专利名称：包括两个加热块的pcr装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于核酸扩增的包括加热块的聚合酶链反应(PCR)装置。
背景技术：
聚合酶链反应(PCR)是反复加热和冷却包括核酸的样品溶液以链复制具有特定碱基序列的核酸区并由此来成指数扩增具有该特定碱基序列区的核酸的技术并常在如生命科学、基因工程和医学之类的领域中用于分析和诊断。最近，已开发出各种PCR装置以进行PCR。根据一个实例的PCR装置在一个反应室中安装了包括含核酸的样品溶液的容器并通过反复加热和冷却该容器来进行PCR。尽 管整体结构不复杂(因为该实例的PCR装置包括一个反应室)，但需要包括用于精确温度控制的复杂电路，并且由于一个反应室的反复加热和冷却，可能延长整个PCR的总时间。而且，根据另一实例的PCR装置安装了多个在PCR温度下的反应室并通过使包括核酸的样品溶液流经穿过反应室的一个通道来进行PCR。尽管由于另一实例的PCR装置使用多个反应室而不需要用于精确温度控制的复杂电路，但需要穿过具有高和低温度的反应室的长流道，因此，整个结构复杂，并需要单独的控制装置来控制流经穿过反应室的通道的包括核酸的样品溶液的流速。因此，需要具有简单整体结构、使总PCR反应时间最小化并获得可靠PCR收率的PCR装置。发明详述 技术问题
本发明提供在核酸扩增反应中表现出优异性能的聚合酶链反应(PCR)装置。技术解决方案
根据本发明的一个方面，提供聚合酶链反应(PCR)装置，其包括位于基底上的第一加热块；与第一加热块分开的、位于基底上的第二加热块；能借助驱动装置在第一和第二加热块上方左右和/或上下移动并装有PCR芯片的芯片座。可以在第一和第二加热块各自中布置加热丝。加热丝可基于第一和第二加热块的各表面的中心在上下和/或左右方向上对称布置以均匀保持第一或第二加热块内的整体温度。可以制造第一和第二加热块以保持PCR的变性温度。该变性温度可以为大约90°C至大约100°C。可以制造第一和第二加热块以保持PCR的退火和延伸(extension)(或扩增)温度。退火和延伸(或扩增)温度可以为大约55°C至大约75°C。第一和第二加热块可相互替代。第一和第二加热块可以以预定距离分开布置以致不发生它们之间的热交换。驱动装置可包括在左右方向上延伸的轨道；和布置成能在左右方向上经由轨道滑动运动和能在上下方向上滑动运动的连接件，其中芯片座位于该连接件末端。PCR芯片可从芯片座上拆卸。PCR芯片可以与第一加热块或第二加热块接触并容纳包括要扩增的核酸的样品溶液。PCR芯片可以是透光塑料。PCR芯片可包括第一板；位于第一板上并包括穿透式开放通道(through openingchannel)的第二板；和位于第二板上并包括相对于所形成的穿透式开放通道的一部分而形成的穿透式开放入口单元和相对于穿透式开放通道的另一部分而形成的穿透式开放出口单元的第三板。
第一和第三板可包括选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)、环烯烃共聚物(C0C)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及其组合的材料，和第二板可包括选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、C0C、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯醚(PPE)、聚苯乙烯(PS)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷(PFA)及其组合的热塑性或热固性树脂材料。第三板的穿透式开放入口单元的直径可选自大约I. 0毫米至大约3. 0毫米，穿透式开放出口单元的直径选自大约I. 0毫米至大约I. 5毫米，第三板的厚度选自大约0. I毫米至大约2毫米，第二板的厚度选自大约100微米至大约200微米，穿透式开放通道的宽度选自大约0. 5毫米至大约3毫米，且穿透式开放通道的长度选自大约20毫米至大约40毫米。可在第一和第二加热块之间进一步插入光源，且用于检测光源发出的光的光检测单元进一步位于芯片座上；或在第一和第二加热块之间进一步插入用于检测光源发出的光的光检测单元，且光源进一步位于芯片座上。该光检测单元可位于驱动装置上，且用于透射光源发出的光的透射单元位于驱动装置中。有利效果
