一种dna扩增的热传递新型检测装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种DNA扩增的热传递新型检测装置，包括DNA反应室、光纤数据处理模块、热控制处理模块和主处理器，所述DNA反应室为一个密闭空间，在所述DNA反应室内设有DNA扩增模块，在所述DNA扩增模块的上部设置有反应孔，反应孔内设有布拉格传感探头，所述布拉格传感探头与光纤芯相连接，光纤芯连接一个解调模块，所述解调模块与所述光纤数据处理模块相连接，所述光纤数据处理模块通过信号线连接一个比较器，所述比较器通过信号线与所述主处理器相连接。本发明采用光纤布拉格光栅和铂电阻传感器分别检测，集中处理，构建数据控制模型，模拟DNA整个扩增过程，揭示对DNA样本的影响因素，为揭示DNA内部反应的客观规律提供依据。
【专利说明】-种DNA扩增的热传递新型检测装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物检测【技术领域】，具体涉及一种DNA扩增的热传递新型检测装置。
【背景技术】
[0002] DNA基因扩增的一个基本循环过程由变性--退火--延伸H个反应阶段构成，经历 过几十个基本循环过程后，就能使待扩增的基因放大百万倍。在H个基本反应阶段中，DNA 变性阶段的温度一般在93C -95C，双链DNA模板在本阶段的热作用下，氨键断裂后形成 单链DNA ;退火阶段的温度一般在42C -55C，在本阶段系统温度降低，引物与DNA模板结 合，形成局部双链；延伸阶段的温度一般在7〇°C -75C，在本阶段在酶作用下合成与DNA模 板互补的DNA链。
[000引将DNA聚合酶引入PCR的步骤是；DNA反应液放在试管中，装有反应液的试管放在 反应室的PCR模块各孔中，基因扩增过程由控制程序自动完成。到目前为止，国内外学者在 控制程序上主要利用自动控制技术对PCR模块的温度变化进行控制，Ste地anie J.化Her 课题组利用PCR设备分析了基因的内在结构表达，但多数研究成果集中在改进PCR技术和 提高PCR设备的某些指标。E. T. Lagally早在2001年采用提高升降温速率的方法对DNA 扩增过程进行了研究，Grover J.和化ncosa R.D于2008年对常规PCR设备的升降速率进 行了研究，T.M.H. Lee等采用数字化控制方式提高了 PCR的反应控制精度。在PCR的临 床应用中，一个普遍存在的问题是；位于模块各孔试管中的DNA反应液的状态随反应阶段 的不同而发生变化，在该个过程中，DNA的化学键不断断裂或生成，伴随着的吸、放热状态也 不同，如何分析该些状态变化规律，对提高DNA扩增质量和对放在模块各孔中试管反应液 的温度变化进行精确控制有直接影响，现有技术装置操作复杂，不能灵活地根据需要进行 准确检测，应用在实际工程中有一定的局限性。
【发明内容】
[0004] 本发明克服现有技术的不足，提出了一种DNA扩增的热传递新型检测装置，所述 装置利用光纤布拉格光栅传感器及其分布特性模型，利用此特性对DNA反应液的数据规律 进行采集和分析，分析DNA扩增的热传递规律，对DNA反应传热规律。
[0005] 本发明的技术方案为：一种DNA扩增的热传递新型检测装置，包括DNA反应室、 光纤数据处理模块、热控制处理模块、散热空间和主处理器，所述DNA反应室为一个密闭空 间，所述散热空间位于所述DNA反应室的下部，并与DNA反应室隔离，在所述DNA反应室内 设有DNA扩增模块，在所述DNA扩增模块的上部设置有反应孔，反应孔内设有布拉格传感探 头，所述布拉格传感探头与光纤芯相连接，光纤芯连接一个解调模块，所述解调模块与所述 光纤数据处理模块相连接，所述光纤数据处理模块通过信号线连接一个比较器，在所述DNA 扩增模块的底部设有传感单元和加热单元，在所述加热单元内设有半导体加热芯片，在所 述半导体加热芯片的下方设有一个阻热带，在所述传感单元内设有笛电阻传感器，所述笛 电阻传感器通过信号线与一个数模转换器相连接，所述数模转换器位于散热空间内，数模 转换器通过一个硬件接口单元与所述热控制处理模块相连接，所述热控制处理模块通过信 号线与所述比较器相连接，所述比较器通过信号线与所述主处理器相连接。
[0006] 所述半导体加热芯片通过控制线与一个热控制器相连接，所述热控制器位于散热 空间内，热控制器通过所述硬件接口单元与所述热控制处理模块相连接。
[0007] 在散热空间内设有散热装置。
