KR20220041207A - 초고속 pcr 반응 검출 시스템 및 검출 방법 - Google Patents

초고속 pcr 반응 검출 시스템 및 검출 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220041207A
KR20220041207A KR1020227007426A KR20227007426A KR20220041207A KR 20220041207 A KR20220041207 A KR 20220041207A KR 1020227007426 A KR1020227007426 A KR 1020227007426A KR 20227007426 A KR20227007426 A KR 20227007426A KR 20220041207 A KR20220041207 A KR 20220041207A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
reaction tube
module
transmission mechanism
fixing device
Prior art date
Application number
KR1020227007426A
Other languages
English (en)
Inventor
룽 저우
원콴 류
샤오 리
시옌화 왕
후이 쉬
즈차오 저우
원쥐안 가오
레이 리
샤오훙 랴오
Original Assignee
지아이알엠 바이오세이프티 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
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 지아이알엠 바이오세이프티 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 filed Critical 지아이알엠 바이오세이프티 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20220041207A publication Critical patent/KR20220041207A/ko

Links

Images

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
    • B01L7/525—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 with physical movement of samples between temperature zones
    • B01L7/5255—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 with physical movement of samples between temperature zones by moving sample containers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • 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
    • B01L7/525—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 with physical movement of samples between temperature zones
    • 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
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/6851—Quantitative amplification
    • 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
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • B01L2200/147—Employing temperature sensors
    • 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
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
    • 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
    • B01L2300/1838—Means for temperature control using fluid heat transfer medium
    • B01L2300/185—Means for temperature control using fluid heat transfer medium using a liquid as fluid
    • 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
    • B01L2300/1894—Cooling means; Cryo cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50855—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates using modular assemblies of strips or of individual wells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N2035/00099—Characterised by type of test elements
    • G01N2035/00158—Elements containing microarrays, i.e. "biochip"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00346—Heating or cooling arrangements
    • G01N2035/00356—Holding samples at elevated temperature (incubation)
    • G01N2035/00366—Several different temperatures used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00346—Heating or cooling arrangements
    • G01N2035/00445—Other cooling arrangements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명은 온도 제어 장치, 전동 장치 및 반응관 고정 장치를 포함하는 초고속 PCR 반응 검출 시스템을 개시하는데; 온도 제어 장치는 적어도 2개의 온도 제어 모듈을 포함하되, 여기서 적어도 하나의 온도 제어 모듈은 고온 모듈이고 적어도 하나의 온도 제어 모듈은 저온 모듈이며; 여기서, 고온 모듈의 가열 온도는 제1 기설정 온도이며, 저온 모듈의 가열 온도는 제2 기설정 온도이고; 전동 장치는 온도 제어 장치 및 반응관 고정 장치에 결합되어 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 고온 모듈과 저온 모듈 사이에서 전환되도록 하며, 이 장치는 구조가 컴팩트하고, 고온 모듈 및 저온 모듈의 온도 설정은 반응관의 반응액의 온도 상승 및 하강 속도를 향상시킬 수 있는 동시에 본 발명의 초고속 형광 PCR 반응 검출 시스템의 검출 결과는 중복성이 우수하고, 결과가 정확하다.

Description

초고속 PCR 반응 검출 시스템 및 검출 방법
본 발명은 PCR 반응 검출 시스템 및 검출 방법에 관한 것으로, 특히 초고속 PCR 반응 검출 시스템 및 검출 방법을 제공할 수 있다.
PCR(Polymerase Chain Reaction, 중합 효소 연쇄 반응)은 분자 생물학 연구의 중요한 방법으로서, 반응 시간은 항상 PCR 반응의 제한 요소이고, 하나의 통상적인 PCR 반응은 1~2시간이 소요되는 경우가 많으며, 임상 특수 응용 프로그램의 경우, 증폭 시간은 응용 프로그램을 제한한다.
특허 출원 번호가 CN201780033562.8인 특허는: 샘플 분석 및 처리를 위한 신속한 열 순환으로서, 열 곡선에 따른 핵산 열처리 기기를 개시하였고, 이 기기는 왕복 장치를 통해 반응기가 적어도 하나의 욕조에 있을 경우 홀딩 프레임으로 하여금 적어도 하나의 욕조 사이에서 상대적 왕복 운동할 수 있도록 하며, 진동을 통해 욕조 매체와 반응기 사이의 열 전도를 개선함으로써 열 순환 속도를 가속화한다.
그러나, 이 장치의 구조는 복잡하고, 욕조 매체를 정기적으로 교체하여야 하며, 욕조 매체는 욕조에서 넘칠 수 있고; 이 기기의 욕조의 온도 설정은 온도 상승 및 하강 속도에 대한 초고속 PCR의 요구를 충족시킬 수 없다. 따라서, PCR 반응의 온도 상승 및 하강 속도를 어떻게 향상시킬 것인가는 초고속 PCR 기기에서 해결해야 할 문제이다.
상기 문제점에 대하여, 온도 제어 장치, 전동 장치 및 반응관 고정 장치를 포함하는 초고속 PCR 반응 검출 시스템에 있어서; 상기 온도 제어 장치는 적어도 2개의 온도 제어 모듈을 포함하되, 여기서 적어도 하나의 상기 온도 제어 모듈은 고온 모듈이고 적어도 하나의 상기 온도 제어 모듈은 저온 모듈이며; 여기서, 상기 고온 모듈의 가열 온도는 제1 기설정 온도이고, 상기 저온 모듈의 가열 온도는 제2 기설정 온도이며, 상기 제1 기설정 온도는 상기 제2 기설정 온도보다 높고; 상기 전동 장치는 상기 온도 제어 장치 및 상기 반응관 고정 장치에 결합되어 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 한다.
바람직하게, 상기 전동 장치는 상기 온도 제어 장치에 연결되어 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈이 이동하도록 구동함으로써 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 할 수 있거나;
또는 상기 전동 장치는 상기 반응관 고정 장치에 연결되어 상기 반응관 고정 장치가 이동하도록 구동함으로써 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 하거나;
또는 상기 전동 장치는 제1 전동 기구 및 제2 전동 기구를 포함하고, 상기 제1 전동 기구는 온도 제어 장치에 연결되며, 상기 온도 제어 장치가 이동하도록 구동할 수 있고, 상기 제2 전동 기구는 상기 반응관 고정 장치에 연결되며, 상기 반응관 고정 장치가 이동하도록 구동할 수 있고; 상기 제1 전동 기구는 상기 제2 전동 기구에 결합되어 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 한다.
바람직하게, 상기 전동 장치는 제1 전동 기구 및 제2 전동 기구를 포함하되, 상기 제1 전동 기구는 온도 제어 장치에 연결되고, 상기 온도 제어 장치가 횡방향으로 이동하도록 구동할 수 있으며, 상기 제2 전동 기구는 상기 반응관 고정 장치에 연결되고, 상기 반응관 고정 장치가 수직으로 이동하도록 구동할 수 있으며; 상기 반응관 고정 장치는 온도 제어 장치의 상부에 장착되고, 상기 제1 전동 기구는 상기 제2 전동 기구에 결합되어 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 한다.
바람직하게, 상기 온도 제어 장치의 하부는 제1 전동 기구에 연결되고, 제1 전동 기구의 작용 하에 온도 제어 장치는 앞뒤로 운동한다.
바람직하게, 상기 제1 전동 기구는 나사 모터 및 2개의 가이드 전동축을 포함하고, 2개의 가이드 전동축은 나사 모터의 앞부분에 고정되며, 온도 제어 모듈은 가이드 전동축을 따라 앞뒤로 운동할 수 있고, 이 가이드 레일의 설정은, 온도 제어 모듈이 평형을 유지하면서 평온하게 이동하도록 할 수 있거나;
또는, 제2 전동 기구는 편심 휠의 회동을 통해 반응관 고정 장치를 상하로 운동시킨다.
바람직하게, 상기 반응관 고정 장치는 반응관 고정 장치의 하부에 고정 장착되는 횡방향 지지판을 더 포함하고, 상기 제2 전동 기구는 스테핑 모터Ⅱ 및 편심 휠을 포함하되, 상기 편심 휠은 스테핑 모터Ⅱ에 고정되고, 편심 휠은 상부에 위치하는 횡방향 지지판을 지지하며, 스테핑 모터Ⅱ는 편심 휠을 회동시키고, 횡방향 지지판을 상하로 운동시켜 반응관 고정 장치의 상하 운동을 구현한다.
바람직하게, 상기 반응관 고정 장치는 수직 지지로드, 컬럼을 더 포함하되, 상기 수직 지지로드는 반응관 고정 위치의 양측에 고정되고, 컬럼은 수직 지지로드를 수직으로 통과하며, 컬럼은 수직 지지로드에 슬라이딩 연결되고, 상기 컬럼의 상부에는 스프링이 씌움 설치되어 수직 지지로드를 지지하며, 컬럼과 수직 지지로드의 역할은 반응관 고정 장치의 상하 운동 방향을 제한하여 반응관 고정 장치가 수직 방향에서 상하로 운동할 수 있도록 확보하는 것이다.
