CN110358681A - 一种便携式pcr装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式PCR装置，包括用于供电的电源模块、壳体、设置在所述壳体上的操作和显示模块、设置在所述壳体内且具有微孔阵列式PCR反应芯片的反应模块及设置在所述壳体内且用于对所述PCR反应芯片上的PCR反应提供反应温度的温控执行模块。本发明的PCR装置采用微孔阵列式PCR反应芯片，不需外接液滴生成器，可直接将被稀释的单模板样本分散至PCR反应芯片上所设置的微孔中，并通过电源模块给该PCR装置供电，通过PCR反应芯片和温控执行模块实现样本的PCR反应及对PCR反应提供反应温度，通过操作和显示模块实现对该PCR装置的反应时间、温度曲线和循环次数等参数的设置及显示，结构简单，易操作，检测成本低廉。

Description

一种便携式PCR装置

技术领域

本发明属于分子生物学技术领域，具体涉及一种便携式PCR装置。

背景技术

聚合酶链式反应，简称PCR，是一种分子生物学技术，用于放大特定的DNA片段，为最常用的分子生物学技术之一。

微滴式PCR装置作为当前常见的PCR装置之一，其需要在扩增前对大量稀释后的核酸样本溶液进行微滴化处理，用以将单模板样本分散至芯片的微反应器或微滴中；而对样本的微滴化需使用液滴生成器，现在的液滴生成器普遍结构复杂，尺寸较大，导致与之适配的PCR装置不易携带且价格高昂。

目前，具有微孔阵列的半导体生物芯片技术发展迅速，在生物、化学分析中，其对检测样本量及试剂耗量都非常低，因此，具有微孔阵列的半导体生物芯片技术在分子生物学、化学或临床诊断中具有很好的发展前景。如中国专利CN107083326A公开了一种基于PDMS材料的微室阵列式数字PCR芯片，该专利公开了该芯片结构，其包括进样口、微室阵列和出样口，所述进样口包括样品进样口和水进样口，所述出样口包括样品出样口和水出样口；所述水进样口和水出样口连通位于芯片外围的水微室阵列；所述样品进样口和样品出样口通过微管道连通微室阵列中的各反应室。该芯片可用于PCR反应。

然而，目前尚未有文献报道将微孔阵列的半导体生物芯片应用于PCR反应上的PCR装置的具体结构设计。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种便携式PCR装置。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种便携式PCR装置，所述PCR装置包括用于供电的电源模块、壳体、设置在所述壳体上的操作和显示模块、设置在所述壳体内且具有微孔阵列式PCR反应芯片的反应模块及设置在所述壳体内且用于对所述PCR反应芯片上的PCR反应提供反应温度的温控执行模块。

进一步地，所述反应模块包括用于安装所述PCR反应芯片的合页组件、设置在所述壳体内的电路板及设置在所述电路板上的反应控制单元，所述合页组件设置在所述电路板上方，所述反应控制单元与所述温控执行模块电连接以控制所述温控执行模块提供的反应温度。

更进一步地，所述PCR装置还包括用于密封所述PCR反应芯片上的微孔并使各个微孔之间相互隔离的密封件，所述合页组件包括设置在所述电路板上的且用于安装所述PCR反应芯片的合页底座及一端与所述合页底座的一端转动连接的且用于将所述密封件压紧在所述PCR反应芯片上的合页盖。

根据本发明的一个实施方面，所述合页组件还包括设置在所述合页盖的另一端且用于与所述合页底座卡接或分离的挂钩。

根据本发明的实施例，所述合页底座包括底座本体及设置在所述底座本体上的且用于安装所述PCR反应芯片的芯片安装块，所述合页盖与所述底座本体转动连接，所述挂钩与所述底座本体卡接或分离。

根据本发明的实施例，所述合页盖包括一端与所述合页底座的一端转动连接的合页盖本体及设置在所述合页盖本体上且用于压紧在所述PCR反应芯片的芯片压块，所述挂钩设置在所述合页盖本体的另一端。

更进一步地，所述温控执行模块包括设置在所述电路板下方且与所述PCR反应芯片接触导热的加热单元、设置在所述加热单元下方且与所述加热单元接触导热的散热单元及用于检测所述反应温度的温度传感器，所述加热单元、散热单元和温度传感器分别与所述反应控制单元电连接。

