CN104364367A - 聚合酶链反应装置 - Google Patents

聚合酶链反应装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104364367A
CN104364367A CN201380029445.6A CN201380029445A CN104364367A CN 104364367 A CN104364367 A CN 104364367A CN 201380029445 A CN201380029445 A CN 201380029445A CN 104364367 A CN104364367 A CN 104364367A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chamber
polymerase chain
transparency carrier
chain reaction
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380029445.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104364367B (zh
Inventor
徐有振
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GENE SYSTEM CO Ltd
Original Assignee
GENE SYSTEM CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GENE SYSTEM CO Ltd filed Critical GENE SYSTEM CO Ltd
Publication of CN104364367A publication Critical patent/CN104364367A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104364367B publication Critical patent/CN104364367B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/36—Apparatus for enzymology or microbiology including condition or time responsive control, e.g. automatically controlled fermentors
    • C12M1/38—Temperature-responsive control
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/689—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for bacteria
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1861—Means for temperature control using radiation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明涉及一种利用微量生物试料扩增核酸并进行分析的聚合酶链反应装置，更详细而言，涉及在板状透明基板和薄膜之间形成多个腔室，并在所述透明基板的一侧面设置光照射器，从而所述薄膜将设置在下部的加热器的热迅速传递到容纳于所述腔室的试剂，所述透明基板将从所述照射器照射的光无损失地传递至腔室，朝水平方向贯穿广泛扩散于所述腔室内的试料而加长光路径，从而，不仅缩短核酸扩增时间，还能在现场用肉眼确认核酸扩增结果的聚合酶链反应装置。

Description

聚合酶链反应装置
技术领域
本发明涉及利用生物试料扩增对象核酸的聚合酶链反应(PCR)装置，更详细而言，涉及一种迅速进行核酸扩增过程的同时，能及时在现场确认扩增结果的聚合酶链反应装置。
背景技术
聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction:PCR)技术是在反应器内大量扩增DNA或RNA的特定区域的技术，其应用范围除分子生物学领域之外，还扩展到医学、理学、农学、兽医学、食品科学、环境科学，甚至考古学及人类学。
通常，PCR分三个反应步骤进行，第一，变性(Denaturation)步骤，在90℃以上的温度下处理双链DNA，将其分离为单链DNA。第二，退火(Annealing)步骤，在该步骤中将2种引物分别结合于互补的单链DNA，此时，处理温度通常为55至60℃。第三，延伸(Extension)步骤，启动DNA聚合酶延伸使引物的步骤。此时，处理温度通常为70至75℃。
所述PCR如下进行；在核酸扩增反应器内投入遗传基因、聚合酶、单个核苷酸、聚合试剂等所需的试剂，然后，用反应所需的温度反复进行加热及冷却。即PCR是反复加热及冷却的温度变化来实施，通常，将所述加热-冷却周期反复25至30次。
