全自动核酸提取扩增微流控芯片动态定量检测一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及全自动核酸提取扩增微流控芯片动态定量检测一体化装置，该装置包括：核酸自动化提取模块，其用于自动化裂解和纯化一个或多个样品中的核酸；核酸扩增和杂交模块，其包括微流控芯片，所述微流控芯片能够接收来自所述核酸自动化提取模块的经纯化的核酸，并进行PCR扩增与杂交；和动态定量检测模块，其通过CCD相机对所述微流控芯片扫描成像而进行检测。本发明专利技术可以利用机械手臂来完成多个样本容器的连续上样功能，实现大样本自动化检测，而且CCD相机在每完成一轮PCR扩增时都可以进行扫描成像，实现动态定量检测、再综合整个扩增和杂交的过程对样本进行定量分析，提高了数字PCR技术的精准度。

Automatic nucleic acid extraction amplification microfluidic chip dynamic quantitative detection integrated device

【技术实现步骤摘要】
全自动核酸提取扩增微流控芯片动态定量检测一体化装置
本专利技术涉及用于生物检测及分子诊断领域，具体涉及一款全自动核酸提取扩增微流控芯片动态定量检测一体化装置。
技术介绍
1953年Watson和Crick提出脱氧核糖核酸的双螺旋结构模型可谓是里程碑式的成果，为分子生物学的发展和分子诊断技术的进步奠定了坚实的理论基础。分子诊断发展经历四阶段，包括分子杂交技术、PCR技术、生物芯片技术、第二代测序技术。近年来，分子诊断正在快速成为人类疾病诊断的最有效方式之一，其中生物芯片技术解决了传统核酸印迹杂交技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量的问题。也解决了二代测序比较复杂、成本高、时间长问题、专业性太强等问题。可应用在临床疾病诊断、输血安全、法医学鉴定、核酸样品建库、环境微生物检测、食品安全检测、分子生物学研究等多种领域。分子诊断技术发展趋势正在向着高端化、智能化、一体化发展。但是目前国际上分子诊断包括伯乐、ABI、BD、罗氏等产品基本都是实时荧光定量PCR技术、数字PCR技术，最主要核酸样本处理、与PCR、核酸检测机器都是由几个分体机器完成，分系统操作繁琐、智能化程度不高、成本高、容易产生污染、几个仪器操作容易造成人为误差。目前只有XpertRIF产品将核酸样本提取、PCR、检测于一体机高度集成，但是非常昂贵。我国没有相关成熟技术及产品。此外，该产品的缺点在于只能检测最终的PCR结果，不能进行实时荧光定量分析。本专利技术将样本核酸提取纯化技术模块、核酸PCR扩增及杂交模块、生物芯片检测模块高度集成于一体化产品。实现智能、自动化、简单化、降低成本、提高了准确性和检测效率。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术通过将微流控芯片与CCD成像技术结合，提供一种新型全自动检测装置及其使用方法，全过程不需要将样本取出，大幅度降低了生物污染、样本污染的可能性，也不需要清洗仪器配合，降低了成本。并且我们在PCR过程中可以通过扫描的图片或者影像直观的看到样本真实的状态，再结合上位机软件的分析检测，可以更加准确对样本的信息进行评估，并且实现实时监控、检测和分析。另外，本专利技术可实现核酸样本处理、核酸扩增与核酸杂交、动态定量检测自动化连续完成，可降低技术门槛，减少成本，有利于此技术向基层推广。简言之，本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：在第一方面，本专利技术提供全自动核酸提取扩增微流控芯片动态定量检测一体化装置，该装置包括：核酸自动化提取模块，其用于自动化裂解和纯化一个或多个样品中的核酸；核酸扩增和杂交模块，其包括一个或多个微流控芯片，所述微流控芯片能够接收来自所述核酸自动化提取模块的经纯化的核酸，并进行PCR扩增与杂交；和动态定量检测模块，其通过CCD相机对所述微流控芯片扫描成像而进行检测。在一个实施方式中，所述核酸自动化提取模块包括：一个或多个样本容器，其用于接收样品和裂解缓冲液，和微孔板，其用于容纳核酸纯化所需的试剂以进行纯化，所述一个或多个微流控芯片设置在微流控芯片装载平台上，并且所述样本容器、微孔板和微流控芯片装载平台依次设置在水平导轨上，并能够沿着所述水平导轨滑动，优选的是，样本容器、微孔板和微流控芯片装载平台一体化组合成试剂盒模块，在所述水平导轨上一体化滑动。在一个实施方式中，所述水平导轨在接近样本容器的一端设置有磁铁，优选圆柱形磁铁，所述样本容器中具有磁珠，在所述磁铁被驱动运动时，磁力驱动样本容器中的磁珠震动从而裂解样品中的细胞，优选的是，所述磁铁设置成距离所述导轨平面2～5cm，并且距离所述样本容器2～10cmm。在一个实施方式中，所述核酸自动化提取模块还包括加热槽，该加热槽能够对一个或多个样本容器中的样品加热，以提供核酸提取所需的温度。在一个实施方式中，所述样本容器是样品裂解管；和/或所述微孔板是96孔板。在一个实施方式中，所述装置还包括：自动化移液模块，其位于所述水平导轨上方，能够将样本容器中的经裂解样品移液至具有核酸纯化试剂的微孔板以进行一次或多次抽提、洗脱从而纯化；和/或将在微孔板中的经纯化样品移液至微流控芯片的芯片加样孔。在一个实施方式中，该装置包括PCR控制模块，以用于控制所述一个或多个微流控芯片中的PCR反应。在一个实施方式中，所述PCR控制模块设置成与导轨的远离样本容器的另一端相邻，并且在所述微流控芯片装载平台滑动出所述另一端之时，能够与微流控芯片装载平台的微流控芯片充分接触。在一个实施方式中，所述动态定量检测模块包括成像系统和能够使成像系统沿垂直于所述水平导轨运动的运动模块，所述成像系统包括一个或多个激发光源和CCD相机，从而能够同时对所述微流控芯片上的一个或多个样品进行检测，特别是能够对每轮PCR都进行检测。在一个实施方式中，用于所述CCD相机的物镜设置成在工作时距离所述微流控芯片6cm以上在一个实施方式中，所述自动化移液模块包含直线电机运动模块、步进电机运动模块和抽提运动模块，所述步进电机运动模块驱动所述移液模块沿着与水平导轨表面垂直的垂直方向运动所述直线电机运动模块驱动移液模块安装拆卸移液管，在直线电机末端含有与移液管对接的一个或者多个对接头；所述抽提运动模块驱动所述移液管从样品容器或者微孔板上提取或排出液体，并且含有光电二极管传感器，优选对射式光电二极管传感器，所述光电二极管传感器设置成能够读取所述移液管中液体提取或排出的状态。在一个实施方式中，所述移液管有两个滤芯，处在移液管顶部的气溶胶滤芯防止落入核酸污染源及倒吸污染，此滤芯距离移液管顶部1～3cm处；处在移液管底部的核酸吸附滤芯以吸附核酸，此滤芯距离移液管底部1～3cm处，优选的是，所述核酸吸附滤芯选自由硅胶、硅藻土、玻璃粉组成的组，更优选玻璃粉末滤芯，特别是石英玻璃或硼酸盐玻璃粉末滤芯。在一个实施方式中，所述微流控芯片上具有立体微球阵列，所述微球表面上具有能够与生物分子特异结合的荧光探针。在一个实施方式中，所述PCR控制模块包括：加热板，其能够与固定在微流控芯片装载平台上的微流控芯片充分接触并对其加热；半导体致冷器件，例如帕尔贴，其设置在所述加热板下方；散热板；和散热风扇。在一个实施方式中，所述装置还包括自动上样模块，所述自动上样模块能够通过机械手臂自动按顺序向所述核酸自动化提取模块提供样品。在第二方面，本专利技术提供全自动核酸提取扩增微流控芯片动态定量检测一体化装置，该装置包括：设置在水平导轨上并能够沿其滑动的试剂盒模块，自动化移液模块，和动态定量检测模块；所述水平导轨的一端设置有磁铁；从所述水平导轨的设置有磁铁的一端起，所述试剂盒模块依次包括：一个或多个样本容器，其用于接收样品和裂解缓冲液，并容纳有磁珠；微孔板，其用于容纳核酸纯化所需的试剂以进行纯化，和固定在微流控芯片装载平台上的一个或多个微流控芯片，所述微流控芯片能够接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全自动核酸提取扩增微流控芯片动态定量检测一体化装置，该装置包括：/n核酸自动化提取模块，其用于自动化裂解和纯化一个或多个样品中的核酸；/n核酸扩增和杂交模块，其包括一个或多个微流控芯片，所述微流控芯片能够接收来自所述核酸自动化提取模块的经纯化的核酸，并进行PCR扩增与杂交；和/n动态定量检测模块，其通过CCD相机对所述微流控芯片扫描成像而进行检测。/n

