一种连续流动式PCR装置

摘要

本申请公开了一种连续流动式PCR装置，包括液滴生成组件、温度循环组件及收集组件；所述液滴生成组件包括多个密闭容器及多个连接管，多个所述连接管的一端与所述密闭容器一一对应，另一端汇合连通；所述液滴生成组件用于生成多个相互隔离的反应试剂的液滴；所述温度循环组件包括加热器与循环导管，所述循环导管沿第一路径，在所述第一路径的两端点间折返多次，所述第一路径反复经过靠近所述加热器的高温区域及远离所述加热器的低温区域；所述循环导管的输入端与所述连接管汇合连通的一端相连；所述收集组件用于收集从所述循环导管的输出端流出的试剂。本申请提高了所述荧光信号检测的准确率，同时也提升了反应效率。

权利要求

1.一种连续流动式PCR装置，其特征在于，包括液滴生成组件、温度循环组件及收集组件；

所述液滴生成组件包括多个密闭容器及多个连接管，多个所述连接管的一端与所述密闭容器一一对应，另一端汇合连通；所述液滴生成组件用于生成多个相互隔离的反应试剂的液滴；

所述温度循环组件包括加热器与循环导管，所述循环导管沿第一路径，在所述第一路径的两端点间折返多次，所述第一路径反复经过靠近所述加热器的高温区域及远离所述加热器的低温区域；

所述循环导管的输入端与所述连接管汇合连通的一端相连；

所述收集组件用于收集从所述循环导管的输出端流出的试剂；

所述温度循环组件包括阻热棒，所述循环导管缠绕在所述阻热棒上；

所述加热器设置在所述阻热棒的一侧。

2.如权利要求1所述的连续流动式PCR装置，其特征在于，所述阻热棒为硅胶与铜粉掺杂制成的阻热棒。

3.如权利要求1所述的连续流动式PCR装置，其特征在于，所述第一路径位于第一平面内。

4.如权利要求1所述的连续流动式PCR装置，其特征在于，所述加热器的数量为一。

5.如权利要求1所述的连续流动式PCR装置，其特征在于，所述高温区的温度范围为93摄氏度至97摄氏度，所述低温区的温度范围为60摄氏度至67摄氏度，包括端点值。

6.如权利要求1所述的连续流动式PCR装置，其特征在于，所述液滴生成组件包括两个密闭容器，分别为油相容器及水相容器；

所述水相容器用于盛放所述反应试剂；

所述油相容器用于盛放油性隔离剂，所述油性隔离剂用于隔离相邻的所述反应试剂的液滴。

7.如权利要求6所述的连续流动式PCR装置，其特征在于，所述油性隔离剂为氟化油。

8.如权利要求1所述的连续流动式PCR装置，其特征在于，所述密闭容器为注射器。

9.如权利要求1至8任一项所述的连续流动式PCR装置，其特征在于，所述反应试剂的液滴在所述循环导管中在所述高温区及所述低温区反复通过20次至100次，包括端点值。

说明书

一种连续流动式PCR装置

技术领域

[0001] 本申请涉及生命科学领域，特别是涉及一种连续流动式PCR装置。

背景技术

[0002] 聚合酶链反应(PCR)是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点是能将微量的DNA大幅增加，随着科技的发展，PCR技术越来越多地被运用到考古、刑侦及其他生物科学技术领域。

[0003] 其中，应用最广的连续流动式聚合酶链反应技术主要是通过控制反应试剂在几个恒温加热片的加热区域往复运动来实现温度循环过程。几个恒温加热片的温度分别对应于聚合酶链反应所需要的退火、延伸以及变性温度。相对于目前常规采用的帕尔贴升降温方法，这项技术最大的优点是可以实现快速升降温的过程，从而大大降低反应时间。但是该技术同样也存在问题，即管道两端相距较远，而反应试剂在管道中通常为单向流动的，从而使得检测DNA生成量时，由于不同位置受到的激发光光照强度不同，导致受光照不充分的反应试剂液滴发光不充分，即荧光信号检测准确度差，此外，由于反应试剂单向反复经过加热区域，导致越到后面的温度越高，整个反应过程中的退火温度和眼神温度不恒定，大大降低反应效率。

