CN106047688A - 一种聚合酶链式反应仪及其温度控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚合酶链式反应技术领域，具体涉及一种聚合酶链式反应仪及其温度控制系统，其中，该系统包括：包含有超导材料层的加热模块，加热模块与多孔反应板贴合，用于对多孔反应板进行温度调节；温度传感器，用于检测多孔反应板的温度；控制器，与加热模块和温度传感器分别相连接，用于控制加热模块对多孔反应板的温度调节。通过本发明，通过采用具有超导材料层的加热模块对多孔反应板进行温度调节，能够提高热传导的速度，从而快速地对PCR仪的多孔反应板进行加热或者降温，实现样本温度的快速调节。
Description
技术领域
本发明涉及聚合酶链式反应技术领域，具体涉及一种聚合酶链式反应仪及其温度控制系统。
背景技术
聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，简称为PCR)是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点，是能将微量的DNA大幅增加。目前，用于进行聚合酶链式反应的设备叫做PCR仪。目前，市面上的PCR仪种类繁多，主要分为普通的PCR仪、梯度PCR仪、原位PCR仪、实时荧光定量PCR仪等。
PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成，PCR仪就是通过控制样品达到不同温度，对被扩增的DNA片段进行变性、退火和聚合处理，以达到将DNA片段的量成倍扩增的目的。因此，温度控制的精度，尤其是各个温度值的时间控制，直接影响DNA片段扩增的效率。
在PCR的过程中，用于放置样品的部件称为反应板，通常是由多孔组成，例如，96孔板等。目前，对反应板进行加热的加热模块通常采用电热丝等元件，在对反应板加热的过程中，存在热传导速度慢，加热效率低的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于现有技术中PCR仪的多孔反应板加热的过程中热传导速度低、加热效率低，从而提供一种聚合酶链式反应仪及其温度控制系统。
本发明的一方面，提供了一种用于聚合酶链式反应仪的温度控制系统，包括：包含有超导材料层的加热模块，所述加热模块与多孔反应板贴合，用于对多孔反应板进行温度调节；温度传感器，用于检测所述多孔反应板的温度；控制器，与所述加热模块和所述温度传感器分别相连接，用于控制所述加热模块对所述多孔反应板的温度调节。
进一步地，所述加热模块包括加热体，所述超导材料层包裹在所述加热体的全部或者部分表面上形成所述加热模块。
进一步地，所述加热模块为多个，用于对多孔反应板的不同区域分别进行温度调节，其中，所述多孔反应板预先划分为多个区域，与多个所述加热模块一一对应，所述系统还包括：隔热层，设置在所述多孔反应板的不同区域之间，用于隔绝所述多孔反应板的不同区域之间的热交换。
进一步地，还包括：所述温度传感器为多个，与所述多个区域一一对应，分别与所述控制器相连接，用于分别检测所述多孔反应板的多个区域的温度。
进一步地，所述温度传感器为接触式传感器或者非接触式传感器。
进一步地，所述非接触式传感器为红外温度传感器。
进一步地，所述控制器包括：与所述多孔反应板的多个区域一一对应的多个子控制单元，分别与对应的加热模块和温度传感器相连接；总控制单元，与所述多个子控制单元分别相连接，用于对所述多个子控制单元进行集中控制。
进一步地，所述隔热层为以下之一：玻璃纤维层、石棉层、气凝胶毡层、真空板。
进一步地，所述加热模块为半导体热电模块。
进一步地，所述加热模块包括：环形加热丝，贴合在所述多孔反应板对应的区域。
本发明的另一方面，提供了一种聚合酶链式反应仪，包括：所述的温度控制系统。
本实施例中，通过采用具有超导材料层的加热模块对多孔反应板进行温度调节，能够提高热传导的速度，从而快速地对PCR仪的多孔反应板进行加热或者降温，实现样本温度的快速调节。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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1中用于聚合酶链式反应仪的温度控制系统的一个具体示例的示意图；
图2为本发明实施例1中反应板的截面示意图；
图3为本发明实施例1中用于聚合酶链式反应仪的温度控制系统的另一个具体示例的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种用于聚合酶链式反应仪的温度控制系统，如图1所示，该控制系统包括：加热模块10、温度传感器20和控制器30。需要说明的是，由于样品是放置在多孔反应板上的，因此，下面所述的反应的不同区域的温度也即是该区域的样品的温度。
加热模块10与多孔反应板40贴合，用于对多孔反应板40进行温度调节；温度传感器20用于检测多孔反应板40的温度；控制器30与加热模块10和温度传感器20分别相连接，用于控制加热模块对多孔反应板40的温度调节。
加热模块10包含有超导材料层101，采用热超导材料制成，具有对热能传导速度快的特点，能够提高热传导的速度，从而快速地对PCR仪的多孔反应板进行加热或者降温，实现样本温度的快速调节。温度传感器20检测多孔反应板的温度，可以帮助控制器30实现反馈调节，使得温度调节在设定的温度，提高温度调节的精度。
本实施例中，通过采用具有超导材料层的加热模块对多孔反应板进行温度调节，能够提高热传导的速度，从而快速地对PCR仪的多孔反应板进行加热或者降温，实现样本温度的快速调节。
优选地，加热模块包括加热体，超导材料层包裹在加热体的全部或者部分表面上形成加热模块。加热体用于将电能转化为热能，超导材料层覆盖在该加热体的全部或者部分表面上，例如底面、与反应板的接触面等等。
