专利名称：弧形轨迹运行方式的机械臂dna扩增仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于生物技术领域的园周轨迹运行方式的机械臂DNA扩增仪。
DNA扩增仪(即PCR实验)是用于分子生物学、医学等领域的高科技技术。根据实验要求，样品必须在三个不同温度的水浴或油浴锅里恒温一定的时间并进行30个以上的循环。现有的DNA扩增仪一种是由三个水浴或油浴锅组成，机械臂上的样品架从一个温度的水浴锅进入另一个温度的水浴锅，机械臂基本是直线上下运动。还有一种是在仪器上分别放置三个呈园周三等分分布的不同温度的水浴锅，机械臂直线上下运动进入、离开水浴锅，然后作园周运动到达下一个水浴锅。这类扩增仪进入和离开水浴时是直线上、下运转行走的机械结构，这类扩增仪的机械结构要几套，电机要控制调速，且制作复杂，运行不可靠，经常出现机械故障，而出现故障后的实验样品很易失活，从而导致实验失败。由于这个原因，仪器经常不能快速、敏捷地完成样品的循环过程，这是目前此类扩增仪的通病。
本实用新型的目的是制备出一种制作简单、加工容易、运行可靠、机械故障率极低的机械臂DNA扩增仪。
本实用新型的扩增仪有水浴或油浴锅、轨迹环、机械臂、样品架和电脑控制部分组成，机构臂的一端与主轴套筒连接，并且搁置在轨迹环上，它随平面是园环型，立体面是峰状的轨迹环的轨迹运行，机械臂与主轴之间是插鞘或螺丝连接，这样的连接使机械臂随轨迹环的峰状可自如地上、下运动；机械臂的另一端是样品架，立体面呈峰状的轨迹环是六等分园环，各有三个凸状峰顶和凹峰谷，每个峰顶到峰谷的距离是一致的，三个水浴或油浴锅分别位于轨迹环的三等分处，相交或相切，电机的运转，水浴或油浴锅的恒温温度及样品在恒温浴中停留时间分别用电脑调节。
水浴或油浴锅嵌入仪器面板内，轨迹环是固定在仪器面板上，同步步进电机与电机主轴相连，主轴与机械臂之间用插鞘或螺丝连接，这样的连接使机械臂能随同步步进电机作园周运动运行的同时又自由地随轨迹环的峰状运动，即机械臂运行到峰顶时是离水浴或油浴面最高处，见
图1，机械臂运行到峰谷时恰好进入水浴或油浴之中，从而达到在一个电机运转下，带动机械臂顺利地进入和离开水面。同步步进电机是用电机两端支撑轴固定在仪器面板上，即是用螺丝将电机悬固在仪器面板上。机械臂的样品架上小孔可插入小试管，由于样品架的孔是固定的，所以样品架可制成可更换式，以便根据试管大小方便更换。随着机械臂的运动小试管在三个不同温度的水浴或油浴中循环。三个水浴或油浴锅的大小以机械臂一端的样品架正好进入水浴或油浴锅中心较为合适，加热器置于锅底并固定，仪器外壳用金属制作，仪器接上电源，电脑中编入实验程序机械臂即能按要求正常运行。
本实用新型的轨迹环的立体面是等分的三个峰顶和三个峰谷形状，轨迹环平面呈园形，有1.0－2.5cm的厚度，轨迹环直径可根据现成水浴或油浴锅的直径而定，峰谷与轨迹环底部相切，机械臂长6－16cm，电机主轴的高度与峰状轨迹环固定在仪器面板上时的峰顶高度一致，在2－6cm范围内，这样机械臂运行到峰顶时与仪器面板是平行状态，此时样品架较稳定。机械臂运行到峰顶时样品架在两个水浴或油浴锅之间，机械臂运行到峰谷时样品架在水浴或油浴锅的正中，即机械臂运行在轨迹环的凸状峰顶时，样品离水浴或油浴面最高，机械臂运行在轨迹环的凹状峰谷时，样品进入水浴或油浴，而进入、离开水浴或油浴面的瞬间是在半峰高点。同步步进电机的转速在2－10转／分范围，转速慢时样品架运行稳定，反之稳定性就差。
在同步步进电机边上连接一微动开关，使电机主轴每运转一个循环，固定主轴的柱头螺丝便与安装在电机边上的微动开关接触一次，微动开关与电脑连接，使电机自动校零，这样机械臂运转多个循环后不会有累积误差使样品偏离水浴或油浴锅中心，否则多个循环后由于误差积累样品架会偏离。
仪器操作时电脑指令给电机，电机即开始运转，样品需要离开水浴或油浴时机械臂即走向轨迹环的峰高，样品需要进入水浴或油浴时机械臂走向轨迹环的峰谷，机械臂的园周运动由电机带动，弧状运动是沿轨迹环的立体面峰状轨迹运行，经过三个水浴或油浴锅后就完成了一个循环，即机械臂携样品走过了三个峰顶和峰谷，其行走轨迹见图2，如此反复循环即达到实验所需目的。
