流水式PCR仪的制作方法

本发明涉及生物检测设备，尤其涉及一种流水式pcr仪。

背景技术：

1、聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，pcr)是一种用于生物体外复制扩增特定dna片段的分子生物学技术，在1983年由mullis首先提出设想，并于1985年发明了聚合酶链反应。

2、pcr原理为：变性：利用dna在体外95℃时变性形成单链；退火：48℃-72℃时引物与单链按碱基互补配对的原则结合；延伸：dna聚合酶在60℃-72℃沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链，使得pcr得到的产物通常为双链dna。随后重复进行变性、退火和延伸，为了使最初模板得到充分的变性，会在整个pcr过程前加一个95℃恒温阶段；一般pcr完成后，为了使产物不被降解，会在整个pcr过程后加一个4℃-12℃恒温阶段。整个pcr过程均在pcr仪中完成。

3、pcr仪已经成为分子生物学研究中的一种极其重要的工具，其已被世界各地实验室广泛使用，应用于多种多样的实验应用，如分子克隆、基因表达分析、基因分型、测序和突变。

4、目前，pcr仪结构主要包含反应加热/降温模块、热盖、散热系统，加热/降温模块的材料主要是金属材料，作用是用来对pcr反应管进行升降温，通过金属与pcr反应管接触面进行热传导，来实现pcr反应管中反应液的温度控制；热盖的主要材料也是金属材料，作用是压住pcr反应管，通过高温(约105℃)防止反应液的蒸发；散热系统主要实现形式是散热片、风扇等，作用是快速带走pcr仪中加热/降温模块、热盖工作中产生的热量。

5、当前的pcr仪由于加热/降温模块是板式的，导致pcr反应只能在一个程序完成后才能更换下一块pcr反应板/管，而一个pcr程序时长约45分钟-100分钟，这就导致了pcr实验中等待时间过长的问题，在这45分钟-100分钟内，无法进行其它工作，只能等待pcr完成后才能进行后续的实验。另外，常规pcr仪多以96孔板、48孔板等规格的加热/降温模块为主，而pcr实验无法实现每次都充分利用加热/降温模块，这就导致了每次开机后有孔位空余的情况，造成了一定的空间浪费。现在，很多医院的检验科也成立了pcr实验室，医院为了节约成本和减少仪器的空间浪费，也只能在积攒到一定的样本量后才进行pcr检测。这样，直接导致了患者或受检者等待检测结果的时间增长。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种能够减少等待时间、降低运行成本和空载率的流水式pcr仪，以克服现有技术的上述缺陷。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种流水式pcr仪，包括温控模块和转移模块，温控模块包括多个用于对pcr反应管进行加热的固定温控单元，每个固定温控单元的加热温度均独立设定，多个固定温控单元排列形成沿流水线式运行轨迹依次排布的多个pcr程序阶段温度区域；转移模块沿流水线式运行轨迹以步进的方式将pcr反应管从当前所在的固定温控单元向下一个相邻的固定温控单元转移，使pcr反应管按序经过多个pcr程序阶段温度区域并在每个pcr程序阶段温度区域内停留设定时长。

3、优选地，多个固定温控单元成圆形排列，流水线式运行轨迹为圆形轨迹；转移模块包括旋转机构和顶升机构，旋转机构装载pcr反应管并驱动pcr反应管绕圆形轨迹的中心旋转，顶升机构驱动多个固定温控单元同步升降，使固定温控单元容纳或脱离pcr反应管。

4、优选地，旋转机构包括装载盘和驱动装载盘旋转的旋转动力件，装载盘与圆形轨迹同轴设置并位于多个固定温控单元的上方，装载盘的外周缘上设有多个用于悬挂pcr反应管的悬挂口，多个悬挂口与多个固定温控单元一一对应。

5、优选地，顶升机构包括底座、设于底座上的滑轨、与滑轨滑动配合的滑块、驱动滑块沿滑轨滑动的顶升动力件以及承载多个固定温控单元的顶升板，顶升板通过顶升支脚支撑在滑块上，顶升支脚通过滚轮与滑块的上表面相接触，滑块的上表面包括水平段和从水平段的一端向下倾斜的斜坡段。

6、优选地，还包括热盖模块，热盖模块包括用于覆盖pcr反应管的热盖体和驱动热盖体升降的升降机构，热盖体的外周侧上开设有用于放入或取出pcr反应管的开口。

7、优选地，固定温控单元为温控管，温控管设有用于容纳pcr反应管的反应管位、围绕反应管位的内部镂空区域以及与内部镂空区域相连通的多对液路进口和液路出口；流水式pcr仪还包括多个存储有不同温度的导热液的储液罐，温控管上的每对液路进口和液路出口各连接一个储液罐的出液口和进液口。

8、优选地，多个温控管成直线排列，流水线式运行轨迹为直线轨迹；温控管包括相对接构成反应管位的固定半管和活动半管，固定半管固定设置，活动半管受驱动件驱动而沿垂直于直线轨迹的方向靠近或远离固定半管。

