一種聚合酶鏈式反應儀及其溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及聚合酶鏈式反應技術領域，具體涉及一種聚合酶鏈式反應儀及其溫度控制系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括：包含有超導材料層的加熱模塊，加熱模塊與多孔反應板貼合，用于對多孔反應板進行溫度調(diào)節(jié)；溫度傳感器，用于檢測多孔反應板的溫度；控制器，與加熱模塊和溫度傳感器分別相連接，用于控制加熱模塊對多孔反應板的溫度調(diào)節(jié)。通過本發(fā)明，通過采用具有超導材料層的加熱模塊對多孔反應板進行溫度調(diào)節(jié)，能夠提高熱傳導的速度，從而快速地對PCR儀的多孔反應板進行加熱或者降溫，實現(xiàn)樣本溫度的快速調(diào)節(jié)。
【專利說明】
一種聚合酶鏈式反應儀及其溫度控制系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及聚合酶鏈式反應技術領域，具體涉及一種聚合酶鏈式反應儀及其溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain React1n，簡稱為PCR)是一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，它可看作是生物體外的特殊DNA復制，PCR的最大特點，是能將微量的DNA大幅增加。目前，用于進行聚合酶鏈式反應的設備叫做PCR儀。目前，市面上的PCR儀種類繁多，主要分為普通的PCR儀、梯度PCR儀、原位PCR儀、實時熒光定量PCR儀等。
[0003]PCR由變性一退火一延伸三個基本反應步驟構成，PCR儀就是通過控制樣品達到不同溫度，對被擴增的DNA片段進行變性、退火和聚合處理，以達到將DNA片段的量成倍擴增的目的。因此，溫度控制的精度，尤其是各個溫度值的時間控制，直接影響DNA片段擴增的效率。
[0004]在PCR的過程中，用于放置樣品的部件稱為反應板，通常是由多孔組成，例如，96孔板等。目前，對反應板進行加熱的加熱模塊通常采用電熱絲等元件，在對反應板加熱的過程中，存在熱傳導速度慢，加熱效率低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題在于現(xiàn)有技術中PCR儀的多孔反應板加熱的過程中熱傳導速度低、加熱效率低，從而提供一種聚合酶鏈式反應儀及其溫度控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的一方面，提供了一種用于聚合酶鏈式反應儀的溫度控制系統(tǒng)，包括:包含有超導材料層的加熱模塊，所述加熱模塊與多孔反應板貼合，用于對多孔反應板進行溫度調(diào)節(jié);溫度傳感器，用于檢測所述多孔反應板的溫度;控制器，與所述加熱模塊和所述溫度傳感器分別相連接，用于控制所述加熱模塊對所述多孔反應板的溫度調(diào)節(jié)。
[0007]進一步地，所述加熱模塊包括加熱體，所述超導材料層包裹在所述加熱體的全部或者部分表面上形成所述加熱模塊。
[0008]進一步地，所述加熱模塊為多個，用于對多孔反應板的不同區(qū)域分別進行溫度調(diào)節(jié)，其中，所述多孔反應板預先劃分為多個區(qū)域，與多個所述加熱模塊一一對應，所述系統(tǒng)還包括:隔熱層，設置在所述多孔反應板的不同區(qū)域之間，用于隔絕所述多孔反應板的不同區(qū)域之間的熱交換。
[0009]進一步地，還包括:所述溫度傳感器為多個，與所述多個區(qū)域一一對應，分別與所述控制器相連接，用于分別檢測所述多孔反應板的多個區(qū)域的溫度。
[0010]進一步地，所述溫度傳感器為接觸式傳感器或者非接觸式傳感器。
[0011]進一步地，所述非接觸式傳感器為紅外溫度傳感器。
[0012]進一步地，所述控制器包括:與所述多孔反應板的多個區(qū)域一一對應的多個子控制單元，分別與對應的加熱模塊和溫度傳感器相連接;總控制單元，與所述多個子控制單元分別相連接，用于對所述多個子控制單元進行集中控制。
[0013]進一步地，所述隔熱層為以下之一:玻璃纖維層、石棉層、氣凝膠氈層、真空板。
[0014]進一步地，所述加熱模塊為半導體熱電模塊。
[0015]進一步地，所述加熱模塊包括:環(huán)形加熱絲，貼合在所述多孔反應板對應的區(qū)域。
[0016]本發(fā)明的另一方面，提供了一種聚合酶鏈式反應儀，包括:所述的溫度控制系統(tǒng)。
