CN108192997A - 一种pcr仪孔板分区的温度控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PCR仪孔板分区的温度控制方法及装置,其中,方法包括:获取孔板各分区的设定温度和当前温度,其中,设定温度为对应的孔板分区所要控制达到的温度;根据设定温度和当前温度得到孔板各分区的第一加热功率;根据孔板各分区的第一加热功率控制孔板各分区的加热模块进行加热。通过根据设定温度和当前温度得到孔板各分区的第一加热功率,利用各分区对应的第一加热功率来控制孔板各分区的加热模块对相应的区域进行加热,这样,能够使得不同的分区同时达到设定温度,从而保证了温度控制的同步性。
Description
技术领域
本发明涉及PCR仪领域,具体涉及一种PCR仪孔板分区的温度控制方法及装置。
背景技术
聚合酶链式反应(Polymerase Chain React ion,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。目前已经有对多孔反应板进行分区温度控制的技术,从而可以在依次实验中采用多种温度同时运行,例如,将96孔板划分为6块不同的区域,分别进行温度控制。然而,现有的PCR仪中,各分区温度控制往往不同步,例如,某个区域的温度已经达到设定温度,但是其他区域的温度仍未达到对应的设定温度。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于PCR仪孔板各分区温度控制不同步,从而提供一种PCR仪孔板分区的温度控制方法及装置。
本发明实施例的一方面,提供了一种PCR仪孔板分区的温度控制方法,包括:获取所述孔板各分区的设定温度和当前温度,其中,所述设定温度为对应的孔板分区所要控制达到的温度;根据所述设定温度和所述当前温度得到所述孔板各分区的第一加热功率;根据所述孔板各分区的第一加热功率控制所述孔板各分区的加热模块进行加热。
可选地,根据所述设定温度和所述当前温度得到所述孔板各分区的第一加热功率包括:获取预先设置的加热时长;根据所述设定温度和所述当前温度以及所述孔板各分区的比热容量计算得到所述孔板各分区的第一加热量;所述孔板各分区的第一加热量除以所述加热时长得到所述孔板各分区的第一加热功率。
可选地,根据所述孔板各分区的第一加热功率控制所述孔板各分区的加热模块进行加热经过预设时长之后,还包括:获取所述孔板各分区的加热后温度,其中,所述预设时长小于所述加热时长;根据所述设定温度和所述加热后温度得到所述孔板各分区的第二加热功率;根据所述孔板各分区的第二加热功率继续控制所述孔板各分区的加热模块进行加热。
可选地,根据所述设定温度和所述加热后温度得到所述孔板各分区的第二加热功率包括:将所述加热时长减去所述预设时长,得到剩余时长;根据所述设定温度和所述加热后温度以及所述孔板各分区的比热容量计算得到所述孔板各分区的第二加热量;所述孔板各分区的第二加热量除以所述剩余时长得到所述孔板各分区的第二加热功率。
可选地,获取所述孔板各分区的加热后温度包括:获取所述孔板各分区的检测温度;确定所述孔板各分区的补偿温度,所述补偿温度表示所述孔板各分区的检测温度与所述孔板各分区的实际温度的温度差;将所述孔板各分区的检测温度加上所述孔板各分区的补偿温度得到所述加热后温度。
本发明实施例的另一方面,提供了一种PCR仪孔板分区的温度控制装置,包括:第一获取单元,用于获取所述孔板各分区的设定温度和当前温度,其中,所述设定温度为对应的孔板分区所要控制达到的温度;第一确定单元,用于根据所述设定温度和所述当前温度得到所述孔板各分区的第一加热功率;第一控制单元,用于根据所述孔板各分区的第一加热功率控制所述孔板各分区的加热模块进行加热。
可选地,所述第一确定单元包括:第一获取模块,用于获取预先设置的加热时长;第一计算模块,用于根据所述设定温度和所述当前温度以及所述孔板各分区的比热容量计算得到所述孔板各分区的第一加热量;第二计算模块,用于所述孔板各分区的第一加热量除以所述加热时长得到所述孔板各分区的第一加热功率。
