專利名稱：手持微pcr裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有用后可丟棄的低溫共燒陶瓷(LTCC)微PCR芯片的便攜式實(shí) 時PCR系統(tǒng)。本發(fā)明還描述了一種用于控制和監(jiān)視微PCR和PCR涉及設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
在過去的5年里，基于芯片上實(shí)驗室技術(shù)的臨床診斷系統(tǒng)的研究和發(fā)展急速增 長。這些系統(tǒng)在臨床診斷方面具有很好的前景。這些系統(tǒng)僅消耗非常小容量的樣品材料和 試劑。各個小芯片可以是便宜且用后可丟棄的。從采樣到結(jié)果的時間會非常短。最先進(jìn)的 芯片設(shè)計可以在單個集成微流體電路中執(zhí)行所有的分析功能-采樣、樣品預(yù)處理；分離、稀 釋和混合步驟；化學(xué)反應(yīng)；以及檢測。芯片上實(shí)驗室系統(tǒng)允許設(shè)計者制作小型、便攜、健壯、 低成本且容易使用的提供高性能和多樣性的診斷儀器。微流體，即流經(jīng)微通道的流體，使得 不大規(guī)模作用的分析裝置和化驗形式的設(shè)計成為可能。芯片上實(shí)驗室技術(shù)試圖在微制造結(jié)構(gòu)內(nèi)模仿對樣品執(zhí)行的實(shí)驗室過程。最成功的 裝置是那些對流體樣品進(jìn)行操作的裝置。已經(jīng)在這些裝置上證實(shí)了大量的化學(xué)處理、提純 和反應(yīng)過程。已經(jīng)證實(shí)了化學(xué)處理的一定程度的單片集成來制作執(zhí)行完整化學(xué)測量過程的 裝置。這些裝置基于接受的實(shí)驗室分析過程且因而能夠適應(yīng)比常規(guī)化學(xué)感測更復(fù)雜的樣品 陣列。由于快速和高效分析技術(shù)的發(fā)展，在分子和細(xì)胞生物學(xué)中獲得了最新的進(jìn)步。由 于微型化和倍增，像基因芯片或生物芯片這樣的技術(shù)能夠在單個實(shí)驗布置中實(shí)現(xiàn)全部基因 組的特征化。PCR(聚合酶鏈反應(yīng))是用于核酸分子的體內(nèi)擴(kuò)增的分子生物方法。PCR技術(shù) 正快速代替用于識別法醫(yī)、環(huán)境、臨床和工業(yè)樣品中的生物種和病原體的其他耗時和較不 敏感的技術(shù)。在生物技術(shù)中，對于大量分子和臨床診斷，PCR已經(jīng)成為生命科學(xué)實(shí)驗中最重 要的分析步驟。像實(shí)時PCR這樣的PCR技術(shù)中的重大發(fā)展已經(jīng)導(dǎo)致和常規(guī)方法相比更快速 的反應(yīng)過程。在過去的幾年里，微制造技術(shù)已經(jīng)擴(kuò)展到諸如PCR分析之類的反應(yīng)和分析系 統(tǒng)的微型化，旨在進(jìn)一步減小分析時間和試劑消耗。在當(dāng)前可用的大多數(shù)PCR中，因為樣品、容器和循環(huán)器熱容量以及2至6小時的延 長擴(kuò)增時間，瞬時溫度變化是不可能的。在樣品溫度從一個溫度過渡到另一溫度的時間段 中，會發(fā)生消耗重要試劑且產(chǎn)生多余干擾化合物的不希望的額外反應(yīng)。LTCC用在封裝半導(dǎo)體裝置中。這種系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電學(xué)和結(jié)構(gòu)功能的集成。通過 LTCC制造工藝中的逐層制造序列可以方便地實(shí)現(xiàn)形成有集成電學(xué)元件的三維結(jié)構(gòu)的制造。 另外，該工藝與硅工藝相比更為廉價。在例如LTCC(低溫共燒陶瓷)之類的陶瓷基板上制 造芯片能夠方便且便宜地實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電學(xué)元件的集成。PDA之類的便攜式計算平臺的使用給予系統(tǒng)足夠的計算能力來控制電子電路且提 供豐富但簡單的用戶界面來顯示數(shù)據(jù)。它還使得整個系統(tǒng)模塊化且因此允許用戶使用最小 成本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的簡單升級。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的原則性目的是發(fā)展一種手持微PCR裝置。本發(fā)明的另一目的是發(fā)展一種用于監(jiān)視和控制手持微PCR裝置的方法。 因此，本發(fā)明提供一種手持微PCR裝置，包含包含加熱器、用于裝載樣品的反應(yīng) 室的LTCC微PCR芯片、基于從溫度傳感器接收的輸入調(diào)節(jié)加熱器的加熱器控制、檢測來自 樣品的熒光信號的光學(xué)檢測系統(tǒng)以及與其他(一個或多個)裝置交互的至少一個通信接 口 ；并且本發(fā)明還提供一種監(jiān)控和控制手持微PCR裝置的方法，該方法包含以下步驟通過 通信接口在該手持微PCR裝置和其他裝置之間建立通信，基于從其他裝置接收的熱配置值 初始化熱循環(huán)過程以控制LTCC微PCR芯片，以及發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)檢測的光學(xué)信號到其他裝 置。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明圖1示出根據(jù)本發(fā)明的LTCC微PCR裝置的一個實(shí)施例的示意圖。圖2示出LTCC微PCR芯片的一個實(shí)施例的正投影圖。圖3示出LTCC微PCR芯片的一個實(shí)施例的橫截面圖。圖4示出LTCC微PCR芯片的一個實(shí)施例的逐層設(shè)計。圖5示出制造的芯片反應(yīng)室設(shè)計的模型。圖6示出使用分叉光纖的分叉光學(xué)檢測系統(tǒng)。圖7示出控制加熱器和溫度傳感器的電路的框圖。圖8示出使用由手持單元控制的集成加熱器/熱敏電阻器的芯片上的λ -636DNA 片段的熔解。圖9示出芯片上X-311DNA片段的PCR擴(kuò)增。(a)來自芯片的實(shí)時熒光信號；(b) 確認(rèn)擴(kuò)增產(chǎn)物的凝膠的圖像。圖10示出用于16S核醣體單位的沙門氏菌的經(jīng)處理的血液和血漿PCR的擴(kuò)增的 凝膠的圖像。圖11示出用于16S核醣體單位的沙門氏菌的直接血液PCR的擴(kuò)增的凝膠的圖像。