專利名稱：基于封閉反應(yīng)器的dna片段擴增和定量檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分子 生物學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廣泛應(yīng)用于醫(yī)院臨床、檢驗防疫、科研教學(xué)、農(nóng)林生化、刑偵等領(lǐng)域的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction, PCR),簡稱PCR技術(shù),是一種體外擴增特異DNA片段的技術(shù)，其工作原理是以擬擴增的DNA分子為模板，以一對分別與模板互補的寡核苷酸片段為引物，在DNA聚合酶的作用下，按照半保留復(fù)制的機制沿著模板鏈延伸直至完成新的DNA合成。這一過程的不斷重復(fù)，可以使得DNA的合成量呈現(xiàn)指數(shù)增長，短時間內(nèi)可達數(shù)百萬倍。聚合酶鏈反應(yīng)裝置(又稱PCR儀、基因擴增儀、聚合酶鏈反應(yīng)分析儀)是利用聚合酶鏈反應(yīng)原理，使反應(yīng)物在指定的變性溫度、復(fù)性溫度和延伸溫度之間自動循環(huán)的儀器。目前主流聚合酶鏈反應(yīng)裝置包括自上而下依次裝配的可插放若干試管的變溫金屬模塊，半導(dǎo)體制冷器，散熱器件和風(fēng)機。采用半導(dǎo)體制冷器控溫，是為了使變溫金屬模塊的溫度按程序升溫和降溫，從而使放置于金屬模塊試管內(nèi)的反應(yīng)物按聚合酶鏈反應(yīng)所需溫度循環(huán)變化。Real-time PCR (又稱實時熒光定量PCR檢測系統(tǒng)、核酸擴增實時定量檢測系統(tǒng)) 是在聚合酶鏈反應(yīng)基礎(chǔ)上增加熒光檢測和分析功能的裝置。此技術(shù)采用對DNA片段進行熒光標記的方法，跟蹤顯示DNA片段數(shù)量及其變化過程，并與已知DNA片段標準品對比，依據(jù)熒光信號變化特性可以迅速確定未知樣品原始DNA片段的數(shù)量。從而為診斷疾病或分子生物學(xué)研究提供準確、定量的參考。Real-time PCR通過使用不同波長的激發(fā)光照射試管，當試管中的試劑被激發(fā)出熒光時，光學(xué)傳感器(PMT、PD、CCD等)采集到熒光強度信號并及時傳送到計算機進行實時數(shù)據(jù)顯示和分析。目前主流Real-time PCR的工作模式有
(a)頂部檢測模式大多數(shù)系統(tǒng)都采用此模式，其特征是變溫金屬模塊底部是封閉的， 激發(fā)光源都位于模塊上方，光學(xué)檢測器件也位于模塊上方，一般通過透鏡聚焦或以掃描方式采集數(shù)據(jù)。此模式下，可以使用通用的半導(dǎo)體制冷器、散熱器。但缺點是由于塑料試管上側(cè)環(huán)境溫度偏冷，常有蒸發(fā)和結(jié)露水汽停留和滴落，造成熒光信號突變和檢測重復(fù)性變差。同時從頂部檢測時，距離較遠，造成激發(fā)光變?nèi)鹾托盘栕內(nèi)酢?b)底部檢測模式此模式國內(nèi)有多家企業(yè)采用。其特征是變溫金屬模塊底部是帶有小孔，采用LED光源，利用光纖或二向分色鏡傳遞到試管底部，同時將試劑熒光向下經(jīng)濾光片等光學(xué)零件直接或用光纖傳導(dǎo)到光學(xué)傳感器進行檢測。此模式下，孔中基本沒有積灰問題，試管液體蒸發(fā)對檢測幾乎沒有影響，但也會造成熒光信號中含有強烈的激發(fā)光背景成份，會造成多波長試劑檢測時串擾(cross-talk)無法準確修正。另外，光學(xué)元件傳導(dǎo)路徑較長，中間損耗極大，使得光傳感器利用效率較低，并導(dǎo)致背景和噪聲較大。
