[發明專利]基于液態金屬的PCR升溫加熱系統、裝置及方法

在審

• 申請號: 202210218492.6
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114672410A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 吳文明;王康寧;王慶冉;彭燦福
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院生物與醫學工程研究所
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/34;C12M1/02;C12M1/00;C12Q1/686;B01L7/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚鵬

本發明提供的基于液態金屬的PCR升溫加熱系統、裝置及方法，系統TEC加熱模塊、散熱器、金屬浴容器以及PCR管；散熱器固定連接在TEC加熱模塊的第一表面，金屬浴容器與散熱器活動接觸，PCR管活動放置在金屬浴容器之中；金屬浴容器中填充有液態金屬填充物；TEC加熱模塊用于產生熱量對金屬浴容器進行加熱；散熱器用于將TEC加熱模塊產生的熱量傳導至金屬浴容器；金屬浴容器用于獲取散熱器傳導的熱量對液態金屬填充物進行加熱；PCR管用于獲取液態金屬填充物的熱量對PCR擴增試劑進行加熱；一方面本方案能夠提高溫度控制的準確性，避免了使用時間過程而導致的溫控不準確，另一方面，本技術方案的整體結構簡單、適用范圍廣，可廣泛應用于生物學技術領域。

技術領域

本發明涉及分子生物學技術領域，尤其是基于液態金屬的PCR升溫加熱系統、裝置及方法。

背景技術

PCR(聚合酶鏈式反應，Polymerase Chain Reaction)擴增檢測核酸時，PCR是檢測成敗的關鍵，PCR由變性-退火-延伸三個步驟構成，其特異性依賴于與靶序列兩端互補的寡核苷酸引物，類似于DNA的天然復制過程。PCR不同的反應階段要求不同的保持溫度，DNA在95℃時變性成為單鏈，在60℃左右時引物與單鏈按堿基互補配對的原則結合，當溫度調整為72℃左右時達到DNA聚合酶最合適的反應溫度，DNA聚合酶沿著模板根據堿基互補配對原則從羥基端向磷酸基團方向催化合成互補鏈。所以，在PCR的過程中，需要對溫度進行快速精準地控制。

現有的多數采用間接加熱PCR試劑的技術方案，多將反應溶劑放入油浴，使用油浴給反應溶劑間接供溫，存在著一定的延遲性；此外，現有PCR加熱裝置體積大、結構較復雜并且實用性低，同時還存在著溫度控制的不準確的問題。

發明內容

有鑒于此，為至少部分解決上述技術問題之一，本發明實施例目的在于提供一種精確度更高、溫度控制速度更快、結構更為精簡且基于液態金屬PCR升溫加熱系統，以及對應的裝置和控制方法。

第一方面，本申請的技術方案提供了基于液態金屬的PCR升溫加熱系統，其包括：TEC加熱模塊、散熱器、金屬浴容器以及PCR管；

所述散熱器固定連接在所述TEC加熱模塊的第一表面，所述金屬浴容器與所述散熱器活動接觸，所述PCR管活動放置在所述金屬浴容器之中；所述金屬浴容器中填充有液態金屬填充物；

所述TEC加熱模塊用于產生熱量對所述金屬浴容器進行加熱；所述散熱器用于將所述TEC加熱模塊產生的熱量傳導至所述金屬浴容器；所述金屬浴容器用于獲取散熱器傳導的熱量對所述液態金屬填充物進行加熱；所述PCR管用于獲取所述液態金屬填充物的熱量對PCR擴增試劑進行加熱。

在本申請方案的一種可行的實施例中，所述PCR管包括PCR管本體以及PCR管蓋；所述PCR管蓋的表面積大于所述PCR管本體開口端的開口面積。

在本申請方案的一種可行的實施例中，所述金屬浴容器的內壁底面設有若干凹槽；所述凹槽用于固定所述PCR管；所述凹槽的形狀與所述PCR管蓋的形狀相同。

在本申請方案的一種可行的實施例中，所述系統還包括PCR管固定部件，用于固定所述PCR管。

在本申請方案的一種可行的實施例中，所述系統還包括第一散熱風扇和第二散熱風扇，所述第一散熱風扇設在所述TEC加熱模塊的第二表面，所述第二表面與所述第一表面相鄰；所述第二散熱風扇設在所述TEC加熱模塊的第三表面，所述第三表面與所述第一表面相鄰，所述第三表面與所述第二表面平行。

在本申請方案的一種可行的實施例中，所述TEC加熱模塊包括第一陶瓷電極和第二陶瓷電極；所述第一陶瓷電極為熱端，所述第一陶瓷電極為冷端；所述熱端靠近所述冷端的表面設有第一金屬導體，所述冷端靠近所述熱端的表面設有第二金屬導體，所述第一金屬導體與所述第二金屬導體之間設有若干半導體元件。