바람직하게, 제어 회로로서 온도 제어 장치, 제1 전동 기구, 광학 검출 장치, 반응관 고정 장치를 실시간으로 제어하고 신호를 전송하는 제어 시스템을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 반응 검출 시스템은 온도 제어 장치의 앞부분에 위치하는 광학 검출 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 광학 검출 장치는 광학 판독 헤드 및 제3 전동 기구를 포함하되, 상기 광학 판독 헤드는 제3 전동 기구의 상부에 장착되고, 제3 전동 기구의 구동 하에 좌우로 이동한다.
바람직하게, 상기 제3 전동 기구는 스테핑 모터Ⅰ, 가이드 레일, 벨트, 연결 부재를 포함하되, 상기 연결 부재의 상부는 광학 판독 헤드를 고정하고, 연결 부재의 중부에 가이드 레일에 슬라이딩 연결되는 요홈을 설치하며, 연결 부재의 하부에 벨트에 연결되는 협판을 설치한다.
바람직하게, 상기 반응관 고정 장치는 반응관 고정 위치, 눌림 뚜껑을 포함하고, 상기 눌림 뚜껑은 반응관 고정 위치를 커버한다.
바람직하게, 상기 눌림 뚜껑의 재질은 스테인리스강이고, 스테인리스강 재질은 쉽게 변형되지 않으며, 상이한 위치의 샘플홀에 모두 동일한 누름력을 생성할 수 있어 상이한 위치의 반응관과 온도 제어 모듈의 밀착도는 모두 우수하여 반응관이 균일하게 열을 받도록 할 수 있고, 또한 검출홀에 대한 반응관의 시스템의 위치를 보다 균일하게 하여 검출 결과의 중복성 및 일치성이 우수하도록 할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 기설정 온도는 100℃보다 크거나 같고, 상기 제2 기설정 온도는 55℃보다 작거나 같으며;
바람직하게, 상기 제1 기설정 온도의 범위는 100~150℃이고, 상기 제2 기설정 온도의 범위는 15~55℃이다.
바람직하게, 상기 제1 기설정 온도는 120℃이고; 상기 제2 기설정 온도는 47℃이다.
바람직하게, 상기 온도 제어 장치는 중온 제어 모듈을 포함하고, 상기 중온 모듈의 가열 온도 범위는 상기 제1 기설정 온도와 상기 제2 기설정 온도 사이이다.
바람직하게, 상기 온도 제어 모듈의 앞으로부터 뒤로 순차적으로 중온 모듈, 저온 모듈, 고온 모듈이고, 여기서 제일 앞부분의 중온 모듈의 측벽에는 검출홀이 개방되며, 상기 중온 모듈, 저온 모듈, 고온 모듈의 상부에는 모두 샘플홀이 설치된다.
바람직하게, 온도 제어 모듈은 온도를 일정하게 유지하거나 온도를 변경할 수 있다.
초고속 PCR 검출 방법은 상술한 바와 같은 초고속 PCR 반응 검출 시스템을 적용하되,
기기를 작동하여 예열하고, 테스트 대기 샘플과 시약을 반응관에 넣어 혼합하는 준비 단계①;
반응관을 반응관 고정 장치에 고정 설치하고, 전동 장치가 동작하여 반응관으로 하여금 고온 모듈에 삽입되도록 하며, 고온 온욕을 수행하는 단계②;
반응관의 온도가 필요한 온도에 도달한 후, 전동 장치가 동작하여 반응관으로 하여금 저온 모듈에 삽입되도록 하고, 온도를 낮추는 단계③;
데이터 수집 단계④;
단계②~단계④를 반복하는 단계⑤를 포함한다.
바람직하게, 전동 장치는 제2 전동 기구를 포함하되; 여기서, 단계②는 고온 모듈을 반응관의 직하방으로 이동시키고, 수직 전동 기구의 제2 전동 기구를 최저점으로 하강시키며, 반응관을 고온 온욕하는 단계를 더 포함하고; 단계③은 반응관의 온도가 필요한 온도에 도달한 후, 수직 전동 기구의 제2 전동 기구를 리셋하며, 저온 모듈을 반응관의 직하방으로 이동시키고, 수직 전동 기구의 제2 전동 기구를 최저점으로 하강시키며, 온도를 낮추는 단계를 더 포함하거나;
및/또는, 단계③에서 반응관이 냉각된 후, 제2 전동 기구를 리셋하고, 중온 모듈을 반응관의 직하방으로 이동시켜 일정한 시간 동안 유지하는 단계를 더 포함한다.
작동 원리:
본 발명의 초고속 PCR 검출 시스템은, 고온 모듈, 저온 모듈, 기존의 장치, 광학 검출 장치, 반응관 고정 장치를 포함한다. 반응관은 반응관 고정 장치에 장착될 수 있고, 장착 후 눌림 뚜껑을 사용하여 누르면, 실험에서 반응관은 반응관 고정 장치와 함께 운동할 수 있다. 고온 모듈은 제1 기설정 온도를 초과하는 온도 제어를 제공하여 반응관으로 하여금 목표 온도까지 신속하게 온도를 상승시키도록 할 수 있고, 저온 모듈은 제2 기설정 온도의 온도 제어를 제공하여 반응관으로 하여금 목표 온도까지 신속하게 온도를 낮추도록 할 수 있다. 정상적인 증폭 순환의 변성 및 어닐링 과정은, 통과형 온도 제어를 사용하고, 일정한 시간 동안 온도를 유지해야 하는 사전 변성 공정에 있어서, 이 온도 제어 모듈(고온 모듈)에서 일정한 빈도로 상하로 운동하여 지속적인 온도를 유지한다.
유리한 효과:
1. 반응 시스템은 이동이 평온하고, 구조가 컴팩트하며, 기기의 운동 속도를 향상시킨다.
PCR 반응관과 온도 제어 장치는 상대적으로 운동하고, 제1 전동 기구는 온도 제어 장치를 횡방향으로 운동시키며, 상기 반응관 고정 장치는 온도 제어 시스템의 상부에 장착되고, 반응관 고정 장치는 제2 전동 기구에 연결되어 제2 전동 기구와 함께 상하로 운동할 수 있어 반응관 고정 장치의 반응관이 온도 제어 모듈 사이에서 상대적 왕복 운동하며, 제2 전동 기구는 제1 전동 기구에 연결되지 않으므로 제1 전동 기구가 운동할 경우, 반응관을 횡방향으로 운동시키지 않고, PCR 반응 부피가 모두 작기에, 반응관의 진동을 감소시키며, 반응관의 반응액이 벽에 걸리는 것을 방지할 수 있고, 반응관에 기포가 발생하는 것을 방지할 수 있어 검출의 정확성을 향상시킨다.
본 발명의 기기는, 사용할 경우, PCR가 사전 변성에서 일정한 시간 동안 온도를 유지하기 위하여, 사용한 방식은 이 온도 제어 모듈이 일정한 빈도에서 상하로 움직여 지속적인 온도를 유지하고, 상하 운동의 속도 및 원활성을 확보하기 위하여, 본 발명은 모터를 사용하여 편심 휠을 회동시켜 구현하며, 편심 휠은 일정한 각도만 회동하면, 상하 운동 효과를 순간적으로 달성할 수 있고, 이 상하 운동의 방식은, 벨트 전동보다 더 빨라 상하 운동의 속도 및 효율을 향상시킬 수 있으며, 이러한 운동 방식을 통해 온도 제어의 정확도를 향상시키는 동시에 기기의 운동 속도를 가속화하여 검출 시간을 단축시킬 수 있다.
2. 고온 모듈 및 저온 모듈의 온도 설정은 반응관의 반응액의 온도 상승 및 하강 속도를 향상시킬 수 있다.
일반적으로 PCR 기기의 고온 모듈의 설정 온도는 최고 99℃이나, 본 발명의 고온 모듈의 설정 온도는 100℃를 초과하고, 여러 차례의 테스트를 통해 120℃에서 보다 이상적인 승온 속도를 달성할 수 있는 동시에 본 발명의 검출 기기는 일반 반응관만 사용하면 요구를 충족시킬 수 있다. 본 발명의 저온 모듈에서, 설정된 온도는 실험 과정의 목표 온도보다 낮기에 더 빠른 속도로 목표 온도에 도달할 수 있어 온도 상승 및 하강 속도를 향상시킨다.
테스트 과정에서, 저온 모듈의 온도를 실온(25℃-30℃)으로 설정할 경우, 반응관의 온도는 어닐링 단계에서 안정적이지 않음을 발견하였고, 원인을 분석한 결과, 온도가 낮아지면 반응관의 벽은 저온 모듈에 의해 신속하게 더 낮은 온도 상태로 전도되며, 반응관이 후기 단계에서 저온 모듈을 이탈하더라도 반응관의 온도가 낮기에 저온 모듈을 이탈한 후 저온은 계속하여 반응관의 벽으로부터 반응관의 실험 시스템으로 전도되고, 온도 하강 경향은 완화되지 않으며, 저온 모듈을 47℃로 설정할 경우, 일정한 시간 동안 온도를 낮춘 후 반응관은 저온 모듈로부터 이탈되고, 어닐링 온도를 안정화시킬 수 있어 온도 제어 측면에서 PCR 검출의 중복성을 향상시킬 수 있다.
3. 상이한 샘플의 검출홀의 검출 결과의 일치성, 중복성은 우수하다.