更进一步优选地，所述加热单元包括导热块、设置在所述导热块下方且与所述导热块接触导热的加热器及设置在所述加热器上方的导热块压板，所述导热块位于所述导热块压板和加热器之间且所述导热块的上端部分别依次穿过所述导热块压板和电路板与所述PCR反应芯片接触。

在某些具体实施方面，所述导热块的上端面开设凹槽，所述温度传感器设置在所述凹槽内。优选地，所述温度传感器为薄膜温度传感器。

更进一步优选地，所述PCR反应芯片与所述加热单元二者的接触面之间设置碳膜。

更进一步优选地，所述散热单元包括设置在所述加热单元下方且与所述加热单元接触导热的散热片、设置在所述散热片下方的且与所述散热片接触导热的导热罩及设置在所述导热罩内的风扇。

根据本发明的某些实施方面，所述PCR装置还包括设置在所述电路板上的检测处理单元，所述PCR反应芯片的微孔底部设置有生化传感器，所述检测处理单元用于采集所述生化传感器的信号并对信号进行处理分析，然后将分析结果反馈到所述操作和显示模块。

根据本发明的某一些实施例，所述生化传感器的表面涂有氢离子敏感材料、磷酸根离子或焦磷酸根离子敏感材料。

根据本发明的某另一些实施例，所述生化传感器为离子敏感场效应晶体管，纳米线、石墨烯或二硫化钼晶体管传感器中的一种，或微型电化学传感器。

根据本发明的某些实施例，所述合页底座上设有与所述生化传感器引脚pad形成电气连接的探针，所述探针与所述检测处理单元连接以采集所述生化传感器的电信号。

进一步地，所述检测处理单元包括数据采集电路、ADC芯片和处理器，所述数据采集电路采集微孔底部生化传感器的信号，由ADC芯片进行模数转换后，输送给处理器进行数字信号处理并分析，然后将分析结果反馈到所述操作和显示模块。

进一步地，所述PCR反应芯片的微孔阵列中含有0.1万～1000万个微孔，每个微孔的容积为1fL～10pL。

进一步地，所述壳体包括上端具有开口的壳体本体及与所述壳体本体转动连接且用于盖合所述开口的壳体上盖，所述操作和显示模块设置在所述壳体上盖上，所述PCR装置还包括设置在所述壳体本体内且与所述壳体本体上端连接的支撑板，所述支撑板上设置有用于安装所述反应模块的安装位，所述反应模块设置在所述安装位上，所述温控执行模块设置在所述反应模块下方。

更进一步地，所述PCR装置还包括镊子和真空笔，所述支撑板上设置有分别用于放置所述镊子和真空笔的镊子放置位和真空笔放置位。

进一步地，所述电源模块包括设置在所述壳体内的电源板，分别设置在所述壳体上的电源线接口及电源开关。在所述壳体上还设置USB接口。

进一步地，所述操作和显示模块包括设置在所述壳体上的触摸显示屏幕及设置在所述触摸显示屏幕和壳体之间的屏幕控制板。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的PCR装置采用微孔阵列式PCR反应芯片，不需外接液滴生成器，可直接将含被稀释的单模板样本的反应液分散至PCR反应芯片上所设置的微孔中，并通过电源模块给该PCR装置供电，通过PCR反应芯片和温控执行模块实现样本的PCR反应及对PCR反应提供反应温度，通过操作和显示模块实现对该PCR装置的反应时间、温度曲线和循环次数等参数的设置及显示，易操作，检测成本低廉。

本发明的PCR装置，不需外接液滴生成器，并将反应体系大幅度缩小，实现仪器小型化。而且结构简单，质量轻，便于携带，仪器价格低廉。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的便携式PCR装置的立体示意图；

图2为本发明的一个实施例的便携式PCR装置的后视示意图；

图3为本发明的一个实施例的便携式PCR装置的仰视示意图；

图4为本发明的一个实施例的便携式PCR装置的剖视示意图；

图5为本发明的一个实施例的便携式PCR装置的分解示意图；

图6为本发明的一个实施例的便携式PCR装置的合页组件与PCR反应芯片的分解示意图；

图7为将发明的一个实施例的PCR装置用于一个具体的PCR反应芯片的PCR反应结果的检测时的数字二维热力示意图；

图8为将发明的一个实施例的PCR装置用于一个具体的PCR反应芯片的PCR反应结果的检测时的传感器信号histogram直方示意图；

图中：1、PCR反应芯片；2、合页组件；201、底座本体；202、合页盖本体；203、芯片安装块；204、芯片安装槽；205、芯片压块；206、挂钩；3、电路板；4、导热块；5、加热器；6、导热块压板；7、温度传感器；8、散热片；9、风扇；10、导热罩；11、壳体本体；1101、壳体侧板；1101a、壳体侧板本体部；1101b、接口连接部；1102、壳体底座；12、壳体上盖；13、支撑板；14、电源开关；15、电源板；16、触摸显示屏幕；17、屏幕控制板；18、镊子；19、真空笔。

