本发明与聚合酶连锁反应仪器有关， 特别是指一种热对流聚合酶连 锁反应装置。

背景技术

在生技领域中， 聚合酶连锁反应（PCR)已成为一项扩增特定核� �序 列的成熟技术， 此反应过程需要三个主要步骤： 变性反应、 引子黏合反 应及延展反应， 其各需不同的反应温度。 变性反应的温度一般介于 90 至 97 °C之间； 引子黏合反应的温度是依据所用引子的解链温 度而选择， 一般是介于 35至 65 °C之间； 延展反应的一般温度为 72 °C。

热对流聚合酶连锁反应方法主要是将装有 PCR混合液的试管底部埋 置于热水中， 试管的其余部分则暴露在室温空气中散热， 使 PCR混合液 底部至表面呈渐减的温度梯度如 97 °C至 35 °C， 以诱发热对流， 使 PCR 混合液经历不同的温度区段而进行不同的反应 步骤。

但是， 由于热水表面会产生高温蒸气并往上对流， 将干扰该试管中 段至上段的散热， 使混合液表面较难达到符合引子黏合反应所需 的温 度。

另外， 在同步聚合酶连锁反应（rea l-t i me PCR)方法中为实时侦测 反应是否完成， 需向 PCR混合液中添加荧光染剂， 并用镭射光由试管下 方照射该混合液， 侦测反应混合液中荧光的强度， 以得知 PCR反应是否 完成， 由于现有反应装置是在试管底端用热水加热， 热水会严重干扰镭 射光的照射， 使现有装置无法执行同步聚合酶连锁反应。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种热对流聚合酶连 锁反应装置， 该装置 可减少热源产生的热气干扰试管中段至上段的 散热。

本发明的另一个目的在于提供一种热对流聚合 酶连锁反应装置， 其 可适用同步聚合酶连锁反应方法。

为实现上述目的， 本发明所提供的聚合酶连锁反应装置， 是用以承 置一试管， 使聚合酶连锁反应于试管内进行， 该聚合酶连锁反应装置包 含有一绝热座和一加热座， 其中绝热座具有一本体、 一位于本体内部且 容纳试管底部的容室、 一连通容室与外界的侧通道， 和一连通容室与外 界的上通道， 用以供该试管穿置； 所述加热座穿设于所述绝热座的侧通 道， 贴抵于试管的底部。 附图说明

图 1为本发明第一较佳实施例的立体图；

图 2为本发明第一较佳实施例的另一立体图;

图 3为图 1沿 3-3剖线的剖视图；

图 4为本发明第一较佳实施例的动作示意图。

主要附图标记说明如下：

10热对流聚合酶连锁反应装置

12试管 121底部 122中段

123上段

20绝热座 22本体 24容室

261侧信道 262上信道

263下信道

30加热座

40发光模块 43滤光片

50导热座 52本体 54通道

541大径段 542小径段

56反应室

60试管架 62容置孔

70动力装置

80光纤

90光感测装置

P 1接触位置

P2脱离位置 具体实施方式 为了更了解本发明的特点所在， 现举以下一较佳实施例并配合附图 说明如下：

如图 1至图 3所示， 本发明的较佳实施例所提供的热对流聚合酶连 锁反应装置 10主要包含有一绝热座 20、 一加热座 30、 一发光模块 40、 一导热座 50、 一试管架 60和一动力装置 70。

绝热座 20具有一本体 22、 一容室 24位于本体 22内部用于容纳试 管 12的底部 121、一侧通道 261连通容室 24与外界，以及一上通道 262 连通容室 24与外界， 用于供试管 12穿置； 加热座 30—端穿设于绝热 座 20的侧通道 261， 贴抵于试管 12的底部 121。

绝热座 20 由塑料或陶瓷所制成， 其中塑料可为尼龙与玻璃纤维的 复合物或压克力与 ABS塑料的复合物， 因此该绝热座具低导热性； 加热 座 30由金属如铜制成， 因此该加热座具有高导热性。 加热座 30是以电 力产生热能， 可避免高温水蒸气的产生， 且上通道 262与试管 12之间 的空隙很小， 即使加热座 30会将容室 24内的空气加热， 热气对试管 12 中段 122至上段 123的散热的干扰程度也不大。

为实时侦测每次 PCR循环后的产物总量， 也即进行同步聚合酶连锁 反应， 本实施例中发光模块 40位于绝热座 20下方， 如图 3所示， 且绝 热座 20具有一下通道 263供发光模块 40所发出的光进入容室 24。发光 模块 40可发出一特定波长的光经过下通道 263照射试管 12中 PCR混合 液， 并激发 PCR混合液中具有荧光性质的粒子使其发出荧光 ， 再用一光 纤 80和一光感测装置 90侦测试管 12 中的荧光强度便可得知混合液中 的产物总量。

