一种基于自由对流原理的太阳能PCR检测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于自由对流原理的太阳能PCR检测仪，其包括PCR管、太阳能集热装置和散热降温装置，其中，PCR管用于盛装PCR检测试剂；太阳能集热装置与PCR管的底端固定连接，太阳能集热装置吸收太阳辐射并将热能传递至PCR管的底部，用于对PCR管的底部升温；散热降温装置固定设置在所述PCR管的顶端，用于降低PCR管的顶端的温度。通过在PCR管的上下两端分别设置散热降温装置和所述太阳能集热装置，使得PCR检测试剂基于自由对流原理在所述PCR管内循环，并且在循环过程中完成基因扩增过程中的三个阶段，实现了在短时间内精确的完成核酸检测的目的，该太阳能PCR检测仪整体结构简单，降低了造价成本。降低了造价成本。降低了造价成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自由对流原理的太阳能PCR检测仪


[0001]本技术涉及PCR检测仪
，尤其涉及一种基于自由对流原理的太阳能PCR检测仪。

技术介绍

[0002]由于流体内部存在温度差，使得各部分流体的密度不同，温度高的流体密度小，必然上升；温度低的流体密度大，必然下降，从而引起流体内部的流动为自然对流。这种没有外部机械力的作用，仅仅靠流体内部温度差，而使流体流动从而产生的传热现象，称为自然对流传热。自然对流是指作用在流体上的浮升力引起的流体运动。
[0003]对于传统的PCR扩增技术，由于技术的局限，它存在两个显著的缺陷；复杂的热循环装置和较长的扩增反应时间。近年来，国内外学者针对PCR检测仪的优化设计进行了大量研究。
[0004]Belgrader等人利用半导体制冷器既能加热，又能制冷的原理，使用半导体制冷器作为温度控制执行器，在升温时使用制热功能，降温时使用制冷功能，从而提高升、降温速率，缩短了PCR反应时间(Belgrader P,Youngs,Yuanв,et al.A Battery
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Powered Notebook Thermal Cycler forRapid Multiplex Real Time PCR Analysis[J].Analytical Chemistry,2001,73(2).286
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289)。Elisa Morganti等人研究了基于PDMS微流控芯片的便携式、快速DNA分析系统，在印刷电路板上导线设计了一个电阻加热和温度采集元件来分别实现温度检测与加热控制，其控制精度达到0.5℃，加热制冷的升降温速度为8℃/s，此种方法结构简单，但加热功率小，可测样本容量小(Monganti E,Collini C,Potrich C,et al.A Micro Polymerase Chain Reaction ModuLe forIntegrated and Portable DNA Analysis Systems[J].Journal of Sensors,20112011:1
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7)。Giordano等人利用调制红外线传导的加热方法，并通过热电偶采集温度，实现了在聚酰亚胺芯片上的PCR反应，采用非接触式加热方法可以实现更加灵活的仪器与芯片设计，但非接触式加热的控制难度较大(Giordano B C,Ferrance J,Swedbergy S,et al.Polymerase Chain Reaction in PolymericMicrochips:DNAAmplificationinLessThan240Seconds[J].AnalyBiochem.2001,291(1):124
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132)。Manz等人采用MEMS技术在玻璃板上刻蚀出微型通道，并通过注射器泵等流体驱动系统推动反应试剂在微通道中运动，在通道下面分别设置95℃、77℃、60℃三个恒温区域。反应物在注射器泵的推动下每经过一次三个温区就可完成次扩增。此种PCR具有无需反复升温、降温，扩增效率高，但需要基于精密注射器泵的外界流体驱动系统对试剂运动进行精准控制，系统复杂，成本高(Kopp M U,Mello A J,Manz A Chemical amplification:continuous
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flow PCR on achip.[J].Science,1998,280(5366):1046
