用于数字实时PCR的盒制造技术

公开了一种用于数字实时PCR的盒，其能够防止在反应空间的拐角或边缘区域出现气穴。用于数字实时聚合酶链式反应(PCR)的盒包括微流体室、孔阵列、CMOS光传感器阵列和PCB。微流体室包括形成用于注射液体样品的入口，所述微流体室能够注射成型。孔阵列包括多个微孔，上部分和下部分通过所述微孔被穿孔并附接到微流体室的下表面。CMOS光传感器阵列设置在孔阵列下方以捕获填充在孔阵列的微孔中的样品的响应图像。PCB具有通气孔，所述通气孔被形成为用于在通过入口注射液体样品时，在微流体室中形成的微流动路径的、在孔阵列和微流体室之间形成的空间的、以及形成在孔阵列中的微孔的真空处理。

Box for digital real-time PCR

【技术实现步骤摘要】
用于数字实时PCR的盒相关申请的交叉引用根据35U.S.C.§119，本申请要求于2018年4月25向韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请第10-2018-0047632号以及2019年3月26提交的韩国专利申请第10-2019-0034671号的优先权，所述专利申请的全部内容通过引用并入本文。专利技术背景
本专利技术的示例性实施例涉及用于数字实时聚合酶链式反应(PCR)的盒。更具体地，本专利技术的示例性实施例涉及一种用于数字实时PCR的盒，其能够测量可以同时进行的实时反应，同时防止反应空间的拐角或边缘区域出现气穴(airpockets)。相关技术的讨论基因扩增技术是用于重复地复制和扩增样品中少量脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)的特定碱基序列的技术。典型的基因扩增技术是聚合酶链式反应(PCR)。聚合酶链式反应(PCR)由DNA变性、引物退火和引物延伸组成。因为每个步骤取决于样品的温度，所以可以通过重复改变样品的温度来扩增DNA。聚合酶链式反应(PCR)是扩增靶DNA序列的方法。以前，PCR通常在96-或384-孔微孔板中进行。如果需要更高的通量，则微孔板中的常规PCR方法不是成本有效的或有效的。另一方面，减少PCR反应体积降低了试剂的消耗并且可以因反应体积的热质量降低而减少扩增时间。该策略可以以阵列形式(mxn)来实现，从而导致大量更小的反应体积。此外，使用阵列允许具有增加的量化灵敏度、动态范围和特异性的可扩展高通量分析。阵列形式也已被用于执行数字实时聚合酶链式反应(dPCR)。来自dPCR的结果可以用来检测和定量罕见等位基因的浓度，用来提供核酸样品的绝对定量，并用来测量核酸浓度的低倍数变化。通常，增加复制次数增加了dPCR结果的准确性和可再现性。大多数定量聚合酶链式反应(qPCR)平台中的阵列形式被设计用于逐样品测试(sample-by-assay)实验，其中PCR结果需要是可寻址的(addressable)以用于运行后分析。然而，对于dPCR，每个PCR结果的特定位置或孔可以是无关紧要的，并且可以仅分析每个样品的阳性和阴性复制的数目。在dPCR中，含有相对少量的靶多核苷酸或核苷酸序列的溶液可以被细分成大量的小测试样品，从而每个样品通常含有一分子的靶核苷酸序列或不含靶核苷酸序列。当样品随后在PCR方案、程序或实验中热循环时，含有靶核苷酸序列的样品被扩增并产生阳性检测信号，而不含靶核苷酸序列的样品不被扩增并不产生检测信号。在数字实时PCR的情况下，因为反应空间的尺寸非常小并且其数量非常大，所以难以将样品注射到每一个反应空间中。此外，样品不被注入到反应空间的拐角或边缘区域中，从而可以在反应空间的拐角或边缘区域处形成气穴(airpockets)。当气穴因PCR过程期间的温度变化而膨胀或收缩时，测试结果可能发生误差。在常规的dPCR方法中，使用终点PCR，其中将样品引入反应空间中并扩增核苷酸序列。因此，不可能测量在每个反应空间中实时扩增核苷酸序列的反应。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例提供一种用于数字实时PCR的盒，其能够在防止在反应空间的拐角或边缘区域出现气穴的同时，同时地进行实时PCR测量。根据本专利技术的一个方面，用于数字实时聚合酶链式反应(PCR)的盒包括微流体室、孔阵列、CMOS光传感器阵列和PCB。微流体室包括形成用于注射液体样品的入口，微流体室能够注射成型。孔阵列包括多个微孔，上部分和下部分通过所述微孔被穿孔并附接到微流体室的下表面。CMOS光传感器阵列设置在孔阵列下方以捕获填充在孔阵列的微孔中的样品的响应图像。PCB具有通气孔，所述通气孔被形成为用于在通过入口注射液体样品时，在微流体室中形成的微流动路径的、在孔阵列和微流体室之间形成的空间的、以及形成在孔阵列中的微孔的真空处理。在本专利技术的示例性实施例中，微流体室可以包括基部构件和方形顶板构件。基部构件包括矩形形状的第一扁平部分、在第一扁平部分的中心区域中形成的方形支撑孔、以及在第一扁平部分的边缘区域中形成的圆形孔。方形顶板构件包括方形平坦的第二平板、盘形膜开关和穿孔的入口，并且设置在基部构件上。在本专利技术的示例性实施例中，微流体室可以包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料。在本专利技术的示例性实施例中，微流体室可以具有低的自发荧光(self-fluorescence)。在本专利技术的示例性实施例中，用于数字实时PCR的盒可以进一步包括粘附到微流体室的标贴(sticker)，以形成在微流体室中形成的微流动路径的底部。在本专利技术的示例性实施例中，孔阵列可以包括蚀刻的硅材料。在本专利技术的示例性实施例中，CMOS光传感器阵列的上表面涂覆有薄层以在密封之后形成孔的底部。在本专利技术的示例性实施例中，薄层可以包括PDMS材料。在本专利技术的示例性实施例中，孔阵列可以被涂覆为亲水性的。在本专利技术的示例性实施例中，孔阵列可以通过等离子体或热固化性粘合剂或UV固化性粘合剂而附接到微流体室。在本专利技术的示例性实施例中，孔阵列可以具有小于700μm的厚度。在本专利技术的示例性实施例中，可以在孔阵列中形成六边形微孔，并且微孔的间距小于150μm。在本专利技术的示例性实施例中，用于数字实时PCR的盒可以进一步包括上壳体和底壳体。上壳体设置在微流体室上方并且具有孔，所述孔形成为对应于入口。底壳体联接到上壳体以接纳微流体室、孔阵列、CMOS光传感器阵列和PCB，并且具有孔，所述孔对应于通气孔。在本专利技术的示例性实施例中，用于数字实时PCR的盒可以进一步包括设置在膜开关上方的窗口构件。在这种情况下，窗口构件布置成对应于在上壳体的中心区域中形成的孔。在本专利技术的示例性实施例中，窗口构件可以包括透明材料。在本专利技术的示例性实施例中，窗口构件可以包括PDMS材料。根据本专利技术的一些示例性实施例，当PCR溶液通过真空装置的泵送而移动并且溶液填充反应空间时，可以防止在孔阵列(其为反应空间)的拐角或边缘区域中产生气穴。因此，可以防止由气穴引起的误差出现在PCR测试的结果中。此外，因为孔阵列设置在CMOS光传感器阵列上，所以也可以测量实时PCR反应。附图说明通过参照附图描述本专利技术详细的示例性实施例，本专利技术的上述和其他特征和方面将变得更加明显，其中：图1是示意性地示出根据本专利技术的示例性实施例数字实时PCR盒的透视图；图2是图1所示的数字实时PCR盒的分解透视图；图3是示意性地示出孔阵列形状的示例的透视图；图4A和图4B是示出数字实时PCR结果的图；图5A是示意性地解释图2中所示的微流体室的前透视图，图5B是示意性地解释图2中所示的微流体室的后透视图，以及图5C是图2所示的微流体室的分解透视图；图6是示意性地示出图2所示的PCR模块的剖视图；图7是示意性地示出图6所示的PCR模块的分解剖视图；图8是示意性地解释使用图6中所示的PCR模块的PCR过程的第一步骤的剖视图；图9是示意性地示出使用图6所示的PCR模块的PCR过程的第二步骤的剖视图；图10、图11、图12和图13是示意性地解释使用图6所示的PCR模块的PCR过程的第三步骤的剖视图；图14、图15和图16是示意性地解释使用图6所示的PCR模块的PCR过程的第四步骤的剖视图；以及图17、图18、图19、图20和图21是示意性地解释使用图6所示的PCR模块的PCR过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于数字实时聚合酶链式反应(PCR)的盒，包括：微流体室，所述微流体室包括形成用于注射液体样品的入口，所述微流体室能够注射成型；孔阵列，所述孔阵列包括多个微孔，上部分和下部分通过所述微孔被穿孔，并且所述孔阵列被附接到所述微流体室的下表面；CMOS光传感器阵列，所述CMOS光传感器阵列设置在所述孔阵列下方以捕获填充在所述孔阵列的微孔中的样品的响应图像；和PCB，所述PCB具有通气孔，所述通气孔被形成为用于在通过所述入口注射液体样品时，在所述微流体室中形成的微流动路径的、在所述孔阵列和所述微流体室之间形成的空间的、以及形成在所述孔阵列中的微孔的真空处理。

