本发明专利技术公开了PCR装置，包括：PCR芯片，具有两个以上的反应腔，PCR芯片包括置于每相邻两个反应腔之间的绝热层；温控单元，在反应腔的外周形成低磁感应区和风冷区，温控单元包括延伸至反应腔内的温度探头；温控驱动单元，其输出端与温控单元连接，控制反应腔的外周以形成低磁感应区和风冷区。本发明专利技术提供的PCR装置能够分别对每一反应腔的温度进行控制，相互热干扰小，能够在高通量PCR反应时具有突出的优势；通过低磁感应产生涡流技术的热量损失小，加热速度快，热转化效率高。
【技术实现步骤摘要】
PCR装置及控制方法
本专利技术涉及生物医疗器械领域，特别涉及一种PCR装置及控制方法。
技术介绍
聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction，PCR)是DNA扩增的一种分子生物学反应。变温PCR反应成功与否的关键因素之一，就在于必须满足其反应实体所需的温度循环条件即高温变性、低温退火、中温引物延伸，所以温度循环是其基础，而温度循环中“变温”速率将决定PCR反应的特异性以及PCR运行的整体速度。传统PCR的热循环系统大致分为水浴式、气流式和半导体式，而其中的加热方式是电阻丝、电阻片或者半导体联合热盖加热等，通过热传导将发热源的热量传递给加热装置，之后再对试管进行加热。然而，这些加热方式，不仅热量传递级数多，转换效率较低，利用率差；在高通量检测和筛选过程中，需要同时进行若干组PCR反应，现有的PCR芯片在处理其反应过程中的变温问题时，往往不能对每个单一的反应进行快速变温控制，严重制约着高通量检测和筛选的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的问题，提出以下技术方案。本专利技术第一方面，提供一种PCR装置，包括：PCR芯片，具有两个以上的反应腔，所述PCR芯片包括置于每相邻两个反应腔之间的绝热层；温控单元，在每一所述反应腔的外周形成一低磁感应区和一风冷区，所述温控单元包括延伸至所述反应腔内的温度探头；温控驱动单元，其输出端与所述温控单元连接，控制所述反应腔形成所述低磁感应区和所述风冷区。进一步的，所述PCR芯片还具有包裹于每一所述反应腔外周的温控腔，所述温控单元包括延伸至所述温控腔内或包裹于所述反应腔外周的温控件和连通所述温控腔的冷却组件；所述PCR芯片还包括位于所述温控腔与所述反应腔之间温控层，所述温控层为高热传导率耐锈材料制成，所述温度探头具有延伸至所述温控层表面的一端；所述温控腔内为接近真空状态。具体的，所述温控驱动单元包括磁感应加热控制单元和温控件，所述温控件围绕于所述反应腔外周，所述温控件与所述磁感应加热控制单元连接，所述磁感应加热控制单元控制所述温控件内的电流变化。进一步的，所述温控驱动单元还包括冷却介质控制单元，所述冷却组件与所述冷却介质控制单元的输出端连通，所述冷却介质控制单元控制所述冷却组件向所述温控腔内输入和回收冷却介质。具体的，所述冷却介质为液氢、液氮或液压二氧化碳。具体的，所述冷却组件包括风体和风源，所述风源容纳所述冷却介质，所述风体与所述风源的输出端连通，所述风体具有出风口和回风口，所述冷却介质控制单元控制所述风源内的所述冷却介质流动至所述风体内并由所述出风口输入至所述温控腔内、或控制所述温控腔内的所述冷却介质经所述回风口进入所述风体内并流动至所述风源内。进一步的，本专利技术提供的PCR装置，还包括：输液机构，用于连通所述反应腔并对所述反应腔输入PCR所需反应液和样本、和/或对所述反应腔内进行清洗；检测电极，用于检测所述反应腔的内部因靶核酸与活性物质的结合而产生的化学信号、电信号或光信号；微处理，所述温控单元的信号输出端、所述温控驱动单元的信号输出端、所述输液机构的信号输出端均分别与所述微处理器通信连接；上位终端，与所述上位终端通信连接。本专利技术的另一方面，提供所述PCR装置的控制方法，包括PCR反应控制方法；所述PCR反应控制方法包括以下步骤：S11、通过所述温度探头获取所述反应腔内的温度、并将转换成电信号输出至所述微处理器，所述微处理器进其经过转换和放大处理输出至所述上位终端；S12、所述上位终端经过其预设的PCR反应控制程序，判定所述反应腔内的PCR反应所处的阶段及处于此阶段的维持时间；S13、所述上位终端输出PCR反应阶段控制指令至所述微处理器，所述微处理器经过判断后将其输入所述反应腔对应的所述温控驱动单元的信号输入端；S14、所述温控驱动单元执行所述PCR反应阶段控制指令，通过所述磁感应加热控制单元输出磁感应控制信号，控制所述温控件内的电流，进而控制所述温控层位于所述反应腔表面的温度；或所述温控驱动单元执行所述PCR反应阶段控制指令，通过所述冷却介质控制单元输出冷却介质输出控制单元，控制所述冷却组件输出冷却介质的量，进而控制所述温控层位于所述反应腔表面的温度；S15、所述温度探头获取所述反应腔和所述温控层表面的温度，并将转换成电信号输出至所述微处理器，所述微处理器进其经过转换和放大处理输出至所述上位终端，所述上位终端通过PCR反应控制程序决定是否再次输出PCR反应阶段控制指令。