因此，对于PCR按照设定温度迅速上升及下降温度为非常重要，这与缩短PCR的整体时间有密切关系。即PCR中要求按照设定温度瞬时间移动温度阶段，这是因为在变化到所设定温度的过程中若延迟时间，则反应速度降低而整体循环时间(cycling time)变长，而且，由于进行多余的反应，因此，产生副产物。尤其，通过缩短PCR时间，可以在现场迅速诊断甲型流感、狂牛病、口蹄疫等快速传染的传染病，从而能早期防疫。
PCR的结果利用荧光分析。作为实时监视PCR反应过程的方法有很多种，现在大部分使用荧光检测方法。所述荧光检测方法有利用SYBR Green Ⅰ等染色试剂(dye)的方法和TaqMan(R)方法等各种方法,SYBR Green Ⅰ等染色试剂(dye)与在PCR反应中生成的双螺旋DNA结合而荧光增加；TaqMan(R)方法是作为探针使用能结合于两个引物之间的DNA序列，但除使用于PCR的引物，并使用在探针的两端结合荧光团(fluorophore)及发光猝灭团(quencher)而使用于DNA合成的Taq聚合酶，利用所述Taq聚合酶的外切核酸酶(exonuclease)的活性分析在荧光团和发光猝灭团之间被断而发出的荧光。
为此，聚合酶链反应装置应具备用于照射特定波长的光的光照射器，并在反应器内应投入充分的试料及荧光试剂。
图7是根据现有技术的PCR装置的一例的概略图。
如图7所示，根据现有技术的PCR装置1，具备：加热器10；反应容器20，设置于所述加热器10的上部；光照射器30，设置于所述反应容器20的上部，对容纳于所述反应容器20的试料照射特定波长的光；光检测器40，设置于所述反应容器20的上部，用于扩增在所述反应容器20激发的荧光。
所述PCR装置1，在反应容器20投入充分的试料及试剂，利用加热器10且PCR反应所需的温度反复进行加热及冷却以扩增对象核酸之后，利用光照射器30向反应容器20的试料S照射特定波长的光，通过所述光检测器40分析与所照射光反应的荧光来可以确认其结果。
但是，现有PCR装置1，由于反应容器20形成为管型，因此，加热器10的热不能迅速传递到反应容器20内部的试料。即，管型反应容器20，不仅其外壁厚，而且试料S与加热器10的接触面积窄，因此不能迅速传递热。因此，存在以往将试料温度调节为反应所需的温度的时间较长，且PCR整体时间变长的问题。
而且，现有PCR装置1，由于向反应容器20投入多量试料及试剂，因此，虽存在容易分析结果的优点，但是，一次使用多量试料及试剂，因此，存在经济效益降低的问题。
最近，为了解决所述问题，开发了在薄板形成有用于容纳试料及试剂的腔室的硅片反应器。如图8所示，现有硅片形态的反应器50，在高价硅基板51形成腔室53，并在其上面粘贴薄膜55，因此，仍存在价格昂贵，而且，由于底面厚而热传递速度低的问题。
而且，由于容纳于腔室53的试料及试剂S为微量或极其微量，因此，反应特定波长的光而激发的光量很微弱，为了观察荧光，需使用结构复杂的光学系统40。
例如，在韩国授权专利10-0794699及韩国公开专利200-0074252公开了在反应器的上部具备光照射器以及光学系统的聚合酶链反应装置。但是，现有聚合酶链反应装置存在结构复杂、价格高、体积大、且携带不方便的问题。
发明内容
本发明是为解决所述现有技术问题而提出的，其目的在于，提供一种向反应试料迅速传递加热器的热并迅速执行加热-冷却的温度变化，从而能缩短PCR时间的聚合酶链反应装置。
本发明提供一种即便使用微量或极其微量的试料，也能在现场迅速确认核酸扩增结果的聚合酶链反应装置。
本发明提供一种通过加长从光照射器照射的光路径，减低照射光的散射，从而能用肉眼观察从试料放射的荧光的聚合酶链反应装置。
本发明提供一种结构简单、小型且携带方便，能在现场容易使用的聚合酶链反应装置。
作为解决所述本发明的目的的单元，根据本发明的聚合酶链反应装置，其中，包括：反应器，由板状透明基板、多个腔室以及薄膜而成，所述多个腔室形成于所述透明基板的下面，所述薄膜粘贴于所述透明基板的下面而密封所述多个腔室；加热器，与所述薄膜的下面相紧贴，使得通过所述薄膜向容纳于所述腔室的试料传递热；光照射器，设置于所述反应器的一侧面，使得通过所述透明基板向容纳于所述腔室的试料照射特定波长的光；透视部，使得能用肉眼观察在容纳于所述腔室的试料发出的荧光，设置于所述反应器的上部，所述透视部由一个以上隔壁而成，以防止从所述光照器发射的光直接被传递，且从所述腔室发出的荧光之间的干扰。
本发明中，在所述透明基板形成有用于向所述腔室注入试料的贯穿孔，在所述透视基板的上面可转动地具备密封盖用以密封所述贯穿孔。
本发明中，形成于所述透明基板的腔室的高度小于幅度。
本发明中，所述透视部紧贴设置于所述反应器的上面，并由多个隔壁而成使得切断从所述光照射器发出的光，并引导所述腔室发出的荧光。
本发明中，在所述隔壁之间形成有用于引导从所述腔室发出的荧光的透视通道，在上端设置有由透明玻璃而成的透视窗。
本发明中，在所述透明基板形成有用于将所述腔室注入试料的多个贯穿孔，在所述透视基板的上面具备密封盖用于密封所述贯穿孔。
本发明中，所述腔室是在所述透明基板的下面形成预定深度的凹槽而形成，在所述腔室的外围形成预定深度的隔离槽，在所述腔室的外围及透明基板的边缘形成预定高度的外围，所述薄膜紧贴于所述外围的上面来密封所述腔室。