[0008] 本发明具有如下有益效果 1)本发明采用光纤布拉格光栅和笛电阻传感器分别检测，集中处理，构建数据控制模 型，模拟DNA整个扩增过程，掲示对DNA样本的影响因素，为掲示DNA内部反应的客观规律 提供依据。
[0009] 2)本发明建立光纤布拉格光栅随温度变化的分布特性，掲示DNA扩增阶段的吸 放热规律，掲示DNA内部反应的客观规律，提供一整套光纤布拉格光栅随温度变化的理论 技术基础数据。
[0010] 3)本发明建立了建立DNA扩增过程切实可行的数据采集方式。
[0011] 4)本发明掲示了 DNA的反应规律，将有利于PCR设备的可开发，市场前景和社会效 益巨大。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 附图是本发明的框架结构示意图。
[001引 图中，1、反应孔；2、布拉格传感探头；3、光纤芯；4、DNA反应室；5、解调板块；6、 光纤数据处理模块；7、比较器；8、主处理器；9、热控制处理模块；10、硬件接口单元；11、热 控制器；12、半导体加热芯片；13、笛电阻传感器；14、散热空间；15、模数转换器。
[0014]
【具体实施方式】 本发明包括DNA反应室4、光纤数据处理模块6、热控制处理模块9、散热空间14和主 处理器8,所述DNA反应室4为一个密闭空间，所述散热空间14位于所述DNA反应室4的下 部，并与DNA反应室4隔离，在所述DNA反应室4内设有DNA扩增模块，在所述DNA扩增模 块的上部设置有若干个反应孔1，通常为96个孔，反应孔1内装有DNA反应液，在某些反应 孔1内设有布拉格传感探头2,布拉格传感探头2的数量依据具体的检测方案确定，在设置 有布拉格传感探头2的反应孔1内可W装有DNA反应液，所述布拉格传感探头2与光纤芯 3相连接，光纤芯3连接一个解调模块5,所述解调模块5与所述光纤数据处理模块6相连 接，所述光纤数据处理模块6通过信号线连接一个比较器7,在所述DNA扩增模块的底部设 有传感单元和加热单元，在所述加热单元内设有半导体加热芯片12,在所述半导体加热芯 片12的下方设有一个阻热带，在所述传感单元内设有笛电阻传感器13,所述笛电阻传感器 13通过信号线与一个数模转换器15 (模数转换器)相连接，所述数模转换器15位于散热空 间14内，数模转换器15通过一个硬件接口单元10与所述热控制处理模块9相连接，所述 热控制处理模块9通过信号线与所述比较器7相连接，所述比较器7通过信号线与所述主 处理器8相连接。所述半导体加热芯片12通过控制线与一个热控制器11相连接，所述热 控制器11位于散热空间14内，热控制器11通过所述硬件接口单元10与所述热控制处理 模块9相连接。在散热空间14内设有散热装置。
[0015] 利用所述光纤布拉格光栅传感器检测温度时，根据禪合模理论，光纤布拉格光栅 的中也反射波长可w表示为
【权利要求】
1. 一种DNA扩增的热传递新型检测装置，其特征是：包括DNA反应室、光纤数据处理模 块、热控制处理模块、散热空间和主处理器，所述DNA反应室为一个密闭空间，所述散热空 间位于所述DNA反应室的下部，并与DNA反应室隔离，在所述DNA反应室内设有DNA扩增模 块，在所述DNA扩增模块的上部设置有反应孔，反应孔内设有布拉格传感探头，所述布拉格 传感探头与光纤芯相连接，光纤芯连接一个解调模块，所述解调模块与所述光纤数据处理 模块相连接，所述光纤数据处理模块通过信号线连接一个比较器，在所述DNA扩增模块的 底部设有传感单元和加热单元，在所述加热单元内设有半导体加热芯片，在所述半导体加 热芯片的下方设有一个阻热带，在所述传感单元内设有钼电阻传感器，所述钼电阻传感器 通过信号线与一个数模转换器相连接，所述数模转换器位于散热空间内，数模转换器通过 一个硬件接口单元与所述热控制处理模块相连接，所述热控制处理模块通过信号线与所述 比较器相连接，所述比较器通过信号线与所述主处理器相连接。
2. 根据权利要求1所述的DNA扩增的热传递新型检测装置，其特征是：所述半导体加 热芯片通过控制线与一个热控制器相连接，所述热控制器位于散热空间内，热控制器通过 所述硬件接口单元与所述热控制处理模块相连接。
3. 根据权利要求1或2所述的DNA扩增的热传递新型检测装置，其特征是：在散热空 间内设有散热装置。
【文档编号】C12M1/38GK104513796SQ201310462057
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】王金鹤 申请人:王金鹤