CN109266516A - Dna扩增装置、dna扩增装置的制作方法及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种DNA扩增装置，包括：微管道和温度控制模块，所述微管道包括首尾相连的M个循环结构，M个循环结构组成第一温度循环区，所述第一温度循环区包括第一温区和第二温区，所述M个循环结构中每个循环结构均包括位于第一温区的第一组成部分以及位于第二温区的第二组成部分，第一温区为变性温区，第二温区为退火温区，温度控制模块用于在含DNA分子的预设液体沿微管道依次流经第一温区和第二温区时，控制微管道的第一温区维持第一温度，并控制微管道的第二温区维持第二温度，而无需控制同一温区在不同温度之间来回变换，从而简化了所述温度控制模块的结构，即简化了所述DNA扩增装置的温控设备。
Description
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种DNA扩增装置、DNA扩增装置的制作方法以及检测装置。
背景技术
PCR(Polymerase Chain Reaction)是聚合酶链式反应的简称，其原理是利用DNA在95℃左右时会发生变性，由双链DNA分解为两个单链DNA分子，分解为单链的DNA在60℃左右时会与引物结合，与引物结合的DNA在DNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则进行半保留复制，复制完成后即可获得两倍的DNA，因此，通过控制温度多次在95℃和60℃的循环，可以对DNA进行大量的扩增。
目前市场上的PCR仪在进行DNA的大量扩增时，其温度循环过程通常采用TEC温控模块来控制，具体工作时，将含有DNA的试剂放置在96孔板中，然后将TEC温控模块的加热片与96孔板相连，从而利用TEC温控模块控制其加热片的升降温，使得96孔板进行升降温的循环，进而使放置在96孔板中的试剂完成升降温的温度循环过程。
上述温度循环过程中，需要利用TEC温控模块控制其加热片不断的重复升温到95℃和降温到60℃，来实现对放置在96孔板中的试剂完成多次位于95℃环境中和60℃环境中的温度循环过程，温度控制要求较高，从而使得其温控设备(即TEC温控模块)较为复杂。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种DNA扩增装置、DNA扩增装置的制作方法以及检测装置，以通过简单的温控设备实现DNA扩增装置的温度循环过程。
为解决上述问题，本发明实施例提供了以下技术方案：
一种DNA扩增装置，包括：
微管道，所述微管道包括首尾相连的M个循环结构，所述M个循环结构组成第一温度循环区，所述第一温度循环区包括第一温区和第二温区，所述M个循环结构中每个循环结构均包括位于第一温区的第一组成部分以及位于第二温区的第二组成部分，其中，所述第一温区为变性温区，所述第二温区为退火温区，M为不小于第一预设值的正整数；
温度控制模块，所述温度控制模块用于在含DNA分子的预设液体沿所述微管道依次流经所述第一温区和所述第二温区时，控制所述微管道的第一温区维持第一温度，并控制所述微管道的第二温区维持第二温度；
其中，在所述变性温区，DNA分子发生变性，由双链DNA分子分解为两个单链DNA；在所述退火温区，所述单链DNA与引物结合，在DNA聚合酶的作用下进行半保留复制，形成两倍的DNA分子。
可选的，所述微管道还包括第一预热温区，所述第一预热温区用于在所述预设液体进入所述第一温区之前对所述预设液体进行预热，以便于所述预热液体中的双链DNA分子在流经所述第一温区时全部分解成单链DNA。
可选的，所述预设液体中含有DNA分解酶；所述微管道还包括第二预热温区，所述第二预热温区用于在所述预设液体进入所述第一温区之前激活所述预设液体中的分解酶的活性。
可选的，所述微管道还包括延伸温区，所述延伸温区用于在所述预设液体流出所述退火温区后，继续对所述预设液体加热，以便所述预设液体中的单链DNA全部完成半保留复制。
可选的，所述微管道为拉伸后的微胶管，所述微管道的直径小于0.2毫米。
可选的，M的取值范围为40-60，包括端点值。
可选的，所述第一组成部分的长度＝V*T1，所述第二组成部分的长度＝V*T2，其中V为所述预设液体在所述微管道中流动的速度，T1为所述预设液体在第一组成部分中流动的时间，T2为所述预设液体在第二组成部分中流动的时间；
其中，TI的取值范围为5秒-10秒，包括端点值；T2的取值范围为20秒-40秒，包括端点值。
可选的，所述温度控制模块包括：加热片以及与所述加热片接触的第一导热单元和第二导热单元；所述第一导热单元将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第一温区部分，使得所述第一温区维持在所述第一温度；所述第二导热单元将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第二温区部分，使得第二温区维持在第二温度；
其中，所述加热片产生的温度为预设温度，所述预设温度不小于max(第一温度，第二温度)；所述第一导热单元和第二导热单元的导热系数不同。
可选的，所述微管道的图形结构为二维图形结构。
可选的，所述二维图形结构的形状包括平面螺旋形、波形、中国结形、莲花结形或文字形。
可选的，所述温度控制模块包括：加热片以及与所述加热片接触的导热单元，所述微管道螺旋缠绕于所述导热单元的外表面，其中，所述导热单元的第一区域将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第一温区的部分，控制所述第一温区的温度；所述导热单元的第二区域将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第二温区的部分，控制所述第二温区的温度；其中，所述第一区域和所述第二区域与所述加热片之间的距离不同。
可选的，所述导热单元为三维结构。
可选的，所述三维结构包括长方体或横截面为梯形的棱柱。
本发明还提供一种DNA扩增装置的制作方法，
制作微管道，所述微管道包括首尾相连的M个循环结构，所述M个循环结构组成第一温度循环区，所述第一温度循环区包括第一温区和第二温区，所述M个循环结构中每个循环结构均包括位于第一温区的第一组成部分以及位于第二温区的第二组成部分，其中，所述第一温区为变性温区，所述第二温区为退火温区，M为不小于第一预设值的正整数；
设置用于给所述微管道加热的温度控制模块，所述温度控制模块用于在含DNA分子的预设液体沿所述微管道依次流经所述第一温区和所述第二温区时，控制所述微管道的第一温区维持第一温度，并控制所述微管道的第二温区维持第二温度；
其中，在所述变性温区，DNA分子发生变性，由双链DNA分子分解为两个单链DNA；在所述退火温区，所述单链DNA与引物结合，在DNA聚合酶的作用下进行半保留复制，形成两倍的DNA分子。
可选的，所述制作微管道包括：
获取微胶管；
对所述微胶管进行拉伸，制得所述微管道。
可选的，所述微胶管为PTFE管、PVC管、FEP管或PMMA管。
可选的，所述微胶管的直径为第一直径d1，长度为h1，所述微管道的直径为第二直径d2，长度为h2，则所述微胶管和所述微管道满足以下关系：
可选的，所述制作微管道还包括：
采用数控缝纫机或绣花机将拉伸后的微胶管制成具有二维图形结构的微管道。
本发明还提供一种检测装置，包括：液体输入装置、DNA扩增装置和荧光检测装置，其中，所述DNA扩增装置为权利要求1-13任一项所述的DNA扩增装置；