可选地,还包括:第二获取单元,用于在根据所述孔板各分区的第一加热功率控制所述孔板各分区的加热模块进行加热经过预设时长后,获取所述孔板各分区的加热后温度,其中,所述预设时长小于所述加热时长;第二确定单元,用于根据所述设定温度和所述加热后温度得到所述孔板各分区的第二加热功率;第二控制单元,用于根据所述孔板各分区的第二加热功率继续控制所述孔板各分区的加热模块进行加热。
可选地,所述第二确定单元包括:第三计算模块,用于将所述加热时长减去所述预设时长,得到剩余时长;第四计算模块,用于根据所述设定温度和所述加热后温度以及所述孔板各分区的比热容量计算得到所述孔板各分区的第二加热量;第五计算模块,用于将所述孔板各分区的第二加热量除以所述剩余时长得到所述孔板各分区的第二加热功率。
可选地,所述第二获取单元包括:第二获取模块,用于获取所述孔板各分区的检测温度;确定模块,用于确定所述孔板各分区的补偿温度,所述补偿温度表示所述孔板各分区的检测温度与所述孔板各分区的实际温度的温度差;第六计算模块,用于将所述孔板各分区的检测温度加上所述孔板各分区的补偿温度得到所述加热后温度。
根据本发明实施例,通过根据设定温度和当前温度得到孔板各分区的第一加热功率,利用各分区对应的第一加热功率来控制孔板各分区的加热模块对相应的区域进行加热,这样,能够使得不同的分区同时达到设定温度,从而保证了温度控制的同步性。
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PCR仪孔板分区的温度控制方法的一个具体示例的流程图;
图2为本发明实施例1中PCR仪孔板分区的温度控制装置的一个具体示例的原理框图。
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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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。
本实施例提供一种PCR仪孔板分区的温度控制方法,该方法可以用于PCR仪中,由PCR仪的控制器来执行,如图1所示,该方法包括:
步骤S101,获取孔板各分区的设定温度和当前温度。其中,设定温度为对应的孔板分区所要控制达到的温度。
本实施例中,每个分区对应一个设定温度和一个当前温度,其中,当前温度可以是通过温度传感器检测到的温度。
步骤S102,根据设定温度和当前温度得到孔板各分区的第一加热功率。
加热功率可以表示加热的速率,当加热功率越大,提供的热量越高,加热的速度更快,反之,加热的速度相对较慢。由于不同的孔板分区大小基本相同,当需要在规定时间内控制不同孔板分区达到对应的设定温度时,如果设定温度越高,则相应的加热的速度要更快,也即是加热功率更大。
步骤S103,根据孔板各分区的第一加热功率控制孔板各分区的加热模块进行加热。
本实施例中,通过确定出的各分区对应的第一加热功率来控制孔板各分区的加热模块对相应的区域进行加热,这样,能够使得不同的分区同时达到设定温度,从而保证了温度控制的同步性。
需要说明的是,本发明实施例的PCR仪采用功率可调的加热模块,其中,加热模块的加热效率固定,那么第一加热模块等于加热模块的输出功率乘以其加热效率。
作为一种可选实施方式,上述实施例中的步骤S102,根据设定温度和当前温度得到孔板各分区的第一加热功率包括:获取预先设置的加热时长;根据设定温度和当前温度以及孔板各分区的比热容量计算得到孔板各分区的第一加热量;孔板各分区的第一加热量除以加热时长得到孔板各分区的第一加热功率。
具体地,本实施例中的第一加热功率采用以下公式计算得到:
P1=Q1/t
其中,P1表示第一加热功率,Q1表示第一加热量,Q1=CM(T1-T2),其中,C为孔板分区的比热容量,可以是指平均比热容,M表示孔板分区的体积,T1为设定温度,T2为当前温度,t表示加热时长,例如1分钟。
根据本发明实施例,通过计算得到各分区对应的加热功率,可以提高温度控制的精度以及温度控制的同步性。
作为另一种可选实施方式,为了进一步提高温度控制的同步性,本发明实施例的温度控制方法在根据孔板各分区的第一加热功率控制孔板各分区的加热模块进行加热经过预设时长之后,还包括:获取孔板各分区的加热后温度,其中,预设时长小于加热时长;根据设定温度和加热后温度得到孔板各分区的第二加热功率;根据孔板各分区的第二加热功率继续控制孔板各分区的加热模块进行加热。
也即是在根据第一加热功率控制孔板各分区的加热模块进行加热之后,以及各分区的温度达到设定温度之前,本实施例还需要对温度控制进行调节。具体地,在控制加热经过预设时长之后,获取各分区的加热后温度,也即是,经过预设时长的加热后的温度,以此温度作为当前温度,结合设定温度重新确定孔板各分区的加热功率,即第二加热功率。由于各分区温度控制的过程中,容易受到各类因素的影响,导致温度控制与初始控制策略的预期不符,因此需要进行相应的修正,本实施例中,则是在加热到一定程度时,再次确定加热功率,然后以新确定的加热功率来对加热模块进行控制,从而提高温度控制的同步性。
本实施例中所述的预设时长可以是加热时长的一半,也可以是其2/3,当然,本发明实施例还可以在根据第二加热功率控制加热模块加热一段时间之后,以及各分区达到设定温度之前,再次确定加热功率进行加热控制,如此反复,直到加热后的温度接近设定温度(相差预设温度差时),直接以上一次确定的加热功率加热到设定温度。这样,孔板分区温度控制的同步性更高。
进一步地,作为上述实施例的一种可选实施方式,根据设定温度和加热后温度得到孔板各分区的第二加热功率包括:将加热时长减去预设时长,得到剩余时长;根据设定温度和加热后温度以及孔板各分区的比热容量计算得到孔板各分区的第二加热量;孔板各分区的第二加热量除以剩余时长得到孔板各分区的第二加热功率。
本实施例中,关于第二加热功率的确定过程与上述实施例中第一加热功率的确定过程相类似,区别在于加热时间的不同,第一加热功率中的加热时间为加热时长,第二加热功率的加热时间为加热时长减去预设时长得到的剩余时长。具体计算过程这里将不再赘述,可以参见上述实施例。
作为又一可选实施方式,本发明上述实施例中,获取孔板各分区的加热后温度包括:获取孔板各分区的检测温度;确定孔板各分区的补偿温度,补偿温度表示孔板各分区的检测温度与孔板各分区的实际温度的温度差;将孔板各分区的检测温度加上孔板各分区的补偿温度得到加热后温度。
由于温度传感器检测到的检测温度与实际温度会存在一定为误差,本实施例中,为了提供温度控制的精度,通过预先设置不同检测温度对应的补偿温度,在控制器获取到检测温度之后,加上补偿温度即为对应分区的实际温度。
本发明实施例还提供了一种PCR仪孔板分区的温度控制装置,该装置可以用于执行本发明实施例的PCR仪孔板分区的温度控制方法,由PCR仪的控制器实现其功能,如图2所示,该装置包括:第一获取单元10、第一确定单元20和第一控制单元30。
第一获取单元10用于获取孔板各分区的设定温度和当前温度,其中,设定温度为对应的孔板分区所要控制达到的温度。
本实施例中,每个分区对应一个设定温度和一个当前温度,其中,当前温度可以是通过温度传感器检测到的温度。
第一确定单元20用于根据设定温度和当前温度得到孔板各分区的第一加热功率。
加热功率可以表示加热的速率,当加热功率越大,提供的热量越高,加热的速度更快,反之,加热的速度相对较慢。由于不同的孔板分区大小基本相同,当需要在规定时间内控制不同孔板分区达到对应的设定温度时,如果设定温度越高,则相应的加热的速度要更快,也即是加热功率更大。
第一控制单元30用于根据孔板各分区的第一加热功率控制孔板各分区的加热模块进行加热。
本实施例中,通过确定出的各分区对应的第一加热功率来控制孔板各分区的加热模块对相应的区域进行加热,这样,能够使得不同的分区同时达到设定温度,从而保证了温度控制的同步性。
需要说明的是,本发明实施例的PCR仪采用功率可调的加热模块,其中,加热模块的加热效率固定,那么第一加热模块等于加热模块的输出功率乘以其加热效率。
作为一种可选实施方式,上述实施例中的第一确定单元包括:第一获取模块,用于获取预先设置的加热时长;第一计算模块,用于根据设定温度和当前温度以及孔板各分区的比热容量计算得到孔板各分区的第一加热量;第二计算模块,用于孔板各分区的第一加热量除以加热时长得到孔板各分区的第一加热功率。
具体地,本实施例中的第一加热功率采用以下公式计算得到:
P1=Q1/t
其中,P1表示第一加热功率,Q1表示第一加热量,Q1=CM(T1-T2),其中,C为孔板分区的比热容量,可以是指平均比热容,M表示孔板分区的体积,T1为设定温度,T2为当前温度,t表示加热时长,例如1分钟。
根据本发明实施例,通过计算得到各分区对应的加热功率,可以提高温度控制的精度以及温度控制的同步性。
作为另一种可选实施方式,为了进一步提高温度控制的同步性,本发明实施例的温度控制装置还包括:第二获取单元,用于在根据孔板各分区的第一加热功率控制孔板各分区的加热模块进行加热经过预设时长后,获取孔板各分区的加热后温度,其中,预设时长小于加热时长;第二确定单元,用于根据设定温度和加热后温度得到孔板各分区的第二加热功率;第二控制单元,用于根据孔板各分区的第二加热功率继续控制孔板各分区的加热模块进行加热。
也即是在根据第一加热功率控制孔板各分区的加热模块进行加热之后,以及各分区的温度达到设定温度之前,本实施例还需要对温度控制进行调节。具体地,在控制加热经过预设时长之后,获取各分区的加热后温度,也即是,经过预设时长的加热后的温度,以此温度作为当前温度,结合设定温度重新确定孔板各分区的加热功率,即第二加热功率。由于各分区温度控制的过程中,容易受到各类因素的影响,导致温度控制与初始控制策略的预期不符,因此需要进行相应的修正,本实施例中,则是在加热到一定程度时,再次确定加热功率,然后以新确定的加热功率来对加热模块进行控制,从而提高温度控制的同步性。
本实施例中所述的预设时长可以是加热时长的一半,也可以是其2/3,当然,本发明实施例还可以在根据第二加热功率控制加热模块加热一段时间之后,以及各分区达到设定温度之前,再次确定加热功率进行加热控制,如此反复,直到加热后的温度接近设定温度(相差预设温度差时),直接以上一次确定的加热功率加热到设定温度。这样,孔板分区温度控制的同步性更高。
进一步地,作为上述实施例的一种可选实施方式,第二确定单元包括:第三计算模块,用于将加热时长减去预设时长,得到剩余时长;第四计算模块,用于根据设定温度和加热后温度以及孔板各分区的比热容量计算得到孔板各分区的第二加热量;第五计算模块,用于将孔板各分区的第二加热量除以剩余时长得到孔板各分区的第二加热功率。
本实施例中,关于第二加热功率的确定过程与上述实施例中第一加热功率的确定过程相类似,区别在于加热时间的不同,第一加热功率中的加热时间为加热时长,第二加热功率的加热时间为加热时长减去预设时长得到的剩余时长。具体计算过程这里将不再赘述,可以参见上述实施例。
作为又一可选实施方式,本发明上述实施例中,第二获取单元包括:第二获取模块,用于获取孔板各分区的检测温度;确定模块,用于确定孔板各分区的补偿温度,补偿温度表示孔板各分区的检测温度与孔板各分区的实际温度的温度差;第六计算模块,用于将孔板各分区的检测温度加上孔板各分区的补偿温度得到加热后温度。
由于温度传感器检测到的检测温度与实际温度会存在一定为误差,本实施例中,为了提供温度控制的精度,通过预先设置不同检测温度对应的补偿温度,在控制器获取到检测温度之后,加上补偿温度即为对应分区的实际温度。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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申请的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种PCR仪孔板分区的温度控制方法,其特征在于,包括:
获取所述孔板各分区的设定温度和当前温度,其中,所述设定温度为对应的孔板分区所要控制达到的温度;
根据所述设定温度和所述当前温度得到所述孔板各分区的第一加热功率;
根据所述孔板各分区的第一加热功率控制所述孔板各分区的加热模块进行加热。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述设定温度和所述当前温度得到所述孔板各分区的第一加热功率包括:
获取预先设置的加热时长;
根据所述设定温度和所述当前温度以及所述孔板各分区的比热容量计算得到所述孔板各分区的第一加热量;
所述孔板各分区的第一加热量除以所述加热时长得到所述孔板各分区的第一加热功率。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据所述孔板各分区的第一加热功率控制所述孔板各分区的加热模块进行加热经过预设时长之后,还包括:
获取所述孔板各分区的加热后温度,其中,所述预设时长小于所述加热时长;
根据所述设定温度和所述加热后温度得到所述孔板各分区的第二加热功率;
根据所述孔板各分区的第二加热功率继续控制所述孔板各分区的加热模块进行加热。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,根据所述设定温度和所述加热后温度得到所述孔板各分区的第二加热功率包括:
将所述加热时长减去所述预设时长,得到剩余时长;
根据所述设定温度和所述加热后温度以及所述孔板各分区的比热容量计算得到所述孔板各分区的第二加热量;
所述孔板各分区的第二加热量除以所述剩余时长得到所述孔板各分区的第二加热功率。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,获取所述孔板各分区的加热后温度包括:
获取所述孔板各分区的检测温度;
确定所述孔板各分区的补偿温度,所述补偿温度表示所述孔板各分区的检测温度与所述孔板各分区的实际温度的温度差;
将所述孔板各分区的检测温度加上所述孔板各分区的补偿温度得到所述加热后温度。
6.一种PCR仪孔板分区的温度控制装置,其特征在于,包括:
第一获取单元,用于获取所述孔板各分区的设定温度和当前温度,其中,所述设定温度为对应的孔板分区所要控制达到的温度;
第一确定单元,用于根据所述设定温度和所述当前温度得到所述孔板各分区的第一加热功率;
第一控制单元,用于根据所述孔板各分区的第一加热功率控制所述孔板各分区的加热模块进行加热。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第一确定单元包括:
第一获取模块,用于获取预先设置的加热时长;
第一计算模块,用于根据所述设定温度和所述当前温度以及所述孔板各分区的比热容量计算得到所述孔板各分区的第一加热量;
第二计算模块,用于所述孔板各分区的第一加热量除以所述加热时长得到所述孔板各分区的第一加热功率。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,还包括:
第二获取单元,用于在根据所述孔板各分区的第一加热功率控制所述孔板各分区的加热模块进行加热经过预设时长后,获取所述孔板各分区的加热后温度,其中,所述预设时长小于所述加热时长;
第二确定单元,用于根据所述设定温度和所述加热后温度得到所述孔板各分区的第二加热功率;
第二控制单元,用于根据所述孔板各分区的第二加热功率继续控制所述孔板各分区的加热模块进行加热。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第二确定单元包括:
第三计算模块,用于将所述加热时长减去所述预设时长,得到剩余时长;
第四计算模块,用于根据所述设定温度和所述加热后温度以及所述孔板各分区的比热容量计算得到所述孔板各分区的第二加热量;
第五计算模块,用于将所述孔板各分区的第二加热量除以所述剩余时长得到所述孔板各分区的第二加热功率。
10.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第二获取单元包括:
第二获取模块,用于获取所述孔板各分区的检测温度;
确定模块,用于确定所述孔板各分区的补偿温度,所述补偿温度表示所述孔板各分区的检测温度与所述孔板各分区的实际温度的温度差;
第六计算模块,用于将所述孔板各分区的检测温度加上所述孔板各分区的补偿温度得到所述加热后温度。
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