本發(fā)明涉及具有連續(xù)反復(fù)配置有加熱器的pcr熱塊及反復(fù)配置有反應(yīng)腔室的pcr芯片的pcr裝置及利用其的pcr方法。

本發(fā)明從得到保健福祉部韓國(guó)保健產(chǎn)業(yè)振興院的保健醫(yī)療研究開(kāi)發(fā)工作的支援來(lái)執(zhí)行的研究中導(dǎo)出[課題固有號(hào)：hi13c2262，研究課題名：“用于瘧疾現(xiàn)場(chǎng)檢查用基因超高速診斷的基于芯片實(shí)驗(yàn)室的多通道同時(shí)多重檢測(cè)全程自動(dòng)化實(shí)時(shí)(real-time)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)”]。

背景技術(shù)：

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(pcr，polymerasechainreaction)是對(duì)模板核酸的特定部位進(jìn)行反復(fù)的加熱及冷卻來(lái)連鎖性地復(fù)制上述特定部位，從而以幾何級(jí)數(shù)般將具有該特定部位的核酸進(jìn)行擴(kuò)增的技術(shù)，在生命科學(xué)、遺傳工程及醫(yī)療領(lǐng)域等中以分析及診斷的目的被廣泛使用。最近，多樣地開(kāi)發(fā)用于有效執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。

現(xiàn)有的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置的一例以如下方式實(shí)現(xiàn)：在一個(gè)加熱器中安裝導(dǎo)入包含模板核酸的多種樣品溶液的管(tube)形態(tài)的反應(yīng)容器，并對(duì)上述反應(yīng)容器進(jìn)行反復(fù)的加熱(heating)及冷卻(cooling)來(lái)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(參照?qǐng)D1至圖2)。但是，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置具有因具有一個(gè)加熱器而整體結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，且因可導(dǎo)入多種試樣而可增加試樣的密度(density)的優(yōu)點(diǎn)，但存在如下的問(wèn)題：需要為了準(zhǔn)確地控制溫度而具有復(fù)雜的電路，因管形反應(yīng)容器的大小大而需要很多試樣，且因?qū)σ粋€(gè)加熱器進(jìn)行反復(fù)的加熱或冷卻而使整體聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間變長(zhǎng)。

并且，現(xiàn)有的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置的另一例以如下方式實(shí)現(xiàn)：安裝具有聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)溫度的多個(gè)加熱器，以分別通過(guò)這些加熱器的方式使包含核酸的樣品溶液通過(guò)一個(gè)流路進(jìn)行流動(dòng)，從而執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(參照?qǐng)D3)。使用設(shè)定為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)溫度的多個(gè)加熱器，從而無(wú)需對(duì)加熱器進(jìn)行反復(fù)的加熱及冷卻，因而具有聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間快的優(yōu)點(diǎn)。但是，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置利用多個(gè)加熱器，因而可實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單的電路，但存在如下的問(wèn)題：因用于通過(guò)高溫及低溫的加熱器的長(zhǎng)的流路是必不可少的因素而使整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以適用多個(gè)試樣，且需要用于控制在通過(guò)上述加熱器的流路中流動(dòng)的包含核酸的樣品溶液的流速的額外的控制裝置，從而難以增加試樣及裝置的密度。

最近，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置開(kāi)發(fā)如下：不僅正在開(kāi)發(fā)用于改善聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)收率，并實(shí)時(shí)掌握聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過(guò)程的有效的方法，而且可增加密度來(lái)在僅一次的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)工序中對(duì)很多數(shù)的試樣進(jìn)行處理，且通過(guò)減小聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間來(lái)增加試樣的處理量(throughput)。這種情況下，當(dāng)前，為了可以大大減小聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間，仍然需要如下：可準(zhǔn)確地控制或?qū)崿F(xiàn)無(wú)需反復(fù)的加熱及冷卻的并列配置的加熱器的設(shè)定溫度的技術(shù)、用于以可利用設(shè)定的溫度的加熱器來(lái)使很多數(shù)的試樣同時(shí)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的方式進(jìn)行移送的技術(shù)及與其相關(guān)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置的實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

為了解決如上所述的問(wèn)題，本發(fā)明的一實(shí)施例提出以如下方式實(shí)現(xiàn)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置，改善聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間、收率及試樣的處理量，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化及便攜化，可實(shí)時(shí)進(jìn)行測(cè)定及分析。

解決問(wèn)題的手段

本發(fā)明的一實(shí)施例提供聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置包括：聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊，在基板上部面反復(fù)隔開(kāi)配置有2個(gè)以上的加熱器；板形狀的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片，具有2個(gè)以上的反應(yīng)腔室，當(dāng)與上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊相接觸時(shí)，上述2個(gè)以上的反應(yīng)腔室與配置于上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的2個(gè)以上的各加熱器相接地反復(fù)實(shí)現(xiàn)；以及反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在安裝上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的狀態(tài)下，維持上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片與上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊之間的接觸，沿著正向及反向?qū)崿F(xiàn)反復(fù)滑動(dòng)，當(dāng)進(jìn)行上述反復(fù)滑動(dòng)時(shí)，在配置于上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的反應(yīng)腔室與配置于上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的加熱器之間反復(fù)地發(fā)生熱接觸。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述2個(gè)以上的加熱器中的相鄰加熱器可由不同的溫度實(shí)現(xiàn)。

在上述2個(gè)以上的加熱器中，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的一個(gè)末端的加熱器中的第一加熱器可由聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)變性步驟溫度實(shí)現(xiàn)，第二加熱器可由退火及延伸(或擴(kuò)增)步驟溫度實(shí)現(xiàn)。

上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的反應(yīng)腔室可向上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的滑動(dòng)方向隔開(kāi)配置有2個(gè)以上，或可向上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的滑動(dòng)方向和垂直方向隔開(kāi)配置有2個(gè)以上，或能夠以向上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的滑動(dòng)方向和垂直方向連續(xù)通過(guò)的通道形態(tài)實(shí)現(xiàn)。

上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的反應(yīng)腔室能夠以流入部/流出部合并型孔形態(tài)或流入部/流出部單獨(dú)型流路形態(tài)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明還可包括：光源，配置成向上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的反應(yīng)腔室提供光；以及光檢測(cè)部，配置成收容從上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)部釋放的光。上述光源或光檢測(cè)部可反復(fù)配置于上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的相鄰加熱器之間的空間，且可與上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的移動(dòng)途徑相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行移動(dòng)。

上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置還可具有芯片等待部，上述芯片等待部以能夠驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行連接，以便于在第一聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片與上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊進(jìn)行熱接觸之后，使第二聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片開(kāi)始與上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊進(jìn)行熱接觸，上述芯片等待部用于收容多個(gè)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)配置有2個(gè)以上的具有聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)溫度的加熱器的熱塊及配置有2個(gè)以上的反應(yīng)腔室的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片之間的反復(fù)的熱接觸來(lái)執(zhí)行迅速且準(zhǔn)確的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，可使多種試樣同時(shí)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來(lái)增加試樣的處理量。并且，可防止從個(gè)別加熱器發(fā)生的徑向熱分布及基于此的相鄰加熱器之間的不均勻的熱重疊來(lái)相當(dāng)?shù)馗纳凭酆厦告準(zhǔn)椒磻?yīng)收率，且不需要額外的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，因而可相當(dāng)?shù)刎暙I(xiàn)于裝置的小型化及集成化。進(jìn)而，可利用反復(fù)配置有加熱器單元的熱塊及板形狀的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)部來(lái)同時(shí)且迅速地對(duì)多種核酸樣品進(jìn)行擴(kuò)增，可對(duì)連續(xù)的光學(xué)信號(hào)或電化學(xué)信號(hào)進(jìn)行測(cè)定來(lái)實(shí)時(shí)確認(rèn)核酸擴(kuò)增過(guò)程。

附圖說(shuō)明

圖1至圖2示出現(xiàn)有的單一加熱器方式的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊和安裝于其的管(tube)類(lèi)型的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)容器的俯視圖及側(cè)向剖視圖。

圖3示出現(xiàn)有的多個(gè)加熱器方式的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊和安裝于其的流路類(lèi)型的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)容器的俯視圖。

圖4示出在本發(fā)明一實(shí)施例的基板99上部面反復(fù)隔開(kāi)配置有2個(gè)以上的加熱器111、121的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100。

圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的加熱器的配置結(jié)構(gòu)。

圖6示出本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900及配置于其內(nèi)部的2個(gè)以上的反應(yīng)腔室910的配置結(jié)構(gòu)。

圖7至圖9示出本發(fā)明一實(shí)施例的多種類(lèi)型的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900。

圖10至圖12示出本發(fā)明一實(shí)施例的多種類(lèi)型的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900和與其相接觸的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的狀態(tài)。

圖13至圖14示出現(xiàn)有的管(tube)類(lèi)型及流路類(lèi)型的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)容器和本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的比較圖。

圖15示出本發(fā)明一實(shí)施例的反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及通過(guò)其的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)執(zhí)行原理。

圖16示出通過(guò)本發(fā)明一實(shí)施例的多種聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

圖17示出與本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置相連接的芯片等待部。

圖18為表示本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)試驗(yàn)結(jié)果的電泳照片。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。以下說(shuō)明僅用于容易理解本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，而不是用于限制保護(hù)范圍。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是指將具有特定堿基序列的核酸進(jìn)行擴(kuò)增的反應(yīng)的一種。例如，為了將具有特定堿基序列的脫氧核糖核酸(dna，deoxyribonucleicacid)進(jìn)行擴(kuò)增，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置所執(zhí)行的步驟如下：變性步驟(denaturingstep)，將含有包含作為模板核酸的雙鏈的脫氧核糖核酸的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)試樣及試劑的溶液加熱為特定溫度，例如，約95℃，從而將上述雙鏈的脫氧核糖核酸分離為單鏈的脫氧核糖核酸；退火步驟(annealingstep)，提供具有與要擴(kuò)增的堿基序列互補(bǔ)的序列的寡核苷酸(oligonucleotide)引物，并與分離的上述單鏈的脫氧核糖核酸一同冷卻為特定溫度，例如，55℃，從而在上述單鏈的脫氧核糖核酸的特定堿基序列中結(jié)合上述引物來(lái)形成部分脫氧核糖核酸-引物復(fù)合物；以及延伸(或擴(kuò)增)步驟(extensionstep)，在上述退火步驟之后，將上述溶液維持為適當(dāng)溫度，例如，72℃，從而利用脫氧核糖核酸聚合酶(polymerase)以上述部分脫氧核糖核酸-引物復(fù)合物的引物為基礎(chǔ)形成雙鏈的脫氧核糖核酸，可將上述的三個(gè)步驟反復(fù)例如20次至40次來(lái)以幾何級(jí)數(shù)般將具有上述特定堿基序列的脫氧核糖核酸進(jìn)行擴(kuò)增。根據(jù)情況，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置可同時(shí)執(zhí)行上述退火步驟和上述延伸(或擴(kuò)增)步驟，這種情況下，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置還可執(zhí)行由變性步驟、退火及延伸(或擴(kuò)增)步驟構(gòu)成的2個(gè)步驟，從而完成第一循環(huán)。因此，本發(fā)明實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊及包括其的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置是指包括用于執(zhí)行上述的多個(gè)步驟的多個(gè)模塊的裝置，除非本說(shuō)明書(shū)中所記載，詳細(xì)的模塊以在用于執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的現(xiàn)有技術(shù)中開(kāi)始或在顯而易見(jiàn)的范圍內(nèi)均具有的模塊為前提。

圖4示出在基板99上部表面反復(fù)隔開(kāi)配置有2個(gè)以上的加熱器111、121的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100。

根據(jù)圖4，在本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的上部表面反復(fù)配置有用于向聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)溶液供熱的2個(gè)以上的加熱器111、121。上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100作為用于維持特定溫度的模塊，在至少一面具有與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)領(lǐng)域的接觸面，從而通過(guò)熱接觸向聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)溶液(用于執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的試樣及試劑)供熱來(lái)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。上述基板99由防止因配置于其表面的加熱器111、121的加熱而使其物理或化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，并防止在2個(gè)以上的加熱器之間發(fā)生熱交換的材質(zhì)實(shí)現(xiàn)。例如，上述基板99由塑料、玻璃、硅等的材質(zhì)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)需要，能夠以透明或半透明的方式實(shí)現(xiàn)。為了裝置的小型化及集成化，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100能夠以整體上薄的板形狀，例如，約50納米(nm)至1毫米(mm)的厚度，優(yōu)選地，約250微米(μm)實(shí)現(xiàn)，但并不局限于此。

在上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的上部表面反復(fù)隔開(kāi)配置有2個(gè)以上的加熱器，例如，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的2個(gè)以上的加熱器能夠以如下方式實(shí)現(xiàn)：在上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的一個(gè)末端的加熱器中，開(kāi)始聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的第一循環(huán)，并在上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的另一個(gè)末端的加熱器中，結(jié)束聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最后循環(huán)。并且，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100能夠以用于向聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)領(lǐng)域有效供熱的形狀，例如，可增加每體積表面積比率(surfacetovolumeratio)的平面(plane)形狀、流路(channel)形狀或柱子(pillar)形狀等多樣地實(shí)現(xiàn)。

上述加熱器111、121作為配置于上述基板99的導(dǎo)電性發(fā)熱器件，可由利用焦耳熱(jouleheating)的加熱器、引起珀?duì)柼?yīng)(peltiereffect)的熱電器件(thermoelement)實(shí)現(xiàn)。另一方面，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的2個(gè)以上的加熱器中的相鄰加熱器可由不同的溫度實(shí)現(xiàn)，相鄰加熱器之間的溫度模式可由規(guī)定數(shù)的加熱器組合反復(fù)。例如，第一加熱器由95℃實(shí)現(xiàn)，第二加熱器由55℃實(shí)現(xiàn)，第三加熱器由72℃實(shí)現(xiàn)，這種溫度模式可由10次、20次、30次或40次等反復(fù)實(shí)現(xiàn)，第一加熱器由95℃實(shí)現(xiàn)，第二加熱器由72℃實(shí)現(xiàn)，這種溫度模式可由10次、20次、30次或40次等反復(fù)實(shí)現(xiàn)。因此，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的2個(gè)以上的加熱器能夠以如下方式實(shí)現(xiàn)：在上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的一個(gè)末端的加熱器(95℃)中，開(kāi)始聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的第一循環(huán)，并在上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的另一個(gè)末端的加熱器(72℃)中，結(jié)束聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最后循環(huán)。

為了維持規(guī)定溫度，上述加熱器111、121可與電源模塊及控制模塊相連接，可與用于監(jiān)控上述加熱器111、121的溫度的傳感器相連接。為了規(guī)定地維持上述加熱器111、121的內(nèi)部溫度，單位電極，即，多個(gè)加熱器電極能夠以上述加熱器111、121的表面中心點(diǎn)為基準(zhǔn)向上下和/或左右方向?qū)ΨQ(chēng)配置。并且，上述加熱器111、121可從由用于實(shí)現(xiàn)迅速的傳熱性及導(dǎo)電性的金屬材質(zhì)，例如，鉻、鋁、銅、鐵、銀及碳組成的組中選擇一種以上或可由以其為基礎(chǔ)的復(fù)合材料(compositematerials)制備，但并不局限于此。并且，上述加熱器111、121可包括透光性發(fā)熱器件，例如，氧化物半導(dǎo)體物質(zhì)或選自含有包含在上述氧化物半導(dǎo)體物質(zhì)中添加了選自由in、sb、al、ga、c及sn組成的組中的雜質(zhì)的物質(zhì)的導(dǎo)電性納米粒子、氧化銦錫、導(dǎo)電性高分子物質(zhì)、碳納米管及石墨烯(graphene)的組中的一種以上的物質(zhì)。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：在上述加熱器111、121兩次配置于上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的上部表面而執(zhí)行用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的2個(gè)步驟，即，變性步驟及退火/延伸步驟的情況下，與執(zhí)行用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的三個(gè)步驟，即，變性步驟、退火步驟及延伸步驟相比，可減少聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間，且通過(guò)減少加熱器數(shù)量來(lái)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，并增加密度。另一方面，這種情況下，在用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的三個(gè)步驟中，用于執(zhí)行變性步驟的溫度為85℃至105℃，優(yōu)選為95℃，用于執(zhí)行退火步驟的溫度為40℃至60℃，優(yōu)選為50℃，用于執(zhí)行延伸步驟的溫度為50℃至80℃，優(yōu)選為72℃，進(jìn)而，在用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的2個(gè)步驟中，用于執(zhí)行變性步驟的溫度為85℃至105℃，優(yōu)選為95℃，用于執(zhí)行退火/延伸步驟的溫度為50℃至80℃，優(yōu)選為72℃。只是，用于執(zhí)行上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的特定溫度及溫度范圍可在執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的過(guò)程中在公知的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

如上所述，通過(guò)使維持規(guī)定溫度的2個(gè)以上的加熱器111、121反復(fù)隔開(kāi)配置于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的上部表面，可增加每個(gè)時(shí)間的溫度變化率。例如，根據(jù)現(xiàn)有的單一加熱器方式，每個(gè)時(shí)間的溫度變化率在每秒鐘3℃至7℃范圍內(nèi)，相反，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的反復(fù)配置加熱器結(jié)構(gòu)，上述多個(gè)加熱器之間的每個(gè)時(shí)間的溫度變化率在每秒鐘20℃至40℃范圍內(nèi)，從而可大大縮短聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的反復(fù)配置加熱器結(jié)構(gòu)，在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的變性步驟、退火步驟及延伸步驟(或上述變性步驟及退火/變性步驟)中，可準(zhǔn)確地控制溫度，并且，可僅在從上述多個(gè)加熱器供熱的部位維持所需的溫度或溫度范圍。并且，可在上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100反復(fù)配置多種數(shù)的加熱器來(lái)多樣地實(shí)現(xiàn)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)循環(huán)周期。例如，在適用于循環(huán)周期為10次的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的情況下，可反復(fù)配置20個(gè)或30個(gè)上述加熱器。即，可考慮所意圖的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)循環(huán)周期而在上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100以10次、20次、30次、40次、50次等反復(fù)配置上述加熱器。

圖5示出本發(fā)明實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100及以向反復(fù)配置于上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的加熱器供給電力的方式實(shí)現(xiàn)的電力供給部200。具體地，圖5的上端示出上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的垂直剖視圖，圖5的下端示出上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的俯視圖。圖5的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100反復(fù)配置有20個(gè)加熱器。上述電力供給部200作為從電力供給源向上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100供給電力來(lái)進(jìn)行加熱的模塊，包括以分別向上述多個(gè)加熱器110、120分配電力的方式實(shí)現(xiàn)的配線210、220。例如，根據(jù)圖5，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的第一配線210以向第一加熱器110供給電力的方式進(jìn)行連接，第二配線220以向第二加熱器120供給電力的方式進(jìn)行連接。若上述第一加熱器110維持聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)變性步驟溫度，例如，85℃至105℃，且上述第二加熱器120維持聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)退火/延伸步驟溫度，例如，50℃至80℃，則上述第一配線210可從上述電力供給部200接收用于維持聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)變性步驟溫度的電力，上述第二配線220可從上述電力供給部200接收用于維持聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)退火/延伸步驟溫度的電力。上述第一配線210及上述第二配線220可由金、銀、銅等導(dǎo)電性材質(zhì)實(shí)現(xiàn)，但并不局限于此。上述電力供給源作為用于向上述電力供給部200供給電力的模塊，可分別與上述電力供給部200的第一配線210及第二配線220相連接。例如，當(dāng)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)，上述電力供給源的第一電力端口與上述第一配線210電連接，上述電力供給源的第二電力端口與上述第二配線220電連接。接著，在具有用于執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的用戶(hù)指示的情況下，上述電力供給源可分別向上述第一配線210及上述第二配線220供給電力，從而迅速對(duì)上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的第一加熱器及第二加熱器進(jìn)行加熱，若多個(gè)加熱器分別達(dá)到預(yù)先確定的溫度，則控制電力供給量來(lái)維持上述預(yù)先確定的溫度。

圖6示出本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900及配置于其內(nèi)部的2個(gè)以上的反應(yīng)腔室910的配置結(jié)構(gòu)，圖7至圖9示出本發(fā)明一實(shí)施例的多種類(lèi)型的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900。

根據(jù)圖6，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900以板形狀實(shí)現(xiàn)，并與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的上部表面，具體地，加熱器110、120相接觸，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900具有以如下方式反復(fù)實(shí)現(xiàn)的2個(gè)以上的反應(yīng)腔室910、920，當(dāng)進(jìn)行接觸時(shí)，上述2個(gè)以上的反應(yīng)腔室910、920與配置于上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的2個(gè)以上的加熱器110、120相連。以其為前提，圖7至圖9示出本發(fā)明一實(shí)施例的多種類(lèi)型的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900。

上述反應(yīng)腔室是為了將具有特定堿基序列的脫氧核糖核酸進(jìn)行擴(kuò)增而對(duì)含有包含作為模板核酸的雙鏈的脫氧核糖核酸的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)試樣及試劑的溶液進(jìn)行收容的空間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，本發(fā)明的特征在于，當(dāng)為了執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而與上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100進(jìn)行熱接觸時(shí)，上述反應(yīng)腔室配置于在上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100設(shè)置的加熱器區(qū)域。上述反應(yīng)腔室的數(shù)量不受特別的限制，但優(yōu)選地，比聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的加熱器的數(shù)量多一個(gè)以上。另一方面，上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片整體以板形狀實(shí)現(xiàn)，從而當(dāng)與上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100進(jìn)行熱接觸時(shí)，分別向上述反應(yīng)腔室均勻地傳熱。

根據(jù)圖7，上述2個(gè)以上的反應(yīng)腔室910反復(fù)配置于板形狀的芯片。并且，上述2個(gè)以上的反應(yīng)腔室910可向上述芯片的長(zhǎng)度方向或相對(duì)于長(zhǎng)度方向的垂直方向配置。這種情況下，反應(yīng)腔室910還可分別包含相同或不同的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)試樣及試劑，這種情況下，還可通過(guò)一個(gè)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900執(zhí)行兩種以上或多種試樣的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

根據(jù)圖8，上述2個(gè)以上反應(yīng)腔室910反復(fù)配置于板形狀的芯片，上述反應(yīng)腔室910能夠以向相對(duì)于上述芯片的長(zhǎng)度方向的垂直方向連續(xù)通過(guò)的流路形態(tài)實(shí)現(xiàn)。這種情況下，反應(yīng)腔室910還可分別包含相同或不同的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)試樣及試劑，這種情況下，在一個(gè)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900中，可執(zhí)行兩種以上或多種試樣的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

另一方面，圖7至圖8的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的反應(yīng)腔室910以無(wú)流入部/流出部的區(qū)別而由一個(gè)實(shí)現(xiàn)的流入部/流出部合并型孔形態(tài)實(shí)現(xiàn)，相反，圖9的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的反應(yīng)腔室910還能夠以在單位區(qū)域中分離實(shí)現(xiàn)流入部931及流出部932，且流入部931及流出部932由一個(gè)流路921連接的流入部/流出部單獨(dú)型流路形態(tài)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有的多孔板(multiwellplate)形態(tài)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片因試樣的量(volume)大而每體積表面積比率(surfacetovolumeratio)低，導(dǎo)致聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間長(zhǎng)，但本發(fā)明一實(shí)施例的流入部/流出部單獨(dú)型流路形態(tài)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的每體積表面積比率(surfacetovolumeratio)高，從而可大大縮短聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間。上述反應(yīng)腔室內(nèi)的流路高度可選自0.01微米至5毫米，但優(yōu)選地，流路的高度低，以使每體積表面積比率(surfacetovolumeratio)變高。

另一方面，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900可包括：第一板，與上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100相接觸；第二板，配置于上述第一板，并具有上述2個(gè)以上的反應(yīng)腔室；以及第三板，配置于上述第二板，并具有上述2個(gè)以上的反應(yīng)腔室的流入部或流出部。像這樣，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900由板形狀的層疊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，從而具有制備工序變得簡(jiǎn)單，可大大降低費(fèi)用，且與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的熱交換面積變寬的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900可由多種材質(zhì)實(shí)現(xiàn)，但優(yōu)選地，以塑料材質(zhì)的薄膜形狀實(shí)現(xiàn)。并且，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900可由透光性材質(zhì)實(shí)現(xiàn)，若以熒光(fluorescence)、磷光(phosphorescence)、發(fā)光(luminescence)、拉曼光譜法(ramanspectroscopy)、表面增強(qiáng)拉曼散射(surfaceenhancedramanscattering)及表面等離子共振(surfaceplasmonresonance)之類(lèi)的基于光學(xué)測(cè)定的實(shí)時(shí)(real-time)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)用途使用，則優(yōu)選地由透光性材質(zhì)實(shí)現(xiàn)。

上述第一板是與上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100相粘結(jié)或附著而從上述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100供熱的部分。上述第一板可由多種材質(zhì)實(shí)現(xiàn)，但優(yōu)選地，可以為選自由聚二甲基硅氧烷(pdms，polydimethylsiloxane)、環(huán)烯烴共聚物(coc，cycloolefincopolymer)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma，polymethylmethacrylate)、聚碳酸酯(pc，polycarbonate)、聚碳酸亞丙酯(ppc，polypropylenecarbonate)、聚醚砜(pes，polyethersulfone)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet，polyethyleneterephthalate)及其組合物組成的組中的材質(zhì)。并且，針對(duì)上述第一板的上端面可由親水性物質(zhì)(未圖示)來(lái)進(jìn)行處理，以便于可順暢地執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。通過(guò)上述親水性物質(zhì)的處理來(lái)在上述第一板形成包含親水性物質(zhì)的單層。上述親水性物質(zhì)可以為多種物質(zhì)，但優(yōu)選為選自由羧基(-cooh)、胺基(-nh2)、羥基(-oh)及砜基(-sh)組成的組中的物質(zhì)，上述親水性物質(zhì)的處理可通過(guò)本領(lǐng)域中公知的方法來(lái)執(zhí)行。

上述第二板配置于上述第一板。上述第二板包括2個(gè)以上的反應(yīng)腔室。在上述2個(gè)以上的反應(yīng)腔室中導(dǎo)入要擴(kuò)增的靶樣品溶液之后，執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。并且，上述第二板可由多種材質(zhì)實(shí)現(xiàn)，但優(yōu)選為選自由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、環(huán)烯烴共聚物、聚酰胺(pa，polyamide)、聚乙烯(pe，polyethylene)、聚丙烯(pp，polypropylene)、聚苯醚(ppe，polyphenyleneether)、聚苯乙烯(ps，polystyrene)、聚甲醛(pom，polyoxymethylene)、聚醚醚酮(peek，polyetheretherketone)、聚四氟乙烯(ptfe，polytetrafluoroethylene)、聚氯乙烯(pvc，polyvinylchloride)、聚偏氟乙烯(pvdf，polyvinylidenefluoride)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(pbt，polybutyleneterephthalate)、氟化乙烯丙烯(fep，fluorinatedethylenepropylene)、全氟烷氧基烷烴(pfa，perfluoralkoxyalkane)及其組合物組成的組中的熱塑性樹(shù)脂或熱固性樹(shù)脂材質(zhì)。并且，上述第二板的厚度可以多樣，但可選自0.01μm至5mm。并且，上述反應(yīng)腔室的寬度和長(zhǎng)度可以多樣，但優(yōu)選地，上述反應(yīng)腔室的寬度可選自0.001mm至10mm，上述長(zhǎng)度可選自1mm至400mm。并且，為了防止脫氧核糖核酸、蛋白質(zhì)(protein)的吸附，上述第二板的內(nèi)壁可由硅烷(silane)系列、牛血清白蛋白(bsa，bovineserumalbumin)等的物質(zhì)進(jìn)行涂敷，上述物質(zhì)的處理可通過(guò)本領(lǐng)域中公知的方法來(lái)執(zhí)行。

上述第三板配置于上述第二板。上述第三板具有在形成于上述第二板的2個(gè)以上的反應(yīng)腔室區(qū)域形成的流入部或流出部。上述流入部是使包含要擴(kuò)增的核酸的靶樣品溶液流入的部分，上述流出部是在結(jié)束聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)之后，排出上述靶樣品溶液的部分。如上所述，上述流入部和流出部能夠以合并型或分離型實(shí)現(xiàn)，上述流入部和流出部的內(nèi)部表面與上述第二板的2個(gè)以上的反應(yīng)腔室的內(nèi)部表面連續(xù)地連接。另一方面，上述第三板可由多種材質(zhì)實(shí)現(xiàn)，但優(yōu)選地，可以為選自由聚二甲基硅氧烷(pdms，polydimethylsiloxane)、環(huán)烯烴共聚物(coc，cycloolefincopolymer)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma，polymethylmethacrylate)、聚碳酸酯(pc，polycarbonate)、聚碳酸亞丙酯(ppc，polypropylenecarbonate)、聚醚砜(pes，polyethersulfone)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet，polyethyleneterephthalate)及其組合物組成的組中的材質(zhì)。并且，上述流入部可具有多種大小，但優(yōu)選地，直徑可選自0.001mm至10mm。并且，上述流出部可具有多種大小，但優(yōu)選地，直徑可選自0.001mm至10mm。并且，上述流入部及流出部具有額外的蓋機(jī)構(gòu)，從而可防止當(dāng)執(zhí)行對(duì)于靶樣品溶液的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)，上述2個(gè)以上的反應(yīng)腔室內(nèi)的靶樣品溶液泄漏。上述蓋機(jī)構(gòu)能夠以多種形狀、大小或材質(zhì)實(shí)現(xiàn)。并且，上述第三板的厚度可以多樣，但優(yōu)選地，可選自0.001mm至10mm。