具体实施方式

下面结合说明书附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。

参见图1～6所示，本发明的一个实施例的便携式PCR装置，包括用于供电的电源模块、壳体、设置在壳体上的操作和显示模块、设置在壳体内且具有微孔阵列式PCR反应芯片1的反应模块及设置在壳体内且用于对PCR反应芯片1上的PCR反应提供反应温度的温控执行模块。

壳体包括上端具有开口的壳体本体11及与壳体本体11转动连接且用于盖合该开口的壳体上盖13，该PCR装置还包括设置在壳体本体11内且与壳体本体11上端部连接的支撑板13，支撑板13上设置有用于安装反应模块的安装位，温控执行模块设置在反应模块下方。

反应模块包括用于安装PCR反应芯片1的合页组件2、设置在安装位上的电路板3及设置在电路板3上的反应控制单元，合页组件2设置在电路板3上方，反应控制单元与温控执行模块电连接以控制温控执行模块提供的反应温度。当壳体上盖13盖合壳体本体11时，壳体本体11和壳体上盖13共同围成容纳腔，支撑板13和电路板3将容纳腔分隔成第一容纳腔和第二容纳腔，温控执行模块位于第二容纳腔，合页组件2位于第一容纳腔。

该PCR装置还包括用于密封PCR反应芯片上的微孔并使各个微孔之间相互隔离的密封件。

参见图6所示，合页组件2包括设置在电路板3上的且用于安装PCR反应芯片的合页底座、一端与合页底座的一端转动连接的且用于将密封件压紧在PCR反应芯片1上的合页盖及设置在合页盖的另一端且用于与合页底座卡接或分离的挂钩206。该合页底座包括设置在电路板3上的底座本体201、设置在底座本体201上的用于安装PCR反应芯片1的芯片安装块203，该合页盖包括一端与底座本体201的一端转动连接的合页盖本体202及设置在合页盖本体202上的且用于将密封件压紧在PCR反应芯片1上的芯片压块205，挂钩206设置在合页本体202的另一端；芯片安装块203上开设芯片安装槽204，PCR反应芯片1安装在芯片安装槽204内。

该温控执行模块包括设置在电路板3下方且与PCR反应芯片1接触导热的加热单元、设置在加热单元下方且与加热单元接触导热的散热单元及用于检测反应温度的温度传感器7，加热单元、散热单元、温度传感器7分别与反应控制单元电连接。反应控制单元协调散热单元和加热单元进行交替协同工作为扩增反应提供相应的温度。

参见图5所示，加热单元包括导热块4、设置在导热块4下方且与导热块4接触导热的加热器5及设置在加热器5上方的导热块压板6，导热块4位于导热块压板6和加热器5之间且导热块4的上端部分别依次穿过导热块压板6和电路板3与PCR反应芯片1的下表面接触。加热器5可选半导体加热器；导热块4的上端面开设凹槽，温度传感器7设置在该凹槽内；PCR反应芯片1与导热块6二者的接触面之间设置碳膜。

本例中，导热块4包括位于导热块压板6和加热器5之间的板状部及形成在板状部上表面的柱状部，柱状部依次穿过导热块压板6、电路板3和芯片安装块203使得柱状部的上端部与PCR反应芯片1的下表面接触。凹槽开设在柱状部的上端面；温度传感器7为薄膜温度传感器；碳膜设置在柱状部的上端面与PCR反应芯片1的下表面二者的接触面之间。

本例中，散热单元包括设置在加热器5下方且与加热器5接触导热的散热片8、设置在散热片8下方的且与散热片8接触导热的导热罩10及设置在导热罩10内的风扇9。

参见图5所示，电源模块包括设置在壳体内的电源板15，分别设置在壳体上的电源线接口、电源开关14及USB接口。电源线接口、电源开关14及USB接口设置在壳体本体11上。本例中，电源板15位于第二容纳腔内，壳体本体11由壳体侧板1101和连接在壳体侧板1101下端部的壳体底座1102构成，壳体侧板1101包括壳体侧板本体部1101a及设置在壳体侧板本体部上的接口连接部1101b，电源线接口、电源开关14及USB接口分别设置在接口连接板1101b上。

