第二加熱器的上側(cè)對應(yīng)部分經(jīng)過聚合酶鏈式反應(yīng)退火/延伸步驟，并結(jié)束10次聚合酶鏈式反應(yīng)循環(huán)周期。接著，選擇性地，上述聚合酶鏈式反應(yīng)溶液從上述反應(yīng)通道303的流出部305末端到流入部304末端，向長度方向在上述第一加熱器的上側(cè)對應(yīng)部分及上述第二加熱器的上側(cè)對應(yīng)部分逆向移動，并可重新執(zhí)行聚合酶鏈式反應(yīng)。
[0100]圖21圖示通過本發(fā)明第一實施例的具有反復(fù)配置有適用補償型圖案的加熱器的聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊100、光源150及光檢測部600的聚合酶鏈式反應(yīng)裝置來實現(xiàn)的光學(xué)實時聚合酶鏈式反應(yīng)。
[0101]根據(jù)圖21，本發(fā)明一實施例的聚合酶鏈式反應(yīng)裝置包括透光性材質(zhì)的聚合酶鏈式反應(yīng)部300、包括上述聚合酶鏈式反應(yīng)部300且在第一加熱器110和第二加熱器120之間配置有光源150的熱塊100、電力供給部400、栗500及光檢測部600。
[0102]本發(fā)明的特征在于，圖21的聚合酶鏈式反應(yīng)部300由透光性材質(zhì)實現(xiàn)，在上述聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊100的第一加熱器110及第二加熱器120之間配置有光源150。并且，上述聚合酶鏈式反應(yīng)裝置還包括用于檢測從上述光源150發(fā)出的光的光檢測部600。因此，上述聚合酶鏈式反應(yīng)裝置在執(zhí)行聚合酶鏈式反應(yīng)時，可實時(real-time)測定及分析核酸擴增過程。這種情況下，上述聚合酶鏈式反應(yīng)溶液還可添加額外的熒光物質(zhì)，這通過生成聚合酶鏈式反應(yīng)產(chǎn)物，因特定波長的光而發(fā)光，從而引發(fā)可測定及分析的光信號。上述光源150 可選自由萊弧燈(Mercury Arc Lamp)、氣弧燈(Xenon Arc Lamp)、媽弧燈(TungstenArc Lamp)、金屬齒化物弧燈(Metal Halide Arc Lamp)、金屬齒化物光纖(Metal Halidefiber)及發(fā)光二極管(LED，Light Emitting D1des)組成的組中。并且，上述光源150的波長可選自約200納米(nm)至約1300納米(nm)的范圍內(nèi)，可利用多光源或過濾器來以多波長實現(xiàn)。并且，上述光檢測部600可選自由電荷親合器件(CO)，Charge-coupled Device)、電荷注入器件(CID，Charge-1nject1n Device)、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS，Complementary-metal-oxi de-semi conductor Detector)及光電倍增管(PMT，Photo MultiplierTube)組成的組中。在本發(fā)明的一實施例中，上述光源150可配置于上述第一加熱器110及第二加熱器120之間的空間。并且，上述光源150能夠以可驅(qū)動的方式連接配置于用于捕集從上述光源150發(fā)出的光的鏡頭(未圖示)及用于過濾特定波長帶內(nèi)的光的光過濾器(未圖示)。
[0103]根據(jù)圖21，可以確認通過本發(fā)明一實施例的聚合酶鏈式反應(yīng)裝置實時(real-time)測定核酸擴增反應(yīng)的步驟。例如，聚合酶鏈式反應(yīng)溶液在上述反應(yīng)通道303內(nèi)連續(xù)通過上述第一加熱器110的上側(cè)對應(yīng)部分301及上述第二加熱器120的上側(cè)對應(yīng)部分302，并執(zhí)行聚合酶鏈式反應(yīng)變性步驟及聚合酶鏈式反應(yīng)退火/延伸步驟，這種情況下，聚合酶鏈式反應(yīng)溶液在上述第一加熱器110和上述第二加熱器120之間及包括上述第一加熱器110和上述第二加熱器120的加熱單元之間通過上述光源150的上側(cè)對應(yīng)部分。