一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，該分析檢測系統(tǒng)包括公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、微流控芯片、多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、多路PID溫度控制系統(tǒng)、光學(xué)檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)；公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)按圓周分度間隔設(shè)置兩個(gè)以上的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸，每一微流控芯片固定設(shè)置在公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸上；多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)用于對公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行控制，多路PID溫度控制系統(tǒng)用于對每一微流控芯片所處的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制；光學(xué)檢測系統(tǒng)用于對微流控芯片內(nèi)放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度實(shí)時(shí)檢測，并將檢測結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)。本發(fā)明可以滿足每天幾十到二百份樣本的高通量核酸擴(kuò)增檢測應(yīng)用需要。
【專利說明】
一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)増分析檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種核酸檢測系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]核酸擴(kuò)增分析是二十世紀(jì)廣泛使用的先進(jìn)生物醫(yī)學(xué)分析方法，可以在2個(gè)小時(shí)左右的時(shí)間內(nèi)將特定序列核酸片段復(fù)制到16?19拷貝數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)高靈敏度的分子鑒定。現(xiàn)有的核酸擴(kuò)增分析主要有變溫?cái)U(kuò)增與等溫?cái)U(kuò)增兩大類型。變溫?cái)U(kuò)增方法(Polymerasechain react1n，PCR)是最早的核酸擴(kuò)增技術(shù)，通過正反兩條特異引物完全匹配啟動(dòng)核酸擴(kuò)增反應(yīng)，以擴(kuò)增周期為單位進(jìn)行循環(huán)，每一個(gè)擴(kuò)增周期大約90秒鐘，包括變性階段、退火階段和延伸階段，其中，變性階段是在94°C高溫下變性15秒鐘，退火階段是在60°C低溫下退火30秒鐘，延伸階段是在72°C下通過酶的作用以引物為核酸合成起點(diǎn)沿模板方向延伸45秒鐘。擴(kuò)增過程就是由幾十個(gè)或更多這樣的擴(kuò)增周期不斷循環(huán)來完成。在變溫?cái)U(kuò)增方法中，一個(gè)擴(kuò)增周期只有在延伸階段才進(jìn)行核酸合成擴(kuò)增，變性階段和退火階段只是在為核酸合成擴(kuò)增做準(zhǔn)備，因此，從時(shí)間上計(jì)算，變溫?cái)U(kuò)增方法用于核酸擴(kuò)增的有效時(shí)間僅占全部時(shí)間的50%。
[0003]為了提高核酸擴(kuò)增效率并改善溫控條件，學(xué)者們又先后研究了多種等溫核酸擴(kuò)增技術(shù)，例如Walker GT等人在1992年報(bào)道的鏈置換擴(kuò)增(Strand displacementampl if i cat 1n，SDA)方法、Liu D 等人在 1996 年報(bào)道的滾環(huán)擴(kuò)增(Ro 11 ing circleampl if i cat 1n，RCA)方法和Tsugunori Notomi等人在2000年報(bào)道的環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增(Loop-mediated isothermal amplificat1n，LAMP)方法等。與變溫?cái)U(kuò)增方法不同，等溫?cái)U(kuò)增方法全程保持在一個(gè)固定的溫度下，無需高溫變性和低溫退火過程，不存在溫度變化引起的時(shí)間損耗，因此其擴(kuò)增速度非常快，可以在較短的時(shí)間內(nèi)將靶核酸擴(kuò)增到19?11t3個(gè)拷貝。而且從時(shí)間上計(jì)算，等溫?cái)U(kuò)增方法全部時(shí)間均在進(jìn)行核酸擴(kuò)增，時(shí)間利用率達(dá)到100%，所以等溫?cái)U(kuò)增方法具有更高的核酸擴(kuò)增效率。實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀是常用的核酸擴(kuò)增實(shí)時(shí)檢測儀器，主要使用Tube管，需要25yL左右反應(yīng)體系，檢測靈敏度通常在1000個(gè)核酸分子拷貝數(shù)以上，儀器價(jià)格也比較昂貴，一臺(tái)儀器需要20?30萬元。國內(nèi)有多家單位圍繞基于試管實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測開展了檢測方法的研究工作，例如西安天隆科技有限公司和中山大學(xué)達(dá)安基因股份有限公司都對此技術(shù)遞交專利申請，他們的發(fā)明點(diǎn)在于采用不同的光纖耦合方法對試管中PCR擴(kuò)增反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量檢測，達(dá)到簡化光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低整個(gè)儀器造價(jià)成本的目的。但是由于涉及到光纖耦合與信號傳輸，熒光信號接收端的數(shù)值孔徑不可能很高，熒光信號在光纖中傳輸時(shí)隨著距離的增加其損耗明顯增大，因此儀器的檢測靈敏度受到較大的限制。
[0004]為了提高檢測靈敏度和減少樣品與試劑的消耗，現(xiàn)有技術(shù)中存在一種微納升體系流體芯片檢測系統(tǒng)，采用12個(gè)鏡片組成雙焦面成像光學(xué)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了微流控芯片核酸等溫?cái)U(kuò)增分析，檢測樣品消耗達(dá)到1yL以下。但是，上述系統(tǒng)一次只能檢測一張微納升體系流體芯片，按照一天工作8小時(shí)計(jì)算，一臺(tái)儀器一天只能檢測8張以內(nèi)數(shù)量的微納升體系流體芯片，即使是在早晚加班各I小時(shí)的情況下，最多一天也只能檢測10份樣本，不能滿足中等以上規(guī)模醫(yī)院每天幾十份甚至上百份樣品量的核酸分析應(yīng)用需要。因此，非常有必要開發(fā)一種高通量、低樣品-試劑消耗的核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，滿足常規(guī)中大型醫(yī)院每天幾十到一百份左右樣品量的核酸分析實(shí)際應(yīng)用需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)Χ喾莺哿繕颖具M(jìn)行高通量、快速、高效的核酸分析鑒定的高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，該分析檢測系統(tǒng)包括一公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、兩個(gè)以上的微流控芯片、一多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、一多路PID溫度控制系統(tǒng)、一個(gè)以上光學(xué)檢測系統(tǒng)和一數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng);所述公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)按圓周分度間隔設(shè)置兩個(gè)以上的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸，每一所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸上均固定設(shè)置一所述微流控芯片;所述多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)用于對所述公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行控制，所述多路PID溫度控制系統(tǒng)用于對每一所述微流控芯片所處的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié);所述光學(xué)檢測系統(tǒng)用于對所述微流控芯片內(nèi)放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度實(shí)時(shí)檢測，并將檢測結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)。