所述透明基板由可注塑成型的塑料材料而制成，在注塑成型所述透明基板时一起形成所述腔室。
所述透明基板形成为方形板形态，在至少一个侧面形成有垂直面以便能接受从所述光照射器照射的光。
所述薄膜由导热性及耐热性出色的合成树脂而制成。
所述薄膜的厚度为0.05mm至0.2mm。
所述密封盖由薄塑料板而制成，在下面设置紧贴垫以提高与贯穿孔的紧贴力，在所述密封盖的两侧面形成有转动轴，所述转动轴插入于形成在所述透明基板的上面的轴突起的孔。
在形成在所述透明基板的边缘的外围形成有结合槽，所述结合槽的一部分被开放，紧密插入形成于所述密封盖的后端的结合板。
在所述透视通道可设置能感应在所述反应器发出的荧光的荧光感应传感器。
发明效果
根据本发明的PCR装置具有如下效果。
通过薄膜向试料传递热，从而能迅速执行加热-冷却的温度变化，从而可以大幅度缩短PCR整体时间，而且，能迅速确认PCR结果。
由于容纳于反应器的腔室的试剂朝侧方向广泛扩散，从光照射器照射的光透过广泛扩散的试料，因此，照射光的路径变长，即便使用微量或极其微量的试料，也能用肉眼观察荧光，能在现场确认PCR结果。
而且，由于能用肉眼观察在试料发出的荧光，因此，可以省略用于扩增微量荧光的复杂的光学系统，不仅装置的结构变简单，而且，价格低廉，可以实现小型化。
根据本发明的反应器，能通过注塑成型实现大量生产，而且，使用微量或极其微量的试料及试剂，因此可以节约维修费用。
附图说明
图1是示出根据本发明的聚合酶链反应装置的一例的概略立体图。
图2是图1所示的聚合酶链反应装置的分解立体图。
图3是图1所示的聚合酶链反应装置的截面图。
图4是示出使用于根据本发明的聚合酶链反应装置的反应器的一例的立体图。
图5是图4所示的反应器的截面图。
图6是比较说明根据本发明的聚合酶链反应装置的作用的概略构造图。
图7是示出根据现有技术的聚合酶链反应装置的一例的概念图。
图8是示出根据现有技术的聚合酶链反应装置的另一例的概念图。
图9是示出用于本发明的实验的聚合酶链反应装置的外管的照片。
图10是示出在根据本发明的聚合酶链反应装置安装有反应器的状态的照片。
图11及图12是示出用于本发明的实验的反应器的照片。
图13是用于本发明的实验的试剂。
图14及图15是表示根据本发明的实验结果的照片。
图中：
100：聚合酶链反应装置，110：加热器，112：珀尔贴元件，113：加热板，114：散热器，120：反应器，121：透明基板，122：把手，123：腔室，124、125：外围，126：贯穿孔，130：光照射器，131：发光二极管，132：电路基板，140：透视部，141：透视窗，143：透视通道，145：隔壁，160a:上部壳体，160b：下部壳体，161：放置槽，176：结合槽，220：薄膜，230：密封盖，233：转动轴，234：紧贴垫，235：结合板，S：试料或试剂
具体实施方式
以下，参照附图详细说明根据本发明的聚合酶链反应装置。
图1是示出根据本发明的聚合酶链反应装置的主要部分的立体图。图2是图1所示的聚合酶链反应装置的主要部分的分解立体图。图3是图1所示的聚合酶链反应装置的主要部分的截面图。
如图所示，根据本发明的聚合酶链反应装置(以下，称为“PCR装置或核酸扩增装置”)100，包括：加热器110；反应器120，设置于所述加热器110的上面；光照射器130，设置于所述反应器120的一侧；透视部140，设置于所述反应器120的上部，用于观察荧光。
本发明的PCR装置100进一步包括用于容纳加热器110与光照射器130的下部壳体160b，以及形成有透视部140的上部壳体160a。
优选地，所述反应器120设置于形成在下部壳体160b的上面的放置槽161。所述放置槽161可进一步具备固定件(省略图示)。所述上部壳体160a设置于安装在反应器120的下部壳体160b的上部。
所述PCR装置100可进一步具备电源部及送风机(省略图示)，所述电源部向所述加热器110及光照射器130供应电源，所述送风机用于冷却所述加热器110的热。所述电源部及送风机是本领域中公知手段，因此，省略详细说明。
本发明的PCR装置100，在所述反应器120注入试料及试剂之后，将注入试料及试剂的反应器120放在加热器110的上面进行固定，然后，覆盖上部壳体160a紧贴反应器120与加热器110之后，施加电源，并利用加热器110及送风机反复加热-冷却周期，以大量扩增对象核酸。
利用光照射器130向核酸扩增的试料照射特定波长的光，然后观察光反应激发的荧光，并可以确认其结果。
如此，根据本发明的PCR装置，通过向试料迅速传递加热器110的热，迅速执行加热-冷却的温度变化，从而可以缩短核酸扩增时间。
为此，本发明的PCR装置100，在反应器120的下面粘贴薄膜220，来能迅速传递加热器100的热。
根据本发明的PCR装置，尽量加长照射光的路径，以便能用肉眼观察从试料上发出的荧光，从而，无需复杂的装置或过程，能迅速确认结果。
为此，本发明在反应器120的一侧设置光照射器130，从光照射器130照射的光通过透明基板121从侧方透过腔室123。