PCR实验条件一般是在三个不同温度的水浴或油浴中放置不同的时间，水浴或油浴锅可用铝或不锈钢金属材料制作，机械臂可用金属或工程塑料制作。样品架用金属或不锈钢材料制作，它是用螺丝固定在机械臂一端，样品架是开有30～40个小孔的平面金属板，孔中嵌入哑铃状橡皮圈，嵌入橡皮圈的目的是试管比较稳固地插入样品架，使试管不会在比重较大的油浴中上浮倾斜，样品架上开孔大小以孔中嵌入哑铃状橡皮圈后能插入样品试管为准，样品试管一般是底部锥形的离心小试管。轨迹环可用ABS、有机玻璃或聚丙烯等塑料制成。
仪器制作时，可根据现成水浴或油浴锅直径大小来决定轨迹环直径、轨迹环峰顶到峰谷的距离、机械臂长度和电机运转速度，使仪器既能稳定运转又不致于尺寸太大。水浴或油浴锅直径一般在15cm～25cm。
本实用新型的机械臂DNA扩增仪制作简单方便，仪器另部件少，材料易得，同步步进电机市场可购得现货，仪器运转稳定，不易出故障，机械臂每一个循环有一次校正，因此机械臂的运转误差很小，仪器性能可靠。
附图中1是放实验样品的试管；2是机械臂与主轴连接的插鞘或螺丝；3是电机主轴；4是机械臂；5是将主轴固定在电机上的柱头螺丝；6是同步步进电机；7是水浴或油浴锅；8是仪器面板；9是样品架的载样板；10是橡皮圈。图4中哑铃状橡皮垫圈细颈处嵌入样品架，两头分别在样品架的上、下两面。
图一是本实用新型的正视图，样品架正运行在轨迹环的高峰处，此时样品离开水浴。
图二是本实用新型的机械臂的运行轨迹图三是轨迹环的示意图图四是哑铃状橡皮垫圈的位置实施例用ABS塑料模压成峰高至峰谷距离为3.5cm、直径为10cm的轨迹环，三个峰高三个峰谷等分平面是园形的轨迹环。轨迹环有一定厚度，可以在1.0－2.5cm范围，以使其能固定在仪器面板上。从市场直接购得一同步步进电机，转速为2转／分，在电机两边固定支撑杆，将支撑杆固定在仪器主面板，电机是悬固在仪器的面板上，1cm左右直径的金属主轴用柱头螺丝与电机固定，在电机上安装一微动开关，其位置以主轴上的柱头螺丝经过时恰巧接触微动开关为宜。机械臂长8cm，它的一端用插鞘或螺丝与主轴活络连接，另一端连接着多孔样品架，在样品架的孔中嵌入哑铃状橡皮垫圈，将三个电热锅嵌入仪器面板内，电脑与电机、温控系统、微动开关相连，其它安装参照
图1即可。
权利要求1.一种轨迹运行方式的机械臂DNA扩增仪，仪器内有水浴或油浴锅、轨迹环、机械臂、样品架及电脑控制部分，其特征在于机械臂由同步步进电机主轴带动随平面是园环立体面呈峰状的轨迹环运动，机械臂与电机主轴是插鞘或螺丝连接，机械臂的另一端是样品架，平面是园环立体面呈峰状的轨迹环是六等分园环的山峰状，各有三凸状峰顶和凹状峰谷，三个水浴或油浴锅位于轨迹环的三个等分处，电机的运转，水浴或油浴的恒温温度及样品在恒温浴中停留时间由电脑控制。
2.根据权利要求1所述的弧形轨迹运行方式的机械臂DNA扩增仪，其特征在于机械臂长6－16cm，电机主轴的高度与峰状轨迹环的峰顶的高度一致，主轴高度在2－6cm范围内，同步步进电机运转速度为2－10转／分。
3.根据权利要求1所述的弧形轨迹运行方式的机械臂DNA扩增仪，其特征在于电机边上有一微动开关，主轴每运转一个循环与该微动开关接触一次。
4.根据权利要求1所述的弧形轨迹运行方式的机械臂DNA扩增仪，其特征在于机械臂另一端的样品架的孔中嵌入哑铃状橡皮圈。
专利摘要一种弧形轨迹运行方式的机械臂DNA扩增仪。现有的DNA扩增仪，它的机械臂在进入、离开水浴或油浴时都是直线上下运动，因此仪器装置要几套机械结构，不仅制造复杂而且易出故障。本实用新型是机械臂随弧形轨迹环运动，轨迹环在空间立体形状是山峰状，各有三个峰高和三个峰谷。水浴或油浴锅均匀分布在轨迹环四周，调节机械臂的臂长和轨迹环的直径大小，使机械臂一端样品架上的样品进入、离开水浴或油浴锅时定点定时，电机运转每一循环由微动开关校正一次误差。从而顺利达到扩增实验效果。该仪器结构简单、运行可靠。
文档编号C12M1/00GK2181509SQ93226659
公开日1994年11月2日 申请日期1993年12月2日 优先权日1993年12月2日
发明者李侃谆 申请人:李侃谆