基于表面测量传感的即时核酸扩增测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于表面测量传感的即时核酸扩增测量装置，其包括：微流体芯片，具有形成为闭环形状的微流体通道；样本注入与闭合部分，与微流体通道连通且以注入模式及闭合模式运行，在注入模式中，反应样本被注入到微流体通道中，在闭合模式中，使微流体通道以其中样本已被注入到微流体通道中的状态形成闭环；流体移动产生部分，用于诱使反应样本流动以使反应样本在微流体通道内循环；多个加热部分，用于分别地将微流体通道的多个加热区加热至分别不同的温度，以使反应样本中的核酸扩增；以及表面测量传感部分，用于在微流体通道内的一个区中检测反应样本中的核酸。因此，可使用被应用微流体技术的聚合酶链式反应微流体芯片以及例如表面等离子体共振等表面测量传感技术来实现生产成本的显著降低，且通过将对试剂的使用消除或降至最低程度，测量所招致的成本可显著降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于表面测量传感的即时核酸扩增测量装置
本专利技术涉及一种使用表面测量技术的即时核酸扩增测量设备。更具体来说，本专利技术涉及一种使用表面测量技术的即时核酸扩增测量设备，所述设备能够基于例如表面等离子体共振(surfaceplasmonresonance，SPR)等表面测量技术来即时检测核酸的扩增过程。
技术介绍
近年来，已广泛利用即时聚合酶链式反应(Real-timePolymerasechainreaction；在下文中称为即时PCR)来执行核酸分析，因为PCR能够在反应循环(cycle)期间即时检查核酸扩增产物而无需在凝胶(gel)中执行电泳且能够进行定量分析。一般来说，一种用于实作即时PCR的设备包括：热循环仪(thermalcycler)，设置有执行核酸扩增反应的至少一个加热块(heatingblock)；以及传感器/检测器，即时检测从核酸扩增产物产生的信号。近年来，在医学领域中，用于实作个体化药物的高效诊断及治疗方法已得到积极开发。为实际上实现个体化药物，需要为数个对象进行快速且准确的诊断及治疗。在此种诊断及治疗情形中，核酸扩增步骤是基本的前提步骤，且即时PCR(其为执行所述步骤的一个实例)在实作个体化药物时是必不可少的。然而，即时PCR是花费显著时间才能完成的复杂过程。另外，用于执行即时PCR的设备通常是昂贵、大型的且在一个反应管中仅能够测量一个或三个至四个诊断标记物，从而难以实现实际的个体化药物。韩国专利申请公开案第10-2004-0048754号公开一种温度控制型即时荧光检测设备，其为便携且小型的荧光检测设备。所述设备能够在数百个至数千个样本中甚至在所述样本为低浓度时也会在几秒内灵敏地检测数种波长(Wavelength)的荧光，能够即时搜索及分析酶反应且以低价格提供。另外，韩国专利第10-0794703号公开一种用于生物化学反应的即时监测设备，且所述用于生物化学反应的即时监测设备的技术能够通过使光学检测灵敏度变动最小化，而在反应管板中的反应期间比较性地分析各种样本的反应程度。在相关技术中的即时PCR中，通常使用被设计成随着核酸被扩增而在经扩增核酸中发荧光的试剂，且在循环每次结束时测量荧光量，使得样本中最初存在的基因量是通过使用从开始直到扩增发生的时间来加以估计。然而，被设计成发荧光的试剂是非常昂贵的，因此诊断成本增加。另外，与传统的PCR一样，即时PCR装置使用具有大热容量的加热块，使得对温度进行控制所需的时间为长的，从而导致长的测量时间。此外，相关技术中的即时PCR方法需要大量的时间及人力才能获得实际的测量结果，因为将被放置在设备中的试剂是由实验者手动地放置到PCR管中。另外，因荧光样本或荧光测量波长的限制，在单个管中进行多重检测受到限制。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术一直紧记在相关技术中出现的上述问题，且本专利技术的目标是提供一种使用表面测量技术的即时核酸扩增测量的设备，在所述即时核酸扩增测量的设备中，应用被应用聚合酶链式反应(PCR)微流体技术的微流体芯片及例如表面等离子体共振(Surfaceplasmonresonance：SPR)等表面测量技术，从而可显著降低产品成本，对试剂的使用被消除或降至最低程度，从而可显著降低测量成本，且在传感器芯片的表面上形成有受体阵列，从而可同时测量数百个至数千个生物标记物。另外，本专利技术的另一目标是提供一种使用表面测量技术的即时核酸扩增测量设备，所述设备能够通过消除由可在将反应样本注入到微流体芯片中的过程期间或在测量过程期间出现的气泡引起的测量误差来改善测量的可靠性。另外，本专利技术的又一目标是提供一种使用表面测量技术的即时核酸扩增测量设备，所述设备能够在即时测量中执行定量分析以及定性分析。