本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900可通過(guò)如下方法來(lái)容易制備而成，上述方法包括：通過(guò)機(jī)械加工形成上述流入部或流出部來(lái)提供上述第三板的步驟；通過(guò)機(jī)械加工在與上述第三板的流入部或流出部相對(duì)應(yīng)的部分形成2個(gè)以上的反應(yīng)腔室，從而向具有與上述第三板的下部面相對(duì)應(yīng)的大小的板材提供第二板的步驟；通過(guò)表面處理加工由親水性物質(zhì)形成表面，從而向具有與上述第二板的下部面相對(duì)應(yīng)的大小的板材的上部面提供第一板的步驟；以及通過(guò)粘合工序?qū)⑸鲜龅谌宓南虏棵媾c上述第二板的上部面相粘合，并通過(guò)粘合工序?qū)⑸鲜龅诙宓南虏棵媾c上述第一板的上部面相粘合的步驟。

上述第三板的流入部或流出部及上述第二板的2個(gè)以上的反應(yīng)腔室可通過(guò)選自由注塑成型(injectionmolding)、熱壓印(hot-embossing)、鑄造(casting)及激光燒蝕(laserablation)組成的組中的加工方法來(lái)形成。并且，上述第一板表面的親水性物質(zhì)可通過(guò)選自由氧及氬等離子處理、電暈放電處理及表面活性劑的涂敷組成的組中的方法來(lái)進(jìn)行處理，可通過(guò)本領(lǐng)域中公知的方法來(lái)執(zhí)行。并且，上述第三板的下部面與上述第二板的上部面以及上述第二板的下部面與上述第一板的上部面可通過(guò)熱粘合(thermalbonding)、超聲波熔敷(ultrasonicwelding)、溶劑粘合(solventbonding)、熱板熔敷(hotplatewelding)、紫外線(uv)粘合(ultravioletbonding)及壓接(pressbonding)工序來(lái)進(jìn)行粘結(jié)，可通過(guò)本領(lǐng)域中公知的方法來(lái)執(zhí)行。在上述第三板與第二板之間以及上述第二板與第一板之間可由雙面膠或熱塑性樹(shù)脂或熱固性樹(shù)脂來(lái)進(jìn)行處理。

圖10至圖12示出本發(fā)明一實(shí)施例的多種類(lèi)型的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900和與其相接觸的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的狀態(tài)。

根據(jù)圖10，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900具有流入部/流出部合并型孔(well)形態(tài)的反應(yīng)腔室910，上述反應(yīng)腔室910與本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的加熱器110、120相對(duì)應(yīng)地配置。根據(jù)圖11，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900具有流入部/流出部單獨(dú)型流路形態(tài)的反應(yīng)腔室910，上述反應(yīng)腔室910與本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的加熱器110、120垂直對(duì)應(yīng)地配置。進(jìn)而，根據(jù)圖12，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900具有流入部/流出部單獨(dú)型流路形態(tài)的反應(yīng)腔室910，上述反應(yīng)腔室910與本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的加熱器110、120水平地配置。

如上所述的本發(fā)明一實(shí)施例的形態(tài)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片與以往的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)pcr反應(yīng)容器相比，可增加實(shí)現(xiàn)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置時(shí)的密度，并且，貢獻(xiàn)于有效執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。根據(jù)圖13，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片與使用以單一加熱器為前提的以往的管方式的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)容器相比，可使更多的多種試樣同時(shí)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，可大大縮短聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間，還可大大減小容器的大小。進(jìn)而，與使用以往的以多個(gè)加熱器為前提的單一流路方式的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)容器相比，可使更多的多種試樣同時(shí)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，可縮短對(duì)于多種試樣的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間，且不需要額外的通過(guò)流路的流體控制模塊，從而可大大增加聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置的密度。另一方面，根據(jù)圖14，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片能夠以小型實(shí)現(xiàn)，因而可最小化試樣的量，且可增加加熱器，即，熱塊與試樣之間的熱接觸面，從而可增加每體積表面積比率(a＜a'＜a”)。這種情況下，可容易確認(rèn)如下：在本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片中，每體積表面積比率呈與圖10的芯片相比，圖11至圖12的芯片更加得到改善的形態(tài)。

圖15示出本發(fā)明一實(shí)施例的反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及通過(guò)其的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)執(zhí)行原理。

根據(jù)圖15a，可確認(rèn)包括聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100、電極部200、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900及反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)990的本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置中執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的步驟(步驟s1至步驟s2)。反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)990被簡(jiǎn)單示出，但因安裝有聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900而聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900可將聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的上部面以熱接觸狀態(tài)進(jìn)行反復(fù)(往復(fù))滑動(dòng)。前提為如下2個(gè)步驟：聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的所有反應(yīng)腔室910收容相同或不同的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)試樣及試劑，配置于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的加熱器(110、120等)通過(guò)電極部200的電力供給來(lái)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，即：第一加熱器110維持用于執(zhí)行變性步驟的溫度，即，95℃，第二加熱器120維持用于執(zhí)行退火/延伸步驟的溫度，即，72℃，之后，18個(gè)加熱器反復(fù)維持95℃及72℃。