更具体而言，根据本发明的PCR装置100，包括：板状反应器120，在下面粘贴有薄膜220；加热器110，具有扁平的上面以与所述反应器120的薄膜220相紧贴。
即，如图4及5所示，所述反应器120具有矩形板形态，由具有预定厚度的透明基板121与粘贴于该透明基板121的下面的薄膜220而成。
在所述透明基板121具备用于容纳微量或极其微量试料溶液的腔室123。在所述腔室123的被开放的下部粘贴所述薄膜220进行密封。
在透明基板121的上面形成有贯穿孔126以与腔室123连通。在所述透明基板121的上面设置用于密封所述贯穿孔126的密封盖230。
更具体而言，所述透明基板121由透明材料而成，且具有预定厚度。所述透明基板121的厚度为0.7至7mm，优选为1.5至5mm。所述透明基板121的至少一侧面由垂直面形成。所述透明基板121由可透射紫外线及可视光线且容易注塑成型的塑料而制成。
所述透明基板121以注塑成型方式而制成，所述腔室123是在注塑成型透明基板121时在所述透明基板的下面形成规定深度的凹槽而形成。在所述腔室123形成用于容纳规定量的试料及反应试剂的空间。优选地，所述腔室123的深度为0.5至5mm，优选为1至3mm左右。
更优选地，在所述透明基板121平行形成有多个腔室123。此时，腔室123形成为又窄又长的隧道形态，在各腔室123的两端形成有贯穿孔126。
所述薄膜220与透明基板121相比厚度薄。优选地，薄膜220的厚度为0.05至0.2mm。薄膜220由导热性及耐热性出色的合成材料而制成。薄膜220可由薄金属板等导热性出色的材料而制成。
所述透明基板121和薄膜220相粘接以防容纳于腔室123的试剂泄露。例如，透明基板121和薄膜220可通过粘接剂来粘接或用热熔接来粘接。
所述密封盖230由薄塑料而制成，在加热过程中防止试料或试剂蒸发。为此，在所述密封盖230的下面设置有紧贴垫234以提高与贯穿孔126的紧贴力。所述密封垫234由硅胶而制成。
更优选地，所述密封盖230可转动地设置于透明基板121的上面以便向腔室123的内部注入试料及试剂或者抽取已反应的试料及试剂。为此，在密封盖230的两侧面形成有转动轴233，所述转动轴233以插入于突出形成在透明基板121的上面的轴突起128的孔129的方式突出形成。
还可以具备用于固定密封盖230的锁定单元。所述锁定单元由结合销235及结合槽176而成，结合板突出形成于密封盖230的后端，结合槽是所述透明基板121的外围局部开放而形成，用于紧密结合所述结合销235。此时，一个密封盖230以能密封形成于多个腔室123的贯穿孔126的大小形成。
因此，将所述密封盖230可转动地结合于透明基板121的上面，若将密封盖230的结合销235勉强插入于所述结合槽176，则所述密封盖230被坚固固定，而密封一个以上贯穿孔126。
在所述腔室123的外围形成预定深度的凹槽来形成隔离槽127。所述隔离槽127形成为薄于腔室123的深度。因此，腔室123被由预定高度及幅度而成的外围125围绕，在所述透明基板121的边缘也形成有预定高度的外围125。
因此，所述薄膜220粘贴于所述外围125的上面。即将薄膜220粘贴于反应器120的下面时，若接触面积过宽，则在薄膜220与透明基板121之间产生气泡而发生漏水。但是，本发明中，由于薄膜220粘贴于外围125的上面，因此，适当减小接触面积，使气泡容易排出，从而提高粘接力。
如上所述，根据本发明的PCR装置100，向所述反应器120的腔室123投入微量或极其微量的生物试料及试剂，用密封盖230密封的状态下，利用加热器110及送风机反复加热-冷却周期，从而能大量扩增对象核酸。
所述加热器110利用电加热单元而成。优选地，所述加热器110由珀尔贴元件(Peltier effect)而成，所述珀尔贴元件通过施加电流来反复发热及散热。例如，如图3所示，所述加热器110包括：规定规格的珀尔贴元件112；加热板113，附着于所述珀尔贴元件112的上部，形成为板型使得能与反应器120的下面紧贴；散热器114，附着于珀尔贴元件的下部，用于顺利散热。
在散热器114的一侧设置有送风机(省略图示)，使得能顺利进行发热及散热。
一方面，反复加热-冷却周期预定时间来扩增对象核酸，向试料照射特定波长的光，观察在试料激发的荧光，从而能确认其结果。为此，在腔室123注入用于染色特定基因样品的燃料，此燃料与从光照射器130照射的特定波长的光反应而发出荧光。
根据本发明的PCR装置100，将光照射器130设置在反应器120的一侧面，使从光照器130发射的特定波长的光从侧方贯穿反应器130的腔室123。为此，所述光照射器130包括：发光二极管(LED)131，发出特定波长的光；电源部，向所述发光二极管131供应电流；开关，用于控制电源部。
尤其，根据本发明的PCR装置100使从光照射器130发出的照射光从反应器120的侧面入射。于是，从光照射器130发出的光通过反应器120的透明基板121传递到腔室123，传递到腔室123的光透过容纳于腔室123的试料S。
此时，由于容纳于所述腔室123的试料以广泛扩散的状态容纳，因此，通过试料的光的路径变长，能用肉眼观察在试料发出的荧光的量。由此，观察人员通过设置在反应器120的上部的透视部140肉眼观察试料发出的荧光。
