RU2774888C1 - Apparatus for recording pcr results with a monochromator - Google Patents
Apparatus for recording pcr results with a monochromator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774888C1 RU2774888C1 RU2021111435A RU2021111435A RU2774888C1 RU 2774888 C1 RU2774888 C1 RU 2774888C1 RU 2021111435 A RU2021111435 A RU 2021111435A RU 2021111435 A RU2021111435 A RU 2021111435A RU 2774888 C1 RU2774888 C1 RU 2774888C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- monochromator
- pcr
- recording
- samples
- exciting
- Prior art date
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004059 degradation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 7
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 4
- 229920003013 deoxyribonucleic acid Polymers 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 229920000160 (ribonucleotides)n+m Polymers 0.000 description 1
- 210000001747 Pupil Anatomy 0.000 description 1
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011169 microbiological contamination Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- -1 tungsten halogen Chemical class 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к устройствам регистрации. В частности, изобретение относится к устройству регистрации результатов ПЦР с использованием красителей с различными спектрами поглощения и флуоресценции. Устройство может найти применение в медицине, контроле за микробиологическим загрязнением окружающей среды и продуктов питания, криминалистике.The invention relates to registration devices. In particular, the invention relates to a device for recording PCR results using dyes with different absorption and fluorescence spectra. The device can be used in medicine, control of microbiological contamination of the environment and food, forensics.
Уровень техникиState of the art
Полимеразная цепная реакция является одним из методов молекулярной биологии. В основе этого метода лежит многократное копирование (амплификация) определенных участков ДНК и РНК в процессе повторяющихся температурных циклов.The polymerase chain reaction is one of the methods of molecular biology. This method is based on repeated copying (amplification) of certain sections of DNA and RNA in the process of repeated temperature cycles.
На Фиг. 2 приведена обобщенная схема оптико-электронного блока устройства, предназначенного для проведения и регистрации результатов ПЦР. Реакционная смесь (14), имеющая в своем составе исследуемый биологический материал, размещается в контейнере (15), который в свою очередь располагается в амплификаторе (16), осуществляющем циклическое температурное воздействие на образцы материала. В результате полимеразной цепной реакции при наличии в образце фрагментов искомой ДНК происходит экспоненциальное увеличение их числа. Это увеличение регистрируется по флуоресцентному излучению красителя, который вводят в состав реакционной смеси перед диагностикой. Интенсивность флуоресцентного излучения возрастает пропорционально количеству продукта амплификации. Для возбуждения флуоресцентного излучения и его регистрации служит оптико-электронный блок (17), который включает в себя объектив (18), источник квазимонохроматического возбуждающего излучения (19), приемник излучения (20), спектроделитель (21), фильтр возбуждения (22) и фильтр регистрации (23), представляющие собой узкополосные интерференционные фильтры. Спектры флуоресценции красителей сдвинуты в длинноволновую область относительно спектров возбуждающего излучения на 30-40 нм. Поэтому полоса пропускания фильтра (23) смещена относительно полосы пропускания фильтра (21) на такую же величину.On FIG. Figure 2 shows a generalized diagram of the optical-electronic unit of the device intended for conducting and recording PCR results. The reaction mixture (14), which contains the studied biological material, is placed in a container (15), which, in turn, is located in an amplifier (16), which performs cyclic temperature exposure to material samples. As a result of the polymerase chain reaction, in the presence of fragments of the desired DNA in the sample, an exponential increase in their number occurs. This increase is recorded by the fluorescent radiation of the dye, which is introduced into the reaction mixture before diagnosis. The intensity of fluorescent radiation increases in proportion to the amount of amplification product. For excitation of fluorescent radiation and its registration, an optoelectronic unit (17) is used, which includes an objective (18), a source of quasi-monochromatic exciting radiation (19), a radiation receiver (20), a spectrum splitter (21), an excitation filter (22) and registration filter (23), which are narrow-band interference filters. The fluorescence spectra of dyes are shifted to the long wavelength region relative to the spectra of exciting radiation by 30–40 nm. Therefore, the passband of the filter (23) is shifted relative to the passband of the filter (21) by the same amount.
