专利名称：生化反应箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生化反应箱，应用于生化反应，特别是提供反应温度及反应所需振动量的反应环境。
背景技术：
“核酸杂交”的反应是指核酸间因互补而结合，若进一步通过设计或标示的核酸探针(probe)与核酸标的(target)进行杂交反应后，可作为检测用，与此相关的技术已广泛应用于分子生物实验室，例如基因选殖、基因表现、核酸定序、核酸突变分析、疾病检测分析及微生物临床检测...等。
一般而言，核酸杂交反应为分子生物检测程序中必须且最为关键的一个程序，然而，在核酸杂交反应过程中，包括Dot blot、Southern blot和microarray等均需耗费4-16小时不等的反应时间，造成反应过程冗长的原因除了操作过程过于复杂外，也是由于杂交反应箱体积过大使得热容过高，因而导致升温过程过慢。
目前市面上所出售的杂交反应箱其体积庞大、重量皆大于20公斤，而升温的时间也过长。且杂交反应箱中为增加杂交反应试剂的混合效果，均先通过夹具固定试管及反应瓶，再由转动装置(rotator)以旋转或是滚动方式产生扰动的效果，而达到混合与加速反应的目的。
然而，由于转动装置是由马达驱动而带动反应样本进行旋转，因此，其造成的扰动或是振动频率一般为低频扰动(约为1Hz)，无法达到由高频扰动所产生的溶液中分子的最佳混合效果。且若欲使反应样本达到高频的扰动，则需加快转动装置的转速，使其高速旋转，然而，当转动装置达到高速旋转时，反应样本会受到离心力的作用，产生分离的效果，反而无法帮助反应样本的扰动及混合。且由马达所组成的转动装置，其内部的零组件较多(曲柄、凸轮...等)，因此，会增加整个杂交反应箱的体积。
而另外有些杂交反应箱是利用多方向性的转动机构来达成较佳的混合效果，相对而言，会增加其内部零组件的数量，且增加机构设置上的复杂度(因为原本只需考虑一个方向的转动，而现在可能需同时考虑到三个轴向的转动及各个不同轴向的转动装置其相互间的搭配)，因此，会提高整个杂交反应箱的制作成本，及制作上的困难度。
因此，若能研发出小型且重量轻巧的杂交反应箱，不仅可降低实验空间的浪费，且降低实验相关设备所需成本，使之成为真正桌上型的实验设备，实为待研发的议题。
实用新型内容鉴于以上现有技术的问题，本实用新型的目的在于提供一种生化反应箱，应用于核酸杂交反应中，以提供反应样本所需的反应温度及反应时所需的振动量的反应环境。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种生化反应箱，用以提供生化样本所需的反应环境，包括一箱体，该箱体内至少具有一个以上的可选择性地改变或不改变施加于其上的交流电频率的电磁吸铁；及一置放盘，以可活动的关系设置于该箱体内，以供放置生化样本，该置放盘具有一个以上对应该电磁吸铁的永久磁铁，该电磁吸铁通入电流产生磁场与该永久磁铁产生互斥互吸作用，而使该置放盘于该箱体内往复运动，而产生振动量。
如上所述的生化反应箱，由调整施加于该电磁吸铁的交流电频率，改变该电磁吸铁的磁极变换频率，以改变该置放盘的振动频率。
如上所述的生化反应箱，其中该永久磁铁耦合于一可变电阻，由调整该可变电阻的电阻值大小，调整该永久磁铁供给电压的大小，以改变该置放盘的振动强度。
如上所述的生化反应箱，更包括有一承载基座，设置于该箱体内，用以承载该置放盘，使该置放盘相对于该承载基座移动。
如上所述的生化反应箱，其中该承载基座与该置放盘的接触面间更设置有一个以上的滚珠，以减少该置放盘相对于该承载基座移动时所产生的摩擦阻力。
如上所述的生化反应箱，其中该承载基座与该置放盘相对应之处设置有一轨道及容置于该轨道的一个以上的滚珠，使该置放盘可相对于该承载基座移动。