[0017]本實施例中，通過采用具有超導材料層的加熱模塊對多孔反應板進行溫度調(diào)節(jié)，能夠提高熱傳導的速度，從而快速地對PCR儀的多孔反應板進行加熱或者降溫，實現(xiàn)樣本溫度的快速調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明實施例1中用于聚合酶鏈式反應儀的溫度控制系統(tǒng)的一個具體示例的不意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例1中反應板的截面示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實施例1中用于聚合酶鏈式反應儀的溫度控制系統(tǒng)的另一個具體示例的示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023]此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
[0024]實施例1
[0025]本實施例提供一種用于聚合酶鏈式反應儀的溫度控制系統(tǒng)，如圖1所示，該控制系統(tǒng)包括:加熱模塊10、溫度傳感器20和控制器30。需要說明的是，由于樣品是放置在多孔反應板上的，因此，下面所述的反應的不同區(qū)域的溫度也即是該區(qū)域的樣品的溫度。
[0026]加熱模塊10與多孔反應板40貼合，用于對多孔反應板40進行溫度調(diào)節(jié);溫度傳感器20用于檢測多孔反應板40的溫度;控制器30與加熱模塊10和溫度傳感器20分別相連接，用于控制加熱模塊對多孔反應板40的溫度調(diào)節(jié)。
[0027]加熱模塊10包含有超導材料層101，采用熱超導材料制成，具有對熱能傳導速度快的特點，能夠提高熱傳導的速度，從而快速地對PCR儀的多孔反應板進行加熱或者降溫，實現(xiàn)樣本溫度的快速調(diào)節(jié)。溫度傳感器20檢測多孔反應板的溫度，可以幫助控制器30實現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)，使得溫度調(diào)節(jié)在設定的溫度，提高溫度調(diào)節(jié)的精度。
[0028]本實施例中，通過采用具有超導材料層的加熱模塊對多孔反應板進行溫度調(diào)節(jié)，能夠提高熱傳導的速度，從而快速地對PCR儀的多孔反應板進行加熱或者降溫，實現(xiàn)樣本溫度的快速調(diào)節(jié)。
[0029]優(yōu)選地，加熱模塊包括加熱體，超導材料層包裹在加熱體的全部或者部分表面上形成加熱模塊。加熱體用于將電能轉(zhuǎn)化為熱能，超導材料層覆蓋在該加熱體的全部或者部分表面上，例如底面、與反應板的接觸面等等。
[0030]優(yōu)選地，加熱模塊為多個，對多孔反應板40的不同區(qū)域分別進行溫度調(diào)節(jié)，其中，多孔反應板預先劃分為多個區(qū)域，與多個加熱模塊一一對應。具體，如圖2所示，多孔反應板40預先劃分為第一區(qū)域40-1、第二區(qū)域40-2、第三區(qū)域40-3、第四區(qū)域40-4、第五區(qū)域40-5、第六區(qū)域40-6，第一加熱模塊10-1用于調(diào)節(jié)第一區(qū)域40-1的反應板的溫度，第二加熱模塊10-2用于調(diào)節(jié)第二區(qū)域40-2，依次類推。(圖2中為了便于示意性說明，將加熱模塊與反應板分離)
[0031 ]系統(tǒng)還包括:隔熱層設置在多孔反應板40的不同區(qū)域之間，用于隔絕多孔反應板的不同區(qū)域之間的熱交換。
[0032]控制器30與多個加熱模塊10分別相連接，用于控制多個加熱模塊10對多孔反應板的不同區(qū)域分別進行溫度調(diào)節(jié)。
[0033]本實施例中，在多孔反應板的不同區(qū)域之間增加隔熱層，用以隔絕不同區(qū)域之間的熱交換，從而降低多孔反應板對不同分區(qū)進行溫度控制時相互之間的熱干擾，以提高溫度控制精度。
[0034]優(yōu)選地，隔熱層延伸至不同的加熱模塊之間。由于不同的加熱模塊之間也會存在熱干擾，這會導致對加熱模塊的加熱溫度控制不準確，進而影響了對反應板中的樣品的加熱，因此，本實施例中，將上述隔熱層延伸至加熱模塊之間，避免加熱模塊之間的熱傳遞。
[0035]溫度傳感器為多個，與多孔反應板的多個區(qū)域?qū)謩e與控制器30相連接，用于分別檢測多孔反應板40的多個區(qū)域的溫度。
[0036]如圖3所示，第一溫度傳感器50-1用于檢測第一區(qū)域40-1的溫度，第二溫度傳感器50-2，用于檢測第二區(qū)域40-2的溫度，依次類推。本實施例中，通過溫度傳感器進行溫度檢測，以便于實現(xiàn)對相應區(qū)域的溫度的反饋調(diào)節(jié)，當溫度未達到設定溫度時，控制器及時根據(jù)檢測到的溫度計算出溫度調(diào)節(jié)量，從而保證溫度控制的精度。(圖3中為了便于示意性說明，將加熱模塊與反應板分離)
[0037]進一步地，溫度傳感器為接觸式傳感器或者非接觸式傳感器。其中，接觸式傳感器可以是例如雙金屬溫度計、熱電偶溫度計等。非接觸式傳感器為紅外溫度傳感器。