由于提供了根据本发明的包括两个加热块的PCR装置，故可以有效进行核酸扩增反应。附图描述
图I显示根据本发明的一个实施方案的包括两个加热块的PCR装置。图2显示归因于根据本发明的一个实施方案的PCR装置的芯片座的运动的核酸扩增反应的各步骤。图3显示使用根据本发明的一个实施方案的PCR装置实时监测核酸扩增反应的步骤。图4显示安装在根据本发明的一个实施方案的PCR装置的芯片座中的PCR芯片。图5显示安装在根据本发明的一个实施方案的PCR装置的芯片座中的PCR芯片的横截面，其用双面胶、热塑性树脂或热固性树脂处理。最佳模式下面参照附图更详细描述本发明的示例性实施方案。
图1显示根据本发明的一个实施方案的包括两个加热块的PCR装置I。根据本发明的一个实施方案的PCR装置I包括位于基底400上的第一加热块100 ；与第一加热块100分开的、位于基底400上的第二加热块200 ;和能借助驱动装置500在第一和第二加热块100和200上方左右和/或上下移动并装有PCR芯片900的芯片座300。PCR装置I是用于PCR (聚合酶链反应)以扩增具有特定碱基序列的核酸的装置。例如，用于具有特定碱基序列的DNA (脱氧核糖核酸)的扩增的PCR装置实施三个步骤变性、退火和延伸，并可通过重复这三个步骤的例如20至40个周期来成指数扩增具有特定碱基序列的DNA :变性步骤涉及将包括双链DNA的样品溶液加热至预定温度，例如大约95°C，以将双链DNA分离成单链DNA ;退火步骤涉及向该样品溶液提供具有与要扩增的特定碱基序列互补的序列的寡核苷酸引物，将分离的单链DNA与该引物一起冷却至预定温度，例如55°C，由此将该引物结合到单链DNA的特定碱基序列上，由此形成部分DNA-引物复合物；且延伸(或扩增)步骤涉及在退火步骤后使样品溶液的温度保持在适当温度，例如72°C，由此通过基于部分DNA-引物复合物的引物的DNA聚合酶作用来形成双链DNA。在一些实施方案中，该PCR装置也可同时实施退火步骤和延伸(或扩增)步骤，就此而言，该PCR可通过实施由退火步骤和退火与延伸(或扩增)步骤构成的两步法完成一个周期。因此，根据本发明的一个实施方案的PCR装置I是指包括用于实施上述步骤的模块和本文中没有详细陈述的模块(前提条件是它们都被包括在用于实施PCR的现有技术中公开的明显范围内)的装置。根据本发明的一个实施方案的PCR装置I包括位于基底400上的第一加热块100和与第一加热块100分开的、位于基底400上的第二加热块200。基底400包括具有不会由于加热或保持第一加热块100和第二加热块200的温度而改变的物理和/或化学性质并且不会经此发生第一加热块100和第二加热块200之间的热交换的任何材料。例如，基底400可包括塑料之类的材料或可以由这样的材料形成。布置第一加热块100和第二加热块200以保持用于实施变性、退火和延伸(或扩增)步骤以扩增核酸的温度。因此，第一加热块100和第二加热块200可提供各步骤中所需的必要温度并可包括用于保持温度的各种模块或可驱动地连接至该模块。因此，在装有PCR芯片900的芯片座300接触第一和第二加热块100和200之一的表面时，因为可使与PCR芯片900接触的第一加热块100或第二加热块200的整个表面加热或保持在所需温度，所以可使PCR芯片900中的样品溶液均匀加热并保持在所需温度。不同于使用单加热块的传统PCR装置(其具有3V至7V /秒的单加热块温度变化速率)，根据本发明的一个实施方案的包括两个加热块的PCR装置I可显著降低PCR时间，因为第一和第二加热块100和200各自的温度变化速率为20°C至。C /秒。可以在第一和第二加热块100和200各自中布置加热丝(未显示)。加热丝可驱动地连接至各种热源以保持用于实施变性、退火和延伸(或扩增)步骤的温度或可驱动地连接至各种温度传感器以监测加热丝的温度。加热丝可基于第一和第二加热块100和200的各表面的中心在上下和/或左右方向上对称布置以均匀保持第一和第二加热块100和200内的整体温度。在上下和/或左右方向上对称的加热丝布置可变。也可以在第一或第二加热块100或200内布置薄膜加热器(未显示)。薄膜加热器可基于第一和第二加热块100和200的各表面的中心在上下和/或左右方向上以规则距离间隔布置以均匀保持第一和第二加热块100和200内的整体温度。薄膜加热器在上下和/或左右方向上的规则布置可变。