[0004] 因此，如何解决由于受光不均导致的荧光信号检测准确度较差及由于温度不均导致的反应效率低的问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。

[0005] 申请内容

[0006] 本申请的目的是提供一种连续流动式PCR装置，以解决现有技术中荧光信号检测准确度差，同时反应效率低的问题。

[0007] 为解决上述技术问题，本申请提供一种连续流动式PCR装置，包括液滴生成组件、温度循环组件及收集组件；

[0008] 所述液滴生成组件包括多个密闭容器及多个连接管，多个所述连接管的一端与所述密闭容器一一对应，另一端汇合连通；所述液滴生成组件用于生成多个相互隔离的反应试剂的液滴；

[0009] 所述温度循环组件包括加热器与循环导管，所述循环导管沿第一路径，在所述第一路径的两端点间折返多次，所述第一路径反复经过靠近所述加热器的高温区域及远离所述加热器的低温区域；

[0010] 所述循环导管的输入端与所述连接管汇合连通的一端相连；

[0011] 所述收集组件用于收集从所述循环导管的输出端流出的试剂。

[0012] 可选地，在所述的连续流动式PCR装置中，所述温度循环组件包括阻热棒，所述循环导管缠绕在所述阻热棒上；

[0013] 所述加热器设置在所述阻热棒的一侧。

[0014] 可选地，在所述的连续流动式PCR装置中，所述阻热棒为硅胶与铜粉掺杂制成的阻热棒。

[0015] 可选地，在所述的连续流动式PCR装置中，所述第一路径位于第一平面内。

[0016] 可选地，在所述的连续流动式PCR装置中，所述加热器的数量为一。

[0017] 可选地，在所述的连续流动式PCR装置中，所述密闭容器为注射器。

[0018] 可选地，在所述的连续流动式PCR装置中，所述高温区的温度范围为93摄氏度至97摄氏度，所述低温区的温度范围为60摄氏度至67摄氏度，包括端点值。

[0019] 可选地，在所述的连续流动式PCR装置中，所述液滴生成组件包括两个密闭容器，分别为油相容器及水相容器；

[0020] 所述水相容器用于盛放所述反应试剂；

[0021] 所述油相容器用于盛放油性隔离剂，所述油性隔离剂用于隔离相邻的所述反应试剂的液滴。

[0022] 可选地，在所述的连续流动式PCR装置中，所述油性隔离剂为氟化油。

[0023] 可选地，在所述的连续流动式PCR装置中，所述反应试剂的液滴在所述循环导管中在所述高温区及所述低温区反复通过20次至100次，包括端点值。

[0024] 本申请所提供的连续流动式PCR装置，包括液滴生成组件、温度循环组件及收集组件；所述液滴生成组件包括多个密闭容器及多个连接管，多个所述连接管的一端与所述密闭容器一一对应，另一端汇合连通；所述液滴生成组件用于生成多个相互隔离的反应试剂的液滴；所述温度循环组件包括加热器与循环导管，所述循环导管沿第一路径，在所述第一路径的两端点间折返多次，所述第一路径反复经过靠近所述加热器的高温区域及远离所述加热器的低温区域；所述循环导管的输入端与所述连接管汇合连通的一端相连；所述收集组件用于收集从所述循环导管的输出端流出的试剂。本申请通过将所述循环导管设置为沿同一路径进行反复折返的的形状，使经过的退火次数相差较大的反应试剂的液滴聚集在相邻或相近的导管中，进而使得在进行光照激发时，在光照充分的区域内同时存在低退火次数的液滴和高退火次数的液滴，保证进行激发后液滴发出的荧光完全由液滴内部的DNA分子数决定，大大提高了所述荧光信号检测的准确率；此外，由于经过较多次退火、温度较高的液滴会沿相同的路径折返，因此相邻的低退火次数的液滴的管道(低温)与高退火次数的液滴(高温)之间会形成温度对流，使整个所述第一路径上的温度趋于平均，即本申请有更好的温度稳定性，从而提升反应效率。

附图说明

[0025] 为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1为本申请提供的连续流动式PCR装置的一种具体实施方式的结构示意图；

[0027] 图2为本申请提供的连续流动式PCR装置的另一种具体实施方式的结构示意图；

[0028] 图3为本申请提供的连续流动式PCR装置的另一种具体实施方式的循环导管内的液体流向图；

[0029] 图4为本申请提供的连续流动式PCR装置的又一种具体实施方式的局部结构示意图。

具体实施方式

[0030] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0031] 本申请的核心是提供一种连续流动式PCR装置，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，包括液滴生成组件100、温度循环组件200及收集组件300；

[0032] 所述液滴生成组件100包括多个密闭容器101及多个连接管102，多个所述连接管102的一端与所述密闭容器101一一对应，另一端汇合连通；所述液滴生成组件100用于生成多个相互隔离的反应试剂的液滴；

[0033] 所述温度循环组件200包括加热器202与循环导管201，所述循环导管201沿第一路径，在所述第一路径的两端点间折返多次，所述第一路径反复经过靠近所述加热器202的高温区域及远离所述加热器202的低温区域；

[0034] 所述循环导管201的输入端与所述连接管102汇合连通的一端相连；

[0035] 所述收集组件300用于收集从所述循环导管201的输出端流出的试剂。

[0036] 需要注意的是，图1中所述循环导管201缠绕在所述加热器202上，但所述加热器202不在所述循环导管201缠绕的圆心，所述循环导管201沿垂直纸面的卵形线路环绕，以此形成所述高温区域及所述低温区域。

[0037] 更进一步地，所述加热器202的数量为一。本申请可以通过改变所述第一路径，使所述循环导管201多次靠近和远离所述加热器202，从而完成退火、延伸及变性的步骤，因此不需要多块加热器202，一块加热器202就能满足反应需求，避免了设置多个加热器202以及多个对加热器202进行恒温控制的控制电路，大大简化了系统，简化了生产工艺，降低了成本。

[0038] 特别的，所述高温区的温度范围为93摄氏度至97摄氏度，所述低温区的温度范围为60摄氏度至67摄氏度，包括端点值；

[0039] 另外，所述反应试剂的液滴在所述循环导管201中在所述高温区及所述低温区反复通过20次至100次，包括端点值。上述参数范围是经过大量理论计算与实际检验后得出的效果较好的范围，当然也可根据实际境况作相应改进。

[0040] 需要注意的是，所述液滴生成组件100包括两个密闭容器101，分别为油相容器及水相容器；

[0041] 所述水相容器用于盛放所述反应试剂；

[0042] 所述油相容器用于盛放油性隔离剂，所述油性隔离剂用于隔离相邻的所述反应试剂的液滴。

[0043] 更进一步地，所述油性隔离剂为氟化油，所述密闭容器101为注射器。氟化油的化学稳定性及热稳定性优秀，粘度低，润滑性好，适合用作流动反应的隔离剂；注射器成本低，易操作。

[0044] 需要注意的是，所述第一路径仅代表所述循环导管201经过的路径，或者称之为所述循环导管201的形状，可以把本申请的循环导管201看作在两端点间沿预定路径前进的管道，到了其中的一个端点就折返，反复数次。

[0045] 需要特别注意的是，本申请中的“折返”“往返”“反复”并不是指液滴原路返回了，而是指液滴沿所述循环管道继续前进，但所述循环管道的形状是在端点折返的，具体请参考说明书附图。

[0046] 本申请所提供的连续流动式PCR装置，包括液滴生成组件100、温度循环组件200及收集组件300；所述液滴生成组件100包括多个密闭容器101及多个连接管102，多个所述连接管102的一端与所述密闭容器101一一对应，另一端汇合连通；所述液滴生成组件100用于生成多个相互隔离的反应试剂的液滴；所述温度循环组件200包括加热器202与循环导管201，所述循环导管201沿第一路径，在所述第一路径的两端点间折返多次，所述第一路径反复经过靠近所述加热器202的高温区域及远离所述加热器202的低温区域；所述循环导管
201的输入端与所述连接管102汇合连通的一端相连；所述收集组件300用于收集从所述循环导管201的输出端流出的试剂。本申请通过将所述循环导管201设置为沿同一路径进行反复折返的的形状，使经过的退火次数相差较大的反应试剂的液滴聚集在相邻或相近的导管中，进而使得在进行光照激发时，在光照充分的区域内同时存在低退火次数的液滴和高退火次数的液滴，保证进行激发后液滴发出的荧光完全由液滴内部的DNA分子数决定，大大提高了所述荧光信号检测的准确率；此外，由于经过较多次退火、温度较高的液滴会沿相同的路径折返，因此相邻的低退火次数的液滴的管道(低温)与高退火次数的液滴(高温)之间会形成温度对流，使整个所述第一路径上的温度趋于平均，即本申请有更好的温度稳定性，从而提升反应效率。