본 발명의 고온 모듈, 중온 모듈, 저온 모듈에 있어서, 상부에는 모두 샘플홀이 설치되고, 온도 제어 모듈의 샘플홀의 앞부분에는 검출홀이 개방되며, 샘플홀의 눌림 뚜껑을 통해 반응관을 샘플홀에 압축하여 반응관이 온도 제어 모듈과 우수한 밀착도를 갖도록 함으로써 매 하나의 샘플의 온도 상승 및 하강 속도를 향상시킬 수 있는 동시에, 매 하나의 샘플관의 온도 변화의 일치성을 확보하고, 샘플 검출 결과의 중복성, 일치성을 향상시킨다.
본 발명의 눌림 뚜껑의 재질은 경금속 재질이고, 바람직하게는 스테인리스강 재질이다. 눌림 뚜껑의 재질이 상이하면 검출 결과에 큰 영향을 미친다. 눌림 뚜껑의 재질이 알루미늄 금속 스트립일 경우, 눌림 뚜껑이 쉽게 변형하기에 상이한 샘플홀의 상방의 압축 정도가 상이하여 반응관과 온도 제어 모듈의 밀착도에 영향을 미치고, 상이한 샘플홀의 반응관이 열을 불균일하게 받게 되며, 동시에, 누름력이 불균일하면 검출홀에 대한 반응관의 시스템의 위치 차이가 발생하고, 극단적인 경우 시스템과 파라핀 오일의 계면이 검출될 수 있으며, 최종적으로 기기의 중복성이 우수하지 않도록 한다. 눌림 뚜껑의 재질을 스테인리스강 재질로 교체하면, 이 문제를 잘 해결한다.
4. 중온 모듈의 설정은 PCR의 증폭 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
저온 풀의 온도를 실온에서 47℃로 상승시키고, 증폭 효율은 향상되지 않았으며, 온도 제어 곡선을 관찰하면 저온 모듈은 47℃의 온도를 제공하지만 온도 하강 속도가 너무 빠르고, 단순히 저온 온도를 제공하거나 또는 EP관을 저온 모듈로부터 이탈시켜도(이전에 테스트하였음) 온도 하강 속도를 늦출 수 없으므로 어닐링 연장 온도를 유지해야 하는 경우, 어닐링 온도에 도달한 후 열원을 제공하여야 EP관을 승온시키며, 바람직한 방식은 연장 온도의 중온 풀을 추가하는 것이고, EP관은 저온 풀을 통해 어닐링 온도에 도달한 후 중온 풀에 진입하여 유지 및 검출하며, 다음 고온 풀에 진입하여 변성 및 용융된다. 테스트에 따르면, 어닐링 시간을 증가하기 위한 중온 모듈을 증가한 후, 증폭 효율 시간이 단축되고, 어닐링 연장 시간을 증가하면 증폭 효율을 향상시키는데 효과적이다.
5. 본 발명의 초고속 형광 PCR 기기와 일반 형광 PCR 기기는 증폭 효율과 검출 한계에 현저한 차이가 없고, 검출 결과는 중복성이 우수하며, 결과가 정확하다.
FQPCR 기기와 대조용 QPCR 기기는 10^1~10^5copies 농도의 민감도 테스트를 수행하고, 증폭 효율 및 검출 한계에 현저한 차이가 없으며, 두 개의 기기는 모두 10copies 농도 샘플을 검출할 수 있고; 표준 곡선으로부터 알 수 있다 시피, 두 개의 곡선의 기울기는 동일하며, 상관 계수 R2도 모두 0.99보다 크다. 표준 곡선을 통해 증폭 효율을 계산하고, 두 개의 기기의 증폭 효율은 (110%~115%) 사이에 접근한다.
6. 본 발명의 초고속 형광 PCR 기기에서, 온도 제어 모듈은 제1 전동 기구의 상방향에 위치하고, 제1 전동 기구의 하방향에 위치하는 온도 제어 모듈에 비해 샘플 배치 작업이 보다 편리하도록 할 수 있다.
7. 본 발명의 초고속 형광 PCR 기기는 유지 관리가 간단하고, 가열 매체를 교체할 필요가 없다.
본 발명은 눌림 뚜껑을 통해 반응관을 샘플 검출홀에 압축하여 반응관과 샘플 검출홀의 벽면이 우수한 밀착도를 갖도록 할 수 있고 매체를 통한 통상적인 열전달 방식을 대체하여 한편으로 기기 유지 보수의 작업량 및 소모품을 감소시키고, 다른 한편으로, 매체의 열전달 과정을 생략하기 때문에 기기의 예열 시간을 단축시킬 수 있으며, 온도 제어 모듈의 온도는 보다 빠르게 조절될 수 있다.
도 1은 초고속 PCR 반응 검출 시스템의 구조 모식도이고;
도 2는 온도 제어 시스템과 제1 전동 기구의 구조 모식도이며;
도 3은 광학 검출 장치의 구조 모식도이고;
도 4는 제2 전동 기구, 반응관 고정 장치의 구조 모식도이며;
도 5는 PCR 기기의 온도 테스트 곡선이고;
도 6은 알루미늄 눌림 뚜껑의 상이한 검출 위치의 증폭 곡선이며;
도 7은 강철 눌림 뚜껑의 상이한 검출 위치의 증폭 곡선이고;
도 8은 2번 위치의 중복성 테스트의 증폭 곡선이며;
도 9는 5번 위치의 중복성 테스트의 증폭 곡선이고;
도 10은 Ct값의 정규 분포 및 히스토그램이며;
도 11은 QPCR&FQPCR 민감도 테스트 증폭 곡선이고(대수 좌표축);
도 12는 QPCR&FQPCR 표준 그패프이다.
여기서:
1: 온도 제어 장치, 11: 중온 모듈, 12: 저온 모듈, 13: 고온 모듈;
2: 제1 전동 기구, 21: 4극 모터, 22: 가이드 전동축;
3: 광학 검출 장치, 31: 광학 판독 헤드, 32: 제3 전동 기구, 321: 스테핑 모터Ⅰ, 322: 가이드 레일, 323: 벨트, 324: 연결 부재, 3241: 요홈, 3242: 협판;
4: 제2 전동 기구, 41: 스테핑 모터Ⅱ, 42: 편심 휠;
5: 반응관 고정 장치, 51: 횡방향 지지판, 52: 반응관 고정 위치, 53: 눌림 뚜껑, 54: 수직 지지 부재, 55: 컬럼, 56: 스프링;
6: 제어 시스템.
도면의 간단한 설명에서 본원 발명의 일부를 구성하는 도면은 본 발명의 더 깊은 이해를 제공하기 위한 것이고, 본 발명의 예시적인 실시예 및 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것이며, 본 발명에 대한 부적절한 한정을 구성하지 않는다.
본 발명의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 이하 실시예의 설명에 사용된 도면을 간략하게 설명하고, 이하 설명의 도면은 단지 본 발명의 일부 실시예일 뿐, 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 진보성 창출에 힘쓸 필요가 없는 전제 하에, 이러한 도면에 근거하여 다른 도면을 얻을 수 있는 것은 자명한 것이다.
본 발명의 목적, 기술적 해결수단 및 장점을 보다 명확하게 하기 위하여, 이하 도면 및 구체적인 실시형태를 결부하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 여기서 설명된 구체적인 실시형태는 단지 본 발명을 해석하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호 범위를 한정하지 않는 것을 이해하여야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 본문에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본문에서 본 발명의 명세서에서 사용된 용어는 단지 구체적인 실시형태를 설명하기 위한 목적으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본문에서 사용된 용어 "및/또는"은 하나 또는 복수개의 관련된 나열된 항목의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
본 발명의 FQPCR은 초고속 형광 PCR 기기이고, QPCR은 일반 형광 PCR 기기이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 초고속 PCR 반응 검출 시스템은 온도 제어 시스템의 온도 제어 장치, 전동 장치 및 반응관 고정 장치를 포함하되;
상기 온도 제어 장치는 적어도 2개의 온도 제어 모듈을 포함하되, 여기서 적어도 하나의 상기 온도 제어 모듈은 고온 모듈이고 적어도 하나의 상기 온도 제어 모듈은 저온 모듈이며; 여기서, 상기 고온 모듈의 가열 온도는 제1 기설정 온도이고, 상기 저온 모듈의 가열 온도는 제2 기설정 온도이며, 상기 제1 기설정 온도는 상기 제2 기설정 온도보다 높고;
상기 전동 장치는 상기 온도 제어 장치 및 상기 반응관 고정 장치에 결합되어 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 한다.
이와 같이, 반응관은 반응관 고정 장치에 장착될 수 있고, 장착 후 눌림 뚜껑을 사용하여 누르면 실험에서 반응관은 반응관 고정 장치와 함께 운동할 수 있다. 고온 모듈은 제1 기설정 온도의 온도 제어를 제공하여 반응관으로 하여금 목표 온도까지 신속하게 온도를 상승시키도록 할 수 있고, 저온 모듈은 제2 기설정 온도의 온도 제어를 제공하여 반응관으로 하여금 목표 온도까지 신속하게 온도를 낮추도록 할 수 있다. 정상적인 증폭 순환의 변성 및 어닐링 과정은, 통과형 온도 제어를 사용하고, 일정한 시간 동안 온도를 유지해야 하는 사전 변성 공정에 있어서, 이 온도 제어 모듈(고온 모듈)에서 일정한 빈도로 상하로 운동하여 지속적인 온도를 유지한다.
제1 기설정 온도의 최저 온도는 제2 기설정 온도의 최고 온도보다 높다는 점에 유의해야 한다. 구체적으로 필요에 근거하여 선택할 수 있다.
"전동 장치"의 구체적인 실시형태는 여러 가지가 있을 수 있고, 다축 로봇 작동 암, 3좌표 전동 기기와 같은 상기 요구를 충족시킬 수 있는 전동 기기를 포함하지만 이에 한정되지 않음을 유의해야 한다.
구체적으로, 일 실시예에서, 상기 전동 장치는 상기 온도 제어 장치에 연결되고, 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈이 이동하도록 구동할 수 있어 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 한다. 이와 같이, 전동 장치의 고온 모듈 및 저온 모듈을 통해 운동하여 반응관 고정 장치의 반응관에 필요한 반응 온도를 제공한다. 이때, 이 전동 장치는 다축 로봇 작동 암 또는 3좌표 전동 기기일 수 있다.
또는, 일 실시예에서, 상기 전동 장치는 상기 반응관 고정 장치에 연결되고, 상기 반응관 고정 장치가 이동하도록 구동하여 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 한다. 이와 같이, 반응관 고정 장치의 반응관을 통해 운동하여 반응관으로 하여금 고온 모듈 또는 저온 모듈에 삽입되도록 하여 반응관 고정 장치의 반응관에 필요한 반응 온도를 제공한다. 이때, 이 전동 장치는 다축 로봇 작동 암 또는 3좌표 전동 기기일 수 있다.
또는, 다른 일 실시예에서, 상기 전동 장치는 제1 전동 기구 및 제2 전동 기구를 포함하고, 상기 제1 전동 기구는 온도 제어 장치에 연결되며, 상기 온도 제어 장치가 이동하도록 구동할 수 있고, 상기 제2 전동 기구는 상기 반응관 고정 장치에 연결되며, 상기 반응관 고정 장치가 이동하도록 구동할 수 있고; 상기 제1 전동 기구는 상기 제2 전동 기구에 결합되어 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 한다. 이와 같이, 제1 전동 기구를 사용하여 온도제어 모듈의 운동을 제어하여 고온 모듈과 저온 모듈로 하여금 필요한 반응관에 대응될 수 있도록 한 후; 제2 전동 기구를 통해 반응관 고정 장치가 이동하도록 구동하여 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 고온 모듈 또는 저온 모듈에 삽입되도록 하여 PCR 반응에 필요한 온도를 충족시킨다.
또는, 또 다른 일 실시예에서, 상기 전동 장치는 제1 전동 기구 및 제2 전동 기구를 포함하고, 상기 제1 전동 기구는 온도 제어 장치에 연결되며, 상기 온도 제어 장치가 횡방향으로 이동하도록 구동할 수 있고, 상기 제2 전동 기구는 상기 반응관 고정 장치에 연결되며, 상기 반응관 고정 장치가 수직으로 이동하도록 구동할 수 있고; 상기 반응관 고정 장치는 온도 제어 장치의 상부에 장착되며, 상기 제1 전동 기구는 상기 제2 전동 기구에 결합되어 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 한다. 반응관 고정 장치는 제2 전동 기구와 함께 상하로 운동할 수 있다.
본 실시예의 온도 제어 장치는 2개의 온도 제어 모듈을 포함하고, 도 1에 도시된 바와 같이, 앞으로부터 뒤로 순차적으로 저온 모듈(12), 고온 모듈(13)이거나; 또는 3개의 온도 제어 모듈일 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 앞으로부터 뒤로 순차적으로 중온 모듈(11), 저온 모듈(12), 고온 모듈(13)이고; 상기 온도 제어 모듈은 온도를 일정하게 유지하거나 온도를 변경할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 고온 모듈은 온도를 100℃(즉 제1 기설정 온도는 100℃보다 높거나 같게 설정될 수 있음)를 초과하게 설정할 수 있어 반응관이 변성 온도로 신속하게 온도를 상승시킬 수 있고, 저온 모듈(12)은 온도를 어닐링 및 연장에 필요한 온도보다 낮게 설정할 수 있어 반응관이 어닐링 온도로 신속하게 온도를 낮출 수 있으며, 예컨대 55℃(즉 제2 기설정 온도는 55℃보다 낮거나 같게 설정될 수 있음)보다 낮게 설정한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제일 앞부분 저온 모듈의 측벽에는 검출홀(14)이 개방되고, 상기 저온 모듈(12), 고온 모듈(13)의 상부에는 모두 샘플홀(15)이 설치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 온도 제어 모듈이 3개일 경우, 제일 앞부분의 중온 모듈의 측벽에는 검출홀이 개방되고, 중온 모듈(11), 저온 모듈(12), 고온 모듈(13)의 상부에는 모두 샘플홀(15)이 설치된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 전동 기구는 나사 모터(21) 및 2개의 가이드 전동축(22)을 포함하고, 2개의 가이드 전동축(22)은 나사 모터(21)의 앞부분에 고정되며, 온도 제어 모듈은 가이드 전동축(22)을 따라 앞뒤로 운동한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광학 검출 장치는 광학 판독 헤드(31) 및 제3 전동 기구(32)를 포함하고, 상기 광학 판독 헤드는 제3 전동 기구의 상부에 장착되며, 제3 전동 기구(32)의 구동 하에 좌우로 이동하고; 상기 제3 전동 기구(32)는 스테핑 모터Ⅰ(321), 가이드 레일(322), 벨트(323), 연결 부재(324)를 포함하며, 상기 연결 부재(324)의 상부는 광학 판독 헤드(21)를 고정하고, 연결 부재(324)의 중부에 가이드 레일에 슬라이딩 연결되는 요홈(3241)을 설치하며, 연결 부재의 하부에 벨트에 연결되는 협판(3242)을 설치한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 전동 기구는 스테핑 모터Ⅱ(41) 및 편심 휠(42)을 포함하고, 편심 휠(42)은 스테핑 모터Ⅱ(41)에 고정되며, 반응관 고정 장치(5)의 하부에는 횡방향 지지판(51)이 고정 장착되고, 횡방향 지지판(51)의 하부는 편심 휠에 의해 지지되며, 스테핑 모터Ⅱ(41)는 편심 휠(42)을 회동시키고, 횡방향 지지판을 상하로 운동시켜 반응관 고정 장치의 상하 운동을 구현하며; 상기 반응관 고정 장치(5)는 반응관 고정 위치(52), 눌림 뚜껑(53), 수직 지지로드(54), 컬럼(55)을 더 포함하고, 상기 반응관 고정 위치의 상부에는 눌림 뚜껑이 설치되며, 상기 수직 지지로드(54)는 반응관 고정 위치(52)의 양측에 고정되고, 컬럼은 수직 지지로드(54)를 수직으로 통과하며, 컬럼(55)은 수직 지지로드(54)에 슬라이딩 연결되고, 상기 컬럼의 상부는 스프링(56)이 씌움 설치되어 수직 지지로드(54)를 지지한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초고속 PCR 반응 검출 시스템은 제어 시스템(6)을 더 포함하고, 상기 제어 시스템의 내부에는 제어 회로가 있어 온도 제어 장치, 제1 전동 기구, 광학 검출 장치, 반응관 고정 장치를 실시간으로 제어하고 신호를 전송할 수 있다.
기기가 더 우수한 방열을 갖도록 하기 위해, 본 발명의 기기의 후단에서, 제어 회로의 상방에 2개의 팬이 설치된다.
반응관은 EP관이다.
초고속 PCR 검출 방법은 상술한 바와 같은 초고속 PCR 반응 검출 시스템을 적용하되,
기기를 작동하여 예열하고, 테스트 대기 샘플과 시약을 반응관에 넣어 혼합하는 준비 단계①;
고온 모듈을 반응관의 직하방으로 이동시키고, 제2 전동 기구를 최저점으로 하강시키며, 반응관을 고온 온욕하는 단계②;
반응관의 온도가 필요한 온도에 도달한 후, 제2 전동 기구를 리셋하고, 저온 모듈을 반응관의 직하방으로 이동시키며, 제2 전동 기구를 최저점으로 하강시키고, 온도를 낮추는 단계③;
제2 전동 기구를 리셋하고, 중온 모듈을 반응관의 직하방으로 이동시키며, 일정한 시간 동안 유지하는 단계④;
데이터 수집 단계⑤;
단계②~단계⑤를 반복하는 단계⑥을 포함한다.
상기 방법 및 기기를 사용하여 핵산 분석 및 처리를 수행할 경우, 상기 샘플 및 시약에는 반응 성분이 포함되고, 이 반응 성분은 적어도 하나의 효소, 적어도 하나의 핵산을 함유하는 핵산 및/또는 입자, PCR에 사용되는 프라이머, 등온 증폭에 사용되는 프라이머, 기타 핵산 증폭 및 처리용 프라이머, dNTP, Mg2+, 형광 염료 및 프로브, 제어 DNA, 제어 RNA, 제어 세포, 제어 미생물, 및 핵산 증폭, 처리 및 분석에 필요한 기타 시약을 포함한다. 상기 핵산을 함유하는 입자는 적어도 하나의 세포 바이러스, 백혈구 및 기질 세포, 순환 종양 세포, 배아 세포 기기 검출을 포함한다.
상기 방법과 기기는 중합 효소 연쇄 반응, 역전사-중합 효소 연쇄 반응, 종점 PCR, 연결 효소 연쇄 반응, 핵산 시퀀싱 또는 각 중합 효소 연쇄 반응(PCR)의 변화의 사전 증폭 또는 템플릿 강화, 등온 증폭, 선형 증폭, 시퀀싱을 위한 라이브러리 제조, 시퀀싱을 위한 브릿지 증폭에 사용된다. 상기 중합 효소 연쇄 반응의 변화는 역전사-PCR, 실시간 형광 정량적 중합 효소 연쇄 증폭 반응 및 실시간 형광 정량적 역전사 중합 효소 연쇄 증폭 반응, 역방향 중합 효소 연쇄 증폭 반응, 고정된 중합 효소 연쇄 증폭 반응, 비대칭 중합 효소 연쇄 증폭 반응, 다중 PCR, 색 상보적 중합 효소 연쇄 증폭 반응, 면역 중합 효소 연쇄 증폭 반응, 중첩 중합 효소 연쇄 증폭 반응, 사전 증폭 또는 핵산 시퀀싱된 템플릿 강화, ELISA-PCR을 포함한다.
테스트 검출:
1. 반응 시스템은 이동이 평온하고, 구조가 컴팩트하며, 기기의 운동 속도를 향상시킨다.
PCR 반응관과 온도 제어 장치는 상대적으로 운동하고, 제1 전동 기구는 온도 제어 장치를 횡방향으로 운동시키며, 상기 반응관 고정 장치는 온도 제어 시스템의 상부에 장착되고, 반응관 고정 장치는 제2 전동 기구에 연결되어 제2 전동 기구와 함께 상하로 운동할 수 있어 반응관 고정 장치의 반응관이 온도 제어 모듈 사이에서 상대적 왕복 운동하며, 제2 전동 기구는 제1 전동 기구에 연결되지 않으므로 제1 전동 기구가 운동할 경우, 반응관을 횡방향으로 운동시키지 않고, PCR 반응 부피가 모두 작기에 반응관의 진동을 감소시키며, 반응관의 반응액이 벽에 걸리는 것을 방지할 수 있고, 반응관에 기포가 발생하는 것을 방지할 수 있어 검출의 정확성을 향상시킨다.
본 발명의 기기는, 사용할 경우, PCR가 사전 변성에서 일정한 시간 동안 온도를 유지하기 위하여, 사용한 방식은 이 온도 제어 모듈이 일정한 빈도에서 상하로 움직여 지속적인 온도를 유지하고, 상하 운동의 속도 및 원활성을 확보하기 위하여, 본 발명은 모터를 사용하여 편심 휠을 회동시켜 구현하며, 편심 휠은 일정한 각도만 회동하면, 상하 운동 효과를 순간적으로 달성할 수 있고, 이 상하 운동의 방식은, 벨트 전동보다 더 빨라 상하 운동의 속도 및 효율을 향상시킬 수 있으며, 이러한 운동 방식을 통해 온도 제어의 정확도를 향상시키는 동시에 기기의 운동 속도를 가속화하여 검출 시간을 단축시킬 수 있다.
2. 고온 모듈 및 저온 모듈의 온도 설정은 반응관의 반응액의 온도 상승 및 하강 속도를 향상시킬 수 있다.
일반적으로 PCR 기기의 고온 모듈의 설정 온도는 최고 99℃이나, 본 발명의 고온 모듈의 설정 온도는 100℃를 초과하고, 여러 차례의 테스트를 통해 120℃에서 보다 이상적인 승온 속도를 달성할 수 있으며, 동시에, 본 발명의 검출 기기는 일반 반응관만 사용하면 요구를 충족시킬 수 있다.
본 발명의 저온 모듈에서, 설정된 온도는 실험 과정의 목표 온도보다 낮기에 더 빠른 속도로 목표 온도에 도달할 수 있어 온도 상승 및 하강 속도를 향상시킨다.
테스트 조건: 제1 기설정 온도는 120℃이고, 제2 기설정 온도는 40℃이하이다.
증폭 조건 설정:
변성: 88℃, 1sec;
어닐링: 66℃, 1sec, 이 온도에서 검출, 검출 후} 40cycle
다음 공정 시작;
본 실험의 온도 곡선을 기록하고, 도 5에 도시된 바와 같다.
분석을 통해, 이 온도 모듈의 설정에서, 최대 승온 속도는 10℃/S에 도달하고, 온도 하강은 8℃/S에 도달하며, 평균 업그레이드 온도 하강 속도는 7℃/S 이상이다. 65-90℃의 실제 작업에서, 1회 온도 상승 및 하강은 약 7초가 소요되고, 연결 해제 1초 및 확장 1초 및 검출 1초, 합계하면 하나의 사이클은 10초이며, 40개의 사이클은 440초이고, 약 6.6분이며, 2분 동안 사전 변성 시간을 계산하여 합계하면 약 8.6분에 1회 PCR을 완성한다.
테스트 과정에서, 저온 모듈의 온도를 실온(25℃-30℃)으로 설정할 경우, 반응관의 온도는 어닐링 단계에서 안정적이지 않음을 발견하였고, 원인을 분석한 결과, 온도가 낮아지면, 반응관의 벽은 저온 모듈에 의해 신속하게 더 낮은 온도 상태로 전도되며, 반응관이 후기 단계에서 저온 모듈을 이탈하더라도, 반응관의 온도는 낮기에, 저온 모듈을 이탈한 후 저온은 계속하여 반응관의 벽으로부터 반응관의 실험 시스템으로 전도되고, 온도 하강 경향은 완화되지 않으며, 저온 모듈을 47℃로 설정할 경우, 일정한 시간 동안 온도를 낮춘 후 반응관은 저온 모듈로부터 이탈되고, 어닐링 온도를 안정화시킬 수 있어 온도 제어 측면에서 PCR 검출의 중복성을 향상시킬 수 있다.
3. 상이한 샘플의 검출홀의 검출 결과의 일치성, 중복성은 우수하다.
본 발명의 고온 모듈, 중온 모듈, 저온 모듈에 있어서, 상부에는 모두 샘플홀이 설치되고, 온도 제어 모듈의 샘플홀의 앞부분에는 검출홀이 개방되며, 샘플홀의 눌림 뚜껑을 통해 반응관을 샘플홀에 압축하여 반응관이 온도 제어 모듈과 우수한 밀착도를 갖도록 함으로써 매 하나의 샘플의 온도 상승 및 하강 속도를 향상시킬 수 있는 동시에, 매 하나의 샘플관의 온도 변화의 일치성을 확보하고, 샘플 검출 결과의 중복성, 일치성을 향상시킨다.
본 발명의 눌림 뚜껑의 재질은 경금속 재질이고, 바람직하게는 스테인리스강 재질이다. 눌림 뚜껑의 재질이 상이하면, 검출 결과에 큰 영향을 미친다. 눌림 뚜껑의 재질이 알루미늄 금속 스트립일 경우, 눌림 뚜껑이 쉽게 변형하기에, 상이한 샘플홀의 상방의 압축 정도가 상이하여 반응관과 온도 제어 모듈의 밀착도에 영향을 미치고, 상이한 샘플홀의 반응관이 열을 불균일하게 받게 되며, 동시에, 누름력이 불균일하면, 검출홀에 대한 반응관의 시스템의 위치 차이가 발생하고, 극단적인 경우 시스템과 파라핀 오일의 계면이 검출될 수 있으며, 최종적으로 기기의 중복성이 우수하지 않도록 한다. 눌림 뚜껑의 재질을 스테인리스강 재질로 교체하면, 이 문제를 잘 해결한다.
구체적인 검출 과정은 다음과 같다.
대조군1: 기기에 사용된 눌림 뚜껑은 알루미늄 금속 재질
온도 제어 모듈은 왼쪽에서 오른쪽으로 1번-8번으로 넘버링하고, 1번 위치-8번 위치의 8개 위치에서 각각 1회 테스트하며, 상이한 홀 위치의 중복성 상황을 고찰한다. 테스트 전에 10X 테스트 시스템을 한번에 조제하고, 8개의 100ul의 투명 반응관에 나누어 넣으며, 각 관에 20ul 혼합 후 시스템+20ul 파라핀유를 나누어 넣고, 1번 위치-8번 위치에 각각 놓아 테스트하며, 온도 제어 과정은 다음과 같다.
증폭 조건 설정:
사전 변성: 88℃, 2min;
변성: 88℃, 1sec;
어닐링: 64℃, 1sec, 이 온도에서 검출, 검출 후 } 40cycle
다음 공정 시작;
검출 결과는 도 6에 도시된 바와 같고, 도 6에서 알 수 있다 시피, 8번 위치의 중복성은 나쁘지 않지만, 3번 위치의 중복성은 우수하지 않다.
실험군: 기기에 사용된 눌림 뚜껑은 스테인리스강 재질이다.
온도 제어 모듈의 검출홀은 왼쪽에서 오른쪽으로 1번-8번으로 넘버링하고, 3번 위치, 5번 위치, 7번 위치에서 테스트하며, 3회 중복하고, 총 9개의 곡선이며, 상이한 홀 위치의 중복성 상황을 고찰한다.
증폭 조건 설정:
사전 변성: 88℃, 2min;
변성: 88℃, 1sec;
어닐링: 64℃, 1sec, 이 온도에서 검출, 검출 후 } 40cycle
다음 공정 시작;
테스트 전에 10X테스트 시스템을 한번에 조제하고, 9개의 100ul의 투명 반응관에 나누어 넣으며, 각 관에 20ul 혼합 후 시스템+20ul 파라핀유를 나누어 넣고, 각각 3번 위치, 5번 위치, 7번 위치에 놓아 테스트한다. 검출 결과는 도 7에 도시된 바와 같다.
도 6, 7에 도시된 바와 같이, 결과는, 상이한 홀 위치의 검출 결과에 대한 눌림 뚜껑의 재질의 중복성에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타나고, 변형이 쉽지 않은 금속 재질을 사용하며, 온도 제어 모듈의 상이한 위치의 검출홀의 반응관을 모두 압축할 수 있는 경우에만, 반응관과 검출 모듈이 모두 우수한 밀착도를 갖고, 중복성이 검출 요구를 충족시킬 수 있다.
4. 동일한 홀 위치의 중복성이 우수하다.
구체적인 검출 과정은 다음과 같다.
온도 제어 모듈은 왼쪽에서 오른쪽으로 1번-8번으로 넘버링하고, 2번 위치와 5번 위치의 두 개의 위치에서 각각 5회 중복 테스트하며, 중복성 상황을 고찰한다. 테스트 전에 10X테스트 시스템을 한번에 조제하고, 10개의 100ul의 투명 반응관에 나누어 넣으며, 각 관에 20ul 혼합 후 시스템+20ul 파라핀유를 나누어 넣고, 냉장고에 넣어 (2-8℃)에서 보관하며, 매번 실험 전 냉장고에서 2개의 반응관을 꺼내어 각각 2 번 위치와 5 번 위치에 놓고 테스트하며, 온도 제어 과정은 다음과 같다.
이 검출에서, 초고속 PCR 기기의 온도 제어 모듈의 설정은, 고온 모듈 120℃, 저온 모듈 47℃이다.
증폭 조건 설정:
사전 변성: 88℃, 2min;
변성: 88℃, 1sec;
어닐링: 64℃, 1sec, 이 온도에서 검출, 검출 후 } 40cycle
다음 공정 시작;
검출 결과는 도 8, 9에 도시된 바와 같고, 2 번 위치 및 5 번 위치의 각 위치에서 5회 중복 테스트의 증폭 곡선으로부터 개별 홀 위치의 테스트가 우수한 중복성을 가지고 있음을 알 수 있다.
구체적인 테스트 데이터는 다음 표를 참조한다.
[표 1] 2번 위치 및 5번 위치에서 Ct값의 중복성 데이터
Figure pct00001
상기 표의 Ct값 분석 상황으로부터 알 수 있다 시피, 2번 위치와 5번 위치의 극차는 모두 0.4를 초과하지 않고, 모든 10개의 Ct값을 함께 분석하며, 전체 극차도 0.4를 초과하지 않는다. 상기 표의 상기 2번 위치 및 5번 위치에서 각 5회 중복 테스트한 Ct값을 정규 분포 및 히스토그램으로 취하면, 도 10으로부터 알 수 있다 시피, 10개의 Ct값 중 9개가 평균값과의 차이가 ±0.1 범위에 있고, 평균값과의 차이가 0.2를 초과하는 테스트한 Ct값은 단지 하나이다.
상기 데이터에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 검출 기기는 동일한 홀 위치에서 중복성이 우수하다.
5. 중온 모듈의 설정은 PCR의 증폭 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
저온 풀의 온도를 실온에서 47℃로 상승시키고, 증폭 효율은 향상되지 않았으며, 온도 제어 곡선을 관찰하면, 저온 모듈은 47℃의 온도를 제공하지만 온도 하강 속도가 너무 빠르고, 단순히 저온 온도를 제공하거나, 또는 EP관을 저온 모듈로부터 이탈시켜도 온도 하강 속도를 늦출 수 없으므로 어닐링 연장 온도를 유지해야 하는 경우, 어닐링 온도에 도달한 후 열원을 제공하여야 EP관을 승온시키며, 바람직한 방식은 연장 온도의 중온 풀을 추가하는 것이고, EP관은 저온 풀을 통해 어닐링 온도에 도달한 후 중온 풀에 진입하여 유지 및 검출하며, 다음 고온 풀에 진입하여 변성 및 용융된다.
6. 본 발명의 초고속 형광 PCR 기기와 일반 형광 PCR 기기는 증폭 효율과 검출 한계에 현저한 차이가 없고, 검출 결과는 중복성이 우수하며, 결과가 정확하다.
이 검출에서, 초고속 PCR 기기의 온도 제어 모듈의 설정은, 고온 모듈 120℃, 저온 모듈 47℃이다.
샘플 처리: 본 실험의 초고속 형광 PCR 기기 및 표준 QPCR 기기를 사용하여 상이한 농도 구배의 10^1~10^5 복사 증폭 실험을 수행하고, 민감도 및 검출 범위를 고찰하며;
실험 과정은 다음과 같다.
사전 변성: 90℃, 2min;
변성: 90℃, 1sec;
어닐링: 60, 7sec, 이 온도에서 검출, 검출 후 } 40cycle
다음 공정 시작;
도 11은 대조용 QPCR 기기 및 FQPCR 테스트 10^1~10^5 복사 증폭 상황이다. 곡선으로부터 알 수 있다 시피, 두 개의 기기의 테스트는 현저한 차이가 없었고, 상이한 농도의 샘플 사이의 Ct값 간격도 동일하다.
표 2 QPCR 및 FQPCR 민감도 테스트의 증폭된 Ct값
Figure pct00002
표 2는 QPCR 및 FQPCR 민감도 테스트의 증폭된 Ct값이고, 도 12는 두 개의 기기가 민감도 테스트를 수행하여 정량적 대조품 구배를 희석하여 테스트한 표준 곡선이다. 표준 곡선으로부터 알 수 있다 시피, 두 개의 곡선의 기울기는 동일하고, 상관 계수 R2도 모두 0.99보다 크다. 표준 곡선을 통해 증폭 효율을 계산하고, 두 개의 기기의 증폭 효율은 (110%~115%) 사이에 접근한다.
FQPCR 기기와 대조용 QPCR 기기는 10^1~10^5copies 농도의 민감도 테스트를 수행하고, 증폭 효율 및 검출 한계에 현저한 차이가 없으며, 두 개의 기기는 모두 10copies 농도 샘플을 검출할 수 있다.
FQPCR 기기와 대조용 QPCR 기기는 10^1~10^5copies 농도의 민감도 테스트를 수행하고, 증폭 효율 및 검출 한계에 현저한 차이가 없다.
설명해야 할 것은, "어느 본체", "어느 일부"는 "부재"에 대응되는 일부, 즉 "어느 본체", "어느 일부"는 상기 "부재의 다른 부분"은 일체로 성형되어 제조될 수 있거나; "부재의 다른 부분"과 분리될 수 있는 하나의 독립적인 부재, 즉 "어느 본체", "어느 일부"는 독립적으로 제조될 수 있고, "부재의 다른 부분"과 하나의 전체로 조합될 수 있다. 상기 "어느 본체", "어느 일부"에 대한 본원 발명의 표현은 단지 하나의 실시예일 뿐 열독의 편리를 위한 것으로, 본원 발명의 보호 범위에 대한 한정은 아니고, 상기 특징을 포함하며 작용이 동일하면 본원 발명과 동등한 기술적 해결수단으로 이해하여야 한다.
설명해야 할 부분으로는, 본원 발명의 "유닛", "어셈블리", "기구", "장치"에 포함된 부재는 원활하게 조합될 수 있거나, 실제 요구에 근거하여 모듈화 생산을 수행할 수 있어 모듈화 조립에 편리하다. 본원 발명은 상기 부재에 대한 구분은 단지 하나의 실시예에 불과하고, 열독의 편의를 위한 것으로, 본원 발명의 보호 범위에 대한 한정이 아니며, 상기 부재를 포함하거나 작용이 동일하면 본원 발명의 동등한 기술적 해결수단임을 이해하여야 한다.
본 발명의 설명에서, 용어 “중심”, “종방향”, “횡방향”, “길이”, “폭”, “두께”, “상”, “하”, “전”, “후”, “좌”, “우”, “수직”, “수평”, “최상부”, “저부”, “내부”, “외부”, “시계 방향”, “반시계 방향”, “축방향”, “반경 방향”, “원주 방향” 등으로 표시된 방향 또는 위치 관계는 도면에 도시된 방향 또는 위치 관계를 기반으로 하고, 단지 본 발명을 설명하고 설명을 단순화시키기 위한 것이며, 표시하는 장치 또는 소자는 반드시 특정된 방향을 가져야 하고 특정된 방향으로 구성 및 작동되어야 하는 것을 나타내거나 암시하는 것이 아니므로 본 발명에 대한 한정으로 이해되어서는 아니됨을 이해하여야 한다.
