[發明專利]PCR裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202011028188.2
• 申請日: 2020-09-26
• 公開（公告）號: CN112108195A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 王渙;王軍
• 申請（專利權）人: 紹興市高硯智生物科技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01L7/00;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/02;C12M1/00;C12Q3/00
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 陳彩霞

本發明公開了PCR裝置，包括：PCR芯片，具有兩個以上的反應腔，PCR芯片包括置于每相鄰兩個反應腔之間的絕熱層；溫控單元，在反應腔的外周形成低磁感應區和風冷區，溫控單元包括延伸至反應腔內的溫度探頭；溫控驅動單元，其輸出端與溫控單元連接，控制反應腔的外周以形成低磁感應區和風冷區。本發明提供的PCR裝置能夠分別對每一反應腔的溫度進行控制，相互熱干擾小，能夠在高通量PCR反應時具有突出的優勢；通過低磁感應產生渦流技術的熱量損失小，加熱速度快，熱轉化效率高。

技術領域

本發明涉及生物醫療器械領域，特別涉及一種PCR裝置及控制方法。

背景技術

聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction，PCR)是DNA擴增的一種分子生物學反應。變溫PCR反應成功與否的關鍵因素之一，就在于必須滿足其反應實體所需的溫度循環條件即高溫變性、低溫退火、中溫引物延伸，所以溫度循環是其基礎，而溫度循環中“變溫”速率將決定PCR反應的特異性以及PCR運行的整體速度。傳統PCR的熱循環系統大致分為水浴式、氣流式和半導體式，而其中的加熱方式是電阻絲、電阻片或者半導體聯合熱蓋加熱等，通過熱傳導將發熱源的熱量傳遞給加熱裝置，之后再對試管進行加熱。然而，這些加熱方式，不僅熱量傳遞級數多，轉換效率較低，利用率差；在高通量檢測和篩選過程中，需要同時進行若干組PCR反應，現有的PCR芯片在處理其反應過程中的變溫問題時，往往不能對每個單一的反應進行快速變溫控制，嚴重制約著高通量檢測和篩選的效率。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的問題，提出以下技術方案。

本發明第一方面，提供一種PCR裝置，包括：

PCR芯片，具有兩個以上的反應腔，所述PCR芯片包括置于每相鄰兩個反應腔之間的絕熱層；

溫控單元，在每一所述反應腔的外周形成一低磁感應區和一風冷區，所述溫控單元包括延伸至所述反應腔內的溫度探頭；

溫控驅動單元，其輸出端與所述溫控單元連接，控制所述反應腔形成所述低磁感應區和所述風冷區。

進一步的，所述PCR芯片還具有包裹于每一所述反應腔外周的溫控腔，所述溫控單元包括延伸至所述溫控腔內或包裹于所述反應腔外周的溫控件和連通所述溫控腔的冷卻組件；

所述PCR芯片還包括位于所述溫控腔與所述反應腔之間溫控層，所述溫控層為高熱傳導率耐銹材料制成，所述溫度探頭具有延伸至所述溫控層表面的一端；

所述溫控腔內為接近真空狀態。

具體的，所述溫控驅動單元包括磁感應加熱控制單元和溫控件，所述溫控件圍繞于所述反應腔外周，所述溫控件與所述磁感應加熱控制單元連接，所述磁感應加熱控制單元控制所述溫控件內的電流變化。

進一步的，所述溫控驅動單元還包括冷卻介質控制單元，所述冷卻組件與所述冷卻介質控制單元的輸出端連通，所述冷卻介質控制單元控制所述冷卻組件向所述溫控腔內輸入和回收冷卻介質。

具體的，所述冷卻介質為液氫、液氮或液壓二氧化碳。

具體的，所述冷卻組件包括風體和風源，所述風源容納所述冷卻介質，所述風體與所述風源的輸出端連通，所述風體具有出風口和回風口，所述冷卻介質控制單元控制所述風源內的所述冷卻介質流動至所述風體內并由所述出風口輸入至所述溫控腔內、或控制所述溫控腔內的所述冷卻介質經所述回風口進入所述風體內并流動至所述風源內。

進一步的，本發明提供的PCR裝置，還包括：

輸液機構，用于連通所述反應腔并對所述反應腔輸入PCR所需反應液和樣本、和/或對所述反應腔內進行清洗；

檢測電極，用于檢測所述反應腔的內部因靶核酸與活性物質的結合而產生的化學信號、電信號或光信號；