圖12示出用于16S核醣體單位的沙門氏菌的直接血漿PCR的擴(kuò)增的凝膠的圖像。圖13示出使用微芯片的沙門氏菌的基因的PCR擴(kuò)增。(a)來自芯片的實(shí)時熒光信 號；(b)確認(rèn)擴(kuò)增產(chǎn)物的凝膠的圖像。圖14示出使用LTCC芯片擴(kuò)增乙型肝炎病毒DNA花費(fèi)的時間。圖15示出與手持單元通信的個人數(shù)字助理(PDA)應(yīng)用的概覽。圖16示出通過使用用于熔解λ-311DNA的熒光信號的微分的LTCC芯片獲得的熔 解曲線。圖17示出運(yùn)行在PDA中的熱循環(huán)程序的流程圖。圖18示出使用微芯片擴(kuò)增的HBV DNA的實(shí)時熒光信號。圖19示出使用分束器的分束器光學(xué)檢測系統(tǒng)。圖20示出混合光學(xué)檢測系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種手持微PCR裝置，包含
a) LTCC微PCR芯片，包括加熱器、裝載樣品的反應(yīng)室，b)加熱器控制，基于從溫度傳感器接收的輸入調(diào)節(jié)加熱器，c)光學(xué)檢測系統(tǒng)，檢測來自樣品的熒光信號，以及d)至少一個通信接口，與一個或多個其他裝置交互。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，至少一個導(dǎo)體層設(shè)置在加熱器和反應(yīng)室之間。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，反應(yīng)室由導(dǎo)體環(huán)圍繞。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，導(dǎo)體環(huán)使用柱連接到導(dǎo)體層。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，導(dǎo)體由從包括金、銀、鉬和鈀或其合金的組中選出的材 料制成。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，溫度傳感器放置在芯片外部以測量芯片溫度。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，溫度傳感器嵌入在該芯片的至少一個層中。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，溫度傳感器是熱敏電阻器。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，溫度傳感器連接作為橋式電路的一個臂。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，橋式電路輸出在饋入到加熱器控制以調(diào)節(jié)加熱器之前 被擴(kuò)增。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，芯片包括透明密封帽以覆蓋反應(yīng)室。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，芯片是用后可丟棄的。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，光學(xué)檢測系統(tǒng)從包括分束器光學(xué)檢測系統(tǒng)、混合光學(xué) 檢測系統(tǒng)和分叉光學(xué)檢測系統(tǒng)的組中選出。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括光源和用于檢測來自樣品的熒光的光檢 測器。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，鎖定放大器放大檢測的信號。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，該分叉光學(xué)系統(tǒng)使用分叉光纖，其中光源布置在光纖 的一個分叉端(605a)且光檢測器布置在光纖的另一分叉端(605a)。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，分叉光纖的公共端(605b)指向樣品。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，混合光學(xué)檢測系統(tǒng)使用光纖將光引入到樣品上。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，混合光學(xué)檢測系統(tǒng)使用透鏡聚焦來自樣品的發(fā)射光 束ο在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，通信接口從包括串口、USB、藍(lán)牙或其組合的組中選出。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，其他裝置收集芯片的溫度和來自手持裝置的放大信號。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，其他裝置從包括智能手機(jī)、PDA和可編程裝置的組中選
出ο本發(fā)明還涉及一種監(jiān)控和控制手持微PCR裝置的方法，所述方法包含以下步驟a)通過通信接口在手持微PCR裝置和其他裝置之間建立通信，b)基于從其他裝置接收的熱配置值初始化熱循環(huán)過程以控制LTCC微PCR芯片，以 及
c)發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)檢測的光學(xué)信號到其他裝置。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，由用戶通過用戶接口向其他裝置饋入熱配置值。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，通過用戶接口創(chuàng)建、修改或刪除熱配置。 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，其他裝置提供用戶的認(rèn)證。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，其他裝置存儲多個熱配置。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，熱配置提供設(shè)定點(diǎn)值和循環(huán)次數(shù)。