米兰网页版和数明小讲（jiǎng）堂 | 新冠（guàn）核酸检（jiǎn）测之PCR技（jì）术
疫情防控
科学防疫 米兰网页版和数明（míng）有“芯”
当前（qián）上海正处于（yú）抗新型（xíng）冠状病毒肺炎疫情（qíng）防控的关键阶（jiē）段，在这个（gè）没（méi）有硝烟的（de）战场上，及（jí）时快速地筛（shāi）查新冠感染者并（bìng）及时（shí）进行隔（gé）离（lí）是阻止新冠（guàn）病毒肆意蔓延（yán）的最有（yǒu）效且唯一的手段。核酸检测（cè）是目前筛查新冠感染者最（zuì）精（jīng）准、有效、低成（chéng）本（běn）的技术方式。
什么是PCR？
聚（jù）合（hé）酶链式反应(Polymerase Chain Reaction), 简称PCR, 又称多（duō）聚酶链式反应（yīng），是一（yī）项利（lì）用DNA双链复制的原理，在生物体外复（fù）制特定DNA片段的核酸合（hé）成（chéng）技术。透过这项技术，可（kě）在短（duǎn）时间内（nèi）大量扩增目的基因（yīn），而（ér）不必依赖大肠杆菌或酵母菌等生物（wù）体。
PCR扩增的三个基本步骤（zhòu）
（1）变性：模板（bǎn）DNA经加热至94℃左右并（bìng）保持（chí）一（yī）定时间后，基于DNA半（bàn）保留复制原（yuán）理，还（hái）有碱基互补配对原（yuán）则（zé），即（jí）复制的过（guò）程中（zhōng）双链DNA会解链，由双链（liàn）变成单链（liàn），为（wéi）下轮反应做准备；
（2）退（tuì）火（huǒ）：模板DNA经加热变性成单链后，温（wēn）度降至55℃左右，引（yǐn）物与模（mó）板DNA单链的（de）互补序列配对（duì）结合；
（3）延伸：温度（dù）再（zài）升至72℃左右，在DNA聚合酶（méi）的作用下，把游离（lí）的dNTP按照碱基互补配对原则结合到单（dān）链（liàn）上，形成一条由旧链和新链杂合成的新的双链（liàn）DNA。
PCR扩增原理：变形-退（tuì）火-延伸温度（dù）循环（huán）
理（lǐ）论上，经过上面步骤，目标DNA浓（nóng）度可增加一（yī）倍。重（chóng）复循环上述过程，可获得更多的（de）“半（bàn）保留复制链”，而形成的新链又可成为下（xià）次循环的模（mó）板。每完成一个循环需2～4分钟， 仅需（xū）2～3小时就能将目标DNA扩增（zēng）放大几百万（wàn）倍。
全自动核酸提纯及实时（shí）荧（yíng）光PCR分析系（xì）统
经过以（yǐ）上分析，我（wǒ）们（men）就可以理解（jiě）为什（shí）么核酸检（jiǎn）测结果（guǒ）最快能（néng）在（zài）几个小时内出结果（guǒ）。
实（shí）时荧光PCR定量分（fèn）析
PCR扩（kuò）增仪温度（dù）控制（zhì）指（zhǐ）标主要有（yǒu）：温度的准确性（xìng）、均（jun1）匀性、以及（jí）升降温速度。
1. 温（wēn）度（dù）的准确性：是（shì）指样品孔温度与设定温度的一致性，它（tā）直接关系到实验的（de）成败。因而对PCR扩（kuò）增仪（yí）而言温（wēn）度控制就意味着产品质量。
2. 温度的均匀性：是指样品（pǐn）孔（kǒng）间的（de）温度差异，它关（guān）系到在不同样品孔进行（háng）反应（yīng）结果的一致性。
3. 升降温速度：更快的升（shēng）降温速度（dù），可以（yǐ）有效缩短反应时间和可能（néng）的（de）非（fēi）特异性结合（hé）、反应的时（shí）间，从而（ér）提（tí）高PCR反应特异性。
相较于传统的相对（duì）稳定耐用的（de）机械式，新的半导（dǎo）体（tǐ）温控技术——TEC温度控制技（jì）术（shù）具（jù）有升降温更快速的优势，已经（jīng）成为PCR扩（kuò）增仪的首选温（wēn）度控制技术。
半导体制冷器 (Thermo Electric Cooler，简称 TEC) 是利用半（bàn）导体材料的（de）帕尔贴效应制（zhì）成的（de）。如图下所示，帕尔帖效应是指当直流电流（liú）通（tōng）过两种半导（dǎo）体材（cái）料（liào）组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现（xiàn）象。TEC 包括一些 P 型和 N 型对（组），它（tā）们通过电极连（lián）在一起（qǐ），并且夹在两个陶瓷电极之间，当有电流从 TEC 流过时，电流产生（shēng）的热（rè）量会从 TEC 的 一侧传到另一侧，在 TEC 上产（chǎn）生″热″侧和″冷″侧，这（zhè）就（jiù）是 TEC 的加（jiā）热与（yǔ）致冷原理。
帕（pà）尔帖效应，PN 节以及热流（liú）动示意（yì）图
PCR扩增仪一（yī）般具有两种温控模式，即模块温控模式（Block-control）和反（fǎn）应管温控模式（shì）（tube-control）。管内样品的温（wēn）度（dù）无法与温控模（mó）块同时达到预设温度（dù），特别是PCR反应中（zhōng）的孵育过程一般为30秒或更短（duǎn），如（rú）果采用只（zhī）有模块温控模式的话，反应混合物孵（fū）育的时间与程序设（shè）定（dìng）的（de）时（shí）间会有相（xiàng）当大的差距（jù）。为了（le）达（dá）到反应管（guǎn）内部（bù）温度精确控制，需采用反应管控制模（mó）模式，通过温度控制算法进行参数标定和补偿，确保反应混合物按照程序（xù）设（shè）定的时间维（wéi）持预设温度。
科技战“疫（yì）”，米兰网页版和数明在行动
面对近期香港、深圳、上海等（děng）地奥密克戎的（de）快速扩散，核酸检测能力在（zài）数量（liàng）和速度方面都面临着极（jí）大的考验。米兰网页版和数明（míng）半导体积极发挥了科技技（jì）术方面的优势，组织技术专（zhuān）家（jiā）研究PCR扩增技术的（de）优（yōu）化（huà）解决方（fāng）案，以功率（lǜ）器件门极驱（qū）动芯片和TEC控制器为着力点，优先保障（zhàng）芯片供应和交付，与客户一起助力抗疫，共（gòng）克时艰（jiān）。
米兰网页版和数明半导体自（zì）研的20V-600V耐压全系列的低边、半桥、三（sān）相半（bàn）桥等功率管门极驱动芯片（SLM2103S、SLM2136等）可用于驱动TEC，协助PCR扩增仪器客户快（kuài）速（sù）、方便地完成系统设计，在当前（qián）半导体供应短缺时期，可以满足客户设计方案的快速变更、验证与量产。
600V耐压半（bàn）桥功率器件驱动（dòng）芯片工（gōng）作（zuò）示意图
600V耐（nài）压三相（xiàng）半桥功率器件（jiàn）驱（qū）动芯片工作示意图
米兰网页版和数明半导体的单芯片TEC控制器产品——SLM8833/8834/8835 集成了TEC驱动电（diàn）路、低温（wēn）飘（piāo）高精度温（wēn）度误差放大器及环路补偿电路、温度设定与传感电路，采用高效的单电（diàn）感架构（gòu），实（shí）现更紧（jǐn）凑、更高的转（zhuǎn）换效（xiào）率及（jí）更低的噪声；其中功率级（jí）集成了（le）超低阻（zǔ）抗的MOSFET，损（sǔn）耗更低寿命更久；同时匹配模拟PID与数字PID两种（zhǒng）温（wēn）控（kòng）模式（shì），以满足客户PCR扩（kuò）增仪的（de）小型化创（chuàng）新设计需求。
由SLM8834 构成的 TEC 系统框图
模拟PID温控器模式
数字PID温控模（mó）式
