一种自供热供水的酶反应装置

技术领域

本发明涉及酶化工装置技术领域，具体是一种自供热供水的酶反应装置。

背景技术

分子生物学是从分子水平研究生物大分子的结构与功能，从而阐明生命现象及本质的科学，其研究的中心内容是DNA、RNA及蛋白质的信息传递和相互作用，而酶在其中发挥了关键性作用。酶是一类由活细胞产生的，对其特异性底物具有高效催化作用的蛋白质。其中，由酶的应用衍生出的聚合酶链式反应技术就是一种依赖于DNA聚合酶的酶促反应，在体外实现放大扩增特定DNA片段的分子生物学技术。聚合酶链式反应是通过温度控制来实现酶促反应的，在高温状态下，双链DNA片段变性解离，形成2条单链DNA片段；在低温状态下，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；在DNA聚合酶的作用下，以d NTP为反应原料，靶序列为模板，以引物结合点为起始点，按碱基互补配对与半保留复制原理，延申合成一条新的与模板DNA链互补的碱基片段。

酶促反应是由酶作为催化剂进行催化的化学反应，酶作为一种具有特异性的高效生物催化剂，能够将化学反应速度大幅提高，但是酶的催化作用需要在特定的温度及湿度下才能最大化发挥，因此酶促反应中水分的供给和温度的保证非常重要。

现有技术中，为了保证非实验室环境下酶促反应中水分的供给和温度维持，需要在反应皿接入第三方供水设备及温度调节设备，存在结构复杂，材料成本高的问题。

发明内容

本发明提供了一种自供热供水的酶反应装置，该装置与空气接触即可自动提供酶反应所需的热量和水分，解决了现有技术中非实验室环境下酶反应装置水的供给和温度维持需要依靠其他设备的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种自供热供水的酶反应装置，包括上表面设置有反应孔的反应器，其特殊之处在于：所述反应器内设置有冷凝腔，所述冷凝腔上方表面设置有积水凹槽，所述积水凹槽的一端与所述反应孔相连通，所述积水凹槽向所述反应孔方向倾斜，所述冷凝腔内盛装有挥发性降温材料，所述冷凝腔腔壁设置有与外界相连通的挥发孔，所述反应器底部位于所述反应孔和所述冷凝腔下方设置有加热贴，所述加热贴上设置有氧化发热材料。

以下方案之一均可作为本发明的酶反应装置的进一步的优选方案：

所述挥发孔连接挥发毛细管，所述挥发毛细管的另一端与所述积水凹槽远离所述反应孔的一端相连接，所述挥发毛细管内部储存有液态无菌水。

所述挥发毛细管内径为1毫米以下的毛细管，所述液态无菌水体积为30微升以下。

所述氧化发热材料为还原性铁粉。

所述挥发性降温材料为液体酒精。

所述挥发孔处设置有橡胶塞，所述橡胶塞上开设有供挥发毛细管穿过的通孔。

所述自供热供水的酶反应装置由N个所述反应器并排排列，其中N≥1。

本发明提供的一种自供热供水的酶反应装置，通过在反应孔和冷凝腔底部设置有加热贴，加热贴上的氧化发热材料与空气接触发生放热反应，给反应孔加热，解决了酶反应供热的问题；同时，反应器内部的冷凝腔中的挥发性降温材料受热挥发，可以将积水凹槽上方的水蒸气冷凝成水滴，也可以推动挥发细管内的液态水向前移动，通过冷凝器表面的凹槽引入反应孔内，即实现了酶反应供水的问题。

通过本发明的自供热供水的酶反应装置，能有效自动提供酶反应所需的水分及热量，同时，本装置的结构简单，成本低廉，应用方便。

附图说明

图1为一种自供热供水的酶反应装置的结构示意图。

图2为图1中橡胶塞的结构示意图。

图3为由多组反应器并排排列而成的一种自供热供水的酶反应装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的一种自供热供水的酶反应装置作进一步详细说明。

实施例1

如附图1所示的一种自供热供水的酶反应装置，包括反应器1，反应器1上表面设置有反应孔3，反应器1内部设置有冷凝腔2，冷凝腔2上方表面设置有积水凹槽4，积水凹槽4的一端与反应孔3连通并且向反应孔3倾斜，方便引水流进入反应孔3及收集待检测物质(如：空气中的病原体或有害物质)，当液态无菌水流经积水凹槽时，可将待检测物质冲刷到反应孔3内，冷凝腔2内装有挥发性降温材料液体酒精，冷凝腔2腔壁设置有与外界相连通的挥发孔5，反应器1底部位于反应孔3和冷凝腔2下方均设置有加热贴6，加热贴6上设置有还原性铁粉。

该装置的使用方法如下：该装置生产后即密封于真空包装中，以防止原料反应产生损耗，使用时，撕开真空包装，取出该装置，置于空气中，加热贴6接触到空气发生氧化反应放热，为反应孔3内的酶促反应提供热量；和为冷凝腔2下部加热可开始促进液体酒精挥发，冷凝腔2内的酒精受热挥发后通过挥发孔5排出，其开始不断蒸发并在蒸发过程中吸收热量，使得积水凹槽4表面温度降低，进而使得其表面附近空气中的水蒸气遇冷凝结成水滴，积水凹槽4内部及附近凝结形成的水滴将沿凹槽4倾斜方向流动进入反应孔3，从而为酶促反应提供了水分。

实施例2

如附图1、2、3所示的一种自供热供水的酶反应装置，包括反应器1，反应器1上表面设置有反应孔3，反应器1内部设置有冷凝腔2，冷凝腔2上方表面设置有积水凹槽4，积水凹槽4一端与反应孔3连通并且向反应孔3倾斜，方便引流进入反应孔3及收集待检测物质(如：空气中的病原或有害物质)，当液态无菌水流经积水凹槽时，可将待检测物质冲刷到反应孔3内，冷凝腔2内装有液体酒精，冷凝腔2腔壁设置有与外界相连通的挥发孔5，挥发孔5处卡接有橡胶塞9，橡胶塞9上开设有供挥发毛细管7穿过的通孔10，通孔10连接有挥发毛细管7，挥发毛细管7内径1毫米，内部装有25微升液态无菌水8，因毛细作用原理使得未使用的情况下液态无菌水8不会流出挥发毛细管7，反应孔3和冷凝腔2底部均设置有加热贴6，加热贴6上设置有还原性铁粉。由九个反应器1并排排列而成一个自供热供水的酶反应装置。

该装置的使用方法如下：该装置生产后即密封于真空包装中，以防止原料反应产生损耗，使用时，撕开真空包装，取出该装置，置于空气中，加热贴6接触到空气发生氧化反应发热，为反应孔3内的酶促反应提供热量；为冷凝腔2下部加热可开始促进液体酒精挥发，反应腔2内的酒精受热挥发后因体积膨胀，推动挥发毛细管7内事先储存的的液态无菌水8排出挥发毛细管7进入积水凹槽4，之后向下流入反应孔3，给反应孔3内酶促反应提供水分，同时冷凝腔2内酒精蒸发吸收热量，使得积水凹槽4温度降低，进而使得其表面附近空气中的水蒸气遇冷凝结成水滴沿积水凹槽4倾斜方向流动进入反应孔3，继续为酶促反应提供了水分。

本实施例1和实施例2的自供热供水的酶反应装置中，加热贴6内的还原铁粉与空气接触后氧化发热，根据发热温度变化，可分成三个阶段：缓慢升温阶段、快速升温阶段、缓慢降温阶段。当粘贴在冷凝器壳体背面的加热贴与空气开始接触时，温度缓慢上升，一段时间后，温度可急剧上升。当温度达到酒精溶剂挥发闪点及闪点以上时，冷凝器壳体空腔内的酒精溶剂挥发，推动挥发毛细管内的液态无菌水向前移动，流经凹槽流到反应孔内。当温度至酶反应的最适温度范围(55～65℃)时，酶体系在随着液态无菌水的流入和壳体背面加热贴的加热作用开始发生反应。