CN111394240A - Pcr系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种PCR系统，包括用于将原菌液样本自动配置为PCR反应试剂、且包括加热模块及设置在其上的DNA裂解微管道的原位样本DNA提取装置。DNA裂解微管道包括进样管道、提取管道和输送管道；提取管道包括第一子管道和与第一子管道相垂直并联通的第二子管道，第一子管道的尺寸值大于第二子管道尺寸值，且第二子管道尺寸值小于Chelex‑100树脂溶液中的最小颗粒的颗粒直径值；微泵将原菌液样本和Chelex‑100树脂溶液泵入进样管道，并将在预设温度下混合预设时间后生成混合样本溶液输送至提取管道，同时将通过第二子管道的混合样本溶液经输送管道泵入PCR扩增装置。PCR系统不依赖人工进行PCR反应试剂的配置，实现了PCR预处理和PCR装置的一体化整合，节省人工劳动时间。

Description

PCR系统

技术领域

本申请涉及聚合酶链式反应技术领域，特别是涉及一种PCR系统。

背景技术

PCR(Polymerase Chain Reaction，聚合酶链式反应)为一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，其利用DNA在95℃左右时会发生变性，由双链DNA分解为两个单链DNA；分解为单链的DNA在下降至60℃左右时，单链DNA会与引物结合；与引物结合的DNA在DNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则进行半保留复制，复制完成后即可获得两倍的DNA。经过温度多次在95℃和60℃的循环，实现对DNA进行大量的扩增。基于PCR原理的PCR技术作为当今最为重要的分子生物学检测手段，可以快速识别细菌、病毒、真菌等微生物类型与耐药性突变，分析灵敏度远远超过其他检测手段；仅需要三四十分钟的短时间，便可以准确检测不同微生物种群数量，因此在食品检测、临床检验、疾病控制、检验检疫、科研实验室、食品安全、化妆品检测、环境卫生等几乎所有的生命科学领域都有重要应用前景。

近年来，利用PCR技术实现外场POCT(point-of-care testing，即时检验)的应用越来越重要，如灾害救援、检疫以及质量监测等。目前应用于多种核酸的准确的分析便携式PCR平台所采用的分析样本并不是现场取样所得到的完整细菌，而是经过DNA提取处理后的样本。PCR技术虽然作为如今DNA快速扩增的主要手段，但仍有一些关键的芯片外制样过程如样品DNA提取和富集等需要在进行PCR之前由实验人员手动进行。为了实现微全分析系统的概念，这些预处理步骤必须与PCR装置整合在一个方便快捷的体系上。

在配制PCR反应试剂时往往需要多种液体依次对样本进行混合。相关技术都需要人工依次向样本中加入处理试剂，对样本进行混匀操作，不仅占用大量人工劳动时间，还易对样本造成污染。尤其是对复杂样本，例如细菌、毛发、血液等，需要在扩增前对样本进行一系列复杂的操作才能得到可以实现PCR反应的DNA；此外，PCR系统还需要外接离心设备进行样品离心操作以得到相对纯净产物，不仅增加操作流程，还会导致整个系统能耗较高。

鉴于此，如何不依赖人工进行PCR反应试剂的配置，以实现PCR预处理和PCR装置的一体化整合，节省人工劳动时间，提高PCR系统工作效率，降低PCR系统使用成本，是所属技术领域人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种PCR系统，不依赖人工进行PCR反应试剂的配置，实现了PCR预处理和PCR装置的一体化整合，节省人工劳动时间，提高PCR系统工作效率，降低PCR系统使用成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例提供了一种PCR系统，包括PCR扩增装置、温度循环装置和微泵，还包括用于将原菌液样本自动配置为PCR反应试剂并将所述PCR反应试剂输送至所述PCR扩增装置、且包括DNA裂解微管道和加热模块的原位样本DNA提取装置；所述DNA裂解微管道设置在所述加热模块上；