(C)側(cè)面檢測模式個別系統(tǒng)采用此模式，其特征是變溫金屬模塊底部是封閉的， 激發(fā)光源從頂部入射或與熒光信號共用光纖，熒光信號通過模塊孔側(cè)面引出的光纖導(dǎo)光束來傳導(dǎo)。此模式下，塑料試管的影響可以降低，但光纖位于模塊側(cè)壁易被殘留物污染、磨損、 斷裂，且難以清潔，使用受限且壽命縮短。此模式下信號相對較弱，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。并且光纖埋設(shè)和維修十分困難。
目前Real-time PCR反應(yīng)所用的耗材，其基本特征是一種帶錐底和蓋的塑料PP試管，標稱為O. 2ml。由于材料和形狀結(jié)構(gòu)的限制，其熱傳導(dǎo)較差，液體達到所需溫度的平衡時間較長；并且其所作為載放的工作介質(zhì)模塊通常為金屬材料，溫度均勻性和升降溫速率的要求成為一對矛盾。Real-time PCR通常選用半導(dǎo)體制冷器件(帕爾貼器件)作為溫度控制的主要元件，工作時需要變換目標溫度，其升降溫變化過程時間約占總實驗時間的30-75%。
由于擴增實驗總時間需要1-2小時，因反應(yīng)體系中的DNA聚合酶具有高溫下快速降解的特性，使得傳統(tǒng)PCR實驗對于低濃度DNA片段(IO-2拷貝數(shù)以下)的實驗效果不佳，其 Ct值檢測變異系數(shù)通常為CV=L 5以上，在臨床上對于早期疾病診斷存在不利影響?？陀^上，耗材的因素已影響到PCR技術(shù)在臨床和科研上的進一步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保、操作方便、檢測靈敏度高的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)。所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于包括擴增單元，所述的擴增單元內(nèi)配合設(shè)置一組封閉反應(yīng)器，所述的封閉反應(yīng)器一側(cè)配合設(shè)置激發(fā)光裝置和熒光檢測裝置，所述的擴增單元底部配合設(shè)置給封閉反應(yīng)器提供動力的傳動裝置， 所述的傳動裝置與電機連接，所述的擴增單元內(nèi)配合設(shè)置兩個或兩個以上獨立不同溫度的定溫恒溫區(qū)域。所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的封閉反應(yīng)器為一次性耗材反應(yīng)器，包括透明導(dǎo)熱管及分別配合設(shè)置在透明導(dǎo)熱管兩端的試劑進樣口和定量取樣按鈕，所述的試劑進樣口與蠕動氣囊連接，試劑進樣口、透明導(dǎo)熱管、定量取樣按鈕與蠕動氣囊為密封體，構(gòu)成封閉反應(yīng)器，試劑進樣口內(nèi)用于吸取放置待測樣品，所述的定量取樣按鈕上配合設(shè)有氣囊，所述的蠕動氣囊上帶有防試劑進樣口松脫的維持機構(gòu)。所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的擴增單元配合設(shè)置兩個或兩個以上不同溫度的定溫恒溫控制區(qū)域。以四個區(qū)域為例，分別為定溫恒溫控制區(qū)域I、定溫恒溫控制區(qū)域II、定溫恒溫控制區(qū)域III和定溫恒溫控制區(qū)域IV。所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的激發(fā)光裝置包括依次設(shè)置的光源、濾光片及透鏡。所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的熒光檢測裝置包括依次設(shè)置的濾光片、透鏡或光學(xué)收集器、檢測傳感器及濾波器。所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的透明導(dǎo)熱管為薄壁毛細管狀結(jié)構(gòu)，為薄壁透明導(dǎo)熱柔性彎管或薄壁透明導(dǎo)熱直管。所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的定溫恒溫區(qū)域內(nèi)設(shè)有工作介質(zhì)，所述的工作介質(zhì)為金屬、導(dǎo)熱流體、液體或空氣中的任意一種， 每個定溫恒溫區(qū)域的工作介質(zhì)由加熱膜、加熱絲或半導(dǎo)體制冷器進行控溫。
