[发明专利]基于旋转式微流控芯片的实时荧光PCR检测系统有效
申请号: | 201410084321.4 | 申请日: | 2014-03-09 |
公开(公告)号: | CN103820316A | 公开(公告)日: | 2014-05-28 |
发明(设计)人: | 吴坚;于伦;王富吉;陈涛;郑杨 | 申请(专利权)人: | 北京工业大学 |
主分类号: | C12M1/38 | 分类号: | C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34 |
代理公司: | 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 | 代理人: | 沈波 |
地址: | 100124 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 旋转 式微 芯片 实时 荧光 pcr 检测 系统 | ||
1.一种基于旋转式微流控芯片的实时荧光PCR检测系统,其特征在于:该系统包括退火低温区(1)、延伸适温区(2)、热变高温区(3)、旋转模块(4)、PCR试剂容纳腔(5)、注入微通道(6)、仪器固定底座(7)、荧光检测系统(8);其中,温度循环控制模块包括退火低温区(1)、延伸适温区(2)、热变高温区(3);微通道循环PCR扩增模块包括旋转模块(4)、PCR试剂容纳腔(5)、注入微通道(6)、仪器固定底座(7);荧光光谱检测模块包括荧光检测系统(8);
所述退火低温区(1)、延伸适温区(2)、热变高温区(3)这三个温区作为系统的温度循环控制模块与仪器固定底座(7)相连;仪器固定底座(7)与旋转模块(4)的中心轴连接;具体而言,退火低温区(1)与延伸适温区(2)和热变高温区(3)内分别装有薄膜电加热片作为加热源,通过位于仪器固定底座(7)内的微型单片机控制加热温度,同时三个温区底部分别装有铂电阻温度传感器,采集实时温度值后反馈到单片机控制系统中进行实时监控,单片机实时对加热模块进行相关调整,每个温区内的加热模块分别处于恒温状态,使样本不失去生物活性,并实时单向对PCR试剂容纳腔(5)进行加热;所述三个温区分别位于三个不同的方向放置,相邻之间呈120°夹角,完全隔离分开;
PCR试剂容纳腔(5)通过注入微通道(6)与旋转模块(4)相连;荧光检测系统(8)与旋转模块(4)相连,且PCR试剂容纳腔(5)、荧光检测系统(8)固定在一起,所述荧光检测系统(8)设有LED显示;退火低温区(1)、延伸适温区(2)、热变高温区(3)的外形尺寸小于PCR试剂容纳腔(5)的外形尺寸,由于在三个加热区中采用中心加热的方式,PCR试剂容纳腔(5)的尺寸大于三个加热区有助于充分加热,使得反应更加充分。
2.根据权利要求1所述的一种基于旋转式微流控芯片的实时荧光PCR检测系统,其特征在于:微通道循环PCR扩增模块的工作过程如下,通过位于仪器固定底座(7)内的微型单片机的控制,使得在旋转模块(4)内的步进电机按照PCR扩增循环周期的要求进行转动;PCR试剂容纳腔(5)依次经过退火低温区(1)与延伸适温区(2)和热变高温区(3)的三个恒温加热区,使DNA经高温变性、低温退火以及适温延伸完成一次循环实现扩增,之后经过四十次循环实现整个样本的PCR扩增循环,其中可通过设定不同温区的宽度确定PCR试剂在不同温区所需的反应时间。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于旋转式微流控芯片的实时荧光PCR检测系统,其特征在于:在PCR试剂容纳腔(5)中,上表面采用耐热性、透光性较好的有机玻璃制成,将其作为PCR试剂容纳腔的上表面,以便对PCR扩增反应进行检测并减少相应误差;下表面采用传热较好的耐热材料,使得PCR试剂能够良好的接收位于底层的三个温区的加热温度。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于旋转式微流控芯片的实时荧光PCR检测系统,其特征在于:当PCR试剂容纳腔(5)经过微通道循环PCR扩增后,通过在PCR试剂容纳腔(5)正上方的荧光检测系统(8)内的半导体发光二极管作为激发光源的激发光,使得样本由于激发光激发出相应荧光,之后被荧光检测系统(8)内的光学微透镜采集,并由系统中的光电二极管换器接收,由单片机进行算法处理,最终将生物结果输出在荧光检测系统(8)的LED显示屏上。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于旋转式微流控芯片的实时荧光PCR检测系统,其特征在于:荧光检测模块与单片机工作流程如下,激发光源发射指定峰值波长的光,之后通过相同峰值波长的滤光片,最后经模块内部的光学微透镜聚焦到样本上;样本受到光的激发,样本发出荧光,并利用光学传感器把收集到的荧光光强转化为相应的电流强度,之后通过一个放大电路把测到的电流放大并通过一个指定电阻,变成相应的电压值,之后通过AD芯片把测试到的电压值进行AD转换,之后把转换的二进制数输入到单片机中做处理,最终利用单片机算法把处理后的数据代入相应转换公式,把电压值转换成相应的荧光强度值,并在LED/LCD屏中显示;之后在每次循环后记下荧光强度值,取50次循环作为计数点处理并作图;最后输出平滑上升曲线。
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