核糖核酸链式聚合扩增反应检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了核糖核酸链式聚合扩增反应检测装置，设置由超声波振动系统驱动的微液滴产生系统；微液滴产生系统上设置多个加样孔；超声波振动系统产生振荡，使微液滴产生系统中的PCR样品与油滴混合形成油包裹微液滴后进入聚合反应系统。采用上述技术方案，使微液滴的产生、聚合反应以及荧光数据的读取在一台设备上进行，避免了样本的丢失，方便、准确、快捷；能有效满足对DNA进行体外放大的温度梯度的要求，显著提高生物化学反应的速度，既节省时间、提高效率，又便于批量化、低成本生产；实现PCR扩增循环微流控生物荧光进行实时荧光信息反馈；更加自动化、微型化，缩短了系统工作周期；避免了样品信号采集的遗失。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于生物工程实验仪器设备的
，涉及属于PCR试剂的扩增、荧光测量检测技术，更具体地说，本技术涉及核糖核酸链式聚合扩增反应的数据处理一体化的检测装置。
技术介绍
PCR技术(DNAPolymeraseChainReaction：DNA聚合酶链式反应)是80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术，最早是Khorana于1971年提出这个设想。美国科学家KaryMullis等在1985年实现了这个设想，专利技术了具有划时代意义的PCR技术。应用该技术可以在一个试管内将所要研究的目的基因在数小时内扩增至十万乃至百万倍，便于肉眼能直接观察和判断。由于这种体外核酸扩增技术具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点，因此得到了生命科学界的普遍认可，KaryMullis也因此获得了1993年的诺贝尔化学奖。PCR是最常用的分子生物学手段之一。除去在基础科研的领域，PCR在医学临床诊断、生命科学、医学工程、遗传科学、农业选种育钟研发，以及刑事检定甄别中都是必不可少的，也是最权威可靠的技术。DNA聚合酶链式反应(PCR)：是通过热循环反应来扩增DNA的技术。热循环是指在固定的时间间隔内温度变化的循环。采用热稳定的DNA聚合酶，PCR可以用DNA的合成原料，脱氧核苷三磷酸合成大量的DNA拷贝。PCR反应包括三步：变性、退火和延伸。变性是PCR循环的第一步，它将DNA碱基之间的氢键打开来熔解DNA双链而产生单链DNA。退火则是将温度降到足够低，使寡聚核苷酸引物能够结合到DNA模板上。在延伸过程中，DNA聚合酶将合成新的双链DNA。经多次热循环后(每一循环扩增一倍)，微量的DNA将得以扩增到仪器检测的浓度。通常的PCR检测技术有两种：第一种是多循环聚合反应后，终产物(end-pointanalysis)由DNA电泳胶来检测定量。缺点是因受电泳技术灵敏度的限制，这种方法只是“半定量”。第二种方法是：利用荧光标记的探针(fluorescentprobes)，实时监测聚合反应在每一循环的产量变化。起始要扩增模板的数量可由cyclethreshold(Ct)值来推算得出。Ct值就是当荧光值明显高于背景本底时的循环数。目前市场上销售的real-timePCR试剂主要是基于荧光探针的TaqMan和基于SYBRGreen染料嵌合来测DNA双链总量的两种技术。该方法的局限在于：1、需要外源标准样品或者内源基因来标准化以绘定标准曲线。2、非特异反应引起的扩增将影响Ct值的可信度。研究人员发现以下三因子与聚合反应成功与否有相关性：1、样品的有限稀释度；2、终产物总量；3、产物量与起始DNA浓度的帕松分布(Poissondistribution)关系。通过调控和测量上述因子就可以推算出起始DNA的样本浓度。
技术实现思路
本技术提供一种核糖核酸链式聚合扩增反应的数据处理一体化检测装置，其目的是实现其检测方法的更加方便、快捷和准确。为了实现上述目的，本技术采取的技术方案为：本技术的核糖核酸链式聚合扩增反应检测装置，包括聚合反应系统，所述的检测装置设置微液滴产生系统，所述的微液滴产生系统由超声波振动系统驱动；所述的微液滴产生系统上设置多个加样孔；所述的超声波振动系统产生振荡，使所述的微液滴产生系统中的PR样品与油滴混合形成油包裹微液滴后进入所述的聚合反应系统。所有所述的加样孔的规格一致，且每个所述的加样孔均设有油库、样品库和微液滴库。所述的油库、样品库和微液滴库均为圆筒形，三者之间通过管道连接。所述的检测装置设置智能温控系统；所述的智能温控系统对所述的聚合反应系统的温度进行实时控制。所述的智能温控系统包括温度采集器、温度传感器、单片机、多路模拟开关、A/D转换器、D/A转换器和显示器。所述的温度采集器、温度传感器集成为一个芯片固定装置；所述的单片机通过信号线路与A/D转换器、D/A转换器和显示器连接；所述的A/D转换器与多路模拟开关通过信号线路连接；所述的D/A转换器与驱动电路通过信号线路连接；所述的多路模拟开关和驱动电路均与芯片固定装置连接。