专利名称：带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物材料分析类仪器领域，尤其涉及一种微纳米颗粒表面的生物大分 子修饰及分子杂交需要的液相颗粒孵育及杂交装置。
背景技术：
纳米颗粒是生物医学中研究最多、应用最广的纳米材料，拥有诸如小尺寸效应、量 子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、体积效应等许多独特的性质，因而被广泛的应 用于代替现有的芯片检测技术的病原体检测、肿瘤的标志物早期诊断、疾病的体外可视检 测等各个方面。将纳米颗粒应用于生物医学领域，首要解决的问题就是对纳米颗粒表面进行必要 的化学和生物大分子的修饰，如蛋白质、糖类和寡核苷酸探针修饰等。利用修饰的这些生 物大分子与其特异性识别的其它分子的作用，发挥识别这一类分子的功能。由于分子生物 学实验的特殊性，纳米颗粒表面的化学反应需要在特定的温度下进行，然而对于诸如蛋白 质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于温度的作用而失去活性功 能；再者诸如抗体与抗原、核酸杂交等生物大分子之间具有的特异结合能力，与其所处环境 温度的高低密切相关，因此纳米颗粒的这些修饰需要在能精确控温的人工环境中进行。另一方面，传统的固相杂交是将变性的DNA固定于固体基质上，再与探针进行杂 交，故也称为膜上印迹杂交，其杂交是在一个平面上进行的杂交过程，体积较大，所需要的 杂交液多，常置于50mL的杂交瓶中。在市售的杂交炉中以不停的转动借助液体自身的重力 作用促使杂交液不断混合，均勻杂交。区别于上述杂交条件，纳米材料表面的生物大分子修 饰及杂交所需的杂交反应液体积多在100 y L以内。其反应容器多为200 y L 1000 y L的 离心管，目前市面上没有基于200 y L 1000 u L的离心管的专用杂交装置。且目前市售的 分子杂交装置中杂交管与电机轴平行，且分子杂交装置无震动功能，旋转杂交过程中小体 积的杂交液自身重力较小，或毛细现象的作用不能利用自身重力流动，纳米颗粒很快就会 沉降，此外由于纳米粒子的表面效应，在反应过程中很可能会团聚，从而导致混合不均勻， 严重影响到了颗粒的修饰或杂交效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种带震动功能的全温液相颗粒孵 育及杂交装置，不仅可以对温度进行精确控制以符合纳米材料表面化学及生物分子修饰和 杂交的各种温度需求，又可以周期性颠倒加间断性震动的方式使液体充分地流动从而分散 纳米颗粒，使其混合均勻。本发明的技术方案是一种带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置，包括可 封闭隔热的箱腔和由制冷压缩机、冷风风扇、热风风扇、加热器和温度传感器组成的温度控 制系统，所述冷风风扇、热风风扇和温度传感器设置在所述箱腔内，还包括震动台、震动电 机、电机、圆盘和控制器；所述圆盘设置在箱腔内，且圆盘的转动轴通过箱腔的隔热层从箱腔壁伸出，和所述电机相连，所述圆盘上沿着圆盘半径且垂直于电机轴的方向设置有若干 可插放各种不同容量的离心管的圆孔；震动电机和电机固定设置在震动台上，所述控制器 连接温度控制系统、电机和震动电机，控制箱腔内的温度、圆盘转速、圆盘转向和震动模式。进一步的，带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置还包括安装在震动台底座 上的减震装置。进一步的，带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置还包括设置在箱腔外部的 箱体，所述箱腔、制冷压缩机、加热器、震动台、电机和震动电机均设置在箱体内。更进一步的，为了加快内部散热，所述箱体上还设置有散热装置。更进一步的，所述箱腔的靠近箱体的一个侧面上设置有双层隔热玻璃门，所述双 层隔热玻璃门穿过所述箱体与外界相连，方便放置离心管。进一步的，所述电机为步进电机。进一步的，所述圆盘上设置有防止离心管脱落、包裹在所述圆盘外的弹力带。进一步的，带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置还包括和控制器相连的输 入输出模块。本发明的优点是1.提供了更广泛的温度范围，给纳米材料表面的化学和生物大分子修饰及杂交提 供适宜的温度，保证了生物大分子的活性和杂交的精度；2.适用于小体积反应液体系的孵育及杂交，节约了试剂和成本；3.在杂交过程中进行间断性的震动，使液体与纳米材料更加充分混勻，因此特别 适用于纳米材料在小体积液相环境中的混勻悬浮状态，保证了溶液中的试剂与纳米材料表 面的充分接触；4.本发明将填补基于液相颗粒孵育和杂交装置器的市场空白。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1为本发明实施例的内部结构示意图。其中1冷风风扇；2箱腔；3双层隔热玻璃门；4制冷压缩机；5控制器；6热风风 扇；7温度传感器；8圆盘；9弹力带；10箱体；11减震装置；12震动台；13电机；14震动电 机；15散热装置；16加热器。
具体实施例方式实施例本实施例的带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置包括箱腔2和包 裹在箱腔2外的箱体10，箱腔2的内壁上设置有冷风风扇1、热风风扇6和温度传感器7，用 于对箱腔内的温度进行检测和控制。箱腔2内的冷风风扇1、热风风扇6和温度传感器7， 以及箱体10内的加热器16、制冷压缩机4 一同构成温度控制系统，受控制器5的控制，温度 可调范围为0°C 99. 9°C，温度控制精度为士0. 1°C，温度均一性为士0. 2°C。箱体10将箱腔2包裹在其内部，箱腔2靠近箱体10的一面上设置有双层隔热玻 璃门3，双层隔热玻璃门3穿过所述箱体10使箱腔2与外界相连，操作员可以打开该玻璃 门，将插有各种不同容量离心管的圆盘8放入箱腔2内。