Среди приборов, оптико-электронный блок которых построен по приведенной схеме, можно отметить прибор для ПЦР диагностики (CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System от Bio-Rad [1]), прибор для ПЦР диагностики (амплификатор детектирующий DTprime 4М1 от ДНК-Технология [2]). В этих приборах источниками возбуждающего излучения являются светодиоды.Among the devices, the optical-electronic unit of which is built according to the above scheme, one can note a device for PCR diagnostics (CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System from Bio-Rad [1]), a device for PCR diagnostics (amplifier detecting DTprime 4M1 from DNA-Technology [2]). In these devices, the sources of exciting radiation are light-emitting diodes.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является прибор ПЦР диагностики в реальном времени (7500 Fast Dx Real-Time PCR System от Thermo Fisher Scientific [3]). Прибор содержит кювету для образцов, термоциклер и оптико-электронный блок, состоящий из источника возбуждения флуоресценции на базе галогенной лампы и регистратора на основе камеры с ПЗС-матрицей. Прибор имеет возможность проводить мультиплексные исследования на пяти фиксированных длинах волн возбуждающего излучения при одновременном использовании до пяти красителей. Для этого в приборе предусмотрена установка сменных фильтров возбуждения и регистрации.The closest in technical essence to the proposed invention is a real-time PCR diagnostic device (7500 Fast Dx Real-Time PCR System from Thermo Fisher Scientific [3]). The device contains a cuvette for samples, a thermal cycler, and an optoelectronic unit consisting of a fluorescence excitation source based on a halogen lamp and a recorder based on a camera with a CCD array. The device has the ability to conduct multiplex studies at five fixed wavelengths of exciting radiation while using up to five dyes. To do this, the device provides for the installation of replaceable excitation and registration filters.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Задачей изобретения является обеспечение работы прибора с излучением любой длины волны.The objective of the invention is to ensure the operation of the device with radiation of any wavelength.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что выделение монохроматического излучения требуемой длины волны для возбуждения флуоресценции осуществляется монохроматором. Данный монохроматор выделяет также флуоресцентное излучение от исследуемых образцов и направляет его на входной зрачок системы регистрации.The essence of the proposed invention lies in the fact that the selection of monochromatic radiation of the required wavelength for excitation of fluorescence is carried out by a monochromator. This monochromator also selects fluorescent radiation from the studied samples and directs it to the entrance pupil of the registration system.
Преимущество предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в возможности перестройки длины волны возбуждающего излучения и отсутствии необходимости применения узкополосных фильтров, временная деградация которых может привести к возникновению погрешностей в работе прибора.The advantage of the proposed invention in comparison with the prototype lies in the possibility of tuning the wavelength of the exciting radiation and the absence of the need to use narrow-band filters, the temporal degradation of which can lead to errors in the operation of the device.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 - схема оптико-электронного блока настоящего изобретения.Fig. 1 is a diagram of the optical-electronic unit of the present invention.
Фиг. 2 - обобщенная схема оптико-электронного блока устройства для ПЦР диагностики.Fig. 2 - a generalized diagram of the optical-electronic unit of the device for PCR diagnostics.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
На Фиг. 1 представлен пример конкретного исполнения оптико-электронного блока прибора для ПЦР контроля с монохроматором.On FIG. 1 shows an example of a specific design of the optical-electronic unit of the device for PCR control with a monochromator.
