[发明专利]液体温度测量装置、离心扩增芯片及空气浴PCR装置

说明书

本申请涉及液体温度测量装置、离心扩增芯片及空气浴PCR装置，液体温度测量装置包括：滑环结构、滑环出线及至少一组测温组件；滑环结构包括滑环定子及滑环转子；每组测温组件包括温度传感器及导线，温度传感器用于容置于转动环境的液体中，导线一端与温度传感器相连接，另一端与滑环转子的输入端相连接；滑环出线一端与滑环定子的输出端相连接，另一端用于与温度接收设备相连接。适用于转动环境尤其是高速旋转环境；滑环结构配合温度传感器可直接测量液体温度，结构简单，功能独立且不依赖光学系统，且对仪器的物理结构要求不高，支持全部类型的空气浴PCR仪进行扩增液体温度测量及标定，技术上更简便，液温测量精度更高，且无需溯源试剂。

技术领域

本申请涉及转动环境的温度测量领域，特别是涉及液体温度测量装置、离心扩增芯片及空气浴PCR装置。

背景技术

PCR(Polymerase Chain Reaction)即生物学的聚合酶链反应，是利用DNA在体外通常约95℃高温时变性解旋为单链，低温通常约60℃时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，DNA聚合酶沿着特定方向合成互补链，形成DNA复制，亦即扩增。所谓PCR仪就是根据上述的DNA特性而制定，当前市面上较早就出现了荧光定量PCR仪，即多次重复解旋、合成所需的高低温过程，不断复制扩增DNA，只是在扩增加入引物的同时会加入特异性的荧光探针，该探针一旦被合成为DNA，就会形成荧光分子。设计者在仪器上配置光学系统，使得特定波长的激发光照射在扩增液体上，进而使得扩增液体所含的荧光分子激发出不同于激发光的特定波长的荧光，该荧光导入至仪器的光学系统后，针对荧光的光强进一步的转换为模拟电信号，即荧光定量PCR仪。因此，PCR技术必须要实现较为精准的温度循环控制，最根本的就是要直接或间接的精准测量实时的液体温度。

而PCR仪在温控器的类型上，主流技术大致可以分为两类。第一类是金属浴方式，亦称金属样品槽方式，其采用半导体制冷片作为温度发生器，通过切换电源极性实现升降温，再加以高精度的温度传感器及控制系统，便可以实现较为精准的温度控制；第二类是空气浴方式，其采用电阻丝发热及风扇搅拌和冷却，再加以高精度的温度传感器及控制系统实现精准温度控制。

根据上述两种不同类型温控器的PCR仪，第一类即金属浴的仪器，其扩增液体温度可以通过高精度温度传感器直接接触扩增液体来测量，同时，再使用同型的高精度温度传感器测量出半导体制冷片扩增金属座的温度，然后得出两温度读数的差值，即可完成精准的温度循环控制，并且，直接液温测量的高精度传感器在得出差值后便可以取消，通过半导体制冷片的扩增金属座温度间接实时测量扩增液体温度。

第二类即空气浴的仪器，由于温度发生器为电阻丝，扩增液体升降温主要靠热对流来完成，因此，要达到较好的温度均匀性，扩增孔需要不停的在温腔中高速转动，而扩增液体就在扩增孔中，因此需要精准地控制空气浴仪器的扩增液体温度。常见的液温测量方法包括以下三种。

(1)溶解曲线法，即液温达到精确的退火温度时DNA双链结合，此时具有荧光特性的DNA合成最多，荧光最强，配合光学系统，便可得到精确的扩增液体退火温度。但是溶解曲线法测量扩增液体温度，只能较精确的标定退火温度例如约60℃，它具有较强的局限性，无法覆盖升降温过程的所有温度点。

(2)温敏荧光试剂法，根据荧光试剂对温度敏感的特性来标定温度，即在不同温度条件下，相同的荧光试剂在同激发光照射下产生不同亮度的荧光，配合光学系统，便可标定扩增液体温度。但是温敏荧光试剂法中，标定试剂的量及浓度、纯度很难做到每次都完全一致，这就意味着，只要温敏荧光试剂的配比和来历稍有偏差就会直接影响到温度的标定和测量，因此温敏荧光试剂的溯源体系非常严苛，并且，该方法非常依赖于PCR仪器的光学系统，而不同仪器间的光学系统细微差异也会影响到扩增液体温度的标定和测量，因此，该测量方法精度不高。