该PCR装置的操作和显示模块包括设置在壳体上盖12上的触摸显示屏幕16及设置在触摸显示屏幕16和壳体上盖12之间的屏幕控制板17。

该PCR装置还包括镊子18和真空笔19，支撑板13上设置有分别用于放置镊子18和真空笔19的镊子放置位和真空笔放置位。镊子18用于夹取PCR反应芯片1，真空笔19用于使样本和反应液进入PCR反应芯片1的微孔中，然后用密封件密封，使不同微孔中的液体被相互隔离，且每个微孔内有一个的目标合算分子，以实现样本的单分子PCR扩增。

本例中，PCR反应芯片采用的是微孔阵列中含有0.1万～1000万个微孔的微孔阵列式PCR反应芯片，每个微孔的容积为1fL～10pL。该PCR反应芯片的各微孔底部还设有生化传感器。

生化传感器可以采用如下生化传感器：

如生化传感器的表面涂有氢离子敏感材料，如SiO₂、Al₂O₃、HfO₂、TiO₂、Ta₂O₅、或(3-氨丙基)三乙氧基硅烷，或者磷酸根离子或焦磷酸根离子敏感材料，如磷酸离子有机膜ISM或C4-[3]rotaxane，cyanostar等分子探针。具体如生化传感器为标准CMOS半导体工艺生产的ISFET即离子敏感场效应晶体管。ISFET的金属浮栅上沉积有氢离子敏感材料，氢离子敏感材料可以检测出PCR反应液中的氢离子，或反应液中的pH值。

生化传感器也可以采用新兴的纳米线作为沟道的场效应晶体管nanowire FET或者石墨烯或二硫化钼等二维半导体材料为沟道的FET，相比ISFET，这些纳米晶体管传感器能提供更高的灵敏度，从而提供更小的反应腔体，更高的集成度和准确性。

生化传感器还可以采用传统的电极来检测氢离子或磷酸根离子，即微型电化学传感器。

该PCR装置还包括设置在电路板3上的检测处理单元，检测处理单元用于采集生化传感器的信号并对信号进行处理分析，然后将分析结果反馈到操作和显示模块。

合页底座上设有与生化传感器引脚pad形成电气连接的探针，该探针与检测处理单元连接以采集生化传感器的电信号。具体地，探针设置在芯片安装块203上。

该检测处理单元包括数据采集电路、ADC芯片和处理器，数据采集电路采集微孔底部生化传感器的电信号，由ADC芯片进行数模转换后，输送给处理器进行数字信号处理并分析，然后将分析结果反馈到操作和显示模块。具体地，处理器为FPGA、DSP、或ARM。

本例中，操作和显示模块还用于对PCR反应芯片内的反应液进行检测的测试操作和结果显示。

该PCR装置不仅可以实现PCR反应，还可以实现PCR反应的反应结果的检测。

该PCR装置的PCR反应的工作原理：在使用该PCR装置的过程中，通过电源模块给该PCR装置供电，通过PCR反应芯片和温控执行模块实现样本的PCR反应及对PCR反应提供反应温度，通过操作和显示模块实现对该PCR装置的反应时间、温度曲线和循环次数等参数的设置及显示。

PCR反应的具体工作过程：依次打开壳体上盖12和合页盖，用移液器将含有被稀释的单模板样本的反应液直接滴加到PCR反应芯片的上表面并使样本和反应液进入到PCR反应芯片的微孔内，然后密封件密封PCR反应芯片1上的微孔进而密封PCR反应区域，合上合页盖，挂钩206与底座本体201卡接，芯片压块205将密封件压紧在PCR反应芯片1，通过触摸显示屏幕设置反应时间、温度曲线和循环次数等参数后，即可开始扩增反应，反应过程中，反应控制单元控制加热单元和散热单元交替工作给反应提供反应温度，当循环次数到达设置值后，反应完成。

该PCR装置的PCR反应的反应结果的检测的工作原理：通过先对反应芯片未进行PCR反应时进行反应液的pH值测试，然后对PCR反应结束后的反应芯片进行反应液的pH值测试，根据二次pH值的变化情况进行数据分析，从而获取PCR反应结果。

