荧光定量基因快速扩增检测装置和扩增检测方法制造方法及图纸

一种荧光定量基因快速扩增检测装置和扩增检测的方法，检测装置包括PCR试管、温度控制模块，其特点在于还有导热硅胶、荧光检测模块、第一传送机构、第一驱动机构、连接机构、第二传送机构和第二驱动机构。本发明专利技术不仅解决了在先技术存在的扩增所需时间长、样品溶液温度均匀性差、荧光采集效率低等问题，还降低了基因扩增检测装置对温度控制的要求。该发明专利技术具有样品溶液温度转换速度快、样品间温度均匀性好、荧光信号采集效率高、温度控制简单、可靠、能耗低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物和医学领域，特别是一种荧光定量基因快速扩增检测装置和扩增检测方法。
技术介绍
聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction,以下简称为PCR)是一种重要的基因体外快速扩增检测技术。PCR技术模拟生物体内DNA的复制过程，在合适的温度条件下，利用扩增所需要的模板、引物、聚合酶等原料，使目标DNA或RNA片段经过变性、退火和聚合延伸三个过程的不断循环，得到目标DNA或RNA片段的几倍到几百万倍的扩增。荧光定量PCR技术就是在PCR的反应过程中加入特定的荧光基团，通过采集扩增过程中样品的荧光信号强度，得到样品中目标DNA或RNA的含量。荧光定量PCR技术实现了对样品中微量的目标DNA或RNA片段的快速大量扩增及检测，在生物学和医学领域具有重要的应用价值。在基因体外快速扩增检测中，样品温度的控制和样品荧光信号的检测是两大核心技术。样品温度调控一般通过金属块实现，通过改变金属块的温度来满足目标基因样品体外扩增对温度变化的要求。在先技术“基于底部扫描检测的荧光定量PCR检测系统”(中国专利技术专利，授权公告号：CN101328503A)提出了一种基于底部扫描检测的荧光定量PCR检测系统，该专利技术中温度控制装置包括金属块、半导体制冷器和风扇等。该专利技术中样品溶液的温度由半导体制冷器控制，对试管中样品溶液荧光信号的检测是通过在底部打孔或者安放光纤来实现的。该专利技术技术方案存在以下不足：第一，扩增时间长。该专利技术只用一个金属块进行温度控制，当需要改变样品溶液温度时，就必须改变金属块的温度，而改变金属块的温度一般需要花费较长的时间，因此样品扩增需要较长的时间。第二，不同位置的样品溶液的温度均匀性差。该专利技术中样品溶液的温度由半导体制冷器控制，而半导体制冷器一般只安放在金属块的底部中央位置，因此在加热或制冷时会存在中间强和边缘弱的问题，从而导致中间样品溶液与边缘样品溶液的温度不一致，进而会造成中间样品与边缘样品的扩增效率的不一致；第三，样品溶液荧光采集效率低。该专利技术如果采用底部直接打孔的方式，会导致检测荧光信号的传感器没法接近试管中的样品，从而降低了荧光信号的激发和采集效率；如果采用光纤的方式，荧光信号会受光纤通光孔径的限制，也降低了荧光信号的激发和采集效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种荧光定量基因快速扩增检测装置和扩增检测方法，该专利技术不仅解决了在先技术存在的扩增所需时间长、样品溶液温度均匀性差、荧光采集效率低等问题，还降低了基因扩增检测装置对温度控制算法的要求。该专利技术具有样品溶液温度转换速度快、样品间温度均匀性好、荧光信号采集效率高、温度控制简单、可靠、能耗低等优点。本专利技术的技术解决方案如下：一种荧光定量基因快速扩增检测装置，包括PCR试管、温度控制模块，其特点在于还有导热硅胶、荧光检测模块、第一传送机构、第一驱动机构、连接机构、第二传送机构和第二驱动机构，所述的温度控制模块包括一个以上的恒温块，每两个恒温块之间由绝热层隔开并依次排列构成，所述的导热硅胶设置在所述的PCR试管的外侧，所述的温度控制模块的恒温块放置在所述的导热硅胶的周围；所述的PCR试管的顶部通过所述的连接机构固定在所述的第二传送机构上，在第二驱动机构的驱动下所述的第二传送机构带动所述的PCR试管沿垂直方向移动；所述的荧光检测模块置于所述的PCR试管的顶面、底面或侧面，所述的荧光检测模块由激发光源、检测光路、光电探测单元构成并固定在第一传送机构上，第一驱动机构驱动第一传送机构带动所述的荧光检测模块运动。所述的第一传送机构为丝杆或传送带。所述的PCR试管为单个试管、单连排试管或多排试管。样品溶液放置于所述的PCR试管中，不同孔位的PCR试管中放置同一次检测中所有样品扩增所需的温度循环条件一致的相同的样品溶液或者不同的样品溶液。所述的导热硅胶的高度大于样品溶液在所述的PCR试管内的高度，保证样品能够被得到所述的导热硅胶完全包覆。一个PCR试管、两个PCR试管、多个PCR试管或者全部PCR试管对应一个温度控制模块。所述的荧光检测模块包括一个以上的荧光检测装置，每个荧光检测装置检测一个以上发射波长的荧光，所述的荧光检测模块能够检测放置在所述的PCR试管中不同的样品溶液发出的相同或不同的荧光。所述的荧光检测模块的结构为：采用点激发光源、检测光路、非图像光电传感器构成并置于所有PCR试管1的顶面、底面或侧面位置，所述的非图像光电传感器包括光电二极管、光电池、光电管、光电倍增管，所述的点激发光源一次照射并激发一个PCR样品溶液，所述的非图像光电传感器实现对一个PCR试管中的样品溶液荧光信号进行检测；或采用面激发光源、检测光路和面阵图像传感器构成并置于所有PCR试管1的顶面、底面或侧面位置，所述的面激发光源一次性全部照射并同时激发所有的PCR样品溶液，所述的面阵图像传感器同时对所有PCR试管中的样品溶液荧光信号进行检测。采用一个以上所述的荧光检测模块，分别配置在所有PCR试管的顶面、底面或侧面，实现对相应的PCR试管中的样品溶液的荧光信号进行检测。利用上述荧光定量基因快速扩增检测装置对目标DNA或RNA进行扩增和检测的方法，包括如下步骤：1)将扩增所需的样品溶液加入所述的PCR试管；2)根据目标DNA或RNA扩增所需的特定温度点的个数及数值，选择并设置相应的温度控制模块，确定扩增循环次数；3)第二驱动机驱动第二传送机构带动所述的PCR试管移动到DNA或RNA扩增所需的第一个温度点对应的恒温块位置，使PCR试管中的样品溶液的温度到达所述的第一温度值，再停留基因第一扩增时间，然后第二驱动机构驱动第二传送机构带动所述的PCR试管移动到DNA或RNA扩增所需第二温度点对应的恒温块位置，使PCR试管中的样品溶液的温度到达所述的第二温度值，再停留基因第二扩增时间，然后第二驱动机构驱动第二传送机构带动所述的PCR试管移动到DNA或RNA扩增所需下一个温度点对应的恒温块位置，使PCR试管中的样品溶液的温度到达所述的下一温度值，再停留基因下一扩增时间，直到完成目标DNA或RNA扩增周期所需的所有温度值和对应的扩增时间；4)所述的第二驱动机驱动第二传送机构带动所述的PCR试管移动到所述的温度控制模块外进行荧光信号检测：若检测装置中采用非图像光电传感器的所述的荧光检测模块，所述的荧光检测模块固定在第一传送机构上，第一驱动机构驱动第一传送机构带动所述的荧光检测模块运动，点激发光源激发一个PCR样品溶液，所述的非图像光电传感器实现对一个PCR试管中的样品溶液荧光信号进行检测，逐步实现对所有PCR试管中的样品溶液荧光信号进行检测；若检测装置中采用图像传感器时，所述的荧光检测模块的面激发光源一次性全部照射并同时激发所有的PCR样品溶液，所述的面阵图像传感器同时对所有PCR试管中的样品溶液荧光信号进行检测；5)重复步骤3)、4)，完成另一个扩增循环和荧光信号检测，直至完成最后一个扩增循环和荧光信号检测；6)利用上述测量结果绘制样品溶液的荧光信号的扩增曲线，按现有的分析方法得到样品溶液目标DNA或RNA的含量。与在先技术相比，本专利技术具有如下技术效果：第一，扩增速度快。在先技术中当需要改变样品溶液温度时，就必须改变金属块的温度，而改变金属块的温度需要花费较长的时间。比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光定量基因快速扩增检测装置，包括PCR试管(1)、温度控制模块(3)，其特征在于还有导热硅胶(2)、荧光检测模块(4)、第一传送机构(5)、第一驱动机构(6)、连接机构(7)、第二传送机构(8)和第二驱动机构(9)，所述的温度控制模块(3)包括一个以上的恒温块，每两个恒温块之间由绝热层隔开并依次排列构成，所述的导热硅胶(2)设置在所述的PCR试管(1)的外侧，所述的温度控制模块(3)的恒温块放置在所述的导热硅胶(2)的周围；所述的PCR试管(1)的顶部通过所述的连接机构(7)固定在所述的第二传送机构(8)上，在第二驱动机构(9)的驱动下所述的第二传送机构(8)带动所述的PCR试管(1)沿垂直方向移动；所述的荧光检测模块(4)置于所述的PCR试管(1)的顶面、底面或侧面，所述的荧光检测模块(4)由激发光源、检测光路、光电探测单元构成并固定在第一传送机构(5)上，第一驱动机构(6)驱动第一传送机构(5)带动所述的荧光检测模块(4)运动。

【技术特征摘要】
1.一种荧光定量基因快速扩增检测装置，包括PCR试管(1)、温度控制模块(3)，其特征在于还有导热硅胶(2)、荧光检测模块(4)、第一传送机构(5)、第一驱动机构(6)、连接机构(7)、第二传送机构(8)和第二驱动机构(9)，所述的温度控制模块(3)包括一个以上的恒温块，每两个恒温块之间由绝热层隔开并依次排列构成，所述的导热硅胶(2)设置在所述的PCR试管(1)的外侧，所述的温度控制模块(3)的恒温块放置在所述的导热硅胶(2)的周围；所述的PCR试管(1)的顶部通过所述的连接机构(7)固定在所述的第二传送机构(8)上，在第二驱动机构(9)的驱动下所述的第二传送机构(8)带动所述的PCR试管(1)沿垂直方向移动；所述的荧光检测模块(4)置于所述的PCR试管(1)的顶面、底面或侧面，所述的荧光检测模块(4)由激发光源、检测光路、光电探测单元构成并固定在第一传送机构(5)上，第一驱动机构(6)驱动第一传送机构(5)带动所述的荧光检测模块(4)运动。2.根据权利要求1所述的荧光定量基因快速扩增检测装置，其特征在于所述的第一传送机构(5)为丝杆或传送带。3.根据权利要求1所述的荧光定量基因快速扩增检测装置，其特征在于所述的PCR试管(1)为单个试管、单连排试管或多排试管。4.根据权利要求1所述的荧光定量基因快速扩增检测装置，其特征样品溶液放置于所述的PCR试管(1)中，不同孔位的PCR试管(1)中放置同一次检测中所有样品扩增所需的温度循环条件一致的相同的样品溶液或者不同的样品溶液。5.根据权利要求1所述的荧光定量基因快速扩增检测装置，其特征在于所述的导热硅胶(2)的高度大于样品溶液在所述的PCR试管内的高度，保证样品能够被得到所述的导热硅胶(2)完全包覆。6.根据权利要求1所述的荧光定量基因快速扩增检测装置，其特征在于一个PCR试管、两个PCR试管、多个PCR试管或者全部PCR试管对应一个温度控制模块(3)。7.根据权利要求1所述的荧光定量基因快速扩增检测装置，其特征在于所述的荧光检测模块(4)包括一个以上的荧光检测装置，每个荧光检测装置检测一个以上发射波长的荧光，所述的荧光检测模块能够检测放置在所述的PCR试管(1)中不同的样品溶液发出的相同或不同的荧光。8.根据权利要求1所述的荧光定量基因快速扩增检测装置，其特征在于所述的荧光检测模块(4)的结构为：采用点激发光源、检测光路、非图像光电传感器构成并置于所有PCR试管(1)的顶面、底面或侧面位置，所述的非图像光电传感器包括光电二极管、光电池、光电管、光电倍增管，所述的点激发光源一次照射并激发一个PCR样品溶液，所述的非图像光电传感器实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈正伟，黄惠杰，张方，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31