當(dāng)聚合酶鏈式反應(yīng)溶液通過上述光源150的上側(cè)對應(yīng)部分時，控制流體來減小上述聚合酶鏈式反應(yīng)溶液的流速或暫時維持停止狀態(tài)后，從上述光源150發(fā)出光，發(fā)出的上述光通過光透明的上述聚合酶鏈式反應(yīng)部300，具體地，通過上述反應(yīng)通道330，上述光檢測部600可測定及分析因上述反應(yīng)通道330內(nèi)的核酸擴增而發(fā)生的光信號。因此，在進行聚合酶鏈式反應(yīng)各循環(huán)周期的期間，在上述反應(yīng)通道303內(nèi)(結(jié)合有熒光物質(zhì)的)實時(real-time)監(jiān)控由核酸擴增引起的反應(yīng)結(jié)果，從而可實時(real-time)測定及分析革E核酸的量。
[0104]圖22至圖25圖示與圖12至圖16的聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊熱接觸的再一類型的聚合酶鏈式反應(yīng)部900。
[0105]圖22至圖25的聚合酶鏈式反應(yīng)部900設(shè)有檢測電極，當(dāng)與上述聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊熱接觸時，上述檢測電極配置于上述兩個以上的加熱器組之間，上述檢測電極向上述反應(yīng)通道的長度方向以橫穿其下端面的方式反復(fù)隔開配置，上述檢測電極用于檢測在上述反應(yīng)通道的內(nèi)部因擴增核酸和活性物質(zhì)相結(jié)合而發(fā)生的電化學(xué)信號。上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900由板形狀實現(xiàn)，上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900設(shè)有一個以上的反應(yīng)通道921及檢測電極950，在上述反應(yīng)通道921的兩末端設(shè)有流入部931及流出部932，上述檢測電極950向上述反應(yīng)通道921的長度方向以橫穿其下端面的方式反復(fù)隔開配置，上述檢測電極950用于檢測在上述反應(yīng)通道921內(nèi)部因擴增核酸與活性物質(zhì)相結(jié)合而發(fā)生的電化學(xué)信號，從而當(dāng)與上述聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊100熱接觸時，上述檢測電極950配置于上述兩個以上的加熱器組110、120、130之間。上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900可收容核酸，例如，包含作為聚合酶鏈式反應(yīng)試樣的模板核酸雙鏈脫氧核糖核酸、作為聚合酶鏈式反應(yīng)試劑的具有與需要擴增的特定堿基序列互補的序列的寡核苷酸引物、脫氧核糖核酸聚合酶、脫氧核糖核苷三磷酸(dNTP，deoxyribonuc leotide triphosphates)、聚合酶鏈式反應(yīng)緩沖液(PCR react1nbuffer)的溶液。上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900具有用于導(dǎo)入上述試樣及試劑的流入部931、用于排出結(jié)束核酸擴增反應(yīng)的溶液的流出部932及執(zhí)行上述試樣及試劑的核酸擴增反應(yīng)的反應(yīng)通道921。根據(jù)圖22，上述反應(yīng)通道921能夠以向長度方向通過上述第一加熱器的上側(cè)對應(yīng)部分及上述第二加熱器的上側(cè)對應(yīng)部分的方式延伸配置。上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900從上述聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊100接收熱，包括于上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900的反應(yīng)通道921的聚合酶鏈式反應(yīng)試樣及試劑可加熱及維持。并且，上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900以可提高熱導(dǎo)率，并具有兩個以上的反應(yīng)通道921的方式整體上由板形狀實現(xiàn)。并且，上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900可由透明或不透明材質(zhì)的塑料材質(zhì)實現(xiàn)，在塑料材質(zhì)的特性上容易調(diào)節(jié)厚度，從而可只調(diào)節(jié)厚度來增大熱傳導(dǎo)效率，且制作工序變得簡單，從而可節(jié)減制造費用。
