[發(fā)明專利]一種具有dPCR與qPCR功能的復(fù)合型PCR系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911349859.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN110975960B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳文明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): B01L7/00
• 分類號(hào): B01L7/00;B01L9/00;B01L3/02;C12M1/00;C12M1/38;C12M1/34
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 徐麗

本發(fā)明提供一種具有dPCR與qPCR功能的復(fù)合型PCR系統(tǒng)，包括：基座；芯片放置臺(tái)；解旋恒溫?zé)嵩春屯嘶鸷銣責(zé)嵩?；熱源放置架；X?Y軸雙向滑臺(tái)，安裝于基座，用以驅(qū)動(dòng)芯片放置臺(tái)及熱源放置架沿X向和/或Y向運(yùn)動(dòng)；照相機(jī)；控制器，用以控制X?Y軸雙向滑臺(tái)、解旋恒溫?zé)嵩?、退火恒溫?zé)嵩醇罢障鄼C(jī)定時(shí)運(yùn)行。本申請(qǐng)采用程序化機(jī)械式移動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)了qPCR與dPCR功能的整合，利用X?Y軸雙向滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的熱循環(huán)，并且利用X?Y軸雙向滑臺(tái)的雙軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了掃描式的熒光檢測，一定程度解決了目前dPCR儀集成化低和熒光拍攝效果不佳的問題，顯著地提升了檢測效率，其控制精準(zhǔn)，自動(dòng)化程度好。本發(fā)明還提供一種具有dPCR與qPCR功能的復(fù)合型PCR系統(tǒng)的控制方法，具有上述有益效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PCR技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種具有dPCR與qPCR功能的復(fù)合型PCR系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種具有dPCR與qPCR功能的復(fù)合型PCR系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

PCR反應(yīng)是一種用于體外擴(kuò)展特定DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)，PCR技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品檢測、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域。

PCR儀的發(fā)展經(jīng)歷了三代：常規(guī)型PCR儀、實(shí)時(shí)熒光PCR儀和數(shù)字PCR儀，三代PCR儀都通過特定溫度循環(huán)來實(shí)現(xiàn)基因擴(kuò)增，然而，在DNA的定量方式上，三種儀器卻有較大區(qū)別：常規(guī)型PCR儀不能實(shí)現(xiàn)樣品DNA濃度的定量測量；實(shí)時(shí)熒光PCR儀可以通過自身的熒光檢測模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA濃度的相對(duì)定量；相較于前兩代PCR儀，數(shù)字PCR是最先進(jìn)的核酸檢測定量技術(shù)，其檢測靈敏度遠(yuǎn)超過上述兩種儀器。

針對(duì)實(shí)時(shí)熒光PCR儀與數(shù)字PCR儀，兩種儀器在反應(yīng)性能方面各有特色：首先，在試驗(yàn)成本上，實(shí)時(shí)熒光PCR儀一般不需要定制的微流控芯，即使需要定制芯片，芯片的制造成本也可以很低，而數(shù)字PCR儀通常需要特制的微流控芯片，微流控芯片的價(jià)格昂貴，因此單次試驗(yàn)成本較高；其次，在核酸濃度檢測的靈敏度方面，實(shí)時(shí)熒光PCR儀可以輕松的區(qū)分出兩倍的濃度差異，但當(dāng)樣品濃度差異很低時(shí)，實(shí)時(shí)熒光PCR儀性能不佳，而數(shù)字PCR理論上可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)核酸分子的痕量檢測，檢測極為靈敏；再次，在反應(yīng)通量方面，實(shí)時(shí)熒光PCR儀更容易實(shí)現(xiàn)高通量的反應(yīng)，而數(shù)字PCR儀在高通量方面存在不足。通過比較實(shí)時(shí)熒光PCR儀與數(shù)字PCR儀的性能，發(fā)現(xiàn)兩種不同儀器在同一指標(biāo)之間有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。

然而，目前，市面上還沒有一種融合了dPCR儀與qPCR儀功能的集成式復(fù)合型PCR系統(tǒng)，首先，數(shù)字PCR儀各功能單元的集成存在困難，在一臺(tái)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能單元(即：液滴生成單元、基因擴(kuò)增單元和熒光檢測單元)難度很大；其次，qPCR儀與dPCR儀的熒光檢測方式不同，利用一臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)這兩種檢測方式存在困難；此外，如若采用三個(gè)單獨(dú)的單元實(shí)現(xiàn)集成功能，不僅設(shè)備整體尺寸大，重量較重，成本較高，而且控制較為復(fù)雜，檢測效率低，無法滿足現(xiàn)場快速檢測的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有dPCR與qPCR功能的復(fù)合型PCR系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了dPCR和qPCR功能的集合，具備兩種模式下的液滴生成、基因擴(kuò)增和熒光檢測功能，只需在最初進(jìn)行人工上樣，中途無需停機(jī)及人工操作，檢測效率高，性能可靠，成本低，應(yīng)用范圍廣泛。本發(fā)明的另一核心是提供一種具有dPCR與qPCR功能的復(fù)合型PCR系統(tǒng)的控制方法，具有上述技術(shù)效果。

本發(fā)明提供一種具有dPCR與qPCR功能的復(fù)合型PCR系統(tǒng)，包括：

基座；

芯片放置臺(tái)，用以放置芯片；

解旋恒溫?zé)嵩?，用以加熱所述芯片?shí)現(xiàn)DNA雙鏈解旋；

退火恒溫?zé)嵩?，用以?duì)所述芯片進(jìn)行低溫退火及適溫延伸以實(shí)現(xiàn)引物與單鏈核酸模板結(jié)合及核苷酸在互補(bǔ)鏈的延伸增長；

熱源放置架，用以放置所述解旋恒溫?zé)嵩醇八鐾嘶鸷銣責(zé)嵩矗?/p>

X-Y軸雙向滑臺(tái)，安裝于所述基座，用以驅(qū)動(dòng)所述芯片放置臺(tái)及所述熱源放置架沿X向和Y向運(yùn)動(dòng)；