專利名稱：一種基于dna擴增的熱傳遞檢測方法
一種基于DNA擴增的熱傳遞檢測方法技術領域
本發明屬于生物技術領域，具體涉及一種基于DNA擴增的熱傳遞檢測方法。
技術背景
將DNA聚合酶引入PCR的步驟是DNA反應液放在試管中，裝有反應液的試管放在反應室的PCR模塊各孔中，基因擴增過程由控制程序自動完成。到目前為止，國內外學者在控制程序上主要利用自動控制技術對PCR模塊的溫度變化進行控制，Stephanie J. Culler 課題組利用PCR設備分析了基因的內在結構表達，但多數研究成果集中在改進PCR技術和提高PCR設備的某些指標。Ε. T. Lagally早在2001年采用提高升降溫速率的方法對DNA擴增過程進行了研究，Grover J.和Jimcosa R. D于2008年對常規PCR設備的升降速率進行了研究，Τ. M. H. Lee等采用數字化控制方式提高了 PCR的反應控制精度。在PCR的臨床應用中，一個普遍存在的問題是位于模塊各孔試管中的DNA反應液的狀態隨反應階段的不同而發生變化，在這個過程中，DNA的化學鍵不斷斷裂或生成，伴隨著的吸、放熱狀態也不同， 如何分析這些狀態變化規律，對提高DNA擴增質量和對放在模塊各孔中試管反應液的溫度變化進行精確控制有直接影響，現有技術裝置操作復雜，系統運行安全可靠性低，現有技術對檢測效果不理想，應用在實際工程中有一定的局限性。發明內容
本發明克服現有技術的不足，提出了一種基于DNA擴增的熱傳遞檢測方法，所述方法利用光纖布拉格光柵傳感器及其分布特性模型，利用此特性對DNA反應液的數據規律進行采集和分析，分析DNA擴增的熱傳遞規律。
本發明的技術方案為一種基于DNA擴增的熱傳遞檢測方法，所述檢測方法利用光纖布拉格光柵傳感器、常規的鉬電阻傳感器和流程檢測模塊在DNA擴增模塊上建立檢測系統，所述DNA擴增模塊呈平面形狀，位于一個密閉的反應空間里，其上部設置有反應孔， 所述檢測系統包括光纖布拉格光柵檢測子系統和鉬電阻傳感器檢測子系統，所述光纖布拉格光柵檢測子系統包含光纖布拉格光柵傳感器和信號解調系統，所述光纖布拉格光柵傳感器包括傳感探頭，所述信號解調系統與所述傳感探頭相連接，把所述傳感探頭插入所述反應孔中，鉬電阻傳感器檢測子系統包括控制單元和鉬電阻傳感器，所述控制單元與鉬電阻傳感器相連接，把所述鉬電阻傳感器緊密設置在DNA擴增模塊的下部，所述流程檢測模塊通過接口模塊與所述光纖布拉格光柵檢測子系統和鉬電阻傳感器檢測子系統相連接，測試步驟如下
1)啟動鉬電阻傳感器檢測子系統，利用控制單元接收鉬電阻傳感器傳送來的溫度值，經過模數轉化后轉變成溫度控制數據，傳給流程檢測模塊；
2)啟動光纖布拉格光柵檢測子系統，把布拉格光柵傳感器傳來的數據經過信號解調系統后，轉變成反應室數據，傳給流程檢測模塊；
3)流程檢測模塊把溫度控制數據和反應室數據經過歸一化處理后，建立一一對應關系數據模型；
4)依據已經建立的數據模型，流程檢測模塊確定DNA反應階段及相關邊界條件， 綜合計算，并根據布拉格傳感器的數據判定是吸熱還是放熱過程并進行修正，計算采集在化學鍵的斷裂或生成過程中反應液的熱流變化，轉換的熱焓值分析溫度變化和熱流密度。
5)依據第4步的數據構建DNA反應數據模擬模型。
所述鉬電阻傳感器檢測子系統包含三路檢測信號，每路包含一個鉬電阻傳感器。
所述DNA擴增模塊上設有96個反應孔。
本發明具有如下有益效果
1)本發明采用依據數據模擬模型構建數據控制模型，模擬DNA整個擴增過程，揭示對DNA樣本的影響因素，為揭示DNA內部反應的客觀規律提供依據。
2)本發明建立光纖布拉格光柵隨溫度變化的分布特性，揭示DNA擴增階段的吸放熱規律，揭示DNA內部反應的客觀規律，提供一整套光纖布拉格光柵隨溫度變化的理論技術基礎數據。
3)本發明建立了建立DNA擴增過程切實可行的數據采集方式。
4)本發明揭示了 DNA的反應規律，將有利于PCR設備的開發，市場前景和社會效益巨大。
具體實施方式