[0106]另一方面，上述活性物質(zhì)(redox indicator)確定為與擴增核酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(結(jié)合)而引起電化學(xué)信號的物質(zhì)，上述電化學(xué)信號是指隨著核酸連續(xù)擴增可連續(xù)檢測及測定的信號。例如，在雙鏈核酸(脫氧核糖核酸)的情況下，整體上呈負電荷，在活性物質(zhì)呈正電荷的情況下，隨著核酸連續(xù)擴增，擴增核酸與上述活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而根據(jù)總電荷量變化可導(dǎo)出可檢測的信號。因此，上述電化學(xué)信號可由上述擴增核酸的負電荷和上述活性物質(zhì)的正電荷結(jié)合的總電流值變化引起，上述活性物質(zhì)可以為離子結(jié)合性物質(zhì)的離子化產(chǎn)物中陽離子物質(zhì)。更具體地，上述離子結(jié)合性物質(zhì)可以為亞甲藍(methylene blue)，上述活性物質(zhì)可以為亞甲藍的離子化產(chǎn)物中陽離子物質(zhì)。若上述亞甲藍(C16H1具SCl.3H20)在溶劑中溶解，則以C16H18N3S+和Cl _離子化，在前者的情況下，通過硫原子⑶呈正電荷。雙鏈核酸(脫氧核糖核酸)由糖、堿基和磷酸組成，其中，由于磷酸基呈負電荷，雙鏈核酸(脫氧核糖核酸)整體上呈負電荷。由于亞甲藍的陽離子與脫氧核糖核酸的磷酸基相結(jié)合，比亞甲藍的表面擴散率，與雙鏈核酸相結(jié)合的亞甲藍的表面擴散率更減少，由此，減少電流的峰值。因此，隨著聚合酶鏈式反應(yīng)周期的進行，雙鏈核酸(脫氧核糖核酸)擴增，與雙鏈核酸(脫氧核糖核酸)相結(jié)合的亞甲藍的量增加，從而減少電流的峰值，最終通過因?qū)崟r的聚合酶鏈式反應(yīng)的擴增產(chǎn)物和亞甲藍的化學(xué)結(jié)合而產(chǎn)生的電信號，可定量擴增核酸的時間。
[0107]上述檢測電極950能夠以可檢測在上述一個以上的反應(yīng)通道921內(nèi)部因擴增核酸和活性物質(zhì)的結(jié)合而產(chǎn)生的電化學(xué)信號的方式由多種材質(zhì)實現(xiàn)，例如，上述檢測電極950可選自由金(Au)、鈷(Co)、鈾(Pt)、銀(Ag)、碳納米管(carbon nanotube)、石墨稀(graphene)及碳(Carbon)組成的組中的一種以上。上述檢測電極950向上述反應(yīng)通道921的長度方向以橫穿其下端面的方式反復(fù)隔開配置，當(dāng)與上述聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊100熱接觸時，上述檢測電極950配置于上述兩個以上的加熱器組110、120、130之間。根據(jù)圖22，上述檢測電極950在從上述流入部931至流出部932的反應(yīng)通道921區(qū)域，以恒定的間隔反復(fù)隔開配置，通過這種結(jié)構(gòu)，向長度方向通過上述反應(yīng)通道921，并依次從擴增的核酸反復(fù)檢測電化學(xué)信號。并且，根據(jù)圖23，可以確認上述檢測電極950配置于上述反應(yīng)通道921的下端面。另一方面，根據(jù)圖23，上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900以垂直剖視圖為基準可分為3層(layer)。上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900可包括:第一板910，具有上述檢測電極950 ;第二板920，配置于上述第一板910，并具有上述一個以上的反應(yīng)通道921 ;以及第三板930，配置于上述第二板920上，并具有上述流入部931及流出部932。
