×
25.06.2018
218.016.65d0

Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОЛИМЕРАЗНОЙ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к лабораторному оборудованию, в частности к средствам для проведения реакций термоциклирования в молекулярной биологии. Система термоциклирования для проведения полимеразной цепной реакции содержит размещенные в корпусе средства нагрева и охлаждения держателя тестируемых образцов, теплообменник и подключенные к контроллеру, термодатчик и помпу циркуляции теплоносителя. Корпус выполнен в виде цилиндрического элемента, имеющего основание, боковую цилиндрическую стенку и верхнюю панель для размещения держателя тестируемых образцов. Средство нагрева держателя образцов выполнено в виде плоского электронагревательного элемента, установленного на верхней панели так, что его рабочая поверхность выполнена с возможностью теплового контакта с держателем образцов, а тыльная - обращена к средству охлаждения. Средство охлаждения выполнено в виде струйного оросителя в форме стакана с опорным фланцем по открытому краю. В днище стакана по продольной оси размещен патрубок с соплом подачи орошающей воды. В боковой поверхности стакана размещен патрубок слива воды, соединенный с входом теплообменника. Причем выход теплообменника и патрубок подачи орошающей воды присоединены к помпе. Изобретение обеспечивает при реализации достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции устройства и снижении инерционности регулирования за счет прямого орошения нагревателя водой из системы охлаждения при одновременном снижении потребляемой электроэнергии и уменьшении габаритов системы. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к лабораторному оборудованию, а именно к средствам для проведения реакций термоциклирования в молекулярной биологии.

Применение термоциклирования является неотъемлемой частью современной молекулярной биологии. Например, в полимеразной цепной реакции (ПЦР), которая используется для амплификации нуклеиновых кислот, используется серия этапов плавления ДНК, отжига и полимеризации при различных температурах, чтобы значительно повысить количество ДНК в образце. Известно большое число конструктивных решений систем термоциклирования, использующих как жидкостные и газовые носители нагрева-охлаждения, так и электронные термостаты.

Известна система термоциклирования для ПЦР (WO 2005113741 (А1) - VORTEX - TUBE THERMOCYCLER, PADHYE NISHA VIKAS et al., 01.12.2005), которая использует горячие и холодные газовые потоки. Температура газа регулируется клапанной системой, управляет потоком холодного газа в реакционную камеру, где его смешивают с горячим газом, чтобы установить различные температуры, необходимые для этапов денатурации, отжига и удлинения цикла, однако система сложна и инерционна.

Другие системы термоциклирования (US 2008124722 (A1) - Cooling In А Thermal Cycler Using Heat Pipes, APPLERA CORP, 29.05.2008; RU 2577282 C2, ЭПИСТЕМ ЛИМИТЕД (GB), 10.03.2016) используют для нагрева термоблока с образцом нуклеиновой кислоты электронагреватель, а для охлаждения - термоэлектрический элемент Пельтье совместно с тепловой трубой для отвода тепла от нагретой стороны элемента Пельтье к радиатору. Контроллер сконфигурирован для управления системами нагрева и охлаждения для циклического переключения в соответствии с заданным профилем температуры. Однако быстродействие и эффективность устройства в целом зависят от качества теплоотвода от элемента Пельтье. Этот тепловой поток следует удалять подходящими охлаждающими средствами: когда вентиляторы не справляются с тепловыделением, применяют водяное охлаждение.

В патенте RU 144458 U1, OOO ''MBM-Диагностик ", 20.08.2014, описано устройство для проведения конвекционной ПЦР. Устройство состоит из реакционной ячейки, с возможностью охлаждения воздухом в верхней части и нижнего нагревающего элемента. Позволяет ускорить формирование конвекционных потоков и их упорядочивание, обеспечить протекание полимеразной цепной реакции с сохранением высокой специфичности и скорости протекания реакции по всему объему реакционной смеси. Устройство, хотя и имеет низкие энергозатраты, однако характеризуется длительностью процесса.