9、优选地，还包括散热模块，散热模块对每个固定温控单元进行散热。

10、优选地，每个固定温控单元均配置有光纤，光纤连接光路和光线信号分析系统。

11、与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

12、本发明的流水式pcr仪，通过将多个可独立设置加热温度的固定温控单元排列形成沿流水线式运行轨迹依次排布的多个pcr程序阶段温度区域，通过转移模块在各固定温控单元间沿流水线式运行轨迹对pcr反应管进行步进式转移，能够同时进行多个pcr程序，实现流水线式pcr产物的产出，充分利用了pcr仪器的空间，大大减少了pcr程序的等待时间，显著降低了pcr程序的运行成本和空载率。

技术特征：

1.一种流水式pcr仪，其特征在于，包括温控模块和转移模块，所述温控模块包括多个用于对pcr反应管进行加热的固定温控单元(1)，每个所述固定温控单元(1)的加热温度均独立设定，多个所述固定温控单元(1)排列形成沿流水线式运行轨迹依次排布的多个pcr程序阶段温度区域；所述转移模块沿所述流水线式运行轨迹以步进的方式将所述pcr反应管从当前所在的固定温控单元(1)向下一个相邻的固定温控单元(1)转移，使所述pcr反应管按序经过多个所述pcr程序阶段温度区域并在每个所述pcr程序阶段温度区域内停留设定时长。

2.根据权利要求1所述的流水式pcr仪，其特征在于，多个所述固定温控单元(1)成圆形排列，所述流水线式运行轨迹为圆形轨迹；所述转移模块包括旋转机构(2)和顶升机构(3)，所述旋转机构(2)装载所述pcr反应管并驱动所述pcr反应管绕所述圆形轨迹的中心旋转，所述顶升机构(3)驱动多个所述固定温控单元(1)同步升降，使所述固定温控单元(1)容纳或脱离所述pcr反应管。

3.根据权利要求2所述的流水式pcr仪，其特征在于，所述旋转机构(2)包括装载盘(21)和驱动所述装载盘(21)旋转的旋转动力件(22)，所述装载盘(21)与所述圆形轨迹同轴设置并位于多个所述固定温控单元(1)的上方，所述装载盘(21)的外周缘上设有多个用于悬挂所述pcr反应管的悬挂口(211)，多个所述悬挂口(211)与多个所述固定温控单元(1)一一对应。

4.根据权利要求2所述的流水式pcr仪，其特征在于，所述顶升机构(3)包括底座(31)、设于所述底座(31)上的滑轨(32)、与所述滑轨(32)滑动配合的滑块(33)、驱动所述滑块(33)沿所述滑轨(32)滑动的顶升动力件(34)以及承载多个所述固定温控单元(1)的顶升板(35)，所述顶升板(35)通过顶升支脚(36)支撑在所述滑块(33)上，所述顶升支脚(36)通过滚轮(37)与所述滑块(33)的上表面相接触，所述滑块(33)的上表面包括水平段(331)和从所述水平段(331)的一端向下倾斜的斜坡段(332)。

5.根据权利要求2所述的流水式pcr仪，其特征在于，还包括热盖模块，所述热盖模块包括用于覆盖所述pcr反应管的热盖体(4)和驱动所述热盖体(4)升降的升降机构(5)，所述热盖体(4)的外周侧上开设有用于放入或取出所述pcr反应管的开口(41)。

6.根据权利要求1所述的流水式pcr仪，其特征在于，所述固定温控单元(1)为温控管(1a)，所述温控管(1a)设有用于容纳所述pcr反应管的反应管位(10)、围绕所述反应管位(10)的内部镂空区域以及与所述内部镂空区域相连通的多对液路进口(101)和液路出口(102)；所述流水式pcr仪还包括多个存储有不同温度的导热液的储液罐(11)，所述温控管(1a)上的每对液路进口(101)和液路出口(102)各连接一个所述储液罐(11)的出液口和进液口。

7.根据权利要求6所述的流水式pcr仪，其特征在于，多个所述温控管(1a)成直线排列，所述流水线式运行轨迹为直线轨迹；所述温控管(1a)包括相对接构成所述反应管位(10)的固定半管(1a-1)和活动半管(1a-2)，所述固定半管(1a-1)固定设置，所述活动半管(1a-2)受驱动件(13)驱动而沿垂直于所述直线轨迹的方向靠近或远离所述固定半管(1a-1)。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的流水式pcr仪，其特征在于，还包括散热模块，所述散热模块对每个所述固定温控单元(1)进行散热。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的流水式pcr仪，其特征在于，每个所述固定温控单元(1)均配置有光纤，所述光纤连接光路和光线信号分析系统。

技术总结
本发明涉及生物检测设备技术领域，尤其涉及一种流水式PCR仪，包括温控模块和转移模块，温控模块包括多个用于对PCR反应管进行加热的固定温控单元，每个固定温控单元的加热温度均独立设定，多个固定温控单元排列形成沿流水线式运行轨迹依次排布的多个PCR程序阶段温度区域；转移模块沿流水线式运行轨迹以步进的方式将PCR反应管从当前所在的固定温控单元向下一个相邻的固定温控单元转移，使PCR反应管按序经过多个PCR程序阶段温度区域并在每个PCR程序阶段温度区域内停留设定时长。可实现流水线式PCR产物的产出，充分利用了PCR仪器的空间，大大减少了PCR程序的等待时间，显著降低了PCR程序的运行成本和空载率。

技术研发人员：白艳军,沙海天,章杰青,夏龚杰,方剑秋
受保护的技术使用者：上海万子健生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15