一种实时荧光定量PCR仪制造技术

本发明专利技术的实时荧光定量PCR仪由基本PCR部件、荧光检测部件和上位机等组成。PCR部分是该仪器的基础，包括加热模块、热盖部件和温度调节模块，通过温度调节模块的补偿加热具有精确控温、快速升降温、温度场均一等PCR仪的基本要求，保证PCR过程的顺利完成。荧光检测部件包括激发光系统和检测系统。上位机包括数据采集和系统分析软件，主要负责从下位机采集数据，形成实时图形，并进行数据处理和图形分析，得到目标DNA片段的含量和其它检测报告信息等。

Real time fluorescent quantitative PCR instrument

The real-time fluorescent quantitative PCR device of the invention consists of a basic PCR component, a fluorescence detection component and an upper computer. PCR is the base of the instrument, including heating module, thermal cover component and temperature control module, the basic requirements of heating the temperature regulation module with precise temperature control, rapid temperature rise, the temperature field uniform of the PCR instrument, to ensure the successful completion of the course of PCR. A fluorescence detection unit includes a light emitting system and a detection system. The host computer includes the data acquisition and analysis system software, mainly responsible for the data acquired from the client, the formation of real-time graphics, and analyze the data processing and graphics, the content of target DNA fragments and other information etc..

