[发明专利]一种微小空间快速变温PCR系统

说明书

本发明公开了一种微小空间快速变温PCR系统，其包括，PCR芯片，其内部设置有PCR反应腔，PCR反应腔连通有流道，流道内设置有记忆金属弹簧和与记忆金属弹簧连接的橡胶塞；冷却模块，包括相变槽、流通管道和工质收集箱，相变槽设置于PCR芯片底部，相变槽通过流通管道与工质收集箱连通。通过在流道中设置记忆金属弹簧密封反应腔，防止高温反应时液体的蒸发；采用红外加热技术，热源直接被反应溶液吸收，热源与反应液间没有热阻；采用喷射相变冷却技术给PCR反应溶液降温，实现快速降温。

技术领域

本发明涉及微控流PCR反应技术领域，特别是一种微小空间快速变温PCR系统。

背景技术

微流控PCR技术在近十年内迅速发展，其体积小，高集成化，便于携带等优势，广泛应用于多种疾病的早期诊断，病原菌检测，产前诊断等领域。PCR全称为聚合酶链式反应，是一种体外DNA快速扩增技术，在生物酶催化下，高温时(95℃-98℃)分解成单链，中温(60℃)单链与引物结合，在聚合酶的作用下合成新的DNA双链，并对上述两个步骤进行循环40余次。

目前，市面上也推出了多种的PCR系统，但很多产品也存在以下问题：1现有的产品，一般是将样品与反应试剂放入离心管里，再把离心管安放在紫铜块里，而紫铜块自身的比热容与导热效率，导致升降温时存在热惯性，温度响应慢；2商品化的PCR仪的加热方式多数采用半导体制冷片加热或降温，通过在金属块侧面或底面贴合，改变试管温度，这样容易造成试管内部不均温，扩增效率低；3半导体的散热结构一般采用金属散热器，再加一个散热风扇对金属散热器进行散热，这种结构散热性差且体积庞大，不便于集成化；4片式芯片在PCR高温反应过程中，容易出现反应液脱离反应腔室。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种微小空间快速变温PCR系统包括，PCR芯片，其内部设置有PCR反应腔，PCR反应腔连通有流道，流道内设置有记忆金属弹簧和与记忆金属弹簧连接的橡胶塞；冷却模块，包括相变槽、流通管道和工质收集箱，相变槽设置于PCR芯片底部，相变槽通过流通管道与工质收集箱连通。

作为本发明所述微小空间快速变温PCR系统的一种优选方案，其中：所述PCR芯片包括芯片上盖板、芯片中间层和芯片下盖板，所述PCR反应腔设置于芯片中间层。

作为本发明所述微小空间快速变温PCR系统的一种优选方案，其中：所述芯片上盖板上设置有与流道连通的注液口和排气口。

作为本发明所述微小空间快速变温PCR系统的一种优选方案，其中：所述PCR反应腔为圆柱形，圆柱形的侧面为磨砂表面，底部键合层采用薄层铜片键合。

作为本发明所述微小空间快速变温PCR系统的一种优选方案，其中：所述相变槽与PCR芯片之间嵌入薄层柔性导热纸和聚乙烯高发泡。

作为本发明所述微小空间快速变温PCR系统的一种优选方案，其中：所述薄层柔性导热纸为导热硅胶垫片或导热石墨纸。

作为本发明所述微小空间快速变温PCR系统的一种优选方案，其中：所述记忆金属弹簧采用镍钛合金。

作为本发明所述微小空间快速变温PCR系统的一种优选方案，其中：所述流通管道上还设置有真空泵和电磁阀。

作为本发明所述微小空间快速变温PCR系统的一种优选方案，其中：所述流通管道通过微喷嘴阵列与相变槽连通。

作为本发明所述微小空间快速变温PCR系统的一种优选方案，其中：所述PCR反应腔通过红外加热，荧光检测物质采用荧光探针。