为了更好的说明该的PCR装置的工作原理，下面对一个具体的PCR反应芯片进行PCR反应和PCR反应结果的检测。

PCR反应芯片是以CMOS ISFET作为生化传感器的微孔阵列反应芯片，具体指标如表1：

表1微孔阵列反应芯片的指标

传感器种类	ISFET
		微孔及传感器数量	～26万个
微孔尺寸(长，宽，深度)	2微米，2微米，1.5微米
		传感器表面感应材料种类	Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
传感器表面感应材料厚度	20 nm
		检测PCR的信号类型	氢离子浓度，或pH变化

具体操作步骤如下：

1、上样

将浓度5pM的目标DNA溶液与含有DNA聚合酶、dNTPs和引物的PCR扩增液混合均匀。溶液混合量及比例如表2所示。将混合液滴加到带有生化传感器的微孔阵列PCR反应芯片上，使每个微孔内均含有混合溶液，然后用密封件密封，上样过程中，适当稀释待测溶液让待测DNA溶液中的DNA的片段数量小于或等于芯片微孔的数量(26万个)，使得微孔内尽可能只有一个DNA片段。

表2：PCR溶液配制

DNA Template	5pM
		PCR MIX	5ul
Primer	适量
		去离子H<sub>2</sub>O	至10ul

2、PCR扩增反应

将步骤1的芯片置于PCR装置内进行PCR扩增，扩增条件如表3所示：

表3：PCR扩增条件

3.信号读取

在进行上述步骤2之前，在操作和显示模块上选择程序先对未进行PCR反应的反应芯片内的反应液进行pH值检测。然后对PCR反应后的反应液进行pH检测，根据pH变化情况进行数据分析处理，然后反馈到操作显示屏幕上。

对芯片进行数据驱动过程中，每一个时间点，都产生26万个数据，作为一帧，分别对应26万个生化传感器。如图7所示(该图7为一个示例)，数据按512行×512列，形成一个二维热力图，每一个像素的颜色对应相应传感器的输出信号的大小，即其对应的微孔内的pH值。多个时间点可产生多帧二维热力图。

具体如下：

检测过程中将会获得数帧二维热力图数据，对获得的数据求得一帧平均值热力图并对其进行直方图Histogram分析，如图8所示，获得多个分布峰：没有发生PCR的微孔中pH没有发生变化，传感器输出为0，则相应微孔为阴性反应单元，即阴性传感器；其次，有单个DNA样本发生PCR反应的微孔中pH发生变化，则相应微孔为阳性反应单元，即阳性传感器；还有一些小峰，pH变化更大(传感器信号更大)，即是该微孔中有多个DNA样本发生PCR反应的，如果溶液稀释比例合适，该干扰的单元数量很少。

本例最终获得阳性传感器数量为13672。说明有13672个微孔发生了单个DNA样本的PCR反应。

通过上述设置，该PCR装置具有如下优势：

1)该PCR装置操作方便简单，依次打开壳体上盖和合页盖后，即可对反应芯片、样本进行操作，如将含有样本的反应液滴加到反应芯片上、安装或取出反应芯片。

2)该PCR装置对样本注入反应芯片时的形态无特殊要求，如微滴要求，对于样本的注入使用一般的移液器即可。

3)该PCR装置的使用成本低廉，基于与该PCR装置适配的具有微孔阵列芯片技术，能有效降低检测所需的反应液及样本耗量。

4)该PCR装置由于不需配置液滴生成器，仪器成本降低，且结构小巧、质量更轻，方便携带。

5)该PCR装置的导热块与反应芯片的材质均偏硬，二者接触时，接触面难免会出现贴合不严的问题。而碳膜相对于导热块和反应芯片硬度偏软，且导热性能好，在导热块与反应芯片间覆盖一定厚度的碳膜，能够使得导热块与反应芯片间的结合面紧密接触，从而使得热传导过程可靠，反应温度更可控；另一方面，也没有了贴合不严的问题，也就减少了热量的损失，降低了能耗。

6)该PCR装置中将温度传感器设置在导热块与反应芯片的结合面，提高反应温度检测的准确性。

7)该PCR装置的散热单元包括散热片、风扇和导热罩，能有效提高降温速度，从而缩短反应时间。

8)该PCR装置不仅可以实现PCR反应，还可以实现PCR反应结果的检测。

9)采用该PCR装置对PCR反应结果的检测，相比现有的采用荧光成像的检测方法，无需进行拍照等步骤，操作流程大大简化，也缩短了实验操作时间，降低了实验成本。同时也克服了现有的检测方法的灵敏度不高的问题。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种便携式PCR装置，其特征在于：所述PCR装置包括用于供电的电源模块、壳体、设置在所述壳体上的操作和显示模块、设置在所述壳体内且具有微孔阵列式PCR反应芯片的反应模块及设置在所述壳体内且用于对所述PCR反应芯片上的PCR反应提供反应温度的温控执行模块。

2.根据权利要求1所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述反应模块包括用于安装所述PCR反应芯片的合页组件、设置在所述壳体内的电路板及设置在所述电路板上的反应控制单元，所述合页组件设置在所述电路板上方，所述反应控制单元与所述温控执行模块电连接以控制所述温控执行模块提供的反应温度。

3.根据权利要求2所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述PCR装置还包括用于密封所述PCR反应芯片上的微孔并使各个微孔之间相互隔离的密封件，所述合页组件包括设置在所述电路板上的且用于安装所述PCR反应芯片的合页底座及一端与所述合页底座的一端转动连接的且用于将所述密封件压紧在所述PCR反应芯片上的合页盖。

4.根据权利要求3所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述温控执行模块包括设置在所述电路板下方且与所述PCR反应芯片接触导热的加热单元、设置在所述加热单元下方且与所述加热单元接触导热的散热单元及用于检测所述反应温度的温度传感器，所述加热单元、散热单元和温度传感器分别与所述反应控制单元电连接。

5.根据权利要求4所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述加热单元包括导热块、设置在所述导热块下方且与所述导热块接触导热的加热器及设置在所述加热器上方的导热块压板，所述导热块位于所述导热块压板和加热器之间且所述导热块的上端部分别依次穿过所述导热块压板和电路板与所述PCR反应芯片接触。

6.根据权利要求4所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述PCR反应芯片与所述加热单元二者的接触面之间设置碳膜。

7.根据权利要求4所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述导热块的上端面开设凹槽，所述温度传感器设置在所述凹槽内。

8.根据权利要求4所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述散热单元包括设置在所述加热单元下方且与所述加热单元接触导热的散热片、设置在所述散热片下方的且与所述散热片接触导热的导热罩及设置在所述导热罩内的风扇。

9.根据权利要求3所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述PCR装置还包括设置在所述电路板上的检测处理单元，所述PCR反应芯片的微孔底部设置有生化传感器，所述检测处理单元用于采集所述生化传感器的信号并对信号进行处理分析，然后将分析结果反馈到所述操作和显示模块。

10.根据权利要求9所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述生化传感器的表面涂有氢离子敏感材料、磷酸根离子或焦磷酸根离子敏感材料。

11.根据权利要求9所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述生化传感器为离子敏感场效应晶体管，纳米线、石墨烯或二硫化钼晶体管传感器中的一种，或微型电化学传感器。

12.根据权利要求9所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述合页底座上设有与所述生化传感器引脚pad形成电气连接的探针，所述探针与所述检测处理单元连接以采集所述生化传感器的电信号。

13.根据权利要求12所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述检测处理单元包括数据采集电路、ADC芯片和处理器，所述数据采集电路采集微孔底部生化传感器的信号，由ADC芯片进行模数转换后，输送给处理器进行数字信号处理并分析，然后将分析结果反馈到所述操作和显示模块。

14.根据权利要求1~13中任一项权利要求所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述PCR反应芯片的微孔阵列中含有0.1万~1000万个微孔，每个微孔的容积为1fL~10pL。

15.根据权利要求1~13中任一项权利要求所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述壳体包括上端具有开口的壳体本体及与所述壳体本体转动连接且用于盖合所述开口的壳体上盖，所述操作和显示模块设置在所述壳体上盖上，所述PCR装置还包括设置在所述壳体本体内且与所述壳体本体上端连接的支撑板，所述支撑板上设置有用于安装所述反应模块的安装位，所述反应模块设置在所述安装位上，所述温控执行模块设置在所述反应模块下方。

16.根据权利要求15所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述PCR装置还包括镊子和真空笔，所述支撑板上设置有分别用于放置所述镊子和真空笔的镊子放置位和真空笔放置位。

17.根据权利要求1~13中任一项权利要求所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述电源模块包括设置在所述壳体内的电源板、分别设置在所述壳体上的电源线接口及电源开关。

18.根据权利要求1~13中任一项权利要求所述的便携式PCR装置，其特征在于：所述操作和显示模块包括设置在所述壳体上的触摸显示屏幕及设置在所述触摸显示屏幕和壳体之间的屏幕控制板。