【技术特征摘要】
2018.04.25 KR 10-2018-0047632;2019.03.26 KR 10-2011.一种用于数字实时聚合酶链式反应(PCR)的盒，包括：微流体室，所述微流体室包括形成用于注射液体样品的入口，所述微流体室能够注射成型；孔阵列，所述孔阵列包括多个微孔，上部分和下部分通过所述微孔被穿孔，并且所述孔阵列被附接到所述微流体室的下表面；CMOS光传感器阵列，所述CMOS光传感器阵列设置在所述孔阵列下方以捕获填充在所述孔阵列的微孔中的样品的响应图像；和PCB，所述PCB具有通气孔，所述通气孔被形成为用于在通过所述入口注射液体样品时，在所述微流体室中形成的微流动路径的、在所述孔阵列和所述微流体室之间形成的空间的、以及形成在所述孔阵列中的微孔的真空处理。2.根据权利要求1所述的用于数字实时PCR的盒，其中所述微流体室包括：基部构件，所述基部构件包括矩形形状的第一扁平部分、在所述第一扁平部分的中心区域中形成的方形支撑孔、以及在所述第一扁平部分的边缘区域中形成的圆形孔；和顶板构件，所述顶板构件包括方形平坦的第二平板、盘形膜开关和穿孔的入口，并且设置在所述基部构件上。3.根据权利要求1所述的用于数字实时PCR的盒，其中所述微流体室包括PDMS材料、具有柔性的透明塑料或具有柔性的透明橡胶中的至少一种。4.根据权利要求1所述的用于数字实时PCR的盒，其中所述微流体室具有低的自发荧光。5.根据权利要求1所述的用于数字实时PCR的盒，进一步包括粘附到所述微流体室的标贴，以形成在所述微流体室中形成的微流动路径的底部。6.根据权利要求1所述的用于数字实时PCR的盒，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑟尔基·欧莱克桑卓，李道永，宋民植，崔庚鹤，
申请(专利权)人：光行科技株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR