[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

技術領域

本發明涉及一種微流控生物芯片熒光微光譜檢測系統，主要用于生物芯片中的微流體熒光光譜的檢測，屬于生物學、分析化學及醫學檢測領域。

背景技術

隨著我國載人航天技術的日趨成熟，航天任務周期的逐漸延長，對航天員健康保障的要求也會越來越高。航天器中處于非監控狀態的微生物嚴重威脅航天員的健康。同時，航天飛行器上攜帶有能在太空環境下生存的微生物，有可能通過人類或航天器帶到空間站、其他星球表面，會對人類研究太空生命形式造成不利影響。因此，航天器上裝備生物危害實時自動報警系統是十分必要的。

生物危害報警器的關鍵技術是滿足“功能集成結構縮微”的微型熒光檢測裝置，以實現重量輕、體積小、全自動檢測為目標，而目前的生物芯片熒光檢測系統也有同樣的要求，此外都需要對微量的樣品首先進行PCR擴增反應，使目標DNA實現體外復制達到一定檢測量后進行檢測分析。因此，微型熒光檢測裝置的研究可以移植在PCR微流控生物芯片上進行，然后對檢測系統在失重條件下的計算進行修正研究，以達到空間應用要求。

PCR微流控生物芯片是近年來在生命科學領域中迅速發展起來的一項高新技術，它是將采樣、稀釋、加試劑、反應、分離和檢測等功能集成于一個芯片里，其科學性和先進性集中體現在結構縮微和功能集成這兩個方面。其工作原理是：PCR反應混合物在精密注射泵的作用下按設定的流速進入生物芯片上的微通道，流經三個不同溫度的恒溫區（94℃、56℃、72℃），經過PCR的變性、復性和延伸，實現一次擴增循環，從而使DNA總量增加一倍。在合適條件下，這種循環不斷重復，n次循環后使產物DNA的量按2ⁿ方式擴增。最后待測微流體由激發光源照射發出熒光，由光敏元件采集熒光信號并經過光電轉換后輸出熒光值的電信號。

傳統的PCR微流控生物芯片若要實現在空間進行實時熒光檢測工作，主要存在如下缺點：

1、溫度控制系統采用銅塊或鋁塊進行加熱和風扇冷卻相配合，整個裝置耗能多，體積大難以縮小，無法實現便攜性；

2、目前熒光檢測器都是使用傳統的封裝光電管，如光電倍增管(PMT)或電荷耦合元件(CCD)。由于元件自身體積大，而且又是分體使用，需要有配套的光路裝置，致使整個熒光檢測裝置的體積龐大，根本不可能嵌入到生物芯片中；

3、由于在激發光傳導和反射光采集時需要各類光學器件和光纖組成的光路進行光路傳輸，不僅結構復雜難以實現集成化，并且影響實時熒光檢測的穩定性；

4、生物芯片的進樣控制系統、溫度控制系統、熒光檢測系統一般采用各部分單獨控制，不僅體積龐大且無法對微通道內溫度的變化、微流體的流速和熒光信號之間進行實時監測和反饋；

因此，研制體積小、重量輕且高度集成自動化的微型微流控PCR熒光檢測系統是主要目標，其中研制體積小到可嵌入芯片以及靈敏度高到能達到生物技術要求的微型熒光檢測裝置是其關鍵技術。

發明內容

為了很好地解決上述問題，本發明涉及一種微型微流控實時熒光PCR檢測系統，主要由進樣測控速模塊、恒溫加熱模塊以及熒光檢測模塊組成，目的在于實現該工作系統的集成自動化控制與微型便攜化。

本發明是采取以下技術手段實現的：

一種微型圓柱式微流控PCR實時熒光檢測系統，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。