PCR原理.doc

1工作原理Line—Gene荧光定量PCR检测系统主要包括热循环单元、荧光检测单元、控制单元和数据处理单元。1．1热循环单元热循环单元使反应物在指定的变性温度、复性温度和延伸温度之间自动循环。通过变性、复性和延伸的温度循环可在短时间内将靶基因扩增数百万倍。Line—Gene荧光定量PCR检测系统采用热电制冷器实现金属模块变温，即通过微机自动控制电路去控制热电制冷器正反向工作，改变变温金属模块的温度，使置于金属模块里的试管中的反应物达到PCR的要求。参照图1，热循环单元包括可插放若干个试管的变温金属模块，热电制冷器，散热器，风扇，热盖。风扇、散热器和热电制冷器依次从两边紧贴变温金属模块，由于热电制冷器采用两面紧贴的结构，因此与普通将热电制冷器贴在模块底部的结构比较，单位面积的加热或制冷功率更大，温度变化的速度也更高，试管的上方设有防止试管内反应物蒸发的热盖。在变温金属模块和热盖中分别设有温度传感器，传感器将温度信号输给控制单元。1．2荧光检测单元荧光检测单元在靶基因被扩增的同时检测反应物中的荧光信号的强度，而荧光信号的强度与靶基因的浓度是成比例关系的，通过荧光信号的强度能判断靶基因的浓度。LineGene荧光定量PCR检测系统采用光电倍增管检测荧光强度。即通过光电倍增管将反应物的荧光信号逐一检测，通过信号的强弱来区分反应物的荧光强度。荧光检测部分中多个滤光片的切换采用了独立步进电机来实现。参照图2，长寿命的LED激发光源发出激发光，通过滤光片过滤成特定波长的单色光，再通过透镜聚焦成平行光照射在二向分色镜上，二向分色镜上可以反射波长小于一定值的光，因此激发光被设计成可以被二向分色镜反射的单色光，激发光被反射通过透镜聚焦在试管的底部，特定波长的激发光束使试管内的反应物发出特定波长的荧光，荧光通过透镜照射在二向分色镜上，对于波长大于一定值的光可以穿过二向分色镜，因此荧光设计成可以穿过二向分色镜的波长的光穿过二向分色镜，再被滤光片过滤成特定波长的单色光，最后被光电倍增管接收变成电信号传输给控制单元。滤光片可以分成多个波长，用于过滤不同波长的荧光。步进电机正反向转动带动同步带运动，从而使固定在同步带上的荧光检测单元左右移动，使其能逐一检测各个试管的荧光，同时通过撞击左右侧面的定位板切换滤光片。
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1．3控制单元控制单元将数据处理单元传输过来的数字信号转换成控制信号，通过自动控制电路去控制热循环单元中的热电制冷器正反向工作，以达到PCR扩增的温度要求，通过自动控制电路去控制步进电机转动使荧光检测单元完成滤光片切换和荧光信号检测。同时，控制单元将温度传感器接收的温度信号和荧光检测单元接收的荧光信号转换成数字信号传输给数据处理单元。HYPERLINK"http://www.yeec.com/uploadimages1/2007-1/20071301320853961.jpg"1．4数据处理单元数据处理单元由PC机和专用软件组成，它将设置的程序转换成数字信号传输给控制单元。同时，将控制单元传输过来的信号处理成比较直观的曲线和图表，以此来显示热循环单元的温度变化情况和定量地分析反应物中靶基因的浓度。1．5Line—Gene荧光定量PCR检测系统参照图3，热循环单元置于箱体内的上部，荧光检测单元置于其下部，控制单元位于箱体的后部，它执行数据处理单元通过信号线传输过来的指令信号来控制热循环单元和荧光检测单元按要求工作，同时又将控制热循环单元和荧光检测单元中温度传感器和光电倍增管的信号处理成数字信号通过信号线传输给数据处理单元，数据处理单元再将这些信号处理成直观易懂的曲线或图表在PC机的显示屏上显示出来。