聚合酶链式反应检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种聚合酶链式反应检测装置及方法。该装置用于检测样品微滴，包括样品传送机构、激发光光源机构、光学检测机构、阻抗检测机构及控制机构；所述阻抗检测机构包括激励电源、电极及阻抗分析仪，所述电极至少有两个，分别为第一电极和第二电极，所述激励电源、所述第一电极、所述第二电极与所述阻抗分析仪相连接形成回路，所述第一电极与所述第二电极设在所述检测微通道的表面并均与所述检测微通道交叉接触，所述第一电极与所述第二电极之间形成能够容纳至少一个所述样品微滴的检测区域，所述阻抗分析仪用于收集所述样品微滴通过所述检测区域产生的阻抗信号。该聚合酶链式反应检测装置的准确性和灵敏度高。

Polymerase chain reaction detecting device and method

The invention relates to a polymerase chain reaction detecting device and a method thereof. The device for detecting sample droplets, including sample transfer mechanism, excitation light mechanism, optical detection mechanism, impedance detection mechanism and a control mechanism; the impedance detection mechanism includes power supply, electrode and the electrode impedance analyzer, there are at least two, respectively for the first and second electrodes, the excitation power supply, the first electrode, the second electrode and the impedance analyzer are connected to form a loop, the surface of the first electrode and the second electrode in the detection of micro channel and micro channel are connected with the detection of cross contact, can accommodate at least one of the sample droplet detection area is formed between the the first electrode and the second electrode impedance, signal collection of the sample droplets through the detection region for the impedance analyzer. The polymerase chain reaction detection device has high accuracy and sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
聚合酶链式反应检测装置及方法
本专利技术涉及聚合酶链式反应检测
，特别是涉及一种聚合酶链式反应检测装置及方法。
技术介绍
聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction,PCR)是一种体外扩增特定核酸的分子生物学技术，具有特异性强、灵敏度高、高效快捷、操作简单等突出优点。数字PCR是将含有引物、模板、荧光探针及聚合酶等组份的PCR反应体系分成众多微小的、独立的反应单元。经过PCR扩增反应后，对每个反应单元的荧光信号进行检测，有目标DNA片段的微滴在扩增后会发出较强荧光，即阳性微滴；无目标DNA片段的微滴在扩增后只有微弱的本底荧光，即阴性微滴；将阳性微滴记为1，阴性微滴则记为0，再根据泊松分布原理，计算得出目标DNA的起始拷贝数或浓度。传统技术中数字PCR是通过荧光法对阳性微滴和阴性微滴进行分析检测。但是其中阴性微滴的荧光非常弱，通过荧光法检测分析时经常出现漏检或错检的情况。此外，通过荧光法检测分析微滴时对其特征参数识别度不高，且存在荧光染料泄露、管路较难清洗及易受环境干扰等问题，易将一些异常的强荧光信号干扰误判为阳性微滴，造成阳性微滴的错检。因此，基于荧光法检测的数字PCR的准确性和灵敏度都较低。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种准确性和灵敏度高的聚合酶链式反应检测装置及方法。一种聚合酶链式反应检测装置，用于检测样品微滴，包括样品传送机构、激发光光源机构、光学检测机构、阻抗检测机构及控制机构；所述样品传送机构具有用于传送所述样品微滴的传送微通道以及仅供单排所述样品微滴通过的检测微通道，所述检测微通道设于所述传送微通道的一端且与所述传送微通道连通，所述样品传送机构在检测微通道段设有光学检测窗口；所述激发光光源机构具有用于激发所述样品微滴产生荧光信号的激发光光源；所述光学检测机构具有用于收集和转换所述样品微滴中荧光信号的荧光探测器；所述阻抗检测机构包括激励电源、电极及阻抗分析仪，所述电极至少有两个，分别为第一电极和第二电极，所述激励电源、所述第一电极、所述第二电极与所述阻抗分析仪相连接形成回路，所述第一电极与所述第二电极设在所述检测微通道的表面并均与所述检测微通道交叉接触，所述第一电极与所述第二电极之间形成能够容纳至少一个所述样品微滴的检测区域，所述阻抗分析仪用于收集所述样品微滴通过所述检测区域产生的阻抗信号；所述控制机构用于分析所述荧光探测器收集的荧光信号及所述阻抗分析仪收集的阻抗信号；所述样品微滴经所述传送微通道依次逐个进入到所述检测微通道，所述光学检测机构和所述阻抗检测机构对所述检测微通道中的同一个所述样品微滴分别进行荧光信号和阻抗信号收集，其中，所述激发光光源通过所述光学检测窗口照射所述检测微通道中的所述样品微滴，激发所述样品微滴产生荧光信号，所述荧光探测器通过所述光学检测窗口收集所述荧光信号并将收集到的所述荧光信号转换为数字信号传输到所述控制机构；所述阻抗分析仪收集所述样品微滴通过所述检测区域产生的阻抗信号并将收集到的所述阻抗信号传输到所述控制机构，所述控制机构同步分析所述荧光信号和所述阻抗信号得到所述样品微滴的有效数据。在其中一个实施例中，所述样品传送机构还包括稀释微通道，所述稀释微通道有两个，分别为第一稀释微通道和第二稀释微通道，所述第一稀释微通道和所述第二稀释微通道分别设所述传送微通道的两侧，所述第一稀释微通道、所述第二稀释微通道和所述传送微通道在其与所述检测微通道连通的一端处交叉连通，且所述第一稀释微通道和所述第二稀释微通道与所述检测微通道相连通。在其中一个实施例中，所述第一稀释微通道和所述第二稀释微通道的另一端设有用于供所述样品微滴稀释液进入的第一进液微通道和第二进液微通道，所述传送微通道的另一端设有用于供所述样品微滴进入的进样微通道，所述第一稀释微通道与第一进液微通道、所述第二稀释微通道与第二进液微通道及所述传送微通道与所述进样微通道的连接处分别设有用于封闭的密封圈和夹具。在其中一个实施例中，所述第一电极与所述第二电极平行设置。在其中一个实施例中，所述第一电极与所述第二电极分别设在所述光学检测窗口的两侧。在其中一个实施例中，所述第一电极与所述第二电极垂直于所述检测微通道中所述样品微滴的流动方向。在其中一个实施例中，所述第一电极与所述第二电极宽度均为10μm-20μm。在其中一个实施例中，所述检测区域的长度为1.5-2个所述样品微滴的粒径。在其中一个实施例中，所述第一电极与所述第二电极的端部均位于所述样品传送机构的外部且外接于PCB板上。本专利技术中聚合酶链式反应检测装置通过使用光学检测机构和阻抗检测机构共同检测样品微滴，将阻抗检测法和荧光检测法结合使用，从多个维度对样品微滴进行检测分析。本专利技术同时检测每个样品微滴的荧光信号和阻抗信号，对于荧光量很低的阴性微滴，通过阻抗信号能够准确区分是否是样品微滴；对于荧光量较高的阳性微滴，通过阻抗信号识别出微滴大小，并判断是否真的是阳性微滴，降低阳性微滴的错检率。利用阻抗数据对荧光数据进行修正，可以减少外界环境的干扰，避免了只通过荧光信号对样品微滴检测出现的错检或漏检的情况，该聚合酶链式反应检测装置准确性和灵敏度较高。此外，采用阻抗检测机构辅助进行样品微滴有无的检测，提高了该装置对阴性微滴的检测灵敏度和准确性，并降低了对控制机构信噪比的要求。该聚合酶链式反应检测装置的系统设计简便，制造成本低。此外，还有必要提供一种聚合酶链式反应检测方法。一种聚合酶链式反应检测方法，使用上述任一项所述聚合酶链式反应检测装置检测所述样品微滴，所述聚合酶链式反应检测方法包括如下步骤：将含有所述样品微滴的样品溶液泵入所述传送微通道，所述样品微滴经所述传送微通道依次逐个通过所述检测微通道的光学检测窗口；控制所述激发光光源通过所述光学检测窗口照射所述检测微通道中的所述样品微滴，激发所述样品微滴产生荧光信号，所述荧光探测器通过所述光学检测窗口收集所述荧光信号并将收集到的所述荧光信号转换为数字信号传输到所述控制机构；同时控制所述阻抗分析仪收集所述样品微滴通过所述第一电极与所述第二电极之间的所述检测区域产生的阻抗信号并将收集到的所述阻抗信号传输到所述控制机构；所述控制机构同步分析所述荧光信号和所述阻抗信号，通过所述荧光信号提取所述样品微滴的荧光幅值和第一脉宽，通过所述阻抗信号提取所述微样品滴的阻抗幅值和第二脉宽，同步分析所述荧光信号和所述阻抗信号的数据信息得到所述样品微滴的有效数据。本专利技术中聚合酶链式反应检测方法通过将阻抗检测法和荧光检测法结合使用，从多个维度对样品微滴进行检测分析，得到样品微滴的数量以及微滴荧光强度的准确性和灵敏度高。