CN1746672A - 多重pcr定量检测仪 - Google Patents

Abstract

多重PCR定量检测仪，包括荧光检测装置、热循环仪、控制系统、开关电源、PC机、应用软件包。其特点在于在DNA模板在热循环仪的温度环境下，DNA扩增过程中利用荧光染料在光刺激下释放的荧光能量的变化反映出DNA扩增产物量的变化，荧光信号变量和扩增产物变量成正比，并通过足够灵敏的光电检测器件实现对荧光的采集，并由应用软件包对待测物与标准品的荧光强度作比较、分析以达到对原始模板量定量分析的目的。采用独特的光路设计，同一样品管中加入多种荧光染料可进行多重PCR实验。采用独特的荧光检测装置，检测灵敏度有所提高。

Description

多重PCR定量检测仪

技术领域

本发明涉及一种生化分析仪器。更具体地说是涉及生物医学领域科研或临床上用于DNA/RNA体外扩增原始靶DNA/RNA浓度监测的装置。

背景技术

传统基因扩增仪器可以准确检出临床样本中与疾病相关的特定DNA/RNA的存在，进一步的定量分析，可以更详细地监测特定DNA/RNA的数量及其变化。所谓多重定量PCR，就是在利用荧光信号监测整个PCR反应过程，获得在线描述PCR过程动力学曲线，并且同一样品管中加入多种荧光试剂可进行多重PCR实验。

PCR技术的一个重要领域是检测特定序列的存在或缺失。如果待检测的基因片段存在，经PCR可以产生扩增区带，如果这一片段缺失，PCR反应没有扩增区带出现，多重PCR可以解决这一问题，其基本原理是将突变碱基、插入和缺失均设在引物中，先用两段交叉的引物分别对模板进行扩增，除去引物后将两扩增产物混合，变性后进行延伸，然后再加一对引物经PCR扩增引入特定的DNA片段。

采用多重PCR技术，在一个反应管内同时检测多个目的基因的表达情况，具有如下优势：减少样品量的使用，尤其在样品比较宝贵的情况下；可同时得到多个目的基因的表达信息，减少实验的工作量；有效得降低实验成本(试剂和耗材)。

在本发明作出前，还没有全自动定量检测多重PCR实验的仪器。

本发明的目的是提供一种新型的全自动、使用方便，控温精确，快速完成对靶DNA浓度的定量监测，采用多重PCR技术的仪器，并且操作简单，成本较低。

发明内容

多重PCR定量检测仪，整个装置包括荧光检测系统、热循环系统、控制系统、开关电源、PC机。

荧光检测系统采用特殊的光路设计，整个光路系统置于密闭的腔体内，包括激发光源、分色窗、聚光透镜、可选波长激发光滤光片装置、激发光纤藕合器、样品管、发射光纤藕合器、可选波长发射光滤光片装置、透镜、光电检测器。采用多芯光纤藕合器作为分光单元，并用多芯光纤藕合器作为接收单元，在激发端和发射端同时使用可选波长滤光片装置，因而可以同时进行多通道的检测，实现了多重PCR技术。

热循环系统采用热盖来保持样品管上部的温度，同时使用电阻丝和半导体致冷器作为温控元件，实现了较高的控温精度和温度均匀性。

附图的简要说明

图1是热循环装置的结构示意图

图2是多块半导体致冷器的连接方式

图3是热循环装置的结构示意图

具体实施方式

参照图1，本发明的多重PCR定量检测仪工作原理为：在应用软件控制下，上位机(PC)1发出控制命令给控制系统2；控制系统2接受命令，控制电源3、半导体致冷器5的工作；使样本模板7温度符合上位机PCR程序设定的温度；同时控制系统2控制光源6和数据采集卡4的工作，采集样本模板7来的信号，并送入上位机(PC)1；上位机(PC)1接收数据采集卡4送来的信号，并对其进行分析，打印数据报告；同时上位机接收控制系统2反馈来的工作状态信息，并实时显示仪器的工作状态。

参照图2，本发明的荧光检测装置也可以作为一个独立的荧光检测仪。该荧光仪由激发光源8、分色窗9、聚光透镜10、可选波长激发光滤光片装置11、激发光纤藕合器12、样品管13、发射光纤藕合器14、可选波长发射光滤光片装置15、透镜16、光电检测器17组成。

激发光源8为激光、LED阵列或石英卤钨灯。激光束具有良好的单色性、方向性、相干性，能量密度高、寿命长、空间控制性和时间控制性良好；LED为冷光源，发光稳定，无需预热，成本较低；卤钨灯为热光源，激发光波长范围宽。采用卤钨灯作为光源时，分色窗9用于抑制光源热辐射的干扰。

光源发出的激发光经聚光透镜10、可选波长激发光滤光片装置11，透射光为一定波长范围的光谱带。

可选波长激发光滤光片装置11主要由多片不同波长范围的长通和短通滤光片组合而成。以四通道多重定量PCR检测为例，荧光激发波长范围：通道1为450-490nm，通道2为500-535nm，通道3为555-585nm，通道4为620-650nm。