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，將芯片維持在一溫度且維持由設(shè)定點(diǎn)值決定的時間。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，通過停止熱循環(huán)過程將微PCR芯片溫度帶入室溫。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，當(dāng)熱循環(huán)暫停時，維持微PCR芯片溫度恒定。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，使用移動藍(lán)牙串口配置堆棧(mobiIeBluetooth serial port profile stack)與其砠—置通胃。 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，在其他裝置的顯示單元上繪制熱和光學(xué)數(shù)據(jù)。其他裝置(101)是能夠通過任意標(biāo)準(zhǔn)通信接口(107)(例如基于有線(RS232串 口、USB)或無線(實(shí)施串口模式的藍(lán)牙)等)與手持裝置交互的裝置。LTCC微PCR芯片是由LTCC層制成的PCR芯片。該芯片可以方便地附接到手持單 元或從其拆卸。熱配置具有設(shè)定點(diǎn)值以及完成熱循環(huán)處理的循環(huán)次數(shù)的溫度和時間。聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)是發(fā)現(xiàn)的一種用于從模板合成DNA的特異性片段的多個副本 的技術(shù)。原始PCR工藝基于來自水生棲熱菌(Taq)的熱穩(wěn)定的DNA聚合酶，該DNA聚合酶 可以在包含4個DNA堿基和兩個與目標(biāo)序列相鄰的引物DNA片段的混合物中合成給定DNA 鏈的互補(bǔ)鏈。加熱該混合物以分離包含目標(biāo)序列的雙螺旋DNA鏈，隨后冷卻該混合物以允 許引物在分離鏈上發(fā)現(xiàn)和結(jié)合它們的互補(bǔ)序列，且Taq聚合酶將引物延伸為新互補(bǔ)鏈。因 為每個新的雙鏈分離為用于進(jìn)一步合成的兩個模板，所以重復(fù)的加熱和冷卻循環(huán)指數(shù)地倍 增目標(biāo)DNA。用于聚合酶鏈反應(yīng)的典型溫度范圍如下1.在 93°C 變性 15 至 30 秒2.在 55°C 退火 15 至 30 秒3.在72 °C延伸引物30至60秒。作為示例，在第一步驟，溶液被加熱到90_95°C，使得雙鏈模板熔解(“變性”)以 形成兩個單鏈。在下一步驟中，溶液被冷卻到50-55°C，使得尤其短的合成DNA片段(“引 物”)結(jié)合到模板的合適的互補(bǔ)部分(“退火”)。最后，當(dāng)特異性酶(“DNA聚合酶”)通過 結(jié)合來自溶液的互補(bǔ)堿基延伸引物時，溶液被加熱到72°C。因而從單個雙鏈合成了兩個相 同的雙鏈。引物延伸步驟必須以約60秒/千堿基(sec/kbase)的速率增加以產(chǎn)生比幾百個 堿基更長的產(chǎn)物。上面是典型的儀器時間；實(shí)際上，變性和退火步驟幾乎瞬時發(fā)生，但是當(dāng) 金屬塊或水用于熱平衡且樣品被包含在塑料微量離心管中時，商業(yè)儀器中的溫度速率通常 小于rc/秒。通過熱絕緣的顯微機(jī)械加工小質(zhì)量PCR室；可以大規(guī)模產(chǎn)生更快、更能量有效且 更加特異性的PCR儀器。而且，從一個溫度到另一溫度的快速轉(zhuǎn)變確保樣品在不希望的中間溫度花費(fèi)很少的時間，使得擴(kuò)增的DNA具有最佳保真度和純度。
低溫共燒陶瓷(LTCC)是在用于汽車、防御、宇航和通信產(chǎn)業(yè)的電子組件封裝中使 用的厚膜技術(shù)的現(xiàn)代版本。它是化學(xué)惰性、生物兼容、熱穩(wěn)定(> 600°C)的氧化鋁基玻璃 狀陶瓷材料，具有低導(dǎo)熱性(<3W/mK)、良好的機(jī)械強(qiáng)度且提供良好的厄米矩陣性。它通 常用在封裝芯片級電子器件中，其中這些電子器件用于結(jié)構(gòu)功能和電學(xué)功能兩者。本發(fā)明 的發(fā)明人意識到LTCC用于微PCR芯片應(yīng)用的適用性，且據(jù)發(fā)明人盡力了解，LTCC至今尚未 用于此類目的。LTCC技術(shù)中的基板優(yōu)選地是具有聚合結(jié)合物的玻璃狀陶瓷材料的非燒結(jié) (生)層。結(jié)構(gòu)特征通過切割/沖壓/鉆孔這些層且層疊多個層來形成。分層處理使得能 夠形成對于MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))而言十分關(guān)鍵的三維特征。小于50微米的特征可容易地 在LTCC上制造。電學(xué)電路可通過在每一層上絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電和電阻漿料制造。多個層通過 沖壓通孔且使用導(dǎo)電漿料填充這些而互連。這些層被堆疊、壓縮和燒結(jié)。在文獻(xiàn)1中已經(jīng) 報告了高達(dá)80層的堆疊處理。燒結(jié)材料是致密的且具有好的機(jī)械強(qiáng)度。圖1示出了指示各個組件及其功能的微PCR裝置的實(shí)施例的示意圖。該裝置包含 用后可丟棄的LTCC微PCR芯片(103)，其具有反應(yīng)室來保持樣品，該反應(yīng)室具有用于熱循環(huán) 的嵌入式加熱器和嵌入式溫度傳感器。溫度傳感器是熱敏電阻器。溫度傳感器還可以放置 在芯片外部而不是嵌入在芯片內(nèi)部。溫度傳感器可以是能夠測量溫度的任意傳感器。LTCC 微PCR芯片(103)連接到手持電子單元(109)，該手持電子單元(109)包括具有加熱器控制 和驅(qū)動器電路的控制電路(102)，基于溫度傳感器的值控制加熱器。溫度傳感器的值通過溫 度感測電路(107)饋入到加熱器控制。加熱器控制設(shè)置芯片溫度且維持該溫度達(dá)一個時間 段，該時間段由微控制器(106)設(shè)置為設(shè)定點(diǎn)值。手持單元(109)上的所有組件通過電池 組(108)供電。手持裝置(109)還容納有用于檢測來自微PCR芯片(103)的熒光信號的光學(xué)系統(tǒng) (104)。該系統(tǒng)包括光源、用于控制光源的電路、用于感測來自樣品的發(fā)射光的檢測器、用于 放大(來自樣品)信號的電路。