附图说明图1为一实施方式的聚合酶链式反应光学检测装置的结构示意图；图2为一实施方式的聚合酶链式反应光学检测装置中阻抗检测机构中三个电极的位置示意图；图3为一实施方式的聚合酶链式反应光学检测装置中阻抗检测机构的结构示意图；图4为一实施方式的聚合酶链式反应光学检测装置中阻抗检测机构和光学检测窗口的位置示意图；图5为一实施方式的聚合酶链式反应光学检测方法的流程示意图；图6为一实施方式的聚合酶链式反应光学检测方法中控制结构同步分析的流程示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合酶链式反应检测装置，用于检测样品微滴，其特征在于，包括样品传送机构、激发光光源机构、光学检测机构、阻抗检测机构及控制机构；所述样品传送机构具有用于传送所述样品微滴的传送微通道以及仅供单排所述样品微滴通过的检测微通道，所述检测微通道设于所述传送微通道的一端且与所述传送微通道连通，所述样品传送机构在检测微通道段设有光学检测窗口；所述激发光光源机构具有用于激发所述样品微滴产生荧光信号的激发光光源；所述光学检测机构具有用于收集和转换所述样品微滴中荧光信号的荧光探测器；所述阻抗检测机构包括激励电源、电极及阻抗分析仪，所述电极至少有两个，分别为第一电极和第二电极，所述激励电源、所述第一电极、所述第二电极与所述阻抗分析仪相连接形成回路，所述第一电极与所述第二电极设在所述检测微通道的表面并均与所述检测微通道交叉接触，所述第一电极与所述第二电极之间形成能够容纳至少一个所述样品微滴的检测区域，所述阻抗分析仪用于收集所述样品微滴通过所述检测区域产生的阻抗信号；所述控制机构用于分析所述荧光探测器收集的荧光信号及所述阻抗分析仪收集的阻抗信号；所述样品微滴经所述传送微通道依次逐个进入到所述检测微通道，所述光学检测机构和所述阻抗检测机构对所述检测微通道中的同一个所述样品微滴分别进行荧光信号和阻抗信号收集，其中，所述激发光光源通过所述光学检测窗口照射所述检测微通道中的所述样品微滴，激发所述样品微滴产生荧光信号，所述荧光探测器通过所述光学检测窗口收集所述荧光信号并将收集到的所述荧光信号转换为数字信号传输到所述控制机构；所述阻抗分析仪收集所述样品微滴通过所述检测区域产生的阻抗信号并将收集到的所述阻抗信号传输到所述控制机构，所述控制机构同步分析所述荧光信号和所述阻抗信号得到所述样品微滴的有效数据。...

【技术特征摘要】
1.一种聚合酶链式反应检测装置，用于检测样品微滴，其特征在于，包括样品传送机构、激发光光源机构、光学检测机构、阻抗检测机构及控制机构；所述样品传送机构具有用于传送所述样品微滴的传送微通道以及仅供单排所述样品微滴通过的检测微通道，所述检测微通道设于所述传送微通道的一端且与所述传送微通道连通，所述样品传送机构在检测微通道段设有光学检测窗口；所述激发光光源机构具有用于激发所述样品微滴产生荧光信号的激发光光源；所述光学检测机构具有用于收集和转换所述样品微滴中荧光信号的荧光探测器；所述阻抗检测机构包括激励电源、电极及阻抗分析仪，所述电极至少有两个，分别为第一电极和第二电极，所述激励电源、所述第一电极、所述第二电极与所述阻抗分析仪相连接形成回路，所述第一电极与所述第二电极设在所述检测微通道的表面并均与所述检测微通道交叉接触，所述第一电极与所述第二电极之间形成能够容纳至少一个所述样品微滴的检测区域，所述阻抗分析仪用于收集所述样品微滴通过所述检测区域产生的阻抗信号；所述控制机构用于分析所述荧光探测器收集的荧光信号及所述阻抗分析仪收集的阻抗信号；所述样品微滴经所述传送微通道依次逐个进入到所述检测微通道，所述光学检测机构和所述阻抗检测机构对所述检测微通道中的同一个所述样品微滴分别进行荧光信号和阻抗信号收集，其中，所述激发光光源通过所述光学检测窗口照射所述检测微通道中的所述样品微滴，激发所述样品微滴产生荧光信号，所述荧光探测器通过所述光学检测窗口收集所述荧光信号并将收集到的所述荧光信号转换为数字信号传输到所述控制机构；所述阻抗分析仪收集所述样品微滴通过所述检测区域产生的阻抗信号并将收集到的所述阻抗信号传输到所述控制机构，所述控制机构同步分析所述荧光信号和所述阻抗信号得到所述样品微滴的有效数据。2.根据权利要求1所述的一种聚合酶链式反应检测装置，其特征在于，所述样品传送机构还包括稀释微通道，所述稀释微通道有两个，分别为第一稀释微通道和第二稀释微通道，所述第一稀释微通道和所述第二稀释微通道分别设所述传送微通道的两侧，所述第一稀释微通道、所述第二稀释微通道和所述传送微通道在所述传送微通道与所述检测微通道连通的一端处交叉连通，且所述第一稀释微通道和所述第二稀释微通道与所述检测微通道相连通。3.根据权利要求2所述的一种聚合酶链式反...

【专利技术属性】
技术研发人员：关国坚，
申请(专利权)人：广东顺德工业设计研究院广东顺德创新设计研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44