[發明專利]一種面向空間的微型圓柱式微流控PCR實時熒光檢測系統

無效

• 申請號: 201210229194.3
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN102768203A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 吳堅;楊洋;陳濤;劉世炳
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

1.一種微型圓柱式微流控PCR實時熒光檢測系統，其特征在于：其包括有呈空心圓柱式的基底（1）、微通道（5）、進樣測控速裝置（2）、單片機控制系統（9）；

作為生物芯片的載體，基底（1）表面周向依次設有三個恒溫加熱區（4），即溫度為94℃的高溫變性區、溫度為72℃的適溫延伸區、溫度為56℃的低溫退火區，相鄰的兩個恒溫加熱區（4）之間為隔熱區，在隔熱區設有隔熱風門（8），同時在三個加熱區表面分別設置三個溫度傳感器（6），對溫度進行實時監測；由聚四氟乙烯毛細管呈螺旋狀直接纏繞在基底表面構成微通道（5），聚四氟乙烯毛細管一圈纏繞中依次經過高溫變性區、低溫退火區、適溫延伸區后實現DNA擴增，為了達到檢測所需量要求，需要循環25至30次上述的反應過程，因此微通道（5）的螺旋數目為25至30個；進樣測控速裝置（2）包括步進電機和由步進電機驅動的注射泵，注射泵直接插入微通道（5）的入口；微型風扇（3）與隔熱風門（8）實現對不同溫區間的隔熱作用，隔熱風門（8）為基底（1）上的穿孔，排布在上述的隔熱區上，微型風扇（3）處于基底（1）的空心內部；在適溫延伸區與高溫變性區之間的隔熱區設置有微型熒光檢測裝置（7），微型熒光檢測裝置（7）沿基底（1）徑向嵌在基底內部；所述的微型熒光檢測裝置（7）包括激發光源單元與熒光檢測單元；進樣測控速裝置（2）、恒溫加熱區（4）、溫度傳感器（6）以及微型熒光檢測裝置（7）的控制端由單片機控制系統（9）集成控制，控制界面可由鍵盤輸入，由LCD12864顯示輸出，其工作過程為：由鍵盤輸入設定的溫度值、微流體流速后，單片機開啟恒溫加熱區（4）上的加熱膜，由溫度傳感器（6）監控實時溫度并反饋給單片機（9）由LCD顯示；待穩定達到設定溫度值后，單片機（9）控制進樣測控速裝置（2）即步進電機按預先設定的流速實現進樣；同時開啟微型熒光檢測裝置（7），當微流體流微型熒光檢測裝置（7）所在位置時，進行熒光檢測，獲得的熒光信號值反饋回單片機經D/A轉換并放大后由LCD顯示。

2.根據權利要求1所述的一種微型圓柱式微流控PCR實時熒光檢測系統，其特征在于：每個循環的同一位置都設有微型熒光檢測裝置（7）。

3.根據權利要求1所述的一種微型圓柱式微流控PCR實時熒光檢測系統，其特征在于：所述的恒溫加熱區（4）采用貼片式加熱薄膜，將貼片式加熱薄膜直接粘貼在基底（1）表面，溫度傳感器（6）采用鉑電阻溫度傳感器直接粘貼在貼片式加熱薄膜表面。

4.根據權利要求1所述的一種微型圓柱式微流控PCR實時熒光檢測系統，其特征在于：所述的微型熒光檢測裝置（7）由激發光源單元（10）與熒光檢測單元（11）以及檢測裝置的電輸入層（18）組成；其中激發光源單元（10）為管狀，由依次放置的光源（13）、激發光濾光片（15）、光學微透鏡（12）和將光源（13）、激發光濾光片（15）包圍起來多層光學薄膜（17）組成，光學薄膜（17）起到對管內光波高反射和對管外光波完全阻隔的作用；光源（13）的出射光經過激發光率光片（15）從光學微透鏡（12）出射；熒光檢測單元（11）同樣為管狀，由依次放置的光學微透鏡（12）、檢測光濾光片（16）、光電轉換器件（14）和將檢測光濾光片（16）、光電轉換器件（14）包圍起來的多層光學薄膜（17）組成；光學微透鏡（12）收集的光經過檢測光濾光片（16），再由光電轉換器件（14）收集；電輸入層（18）位于基底（1）的內部空心處。

5.根據權利要求4所述的一種微型圓柱式微流控PCR實時熒光檢測系統，其特征在于：所述的激發光源單元（10）的制作方式是將激發光源（13）與激發光濾光片（15）用多層光學薄膜（17）包圍成管狀，然后在激發光濾光片（14）上采用原位成型法制作光學微透鏡（12），即將紫外光學固化膠液滴從高處垂直釋放，滴落到激發光濾光片（15）上，并由上而下向四周擴散流淌，然后用紫外激光對液滴進行照射，使其固化后形成微光學透鏡（12）；

所述的熒光檢測單元（11）的結構與激發光源單元（10）的相似，是將光電轉換器件（14）與檢測光濾光片（16）用多層光學薄膜（17）包圍成管狀，然后在濾光片（16）上制作光學微透鏡（12）。

6.根據權利要求4所述的一種微型圓柱式微流控PCR實時熒光檢測系統，其特征在于：前述的光源（13）為導體發光二極管或半導體激光二極管，所發光的峰值波長為475nm，激發光濾光片（15）的透射峰值波長為475nm。