本發明利用光纖布拉格光柵傳感器、常規的鉬電阻傳感器和流程檢測模塊在DNA 擴增模塊上建立檢測系統，所述DNA擴增模塊呈平面形狀，位于一個密閉的反應空間里，其上部設置有反應孔，通常所述DNA擴增模塊上設有96個反應孔。所述檢測系統包括光纖布拉格光柵檢測子系統和鉬電阻傳感器檢測子系統，所述光纖布拉格光柵檢測子系統包含光纖布拉格光柵傳感器和信號解調系統，所述光纖布拉格光柵傳感器包括傳感探頭，所述信號解調系統與所述傳感探頭相連接，把若干個所述傳感探頭分別插入所述96個反應孔的某些孔中，傳感器檢測子系統包括控制單元和鉬電阻傳感器，所述控制單元與鉬電阻傳感器相連接，包含三路檢測信號，每路包含一個鉬電阻傳感器。把所述鉬電阻傳感器緊密設置在DNA擴增模塊的下部，所述流程檢測模塊通過接口模塊與所述光纖布拉格光柵檢測子系統和鉬電阻傳感器檢測子系統相連接。
利用所述光纖布拉格光柵傳感器檢測溫度時，根據耦合模理論，光纖布拉格光柵的中心反射波長可以表示為
λΒ = 2neffA(1)
式中nrff為導模的有效折射率，A為光柵的周期。由(1)式可以看出，中心反射波長與有效折射率和光柵周期有關；
當光柵受到溫度的變化影響時，其有效折射率和光柵周期會隨之變化，從而反射波長也會發生變化，關系式為
Δ λ B = 2 Δ neff Λ +2neff Δ Λ
把上式代入(1)得到
權利要求
1.一種基于DNA擴增的熱傳遞檢測方法，其特征是所述檢測方法利用光纖布拉格光柵傳感器、常規的鉬電阻傳感器和流程檢測模塊在DNA擴增模塊上建立檢測系統，所述DNA 擴增模塊呈平面形狀，位于一個密閉的反應空間里，其上部設置有反應孔，所述檢測系統包括光纖布拉格光柵檢測子系統和鉬電阻傳感器檢測子系統，所述光纖布拉格光柵檢測子系統包含光纖布拉格光柵傳感器和信號解調系統，所述光纖布拉格光柵傳感器包括傳感探頭，所述信號解調系統與所述傳感探頭相連接，把所述傳感探頭插入所述反應孔中，鉬電阻傳感器檢測子系統包括控制單元和鉬電阻傳感器，所述控制單元與鉬電阻傳感器相連接， 把所述鉬電阻傳感器緊密設置在DNA擴增模塊的下部，所述流程檢測模塊通過接口模塊與所述光纖布拉格光柵檢測子系統和鉬電阻傳感器檢測子系統相連接，檢測步驟如下1)啟動鉬電阻傳感器檢測子系統，利用控制單元接收鉬電阻傳感器傳送來的溫度值， 經過模數轉化后轉變成溫度控制數據，傳給流程檢測模塊；2)啟動光纖布拉格光柵檢測子系統，把布拉格光柵傳感器傳來的數據經過信號解調系統后，轉變成反應室數據，傳給流程檢測模塊；3)流程檢測模塊把溫度控制數據和反應室數據經過歸一化處理后，建立一一對應關系數據模型；4)依據已經建立的數據模型，流程檢測模塊確定DNA反應階段及相關邊界條件，綜合計算，并根據布拉格傳感器的數據判定是吸熱還是放熱過程并進行修正，計算采集在化學鍵的斷裂或生成過程中反應液的熱流變化，轉換的熱焓值分析溫度變化和熱流密度。5)依據第4步的數據構建DNA反應數據模擬模型。
2.根據權利要求1所述的基于DNA擴增的熱傳遞檢測方法，其特征是所述鉬電阻傳感器檢測子系統包含三路檢測信號，每路包含一個鉬電阻傳感器。
3.根據權利要求1或2所述的基于DNA擴增的熱傳遞檢測方法，其特征是所述DNA擴增模塊上設有96個反應孔。
全文摘要
本發明涉及一種基于DNA擴增的熱傳遞檢測方法，所述檢測方法利用光纖布拉格光柵傳感器、常規的鉑電阻傳感器和流程檢測模塊在DNA擴增模塊上建立檢測系統，所述檢測系統包括光纖布拉格光柵檢測子系統和鉑電阻傳感器檢測子系統，所述光纖布拉格光柵檢測子系統包含光纖布拉格光柵傳感器和信號解調系統，所述光纖布拉格光柵傳感器包括傳感探頭，所述信號解調系統與所述傳感探頭相連接，把所述傳感探頭插入所述反應孔中，鉑電阻傳感器檢測子系統包括控制單元和鉑電阻傳感器，所述流程檢測模塊通過接口模塊與所述光纖布拉格光柵檢測子系統和鉑電阻傳感器檢測子系統相連接。
文檔編號C12M1/36GK102517399SQ20121000632
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者王金鶴 申請人:青島理工大學