[發明專利]熒光定量PCR分析系統

有效

• 申請號: 01116421.2
• 申請日: 2001-04-12
• 公開（公告）號: CN1379236A
• 公開（公告）日: 2002-11-13
• 發明（設計）人: 李社剛;毛立新;李建峰;項偉平;劉志華;吳志和
• 申請（專利權）人: 杭州大和熱磁電子有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

本發明是生物、醫學領域用于定量分析聚合酶鏈反應(PCR)原始靶基因濃度的裝置。

在本發明作出前，還沒有全自動定量檢測聚合酶鏈反應原始靶基因的儀器。傳統的方法是先將靶基因置于由微機自動控制電路控制加熱和制冷的熱循環裝置，完成PCR要求的變性、復性和延伸，使靶基因被擴增數百萬倍。然后再將擴增產物進行凝膠電泳來判斷是否具有欲檢測的靶基因。由于PCR擴增的效率很高，極少量的靶基因和大量的靶基因被同時擴增最終達到飽和，在電泳檢測時的結果是一樣的，因此這種方法只能獲得特定基因是否存在的定性結果，而無法對其數量或濃度定量檢測，另外這種方法由于在操作過程中需要將檢測樣本轉移，因此容易受環境的污染而造成結果的不準確(假陽性和假陰性)。同時還存在操作過程復雜，檢測時間長等缺點。

本發明的目的是提供一種能自動、快速完成對靶基因的定量檢測，并在整個檢測過程中不受環境污染的熒光定量PCR分析系統。

本發明的技術解決方案是：利用控制電路在控制熱循環裝置對靶基因擴增的同時對被測反應物的熒光信號強度進行檢測，由于熒光信號強度與靶基因的濃度是成比例關系的，因此檢測熒光強度就能知道特定基因的數量或濃度(單位容積內的數量)。

整個裝置包括置于箱體內的熱循環裝置，熒光檢測裝置、控制電路和置于箱體外的計算機，所說的熱循環裝置包括具有一排插孔的變溫金屬模塊、與變溫金屬模塊緊貼的熱電制冷器，設在熱電制冷器旁的散熱器、風扇和插放在插孔中的試管，試管上蓋有帶加熱器的熱蓋，在熱蓋、散熱器和變溫金屬模塊中分別設有溫度傳感器；

熒光檢測裝置包括位于變溫金屬模塊下方的與金屬模塊上的一排插孔平行，并由步進電機帶動來回移動的同步帶，固定在同步帶上的殼體，殼體上設有位置傳感器，殼體頂端有孔，自頂端孔而下依次設有透鏡，與軸線呈45°傾角的二向分色鏡，與軸線垂直的橫桿及光電倍增管，橫桿貫穿于殼體相對兩壁，該橫桿隨殼體來回移動，其二端與箱體上的定位板撞擊作水平滑動，在橫桿上設有若干不同波長的濾光片，在殼體內位于橫桿上方設有激發光源、濾光片、透鏡，光源發出的光經濾光片、透鏡水平照射到二向分色鏡上；

控制電路包括通過接口與外設計算機相連的微處理器，分別將來自變溫金屬模塊溫度傳感器和光電倍增管的輸出信號轉換成數字信號輸給微處理器的A/D轉換器，輸入端與微處理器相連，輸出與熱電制冷器電連接的用于使電壓換向的固態換向橋，輸入端與溫度傳感器相連，輸出與熱蓋上加熱器和風扇相連的溫度控制電路以及開關電源，開關電源與微處理器相連，其輸出電壓分別輸給固態換向橋，溫度控制電路及步進電機驅動器，微處理器輸出的驅動信號輸入步進電機驅動器，位置傳感器的輸出信號輸入微處理器。

以下結合附圖對本發明作進一步詳細描述：

圖1是本發明的熒光定量PCR分析系統的示意圖；

圖2是熱循環裝置示意圖；

圖3是圖1的A-A剖視圖；

圖4是控制電路構成框圖；

圖5是控制電路的固態換向橋一種具體電路實例；

圖6是控制電路中的開關電源的具體電路實例；

圖7是溫度控制電路的具體電路實例。

參照圖1，本發明的熒光定量PCR分析系統包括置于箱體V內的熱循環裝置I，熒光檢測裝置II、控制電路III和置于箱體外的計算機IV，其熒光檢測裝置位于熱循環裝置的下方。熱循環裝置和熒光檢測裝置的結構見圖2、圖3所示。

所說的熱循環裝置I包括具有一排插孔21的變溫金屬模塊4、與變溫金屬模塊4緊貼的熱電制冷器3，設在熱電制冷器3旁的散熱器2、風扇1和插放在插孔21中的用于盛放反應物的試管5，在試管5的上方蓋有防止試管內反應物蒸發的帶加熱器的熱蓋6，在熱蓋6、散熱器2中分別設有溫度傳感器7，在變溫金屬模塊4中設有溫度傳感器8；使用時，用若干個試管盛放已知濃度的標準反應物，在其余試管中盛放被測反應物，并在反應物中加入熒光劑。