[0047] 在具体实施方式一的基础上，对所述循环导管201的排布做限定，得到具体实施方式二，其结构示意图如图2所示，包括液滴生成组件100、温度循环组件200及收集组件300；

[0048] 所述液滴生成组件100包括多个密闭容器101及多个连接管102，多个所述连接管102的一端与所述密闭容器101一一对应，另一端汇合连通；所述液滴生成组件100用于生成多个相互隔离的反应试剂的液滴；

[0049] 所述温度循环组件200包括加热器202与循环导管201，所述循环导管201沿第一路径，在所述第一路径的两端点间折返多次，所述第一路径反复经过靠近所述加热器202的高温区域及远离所述加热器202的低温区域；

[0050] 所述循环导管201的输入端与所述连接管102汇合连通的一端相连；

[0051] 所述收集组件300用于收集从所述循环导管201的输出端流出的试剂；

[0052] 所述温度循环组件200包括阻热棒203，所述循环导管201缠绕在所述阻热棒203上；

[0053] 所述加热器202设置在所述阻热棒203的一侧。

[0054] 本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中增设了所述阻热棒203并将所述循环导管201缠绕在所述阻热棒203上，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。

[0055] 本具体实施方式中将所述循环导管201缠绕在所述阻热棒203上，其一方便了所述循环导管201的安装与固定，简化了制作工艺，提高了生产效率，其二，利用所述阻热棒203可节省从所述高温区降低至所述低温区要经过的距离，大大减小了所述连续流动式PCR装置的空间占用，使装置的安装设置更灵活方便。

[0056] 所述阻热棒203包括圆柱形棒，也包括棱棒。

[0057] 更进一步地，所述阻热棒203为硅胶与铜粉掺杂制成的阻热棒203。通过改变铜粉与硅胶的配比，可轻松改变所述阻热棒203的热阻，方便根据实际情况对所述第一路径进行调节(如外部温度不同或空间有限等情况)。

[0058] 为明晰所述循环导管201内的反应试剂的液滴的流动方向，请参考图3。

[0059] 所述循环导管201采取多螺旋的形式，例如双螺旋四螺旋六螺旋等偶数多螺旋缠绕方式、或者三螺旋五螺旋七螺旋等奇数多螺旋多螺旋缠绕方式，并以此提高退火温度，延伸温度区域的空间温度，稳定性与均衡性。

[0060] 在具体实施方式一的基础上，还可对所述循环导管201的排布进行另一种限定，得到具体实施方式三，其局部结构示意图如图4所示，包括液滴生成组件100、温度循环组件200及收集组件300；

[0061] 所述液滴生成组件100包括多个密闭容器101及多个连接管102，多个所述连接管102的一端与所述密闭容器101一一对应，另一端汇合连通；所述液滴生成组件100用于生成多个相互隔离的反应试剂的液滴；

[0062] 所述温度循环组件200包括加热器202与循环导管201，所述循环导管201沿第一路径，在所述第一路径的两端点间折返多次，所述第一路径反复经过靠近所述加热器202的高温区域及远离所述加热器202的低温区域；

[0063] 所述循环导管201的输入端与所述连接管102汇合连通的一端相连；

[0064] 所述收集组件300用于收集从所述循环导管201的输出端流出的试剂；

[0065] 所述第一路径位于第一平面内。

[0066] 本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中限定了所述循环导管201的排布为二维排布，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。

[0067] 本具体实施方式为所述第一路径的另一种形状，即得到的板状温度循环组件200，本组件仅在平面方向上占用空间，可适应多种情况需要，且在受到激发光照的时候，有更大面积被充分激发，观测结果更直观明显，可进一步提高所述荧光检测准确率。

[0068] 在所述板状温度循环组件200中，所述循环导管201按照蛇形循环往复于所述第一路径的两端点之间。

[0069] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

[0070] 需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0071] 以上对本申请所提供的连续流动式PCR装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。