Известна система термоциклирования, в которой ПЦР проводят путем циклического изменения температуры образцов с помощью программируемого термостата (ЕР 0488769 (B1), PERKIN ELMER CORP, 29.04.1998). Устройство содержит трехзонный пленочный нагреватель, управляемый компьютером, и управляемые компьютером электромагнитные клапаны охлаждения картриджа для подачи потока охлаждающей жидкости через блок образцов и контроля температуры блока. Используют одноразовые и многокомпонентные пластиковые картриджи для микротитрования.

Наиболее близким аналогом изобретения является система термоциклирования для проведения ПЦР (US 2006105433 (A1) - Rapid thermocycler, ICKMORE WILLIAM D JR, JENNINGS GILBERT M, 18.05.2006 - прототип), содержащая размещенные в корпусе средства нагрева и охлаждения держателя тестируемых образцов, теплообменник и подключенные к контроллеру термодатчик и помпу циркуляции теплоносителя.

Использованы отдельные теплообменники для каждой целевой температуры термоцикла, а также теплообменник с холодным повышением температуры и теплообменник с горячим повышением. Трубопровод используется для циркуляции жидкости через соответствующий теплообменник и через держатель образца, содержащий, по меньшей мере, один образец. При использовании температура образцов увеличивается или быстро уменьшается, сначала передавая циркулирующую жидкость в теплообменник с горячим повышением или холодным повышением, а затем пропуская циркулирующую текучую среду в соответствующий целевой теплообменник. Контроллер используется для управления нагревом, охлаждением и длительностью цикла.

Недостатки устройства состоят в сложной системе подготовки термостатирующей жидкости и неизбежного инерционного перехода с горячего цикла на холодный.

Проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, направлена на упрощение устройства и снижение его инерционности путем нагрева образца от контактирующего с ним электрического нагревателя с последующим непосредственным охлаждением водой самого нагревателя.

Предлагаемая система термостатирования для проведения ПЦР содержит размещенные в корпусе средства нагрева и охлаждения держателя тестируемых образцов, теплообменник и подключенные к контроллеру термодатчик и помпу циркуляции теплоносителя.

Отличие состоит в следующем. Корпус выполнен в виде цилиндрического элемента, имеющего основание, боковую цилиндрическую стенку и верхнюю панель для размещения держателя тестируемых образцов.

Средство нагрева держателя образцов выполнено в виде плоского электронагревательного элемента, установленного на верхней панели так, что его рабочая поверхность выполнена с возможностью теплового контакта с держателем образцов, а тыльная - обращена к средству охлаждения, выполненному в виде струйного оросителя в форме стакана с опорным фланцем по открытому краю, в днище которого по продольной оси стакана размещен патрубок с соплом подачи орошающей воды, а в боковой поверхности стакана - патрубок слива воды, связанный с входом теплообменника, выход которого и патрубок подачи орошающей воды присоединены к помпе.

Система может характеризоваться тем, что теплообменник с возможностью воздушного охлаждения выполнен в форме змеевика из медной трубки, размещенного по наружной поверхности боковой цилиндрической стенки корпуса и соединенного с помпой через щель в боковой цилиндрической стенке.

Система может характеризоваться и тем, что опорный фланец струйного оросителя герметично прикреплен к внутренней поверхности верхней панели.

Система может характеризоваться также тем, что плоский электронагревательный элемент имеет керамическую оболочку, внутри которой запрессован металлический спиралевидный проводник.

Система может характеризоваться и тем, что контроллер представляет собой одноплатный компьютер.

Технический результат - упрощение устройства и снижение инерционности регулирования за счет прямого орошения электронагревательного элемента водой из системы охлаждения, что позволяет снизить габариты и уменьшить потребляемую электрическую мощность.

Существо изобретения поясняется на чертежах, где:

фиг. 1 - показана конструкция в разрезе;

фиг. 2 - узел сопла подачи орошающей воды;

фиг. 3 - вид сверху на верхнюю панель для размещения держателя тестируемых образцов;

фиг. 4 - блок-схема системы.

Предлагаемая система термостатирования для проведения ПЦР содержит корпус 10, имеющий основание 12, боковую цилиндрическую стенку 14 с продольной щелью 15 и верхнюю панель 16, на которую помещается держатель 18 тестируемых образцов.

