[發明專利]一種基于實時熒光定量PCR的快速便攜式分子檢測設備

在審

• 申請號: 201810085904.7
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108220123A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 黃昶荃;黃柯
• 申請（專利權）人: 黃昶荃;黃柯
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明是一種基于實時熒光定量PCR的快速便攜式分子檢測設備，屬于分子生物學以及醫療檢測儀器領域，包括：微型實時熒光定量PCR反應系統，用于放置PCR反應管；熒光信號傳感系統，將PCR反應過程中的實時熒光信號轉換為電信號發送給中央處理控制系統；中央處理控制系統，控制各模塊有序工作；數據通信系統，將實時熒光信號發送給上位機或手持終端，上位機或手持終端實時觀測熒光定量PCR反應的狀態，同時對PCR檢測結果進行分析和判斷；本發明采用了微型實時熒光定量PCR反應系統及相應的傳感、控制和通信系統，保證了儀器的便攜性，采用上位機或手持終端進行實時數據分析，避免了不必要的資源和時間浪費，有效降低設備及實驗成本。

技術領域

本發明屬于分子生物學與醫療檢測儀器技術領域，特別涉及一種基于實時熒光定量PCR(Polymerase Chain Reaction,聚合酶鏈式反應)的快速便攜式分子檢測設備。

背景技術

生物信息是調節和控制生命活動的信號，是構成生物體的三大要素(物質、能量、信息)之一，對生物體生存、繁殖及代謝等都起著重要作用。生物信息包含的范圍很廣，通常狹義上是指包含遺傳信息的DNA、RNA等。這些帶有遺傳信息的序列因人而異，也有可能受物理、化學、生物等因素的影響而發生突變，或在自我復制過程中發生錯誤，而有的復制、轉錄錯誤或突變會造成人體的各種疾病，如癌癥，因而對生物信息進行分析、找出突變信息對預測和診斷疾病有著重要意義。分析處理生物信息往往要求有一定量的樣本才能進行基因測序等工作，然而從人體直接提取所得的一些致病基因序列尤其是早期癌癥篩查所需的基因序列的量往往是很小的，故需要對其進行體外擴增以達到可以觀察和分析的量級。當前，遺傳信息序列的體外擴增主要是通過在基因擴增儀(PCR儀)中進行聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction)得到。

DNA的半保留復制是生物進化和傳代的重要途徑，而聚合酶鏈式反應是一種用于放大擴增特定DNA片段的分子生物學技術，可被看作是體外特殊的DNA半保留復制。繼1983年美國生物化學家K.B.Mullis提出設想并在1985年發明了聚合酶鏈式反應，即簡易DNA擴增法之后，該技術已持續發展到第三代，有了耐熱、穩定的DNA聚合酶——Taq酶。PCR反應先利用DNA在體外95℃左右的高溫下變性的性質使之解旋成單鏈，再降溫至60℃左右，使兩個引物分別和上一步解旋得到的兩條單鏈按堿基互補配對的原則結合，最后再調節溫度至72℃左右(DNA聚合酶最適反應溫度)，使DNA聚合酶能以引物為起始點沿著5’端到3’端的方向用游離的堿基A、T、G、C合成互補鏈。每完成一個這樣的循環，DNA序列的數量就增長一倍，多個循環后目標序列就能被擴增至可觀量級，以作為下一步生物信息分析的樣本。

隨著生命科學和生物信息學研究的不斷發展，聚合酶鏈式反應技術及儀器也得到了更多關注和發展，逐漸成為生命科學研究和實驗中不可或缺的部分。PCR儀一般分為普通PCR儀、梯度PCR儀、原位PCR儀以及實時熒光定量PCR儀四類。普通PCR儀一次擴增反應只能設定一個特定溫度，一般用于對特定的目標基因進行擴增，而梯度PCR儀則能設定一系列不同的溫度(溫度梯度)，在一次擴增中找到最適宜的反應溫度，更有效的進行擴增；原位PCR儀利用完整的細胞作為一個反應體系來擴增細胞內的目的序列片段，并在不破壞細胞的前提下用一些特定檢測手段檢測細胞內的擴增產物，適用于檢測病理切片中含量較少的靶序列；實時熒光定量PCR儀是帶有熒光信號采集系統和計算機分析處理系統的普通PCR儀，其進行PCR擴增時所用的引物是用同位素、熒光素等標記過的，擴增結果可通過熒光信號采集系統實時采集并傳輸到計算機分析處理系統中處理以得到實時的量化結果輸出，因此與其他類型的PCR儀器相比，實時熒光定量PCR儀在應用中具有不可替代的優勢。

現有實時熒光定量PCR儀，多是面向實驗室及大中型醫療機構的，體積較大、笨重不便攜帶，操作復雜，需專業實驗人員操作，且測試時間平均在2小時以上，因此不具備快速分析、小型化、便攜等現場實時檢測和診斷的需求。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于實時熒光定量PCR的快速便攜式分子檢測設備，