技术解决方案为实现上述目标，本专利技术提供一种使用表面测量技术的即时核酸扩增测量设备，所述设备包括：微流体芯片，具有闭环形微流体通道；样本注入与闭合部分，与所述微流体通道连通且以注入模式运行或以闭合模式运行，在所述注入模式中，反应样本被注入到所述微流体通道，在所述闭合模式中，所述微流体通道以所述反应样本已被注入到所述微流体通道的状态形成闭环；流体移动产生部分，诱使所述反应样本在所述微流体通道之内循环；多个加热部分，分别地以不同的温度对多个加热区域进行加热以使所述反应样本中的核酸扩增；以及表面测量部分，在所述微流体通道之内的预定区域处检测所述反应样本中的所述核酸。同时，为实现上述目标，本专利技术根据另一实施例提供一种使用表面测量技术的即时核酸扩增测量设备，所述设备包括：微流体芯片，设置有微流体通道以及第一样本缓冲室及第二样本缓冲室，所述第一样本缓冲室及所述第二样本缓冲室分别设置在所述微流体通道的两侧处；流体移动产生部分，诱使反应样本以振荡方式流动在所述第一缓冲室、所述微流体通道及所述第二缓冲室中；表面测量部分，在所述微流体通道中流动方向上的中间区域处检测所述反应样本中的核酸；以及第一核酸扩增部分及第二核酸扩增部分，各自设置在所述表面测量部分的两侧处且各自设置有多个加热部分，所述多个加热部分分别地以不同的温度对多个受热区域进行加热以使在所述微流体通道中反复流动的所述反应样本的所述核酸扩增。此处，所述多个受热区域可分成变性区域、退火区域及延伸区域，且所述加热部分可包括分别对所述变性区域、所述退火区域及所述延伸区域进行加热的变性加热部分、退火加热部分及延伸加热部分，以通过聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction：PCR)来使核酸扩增。另外，所述第一核酸扩增部分及所述第二核酸扩增部分可按所述变性加热部分、所述退火加热部分、所述延伸加热部分、所述退火加热部分及所述变性加热部分的次序排列。另外，所述流体移动产生部分可被设置成注射器泵的类型。另外，所述表面测量部分可包括使用表面等离子体共振(SPR)现象的表面等离子体共振传感部分。此处，所述表面等离子体共振传感部分可包括：金属薄膜芯片，设置在所述微流体通道的内表面处以检测等离子体反应；耦合器，设置在所述金属薄膜芯片的外侧处；光源，从所述微流体芯片的外侧以测量光来照射所述金属薄膜芯片；以及光接收器，接收由所述金属薄膜芯片反射的光。另外，所述表面等离子体共振传感部分可设置有可变角度表面等离子体共振方法、可变波长表面等离子体共振方法及表面等离子体共振成像方法中的一种方法。另外，所述表面测量部分可包括：纳米等离子体传感器芯片，设置在所述微流体通道的内表面处，且产生纳米等离子体效应的纳米金属微粒固化在所述纳米等离子体传感器芯片的表面上；光源，从所述微流体通道的外侧以测量光来照射所述纳米等离子体传感器芯片，以诱使所述纳米金属微粒产生纳米等离子体效应；以及光接收器，接收透射穿过所述纳米等离子体传感器芯片的光，其中所述表面测量部分可通过使用透射的所述光的波长及强度中的至少一者来检测核酸。另外，所述表面测量部分可包括：石英晶体微天平(QCM)传感器，设置在所述微流体通道之内；以及高频电源供应器，对所述石英晶体微天平传感器施加高频电力，其中所述表面测量部分可通过根据所述石英晶体微天平传感器因粘附到所述石英晶体微天平传感器的表面的核酸而发生的质量变化而使用频率变化来检测核酸。另外，所述表面测量部分可包括：第一电极，设置在所述微流体通道的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用表面测量技术的即时核酸扩增测量的设备，其特征在于，所述设备包括：微流体芯片，具有闭环形的微流体通道；样本注入与闭合部分，与所述微流体通道连通且以注入模式运行或以闭合模式运行，在所述注入模式中，反应样本被注入到所述微流体通道，在所述闭合模式中，所述微流体通道以所述反应样本已被注入到所述微流体通道的状态形成闭环；流体移动产生部分，诱使所述反应样本在所述微流体通道之内循环；多个加热部分，分别地以不同的温度对多个加热区域进行加热，以使所述反应样本中的核酸扩增；以及表面测量部分，在所述微流体通道之内的预定区域处检测所述反应样本中的所述核酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.08 KR 10-2016-00024181.一种使用表面测量技术的即时核酸扩增测量的设备，其特征在于，所述设备包括：微流体芯片，具有闭环形的微流体通道；样本注入与闭合部分，与所述微流体通道连通且以注入模式运行或以闭合模式运行，在所述注入模式中，反应样本被注入到所述微流体通道，在所述闭合模式中，所述微流体通道以所述反应样本已被注入到所述微流体通道的状态形成闭环；流体移动产生部分，诱使所述反应样本在所述微流体通道之内循环；多个加热部分，分别地以不同的温度对多个加热区域进行加热，以使所述反应样本中的核酸扩增；以及表面测量部分，在所述微流体通道之内的预定区域处检测所述反应样本中的所述核酸。