一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，该装置包括微处理器、光电模块、反应恒温控制系统、反应时间控制模块、震动模块以及样品装载反应室。其中微处理器包括温度微控制器、时间微控制器、光电模块微控制器；反应恒温控制系统是基于从温度传感器接收的信息，通过温度微控制器采用PID算法，与PWM控制电路连接对加热器的温度进行调节控制，实现恒温控制；该装置还包括与一个PC机或多个其他智能装置交互的通信接口；该装置能实现在25‑45℃温度下5‑30分钟内实时快速检测核酸扩增情况，具有检测灵敏度高，操作简便等特点，提高了核酸扩增检测效率，该装置可以应用于核酸分子实验室研究、医疗诊断和现场检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，具体是对等温核酸扩增产物进行实时定量检测。
技术介绍
在生物学研究和分子诊断中，DNA扩增是一种基本和必要的技术手段，其中最常用的是利用聚合酶链式反应(英文全称：PolymeraseChainReaction，简称PCR)进行核酸体外扩增，该技术于1983年由美国科学家PE(PerkinElmer珀金-埃尔默)公司遗传部的Dr.Mullis专利技术，由于PCR技术在理论和应用上的跨时代意义，因此Mullis获得了1993年化学诺贝尔奖，目前已被广泛运用于现代化的农业和医学以及食品工业等领域。通过这一技术，可以实现微量核酸的高效扩增，将极少量的特异核酸序列分子扩增到仪器可以检测到的水平。PCR技术核酸扩增分三个基本反应步骤，分别是变性、退火(复性)和延伸；具体为：①模板DNA变性：模板DNA经加热至90-95℃一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解旋，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；②模板DNA与引物的退火(复性)：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55-60℃，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；③引物的延伸：DNA模板-引物结合物在DNA聚合酶的作用下，于70-75℃，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链，重复循环变性-退火——延伸三过程，就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一个循环需2-4分钟，2-3小时才能将目的基因扩增放大几百万倍。为了检测是否对目标靶基因成功扩增，人们开发了多种用于检测扩增产物的方法和仪器，传统的方法是采用琼脂糖凝胶电泳进行检测，这种方法只能对扩增产物进行一个定性的分析，不能对扩增模板进行定量，也不能对核酸扩增进行实时监控，且在低浓度扩增时容易产生假阴性，灵敏度低，因此对PCR扩增产物的检测方法一直在不断的发展和更新，到目前为止，PCR检测仪器已发展到第七代荧光定量PCR(realtimefluorescencequantitativePCR，RTFQPCR)；这种分析仪器最先是1996年由美国AppliedBiosystems公司推出，通过荧光染料或荧光标记特异性探针，对PCR产物进行标记跟踪，实时在线监控反应过程，反应结束后结合相应的软件对产物进行分析，并利用已测定的标准曲线对待测样品模板的初始浓度进行定量计算，实现定量分析；但其设计原理也是根据PCR技术的扩增反应特征进行特定设计开发的，在反应温度上需要90-95℃变性、55-60℃退火(复性)、70-75℃延伸三个阶段，并经过若干的扩增循环才能完成，检测仪器设计复杂，仪器价格昂贵，且需要消耗大量电力，只适用于有电力供应的实验室，操作过程要求高，需要有专业技术人员支持，因此这种仪器的成本和应用范围均受到一定限制。因此近十年来，模拟微生物体内的DNA扩增技术悄然兴起，使核酸体外扩增变得更加简单和方便，如TMA技术(转录介导的核酸扩增技术)、SDA技术(链置换核酸扩增技术)、LAMP(环介导核酸扩增技术)、HDA(解旋酶依赖等温核酸扩增技术)、RAA(重组酶介导等温核酸扩增技术)等均可在等温条件下扩增DNA。本专利技术是针对重组酶介导等温核酸扩增技术而专利技术的用于实时检测核酸扩增产物的定量检测装置。重组酶介导等温核酸扩增技术能实现在更低的等温条件(25-45℃)下，更快的核酸扩增，过程简便，本专利技术就是利用该技术的这一反应特性而设计的，实现实时定量检测扩增产物的装置。该检测装置具有灵敏度高、体积小、快速简便等优点。与实时定量PCR仪比价格低，仪器控制的反应温度低，不需要大量电力，操作简便，不需要专业技术人员操作支持，检测时间大大缩短，一般在5-30分钟内就可以得到检测结果，使核酸扩增技术简单化，并有利于此类技术更广范围的应用，可以应用于核酸分子实验室研究、医疗诊断和现场检测等领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于测量重组酶介导等温核酸扩增产物的实时定量检测装置，具有灵敏度高、反应控制温度低、自动化程度高、操作过程简单、快速简便、成本低等优点，实现对核酸扩增产物的快速检测。重组酶介导等温核酸扩增过程温度控制在25-45℃，最佳反应时间为37℃，与现有的任何一种核酸扩增反应比，反应温度更低，反应效率更快，为了配合这种核酸扩增技术对扩增产物的实时检测而专利技术了本装置。