如上所述的生化反应箱，还包括有二加热板，夹置于该置放盘的上下两侧，以加热欲进行生物反应的样本。
如上所述的生化反应箱，更包括有一扰流风扇，使该加热板均匀地加热欲进行生物反应的样本。
如上所述的生化反应箱，更包括有一热绝缘材料，包覆于二该加热板的外围，以避免热能的散失。
如上所述的生化反应箱，更包括有一温度传感器，设置于该箱体内，以感测该生化反应箱内部的温度。
如上所述的生化反应箱，更包括有一可拆卸的温度测量套件，可供同时测量箱内该置放盘中多个测量点的温度及各点温度的变化。
而本实用新型所揭露的生化反应箱具有以下的优点此生化反应箱内的振动机构是利用磁力作用来使置放反应样本的置放盘产生水平方向的振动量，由磁力作用来提供生化反应所需的高频率振动，不需利用现有技术中的转动装置来产生振动的效果，因此，可大幅减少整个生化反应箱所占据的体积，减化其内部的零件数目，使其构造简单化，以利于量产。
与现有市售的相关产品比较下，此生化反应箱外型尺寸大幅缩小(26×18×32公分)，可有效减少空间上的浪费，成为真正桌上型的实验设备。
在设备重量方面，过去使用的设备皆大于20kg，但本生化反应箱仅达6.5kg，达到轻量化的目标，成为一可携式的产品。
其水平方向振动的效果是由施加于电磁吸铁的交流电来控制，不需设置转动件或偏心马达等复杂装置，不仅振动系统构造简单，且可达较高的振动频率，并能达到强度、频率可变的振动效能。
由上述可知此生化反应箱的构造简单，体积缩小，大幅降低生产所需成本，且能达到良好稳定的温度与振动特性，因此，使其成为一可行性高、极具市场潜力的产品。
为使对本实用新型的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，现配合附图详细说明如下。
图1是生化反应箱其外观的立体图；图2是生化反应箱内用以产生振动效果的机构的立体图；图3是生化反应箱内用以产生加热效果的机构的立体图；图4是生化反应箱内用以产生加热效果的机构的立体分解图；图5是生化反应箱内用以产生加热效果的机构的立体图；图6是温度监控测量套件的立体图；图7是承载基座与置放盘间另一种连接方式的示意图。
图8是利用感温单元测量上加热板与下加热板间的温度所得的关系图；图9是将数条热电偶线设置于置放盘上不同孔盘中，设定温度为50℃，当加热完成并到达稳态后，测量各个不同数字的孔盘内的温度及其位置的关系图。
其中，附图标记说明如下10盒体20控制面板30门把40前门板41热电偶线置放孔50把手60承载基座61第一螺丝62滚珠滑轨70置放盘71永久磁铁72第二螺丝73滚珠80电磁吸铁90弹簧101 上加热板102 下加热板
110 扰流风扇120 绝缘加热室121 加热室上盖122 加热室下盖130 感温单元140 温度监控测量套件141 数字式温度显示计150 轨道160 滚珠具体实施方式
请参考图1所示，是本实用新型的生化反应箱的外观立体图，其包含下列几个主要的部份盒体10、控制面板20、门把30、前门板40及把手50。
盒体10是用以容置绝缘加热室及其内部组件，包括承载反应样本的承载机构、用以产生振动及加热效果的组件、驱动电路...等，以提供样本进行生物反应时所需的外在因素，此外在因素是指振动、温度...等因素。
而控制面板20上则包括有电源开关21、振动控制旋钮22及温度控制器23。电源开关21是用以控制激活生化反应箱所需的电源，振动控制旋钮22是用以控制样本反应时的振动频率，而温度控制器23是显示生化反应箱内部的温度，并用以控制样本反应时盒体10内部绝缘加热室的温度。
而门把30是设置于前门板40上，用以将容置承载反应样本的承载机构以抽屉的型式由盒体10中拉出及推入，以方便使用者操作欲进行反应或反应完成后的样本。而把手50的设置是方便使用者可携带此生化反应箱至不同的地方以进行核酸杂交的反应。
请参考图2所示，为生化反应箱的绝缘加热室120内用以使反应样本产生水平方向振动的机构的立体图，其包含有下列几个主要的部分承载基座60、置放盘70、永久磁铁71及电磁吸铁80。
置放盘70为一个承载托盘，以承载欲进行生物反应的样本，且置放盘70是以可活动的关系设置于承载基座60上，使其可相对于承载基座60移动，而使样本可产生水平振动的效果。在置放盘70的一侧边设置有一对永久磁铁71。
一对电磁吸铁80相对应于置放盘70上的永久磁铁71。使置放盘70上所承载的反应样本产生水平方向振动效果的机制，是当电磁吸铁80导通交流电后，其形成的磁场方向将随所施加的交流电频率而做变换。而由电磁吸铁80所产生的周期性变化的磁场，对于设置于其前方的永久磁铁71而言，将会形成周期性的吸引与排斥的力量，且由于永久磁铁71固定于置放盘70上，因此，间接提供置放盘70一个周期性的推拉力量，以使置放盘70产生水平方向振动的效果。
一般而言，平常所使用的交流电的频率为50-60Hz，所以，因此，生化反应箱的振动频率最低可达50Hz，相对于现有的杂交反应箱的振动频率(1Hz)已高出许多。
使用者如欲变更置放盘70的振动频率，可通过变频方式，改变电磁吸铁80的磁极变换频率，使系统达到更高的振动频率范围。
而使用者如欲变更置放盘70的振动强度，可将永久磁铁71耦合于一可变电阻，使用者只需由调整可变电阻的电阻值大小，调整永久磁铁71的供给电压的大小，即可改变置放盘70的振动强度。
承载基座60与置放盘70的连接关系，如图2中所示，承载基座60的边缘上设置有一第一螺丝61，而置放盘70的边缘上相对应于第一螺丝61处则设置有一第二螺丝72，承载基座60上用以容置第二螺丝72的凹槽具有一较大的空间，使第二螺丝72可于该空间中移动。
弹簧90连接于第一螺丝61与第二螺丝72之间，当置放盘70受到电磁吸铁80的吸引力或是排斥力而振动时，弹簧90会产生回复力带动第二螺丝72的移动，而使置放盘70可相对应于承载基座60产生水平方向的振动。
置放盘70与承载基座60的接触面间，设置有数个滚珠73，以减少置放盘70相对于承载基座60移动时，表面摩擦产生的阻力与碰撞，以加强置放盘70的振动效果，并降低振动时所产生的噪音。而承载基座60则是固定于滚珠滑轨62上，以供抽屉式的开关作动。
请参考图3至图5中所示，为生化反应箱中用以提供加热功能的加热板及扰流风扇110的立体图。上加热板101与下加热板102是夹置于承载基座60与置放盘70的上下两侧，分别固定于加热室上盖121与加热室下盖122，由置放盘70的上下两侧加温，再搭配上设置于一侧边的扰流风扇110的工作，可有效且均匀地加热位于置放盘70上的待反应的样本。此上加热板101与下加热板102可为电阻式加热金属板。
上加热板101与下加热板102位于绝缘加热室120内，绝缘加热室120设置有一加热室上盖121，且加热室120的外围包覆一层热绝缘材料，以确保加热空间与外界环境的热绝缘，使加热室内的温度控制与温度均匀性能有较佳的表现，也可避免不必要的热散失，降低仪器使用所需的功率消耗。
而上加热板101与下加热板102间设置有一感温单元130，此感温单元130为一温度传感器，以感测生化反应箱内部的温度，并将感测所得的温度结果反馈至控制上加热板101与下加热板102的电路，以调节其各自的加热功率，而将生化反应箱内的温度调整到使用者所设定的温度。