手持裝置(109)連接到象USB/藍(lán)牙到智能手機(jī)/PDA之類 的其他處理裝置(101)或用于數(shù)據(jù)采集和控制的任意處理裝置。電池可以是可充電電池，具有設(shè)置為從外部源自充電的端口。例如，電池可以是能 夠提供超過IA的峰值電流的鎳鎘、鋰離子或聚合物。手持裝置還包括至少一個通信接口(107)以與其他裝置(101)通信。通信接口 (107)可以基于有線(RS 232串口，USB)或無線(實(shí)施串口配置的藍(lán)牙)。典型地，由于其 速度和實(shí)施簡單，使用串口配置進(jìn)行通信。接口在其他裝置(101)和微控制器(106)之間 傳送數(shù)據(jù)和指令。此處，其他裝置(101)是能夠控制和監(jiān)控手持裝置的裝置。例如，其他裝置可以是 PDA、智能電話、計算機(jī)、微控制器或能夠與手持裝置通信的任意處理裝置。其他裝置還提供 用戶接口以實(shí)現(xiàn)用戶輸入和觀察數(shù)據(jù)。此處的其他裝置具有運(yùn)行相關(guān)軟件以連接、控制和 監(jiān)視手持裝置(109)的能力。微控制器(106)控制手持裝置(109)上的電子電路并且通過接口與其他裝置 (101)通信。微控制器具有用于與模擬電路(即控制電路(102)、溫度感測電路(107)和光 學(xué)電路(105))交互的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。微控制器(106)從其他裝置收集設(shè)定點(diǎn)的值，并 且將它提供給控制電路(102)。微控制器還向其他裝置提供由溫度感測電路(107)感測的溫度和由光學(xué)電路(105)提供的光學(xué)數(shù)據(jù)。此處光學(xué)數(shù)據(jù)是光學(xué)系統(tǒng)檢測的信號(105)。 圖2示出了指示反應(yīng)室(201)或阱的微PCR芯片的實(shí)施例的正透射圖。該圖指示 了 LTCC微PCR芯片內(nèi)部的加熱器(202)和溫度傳感器熱敏電阻器(203)的組合件。還指 示了加熱器導(dǎo)線(205)和熱敏電阻器導(dǎo)線(204)。這些導(dǎo)線將幫助提供外部電路與嵌入在 芯片內(nèi)部的加熱器和熱敏電阻器的連接。參考圖3，示出了 LTCC微PCR芯片的一個實(shí)施例的橫截面圖，其中(206a&206b)指 示用于加熱器(202)的接觸焊盤而(207&207b)至少用于熱敏電阻器(203)的接觸焊盤。參考圖4，示出了 LTCC微PCR芯片的一個實(shí)施例的逐層設(shè)計，其中芯片由12個 LTCC帶層組成。存在兩個基層(401)，包括加熱器層(402)、導(dǎo)體層(403)以及具有熱敏電 阻器的層(404)的三個中間層，其中該具有熱敏電阻器的層(404)又形成對反應(yīng)室(201) 的界面層(405)。如圖所示，反應(yīng)室層(406)由6個層組成。在加熱器和熱敏電阻器層之 間還設(shè)置導(dǎo)體層(403)。還指示了加熱器導(dǎo)線(205)和熱敏電阻器導(dǎo)線(204)。在該圖中， 示出了導(dǎo)線(204)布置在熱敏電阻器層(404)的任一側(cè)。加熱器設(shè)計可以具有“階梯”、“蜿 蜒”、“線”、“板”等任意形狀，大小在0. 2mmX 3mm至2mmX 2mm間變化。加熱器的大小和形狀 可以基于具體要求來選擇。這些要求會依賴于反應(yīng)室的大小或待測樣品或用作導(dǎo)體層的材 料。LTCC芯片具有1至25 μ 1的阱體積。加熱器基于在常規(guī)LTCC封裝中采用的厚膜 電阻元件。使用氧化鋁的熱敏電阻器系統(tǒng)用于制作嵌入式溫度傳感器。測得的芯片TCR為 1至2Ω/Γ。芯片在DuPont 951生系統(tǒng)上制作。熱敏電阻器層可以布置在芯片中的任何 位置，或者溫度傳感器可以布置在芯片外部，取代芯片內(nèi)部的熱敏電阻器。在判斷芯片中的溫度配置的均勻性之后，在這些芯片上實(shí)施PCR反應(yīng)。已成功地 使用這些芯片擴(kuò)增了 ADNA片段、沙門氏菌DNA、和乙肝DNA。圖5以3維視圖形式示出了 微芯片，圖中示出了微芯片與加熱器、導(dǎo)體環(huán)、熱敏電阻器和導(dǎo)電環(huán)(502)的各種連接。它 還示出連接導(dǎo)體環(huán)(502)到導(dǎo)體板(403)的柱(501)。嵌入式加熱器由電阻器漿料制成，例如與LTCC兼容的來自Dupont的CF系列。可 以使用任意生陶瓷帶系統(tǒng)，諸如DuPont 95,ESL (4IXXX系列)、Ferro (A6系統(tǒng))或Haraeus。 所述嵌入式溫度傳感器是針對氧化鋁基板使用PTC(正溫度系數(shù))電阻熱敏電阻器漿料 (例如409X D是來自ESL Electroscience的ESL 2612)制作的熱敏電阻器。也可以使用 NTC 負(fù)溫度系數(shù)電阻漿料，比如來自EMCARemex的NTC 4993。透明(300至IOOOnm波長)密封帽用于防止樣品從所述反應(yīng)室蒸發(fā)且由聚合物材 料制成。光學(xué)檢測系統(tǒng)(104，105)光學(xué)(熒光)檢測系統(tǒng)包含照射源(典型地是LED)、用于選擇合適波長的光的 濾波器、用于傳送和收集來自樣品的光的光學(xué)器件、以及光傳感器(光電二極管、光電倍增 管、光晶體管、圖像傳感器等)。該系統(tǒng)還包含驅(qū)動光源，檢測來自光傳感器的信號的電路 (105)。在便攜式應(yīng)用中，光電二極管或光晶體管或圖像傳感器因其低功耗(< 1毫瓦)是 優(yōu)選的。PCR產(chǎn)物的實(shí)時檢測采用熒光技術(shù)，其中在PCR混合物中存在的光敏染料(像SYBR Green的熒光團(tuán))吸收某一波長的光且以更長的波長(對于SYBR Green來說是470nm和 520nm)發(fā)射。典型地，發(fā)射器光強(qiáng)隨著PCR的成功進(jìn)行逐漸增加或減小。監(jiān)視發(fā)射強(qiáng)度中的變化為PCR裝置帶來了實(shí)時檢測能力。來自PCR樣品的光的耦合和收集可以經(jīng)由多種方 式實(shí)現(xiàn)。下面的方法可以在本系統(tǒng)中使用 分叉光學(xué)檢測系統(tǒng)，使用具有分叉端(605a)和公共端(605b)的分叉光纖(605) (多模塑料或硅化物光纖或光纖束)。分叉端(605a)之一用于將來自LED (601)的光入射到 樣品上，且另一端用于將光入射到光檢測器(602)上。