【技术实现步骤摘要】
一种实时荧光定量PCR仪
本专利技术涉及生化设备领域，具体是一种实时荧光定量PCR仪。
技术介绍
PCR(聚合酶链式反应)是指利用DNA在体外95℃的高温时会变性成单链、低温60℃左右时该单链会与引物按碱基互补配对的原则结合、在调温度至DNA聚合酶最适反应温度72℃左右时DNA聚合酶会沿着磷酸到五碳糖(5’-3’)的方向合成互补链的性质，实现放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术。而PCR仪则是在变性温度、复性温度、延伸温度之间实现很好的控制，使特定DNA的扩增得以实现的设备。为了能够实时监控反应过程，进而及时调整温度，需要PCR仪在温控的同时监测靶基因。传统的PCR检测方法是通过将扩增产物进行凝胶电泳来判断靶基因是否存在，但是该方法存在诸多不足：由于PCR扩增的效率很高，靶基因从极少量扩增至大量并最终达到饱和的时间较短，电泳检测只能得到特定基因是否存在的定性结果，而无法区分上述过程，也无法对其数量或浓度定量检测，同时，该方法操作过程复杂，检测时间长，无法满足实时监控反应过程的要求，另外，由于在操作过程中需要将检测样本转移，因此样品容易受环境的污染，进而造成检测结果不准确。为了解决上述问题，出现了实时荧光定量PCR技术，例如，中国专利文献CN101699271A公开了一种实时荧光定量PCR激发检测系统，该系统基于可调谐滤光片实现全波长荧光激发及检测，该系统包括由光源、聚光装置和第一可调滤光片组成的荧光激发模块；由第二可调滤光片、光检测器和光电转换装置组成的荧光检测模块；由波长调谐设备及主控计算机组成的控制单元；有反应试管、金属温块及恒温热盖组成的热循环系统。上述系统在DNA扩增反应中，通过荧光信号对PCR进行实时检测，并经数据处理对靶基因进行定量分析，操作简单，能够自动、快速的完成对靶基因的定量检测，并且在检测过程中不受环境污染，检测结果较为准确。但是，上述实时荧光定量PCR激发检测系统以及目前其他的实时荧光定量PCR仪均在温度控制方面还存在缺陷：一方面，在反应的某一阶段，保持在某一特定的温度状态时，需要PCR仪具有良好的温度均一性；另一方面，在实时监控反应过程中，需要在适当时机及时调整温度，这进一步要求PCR仪可以迅速调整温度，并在较短的时间内达到温度的均一性；上述实时荧光定量PCR激发检测系统以及目前其他的实时荧光定量PCR仪的温度均一性最优仅能达到±0.1℃，即虽然能够实时检测反应过程，却不能很好的实现温度控制，而对于PCR来说，反应是一个动态竞争的过程，反应温度和时间决定了哪个产物能够胜出，因此，上述缺陷导致了其不能实现检测样品多位点突变、单核苷酸多态性-SNP、基因分型等多种分析功能。
技术实现思路
为此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的实时荧光定量PCR检测系统不能很好的实现检测样品多位点突变、单核苷酸多态性-SNP、基因分型等多种分析功能的缺陷，本专利技术专利提供一种实时荧光定量PCR仪，包括基本PCR部件、荧光检测部件和上位机，所述基本PCR部件包括电源系统和温度控制系统；所述电源系统包括电源和电源部件，所述电源提供整个实时荧光定量PCR仪的电能；所述电源部件为组合型电源转换插头连接器，保护电路；所述温度控制系统包括加热模块、热盖部件和温度调节模块，所述温度调节模块设置于样品基座的周边；所述加热模块为制冷片TE模块，所述制冷片TE模块设置于所述样品基座的底部，进行加热和降温；所述热盖部件设置于所述样品基座的上方，与样品试管口接触，避免高温产生的水蒸气凝结在PCR管盖上；所述样品基座为超导材料制成；所述上位机对实时荧光变化的检测数据进行分析处理；所述上位机电连接于所述控制单元；所述控制单元分别电连接于TE温度传感器、热盖温度传感器和环境温度传感器；所述TE温度传感器设置于所述样品基座的底部和和制冷片TE模块之间，检测所述制冷片TE模块的温度；所述热盖温度传感器设置于所述热盖部件上，检测所述热盖部件的温度；所述环境温度传感器安装于所述实时荧光定量PCR仪的腔体内部，检测所述实时荧光定量PCR仪的腔体温度；所述温度调节模块包括辅助加热模块和散热模块，通过控制单元监控所述TE温度传感器、热盖温度传感器和环境温度传感器调整PCR反应温度的均一性小于±0.1℃，升降温度平均速率大于3℃/秒，温度精度控制在小于±0.15℃；所述荧光检测部件包括：光电系统，对样本进行实时荧光变化的检测；所述光电系统由包括激发光系统和检测系统；所述激发光系统包括卤素灯和光学过滤器；所述检测系统包括光纤、发射滤波器、镜头和CCD相机；荧光信号通过所述光纤，发射滤波器和镜头，到达所述CCD相机。进一步地，所述控制单元包括主控制板和副控制板；所述主控制版的端口连接有所述电源系统、温度控制系统、光电系统；所述主控制板控制有所述制冷片TE模块的温度、热盖部件的温度，辅助加热模块的温度以及散热模块对实时荧光定量PCR仪腔体的温度；所述主控制板的端口连接有控制滤光片的第一选择电机和第二选择电机；所述副控制板的端口连接有控制仪器顶盖的上下运动第一直流电机和第二直流电机，以及四组控制信号灯开关的限位开关。进一步地，所述散热模块为两个智能散热器风扇。进一步地，所述辅助加热模块和散热模块，通过所述上位机的应用软件调整PCR反应温度的均一性为±0.06℃。进一步地，所述辅助加热模块为电加热管或伴热带。进一步地，所加热模块为六组独立控制制冷片TE模块，分别与六组TE温度传感器连接。进一步地，所述热盖部件的温度为105℃。进一步地，所述散热模块为两个智能散热器风扇，控制所述实时荧光定量PCR仪的腔体内部温度在45℃以下。进一步地，所述的激发光系统通过光纤96孔同时激发；所述检测系统包括一套光纤、四个发射滤光片轮、一组镜片和冷却CCD相机；荧光检测的波长范围为380nm至780nm，激发波长通道数设置为1至8个，发射波长相应的设置为1至5种。有益效果：本专利技术提供的一种荧光定量PCR仪利用控制电路在控制热循环装置对靶基因扩增的同时对被测反应物的荧光信号强度进行检测，由于荧光信号强度与靶基因的浓度是成比例关系的，因此检测荧光强度就能知道特定基因的数量和浓度。因此大大缩短了临床致病菌的检测时间。另外，该荧光定量PCR通过辅助加热模块、散热模块和由超导材料制成的样品基座使得温度均一性快速达到和长时间保持在±0.06℃，实现了扩增子序列分析(ASA，AmpliconSequenceAnalysis)功能，ASA不受突变碱基位点与类型局限，无需序列特异性探针，在PCR结束后直接运行高分辨熔解，即可完成对样品突变、单核苷酸多态性-SNP、甲基化、HLA配型等的分析。同时，本专利技术将PCR热循环、荧光检测和装有各种应用分析软件的计算机结合在一起，可以动态观察PCR每一循环各反应管中PCR扩增产物逐渐增加的情况，操作简单，反应速度快。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术一种实时荧光定量PCR仪的各部件连接关系示意图；图2为本专利技术一种实时荧光定量PCR仪的温度控制系统的结构示意图；图3为本专利技术一种实时荧光定量PCR仪的电器线路示意图；图中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时荧光定量PCR仪，包括基本PCR部件、荧光检测部件和上位机，其特征在于，所述基本PCR部件包括电源系统和温度控制系统；所述电源系统包括电源和电源部件，所述电源提供整个实时荧光定量PCR仪的电能；所述电源部件为组合型电源转换插头连接器，保护电路；所述温度控制系统包括加热模块、热盖部件和温度调节模块，所述温度调节模块设置于样品基座的周边；所述加热模块为制冷片TE模块，所述制冷片TE模块设置于所述样品基座的底部，进行加热和降温；所述热盖部件设置于所述样品基座的上方，与样品试管口接触；所述样品基座为超导材料制成；所述上位机对实时荧光变化的检测数据进行分析处理；所述上位机电连接于控制单元；所述控制单元分别电连接于TE温度传感器、热盖温度传感器和环境温度传感器；所述TE温度传感器设置于所述样品基座的底部和和制冷片TE模块之间，检测所述制冷片TE模块的温度；所述热盖温度传感器设置于所述热盖部件上，检测所述热盖部件的温度；所述环境温度传感器安装于所述实时荧光定量PCR仪的腔体内部，检测所述实时荧光定量PCR仪的腔体温度；所述温度调节模块包括辅助加热模块和散热模块，通过控制单元监控所述TE温度传感器、热盖温度传感器和环境温度传感器调整PCR反应温度的均一性小于±0.1℃，升降温度平均速率大于3℃/秒，温度精度控制在小于±0.15℃；所述荧光检测部件包括：光电系统，对样本进行实时荧光变化的检测；所述光电系统由包括激发光系统和检测系统；所述激发光系统包括卤素灯和光学过滤器；所述检测系统包括光纤、发射滤波器、镜头和CCD相机；荧光信号通过所述光纤，发射滤波器和镜头，到达所述CCD相机。...

【技术特征摘要】
1.一种实时荧光定量PCR仪，包括基本PCR部件、荧光检测部件和上位机，其特征在于，所述基本PCR部件包括电源系统和温度控制系统；所述电源系统包括电源和电源部件，所述电源提供整个实时荧光定量PCR仪的电能；所述电源部件为组合型电源转换插头连接器，保护电路；所述温度控制系统包括加热模块、热盖部件和温度调节模块，所述温度调节模块设置于样品基座的周边；所述加热模块为制冷片TE模块，所述制冷片TE模块设置于所述样品基座的底部，进行加热和降温；所述热盖部件设置于所述样品基座的上方，与样品试管口接触；所述样品基座为超导材料制成；所述上位机对实时荧光变化的检测数据进行分析处理；所述上位机电连接于控制单元；所述控制单元分别电连接于TE温度传感器、热盖温度传感器和环境温度传感器；所述TE温度传感器设置于所述样品基座的底部和和制冷片TE模块之间，检测所述制冷片TE模块的温度；所述热盖温度传感器设置于所述热盖部件上，检测所述热盖部件的温度；所述环境温度传感器安装于所述实时荧光定量PCR仪的腔体内部，检测所述实时荧光定量PCR仪的腔体温度；所述温度调节模块包括辅助加热模块和散热模块，通过控制单元监控所述TE温度传感器、热盖温度传感器和环境温度传感器调整PCR反应温度的均一性小于±0.1℃，升降温度平均速率大于3℃/秒，温度精度控制在小于±0.15℃；所述荧光检测部件包括：光电系统，对样本进行实时荧光变化的检测；所述光电系统由包括激发光系统和检测系统；所述激发光系统包括卤素灯和光学过滤器；所述检测系统包括光纤、发射滤波器、镜头和CCD相机；荧光信号通过所述光纤，发射滤波器和镜头，到达所述CCD相机。2.根据权利要求1所述的实时荧光定量PCR仪，...

【专利技术属性】
技术研发人员：车团结，徐进章，常运朝，李琳，李亚鹏，
申请(专利权)人：苏州百源基因技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32