[0108]具有上述檢測電極950的第一板910的上部面粘結(jié)配置于上述第二板920的下部面。上述第一板910粘結(jié)配置于具有上述反應(yīng)通道921的第二板920，從而確保上述反應(yīng)通道921的空間，進而，在上述反應(yīng)通道921的至少一區(qū)域(表面)配置有上述檢測電極950。另一方面，上述第一板310可由多種材質(zhì)實現(xiàn)，但優(yōu)選地，可以為選自由聚二甲基硅氧燒(PDMS，polydimethylsiloxane)、環(huán)稀共聚物(C0C，cycle olefin copolymer)、聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA，polymethylmetharcylate)、聚碳酸酯(PC，polycarbonate)、聚碳酸亞丙酯(PPC，polypropylene carbonate)、聚釀諷(PES，polyether sulfone)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethylene terephthalate)及其的組合物組成的組中的材質(zhì)。并且，上述第一板910的上端面可處理親水性物質(zhì)(未圖示)，這可順利地執(zhí)行聚合酶鏈式反應(yīng)。通過上述親水性物質(zhì)的處理，在上述第一板910上可形成有包含親水性物質(zhì)的單一層。上述親水性物質(zhì)可以為多種物質(zhì)，但優(yōu)選地，上述親水性物質(zhì)可以為選自由羧基(-C00H)、胺基(-NH2)、羥基(-0H)及砜基(-SH)組成的組中的物質(zhì)，可通過本領(lǐng)域公知的方法來處理上述親水性物質(zhì)。
[0109]上述第二板920的上部面與上述第三板930的下部面接觸配置。上述第二板920包括上述反應(yīng)通道921。上述反應(yīng)通道921與形成于上述第三板910的流入部931和流出部932的對應(yīng)部分相連接，從而完成在兩末端由流入部931及流出部932實現(xiàn)的一個以上的反應(yīng)通道921。因此，在上述反應(yīng)通道921中導(dǎo)入聚合酶鏈式反應(yīng)試樣及試劑后，進行聚合酶鏈式反應(yīng)。并且，根據(jù)使用目的及范圍可存在兩個以上上述反應(yīng)通道921。并且，上述第二板920可由多種材質(zhì)實現(xiàn)，但優(yōu)選地，上述第二板920的材質(zhì)可以為選自由聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA，polymethylmetharcylate)、聚碳酸酯(PC,polycarbonate)、環(huán)稀共聚物(COC, cycle olefin copolymer)、聚酰胺(PA，polyamide)、聚乙稀(PE, polyethylene)、聚丙稀(PP, polypropylene)、聚苯醚(PPE，polyphenyleneether)、聚苯乙稀(PS, polystyrene)、聚甲酸(POM, polyoxymethylene)、聚釀釀酮(PEEK，polyetheretherketone)、聚四氣乙稀(PTFE, po lytetraf luoroethy I ene)、聚氯乙稀(PVC，polyvinylchloride)、聚偏氣乙稀(PVDF, polyvinylidene fluoride)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT，polybutyleneterephthalate)、氣化乙稀丙稀(FEP, fluorinatedethylenepropylene)、全氟燒氧基燒經(jīng)(PFA, perfIuoralkoxyalkane)及其的組合物組成的組中的熱塑性樹脂或熱固性樹脂材質(zhì)。并且，上述第二板920的厚度可以多樣，但上述第二板920的厚度可選自10 μπι至2000 μπι的范圍。并且，上述反應(yīng)通道921的厚度和長度可多樣，但優(yōu)選地，上述反應(yīng)通道921的寬度可選自0.0Olmm至1mm的范圍，上述反應(yīng)通道921的長度可選自Imm至400mm的范圍。并且，上述第二板920的內(nèi)壁為了防止吸附脫氧核糖核酸、蛋白質(zhì)(protein)，可用娃燒(silane)系列、牛血清白蛋白(BSA, Bovine SerumAlbumin)等物質(zhì)涂敷，上述物質(zhì)的處理可通過本領(lǐng)域公知的方法來執(zhí)行。
[0110]上述第三板930的下部面配置于上述第二板920的上部面。上述第三板930具有在形成于上述第二板920的反應(yīng)通道921的一區(qū)域形成的流入部931及形成于反應(yīng)通道921的另一區(qū)域的流出部932。上述流入部931為使聚合酶鏈式反應(yīng)試樣及試劑流入的部分。上述流出部932為聚合酶鏈式反應(yīng)結(jié)束后，使聚合酶鏈式反應(yīng)產(chǎn)物流出的部分。因此，上述第三板930覆蓋形成于上述第二板920的反應(yīng)通道921，上述流入部931及流出部932執(zhí)行上述反應(yīng)通道921的流入部及流出部的作用。并且，上述第三板930可由多種材質(zhì)實現(xiàn)，但優(yōu)選地，上述第三板930的材質(zhì)可以為選自由聚二甲基硅氧烷(PDMS，polydimethylsiloxane)、環(huán)稀共聚物(C0C，cycle olefin copolymer)、聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA，polymethylmetharcylate)、聚碳酸酯(PC，polycarbonate)、聚碳酸亞丙酯(PPC，polypropylene carbonate)、聚釀諷(PES，polyether sulfone)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET, polyethylene terephthalate)及其的組合物組成的組中的材質(zhì)。并且，上述流入部931可具有多種大小，但優(yōu)選地，上述流入部931可選自1.0mm至3.0mm的直徑范圍。并且，上述流出部932可具有多種大小，但優(yōu)選地，上述流出部932可選自1.0mm至1.5mm的直徑范圍。并且，上述流入部931及流出部932具有額外的蓋單元(未圖示)，從而當(dāng)在上述反應(yīng)通道921內(nèi)對聚合酶鏈式反應(yīng)試樣及試劑進行聚合酶鏈式反應(yīng)時，可防止溶液的泄漏。上述蓋單元可由多種形狀、大小或材質(zhì)實現(xiàn)。并且，上述第三板的厚度可多樣，但優(yōu)選地，上述第三板的厚度可選自0.1mm至2.0mm的范圍。并且，上述流入部931及上述流出部932可存在兩個以上。
[0111]另一方面，上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900可通過以下方法來容易制造，上述方法包括:通過機械加工形成流入部931及流出部932來提供第三板930的步驟；在具有與上述第三板930的下部面相對應(yīng)的大小的板材上，從與上述第三板930的流入部931相對應(yīng)的部分到與上述第三板930的流出部932相對應(yīng)的部分，通過機械加工形成反應(yīng)通道921來提供第二板920的步驟；在具有與上述第二板920的下部面相對應(yīng)的大小的板材的上部面，通過表面處理加工形成由親水性物質(zhì)922實現(xiàn)的表面，從而提供第一板910的步驟；以及通過接合工序接合上述第三板930的下部面和上述第二板920的上部面，并通過接合工序接合上述第二板920的下部面和上述第一板910的上部面的步驟。上述第三板930的流入部931、流出部932及上述第二板920的反應(yīng)通道921可通過選自由注塑成型(inject1nmolding)、熱壓印(hot-embossing)、饒注(casting)及激光燒蝕(laser ablat1n)組成的組中的加工方法來制備。并且，上述第一板910表面的親水性物質(zhì)922可通過選自由氧及氬等離子體處理、電暈放電處理及表面活性劑涂敷組成的組中的方法來處理，并通過本領(lǐng)域公知的方法來執(zhí)行。并且，上述第三板930的下部面和上述第二板920的上部面及上述第二板920的下部面和上述第一板910的上部面可通過熱結(jié)合(Thermal bonding)、超聲波焊接(Ultrasonic Welding)、溶劑結(jié)合(Solvent Bonding)、熱板焊接(Hot Plate Welding)、紫外線結(jié)合(Ultrav1let Bonding)及壓力結(jié)合(Press Bonding)工序來粘結(jié)，并通過本領(lǐng)域公知的方法來執(zhí)行。在上述第三板930和第二板920之間及上述第二板920和第一板910之間可處理兩面粘結(jié)劑或熱塑性樹脂或熱固性樹脂500。
[0112]另一方面，根據(jù)將圖22的“a”部分放大了的圖24至圖25，上述檢測電極950能夠以多種方式實現(xiàn)。例如，可由如圖24所示的2-電極模塊或如圖25所示的3-電極模塊實現(xiàn)，上述2-電極模塊具有:工作電極(working electrode) 950a，發(fā)生上述擴增核酸和活性物質(zhì)的結(jié)合；基準電極(reference electrode) 950b，未發(fā)生上述擴增核酸和活性物質(zhì)的結(jié)合，從而成為電極電位的測定基準，上述3-電極模塊具有上述工作電極950a、上述基準電極950b以及從上述工作電極發(fā)生的電流流動的對電極(counter electrode)950c。如上所述，若上述檢測電極950的結(jié)構(gòu)如上所述以多-電極模塊方式實現(xiàn)，則不僅可提高在上述反應(yīng)通道921內(nèi)部發(fā)生的電化學(xué)信號的靈敏度，而且可容易執(zhí)行發(fā)生信號的檢測及測定。
[0113]圖26圖示通過本發(fā)明第一實施例的具有反復(fù)配置有適用補償型圖案的加熱器的聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊100及圖22至圖25的聚合酶鏈式反應(yīng)部900的聚合酶鏈式反應(yīng)裝置來實現(xiàn)的聚合酶鏈式反應(yīng)。
[0114]根據(jù)圖26，上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900配置于上述聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊100上，上述檢測電極950反復(fù)配置于第一加熱器及第二加熱器之間，第一加熱器及第二加熱器反復(fù)配置于上述聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊100的上部表面。有關(guān)上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900及包括于其的結(jié)構(gòu)要素如上所述。
[0115]上述電力供給源400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)行聚合酶鏈式反應(yīng)時，上述電力供給源400的第一電力端口(未圖示)與上述第一配線210電連接，上述電力供給源400的第二電力端口(未圖示)與上述第二配線220電連接。接著，在具有用于執(zhí)行聚合酶鏈式反應(yīng)的使用人員指示的情況下，上述電力供給源400分別向上述第一配線210及上述第二配線220供給電力，從而可迅速加熱上述聚合酶鏈式反應(yīng)熱塊100的第一加熱器及第二加熱器，若各加熱器達到預(yù)定的溫度，則控制電力供給量來維持上述預(yù)定的溫度。例如，上述預(yù)定的溫度在上述第一加熱器中可以為聚合酶鏈式反應(yīng)變性步驟溫度(85°C至105°C，優(yōu)選為95°C )，在上述第二加熱器中可以為聚合酶鏈式反應(yīng)退火/延伸步驟溫度(50°(:至80°(:，優(yōu)選為721€ )或在上述第一加熱器中可以為聚合酶鏈式反應(yīng)退火/延伸步驟溫度(50°C至80°C，優(yōu)選為72°C或60°C)，在上述第二加熱器中可以為聚合酶鏈式反應(yīng)變性步驟溫度(85°C至105 °C，優(yōu)選為95°C )。
[0116]上述栗500作為用于控制在上述聚合酶鏈式反應(yīng)部900的一個以上的反應(yīng)通道921內(nèi)流動的流體的流量及流速的模塊，可以為正壓栗或負壓栗，例如，可以為注射(syringe)栗。上述栗500能夠以可驅(qū)動的方式配置于上述反應(yīng)通道921的一部分，但優(yōu)選地，連接配置于形成在上述反應(yīng)通道921的兩末端的流入部931和/或流出部932。在上述栗500連接配置于上述流入部931和/或流出部932的情況下，不僅可執(zhí)行栗的作用，而且還可執(zhí)