由于本发明是以加热座 30而非热水加热试管 12底部 121， 所以发 光模块 40所发出的光不受热水干扰，并且由于加热座 40设置于试管 12 侧面， 发光模块 40设置于试管 12下方， 使发光模块 40所发出的光可 照射到整支试管， 因此， 本发明可适用同步聚合酶连锁反应方法， 达到 本发明的目的。

实际使用时， 发光模块 40可采用 LED模块、 卤素灯、 氚气灯或氙 气灯， 且容室 24与发光模块 40之间设有一滤光片 43 以过滤该 LED模 块发出的光， 只允许特定波长的光照射试管 12。 为加强试管中段 122至上段 123的散热， 本发明设置导热座 50， 如 图 3所示， 导热座 50具有一本体 52以及一通道 54， 其中本体 52设于 绝热座 20上方； 通道 54穿设于本体 52且与绝热座 20的上通道 262连 通， 用于供试管 12穿置。 反应进行时， 试管中段 122至上段 123位于 导热座 50的通道 54中， 由于导热座 50是由易散热材质如铝合金、 铜 合金等金属制成， 试管 12 中 PCR混合液的热能通过周围空气传递至导 热座 50， 即可迅速逸散， 使 PCR混合液在向上对流时逐渐降低温度， 约 在中段 122时 PCR混合液可降至延展反应所需的温度如 72 °C，到达表面 时 PCR混合液温度更可降至低于引子黏合反应所需 的温度如 35 °C，如此 反复循环对流， 即可使 PCR反应不断进行。

事实上， 绝热座 20的容室 24、 上通道 262 以及导热座 50 的通道 54构成一反应室 56， 且反应室 56内的热流由导热座 50导引至外界， 因此整体看来， 加热座 30由试管底部 121输入热能， 而导热座 50将试 管中段 122与上段 123的热能以及来自绝热座 20上通道 262 的热气的 热能导出， 使反应室 56内试管 12中的 PCR混合液以及试管 12外的空 气都维持一由下往上渐低的温度梯度。

换言之， 绝热座 20隔绝外界环境与反应室 56的直接热交换， 导热 座 50将内部热流导出， 如此， 可有效排除反应室 56外的环境影响， 形 成反应室 56 内稳定的温度梯度， 进而使热对流聚合酶连锁反应能稳定地 进行。

为使试管 12内的温度梯度更有利于 PCR反应进行， 导热座 50的通 道 54具有一大径段 541， 以及一小径段 542位于大径段 541下方。位于 小径段 542的 PCR混合液散热较快， 在上方的大径段 541则较慢， 经过 多次实验测试， 证实此结构可以使 PCR反应更有效率地进行， 实验分别 在 10至 40 °C间的 7个不同环境温度下进行 PCR反应，将加热座 30的温 度设定在 104至 1 15 °C之间， 使试管底部 121 内的 PCR混合液温度达到 93至 97 °C， 导热座 50的温度经过测量为 36至 53 °C， 而该混合液表面 的温度则在 36〜53 °C之间， 使 PCR反应得以有效率地进行。

为使试管 12稳固地插置于导热座 50与绝热座 20， 导热座 50上方 设置一试管架 60， 且试管架 60具有一容置孔 62用于供试管 12插置。 容置孔 62 的形状与试管上段 123互补， 因此试管 12置放于容置孔 62 时， 不会相对于试管架 60移动。

请参阅图 3和图 4，本发明可增设一动力装置 70与加热座 30连接， 使加热座 30可在一接触位置 P 1与一脱离位置 P2之间移动。 实际运作 时， 动力装置 70可采用而不限于马达、 气压缸、 油压缸， 当动力装置 70将加热座 30 移动至接触位置 P 1时， 加热座 30可接触试管底部 121 而加热位于底部 121 的 PCR混合液； 当动力装置 70将加热座 30 移动 至脱离位置 P2时， 加热座 30便脱离试管 12， 从而停止对试管底部 121 加热。

基于本发明的精神， 此装置的结构也可有多种变化方式， 例如： LED 模块与滤光片 43也可设于下通道 263 内， 如此可缩小此装置的体积； 发光模块 40 也可采用一镭射模块而不设滤光片 43。凡基于本发明构思 的结构变型， 均应为本发明申请专利范围所涵盖。 工业应用

本发明装置可减少热源产生的热气干扰试管中 段至上段的散热， 且 可适用同步聚合酶连锁反应方法。