所述的检测装置设置激光发射系统；所述的激光发射系统包含激光光源以及激发光整形器；所述的激发光整形器使得从所述的激光光源发出的线光源经所述的激发光整形器整形后呈现一个面光源，对所述的聚合反应系统的PR样品进行照射。所述的检测装置设置荧光探测采集系统；所述的荧光探测采集系统包含和微液滴产生系统相同孔数的探测器；所述的探测器探测方向与所述的聚合反应系统的微通道一一对应。所述的检测装置设置信号分析系统，所述的荧光探测采集系统探测采集到的荧光信号传送给所述的信号分析系统所述的荧光探测采集系统包含光学透镜、滤光片以及光电转换器。所述的检测装置设置废液排出系统；所述的废液排出系统为管状，将反应结束后的所有废液排除至废液盒。所述的聚合反应系统包括微通道列、加热丝；所述的加热丝分别置于不同微通道列的底部；所述的聚合反应系统按设定时间控制在不同的温度区间进行PR扩增。为了实现与上述技术方案相同的专利技术目的，本技术还提供了以上所述的核糖核酸链式聚合扩增反应的数据处理一体化检测装置的检测方法，其技术方案是：将油滴和PR样本加入微液滴产生系统，开启超声波振动系统，微液滴产生系统开始振动，使油滴和PR样本形成油包裹液滴并进入聚合反应系统；然后开启智能温控系统，智能温控系统使聚合反应系统的温度按设定时间控制在不同的温区进行PR扩增；同时开启激光发射系统和荧光探测采集系统，由信号分析系统进行实时数据读取和分析；实验结束后，开启聚合反应的阀门，使废液从废液排出系统流出，进入废液盒。本技术采用上述技术方案，使微液滴的产生、聚合反应以及荧光数据的读取在一台设备上进行，避免了样本的丢失，方便、准确、快捷；温控装置可以对三个温区进行独立设置，控制和实时显示，能有效满足对DNA进行体外放大的温度梯度的要求；易于快速实现PCR扩增，显著提高生物化学反应的速度，既节省时间、提高了效率，又便于批量化、低成本生产；实现PCR扩增循环微流控生物荧光进行实时荧光信息反馈；减少了外围设备，更加自动化、微型化，缩短了系统工作周期；避免了样品信号采集的遗失。附图说明附图内容及图中标记简要说明如下：图1为本技术的微液滴流动型高通量核糖核酸链式聚合扩增反应的数据处理一体化检测装置的结构示意图；图2为图1中的加样孔示意图；图3为图1中的微通道列示意图；图4为图1中的激发光整形器示意图；图5为图1中的激光光源示意图；图6是本技术中的智能温控系统的结构示意图。图中的标记为：A、微液滴产生系统，B、超声波振动系统，C、聚合反应系统，D、智能温控系统，E、激光发射系统，F、荧光探测采集系统，G、阀门，H、废液排出系统，L、信号分析系统，M、废液盒，a、加样孔，b、微通道列，c、激发光整形器，d、激光光源，1、油库，2、样品库，3、微液滴库，4、微管道，5、短焦距透镜，6、长焦距透镜，7、激光电源，8、激光器，9、光纤耦合器。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如前所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核糖核酸链式聚合扩增反应检测装置，包括聚合反应系统(C)，其特征在于：所述的检测装置设置微液滴产生系统(A)，所述的微液滴产生系统(A)由超声波振动系统(B)驱动；所述的微液滴产生系统(A)上设置多个加样孔(a)；所述的超声波振动系统(B)产生振荡，使所述的微液滴产生系统(A)中的PCR样品与油滴混合形成油包裹微液滴后进入所述的聚合反应系统(C)。

【技术特征摘要】
2016.04.08 CN 20162028975901.一种核糖核酸链式聚合扩增反应检测装置，包括聚合反应系统(C)，其特征在于：所述的检测装置设置微液滴产生系统(A)，所述的微液滴产生系统(A)由超声波振动系统(B)驱动；所述的微液滴产生系统(A)上设置多个加样孔(a)；所述的超声波振动系统(B)产生振荡，使所述的微液滴产生系统(A)中的PCR样品与油滴混合形成油包裹微液滴后进入所述的聚合反应系统(C)。2.按照权利要求1所述的核糖核酸链式聚合扩增反应检测装置，其特征在于：每个所述的加样孔(a)均设有油库(1)、样品库(2)和微液滴库(3)；所述的油库(1)、样品库(2)和微液滴库(3)均为圆筒形，三者之间通过管道连接。3.按照权利要求1所述的核糖核酸链式聚合扩增反应检测装置，其特征在于：所述的检测装置设置智能温控系统(D)；所述的智能温控系统(D)对所述的聚合反应系统(C)的温度进行实时控制。4.按照权利要求3所述的核糖核酸链式聚合扩增反应检测装置，其特征在于：所述的智能温控系统(D)包括温度采集器、温度传感器、单片机、多路模拟开关、A/D转换器、D/A转换器和显示器；所述的温度采集器、温度传感器集成为一个芯片固定装置；所述的单片机通过信号线路与A/D转换器、D/A转换器和显示器连接；所述的A/D转换器与多路模拟开关通过信号线路连接；所述的D/A转换器与驱动电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，王伟东，
申请(专利权)人：周辉，
类型：新型
国别省市：安徽;34