所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的擴增單元為長方體形結(jié)構(gòu)或圓錐形轉(zhuǎn)臺形結(jié)構(gòu)，其外圍配合設(shè)置用于區(qū)域溫度隔離的隔熱材料。所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的定溫恒溫區(qū)域內(nèi)配合設(shè)置由電機驅(qū)動的往復(fù)式蠕動，通過蠕動使透明導(dǎo)熱管內(nèi)的待測樣品得到充分混勻和反應(yīng)。蠕動頻率和幅度應(yīng)保證不引起DNA鏈的脫落。所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的激發(fā)光裝置和熒光檢測裝置配合設(shè)置透明導(dǎo)熱管一側(cè)，并緊貼的透明導(dǎo)熱管，激發(fā)光裝置光路和熒光檢測裝置的光路之間形成30° -150°的夾角。通過采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下
1)本發(fā)明的封閉反應(yīng)器，是一次性使用的耗材，無需使用昂貴的移液槍和TIP頭耗材， 而且為封閉式，有效實現(xiàn)了試樣的吸取、封閉和受控移動，直至整體封閉廢棄，完全避免了移液槍反復(fù)使用造成的潛在污染風(fēng)險，而且使用方便，提高了檢測的準確性；
2)本發(fā)明的封閉反應(yīng)器的中部采用光學(xué)透明的可彎曲柔性導(dǎo)熱塑膠高分子材料管，以便留出熒光檢測所需的窗口，通常制作成毛細管狀，采用薄壁結(jié)構(gòu)，以增大樣品與外部溫度環(huán)境的熱接觸面積，縮短熱平衡時間，完全無需使用熱蓋，大大簡化了 DNA片段擴增裝置的設(shè)計，消除了反應(yīng)過程中蒸汽冷凝所造成的熒光信號波動；
3)本發(fā)明的封閉反應(yīng)器的頭部是較硬的進樣口，其材料可以為金屬針頭、導(dǎo)熱塑膠或?qū)岵ＡР牧希敶唐?、插入一次性使用的蠕動氣囊時，構(gòu)成一個完整的封閉反應(yīng)器，蠕動氣囊上帶有防進樣口松脫的維持機構(gòu)，提高整個反應(yīng)器的穩(wěn)定性和密封性；
4)本發(fā)明的擴增單元中設(shè)立兩個或兩個以上獨立的定溫恒溫控制區(qū)域，當取樣器采取緊貼接觸措施后，大大增加了有效熱接觸面積和熱傳導(dǎo)效率，同時封閉反應(yīng)器透明管既細又長，熱負載小，試劑樣品的熱滯后效應(yīng)也大大減小，可滿足PCR擴增所需的溫度循環(huán)反應(yīng)條件，避免了通常情況下模塊變溫的升降溫過程，能有效加快反應(yīng)過程，大大節(jié)省實驗時間，提聞了檢測分析效率；
5)本發(fā)明在定溫恒溫控制區(qū)域采用由電機驅(qū)動的往復(fù)式蠕動攪拌裝置，使得試樣在同一溫度區(qū)域內(nèi)來回移動，使得試樣得到充分混勻，也能進一步克服了溫度場不均勻問題。6)本發(fā)明在DNA片段擴增裝置基礎(chǔ)上可形成定量檢測系統(tǒng)，在所需恒溫區(qū)域設(shè)有激發(fā)光裝置和熒光檢測裝置，利用封閉反應(yīng)器的透明窗口進行高效熒光激發(fā)和熒光接收， 由于光學(xué)裝置能最大程度接近樣品，其過程損耗最小，激發(fā)的能量利用率大大提高并且熒光接收的信號強度損失降到最低，實現(xiàn)高靈敏度檢測，有利于低濃度檢測，激發(fā)光裝置和熒光檢測裝置在空間上形成一定法線夾角，通常取30° -150°時可以有效降低信號中的光源背景，從而獲得一般系統(tǒng)中無法得到的強信號和低背景；