2.一种使用表面测量技术的即时核酸扩增测量的设备，其特征在于，所述设备包括：微流体芯片，设置有微流体通道以及第一样本缓冲室及第二样本缓冲室，所述第一样本缓冲室及所述第二样本缓冲室分别设置在所述微流体通道的两侧处；流体移动产生部分，诱使所述反应样本以振荡方式流动在所述第一缓冲室、所述微流体通道及所述第二缓冲室中；表面测量部分，在所述微流体通道中流动方向上的中间区域处检测所述反应样本中的核酸；以及第一核酸扩增部分及第二核酸扩增部分，各自设置在所述表面测量部分的两侧处且各自设置有多个加热部分，所述多个加热部分分别地以不同的温度对多个受热区域进行加热，以使在所述微流体通道中反复流动的所述反应样本的所述核酸扩增。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述多个受热区域分成变性区域、退火区域及延伸区域，且所述加热部分包括分别对所述变性区域、所述退火区域及所述延伸区域进行加热的变性加热部分、退火加热部分及延伸加热部分，以通过聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction：PCR来使核酸扩增。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一核酸扩增部分及所述第二核酸扩增部分是按所述变性加热部分、所述退火加热部分、所述延伸加热部分、所述退火加热部分及所述变性加热部分的次序排列。5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述流体移动产生部分被设置成注射器泵的类型。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述表面测量部分包括使用表面等离子体共振现象的表面等离子体共振传感部分。7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述表面等离子体共振传感部分包括：金属薄膜芯片，设置在所述微流体通道的内表面处，以检测等离子体反应；耦合器，设置在所述金属薄膜芯片的外侧处；光源，从所述微流体芯片的外侧以测量光来照射所述金属薄膜芯片；以及光接收器，接收由所述金属薄膜芯片反射的反射光。8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述表面等离子体共振传感部分设置有可变角度表面等离子体共振方法、可变波长表面等离子体共振方法及表面等离子体共振成像方法中的一种方法。9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述表面测量部分包括：纳米等离子体传感器芯片，设置在所述微流体通道的内表面处，且产生纳米等离子体效应的纳米金属微粒固化在所述纳米等离子体传感器芯片的表面上；光源，从所述微流体通道的外侧以测量光来照射所述纳米等离子体传感器芯片，以诱使所述纳米金属微粒产生纳米等离子体效应；以及光接收器，接收透射穿过所述纳米等离子体传感器芯片的光，其中所述表面测量部分通过使用透射的所述光的波长及强度中的至少一者来检测核酸。10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述表面测量部分包括：石英晶体微天平传感器，设置在所述微流体通道之内；以及高频电源供应器，对所述石英晶体微天平传感器施加高频电力，其中所述表面测量部分通过频率变化来检测核酸，所述频率变化是根据所述石英晶体微天平传感器因粘附到所述石英晶体微天平传感器的表面的核酸而发生的质量变化。11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述表面测量部分包括：第一电极，设置在所述微流体通道的内表面处且具有与核酸结合的特性；第二电极，设置在所述微流体通道的所述内表面处且具有不与核酸结合的特性；第三电极，被施加与所述第一电极及所述第二电极不同的极性；以及测量电压供应器，对所述第一电极及所述第二电极施加极性相同的电压且对所述第三电极施加与所述第一电极及所述第二电极相反的极性的电压，其中所述表面测量部分在所述测量电压供应器在正电压与负电压之间交替地切换的同时通过根据导电率变化而使用电流值来检测核酸。12.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：申世铉，罗元徽，张大虎，
申请(专利权)人：高丽大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR