RU2640186C2 - Device for real time simultaneous control of plurality of nucleic acid amplifications - Google Patents

Device for real time simultaneous control of plurality of nucleic acid amplifications Download PDF

Info

Publication number
RU2640186C2
RU2640186C2 RU2015149676A RU2015149676A RU2640186C2 RU 2640186 C2 RU2640186 C2 RU 2640186C2 RU 2015149676 A RU2015149676 A RU 2015149676A RU 2015149676 A RU2015149676 A RU 2015149676A RU 2640186 C2 RU2640186 C2 RU 2640186C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
conducting element
tubes
internal channels
tank
Prior art date
Application number
RU2015149676A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015149676A (en
Inventor
Дмитрий Анатольевич Белов
Юрий Васильевич Белов
Сергей Владимирович Коновалов
Яков Игоревич Алексеев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН)
Priority to RU2015149676A priority Critical patent/RU2640186C2/en
Publication of RU2015149676A publication Critical patent/RU2015149676A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2640186C2 publication Critical patent/RU2640186C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor

Abstract

FIELD: biotechnology.SUBSTANCE: group of inventions refers to instruments for qualitative and quantitative analysis of nucleic acids (DNA and RNA) and can be used in medical practice in the diagnosis of infectious, cancer and genetic diseases of humans and animals, as well as for research purposes. Device for simultaneous control of multiple real-time nucleic acid amplifications contains a thermocycler, which includes a thermal element with recesses for tubes with reaction mixtures, a thermocover and automatic temperature control device, an optical system comprising a radiation source, fiber optic, coaxial, fiber optic lightguides for excitation light transmission from the source and radiation of fluorescence from tubes, a fluorescence detector, a microprocessor control device and a personal computer. The device has a pneumo-hydraulic system, which includes two tanks, partially filled with liquid, piping, an air compressor, four electromagnetic valves, radiators, a controller and air filters, while the thermal element has internal through channels connected by pipelines via solenoid valves controlled by a controller, with tanks, partly filled with liquid. The group of inventions also relates to an embodiment of the said device, the pneumatic hydraulic system of which comprises one container partially filled with a liquid.EFFECT: increased of temperature change in the cooling mode, improved performance and productivity by reducing the analysis time.2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к приборам для качественного и количественного анализа нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), в которых использован метод полимеразной цепной реакции (ПНР) в реальном времени. Такие приборы широко используются в медицинской практике и в исследовательских целях:The invention relates to devices for qualitative and quantitative analysis of nucleic acids (DNA and RNA), which used the method of polymerase chain reaction (NDP) in real time. Such devices are widely used in medical practice and for research purposes:

- при диагностике инфекционных, онкологических и генетических заболеваний человека и животных;- in the diagnosis of infectious, oncological and genetic diseases of humans and animals;

- при анализе продуктов, содержащих генетически модифицированные организмы;- in the analysis of products containing genetically modified organisms;

- при мониторинге экспрессии генов с диагностическими и исследовательскими целями и т.д.- when monitoring gene expression for diagnostic and research purposes, etc.

Известен патент на прибор и метод для автоматизированной термообработки образцов жидкостей (патент США №8797526 В2, кл. G01N 1/10, 05.08.2014 г.). В описании этого прибора приведены традиционные технические решения. Прибор содержит термоблок, оснащенный системой контроля температуры и контейнером для множества пробирок с образцами, при этом конструкция контейнера обеспечивает термический контакт контейнера с установленными в нем пробиркам. Прибор содержит модуль регистрации света, излучаемого образцами и устройство сопряжения с множеством оптоволоконных световодов для передачи излучаемого света на устройство регистрации. Прибор содержит устройство перемещения модуля регистрации света и контейнера, которое позволяет варьировать расстояние между ними для того, чтобы устанавливать пробирки с образцами в контейнер или вынимать их оттуда, а также регистрировать свет, излучаемый образцами, содержащимися в пробирках, установленных в контейнере.A patent is known for a device and method for automated heat treatment of liquid samples (US patent No. 8797526 B2, class G01N 1/10, 08/05/2014). The description of this device contains traditional technical solutions. The device contains a fuser equipped with a temperature control system and a container for many test tubes with samples, while the design of the container provides thermal contact of the container with the tubes installed in it. The device includes a module for detecting light emitted by the samples and a device for interfacing with a plurality of optical fiber optical fibers for transmitting the emitted light to the registration device. The device contains a device for moving the light registration module and the container, which allows you to vary the distance between them in order to install test tubes with samples in the container or to take them out, and also to register the light emitted by the samples contained in the test tubes installed in the container.

Контейнер имеет тепловой контакт через плиту основания с верхней поверхностью термоэлектрического элемента (элемента Пельтье). Нижняя поверхность термоэлектрического элемента соединена с теплообменником (радиатором). Выше ячеек с образцами расположена нагревательная плита с нагревательным элементом (термокрышка). В отверстиях термокрышки расположены оптоволоконные световоды возбуждения и приема излучения.The container has thermal contact through the base plate with the upper surface of the thermoelectric element (Peltier element). The lower surface of the thermoelectric element is connected to a heat exchanger (radiator). A heating plate with a heating element (thermal cover) is located above the cells with samples. In the openings of the thermal cover are located optical fibers for exciting and receiving radiation.

Согласно формуле изобретения предложен метод автоматизированной термообработки образцов жидкостей, который включает в себя метод варьирования расстояния между терморегулируемым контейнером для загрузки множества пробирок с образцами и концами оптоволоконных световодов. Остальные отличительные признаки относятся к модулю регистрации света: каждый оптоволоконный световод имеет первый и второй конец, каждый первый и каждый второй конец оптоволоконного световода фиксируются относительно друг друга и служат для передачи света, варьирование межячеечного расстояния позволяет загружать и выгружать пробирки и регистрировать свет от образцов, содержащихся в одной или нескольких пробирках, установленных в контейнере, причем вторые концы световодов располагаются стохастически.According to the claims, a method for automated heat treatment of liquid samples is proposed, which includes a method for varying the distance between a temperature-controlled container for loading a plurality of test tubes with samples and ends of fiber optic fibers. Other distinctive features relate to the light registration module: each optical fiber has a first and second end, each first and every second end of the optical fiber are fixed relative to each other and serve to transmit light, varying the intercell distance allows loading and unloading tubes and recording light from samples, contained in one or more test tubes installed in the container, the second ends of the optical fibers being stochastic.

Недостаток этого прибора и метода заключается в отсутствии технических решений, направленных на повышение скоростей нагрева и охлаждения образцов.The disadvantage of this device and method is the lack of technical solutions aimed at increasing the heating and cooling rates of the samples.

Известен прибор The LightCycler® 480 Real-Time PCR System (www.roche-applied-science.com), в котором использована прослойка типа теплового насоса, обеспечивающая эффективный перенос тепла между элементами Пельтье и радиатором. Держатель пробирок выполнен из серебра.The device The LightCycler® 480 Real-Time PCR System (www.roche-applied-science.com) is known, in which a layer such as a heat pump is used that provides efficient heat transfer between the Peltier elements and the radiator. The tube holder is made of silver.

Недостатком этого прибора является низкая скорость нагрева и охлаждения образцов, поскольку принятые меры незначительно повышают скорость нагрева и охлаждения образцов.The disadvantage of this device is the low heating and cooling rate of the samples, since the measures taken slightly increase the heating and cooling rates of the samples.

Известен держатель пробирок с реагентами с уменьшенной массой и повышенной скоростью изменения температуры образцов, используемых при термоциклировании при проведении полимерной цепной реакции (патент США №7632464 В2, кл. США 422/99, 422/102, 422/130, 15.12.2009 г.). Уменьшение массы достигается за счет добавления отверстий в двух перпендикулярных направлениях.A well-known holder of test tubes with reagents with reduced mass and increased rate of temperature change of the samples used in thermal cycling during the polymer chain reaction (US patent No. 7632464 B2, class USA 422/99, 422/102, 422/130, 15.12.2009, ) Weight reduction is achieved by adding holes in two perpendicular directions.

Недостатки этого устройства заключаются в незначительном уменьшении массы и теплоемкости держателя пробирок и в незначительном повышении скорости изменения температуры.The disadvantages of this device are a slight decrease in the mass and heat capacity of the tube holder and a slight increase in the rate of temperature change.

Известно устройство, имеющее название «Облегченная матрица для плашек, применяемая в ПЦР-амплификаторе» (патент на полезную модель РФ №133835, МПК С12М 1/38, опубл. 27.10.2013 г.). Матрица для плашек с реагентами, используемых при термоциклировании при проведении полимеразной цепной реакции, отличается тем, что она изготовлена из алюминиевого сплава, а между лунками для плашек с реагентами во взаимно перпендикулярных направлениях выполнены пазы треугольной формы.A device is known that has the name "Lightweight die matrix used in a PCR amplifier" (utility model patent of the Russian Federation No. 133835, IPC С12М 1/38, published on October 27, 2013). The matrix for dies with reagents used in thermal cycling during the polymerase chain reaction is characterized in that it is made of aluminum alloy, and triangular-shaped grooves are made between the wells for dies with reagents in mutually perpendicular directions.

Недостаток этого устройства заключается в уменьшении поверхности матрицы для плашек с реагентами, прилегающей к элементам Пельтье, что приводит к снижению скорости нагрева и охлаждения образцов.The disadvantage of this device is to reduce the surface of the matrix for dies with reagents adjacent to the Peltier elements, which leads to a decrease in the heating and cooling rates of the samples.

Известно устройство для одновременного контроля в реальном масштабе времени множества амплификации нуклеиновой кислоты (патент на изобретение РФ №2304277, МПК G01N 21/63, опубл. 10.08.2007 г.).A device for simultaneous real-time monitoring of multiple amplification of nucleic acids (patent for the invention of the Russian Federation No. 2304277, IPC G01N 21/63, publ. 08/10/2007).

Устройство содержит термоциклер с теплопроводящим элементом, термокрышкой, устройством автоматического управления температурным режимом, оптической системой. В теплопроводящем элементе имеются углубления для пробирок с реакционными смесями. Оптическая система включает источник излучения, волоконно-оптические световоды для передачи света возбуждения от источника и излучения флуоресценции из пробирок и детектор. Световоды выполнены в виде оптических волокон с коаксиально расположенными центральной частью и периферийной частью для сбора флуоресценции. Центральная часть световода апертурно согласована с количеством реакционной смеси в пробирках.The device comprises a thermal cycler with a heat-conducting element, a thermal cover, an automatic temperature control device, and an optical system. In the heat-conducting element there are recesses for tubes with reaction mixtures. The optical system includes a radiation source, fiber optic fibers for transmitting excitation light from the source and fluorescence radiation from the tubes and a detector. The optical fibers are made in the form of optical fibers with a coaxially located central part and a peripheral part for collecting fluorescence. The central part of the fiber is apertured to match the amount of reaction mixture in test tubes.

Недостатком этого устройства является отсутствие технических решений, повышающих скорость циклического изменения температуры для пробирок с реакционными смесями. Другой недостаток известного устройства вызван применением традиционных реакционных пробирок для ПЦР, которые имеют относительно длинные цилиндрическую и коническую части и выполнены из полимерного материала. Полимерный материал этих пробирок замедляет теплопередачу от теплопроводящего элемента к реакционной смеси, что не позволяет реализовать быстрые термические циклы.The disadvantage of this device is the lack of technical solutions that increase the rate of cyclic temperature changes for tubes with reaction mixtures. Another disadvantage of the known device is caused by the use of traditional reaction tubes for PCR, which have relatively long cylindrical and conical parts and are made of polymer material. The polymeric material of these tubes slows down the heat transfer from the heat-conducting element to the reaction mixture, which does not allow the implementation of fast thermal cycles.

Ближайшим из известных по технической сущности и назначению является устройство для одновременного контроля в реальном масштабе времени множества амплификации нуклеиновой кислоты (патент на изобретение РФ №2418289, МПК G01N 21/64, опубл. 10.05.2011 г.).The closest known by technical essence and purpose is a device for simultaneous real-time monitoring of multiple amplification of nucleic acids (patent for the invention of the Russian Federation No. 2418289, IPC G01N 21/64, published on 05/10/2011).

Устройство содержит термоциклер, включающий теплопроводящий элемент с расположенными в нем углублениями для пробирок с реакционными смесями, термокрышку и устройство автоматического управления температурным режимом. Также устройство содержит оптическую систему, включающую источник излучения, коаксиальные волоконно-оптические световоды для передачи света возбуждения от источника и излучения флуоресценции из пробирок, детектор для детектирования флуоресценции. При этом центральная передающая свет возбуждения часть световода апертурно согласована с количеством реакционной смеси в пробирках, установленных в углублениях теплопроводящего элемента. Причем объем пробирок соответствует максимальному объему реакционной смеси. При этом между пробирками и термокрышкой установлена сменная теплоизолирующая перегородка с отверстиями, оси которых совпадают с осями пробирок, а диаметры равны внешнему диаметру световодов для передачи излучения флуоресценции из пробирок.The device comprises a thermal cycler, including a heat-conducting element with recesses located in it for test tubes with reaction mixtures, a thermocover and an automatic temperature control device. The device also contains an optical system including a radiation source, coaxial fiber optic fibers for transmitting excitation light from the source and fluorescence radiation from the tubes, a detector for detecting fluorescence. In this case, the central transmitting light of the excitation part of the fiber is apertured to match the amount of the reaction mixture in test tubes installed in the recesses of the heat-conducting element. Moreover, the volume of the tubes corresponds to the maximum volume of the reaction mixture. In this case, a replaceable heat-insulating partition with holes, the axes of which coincide with the axes of the tubes, and the diameters equal to the outer diameter of the optical fibers for transmitting fluorescence radiation from the tubes, is installed between the tubes and the thermal cap.

Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения времени анализа, повышения чувствительности устройства и уменьшения необходимого для проведения ПЦР количества реакционной смеси.The present invention solves the problem of reducing analysis time, increasing the sensitivity of the device and reducing the amount of reaction mixture necessary for PCR.

Недостатком этого устройства является отсутствие технических решений для выравнивания скоростей нагрева и охлаждения образцов. Почти во всех известных устройствах автоматического управления температурным режимом приборов, в которых использован метод ПЦР в реальном времени, применяются термоэлектрические элементы (элементы Пельтье), которые обладают эффектом значительного различия скоростей нагрева и охлаждения образцов. Этот эффект объясняется тем обстоятельством, что термоэлектрические элементы обладают для режима охлаждения малой тепловой производительностью (переносом тепловой энергии за единицу времени). В режиме нагрева тепловая производительность этих элементов сильно увеличивается за счет суммирования перенесенной тепловой энергии и тепловой энергии элементов, получаемой от источника питания.The disadvantage of this device is the lack of technical solutions for equalizing the heating and cooling rates of samples. In almost all known devices for automatic temperature control of devices that use the real-time PCR method, thermoelectric elements (Peltier elements) are used, which have the effect of a significant difference in the heating and cooling rates of the samples. This effect is explained by the fact that thermoelectric elements have a low thermal performance for the cooling mode (transfer of thermal energy per unit time). In the heating mode, the thermal performance of these elements is greatly increased due to the summation of the transferred thermal energy and the thermal energy of the elements received from the power source.

Предлагаемое изобретение решает задачу увеличения скорости изменения температуры в режиме охлаждения и тем самым позволяет повысить быстродействие и производительность этого устройства путем сокращения времени анализа. Далее приведены два варианта решения указанной задачи.The present invention solves the problem of increasing the rate of temperature change in the cooling mode and thereby improves the speed and performance of this device by reducing the analysis time. The following are two options for solving this problem.

1. Указанная задача решается за счет того, что известное устройство для одновременного контроля в реальном масштабе времени множества амплификации нуклеиновой кислоты, содержащее термоциклер, включающий теплопроводящий элемент с расположенными в нем углублениями для пробирок с реакционными смесями, термокрышку и устройство автоматического управления температурным режимом, оптическую систему, включающую источник излучения и приемник излучения, коаксиальные волоконно-оптические световоды для передачи света возбуждения от источника и излучения флуоресценции из пробирок, центральная передающая свет возбуждения часть световода апертурно согласована с количеством реакционной смеси в пробирках, установленных в углублениях теплопроводящего элемента, объем пробирок соответствует максимальному объему реакционной смеси, между пробирками и термокрышкой установлена сменная теплоизолирующая перегородка с отверстиями, микропроцессорное устройство управления и персональный компьютер, снабжено пневмогидравлической системой, которая содержит две емкости, частично заполненные жидкостью, трубопроводы, воздушный компрессор, четыре электромагнитных клапана, радиаторы и контроллер, воздушные фильтры, при этом теплопроводящий элемент имеет сквозные внутренние каналы, первый выход первой емкости соединен трубопроводом через первый электромагнитный клапан с окружающей средой, воздушный компрессор через воздушный фильтр соединен трубопроводами с первым входом первой емкости и с входом второго электромагнитного клапана, первый выход второй емкости через воздушный фильтр соединен трубопроводом с окружающей средой, выход второго электромагнитного клапана соединен трубопроводом с входами внутренних каналов теплопроводящего элемента, второй выход первой емкости соединен трубопроводами через третий электромагнитный клапан с теми же входами внутренних каналов теплопроводящего элемента, выходы внутренних каналов теплопроводящего элемента соединены трубопроводом с входом второй емкости, второй выход второй емкости соединен трубопроводами через четвертый электромагнитный клапан со вторым входом первой емкости, первая и вторая емкости имеют термический контакт с радиаторами, контроллер соединен с воздушным компрессором, четырьмя электромагнитными клапанами и микропроцессорным устройством управления.1. This problem is solved due to the fact that the known device for simultaneous real-time monitoring of the amplification set of a nucleic acid, comprising a thermal cycler including a heat-conducting element with recesses for test tubes with reaction mixtures located therein, a thermal cap and an automatic temperature control device, optical a system including a radiation source and a radiation receiver, coaxial fiber optic fibers for transmitting excitation light from a source and fluorescence emission from the tubes, the central part of the fiber transmitting the excitation light is aperture aperture matched with the amount of reaction mixture in the tubes installed in the recesses of the heat-conducting element, the volume of the tubes corresponds to the maximum volume of the reaction mixture, a replaceable heat-insulating partition with holes is installed between the tubes and the thermocover, microprocessor control unit and a personal computer equipped with a pneumohydraulic system, which contains two containers, partially liquid pipelines, an air compressor, four solenoid valves, radiators and a controller, air filters, while the heat-conducting element has through internal channels, the first output of the first tank is connected by piping through the first electromagnetic valve to the environment, the air compressor is connected by pipelines to the first inlet of the first tank and with the inlet of the second electromagnetic valve, the first outlet of the second tank through an air filter is connected by a pipe to the surrounding environment, the output of the second electromagnetic valve is connected by a pipeline to the inputs of the internal channels of the heat-conducting element, the second output of the first tank is connected by pipelines through the third electromagnetic valve to the same inputs of the internal channels of the heat-conducting element, the outputs of the internal channels of the heat-conducting element are connected by a pipe to the input of the second capacity, the second output of the second tanks connected by pipelines through the fourth electromagnetic valve to the second input of the first tank, the first and second tanks hav e thermal contact with radiators, the controller is connected to an air compressor, four solenoid valves and microprocessor control device.

2. Указанная задача решается за счет того, что устройство для одновременного контроля в реальном масштабе времени множества амплификаций нуклеиновой кислоты, содержащее термоциклер, включающий теплопроводящий элемент с расположенными в нем углублениями для пробирок с реакционными смесями, термокрышку и устройство автоматического управления температурным режимом, оптическую систему, включающую источник излучения и приемник излучения, коаксиальные волоконно-оптические световоды для передачи света возбуждения от источника и излучения флуоресценции из пробирок, центральная передающая свет возбуждения часть световода апертурно согласована с количеством реакционной смеси в пробирках, установленных в углублениях теплопроводящего элемента, объем пробирок соответствует максимальному объему реакционной смеси, между пробирками и термокрышкой установлена сменная теплоизолирующая перегородка с отверстиями, микропроцессорное устройство управления и персональный компьютер, отличающееся тем, что устройство снабжено пневмогидравлической системой, которая содержит емкость, частично заполненную жидкостью, четыре электромагнитных или обратных клапана, два поршневых или мембранных насоса и воздушный фильтр, при этом при этом теплопроводящий элемент имеет сквозные внутренние каналы, первый вход емкости соединен через фильтр с окружающей средой, первый насос с помощью трубопроводов через первый клапан соединен с первым выходом емкости и через второй клапан соединен с входами внутренних каналов теплопроводящего элемента, второй насос с помощью трубопроводов через третий клапан соединен со вторым выходом емкости и через четвертый клапан соединен с теми же входами внутренних каналов теплопроводящего элемента, выходы внутренних каналов теплопроводящего элемента соединены трубопроводом со вторым входом емкости, контроллер соединен с воздушным компрессором, четырьмя электромагнитными клапанами и микропроцессорным устройством управления.2. This problem is solved due to the fact that a device for simultaneous real-time monitoring of multiple amplifications of a nucleic acid containing a thermal cycler including a heat-conducting element with recesses for test tubes with reaction mixtures located therein, a thermal cap and an automatic temperature control device, an optical system comprising a radiation source and a radiation receiver, coaxial fiber optic optical fibers for transmitting excitation light from a source and radiation I of fluorescence from tubes, the central part of the fiber transmitting the excitation light is aperture apertured with the amount of reaction mixture in the tubes installed in the recesses of the heat-conducting element, the volume of the tubes corresponds to the maximum volume of the reaction mixture, a replaceable heat-insulating partition with holes is installed between the tubes and the thermocover, microprocessor control unit and personal a computer, characterized in that the device is equipped with a pneumohydraulic system that contains a capacitance partly filled with liquid, four solenoid or check valves, two piston or membrane pumps and an air filter, while the heat-conducting element has through internal channels, the first inlet of the tank is connected through the filter to the environment, the first pump is piped through the first valve connected to the first outlet of the tank and through the second valve connected to the inputs of the internal channels of the heat-conducting element, the second pump through pipelines through the third valve is connected to the second output container and through the fourth valve is connected to the same internal channels of the heat conducting member inputs, outputs, internal channels of the heat conducting element connected to the second input conduit container, the controller is connected to an air compressor, four solenoid valves and microprocessor control device.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены:The invention is illustrated by drawings, in which:

на фиг. 1 - принципиальная схема заявляемого устройства для одновременного контроля множества амплификаций нуклеиновой кислоты;in FIG. 1 is a schematic diagram of the inventive device for the simultaneous control of multiple amplifications of a nucleic acid;

на фиг. 2 - схема сопряжения одной из множества пробирок с реакционными смесями с коаксиальными волоконно-оптическими световодами заявляемого устройства;in FIG. 2 is a diagram of the interface of one of the many tubes with reaction mixtures with coaxial fiber optic optical fibers of the claimed device;

на фиг. 3 - схема пневмогидравлической системы первого варианта возможного исполнения заявляемого устройства;in FIG. 3 is a diagram of the pneumohydraulic system of the first embodiment of a possible embodiment of the inventive device;

на фиг. 4 - схема пневмогидравлической системы второго варианта возможного исполнения заявляемого устройства;in FIG. 4 is a diagram of a pneumohydraulic system of a second embodiment of a possible embodiment of the inventive device;

на фиг. 5 - диаграмма изменения температуры термоциклера с пробирками во время температурного цикла;in FIG. 5 is a diagram of a temperature change of a thermal cycler with test tubes during a temperature cycle;

на фиг. 6 - таблица работы составных частей заявляемого устройства во время температурного цикла.in FIG. 6 is a table showing the operation of the components of the inventive device during the temperature cycle.

Заявленное устройство для одновременного контроля множества амплификаций нуклеиновой кислоты (фиг. 1) состоит из устройства для термоциклирования 1 (далее - термоциклер) с пробирками 2, оптической системы 3 с источником излучения 4 и приемником излучения 5, микропроцессорного устройства управления 6, персонального компьютера с программным обеспечением 7 и пневмогидравлической системы 8. Микропроцессорное устройство управления 6 соединено с термоциклером 1, оптической системой 3, персональным компьютером 7 и пневмогидравлической системой 8. Источник излучения 4 и приемник излучения 5 содержат галогенную лампу или белый светодиод 9, двухлинзовые конденсоры 10 и 11, между линзами которых установлены интерференционные светофильтры возбуждения 12 и эмиссии 13, многоканальный фотоприемник 14 и световодный жгут 15. Угол α - угол между крайними лучами конического светового пучка оптической системы 3.The claimed device for the simultaneous control of multiple amplifications of nucleic acid (Fig. 1) consists of a device for thermal cycling 1 (hereinafter referred to as the thermal cycler) with tubes 2, an optical system 3 with a radiation source 4 and a radiation receiver 5, a microprocessor control device 6, a personal computer with software providing 7 and a pneumohydraulic system 8. A microprocessor control device 6 is connected to a thermal cycler 1, an optical system 3, a personal computer 7, and a pneumohydraulic system 8. radiation source 4 and radiation receiver 5 contain a halogen lamp or a white LED 9, two-lens capacitors 10 and 11, between the lenses of which interference interference filters of excitation 12 and emission 13 are installed, a multi-channel photodetector 14 and a light guide bundle 15. Angle α is the angle between the extreme rays of the conical light beam optical system 3.

Термоциклер 1 содержит теплопроводящий элемент 16 с расположенными в его углублениях пробирками 2, устройство автоматического управления температурным режимом 17 и термокрышку 18. Между теплопроводящим элементом 16 и термокрышкой 18 установлена сменная теплоизолирующая перегородка 19.The thermal cycler 1 contains a heat-conducting element 16 with tubes 2 located in its recesses, an automatic temperature control device 17 and a thermal cover 18. A replaceable heat-insulating partition 19 is installed between the heat-conducting element 16 and the thermal cover 18.

Пневмогидравлическая система 8 содержит контроллер 20 соединенный с микропроцессорным устройством управления 6. Пневмогидравлическая система 8 соединена с теплопроводящим элементом 16.Pneumohydraulic system 8 contains a controller 20 connected to a microprocessor control device 6. Pneumohydraulic system 8 is connected to a heat-conducting element 16.

Одна из множества пробирок 2 изображена в увеличенном виде (фиг. 2). Пробирка 2 с реакционной смесью 21 закрыта крышкой 22 и установлена в углубление теплопроводящего элемента 16. В термокрышке 18 имеются отверстия, в которые вставляются концы коаксиальных волоконно-оптических световодов с центральной 23 и периферийной 24 частями.One of the many tubes 2 is shown in enlarged view (Fig. 2). The test tube 2 with the reaction mixture 21 is closed by a cap 22 and installed in the recess of the heat-conducting element 16. In the thermal cap 18 there are holes in which the ends of the coaxial optical fibers with the central 23 and peripheral 24 parts are inserted.

Центральные части световодов 23 используются для передачи света возбуждения от источника излучения 4, а периферийные части 24 - для передачи излучения из пробирок в приемник излучения 5.The central parts of the optical fibers 23 are used to transmit the excitation light from the radiation source 4, and the peripheral parts 24 are used to transfer the radiation from the test tubes to the radiation receiver 5.

Теплоизолирующая перегородка 19 имеет отверстия, оси которых совпадают с осями пробирок, а диаметры равны внешнему диаметру периферийной части световодов 24. Центральная передающая свет возбуждения часть световода 23 апертурно согласована с количеством реакционной смеси 21 в пробирке 2: перегородка 19 имеет вертикальный размер, при котором обеспечивается максимальный угол α между крайними лучами конического светового пучка на выходе из центральной части световода, падающего на поверхность реакционной смеси с диаметром d, одновременно обеспечивается минимальное влияние тепловой крышки на температуру реакционной смеси.The heat-insulating partition 19 has openings whose axes coincide with the axes of the tubes, and the diameters are equal to the outer diameter of the peripheral part of the optical fibers 24. The central transmitting light of the excitation part of the optical fiber 23 is aperture-matched with the amount of reaction mixture 21 in the test tube 2: the partition 19 has a vertical size, which ensures the maximum angle α between the extreme rays of the conical light beam at the exit from the Central part of the fiber incident on the surface of the reaction mixture with a diameter d, simultaneously the minimal effect of the heat cap on the temperature of the reaction mixture is baked.

На фиг. 3 показаны термоэлектрические элементы 25 (элементы Пельтье) и радиатор 26, которые входят в устройство автоматического управления температурным режимом 17 и с помощью которых обеспечивается циклический температурный режим теплопроводящего элемента 16.In FIG. 3 shows thermoelectric elements 25 (Peltier elements) and a radiator 26, which are included in the automatic temperature control device 17 and with which the cyclic temperature mode of the heat-conducting element 16 is provided.

Пневмогидравлическая система 8 (первый вариант) содержит две емкости 27, 28, частично заполненные жидкостью, трубопроводы 29, воздушный компрессор 30, четыре электромагнитных клапана 31-34, радиаторы 35, 36, контроллер 20 и воздушные фильтры 38, 39. Теплопроводящий элемент 16 имеет сквозные внутренние каналы.Pneumohydraulic system 8 (first option) contains two containers 27, 28 partially filled with liquid, pipelines 29, air compressor 30, four solenoid valves 31-34, radiators 35, 36, controller 20 and air filters 38, 39. The heat-conducting element 16 has through internal channels.

Первый выход первой емкости 27 соединен трубопроводом через первый электромагнитный клапан 31 с окружающей средой.The first outlet of the first tank 27 is connected by a pipe through the first solenoid valve 31 to the environment.

Воздушный компрессор 30 через воздушный фильтр 37 соединен трубопроводами с первым входом первой емкости 27 и с входом второго электромагнитного клапана 32.The air compressor 30 through the air filter 37 is connected by pipelines to the first input of the first tank 27 and to the input of the second electromagnetic valve 32.

Первый выход второй емкости 28 через воздушный фильтр 38 соединен трубопроводом с окружающей средой.The first outlet of the second container 28 through the air filter 38 is connected by a pipe to the environment.

Выход второго электромагнитного клапана 32 соединен трубопроводом с входами внутренних каналов теплопроводящего элемента 16.The output of the second electromagnetic valve 32 is connected by a pipeline to the inputs of the internal channels of the heat-conducting element 16.

Второй выход первой емкости 27 соединен трубопроводами через третий электромагнитный клапан 33 с теми же входами внутренних каналов теплопроводящего элемента 16.The second output of the first tank 27 is connected by pipelines through the third electromagnetic valve 33 with the same inputs of the internal channels of the heat-conducting element 16.

Выходы внутренних каналов теплопроводящего элемента 16 соединены трубопроводом с входом второй емкости 28.The outputs of the internal channels of the heat-conducting element 16 are connected by a pipe to the input of the second tank 28.

Второй выход второй емкости 28 соединен трубопроводами через четвертый электромагнитный клапан 34 со вторым входом первой емкости 27.The second output of the second tank 28 is connected by pipelines through the fourth electromagnetic valve 34 to the second input of the first tank 27.

Первая и вторая емкости 27, 29 имеют термический контакт с радиаторами 35, 36.The first and second containers 27, 29 have thermal contact with radiators 35, 36.

Контроллер 20 соединен с воздушным компрессором 30 и электромагнитными клапанами 31-34.The controller 20 is connected to the air compressor 30 and the electromagnetic valves 31-34.

На фиг. 4 показаны термоэлектрические элементы 25 (элементы Пельтье) и радиатор 26, которые входят в устройство автоматического управления температурным режимом 17 и с помощью которых обеспечивается циклический температурный режим теплопроводящего элемента 16.In FIG. 4 shows thermoelectric elements 25 (Peltier elements) and a radiator 26, which are included in the automatic temperature control device 17 and with which the cyclic temperature mode of the heat-conducting element 16 is provided.

Пневмогидравлическая система 8 (второй вариант) содержит емкость 27, частично заполненную жидкостью, четыре электромагнитных или обратных клапана 31-34, два поршневых или мембранных насоса 39, 40, радиатор 35, контроллер 20 и воздушный фильтр 37. Теплопроводящий элемент 16 имеет сквозные внутренние каналы.Pneumohydraulic system 8 (second option) contains a container 27 partially filled with liquid, four solenoid or check valves 31-34, two piston or diaphragm pumps 39, 40, a radiator 35, a controller 20, and an air filter 37. The heat-conducting element 16 has through internal channels .

Первый вход емкости 27 соединен через воздушный фильтр 37 с окружающей средой.The first inlet of the container 27 is connected through the air filter 37 to the environment.

Первый насос 39 с помощью трубопроводов через первый клапан 31 соединен с первым выходом емкости 27 и через второй клапан 32 соединен с входами внутренних каналов теплопроводящего элемента 16.The first pump 39 through pipelines through the first valve 31 is connected to the first output of the tank 27 and through the second valve 32 is connected to the inputs of the internal channels of the heat-conducting element 16.

Второй насос 40 с помощью трубопроводов через третий клапан 33 соединен со вторым выходом емкости 27 и через четвертый клапан 34 соединен с теми же входами внутренних каналов теплопроводящего элемента 16.The second pump 40 through pipelines through the third valve 33 is connected to the second output of the tank 27 and through the fourth valve 34 is connected to the same inputs of the internal channels of the heat-conducting element 16.

Выходы внутренних каналов теплопроводящего элемента 16 соединены трубопроводом со вторым входом емкости 27.The outputs of the internal channels of the heat-conducting element 16 are connected by a pipe to the second input of the tank 27.

Контроллер 20 соединен с клапанами 31-34, насосами 39, 40.The controller 20 is connected to valves 31-34, pumps 39, 40.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

При работе множество пробирок 2 (фиг. 1) помещается в углубления теплопроводящего элемента 16. Пример размещения одной из этих пробирок изображен на фиг. 2. Пробирка 2, которая содержит реакционную смесь 21 с набором химических реагентов и фрагментом нуклеиновой кислоты, герметично закрывается крышкой 22. Термокрышка 18 со сменной теплоизолирующей перегородкой 19, ограничивающей объем воздуха над пробиркой, обеспечивает дополнительный подогрев крышки 22 пробирки 2 и предотвращает конденсацию на ней капелек воды. С помощью микропроцессорного устройства управления 6 задается температурный цикл термоциклера 1, который имеет четыре температурных режима: нагрев во временном интервале t1-t2, стабилизация температуры Т2 на верхнем уровне во временном интервале t2-t3, охлаждение во временном интервале t3-t5 и стабилизация температуры Т1 на нижнем уровне во временном интервале t5-t7 (фиг. 5).During operation, many tubes 2 (FIG. 1) are placed in the recesses of the heat-conducting element 16. An example of the placement of one of these tubes is shown in FIG. 2. Test tube 2, which contains the reaction mixture 21 with a set of chemicals and a nucleic acid fragment, is hermetically closed by a cover 22. The thermocover 18 with a replaceable heat-insulating partition 19, restricting the air volume above the test tube, provides additional heating of the cap 22 of test tube 2 and prevents condensation on it water droplets. Using the microprocessor control device 6, the temperature cycle of thermal cycler 1 is set, which has four temperature conditions: heating in the time interval t1-t2, stabilization of temperature T2 at the upper level in the time interval t2-t3, cooling in the time interval t3-t5 and stabilization of the temperature T1 at the lower level in the time interval t5-t7 (Fig. 5).

Работа устройства дополнительно поясняется таблицей работы составных частей заявляемого устройства во время температурного цикла (фиг. 6). Знаком «+» обозначены интервалы времени, когда компрессор и насосы находятся в рабочем состоянии, а клапаны открыты.The operation of the device is additionally illustrated by the table of the components of the inventive device during the temperature cycle (Fig. 6). The “+” sign indicates the time intervals when the compressor and pumps are in operation and the valves are open.

Микропроцессорное устройство управления 6 передает циклические сигналы для синхронизации работы контроллера 20.The microprocessor control device 6 transmits cyclic signals to synchronize the operation of the controller 20.

При работе пневмогидравлической системы 8 контроллер 20 (фиг. 3) с помощью воздушного компрессора 30 через воздушный фильтр 37 в течение времени нагрева, стабилизации температуры на верхнем уровне и охлаждения создает и поддерживает повышенное воздушное давление в первой емкости 27.During operation of the pneumohydraulic system 8, the controller 20 (Fig. 3) using the air compressor 30 through the air filter 37 during the heating, temperature stabilization at the upper level and cooling creates and maintains increased air pressure in the first tank 27.

В режиме охлаждения контроллер 20 открывает клапан 33. Из первой емкости 27 через трубопровод 29 под давлением поступает жидкость на входы внутренних каналов теплопроводящего элемента 16. Жидкость протекает через каналы теплопроводящего элемента 16 и выходов внутренних каналов теплопроводящего элемента 16 с помощью трубопровода поступает на вход второй емкости 28, в которой поддерживается нормальное давление с помощью фильтра 38. Протекающая через каналы теплопроводящего элемента жидкость значительно повышает скорость изменения температуры в режиме охлаждения. В конце режима охлаждения в момент времени t4 контроллер 20 выключает клапан 33 и включает клапан 32. Жидкость из внутренних каналов теплопроводящего элемента 16 удаляется во вторую емкость 28. Радиаторы 36 и 35 обеспечивают двухступенчатое охлаждение жидкости, нагретой при теплообмене с теплопроводящим элементом 16. Жидкость в емкости 28 охлаждается с помощью радиатора 36.In cooling mode, the controller 20 opens the valve 33. From the first tank 27, liquid flows under pressure 29 to the inputs of the internal channels of the heat-conducting element 16. The fluid flows through the channels of the heat-conducting element 16 and the outputs of the internal channels of the heat-conducting element 16 through the pipe and enters the input of the second tank 28, in which normal pressure is maintained using a filter 38. The fluid flowing through the channels of the heat-conducting element significantly increases the rate of temperature change in cooling mode. At the end of the cooling mode at time t4, the controller 20 turns off the valve 33 and turns on the valve 32. The liquid from the internal channels of the heat-conducting element 16 is removed into the second tank 28. Radiators 36 and 35 provide two-stage cooling of the liquid heated during heat exchange with the heat-conducting element 16. The liquid in capacity 28 is cooled using a radiator 36.

В режиме стабилизация температуры на нижнем уровне контроллер 20 в момент времени t5 останавливает воздушный компрессор 26, нагнетание воздуха прекращается. Контроллер 20 открывает клапан 31 для снижения давления в первой емкости 27, затем в момент времени t6 включает клапан 34, при этом избыток жидкости из второй емкости 28 переливается в первую емкость 27. Жидкость в емкости 27 охлаждается с помощью радиатора 35 до комнатной температуры.In the temperature stabilization mode at the lower level, the controller 20 at the time t5 stops the air compressor 26, the air discharge stops. The controller 20 opens the valve 31 to reduce the pressure in the first tank 27, then at the time t6 turns on the valve 34, while the excess liquid from the second tank 28 is poured into the first tank 27. The liquid in the tank 27 is cooled by a radiator 35 to room temperature.

В режиме нагрева и стабилизации температуры на верхнем уровне контроллер 20 закрывает все клапаны и включает воздушный компрессор 30 для создания повышенного давления в первой емкости 27. Затем температурные циклы многократно повторяются.In the heating and temperature stabilization mode at the upper level, the controller 20 closes all the valves and turns on the air compressor 30 to create increased pressure in the first tank 27. Then, the temperature cycles are repeated many times.

При работе пневмогидравлической системы 8 (фиг. 4) с помощью контроллера 20 через клапаны 31, 33 в течение времени стабилизации температуры на нижнем уровне, нагрева и стабилизации температуры на верхнем уровне насосы 39, 40 заполняются с выходов емкости 27 соответственно воздухом или жидкостью. В режиме охлаждения насос 40 через клапан 34 обеспечивает заполнение жидкостью и проточный режим каналов теплопроводящего элемента 16. В конце режима охлаждения в момент времени t4 насос 40 останавливается, а насос 39 через клапан 32 обеспечивает удаление жидкости из каналов теплопроводящего элемента 16 в емкость 27. Затем температурные циклы многократно повторяются.During operation of the pneumohydraulic system 8 (Fig. 4) using the controller 20 through the valves 31, 33 during the time of stabilization of the temperature at the lower level, heating and stabilization of temperature at the upper level, the pumps 39, 40 are filled from the outputs of the tank 27, respectively, with air or liquid. In the cooling mode, the pump 40 through the valve 34 ensures that the channels of the heat-conducting element 16 are filled with liquid and flow through the channels 16. At the end of the cooling mode, at the time t4, the pump 40 stops, and the pump 39 through the valve 32 removes liquid from the channels of the heat-conducting element 16 to the tank 27. Then temperature cycles are repeated many times.

При всех температурных режимах термоциклера активно работают термоэлектрические элементы 25 устройства автоматического управления температурным режимом 17. В режиме охлаждения температура теплопроводящего элемента и пробирок, содержащих реакционную смесь, должна измениться от 95 до 60°С.At all temperature conditions of the thermal cycler, thermoelectric elements 25 of the automatic temperature control device 17 are actively operating. In the cooling mode, the temperature of the heat-conducting element and tubes containing the reaction mixture should vary from 95 to 60 ° C.

В режиме охлаждения обеспечивается поток жидкости через внутренние каналы теплопроводящего элемента. Заполняющая емкости жидкость с помощью радиаторов поддерживается на уровне окружающей среды, которая может находиться в диапазоне 10-35°С. При протекании жидкости через внутренние каналы теплопроводящего элемента активно происходит теплообмен между нагретым теплопроводящим элементом с пробирками и жидкостью, обладающей значительно меньшей (комнатной) температурой. Длительность режима охлаждения значительно снижается, при этом сокращается общее время анализа.In cooling mode, a fluid flow is provided through the internal channels of the heat-conducting element. The liquid filling the tank with the help of radiators is maintained at the level of the environment, which can be in the range of 10-35 ° С. When a fluid flows through the internal channels of a heat-conducting element, heat exchange actively occurs between the heated heat-conducting element with test tubes and a liquid having a much lower (room) temperature. The duration of the cooling mode is significantly reduced, while reducing the total analysis time.

В режимах стабилизации температуры на нижнем уровне, нагрева и стабилизации температуры на верхнем уровне жидкость во внутренних каналах теплопроводящего элемента отсутствует. За счет внутренних каналов уменьшается вес и теплоемкость теплопроводящего элемента, при этом также снижается длительность режима нагрева.In the modes of temperature stabilization at the lower level, heating and temperature stabilization at the upper level, there is no liquid in the internal channels of the heat-conducting element. Due to the internal channels, the weight and heat capacity of the heat-conducting element are reduced, while the duration of the heating mode is also reduced.

Скорость изменения температуры определяется как приращение температуры °С за секунду. При сокращении времени охлаждения скорость изменения температуры возрастает.The rate of temperature change is defined as the temperature increment ° C per second. With a reduction in cooling time, the rate of temperature change increases.

Предложенная конструкция устройства позволяет увеличить скорость изменения температуры в режиме охлаждения и тем самым повысить быстродействие и производительность этого устройства путем сокращения времени анализа.The proposed design of the device allows to increase the rate of temperature change in the cooling mode and thereby increase the speed and performance of this device by reducing the analysis time.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №8797526 В2, кл. G01N 1/10, 05.08.2014 г.1. US patent No. 8797526 B2, cl. G01N 1/10, 08/05/2014

2. The LightCycler® 480 Real-Time PCR System (http://www.roche-applied-science.com).2. The LightCycler® 480 Real-Time PCR System (http://www.roche-applied-science.com).

3. Патент США №7632464 B2, кл. США 422/99, 422/102, 422/130, 15.12.2009 г.3. US patent No. 7632464 B2, cl. USA 422/99, 422/102, 422/130, 12/15/2009

4. Патент на полезную модель РФ №133835, МПК7 С12М 1/38, опубл. 27.10.2013 г.4. Patent for utility model of the Russian Federation No. 133835, MPK7 S12M 1/38, publ. 10/27/2013

5. Патент на изобретение РФ №2304277, МПК G01N 21/63, опубл. 10.08.2007 г.5. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2304277, IPC G01N 21/63, publ. 08/10/2007

6. Патент на изобретение РФ №2418289, МПК G01N 21/64, опубл. 10.05.2011 г.6. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2418289, IPC G01N 21/64, publ. 05/10/2011

Claims (2)

1. Устройство для одновременного контроля в реальном масштабе времени множества амплификаций нуклеиновой кислоты, содержащее термоциклер, включающий теплопроводящий элемент с расположенными в нем углублениями для пробирок с реакционными смесями, термокрышку и устройство автоматического управления температурным режимом, оптическую систему, включающую источник излучения и приемник излучения, коаксиальные волоконно-оптические световоды для передачи света возбуждения от источника и излучения флуоресценции из пробирок, центральная передающая свет возбуждения часть световода апертурно согласована с количеством реакционной смеси в пробирках, установленных в углублениях теплопроводящего элемента, объем пробирок соответствует максимальному объему реакционной смеси, между пробирками и термокрышкой установлена сменная теплоизолирующая перегородка с отверстиями, микропроцессорное устройство управления и персональный компьютер, отличающееся тем, что устройство снабжено пневмогидравлической системой, которая содержит две емкости, частично заполненные жидкостью, трубопроводы, воздушный компрессор, четыре электромагнитных клапана, радиаторы и контроллер, воздушные фильтры, при этом теплопроводящий элемент имеет сквозные внутренние каналы, первый выход первой емкости соединен трубопроводом через первый электромагнитный клапан с окружающей средой, воздушный компрессор через воздушный фильтр соединен трубопроводами с первым входом первой емкости и с входом второго электромагнитного клапана, первый выход второй емкости через воздушный фильтр соединен трубопроводом с окружающей средой, выход второго электромагнитного клапана соединен трубопроводом с входами внутренних каналов теплопроводящего элемента, второй выход первой емкости соединен трубопроводами через третий электромагнитный клапан с теми же входами внутренних каналов теплопроводящего элемента, выходы внутренних каналов теплопроводящего элемента соединены трубопроводом с входом второй емкости, второй выход второй емкости соединен трубопроводами через четвертый электромагнитный клапан со вторым входом первой емкости, первая и вторая емкости имеют термический контакт с радиаторами, контроллер соединен с воздушным компрессором, четырьмя электромагнитными клапанами и микропроцессорным устройством управления.1. A device for simultaneous real-time monitoring of multiple amplifications of a nucleic acid, comprising a thermal cycler including a heat-conducting element with recesses for test tubes with reaction mixtures located therein, a thermal cap and an automatic temperature control device, an optical system including a radiation source and a radiation receiver, coaxial optical fibers for transmitting excitation light from a source and emitting fluorescence from test tubes, central ne The part of the optical fiber that excites the excitation light is apertured with the amount of reaction mixture in the tubes installed in the recesses of the heat-conducting element, the volume of the tubes corresponds to the maximum volume of the reaction mixture, a replaceable heat-insulating partition with holes is installed between the tubes and the microprocessor, the microprocessor control device and a personal computer, characterized in that the device is equipped with a pneumohydraulic system, which contains two containers, partially filled with liquid, tr water pipes, an air compressor, four solenoid valves, radiators and a controller, air filters, while the heat-conducting element has through internal channels, the first output of the first tank is connected by piping through the first electromagnetic valve to the environment, the air compressor is connected by piping to the first input of the first capacity and with the input of the second electromagnetic valve, the first output of the second capacity through the air filter is connected by a pipe to the environment, the output of the second of the solenoid valve is connected by a pipeline to the inputs of the internal channels of the heat-conducting element, the second output of the first capacity is connected by pipelines through the third electromagnetic valve with the same inputs of the internal channels of the heat-conducting element, the outputs of the internal channels of the heat-conducting element are connected by a pipe to the input of the second capacity, the second output of the second capacity is connected by pipelines through the fourth solenoid valve with a second input of the first tank, the first and second tanks have a thermal co tact with radiators, the controller is connected to an air compressor, four solenoid valves and microprocessor control device. 2. Устройство для одновременного контроля в реальном масштабе времени множества амплификаций нуклеиновой кислоты, содержащее термоциклер, включающий теплопроводящий элемент с расположенными в нем углублениями для пробирок с реакционными смесями, термокрышку и устройство автоматического управления температурным режимом, оптическую систему, включающую источник излучения и приемник излучения, коаксиальные волоконно-оптические световоды для передачи света возбуждения от источника и излучения флуоресценции из пробирок, центральная передающая свет возбуждения часть световода апертурно согласована с количеством реакционной смеси в пробирках, установленных в углублениях теплопроводящего элемента, объем пробирок соответствует максимальному объему реакционной смеси, между пробирками и термокрышкой установлена сменная теплоизолирующая перегородка с отверстиями, микропроцессорное устройство управления и персональный компьютер, отличающееся тем, что устройство снабжено пневмогидравлической системой, которая содержит емкость, частично заполненную жидкостью, четыре электромагнитных или обратных клапана, два поршневых или мембранных насоса и воздушный фильтр, при этом теплопроводящий элемент имеет сквозные внутренние каналы, первый вход емкости соединен через фильтр с окружающей средой, первый насос с помощью трубопроводов через первый клапан соединен с первым выходом емкости и через второй клапан соединен с входами внутренних каналов теплопроводящего элемента, второй насос с помощью трубопроводов через третий клапан соединен со вторым выходом емкости и через четвертый клапан соединен с теми же входами внутренних каналов теплопроводящего элемента, выходы внутренних каналов теплопроводящего элемента соединены трубопроводом со вторым входом емкости, контроллер соединен с клапанами, насосами и микропроцессорным устройством управления.2. A device for simultaneous real-time monitoring of multiple nucleic acid amplifications, comprising a thermal cycler, including a heat-conducting element with recesses for test tubes with reaction mixtures located therein, a thermal cap and an automatic temperature control device, an optical system including a radiation source and radiation receiver, coaxial optical fibers for transmitting excitation light from a source and emitting fluorescence from test tubes, central ne The part of the optical fiber that excites the excitation light is apertured with the amount of reaction mixture in the tubes installed in the recesses of the heat-conducting element, the volume of the tubes corresponds to the maximum volume of the reaction mixture, a replaceable heat-insulating partition with holes is installed between the tubes and the microprocessor, the microprocessor control device and a personal computer, characterized in that the device is equipped with a pneumohydraulic system, which contains a container partially filled with liquid, four electromagnetic or non-return valves, two piston or diaphragm pumps and an air filter, while the heat-conducting element has through internal channels, the first inlet of the tank is connected through the filter to the environment, the first pump through pipelines through the first valve is connected to the first outlet of the tank and through the second valve connected to the inputs of the internal channels of the heat-conducting element, the second pump through pipelines through the third valve connected to the second output of the tank and through the fourth valve connected to the same the inputs of the internal channels of the heat-conducting element, the outputs of the internal channels of the heat-conducting element are connected by a pipe to the second input of the tank, the controller is connected to valves, pumps and a microprocessor control device.
RU2015149676A 2015-11-19 2015-11-19 Device for real time simultaneous control of plurality of nucleic acid amplifications RU2640186C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149676A RU2640186C2 (en) 2015-11-19 2015-11-19 Device for real time simultaneous control of plurality of nucleic acid amplifications

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149676A RU2640186C2 (en) 2015-11-19 2015-11-19 Device for real time simultaneous control of plurality of nucleic acid amplifications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015149676A RU2015149676A (en) 2016-08-10
RU2640186C2 true RU2640186C2 (en) 2017-12-26

Family

ID=56612687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015149676A RU2640186C2 (en) 2015-11-19 2015-11-19 Device for real time simultaneous control of plurality of nucleic acid amplifications

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2640186C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757986C1 (en) * 2021-01-29 2021-10-25 Общество с ограниченной ответственностью «Тробио» Device for analysis of nucleic acids from samples of biological material
RU209636U1 (en) * 2020-11-11 2022-03-17 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство здравоохранения Российской Федерации DNA amplifier with real-time registration of results

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2666209C2 (en) * 2016-09-22 2018-09-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН) Apparatus for real-time simultaneous monitoring of multiple nucleic acid amplifications

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0812621B1 (en) * 1990-11-29 2002-04-17 PE Corporation (NY) Automated performance of the polymerase chain reaction
US20080003650A1 (en) * 2006-06-29 2008-01-03 Bio-Rad Laboratories, Inc., Mj Research Division Low-mass sample block with rapid response to temperature change
RU2418289C1 (en) * 2009-11-25 2011-05-10 Учреждение Российской академии наук Институт аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН) Apparatus for real-time simultaneous monitoring of multiple nucleic acid amplifications
US20120295249A1 (en) * 2010-11-15 2012-11-22 Roche Diagnostics Operations, Inc. Instrument And Method For The Automated Thermal Treatment Of Liquid Samples
RU2487944C2 (en) * 2007-11-30 2013-07-20 Корбетт Рисёч Пти Лтд Apparatus and method of controlling temperature of reaction mixture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0812621B1 (en) * 1990-11-29 2002-04-17 PE Corporation (NY) Automated performance of the polymerase chain reaction
US20080003650A1 (en) * 2006-06-29 2008-01-03 Bio-Rad Laboratories, Inc., Mj Research Division Low-mass sample block with rapid response to temperature change
RU2487944C2 (en) * 2007-11-30 2013-07-20 Корбетт Рисёч Пти Лтд Apparatus and method of controlling temperature of reaction mixture
RU2418289C1 (en) * 2009-11-25 2011-05-10 Учреждение Российской академии наук Институт аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН) Apparatus for real-time simultaneous monitoring of multiple nucleic acid amplifications
US20120295249A1 (en) * 2010-11-15 2012-11-22 Roche Diagnostics Operations, Inc. Instrument And Method For The Automated Thermal Treatment Of Liquid Samples

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU209636U1 (en) * 2020-11-11 2022-03-17 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство здравоохранения Российской Федерации DNA amplifier with real-time registration of results
RU2757986C1 (en) * 2021-01-29 2021-10-25 Общество с ограниченной ответственностью «Тробио» Device for analysis of nucleic acids from samples of biological material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015149676A (en) 2016-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107805597B (en) Gene detection system and method based on micro-fluidic chip
US9914123B2 (en) Caps for sample wells and microcards for biological materials
RU2640186C2 (en) Device for real time simultaneous control of plurality of nucleic acid amplifications
CN205874440U (en) Ribonucleic chain polymerization amplification reaction detection device
US20100248245A1 (en) Integrated apparatus for conducting and monitoring chemical reactions
Nguyen et al. An integrated smartphone-based genetic analyzer for qualitative and quantitative pathogen detection
CN202898426U (en) Space-oriented spiral micro-fluidic PCR (Polymerase Chain Reaction) real-time fluorescence detection system
CN103038331A (en) Reagent fluid dispensing device, and method of dispensing a reagent fluid
US20220250075A1 (en) System and method for isolating and analyzing cells
US11896977B2 (en) Method and system for temperature monitoring of a biochemical reaction vessel
JP2015053893A (en) High-speed gene amplification detection device
CN102220227A (en) Polymerase chained type reactor and real-time micro-optics detection device
RU2666209C2 (en) Apparatus for real-time simultaneous monitoring of multiple nucleic acid amplifications
WO2009054647A2 (en) Portable analyzing apparatus based on pcr
KR100912626B1 (en) Portable optical device for multi-chamber fluorescence measurement and method for multi-chamber fluorescence measurement using the same
CN102586098B (en) Real-time fluorescent PCR (polymerase chain reaction) working system of space-oriented micro-volume unit
RU2418289C1 (en) Apparatus for real-time simultaneous monitoring of multiple nucleic acid amplifications
CN111560310B (en) Random access type digital nucleic acid detection device and use method
WO2020132131A1 (en) Method and system for heating and temperature measurement using patterned thin films
RU118064U1 (en) DEVICE FOR SIMULTANEOUS MONITORING IN REAL TIME OF MULTIPLE NUCLEIC ACID AMPLIFICATIONS
CN108613953B (en) Sample crystal particle detection system and method
Sayers et al. Novel Optical Detection of the PCR reaction for the Detection of Rare Cell Carcinoma in micro Total Analysis System (Ì-TAS)

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190805

Effective date: 20190805