其中，所述液体输入装置用于向所述DNA扩增装置输入预设液体，所述DNA扩增装置用于对所述预设液体中的DNA分子进行扩增；所述荧光检测装置用于在所述预设液体中的DNA分子进行扩增后，检测所述预设液体中的DNA分子浓度，或是，用于在所述预设液体中DNA分子在进行扩增过程中，检测所述预设液体中的DNA分子的浓度。
可选的，所述检测装置为实时荧光定量聚合酶链式反应检测装置时，所述液体输入装置包括第一针管，所述第一针管用于输入所述预设液体。
可选的，所述检测装置为数字聚合酶链式反应检测装置时，所述液体输入装置包括第一针管和第二针管，所述第一针管用于输入所述预设液体，所述第二针管在所述第一针管向所述DNA扩增装置输入所述预设液体的过程中，向所述DNA扩增装置输入离散剂。
可选的，所述预设液体为水相液体，所述离散剂为油相液体。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的DNA扩增装置，所述温度控制模块用于在含DNA分子的预设液体沿所述微管道依次流经所述第一温区和所述第二温区时，控制所述微管道的第一温区维持第一温度，并控制所述微管道的第二温区维持第二温度，从而使得本发明实施例所提供的DNA扩增装置在实现DNA扩增时，所述第一温区始终维持第一温度，所述第二温区始终维持第二温度，而无需通过控制同一温区在不同温度之间来回变换来实现温度循环，简化了所述温度控制模块的结构，即简化了所述DNA扩增装置的温控设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种微管道的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的又一种微管道的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的另一种微管道的结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的又一种微管道的结构示意图；
图5为本发明实施例所提供的微管道的局部放大图；
图6为本发明实施例所提供的再一种微管道的结构示意图；
图7为本发明实施例所提供的一种温度控制模块结构示意图；
图8为本发明实施例所提供的另一种温度控制模块结构示意图；
图9为本发明实施例所提供的又一种温度控制模块结构示意图；
图10为本发明实施例所提供的再一种温度控制模块结构示意图；
图11为本发明实施例所提供的又一种微管道的结构示意图；
图12为本发明实施例所提供的一种微管道的三维结构示意图；
图13为本发明实施例所提供的一种检测装置结构框架示意图；
图14为本发明实施例所提供的一种检测装置结构示意图；
图15为本发明实施例所提供的又一种检测装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
正如背景技术部分所述，现有DNA扩增时的温度循环过程中，需要利用TEC温控模块控制其加热片不断的重复升温到95℃和降温到60℃，来实现对放置在96孔板中的试剂完成多次位于95℃环境中和60℃环境中的温度循环过程，温度控制要求较高，从而使得其温控设备较为复杂。
有鉴于此，本发明实施例提供了DNA扩增装置，如图1所示，该装置包括：
微管道，所述微管道包括首尾相连的M个循环结构，所述M个循环结构组成第一温度循环区，所述第一温度循环区包括第一温区和第二温区，所述M个循环结构中每个循环结构均包括位于第一温区1的第一组成部分3以及位于第二温区2的第二组成部分4，其中，所述第一温区为变性温区，所述第二温区为退火温区，其中，M为不小于第一预设值的正整数；
温度控制模块，所述温度控制模块用于在含DNA分子的预设液体沿所述微管道依次流经所述第一温区和所述第二温区时，控制所述微管道的第一温区1维持第一温度，并控制所述微管道的第二温区2维持第二温度；
其中，在所述变性温区，DNA分子发生变性，由双链DNA分子分解为两个单链DNA；在所述退火温区，所述单链DNA与引物结合，在DNA聚合酶的作用下进行半保留复制，形成两倍的DNA分子。
需要说明的是，所述微管道为液体流动管道，其中，所述第一温区用于控制流经所述微管道中第一温区的预设液体中的DNA分子发生变性，由双链DNA分子分解成单链DNA，可选的，所述第一温度的取值范围为90℃-95℃，包括端点值，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定；所述第二温区用于控制所述单链DNA与引物结合，并在DNA聚合酶的作用下完成扩增，可选的，所述第二温度的取值范围为50℃-65℃，包括端点值，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
还需要说明的是，在本发明实施例中，所述预设液体中除了包括DNA分子外，还可以包括一些其它有利于进行DNA扩增的反应试剂，如分解酶、激活酶等，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。而且，所述第一预设值的取值会根据预设液体中DNA分子和用于DNA扩增的反应试剂的不同而发生变化，具体可以为1，10，14，30或40等，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
本发明实施例所提供的DNA扩增装置中，所述温度控制模块用于在含DNA分子的预设液体沿所述微管道依次流经所述第一温区和所述第二温区时，控制所述微管道的第一温区维持第一温度，并控制所述微管道的第二温区维持第二温度，从而使得本发明实施例所提供的DNA扩增装置在实现DNA扩增时，所述第一温区始终维持第一温度，所述第二温区始终维持第二温度，而无需控制同一温区在不同温度之间来回变换来实现温度循环，从而简化了所述温度控制模块的结构，即简化了所述DNA扩增装置的温控设备。
由于所述预设液体中含有的DNA分子链的长度可能较短，也可能较长，相应的，所述预设液体中含有的DNA分子由双链DNA分子分解成单链DNA所需要的时间也可能较短或较长，当所述预设液体中含有的DNA分子链的长度较长，所述预设液体中含有的DNA分子由双链DNA分子分解成单链DNA所需要的时间较长时，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，如图2所示，所述微管道还包括第一预热温区5，所述第一预热温区5用于在预设液体沿所述微管道进入所述第一温度循环区之前对所述预设液体进行预热，以便于所述预热液体中的双链DNA分子在流经所述第一温区1时全部分解成单链DNA。可选的，所述第一预热温区的温度取值范围为90℃-95℃，包括端点值，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
由于不同DNA分子的活性不同，在DNA分子由双链分解为单链的过程中，有些需要分解酶，有些不需要；有些对分解酶活性要求较高，而有些要求较低，因此，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，当所述DNA分子在由双链DNA分子分解成单链DNA需要分解酶时，为了提高该分解酶的活性，如图3所示，所述微管道还包括第二预热温区6，所述第二预热温区6用于在预设液体沿所述微管道进入所述第一温度循环区之前激活所述预设液体中的分解酶的活性，以便于所述预热液体中的双链DNA分子在流经所述第一温区1时全部分解成单链DNA。
需要说明的是，所述第二预热温区的温度不宜过高，也不宜过低，如果所述第二预热温区的温度过高会容易破坏分解酶的空间结构，使其丧失活性，如果所述第二预热温区的温度过低会容易抑制分解酶的活性，使所述双链DNA分子不能完全分解成单链DNA。为此，在本实施例中，所述第二预热温区的温度为37℃-50℃，包括端点值，但本发明对此并不做限定，具体视所述分解酶所需的活性激活温度而定。
