一种用于核酸纯化，扩增及基因检测的系统及应用方法技术方案
A system and application method for nucleic acid purification, amplification and gene detection
The invention relates to a system and application method for nucleic acid purification, amplification and gene detection, and belongs to the field of biological separation and purification instrument and gene detection technology. The system includes a substrate, a microfluidic chip, micro magnet, magnet array control mechanism, a heating component, the excitation light generating part, optical sensor, actuator, controllable regulator, DC power supply system and monolithic; the application is using the nucleic acid purification system, gene amplification and detection. The system and method of application of reduced nucleic acid purification amplification detection device volume, shorten the cycle of nucleic acid detection, increase the detection flux, reduce user operation complexity, and can achieve the functions of purification, detection and gene amplification, nucleic acid detection can overcome the huge volume of equipment, long detection time and problems complex operation.
【技术实现步骤摘要】
一种用于核酸纯化，扩增及基因检测的系统及应用方法
本专利技术涉及一种用于核酸纯化，扩增及基因检测的系统及应用方法，属于生物分离分析纯化仪器与基因检测
技术介绍
目前，针对核酸的一体化检测及分析过程可广泛用于临床，防疫，以及公安刑侦等方面。传统的核酸纯化方式多采用离心法，吸附柱法固相提取等方案。离心法需要较大型离心设备，且操作时间较长，复杂度较高。吸附柱固相提取法需要较多阀及泵结构参与；且该方法均采用液体流通洗涤的方式实现纯化，造成试剂利用率不高等问题。传统的核酸纯化及扩增检测方式多以实验室为基础，采用分离的核酸纯化及扩增模块完成，且不具有完善的自动化控制系统。故造成相关装置外设庞大，纯化--扩增自动化耗时长等问题。此类问题使得核酸分析无法达到检测的现场化，快速化，实时化等要求。
技术实现思路
为了克服传统核酸检测设备体积巨大，检测耗时长以及操作复杂等问题，本专利技术的目的在于提供一种用于核酸纯化，扩增及基因检测的系统及应用方法，所述系统及应用方法是一种基于微型磁体以及磁控自动化系统的核酸纯化--扩增--检测一体化系统及应用方法。为实现本专利技术的目的，提供以...
【技术保护点】
一种用于核酸纯化，扩增及基因检测的系统，其特征在于：所述系统包括基底(1)、微流控芯片、微型磁体(9)、磁体阵列控制机构、加热部件(14)、激发光产生部件(15)、光学传感器(16)、驱动器(17)、可控稳压器(18)、系统直流电源(19)和单片机(20)；微流控芯片设有多个通道(2)，每个通道(2)中均由前向后依次设有如下功能区：微型磁体存放区(3)、待检测样品区(4)、洗涤区(5)以及核酸释放扩增检测区(6)，在所有功能区表层设有一层隔离层(8)；以微流控芯片通道(2)前后方向为X轴方向，通道(2)左右方向为Y轴方向，通道(2)上下方向为Z轴方向；微型磁体存放区(3)中...
【技术特征摘要】
1.一种用于核酸纯化，扩增及基因检测的系统，其特征在于：所述系统包括基底(1)、微流控芯片、微型磁体(9)、磁体阵列控制机构、加热部件(14)、激发光产生部件(15)、光学传感器(16)、驱动器(17)、可控稳压器(18)、系统直流电源(19)和单片机(20)；微流控芯片设有多个通道(2)，每个通道(2)中均由前向后依次设有如下功能区：微型磁体存放区(3)、待检测样品区(4)、洗涤区(5)以及核酸释放扩增检测区(6)，在所有功能区表层设有一层隔离层(8)；以微流控芯片通道(2)前后方向为X轴方向，通道(2)左右方向为Y轴方向，通道(2)上下方向为Z轴方向；微型磁体存放区(3)中放置有微型磁体(9)溶液，微型磁体(9)是指尺寸为纳米至微米级别，以分子修饰可特异性吸附核酸分子的磁性物质；待检测样品区(4)中放置有裂解酶和缓冲液，设有加样口(7)用于加入待检测样品；洗涤区(5)数量为一个以上，每个洗涤区(5)中放置有母液和杂质溶解剂，母液的酒精体积浓度在75％以上，杂质溶解剂为溶解待测样品区裂解细胞中蛋白质的溶剂；核酸释放扩增检测区(6)中放置有靶标基因荧光扩增试剂，所述扩增试剂包括但不限于荧光Lamp扩增试剂或荧光PCR扩增试剂；隔离层(8)为与水不互溶，且不会对核酸及微型磁体(9)有损伤的流体物质；磁体阵列控制机构包括X轴方向移动机构(10)，Z轴方向移动机构(11)以及Y轴方向上放置的磁体阵列(12)；磁体阵列(12)由多个强磁体(13)排列组成，每个强磁体(13)对应一个微流控芯片的通道(2)；强磁体(13)为吸力不小于所述弱磁性材料吸力3倍的电磁铁或永磁体；在光学传感器(16)前端设有滤光片；驱动器(17)具有驱动器信号输入端口、驱动器电源端口和驱动器信号输出端口；驱动器信号输入端口通过导线连接单片机(20)，驱动器信号输出端口通过导线连接磁体阵列控制机构，驱动器电源端口通过导线连接系统直流电源(19)；可控稳压器(18)具有可控稳压器信号输入端口，可控稳压器电源端口和可控稳压器信号输出端口；可控稳压器信号输入端口通过导线连接单片机(20)，可控稳压器信号输出端口通过导线连接激发光产生部件(15)，可控稳压器电源端口通过导线连接系统直流电源(19)；系统直流电源(19)为所述系统提供24V及3.3V两路直流电压；24V直流电通过导线分别连接磁体阵列控制机构、加热部件(14)、激发光产生部件(15)、光学传感器(16)和驱动器(17)；3.3V直流电压通过导线连接单片机(20)；单片机(20)用于控制磁体阵列控制机构的移动、加热部件(14)温度变化以及荧光量的采集，将采集到荧光量-时间对应关系与其内置的荧光-时间标准曲线进行比对，计算还原样品溶液中具体的靶标基因含量信息，并进行结果输出；所述系统各组成之间的连接关系如下：微流控芯片固定放置于基底(1)中央；在基底(1)两侧X轴方向上分别设有X轴方向移动机构(10)，每个X轴方向移动机构(10)两端固定在基底(1)上，两端之间的部分与一个Z轴方向移动机构(11)底部进行滑动连，磁体阵列(12)一端与一个Z轴方向移动机构(11)底部上方连接，磁体阵列(12)另一端与另一个Z轴方向移动机构(11)底部上方连接，磁体阵列(12)上固定排列有强磁体(13)，强磁体(13)与通道(2)的位置和数量相对应，每个强磁体(13)都位于其对应的通道(2)正上方，磁体阵列控制机构经由驱动器(17)与单片机(20)相连，由单片机(20)控制；加热部件(14)位于待检测样品和核酸释放扩增检测区(6)所在底部基底(1)与微流控芯片之间，与单片机(20)连接，单片机(20)控制加热部件(14)维持指定温度的方法为：比例-积分-微分控制算法；激发光产生部件(15)经由可控稳压器(18)与系统直流电源(19)相连接，并由可控稳压器(18)控制其激发光强度；可控稳压器(18)与单片机(20)的IO引脚相连，受到单片机(20)的IO引脚的控制；光学传感器(16)与单片机(20)的通信协议端口相连，将其获取的光学信号通过通讯协议中的一种传入单片机(20)；激发光产生部件(15)和光学传感器(16)均与单片机(20)进行通信，由单片机(20)控制其执行动作，并向单片机(20)传输其获得的信息。2.根据权利要求1所述的一种用于核酸纯化，扩增及基因检测的系统，其特征在于：基底(1)为弱磁性材料，弱磁性材料为柔性磁铁或吸附面大于等于4cm×6cm，吸力小于等于2.5Kg的电磁铁。3.根据权利要求1所述的一种用于核酸纯化，扩增及基因检测的系统，其特征在于：隔离层(8)为矿物油。4.根据权利要求1所述的一种用于核酸纯化...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓玉林，张德雨，张永谦，刘可夫，董一名，耿利娜，闫天翼，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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