电化学基因检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了电化学基因检测装置，包括基因芯片，其形成反应槽，反应槽内壁敷设有一铜层，基因芯片还包括固定连接于铜层上的检测探针；温控模块，其包括布设于反应槽内温控探针，温控探针与铜层连接；复合模块，其包括加样探针和加样驱动组件，加样探针与加样驱动组件的动力输出端传动连接，加样驱动组件驱动加样探针向反应槽内加样。本发明专利技术基于该电化学基因检测装置，还公开了一种电化学检测方法，该方法所设计的理论测量精度达到了10拷贝级别，可以快捷、方便、准确地检测出样品DNA分子片段中的浓度，还能够实现多个反应槽同步进行检测，提高检测通量。

【技术实现步骤摘要】
电化学基因检测装置及方法
本专利技术涉及生物医疗器械领域，特别涉及一种电化学基因检测装置及方法。
技术介绍
电化学基因传感器用于基因测序，能节省大量的试剂和仪器损耗。在基因表达检测的研究上人们已比较成功地对多种生物包括拟南芥、酵母及人的基因组表达情况进行了研究。杂交测序是电化学基因传感器技术的重要应用。该测序技术理论上不失为一种高效可行的测序方法，但需通过大量重叠序列探针与目的分子的杂交方可推导出目的核酸分子的序列，所以需要制作大量的探针。电化学基因传感器技术可以比较容易地合成并固定大量核酸分子，所以它的问世无疑为杂交测序提供了实践的可能性。但是现有通过电化学传感器进行基因检测需要较多的步骤，并且对于人工的操作要求比较高，同时检测的步骤繁琐时间较长，对于需要同时对多个样品进行检测的情况需要大量的人力物力，提高了检测成本，再且，由于受到地方和设备的限制，对于多样品的处理明显有的很大的限制，特别是对于医院和实验室等地方，受到空间的限制，不能安装过多的设备和容纳过多的操作人员，大大的减低了对于样品的检测效率，比且对于检测过程中需要对样品进行转移或操作，由于多个步骤分离处理，容易使到样品或数据受到影响，从而大大的影响了检测准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的问题，提出以下技术方案。本专利技术第一方面，提供一种电化学基因检测装置，包括：基因芯片，其形成有反应槽，所述反应槽内壁敷设有一铜层；所述基因芯片还包括固定连接于所述铜层上的检测探针；温控模块，其包括布设于所述反应槽内并控制所述反应槽内的温度的温控探针，所述温控探针与所述铜层连接；复合模块，其包括加样探针和加样驱动组件，所述加样探针与所述加样驱动组件的动力输出端传动连接，所述加样驱动组件驱动所述加样探针向所述反应槽内加样；其中，所述检测探针表面涂覆的工作电极层，所述加样探针表面涂覆有参比电极层，所述铜层的一处敷设有辅助电极层。进一步的，每一所述基因芯片上具有成矩阵分布的多个所述反应槽，每一所述反应槽对应设有一所述检测探针、所述温控探针和所述加样探针；每一检测探针对应的微处理器包括基因检测反馈元件，每一温度探针包括一个温度控制元件和一个温度反馈元件，每一个温度控制元件分别对应于一个基因反馈元件，温度控制元件根据度反馈单元对基因反馈元件的温度监控。进一步的，所述工作电极层表面键合有DNA分子探针。具体的，所述基因芯片的制备方法包括：用甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物作为基因芯片的制作材质，使用激光刻蚀的方式刻蚀出所述反应槽；在所述反应槽内电镀铜层，并同时将所述检测探针绝热固定于所述电镀铜层上。具体的，所述加样驱动组件包括：泵体，该泵体限定了用于容纳流体的一个容腔，所述容腔具有一个被驱动端壁和两个输出端壁；致动器，该致动器与所述被驱动端壁传动连接以引起所述被驱动端壁的振荡运动，从而产生所述被驱动端壁和所述输出端壁沿各自大体上垂直于其表面的一个方向的位移振荡，并在所述被动驱动端壁和所述输出端壁的各自中心与其外围之间产生至少一个振动环；阻振物，所述阻振物与所述被驱动端壁的外围部分传动连接以减少这些部位的位移振荡而产生的阻尼，所述阻振物包括一种柔性印刷电路材料；第一孔，所述第一孔布设于靠近所述被驱动端壁的一个所述输出端壁具有的任一。