连续流微流控PCR实时定量检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种连续流微流控PCR实时定量检测装置及方法，该装置中的连续流PCR芯片置于连续流PCR芯片的样品槽内，并紧贴左右分布的温控模块上方，连续流PCR芯片的样品槽下面连接进样模块，进样模块的平头螺丝置于连续流PCR芯片的样品槽下方，并与步进电机连接；连续流PCR芯片上方设置光学检测模块，下方设置光源模块，光源模块中的光源经芯片下方滤光片，激发连续流PCR芯片中的荧光基团，经芯片上方滤光片后，通过光学检测模块中的图像传感器和软件分析模块进行实时监测。本发明专利技术与传统PCR方法相比，操作简单，实验试剂损耗小，超快速实现PCR反应，并且可进行定量分析，满足实时化、现场化的检测需要。现场化的检测需要。现场化的检测需要。

【技术实现步骤摘要】
连续流微流控PCR实时定量检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种分子生物监测技术，具体涉及一种连续流微流控PCR实时定量检测装置及方法，可实现临床医学疾病的诊断和生物分子的检测分析。

技术介绍

[0002]聚合酶链式反应技术，又称无细胞克隆技术，是一种对特定的DNA片段在体外进行快速扩增的生物技术。该技术目前已广泛应用于生物学、生物化学、医学、环境与食品等领域。PCR反应过程主要由高温变性、低温退火、中温延伸三个过程构成。每经历一个温度循环DNA数目扩增一倍，经历30个循环可以扩增数亿倍，从而实现微量级DNA数目骤增。目前核酸扩增主要在PCR热循环仪内完成，其核心部件是通过对放有DNA的样品槽反复变温实现。然而当前的PCR技术主要存在(1)传统PCR仪设备体积大：携带性差；(2)PCR反应时间长：30
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40个循环约1小时；(3)生物试剂消耗量大：实验成本高；(4)对于扩增后的PCR产物需要离线的平板凝胶电泳或毛细管电泳等方式检测完成，这对实验室的硬件条件和实验人员的操作水平都提出了比较高的要求。为此，如何实现快速PCR以及简化PCR产物检测流程，是当前研究的一个方向。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种连续流微流控PCR实时定量检测装置及方法，以解决上述技术问题。
[0004]本专利技术所采用的技术解决方案是：一种连续流微流控PCR实时定量检测装置，包括连续流PCR芯片、进样模块、温控模块、光源模块、光学检测模块、电路控制系统、软件分析模块，所述连续流PCR芯片置于连续流PCR芯片的样品槽内，并紧贴左右分布的温控模块上方，所述连续流PCR芯片的样品槽下面连接进样模块；所述连续流PCR芯片上方设置光学检测模块，下方设置光源模块，所述光源模块中的光源经芯片下方滤光片，激发连续流PCR芯片中的荧光基团，经芯片上方滤光片后，通过光学检测模块中的图像传感器和软件分析模块进行实时监测，所述电路控制系统连接进样模块、温控模块、光源模块和光学检测模块。
[0005]进一步，所述光源模块中的光源置于装置的最底层，自下往上依次设置芯片下方滤光片、温控模块、连续流PCR芯片、芯片上方滤光片、图像传感器置于该检测装置最上方。
[0006]进一步，所述进样模块包括步进电机和平头螺丝，所述平头螺丝置于连续流PCR芯片的样品槽下方，并与步进电机连接；所述电路控制系统控制步进电机转速，控制并调节温控模块温度，为光源模块供电，调节光学检测模块。
[0007]进一步，所述软件分析模块与光学检测模块相连接，提取微流控通道中的光强特征，计算浓度曲线，实现定量分析。
[0008]进一步，所述连续流PCR芯片由透明材料制作，采用微流控芯片的PCR反应通道，即一条曲折的通道，包括直线部分和弯曲部分，一个直线通道的左端通过一个弧形通道与相邻的下一个直线通道的左端相连，右端通过一个弧形通道与相邻的上一个直线通道的右端
相连；所述PCR反应通道的起始端设有用作进样的样品槽，末端设有用作废液池的凹槽。
[0009]进一步，所述进样模块采用基于压力传感的微型进样装置，通过调节步进电机的转动速度来控制PCR反应液在连续流PCR芯片中的流动速度，使PCR反应液匀速流经两个温区。
[0010]进一步，所述温控模块包括用于实现反应液的高温变性、低温退火的94℃和55℃恒温的两块加热块、加热片；所述加热片贴合在连续流PCR芯片的单面或两面，连续流PCR芯片的中间位置的延伸区为72℃中温延伸区。
[0011]进一步，所述加热片的排列方向与PCR反应通道的直线部分的排列方向垂直且放置在连续流PCR芯片通道弧形部分，且不能遮挡住芯片通道直线部分。
[0012]进一步，所述光源模块包括由均光板和特定波长的LED阵列组成的平行光源和芯片下方滤光片；所述LED阵列组成的平行光源位于装置底端，照射范围覆盖整个连续流PCR芯片。