还需要说明的是，由于第二预热温区6是为了激活所述预设液体中的分解酶的活性，而第一预热温区5是为了对所述预设液体进行预热，以便于所述预设液体中的双链DNA分子在流经所述第一温区时全部分解成单链DNA，因此，当所述微管道同时包括所述第一预热温区5和第二预热温区6时，所述预设液体在进入所述第一温度循环区之前，需要先经过用于激活所述预设液体中的分解酶的活性的第二预热温区6，然后在经过用于对所述预设液体进行预热的第一预热温区5，以便于所述预热液体中的较长的双链DNA分子在流经所述第一温区1时全部分解成单链DNA，同时缩短所述预热液体中的较长的双链DNA分子全部分解成单链DNA所需要的时间。
由前所述可知，所述预设液体中含有的DNA分子链的长度可能较短，也可能较长，当所述DNA分子链长较长时，所述DNA分子由双链DNA分子分解成单链DNA后，再由单链DNA进行半保留复制，形成双链DNA时所需要的时间也较长，因此，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，如图4所示，所述微管道还包括延伸温区7，所述延伸温区用于在所述预设液体沿所述微管道流出所述第一温度循环区后，继续对所述预设液体加热，以便于单链DNA分子能够全部与所述预设液体中的引物结合，完成半保留复制，实现DNA分子的扩增。可选的，所述延伸温区的温度取值范围为70℃-75℃，包括端点值，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
随着PCR(即Polymerase Chain Reaction，聚合酶链式反应)技术的发展，人们不仅要求实现所述预设液体中DNA分子的扩增，还希望能对预设液体中的DNA分子进行定量的研究，即获得所述预设液体中DNA分子的浓度和/或个数。因此，QPCR(Quantitative Real-time PCR)和DPCR(Digital PCR)技术应运而生。
具体的，QPCR是实时荧光定量聚合酶链式反应的简称，是第二代PCR技术，其工作原理是在DNA扩增过程中，以荧光化学物质检测每次聚合酶链式反应(PCR)循环后产物总量，获得所述所检测到的荧光信号的强度随时间变化的曲线，在与标准曲线进行对比，获得所述预设体液中DNA分子的浓度，实现对所述预设液体中DNA分子的定量分析。
DPCR是数字聚合酶链式反应的简称，是一种核酸分子绝对定量的技术，是第三代PCR技术，其工作原理是：利用离散剂将所述预设液体中的DNA分子进行分离，然后在DNA扩增过程中，以荧光化学物质检测每次聚合酶链式反应(PCR)循环后的产物总量，通过统计有荧光效应的液滴的数目，获得所述预设液体中DNA分子的个数。由此可见，通过数字PCR技术可以直接得出预设液体中的DNA数目。
需要说明的是，如果想通过在DNA扩增过程中，以荧光化学物质检测每次聚合酶链式反应(PCR)循环后的产物总量，通过统计有荧光效应的液滴的数目，获得所述预设液体中DNA分子的个数，则需要所述微管道的任一时刻任一位置至多只有一个液滴通过，即要求所述微管道的直径很小，以使所述微管道的任一时间任一位置约只有一个DNA分子通过。
因此，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述微管道为拉伸后的微胶管，以获得较小直径的微管道，从而便于后续所述预设液体中DNA分子数目的确定。而且，所述微管道的长度可以根据不同的预设液体在各温区的反应时间的不同进行灵活调整。
可选的，所述微管道的直径小于0.2毫米，从而可以满足DPCR对微管道直径的要求。需要说明的是，所述微管道的直径为微管道的内径，所述微管道的直径一般在0.15毫米左右，可选的，所述微管道的直径的取值范围为：0.15毫米-0.2毫米。
由于本发明中的微管道是由现有的微胶管拉伸后得到的，而且所述微管道的直径小于0.2毫米，使得在流经所述微管道内的液滴在温度循环过程和荧光检测过程中都不会发生融合，因此，采用上述结构的微管道这一连续流动的方式实现DPCR的过程，不需要昂贵的表面活性剂，从而既满足了DPCR对微管道的要求，又节省了成本。
具体的，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述第一温度循环区中循环结构的个数M的取值范围为40-60，包括端点值，可选的，所述第一温度循环区中循环结构的个数M的取值范围为40-50，包括端点值，以保证所述预设液体中的DNA分子完成半保留复制。
需要说明的是，所述M个循环结构中每个循环结构还包括位于第一组成部分和第二组成部分之间的第三组成部分，所述第三组成部分的下方并未设置有导热单元。任意相邻的第一组成部分和第二组成部分组成一个温度循环，具体的，一个温度循环是指：从其中一个循环结构的变性温区到该循环结构的退火温区，再由该退火温区到下一个循环结构的变性温区之前，具体的，一个循环结构可以包括沿所述预设体液的流动方向设置的第一组成部分、第二组成部分，位于该第一组成部分和该第二组成部分之间第三组成部分以及位于该第二组成部分与下一循环结构的第一组成部分之间的第三组成部分，也可以包括上一循环结构的第二组成部分与本循环结构的第一组成部分之间的第三组成部分、本循环结构的第一组成部分、位于本循环结构的第一组成部分和第二组成部分之间的第三组成部分以及本循环结构的第二组成部分，即每个温度循环包括两个第三组成部分和沿预设液体流动方向的一个第一组成部分、一个第二组成部分，相邻温度循环直接首尾相连，但本发明对此并不做限定，在本发明的其他实施例中，所述温度循环的起始位置和结束位置还可以位于所述第三组成部分除首尾位置外的其他位置，只要保证一个循环结构包括沿预设液体流动方向的一个第一组成部分，一个第二组成部分，且各温度循环首尾相连即可。
参照附图5，在本发明的一个实施例中，一个温度循环是指：沿预设液体的流动方向由某一个循环结构的第一组成部分ab到第一个第三组成部分bc，再由第三组成部分bc到第二组成部分cd，再由第二组成部分cd到第二个第三组成部分de。一般而言，所述DNA扩增装置应用于QPCR时，所述微管道的第一温度循环区中用于采集荧光信号的循环结构的个数40个左右，而有些预设液体中的DNA和用于扩增DNA的反应试剂需要特殊处理，就需要在荧光信号采集前加10个左右的循环结构，所加具体个数根据预设液体中DNA和用于扩增DNA的反应试剂的反应条件而定，但一般不会超过60个。因此，本发明中所述第一温度循环区中的循环结构个数的取值范围可选为40-60，包括端点值，即M的取值范围可选为40-60，包括端点值。
具体的，在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述第一组成部分的长度＝V*T1，所述第二组成部分的长度＝V*T2，其中V为所述预设液体在所述微管道中流动的速度，T1为所述预设液体在第一组成部分中流动的时间，T2为所述预设液体在第二组成部分中流动的时间。需要说明的是，预设液体在所述第一组成部分中流动时间不宜过长，或过短，如果预设液体在所述第一组成部分中的流动时间过长，会延长整个的温度循环过程，如果预设液体在所述第一组成部分中的流动时间过短，会容易导致所述预设液体中的双链DNA分子不能完全分解成单链DNA。可选的，在本发明的一个实施例中，所述预设液体在第一组成部分中流动的时间为5S-10S，包括端点值。另外，预设液体在所述第二组成部分中的预设液体的时间也不宜过长，或过短，如果处在所述第二组成部分中的流动时间过长，也会延长整个的温度循环过程，如果预设液体在所述第二组成部分中的流动时间过短，会容易导致所述预设液体中的单链DNA不能充分与引物结合完成扩增。可选的，在本发明的一个实施例中，所述预设液体在第二组成部分中流动的时间为20S-40S，包括端点值。
