內的溫度，根據用戶設定的溫度值，控制器控制冷風風扇1、 熱風風扇6、加熱器16、製冷壓縮機4的工作，對溫度進行精確調節。同時，控制器根據用戶 設定的轉速和轉向，通過驅動器對步進電機13進行控制，從而控制圓盤的轉速和轉向；根 據用戶設定的震動模式，控制震動電機14，從而控制全溫液相顆粒孵育及雜交裝置的震動 幅度以及震動頻率。為了方便對本雜交儀進行相關的設置，本實施例還包括和控制器5相 連的輸入輸出模塊(圖中未示出)，操作員可以在輸入輸出模塊上輸入設定的溫度值、圓盤 轉速、圓盤轉向、震動幅度和頻率值，並可由輸入輸出模塊實時顯示當前工作的溫度值、圓 盤轉速、圓盤轉向、震動幅度和頻率值。電機13帶動圓盤8緩慢勻速轉動，離心管就會周期 性顛倒，並在轉動的過程中按照一定的規律震動。離心管中的液體及納米材料就會由於重 力作用和間斷的震動不斷變換流向，達到液體充分與納米材料充分混勻完成修飾和雜交的 目的。以上所述，僅為本發明的優選實施例，並不能以此限定本發明實施的範圍，凡依本 發明權利要求及說明書內容所作的簡單的變換，皆應仍屬於本發明覆蓋的保護範圍。
權利要求
一種帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，包括可封閉隔熱的箱腔(2)和由製冷壓縮機(4)、冷風風扇(1)、熱風風扇(6)、加熱器(16)和溫度傳感器(7)組成的溫度控制系統，所述冷風風扇(1)、熱風風扇(6)和溫度傳感器(7)設置在所述箱腔(2)內，其特徵在於還包括震動臺(12)、震動電機(14)、電機(13)、圓盤(8)和控制器(5)；所述圓盤(8)設置在箱腔(2)內，且圓盤的轉動軸通過箱腔(2)的隔熱層從箱腔壁伸出，和所述電機(13)相連，所述圓盤(8)上沿著圓盤半徑且垂直於電機軸的方向設置有若干可插放各種不同容量離心管的圓孔；震動電機(14)和電機(13)固定設置在震動臺(12)上，所述控制器(5)連接溫度控制系統、電機(13)和震動電機(14)，控制箱腔(2)內的溫度、圓盤轉速、圓盤轉向和震動模式。
2.根據權利要求1中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，其特徵在 於還包括安裝在震動臺(12)底座上的減震裝置(11)。
3.根據權利要求1或2中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，其特 徵在於還包括設置在箱腔(2)外部的箱體(10)，所述箱腔(2)、製冷壓縮機(4)、加熱器 (16)、震動臺(12)、電機(13)和震動電機(14)均設置在箱體(10)內。
4.根據權利要求3中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，其特徵在 於所述箱體(10)上還設置有散熱裝置(15)。
5.根據權利要求3中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，其特徵在 於所述箱腔(2)的靠近箱體(10)的一個側面上設置有雙層隔熱玻璃門(3)，所述雙層隔 熱玻璃門(3)穿過所述箱體(10)與外界相連。
6.根據權利要求1至5中任意一項中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝 置，其特徵在於所述電機(10)為步進電機。
7.根據權利要求1至5中任意一項中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝 置，其特徵在於所述圓盤(8)上設置有防止離心管脫落、包裹在所述圓盤(8)外的彈力帶(9)。
8.根據權利要求1至5中任意一項中所述的帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝 置，其特徵在於還包括和控制器(5)相連的輸入輸出模塊。
全文摘要
本發明公開了一種帶震動功能的全溫液相顆粒孵育及雜交裝置，包括可封閉隔熱的箱腔和由製冷壓縮機、冷風風扇、熱風風扇、加熱器和溫度傳感器組成的溫度控制系統，還包括震動臺、震動電機、步進電機、圓盤和控制器，所述圓盤設置在箱腔內，且其轉動軸和步進電機相連，圓盤上沿著圓盤半徑、且垂直於電機軸的方向設置有若干可插放離心管的圓孔；震動電機和步進電機固定在震動臺上，所述控制器連接溫度控制系統、步進電機和震動電機，控制箱腔的溫度、圓盤轉速、圓盤轉向和震動模式。本發明不僅可以對溫度進行精確控制以符合納米材料表面化學及生物分子修飾和雜交的各種溫度需求，又可以間斷性震動使液體充分地流動從而分散納米顆粒，使其混合均勻。
文檔編號C12M1/00GK101858906SQ201010159900
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者何農躍, 劉賓, 李智洋 申請人:東南大學