[0013]一种连续流微流控PCR实时定量检测，采用连续流微流控PCR实时定量检测装置，其步骤为：首先，将配制好的PCR反应液注入连续流PCR芯片的样品槽并密封，通过调节进样模块的步进电机的转速控制PCR反应液在连续流PCR芯片中的流速，使PCR反应液依次反复通过温控模块的两个温区，从而实现连续流PCR；底部光源经芯片下方滤光片，激发连续流PCR芯片中的荧光基团，经芯片上方滤光片过滤杂光后，用图像传感器进行实时监测，随着PCR反应的进行，通道中产物不断增加，荧光强度变大，通过荧光强度的变化，进行实时定量分析，得到目标DNA片段的含量和检测报告信息。
[0014]本专利技术的有益效果在于：(1)采用微流控技术以及连续流PCR方法，快速实现PCR反应；(2)进样装置系统通过设置步进电机转动速度可以稳定地控制生物样品在连续流微流控芯片内的流动速度，解决了管道中出现断流以及气泡的问题；(3)利用实时荧光检测技术结合图像传感器实现对PCR的实时定量。与传统PCR方法相比，本专利技术操作简单，实验试剂损耗小，超快速实现PCR反应，并且可进行定量分析，满足实时化、现场化的检测需要。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的连续流微流控PCR实时定量装置结构立体示意图；
[0016]图2是本专利技术的连续流微流控PCR实时定量装置结构主视图；
[0017]图3是本专利技术的连续流微流控PCR实时定量装置结构俯视图；
[0018]图4是本专利技术的连续流微流控PCR实时定量装置结构侧视图；
[0019]图5是连续流微流控PCR过程中荧光强度和DNA浓度的关系图。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本专利技术。
[0021]如图1至图4所示，一种连续流微流控PCR实时定量检测所装置，包括连续流PCR芯片1、进样模块2、第一、二温控模块3、4、光源5、光学检测模块、电路控制系统9。
[0022]光学检测模块包括芯片下方滤光片6、芯片上方滤光片7、图像传感器8、软件分析模块。连续流PCR芯片1置于连续流PCR芯片1的样品槽内，并紧贴左右分布的第一、二温控模
块3、4上方，连续流PCR芯片1的样品槽下方连接进样模块2。进样模块2包括步进电机和平头螺丝，平头螺丝置于连续流PCR芯片1的样品槽下方，平头螺丝连接步进电机，通过调节步进电机的转动速度来控制PCR样品在芯片通道中的流动速度，样品依次反复流经两温区，从而实现DNA扩增。
[0023]光源5置于装置的最底层，自下往上依次是芯片下方滤光片6、第一、二温控模块3、4、连续流PCR芯片1、芯片上方滤光片7、图像传感器8置于该检测装置最上方。光源5经芯片下方滤光片6，激发PCR反应体系中的荧光基团，经芯片上方滤光片7后，通过图像传感器8进行实时监测，随着PCR反应的进行，通道中产物不断增加，荧光强度变大，通过荧光强度的变化，进行实时定量分析，得到目标DNA片段的含量和其它检测报告信息等。电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续流微流控PCR实时定量检测装置，包括连续流PCR芯片、进样模块、温控模块、光源模块、光学检测模块、电路控制系统、软件分析模块，其特征在于：所述连续流PCR芯片置于连续流PCR芯片的样品槽内，并紧贴左右分布的温控模块上方，所述连续流PCR芯片的样品槽下面连接进样模块，所述连续流PCR芯片上方设置光学检测模块，下方设置光源模块，所述光源模块中的光源经芯片下方滤光片，激发连续流PCR芯片中的荧光基团，经芯片上方滤光片后，通过光学检测模块中的图像传感器和软件分析模块进行实时监测，所述电路控制系统连接进样模块、温控模块、光源模块和光学检测模块。2.根据权利要求1所述的连续流微流控PCR实时定量检测装置，其特征在于：所述光源模块中的光源置于装置的最底层，自下往上依次设置芯片下方滤光片、温控模块、连续流PCR芯片、芯片上方滤光片、图像传感器置于该检测装置最上方。3.根据权利要求1所述的连续流微流控PCR实时定量检测装置，其特征在于：所述进样模块包括步进电机和平头螺丝，所述平头螺丝置于连续流PCR芯片的样品槽下方，并与步进电机连接；所述电路控制系统控制步进电机转速，控制并调节温控模块温度，为光源模块供电，调节光学检测模块。4.根据权利要求1所述的连续流微流控PCR实时定量检测装置，其特征在于：所述软件分析模块与光学检测模块相连接，提取微流控通道中的光强特征，计算浓度曲线，实现定量分析。5.根据权利要求1所述的连续流微流控PCR实时定量检测装置，其特征在于：所述连续流PCR芯片由透明材料制作，采用微流控芯片的PCR反应通道，即一条曲折的通道，包括直线部分和弯曲部分，一个直线通道的左端通过一个弧形通道与相邻的下一个直线通道的左端相连，右端通过一个弧形通道与相邻的上一个直线通道的右端相连；所述PCR反应通道的起始端设有用作进样的样品槽，末端设有用作废...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振庆，张大伟，黄嘉欣，杨波，王宜菲，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：