公共端(605b)將光引導(dǎo)到樣品上。 除了用于波長選擇性的濾波器之外，該方法利用用于將光耦合到光纖或耦合來自光纖的光 的光學(xué)器件。 分束器光學(xué)檢測系統(tǒng)，使用分束器、透鏡和用于將光聚焦到樣品和檢測的濾波 器。圖19。 混合光學(xué)檢測系統(tǒng)，采用光纖用于照射，且使用聚焦透鏡、濾波器和檢測器進(jìn)行 直接檢測。圖20。圖6示出了優(yōu)選地用于根據(jù)本發(fā)明的PCR裝置的光學(xué)系統(tǒng)的一個實(shí)施例。該圖 示出了使用分叉光纖(605)的構(gòu)造，該分叉光纖(605)包括位于分叉端(605a) —端的LED 激勵源(601)和檢測熒光的位于另一端(605a)的光檢測器(602)。LED(601)和光檢測 器(602)耦合到光纖的分叉端(605a)和公共端(605b)以進(jìn)入LTCC芯片(200)的反應(yīng)室 (201)。該圖還示出了分別通過耦合器(603a&603b)耦合到LED(601)的濾波器(604a)和 耦合到光檢測器(602)的濾波器(604b)。來自檢測器(602)的輸出信號在發(fā)送到加熱器控制器之前使用如圖7所示的放大 器電路(70)(原處的光倍增管、雪崩光電二極管)放大。放大器電路的示例是鎖相環(huán)(PLL) 電路(鎖定放大器)。在該電路中，照射是預(yù)定頻率(典型地IOHz至500kHz的范圍)的脈 沖。輸出信號(熒光信號)處理電路鎖定到相同的頻率且產(chǎn)生成比例的直流(DC)，該直流 被放大、轉(zhuǎn)換成電壓且進(jìn)一步放大、發(fā)送到微控制器(106)。該電路增強(qiáng)了信號的信噪比并 且消除了信號中的頻率相關(guān)噪聲。鎖定電路基于均衡調(diào)制器/解調(diào)器(例如來自Analog Devices 的 AD 630 JN)。圖7示出了控制加熱器和熱敏電阻器的電路的框圖，其中LTCC微PCR芯片(200) 中的熱敏電阻器用作橋式電路(706)中的一個臂。即使當(dāng)溫度傳感器置于芯片外部時，該 溫度傳感器可以連接到橋式電路的一個臂。給出來自橋式放大器(701)的橋的放大輸出作 為PID控制器(703)的輸入，其中該輸入被數(shù)字化且PID算法提供受控的數(shù)字輸出。該輸 出被重新轉(zhuǎn)換回模擬電壓，且該電壓使用加熱器驅(qū)動器(704)中存在的功率晶體管驅(qū)動加 熱器。為加熱器控制(703)實(shí)施的模擬電路采用P或PI或PD或 PID (比例積分微分) 或者可以是基于熱敏電阻器的輸出的簡單開/關(guān)控制。溫度傳感器是檢測溫度變化的電路 的一部分。在該圖中，熱敏電阻器的示例被認(rèn)為是溫度傳感器，其中它形成為惠斯登橋式電 路(706)的一部分。由于加熱或冷卻導(dǎo)致的熱敏電阻器阻值的變化導(dǎo)致電路的有限輸出電 壓。該電壓與LTCC芯片上的阱的溫度相關(guān)。測得的電壓用于確定加熱器開啟或是關(guān)閉。加 熱器被供給以(LTCC芯片上)阱中達(dá)到的最大溫度決定的預(yù)設(shè)功率。為了計及加熱器和熱 敏電阻器中的電阻變化(對于優(yōu)化芯片約為20% )，必須開發(fā)自校準(zhǔn)電路且該自校準(zhǔn)電路 以手持方式實(shí)施。該電路通過使用暴露于背景的商業(yè)熱敏電阻器(PT100)補(bǔ)償電阻中的變 化。
加熱器控制電路由微控制器管理。微控制器被編程為通過通信接口運(yùn)行所需的熱配置。程序控制加熱器控制電路(102)以在LTCC芯片上運(yùn)行所需配置。已經(jīng)對藍(lán)牙接口 進(jìn)行了測試，用于使用運(yùn)行在PDA上的軟件(運(yùn)行WincowsCE的iPaq)控制微控制器。在 手持裝置(109)中實(shí)施用于藍(lán)牙通信的軟件的開發(fā)和GUI (圖形用戶界面)的開發(fā)。此處 公開的控制加熱器和讀取溫度傳感器值的方法僅是示例。該示例不應(yīng)被認(rèn)為是控制器的唯 一方法或限制?？刂萍訜崞骱妥x取熱敏電阻器值的其他方式和方法也可應(yīng)用于本公開。其他裝置使得用戶能夠通過GUI (圖形用戶界面)創(chuàng)建用于PCR的熱配置。熱配 置通過通信接口(107)傳遞到微控制器。熱配置包含設(shè)定點(diǎn)值(溫度和時間)和循環(huán)次 數(shù)。來自微控制器的溫度傳感器數(shù)據(jù)和光學(xué)檢測數(shù)據(jù)被發(fā)送到其他裝置且在其上顯示。計 算機(jī)還將評估數(shù)據(jù)并顯示反應(yīng)的結(jié)果。便攜式計算機(jī)運(yùn)行像Windows CE/Mobile,Palm OS、 Symbian、Linux之類的操作系統(tǒng)。在其他實(shí)施例中，僅將設(shè)定點(diǎn)的值發(fā)送到手持裝置而由 其他裝置監(jiān)視循環(huán)次數(shù)。微控制器通過其他裝置獲得從熱配置發(fā)送的設(shè)定點(diǎn)的值。典型地，使用凝膠電泳分析PCR產(chǎn)物。在該技術(shù)中，PCR之后的DNA片段在電場中 分離且通過使用熒光染料著色觀察。更合適的方案是使用特異性結(jié)合到雙鏈DNA的熒光染 料以連續(xù)監(jiān)視反應(yīng)(實(shí)時PCR)。這類染料的一個示例是由490nm藍(lán)光激勵且在結(jié)合到DNA 時發(fā)射520nm綠光的SYBR GREEN。熒光強(qiáng)度正比于在PCR過程中形成的雙鏈產(chǎn)物DNA的量 且因此隨著循環(huán)次數(shù)增加。下面的示例解釋可以使用手持裝置(109)和其他裝置實(shí)現(xiàn)的不同可能性。在該示 例中其他裝置被認(rèn)為是PDA/智能電話。目標(biāo)PDA/智能電話應(yīng)用運(yùn)行在Windows mobile 5平臺上。它使用windows移動 藍(lán)牙串口模式(SPP)堆棧來與手持單元通信。手持單元包含藍(lán)牙模塊，其通過用于數(shù)據(jù)通 信的UART(通用異步接收和發(fā)射)端口與微控制器交互。該應(yīng)用的核心功能是通過各種存 儲的熱配置控制和監(jiān)視手持單元的熱循環(huán)處理。它還具有兩級訪問控制、數(shù)據(jù)繪制、創(chuàng)建熱 配置之類的功能性。圖15示出該應(yīng)用和手持單元之間的通信方法。PDA 應(yīng)用PDA應(yīng)用程序接受包括設(shè)定點(diǎn)值(溫度和時間)和循環(huán)次數(shù)的輸入數(shù)據(jù)。設(shè)定點(diǎn) 值通過藍(lán)牙連接傳遞到手持單元并等待手持單元響應(yīng)。當(dāng)獲得設(shè)定點(diǎn)值時，手持單元將該 設(shè)定點(diǎn)值傳送給PDA，PDA再發(fā)送下一組指令(圖17)。PDA還從手持單元接收數(shù)據(jù)(溫度 和光學(xué)數(shù)據(jù))且顯示這些數(shù)據(jù)。為了通信和執(zhí)行PDA發(fā)送的指令，手持單元具有微控制器， 該微控制器具有使能藍(lán)牙通信和控制模擬電路的嵌入式程序。另外，微控制器上的程序連 續(xù)向PDA發(fā)送溫度和光學(xué)數(shù)據(jù)。PDA應(yīng)用具有4個模塊1.訪問控制2. GUI3.數(shù)據(jù)處理和通信訪問控制1.該模塊允許用戶登錄應(yīng)用。2.其具有帶用戶名和密碼的登錄屏。3.具有兩級訪問控制，a:管理，b。用戶
4.管理員具有如下權(quán)力a.創(chuàng)建用戶和用戶文件夾，
b.創(chuàng)建熱配置，c.連接到手持裝置(109)/改變手持裝置(109)。5.用戶一旦使用其用戶名和密碼登錄，則具有執(zhí)行應(yīng)用、查看和存儲屬于其會話 的數(shù)據(jù)的權(quán)力。GUI1.⑶I模塊提供屏幕以用于a.管理員鍵入不同設(shè)定點(diǎn)(溫度&時間)并創(chuàng)建/刪除/修改熱配置。b.創(chuàng)建/刪除用戶和用戶文件夾。c.改變手持裝置。i.該應(yīng)用使用藍(lán)牙堆棧來檢測范圍內(nèi)的藍(lán)牙裝置。在檢測之后，它顯示范圍內(nèi)所 有可用的裝置。管理員將選擇手持裝置且該應(yīng)用請求藍(lán)牙堆棧與手持裝置(109)配對。在 配對之后，該應(yīng)用將存儲配對的裝置信息以便今后使用。d.啟動、停止、重啟和暫停應(yīng)用。e.目志窗口，顯示該應(yīng)用發(fā)射和接收的數(shù)據(jù)。2. GUI模塊具有屏幕以繪制從手持裝置收集的熱數(shù)據(jù)和光學(xué)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊數(shù)據(jù)處理模塊具有以下功能1.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，2.通信算法。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換1.從用戶選擇的熱配置收集數(shù)據(jù)。2.下面是典型的熱配置初始設(shè)定點(diǎn)
設(shè)定點(diǎn)1 ，
設(shè)定點(diǎn)2 U 循環(huán)次數(shù)
設(shè)定點(diǎn)3 -J最終設(shè)定點(diǎn)3.當(dāng)設(shè)設(shè)定點(diǎn)包含溫度和時間時，溫度值通過如下公式轉(zhuǎn)換為電壓值
t. Jf-Jt^ =‘‘ “丨1
/其中V是電壓且t是溫度，x&y是預(yù)定常量。4.如此獲得的電壓值使用下面的公式轉(zhuǎn)換成10位十六進(jìn)制(base-16)值■^"" ΗΚΟ其中 ν 是電壓。5.時間值(秒)被轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制(hex)值。6.從手持單元收集的熱數(shù)據(jù)將使用下面的公式從十六進(jìn)制值轉(zhuǎn)換成電壓以用于繪圖
ffex--
1023 — 7.電壓再次轉(zhuǎn)換為溫度t = V*y+x8.收集的光學(xué)數(shù)據(jù)將被轉(zhuǎn)換成電壓且將直接發(fā)送以用于繪圖。數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信模塊與windows移動藍(lán)牙堆棧通話。在通信過程中遵循下面的協(xié)議。開始應(yīng)用程序提供的開始按鈕啟動熱循環(huán)處理。該應(yīng)用請求藍(lán)牙堆棧建立與手持單元 的無線串口連接。在接收確認(rèn)之后，PDA開始與手持單元通信。停止/暫停/繼續(xù)停止命令將停止熱循環(huán)且指示手持單元將芯片溫度帶至室溫，該處理無法重啟。 暫停將保持芯片溫度為當(dāng)前運(yùn)行溫度。這可以通過繼續(xù)命令撤銷。諸如PDA的便攜式計算平臺的使用為系統(tǒng)帶來了足夠計算能力能力以控制電子 電路且提供豐富且簡單的界面來顯示數(shù)據(jù)。它還使得整個系統(tǒng)模塊化且因此使得用戶能夠 使用最小成本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的簡單升級。本發(fā)明提供用于特異性診斷應(yīng)用的適于銷售的手持PCR系統(tǒng)。在其他設(shè)備上運(yùn)行 的程序為完整的手持PCR系統(tǒng)提供實(shí)時檢測和軟件控制。通過使用該裝置減小熱量并改善加熱/冷卻速率，即使對于5-25 μ 1的中等樣品 體積，完成30至40次循環(huán)反應(yīng)所花費(fèi)時間從2至3小時縮短至小于30分鐘。圖14示出了 使用本發(fā)明的LTCC芯片擴(kuò)增乙型肝炎病毒DNA所花費(fèi)的時間。PCR運(yùn)行45個周期且能夠 在45分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)增，如圖14中的(1)所示。而且，當(dāng)PCR在20分鐘(2)和15分鐘(3) 內(nèi)運(yùn)行45次循環(huán)時仍然能夠觀察到擴(kuò)增。用于HBV的常規(guī)PCR持續(xù)時間(45次循環(huán))貝U 需要約2個小時。微型化允許使用更小的樣品尺寸且消耗更少體積的昂貴試劑來獲得精確的讀數(shù)。 微系統(tǒng)的小熱量和小樣品尺寸允許快速低功耗熱循環(huán)，由此增加多種處理(諸如通過微 PCR的DAN復(fù)制)的速度。另外，通過增加微尺度上可用的表面積體積比，依賴于表面化學(xué) 性的化學(xué)過程極大地增強(qiáng)。微應(yīng)用流體學(xué)的優(yōu)點(diǎn)能夠促進(jìn)了用于化學(xué)分析的集成微系統(tǒng)的發(fā)展。轉(zhuǎn)變成手持裝置(109)的微芯片由此將PCR機(jī)器從復(fù)雜的實(shí)驗室中移出，因而增 加了這種極其強(qiáng)大技術(shù)的推進(jìn)，使得它用于臨床診斷、食品測試、血庫的血液篩查或者其他 應(yīng)用領(lǐng)域。使用多個反應(yīng)室的現(xiàn)有PCR儀器提供全都運(yùn)行相同的熱協(xié)議的多個DNA實(shí)驗點(diǎn)， 因此并不是時間有效的。存在縮短反應(yīng)時間和引入樣品體積的需要。今后設(shè)計的即用型PCR將具有裝置陣列，該裝置陣列具有極快熱響應(yīng)并且與相鄰 PCR芯片高度隔離，從而能夠使用不同的熱協(xié)議以最小的串?dāng)_來有效獨(dú)立地運(yùn)行多個反應(yīng)。PCR產(chǎn)物的分析或量化通過實(shí)時熒光檢測系統(tǒng)的實(shí)際集成實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)也可以與 量化和感測系統(tǒng)集成以檢測像乙肝(圖12)、AIDS、肺結(jié)核之類的疾病。其他市場包括食品監(jiān)控、DNA分析、法醫(yī)科學(xué)和環(huán)境監(jiān)控。圖8示出了使用集成加熱器和熱敏電阻器的芯片上的X-636DNA片段的熔解的比 較圖。圖9示出了與A-311DNA的擴(kuò)增相關(guān)聯(lián)的熒光信號的增加。熱配置由手持單元控 制且在芯片(3 μ 1反應(yīng)混合物和6μ 1油)上執(zhí)行反應(yīng)。使用常規(guī)鎖定放大器監(jiān)視熒光。
本發(fā)明還提供診斷系統(tǒng)。發(fā)展診斷系統(tǒng)所采用的過程必須首先標(biāo)準(zhǔn)化用于幾個問 題的熱協(xié)議，隨后在芯片上功能化所述熱協(xié)議。為擴(kuò)增16S核醣體DNA約300 400bp片 段而設(shè)計的引物來自大腸桿菌和沙門氏菌，而為擴(kuò)增stn基因約200bp片段而設(shè)計的引物 來自傷寒沙門氏菌。獲得的產(chǎn)物通過SYBR綠熒光檢測以及瓊脂糖凝膠電泳確認(rèn)。圖9和 圖13示出了使用微芯片擴(kuò)增的λ-311 DNA和沙門氏菌基因的凝膠照片。用于擴(kuò)增λ-311 DNA的熱配置變性94°C(90s)94°C (30s)-50°C (30s)_72°C (45s)延伸72°C(120s)用于擴(kuò)增沙門氏菌基因的熱配置變性94°C(90s)94°C (30s)-55°C (30s)_72°C (30s)延伸72°C(300s)使用經(jīng)處理的血液和血漿的PCR使用沉淀試劑處理血液或血漿，該沉淀試劑可以從這些樣品沉淀主要PCR抑制 物。清液用作模板。使用該協(xié)議，獲得來自傷寒沙門氏菌(圖10)約200bp片段的擴(kuò)增。在 圖10中，凝膠電泳圖像顯示1.控制反應(yīng)，2. PCR產(chǎn)物-未處理的血液，3. PCR產(chǎn)物-經(jīng)處理的血液，4. PCR產(chǎn)物-經(jīng)處理的血漿。血液直接PCR緩沖器提出了唯一緩沖劑用于使用血液或血漿樣品的直接PCR。使用該唯一緩沖劑系統(tǒng)， 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了使用血液和血漿的直接PCR擴(kuò)增。使用本發(fā)明的LTCC芯片，通過這種緩沖劑系 統(tǒng)可獲得針對血液高達(dá)50%的擴(kuò)增，以及針對血漿高達(dá)40%的擴(kuò)增(參見圖11和圖12)。在圖11中，凝膠電泳圖像顯示1. PCR 產(chǎn)物-20% 血液，2. PCR 產(chǎn)物-30%血液，3. PCR 產(chǎn)物-40%血液，4. PCR產(chǎn)物-50%血液；并且在圖12中，凝膠電泳圖像顯示1. PCR 產(chǎn)物-20% 血菜，2. PCR 產(chǎn)物-30% 血菜，3. PCR 產(chǎn)物-40% 血菜，
4. PCR 產(chǎn)物-50%血菜，5.控制反應(yīng)。唯一緩沖物包括緩沖鹽、包含二價離子的氯化物或硫化物、非離子清潔劑、穩(wěn)定劑 和醇。圖16示出了用于熔解λ-311 DNA的熒光信號的微分的LTCC芯片的熔解曲線。該 圖還提供了本發(fā)明(161)和常規(guī)PCR裝置(162)之間的比較。較陡的峰峰值/寬度(χ軸)@半峰值=1. 2/43較淺的峰峰值/寬度(χ軸)@半峰值=0. 7/63 較高的比例指示較陡的峰。而且，在該圖中，y軸是微分(熔解曲線的斜率)，較高 的斜率表示較陡的熔解。圖19示出將在手持裝置中采用的具有分束器的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例的描述。熒 光檢測系統(tǒng)包含LED光源(193)、聚光的透鏡(196)、用于選擇特定波長的的帶通濾波器 (195)、分束器(191)、聚焦入射光和來自裝載到芯片(200)的樣品的信號的透鏡(198)，用 于選擇特定波長光的帶通濾波器(194)、聚焦透鏡(197)以及光檢測器(192)。圖20示出了結(jié)合光纖和透鏡的混合光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例的描述。該熒光檢測系統(tǒng) 包含圖中未示出的LED光源、以及用于選擇耦合到光纖(213)的特定波長光的帶通濾波器。 光纖將光引導(dǎo)到樣品上。可選地，合適的透鏡可用于將來自光纖的光聚焦到樣品上。透鏡 (212)用于聚集來自裝載到芯片(200)的樣品的發(fā)射光。帶通濾波器(214)用于選擇特定 波長的發(fā)射光且聚焦透鏡(212)將特定波長的發(fā)射光聚焦到光檢測器。
權(quán)利要求