К панели 16 заподлицо крепится плоский нагревательный элемент 20, представляющий собой электронагревательный элемент в виде металлического спиралевидного проводника, запрессованного в керамическую оболочку с токоподводами (на фиг. условно не показан). Температура нагрева элемента 20 контролируется термодатчиком 22 (термистором) и соответствует температуре нагрева образцов в держателе 18.

Режим термоциклирования задается системой 30 охлаждения нагревателя 20 путем периодического орошения водой тыльной поверхности нагревателя с заданным режимом.

Система 30 охлаждения выполнена в форме стакана 31 с дном 32, в котором размещено сопло 33 подачи охлаждающей воды, которой выполняется орошение. Сопло имеет подводящий патрубок 331.

Крепление стакана 31 к панели 16 осуществляется через фланец 34 винтами 341. Слив воды из стакана 31 осуществляется через патрубок 35. Циркуляция охлаждающей воды осуществляется посредством помпы 36, имеющей входной 361 и напорный 362 патрубки. Помпа 36 закреплена на основании 12 корпуса. Стрелками 37 показано направление циркуляции жидкости от патрубка 331 сопла 33 через полость стакана 31 к патрубку 35, для чего напорный патрубок 362 помпы присоединен к патрубку 331 сопла 33. Вокруг боковой цилиндрической стенки 14 корпуса 10 размещен охладительный змеевик 38, выполненный из тонкостенной медной трубки. Концы змеевика 38 через продольную щель 15 заведены внутрь полости корпуса: один конец (входной) присоединен к патрубку 35, а другой - посредством силиконовой трубки 39 к входному патрубку 361 помпы 36.

Устройство работает следующим образом (см. фиг. 4). На блок-схеме электрические связи показаны сплошными линиями, гидравлические - пунктирными линиями.

Тестируемый образец в держателе 18 помещается на верхнюю панель 16 таким образом, чтобы его рабочая зона была в тепловом контакте с лицевой поверхностью 201 нагревательного элемента 20. В соответствии с управляющей программой термоциклирования, параметры которой устанавливают на дисплее 41, контроллер 40 подает питание на нагревательный элемент 20, в результате чего температура тестируемого образца в держателе 18 возрастает, что контролируется термодатчиком 22.

По достижении заданной температуры нагрев прекращается и контроллер 40 подает сигнал на включение помпы 36 для охлаждения. В результате этого помпа 36 создает напор воды, которая через сопло 33 осуществляет орошение нерабочей тыльной поверхности 202 нагревательного элемента, снимая с него и держателя 18 тестируемого образца тепло (на фиг. 4 поток охлаждающей жидкости из сопла условно показан стрелкой 371). После этого нагретая вода попадает в стакан 31 и затем отводится через патрубок 35 в змеевик 38, опоясывающий боковую цилиндрическую стенку 14 корпуса 10. В змеевике 38 циркулирующая вода охлаждается воздушным путем. По достижении заданной нижней границы температуры, которая регистрируется термодатчиком 22, помпа 36 отключается, после чего вновь активируется нагревательный элемент 20 и в таком режиме циклический процесс термостатирования продолжается.

Испытания показали, что предлагаемая система термостатирования для проведения ПЦР обеспечивает достижение технического результата в части снижения инерционности регулирования, обеспечивает высокую скорость нагрева/охлаждения, равную 2,4 и 2,7 градусов в секунду соответственно; имеет габаритные размеры: 12,3×12,3×10 (см) при средней потребляемой мощности 45 Вт.


СИСТЕМА ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОЛИМЕРАЗНОЙ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ
СИСТЕМА ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОЛИМЕРАЗНОЙ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ
СИСТЕМА ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОЛИМЕРАЗНОЙ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 38 items.
13.01.2017
№217.015.7bb2

Способ эндоскопического удаления подслизистой опухоли желудка

Изобретение относится к медицине, хирургии. Рассекают слизистую в области основания опухоли с формированием слизистого лоскута на ножке при выделении опухоли. Выполняют окаймляющий разрез вокруг основания опухоли на 2/3 его окружности. Мобилизуют новообразование, отсекают от мышечного слоя и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600220
Дата охранного документа: 20.10.2016
13.01.2017
№217.015.8023