所述DNA裂解微管道包括进样管道、提取管道和输送管道；所述提取管道包括与所述进样管道相连的第一子管道、和与所述第一子管道相垂直并联通的第二子管道，所述第一子管道的管道尺寸值大于所述第二子管道的管道尺寸值，且所述第二子管道的管道尺寸值小于所述Chelex-100树脂溶液中的最小颗粒的颗粒直径值；所述微泵将所述原菌液样本和Chelex-100树脂溶液泵入所述进样管道，并将在预设温度下混合预设时间后生成混合样本溶液输送至所述提取管道，同时将通过所述第二子管道的混合样本溶液经所述输送管道泵入所述PCR扩增装置中。

可选的，还包括用于去除PCR扩增后的原菌液样本的杂质的产物提纯装置；所述产物提纯装置包括磁线圈、提纯微管道、提纯样本出口、废液出口、样本入口和提纯液入口；

所述磁线圈设置在所述提纯微管道外侧且与所述提纯微管道的距离不超过预设第一距离阈值；所述磁线圈用于在施加磁场后将吸附PCR扩增后的原菌液样本的磁珠聚集在所述提纯微管道；

所述微泵用于将PCR扩增后的原菌液样本从所述PCR扩增装置的扩增微管道通过所述样本入口泵入所述提纯微管道，同时将磁珠与水相液体一起输送至所述提纯微管道中；并在磁珠聚集后通过所述提纯液入口将洗脱液通入所述提纯微管道进行洗脱处理后从所述废液出口排出；所述提纯样本出口用于排出洗脱处理后的高浓度DNA片段。

可选的，还包括用于对所述高浓度DNA片段进行产物检测的紫外分光光度计。

可选的，所述加热模块内嵌有温度传感器；

所述温度传感器用于将所述加热模块的实时温度发送给控制器，以使所述控制器根据所述温度传感器的实时温度信息生成调节所述加热模块温度的温度调节指令。

可选的，所述第二子管道有多个，各第二子管道平行、等间距设置且均与所述第一子管道相联通。

可选的，所述进样管道的尺寸值为500μm*500μm；所述第一子管道的尺寸值为500μm*350μm，所述第二子管道的尺寸值为80μm*150μm。

可选的，所述温度循环装置包括油浴槽和设置在所述油浴槽底部的半导体制冷器，用于通过控制所述半导体制冷器升降温以实现所述油浴槽内填充油的高低温循环；

所述PCR扩增装置的扩增微管道设置在所述油浴槽的底部，所述油浴槽的填充油高度高于所述扩增微管道在所述油浴槽内的最大高度，以使所述扩增微管道浸泡在所述填充油中。

可选的，所述温度循环装置包括退火延伸变性温度加热片，所述PCR扩增装置的扩增微管道设置在所述退火延伸变性温度加热片上，以通过控制器控制所述微泵驱动所述扩增微管道内的待扩增样本的流动速度和流动方向、所述退火延伸变性温度加热片的温度升降对所述待扩增样本进行PCR扩增。

可选的，所述油浴槽为填充二甲基硅油的铝箔油浴槽，所述温度循环装置还包括热敏电阻温度传感器、散热片和风扇；

所述热敏电阻温度传感器设置在所述铝箔油浴槽内、且与所述扩增微管道的距离不大于预设第二距离阈值；所述散热片设置在所述半导体制冷器底部，所述风扇设置在所述散热片的下方。

可选的，所述铝箔油浴槽的长度值、宽度值和高度值分别不超过80mm、80mm、20mm。

本申请提供的技术方案的优点在于，利用原位样本DNA提取装置将Chelex-100树脂溶液和原菌液样本进行混合和DNA裂解后可得到PCR反应试剂，不依赖人工配置PCR反应试剂，节省人工劳动时间，大大简化了复杂样本如细菌、毛发、血液等的PCR扩增过程，提高了PCR系统工作效率；通过设置尺寸不同的第一子管道和第二子管道，Chelex-100粒子尺寸较大无法通过小尺寸的第二子管道，而裂解后的DNA则可以通过小尺寸的第二子管道通过输送管道流入至PCR扩增装置，不需要进行离心操作便可避免Chelex-100粒子对后续PCR扩增的影响，减少操作流程，可提高PCR系统工作效率，降低整个系统能耗，降低PCR系统使用成本；此外，通过增加原位样本DNA提取装置实现PCR预处理和PCR装置的一体化整合，用户只需将原菌液样本放到样品存储池便无需在人工干预，实现PCR系统的完全自动化，相对于传统PCR扩增仪，系统体积更小，更加便携节能，且不需要复杂设备，操作简单，经济性好。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的原位样本DNA提取装置的一种具体实施方式结构图；

图2为本发明实施例提供的进样管道的一种具体实施方式结构截面图；

图3为本发明实施例提供的提取管道的一种具体实施方式结构截面图；

图4为本发明实施例提供的输送管道的一种具体实施方式结构截面图；

图5为本发明实施例提供的提取管道的另一种具体实施方式结构截面图；

图6为本发明实施例提供的产物提纯装置的一种具体实施方式结构图。

图7为本发明实施例提供的PCR系统的一种具体实施方式结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。

首先参见图1，图1为本发明实施例提供的PCR系统在一种实施方式下的结构示意图，本发明实施例可包括以下内容：

一般来说，传统的连续流动PCR系统包括微管道、微泵、PCR扩增装置、温度循环装置和荧光检测装置。在本申请中，PCR系统还可包括原位样本DNA提取装置，连续流动PCR系统为原菌液样本、裂解液等试剂在连续不间断的微管道内流动，微管道内的试剂随着管道在高温区和低温区的往复循环实现温度的循环变化，进而实现试剂内核酸分子的扩增。

其中，原位样本DNA提取装置可用于将原菌液样本自动配置为PCR反应试剂并通过微泵将PCR反应试剂输送至PCR扩增装置。原位样本DNA提取装置1可包括DNA裂解微管道10和加热模块11，DNA裂解微管道10设置在加热模块11上。DNA裂解微管道10可包括进样管道101、提取管道和输送管道103；提取管道包括与进样管道101相连的第一子管道1021、和与第一子管道1021相垂直并联通的第二子管道1022，进样管道101、提取管道和输送管道103可通过可实现换向的微阀门12相连接。微泵将原菌液样本和Chelex-100树脂溶液泵入进样管道101，并将在预设温度下混合预设时间后生成混合样本溶液输送至提取管道，同时将通过第二子管道1022的混合样本溶液经输送管道103泵入PCR扩增装置中。

可以理解的是，原菌液样本裂解后的DNA片段和Chelex-100树脂溶液的颗粒直径不同，后续在对原菌液样本进行PCR扩增时，需要将裂解后的混合溶液中的Chelex-100树脂溶液去除，传统技术一般通过外接离心设备对混合溶液进行离心处理，从而得到纯净的裂解后的DNA片段，本申请为了解决使用离心设备的弊端，可通过设置不同尺寸的微管道进行所需物质提取。Chelex-100树脂溶液为由苯乙烯、二乙烯苯共聚体组成的化学螯合树脂，含有成对的亚氨基二乙酸盐离子，可螯合多价离子，特别是对高价金属离子有很高的亲和力和螯合作用。在低离子强度、碱性及煮沸的条件下，可以使细胞膜破裂，并使蛋白质变性，可作为原菌液样本自动裂解成DNA片段的裂解液。通过实验过程例如SEM可得知，Chelex-100树脂在干燥状态时粒子尺寸为：100～200μm，在液体状态下粒子尺寸为150～300μm。而裂解后的DNA片段均不超过80μm，为了将整个过程整合到一个便携小型化的芯片中以实现样品的自动裂解，避免进行离心操作。基于此，第一子管道1021的管道尺寸值大于第二子管道1022的管道尺寸值，且第二子管道的管道尺寸值1022小于Chelex-100树脂溶液中的最小颗粒的颗粒直径值，这样Chelex-100树脂溶液颗粒无法通过第二子管道1022，自然无法通过输送管道103进入后续PCR扩增管道了。

结合图2-图4，举例来说，进样管道101的尺寸值为500μm*500μm；第一子管道1021的尺寸值为500μm*350μm，第二子管道1022的尺寸值为80μm*150μm。利用微泵通过进样口将原菌液样本和Chelex-100的一起通入到DNA裂解微管道10中，DNA裂解微管道10分为三部分，第一部分为图2所示的普通管道，尺寸可设置为500μm*500μm，在原菌液样本与Chelex-100粒子在高温下例如100℃充分结合15min后通入到图3所示的第二部分管道中，该管道为T字形管道，由于Chelex-100粒子尺寸比下方细管道处大，无法通过下部管道，而裂解后的DNA片段则可以通过下方细管道处从第三部分管道流出至下游的PCR扩增装置。

为了进一步提升裂解后DNA片段的输出效率，第二子管道1022可设置多个，每个第二子管道彼此平行、等间距x设置且均与第一子管道相联通，如图5所示。

众所周知的，不同原菌液样本进行裂解所需温度和所需时间不同，所以本申请的加热模块11对应的温度控制程序可预先写入至系统控制器中，温度控制程序可根据不同原菌液样本所需裂解温度和所需时间发送温度调节执行指令至加热模块11中。为了实时准确控制加热模块的温度，加热模块11还可内嵌有温度传感器；温度传感器用于将加热模块的实时温度发送给控制器的温度控制程序，以使控制器根据温度传感器的实时温度信息生成调节加热模块温度的温度调节指令。

还需要说明的是，微泵可为注射泵、恒压泵或者旋转泵等任何一种单泵或是多个单泵组合成多泵装置，本申请对此均不做任何限定。PCR系统中设置有控制器，控制器可用于通过控制微泵驱动流体运动和各微阀门的开闭和温度控制，例如可通过控制器控制注射泵或者是恒压泵的正反运动/正负压强的转换以及压力的控制，以驱动相应的流体方向运动以及相应的频率达到充分混合效果，或者是控制管道内液体的停留时间或孵育时间以确保每一个功能单元操作充分完成。控制器可为智能终端的内嵌计算机程序或者是嵌入式单片机自动化软件来实现，可根据当前应用场景预先编制好的计算机程序，在其他应用场景中，只需更改相应参数即可。

在本发明实施例提供的技术方案中，利用原位样本DNA提取装置将Chelex-100树脂溶液和原菌液样本进行混合和DNA裂解便可得到PCR反应试剂，不依赖人工进行PCR反应试剂的配置，节省人工劳动时间，大大简化了复杂样本如细菌、毛发、血液等的PCR扩增过程，提高了PCR系统工作效率；通过设置尺寸不同的第一子管道和第二子管道，Chelex-100粒子尺寸较大无法通过小尺寸的第二子管道，而裂解后的DNA则可以通过小尺寸的第二子管道通过输送管道流入至PCR扩增装置，不需要进行离心操作便可避免Chelex-100粒子的影响，减少操作流程，可提高PCR系统工作效率，降低整个系统能耗，降低PCR系统使用成本；此外，通过增加原位样本DNA提取装置实现PCR预处理和PCR装置的一体化整合，用户只需将原菌液样本放到样品存储池便无需在人工干预，实现PCR系统的完全自动化，相对于传统PCR扩增仪，系统体积更小，更加便携节能，且不需要复杂设备，操作简单，经济性好。

作为一种可选的实施方式，为了进一步保障后续产物检测、基因分析、荧光分析等的操作的准确度，还可对扩增后的产物进行提纯操作，请参阅图6，基于上述实施例，本申请还可包括产物提纯装置，产物提纯装置用于去除PCR扩增后的原菌液样本的杂质。产物提纯装置包括磁线圈36、提纯微管道30、提纯样本出口34、废液出口35、样本入口和提纯液入口32；其中，样本入口可分别包括裂解后的DNA片段入口31和水相液体入口33，水相液体入口33用于通入含有磁珠的水相液体。磁线圈36可设置在提纯微管道30外侧且与提纯微管道的距离不超过预设第一距离阈值，以保证为磁珠产生有效磁场。磁线圈36可用于在施加磁场后将吸附PCR扩增后的原菌液样本的磁珠聚集在提纯微管道。微泵用于将PCR扩增后的原菌液样本从PCR扩增装置的扩增微管道通过裂解后的DNA片段入口31泵入提纯微管道30，同时将磁珠与水相液体通过水相液体入口33一起输送至提纯微管道30中；并在磁珠聚集后通过提纯液入口32将洗脱液通入提纯微管道30进行洗脱处理后从废液出口35排出，洗脱处理后的高浓度DNA片段则通过提纯样本出口34排出至相应的实际应用装置，例如可输入至毛细管测序的装置中。

举例来说，在PCR扩增后得到的样本中加入磁珠与NaCl一起通入到提纯微管道30中，当DNA充分吸附在磁珠上后，然后在管道外部一侧施加磁场，使得磁珠全部聚集在一侧。通入ddH2O将其余残留液体冲走。然后经过洗脱处理，即可得到纯净的高浓度DNA片段，

本发明实施例采用磁珠法进行产物提纯，具有诊断时间更短、样品和试剂消耗更少、分辨率更高、灵敏度更高和成本更低的优点。

作为另外一种与上述实施例并列的实施例，产物提纯装置还可通过硅基表面的微球通过高低浓度的盐水实现洗涤与洗脱：对于微球的捕捉，同样可以采用类似于定位球的磁铁捕捉或者是采用上述实施例所用微管道尺寸值<微球尺寸的微流控管道来实现，并在出口端设置多个出口，以分别流过洗脱液以及提纯后的DNA等不同作用。

为了验证本申请原位样本DNA提取装置和产物提纯装置所得产物为所需产物，尤其是对于细胞比较厚或较难提取DNA的样本如血液、血痕、组织和毛发或真菌、细菌、放线菌等原核生物以及高等植物，PCR系统还可包括用于对高浓度DNA片段进行产物检测的紫外分光光度计，最终得到的提纯后的产物采用紫外分光光度计来验证反应结果，进一步保障PCR系统的检测结果准确度。

为了实现PCR系统朝着小型化、便携化方向发展，制备更加便携化的PCR系统，本申请可将原位样本DNA提取装置、PCR扩增装置和产物提纯装置集成在任何一种芯片0上，如图7所示。图3中的4为试剂的进样口，试剂例如可为原菌液样本、提纯液、氯化钠水相试剂等等，进样口可为多个管道，不同进样口对应的管道的尺寸可根据相应试剂中最大颗粒直径设置为不同，且不同进样口与后续微管道的联通关系不同。10为原位样本DNA提取装置的DNA裂解微管道，20为PCR扩增装置的扩增微管道，30为产物提纯装置的提纯微管道，11为原位样本DNA提取装置的加热模块，同样，扩增微管道20下也可设置温度循环装置相应的加热模块，例如可为退火延伸变性温度加热片。DNA裂解微管道10与扩增微管道20相连，可直接将裂解后的混合样本溶液由微泵泵入至扩增微管道20中，在扩增微管道20中进行完PCR扩增后，再由微泵将PCR扩增后的原菌液样本泵入提纯微管道30后，最后可将提纯得到的高浓度DNA片段通过提纯样本出口输入至下一个功能单元，例如可输送至荧光检测装置或是输送至基因分析装置中。在本发明实施例中，可采用小型化便携多通道蠕动泵来控制样本的流入与流出，微泵的控制程序与多通阀门的控制程序可基于实际应用场景预先写入系统的控制器中，通过控制器中的计算机程序对微泵和微阀门进行简单精准稳定控制，以保证样本在各个功能装置模块中的充分时长，从而使反应充分进行。确定微泵与多通阀门后，将其与原位样本DNA提取装置、PCR扩增装置和产物提纯装置整合在一起，即可得到一个基于样本预处理的一体化PCR扩增体系。并且通过程序化控制的电动微泵规划系统实现各个程序单元顺次这样以及各个程序单元内部所需的孵化时间。通过采用不同的样本，如细菌、毛发、血液、病毒等样本在本体系中进行测试PCR反应。