进一步的，所述的PCR装置的控制方法，还包括所述PCR芯片清洗方法，所述检测电极还包括用于检测所述反应腔内洁净度的核酸探头；所述PCR芯片清洗方法包括以下步骤：S21、获取所述核酸探头获取所述反应腔内的基因洁净度，并将其转换成电信号输入至所述微处理器，所述微处理器进其经过转换和放大处理输出至所述上位终端；S22、所述上位终端经过其预设的反应腔清洗程序输出反应腔清洗控制指令至所述微处理器，所述微处理器经过判断后将其输入待清洗所述反应腔对应的所述输液机构的信号输入端；S14、所述输液机构执行所述反应腔清洗控制指令，对所述反应腔进行清洗；S15、所述核酸探头获取所述反应腔表面的核酸量，并将转换成电信号输出至所述微处理器，所述微处理器进其经过转换和放大处理输出至所述上位终端，所述上位终端通过反应腔清洗程序决定是否再次输出反应腔清洗控制指令。进一步的，所述的PCR装置的控制方法，还包括PCR反应物信号方法，所述PCR反应物信号方法包括获取所述反应腔内的靶基因、活性物质与所述检测电极表面的分子探针结合而产的化学信号、电信号或光信号。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：1、本专利技术提供的PCR装置，通过在每一反应腔外周形成一低磁感应区和一风冷区，能够直接作用于每一反应腔，能够分别对每一反应腔的温度进行控制，相互热干扰小，能够在高通量PCR反应时具有突出的优势；通过低磁感应产生涡流技术的热量损失小，加热速度快，热转化效率高；通过风冷能够需要降低反应腔温度，满足PCR反应循环的要求；由于低磁感应取和风冷区均为对反应腔间接温控，温度控制温和，对反应腔内的PCR反应物影响小。2、本专利技术的技术方案最多可以同时独立进行若干个反应腔采用电化学技术的电化学基因进行杂交检测，可对每个反应腔内的反应体系都能进行单独的温度控制，以满足不同杂交检测阶段和不同检测项目的温度要求。3、本专利技术提供的PCR装置的控制方法，每个反应腔都形单独的闭环温度控制单元，系统包括基于ARM9处理器的比较元件、基于PWM输出控制的控制元件、基于加热功率管的执行元件和基于高精度传感放大及ADC的反馈元件，控制程序简单，能够较大地减少PCR芯片的大小，减少试料的量，大大缩短PCR时间，能够同时进行对大量试料的PCR，有效地改善现有PCR装置的问题。附图说明图1是本专利技术实施例提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种PCR装置，其特征在于，包括：/nPCR芯片，具有两个以上的反应腔，所述PCR芯片包括置于每相邻两个反应腔之间的绝热层；/n温控单元，在每一所述反应腔的外周形成一低磁感应区和一风冷区，所述温控单元包括延伸至所述反应腔内的温度探头；/n温控驱动单元，其输出端与所述温控单元连接，控制所述反应腔的外周以形成所述低磁感应区和所述风冷区。/n
【技术特征摘要】
1.一种PCR装置，其特征在于，包括：
PCR芯片，具有两个以上的反应腔，所述PCR芯片包括置于每相邻两个反应腔之间的绝热层；
温控单元，在每一所述反应腔的外周形成一低磁感应区和一风冷区，所述温控单元包括延伸至所述反应腔内的温度探头；
温控驱动单元，其输出端与所述温控单元连接，控制所述反应腔的外周以形成所述低磁感应区和所述风冷区。
2.如权利要求1所述的PCR装置，其特征在于，所述PCR芯片还具有包裹于每一所述反应腔外周的温控腔，所述温控单元包括延伸至所述温控腔内或包裹于所述反应腔外周的温控件和连通所述温控腔的冷却组件；
所述PCR芯片还包括位于所述温控腔与所述反应腔之间温控层，所述温控层为高热传导率耐锈材料制成，所述温度探头具有延伸至所述温控层表面的一端；
所述温控腔内为接近真空状态。
3.如权利要求1所述的PCR装置，其特征在于，所述温控驱动单元包括磁感应加热控制单元，所述温控件围绕于所述反应腔外周，所述温控件与所述磁感应加热控制单元连接，所述磁感应加热控制单元控制所述温控件内的电流变化。
4.如权利要求1所述的PCR装置，其特征在于，所述温控驱动单元还包括冷却介质控制单元，所述冷却组件与所述冷却介质控制单元的输出端连通，所述冷却介质控制单元控制所述冷却组件向所述温控腔内输入和回收冷却介质。
5.如权利要求4所述的PCR装置，其特征在于，所述冷却介质为液氢、液氮或液压二氧化碳。
6.如权利要求5所述的PCR装置，其特征在于，所述冷却组件包括风体和风源，所述风源容纳所述冷却介质，所述风体与所述风源的输出端连通，所述风体具有出风口和回风口，所述冷却介质控制单元控制所述风源内的所述冷却介质流动至所述风体内并由所述出风口输入至所述温控腔内、或控制所述温控腔内的所述冷却介质经所述回风口进入所述风体内并流动至所述风源内。
7.如权利要求6所述的PCR装置，其特征在于，还包括：
输液机构，用于连通所述反应腔并对所述反应腔输入PCR所需反应液和样本、和/或对所述反应腔内进行清洗；
检测电极，用于检测所述反应腔的内部因靶核酸与活性物质的结合而产生的化学信号、电信号或光信号；
微处理，所述温控单元的信号输出端、所述温控驱动单元的信号输出端、所述输液机构的信号输出端均分别与所述微处理器通信连接；
上位终端，与所述上位终端通信连接。
8.一种如权利要求1-...
【专利技术属性】
技术研发人员：王涣，王军，
申请(专利权)人：绍兴市高砚智生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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