如此，根据本发明的PCR装置100通过加长照射光的路径，能用肉眼观察试料发出的荧光。若用肉眼能观察荧光，则不仅装置的结构变简单，而且，能在现场容易确认核酸扩增结果，因此，可以在现场迅速诊断甲型流感、狂牛病、口蹄疫等急速传染的传染病。
即，如图8所示，现有PCR装置1将光照射器30设置在硅片反应器50的上部。若光照射器30设置在硅片反应器50的上部，则从光照射器30照射的光入射到硅片反应器50的上面之后，将腔室53从上部贯穿下部，然后，在反应器50的下面反射后再透射到上部。
实际上，被照射的光与燃料能反应的光透射距离根据腔室53的高度而定。但是，形成于现有硅片反应器50的腔室53以容纳微量或极其微量的试料的方式形成为较薄，因此光路径非常短。
因此，现有PCR装置1，为了观察在试料发出的微光，需要另外设置检测仪40。所述检测仪40由光电转换部、镜头、过滤部、镜子等复杂的光学系统而成，因此，存在结构复杂、价格昂贵、体积大、携带不方便的问题。
相反，如图6所示，本发明的PCR装置100，在反应器120的一侧面设置光照射器130，从光照射器130照射的光入射到反应器120的侧面，并从侧方贯穿腔室123。因此，本发明中，照射光与试料接触的光的路径根据腔室123的幅度而决定。
此时，容纳于本发明的腔室123的微量或极其微量的试料宽又薄，因此，从侧方贯穿腔室123的照射光的路径变长。即形成于板型反应器120的腔室123的高度大于幅度W。并且，虽形成于薄的反应器的腔室123的高度被限制，但是，腔室123的幅度可自如设定。
因此，当使用板型反应器120时，从腔室123的幅度方向贯穿的照射光能与更多的试剂接触，因此在试料发出的荧光的量也随之增多。并且，当发出多量荧光时，无需其他光学系统也能用肉眼观察荧光。
现有PCR装置1，由于从光照射器130照射的光在反应器120的下面反射，因此，反应器130的下面应扁平以防发生光散射。现有PCR装置1存在在反应器120的下面附着薄膜时发生光散射而光量变少的问题。因此，现有PCR装置很难在反应器的下面附着容易产生弯曲的厚度薄的薄膜。
相反，本发明的PCR装置100，由于照射光从侧面入射后从侧面射出，因此，在反应器120的下面附着薄膜220来能迅速传递热。
如此，本发明的PCR装置100，由于在反应器120发出的荧光量多，因此可通过透视部140肉眼观察。此时，所述透视部140由多个隔壁145而成，使得切断从光照射器130照射的照射光，防止在相邻的腔室123发出的荧光之间产生干扰，从而能用肉眼观察在反应器120发出的荧光。
并且，在隔壁145之间以规定间隔形成有透视通道143，在所述透视通道143的上端设置由透明玻璃而成的透视窗141。所述隔壁145接近反应器120的上部而设置，所述隔壁145之间的透视通道143对应于各腔室123。因此，可通过对应的透视窗141用肉眼观察分别容纳于所述腔室123的试料发出的荧光。
而且，在所述透视通道143可设置用于感应荧光的荧光感应传感器(省略图示)。所述荧光感应传感器接受在试料发出的荧光之后，将其转换为预定电信号。所述电信号在控制部变换为特定值之后被存储在存储器。如此，若利用荧光感应传感器感应荧光，则存储或远隔传送其数据。
如上所述，本发明的PCR装置100，在透明基板121和薄膜220之间形成多个腔室123，在透明基板121的一侧面设置光照射器130，从而，所述薄膜220将加热器110的热迅速传递至容纳于所述腔室123的试剂S，所述透明基板121将照射光无损失地传递至腔室123，并使光朝水平方向贯穿广泛扩散容纳在腔室123的试料，从而，不仅能缩短核酸的扩增时间，而且，能用肉眼确认核酸扩增结果。
本发明，在注塑成型透明基板121时同时形成腔室123，并用薄膜220密封腔室123，从而，生产工序变简单、容易。因此，与现有硅片反应器相比可大幅度节约生产费用。
以下，为确认根据本发明的PCR装置的特征及优点说明实施例。
<实施例>
-实验材料
如图9所示，使用于本实验的PCR装置为横220mm，纵180mm，高130mm，与现有PCR装置相比，试图谋求提高加热及冷却的秒单位温度幅度来缩短时间。本发明的PCR装置小型、轻量、方便移动，在现场诊断时比现有PCR装置更有用。
使用于本发明的实验的PCR装置是打开抽屉安装反应器的方式。如图10所示，打开抽屉时，加热器的上面被露出。在加热器上面放置反应器，用按压件固定后关闭抽屉，已做好准备。
图11及图12示出使用于本发明的实验的反应器，图11是设置有密封盖的状态，图12示出拆除密封盖的状态。为了方便，反应器将有固定按压件的左侧作为内侧，有移动式按压件的右侧作为外侧，从内侧到外侧将各腔室称为1号腔室、2号腔室、3号腔室、4号腔室、5号腔室及6号腔室，以与实验结果混淆。在一个腔室可注入总10μL的反应液，腔室宽又薄，导热率高，三个腔室共有附着有硅胶的2个密封盖。
-试剂
