[發(fā)明專利]一種基于DNA擴增的熱傳遞檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210006335.5
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102517205A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王金鶴
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于DNA擴增的熱傳遞檢測裝置。

背景技術(shù)

DNA基因擴增的一個基本循環(huán)過程由變性--退火--延伸三個反應(yīng)階段構(gòu)成，經(jīng)歷過幾十個基本循環(huán)過程后，就能使待擴增的基因放大百萬倍。在三個基本反應(yīng)階段中，DNA變性階段的溫度一般在93℃-95℃，雙鏈DNA模板在本階段的熱作用下，氫鍵斷裂后形成單鏈DNA；退火階段的溫度一般在42℃-55℃，在本階段系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部雙鏈；延伸階段的溫度一般在70℃-75℃，在本階段在酶作用下合成與DNA模板互補的DNA鏈。

將DNA聚合酶引入PCR的步驟是：DNA反應(yīng)液放在試管中，裝有反應(yīng)液的試管放在反應(yīng)室的PCR模塊各孔中，基因擴增過程由控制程序自動完成。到目前為止，國內(nèi)外學者在控制程序上主要利用自動控制技術(shù)對PCR模塊的溫度變化進行控制，Stephanie?J.Culler課題組利用PCR設(shè)備分析了基因的內(nèi)在結(jié)構(gòu)表達，但多數(shù)研究成果集中在改進PCR技術(shù)和提高PCR設(shè)備的某些指標。E.T.Lagally早在2001年采用提高升降溫速率的方法對DNA擴增過程進行了研究，Grover?J.和Juncosa?R.D于2008年對常規(guī)PCR設(shè)備的升降速率進行了研究，T.M.H.Lee等采用數(shù)字化控制方式提高了PCR的反應(yīng)控制精度。在PCR的臨床應(yīng)用中，一個普遍存在的問題是：位于模塊各孔試管中的DNA反應(yīng)液的狀態(tài)隨反應(yīng)階段的不同而發(fā)生變化，在這個過程中，DNA的化學鍵不斷斷裂或生成，伴隨著的吸、放熱狀態(tài)也不同，如何分析這些狀態(tài)變化規(guī)律，對提高DNA擴增質(zhì)量和對放在模塊各孔中試管反應(yīng)液的溫度變化進行精確控制有直接影響，現(xiàn)有技術(shù)裝置操作復雜，不能靈活地根據(jù)需要進行準確檢測，應(yīng)用在實際工程中有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于DNA擴增的熱傳遞檢測裝置，所述裝置利用光纖布拉格光柵傳感器及其分布特性模型，利用此特性對DNA反應(yīng)液的數(shù)據(jù)規(guī)律進行采集和分析，分析DNA擴增的熱傳遞規(guī)律。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于DNA擴增的熱傳遞檢測裝置，包括DNA反應(yīng)室、光纖數(shù)據(jù)處理模塊、熱控制處理模塊、散熱空間和主處理器，所述DNA反應(yīng)室為一個密閉空間，所述散熱空間位于所述DNA反應(yīng)室的下部，并與DNA反應(yīng)室隔離，在所述DNA反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有DNA擴增模塊，在所述DNA擴增模塊的上部設(shè)置有反應(yīng)孔，反應(yīng)孔內(nèi)設(shè)有布拉格傳感探頭，所述布拉格傳感探頭與光纖芯相連接，光纖芯連接一個解調(diào)模塊，所述解調(diào)模塊與所述光纖數(shù)據(jù)處理模塊相連接，所述光纖數(shù)據(jù)處理模塊通過信號線連接一個比較器，在所述DNA擴增模塊的底部設(shè)有傳感單元和加熱單元，在所述加熱單元內(nèi)設(shè)有半導體加熱芯片，在所述半導體加熱芯片的下方設(shè)有一個阻熱帶，在所述傳感單元內(nèi)設(shè)有鉑電阻傳感器，所述鉑電阻傳感器通過信號線與一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器位于散熱空間內(nèi)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過一個硬件接口單元與所述熱控制處理模塊相連接，所述熱控制處理模塊通過信號線與所述比較器相連接，所述比較器通過信號線與所述主處理器相連接。

所述半導體加熱芯片通過控制線與一個熱控制器相連接，所述熱控制器位于散熱空間內(nèi)，熱控制器通過所述硬件接口單元與所述熱控制處理模塊相連接。

在散熱空間內(nèi)設(shè)有散熱裝置。

本發(fā)明具有如下有益效果

1)本發(fā)明采用光纖布拉格光柵和鉑電阻傳感器分別檢測，集中處理，構(gòu)建數(shù)據(jù)控制模型，模擬DNA整個擴增過程，揭示對DNA樣本的影響因素，為揭示DNA內(nèi)部反應(yīng)的客觀規(guī)律提供依據(jù)。

2)本發(fā)明建立光纖布拉格光柵隨溫度變化的分布特性，揭示DNA擴增階段的吸放熱規(guī)律，揭示DNA內(nèi)部反應(yīng)的客觀規(guī)律，提供一整套光纖布拉格光柵隨溫度變化的理論技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3)本發(fā)明建立了建立DNA擴增過程切實可行的數(shù)據(jù)采集方式。

4)本發(fā)明揭示了DNA的反應(yīng)規(guī)律，將有利于PCR設(shè)備的開發(fā)，市場前景和社會效益巨大。

附圖說明

附圖是本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、反應(yīng)孔；2、布拉格傳感探頭；3、光纖芯；4、DNA反應(yīng)室；5、解調(diào)模塊；6、光纖數(shù)據(jù)處理模塊；7、比較器；8、主處理器；9、熱控制處理模塊；10、硬件接口單元；11、熱控制器；12、半導體加熱芯片；13、鉑電阻傳感器；14、散熱空間；15、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

具體實施方式