一種手持微PCR裝置，包括a)LTCC微PCR芯片，包括加熱器、裝載樣品的反應(yīng)室，b)加熱器控制，基于從溫度傳感器接收的輸入調(diào)節(jié)所述加熱器，c)光學(xué)檢測系統(tǒng)，檢測來自所述樣品的熒光信號，以及d)至少一個通信接口，與一個或多個其他裝置交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中至少一個導(dǎo)體層設(shè)置在所述加熱器和所述反應(yīng)室 之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述反應(yīng)室被導(dǎo)體環(huán)圍繞。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的裝置，其中所述導(dǎo)體環(huán)使用柱連接到所述導(dǎo)體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3和4所述的裝置，其中所述導(dǎo)體由從包括金、銀、鉬和鈀或其合金 的組中選出的材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述溫度傳感器放置在芯片外部以測量芯片溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述溫度傳感器嵌入在所述芯片的至少一個層中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述溫度傳感器是熱敏電阻器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述溫度傳感器被連接作為橋式電路的一個臂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1和9所述的裝置，其中所述橋式電路輸出在饋入到所述加熱器控制 以調(diào)節(jié)所述加熱器之前被放大。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述芯片包括透明密封帽以覆蓋所述反應(yīng)室。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述芯片是用后可丟棄的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光學(xué)檢測系統(tǒng)是從包括分束器光學(xué)檢測系 統(tǒng)、混合光學(xué)檢測系統(tǒng)和分叉光學(xué)檢測系統(tǒng)的組中選出的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括光源和用于檢測來自樣品的 熒光的光檢測器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中鎖定放大器放大檢測的信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求13和14所述的裝置，其中所述分叉光學(xué)系統(tǒng)使用分叉光纖，所述分 叉光纖帶有布置在光纖的一個分叉端(605a)的光源以及布置在光纖的另一分叉端(605a) 的光檢測器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1和16所述的裝置，其中所述分叉光纖的公共端(605b)指向樣品。
18.根據(jù)權(quán)利要求1和13所述的裝置，其中所述混合光學(xué)檢測系統(tǒng)使用光纖將光引入 到樣品上。
19.根據(jù)權(quán)利要求1和13所述的裝置，其中所述混合光學(xué)檢測系統(tǒng)使用透鏡聚焦來自 樣品的發(fā)射光束。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述通信接口從包括串口、USB、藍(lán)牙或其組合的 組中選出。
21.根據(jù)權(quán)利要求1和15所述的裝置，其中所述其他裝置收集芯片的溫度以及來自手 持裝置的放大信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求1和15所述的裝置，其中所述其他裝置從包括智能電話、PDA和可編程裝置的組中選出。
23.一種監(jiān)視和控制手持微PCR裝置的方法，所述方法包括以下步驟a.通過通信接口在所述手持微PCR裝置和其他裝置之間建立通信，b.基于從所述其他裝置接收的熱配置值初始化熱循環(huán)過程以控制LTCC微PCR芯片，以及c.把光學(xué)系統(tǒng)檢測的光學(xué)信號發(fā)送到其他裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中由用戶通過用戶接口向所述其他裝置饋入所述 熱配置值。
25.根據(jù)權(quán)利要求23和24所述的方法，其中通過所述用戶接口創(chuàng)建、修改或刪除所述熱配置。
26.根據(jù)權(quán)利要求23和25所述的方法，其中所述其他裝置提供用戶的認(rèn)證。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述其他裝置存儲多個熱配置。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述熱配置提供設(shè)定點(diǎn)值和循環(huán)次數(shù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求23和28所述的方法，其中將所述芯片維持在一溫度且維持由設(shè)定點(diǎn) 值確定的一段時間。根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中通過停止熱循環(huán)過程將微PCR芯片溫度帶至室根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中當(dāng)熱循環(huán)暫停時，維持微PCR芯片溫度恒定。 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中使用移動藍(lán)牙串口模式堆棧與所述其他裝置通根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中在所述其他裝置的顯示單元上繪制熱和光學(xué)數(shù)
30.信C據(jù)(
31.
32.
33.
全文摘要
本發(fā)明涉及一種手持微PCR裝置，該手持微PCR裝置包括LTCC微PCR芯片，該芯片包括加熱器、以及裝載樣品的反應(yīng)室。該手持微PCR裝置還包括基于從溫度傳感器接收的輸入調(diào)節(jié)加熱器的加熱器控制。該手持微PCR裝置還具有包括光纖以檢測來自樣品的熒光信號的光學(xué)系統(tǒng)以及與一個或多個其他裝置交互的至少一個通信接口。
文檔編號G01N33/48GK101868721SQ200880116711
公開日2010年10月20日 申請日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者C·B·納伊爾, K·K·庫馬爾, M·賈甘納斯, P·V·蘇巴拉奧, R·M·拉德哈克里什南, R·賈亞拉曼, S·K·納拉希姆哈, S·維斯瓦納桑, S·蒙達(dá)爾, S·錢納克里什納埃赫, V·文卡塔拉曼 申請人:比格科技私人有限公司