Свет от источника излучения (1), обладающего широким спектром, например, от вольфрамовой галогенной лампы, фокусируется конденсором (2) на входной щели (3) монохроматора. Монохроматор состоит из входного (4) и выходного (5) объективов, диспергирующего элемента (6), например, призмы постоянного угла отклонения Аббе. При расположении выходной щели (7) монохроматора в передней фокальной плоскости осветительного объектива (8) образцы в кювете (9) освещаются параллельным пучком монохроматического света, длину волны которого можно изменять путем поворота призмы (6). Флуоресцентное излучение образцов в автоколлимационном ходе возвращается объективом (8) в щель (7) и в обратном ходе лучей фокусируется в щель (10), находящуюся в плоскости входной щели (3) и отстоящей от нее на величину линейной дисперсии монохроматора, соответствующей разности длин волн возбуждающего и флуоресцентного излучений и составляющей 30-40 нм. Пройдя через призму (11), флуоресцентное излучение собирается объективом (12), в плоскости изображения которого находится фоточувствительный слой приемника излучения (13), например, ПЗС-матрицы.Light from a radiation source (1) with a wide spectrum, for example, from a tungsten halogen lamp, is focused by a condenser (2) on the entrance slit (3) of the monochromator. The monochromator consists of input (4) and output (5) lenses, a dispersive element (6), for example, a prism of constant Abbe deflection angle. When the exit slit (7) of the monochromator is located in the front focal plane of the illumination objective (8), the samples in the cuvette (9) are illuminated by a parallel beam of monochromatic light, the wavelength of which can be changed by turning the prism (6). The fluorescent radiation of the samples in the autocollimation course is returned by the lens (8) to the slit (7) and, in the reverse course of the rays, is focused into the slit (10), which is in the plane of the entrance slit (3) and is separated from it by the value of the linear dispersion of the monochromator corresponding to the difference in wavelengths exciting and fluorescent radiation and a component of 30-40 nm. After passing through the prism (11), the fluorescent radiation is collected by the lens (12), in the image plane of which there is a photosensitive layer of the radiation receiver (13), for example, a CCD array.
Список литературы к заявкеList of references to the application
Устройство регистрации результатов ПЦР с монохроматоромDevice for recording PCR results with a monochromator
1. Bio-Rad. Real-Time PCR Systems [Электронный ресурс]. URL: https://www.bio-rad.com/ru-ru/product/cfx96-touch-real-time-pcr-detection-system (дата обращения: 01.04.2020).1. BioRad. Real-Time PCR Systems [Electronic resource]. URL: https://www.bio-rad.com/ru-ru/product/cfx96-touch-real-time-pcr-detection-system (Accessed: 04/01/2020).
2. ДНК-Технология. Детектирующие амплификаторы [Электронный ресурс]. URL: https://www.dna-technology.ru/dnaproducts/equipments/rtamplificators/dt_prime (дата обращения: 01.04.2020).2. DNA Technology. Detecting amplifiers [Electronic resource]. URL: https://www.dna-technology.ru/dnaproducts/equipments/rtamplificators/dt_prime (date of access: 04/01/2020).
3. Thermo Fisher Scientific. Real-Time PCR. Applied Biosystems Real-Time PCR Instruments [Электронный ресурс]. URL: https://www.thermofisher.com/ru/ru/home/life-science/pcr/real-time-pcr/real-time-pcr-instruments/7500-fast-real-time-pcr-system.html (дата обращения: 01.04.2020).3. Thermo Fisher Scientific. Real Time PCR. Applied Biosystems Real-Time PCR Instruments [Electronic resource]. URL: https://www.thermofisher.com/en/en/home/life-science/pcr/real-time-pcr/real-time-pcr-instruments/7500-fast-real-time-pcr-system. html (date of access: 04/01/2020).