이 밖에, 용어 “제1”, “제2”는 단지 설명의 목적으로만 사용되고, 상대적 중요성을 나타내거나 암시하거나 나타내는 기술특징의 개수를 은연히 나타내는 것으로 이해되어서는 아니된다. 따라서, “제1”, “제2”로 한정된 특징은 하나 또는 복수개의 상기 특징을 명시적으로 또는 은연 중 내포할 수 있다. 본 발명의 설명에서, 달리 구체적으로 한정되지 않은 한, “복수개”의 의미는 적어도 두 개이고, 예를 들어 두 개, 세 개이다.
본 발명에서, 달리 명확하게 규정되거나 한정되지 않은 한, 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”, “고정” 등 용어는 넓은 의미로 이해되어야 하고, 예를 들어, 고정적으로 연결될 수 있거나, 탈착 가능하게 연결될 수 있거나, 일체로 연결될 수 있거나; 기계적으로 연결될 수 있거나, 전기적으로 연결될 수 있거나; 직접적으로 연결될 수 있거나, 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수 있거나, 두 개의 소자 내부의 연통 또는 두 개의 소자의 상호 작용 관계일 수 있다. 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 구체적인 상황에 근거하여 본 발명에서의 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
본 발명에서, 달리 명확하게 규정되거나 한정되지 않은 한, 제1 특징이 제2 특징의 “위” 또는 “아래”에 있는 것은 제1 및 제2 특징이 직접적으로 접촉하거나, 제1 및 제2 특징이 중간 매체를 통해 간접적으로 접촉한 것일 수 있다. 또한, 제1 특징이 제2 특징의 “상부”, “상방향” 및 “상면”에 있는 것은 제1 특징이 제2 특징의 바로 상방향 또는 비스듬히 상방향에 있을 수 있거나, 단지 제1 특징의 횡방향 높이가 제2 특징보다 높은 것을 나타낸다. 제1 특징이 제2 특징의 “하부”, “하방향” 및 “하면”에 있는 것은 제1 특징이 제2 특징의 바로 하방향 또는 비스듬히 하방향에 있을 수 있거나, 단지 제1 특징의 수평 높이가 제2 특징보다 낮은 것을 나타낸다.
설명해야 할 부분으로는, 소자가 하나의 소자에 "고정된", "설치된", "고정 설치된” 또는 "장착 설치된” 것으로 언급될 경우, 다른 소자에 직접 있을 수 있거나 중간 소자가 존재할 수 있다. 하나의 소자가 다른 하나의 소자에 "연결”된 것으로 간주될 경우, 이는 다른 하나의 소자에 직접 연결되거나 중간 소자가 동시에 존재할 수 있다. 나아가, 하나의 소자가 다른 소자에 "고정 전동 연결”된 것으로 간주될 경우, 양자는 탈착 가능한 연결 방식의 고정일 수 있거나, 탈착 불가능한 연결의 고정일 수 있고, 동력 전달을 구현할 수만 있으면 되며, 예를 들어 씌움 연결, 걸림 연결, 일체로 성형 및 고정, 용접 등은 선행기술에서 구현될 수 있고 여기서 더 반복하지 않는다. 소자가 다른 하나의 소자와 서로 수직되거나 거의 수직인 것은 양자의 이상적인 상태가 수직인 것을 지칭하지만, 제조 및 조립의 영향으로 인해 일정한 수직 오차가 존재할 수 있다. 본문에서 사용된 용어 "수직된”, "수평된", "좌”, "우” 및 유사한 표현은 단지 설명의 목적이고, 유일한 실시형태임을 나타내지 않는다.
이상 실시예의 각 기술특징은 임의로 조합될 수 있고, 설명을 간결하게 하기 위하여, 상기 실시예의 각각의 기술특징의 모든 가능한 조합을 설명하지 않으나, 이러한 기술특징의 조합이 모순되지 않는 한, 모두 본 명세서에 기재된 범위로 간주되어야 한다.
이상 실시예는 단지 본 발명의 여러가지 실시형태를 표현한 것이고, 그 설명은 보다 구체적이고 상세하지만, 본 발명의 특허 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다. 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 전제 하에, 또한 약간의 변형 및 개선이 이루어질 수 있고, 이들은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다. 따라서, 본 발명의 특허의 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위를 기준으로 하여야 한다.

Claims (10)

  1. 온도 제어 장치, 전동 장치 및 반응관 고정 장치를 포함하는 고속 PCR 반응 검출 시스템에 있어서,
    상기 온도 제어 장치는 적어도 2개의 온도 제어 모듈을 포함하되, 여기서 적어도 하나의 상기 온도 제어 모듈은 고온 모듈이고 적어도 하나의 상기 온도 제어 모듈은 저온 모듈이며; 여기서, 상기 고온 모듈의 가열 온도는 제1 기설정 온도이고, 상기 저온 모듈의 가열 온도는 제2 기설정 온도이며, 상기 제1 기설정 온도는 상기 제2 기설정 온도보다 높고;
    상기 전동 장치는 상기 온도 제어 장치 및 상기 반응관 고정 장치에 결합되어 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 하는 것을 특징으로 하는 초고속 PCR 반응 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전동 장치는 상기 온도 제어 장치에 연결되어 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈이 이동하도록 구동함으로써 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 할 수 있거나;
    또는 상기 전동 장치는 상기 반응관 고정 장치에 연결되어 상기 반응관 고정 장치가 이동하도록 구동함으로써 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 하거나;
    또는 상기 전동 장치는 제1 전동 기구 및 제2 전동 기구를 포함하고, 상기 제1 전동 기구는 온도 제어 장치에 연결되며, 상기 온도 제어 장치가 이동하도록 구동할 수 있고, 상기 제2 전동 기구는 상기 반응관 고정 장치에 연결되며, 상기 반응관 고정 장치가 이동하도록 구동할 수 있고; 상기 제1 전동 기구는 상기 제2 전동 기구에 결합되어 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 하는 것을 특징으로 하는 초고속 PCR 반응 검출 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전동 장치는 제1 전동 기구 및 제2 전동 기구를 포함하되, 상기 제1 전동 기구는 온도 제어 장치에 연결되고, 상기 온도 제어 장치가 횡방향으로 이동하도록 구동할 수 있으며, 상기 제2 전동 기구는 상기 반응관 고정 장치에 연결되고, 상기 반응관 고정 장치가 수직으로 이동하도록 구동할 수 있으며; 상기 반응관 고정 장치는 온도 제어 장치의 상부에 장착되고, 상기 제1 전동 기구는 상기 제2 전동 기구에 결합되어 상기 반응관 고정 장치의 반응관으로 하여금 상기 고온 모듈과 상기 저온 모듈 사이에서 전환되도록 하는 것을 특징으로 하는 초고속 PCR 반응 검출 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온도 제어 장치의 하부는 제1 전동 기구에 연결되고, 제1 전동 기구의 작용 하에 온도 제어 장치는 앞뒤로 운동하며;
    바람직하게, 상기 제1 전동 기구는 나사 모터 및 2개의 가이드 전동축을 포함하고, 2개의 가이드 전동축은 나사 모터의 앞부분에 고정되며, 온도 제어 모듈은 가이드 전동축을 따라 앞뒤로 운동할 수 있거나;
    또는, 제2 전동 기구는 편심 휠의 회동을 통해 반응관 고정 장치를 상하로 운동시키는 것을 특징으로 하는 초고속 PCR 반응 검출 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 반응관 고정 장치는 상기 반응관 고정 장치의 하부에 고정 장착되는 횡방향 지지판을 더 포함하고; 상기 제2 전동 기구는 스테핑 모터Ⅱ 및 편심 휠을 포함하되, 상기 편심 휠은 스테핑 모터Ⅱ에 고정되며, 편심 휠은 상부에 위치하는 횡방향 지지판을 지지하고, 스테핑 모터Ⅱ는 편심 휠을 회동시키며, 횡방향 지지판을 상하로 운동시켜 반응관 고정 장치의 상하 운동을 구현하며;
    바람직하게, 상기 반응관 고정 장치는 수직 지지로드, 컬럼을 더 포함하되, 상기 수직 지지로드는 반응관 고정 위치의 양측에 고정되고, 컬럼은 수직 지지로드를 수직으로 통과하며, 컬럼은 수직 지지로드에 슬라이딩 연결되고, 상기 컬럼의 상부에는 스프링이 씌움 설치되어 수직 지지로드를 지지하는 것을 특징으로 하는 초고속 PCR 반응 검출 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    제어 회로로서 온도 제어 장치, 제1 전동 기구, 광학 검출 장치, 반응관 고정 장치를 실시간으로 제어하고 신호를 전송하는 제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고속 PCR 반응 검출 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반응 검출 시스템은 온도 제어 장치의 앞부분에 위치하는 광학 검출 장치를 더 포함하는데;
    바람직하게, 상기 광학 검출 장치는 광학 판독 헤드 및 제3 전동 기구를 포함하되, 상기 광학 판독 헤드는 제3 전동 기구의 상부에 장착되고, 제3 전동 기구의 구동 하에 좌우로 이동하며;
    바람직하게, 상기 제3 전동 기구는 스테핑 모터Ⅰ, 가이드 레일, 벨트, 연결 부재를 포함하되, 상기 연결 부재의 상부는 광학 판독 헤드를 고정하고, 연결 부재의 중부에 가이드 레일에 슬라이딩 연결되는 요홈을 설치하며, 연결 부재의 하부에 벨트에 연결되는 협판을 설치하거나; 및/또는 상기 반응관 고정 장치는 반응관 고정 위치, 눌림 뚜껑을 포함하고, 상기 눌림 뚜껑은 반응관 고정 위치를 커버하며;
    바람직하게, 상기 눌림 뚜껑의 재질은 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 초고속 PCR 반응 검출 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 기설정 온도는 100℃보다 크거나 같고, 상기 제2 기설정 온도는 55℃보다 작거나 같으며;
    바람직하게, 상기 제1 기설정 온도의 범위는 100~150℃이고, 상기 제2 기설정 온도의 범위는 15~55℃이며;
    바람직하게, 상기 온도 제어 장치는 중온 모듈을 더 포함하되, 상기 중온 모듈의 가열 온도 범위는 상기 제1 기설정 온도와 상기 제2 기설정 온도 사이이고;
    바람직하게, 상기 온도 제어 모듈의 앞으로부터 뒤로 순차적으로 중온 모듈, 저온 모듈, 고온 모듈이며;
    바람직하게, 상기 제일 앞부분의 중온 모듈의 측벽에는 검출홀이 개방되며, 상기 중온 모듈, 저온 모듈, 고온 모듈의 상부에는 모두 샘플홀이 설치되고;
    바람직하게, 온도 제어 모듈은 온도를 일정하게 유지하거나 온도를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 초고속 PCR 반응 검출 시스템.