Способ лапароскопического ушивания перфоративной язвы луковицы двенадцатиперстной кишки без признаков стенозирования

Изобретение относится к медицине, хирургии. Лапароскопически ушивают перфоративные язвы луковицы ДПК без признаков стенозирования. Выполняют эзофагогастродуоденоскопию. Определяют локализацию и диаметр перфорационного отверстия и язвенного кратера со стороны просвета кишки. Выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599872
Дата охранного документа: 20.10.2016
26.08.2017
№217.015.e685

Способ реабилитации пациента с нарушением постурального баланса

Изобретение относится к медицине, лечебной физкультуре, и может быть использовано в реабилитации пациентов с нарушением постурального баланса путем восстановления двигательного стереотипа и тренировки вестибулярного аппарата в движении, при неврологических нарушениях, болезнях и травмах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626912
Дата охранного документа: 02.08.2017
29.12.2017
№217.015.f26d

Способ оперативного лечения вывиха акромиального конца ключицы

Изобретение относится к травматологии и ортопедии и может быть применимо для оперативного лечения вывиха акромиального конца ключицы. При помощи сверла диаметром 4,3 мм формируют канал в основании клювовидного отростка между местами прикрепления конической и трапециевидной связок. Моделируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636856
Дата охранного документа: 28.11.2017
29.12.2017
№217.015.f575

Способ оценки риска развития онкозаболеваний в поколениях жителей регионов радионуклидного загрязнения

Изобретение относится к медицине и раскрывает способ оценки риска развития онкозаболеваний в поколениях жителей регионов радиационного загрязнения. Способ характеризуется тем, что отбирают периферическую кровь пациентов, выделяют РНК, в образцах которых проводят одновременное количественное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637623
Дата охранного документа: 05.12.2017
19.01.2018
№218.016.071a

Способ культивирования клеток слюнной железы человека

Изобретение относится к области клеточной биологии. Изобретение представляет собой способ культивирования эпителиальных прогениторных клеток слюнных желез человека, включающий: (а) получение эпителиальных прогениторных клеток слюнных желез человека от организма-реципиента; (б) перенос клеток в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631005
Дата охранного документа: 15.09.2017
19.01.2018
№218.016.08ba

Способ ранней диагностики миокардиальной дисфункции при идиопатической гипертрофической кардиомиопатии у детей

Изобретение относится к медицине, а именно к детской кардиологии, педиатрии. Выполняют двухмерное эхокардиографическое исследование миокарда и параллельную регистрацию электрокардиограммы. Выделяют зоны исследования на изображениях левого желудочка в диастолу на уровне его основания и средней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631641
Дата охранного документа: 25.09.2017
20.01.2018
№218.016.122c

Способ прогнозирования развития жизнеопасных предсердных аритмий у пациентов с гипертонической болезнью

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, может быть использовано для прогнозирования развития жизнеопасных предсердных аритмий у больных с гипертонической болезнью. Для прогнозирования развития жизнеопасных предсердных аритмий у пациентов с гипертонической болезнью определяют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634246
Дата охранного документа: 24.10.2017
13.02.2018
№218.016.1e86

Способ диагностики врожденной миопатии центрального стержня

Изобретение относится к медицине, в частности к неврологии, патологической анатомии, а также к гистологии, цитологии и клеточной биологии, и может быть использовано в диагностике в миопатии центрального стержня. Проводят иммуногистохимическое выявление маркеров наружной митохондриальной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641038
Дата охранного документа: 15.01.2018
04.04.2018
№218.016.3350

Способ одновременной оценки степени функционального подавления одного глаза другим в области фиксации взора и в разных точках поля зрения и компьютеризированная система для его осуществления

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к офтальмологии. Для одновременной оценки степени функционального подавления одного глаза другим, с помощью блока отображения предъявляют пациенту в красно-синих очках на экране монитора изображения тест-объектов красного и синего цвета,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645415
Дата охранного документа: 21.02.2018
Showing 1-10 of 27 items.
10.09.2013
№216.012.67e5

Способ оценки степени пролиферации клеток с помощью маркерных генов методом полимеразной цепной реакции в реальном времени

