[发明专利]光介导的聚合酶链式反应扩增和产物检测系统及其使用方法

摘要

公开了一种PCR扩增和产物检测系统。所述系统利用均匀和直接光子加热子系统来介导通过荧光检测子系统可检测的逐反应高通量PCR扩增。还公开了用于动态反馈热调节的逐反应温度监测。还公开了用于使用所述系统的方法。

主权项

1.一种聚合酶链式反应(PCR)扩增和产物检测系统，所述系统包含：a)组装子系统，所述组装子系统包含：i)多个容器；ii)一个或多个液体分配构件，所述一个或多个液体分配构件被配置成组装一组水性油基质，各水性油基质包含：1)包含一定体积多核苷酸样品和试剂的水性反应混合物；和2)一种或两种选自由以下组成的组的不可混溶的油：包封油、载体油、以及包封油和载体油两者；其中，所述水性反应混合物的组分不与所述一种或两种不可混溶的油混合；其中，各水性油基质被所述一个或多个液体分配构件分配到容器中以用于PCR扩增和产物检测；b)多个加热位置、温度监测位置、和PCR产物检测位置；c)包含多个电磁辐射源的逐反应光驱动光子加热子系统，其中每个容器在该容器处于加热位置时与电磁辐射源光学连通，并且所述电磁辐射源对该容器发射电磁辐射；d)包含多个热检测装置的逐反应温度监测子系统，其中每个容器在该容器处于温度监测位置时与热检测装置相对应，并且其中检测装置被配置成当所述容器处于温度监测位置时提供取决于所述水性油基质的温度的测量信号；e)通信连接所述光子加热子系统和所述温度监测子系统两者的微控制器温度反馈和光源控制子系统，其中所述微控制器温度反馈和光源控制子系统被配置为调节输出控制所要求的能量输入、以及所述电磁辐射源通过反应温度循环所发射的电磁能量的持续时间；f)荧光检测子系统，所述荧光检测子系统包含：i)一个或多个荧光激发光源；ii)一个或多个荧光发射光感测装置；iii)与所述一个或多个荧光激发光源光学连通的多个第一光学构件，其中每个第一光学构件被配置成当含有所述水性油基质的所述容器处于PCR产物检测位置时，向具有第一光谱波长的荧光激发光提供从所述一个或多个荧光激发光源到所述容器之一的光路，其中所述水性反应混合物的体积包含第一试剂，当所述第一试剂与所述多核苷酸样品杂交时所述第一试剂能够被所述具有第一光谱波长的荧光激发光激发，并且其中每个第一光学构件进一步被配置成向荧光发射光提供从所述水性反应混合物到所述一个或多个荧光发射光感测装置的光路；和iv)在PCR产物检测位置处的主动或被动冷却机构，由此冷却所述PCR产物检测位置处的每个容器；以及g)与定位装置并且与所述组装子系统通信连接的机械和电子控制系统，其中机械和电子控制系统使所述组装子系统在所述多个容器中组装所述水性油基质，并且其中所述机械和电子控制系统使所述定位装置将所述多个容器从所述组装子系统移动至所述加热位置、温度监测位置和PCR产物检测位置中的每个位置。