振动环上并连通所述泵体；第二孔，所述第二孔布设于远离所述被驱动端壁的一个所述输出端壁具有的任一振动环上并延伸至穿过所述泵体；其中，这些位移震荡引起了在所述泵体的空腔内的流体的相应压力震荡，从而使得泵体内的流体流动穿过所述第一孔和所述第二孔，以形成一流通路径。进一步的，所述流通路径是邻近所述工作电极层、所述参比电极层和所述辅助电极布设的，使得流动穿过所述泵体的空腔的流体首先流过所述工作电极层、所述参比电极层和所述辅助电极。具体的，所述复合模块还包括加样箱，所述流通路径的一端连通所述加样箱、另一端延伸至与所述加样探针连通。可选的，所述电化学基因检测装置包括基座、检测机构、微处理器和上位处理终端；所述检测机构、所述微处理器和所述上位处理终端均固定连接于所述基座上；所述检测机构，用于根据杂交反应，采用电化学技术对分子进行标记，并通过交流伏安法扫描经过标记的检测信号；所述微处理器控制所述检测机构进行基因检测，接受所述检测机构的扫描数据，进行结果分析，并将分析结果传送至所述上位处理终端，所述上位处理终端通过发送控制指令实时调节所述微处理器；所述检测机构包括恒电位电路、电流-电压转换电路和多档位放大电路；所述检测探针的输出端、所述温控探针的输出端和所述加样探针的输出端均与所述恒电位电路的输入端连接，所述恒电位电路的输出端与所述电流-电压转换电路的输入端连接，所述电流-电压转换电路的输出端与所述多档为放大电路的输入端连接，所述微处理器与所述多档位放大电路的输出端连接并对信号进行处理。本专利技术的另一方面，提供一种电化学基因检测方法，采用电化学基因检测装置进行检测；所述电化学基因检测装置包括基座、检测机构、微处理器、上位处理终端、基因芯片、温控模块和复合模块；所述基因芯片包括检测探针，所述基因芯片形成有反应槽，所述温控模块包括温控探针，所述复合模块包括加样探针、加样驱动组件和加样箱；所述电化学基因检测方法包括以下步骤：S1、由所述加样箱向装置中加入反应体系和待测样本，所述加样驱动组件驱动所述反应体系和所述待测样本进入所述反应槽内；S2、所述温控探针检测所述反应槽内的温度，并将其转换成参比电信号；所述检测探针对待测检测物杂交反应后的分子进行标记，实现基因检测，并通过获工作电信号；所述加样探针亦获取所述反应槽内的体系反应时的辅助电信号；S3、所述温控探针将所述参比电信号输入至所述检测机构，所述检测探针将所述工作电信号输入至所述检测机构，所述加样探针将所述辅助电信号输入至所述检测机构；S4、所述检测机构经处理将所述工作电信号、所述参比电信号和所述辅助电信号均转发至所述微处理器，所述微处理器将其处理后发送至所述上位处理终端；S5、所述上位处理终端通过运行预设的基因检测程序，输出实时基因检测控制指令和温度控制指令至所述微处理器；S6、所述微处理通过反应信号通路控制所述温控探针的加热部和冷却部、控制所述检测探针获取所述反应槽内的所述工作电信号，从而实现的对所述反应槽内的温度控制，完成对所述反应槽内的基因检测。每一所述反应槽内的反应体系对应有一工作电信号、一参比电信号和一辅助电信号；所述微处理器将每一所述反应槽内的工作电信号、参比电信号和辅助电信号打包成一反应槽信号传输至所述上位处理终端；每一参比电信号还包括温度信号。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：1、本专利技术提供的电化学基因检测装置，通过将检测探针和温控探针固定于反应槽内，能够实时检测反应槽内发生的反应体系的电化学变化，检测及时和精准；具体的，温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学基因检测装置，其特征在于，包括：/n基因芯片，其形成有反应槽，所述反应槽内壁敷设有一铜层；所述基因芯片还包括固定连接于所述铜层上的检测探针；/n温控模块，其包括布设于所述反应槽内并控制所述反应槽内的温度的温控探针，所述温控探针与所述铜层连接；/n复合模块，其包括加样探针和加样驱动组件，所述加样探针与所述加样驱动组件的动力输出端传动连接，所述加样驱动组件驱动所述加样探针向所述反应槽内加样；/n其中，所述检测探针表面涂覆的工作电极层，所述加样探针表面涂覆有参比电极层，所述铜层的一处敷设有辅助电极层。/n

