專利名稱：核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物芯片檢測(cè)儀器，尤其為一種核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀。
PCR技術(shù)主要是作為一種選擇性體外基因擴(kuò)增方法，由于在經(jīng)25～35輪循環(huán)后就可使DNA擴(kuò)增106倍，多年來(lái)在科研和醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中得到廣泛的應(yīng)用。但由于PCR存在假陽(yáng)性等缺陷，自98年6月起已被國(guó)家衛(wèi)生部禁止用于臨床診斷。其主要原因是PCR過(guò)程中諸多實(shí)驗(yàn)條件(引物的設(shè)計(jì)與選擇，材料配比，反應(yīng)時(shí)間，溫度，循環(huán)周期)等造成的不穩(wěn)定因素導(dǎo)致產(chǎn)生PCR的錯(cuò)誤擴(kuò)增。其二是，PCR過(guò)程的后續(xù)電泳檢測(cè)方法可判斷是不是得到特定長(zhǎng)度的片段，而無(wú)法確定其具體序列。其三，PCR反應(yīng)與檢測(cè)是兩個(gè)分立的過(guò)程，操作繁瑣且增加了污染的機(jī)會(huì)。因此，對(duì)于檢測(cè)條件和設(shè)備有限的中、小醫(yī)院，PCR的檢測(cè)的準(zhǔn)確性受到了很大的影響。此外，當(dāng)前PCR擴(kuò)增過(guò)程對(duì)于操作人員的技術(shù)水平和素質(zhì)有很高的要求。
生物芯片主要是指通過(guò)平面微細(xì)加工技術(shù)及超分子自組裝技術(shù)，在固體芯片表面構(gòu)建的微分析單元和系統(tǒng)。生物芯片可把許多不同功能器件集成在一起，例如，生物樣品的預(yù)處理，遺傳物質(zhì)的提取，特定基因片段的擴(kuò)增，生物探針陣列以及毛細(xì)管電泳形成整體的微流體系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞以及其它生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的篩選或檢測(cè)?；蛐酒亲钪匾囊活惿镄酒闪舜罅康拿芗帕械幕蛱结?，能夠在短時(shí)間內(nèi)分析大量的基因，使人們可迅速地讀取和分析生命的程序。
生物芯片在生物檢測(cè)、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、藥物篩選和基因序列分析上有著極其重要的意義。例如在生物學(xué)中，隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，特別是舉世矚目的人類基因組計(jì)劃實(shí)施以來(lái)，有關(guān)核酸、蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長(zhǎng)。而下世紀(jì)最富挑戰(zhàn)性的工作就是人類基因織計(jì)劃完成后，即在后基因時(shí)代，我們?nèi)绾芜\(yùn)用大量的生物分子信息服務(wù)于人類社會(huì)，并使醫(yī)學(xué)、治療產(chǎn)生根本革命。在醫(yī)學(xué)中，“系統(tǒng)、器官、組織、細(xì)胞層次上的第二階段醫(yī)學(xué)”正在向“基因水平上的，DNA→RNA→蛋白質(zhì)→蛋白質(zhì)與核酸相互作用，以及它們與環(huán)境相互作用水平上的第三階段醫(yī)學(xué)”轉(zhuǎn)化。這種在分子層次上進(jìn)行的基因診斷與基因治療，將根本地認(rèn)識(shí)疾病產(chǎn)生的根源，并將有希望根本認(rèn)識(shí)和治療包括癌癥在內(nèi)的重大疾病。這些生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的根本變革，一個(gè)根本的前提是基因序列的測(cè)定和分析。能否有效快速地進(jìn)行基因測(cè)序與分析，將影響到人類基因組計(jì)劃的實(shí)施，從而影響生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。傳統(tǒng)基因測(cè)序所采用的方法包括化學(xué)反應(yīng)、凝膠電泳法等一系列繁雜的步驟，這些方法花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，且操作繁復(fù)，尤其在大規(guī)模測(cè)序方面費(fèi)時(shí)、并且不適宜便攜化快速測(cè)序。在對(duì)傳統(tǒng)基因測(cè)序方法進(jìn)行改進(jìn)的過(guò)程中，以基因芯片為代表的生物芯片技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。生物芯片技術(shù)是將生命科學(xué)研究中所涉及的許多不連續(xù)的分析過(guò)程，如樣品制備，化學(xué)反應(yīng)和分析檢測(cè)等通過(guò)采用微電子，微機(jī)械等工藝集成到芯片中，使之連續(xù)化，集成化，微型化和自動(dòng)化。這一技術(shù)的成熟和應(yīng)用將在下世紀(jì)的疾病診斷和治療、新藥開發(fā)、司法鑒定、食品和環(huán)境等生命科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命，為生物信息的獲取及分析提供強(qiáng)有力的手段。
生物芯片(基因芯片)近年來(lái)一直是國(guó)際上的一個(gè)研究熱點(diǎn)，并正以驚人的速度向前發(fā)展。國(guó)際上已經(jīng)有多家公司進(jìn)入生物芯片領(lǐng)域，研究出把PCR與DNA陣列集成的生物芯片。這些系統(tǒng)通常在芯片上制備出一個(gè)PCR微反應(yīng)池，通過(guò)控制微反應(yīng)的溫度循環(huán)，進(jìn)行基因擴(kuò)增，接著將擴(kuò)增后的基因引入雜交池中，與固相微陣列探針雜交，進(jìn)行檢測(cè)。Affymetrix公司則把PCR微反應(yīng)池進(jìn)一步制成微流體通道。盡管已有將PCR技術(shù)芯片檢測(cè)合為一體的報(bào)導(dǎo)，但其特點(diǎn)是整個(gè)PGR過(guò)程在一個(gè)微反應(yīng)池中進(jìn)行。因而需對(duì)器件的同一部位反復(fù)地升溫、降溫，這將無(wú)法對(duì)PCR結(jié)合進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤和定量分析。而且目前升溫、降溫需一定時(shí)間，延長(zhǎng)了工作時(shí)間。
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前PCR檢測(cè)方法存在不足之處，提供一種核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，該儀器是基于PCR微陣列探針循環(huán)檢測(cè)型生物芯片技術(shù)提出一種新型的核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，它是集PCR過(guò)程、雜交過(guò)程、清洗過(guò)程、檢測(cè)過(guò)程于一體的自動(dòng)檢測(cè)儀器，功能用于快速地進(jìn)行PCR反應(yīng)，同時(shí)自動(dòng)定點(diǎn)檢測(cè)并自動(dòng)給出檢測(cè)的結(jié)果。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所及核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀是采用以下方案實(shí)現(xiàn)的核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，是將PCR技術(shù)與基因微陣列探針技術(shù)，檢測(cè)技術(shù)等集成一起，構(gòu)成新型的PCR檢測(cè)診斷儀器。本發(fā)明核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀是由機(jī)殼、機(jī)架、檢測(cè)裝置、傳送裝置、溫控裝置、清洗裝置、計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備組成，檢測(cè)裝置、傳送裝置、溫控裝置、清洗裝置安裝在機(jī)架上，電纜把上述各裝置電控、傳感輸入輸出接口與計(jì)算機(jī)的輸入輸出接口相連接，機(jī)殼固定在機(jī)架上，芯片固定在傳送裝置上，清洗管道與芯片的管道相連。
該技術(shù)方案中，所述的檢測(cè)裝置包括檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和檢測(cè)部件，檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架上，該機(jī)構(gòu)由包括X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)部件及相應(yīng)的定位機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，三維運(yùn)動(dòng)部件中的X向步進(jìn)電機(jī)與X向?qū)к壈惭b在垂直的機(jī)架上，X向滾珠絲杠通過(guò)固定在機(jī)架上的軸承支撐，X向步進(jìn)電機(jī)與X向滾珠絲杠相連；Y向?qū)к壈惭b在X向平臺(tái)上，Y向滾珠絲杠通過(guò)固定在X向平臺(tái)上的Y向軸承支撐，Y向步進(jìn)電機(jī)與Y向滾珠絲杠相連；Z向步進(jìn)電機(jī)固定在Y向平臺(tái)上，同時(shí)，Z向?qū)к壒潭ㄔ赮向平臺(tái)上，X向絲桿帶動(dòng)X向平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，Y向絲桿帶動(dòng)Y向平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，Z向絲桿帶動(dòng)Z向平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，Z向滾珠絲桿通過(guò)固定在Y向軸承支撐；定位機(jī)構(gòu)包括X、Y、Z三個(gè)方向的限位開關(guān)，X向限位開關(guān)安裝在機(jī)架上，Y向限位開關(guān)安裝在X向平臺(tái)上，Z向限位開關(guān)安裝在Y向平臺(tái)上；檢測(cè)部件固定在檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的Z向平臺(tái)上，該檢測(cè)部件可以是CCD或光學(xué)顯微鏡或光纖檢測(cè)頭。此外，檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)形式是由Z方向運(yùn)動(dòng)部件及相應(yīng)的限位開關(guān)所構(gòu)成，Z方向運(yùn)動(dòng)部件通過(guò)絲桿或齒條與垂直的機(jī)架相連接，限位開關(guān)安裝在機(jī)架上，檢測(cè)部件固定在Z方向運(yùn)動(dòng)部件上，該檢測(cè)部件可以是CCD或光學(xué)顯微鏡或光纖檢測(cè)頭，被檢測(cè)芯片固定在傳送裝置上，實(shí)現(xiàn)三維傳動(dòng)。
該技術(shù)方案中，所述的傳送裝置由步進(jìn)電機(jī)、絲桿、導(dǎo)軌、X、Y二維驅(qū)動(dòng)平臺(tái)、定位機(jī)構(gòu)構(gòu)成，X向步進(jìn)電機(jī)和X向?qū)к壈惭b在機(jī)架上，X向滾珠絲桿通過(guò)固定在機(jī)架上的軸承與X向驅(qū)動(dòng)平臺(tái)相連，Y向步進(jìn)電機(jī)與Y向滾珠絲桿相連，芯片固定在Y向平臺(tái)上；定位機(jī)構(gòu)包括X、Y兩個(gè)方向的限位開關(guān)，X向限位開關(guān)安裝在機(jī)架上，Y向限位開關(guān)安裝在X向平臺(tái)上。
該技術(shù)方案中，所述的溫控裝置包括加熱部件，熱空氣風(fēng)扇，冷氣風(fēng)機(jī)，風(fēng)道，溫控傳感器，熱空氣風(fēng)扇和芯片分別位于加熱部件的兩側(cè)，冷風(fēng)風(fēng)機(jī)位于風(fēng)道的兩端。在熱空氣風(fēng)扇、加熱部件與芯片之間設(shè)置若干個(gè)伸入風(fēng)道中且長(zhǎng)度、角度可調(diào)整的調(diào)節(jié)桿。
該技術(shù)方案中，清洗裝置包括有氣源、氣道、清洗液容器、壓力傳感器、電磁控制閥、集液容器，氣道連通氣源與清洗液容器，氣道還連通在清洗容器與被清洗芯片以及被清洗芯片與集液容器之間。
該技術(shù)方案中，所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有A/D卡，溫控硬件線路板，圖形卡、主板、多功能卡、D/A卡，計(jì)算機(jī)輸入輸出設(shè)備包括顯示器，鍵盤，鼠標(biāo)和打印機(jī)。本發(fā)明所述檢測(cè)儀的工作過(guò)程大致如下PCR芯片安裝在傳送裝置上，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)送入溫控區(qū)，溫度控制按照設(shè)定的溫控模式控制PCR過(guò)程的退火、擴(kuò)增、延伸過(guò)程，在PCR循環(huán)過(guò)程完成后，溫控過(guò)程按設(shè)定的溫度進(jìn)行雜交過(guò)程控溫，從而完成雜交過(guò)程。在雜交過(guò)程完成后，清洗裝置接收清洗指令對(duì)芯片進(jìn)行清洗，清洗后的芯片由傳送裝置送入檢測(cè)區(qū)，進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)過(guò)程，芯片和檢測(cè)傳送裝置聯(lián)動(dòng)，完成對(duì)芯片的定點(diǎn)自動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)的結(jié)果通過(guò)專門的計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別。在檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)裝置的位置信號(hào)，PCR芯片中反應(yīng)點(diǎn)的位置信號(hào)，由傳感器(限位開關(guān)、CCD檢測(cè)部件)輸出到后面板接線槽并連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)機(jī)內(nèi)A/D卡，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，計(jì)算各信號(hào)的值，位置信號(hào)經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換和后面板接線槽控制X、Y、Z向步進(jìn)電機(jī)和氣缸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而可以定位獲得定點(diǎn)處的熒光信號(hào)。反應(yīng)過(guò)程中的熒光信號(hào)由傳感器(光纖檢測(cè)部件)經(jīng)過(guò)輸入、輸出口進(jìn)計(jì)算機(jī)圖形卡，經(jīng)過(guò)圖象處理獲得反應(yīng)過(guò)程中的特征熒光譜線，從而定量確定PCR的結(jié)果，并由打印機(jī)打印。PCR溫度傳感信號(hào)經(jīng)過(guò)電纜與計(jì)算機(jī)相連，經(jīng)過(guò)硬件控制電路或軟件控制，計(jì)算機(jī)將溫控信號(hào)通過(guò)電纜輸出到PCR溫控裝置的熱風(fēng)扇、冷風(fēng)風(fēng)機(jī)、加熱部件，控制各個(gè)溫區(qū)的恒定溫度。氣源通過(guò)氣路把清洗液壓到芯片上，把芯片上的非雜交物清洗。溫控裝置中，當(dāng)風(fēng)機(jī)和熱源一啟動(dòng)，通過(guò)風(fēng)場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置使芯片加熱，而溫控裝置中上方的兩個(gè)風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，冷卻風(fēng)傳送過(guò)來(lái)，使芯片降溫，從而達(dá)到溫控的目的。這種方式實(shí)現(xiàn)溫控，升降溫度可達(dá)到20℃/s。獨(dú)特的風(fēng)場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置的使用，使芯片加熱過(guò)程中自動(dòng)產(chǎn)生激波諧振，加熱速度增大，提高了PCR的反應(yīng)速度。
本發(fā)明所給出核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀的優(yōu)點(diǎn)是，既可簡(jiǎn)化操作步驟，縮短PCR時(shí)間，提高效率，又可將反應(yīng)體系與外界進(jìn)行嚴(yán)密有效的隔離，PCR擴(kuò)增、探針雜交洗脫、熒光比色、檢測(cè)分析過(guò)程集于一體，不需進(jìn)行電泳分析，而是直接由CCD和微機(jī)分析并給出檢測(cè)結(jié)果。由于探針雜交具有特色性，因而可排除電泳無(wú)法排除假陽(yáng)性缺陷。更主要的是PCR循環(huán)中的變性、退火、延伸與微陣列探針芯片構(gòu)成一個(gè)整體，變性、退火、延伸、雜交溫度分別控制，從而避免反復(fù)升溫、降溫過(guò)程以及由于溫控誤差帶來(lái)的影響，同時(shí)在生物芯片制造思想的指導(dǎo)下，在一個(gè)生物芯片上可以進(jìn)行多種樣品的檢測(cè)。亦可以追蹤PCR每個(gè)循環(huán)的效率，進(jìn)行動(dòng)態(tài)定量分析。同時(shí)，由于系統(tǒng)采用自動(dòng)控制，所以芯片更換、加樣、溫控CCD數(shù)采、分析、打印自動(dòng)進(jìn)行，減少測(cè)試工作強(qiáng)度，提高了分析的準(zhǔn)確性，同時(shí)減少環(huán)境污染。


圖1本發(fā)明檢測(cè)儀系統(tǒng)組成示意圖。
圖2本發(fā)明檢測(cè)儀實(shí)施例內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3本發(fā)明檢測(cè)儀溫控裝置風(fēng)場(chǎng)調(diào)節(jié)圖。
圖4本發(fā)明檢測(cè)儀清洗裝置示意圖。
圖5本發(fā)明檢測(cè)儀定位機(jī)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
本實(shí)施例具體結(jié)構(gòu)如附圖2所示，圖2中，1是溫控裝置、2是加熱部件、3是芯片、4是風(fēng)扇、5是檢測(cè)頭、6是液體容器、7是檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、8是控制部件即計(jì)算機(jī)、9是計(jì)算機(jī)外設(shè)、10是機(jī)架。
溫控裝置具體結(jié)構(gòu)如附圖3所示，圖3中，11是溫控裝置的外殼，12是冷風(fēng)風(fēng)機(jī)，13是熱風(fēng)風(fēng)機(jī)、14是風(fēng)場(chǎng)調(diào)節(jié)器(該風(fēng)場(chǎng)調(diào)節(jié)器是由設(shè)置在加熱部件與芯片之間的若干個(gè)伸入風(fēng)道中的、且伸入長(zhǎng)度可調(diào)整的調(diào)節(jié)桿構(gòu)成)、15是置于芯片中的溫度傳感器、16也是溫度傳感器、17是冷風(fēng)風(fēng)機(jī)。
本實(shí)例清洗裝置結(jié)構(gòu)如附圖4所示，圖4中，18是氣源、19是清洗液、3是芯片、5是集液裝置、20是壓力表和21是氣路或氣道。
本實(shí)例中各可移動(dòng)裝置的傳動(dòng)、定位機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)如附圖5所示，圖5中，22是固定平臺(tái)，23是絲杠、24是限位開關(guān)(傳感器)、25是連接部件和26是驅(qū)動(dòng)部件。
本實(shí)施例由PCR空氣加熱恒溫裝置、PCR傳送裝置、PCR芯片檢測(cè)裝置、以及儀器自檢報(bào)警裝置、清洗裝置、計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備共同構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊的檢測(cè)儀。
溫控裝置包括有加熱熱源(220V,1000VA～1500VA)，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)，冷氣風(fēng)機(jī)，風(fēng)道，高靈敏度、小離散度的溫度傳感器，溫度控制的軟件等。溫控方式主要是傳感器15、16檢測(cè)溫區(qū)的溫度與設(shè)定的溫度比較，溫控軟件控制移相可控硅和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的通斷。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的通斷由開關(guān)電平控制，高電平為開，低電平為關(guān)。移相可控硅通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo)通角獲得。溫控的精度要求在PCR加熱后，空氣溫度控制在±0.2℃,PCR芯片內(nèi)部(標(biāo)記傳感器)溫度控制精度±0.1℃。溫控溫度場(chǎng)在整個(gè)溫度區(qū)溫差±0.2℃。另外，該溫控裝置還具有報(bào)警、自檢功能，能同時(shí)按照給定的溫控曲線進(jìn)行溫控。溫控的過(guò)程中，傳感器15、16檢測(cè)溫區(qū)的溫度然后按給定的溫控曲線控制加熱熱源2、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)12、13、17的動(dòng)作，以獲得精確的溫度控制。溫控軟件系統(tǒng)同時(shí)能進(jìn)行溫控時(shí)間、溫控方式、溫控使用者等日志的管理。使用者能自動(dòng)設(shè)定溫控的模式、溫控的曲線，同時(shí)使用者在溫控過(guò)程中可以適時(shí)監(jiān)控溫控的過(guò)程和中斷、暫停溫控過(guò)程及修改溫控曲線。溫控使用者只能對(duì)自己的溫控參數(shù)進(jìn)行修改，無(wú)權(quán)修改他人的參數(shù)和數(shù)據(jù)。
檢測(cè)裝置包括檢測(cè)頭，三維精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，分析系統(tǒng)，封閉黑箱等組成。檢測(cè)頭主要由CCD系統(tǒng)或熒光顯微鏡系統(tǒng)LM1組成，檢測(cè)頭5在三維精密平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)下對(duì)雜交后的信號(hào)進(jìn)行熒光檢測(cè)，同時(shí)給出分析的結(jié)果。三維精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)頭的三維空間運(yùn)動(dòng)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)精度要求x方向±0.1mm,y方向±0.05mm,z方向±0.01mm，同時(shí)重復(fù)定位精度，x方向±0.2mm,y方向±0.05mm,z方向±0.01mm。三維精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶有三個(gè)方向的位置傳感器和伺服電機(jī)，適時(shí)顯示檢測(cè)位置相對(duì)于設(shè)計(jì)原點(diǎn)的坐標(biāo)，傳感器的信號(hào)通過(guò)RS232與外部通信。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是將熒光顯微鏡的信號(hào)數(shù)字化，同時(shí)分析系統(tǒng)進(jìn)行分析；三維定位系統(tǒng)在軟件控制下能精確迅速地定位到需檢測(cè)的位置。在軟件運(yùn)行的過(guò)程中，能適時(shí)顯示檢測(cè)的位置和進(jìn)度，同時(shí)對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，并顯示和記錄檢測(cè)到的信號(hào)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)按需要的格式進(jìn)行記錄。