[0007]優(yōu)選地，所述公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括一底座、一公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤、一對公轉(zhuǎn)傳動(dòng)從動(dòng)齒輪、若干自轉(zhuǎn)傳動(dòng)小齒輪、一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)大齒輪、一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪輪對、一導(dǎo)電滑環(huán)、一個(gè)以上的加熱膜以及與所述加熱膜數(shù)量相對應(yīng)的溫度傳感器;所述底座頂部通過一支撐軸固定連接所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤，所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤上覆蓋一保溫罩形成恒溫密閉腔體，所述支撐軸上設(shè)置所述公轉(zhuǎn)傳動(dòng)從動(dòng)齒輪、自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪輪對和導(dǎo)電滑環(huán)，所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪輪對包括通過一聯(lián)軸器固定連接的第一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪和第二自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪；所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤頂部按圓周分度間隔設(shè)置兩個(gè)以上的所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸，每一所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸上固定設(shè)置所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)小齒輪，所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤底部固定連接所述公轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪從動(dòng)輪，所述公轉(zhuǎn)傳動(dòng)從動(dòng)齒輪嚙合所述公轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪，所述公轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪分別固定連接所述公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與光電定位開關(guān)，所有所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)小齒輪與所述第一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪嚙合，所述第二自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪嚙合所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪，所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪固定連接所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與光電定位開關(guān)，所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤內(nèi)對應(yīng)設(shè)置有所述加熱膜和溫度傳感器，所述加熱膜與溫度傳感器分別通過所述導(dǎo)電滑環(huán)連接所述多路PID溫度控制系統(tǒng);所述保溫罩頂部設(shè)置一用于供所述光學(xué)檢測系統(tǒng)進(jìn)行熒光檢測的通孔，所有所述微流控芯片通過所述公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)依次運(yùn)動(dòng)到所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的檢測位置，由所述光學(xué)檢測系統(tǒng)對所述微流控芯片內(nèi)放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度順序?qū)崟r(shí)檢測。
[0008]優(yōu)選地，所述公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括一底座、一公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤、一個(gè)以上的加熱膜以及與所述加熱膜數(shù)量相對應(yīng)的溫度傳感器;所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤上覆蓋一保溫罩形成恒溫密閉腔體，所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤頂部按圓周分度間隔設(shè)置兩個(gè)以上的所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸，每一所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸均固定連接一自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與光電定位開關(guān)，所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤內(nèi)對應(yīng)設(shè)置有所述加熱膜和溫度傳感器，所述加熱膜與溫度傳感器連接所述多路PID溫度控制系統(tǒng);所述保溫罩頂部設(shè)置有與所述微流控芯片數(shù)量相同的用于供所述光學(xué)檢測系統(tǒng)進(jìn)行熒光檢測的通孔，每一所述通孔上方均對應(yīng)設(shè)置一所述光學(xué)檢測系統(tǒng)，每一所述光學(xué)檢測系統(tǒng)對相應(yīng)位置處的所述微流控芯片內(nèi)放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度實(shí)時(shí)檢測。