[0038]優(yōu)選地，如圖3所示，控制器30包括:與多孔反應板40的多個區(qū)域一一對應的多個子控制單元301，分別與對應的加熱模塊和溫度傳感器相連接;總控制單元302，與多個子控制單元301分別相連接，用于對多個子控制單元301進行集中控制。
[0039]多個子控制單元301依次為第一子控制單元301-1、第二子控制單元301-2...第六子控制單元301-6，分別用于控制第一加熱模塊10-1、第二加熱模塊10-2…第六加熱模塊10-6。本實施例中，各區(qū)域采用單獨的子控制單元進行控制，主控制單元用于對所有的子控制單元進行集中總控。
[0040]優(yōu)選地，隔熱層為以下之一:玻璃纖維層、石棉層、氣凝膠氈層、真空板。
[0041]優(yōu)選地，加熱模塊包括:環(huán)形加熱絲，貼合在多孔反應板對應的區(qū)域。
[0042]本實施例中，環(huán)形加熱絲上通過的電流大小不同，產(chǎn)熱量也不同，因此，控制器在控制加熱時，只需要控制環(huán)形加熱絲上通過的電流大小。以環(huán)形加熱絲貼合在對應的區(qū)域，可以避免該區(qū)域中心部位的溫度過高，實現(xiàn)溫度的均勻控制。
[0043]當采用環(huán)形加熱絲對反應板進行溫度控制時，如果需要降溫，則需要通過其它降溫設備對其進行降溫，例如風扇等?？蛇x地，加熱模塊為半導體熱電模塊。
[0044]半導體熱電模塊采用半導體熱電材料，能直接把熱能轉(zhuǎn)換成電能，或直接由電能產(chǎn)生致冷作用，這樣，在對反應板進行降溫時，無需采用其它的降溫設備，直接對反應板進行降溫。
[0045]實施例2
[0046]本施例提供一種聚合酶鏈式反應儀，該聚合酶鏈式反應儀包括:本實施例1中所述的溫度控制系統(tǒng)。
[0047]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種用于聚合酶鏈式反應儀的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 包含有超導材料層的加熱模塊，所述加熱模塊與多孔反應板貼合，用于對多孔反應板進行溫度調(diào)節(jié)； 溫度傳感器，用于檢測所述多孔反應板的溫度； 控制器，與所述加熱模塊和所述溫度傳感器分別相連接，用于控制所述加熱模塊對所述多孔反應板的溫度調(diào)節(jié)。2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱模塊包括加熱體，所述超導材料層包裹在所述加熱體的全部或者部分表面上形成所述加熱模塊。3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱模塊為多個，用于對多孔反應板的不同區(qū)域分別進行溫度調(diào)節(jié)，其中，所述多孔反應板預先劃分為多個區(qū)域，與多個所述加熱模塊 對應，所述系統(tǒng)還包括: 隔熱層，設置在所述多孔反應板的不同區(qū)域之間，用于隔絕所述多孔反應板的不同區(qū)域之間的熱交換。4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器為多個，與所述多個區(qū)域一一對應，分別與所述控制器相連接，用于分別檢測所述多孔反應板的多個區(qū)域的溫度。5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器為接觸式傳感器或者非接觸式傳感器。6.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括: 與所述多孔反應板的多個區(qū)域--對應的多個子控制單元，分別與對應的加熱模塊和溫度傳感器相連接； 總控制單元，與所述多個子控制單元分別相連接，用于對所述多個子控制單元進行集中控制。7.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述隔熱層為以下之一:玻璃纖維層、石棉層、氣凝膠氈層、真空板。8.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱模塊為半導體熱電模塊。9.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱模塊包括:環(huán)形加熱絲，貼合在所述多孔反應板對應的區(qū)域。10.—種聚合酶鏈式反應儀，其特征在于，包括:權利要求1至9任一項所述的溫度控制系統(tǒng)。
【文檔編號】C12M1/38GK106047688SQ201610622734
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】車團結, 徐進章
【申請人】車團結