[发明专利]一种皮升级别液体的温度控制装置

说明书

本发明提出了一种皮升级别液体的温度控制装置，包括C型光纤微腔单元和温度循环单元，其中C型光纤微腔单元作为反应容器，内部填充皮升级别的反应液；温度循环单元实现对C型光纤微腔内部填充的反应液进行超快加热以及反应液的温度测量，并进一步形成温度循环。本发明一种皮升级别液体的温度控制装置胜过现有温度控制系统的优点有：实现对皮升级别的液体样本进行实验，显著减少了所需样本体积；超快加热速率，在毫秒级别；全光纤系统，具有小体积、良好地生物相容性，便携性以及抗电磁干扰特性。

技术领域

本发明属于光纤检测设备技术以及生物检验设备领域，涉及一种皮升级别液体的温度控制装置。

背景技术

在生物领域，在一些反应中，对液体的反应温度有严格的要求，例如在聚合酶链反应(PCR)就需要对微小体积的液体进行温度控制，PCR技术由Kary Mullis1于1984年发明(Mullis,K.,Faloona,F.,Scharf,S.,Saiki,R.,Horn,G.et al.Specific enzymaticamplification of DNA in vitro:the polymerase chain reaction.Cold SpringHarbSymp Quant Biol51,263-273(1986))，用于扩增单个脱氧核糖核酸(DNA)片段，此技术可以用于测序、基因分型和克隆。1993年，Kary Mullis因发明PCR技术而获得诺贝尔化学奖。PCR是生物化学中最基本、最重要的技术之一。PCR系统由温度控制系统组成。通过温度控制系统对PCR反应液进行不同温度的循环，进而实现对目标DNA的扩增。然而，使用传统的温度控制系统，只能实现对微升级别的液体进行温度控制，并实现扩增，存在样本体积大、温度响应慢的缺点，同时目前的温度控制系统存在体积大，功耗高的缺点，由于其功耗高，重量重，因此其便携性有限(Petralia,S.Conoci,S.PCR Technologies for Point ofCare Testing:Progress and Perspectives.ACS Sens.2,876-891(2017))。

发明内容

本发明针对目前现存温度控制器存在的功耗高、重量重、所需样本体积大、便携性差等问题，提出了一种皮升级别液体的温度控制装置。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种皮升级别液体的温度控制装置，包括：C型光纤微腔单元(1)、温度控制单元(2)，其中C型光纤微腔单元(1)由多模光纤A(3)、C型特种光纤(4)、多模光纤B(5)以及单模光纤(6)依次熔接而成，单模光纤与C型光纤之间熔接一段多模光纤，是为了增大激光入射面积，使C型光纤微腔内反应液更均匀的受热。其中单模光纤一侧端面作为加热激光、宽谱光源入射端面，多模光纤一侧端面作为荧光激发光源入射以及荧光探测端面。C型特种光纤上形成允许反应液填充的皮升级别的开放式微腔(7)；

所述的温度控制单元(1)，包括激光超快加热部分和温度测量部分，其中激光超快加热部分由激光器(9)以及上位机(15)构成，激光器(9)发射激光通过光纤耦合器(14)进入C型光纤微腔单元的单模光纤(6)端，通过控制激光功率强度实现对腔内液体的加热和冷却；温度测量部分主要由FBG波长解调仪(10)构成，FBG波长解调仪(10)产生宽谱光依次通过隔离器(111)、环形器(13)和耦合器(14)进入C型光纤微腔单元的单模光纤(7)端并产生Fabry-Perot干涉；干涉谱经由耦合器(14)、环形器(13)及滤波器A(12)，最终继续由FBG波长解调仪(10)分析并提取温度参量。

所述C型光纤的微腔(7)表面进行油封，防止C型光纤微腔内反应液泄漏以及与外界温度的热传递。

激光器(9)为产生1440nm波长的激光器。因为1440nm为水的最佳吸收波长，加热效果最好。FBG波长解调仪(10)的波长解调范围为1510nm-1590nm。滤波器A(12)为1500nm长波长通过滤波器。