输入光纤藕合器12在聚光透镜10的后焦点处，且输入光纤的入光端口的法线同聚光透镜的光轴重合。聚光透镜、滤光片及输入光纤的入光端口都固定在金属外套中。输入光纤藕合器的出光口和接收光纤一起平行固定在样品试管前面。

一定波长的激发光照射到样品管13上，样品管内的不同种类的试剂探针发射出不同波长的光谱。

接收光纤藕合器14的出光口固定在金属外套中。

可选波长发射光滤光片装置15包括多片不同中心波长的窄带滤光片。以四通道多重定量PCR检测为例，荧光发射波长范围：通道1为515-530nm，通道2为560-580nm，通道3为510-650nm，通道4为675-730nm。

透镜16可为单透镜或组合透镜。

光电检测器17为光电倍增管或电荷耦合器。采用电荷耦合器件作为光电检测器能够同时进行高通量的样本检测，所用的电荷耦合器一般为冷却CCD；光电倍增管能够提高检测灵敏度，在多重PCR定量检测仪中，一般需要采用多个光电倍增管来进行高通量检测。

参照图3，本发明的热循环系统包括：热盖18、衬垫19、样本模板20、电阻丝板21、半导体致冷器22、导热片23、散热器24、支架25、直流风机26。

热盖18用于保持样本样本模板20上的样品管的上部温度，衬垫19防止热量的扩散，电阻丝板21和半导体致冷器22置于样本模板20的下面，半导体致冷器和电阻丝与样品模板20和散热器24各面之间涂上导热硅脂，或添加导热片23，通过样本模板固定架用8个螺丝固定在散热器上，视样本模板的大小，半导体致冷器可以是一块，也可以是多块，散热器24和直流风机26安装在支架25上。

Claims (15)

1.多重PCR定量检测仪，包括荧光检测系统、热循环系统、控制系统、开关电源、PC机、应用软件包。

2.根据权利要求1所述的多重PCR定量检测仪，其特征在于所采用的PCR技术为多重PCR扩增技术，采用独特的光路设计，在同一样品管中加入多种荧光染料时可进行多重PCR实验。

3.根据权利要求1所述的多重PCR定量检测仪，其特征在于所说的荧光检测装置也可以作为一个独立的荧光仪。该荧光仪由激发光源、聚光透镜、可选波长激发光滤光片装置、激发光纤藕合器、分光装置、发射光纤藕合器、可选波长发射光滤光片装置、透镜、光电检测器组成。

4.根据权利要求3所述的仪器，其特征在于所说的激发光源为激光、LED阵列或石英卤钨灯。

5.根据权利要求3所述的仪器，其特征在于所说的可选波长激发光滤光片装置主要由多片不同波长范围的长通和短通滤光片组合而成。

6.根据权利要求3所述的仪器，其特征在于所说的激发光纤藕合器和发射光纤藕合器根据样品板样品的容量采用多芯石英光纤经特殊工艺制成。

7.根据权利要求3所述的仪器，其特征在于所说的激发光纤藕合器在聚光透镜的后焦点处，且激发光纤的入光端口的法线同聚光透镜的光轴重合。

8.根据权利要求3所述的仪器，其特征在于所说的可选波长发射光滤光片装置包括多片不同中心波长的窄带滤光片。

9.根据权利要求3所述的仪器，其特征在于所说的透镜为单透镜或者组合透镜。

10.根据权利要求3所述的仪器，其特征在于所说的发射光纤藕合器在透镜的前焦点处，且发射光纤的入光端口的法线同透镜的光轴重合。

11.根据权利要求3所述的多重PCR定量检测仪，其特征在于所说的光电检测器为光电倍增管或电荷耦合器。

12.根据权利要求1所述的多重PCR定量检测仪，其特征在于所说的热循环系统，也可以作为一个独立的DNA体外扩增仪。包括热盖、样本模板、电阻丝板、半导体致冷器、散热器、风机。该热循环仪同时同时采用半导体致冷器和电阻丝作为温控元件。样本模板为变温金属板，在样本模板上面均布有多个插入试管用的盲孔。热盖采用电阻丝作为温控元件。

13.根据权利要求1所述的多重PCR定量检测仪，其特征在于所说的控制系统从PC机接受指令，控制电源、温控装置、光源、热盖、光电检测器、数据采集卡的工作状态，并反馈给PC机。

14.根据权利要求1所述的多重PCR定量检测仪，其特征在于所说的开关电源给仪器各部分供电，包括：荧光检测装置的光源、光电检测器、滤光片转盘马达，热循环仪的半导体致冷器、电阻丝、风机，控制系统。

15.根据权利要求1所述的多重PCR定量检测仪，其特征在于所说的应用软件包接收控制系统反馈来的仪器工作状态信息，对待测物与标准品的荧光强度作比较、分析以达到对原始模板量定量分析的目的。并实时显示仪器的工作状态。

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