參照步驟s1，若聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的上部面進(jìn)行熱接觸，則在配置于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的反應(yīng)腔室910內(nèi)部執(zhí)行第一次聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，之后，利用反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)990來(lái)進(jìn)行滑動(dòng)。例如，若聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的左側(cè)末端的第一反應(yīng)腔室910與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的左側(cè)末端的第一加熱器110進(jìn)行熱接觸，則在第一反應(yīng)腔室910內(nèi)部執(zhí)行變性步驟，之后，通過(guò)利用反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)990的向右滑動(dòng)，第一反應(yīng)腔室910與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的左側(cè)末端的第二加熱器120進(jìn)行熱接觸。

參照步驟s2，若聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的上部面進(jìn)行熱接觸，則在配置于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的反應(yīng)腔室910內(nèi)部執(zhí)行第二次聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，之后，利用反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)990來(lái)進(jìn)行滑動(dòng)。例如，若聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的左側(cè)末端的第一反應(yīng)腔室910與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的左側(cè)末端的第二加熱器120進(jìn)行熱接觸，則在上述第一反應(yīng)腔室910內(nèi)部執(zhí)行退火/延伸步驟，之后，通過(guò)利用反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)990的向左滑動(dòng)，第一反應(yīng)腔室910重新與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的左側(cè)末端的第一加熱器110進(jìn)行熱接觸。若聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900利用本發(fā)明一實(shí)施例的反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)990來(lái)在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的上部面以步驟s1至步驟s2的方式進(jìn)行反復(fù)(往復(fù))移動(dòng)，則聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的第一循環(huán)(cycle)結(jié)束。

根據(jù)圖15b，可以確認(rèn)通過(guò)圖15a的步驟s1至步驟s2的反復(fù)連續(xù)進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的各個(gè)循環(huán)(c1、c2)。因此，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置，可在窄的空間同時(shí)且迅速將多種核酸樣品進(jìn)行擴(kuò)增，可通過(guò)多種核酸樣品與多個(gè)加熱器之間的反復(fù)接觸貢獻(xiàn)于設(shè)備的小型化。

圖16示出通過(guò)本發(fā)明一實(shí)施例的多種聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

圖16a至圖16h示出通過(guò)本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置可包括用于實(shí)時(shí)測(cè)定在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的反應(yīng)腔室910內(nèi)發(fā)生的核酸擴(kuò)增反應(yīng)的光學(xué)模塊。上述光學(xué)模塊可包括：光源150、1500，用于向聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的反應(yīng)腔室910提供光；以及光檢測(cè)部600、620，用于收容從聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900釋放的光。這種情況下，在收容于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的反應(yīng)腔室910的靶樣品溶液中可添加額外的熒光物質(zhì)，隨著聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)物的生成，利用特定波長(zhǎng)的光來(lái)進(jìn)行發(fā)光，從而誘發(fā)可測(cè)定及分析的光信號(hào)。上述光學(xué)模塊可根據(jù)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片及聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊的特性、光源及光檢測(cè)部的配置形態(tài)等以透射型或反射型實(shí)現(xiàn)。光源可以多樣，但可選自由汞弧燈(mercuryarclamp)、氙弧燈(xenonarclamp)、鎢弧燈(tungstenarclamp)、金屬鹵化物弧燈(metalhalidearclamp)、金屬鹵化物纖維(metalhalidefiber)及發(fā)光二極管(led，lightemittingdiodes)組成的組中。并且，光源的波長(zhǎng)可以多樣，但可選自約200納米至1300納米范圍內(nèi)，可利用多重光源或過(guò)濾器來(lái)由多重波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)。這種情況下，光源還可包括按顏色分類(lèi)的光源(參照?qǐng)D16c及圖16h)。并且，光檢測(cè)部可以多樣，但選自由電荷耦合器件(ccd，charge-coupleddevice)、電荷注入器件(cid，charge-injectiondevice)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體檢測(cè)器(cmos，complementary-metal-oxide-semiconductordetector)及光電倍增管(pmt，photomultipliertube)組成的組中。這種情況下，光檢測(cè)部還可包括濾色器(圖16b、圖16c、圖16f、圖16g及圖16h)。即，光源及光檢測(cè)部為了改善檢測(cè)效率而能夠以可驅(qū)動(dòng)的方式與多種模塊連接配置。例如，上述光源還可包括可僅使可激發(fā)(excitation)熒光物質(zhì)的波長(zhǎng)帶的光通過(guò)的一個(gè)以上的光帶通濾波器(opticalbandpassfilter)或能夠以可驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行連接，光檢測(cè)部還可包括可僅使熒光物質(zhì)的發(fā)光(emission)的波長(zhǎng)帶的光通過(guò)的一個(gè)以上的光帶通濾波器或能夠以可驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行連接，這種情況下，光源或光檢測(cè)部還可包括可使用于檢測(cè)上述一個(gè)以上的光帶通濾波器的熒光物質(zhì)的激發(fā)波長(zhǎng)與發(fā)光波長(zhǎng)相一致的取代部或能夠以可驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行連接。并且，光源還可包括使用一個(gè)以上的波長(zhǎng)的發(fā)光二極管，以便于可激發(fā)一種以上的熒光物質(zhì)，或能夠以可驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行連接，這種情況下，在發(fā)光二極管光源中，還可包括可使一種以上的熒光物質(zhì)的激發(fā)波長(zhǎng)與發(fā)光波長(zhǎng)相一致的取代部或能夠以可驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行連接。