重组酶介导等温核酸扩增技术是一种利用RecQ蛋白、UvsY蛋白和UvsX蛋白在等温(25-45℃)条件下，最佳反应时间为37℃，使模板双链解旋、稳定单链并使引物和模板之间发生链替换，从而能够替代传统PCR的变性(94℃)和退火(50-60℃)步骤，同时，在DNA聚合酶的催化下合成核酸，在单链结合蛋白SSB以及缩合剂聚乙二醇存在的条件下合成产物，并且可以不断重复这一过程，在5-30分钟内就可以实现核酸的高效扩增。在原理上，重组酶介导等温核酸扩增反应是一个指数扩增，扩增反应只与时间和扩增效率相关；这与PCR的扩增与循环数和扩增效率相关是不一样的。为了快速的使扩增出来的DNA能够得到检测并提高检测灵敏度，在重组酶介导等温核酸扩增反应试剂中加入一对扩增目标靶基因引物的同时加入一个特异性的荧光探针，该探针为一寡核苷酸，两端分别标记一个报告荧光基团和一个淬灭荧光基团，探针完整时，报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收；当目标靶基因成功扩增时，5’端的报告基团随着探针的水解而脱落下来，不再与淬灭基团发生能量传递作用，从而能发出荧光，每扩增一条DNA链，就有一个荧光分子形成，实现荧光信号的累积与扩增产物形成完全同步，荧光量强弱与扩增产物成正比；因此，荧光量与扩增产物之间存在一一对应关系，通过对荧光量的检测就可以实现对扩增产物的检测，这就是本专利技术的实现原理；具体的实现是利用特定的激发光源对特定的荧光探针进行激发，产生特定的荧光，再通过光探测器将荧光采集并进行光电转换，得到可采集和处理的光电信号，微处理器收到信号后进行处理，将处理后的信号显示在PC显示屏上即得到实时扩增曲线；再根据事先标定好的标准曲线通过分析软件计算就可以得到被检样品的初始含量。根据以上的原理，专利技术一种用于重组酶介导等温核酸扩增产物检测的装置，包含：a.一个能对采集的数据进行处理分析及对所控制的单元进行反馈的微处理器；b.一个能实现温度控制范围在25-45℃，精度±0.1℃的反应恒温控制系统；c.装载样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，包括： a)微处理器； b)反应恒温控制系统； c)装载样品的反应室； d)光电模块； e)反应时间控制模块； f)震动模块； g)至少一个通信接口，与上位机进行交互。

【技术特征摘要】
1.一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，包括：
a)微处理器；
b)反应恒温控制系统；
c)装载样品的反应室；
d)光电模块；
e)反应时间控制模块；
f)震动模块；
g)至少一个通信接口，与上位机进行交互。
2.根据权利要求1所述的一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，其特征在于：所述的微处理器至少包含温度微控制器、反应时间微控制器、光电模块微控制器，且具有数据采集及处理功能。
3.根据权利要求1所述的一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，其特征在于：所述的微处理器能根据用户通过操作系统、外部PC机或其他智能装置的指令，来进行温度控制、反应时间控制、反应震动控制、LED光源控制并能进行信号采集及处理。
4.根据权利要求1所述的一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，其特征在于：所述的反应恒温控制系统由温度微控制器、PID控制器、PWM控制电路、加热器及加热器辅助装置控制电路和温度传感器组成。
5.根据权利要求4所述的一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，其特征在于：所述加热器为金属或陶瓷材料制作的加热装置，包含有加热器及辅助装置控制电路、且至少一组金属散热片和风扇，并能利用接收温度微控制器反馈的指令自动实现温度调节，实现温度控制范围25-45℃，精度±0.1℃。
6.根据权利要求1所述的一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，其特征在于：所述温度传感器具有采集温度及将所采集信号转换成数字信号传输给温度微控制器的功能。
7.根据权利要求1所述的一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，其特征在于：所述的温度微控制器能根据温度传感器反馈的信号通过PID控制器运算后对PWM控制电路进行控制，使加热器通电升温或断电并起动风扇进行降温，实现恒温控制。
8.根据权利要求1所述的一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，其特征在于：所述的装载样品反应室能同时进行8个样品测试，也可以进行单个样品测试。
9.根据权利要求1所述的一种重组酶介导等温核酸扩增反应实时检测装置，其特征在于：所述的光电模块包括LED光源、激发光学装置和光探测系统；激发光学装置由一组或多组透镜、滤光镜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智宏，王宏斌，郭利川，严冬梅，李贤祯，娄敏，王秀东，汤赛君，应清界，
申请(专利权)人：江苏奇天基因生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32