[發明專利]光介導的聚合酶鏈式反應擴增和產物檢測系統及其使用方法

在審

• 申請號: 201780016265.2
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN108778511A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: R.L.比羅;B.亨特
• 申請（專利權）人: 先鋒國際良種公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01L7/00;G01N21/64;G01N35/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 翟建偉;周齊宏

1.一種聚合酶鏈式反應(PCR)擴增和產物檢測系統，所述系統包含：

a)組裝子系統，所述組裝子系統包含：

i)多個容器；

ii)一個或多個液體分配構件，所述一個或多個液體分配構件被配置成組裝一組水性油基質，各水性油基質包含：

1)包含一定體積多核苷酸樣品和試劑的水性反應混合物；和

2)一種或兩種選自由以下組成的組的不可混溶的油：包封油、載體油、以及包封油和載體油兩者；

其中，所述水性反應混合物的組分不與所述一種或兩種不可混溶的油混合；

其中，各水性油基質被所述一個或多個液體分配構件分配到容器中以用于PCR擴增和產物檢測；

b)多個加熱位置、溫度監測位置、和PCR產物檢測位置；

c)包含多個電磁輻射源的逐反應光驅動光子加熱子系統，其中每個容器在該容器處于加熱位置時與電磁輻射源光學連通，并且所述電磁輻射源對該容器發射電磁輻射；

d)包含多個熱檢測裝置的逐反應溫度監測子系統，其中每個容器在該容器處于溫度監測位置時與熱檢測裝置相對應，并且其中檢測裝置被配置成當所述容器處于溫度監測位置時提供取決于所述水性油基質的溫度的測量信號；

e)通信連接所述光子加熱子系統和所述溫度監測子系統兩者的微控制器溫度反饋和光源控制子系統，其中所述微控制器溫度反饋和光源控制子系統被配置為調節輸出控制所要求的能量輸入、以及所述電磁輻射源通過反應溫度循環所發射的電磁能量的持續時間；

f)熒光檢測子系統，所述熒光檢測子系統包含：

i)一個或多個熒光激發光源；

ii)一個或多個熒光發射光感測裝置；

iii)與所述一個或多個熒光激發光源光學連通的多個第一光學構件，其中每個第一光學構件被配置成當含有所述水性油基質的所述容器處于PCR產物檢測位置時，向具有第一光譜波長的熒光激發光提供從所述一個或多個熒光激發光源到所述容器之一的光路，其中所述水性反應混合物的體積包含第一試劑，當所述第一試劑與所述多核苷酸樣品雜交時所述第一試劑能夠被所述具有第一光譜波長的熒光激發光激發，并且其中每個第一光學構件進一步被配置成向熒光發射光提供從所述水性反應混合物到所述一個或多個熒光發射光感測裝置的光路；和

iv)在PCR產物檢測位置處的主動或被動冷卻機構，由此冷卻所述PCR產物檢測位置處的每個容器；以及

g)與定位裝置并且與所述組裝子系統通信連接的機械和電子控制系統，其中機械和電子控制系統使所述組裝子系統在所述多個容器中組裝所述水性油基質，并且其中所述機械和電子控制系統使所述定位裝置將所述多個容器從所述組裝子系統移動至所述加熱位置、溫度監測位置和PCR產物檢測位置中的每個位置。

2.如權利要求1所述的系統，其進一步包含多個容器站，其中所述加熱位置、溫度監測位置和PCR產物檢測位置在相同的容器站。

3.如權利要求1所述的系統，其進一步包含多個交替的第一容器站和第二容器站，其中每個第一容器站包含加熱位置和溫度監測位置，并且其中每個第二容器站包含PCR產物檢測位置。

4.如權利要求1所述的系統，其進一步包含多個交替的第一容器站和第二容器站，其中每個第一容器站包含加熱位置，并且其中每個第二容器站包含PCR產物檢測位置和溫度監測位置。

5.如權利要求1所述的系統，其中所述主動或被動冷卻機構是：(a)包含鋁或銅的被動散熱金屬；(b)主動循環空氣流；(c)被動循環空氣流；(d)珀爾帖(Peltier)裝置；(e)循環液體；或(f)(a)、(b)、(c)、(d)或(e)的任何組合。

6.如權利要求1所述的系統，其中每個電磁輻射源被配置成當所述容器處于加熱位置時通過反應溫度的循環來均勻加熱每個對應的所述容器中的所述水性反應混合物的體積，所述反應溫度的循環包含：(i)在約50℃至約65℃范圍內的退火溫度；(ii)在約65℃至約75℃范圍內的延伸溫度；以及(iii)在約90℃至約99℃范圍內的變性溫度；并且其中，所述主動和被動冷卻機構被配置成當所述容器處于PCR產物檢測位置時將每個所述容器冷卻到約55℃至約65℃的溫度范圍。