需要说明的是，本发明实施例对每个循环结构的特定的长度不作限定，一般都以时间为尺度，即以在一个温度循环中，预设液体在第一温度循环区中的第一温区和第二温区中的流动时间(即反应时间)为尺度。在一个温度循环中，当预设液体在第一温度循环区中的第一温区和第二温区的流动时间(即反应时间)一定时，可通过调整预设液体的流动速度、所述第一组成部分和所述第二组成部分的长度，来保证预设液体在第一组成部分和第二组成部分的反应时间，也就是说，当预设液体的流动速度可知时，可通过调整微管道中各第一组成部分和各第二组成部分对应的微管道的长度，来保证预设液体在第一组成部分和各第二组成部分的反应时间；或是，当第一温度循环区中的第一组成部分和各第二组成部分对应的微管道长度可知时，可通过调整预设液体的流动速度来保证预设液体在第一组成部分和各第二组成部分的反应时间。
例如，以预设液体在一个循环结构的反应时间为60s为例，预设液体在第一组成部分的流动时间为10s，预设液体在第二组成部分的流动时间为30s，预设液体由第一组成部分到第二组成部分的流动时间为10s以及预设液体再由第二组成部分到下一循环结构的第一组成部分的流动时间为10s，当预设液体在微管道的流动速度为1mm/s时，那么一个循环结构的长度为60mm。因此，当预设液体在微管道的流动速度一定时，那么再根据预设液体中DNA扩增所需要的时间，即可计算出微管道所需要的长度。可选的，所述第一温度循环区中一个循环结构的长度取值为60mm-100mm，包括端点值，如60mm、80mm或100mm，预设液体在微管道的流动速度取值为0.8mm/s-1.5mm/s，包括端点值。
另外，微管道所需要的长度确定以后，如果所述DNA扩增装置用于DPCR中的DNA分子的扩增，则可以通过调节预设液体和离散剂在微管道的流动速度，来保证预设液体在流经第一循环温区中的第一组成部分和第二组成部分的反应时间，一般液滴在微管道的流动速度为0.8mm/s-1.5mm/s；如果所述DNA扩增装置用于QPCR中的DNA分子的扩增，那么只需调节预设液体在微管道的流动速度，即可保证预设液体在流经第一循环温区中的第一组成部分和第二组成部分的反应时间，一般预设液体在微管道的流动速度为0.8mm/s-1.5mm/s。
具体的，在本发明的一个实施例中，所述DNA扩增装置应用于QPCR，其微管道的图形结构如图1所示，其中，用于扩增的第一温度循环区中的第一温区1(即变性温区)的温度为95℃和第二温区2(即退火温区)的温度为60℃，在一个温度循环中，预设液体在第一组成部分的流动时间为10s，预设液体在第二组成部分的流动时间为30s，该第一温度循环区中的循环结构的个数为40，并在所述预设液体流过所述第一温度循环区中各所述第二组成部分时采集荧光信号。
具体的，在本发明的另一个实施例中，当所述DNA扩增装置应用于HBV(hepatitisB virus，乙型肝炎病毒)DNA分子的扩增时，所述微管道在图1所示结构的基础上还包括所述第一预热温区和第二预热温区，其中，第二预热温区用于激活预设液体中的分解酶UNG酶，激活温度为50℃，预设液体在所述第二预热温区的流动时间为2min，第一预热温区用于对所述预设液体进行预热，预热温度为95℃，预设液体在所述第一预热温区的流动时间为3min，第一温度循环区中的变性温区的温度为94℃和退火温区的温度为60℃，在所述循环结构中，预设液体在第一组成部分的流动时间为10s，预设液体在第二组成部分的流动时间为32s，该第一温度循环区中的循环结构的个数为42。
需要说明的是，含有HBV(hepatitis B virus，乙型肝炎病毒)DNA分子的预设液体中的DNA聚合酶为Taq酶，Taq酶是一种耐热的DNA聚合酶，从一种水生栖热菌(Thermusaquaticus)中分离得到，可以耐受90℃-98℃的高温而不失活，所以本发明实施例所提供的DNA扩增装置应用于HBV(hepatitis B virus，乙型肝炎病毒)DNA分子的扩增时，无需在所述预设液体进入各个循环结构的退火温区之间额外增加激活该Taq酶活性的温区，使得所述DNA扩增装置更为简化。
可选的，所述微管道还包括位于所述第一温度循环区之前的N个循环结构，所述N个循环结构首尾相连，组成第二温度循环区，所述第二温度循环区包括第三温区和第四温区，所述N个循环结构中每个循环结构均包括位于第三温区的第四组成部分以及位于第四温区的第五组成部分，N为不小于第二预设值的正整数，所述第二预设值具体可以为1，10，14，30或40等。具体工作时，预设液体在进入第一温度循环区之前需要先经过第二温度循环区，所述第三温区的温度与第一温区的温度可以相同，也可以不相同，N和M的取值可以相同，也可以不相同，所述第四温区的温度与所述第二温区的温度可以相同也可以不相同，具体视情况而定。
需要说明的是，当所述微管道同时包括第一预热温区和第二温度循环区时，具体工作时，所述预设液体依次流经所述第一预热温区、所述第二温度循环区后，再进入第一温度循环区。
具体来说，本发明的又一个实施例中，所述DNA扩增装置应用QPCR时，其微管道的图形结构如图6所示，所述微管道除了包括第一预热温区5，第一温度循环区和延伸温区7之外，还包括第二温度循环区，所述第一温度循环区包括第一温区1和第二温区2，所述第二温度循环区包括第三温区1’和第四温区2’，所述预设液体依次流经第一预热温区5、第二温度循环区、第一温度循环区和延伸温区7，其中，预设液体流经的第一预热温区5的温度为95℃，流动时间为3min；预设液体流经第二温度循环区的第三温区1’的温度为95℃，第四温区2’的温度为58℃，预设液体在第四组成部分的流动时间为10s，在第五组成部分的流动时间为30s，所述第二温度循环区中的循环结构的个数为10，且在第二温度循环区内不采集荧光信号；所述第一温度循环区的第一温区1的温度为95℃和第二温区2的温度为60℃，预设液体在每个第一组成部分的流动时间为10s，在每个第二组成部分的流动时间为30s，所述第一温度循环区包括的循环结构的个数为45，并所述预设液体流经每个循环结构的第二组成部分结束时采集荧光信号。
在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述温度控制模块包括：加热片以及与所述加热片接触的第一导热单元和第二导热单元，所述第一导热单元将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第一温区的部分(即所述第一组成部分)使得所述第一温区维持在所述第一温度，所述第二导热单元将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第二温区的部分(即所述第二组成部分)，使得第二温区维持在第二温度；其中，所述加热片产生的温度为预设温度，所述预设温度不小于max(第一温度，第二温度)，所述第一导热单元和第二导热单元的导热系数不同。可选的，所述加热片为恒温加热片。由于只需通过设置第一导热单元和第二导热单元的导热系数的不同，即可利用同一加热片实现控制所述微管道的第一温区维持第一温度以及第二温区维持第二温度，从而完成温度循环过程，而无需对所述微管道同一区域进行不断的升降温循环，从而简化了温控设备，节省了升降温时间。
可选的，所述预设温度不宜过高或过低，如果所述预设温度过高，会增加耗电量，同时也会影响温度控制模块的使用寿命，如果所述预设温度过低，又由于导热单元本身也有热损耗，容易导致第一温区和第二温区的温度满足不了DNA扩增装置对温度的要求，可选的，在本发明的一个实施例中，所述预设温度(即所述加热片产生的温度)大于95℃，小于100℃。