[0009]—種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，該分析檢測系統(tǒng)包括一抽屜式支架、一多路PID溫度控制系統(tǒng)、一多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和一數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)，所述抽屜式支架的每一層設(shè)置有一個(gè)以上的抽屜，每一所述抽屜內(nèi)固定設(shè)置一核酸擴(kuò)增檢測子模塊，所述核酸擴(kuò)增檢測子模塊包括一保溫圓盤、一保溫罩、一微流控芯片、一自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸、一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、一光電開關(guān)、一光學(xué)檢測系統(tǒng)、一個(gè)以上的加熱膜和與所述加熱膜數(shù)量相對應(yīng)的溫度傳感器，所述保溫罩頂部設(shè)置一用于供所述光學(xué)檢測系統(tǒng)進(jìn)行熒光檢測的通孔;所述保溫圓盤上覆蓋所述保溫罩形成恒溫密閉腔體，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定設(shè)置在所述抽屜上，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸固定連接所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸，所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸從所述保溫圓盤的中心穿過，所述微流控芯片固定設(shè)置在所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸端，所述保溫圓盤和保溫罩內(nèi)分別設(shè)置有所述加熱膜和溫度傳感器，所述加熱膜與溫度傳感器分別連接所述多路PID溫度控制系統(tǒng)，所述光電開關(guān)用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)初始位置，所述光學(xué)檢測系統(tǒng)固定設(shè)置在所述抽屜頂部且與所述通孔位置相對應(yīng)，用于對所述微流控芯片反應(yīng)通道中放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度檢測并將結(jié)果發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)。
[0010]優(yōu)選地，每一所述光學(xué)檢測系統(tǒng)均包括有一激發(fā)光源、一分光器件、一雙焦面成像透鏡組和一光電探測器，其中，雙焦面成像透鏡組包括一物鏡和一成像鏡頭;所述激發(fā)光源發(fā)出的光經(jīng)一激發(fā)濾色片和一聚光鏡發(fā)射到所述分光器件，經(jīng)所述分光器件透射后再經(jīng)所述物鏡聚焦照射所述微流控芯片，激發(fā)所述微流控芯片反應(yīng)通道中痕量樣品產(chǎn)生的熒光并經(jīng)所述物鏡收集發(fā)射到所述分光器件，經(jīng)所述分光器件反射后依次經(jīng)一發(fā)射濾色片、一成像透鏡和一針孔光闌發(fā)射到所述光電探測器，所述光電探測器將接收到的信號發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)。
[0011]優(yōu)選地，所述微流控芯片包含一個(gè)以上反應(yīng)通道和一條以上的一端設(shè)置進(jìn)樣孔另一端設(shè)置有緩沖池的出氣孔的微流控通道，所述微流控芯片通過所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸固定在所述恒溫密閉腔體內(nèi)并通過亞毫米空氣層立體加熱。
[0012]優(yōu)選地，多個(gè)所述光學(xué)檢測系統(tǒng)分別通過一光纖束引導(dǎo)共用一個(gè)光電探測器，將每一所述光纖束的一端緊貼放置在所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的針孔光闌的后面，每一所述光纖束的另一端固定設(shè)置在一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器，通過所述一維平移運(yùn)動(dòng)控制掃描器將多個(gè)所述光纖束的另一端順序通過所述光電探測器的檢測窗口。
[0013]優(yōu)選地，多個(gè)所述光學(xué)檢測系統(tǒng)采用全光纖單元陣列結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述光纖單元采用I路進(jìn)口 2路出口的光纖束排布結(jié)構(gòu)，所述光纖單元的I路進(jìn)口端靠近所述微流控芯片，所述光纖單元的2路出口端中一路通過所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的激發(fā)濾色片連接所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的激發(fā)光源，另一路順序排列成面陣經(jīng)過所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的發(fā)射濾色片成像到一 CCD面陣探測器的光敏傳感器。
[0014]優(yōu)選地，多個(gè)所述光學(xué)檢測系統(tǒng)采用全光纖單元陣列結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述光纖單元采用I路進(jìn)口 2路出口的光纖束排布結(jié)構(gòu)，所述光纖單元的I路進(jìn)口端靠近所述微流控芯片，所述光纖單元的2路出口端中一路通過所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的激發(fā)濾色片連接所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的激發(fā)光源，所述光纖單元的2路出口端中的另一路順序排列固定在I個(gè)一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器上，通過所述一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器將多個(gè)光纖單元的另一路順序通過所述發(fā)射濾色片發(fā)射到一光電探測器。
[0015]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明采用公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，微流控芯片安裝在自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸上，通過公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控制，運(yùn)動(dòng)到光學(xué)檢測系統(tǒng)的檢測位置，由同一個(gè)光學(xué)檢測系統(tǒng)對多張微流控芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)順序檢測，并以公轉(zhuǎn)周期為單位輸出信號在數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)上進(jìn)行顯示，因此實(shí)現(xiàn)了對多張微流控芯片的高通量檢測。2、本發(fā)明采用微流控芯片可以實(shí)現(xiàn)單指標(biāo)核酸檢測的反應(yīng)體系<1.5yL，檢測限達(dá)到10個(gè)核酸分子拷貝以內(nèi)，并且采用亞毫米薄層空氣浴流動(dòng)加熱方式對微流控芯片進(jìn)行加熱，加熱速度快且溫度場均勻，保證微流控芯片上反應(yīng)通道之間的溫度具有良好的一致性。3、本發(fā)明采用抽屜式分層布局，每個(gè)抽屜內(nèi)設(shè)置一核酸擴(kuò)增檢測子模塊，可以根據(jù)微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測的通量要求，進(jìn)行2個(gè)以上的核酸擴(kuò)增檢測子模塊的自由集成組合，提高適應(yīng)不同通量要求的靈活性。4、本發(fā)明可以采用光纖束引導(dǎo)多個(gè)光學(xué)檢測系統(tǒng)，通過一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器將多個(gè)光纖束的另一端順序通過光電探測器的檢測窗口，實(shí)現(xiàn)共用I個(gè)光電探測器對多個(gè)微流控芯片核酸擴(kuò)增檢測熒光信號的光電轉(zhuǎn)換檢測。5、本發(fā)明采用光纖束陣列將其一端分成多條獨(dú)立的光纖束分別接收多個(gè)雙焦面成像透鏡組采集的微流控芯片核酸擴(kuò)增檢測熒光信號，將光纖束陣列的另一端成像到CCD面陣探測器的光敏傳感器上，實(shí)現(xiàn)對多個(gè)光學(xué)檢測系統(tǒng)采集的微流控芯片核酸擴(kuò)增檢測熒光信號的光電轉(zhuǎn)換并行檢測。6、本發(fā)明采用全光纖單元陣列結(jié)構(gòu)，每個(gè)光纖單元采用I路進(jìn)口 2路出口的光纖束排布結(jié)構(gòu)，光纖單元的I路進(jìn)口端靠近微流控芯片，光纖單元的2路出口端中一路連接激發(fā)光源，另一路順序排列固定在I個(gè)一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器上，通過一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器將多個(gè)光纖單元的另一路順序通過濾色片和光電探測器檢測窗口，因此實(shí)現(xiàn)共用I個(gè)光電探測器和I個(gè)濾色片對多個(gè)微流控芯片核酸擴(kuò)增檢測熒光信號的光電轉(zhuǎn)換檢測。7、本發(fā)明采用全光纖單元陣列結(jié)構(gòu)，每個(gè)光纖單元采用I路進(jìn)口 2路出口的光纖束排布結(jié)構(gòu)，光纖單元的I路進(jìn)口端靠近微流控芯片，光纖單元的2路出口端中一路連接激發(fā)光源，另一路順序排列成光纖束陣列經(jīng)過濾色片成像到CCD面陣探測器的光敏傳感器上，實(shí)現(xiàn)對多個(gè)微流控芯片核酸擴(kuò)增檢測熒光信號的光電轉(zhuǎn)換并行檢測。綜上所述，本發(fā)明可以滿足每天幾十到二百份樣本的高通量核酸擴(kuò)增檢測應(yīng)用需要。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是圖2的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明的獨(dú)立電機(jī)控制自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明的微流控芯片及光學(xué)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖，(b)為光學(xué)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖6是本發(fā)明的抽屜式分層布局檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是本發(fā)明的多個(gè)光纖單元一維運(yùn)動(dòng)控制掃描結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8是本發(fā)明的光纖束陣列排布結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9是本發(fā)明的全光纖單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖10是本發(fā)明的全光纖單元陣列C⑶探測結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖11是本發(fā)明的全光纖單元陣列一維掃描結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅僅是用于描述的目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0028]實(shí)施例1:
[0029]如圖1?3所示，本發(fā)明提供的高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，包括一公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)GZP、兩個(gè)以上的微流控芯片MC、一多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)MMDS、一多路PID(比例積分微分)溫度控制系統(tǒng)MPIDS、一光學(xué)檢測系統(tǒng)ODS和一數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)DSCXS。公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)GZP上按圓周分度間隔設(shè)置兩個(gè)以上的微流控芯片MC，每一個(gè)微流控芯片MC固定設(shè)置在公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)GZP的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸上；多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)MMDS用于對公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)GZP的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行控制，多路PID溫度控制系統(tǒng)MPIDS用于對每一微流控芯片MC所處的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制;光學(xué)檢測系統(tǒng)ODS用于對微流控芯片MC內(nèi)放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度實(shí)時(shí)檢測，并將檢測結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)DSCXS。
[0030]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)GZP包括一底座、一公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤GRMD、一保溫罩、一公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)D J、一光電定位開關(guān)OEKG、一對公轉(zhuǎn)傳動(dòng)從動(dòng)齒輪CRMCL、一自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與光電定位開關(guān)ZJ、若干自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸ZRMA、若干自轉(zhuǎn)傳動(dòng)小齒輪CL5、一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪CL2、一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪輪對、一導(dǎo)電滑環(huán)DEHH、兩個(gè)以上的加熱膜Heater和兩個(gè)以上溫度傳感器。
[0031]底座頂部中心通過一支撐軸固定連接公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤GRMD，公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤GRMD上覆蓋保溫罩形成恒溫密閉腔體，保溫罩的大小、結(jié)構(gòu)與公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤GRMD相同，保溫罩頂部設(shè)置有用于對微流控芯片MC進(jìn)行激發(fā)以及用于探測微流控芯片熒光的通孔。支撐軸上設(shè)置公轉(zhuǎn)傳動(dòng)從動(dòng)齒輪GRMCL、自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪輪對和導(dǎo)電滑環(huán)DEHH，自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪輪對包括通過一聯(lián)軸器固定連接的第一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪CL4和第二自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪CL3。公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤GRMD頂部按圓周分度間隔設(shè)置兩個(gè)以上的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸ZRMA，每一自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸ZRMA上固定設(shè)置自轉(zhuǎn)傳動(dòng)小齒輪CL5，公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤GRMD底部固定連接公轉(zhuǎn)傳動(dòng)從動(dòng)輪GRMCL，公轉(zhuǎn)傳動(dòng)從動(dòng)齒輪GRMCL嚙合公轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪CLl，公轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪CLl分別固定連接公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)DJ與光電定位開關(guān)OEKG，用于控制公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。所有自轉(zhuǎn)傳動(dòng)小齒輪CL5與第一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪CL4嚙合，第二自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪CL3連接自轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪CL2，自轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪CL2固定連接自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與光電定位開關(guān)DJ，用于控制各自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸ZRMA的轉(zhuǎn)動(dòng)。公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤GRMD內(nèi)還設(shè)置有加熱膜Heater和溫度傳感器，加熱膜Heater是一個(gè)環(huán)形充滿大圓盤的整體結(jié)構(gòu)，溫度傳感器靠近加熱膜，此時(shí)只需共用一個(gè)溫度傳感器進(jìn)行溫度測量反饋即可;也可以做成與自轉(zhuǎn)傳動(dòng)定位軸ZRMA對應(yīng)的一個(gè)個(gè)獨(dú)立的與微流控芯片MC直徑相近的圓形加熱膜小片，此時(shí)需要每一個(gè)加熱膜小片對應(yīng)一個(gè)溫度傳感器進(jìn)行溫度測量反饋，加熱膜Heater與溫度傳感器分別通過導(dǎo)電滑環(huán)DEHH連接多路PID溫度控制系統(tǒng)MPIDS。
[0032]如圖4所示，本發(fā)明的每一自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸ZRMA均固定連接一自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與光電定位開關(guān)，通過獨(dú)立電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這樣可以獨(dú)立自由控制每個(gè)微流控芯片MC的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，能夠有效提高自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸的運(yùn)動(dòng)控制靈活性，此結(jié)構(gòu)的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)GZP與上述結(jié)構(gòu)基本相同，公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的保護(hù)罩上設(shè)置有與微流控芯片數(shù)量相同的通孔，不同的是去除了所有的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)取消公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與導(dǎo)電滑環(huán)，每一微流控芯片MC均對應(yīng)設(shè)置一光學(xué)檢測系統(tǒng)0DS，每一光學(xué)檢測系統(tǒng)ODS對相應(yīng)位置處的微流控芯片MC內(nèi)放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度實(shí)時(shí)檢測，可以通過多個(gè)光學(xué)檢測系統(tǒng)對多個(gè)微流控芯片進(jìn)行一一對應(yīng)檢測，有效提高微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測的實(shí)時(shí)性。
[0033]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖5(a)所示，每一微流控芯片MC均包括一個(gè)以上反應(yīng)通道T以及一條以上的一端設(shè)置進(jìn)樣孔IH另一端設(shè)置有緩沖池BC的出氣孔的微流控通道MT，反應(yīng)通道T采用一條帶緩沖池的微管道連接到微流控通道MT上，反應(yīng)通道T的直徑為0.5?2.5_，深度為0.1?0.3mm，使用時(shí)，微流控芯片MC固定設(shè)置在公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸ZRMA上，通過亞毫米空氣層立體加熱。
[0034]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖5(b)所示，光學(xué)檢測系統(tǒng)包括有一激發(fā)光源LED、一激發(fā)濾色片F(xiàn)l、一聚光鏡L3、一分束鏡或二向色鏡D、一雙焦面成像透鏡組(物鏡LI和成像鏡頭L2)、一發(fā)射濾色片F(xiàn)2、一針孔光闌PH和一光電探測器PMT。激發(fā)光源LED發(fā)出的光經(jīng)激發(fā)濾色片F(xiàn)l和聚光鏡L3發(fā)射到分束鏡或二向色鏡D上，經(jīng)分束鏡或二向色鏡D透射后再經(jīng)物鏡LI聚焦照射微流控芯片MC，激發(fā)微流控芯片MC反應(yīng)通道中痕量樣品產(chǎn)生的熒光經(jīng)物鏡LI收集發(fā)射到分束鏡或二向色鏡D上，經(jīng)分束鏡或二向色鏡D反射后依次經(jīng)發(fā)射濾色片F(xiàn)2、成像透鏡L2和針孔光闌PH發(fā)射到光電探測器PMT，光電探測器PMT將接收到的信號發(fā)送到數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)DSCXS，本發(fā)明借助公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，可以通過一個(gè)光學(xué)檢測系統(tǒng)對所有的微流控芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)順序檢測，并以公轉(zhuǎn)周期為單位輸出信號，通過數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)進(jìn)行分析處理及顯示，實(shí)現(xiàn)對多個(gè)微流控芯片的高通量檢測。
[0035]實(shí)施例2:
[0036]如圖6所示，本發(fā)明還提供一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，包括一抽屜式支架CHZM、一多路PID溫度控制系統(tǒng)MPIDS、一多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)MMDS和一數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)MSCXS，抽屜式支架CHZM的每一層Layer設(shè)置有一個(gè)以上的抽屜，每一抽屜SM內(nèi)固定設(shè)置一核酸擴(kuò)增檢測子模塊Chip，核酸擴(kuò)增檢測子模塊Chip包括一保溫圓盤、一保溫罩、一微流控芯片、一自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸、一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、一光電開關(guān)、一光學(xué)檢測系統(tǒng)、一個(gè)以上的加熱膜和一個(gè)以上的溫度傳感器，保溫罩頂部中心設(shè)置一通孔。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的底座固定設(shè)置在抽屜上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸固定連接自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸，自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸從保溫圓盤的中心孔穿過，微流控芯片固定設(shè)置在自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸端，保溫圓盤上覆蓋保溫罩形成恒溫密閉腔體，保溫圓盤和保溫罩內(nèi)分別設(shè)置有加熱膜和溫度傳感器，加熱膜與溫度傳感器分別連接多路PID溫度控制系統(tǒng)。光電開關(guān)設(shè)置在自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸旁邊，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)初始位置，抽屜頂部還固定設(shè)置光學(xué)檢測系統(tǒng)，光學(xué)檢測系統(tǒng)用于對微流控芯片反應(yīng)通道中放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度檢測并將結(jié)果發(fā)送到數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)。本實(shí)施例的光學(xué)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的光學(xué)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，在此不再贅述，多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)用于控制各個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸運(yùn)動(dòng)，多路PID溫度控制系統(tǒng)用于對微流控芯片所處的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。
[0037]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖7所示，本發(fā)明還可以通過光纖束引導(dǎo)多個(gè)光學(xué)檢測系統(tǒng)共用I個(gè)光電探測器，將光纖束的一端(如Inl至Ιπ20)緊貼放置在針孔光闌PH的后面，用于接收雙焦面成像透鏡組采集的微流控芯片MC核酸擴(kuò)增檢測熒光信號，光纖束的另一端(如Outl至0ut20)固定在I個(gè)一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器，通過一維平移或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制掃描器將多個(gè)光纖束的另一端(如Outl至0ut20)順序通過光電探測器的檢測窗口，實(shí)現(xiàn)共用I個(gè)光電探測器對多個(gè)微流控芯片核酸擴(kuò)增檢測熒光信號的光電轉(zhuǎn)換檢測。
[0038]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖8所示，本發(fā)明的多個(gè)光學(xué)檢測系統(tǒng)還可以共用I個(gè)CCD面陣探測器，即采用光纖束陣列，將光纖束陣列的一端分成多條獨(dú)立的光纖束(如Inl到In20)分別接收多個(gè)雙焦面成像透鏡組采集的微流控芯片核酸擴(kuò)增檢測熒光信號，而將光纖束的另一端(如Outl到0ut20)排列成方形或圓形陣列直接耦合或通過一透鏡成像到CCD面陣探測器的光敏傳感器上，實(shí)現(xiàn)對多個(gè)光學(xué)檢測系統(tǒng)采集的微流控芯片核酸擴(kuò)增檢測熒光信號的光電轉(zhuǎn)換并行檢測。
[0039]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖9所示，本發(fā)明的多個(gè)光學(xué)檢測系統(tǒng)采用全光纖單元陣列結(jié)構(gòu)，每個(gè)光纖單元采用I路進(jìn)口 2路出口的光纖束排布結(jié)構(gòu)，光纖單元的I路進(jìn)口端(In)靠近微流控芯片MC，光纖單元的2路出口端中一路(如Outl-1到0Utl-20)通過激發(fā)濾色片(如Fl-1到F1-20)連接激發(fā)光源(如LEDl到LED20)，另一路(如0ut2-l到0ut2-20)順序排列成面陣(如0ut2-l到0ut2-20)經(jīng)過發(fā)射濾色片后直接耦合或通過一透鏡成像到CCD面陣探測器的光敏傳感器上，如圖10所示，實(shí)現(xiàn)對多張微流控芯片的核酸擴(kuò)增檢測熒光信號的光電轉(zhuǎn)換并行檢測。
[0040]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖11所示，本發(fā)明的光學(xué)檢測系統(tǒng)還可以采用全光纖單元陣列結(jié)構(gòu)，每個(gè)光纖單元采用I路進(jìn)口 2路出口的光纖束排布結(jié)構(gòu)，光纖單元的I路進(jìn)口端(如Inl到Ιπ20)靠近微流控芯片，光纖單元的2路出口端中一路通過激發(fā)濾色片(如Fl-1到F1-20)連接激發(fā)光源(如LEDI到LED20)，光纖單元的2路出口端中的另一路(如Out2-1到0ut2-20)順序排列固定在I個(gè)一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器上，通過一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器將多個(gè)光纖單元的另一路順序通過發(fā)射濾色片的光電探測器檢測窗口，實(shí)現(xiàn)共用I個(gè)光電探測器對多個(gè)微流控芯片核酸擴(kuò)增檢測熒光信號的光電轉(zhuǎn)換檢測。
[0041]下面以實(shí)施例1詳細(xì)說明采用本發(fā)明提供的高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)對微流控芯片內(nèi)的痕量樣本進(jìn)行檢測，包括以下步驟:
[0042]1、根據(jù)待檢測的若干核酸指標(biāo)，將相應(yīng)的核酸檢測用分子探針分別固定在微流控芯片MC的反應(yīng)通道底部。
[0043]2、將待分析的核酸樣品溶入核酸檢測用試劑中，采用移液器將已溶入了核酸樣品的核酸檢測用試劑從微流控芯片MC的各進(jìn)樣孔注入相應(yīng)的微流控通道，具體實(shí)施過程中，微流控芯片MC的進(jìn)樣孔與移液器槍頭緊密配合，在進(jìn)樣過程中通過預(yù)置一段空氣柱在移液器頂端，來保證微流控芯片MC加樣結(jié)束拔出移液器槍頭后，其進(jìn)樣孔沒有液體泄露，有利于進(jìn)樣孔的密封。
[0044]3、微流控芯片MC安裝在公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)GZP的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸上ZRMA，通過公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)GZP的控制，運(yùn)動(dòng)到光學(xué)檢測系統(tǒng)ODS的檢測位置，由光學(xué)檢測系統(tǒng)ODS對多個(gè)微流控芯片MC進(jìn)行高通量實(shí)時(shí)檢測，由數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)DSCXS進(jìn)行存儲(chǔ)顯示。數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)DSCXS通過多路PID溫度控制系統(tǒng)控制加熱膜Heater，對微流控芯片MC進(jìn)行亞毫米薄層空氣浴流動(dòng)加熱，微流控芯片MC同時(shí)在自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸ZRMA上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)空氣流動(dòng)，使得微流控芯片MC上反應(yīng)通道之間的溫度均勻；根據(jù)實(shí)際應(yīng)用通過多路PID溫度控制系統(tǒng)MPIDS控制微流控芯片MC保持在30°C?95°C溫度范圍內(nèi)的某一溫度，使得微流控芯片MC內(nèi)各反應(yīng)通道的引物被釋放出，并與核酸樣品和核酸檢測用試劑混合，在控溫或等溫?cái)U(kuò)增條件下進(jìn)行核酸擴(kuò)增反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高通量的痕量核酸樣品分子診斷。
[0045]4、采用激發(fā)光源LED照射微流控芯片MC，使微流控芯片MC中的核酸樣品在激發(fā)光源LED的激發(fā)下產(chǎn)生熒光;通過雙焦面成像透鏡組使熒光收集效率達(dá)到光學(xué)衍射極限；熒光被會(huì)聚在光電探測器PMT上轉(zhuǎn)換為模擬信號，光電探測器PMT將產(chǎn)生的模擬信號發(fā)送到數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)DSCXS生成實(shí)時(shí)熒光檢測信號，并實(shí)時(shí)顯示熒光檢測信號曲線。
[0046]上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，該分析檢測系統(tǒng)包括一公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、兩個(gè)以上的微流控芯片、一多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、一多路PID溫度控制系統(tǒng)、一個(gè)以上光學(xué)檢測系統(tǒng)和一數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)； 所述公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)按圓周分度間隔設(shè)置兩個(gè)以上的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸，每一所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸上均固定設(shè)置一所述微流控芯片;所述多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)用于對所述公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行控制，所述多路PID溫度控制系統(tǒng)用于對每一所述微流控芯片所處的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié);所述光學(xué)檢測系統(tǒng)用于對所述微流控芯片內(nèi)放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度實(shí)時(shí)檢測，并將檢測結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)。2.如權(quán)利要求1所述的一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括一底座、一公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤、一對公轉(zhuǎn)傳動(dòng)從動(dòng)齒輪、若干自轉(zhuǎn)傳動(dòng)小齒輪、一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)大齒輪、一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪輪對、一導(dǎo)電滑環(huán)、一個(gè)以上的加熱膜以及與所述加熱膜數(shù)量相對應(yīng)的溫度傳感器； 所述底座頂部通過一支撐軸固定連接所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤，所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤上覆蓋一保溫罩形成恒溫密閉腔體，所述支撐軸上設(shè)置所述公轉(zhuǎn)傳動(dòng)從動(dòng)齒輪、自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪輪對和導(dǎo)電滑環(huán)，所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪輪對包括通過一聯(lián)軸器固定連接的第一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪和第二自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪;所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤頂部按圓周分度間隔設(shè)置兩個(gè)以上的所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸，每一所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸上固定設(shè)置所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)小齒輪，所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤底部固定連接所述公轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪從動(dòng)輪，所述公轉(zhuǎn)傳動(dòng)從動(dòng)齒輪嚙合所述公轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪，所述公轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪分別固定連接所述公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與光電定位開關(guān)，所有所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)小齒輪與所述第一自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪嚙合，所述第二自轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪嚙合所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪，所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)主動(dòng)齒輪固定連接所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與光電定位開關(guān)，所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤內(nèi)對應(yīng)設(shè)置有所述加熱膜和溫度傳感器，所述加熱膜與溫度傳感器分別通過所述導(dǎo)電滑環(huán)連接所述多路PID溫度控制系統(tǒng);所述保溫罩頂部設(shè)置一用于供所述光學(xué)檢測系統(tǒng)進(jìn)行熒光檢測的通孔，所有所述微流控芯片通過所述公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)依次運(yùn)動(dòng)到所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的檢測位置，由所述光學(xué)檢測系統(tǒng)對所述微流控芯片內(nèi)放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度順序?qū)崟r(shí)檢測。3.如權(quán)利要求1所述的一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括一底座、一公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤、一個(gè)以上的加熱膜以及與所述加熱膜數(shù)量相對應(yīng)的溫度傳感器； 所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤上覆蓋一保溫罩形成恒溫密閉腔體，所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤頂部按圓周分度間隔設(shè)置兩個(gè)以上的所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸，每一所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸均固定連接一自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與光電定位開關(guān)，所述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大圓盤內(nèi)對應(yīng)設(shè)置有所述加熱膜和溫度傳感器，所述加熱膜與溫度傳感器連接所述多路PID溫度控制系統(tǒng)； 所述保溫罩頂部設(shè)置有與所述微流控芯片數(shù)量相同的用于供所述光學(xué)檢測系統(tǒng)進(jìn)行熒光檢測的通孔，每一所述通孔上方均對應(yīng)設(shè)置一所述光學(xué)檢測系統(tǒng)，每一所述光學(xué)檢測系統(tǒng)對相應(yīng)位置處的所述微流控芯片內(nèi)放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度實(shí)時(shí)檢測。4.一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，該分析檢測系統(tǒng)包括一抽屜式支架、一多路PID溫度控制系統(tǒng)、一多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和一數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)，所述抽屜式支架的每一層設(shè)置有一個(gè)以上的抽屜，每一所述抽屜內(nèi)固定設(shè)置一核酸擴(kuò)增檢測子模塊，所述核酸擴(kuò)增檢測子模塊包括一保溫圓盤、一保溫罩、一微流控芯片、一自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸、一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、一光電開關(guān)、一光學(xué)檢測系統(tǒng)、一個(gè)以上的加熱膜和與所述加熱膜數(shù)量相對應(yīng)的溫度傳感器，所述保溫罩頂部設(shè)置一用于供所述光學(xué)檢測系統(tǒng)進(jìn)行熒光檢測的通孔； 所述保溫圓盤上覆蓋所述保溫罩形成恒溫密閉腔體，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定設(shè)置在所述抽屜上，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸固定連接所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸，所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸從所述保溫圓盤的中心穿過，所述微流控芯片固定設(shè)置在所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸端，所述保溫圓盤和保溫罩內(nèi)分別設(shè)置有所述加熱膜和溫度傳感器，所述加熱膜與溫度傳感器分別連接所述多路PID溫度控制系統(tǒng)，所述光電開關(guān)用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)初始位置，所述光學(xué)檢測系統(tǒng)固定設(shè)置在所述抽屜頂部且與所述通孔位置相對應(yīng)，用于對所述微流控芯片反應(yīng)通道中放置的痕量樣本進(jìn)行高靈敏度檢測并將結(jié)果發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)。5.如權(quán)利要求1或4所述的一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，每一所述光學(xué)檢測系統(tǒng)均包括有一激發(fā)光源、一分光器件、一雙焦面成像透鏡組和一光電探測器，其中，雙焦面成像透鏡組包括一物鏡和一成像鏡頭； 所述激發(fā)光源發(fā)出的光經(jīng)一激發(fā)濾色片和一聚光鏡發(fā)射到所述分光器件，經(jīng)所述分光器件透射后再經(jīng)所述物鏡聚焦照射所述微流控芯片，激發(fā)所述微流控芯片反應(yīng)通道中痕量樣品產(chǎn)生的熒光并經(jīng)所述物鏡收集發(fā)射到所述分光器件，經(jīng)所述分光器件反射后依次經(jīng)一發(fā)射濾色片、一成像透鏡和一針孔光闌發(fā)射到所述光電探測器，所述光電探測器將接收到的信號發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)。6.如權(quán)利要求1或4所述的一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述微流控芯片包含一個(gè)以上反應(yīng)通道和一條以上的一端設(shè)置進(jìn)樣孔另一端設(shè)置有緩沖池的出氣孔的微流控通道，所述微流控芯片通過所述自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)定位軸固定在所述恒溫密閉腔體內(nèi)并通過亞毫米空氣層立體加熱。7.如權(quán)利要求3或4所述的一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)所述光學(xué)檢測系統(tǒng)分別通過一光纖束引導(dǎo)共用一個(gè)光電探測器，將每一所述光纖束的一端緊貼放置在所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的針孔光闌的后面，每一所述光纖束的另一端固定設(shè)置在一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器，通過所述一維平移運(yùn)動(dòng)控制掃描器將多個(gè)所述光纖束的另一端順序通過所述光電探測器的檢測窗口。8.如權(quán)利要求3或4所述的一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)所述光學(xué)檢測系統(tǒng)采用全光纖單元陣列結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述光纖單元采用I路進(jìn)口 2路出口的光纖束排布結(jié)構(gòu)，所述光纖單元的I路進(jìn)口端靠近所述微流控芯片，所述光纖單元的2路出口端中一路通過所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的激發(fā)濾色片連接所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的激發(fā)光源，另一路順序排列成面陣經(jīng)過所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的發(fā)射濾色片成像到一 CCD面陣探測器的光敏傳感器。9.如權(quán)利要求3或4所述的一種高通量微流控芯片核酸擴(kuò)增分析檢測系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)所述光學(xué)檢測系統(tǒng)采用全光纖單元陣列結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述光纖單元采用I路進(jìn)口 2路出口的光纖束排布結(jié)構(gòu)，所述光纖單元的I路進(jìn)口端靠近所述微流控芯片，所述光纖單元的2路出口端中一路通過所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的激發(fā)濾色片連接所述光學(xué)檢測系統(tǒng)的激發(fā)光源，所述光纖單元的2路出口端中的另一路順序排列固定在I個(gè)一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器上，通過所述一維運(yùn)動(dòng)控制掃描器將多個(gè)光纖單元的另一路順序通過所述發(fā)射濾色片發(fā)射到一光電探測器。
【文檔編號】C12M1/38GK106085842SQ201610429432
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】黃國亮, 林雪, 薛寧, 馬麗, 羅賢波, 祖國, 黃世光, 范云倩, 劉曉笙
【申請人】清華大學(xué), 博奧生物集團(tuán)有限公司