7)本發(fā)明的擴增單元內(nèi)溫度分區(qū)恒定控制，只需通過擠壓封閉反應(yīng)器的蠕動氣囊，通過推動試樣移動實現(xiàn)變溫，完全消除了變溫金屬模塊升降溫所需的時間，實驗過程總時間縮短至少30min以上，有利于保持DNA酶的活性，使得低濃度樣品的檢測更為準確可靠，檢測靈敏度提高；同時大大提高了工作效率和儀器可利用率，由于溫度系統(tǒng)恒定，大大提高了實驗的可再現(xiàn)性，而且對于常用的PCR試劑所需的常用工作溫度是55、72、95°C附近，都在室溫以上，無需使用半導(dǎo)體制冷器，從而降低了控制電路的成本，降低了系統(tǒng)電源功率，使得系統(tǒng)應(yīng)用更為可靠；
8)本發(fā)明實現(xiàn)了近距離光學(xué)檢測，最大程度提高了激發(fā)光強度，也使得最大程度獲得有效的熒光信號成為可能，由于試樣是在毛細管中推進，流過檢測器的波形接近梯形，其平穩(wěn)的信號頂部有利于數(shù)據(jù)采集和處理；同時樣本的體積差異對檢測的影響也大大降低。9)利用本發(fā)明的原理和裝置平臺，可以方便地實現(xiàn)多通道試劑的并行PCR反應(yīng)和多波長熒光檢測，并且稍加變化，可以實現(xiàn)試劑熔解度檢測。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的封閉反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明的封閉反應(yīng)器另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖5為基于本發(fā)明封閉反應(yīng)器的Real-time PCR儀的激發(fā)裝置與熒光檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明圖5的俯視圖結(jié)構(gòu)不意圖。圖中1-封閉反應(yīng)器，101-定量取樣按鈕，102-透明導(dǎo)熱管，103-試劑進樣口， 104-蠕動氣囊，2-擴增單元，3-定溫恒溫控制區(qū)域I，4_定溫恒溫控制區(qū)域II，5-定溫恒溫控制區(qū)域III，6-定溫恒溫控制區(qū)域IV，7-電機，8-傳動裝置，9-待測樣品，10-激發(fā)光裝置，
11-熒光檢測裝置，12-圓錐形轉(zhuǎn)臺。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此。如圖1-6所示，基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，包括箱形結(jié)構(gòu)或圓錐形轉(zhuǎn)臺形結(jié)構(gòu)的擴增單元2，所述的擴增單元2內(nèi)配合設(shè)置一組封閉反應(yīng)器1，所述的封閉反應(yīng)器I 一側(cè)配合設(shè)置激發(fā)光裝置10和熒光檢測裝置11，所述的擴增單元2底部配合設(shè)置給封閉反應(yīng)器I提供動力的傳動裝置8與電機7連接，所述的擴增單元2內(nèi)配合設(shè)置兩個或兩個以上獨立不同溫度的定溫恒溫區(qū)域，本發(fā)明的實施例中擴增單元2配合設(shè)置四個不同溫度的定溫恒溫控制區(qū)域，分別為定溫恒溫控制區(qū)域I 3、定溫恒溫控制區(qū)域II 4、定溫恒溫控制區(qū)域III 5和定溫恒溫控制區(qū)域IV 6，每個區(qū)域的溫度不同，每個定溫恒溫區(qū)域內(nèi)設(shè)有工作介質(zhì)，工作介質(zhì)為金屬、導(dǎo)熱流體、液體或空氣或其他類似的物質(zhì)，每個定溫恒溫區(qū)域的工作介質(zhì)由加熱膜、加熱絲或半導(dǎo)體制冷器進行控溫，本發(fā)明為了使透明導(dǎo)熱管102 內(nèi)的待測樣品9得到充分混勻和反應(yīng)，在定溫恒溫區(qū)域上配合設(shè)置由電機驅(qū)動的往復(fù)式蠕動裝置。