[實用新型]一種半導體基因擴增室

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 97213998.2
• 申請日: 1997-04-18
• 公開（公告）號: CN2306230Y
• 公開（公告）日: 1999-02-03
• 發(fā)明（設計）人: 王志西
• 申請（專利權）人: 王志西
• 主分類號: C12Q1/68
• 分類號: C12Q1/68
• 代理公司: 河北省科技專利事務所
• 代理人: 李羨民

本實用新型涉及一種改進的基因擴增儀部件，屬生物學實驗技術設備、特別是分子生物學實驗檢測設備領域。

多聚酶鏈式反應(Polymerase?chaim?Reaction)簡稱PCR技術，是一種模擬天然DNA復制過程在體外快速擴增DNA片斷的新技術。PCR技術以其簡便、快捷、靈敏、特異性高等優(yōu)點，在生命科學、醫(yī)學診斷、遺傳工程、法醫(yī)和考古學等領域得到迅速的發(fā)展和應用。

PCR技術原理是在微量離心管中加入適量的緩沖液、微量的模板DNA、四種脫氧單核苷酸(DNTP)溶液、耐熱性多聚酶、Mg²⁺和兩個合成DNA的引物。首先將上述溶液加熱，使模板DNA雙鏈解離，形成單鏈DNA，這稱為DNA的變性，解除變性的條件之后，變性的單鏈可以重新結合起來，形成雙鏈，這稱為DNA復性，也叫退火。PCR擴增系統(tǒng)中模板DNA經(jīng)過高溫變性后，分解為兩條單鏈，然后，系統(tǒng)溫度降低，引物退火，與相互互補的模板DNA結合，形成局部的雙鏈，這是DNA復制的起點，即延伸的固定起點，再將溶液的反應溫度升至中溫，在多聚酶的作用下，以DNTP為原料，以引物為復制的起點，模板DNA的一條雙鏈，在解鏈和退火之后形成為兩條雙鏈，這稱為延伸。如此重復改變反應溫度，即高溫變性，低溫退火，和中溫延伸三個階段，再淪為一個循環(huán)，經(jīng)過一個循環(huán)可使特異區(qū)段的基因拷貝數(shù)放大一倍，一般樣品經(jīng)過30次循環(huán)，最終使基因數(shù)放大了數(shù)百萬倍。

高溫變性、低溫退火、中溫延伸三個階段中，溫度要求為：高溫變性90℃～97℃，退火50℃左右，延伸70℃左右。在溫度變化時，要求溫度的升降梯度很大，溫度的曲線變化要陡，同時要求溫度控制非常精確，對于一個基因擴增儀來說，如何實現(xiàn)溫度的精密循環(huán)就成為其技術的核心。

目前在市場上出現(xiàn)的PCR基因擴增儀，按其升、降溫原理有如下幾種類型：

1．以三個不同溫度的水裕鍋，通過機械手對樣品的移動來達到PCR溫度循環(huán)。這種機型的機械手容易損壞，溫度變化少，不能適應多種溫度變化的要求。

2．用循環(huán)氣體或液體達到PCR溫度循環(huán)，這種儀器溫度控制差，反應速度慢。

3．用電阻元件加熱、結合壓縮機制冷的PCR擴增儀，此類機型性能穩(wěn)定，控溫較精密，但反應速度較慢，且價格昂貴。

4．根據(jù)波爾貼效應而選用的半導體材料來升、降溫完成PCR擴增。由于半導體致冷致熱塊(即溫差塊)具有冷熱轉換速度快，熱損失小，裝置簡單，重量輕等優(yōu)點，八十年代末，世界上很多公司竟相研制使用半導體溫差塊的PCR擴增儀。

由于半導體溫差塊大量采用三碲化二鉍材料制造，用該材料制成的N型或P型的半導體材料強度都很低，其焊劑又不耐高溫，一般空載溫差僅有60℃～66℃，而PCR擴增儀的工作情況要求其負載溫差超過70℃以上，同時要求冷熱變化率高而周期小，因此用普通三鏑化二鉍半導體材料制成的溫差塊用于PCR擴增儀壽命短，這已成為當前世界各國未能解決的難題。

近年來，國外生產(chǎn)的最新PCR擴增儀，升降溫速率可達3℃／秒，控制精密，溫度過沖不超過0．1℃，是目前最先進的PCR基因擴增儀，但是該儀器使用的半導體溫差塊系特殊材料制造，成本極高，一般一臺進口機售價在10～24萬人民幣。

本實用新型的目的在于提供一種采用普通半導體溫差塊制成的用于PCR基因擴增儀的基因擴增室。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種半導體基因擴增室，擴增室內(nèi)放置盛放被擴增基因的離心管4，基因擴增室由半導體溫差堆及相接的散熱板5，散熱風機組成，隔熱外殼6將半導體溫差堆、導熱工作板3包圍在其內(nèi)，其基本改進之處在于，所述半導體溫差堆由兩個或兩個以上的半導體溫差塊2疊放而成，相鄰兩層半導體溫差塊工作面面積相同、性能參數(shù)也相同，且一一對應重疊放置，在任一時刻，相鄰兩層半導體溫差塊的接觸面處于冷熱相反狀態(tài)。

上述半導體基因擴增室，所述的相鄰兩層半導體溫差塊之間涂有導熱脂膜。

上述半導體基因擴增室，所述半導體溫差堆所疊放的半導體溫差塊的層數(shù)為2-4層。

上述半導體基因擴增室，所述隔熱外殼由硬質(zhì)泡沫塑料制成。

在本實用新型中，由于用于控溫的半導體溫差堆采用了溫差塊疊放、冷熱串連的接法，使其能有效地完成PCR溫度循環(huán)的要求，同時又使得每層半導體溫差塊所負擔的溫差降低到40℃以內(nèi)，遠小于普通半導體溫差塊溫差參數(shù)限制值，因而順利解決了普通半導體溫差塊在PCR基因擴增儀中的壽命問題，使得將普通半導體溫差塊應用于PCR基因擴增儀成為可能。該基因擴增室升降溫快速，溫控精度高，而且造價低，使用所述擴增室制成的PCR基因擴增儀成本不到2000元人民幣，遠小于國外進口產(chǎn)品。