可以理解的是，在整个PCR系统中，PCR扩增装置的性能决定着整个系统是否能够完成预定设计任务和指标。样品核酸分子的扩增需要通过温度循环来实现，这是由聚合酶链式反应的特性决定的。通常情况下双链的DNA分子在高温如95℃左右条件下会发生变性，其双链DNA会分解为两个单链DNA。而在低温如60℃左右条件下，单链的DNA会在引物和聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则进行反应，两条单链DNA会转变为两条双链DNA。经过一个高温变性和低温退火循环，原来的DNA分子量会变成原来的2倍，经过多次温度循环，DNA分子的数量会呈指数增长，从而在短时间内获得高浓度的DNA片段。为了提高温度循环的稳定性和受热的均匀性，本发明实施例可采用单一加热片控制油浴槽的方式来实现PCR反应温度循环，也即温度循环装置可包括油浴槽和设置在油浴槽底部的半导体制冷器，用于通过控制半导体制冷器升降温以实现油浴槽内填充油的高低温循环；PCR扩增装置的扩增微管道可设置在油浴槽的底部，油浴槽的填充油高度高于扩增微管道在油浴槽内的最大高度，以使扩增微管道浸泡在填充油中。

在本发明实施例中，油浴槽的体积和材质可根据实际需求和应用场景进行确定，为了提高油浴槽的导热性能，油浴槽可为填充二甲基硅油的铝箔油浴槽，铝箔油浴槽的长度值、宽度值和高度值分别不超过80mm、80mm、20mm，也即铝制油浴槽的尺寸可以控制在80mm*80mm*20mm以内，可随着不同反应所需的条件而改变。由于低粘度的二甲基硅油(100CS)具有很好的耐热性与热稳定性，槽内添加二甲基硅油作为填充油，采用油浴的方法可以更好的保证温度的稳定均匀。提纯富集后的样本和PCR反应所需的试剂混合后会从入口通入到铝制油浴槽内的管道中，并停留在里面以进行温度循环。通过温控器控制油浴槽下端的TEC高低温循环，来实现油浴槽内部二甲基硅油的温度高低变化。含有PCR反应试剂的管道在油浴的环境下均匀受热，并可以实现稳定的温度循环。在40个温度循环结束后，将管道中的反应液通入至后处理模块中。

为了提高温度循环装置的温度控制准确度和散热能力，温度循环装置还可包括热敏电阻温度传感器、散热片和风扇。热敏电阻温度传感器设置在铝箔油浴槽内、且与扩增微管道的距离不大于预设第二距离阈值；散热片设置在半导体制冷器底部，风扇设置在散热片的下方。

作为另外一种可选的实施方式，与上述实施例为并列实施方式，温度循环装置还可包括退火延伸变性温度加热片，PCR扩增装置的扩增微管道设置在退火延伸变性温度加热片上，以通过控制器控制微泵驱动扩增微管道内的待扩增样本的流动速度和流动方向、退火延伸变性温度加热片的温度升降对待扩增样本进行PCR扩增。

最后，系统的控制器可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。控制器可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。控制器也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central Processing Unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，控制器可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，控制器还可以包括AI(ArtificialIntelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

PCR系统中包括用于存储数据和存储计算机程序的存储器，存储器可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器至少用于存储以下计算机程序，其中，该计算机程序被处理器加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开方法的相关步骤。另外，存储器所存储的资源还可以包括操作系统和数据等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统可以包括Windows、Unix、Linux等。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本申请所提供的一种PCR系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种PCR系统，包括PCR扩增装置、温度循环装置和微泵，其特征在于，还包括用于将原菌液样本自动配置为PCR反应试剂并将所述PCR反应试剂输送至所述PCR扩增装置、且包括DNA裂解微管道和加热模块的原位样本DNA提取装置；所述DNA裂解微管道设置在所述加热模块上；