需要说明的是，所述温度控制模块中所包含的第一导热单元和第二导热单元的高度相同，且所述第一导热单元与所述第一温区对应，所述第二导热单元与第二温区对应，如图6和图7所示，所述第一导热单元101沿第一方向X的长度大于第一组成部分在第一方向X上投影的长度，所述第二导热单元102沿第一方向X的长度大于第二组成部分在第一方向X上投影的长度。其中，所述第一导热单元101沿第一方向X的长度与第一组成部分在第一方向X上投影的长度的差值在5mm左右，所述第二导热单元102沿第一方向X的长度与第二组成部分在第一方向X上投影的长度的差值在5mm左右，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。具体的，在本发明的一个实施例中，预设液体在第一组成部分的流动时间为10s，所述预设液体的流动速度为1mm/s，则在本发明实施例中，所述第一组成部分的长度为10mm，第一组成部分沿第一方向X的投影长度为5mm，第一导热单元101的宽度为10mm；预设液体在第二组成部分的流动时间为30s，所述预设液体的流动速度为1mm/s，所述第二温区中的第二组成部分的长度为30mm，所述第二组成部分沿第一方向X的投影长度为15mm，第二导热单元102的宽度为20mm，而且相邻的第一导热单元101和第二导热单元102在沿第一方向X的间距为5mm。
需要说明的是，相邻的第一导热单元和第二导热单元在沿第一方向X的间距不易过大或过小，如果相邻的第一导热单元和第二导热单元在沿第一方向X的间距过大，那么预设液体流经该处的时间会增加，从而会延长整个的温度循环过程，如果相邻的第一导热单元和第二导热单元在沿第一方向X的间距过小，会使得预设液体由变性温区到低温区时流经该两温区之间的间距较小，时间较短，该预设液体的温度在进入所述第二温区时，无法降低到所述第二温区的温度，从而使得预设液体在进入所述第二温区之后还会持续一定时间的高于第二温区的温度，影响DNA的扩增。可选的，相邻的第一导热单元和第二导热单元在沿第一方向X的间距的取值范围为：5mm-10mm，包括端点值。
在本发明的另一个实施例中，所述微管道还包括延伸温区，在本实施例中，所述温度控制模块中包括多个导热单元，如图8所示，所述多个导热单元位于加热片100的上表面，所述多个导热单元包括与第一温区对应的第一导热单元101，与第二温度对应的第二导热单元102以及与延伸温区对应的第三导热单元103，其中，所述第一导热单元101位于第一温区和加热片100之间，所述第二导热单元102位于第二温区和加热片100之间，所述第三导热单元103位于所述延伸温区和加热片之间。
在本发明另一个实施例中，如图9所示，所述微管道还包括第一预热温度和第二预热温区，相应的，所述温度控制模块还包括：位于所述第一预热温区和加热片100之间的第四导热单元，以及位于所述第二预热温区和加热片100之间的第五导热单元104，当第一预热温区的温度和第一温区的温度相同时，第四导热单元和第一导热单元可为同一个导热单元，在本发明其他实施例中，第四导热单元和第一导热单元可为不同的导热单元。这里不做具体限定，具体视情况而定。
本发明其他实施例中，所述微管道还包括第二温度循环区，参照图10，在本发明实施例中，所述温度控制模块还包括：位于第二温度循环区中的第三温区和加热片100之间的第六导热单元，以及位于第二温度循环区中的第四温区和加热片100之间的第七导热单元105，当第一温度循环区中的第一温区和第二温度循环区中的第三温区的温度相同时，第六导热单元和第一导热单元可以为同一个导热单元，在本发明其他实施例中，第六导热单元和第一导热单元也可以为不同的导热单元。这里不做具体限定，具体视情况而定。
可选的，在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述微管道的图形结构为二维图形结构。其中，所述二维图形结构的形状可以为平面螺旋形(如图11所示)、或波形(如图1-4或图6所示)、或中国结形(图中未标出)、或莲花结形(图中未标出)或文字形(图中未标出)等复杂的图形，以满足不同的预设液体对温度循环过程的要求，具体视情况而定，这里并不做具体限定。需要说明的是，当所述二维图形结构的形状为波形时，第一组成部分的形状和第二组成部分的形状可以相同，也可以不相同，其形状可以为方形，弧形，三角形等，可选的，所述第一组成部分的形状和第二组成部分的形状为弧形。
具体的，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述温度控制模块包括：加热片以及与所述加热片接触的导热单元，所述微管道螺旋缠绕于所述导热单元的外表面，其中，所述导热单元的第一区域将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第一温区的部分(即各所述第一组成部分)，控制所述第一温区的温度，所述导热单元的第二区域将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第二温区的部分(即各所述第二组成部分)，控制所述第二温区的温度；其中，所述第一区域和所述第二区域与所述加热片之间的距离不同。可选的，所述导热单元为三维结构，具体的，所述三维结构可以为长方体，也可以为横截面为梯形的棱柱等其他三维结构，本发明对此并不做限定。
需要说明的是，导热单元与所述加热片接触的一侧为下表面，导热单元中背离加热片的一侧为上表面。所述导热单元可以通过设置第一区域和第二区域与所述加热片之间的距离不同，控制所述微管道的第一温区维持第一温度以及第二温区维持第二温度，从而完成温度循环过程，而无需对所述微管道进行升降温循环，从而简化了温控设备，节省了升降温时间。
具体的，在本发明的一个实施例中，如图12所示，所述导热单元8的下表面靠近加热片(未画出)，所述微管道螺旋缠绕于所述导热单元8的外表面，以所述导热单元8的下表面为第一温区1，所述导热单元8的上表面为第二温区2。相对于所述微管道的二维图形结构，所述微管道采用三维图形结构更加紧凑，不需要多个导热单元，便于携带，虽然受限于所述导热单元外表面个数，包括的温区数量相对较少，但能够满足DNA分子扩增的基本使用要求。
在本发明的另一实施例中，当所述导热单元的截面为梯形时，该梯形中第一边和第二边相互平行，且第一边的长度小于第二边的长度，其中，所述梯形的第一边所在的表面为导热单元的下表面，该导热单元的下表面对应第一温区，所述梯形的第二边所在的表面为导热单元的上表面，该导热单元的上表面对应第二温区。但本发明对此并不做限定，在本发明的其他实施例中，还可以有其他实现方式。可选的，所述导热单元8可以是硅胶块、硅胶和金属粉组成的导热结构或其他导热性能不同的材料如铝、铁等制成的导热结构。
需要说明的是，当所述微管道的图形结构为三维图形结构时，可以通过改变导热单元的高度，获得导热单元上表面对应的第二温区所需要的温度，或是通过改变导热单元的材质(即导热系数)，获得导热单元上表面对应的第二温区所需要的温度。
需要说明的是，上述任一实施例所提供的DNA扩增装置可以直接用于双链DNA分子的扩增，也可以用于单链DNA分子的扩增或RNA分子的扩增，当所述DNA扩增装置用于单链DNA分子的扩增或RNA分子的扩增时，所述DNA扩增装置还包括反转录温区，所述反转录温区用于将单链DNA分子反转录成双链DNA分子，或将RNA分子反转录成双链DNA分子，形成双链cDNA分子，然后再对该双链cDNA分子进行扩增，以完成对单链DNA分子或RNA分子的扩增，扩增方式同上，这里不再赘述。其中，反转录温区的温度以及在反转录过程中所需要的反转录酶是根据不同的情况而定，本发明不做具体限定，具体视情况而定。