根據(jù)圖16a，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置可包括透光性材質(zhì)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900、配置于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的第一加熱器110與第二加熱器120之間的光源150以及用于檢測(cè)從光源150釋放的光信號(hào)的光檢測(cè)部600。具體地，包含靶樣品溶液的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)溶液在反應(yīng)腔室910內(nèi)以在第一加熱器110的上側(cè)對(duì)應(yīng)部分及第二加熱器120的上側(cè)對(duì)應(yīng)部分進(jìn)行往復(fù)滑動(dòng)的方式反復(fù)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)變性步驟及退火/延伸步驟，這種情況下，靶樣品溶液在第一加熱器110與第二加熱器120之間以及包括第一加熱器110和第二加熱器120的加熱器單元之間通過(guò)光源150的上側(cè)對(duì)應(yīng)部分。當(dāng)收容有靶樣品溶液的反應(yīng)腔室910在光源150的上側(cè)對(duì)應(yīng)部分進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，通過(guò)控制反復(fù)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)990來(lái)使聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的移動(dòng)速度變慢或暫時(shí)維持停止?fàn)顟B(tài)之后，從光源150釋放光，并使釋放的光通過(guò)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900，具體地，反應(yīng)腔室910，且可由上述光檢測(cè)部600測(cè)定及分析因反應(yīng)腔室910內(nèi)的核酸擴(kuò)增而產(chǎn)生的光信號(hào)。因此，在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的各個(gè)循環(huán)周期進(jìn)行的期間，可實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)腔室910內(nèi)(結(jié)合有熒光物質(zhì)的)的由核酸的擴(kuò)增引起的反應(yīng)結(jié)果，從而實(shí)時(shí)測(cè)定及分析靶核酸的量。另一方面，圖16b表示包括具有濾色器601的光檢測(cè)部600的本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置，圖16c表示包括具有濾色器601的光檢測(cè)部600及具有按顏色分類(lèi)的光源151的光源150的本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置。并且，圖16d表示光檢測(cè)部600與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900一同移動(dòng)的本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置。

根據(jù)圖16e，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置可包括：半透射性(上層由透射性材質(zhì)實(shí)現(xiàn)，下層由非透射性材質(zhì)實(shí)現(xiàn))材質(zhì)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900；光檢測(cè)部600，與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的移動(dòng)途徑相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行移動(dòng)，用于檢測(cè)光源150、從光源150釋放的光信號(hào)；以及光學(xué)模塊610，用于收容向聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的反應(yīng)腔室910傳遞從光源150釋放的光，并向光檢測(cè)部600傳遞從反應(yīng)腔室910釋放的光的二向色鏡620。另一方面，圖16f表示包括具有安裝有多個(gè)濾色器的光檢測(cè)部600的光學(xué)模塊610的本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置。

根據(jù)圖16g，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置可包括：透光性材質(zhì)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900；透光性材質(zhì)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100，包括第一加熱器110和第二加熱器120；光檢測(cè)模塊620，固定配置于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的上部；以及光源模塊1500，固定配置于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的下部。這種情況下，光檢測(cè)模塊620可在與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900的反應(yīng)腔室910相對(duì)應(yīng)的區(qū)域包括光檢測(cè)部，光檢測(cè)部可具有濾色器621。另一方面，圖16h表示設(shè)置有包括具有濾色器621的光檢測(cè)部的光檢測(cè)模塊620及包括具有按顏色分類(lèi)的光源1501的光源的光源模塊1500的本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置。

圖17示出與本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置相連接的芯片等待部1000。

根據(jù)圖17，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置還可具有芯片等待部1000，上述芯片等待部1000以可驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行連接，以便于在第一聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900(芯片號(hào)1)與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100依次進(jìn)行熱接觸之后，使第二聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900(芯片號(hào)2)開(kāi)始與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100進(jìn)行熱接觸，上述芯片等待部1000用于收容多個(gè)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900(芯片號(hào)1、2、3、4、5)。芯片等待部1000可具有多個(gè)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900(芯片號(hào)1、2、3、4、5)。收容于芯片等待部1000的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片可包含多種樣品，根據(jù)其收容空間的大小，可以為大于收容于圖17的數(shù)(5個(gè))的數(shù)。例如，若聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100與第一聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900(芯片號(hào)1)依次進(jìn)行熱接觸，且開(kāi)始第一次聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，則第一聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900(芯片號(hào)1)通過(guò)封裝件995的芯片排出口995b向外部移動(dòng)，開(kāi)放封裝件995的芯片投入口995a，且收容于芯片等待部1000的第二聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900(芯片號(hào)2)利用額外的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)來(lái)向聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100上移動(dòng)，從而與聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100依次進(jìn)行熱接觸，并開(kāi)始第二次聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這種情況下，在第二聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900(芯片號(hào)2)通過(guò)芯片投入口995a之前，安裝于封裝件995的額外的傳感器識(shí)別第二聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片900(芯片號(hào)2)，并重新設(shè)定(setting)封裝件995內(nèi)條件，例如，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱塊100的溫度條件、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)測(cè)定裝置的反應(yīng)條件。如上所述的一系列的過(guò)程可反復(fù)至收容于芯片等待部1000的多個(gè)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)結(jié)束為止。通過(guò)具有如上所述的芯片等待部1000，本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置可同時(shí)、依次且迅速執(zhí)行對(duì)于多種樣品和試樣的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

圖18為表示本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)試驗(yàn)結(jié)果的電泳照片。

根據(jù)圖18，可以確認(rèn)使用本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置來(lái)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的結(jié)果，電泳照片中顯示的“m”是指尺寸標(biāo)注(sizemarker)，數(shù)字分別是指執(zhí)行了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的試樣號(hào)。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可以確認(rèn)可在非常短的時(shí)間，約15分鐘內(nèi)使很多數(shù)的試樣同時(shí)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。因此，若使用本發(fā)明一實(shí)施例的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置，則與使用現(xiàn)有的單一加熱器方式的多個(gè)孔類(lèi)型聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)容器的情況或使用多個(gè)加熱器方式的單一流路類(lèi)型聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)容器的情況相比，可相當(dāng)減小聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的大小，可減少使用的試樣的量，可大大縮短聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)間，可使很多試樣同時(shí)執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而可有效改善現(xiàn)有的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置的問(wèn)題。