[发明专利]便携式核酸恒温扩增仪

说明书

技术领域：

本发明涉及分子生物学、微生物学、医学及遗传学的检测领域，具体涉及的技术领域包括便携式和恒温扩增。 

背景技术

基因扩增技术即聚合酶链反应(polymerase chain reaction)，简称PCR，是生命科学中最重要的技术之一，可将极微量的靶DNA特异地扩增上百万倍，从而大大提高对DNA分子的分析和检测能力，能检测单分子DNA或每10万个细胞中仅含1个靶DNA分子的样品，因而此方法在分子生物学、微生物学、医学及遗传学等多领域广泛应用和迅速发展。由于PCR具有敏感性高、特异性强、快速、简便等优点，已在病原微生物学领域中显示出巨大的应用价值和广阔的发展前景。 

然而常规PCR技术存在如下不足：(1)需要昂贵的PCR仪；(2)多因素影响扩增效果；(3)常引起非特异性扩增；(4)扩增反应时间长，一般需要几个小时，难以在基层推广应用等。核酸恒温扩增技术的出现满足了上述要求。 

近几年来，随着分子生物学技术的发展，众多学者不断改进现有技术探索新方法。自从PCR应用以来，其他的核酸扩增技术，特别是许多恒温扩增技术，已经被陆续发明，其中影响较大的有：依赖核酸序列扩增(nucleic acid sequence based amplification，NASBA)、转录介导扩增(transcription-mediated amplification，TMA)、环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification，LAMP)、连接酶链反应(ligase chain reaction，LCR)、链替代扩增(strand displacement amplification，SDA)、解链酶扩增(helicase-dependent amplification，HDA)、滚环核酸扩增(rolling circle amplification，RCA)等。它们都具有共同的特点：恒温、高效、特异、不需要特殊的仪器设备。此外，一些非特异性的全基因组DNA扩增方法目前已经进入商品化阶段，这些核酸扩增术的对象有些是DNA，有些是RNA。核酸恒温扩增术的特点是扩增反应的全过程(除初始的杂交步骤外)均在单一温度，无需专门的扩增仪器下进行，不像PCR反应那样，需要经历几十个温度变化的循环过程。恒温扩增技术的这一特点，使得它们对所需仪器的要求大大简化，反应时间大大缩短，因而具有巨大的商业价值。恒温扩增核酸诊断试剂在国外也已发展多年并应用在传染病诊断中，运用上述技术研发的产品，在美国和其他国家已进入不同的阶段。 

发明内容

本发明的目的在于，针对动物疫病的检测特点，即一方面需要快速、准确的检测结果，另一方面对检测的成本也有着苛刻的要求，我们使用可编程调节的恒温扩增技术，针对不同的检测需求，全面覆盖恒温检测方法，基于硬件的兼容性和可升级性，可以根据需要升级硬件和软件，对已有的恒温扩增技术进行校正并开发新的检测方法。 

本发明基于开源的Arduino硬件系统，作为主控制器，在此基础上使用ST公司的VNH3SP30全桥驱动器作为核心器件，通过Pt100进行温度采样后，对温度进行高精度的A/D转换，根据转换结果，驱动VNH3SP30不同桥臂的通断，从而控制半导体制冷器的正反向导通。控制系统框图见图1。 

VNH3SP30由一个双单片上桥臂驱动器(HSD)和两个下桥臂开关组成，芯片峰值输出电流达30A，工作电压高达40V，可以方便地驱动半导体制冷片的正反向升降温调节，相对于普通的离散式H桥控制电路，本设计因为采用了集成的基于大功率MOS管的H桥驱动芯片，明显缩小了控制器的体积，并解决了分立器件参数无法统一的离散性问题，同时去除了为解决开关电阻比较大，功耗大而使用的大功率散热片，从而进一步缩小了控制器的体积，实现了便携性的恒温扩增。 

开源Arduino系统广泛应用在玩具车的控制领域，这正好可以用于全桥控制器的转换控制，驱动半导体制冷片的正反向导通，从而控制加热和降温。Arduino使用自有的同名语言编程，编程可以在PC/Mac/Linux上进行，然后通过USB把编译好的代码烧录到单片机上运行。Arduino实现了simple I/O的数字模拟接口标准，这样便于进行数模控制。 

附图说明

图1是控制系统框图。 

图2是基于VNH3SP30全桥控制器的原理框图。 

具体实施方式