需要说明的是，双链cDNA分子代表的是经过反转录获得的DNA分子。其中，以丙肝病毒的RNA进行反转录为例，其中，反转录温区的温度为50℃，预设液体在该反转录温区的流动时间为20min。而所述双链cDNA分子的扩增过程与上述HBV的DNA扩增过程除循环结构个数不同之外，其他的均相同，在此不再赘述，其中，上述双链cDNA分子进行扩增时所述第一温度循环区中的循环结构个数为45。
相应的，本发明还提供了一种DNA扩增装置的制作方法，以制作上述任一实施例所提供的DNA扩增装置。具体的，该制作方法包括：
制作微管道，所述微管道包括首尾相连的M个循环结构，所述M个循环结构组成第一温度循环区，所述第一温度循环区包括第一温区和第二温区，所述M个循环结构中每个循环结构均包括位于第一温区的第一组成部分以及位于第二温区的第二组成部分，其中，所述第一温区为变性温区，所述第二温区为退火温区，M为不小于第一预设值的正整数；
设置用于给所述微管道加热的温度控制模块，所述温度控制模块用于在含DNA分子的预设液体沿所述微管道依次流经所述第一温区和所述第二温区时，控制所述微管道的第一温区维持第一温度，并控制所述微管道的第二温区维持第二温度；
其中，在所述变性温区，DNA分子发生变性，由双链DNA分子分解为两个单链DNA；在所述退火温区，所述单链DNA与引物结合，在DNA聚合酶的作用下进行半保留复制，形成两倍的DNA分子。
需要说明的是，所述第一预设值的取值会根据预设液体中DNA分子和用于DNA扩增的反应试剂的不同而发生变化，具体可以为1，10，14，30或40等，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
可选的，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述制作微管道包括：获取微胶管；对所述微胶管进行拉伸，制得所述微管道。
在本发明的其他实施例中，制作所述微管道包括：在PMMA(即polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)或PTFE(即Poly tetra fluoroethylene，聚四氟乙烯)为基底的材料上加工微管道，其加工方式有机械工和激光刻蚀两种；或利用光刻掩模法，在硅片或者PDMS(即polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)上加工微管道。这几种方法存在的共同问题是只能加工平面结构的微芯片，无法实现三维甚至复杂二维拓扑结构芯片的加工，且加工成本较高。
在本发明实施例中，所述微管道是通过对微胶管进行拉伸获得时，所述微胶管为PTFE(即Poly tetra fluoroethylene，聚四氟乙烯)管、PVC(即Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)管、FEP(即Fluorinated ethylene propylene氟化乙烯丙烯树脂)管或PMMA(即polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)管，可以直接购得，并在购得后通过拉伸获得，工艺简单，成本较低，还可以形成复杂的二维结构或三维结构。在本发明的其他实施例中，所述微胶管还可以为其他胶管，本发明对此并不做限定，只要所述微胶管能够拉伸，且具有斥水性、斥油性和透明的特性即可，本发明不做具体限定，具体视情况而定。
需要说明的是，由于微胶管材质的不同，所述微胶管的最小直径也不相同，目前，现有微胶管的最小直径的取值范围为0.3mm-0.5mm，而且管壁较厚，从而使得现有的微胶管的结构较大，硬度较高，不易弯折，而且即使弯折后表面也不平整，进而影响温度循环过程的控制和后续预设液体中DNA分子浓度的检测，而本发明中的所述微管道是将微胶管拉伸后得到的，从而使得所述微管道的直径较小，管壁较薄，且更为柔软，易弯折成具有复杂的二维图形或三维图形的结构，而且弯折后表面较为平整，不仅可以满足不同PCR温度循环过程的要求，还有利于温度循环过程的控制和后续预设液体中DNA分子浓度的检测。
具体的，在本发明的一个实施例中，所述对所述微胶管进行拉伸包括：固定所述微胶管的一端，将所述微胶管的另一端沿背离所述微胶管的一端的方向拉伸；在本发明的另一个实施例中，所述对所述微胶管进行拉伸包括：对所述微胶管的两端同时进行拉伸，即同时将所述微胶管的第一端沿背离所述微胶管的第二端的方向拉伸和将所述微胶管的第二端沿背离所述微胶管的第一端的方向拉伸，所述第二端和所述第一端为所述微胶管相对的两端。需要说明的是，本发明实施例中对所述微胶管拉伸可以是手工拉伸或机械拉伸，具体视情况而定，这里不做具体限定。
由此可见，在本发明实施例中，所述微管道是由微胶管通过手工或机械拉伸后得到的，而无需采用昂贵的加工设备在PMMA或PTFE为基底材料上通过机械加工，激光刻蚀和光刻研磨等方法加工获得微管道，从而简化了工艺，同时也节省了成本。
具体的，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述微胶管的直径为第一直径d1，长度为h1，所述微管道的直径为第二直径d2，长度为h2，则所述微胶管和所述微管道满足以下关系：具体的，当所述微管道的直径为所述微胶管直径的1/2时，所述微管道的长度为所述微胶管长度的4倍；当所述微管道的直径为所述微胶管直径的1/4时，所述微管道的长度为所述微胶管长度的16倍；当所述微管道的直径为所述微胶管直径的1/8时，所述微管道的长度为所述微胶管长度的64倍；当微管道的直径为所述微胶管直径的1/16时，所述微管道的长度为所述微胶管长度的256倍。
由此可见，本发明实施例所提供的微管道制作方法，可以根据不同的温度循环过程对微管道长度以及直径的要求，对所述微胶管进行拉伸获得所述微管道，操作简单，成本低。
在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述制作微管道还包括：采用数控缝纫机或绣花机将拉伸后的微胶管制作成具有二维图形结构的微管道。
可选的，所述二维图形结构的形状包括：平面螺旋形、波形、中国结形、莲花结形或文字形。下面以采用数控缝纫机将拉伸后的微胶管制作成具有二维图形结构的微管道为例进行说明。具体的，在本发明的一个实施例中，采用数控缝纫机将拉伸后的微胶管制作成具有二维图形结构的微管道包括：先将数控缝纫机用的线替换成拉伸后的微胶管，然后在电脑中输入设计好的二维图形结构，并通过电脑控制数控缝纫机按照设计好的二维图形结构进行编织即可获得具有二维图形结构的微管道。
在本发明的另一个实施例中，还可以采用手工将所述微胶管弯折成具有二维图形结构的微管道，其中一种具体实现方式包括：先提供衬板，然后在所述衬板表面上，将所述拉伸后的微胶管弯折绕成二维图形，接着采用粘合剂将具有二维图形的微管道固定，最后去除衬板，即可获得具有二维图形的微管道。可选的，所述衬板为具有粘性的衬底，例如，胶带，以便于对所述微胶管弯折后的形状进行固定；而所述粘合剂为具有粘附作用的液体，例如，胶水，用于在所述衬板去除后对所述微胶管弯折后的形状进行固定。
由上可知，本发明中不管是采用数控缝纫机，绣花机或手工，均可将拉伸后的微胶管制作成具有二维图形结构的微管道，且无需昂贵的刻蚀设备即可获得具有二维图形结构的微管道，从而简化了工艺，节省了成本。
需要说明的是，由于将所述拉伸后的微胶管制作成具有三维图形结构的微管道与将所述拉伸后的微胶管制作成具有二维图形结构的微管道相类似，本发明对此不再详细赘述。
此外，本发明还提供了一种检测装置，以实现对预设液体中核算分子浓度的检测。
需要说明的是，现有的DNA浓度检测装置通常采用液滴生成，温度循环和荧光检测三个过程独立的形式来实现数字PCR过程，即三个过程需要三种不同的大型设备来进行控制，存在体积大，成本高，不方便携带的问题。