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8)。Nathaniel等人用CCD相机进行荧光检测，通过图像处理方法判断荧光信号强弱。由于CCD相机有较大的感光平面，此方法多被应用于高通量检测，仪器成本较高(Cady N C,Stelick S,Kunnavakkam M V,et al.Real
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time PCR detection of Listeriamonocytogenes using an integrated microfluidics platform[J].Sensors&
Actuators BChemical,2005,107(1):332
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341)。Xianbo Qiu等人设计了一种基于微流控芯片的PCR检测装置，使用双面加热的方式提高PCR反应速度，并通过共聚焦的一体化荧光检测装置进行实时荧光检测。此方法具有较快效率但需要反复升降温控制，系统较为复杂(Xianbo Qiu,Michael G Mauk,Dafeng Chen,Changchun Liu,and Haim H.Вau*,A largevolume,portable,real
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time PCR reactor,Lab on a Chip(IF:6.12),10(22),3170
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3177,2010)。
[0005]综上所述，现有的研究结论主要集中以下几个方面：(1)通过改变加热方式对PCR检测仪进行性能优化，例如半导体、微流控芯片、调制红外线传导等。(2)通过改变基因扩增反应室的外形设计使得基因样品在反应管中单向移动，如如Manz等人采用MEMS技术设计的PCR检测仪。(3)选择新的检测方法对PCR检测仪进行设计优化，如Nathaniel等人用CCD相机进行荧光检测的方法。虽然国内外学科人员的工作为本项目的研究提供了良好的借鉴，上述三个方法都能有效的提高基因扩增技术的效率，但也同样没有解决PCR检测仪成本巨大的问题。
[0006]专利(申请号：201620565911.3)公开了一种记录系统一体化PCR检测仪，包括PCR检测主机，在PCR检测主机前侧设置有主机控制开关，主机控制开关右侧设置有检测控制键，检测控制键右侧设置有主机拆卸挡板，主机拆卸挡板左右两侧设置有检测显示屏，检测自动处理机右侧设置有样本检测箱，样本检测箱上侧设置有检测项开启窗，检测箱开启窗上设置有开启窗拉柄，检测箱开启窗上侧设置有开启窗固定轴承，PCR检测主机后侧设置有电源接线盒，电源接线盒右侧设置有电源接线，电源接线上侧设置有安全接地插头，PCR检测主机左侧设置有记录系统主机，记录系统主机前侧设置有主机键盘，主机键盘上侧设置有键盘输入键，记录系统主机前侧设置有系统主机电源按钮，系统主机电源按钮右侧设置有诊断输出控制键，记录系统主机上侧设置有诊断打印显示器，诊断打印显示器前侧设置有显示屏幕，诊断打印显示器上侧设置有集成打印器，PCR检测主机内部设置有室温检测箱，室温检测箱右侧设置有内部供电线，室温检测箱上侧设置有检测试管架，检测试管架上侧设置有检测试管，室温检测箱后侧设置有电力滑动轨，电力滑动轨上侧设置有扣合检测器，室温检测箱左侧设置有内部隔离层，内部隔离层左侧设置有检测传输接线，检测传输接线左侧设置有按键控制接线，按键控制接线前侧设置有按键主板，按键控制接线上侧设置有检测处理机，检测处理机上侧设置有显示接线，显示接线上侧设置有显示屏主板。该方案中的PCR检测仪结构复杂，检测成本较高。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自由对流原理的太阳能PCR检测仪，其特征在于，包括：PCR管，用于盛装PCR检测试剂；太阳能集热装置，与所述PCR管的底端固定连接，所述太阳能集热装置吸收太阳辐射并将热能传递至所述PCR管的底部，用于对所述PCR管的底部升温；散热降温装置，固定设置在所述PCR管的顶端，用于降低所述PCR管的顶端的温度。2.根据权利要求1所述的一种基于自由对流原理的太阳能PCR检测仪，其特征在于，所述PCR管的内径与高度比值为1:3。3.根据权利要求1所述的一种基于自由对流原理的太阳能PCR检测仪，其特征在于，所述太阳能集热装置包括容器和填充在所述容器内部的蓄热件；所述PCR管的底部穿过所述容器与所述蓄热件接触。4.根据权利要求3所述的一种基于自由对流原理的太阳能PCR检测仪，其特征在于，所述容器为AS塑料容器。5.根据权利要求3所述的一种基于自由对流原理的太阳能PCR检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：康鑫，张日成，樊文林，刘宇航，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：