优选地，加热模块为多个，对多孔反应板40的不同区域分别进行温度调节，其中，多孔反应板预先划分为多个区域，与多个加热模块一一对应。具体，如图2所示，多孔反应板40预先划分为第一区域40-1、第二区域40-2、第三区域40-3、第四区域40-4、第五区域40-5、第六区域40-6，第一加热模块10-1用于调节第一区域40-1的反应板的温度，第二加热模块10-2用于调节第二区域40-2，依次类推。(图2中为了便于示意性说明，将加热模块与反应板分离)
系统还包括：隔热层设置在多孔反应板40的不同区域之间，用于隔绝多孔反应板的不同区域之间的热交换。
控制器30与多个加热模块10分别相连接，用于控制多个加热模块10对多孔反应板的不同区域分别进行温度调节。
本实施例中，在多孔反应板的不同区域之间增加隔热层，用以隔绝不同区域之间的热交换，从而降低多孔反应板对不同分区进行温度控制时相互之间的热干扰，以提高温度控制精度。
优选地，隔热层延伸至不同的加热模块之间。由于不同的加热模块之间也会存在热干扰，这会导致对加热模块的加热温度控制不准确，进而影响了对反应板中的样品的加热，因此，本实施例中，将上述隔热层延伸至加热模块之间，避免加热模块之间的热传递。
温度传感器为多个，与多孔反应板的多个区域一一对应，分别与控制器30相连接，用于分别检测多孔反应板40的多个区域的温度。
如图3所示，第一温度传感器50-1用于检测第一区域40-1的温度，第二温度传感器50-2，用于检测第二区域40-2的温度，依次类推。本实施例中，通过温度传感器进行温度检测，以便于实现对相应区域的温度的反馈调节，当温度未达到设定温度时，控制器及时根据检测到的温度计算出温度调节量，从而保证温度控制的精度。(图3中为了便于示意性说明，将加热模块与反应板分离)
进一步地，温度传感器为接触式传感器或者非接触式传感器。其中，接触式传感器可以是例如双金属温度计、热电偶温度计等。非接触式传感器为红外温度传感器。
优选地，如图3所示，控制器30包括：与多孔反应板40的多个区域一一对应的多个子控制单元301，分别与对应的加热模块和温度传感器相连接；总控制单元302，与多个子控制单元301分别相连接，用于对多个子控制单元301进行集中控制。
多个子控制单元301依次为第一子控制单元301-1、第二子控制单元301-2…第六子控制单元301-6，分别用于控制第一加热模块10-1、第二加热模块10-2…第六加热模块10-6。本实施例中，各区域采用单独的子控制单元进行控制，主控制单元用于对所有的子控制单元进行集中总控。
优选地，隔热层为以下之一：玻璃纤维层、石棉层、气凝胶毡层、真空板。
优选地，加热模块包括：环形加热丝，贴合在多孔反应板对应的区域。
本实施例中，环形加热丝上通过的电流大小不同，产热量也不同，因此，控制器在控制加热时，只需要控制环形加热丝上通过的电流大小。以环形加热丝贴合在对应的区域，可以避免该区域中心部位的温度过高，实现温度的均匀控制。
当采用环形加热丝对反应板进行温度控制时，如果需要降温，则需要通过其它降温设备对其进行降温，例如风扇等。可选地，加热模块为半导体热电模块。
半导体热电模块采用半导体热电材料，能直接把热能转换成电能，或直接由电能产生致冷作用，这样，在对反应板进行降温时，无需采用其它的降温设备，直接对反应板进行降温。
实施例2
本施例提供一种聚合酶链式反应仪，该聚合酶链式反应仪包括：本实施例1中所述的温度控制系统。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种用于聚合酶链式反应仪的温度控制系统，其特征在于，包括：
包含有超导材料层的加热模块，所述加热模块与多孔反应板贴合，用于对多孔反应板进行温度调节；
温度传感器，用于检测所述多孔反应板的温度；
控制器，与所述加热模块和所述温度传感器分别相连接，用于控制所述加热模块对所述多孔反应板的温度调节。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热模块包括加热体，所述超导材料层包裹在所述加热体的全部或者部分表面上形成所述加热模块。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热模块为多个，用于对多孔反应板的不同区域分别进行温度调节，其中，所述多孔反应板预先划分为多个区域，与多个所述加热模块一一对应，所述系统还包括：
隔热层，设置在所述多孔反应板的不同区域之间，用于隔绝所述多孔反应板的不同区域之间的热交换。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述温度传感器为多个，与所述多个区域一一对应，分别与所述控制器相连接，用于分别检测所述多孔反应板的多个区域的温度。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述温度传感器为接触式传感器或者非接触式传感器。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：
与所述多孔反应板的多个区域一一对应的多个子控制单元，分别与对应的加热模块和温度传感器相连接；
总控制单元，与所述多个子控制单元分别相连接，用于对所述多个子控制单元进行集中控制。
7.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，所述隔热层为以下之一：玻璃纤维层、石棉层、气凝胶毡层、真空板。
8.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，所述加热模块为半导体热电模块。
9.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，所述加热模块包括：环形加热丝，贴合在所述多孔反应板对应的区域。
10.一种聚合酶链式反应仪，其特征在于，包括：权利要求1至9任一项所述的温度控制系统。
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