PCR芯片的傳送裝置由X、Y二維驅(qū)動(dòng)平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)構(gòu)成，X向驅(qū)動(dòng)平臺(tái)設(shè)置于機(jī)架上，Y向驅(qū)動(dòng)平臺(tái)則設(shè)置于X向驅(qū)動(dòng)平臺(tái)上，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與兩平臺(tái)連接，定位機(jī)構(gòu)包括X、Y兩個(gè)方向的限位開關(guān)，X向限位開關(guān)安裝在機(jī)架上，Y向限位開關(guān)安裝在X向平臺(tái)上。該傳送裝置其功能是將PCR芯片自動(dòng)地從機(jī)外運(yùn)送到PCR反應(yīng)區(qū)和檢測(cè)區(qū)，包括夾持機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)，同時(shí)在加熱溫控區(qū)芯片的溶液限制在有效的溫控區(qū)。該傳送裝置包括步進(jìn)電機(jī)和位置傳感器，位置傳感器給出到位信號(hào)后(開關(guān)量)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。在PCR芯片由機(jī)外到溫控區(qū)，自動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)完成對(duì)芯片的自動(dòng)密封。
PCR芯片清洗裝置，其功能是在PCR反應(yīng)完畢后，自動(dòng)進(jìn)行清洗工作。該裝置包括液壓泵和電磁控制閥、壓力傳感器?；蛘卟捎每諝?氣體)閥進(jìn)行控制，在接受到反應(yīng)完畢信息后，開啟清洗泵和電磁閥，對(duì)反應(yīng)區(qū)進(jìn)行清洗、回收。清洗控制軟件能設(shè)定清洗壓力和清洗時(shí)間，同時(shí)能進(jìn)行手動(dòng)的自動(dòng)工作的切換。在自動(dòng)工作狀態(tài)下，系統(tǒng)適時(shí)顯示各管道的壓力曲線和自動(dòng)調(diào)整清洗壓力和時(shí)間。并給出報(bào)警信號(hào)。電磁閥的控制由開關(guān)量控制，高電平為開，低電平為關(guān)。
儀器、自檢報(bào)警裝置，打開電源后，儀器自檢，各種傳送、定位控制、加熱、風(fēng)扇機(jī)是否正常，如不正確則報(bào)警。同時(shí)在工作過(guò)程中，各種控制參數(shù)越過(guò)閥值，或者各種定位位置不準(zhǔn)時(shí)，發(fā)生報(bào)警指令顯示。
PCR雜交過(guò)程為，當(dāng)PCR溫控結(jié)束后，在溫控區(qū)芯片停留一定時(shí)間，同時(shí)控制閥不停進(jìn)行通斷控制溶液在芯片管內(nèi)的震蕩，利于雜交的完成。
本實(shí)例通過(guò)專門編制的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)該檢測(cè)儀運(yùn)送、PCR溫控、清洗、檢測(cè)等過(guò)程的自動(dòng)控制，即按照設(shè)定的制備程序進(jìn)行運(yùn)送、PCR溫控、清洗、檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，其特征在于它由機(jī)殼、機(jī)架、檢測(cè)裝置、傳送裝置、溫控裝置、清洗裝置、計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備組成，檢測(cè)裝置、傳送裝置、溫控裝置、清洗裝置安裝在機(jī)架上，電纜把上述各裝置電控、傳感輸入輸出接口與計(jì)算機(jī)的輸入輸出接口相連接，機(jī)殼固定在機(jī)架上，芯片固定在傳送裝置上，清洗管道貌岸然與芯片的管道相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，其特征在于檢測(cè)裝置包括檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和檢測(cè)部件，檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架上，該機(jī)構(gòu)由包括X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)部件及相應(yīng)的定位機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，三維運(yùn)動(dòng)部件中的X向步進(jìn)電機(jī)與X向?qū)к壈惭b在垂直的機(jī)架上，X向滾珠絲杠通過(guò)固定在機(jī)架上的軸承支撐，X向步進(jìn)電機(jī)與X向滾珠絲杠相連Y向?qū)к壈惭b在X向平臺(tái)上，Y向滾珠絲杠通過(guò)固定在X向平臺(tái)上的Y向軸承支撐，Y向步進(jìn)電機(jī)與Y向滾珠絲杠相連；Z向步進(jìn)電機(jī)固定在Y向平臺(tái)上，同時(shí)，Z向?qū)к壒潭ㄔ赮向平臺(tái)上，X向絲桿帶動(dòng)X向平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，Y向絲桿帶動(dòng)Y向平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，Z向絲桿帶動(dòng)Z向平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，Z向滾珠絲桿通過(guò)固定在Y向軸承支撐；定位機(jī)構(gòu)包括X、Y、Z三個(gè)方向的限位開關(guān)，X向限位開關(guān)安裝在機(jī)架上，Y向限位開關(guān)安裝在X向平臺(tái)上，Z向限位開關(guān)安裝在Y向平臺(tái)上；檢測(cè)部件固定在檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的Z向平臺(tái)上，該檢測(cè)部件可以是CCD或光學(xué)顯微鏡或光纖檢測(cè)頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，其特征在于檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由Z方向運(yùn)動(dòng)部件及相應(yīng)的限位開關(guān)所構(gòu)成，Z方向運(yùn)動(dòng)部件通過(guò)絲桿或齒條與垂直的機(jī)架相連接，限位開關(guān)安裝在機(jī)架上，檢測(cè)部件固定在Z方向運(yùn)動(dòng)部件上，該檢測(cè)部件可以是CCD或光學(xué)顯微鏡或光纖檢測(cè)頭，被檢測(cè)芯片固定在傳送裝置上，實(shí)現(xiàn)三維傳動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，其特征在于傳送裝置由步進(jìn)電機(jī)、絲桿、導(dǎo)軌、X、Y二維驅(qū)動(dòng)平臺(tái)、定位機(jī)構(gòu)構(gòu)成，X向步進(jìn)電機(jī)和X向?qū)к壈惭b在機(jī)架上，X向滾珠絲桿通過(guò)固定在機(jī)架上的軸承與X向驅(qū)動(dòng)平臺(tái)相連，Y向步進(jìn)電機(jī)與Y向滾珠絲桿相連，芯片固定在Y向平臺(tái)上；定位機(jī)構(gòu)包括X、Y兩個(gè)方向的限位開關(guān)，X向限位開關(guān)安裝在機(jī)架上，Y向限位開關(guān)安裝在X向平臺(tái)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，其特征在于溫控裝置包括加熱部件，熱空氣風(fēng)扇，冷氣風(fēng)機(jī)，風(fēng)道，溫控傳感器，熱空氣風(fēng)扇和芯片分別位于加熱部件的兩側(cè)，冷風(fēng)風(fēng)機(jī)位于風(fēng)道兩端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，其特征在于所述的溫控裝置，在熱空氣風(fēng)扇、加熱部件與芯片之間設(shè)置若干個(gè)伸入風(fēng)道中，且長(zhǎng)度、角度可調(diào)整的調(diào)節(jié)桿。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，其特征在于清洗裝置包括有氣源、氣道、清洗液容器、壓力傳感器、電磁控制閥、集液容器，氣道連通氣源與清洗液容器，氣道還連通在清洗容器與被清洗芯片以及被清洗芯片與集液容器之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀，其特征在于計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有A/D卡，溫控硬件線路板，圖形卡、主板、多功能卡、D/A卡，計(jì)算機(jī)輸入輸出設(shè)備包括顯示器，鍵盤，鼠標(biāo)和打印機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種核酸擴(kuò)增基因芯片雜交檢測(cè)儀,它由機(jī)殼、機(jī)架、檢測(cè)裝置、傳送裝置、溫控裝置、清洗裝置、計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備組成,檢測(cè)裝置、傳送裝置、溫控裝置、清洗裝置安裝在機(jī)架上,電纜把上述各裝置電控、傳感輸入輸出接口與計(jì)算機(jī)的輸入輸出接口相連接,機(jī)殼固定在機(jī)架上,芯片固定在傳送裝置上,清洗管道貌岸然與芯片的管道相連。該檢測(cè)儀既可簡(jiǎn)化操作步驟,縮短PCR時(shí)間,提高效率,又可將反應(yīng)體系與外界進(jìn)行嚴(yán)密有效的隔離,PCR擴(kuò)增、探針雜交洗脫、熒光比色、檢測(cè)分析過(guò)程集于一體,不需進(jìn)行電泳分析,而是直接由CCD和微機(jī)分析并給出檢測(cè)結(jié)果。
文檔編號(hào)C12Q1/68GK1321890SQ00112248
公開日2001年11月14日 申請(qǐng)日期2000年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月30日
發(fā)明者趙雨杰, 朱紀(jì)軍, 劉全俊, 陸祖宏, 何農(nóng)躍 申請(qǐng)人:南京益來(lái)基因醫(yī)學(xué)有限公司