寡核苷酸原位组装仪的制作方法

本实用新型涉及生物科学研究与应用技术领域，尤其是涉及一种寡核苷酸原位组装仪。

背景技术：

寡核苷酸，一般是一类10-200个碱基的短链核苷酸(包括脱氧核糖核酸dna或核糖核酸rna内的核苷酸)，寡核苷酸可以很容易地和它们的互补链对接，所以常用来作为探针确定dna或rna的结构，经常用于基因芯片、电泳、荧光原位杂交等过程中。

寡核苷酸合成的dna可以用于链聚合反应，能放大确定几乎所有dna的片段，在这个过程中寡核苷酸是作为引物，和dna中标记的互补片段结合，作成dna的复制品。

基因合成组装技术原理简单、易用，但操作过程复杂，整个过程一般需要经历反应体系配制，上机扩增，酶切连接、纠错、组装等步骤，操作步骤繁琐，耗费大量人力、物力和时间，限制了基因合成技术的发展，无法满足高通量大片段dna组装的需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种寡核苷酸原位组装仪，以在一定程度上解决现有技术中存在的寡核苷酸组装步骤多，操作繁琐，效率低的技术问题。

本实用新型提供的寡核苷酸原位组装仪，包括：

容置器皿，包括具有内腔的本体，以及盖合于所述内腔的开口处的顶盖，所述内腔用于放置待组装样品；

温控机构，包括限位槽体和与所述限位槽体相连的温度调节组件，所述限位槽体上设置有多个用于放置所述容置器皿的限位腔体，所述限位腔体具有开口；

微流控液体分配器，包括导液通道，以及与所述导液通道连通的导液针，所述导液针包括入液针和排液针，所述导液通道通过泵送装置与多个试剂储罐连通；

移动机构，所述移动机构与所述微流控液体分配器连通，用于控制所述微流控液体分配器移动以使所述导液针穿过所述容置器皿的顶盖后插入所述内腔。

在上述技术方案中，进一步地，所述移动机构包括支架、连接梁、驱动器和丝杠，所述驱动器安装于所述支架上，所述连接梁设置有与所述丝杠匹配的螺纹孔，所述丝杠与所述连接梁螺纹配合，所述驱动器与所述丝杠连接，用于驱动所述丝杠转动，所述连接梁与所述微流控液体分配器连接。

在上述技术方案中，进一步地，所述丝杠的一端与所述驱动器连接，另一端通过轴承与所述支架转动连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述容置器皿的本体与顶盖之间通过密封圈密封连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括安装板，所述移动机构和所述温控机构均安装于所述安装板。

在上述技术方案中，进一步地，所述限位槽体安装于所述安装板顶部，所述温度调节组件安装于所述限位槽体与所述安装板之间，所述温控机构还包括散热组件，所述散热组件安装于所述安装板底部。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述微流控液体分配器还包括微流控板，所述导液通道设置于所述微流控板上，所述导液针安装于所述微流控板的底部。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述导液通道包括入液通道和排液通道，所述入液通道与各所述入液针连通，所述排液通道与各所述排液针连通。

在上述技术方案中，进一步地，所述导液针在所述微流控液体分配器上呈阵列状分布，所述入液通道与所述排液通道分别包括第一通路、第二通路和分支通路，所述第一通路的数量为多个，各所述第一通路分别与所述第二通路连通，所述第二通路与泵送装置连接，所述第一通路通过所述分支通路与导液针连通，所述第一通路的延伸方向与所述第二通路的延伸方向垂直，所述入液通道的第一通路与所述排液通道的第一通路平行且交错分布。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括驱动机构和磁性件，所述驱动机构用于带动所述磁性件靠近或远离所述容置器皿，所述磁性件用于带动所述容置器皿内的磁珠移动。

相对于现有技术，本实用新型所述的寡核苷酸原位组装仪具有以下优势：

本实用新型所述的寡核苷酸原位组装仪在使用过程中，待组装样品放置于容置器皿内，容置器皿放置于限位槽体的限位腔体内。移动机构带动微流控液体分配器向靠近容置器皿的方向移动，以使得导液针穿过容置器皿的顶盖后插入容置器皿的内腔。泵送装置可以将试剂储罐内的试剂输送到微流控液体分配器的导液通道中，液体沿导液通道流动到导液针处，并经由导液针的入液针送入容置器皿中。

由于试剂储罐的数量为多个，因此泵送装置可将多种不同种液体导入到容置器皿内，泵送装置还可将容置器皿内的液体通过导液针抽出。

使用本申请提供的寡核苷酸原位组装仪可以实现多种不同试剂的添加与排出，并可根据组装进程调控温度，使得容置器皿内的待组装样本始终能够处于适宜温度。

因此，使用本申请提供的寡核苷酸原位组装仪无需使用其他设备辅助即可在单一容置器皿内连续完成寡核苷酸杂交、连接、扩增、组装以及纠错等多步操作，可防止污染，显著提高效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪处于第一视角的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪处于第二视角的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪处于第三视角的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪处于第四视角的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪处于第五视角的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪处于第六视角的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪处于第七视角的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪处于第八视角的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪处于第九视角的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪中导液管道的结构示意图。

图中：10-容置器皿；20-限位槽体；30-微流控液体分配器；31-入液通道；32-排液通道；41-入液针；42-排液针；50-泵送装置；60-试剂储罐；61-定位座；70-移动机构；71-支架；72-底座；73-驱动器；74-丝杠；75-连接梁；80-半导体制冷器；81-散热板；82-风扇；91-供电机构；92-控制器；93-电磁阀组。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图9所示，本实用新型实施例提供的寡核苷酸原位组装仪，包括：容置器皿10、温控机构、微流控液体分配器30、移动机构70、泵送装置50与试剂储罐60，其中：

容置器皿10包括具有内腔的本体，以及盖合于内腔的开口处的顶盖，内腔用于放置待组装样品。具体地，容置器皿的顶盖设置有两个通孔，其中一个用来插入入液针，另一个用来插入排液针。

在一种可选实施方式中红，顶盖与本体之间通过螺纹连接，且顶盖的外侧设置有防滑纹路。

温控机构包括限位槽体20和与限位槽体20相连的温度调节组件，限位槽体20上设置有多个用于放置容置器皿10的限位腔体，限位腔体具有开口。在一种可行实施方式中，限位腔体的开口朝上设置，容置器皿10的顶盖露出于该开口。对应地，微流控液体分配器30位于限位槽体20的上方区域，微流控液体分配器30向下移动后可使得导液针插入容置器皿10。具体地，限位腔体的开口可以垂直向上设置，也可以倾斜向上设置，限位腔体的开口优选为垂直向上的设置方式。

在一种可选实施方式中，顶盖和本体的截面均为圆形，且顶盖的外径大于本体的外径。对应地，限位腔体截面也为圆形，且顶盖的外径大于限位腔体的内径，容置器皿的本体的外径等于或略小于限位腔体的内径。如此设置，当将容置器皿放置于限位腔体内时，容置器皿的本体伸入限位腔体内，而顶盖位于限位腔体外侧，顶盖的底部边缘与限位槽体的顶面接触。

为便于进一步固定容置器皿，在限位槽体上设置有限位环，限位环位于限位槽体的顶面，且位于限位腔体的外围，限位环的深度小于容置器皿的顶盖的高度。如此设置，在将容置器皿放入限位腔体后，顶盖的底部边缘伸入到限位环中，限位环对于容置器皿的顶盖进一步起到限位作用。

在使用过程中，将容置器皿10放置于限位腔体内，通过温度调节组件调节限位槽体20的温度，从而为容置器皿10提供适宜的环境温度，通过温度调节组件可在不同时期调节为不同温度，以满足进行原位组装过程中不同时期对于温度的需求。

微流控液体分配器30包括导液通道和导液针，导液针与导液通道连通的导液针，导液针包括入液针和排液针，导液通道通过泵送装置50与多个试剂储罐60连通。

在使用的过程中，入液针和排液针均穿过容置器皿顶盖上的通孔后插入到容置器皿的内腔中。泵送装置用于将不同试剂储罐内的试剂通过导液通道和入液针导入到容置器皿中，也用于将容置器皿中的液体通过导液通道排出。如此设置，在同一容置器皿内科连续通入多种不同试剂，从而可以满足进行原位组装过程中不同时期的试剂需求。

移动机构70与微流控液体分配器30连通，用于控制微流控液体分配器30移动以使导液针穿过容置器皿10的顶盖后插入其内腔。移动机构70驱动微流控液体分配器30移动的方向与限位槽体20的限位腔体的开口方向相关。当限位腔体的开口方向为垂直向上的，则移动机构70驱动微流控液体分配器30垂直上下移动，以使得导液针可以垂直插入到容置器皿内。当限位腔体的开口为倾斜向上的，则移动机构70驱动微流控液体分配器30沿与限位腔体开口方向相同的倾斜角度倾斜上下移动。

如图3和图5所示，在本实施例的一种可行实施方式中，移动机构包括支架71、连接梁75、驱动器73和丝杠74，驱动器73安装于支架71上，连接梁75设置有与丝杠74匹配的螺纹孔，丝杠74与连接梁75螺纹配合，驱动器73与丝杠74连接，用于驱动丝杠74转动，连接梁75与微流控液体分配器30连接。

具体地，驱动器可选用电机，电机的输出轴与丝杠同轴连接，启动电机后，电机的输出轴带动丝杠转动，由于电机固定于支架，因此在丝杠转动过程中，带动连接梁沿丝杠的轴向移动。

在本实施例中，丝杠的轴向与限位腔体的开口朝向相同。当限位腔体的开口为竖直向上设置时，丝杠的轴向即为竖直方向，即沿y轴方向。如此设置，使得驱动器和丝杠配合可带动连接梁沿y轴方向上下移动，从而带动微流控液体分配器上下移动。微流控液体分配器位于限位槽体的上方，微流控液体分配器向下移动后可将导液针插入对应的容置器皿，每个容置器皿分别对应两个导液针，其中一个为入液针，用于向容置器皿内通入液体，另一个为排液针，用于将容置器皿内的液体排出。

在本实施例的其他实施方式中，移动机构包括：支架、连接梁、驱动器，驱动器分别与支架和连接梁相连，驱动器直接带动连接梁沿直线往复运动。驱动器为液压缸或气缸，其缸体部分与支架固定连接，推杆部分与连接梁连接，推杆相对支架移动，从而带动连接梁移动。

为提高丝杠在转动过程中的稳定性，减轻丝杠径向的抖动，在一种优选实施方案中，丝杠的一端与驱动器连接，另一端与支架转动连接。具体地，丝杠可通过轴承与支架转动连接，轴承套装于丝杠上，且轴承的内圈与丝杠固定连接，轴承的外圈与支架固定。

进一步地，如图5所示，支架71包括底座72，底座72上设置有凹槽，轴承嵌设于凹槽内。

为提高微流控液体分配器移动过程中的稳定性，在一种可选实施方式中，支架沿纵向设置有导向槽，连接梁设置有导向块，导向块滑动装配于导向槽。如此设置，在驱动器带动连接梁移动的过程中，导向块在导向槽内滑动，导向槽对于导向块起到导向及限位作用，避免在移动过程中连接梁出现抖动、晃动或者偏移，从而提高了微流控液体分配器移动过程中的稳定性。

为了进一步提高连接梁在移动过程中的稳定性，支架包括两个支柱，支柱的底部设置有底座，底座的面积大于支柱，底座上设置有孔，可通过螺栓将底座与其他结构进行固定，从而将支架更好固定。两个支柱上分别固定连接有一个驱动器，连接梁的两端分别设置有一个螺纹孔，两个驱动器分别通过各自连接的丝杠与连接梁的两端螺纹配合。在移动连接梁的过程中，两个驱动器同步驱动。

或者，也可以仅使用一个驱动器来驱动位于连接梁两端的两个丝杠转动。举例来说，两个丝杠上均套设有传动齿轮，两个传动齿轮之间通过传动带传动连接，驱动器可驱动其中一个丝杠转动，该丝杠通过传动带带动另一个丝杠转动。

在上述任一技术方案中，进一步地，容置器皿的本体与顶盖之间通过密封圈密封连接。如此设置可提高容置器皿的密封性能。容置器皿内设置有卡位，用于固定待组装样品，例如生物芯片。

为便于固定移动机构和温控机构，寡核苷酸原位组装置还包括安装板，移动机构和温控机构均安装于安装板。

具体地，限位槽体安装于安装板顶部，温控机构中的温度调节组件与限位槽体接触，在一种具体实施方式中，温度调节组件安装于限位槽体与安装板之间。

温度调节组件可包括半导体致冷器(thermoelectriccooler，简称tec)，半导体致冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。tec包括一些p型和n型对，它们通过电极连在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间；当有电流从tec流过时，电流产生的热量会从tec的一侧传到另一侧，在tec上产生“热”侧和“冷”侧，这就是tec的加热与致冷原理。因此，使用半导体致冷器即可进行制冷，也可进行制热。

当然，温度调节组件还可选用其他结构，例如电热片，电热片与供电机构连接，供电机构为电热片供电后，电热片产生热量，电热片产生的热量传递到限位槽体，从而使得限位槽体的温度升高。此时，温度调节组件还可包括制冷机，用于对限位槽体降温。

如图1所示，供电机构91可以为蓄电池，蓄电池装设于移动机构70旁。

为了加快限位槽体的降温速度，在一种可选实施方式中，温控机构还包括散热组件，散热组件安装于安装板底部。散热组件可包括散热板和风扇，散热板包括接触片和散热翅片，接触片与安装板底部连接，散热翅片与接触片之间存在一定角度，散热翅片的数量为多个，多个散热翅片在接触片上间隔分布，多个散热翅片之间形成散热通道。风扇可安装于散热板旁，风扇的出风口朝向散热翅片形成的散热通道。

风扇启动后，风扇的扇叶转动，从而增加散热翅片周围的气体流动速度，加快热气的扩散。

如图1-图4所示，当将温度调节组件包括半导体致冷器80时，半导体致冷器80可作为安装板使用，即将限位槽体20安装于半导体致冷器80的顶部，将散热组件安装于半导体致冷器80的底部，具体地，散热板81与半导体制冷器80的底面连接，风扇82位于散热板81的下方。

在上述任一技术方案中，进一步地，微流控液体分配器包括微流控板，导液通道设置于微流控板上，导液针安装于微流控板的底部，并与导液通道连通。

具体地，如图10所示，导液通道包括入液通道31和排液通道32，入液通道31与各入液针41连通，排液通道32与各排液针42连通。

在一种具体实施方式中，导液针在微流控液体分配器上呈阵列状分布，入液通道与排液通道分别包括第一通路、第二通路和分支通路，第一通路的数量为多个，各第一通路分别与第二通路连通，第二通路与泵送装置连接，第一通路通过分支通路与导液针连通，第一通路的延伸方向与第二通路的延伸方向垂直，入液通道的第一通路与排液通道的第一通路平行且交错分布。

举例来说，导液针在微流控液体分配器上的连接处为多排，每排包括多个间隔分布的导液针，每排导液针均为同种，例如，一排内的导液针均为入液针，一排内的导液针均为排液针。入液针组成的排组与排液针组成的排组交错排布。相邻的两排导液针之间设置有第一通路，多个第一通路在微流控液体分配器上相互平行，若其中一个第一通路属于入液通道，则与该第一通路相邻的第一通路属于排液通道。入液通道与入液针连通，排液通道与排液针连通。

在微流控液体分配器上的各分支通路相互平行。

在微流控液体分配器上，入液针与排液针的数量相同，且入液针的数量、排液针的数量分别与限位槽体上限位腔体的数量相同。每个限位腔体对应设置有一个排液针和一个入液针。

为了便于放置试剂储罐，如图1所示，可选地，寡核苷酸原位组装仪还包括定位座61，定位座61上设置有多个插口，插口用于插装试剂储罐60。

在一种具体实施方式中，定位座上设置有多个插口，多个插口在定位座上沿一排或多排分布，不同插口的内径尺寸可相同也可不同。

当定位座上设置有多种不同尺寸的插口时，可适用于插装不同尺寸的试剂储罐。

进一步地，如图1所示，本申请提供的寡核苷酸原位组装仪包括控制系统，控制系统，控制系统包括控制器92，控制器92可选用单片机、plc或cpu。控制器92分别与温控机构、移动机构70和泵送装置50通过信号线连接。

控制器根据设定的工艺流程在预设时间控制泵送装置向微流控液体分配器输送设定的一种或几种试剂，并控制温控机构使得容置器皿的温度达到与改进程对应的预设温度。控制器控制移动机构以带动微流控液体分配器移动以使得导液针插入到容置器皿内。

进一步地，温控系统还包括温度传感器，温度传感器安装于限位槽体，用于测量限位槽体的温度。温度传感器与控制器连接，用以反馈限位槽体的实际温度，以便于控制器判断限位槽体的温度是否达到预设值。

具体地，在一种可行实施方式中，温度传感器的检测端可安装于限位槽体的限位腔体内。相对比安装于限位槽体的外侧面，安装于限位槽体的限位腔体内侧的检测端检测到的温度更接近于容置器皿所处环境温度。

进一步地，寡核苷酸原位组装仪还包括罩体，容置器皿、温控机构、微流控液体分配器和移动机构均设置于罩体内。罩体具有开合门，开合门在关闭状态时刻将容置器皿、温控机构、微流控液体分配器和移动机构保护于罩体内部。优选地，罩体为透明材质制成，以便于操作人员观测组装工艺进程。

进一步地，如图1和图2所示，试剂储罐60与微流控液体分配器30之间通过电磁阀组93连接。电磁阀组93内包括多个电磁阀，各电磁阀分别与控制器92连接，以在控制器92的控制作用下开启或关闭，从而控制流入容置器皿10内的试剂种类及剂量。

本实施例提供的寡核苷酸原位组装仪用于实现寡核苷酸脱保护，通过梯度杂交-纠错-连接-多种方式组装-纠错等实现寡核苷酸级联组装，并采用梯度杂交纠错、蛋白纠错等多步纠错，保证高效保真的体外组装。

本实施例提供的寡核苷酸原位组装仪还包括驱动机构和磁性件，驱动机构用于带动磁性件移动以远离或靠近容置器皿，当磁性件靠近容置器皿后，磁性件吸引容置器皿内的磁珠，驱动机构带动磁性件移动即可带动容置器皿内的磁珠在容置器皿内移动，从而进行磁珠纠错过程。

具体地，驱动机构可带动磁珠x轴、y轴和z轴方向移动。驱动机构可包括多个驱动件，举例来说，驱动机构包括三个驱动件，分别为第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件，第一驱动件用于推动第二驱动件沿x轴方向移动，第二驱动件用于带动第三驱动件沿y轴方向移动，第三驱动件与磁性件连接，用于驱动磁性件沿z轴方向移动。

驱动件可以为液压缸或者气缸。

进一步地，驱动机构还可包括沿x轴方向设置的导轨，第二驱动件滑动装配于导轨上，且能在第一驱动件的带动下x轴方向移动。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。