而且，现有的DNA浓度检测装置在实现温度循环过程中液体的控制时，对技术人员要求高，制作工艺局限化，流体的控制、检测以及***的工作流程过于复杂。过去几十年里，微流控芯片的加工基本依赖超净间与昂贵的加工设备，对于流体控制，难以摆脱外部附属设备的依赖。其中，微流控(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的***所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片。如基于微流控的个体化医疗的POC(Point ofCare)诊断***，需要所有功能器件都微型化、从而达到便携标准。但目前基于微流控的个体化医疗的POC(Point of Care)诊断***只能将芯片做的很小，仍难以摆脱外部注射泵、离心机等液体驱动***以及光学显微镜等检测***。而这些外部附属设备仪器体积庞大、价格高昂。
而本发明实施例所提供的检测装置体积小，成本低，方便携带。具体的，如图13所示，本发明实施例所提供的检测装置包括：液体输入装置100、DNA扩增装置110和荧光检测装置120，其中，所述DNA扩增装置110为上述任一实施例所提供的DNA扩增装置；其中，所述液体输入装置用于向所述DNA扩增装置输入预设液体，所述DNA扩增装置用于对所述预设液体中的DNA分子进行扩增；所述荧光检测装置用于在所述预设液体中的DNA分子进行扩增后，检测所述预设液体中的DNA分子浓度，或是，用于在所述预设液体中DNA分子在进行扩增过程中，检测所述预设液体中的DNA分子的浓度。
需要说明的是，所述检测装置用于QPCR(即实时荧光定量聚合酶链式反应)时，荧光检测装置用于在所述预设液体中DNA分子在进行扩增过程中，检测所述预设液体中的DNA分子的浓度，具体来说，QPCR实时荧光定量聚合酶链式反应检测装置中的荧光检测装置需要在每个循环结构的第二组成部分进行荧光检测，并记录每次荧光信号的强度，绘制成荧光信号随循环结构个数的变化曲线，也就是扩增曲线，并与标准曲线比对，定量计算出预设液体中DNA分子的浓度；所述检测装置用于DPCR(即数字聚合酶链式反应)时，荧光检测装置用于在所述预设液体中的DNA分子进行扩增后，检测所述预设液体中的DNA分子浓度，具体来说，DPCR(即数字聚合酶链式反应)检测装置先用离散剂将预设液体离散成液滴，再对液滴进行温度循环使DNA扩增，扩增完成后再检测荧光信号，统计具有荧光信号的液滴的数目和液滴总数，并计算出预设液体中DNA分子的浓度。
本发明实施例所提供的检测装置，将液滴生成操作、温度循环控制和荧光检测等三个过程，在连续不间断的微管道内完成，从而通过采用连续流动的方式，实现预设液体中DNA分子浓度的检测，而无需针对液滴生成操作、温度循环控制和荧光检测三个过程分别设置不同的大型设备，解决了现有检测装置体积大，成本高，不方便携带的问题。
在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述液体输入装置用于通过所述微管道的液体入口向所述微管道输入预设液体。
具体的，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，如图14所示，所述检测装置为QPCR(即实时荧光定量聚合酶链式反应)检测装置时，所述液体输入装置包括第一针管，所述第一针管用于输入所述预设液体。
在上述实施例的基础上，在本发明的另一个实施例中，如图15所示，所述检测装置为DPCR(即数字聚合酶链式反应)检测装置时，所述液体输入装置包括第一针管和第二针管，所述第一针管用于输入所述预设液体，所述第二针管在所述第一针管向所述DNA扩增装置输入所述预设液体的过程中，向所述DNA扩增装置输入离散剂。
需要说明的是，当检测装置应用于QPCR过程时，所述液体输入装置10只包括第一针管，且所述第一针管用于输入所述预设液体时，可选的，所述第一针管的针头型号为25G。当检测装置应用于DPCR过程时，所述液体输入装置10包括第一针管和第二针管，所述第一针管用于输入所述预设液体，所述第二针管用于输入所述离散剂时，可选的，所述第一针管和第二针管的针头型号为34G。由此可见，本发明实施例所提供的检测装置中，所述液体输入装置采用针管，方便携带，从而简化了检测装置。
可选的，所述预设液体为水相液体，所述离散剂为油相液体，可选的，所述油相液体和水相液体的黏度很接近，从而使得液滴在温度循环过程中不会融合。
具体工作时，装有所述预设液体的第一针管和装有所述离散剂的第二针管分别与所述微管道的液体入口9连接，当所述预设液体和所述离散剂同时输入到所述微管道的液体入口9，所述预设液体会在所述预设液体和离散剂交汇的微管道入口9处被所述离散剂离散成很多液滴，每个液滴的体积约为4-8纳升。其中，每个液滴是由所述离散剂包裹的预设液体组成的，每个液滴都是一个微反应器，经过DNA分子扩增后再对液滴进行荧光检测，其中，具有荧光信号的液滴内是有DNA分子的，没有荧光信号的液滴内没有DNA分子的，因此，通过计算具有荧光信号液滴的数量可以统计出反应前预设液体中有多少个DNA分子，从而实现所述预设液体中DNA分子浓度和数量的定量分析。
需要说明的是，由于每个液滴的体积不宜过大，如果液滴太大的话，所述液滴中就可能包括多个DNA分子，这就无法通过统计检测到的荧光信号的数量获取预设液体中具体有多少个DNA分子，影响DPCR定量分子的准确性，因此，在本发明实施例中，所述微管道的直径取值范围为：0.15毫米-0.2毫米，以使得所述液滴的体积约为4-8个纳升，从而使得一个液滴中平均只包括一个DNA分子。
还需要说明的是，所述离散剂的黏度不宜过大，或过小，如果所述离散剂的黏度过大，那么所述离散剂受温度影响就越大，一旦液滴进入温区，所液滴的流速也会明显下降，又由于不同的温区温度不同，从而导致液滴在整个温度循环过程中的流速不均匀。可选的，所述离散剂为HFE-7500或者FC-40。
具体的，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述荧光检测装置包括激发装置以及采集装置；所述激发装置，用于产生激发光，所述激发光照射DNA扩增装置内具有荧光效应的DNA分子时，会产生荧光信号；所述采集装置，用于采集所述荧光信号，从而可以通过所述采集装置采集到的荧光信号数量进行DNA分子的统计。可选的，所述采集装置为录像，荧光显微镜或是光电倍增管。本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
综上，本发明实施例所提供DNA扩增装置、DNA扩增装置的制作方法及检测装置中，所述温度控制模块用于在含DNA分子的预设液体沿所述微管道依次流经所述第一温区和所述第二温区时，控制所述微管道的第一温区维持第一温度，并控制所述微管道的第二温区维持第二温度，从而使得本发明实施例所提供的DNA扩增装置在实现DNA扩增时，所述第一温区始终维持第一温度，所述第二温区始终维持第二温度，而无需通过控制同一温区在不同温度之间来回变换来实现温度循环，简化了所述温度控制模块的结构，即简化了所述DNA扩增装置的温控设备。
而且，本发明实施例所提供的DNA扩增装置及检测装置，成本较低，体积较小，便于携带。
本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (22)
1.一种DNA扩增装置，其特征在于，包括：
微管道，所述微管道包括首尾相连的M个循环结构，所述M个循环结构组成第一温度循环区，所述第一温度循环区包括第一温区和第二温区，所述M个循环结构中每个循环结构均包括位于第一温区的第一组成部分以及位于第二温区的第二组成部分，其中，所述第一温区为变性温区，所述第二温区为退火温区，M为不小于第一预设值的正整数；