为了确认所述PCR装置的性能，且确保用于升级设备的数据，利用用超快速实时PCR(ultra rapid real time PCR，Samsung Korea)增幅的IS6110F/R2引物(primer)(图13)进行了实验。作为PCR模板(template)使用结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis(strain H37Rv))的基因组DNA10ng，作为混合物(Master Mix)使用GenetBio公司的2XPrime Q-Master Mix for TMC-1000micro PCR。
-实验方法
实验中使用4个腔室(1,3,4,6)，以总量为10μL，在每个腔室使用10ng的M.tuberculosis strain H37R的gDNA与10pmole的F/R2引物,2XPrmeQ-Master Mix TMC-1000micro PCR(GenetBio,Korea)。
为了确认DNA的合成与否，向反应器照射特定波长的光。为此，1号腔室使用与现有同样的试剂组成(SYBR Green的最终浓度1％)，2号腔室的SYBRGreen的最终浓度为10％，3号腔室的SYBR Green的最终浓度为20％，4-6号腔室添加与1-3号腔室同样的SYBR Green，但除模板。
另外，为比较本发明的PCR和现有PCR(GeneAMP PCR system 2700)，以同样的条件(图13)执行PCR后，将反应液以1.5％琼脂糖凝胶进行电泳后，用溴化乙锭(ethidium bromide)染色，然后，在紫外透射仪(UV Transilluminator)上确认生物的尺寸。
-实验结果
利用本发明的PCR装置的实验总执行时间(running time)被测定为11分35秒，虽在添加模板的1-3号腔室上都观察到了荧光，但是，未添加模板的4-6号腔室上未观察到荧光(图14是用肉眼确认荧光后排的照片，总执行时间为11分35秒，Well 1：SYBR GreenⅠ最终浓度为1％，添加模板(withtemplate),Well 2:SYBR GreenⅠ最终浓度10％，添加模板,Well 3:SYBR GreenⅠ最终浓度20％，添加模板,Well 4:SYBR GreenⅠ最终浓度1％，未添加模板(without template),Well 5:SYBR Green Ⅰ最终浓度10％,未添加模板,Well6:SYBR Green Ⅰ最终浓度20％,未添加模板)。
1号腔室被组成为SYBR Green的最终浓度为1％，这与被组成为SYBRGreen的最终浓度为10％的2号腔室相比荧光表达率低，被组成为SYBR Green的最终浓度为20％的3号腔室显示与2号腔室类似的荧光表达率，用肉眼观察时，观察到2号腔室更亮。
为与本发明的PCR相比较，用GeneAmp PCR系统2700执行的实验在相同的条件下执行了PCR，但是，加热及冷却的每秒温度达不到本发明的PCR，执行时间被测定为39分09秒，这约慢于3.4倍。在为了确认扩增量而执行电泳的结果，在两设备扩增的DNA的荧光表达量几乎没有差异，而在本发明的PCR执行的反应液中能观察到荧光带(band)扩散更宽(参照图15(比较在其他PCR反应后经过电泳的两设备的结果：总执行时间为39分09秒，泳道M:100bp marker(Bioneer,Korea),泳道1:1号well反应液by URT Ⅰ,泳道2:2号well反应液by URT Ⅰ,泳道3:3号well反应液by URT Ⅰ,泳道4:4号well反应液by URT Ⅰ,泳道5:5号well反应液by URT Ⅰ,泳道6:6号well反应液by URT Ⅰ,泳道7:1号tube反应液by GeneAmp PCR system 2700,泳道8:2号tube反应液by GeneAmp PCR system 2700,泳道9:3号tube反应液byGeneAmp PCR system 2700,泳道10:4号tube反应液by GeneAmp PCR system2700,泳道11:5号tube反应液by GeneAmp PCR system 2700,泳道12:6号tube反应液by GeneAmp PCR system 2700)。
可知，加热及冷却时间慢的GeneAmp PCR system 2700的情况，在进行加热及冷却期间发生反应。但是，在相同的温度及时间条件下，本发明的执行时间快3.4倍，因此，用本发明的PCR装置执行PCR时，即便各阶段的时间充分，也比市售PCR执行时间更出色。
以上，虽参照图示实施例说明了本发明，但这些实施例只是举例说明而已，应理解本发明所属领域的技术人员可由此进行各种变形及均等的其他实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围应由权利要求范围的技术思想而决定。

Claims (11)

1.一种聚合酶链反应装置，其特征在于，包括：
反应器，由板状透明基板、多个腔室以及薄膜而成，所述多个腔室形成于所述透明基板的下面，所述薄膜粘贴于所述透明基板的下面而密封所述多个腔室；
加热器，与所述薄膜的下面相紧贴，使得通过所述薄膜向容纳于所述腔室的试料传递热；
光照射器，设置于所述反应器的一侧面，使得通过所述透明基板向容纳于所述腔室的试料照射特定波长的光；