请参考图6所示，为测量生化反应箱内各反应样本位置实际温度的温度监控测量套件140，此温度监控测量套件140是由数条热电偶线所组成，且是以可拆卸的关系设置于前门板40上，由热电偶线配合数字式温度显示计141以进行温度的测量。
通过前门板40上的热电偶线置入孔41，将每条热电偶线连接至置放盘70上不同的反应样本位置上，可同时测量箱内置放盘70中多个测量点的温度及各点温度的变化，以作为大量生产本实用新型时的温度品管测试用。
请参考图7中所示，为承载基座60与置放盘70间连接方式的另一种实施方式。承载基座60为一设置于置放盘70外围的框体，而承载基座60与置放盘70相对应的面上分别设置有凹槽，以共同形成轨道150，此轨道150中容置有可滑动的滚珠160，当置放盘70上的永久磁铁71受到电磁吸铁80所产生的周期性变化的磁场作用时，可使其相对于承载基座60产生水平振动。
请参考图8所示，是利用感温单元130测量上加热板101与下加热板102间的温度所得的结果，其横轴为时间(秒)，而纵轴为温度(℃)，由图中可知此生化反应箱可迅速地于5分钟内由室温加热升温至50±0.5℃，而于长时间的监测下，其温度稳定性可达±0.1℃，因此，有相当优良的加热效果。
请参考图8所示，将数条热电偶线设置于置放盘70上对应于不同数字的孔盘中(图中标号91是各测量点的位置示意)，并设定温度为50℃，当加热完成并等待约十分钟使其达稳态后，测量各个不同数字的孔盘内的温度，其横轴为不同数字的孔盘，而纵轴为温度(℃)，由图中可知各个不同数字的孔盘内的温度约在50℃左右，且其温度均匀性可达±0.5℃以内。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围；所有依本实用新型说明书和附图内容所作出的等效变化与修饰，均包含在本实用新型的专利范围内。
权利要求1.一种生化反应箱，其特征在于，包括有一箱体，该箱体内至少具有一个以上的可选择性地改变或不改变施加于其上的交流电频率的电磁吸铁；及一置放盘，以可活动的关系设置于该箱体内，生化样本放置在该置放盘上，该置放盘具有一个以上对应该电磁吸铁永久磁铁。
2.如权利要求1所述的生化反应箱，其特征在于，该永久磁铁耦合于一可变电阻。
3.如权利要求1所述的生化反应箱，其特征在于，还包括有一承载基座，设置于该箱体内，该承载基座承载该置放盘，该置放盘相对于该承载基座移动。
4.如权利要求3所述的生化反应箱，其特征在于，该承载基座与该置放盘的接触面间还设置有一个以上的滚珠。
5.如权利要求3所述的生化反应箱，其特征在于，该承载基座与该置放盘相对应之处设置有一轨道及容置于该轨道的一个以上的滚珠。
6.如权利要求1所述的生化反应箱，其特征在于，还包括有二加热板，夹置于该置放盘的上下两侧。
7.如权利要求6所述的生化反应箱，其特征在于，还包括有一扰流风扇。
8.如权利要求6所述的生化反应箱，其特征在于，还包括有一热绝缘材料，包覆于二该加热板的外围。
9.如权利要求1所述的生化反应箱，其特征在于，更包括有一温度传感器，设置于该箱体内。
10.如权利要求1所述的生化反应箱，其特征在于，更包括有一可拆卸的温度测量套件。
专利摘要一种生化反应箱，用以提供生化样本所需的反应环境，包括有一箱体，该箱体内至少具有一个以上的电磁吸铁；及一置放盘，以可活动的关系设置于该箱体内，以供放置生化样本，该置放盘具有一个以上对应该电磁吸铁的永久磁铁，该电磁吸铁通入电流产生磁场与该永久磁铁产生互斥互吸作用，而使该置放盘于该箱体内往复运动，而产生振动量。
文档编号C12M1/00GK2641053SQ03275849
公开日2004年9月15日 申请日期2003年7月28日 优先权日2003年7月28日
发明者王涵威, 杨舜杰 申请人:晶宇生物科技实业股份有限公司