温度控制模块，所述温度控制模块用于在含DNA分子的预设液体沿所述微管道依次流经所述第一温区和所述第二温区时，控制所述微管道的第一温区维持第一温度，并控制所述微管道的第二温区维持第二温度；
其中，在所述变性温区，DNA分子发生变性，由双链DNA分子分解为两个单链DNA；在所述退火温区，所述单链DNA与引物结合，在DNA聚合酶的作用下进行半保留复制，形成两倍的DNA分子。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微管道还包括第一预热温区，所述第一预热温区用于在所述预设液体进入所述第一温区之前对所述预设液体进行预热，以便于所述预热液体中的双链DNA分子在流经所述第一温区时全部分解成单链DNA。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预设液体中含有DNA分解酶；所述微管道还包括第二预热温区，所述第二预热温区用于在所述预设液体进入所述第一温区之前激活所述预设液体中的分解酶的活性。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述微管道还包括延伸温区，所述延伸温区用于在所述预设液体流出所述退火温区后，继续对所述预设液体加热，以便所述预设液体中的单链DNA全部完成半保留复制。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微管道为拉伸后的微胶管，所述微管道的直径小于0.2毫米。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，M的取值范围为40-60，包括端点值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一组成部分的长度＝V*T1，所述第二组成部分的长度＝V*T2，其中V为所述预设液体在所述微管道中流动的速度，T1为所述预设液体在第一组成部分中流动的时间，T2为所述预设液体在第二组成部分中流动的时间；
其中，TI的取值范围为5秒-10秒，包括端点值；T2的取值范围为20秒-40秒，包括端点值。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度控制模块包括：加热片以及与所述加热片接触的第一导热单元和第二导热单元；所述第一导热单元将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第一温区部分，使得所述第一温区维持在所述第一温度；所述第二导热单元将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第二温区部分，使得第二温区维持在第二温度；
其中，所述加热片产生的温度为预设温度，所述预设温度不小于max(第一温度，第二温度)；所述第一导热单元和第二导热单元的导热系数不同。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述微管道的图形结构为二维图形结构。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述二维图形结构的形状包括平面螺旋形、波形、中国结形、莲花结形或文字形。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度控制模块包括：加热片以及与所述加热片接触的导热单元，所述微管道螺旋缠绕于所述导热单元的外表面，其中，所述导热单元的第一区域将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第一温区的部分，控制所述第一温区的温度；所述导热单元的第二区域将所述加热片产生的热量传导给所述微管道位于所述第二温区的部分，控制所述第二温区的温度；其中，所述第一区域和所述第二区域与所述加热片之间的距离不同。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述导热单元为三维结构。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述三维结构包括长方体或横截面为梯形的棱柱。
14.一种DNA扩增装置的制作方法，其特征在于，
制作微管道，所述微管道包括首尾相连的M个循环结构，所述M个循环结构组成第一温度循环区，所述第一温度循环区包括第一温区和第二温区，所述M个循环结构中每个循环结构均包括位于第一温区的第一组成部分以及位于第二温区的第二组成部分，其中，所述第一温区为变性温区，所述第二温区为退火温区，M为不小于第一预设值的正整数；
设置用于给所述微管道加热的温度控制模块，所述温度控制模块用于在含DNA分子的预设液体沿所述微管道依次流经所述第一温区和所述第二温区时，控制所述微管道的第一温区维持第一温度，并控制所述微管道的第二温区维持第二温度；
其中，在所述变性温区，DNA分子发生变性，由双链DNA分子分解为两个单链DNA；在所述退火温区，所述单链DNA与引物结合，在DNA聚合酶的作用下进行半保留复制，形成两倍的DNA分子。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述制作微管道包括：
获取微胶管；
对所述微胶管进行拉伸，制得所述微管道。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述微胶管为PTFE管、PVC管、FEP管或PMMA管。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述微胶管的直径为第一直径d1，长度为h1，所述微管道的直径为第二直径d2，长度为h2，则所述微胶管和所述微管道满足以下关系：
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述制作微管道还包括：
采用数控缝纫机或绣花机将拉伸后的微胶管制成具有二维图形结构的微管道。
19.一种检测装置，其特征在于，包括：液体输入装置、DNA扩增装置和荧光检测装置，其中，所述DNA扩增装置为权利要求1-13任一项所述的DNA扩增装置；
其中，所述液体输入装置用于向所述DNA扩增装置输入预设液体，所述DNA扩增装置用于对所述预设液体中的DNA分子进行扩增；所述荧光检测装置用于在所述预设液体中的DNA分子进行扩增后，检测所述预设液体中的DNA分子浓度，或是，用于在所述预设液体中DNA分子在进行扩增过程中，检测所述预设液体中的DNA分子的浓度。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述检测装置为实时荧光定量聚合酶链式反应检测装置时，所述液体输入装置包括第一针管，所述第一针管用于输入所述预设液体。
21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述检测装置为数字聚合酶链式反应检测装置时，所述液体输入装置包括第一针管和第二针管，所述第一针管用于输入所述预设液体，所述第二针管在所述第一针管向所述DNA扩增装置输入所述预设液体的过程中，向所述DNA扩增装置输入离散剂。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述预设液体为水相液体，所述离散剂为油相液体。
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