【技术特征摘要】
1.一种电化学基因检测装置，其特征在于，包括：
基因芯片，其形成有反应槽，所述反应槽内壁敷设有一铜层；所述基因芯片还包括固定连接于所述铜层上的检测探针；
温控模块，其包括布设于所述反应槽内并控制所述反应槽内的温度的温控探针，所述温控探针与所述铜层连接；
复合模块，其包括加样探针和加样驱动组件，所述加样探针与所述加样驱动组件的动力输出端传动连接，所述加样驱动组件驱动所述加样探针向所述反应槽内加样；
其中，所述检测探针表面涂覆的工作电极层，所述加样探针表面涂覆有参比电极层，所述铜层的一处敷设有辅助电极层。


2.如权利要求1所述的电化学基因检测装置，其特征在于，每一所述基因芯片上具有成矩阵分布的多个所述反应槽，每一所述反应槽对应设有一所述检测探针、所述温控探针和所述加样探针；
每一检测探针对应的微处理器包括基因检测反馈元件，每一温度探针包括一个温度控制元件和一个温度反馈元件，每一个温度控制元件分别对应于一个基因反馈元件，温度控制元件根据度反馈单元对基因反馈元件的温度监控。


3.如权利要求1所述的电化学基因检测装置，其特征在于，所述工作电极层表面键合有DNA分子探针。


4.如权利要求3所述的电化学基因检测装置，其特征在于，所述基因芯片的制备方法包括：用甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物作为基因芯片的制作材质，使用激光刻蚀的方式刻蚀出所述反应槽；在所述反应槽内电镀铜层，并同时将所述检测探针绝热固定于所述电镀铜层上。


5.如权利要求1所述的电化学基因检测装置，其特征在于，所述加样驱动组件包括：
泵体，该泵体限定了用于容纳流体的一个容腔，所述容腔具有一个被驱动端壁和两个输出端壁；
致动器，该致动器与所述被驱动端壁传动连接以引起所述被驱动端壁的振荡运动，从而产生所述被驱动端壁和所述输出端壁沿各自大体上垂直于其表面的一个方向的位移振荡，并在所述被动驱动端壁和所述输出端壁的各自中心与其外围之间产生至少一个振动环；
阻振物，所述阻振物与所述被驱动端壁的外围部分传动连接以减少这些部位的位移振荡而产生的阻尼，所述阻振物包括一种柔性印刷电路材料；
第一孔，所述第一孔布设于靠近所述被驱动端壁的一个所述输出端壁具有的任一。振动环上并连通所述泵体；
第二孔，所述第二孔布设于远离所述被驱动端壁的一个所述输出端壁具有的任一振动环上并延伸至穿过所述泵体；
其中，这些位移震荡引起了在所述泵体的空腔内的流体的相应压力震荡，从而使得泵体内的流体流动穿过所述第一孔和所述第二孔，以形成一流通路径。


6.如权利要求4所述的电化学基因检测装置，其特征在于，所述流通路径是邻近所述工作电极层、所述参比电极层和所述辅助电极布设的，使得流动穿过所述泵体的空腔的流体首先流过所述工作电极层、所述参比电极层和所述辅助电极。


7.如权利要求4所述的电化学基因检测装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国莲，袁红，
申请(专利权)人：绍兴市达冷肯生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33