圖2所示是一種更實用的多樣品檢測的拓撲形式的截面圖，采用了圓錐形轉(zhuǎn)臺12 結(jié)構(gòu)。封閉反應(yīng)器I置放于圓錐形轉(zhuǎn)臺12的臺表面凹槽中，可按放射狀排列，形成多樣品同時實驗，實際系統(tǒng)還帶有外圈的保溫和夾持機構(gòu)，區(qū)域隔離的保溫腔用于保溫，上下分層的多個恒溫區(qū)域及由電機7上下擠壓協(xié)助試劑樣品完成PCR擴增過程，而電機7帶動的旋轉(zhuǎn)更方便于光學(xué)檢測，檢測時激發(fā)光裝置10和熒光檢測裝置11可以不動，直接通過旋轉(zhuǎn)圓錐形轉(zhuǎn)臺12，依次檢測每個封閉反應(yīng)器和不同區(qū)域的待測樣品9，而且這樣的結(jié)構(gòu)可以使待測樣品9得到一定程度的可程序控制的離心式拋甩和攪拌作用，充分保證樣品中的PCR擴增高效率反應(yīng)。
如圖3和圖4所示，封閉反應(yīng)器I為一次性耗材反應(yīng)器，包括透明導(dǎo)熱管102及分別配合設(shè)置在透明導(dǎo)熱管102兩端的試劑進樣口 103和定量取樣按鈕101，所述的試劑進樣口 103與蠕動氣囊104連接，試劑進樣口 103、透明導(dǎo)熱管102、定量取樣按鈕101與蠕動氣囊104為密封體，構(gòu)成封閉反應(yīng)器，試劑進樣口 103內(nèi)用于放置待測樣品9，所述的定量取樣按鈕101上配合設(shè)有氣囊，所述的蠕動氣囊104上帶有防試劑進樣口 103拔出的維持機構(gòu)，所述的透明導(dǎo)熱管102為薄壁毛細管狀結(jié)構(gòu)，為薄壁透明導(dǎo)熱柔性彎管(見圖4)或薄壁透明導(dǎo)熱直管(見圖3)。如圖5和圖6所示，所述的激發(fā)光裝置10包括依次設(shè)置的光源、濾光片及透鏡，熒光檢測裝置11包括依次設(shè)置的濾光片、透鏡或光學(xué)收集器、檢測傳感器及濾波器，激發(fā)光裝置10和熒光檢測裝置11配合設(shè)置在透明導(dǎo)熱管102周圍，并緊貼的透明導(dǎo)熱管102，激發(fā)光裝置10光路和熒光檢測裝置11的光路之間形成30° -150°的夾角。如圖1-6所示，本發(fā)明的使用過程為
1)捏帶氣囊的定量取樣按鈕101，將待測樣品9從試劑進樣口103吸入，提取待測樣品9后，迅速將試劑進樣口 103刺穿連通蠕動氣囊104組成封閉反應(yīng)器I，待測，實驗完成后，封閉反應(yīng)I器作為一次性使用的耗材可以整體取出廢棄，其一直保持封閉狀態(tài)，不影響后續(xù)實驗；
2)擴增單元的使用，將擴增單元2的定溫恒溫控制區(qū)域I3、定溫恒溫控制區(qū)域II 4、定溫恒溫控制區(qū)域III 5和定溫恒溫控制區(qū)域IV 6加熱至設(shè)置溫度，再將步驟I)中的封閉反應(yīng)器I置入擴增單元2內(nèi)，通過適當?shù)膴A緊裝置與每個恒溫區(qū)域保持良好的熱接觸，封閉反應(yīng)器I的蠕動氣囊104與傳動裝置8觸接，根據(jù)實際需要，使待測樣品9進入指定的定溫恒溫控制區(qū)域，開啟電機7，控制傳動裝置8的力度，擠壓蠕動氣囊104，使待測樣品9上移，當移至指定位置中，關(guān)閉電機7，由于定溫恒溫控制區(qū)域的溫度是穩(wěn)定的，所以待測樣品9進入該區(qū)域后，不需要加熱很長時間，即可進行測量，縮短了實驗的時間，開啟激發(fā)光裝置10和熒光檢測裝置11，通過封閉反應(yīng)器I的透明導(dǎo)熱管102的透明窗口進行檢測。通過電機7及其傳動裝置8同步給多個蠕動氣囊104施加壓力，按所需程序調(diào)控，使得所有樣本在同等反應(yīng)環(huán)境和過程下完成聚合酶鏈反應(yīng)擴增實驗，保證實驗結(jié)果的可對比性和可靠性。本發(fā)明通過溫度分區(qū)恒定控制，只需通過試樣移動實現(xiàn)變溫，完全消除了變溫金屬模塊升降溫所需的時間，實驗總時間縮短至少30min以上，有利于保持DNA酶的活性，使得低濃度樣品的檢測更為準確可靠，檢測靈敏度提高；同時大大提高了工作效率和儀器可利用率。由于溫度系統(tǒng)恒定，大大提高了實驗的可再現(xiàn)性。對于常用的PCR試劑所需的常用工作溫度是55°C、72°C、95°C附近，都在室溫以上，無需使用半導(dǎo)體制冷器，從而降低了控制電路的成本，降低了系統(tǒng)電源功率，使得系統(tǒng)應(yīng)用更為可靠。如圖3的直形的透明導(dǎo)熱管102，可以一排間隔放在擴增單元2內(nèi)，由設(shè)置在透明導(dǎo)熱管102 —側(cè)的激發(fā)光裝置10和熒光檢測裝置11進行測量，激發(fā)光裝置10和熒光檢測裝置11可以移動，根據(jù)需要移至需要測量的待測樣品9所在的區(qū)域；如圖4明導(dǎo)熱管102 為薄壁透明導(dǎo)熱柔性彎管，它可以是單圈或多圈盤旋方式或直通方式布置于定溫恒溫區(qū)域內(nèi)，通過擠壓蠕動氣囊104，使得封閉反應(yīng)器I中的待測樣品9因氣壓差產(chǎn)生移動，在程序控制下完成樣品在不同恒溫區(qū)內(nèi)的移動和檢測。以上裝置，可以包含一個或一個以上恒溫區(qū)域，一個或一個以上封閉反應(yīng)器I (樣本)，一個或一個以上光學(xué)檢測通道，并且可以是組合或拓撲形式，也可以是簡化形式。圖5和圖6所示的激發(fā)光裝置10和熒光檢測裝置11，緊貼封閉反應(yīng)器I的透明導(dǎo)熱直管或透明導(dǎo)熱柔性彎管，兩者的光路在空間上形成一定法線夾角，通常取30°-150° 時可以有效降低信號中的光源背景，從而獲得一般系統(tǒng)中無法得到的強信號和低背景，光學(xué)裝置中集成必要的特定光源選擇、特定濾光片選擇、特定透鏡選擇，并具有傳導(dǎo)、聚焦、準直、消反等功能，并能根據(jù)需要配置成可移動掃描或攝像的工作模式，實現(xiàn)了近距離光學(xué)檢測，最大程度提高了激發(fā)光強度，也使得最大程度獲得有效的熒光信號成為可能。由于試樣是在毛細管中推進，流過檢測器的波形接近梯形，其平穩(wěn)的信號頂部有利于數(shù)據(jù)采集和處理；同時樣本的體積差異對檢測的影響也大大降低。本發(fā)明通過上述技術(shù)，實現(xiàn)提高試劑樣品的熱響應(yīng)，加快聚合酶鏈反應(yīng)過程，大幅縮短實驗時間；減少DNA酶的降解，提高樣本擴增靈敏度、準確性、再現(xiàn)性，擴展試劑檢測線性范圍；減少實驗中的污染風(fēng)險；縮短光程，提高光學(xué)檢測的靈敏度和低背景；實現(xiàn)低成本的多樣品多通道檢測需要。因此，利用本發(fā)明的原理和裝置平臺，可以方便地實現(xiàn)多通道試劑的并行PCR反應(yīng)和多波長熒光檢測，并且稍加變化，可以實現(xiàn)試劑熔解度檢測。
權(quán)利要求
1.基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于包括擴增單元(2)，所述的擴增單元(2)內(nèi)配合設(shè)置一組封閉反應(yīng)器(1)，所述的封閉反應(yīng)器(I) 一側(cè)配合設(shè)置激發(fā)光裝置(10)和熒光檢測裝置(11)，所述的擴增單元(2)底部配合設(shè)置給封閉反應(yīng)器(I)提供動力的傳動裝置(8 )與電機(7 )連接，所述的擴增單元(2 )內(nèi)配合設(shè)置兩個或兩個以上獨立不同溫度的定溫恒溫區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的封閉反應(yīng)器(I)為一次性耗材反應(yīng)器，包括透明導(dǎo)熱管(102)及分別配合設(shè)置在透明導(dǎo)熱管(102)兩端的試劑進樣口( 103)和定量取樣按鈕(101 )，所述的試劑進樣口(103)與蠕動氣囊(104)連接，試劑進樣口( 103)、透明導(dǎo)熱管(102)、定量取樣按鈕(101)與蠕動氣囊(104)為密封體，構(gòu)成封閉反應(yīng)器，試劑進樣口( 103)內(nèi)用于吸取放置待測樣品(9)，所述的定量取樣按鈕(101)上配合設(shè)有氣囊，所述的蠕動氣囊(104)上帶有防試劑進樣口(103)拔出的維持機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的擴增單元(2)配合設(shè)置兩個或兩個以上不同溫度的定溫恒溫控制區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的激發(fā)光裝置(10)包括依次設(shè)置的光源、濾光片及透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的熒光檢測裝置(11)包括依次設(shè)置的濾光片、透鏡或光學(xué)收集器、檢測傳感器及濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的透明導(dǎo)熱管(102)為薄壁毛細管狀結(jié)構(gòu)，為薄壁透明導(dǎo)熱柔性彎管或薄壁透明導(dǎo)熱直管。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的定溫恒溫區(qū)域內(nèi)設(shè)有工作介質(zhì)，所述的保溫介質(zhì)為金屬、導(dǎo)熱流體、液體或空氣中的任意一種，每個定溫恒溫區(qū)域的工作介質(zhì)由加熱膜、加熱絲或半導(dǎo)體制冷器進行控溫，每個定溫恒溫區(qū)域之間采用隔熱材料隔離或通過空氣間隙實現(xiàn)隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的擴增單元(2)為長方體形結(jié)構(gòu)或圓錐形轉(zhuǎn)臺形結(jié)構(gòu)，其外圍配合設(shè)置恒溫腔。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的定溫恒溫區(qū)域配合設(shè)置由電機驅(qū)動的往復(fù)式蠕動裝置，通過震動使透明導(dǎo)熱管(102)內(nèi)的待測樣品(9)得到充分混勻和反應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的激發(fā)光裝置(10 )和熒光檢測裝置(11)配合設(shè)置透明導(dǎo)熱管(102 ) —側(cè)，并緊貼的透明導(dǎo)熱管(102)，激發(fā)光裝置(10)光路和熒光檢測裝置(11)的光路之間形成30° -150°的夾角。
全文摘要
基于封閉反應(yīng)器的DNA片段擴增和定量檢測系統(tǒng)，屬于分子生物學(xué)檢測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。它包括擴增單元，擴增單元內(nèi)配合設(shè)置一組封閉反應(yīng)器，封閉反應(yīng)器一側(cè)配合設(shè)置激發(fā)光裝置和熒光檢測裝置，擴增單元底部配合設(shè)置給封閉反應(yīng)器提供動力的傳動裝置，傳動裝置與電機連接，擴增單元內(nèi)配合設(shè)置兩個或兩個以上獨立不同溫度的定溫恒溫區(qū)域。本發(fā)明通過上述技術(shù)，實現(xiàn)提高試劑樣品的熱響應(yīng)，加快聚合酶鏈反應(yīng)過程，大幅縮短實驗時間；減少DNA酶的降解，提高樣本擴增靈敏度、準確性、再現(xiàn)性，擴展試劑檢測線性范圍；減少實驗中的污染風(fēng)險；縮短光程，提高光學(xué)檢測的靈敏度和低背景；實現(xiàn)低成本的多樣品多通道檢測需要。
文檔編號C12M1/34GK102618439SQ201210050898
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者劉志華, 胡惠平 申請人:胡惠平