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箱腔2内还设置有放置离心管、可旋转的圆盘8，圆盘8的转动轴从箱腔壁伸出，连 接到设置在箱腔2外的电机13，电机13带动圆盘8转动，本实施例中的电机13采用步进电 机。在圆盘8上沿着圆盘半径、且垂直于电机轴的方向设置有若干可插放各种不同容量的 离心管的圆孔，在圆盘8上还设置有防止离心管脱落、包裹在圆盘外的弹力带9。在使用时， 将装有纳米材料和待修饰或杂交的溶液倒入离心管，然后将离心管以管身垂直于电机轴、 沿圆盘半径的方向插入圆盘上的圆孔中，在装有离心管的圆盘外面固定弹力带9，用以防止 离心管转到低位时从圆盘8上落下。在箱腔2外、箱体10内设置有制冷压缩机4、控制器5、散热装置15、加热器16、电 机13、震动电机14、震动台12和减震装置11。电机13和震动电机14固定安装在震动台 12上，减震装置11安装在震动台12的底座上。控制器5连接温度控制系统的各个电器元 件、震动电机14和电机13，控制箱腔内的温度、圆盘转速、圆盘转向和震动模式。当电源接 通后，由温度传感器检测箱腔2内的温度，根据用户设定的温度值，控制器控制冷风风扇1、 热风风扇6、加热器16、制冷压缩机4的工作，对温度进行精确调节。同时，控制器根据用户 设定的转速和转向，通过驱动器对步进电机13进行控制，从而控制圆盘的转速和转向；根 据用户设定的震动模式，控制震动电机14，从而控制全温液相颗粒孵育及杂交装置的震动 幅度以及震动频率。为了方便对本杂交仪进行相关的设置，本实施例还包括和控制器5相 连的输入输出模块(图中未示出)，操作员可以在输入输出模块上输入设定的温度值、圆盘 转速、圆盘转向、震动幅度和频率值，并可由输入输出模块实时显示当前工作的温度值、圆 盘转速、圆盘转向、震动幅度和频率值。电机13带动圆盘8缓慢勻速转动，离心管就会周期 性颠倒，并在转动的过程中按照一定的规律震动。离心管中的液体及纳米材料就会由于重 力作用和间断的震动不断变换流向，达到液体充分与纳米材料充分混勻完成修饰和杂交的 目的。以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不能以此限定本发明实施的范围，凡依本 发明权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本发明覆盖的保护范围。
权利要求
一种带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置，包括可封闭隔热的箱腔(2)和由制冷压缩机(4)、冷风风扇(1)、热风风扇(6)、加热器(16)和温度传感器(7)组成的温度控制系统，所述冷风风扇(1)、热风风扇(6)和温度传感器(7)设置在所述箱腔(2)内，其特征在于还包括震动台(12)、震动电机(14)、电机(13)、圆盘(8)和控制器(5)；所述圆盘(8)设置在箱腔(2)内，且圆盘的转动轴通过箱腔(2)的隔热层从箱腔壁伸出，和所述电机(13)相连，所述圆盘(8)上沿着圆盘半径且垂直于电机轴的方向设置有若干可插放各种不同容量离心管的圆孔；震动电机(14)和电机(13)固定设置在震动台(12)上，所述控制器(5)连接温度控制系统、电机(13)和震动电机(14)，控制箱腔(2)内的温度、圆盘转速、圆盘转向和震动模式。
2.根据权利要求1中所述的带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置，其特征在 于还包括安装在震动台(12)底座上的减震装置(11)。
3.根据权利要求1或2中所述的带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置，其特 征在于还包括设置在箱腔(2)外部的箱体(10)，所述箱腔(2)、制冷压缩机(4)、加热器 (16)、震动台(12)、电机(13)和震动电机(14)均设置在箱体(10)内。
4.根据权利要求3中所述的带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置，其特征在 于所述箱体(10)上还设置有散热装置(15)。
5.根据权利要求3中所述的带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置，其特征在 于所述箱腔(2)的靠近箱体(10)的一个侧面上设置有双层隔热玻璃门(3)，所述双层隔 热玻璃门(3)穿过所述箱体(10)与外界相连。
6.根据权利要求1至5中任意一项中所述的带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装 置，其特征在于所述电机(10)为步进电机。
7.根据权利要求1至5中任意一项中所述的带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装 置，其特征在于所述圆盘(8)上设置有防止离心管脱落、包裹在所述圆盘(8)外的弹力带(9)。
8.根据权利要求1至5中任意一项中所述的带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装 置，其特征在于还包括和控制器(5)相连的输入输出模块。
全文摘要
本发明公开了一种带震动功能的全温液相颗粒孵育及杂交装置，包括可封闭隔热的箱腔和由制冷压缩机、冷风风扇、热风风扇、加热器和温度传感器组成的温度控制系统，还包括震动台、震动电机、步进电机、圆盘和控制器，所述圆盘设置在箱腔内，且其转动轴和步进电机相连，圆盘上沿着圆盘半径、且垂直于电机轴的方向设置有若干可插放离心管的圆孔；震动电机和步进电机固定在震动台上，所述控制器连接温度控制系统、步进电机和震动电机，控制箱腔的温度、圆盘转速、圆盘转向和震动模式。本发明不仅可以对温度进行精确控制以符合纳米材料表面化学及生物分子修饰和杂交的各种温度需求，又可以间断性震动使液体充分地流动从而分散纳米颗粒，使其混合均匀。
文档编号C12M1/00GK101858906SQ201010159900
公开日2010年10月13日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者何农跃, 刘宾, 李智洋 申请人:东南大学