  9. 기기를 작동하여 예열하고, 테스트 대기 샘플과 시약을 반응관에 넣어 혼합하는 준비 단계①;
    반응관을 반응관 고정 장치에 고정 설치하고, 전동 장치가 동작하여 반응관으로 하여금 고온 모듈에 삽입되도록 하며, 고온 온욕을 수행하는 단계②;
    반응관의 온도가 필요한 온도에 도달한 후, 전동 장치가 동작하여 반응관으로 하여금 저온 모듈에 삽입되도록 하고, 온도를 낮추는 단계③;
    데이터 수집 단계④;
    단계②~단계④를 반복하는 단계⑤를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고속 PCR 검출 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전동 장치는 제2 전동 기구를 포함하되; 여기서, 단계②는, 고온 모듈을 반응관의 직하방으로 이동시키고, 수직 전동 기구의 제2 전동 기구를 최저점으로 하강시키며, 반응관을 고온 온욕하는 단계를 더 포함하고; 단계③은, 반응관의 온도가 필요한 온도에 도달한 후, 수직 전동 기구의 제2 전동 기구를 리셋하며, 저온 모듈을 반응관의 직하방으로 이동시키고, 수직 전동 기구의 제2 전동 기구를 최저점으로 하강시키며, 온도를 낮추는 단계를 더 포함하거나;
    및/또는 단계③에서 반응관이 냉각된 후, 제2 전동 기구를 리셋하고, 중온 모듈을 반응관의 직하방으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고속 PCR 검출 방법.
KR1020227007426A 2019-08-13 2020-08-13 초고속 pcr 반응 검출 시스템 및 검출 방법 KR20220041207A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910742089.1 2019-08-13
CN201910742089.1A CN110387325A (zh) 2019-08-13 2019-08-13 一种极速pcr反应检测装置及检测方法
PCT/CN2020/108969 WO2021027891A1 (zh) 2019-08-13 2020-08-13 极速pcr反应检测系统及检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220041207A true KR20220041207A (ko) 2022-03-31

Family

ID=68288566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227007426A KR20220041207A (ko) 2019-08-13 2020-08-13 초고속 pcr 반응 검출 시스템 및 검출 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20220274117A1 (ko)
EP (1) EP4015620A4 (ko)
JP (1) JP7442875B2 (ko)
KR (1) KR20220041207A (ko)
CN (1) CN110387325A (ko)
AU (1) AU2020327511B2 (ko)
CA (1) CA3147023A1 (ko)
WO (1) WO2021027891A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110387325A (zh) * 2019-08-13 2019-10-29 广州市华南医学研究中心 一种极速pcr反应检测装置及检测方法
CN111808745A (zh) * 2020-08-19 2020-10-23 莫纳（苏州）生物科技有限公司 一种快速pcr仪及pcr快速变温方法
CN114181819B (zh) * 2020-09-15 2024-04-12 中国科学院大连化学物理研究所 一种pcr检测装置
CN112251348B (zh) * 2020-10-23 2024-03-26 中国科学院合肥物质科学研究院 一种pcr循环温度分区控制装置
CN112831409B (zh) * 2021-01-13 2021-08-13 艾普拜生物科技(苏州)有限公司 一种多模块协同控制的pcr仪快速变温装置及使用方法
US11742286B2 (en) 2021-06-11 2023-08-29 Nanya Technology Corporation Semiconductor device with interconnect part and method for forming the same
CN116218660A (zh) * 2021-12-06 2023-06-06 广东润鹏生物技术有限公司 Pcr热循环装置及控制方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8133671B2 (en) * 2007-07-13 2012-03-13 Handylab, Inc. Integrated apparatus for performing nucleic acid extraction and diagnostic testing on multiple biological samples
CN201530828U (zh) * 2009-07-28 2010-07-21 呼吸疾病国家重点实验室 全自动串行式荧光pcr检测系统
PT2855692T (pt) 2012-05-24 2019-10-25 Univ Utah Res Found Pcr extrema.
CN103789198B (zh) * 2014-02-27 2015-09-16 苏州天隆生物科技有限公司 全自动核酸提取仪
CN103820306B (zh) * 2014-03-20 2014-12-10 重庆京因生物科技有限责任公司 快速实时dna扩增仪及基因突变检测方法
WO2016147897A1 (ja) 2015-03-18 2016-09-22 ロート製薬株式会社 培養細胞製品の製造装置
CN204939449U (zh) * 2015-06-09 2016-01-06 吕明月 一种新型微型化便携式pcr仪
WO2017004057A1 (en) 2015-06-29 2017-01-05 Dow Agrosciences Llc System for automated explant preparation and method of use
CN105039155B (zh) * 2015-07-29 2017-01-25 杭州安杰思生物科技有限公司 一种实时荧光定量pcr仪
SG10201700260XA (en) * 2016-06-10 2018-01-30 Star Array Pte Ltd Rapid thermal cycling for sample analyses and processing
DK179163B9 (en) 2016-07-01 2018-04-03 Esco Medical Uab An apparatus for the combined incubation and vitrification of a biological material
CN107746806B (zh) * 2017-11-20 2024-02-20 鲲鹏基因（北京）科技有限责任公司 一种实时荧光定量pcr仪
CN207672060U (zh) * 2017-11-24 2018-07-31 杭州安誉科技有限公司 一种快速扩增装置
CN108251501A (zh) * 2018-02-08 2018-07-06 中国农业大学 一种转基因作物双重基因的可视化定量筛查新方法
WO2020124510A1 (zh) * 2018-12-20 2020-06-25 广州市华南医学研究中心 一种极速核酸扩增的方法及其设备和应用
CN110387325A (zh) * 2019-08-13 2019-10-29 广州市华南医学研究中心 一种极速pcr反应检测装置及检测方法
CN210945609U (zh) * 2019-08-13 2020-07-07 广州市华南医学研究中心 一种极速pcr反应检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022544954A (ja) 2022-10-24
EP4015620A4 (en) 2023-08-23
JP7442875B2 (ja) 2024-03-05
CN110387325A (zh) 2019-10-29
EP4015620A1 (en) 2022-06-22
WO2021027891A1 (zh) 2021-02-18
AU2020327511A1 (en) 2022-02-24
US20220274117A1 (en) 2022-09-01
AU2020327511B2 (en) 2023-05-11
CA3147023A1 (en) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220041207A (ko) 초고속 pcr 반응 검출 시스템 및 검출 방법
CN213337028U (zh) 一种根据热曲线为核酸来进行热处理的仪器
CN107904156B (zh) 一种一体全自动化数字pcr检测系统及实施方法
CN108998368B (zh) 样本处理系统
KR102206856B1 (ko) 중합효소 연쇄반응 시스템
CN104662160A (zh) 极端pcr
US20220176373A1 (en) Polymerase chain reaction system
CN208104392U (zh) 一种实时荧光定量pcr仪温控模块升降装置
CN215667945U (zh) 核酸扩增仪
CN110564610A (zh) 一种双温区pcr扩增装置
CN210945609U (zh) 一种极速pcr反应检测装置
Wu et al. Progress in molecular detection with high-speed nucleic acids thermocyclers
CN111148573A (zh) 用于快速样品处理和分析的装置和方法
CN116814414A (zh) 一种激光诱导石墨烯pcr检测装置及方法
CN210528943U (zh) 直线扫描式pcr仪
CN214654911U (zh) 一种核酸检测系统及核酸检测仪器
JP2006115742A (ja) 核酸増幅方法、核酸増幅装置及び核酸検知システム
CN114181819B (zh) 一种pcr检测装置
US20240157364A1 (en) Apparatus for detecting target analyte
CN219689668U (zh) 一种高通量核酸提取设备
WO2022114814A1 (en) Thermal module and method of operating same
CN214694198U (zh) 一种加热装置可移动的pcr仪
CN115340946B (zh) 用于核酸检测的扩增装置及基于扩增装置的检测方法
CN219156844U (zh) 移动下压装置、病原体核酸分析仪
CN213545112U (zh) 一种基于单片机的pcr温度控制系统