[发明专利]一种核酸检测扩增反应微通道温控装置及方法

权利要求书

1.一种核酸检测扩增反应微通道温控装置，其特征在于包括核酸扩增反应模块、升/降温模块、微通道冷却模块和微控制器模块；所述核酸扩增反应模块和微通道冷却模块分别安装在升/降温模块的上、下两面；

所述核酸扩增反应模块包括反应板、反应柱和反应管，所述反应柱安装在反应板的孔内，用以固定反应柱，反应管套设在反应柱内；所述反应板为内外嵌套的多层结构，从外层到内层的导热率逐渐增加；所述反应柱内外多层，从外层到内层的导热率亦逐渐增加；所述内外嵌套的多层结构采用第一导热率材料为不锈钢、第二导热率材料为黄铜、第三导热率材料为铝合金、第四导热率材料为紫铜；

所述升/降温模块为热电制冷片，与反应板底部贴合安装，通过微控制器模块可实现反应模块的升/降温以及温度控制；

所述微通道冷却模块包括微通道板、微通道盖板、液体管、散热风扇、冷凝器、储液器和水泵；所述微通道板上设有微通道，微通道的入口和出口分别与液体管连接；微通道盖板设在微通道板上部，微通道盖板顶部与升/降温模块贴合；所述液体管的一端分别与微通道的入口和出口连接，液体管的另一端分别通过水泵、冷凝器连接至储液器，储液器内部存储有冷却水器，并设有液位控制器和液位传感器，液位控制器可根据热平衡状况调控参与循环的冷却水；水泵用于驱动冷却水在微通道和冷凝器之间循环，液体管内流动的冷却水流带走热量；所述反应柱、热电制冷片和冷凝器出口均设置有热电偶，用于采集温度信号，水泵设置有电压信号传感器，储液器设置有液位信号传感器；所述微通道板由多组互不串通的蛇形微通道组成；

所述微控制器模块用于接收传感器信号，并发出指令控制热电制冷片升/降温以及冷却水的参与量和循环速率。

2.如权利要求1所述一种核酸检测扩增反应微通道温控装置，其特征在于所述储液器内部存储有冷却水，并设有液位控制器，可根据热平衡状况调控参与循环的冷却水。

3.如权利要求1所述一种核酸检测扩增反应微通道温控装置，其特征在于所述反应板采用24孔、48孔或96孔反应板。

4.如权利要求1所述一种核酸检测扩增反应微通道温控装置，其特征在于所述升/降温模块采用热电制冷片。

5.如权利要求1所述一种核酸检测扩增反应微通道温控装置，其特征在于所述多组设5～10组。

6.一种核酸检测扩增反应微通道温控方法，其特征在于采用如权利要求1所述一种核酸检测扩增反应微通道温控装置，包括以下步骤：

1)当PCR反应开始，微控制器给热电制冷片一个正向电压，此时热电制冷片与反应板接触的一面为热端，与微通道接触的一面为冷端；在帕尔贴效应的作用下，微通道中冷却水的热量被源源不断释放到反应模块上，同时热电制冷片在工作中产生的热量也被传输到反应模块上，反应模块的温度快速上升到额定的温度上限96℃；微控制模块调节热电制冷片的电流，使反应模块温度维持在额定温度，进入高温保温环节；

2)保温结束之后，微控制器模块给热电制冷片一个反向电压，热电制冷片的冷端和热端切换，反应模块的热量被反向传输到微通道，微通道内部的冷却水作为热沉，把热量存储起来；

3)当反应模块的温度下降到额定温度下限30℃时，微控制器模块调节热电制冷片的电流，进入低温保温环节；

4)低温保温环节结束之后，PCR反应的一个升/降温循环结束，即将进入下一个循环，此时反应管内的核酸数量扩增一倍；

5)散热风扇开启，将多余的热量散发到空气中，维持系统热平衡，使下一个升/降温循环开始时的温度与上一个循环保持一致，温度高低由安装在冷凝器出口处的热电偶检测并传输至微控制器模块。

7.如权利要求6所述一种核酸检测扩增反应微通道温控方法，其特征在于在步骤2)中，所述冷却水的流速根据热电制冷片释放的热量大小通过水泵调节。