所述DNA裂解微管道包括进样管道、提取管道和输送管道；所述提取管道包括与所述进样管道相连的第一子管道、和与所述第一子管道相垂直并联通的第二子管道，所述第一子管道的管道尺寸值大于所述第二子管道的管道尺寸值，且所述第二子管道的管道尺寸值小于所述Chelex-100树脂溶液中的最小颗粒的颗粒直径值；所述微泵将所述原菌液样本和所述Chelex-100树脂溶液泵入所述进样管道，并将在预设温度下混合预设时间后生成混合样本溶液输送至所述提取管道，同时将通过所述第二子管道的混合样本溶液经所述输送管道泵入所述PCR扩增装置中。

2.根据权利要求1所述的PCR系统，其特征在于，还包括用于去除PCR扩增后的原菌液样本的杂质的产物提纯装置；所述产物提纯装置包括磁线圈、提纯微管道、提纯样本出口、废液出口、样本入口和提纯液入口；

所述磁线圈设置在所述提纯微管道外侧且与所述提纯微管道的距离不超过预设第一距离阈值；所述磁线圈用于在施加磁场后将吸附PCR扩增后的原菌液样本的磁珠聚集在所述提纯微管道；

所述微泵用于将PCR扩增后的原菌液样本从所述PCR扩增装置的扩增微管道通过所述样本入口泵入所述提纯微管道，同时将磁珠与水相液体一起输送至所述提纯微管道中；并在磁珠聚集后通过所述提纯液入口将洗脱液通入所述提纯微管道进行洗脱处理后从所述废液出口排出；所述提纯样本出口用于排出洗脱处理后的高浓度DNA片段。

3.根据权利要求2所述的PCR系统，其特征在于，还包括用于对所述高浓度DNA片段进行产物检测的紫外分光光度计。

4.根据权利要求3所述的PCR系统，其特征在于，所述加热模块内嵌有温度传感器；

所述温度传感器用于将所述加热模块的实时温度发送给控制器，以使所述控制器根据所述温度传感器的实时温度信息生成调节所述加热模块温度的温度调节指令。

5.根据权利要求1所述的PCR系统，其特征在于，所述第二子管道有多个，各第二子管道平行、等间距设置且均与所述第一子管道相联通。

6.根据权利要求5所述的PCR系统，其特征在于，所述进样管道的尺寸值为500μm*500μm；所述第一子管道的尺寸值为500μm*350μm，所述第二子管道的尺寸值为80μm*150μm。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的PCR系统，其特征在于，所述温度循环装置包括油浴槽和设置在所述油浴槽底部的半导体制冷器，用于通过控制所述半导体制冷器升降温以实现所述油浴槽内填充油的高低温循环；

所述PCR扩增装置的扩增微管道设置在所述油浴槽的底部，所述油浴槽的填充油高度高于所述扩增微管道在所述油浴槽内的最大高度，以使所述扩增微管道浸泡在所述填充油中。

8.根据权利要求1所述的PCR系统，其特征在于，所述温度循环装置包括退火延伸变性温度加热片，所述PCR扩增装置的扩增微管道设置在所述退火延伸变性温度加热片上，以通过控制器控制所述微泵驱动所述扩增微管道内的待扩增样本的流动速度和流动方向、所述退火延伸变性温度加热片的温度升降对所述待扩增样本进行PCR扩增。

9.根据权利要求7所述的PCR系统，其特征在于，所述油浴槽为填充二甲基硅油的铝箔油浴槽，所述温度循环装置还包括热敏电阻温度传感器、散热片和风扇；

所述热敏电阻温度传感器设置在所述铝箔油浴槽内、且与所述扩增微管道的距离不大于预设第二距离阈值；所述散热片设置在所述半导体制冷器底部，所述风扇设置在所述散热片的下方。

10.根据权利要求9所述的PCR系统，其特征在于，所述铝箔油浴槽的长度值、宽度值和高度值分别不超过80mm、80mm、20mm。

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