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2774888C1 true RU2774888C1 (en) | 2022-06-24 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1374909A1 (en) * | 1985-11-25 | 1996-12-10 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Экспериментально-Конструкторский Институт Продовольственного Машиностроения | Spectrolarimeter |
AU6644896A (en) * | 1995-08-07 | 1997-03-05 | Roche Diagnostics Operations Inc. | Biological fluid analysis using distance outlier detection |
RU77680U1 (en) * | 2008-04-07 | 2008-10-27 | Закрытое акционерное общество "Научприбор" | SPECTROPHOTOFLUORIMETRIC DETECTOR |
US7777877B2 (en) * | 2006-10-20 | 2010-08-17 | California Institute Of Technology | High efficiency coupling optics for pumping and detection of fluorescence |
CN109374893A (en) * | 2018-11-07 | 2019-02-22 | 国家纳米科学中心 | Based on thermophoresis to the detection system and method for PD-L1 receptor |
RU2716171C2 (en) * | 2015-02-06 | 2020-03-06 | Лайф Текнолоджиз Корпорейшн | Methods and systems for biological instrument calibration |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1374909A1 (en) * | 1985-11-25 | 1996-12-10 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Экспериментально-Конструкторский Институт Продовольственного Машиностроения | Spectrolarimeter |
AU6644896A (en) * | 1995-08-07 | 1997-03-05 | Roche Diagnostics Operations Inc. | Biological fluid analysis using distance outlier detection |
US7777877B2 (en) * | 2006-10-20 | 2010-08-17 | California Institute Of Technology | High efficiency coupling optics for pumping and detection of fluorescence |
RU77680U1 (en) * | 2008-04-07 | 2008-10-27 | Закрытое акционерное общество "Научприбор" | SPECTROPHOTOFLUORIMETRIC DETECTOR |
RU2716171C2 (en) * | 2015-02-06 | 2020-03-06 | Лайф Текнолоджиз Корпорейшн | Methods and systems for biological instrument calibration |
CN109374893A (en) * | 2018-11-07 | 2019-02-22 | 国家纳米科学中心 | Based on thermophoresis to the detection system and method for PD-L1 receptor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Методы оптической спектроскопии (методическое пособие к задачам спецпрактикума кафедры химии нефти и органического катализа). под.ред. Кулаковой И.И. и др., Москва, 2015, [он-лайн], [найдено 07.12.2021]. Найдено в Интернет:https://istina.msu.ru/media/publications/book/911/a0d/9106754/MetodOptSpecPetrolChemMSU_2015.pdf. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11920191B2 (en) | Systems and methods for assessing biological samples | |
EP1830174B1 (en) | Multi-channel fluorescence sample analyzer | |
EP1984670B1 (en) | Method and system for simultaneous real-time monitoring of optical signals from multiple sources | |
US7626704B2 (en) | Methods and systems for simultaneous real-time monitoring of optical signals from multiple sources | |
US7046359B2 (en) | System and method for dynamic chemical imaging | |
US6654119B1 (en) | Scanning spectrophotometer for high throughput fluroescence detection | |
US5815262A (en) | Apparatus for parallelized two-photon fluorescence correlation spectroscopy (TPA-FCS), and the use thereof for screening active compounds | |
US7352459B2 (en) | Scanning Spectrophotometer for high throughput fluorescence detection and fluorescence polarization | |
KR101089045B1 (en) | Real-time PCR Monitoring Apparatus | |
JP2007501414A (en) | Multi-dimensional fluorescence apparatus and method for rapid and highly sensitive quantitative analysis of mixtures | |
RU2774888C1 (en) | Apparatus for recording pcr results with a monochromator | |
WO2009098624A1 (en) | Analysis system and method | |
CN101099081A (en) | Method and apparatus for variable-field illumination | |
CN113711013A (en) | Sample analysis method, analysis device, and computer program | |
WO2024034344A1 (en) | Analysis method | |
Egan | Low-Cost Molecular Spectroscopy Microscopy Instrumentation | |
Brunsting | Patent Reviews: 6,642,522; 6,654,121; 6,737,629; 6,794,659; 6,794,670; 6,795,175; 6,795,222; 6,795,224; 6,798,562; 6,800,855; 6,804,000; 6,804,002; 6,806,455; 6,806,460; 6,806,953; 6,809,828 | |
JPH02147939A (en) | Microscopic spectroscope |