CN107949082A - 一种新型结构pcr扩增仪加热模块、测温及校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型结构PCR扩增仪加热模块、测温及校准方法，加热模块包括导热块、底板、加热片，导热块由导热材料制成，所述的导热块包括若干个形成于其中的试管孔槽，试管孔槽依靠中部连接板相互连接，每个试管孔槽的腰部都有温度传感器，相邻的温度传感器彼此不连接；导热块下部开有多个通槽，通槽将相邻的试管孔槽隔开，通槽内设有线路板，温度传感器与线路板连接，试管孔槽底部与底板连接，在底板下表面设有加热片。通过在加导热块下部开设通槽并将温度传感器设置在通槽内，可以更加精确测量试管孔槽内的温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型结构PCR扩增仪加热模块、测温及校准方法。
背景技术
PCR基因扩增仪是一种温度设备，用于提供在各个阶段的模拟基因扩增温度，并增加了低温储存和荧光检测等功能，适用于人类基因组工程学、法医学、肿瘤学、组织和群体生物学、古生物学、动物学、植物学等研究领域及病毒、肿瘤、遗传病等临床诊断的聚合酶链反应荧光测定检测。
目前市场上的PCR基因扩增仪主要存在以下缺点：
1：用户无法检测到96个试剂孔的温度，只知道整个模块的温度。
2：由于测温探头有限，导致用户所看到的温度均匀性都有一定程度上的
偏差。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，设计了一种新型结构PCR扩增仪加热模块，结构简单、经济实用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种新型结构PCR扩增仪加热模块，包括导热块、底板、加热片，导热块由导热材料制成，所述的导热块包括若干个形成于其中的试管孔槽，试管孔槽依靠中部连接板相互连接，每个试管孔槽的腰部都有温度传感器，相邻的温度传感器彼此不连接；导热块下部开有多个通槽，通槽将相邻的试管孔槽隔开，通槽内设有线路板，温度传感器与线路板连接，试管孔槽底部与底板连接，在底板下表面设有加热片。通过在在加导热块下部开设通槽并将温度传感器设置在通槽内，可以更加精确测量试管孔槽内的温度。
作为本发明所述的新型结构PCR扩增仪加热模块的一种优选方案，所述的通槽截面呈上短小下端大的梯形结构，或者方形结构，或者半圆形结构等其它异形结构，都属权利保护范围之内，温度传感器设置在通槽的侧腰部，与待测试样的距离较近，测量更加准确。
进一步地，所述的试管孔槽呈多列分布，相邻列的试管孔槽下部由通槽隔开，同一列的通槽内设置一块线路板，线路板上设置多个针孔位，每个针孔位对应设置一个传感器，针孔位的数量与试管孔槽的数量相同，针孔位的位置与试管孔槽对应。试管孔槽一对一测温，使得测量更加精准。
优选地，通槽内还设置有隔热结构，隔热结构形状与通槽结构对应，线路板沿通槽侧壁放置，然后将隔热结构填充到通槽内，可以将线路板进行固定，保证温度传感器紧贴通槽腰部，使试管孔槽的温度控制及测量均更加准确。
优选地，还包括隔热密封圈，所述的隔热密封圈套设在线路板末端并与通槽垂直相贴。隔热密封圈具有允许密封结构、线路板通过的穿孔，隔热密封圈将线路板与底板进行密封，线路板从隔热密封圈穿出，增加隔热保温效果。
进一步地，所述的导热块由铝材料制成。
作为本发明所述的新型结构PCR扩增仪加热模块的一种优选方案，所述的温度传感器为数字式温度传感器，由一根数据总线同时挂载多个温度传感器。用较小的硬件开销实现多点测温的功能。一方面单根总线挂载温度传感器的数目越多，占用的单片机的io资源就越少，另一方面单根总线挂载过多的温度传感器会导致总线负荷过重、CPU寻址及读写的时间周期过长，影响效率。优选地，一根数据总线挂载8个温度传感器。
用一个io口读取挂在该总线上的8个温度传感器，所有的温度传感器相互并联后其数据线连接到微处理器的某个I/O端口线上，先启动所有的温度传感器进行温度转换并显示到液晶屏上，再发送读ROM命令把该总线所有温度传感器读出并存储，此时一块线路板上的8个温度传感器和液晶屏显示的对应竖排的8个温度值位置不对应，而是随机错乱的，接着对该线路板的第一个温度传感器进行烙铁加热，通过设定的程序，检测到某序列号温度传感器的温度值在急剧变化，将液晶屏上对应竖排的第一个显示区域赋予改序列号的温度传感器，从而完成温度传感器的位置校准。
有益效果：
本申请所述的新型结构PCR扩增仪加热模块，对导热块进行改进，试管孔槽一对一测温、多区域加热模块，将上部铣空不连接，下部形成多个通槽，并在通槽中增加温度传感器，一方面提高了传热性能，同时提高了温度测量性能。采用多个加热片，实现区域单独控制。
通过实时采集到的温度进行量化均值计算更准确的进行温度控制，极大得减少了探头少、覆盖范围小造成的测温和控温带来的误差；方便用户实时查看反应过程中各个点温度变化情况。
附图说明
图1是一种较佳的加热模块截面示意图。
图2是图1所示加热模块的正面示意图。
图3是图2中的AA截面示意图。
图4是一种较佳的加热模块背面示意图。
其中：01、导热块 1.1、试管孔槽 1.2、通槽 02、线路板 2.1、温度传感器 03、填充结构 04、底板 05、加热片 06、隔热密封圈
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1-4所示，为一种新型结构PCR扩增仪加热模块，加热模块包括导热块01、底板04、加热片05、线路板02和填充结构03，导热块01具有12*8共计96个试管孔槽1.1。
试管孔槽1.1依靠中部连接板相互连接，每个试管孔槽的上部铣空，这样既能保持更好的保存该试管孔槽的温度，同时可以减少相邻试管孔槽的温度对本试管孔槽的温度影响，温度控制更加精确。
每块线路板02由8个温度传感器2.1和一个3P的接插件组成，温度传感器2.1采用一种芯片式的封装焊接在线路板上，且排布的间距和96孔导热块上的试管孔槽的间距完全一致，将线路板塞至导热块底部通槽1.2两排的间隙处，温度传感器2.1的一面贴紧通槽侧边，设计一个填充结构03，正好填满试管孔槽底部两排的间隙的剩余空间。
导热块1由导热材料制成，优选的由金属导热材料制成，比如铝，取得所需的使用性能，即不断升温降温过程中，或升温降温循环中，传递温度快即所调整的温度与所需的温度是同时的。
试管孔槽1.1底部与底板04连接，在底板04下表面设有加热片05。
通槽1.2截面呈上短小下端大的梯形结构，也可以是方形结构、半圆形结构或其它异形结构,温度传感器2.1设置在通孔槽结构的侧腰部。
试管孔槽1.1底部齐平，并通过底板04连接，底板04将导热块分成若干个加热区域，每个底板04下设有加热片05，不同的加热片05独立控制。
线路板02的至少一个末端套设有隔热密封圈06，隔热密封圈06具有形成于其中的穿孔，可以允许线路板02通过，同时在连接处可以加设密封结构，隔热密封圈将线路板与底板进行密封，线路板从隔热密封圈穿出，增加隔热保温效果。
温度传感器2.1选用的是一款数字式温度传感器，抗干扰能力强，可以用一根数据总线同时挂载多个温度传感器，用较小的硬件开销实现多点测温的功能。一方面单根总线挂载温度传感器的数目越多，占用的单片机的io资源就越少，另一方面单根总线挂载过多的温度传感器会导致总线负荷过重、CPU寻址及读写的时间周期过长，影响效率。综上本产品经过多次测试发现用一根数据总线挂载8个温度传感器的效果最佳。
当数据总线上挂有多个温度传感器时，系统对数据总线上器件的数目和每个器件的识别是通过温度传感器的搜索ROM命令与算法来实现的。
本实施例用一个io口读取挂在该数据总线上的8个温度传感器，所有的温度传感器相互并联后其数据总线连接到微处理器的某个I/O端口线上，其显著的特点是只占用微处理器的一个端口。问题的关键是如何将读到的温度和温度传感器一一对应，由于每个温度传感器内部均有一个唯一的64位序列号，可以在系统安装及工作之前先将主机与温度传感器逐个挂接，分别读出其序列号并存储在主机的FLASH中，微处理器根据序列号就可以对同一条总线上的多支温度传感器进行识别与控制，分别读取它们的温度。但是这种方式有个弊端：每个温度传感器都要一个个单独接入系统读取到其序列号并记录，这对产品在批量生产中会造成很大的不便。
因此，我们采用一种全新的校准方式，先启动所有的温度传感器进行温度转换并显示到液晶屏上，再发送读ROM命令把该总线所有温度传感器读出并存储，此时一块线路板上的8个温度传感器和液晶屏显示的对应竖排的8个温度值位置不对应，而是随机错乱的，接着对该线路板的第一个温度传感器进行烙铁加热，通过设定的程序，检测到某序列号温度传感器的温度值在急剧变化，将液晶屏上对应竖排的第一个显示区域赋予改序列号的温度传感器。按照该方法将该线路板剩余的温度传感器一一对应到液晶屏的显示区域，完成温度传感器校准。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种新型结构PCR扩增仪加热模块，其特征在于：包括导热块、底板、加热片，导热块由导热材料制成，所述的导热块包括若干个形成于其中的试管孔槽，试管孔槽依靠中部连接板相互连接，每个试管孔槽的腰部都有温度传感器，相邻的温度传感器彼此不连接；导热块下部开有多个通槽，通槽将相邻的试管孔槽隔开，通槽内设有线路板，温度传感器与线路板连接，试管孔槽底部与底板连接，在底板下表面设有加热片。
2.根据权利要求1所述的新型结构PCR扩增仪加热模块，其特征在于：所述的通槽截面呈上短小下端大的梯形结构，温度传感器设置在梯形结构的侧腰部。
3.根据权利要求2所述的新型结构PCR扩增仪加热模块，其特征在于：所述的试管孔槽呈多列分布，相邻列的试管孔槽下部由通槽隔开，同一列的通槽内设置一块线路板，线路板上设置多个针孔位，每个针孔位对应设置一个传感器，针孔位的数量与试管孔槽的数量相同，针孔位的位置与试管孔槽对应。
4.根据权利要求3所述的新型结构PCR扩增仪加热模块，其特征在于：所述的底板有多块，多个底板彼此分开并设置在试管孔槽底部，每块底板上均对应设置有加热片。
5.根据权利要求3所述的新型结构PCR扩增仪加热模块，其特征在于：所述的通槽内还设置有填充结构。
6.根据权利要求3所述的新型结构PCR扩增仪加热模块，其特征在于：所述的导热块由铝材料制成。
7.根据权利要求5所述的新型结构PCR扩增仪加热模块，其特征在于：还包括隔热密封圈，所述的隔热密封圈套设在线路板末端并与通槽垂直相贴。
8.根据权利要求3所述的新型结构PCR扩增仪加热模块，其特征在于：所述的温度传感器为数字式温度传感器，由一根数据总线同时挂载多个温度传感器。
9.一种PCR扩增仪加热模块测温及校准方法，其特征在于：用一个io口读取挂在该总线上的8个温度传感器，所有的温度传感器相互并联后其数据线连接到微处理器的某个I/O端口线上。
10.根据权利要求9所述的PCR扩增仪加热模块测温及校准方法，其特征在于：先启动所有的温度传感器进行温度转换并显示到液晶屏上，再发送读ROM命令把该总线所有温度传感器读出并存储，此时一块线路板上的8个温度传感器和液晶屏显示的对应竖排的8个温度值位置不对应，而是随机错乱的，接着对该线路板的第一个温度传感器进行烙铁加热，通过设定的程序，检测到某序列号温度传感器的温度值在急剧变化，将液晶屏上对应竖排的第一个显示区域赋予改序列号的温度传感器，从而完成温度传感器的位置校准。
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