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу оценки степени пролиферации лимфоцитов с помощью маркерных генов методом полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР РВ). Способ включает добавление в часть лунок с лимфоцитами митогенов или исследуемых веществ, инкубацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492244
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.04.2014
№216.012.b055

Набор синтетических олигонуклеотидов для выявления днк пародонтопатогенного микроорганизма candida albicans методом полимеразной цепной реакции

Изобретение относится к области биохимии, в частности к набору синтетических олигонуклеотидов для выявления ДНК пародонтопатогенного микроорганизма Candida albicans методом полимеразной цепной реакции. Указанный набор включает специфичные к фрагменту гена gr1 микроорганизма Candida albicans...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510856
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b056

Набор синтетических олигонуклеотидов для выявления днк пародонтопатогенного микроорганизма treponema denticola методом полимеразной цепной реакции

Изобретение относится к области биохимии, в частности к набору синтетических олигонуклеотидов для выявления ДНК пародонтопатогенного микроорганизма Treponema denticola методом полимеразной цепной реакции. Указанный набор включает специфичные к фрагменту гена licCA микроорганизма Treponema...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510857
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.06.2014
№216.012.cd32

Способ определения генотипа человека по полиморфизму в гене коллагена ii типа col2a1 c>a (rs1635529)

Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой способ определения генотипа человека по полиморфизму в гене коллагена II типа COL2A1 С>А (rs1635529). Данный способ может быть использован при диагностике заболеваний пародонта в ротовой полости. Способ включает снятие кривых плавления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518301
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.12.2014
№216.013.11d5

Набор синтетических олигонуклеотидов для выявления днк пародонтопатогенного микроорганизма tannerella forsythensis методом полимеразной цепной реакции

Изобретение относится к области биохимии, в частности к набору синтетических олигонуклеотидов для выявления ДНК пародонтопатогенного микроорганизма Tannerella forsythensis методом полимеразной цепной реакции. Указанный набор включает специфичные к фрагменту гена bspA микроорганизма Tannerella...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535988
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.04.2015
№216.013.43a1

Способ определения генотипа человека по полиморфизму в гене матриксной металлопротеиназы ммр9-1562 с>т (rs3918242)

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для определения генотипа человека по полиморфизму в гене матриксной металлопротеиназы ММР9-1562 C>Т (rs3918242). Способ основан на снятии кривых плавления с флуоресцентно-мечеными аллель-специфичными олигонуклеотидными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548811
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.07.2015
№216.013.5dca

Способ экстракции днк из клеток крови

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен способ экстракции ДНК из клеток крови. Добавляют в образец магнитные частицы и ферромагнитные наносферы CoNiFeO50 нм. Лизируют биологический материал. Промывают ДНК и снимают ДНК с носителя. Преимуществом заявленного способа является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555551
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.62ad

Способ определения генотипа человека по полиморфной позиции rs1613662 в гене gp6, кодирующем гликопротеин vi

Изобретение относится к области медицины, молекулярной биологии и биотехнологии. Предложен способ определения полиморфизма гена GP6 человека, кодирующего гликопротеин VI, по полиморфной позиции rs 1613662, основанный на снятии кривых плавления с флуоресцентно-мечеными аллель-специфичными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556808
Дата охранного документа: 20.07.2015
25.08.2017
№217.015.a275

Способ определения степени гноетечения на пародонте по уровню мрнк гена интерлейкина-8 (il-8) человека

Изобретение относится к области медицины, стоматологии, молекулярной биологии и клинико-лабораторной диагностики. Описан способ определения выраженности нагноения (гноетечения) тканей пародонта. Способ основан на измерении в соскобах с пародонта уровня РНК гена интерлейкина-8 (IL-8)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607041
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a2fa

Способ оценки обсемененности пародонта патогенными бактериями с применением полимеразной цепной реакции в реальном времени

Изобретение относится к области биохимии, клинико-лабораторной диагностики, в частности к определению степени обсемененности пародонта патогенными бактериями с помощью ПЦР в реальном времени. Описан способ применения комплексной тест-системы для определения Aggregatibacter...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607046
Дата охранного документа: 10.01.2017
+ добавить свой РИД