透视部，使得能用肉眼观察在容纳于所述腔室的试料发出的荧光，设置于所述反应器的上部，所述透视部由一个以上隔壁而成，以防止从所述光照器发射的光直接被传递，且从所述腔室发出的荧光之间的干扰。
2.根据权利要求1所述的聚合酶链反应装置，其特征在于，在所述透明基板形成有用于向所述腔室注入试料的贯穿孔，在所述透视基板的上面可转动地具备密封盖用以密封所述贯穿孔。
3.根据权利要求2所述的聚合酶链反应装置，其特征在于，形成于所述透明基板的腔室形成为高度小于幅度。
4.根据权利要求3所述的聚合酶链反应装置，其特征在于，在所述隔壁之间形成有用于引导从所述腔室发出的荧光的透视通道，在上端设置有由透明玻璃而成的透视窗。
5.根据权利要求4所述的聚合酶链反应装置，其特征在于，所述腔室是在所述透明基板的下面形成预定深度的凹槽而形成，在所述腔室的外围形成预定深度的隔离槽，在所述腔室的外围形成预定高度的外围，所述薄膜紧贴于所述外围的上面来密封所述腔室。
6.根据权利要求5所述的聚合酶链反应装置，其特征在于，所述透明基板由可注塑成型的塑料材料而制成，在注塑成型所述透明基板时，一起形成所述腔室。
7.根据权利要求6所述的聚合酶链反应装置，其特征在于，所述透明基板形成为方形板形态，在至少一个侧面形成有垂直面以便能接受从所述光照射器照射的光。
8.根据权利要求7所述的聚合酶链反应装置，其特征在于，所述薄膜由导热性出色的合成树脂而制成，其厚度为0.05mm至0.2mm。
9.根据权利要求5所述的聚合酶链反应装置，其特征在于，在所述隔壁之间的透视通道设置有荧光感应传感器，以便能感应在所述腔室发出的荧光。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的聚合酶链反应装置，其特征在于，所述密封盖由薄塑料板而制成，在下面设置紧贴垫以提高与贯穿孔的紧贴力，在所述密封盖的两侧面形成有转动轴，所述转动轴插入于形成在所述透明基板的上面的轴突起的孔。
11.根据权利要求10所述的聚合酶链反应装置，其特征在于，在形成在所述透明基板的边缘的外围形成有结合槽，所述结合槽的一部分被开放，紧密插入形成于所述密封盖的后端的结合板。
CN201380029445.6A 2012-06-05 2013-06-05 聚合酶链反应装置 Active CN104364367B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120060655A KR101253455B1 (ko) 2012-06-05 2012-06-05 중합효소 연쇄반응 장치
KR10-2012-0060655 2012-06-05
PCT/KR2013/004948 WO2013183932A1 (ko) 2012-06-05 2013-06-05 중합효소 연쇄반응 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104364367A true CN104364367A (zh) 2015-02-18
CN104364367B CN104364367B (zh) 2019-01-11

Family

ID=48442893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380029445.6A Active CN104364367B (zh) 2012-06-05 2013-06-05 聚合酶链反应装置

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101253455B1 (zh)
CN (1) CN104364367B (zh)
WO (1) WO2013183932A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105567548A (zh) * 2015-12-17 2016-05-11 青岛意诚融智生物仪器有限公司 一种用于快速多重pcr扩增的微流控芯片及检测方法
CN109337807A (zh) * 2018-09-30 2019-02-15 苏州百源基因技术有限公司 Pcr流水线
WO2023025333A1 (zh) * 2021-08-27 2023-03-02 广州万孚生物技术股份有限公司 体外分析诊断检测装置及pcr模组

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2733198B1 (en) 2011-07-12 2017-09-06 GeneReach Biotechnology Corp. Container for nucleic acid amplification reaction
KR102129101B1 (ko) 2018-02-05 2020-07-08 주식회사 진시스템 단일시료를 이용하여 다중진단이 가능한 실시간 pcr 장치
KR102220637B1 (ko) * 2018-05-31 2021-03-02 한국과학기술원 중합효소연쇄반응 장치 및 이를 이용한 중합효소연쇄반응 방법