第一和第二加热块100和200可包括金属材料，例如，可包括铝材料或可由铝材料形成，以便均匀热分布和快速热传递到相同面积。可以制造第一加热块100以保持适合实施变性步骤或退火和延伸(或扩增)步骤的温度。例如，根据本发明的一个实施方案的PCR装置I的第一加热块100可保持50°C至IOO0C的温度，在第一加热块100处实施变性步骤时可保持90°C至100°C，优选95°C的温度，或在第一加热块处实施退火和延伸(或扩增)步骤时可保持55°C至大约75°C，优选72°C的温度。但是，温度不限于此，只要可实施变性步骤或退火和延伸(或扩增)步骤。可以制造第二加热块200以保持适合实施变性步骤或退火和延伸(或扩增)步骤的温度。例如，在第二加热块200处实施变性步骤时，根据本发明的一个实施方案的PCR装置I的第二加热块200可保持90°C至10(TC，优选95°C的温度，或在第二加热块200处实施退火和延伸(或扩增)步骤时可保持55°C至75°C，优选72°C的温度。但是，温度不限于此，只要可实施变性步骤或退火和延伸(或扩增)步骤。因此，根据本发明的一个实施方案，第一加热块100可保持PCR的变性温度。在变性温度低于90°C时，构成PCR的模板的核酸变性，以致PCR效率降低，因此PCR效率可能降低或可能不发生PCR。此外，在变性温度高于100°C时，PCR中所用的酶可能损失其活性，因此变性温度为90°C至100°C，优选95°C。此外，根据本发明的一个实施方案，第二加热块200可保持PCR的退火和延伸(或扩增)温度。在退火和延伸(或扩增)温度低于55°C时，可能降低PCR产物的特异性，在退火和延伸(或扩增)温度高于74°C时，由于可能未发生归因于引物的延伸，PCR效率可能降低，因此退火和延伸(或扩增)温度为55°C至 75°C，优选 72°C。第一和第二加热块100和200可以以预定距离分开布置以致不发生它们之间的热交换。相应地，由于不发生第一加热块100和第二加热块200之间的热交换，可以在明显受轻微温度变化影响的核酸扩增反应中实现变性步骤和退火和延伸(或扩增)步骤的精确温度控制。根据本发明的一个实施方案的PCR装置I包括能借助驱动装置500在第一和第二加热块100和200上方左右和/或上下移动并装有PCR芯片900的芯片座300。也可以制造PCR芯片900以接触第一加热块100或第二加热块200的表面和容纳包括要扩增的核酸的样品溶液。PCR芯片900可容纳包括核酸，如双链DNA，具有与要扩增的特定碱基序列互补的序列的寡核苷酸引物、DNA聚合酶、脱氧核糖核苷酸三磷酸酯(dNTP)或PCR反应缓冲液的样品溶液。PCR芯片900可包括用于引入样品溶液的入口单元(未显示)、用于提取完成核酸扩增反应的样品溶液的出口单元(未显示)和反应室(或通道)(未显示)一在此实施样品溶液的核酸扩增反应。在PCR芯片900与第一和第二加热块100和200接触时，第一和第二加热块100和200的热传递至PCR芯片900，由此可使PCR芯片900的反应室(或通道)中所含的样品溶液加热和保持温度。PCR芯片900还可具有整体平面形状，但不限于此。此夕卜，在通过PCR装置I实施核酸扩增反应时，PCR芯片900的外壁可具有允许PCR芯片900卡在芯片座300的内部空间中以使PCR芯片900不与芯片座300分离的形状和结构。下面参照图4和5描述PCR芯片900的详述。芯片座300是用于将PCR芯片900安装在PCR装置I中的模块。在通过PCR装置I实施核酸扩增反应时，芯片座300的内壁可具有用于PCR芯片900固定在PCR芯片900的外壁上以使PCR芯片900不与芯片座300分离的形状和结构。芯片座300可驱动地连接至驱动装置500。PCR芯片900也可从芯片座300上拆卸。驱动装置500包括能使装有PCR芯片900的芯片座300在第一和第二加热块100和200上方左右和/或上下移动的所有装置。随着驱动装置500左右移动，装有PCR芯片900的芯片座300可以在第一加热块100和第二加热块200之间来回移动，随着驱动装置500上下移动，装有PCR芯片900的芯片座300可以与第一和第二加热块100和200接触和分离。如图I中所示，根据本发明的一个实施方案的PCR装置I的驱动装置500包括在左右方向上延伸的轨道510和布置成能在左右方向上经由轨道510滑动运动和能在上下方向上滑动运动的连接件520，其中芯片座300位于连接件520末端。可通过可驱动地位于PCR装置I内或外的控制装置(未显示)控制驱动装置500的左右和/或上下运动，并且该控制装置可控制装有用于PCR的变性步骤和退火和延伸(或扩增)步骤的PCR芯片900的芯片座300与第一或第二加热块100或200之间的接触和分离。图2显示归因于根据本发明的一个实施方案的PCR装置的芯片座的运动的核酸扩 增反应的各步骤。归因于根据本发明的一个实施方案的PCR装置I的核酸扩增反应具有下列步骤首先，将包括核酸，如双链DNA，具有与要扩增的特定碱基序列互补的序列的寡核苷酸引物、DNA聚合酶、dNTP或PCR反应缓冲液的样品溶液引入PCR芯片900，PCR芯片900可安装在芯片座300中。接着或同时，可以将第一加热块100加热至用于变性步骤的温度，例如90°C至100°C，并保持在该温度，优选加热至95°C并保持在该温度。第二加热块200可加热至用于退火和延伸(或扩增)步骤的温度，例如55°C至75°C并保持在该温度，优选加热至72°C并保持在该温度。然后，可控制驱动装置500的连接件520以下移PCR芯片900，由此装有PCR芯片900的芯片座300与第一加热块100接触以实施PCR的第一变性步骤(步骤X)。随后，可控制驱动装置500的连接件520以上移PCR芯片900，由此装有PCR芯片900的芯片座300与第一加热块100分离以终止PCR的第一变性步骤，可控制驱动装置500的连接件520以实施将PCR芯片900移至第二加热块200上方的步骤(步骤y)。接着，可控制驱动装置500的连接件520以下移PCR芯片900，由此装有PCR芯片900的芯片座300与第二加热块100接触以实施PCR的第一退火和延伸(或扩增)步骤(步骤z)。最后，可控制驱动装置500的连接件520以上移PCR芯片900，由此装有PCR芯片900的芯片座300与第二加热块100分离以终止PCR的第一退火和延伸(或扩增)步骤，可控制驱动装置500的连接件520以将PCR芯片900移至第一加热块100上方并重复步骤X、y和z,由此实施核酸扩增反应(循环步骤)。图3显示使用根据本发明的一个实施方案的PCR装置实时监测核酸扩增反应的步骤。在根据本发明的一个实施方案的PCR I装置中，在第一和第二加热块100和200之间进一步插入光源700，且用于检测光源700发出的光的光检测单元800进一步位于芯片座300上；或在第一和第二加热块100和200之间进一步插入用于检测光源700发出的光的光检测单元800，且光源700进一步位于芯片座300上。光检测单元800也可位于驱动装置500上，且用于透射光源700发出的光的透射单元530可位于驱动装置500中。PCR芯片900也可以是透光材料，特别是透光塑料。下面参照图4和5描述PCR芯片900的详述。在归因于根据本发明的一个实施方案的PCR装置I的核酸扩增反应的过程中，可通过布置光源700和光检测单元800实时检测在PCR芯片900中扩增的核酸程度。为了检测在PCR芯片中扩增的核酸程度，可以向引入PCR芯片900中的样品溶液中进一步加入单独的荧光材料。布置光源700以分布在第一和第二加热块100和200之间的尽可能宽的独立空间上方，并布置成发射尽可能相同的光。光源700可与收集光源700发出的光的透镜(未显示)和过滤在特定波长范围的光的滤光片(未显示)连接和布置成可用它们驱动。·在归因于根据本发明的一个实施方案的PCR装置I的核酸扩增反应的过程中，实时检测在PCR芯片900中扩增的核酸程度的步骤如下。在完成PCR的第一变性步骤后控制驱动装置500的连接件520以将PCR芯片900从第一加热块100上方移向第二加热块200上方时，或在完成PCR的第一退火和延伸(或扩增)步骤后控制驱动装置500的连接件520以将PCR芯片900从第二加热块200上方移向第一加热块100上方时，控制驱动装置500的连接件520以使装有PCR芯片900的芯片座300停在第一和第二加热块100和200之间的独立空间中。然后，光源700发出光，发出的光透过PCR芯片900 (其是透光的)，特别是PCR芯片900的反应室(或通道)，在这种情况下，通过检测单元800检测在反应室(或通道)内通过核酸扩增生成的光信号。在这种情况下，透过PCR芯片900 (其是透光的)的光可通过透过驱动装置500，特别是位于轨道510中的透射单元530到达检测单元800。因此，就根据本发明的一个实施方案的PCR装置I而言，可通过在PCR的各循环步骤进行的同时实时监测反应室(或通道)中的归因于核酸(荧光材料附着到其上)扩增的反应结果而实时测量和分析初始反应样品中所含的靶核酸量。图4显示安装在根据本发明的一个实施方案的PCR装置I的芯片座300中的PCR芯片900。PCR芯片900可容纳包括核酸，如双链DNA，具有与要扩增的特定碱基序列互补的序列的寡核苷酸引物、DNA聚合酶、dNTP或PCR反应缓冲液的样品溶液。PCR芯片900可包括用于引入样品溶液的入口单元931、用于提取完成核酸扩增反应的样品溶液的出口单元932和一个或多个反应室(或通道)921——在其中容纳包括要扩增的核酸的样品溶液。在PCR芯片900与第一加热块100或第二加热块200接触时，第一加热块100或第二加热块200的热传递至PCR芯片900，由此可使PCR芯片900的反应室(或通道)中所含的样品溶液加热或冷却和保持恒定温度。PCR芯片900还可具有整体平面形状，但不限于此。此外，安装在芯片座300中的PCR芯片900可以与第一或第二加热块100或200接触布置。因此，根据本发明的一个实施方案，PCR芯片900位于第一或第二加热块100或200的一个表面上的事实可表明安装在芯片座300中的PCR芯片900与第一或第二加热块100或200接触布置。PCR芯片900也可以由透光材料，优选透光塑料形成。在使用塑料制造PCR芯片900时，可以仅通过控制塑料的厚度提高传热效率，并且由于制造工艺简单，故可以降低制造成本。此外，由于PCR芯片900总体上可包括透光性质，故可以在PCR芯片900位于第一或第二加热块100或200的一个表面上的同时直接照射光，由此可实时测量和分析核酸扩增和扩增程度。
第一板910位于第二板920上。由于第一板910与第二板920的下表面(lowersurface)接触布置，穿透式开放通道921可形成一类PCR室。第一板910也可由各种材料，优选选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)、环烯烃共聚物(C0C)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及其组合的材料形成。此外，用亲水材料922处理第一板910的上表面(top surface),以使PCR可平稳实施。由于亲水材料922的处理，可以在第一板910上形成包括亲水材料922的单层。该亲水材料可以是各种材料，优选为选自羧基(-C00H)、胺基(-順2)、羟基(-0H)和砜基(-SH)的材料，并且可以使用本领域中已知的方法进行亲水材料922的处理。第二板920位于第一板910上。第二板920包括穿透式开放通道921。穿透式开放通道921可连接至与穿透式开放入口单元931和穿透式开放出口单元932对应的部分并形成一类PCR室。由此，在穿透式开放通道921中引入要扩增的样品溶液后，实施PCR。也可以使用两个或更多个穿透式开放通道921，取决于根据本发明的一个实施方案的PCR装置I的用途和范围。参照图4，显示6个穿透式开放通道921。此外，第二板920可由各种材料形成，该材料优选为选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(C0C)、 聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯醚(PPE)、聚苯乙烯(PS)、聚甲醛(P0M)、聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷(PFA)及其组合的热塑性树脂或热固性树脂材料。第二板的厚度920也可变，并可选自100微米至200微米。此外，穿透式开放通道921的宽度和长度可变，穿透式开放通道921的宽度优选可选自0. 5毫米至3毫米，且穿透式开放通道921的长度可选自20毫米至40毫米。此外，第二板920的内壁可以被如硅烷基材料或牛血清白蛋白(BSA)之类的材料涂布，并且可以使用本领域中已知的方法进行涂布。第三板930位于第二板920上。第三板930包括相对于在第二板920中形成的穿透式开放通道921的一部分所形成的穿透式开放入口单元931和相对于穿透式开放通道921的另一部分所形成的穿透式开放出口单元932。穿透式开放入口单元931是引入包括要扩增的核酸的样品溶液的区域。穿透式开放出口单元932是在完成PCR后提取样品溶液的区域。由此，第三板930覆盖在本文中将描述的在第二板920中形成的穿透式开放通道921，且穿透式开放入口单元931和穿透式开放出口单元932充当穿透式开放通道921的入口单元和出口单元。第三板930也可以由各种材料，优选选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)、环烯烃共聚物(C0C)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及其组合的材料形成。尽管穿透式开放入口单元931的尺寸可变，穿透式开放入口单元931的直径优选可选自1.0毫米至3.0毫米。此外，尽管穿透式开放出口单元932的尺寸可变，穿透式开放出口单元932的直径优选可选自I. 0毫米至I. 5毫米。此外，穿透式开放入口单元931和穿透式开放出口单元932包括单独的覆盖装置(未显示)，因此在穿透式开放通道921中进行样品溶液的PCR的同时可防止样品溶液泄漏。覆盖装置可以以各种形状、尺寸或材料形成。第三板的厚度也可变，优选可选自0.1毫米至2.0毫米。此外，可以使用两个或更多个穿透式开放入口单元931和穿透式开放出口单元932。图5显示安装在根据本发明的一个实施方案的PCR装置的芯片座300中的PCR芯片900的横截面，其用双面胶、热塑性树脂或热固性树脂处理。PCR芯片900可以容易地通过下述方法制造，所述方法包括通过机械工艺形成穿透式开放入口单元931和穿透式开放出口单元932以提供第三板930 ;在尺寸与第三板930的下表面对应的板中通过机械工艺从与第三板930的穿透式开放入口单元931对应的区域到与第三板930的穿透式开放出口单元932对应的区域形成穿透式开放通道921，以提供第二板920 ;在尺寸与第二板920的下表面对应的板的上表面上通过表面处理工艺形成用亲水材料922处理的表面以提供第一板910 ;和通过粘合工艺将第三板930的下表面粘合到第二板920的上表面，和通过粘合工艺将第二板920的下表面粘合到第一板910的上表面。可以使用选自注射成型、热压花、浇铸和激光消融的制造方法形成第三板930的穿透式开放入口单元931和穿透式开放出口单元932以及第二板920的穿透式开放通道921。也可以通过选自氧气-氩气等离子体处理、电晕放电处理和表面活性剂涂布的方法或 本领域中已知的方法处理第一板910的表面上的亲水材料922。此外，第三板930的下表面和第二板920的上表面,第二板920的下表面和第一板910的上表面可使用热粘合、超声焊接或溶剂粘合法或通过本领域中已知的方法来粘合。可以在第三板930和第二板920之间以及在第二板920和第三板910之间处理双面胶、热塑性树脂或热固性树脂500。
实施例使用常用的另一公司的PCR装置和图3中所示的根据本发明的一个实施方案的PCR装置来比较和分析使用各装置进行核酸扩增反应的结果。该另一公司的PCR装置是由一个加热块构成的可获自ROCHE Co.的LightCycler 1.5。为了核酸扩增反应结果的可靠性，各制备阳性对照组的样品溶液和阴性对照组的样品溶液。对阳性对照组而言，制备大约60微升样品溶液，其包括30微升2X SYBR绿色缓冲液、4. 4微升(50 ng/20微升)双链模板cDNA、互补结合到特定碱基序列上的引物对，特别是6微升(I pmole)正向引物、6微升(I pmole)反向引物和13. 6微升蒸懼水,对阴性对照组而言，制备大约60微升样品溶液，其包括30微升2X SYBR绿色缓冲液和30微升蒸馏水。关于与另一公司的PCR装置不同的根据本发明的一个实施方案的PCR装置的标准和尺寸，大约30微升样品溶液引入安装在另一公司的PCR装置中的PCR芯片，并将大约5微升样品溶液引入安装在根据本发明的一个实施方案的PCR装置中的PCR芯片。在上述实验条件下，使用根据本发明的一个实施方案的PCR装置首先进行20个PCR周期。将第一加热块的温度加热并保持在95°C，允许在90°C至100°C范围内变化，将第二加热块的温度加热并保持在72V，允许在55°C至75°C范围内变化。将阳性对照组和阴性对照组的样品溶液引入PCR芯片，并将该PCR芯片安装在PCR装置的芯片座中。然后运行PCR装置。变性步骤进行大约10秒，随后退火和延伸(或扩增)步骤进行大约10秒，并且在各步骤的每个周期后测量归因于核酸扩增的荧光检测值。结果，荧光检测值显示在从PCR装置运行起点开始5分钟后的增长保持曲线(increase maintained curve)。
也在实验条件下，进行使用另一公司的PCR装置的20个PCR周期。结果，需要30分钟或更久才能达到根据本发明的一个实施方案的PCR装置实现的荧光检测值。
权利要求
1.聚合酶链反应(PCR)装置，其包含 位于基底上的第一加热块； 与第一加热块分开的、位于所述基底上的第二加热块； 能借助驱动装置在第一和第二加热块上方左右和/或上下移动并装有PCR芯片的芯片座。
2.权利要求I的PCR装置，其中在各第一和第二加热块中布置加热丝。
3.权利要求2的PCR装置，其中所述加热丝基于第一和第二加热块的各表面的中心在上下和/或左右方向上对称布置，以均匀保持第一或第二加热块内的整体温度。
4.权利要求I的PCR装置，其中制造第一和第二加热块以保持PCR的变性温度。
5.权利要求4的PCR装置，其中所述变性温度为大约90°C至大约100°C。
6.权利要求I的PCR装置，其中制造所述第一和第二加热块以保持PCR的退火和延伸(或扩增)温度。
7.权利要求6的PCR装置，其中所述退火和延伸(或扩增)温度为大约55°C至大约75。。。
8.权利要求I的PCR装置，其中所述第一和第二加热块以预定距离分开布置以致不发生它们之间的热交换。
9.权利要求I的PCR装置，其中所述驱动装置包含 在左右方向上延伸的轨道；和 布置成能在左右方向上经由轨道滑动运动和能在上下方向上滑动运动的连接件， 其中所述芯片座位于所述连接件的末端。
10.权利要求I的PCR装置，其中所述PCR芯片可从所述芯片座上拆卸。
11.权利要求10的PCR装置，制造所述PCR芯片以接触所述第一加热块或所述第二加热块的表面并容纳包含要扩增的核酸的样品溶液。
12.权利要求10的PCR装置，所述PCR芯片是透光塑料。
13.权利要求I的PCR装置，所述PCR芯片包含 第一板； 第二板，其位于第一板上并包含穿透式开放通道；和 第三板，其位于第二板上并包含相对于所形成的穿透式开放通道的一部分而形成的穿透式开放入口单元和相对于穿透式开放通道的另一部分而形成的穿透式开放出口单元。
14.权利要求I的PCR装置，所述第一板和第三板包含选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及其组合的材料，和第二板包含选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯醚(PPE)、聚苯乙烯(PS)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷(PFA)及其组合的热塑性树脂或热固性树脂材料。
15.权利要求13的PCR装置，所述第三板的所述穿透式开放入口单元的直径选自大约I.0毫米至大约3. 0毫米，所述穿透式开放出口单元的直径选自大约I. 0毫米至大约I. 5毫米，所述第三板的厚度选自大约0. I毫米至大约2毫米，所述第二板的厚度选自大约100微米至大约200微米，所述穿透式开放通道的宽度选自大约0. 5毫米至大约3毫米，且所述穿透式开放通道的长度选自大约20毫米至大约40毫米。
16.权利要求11的PCR装置，在所述第一和第二加热块之间进一步插入光源，且用于所述检测从光源发出的光的光检测单元进一步位于所述芯片座上；或在所述第一和第二加热块之间进一步插入用于检测从所述光源发出的光的所述光检测单元，且所述光源进一步位于所述芯片座上。
17.权利要求12的PCR装置，所述光检测单元位于驱动装置上，且用于透射从光源发出的光的透射单元位于所述驱动装置中。
全文摘要
根据本发明，公开了用于核酸扩增反应的包括两个加热块的PCR装置。使用本发明的PCR装置，可以有效进行核酸扩增反应。
文档编号C12Q1/68GK102985527SQ201180030821
公开日2013年3月20日 申请日期2011年4月22日 优先权日2010年4月23日
发明者金成佑, 金德中, 金善真, 柳皓善, 李东勋 申请人:纳米生物系统株式会社