[发明专利]非接触加热式基因扩增系统

说明书

技术领域

本发明涉及非接触加热式基因扩增系统，更详细地说，涉及一种在聚合酶链式反应时，按步骤具备另外的光源，以相应于各步骤的温度进行个别控制，使形成多个试料腔的旋转部移动到以相应于各步骤的温度控制的位置，从而能够高速执行温度循环的非接触加热式基因扩增系统。

背景技术

最近，随着分子生物学飞跃式发展，与以往通过抗原-抗体反应或有机分子间相互作用进行诊断相比，利用基因进行诊断的技术正在更迅速地发展。

这种基因诊断技术为了迅速诊断，必须复制、扩增必要的DNA，美国生物学者凯利·穆利斯(Kary Mullis)作为复制、扩增DNA所需的方法，提出了聚合酶链式反应(PCR：Polymerase Chain Reaction)。

为引起所述聚合酶链式反应，需要对DNA进行变性(Denaturation)、退火(Annealing)以及延伸(Elongation)等3个步骤。

所述变性、退火及延伸的3个步骤由于需保持比常温高的温度，因而必须具备热源。

作为加热所述DNA所需的热源，可以分为试料腔与热源直接接触的接触式和不与热源直接接触的非接触式。

其中，接触式使用利用珀尔帖元件或电阻热的加热器等作为热源，非接触式使用近红外线、远红外线、热风及磁控管等作为热源。

首先，接触式是使试料腔接触由珀尔帖元件或电阻元件构成的加热组，间接加热试料腔中容纳的DNA的方式，存在的问题是从作为热源的加热组热传递至DNA需要另外的时间。

另一方面，非接触式是无需热传递介质的接触而直接加热试料腔中容纳的DNA的方式，就利用热风的情形而言，由于需加热空气，存在的缺点是需要能够生成热风的空间，就磁控管的情形而言，产生与水的共振频率相应的高频来加热对象物质，此时，虽然能够高速加热对象物质，但是存在的缺点是，不仅在热源周边不能使用对共振频率产生影响的金属材质，而且，热源及加热对象物质的空间需要较大，同时释放电磁波，对人体有害。

而且，就利用红外线的情况而言，虽然具有能够迅速把对象物加热至目标温度，即使没有中间热传递介质，也能够直接加热对象物的优点，但是存在的缺点是需要热源的温度变化所需的时间，且红外线被大部分材质吸收。

这种利用红外线引起聚合酶链式反应的基因高速扩增装置的在先技术，在美国专利公开2005/0287661号中提出。所述专利文献中记载的扩增装置使用单一热源进行控制，使同一腔的内部保持与变性、退火及延伸相应的温度。

但是，以往技术的引起聚合酶链式反应的基因扩增装置，由于使用单一热源，因此在执行退火步骤时，需要等待直到高温加热的试料腔的温度降低，因而存在需要相当长时间的问题。

而且，由于使用单一热源，存在无法根据需要能动地变化相应步骤的温度，无法针对多数的基因试料，以多样的条件使试料扩增的问题。

发明内容

本发明正是为了解决如上问题而研发的，目的在于提供一种非接触加热式基因扩增系统，按步骤具备另外的光源，每个步骤个别地控制温度，从而能够高速执行温度循环。

另外，本发明的目的在于提供一种非接触加热式基因扩增系统，个别控制与各步骤相应的温度，从而能够针对多数的基因试料，以多样的条件进行扩增。

另外，本发明的目的在于提供一种非接触加热式基因扩增系统，为有效地把红外线光传递给试料，具备以光特性适宜的材料形成有试料腔的旋转部，从而实现高速向基因试料的热传递。

另外，本发明的目的在于提供一种非接触加热式基因扩增系统，作为构成旋转部的光特性适宜的材料，光源照射的一侧面由透过红外线的玻璃构成，光源不照射的另一侧面由吸收红外线的塑料构成，从而进一步提高加热效率。

另外，本发明的目的在于提供一种非接触加热式基因扩增系统，在执行变性步骤的变性部与执行退火步骤的退火部之间形成非加热部，冷却效率得到提高。

另外，本发明的目的在于提供一种非接触加热式基因扩增系统，具备另外的冷却装置，使得能够使非加热部强制降低温度，冷却效率进一步提高。

另外，本发明的目的在于提供一种非接触加热式基因扩增系统，具备温度传感器和借助于所述温度传感器而对系统进行控制的控制面板，因而能够更高效地引起聚合酶链式反应。

另外，本发明的目的在于提供一种非接触加热式基因扩增系统，所述控制面板对从所述温度传感器传递的信号进行PID控制，因而能够容易地、稳定地达到目标温度。