【技术特征摘要】
1.全自动核酸提取扩增微流控芯片动态定量检测一体化装置，该装置包括：
核酸自动化提取模块，其用于自动化裂解和纯化一个或多个样品中的核酸；
核酸扩增和杂交模块，其包括一个或多个微流控芯片，所述微流控芯片能够接收来自所述核酸自动化提取模块的经纯化的核酸，并进行PCR扩增与杂交；和
动态定量检测模块，其通过CCD相机对所述微流控芯片扫描成像而进行检测。


2.如权利要求1所述的装置，其中，所述核酸自动化提取模块包括：
一个或多个样本容器，其用于接收样品和裂解缓冲液，和
微孔板，其用于容纳核酸纯化所需的试剂以进行纯化，
其中，所述一个或多个微流控芯片设置在微流控芯片装载平台上，并且所述样本容器、微孔板和微流控芯片装载平台依次设置在水平导轨上，并能够沿着所述水平导轨滑动，
优选的是，样本容器、微孔板和微流控芯片装载平台一体化组合成试剂盒模块，在所述水平导轨上一体化滑动；
优选的是：
所述水平导轨在接近样本容器的一端设置有磁铁，优选圆柱形磁铁，
所述样本容器中具有磁珠，在所述磁铁被驱动运动时，磁力驱动样本容器中的磁珠震动从而裂解样品中的细胞，
优选的是，所述磁铁设置成距离所述导轨平面2～5cm，并且距离所述样本容器2～10cmm；
优选的是：
所述核酸自动化提取模块还包括加热槽，该加热槽能够对一个或多个样本容器中的样品加热，以提供核酸提取所需的温度；
优选的是：
所述样本容器是样品裂解管；和/或
所述微孔板是96孔板。


3.如权利要求2所述的装置，其中，所述装置还包括：
自动化移液模块，其位于所述水平导轨上方，能够将样本容器中的经裂解样品移液至具有核酸纯化试剂的微孔板以进行一次或多次抽提、洗脱从而纯化；和/或将在微孔板中的经纯化样品移液至一个或多个微流控芯片的芯片加样孔；
优选的是：
该装置包括PCR控制模块，以用于控制所述一个或多个微流控芯片中的PCR反应；
优选的是：
所述PCR控制模块设置成与导轨的远离样本容器的另一端相邻，并且在所述微流控芯片装载平台滑动出所述另一端之时，能够与微流控芯片装载平台的微流控芯片充分接触。


4.如权利要求1所述的装置，其中，
所述动态定量检测模块包括成像系统和能够使成像系统沿垂直于所述水平导轨运动的运动模块，所述成像系统包括一个或多个激发光源和CCD相机，从而能够同时对所述微流控芯片上的一个或多个样品进行检测，特别是能够对每轮PCR都进行检测；
优选的是：
用于所述CCD相机的物镜设置成在工作时距离所述微流控芯片6cm以上。


5.如权利要求3所述的装置，其中，
所述自动化移液模块包含直线电机运动模块、步进电机运动模块和抽提运动模块，
所述步进电机运动模块驱动所述移液模块沿着与水平导轨表面垂直的垂直方向运动
所述直线电机运动模块驱动移液模块安装拆卸移液管，在直线电机末端含有与移液管对接的一个或者多个对接头；
所述抽提运动模块驱动所述移液管从样品容器或者微孔板上提取或排出液体，并且含有光电二极管传感器，优选对射式光电二极管传感器，所述光电二极管传感器设置成能够读取所述移液管中液体提取或排出的状态；
优选的是：
所述移液管具有两个滤芯，处在移液管顶部的气溶胶滤芯防止落入核酸污染源及倒吸污染，优选此滤芯距离移液管顶部1～3cm处；处在移液管底部的核酸吸附滤芯以用于吸附核酸，优选此滤芯距离移液管底部1～3cm处，优选的是，所述核酸吸附滤芯选自由硅胶、硅藻土、玻璃粉组成的组，更优选玻璃粉末滤芯，特别是石英玻璃或硼酸盐玻璃粉末滤芯；
优选的是：
所述微流控芯片上具有立体微球阵列，所述微球表面上具有能够与生物分子特异结合的荧光探针；
优选的是：
所述PCR控制模块包括：
加热板，其能够与固定在微流控芯片装载平台上的一个或多个微流控芯片充分接触并对其加热；
半导体致冷器件，例如帕尔贴，其设置在所述加热板下方，具有加热和退热功能；
散热板；和
散热风扇；

【专利技术属性】
技术研发人员：司远，徐仕强，吕洋，褚春旭，
申请(专利权)人：长春技特生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22