KR102115094B1 (ko) 2018-10-23 2020-05-25 인제대학교 산학협력단 마이크로 플루이딕 기술 기반의 디지털 중합효소 연쇄반응 시스템 및 디지털 중합효소 연쇄반응 방법
KR102426787B1 (ko) 2021-05-30 2022-07-29 주식회사 진시스템 모듈형 동시진단 pcr 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004074818A2 (en) * 2002-12-20 2004-09-02 Biotrove, Inc. Assay apparatus and method using microfluidic arrays
CN101255396A (zh) * 2007-02-27 2008-09-03 索尼株式会社 核酸扩增装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100794699B1 (ko) 2002-06-18 2008-01-14 (주)바이오니아 핵산증폭반응 산물의 실시간 모니터링 장치
KR20050003944A (ko) * 2003-07-04 2005-01-12 (주)울텍 히터와 온도센서가 내장된 마이크로 챔버 구조체 및 제작방법
KR100604321B1 (ko) * 2004-08-20 2006-07-25 삼성테크윈 주식회사 중합효소 연쇄반응 장치
KR101390250B1 (ko) * 2008-06-23 2014-05-02 (주)바이오니아 중합효소 연쇄반응 블록 및 이를 이용한 연속형 실시간 모니터링 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004074818A2 (en) * 2002-12-20 2004-09-02 Biotrove, Inc. Assay apparatus and method using microfluidic arrays
CN101255396A (zh) * 2007-02-27 2008-09-03 索尼株式会社 核酸扩增装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105567548A (zh) * 2015-12-17 2016-05-11 青岛意诚融智生物仪器有限公司 一种用于快速多重pcr扩增的微流控芯片及检测方法
CN109337807A (zh) * 2018-09-30 2019-02-15 苏州百源基因技术有限公司 Pcr流水线
WO2023025333A1 (zh) * 2021-08-27 2023-03-02 广州万孚生物技术股份有限公司 体外分析诊断检测装置及pcr模组

Also Published As

Publication number Publication date
CN104364367B (zh) 2019-01-11
WO2013183932A1 (ko) 2013-12-12
KR101253455B1 (ko) 2013-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104364367A (zh) 聚合酶链反应装置
US12023672B2 (en) Fluidic test cassette
CN102121054B (zh) 用于检测分子相互作用的装置和方法
US20180304260A1 (en) Fluidic Test Cassette
CN103069009B (zh) 环介导等温扩增(lamp)的序列特异性实时监测
CN100378227C (zh) 带有一个可移动的检测模件的荧光检测系统和方法
CN110062659B (zh) 高速核酸扩增装置及核酸扩增反应的温度控制方法
CN103173434A (zh) 一种在恒温热源下进行聚合酶链式反应的方法及装置
US7521179B2 (en) Thermo-optical analysis system for biological reactions
US20210023565A1 (en) Reaction apparatus and temperature control method
US20170023555A1 (en) Devices and kits for measuring biological results
KR20030096877A (ko) 핵산증폭반응 산물의 실시간 모니터링 장치
JP6961700B2 (ja) 生体サンプル中の遺伝物質を検出する方法及びその実施のための装置
CN109791108A (zh) 用于检测样品发出的荧光信号的装置
CN215931670U (zh) 一种具有荧光检测功能的金属浴
CN107964507A (zh) 热对流聚合酶连锁反应装置及其光学检测方法
NZ758378B2 (en) Fluidic test cassette

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant