CN203333663U - 一种快速风场pcr仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快速风场PCR仪，包括外壳以及置于外壳中的风场组件、PCR管旋转机构和控制器；在风场组件中，风场外壳底板上设有套装有瓷管的螺杆，电阻丝缠绕在瓷管上；上风门和下风门分别位于风场外壳一侧顶端和另一侧底端，风机位于下风门上方，温度传感器位于隔板上；风场外壳上设有分别与上风门和下风门相连的风门电机和位置传感器；在PCR管旋转机构中，旋转电机与旋转安装板顶端相连，而旋转安装板底端安装面与支架相连，在支架两支脚之间设有PCR管安装架；PCR管旋转机构与风场组件相连。本实用新型提供了一种快速风场PCR仪，其结构简单，升降温速度快，能缩短扩增时间，效率高，能减少实验结果中的杂带，实验结果准确度高。

Description

一种快速风场PCR仪

技术领域

本实用新型涉及一种PCR仪，尤其涉及一种快速风场PCR仪。

背景技术

1985年，美国PE-Cetus公司人类遗传研究室的Mullis等人发明了具有划时代意义的聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction,PCR），使得人们可以在体外有目的地无限扩增特定的核酸片段。其原理类似于DNA的体内复制，只是在PCR管中给DNA的体外合成提供一种合适条件。经过多年的发展，这一技术已经非常成熟，现在已经是分子生物学研究和临床诊断领域中最重要和最常用的技术。PCR仪的出现则使得该技术实现了自动化，并使得PCR技术的应用更加广泛，例如在诊断遗传性疾患、检测临床标本中病原体的核酸、对法医标本作遗传学鉴定，以及分析激活癌基因中的突变情况等方面获得了广泛的应用。与此同时，针对不同的应用领域，PCR仪也发展为很多种类型，但是，PCR技术还面临着许多挑战。由于现有的PCR仪实现变温大多都是由半导体制冷片和导热模块完成的，其最大升降温速率为2-3度/秒，即使是现有技术中已有的一种圆桶状风场PCR仪，其腔内的最大升降温速率也只能达到5度/秒，故现有PCR仪的升降温速率低，完成扩增所需时间长，效率低，且还可能使得实验中杂带增多，影响实验结果的准确性。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中PCR仪升降温速率低、完成扩增所需时间长、效率低、且还可能因为实验中杂带增多从而影响实验结果的准确性等上述缺陷，提供一种结构简单、升降温速度快、能缩短扩增时间、扩增效率高、能减少实验结果中的杂带以及实验结果准确度更高的快速风场PCR仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速风场PCR仪，包括外壳以及置于外壳中的风场组件、PCR管旋转机构和控制器；

风场组件包括风场外壳、电阻丝、上风门、下风门、风机和温度传感器，其中，风场外壳底板上设有螺杆，螺杆上套装有瓷管，且电阻丝缠绕在瓷管上；上风门和下风门分别位于风场外壳一侧顶端和另一侧底端；风机位于下风门上方，并置于风场外壳内；温度传感器位于隔板上；

风场外壳外侧还设有第一风门电机、第一位置传感器、第二风门电机和第二位置传感器，其中，第一风门电机和第二风门电机分别与上风门和下风门相连；且第一风门电机和第二风门电机上分别设有第一定位片和第二定位片；

PCR管旋转机构包括旋转电机和旋转安装板，旋转安装板顶端与旋转电机相连，其底端安装面连接有支架；支架两端支脚之间设有PCR管安装架，且PCR管安装架上设有多个PCR管安装通孔；

控制器位于风场外壳外侧，且控制器上设有控制板、电机驱动器、温度变送器、固态继电器和电源电路；温度变送器与温度传感器相连；控制板分别与电机驱动器、温度变送器和固态继电器连接，并控制电机驱动器、温度变送器和固态继电器；

风场外壳上还设有准停位置传感器；外壳内壁上还设有工控机；

PCR管旋转机构通过风场外壳与风场组件相连，且位于隔板上方。

本实用新型所述快速风场PCR仪通过电阻丝加热风道中的空气，在升温和恒温过程中，上风门和下风门是关闭的，风场在风道中循环，经过加热的风由风机的出风口给PCR管安装通孔中的PCR管加热后，再通过电阻丝继续加热后再次回到风机的进风口，反复循环直至达到设定的温度；在降温过程中，打开上风门和下风门，一部分环境温度的空气进入风机的进风口和风道带走热风，然后通过上风门直接排出风道。从上述工作过程的分析可以知道，故本发明所述风场外壳内形成了一个贯流风机的平行风场，风速能达到10米/秒，热交换快，能实现快速升降温，且变温速率能达到8-10度/秒，能缩短扩增时间，扩增效率高，且还能减少实验结果中的杂带，在一定程度上提高了实验结果准确度。

在本实用新型所述技术方案中，风场外壳一侧顶端和另一侧底端分别设有上风门和下风门，风机位于下风门上方，且温度传感器位于风场外壳的隔板上，风场外壳内形成风道，这样就能保证在降温过程中外界的室温空气能顺利进入到风道中，从而达到快速降温的目的。

在本实用新型所述技术方案中，在风机的进风口和风道出风口位置分别设置有下风门和上风门，且第一风门电机和与上风门相连，第二风门电机与下风门相连，第一位置传感器和第二位置传感器检测上风门与下风门的原位信息，分别由第一风门电机和第二风门电机带动上风门和下风门的旋转，从而实现上风门和下风门的打开或关闭，风门打开的角度为0-90度，具体角度可依实际需要设定。故本实用新型所述技术方案是采用旋转电机轴直接安装风门带动风门的旋转，简化了所述快速风场PCR仪的结构，提高了可靠性。

在本实用新型所述技术方案中，风场外壳底板上设有安装螺杆的通孔，在螺杆上套装有瓷管，且瓷管上还设有电阻丝，依靠电阻丝加热对空气升温，从而对PCR管进行加热。另外，电阻丝设在瓷管上，借助瓷管耐高温和绝缘的特性对电阻丝进行固定。

在本实用新型所述技术方案中，所述温度传感器位于风场外壳的隔板上，且位于PCR管和电阻丝中间位置，这样便于温度传感器快速、灵敏地检测风场外壳内的风场温度变化。

在本实用新型所述技术方案中，第一风门电机和第二风门电机上还分别设有第一定位片和第二定位片，可以确认开机以后上风门和下风门处于关闭状态。

在本实用新型所述技术方案中，在PCR管旋转机构中，旋转安装板顶端与旋转电机相连，其底端安装面与支架相连，这样就能通过旋转电机带动旋转安装板旋转，将动力传递给支架，从而能保证PCR管在风场内旋转；由于PCR管在风场中旋转，这样可以保证每个PCR管在风场内受热更均匀。

在本实用新型所述技术方案中，在所述控制器中，控制板分别与电机驱动器、温度变送器和固态继电器连接，并控制电机驱动器、温度变送器和固态继电器；而温度变送器与温度传感器相连，且共同组成温控模块，主要负责对温度数据的采集和标定；电机驱动器的作用是实现电机的驱动，而固态继电器是在控制板的控制下完成对电阻丝PWM控制实现对风场控温，实现了对控制器部分的短路保护、过载保护或过热保护的功能。

在本实用新型所述技术方案中，风场外壳上还设有准停位置传感器，保证PCR管在旋转后停在便于装卸的位置。

在本实用新型所述技术方案中，外壳内侧还设有工控机，用于参数设置和温度曲线的显示，保存实验数据，并将设置的参数传输给控制板。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，风场外壳内还设有弧形导流板，弧形导流板与风场外壳侧板相连。弧形导流板有助于减小风阻，从而能在一定程度上加快升温和降温的速度，缩短扩增时间，提高了扩增效率。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，瓷管呈锥形。这样电阻丝就可以绕在两个锥形磁管叠加后的凹槽中，起到了固定电阻丝的作用。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，电阻丝的总功率大于或等于1.6kw。电阻丝的总功率大于或等于1.6kw，这样有利于加快所述PCR仪的升温速度，另外，在实际运用中，可以根据实际需要设定电阻丝具体的总功率。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，第一定位片和第二定位片上均设有磁铁。这样第一位置传感器和第二位置传感器就能对磁铁产生的磁场进行感应，从而能采集到风门的位置变化信息。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，旋转电机通过轴承与旋转安装板相连。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，旋转安装板通过螺钉与支架相连。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，多个PCR管安装通孔均匀分布在PCR管安装架上。这样有利于PCR管在风场中受热均匀。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，支架上设有多个均匀分布的螺钉，且每个螺钉都分别位于一个PCR管安装通孔上方。因为每个PCR管安装通孔上方均设有一个螺钉，这样就可以借助PCR管上方的螺钉抵住PCR管盖，从而就可以避免受热过程中PCR管盖因为管内温度升高气体膨胀而被冲脱的后果，保证了实验操作过程中的可靠性。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，支架呈π形，PCR管安装架一端与支架一端支脚转动连接，另一端与支架另一端支脚上的凹槽卡合。这样简化了所述快速风场PCR仪的结构，且使得PCR管的装卸更方便快捷。

另外，在本实用新型所述技术方案中，可以通过采用本技术领域中常规的温度传感器、位置传感器、同步电机、旋转电机、控制板、电机驱动器、温度变送器、固态继电器、电源电路、准停位置传感器和工控机来实现本技术方案；除此之外，其他未作特别说明的，也可采用本领域中的常规手段来达到实现本技术方案的目的。

因此，本实用新型的有益效果是提供了一种快速风场PCR仪，其结构简单，升降温速度快，能缩短扩增时间，扩增效率高，且能减少实验结果中的杂带，从而能保证更高的实验结果准确度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型快速风场PCR仪的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是风场组件的结构示意图；

图4是控制器的结构示意图；

现将附图中的标号说明如下：1为风机，2为温度传感器，3为上风门，4为弧形导流板，5为螺杆，6为瓷管，7为电阻丝，8为下风门，9为第一风门电机，10为第一位置传感器，11为第二风门电机，12为旋转安装板，13为支架，14为旋转电机，15为轴承，16为PCR管，17为准停位置传感器，18为PCR管安装架，19为第二位置传感器，20为第一定位片，21为第二定位片，22为控制板，23为电机驱动器，24为温度变送器，25为固态继电器，26为电源电路，27为工控机，28为隔板，29为螺孔，30为外壳，31为风场外壳。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型优选实施例如下：

如图1所示，包括外壳30以及置于外壳30中的风场组件，PCR管旋转机构和控制器；外壳30内侧设有工控机27，PCR管旋转机构通过风场外壳31与风场组件相连，且位于风场组件的隔板28上方；PCR管旋转机构包括旋转电机14和旋转安装板12，旋转安装板12一端通过轴承15与旋转电机14相连，另一端通过螺钉与π形支架13相连；π形支架13两端支脚之间还设有PCR管安装架18，且PCR管安装架18一端与π形支架13一端支脚转动连接，另一端卡合在π形支架13另一端支脚上的凹槽中；另外，在PCR管安装架18上加工有多个均匀分布的PCR管安装通孔，与此相应，π形支架13上也设有多个均匀分布的螺孔29，且每个螺孔29都分布位于一个PCR管安装通孔的正上方，在每个螺孔29中安装螺钉和螺帽，螺帽用于螺钉的锁紧；

如图3所示，风场组件包括风场外壳31、电阻丝7、上风门3、下风门8和风机1，其中，风场外壳31底板上通孔中安装有螺杆5，在螺杆5上套装有锥形瓷管6，且电阻丝7缠绕在锥形瓷管6上；上风门3和下风门8分别设在风场外壳31一侧顶端和另一侧底端；风机1位于下风门8上方，且在风场外壳31的隔板28上还设有温度传感器2；另外，风场外壳31内还设有弧形导流板4，该弧形导流板4与风场外壳31侧板相连；

如图4所示，控制器包括控制板22、电机驱动器23、温度变送器24、固态继电器25和电源电路26，控制板22分别与电机驱动器23、温度变送器24和固态继电器25连接，并控制电机驱动器23、温度变送器24和固态继电器25；

如图2所示，风场外壳31外侧还设有第一风门电机9、第一位置传感器10、第二风门电机11和第二位置传感器19，其中，第一风门电机9与上风门3连接，第二风门电机11与下风门8相连；除此之外，第一风门电机9和第二风门电机11上还分别设有第一定位片20和第二定位片21，第一定位片20和第二定位片21上均设有磁铁；

在本实施例中，电阻丝7的总功率为1.6kw，且在风场外壳31的隔板28上还安装有准停位置传感器17。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速风场PCR仪，其特征在于，包括外壳（30）以及置于外壳（30）中的风场组件、PCR管旋转机构和控制器；

所述风场组件包括风场外壳（31）、电阻丝（7）、上风门（3）、下风门（8）、风机（1）和温度传感器（2），其中，所述风场外壳（31）底板上设有螺杆（5），螺杆（5）上套装有瓷管（6），且电阻丝（7）缠绕在瓷管（6）上；所述上风门（3）和下风门（8）分别位于风场外壳（31）一侧顶端和另一侧底端；所述风机（1）位于下风门（8）上方，并置于风场外壳（31）内；所述温度传感器（2）位于隔板（28）上；

所述风场外壳（31）外侧还设有第一风门电机（9）、第一位置传感器（10）、第二风门电机（11）和第二位置传感器（19），其中，所述第一风门电机（9）和第二风门电机（11）分别与上风门（3）和下风门（8）相连；且第一风门电机（9）和第二风门电机（11）上分别设有第一定位片（20）和第二定位片（21）；

所述PCR管旋转机构包括旋转电机（14）和旋转安装板（12），所述旋转安装板（12）顶端与旋转电机（14）相连，其底端安装面连接有支架（13）；所述支架（13）两端支脚之间设有PCR管安装架（18），且PCR管安装架（18）上设有多个PCR管安装通孔；

所述控制器位于风场外壳（31）外侧，且控制器上设有控制板（22）、电机驱动器（23）、温度变送器（24）、固态继电器（25）和电源电路（26）；所述温度变送器（24）与温度传感器（2）相连；所述控制板（22）分别与电机驱动器（23）、温度变送器（24）和固态继电器（25）连接，并控制电机驱动器（23）、温度变送器（24）和固态继电器（25）；

所述风场外壳（31）上还设有准停位置传感器（17）；所述外壳（30）内壁上还设有工控机（27）；

所述PCR管旋转机构通过风场外壳（31）与风场组件相连，且位于隔板（28）上方。

2.根据权利要求1所述的快速风场PCR仪，其特征在于，所述风场外壳（31）内还设有弧形导流板（4），所述弧形导流板（4）与风场外壳（31）侧板相连。

3.根据权利要求1所述的快速风场PCR仪，其特征在于，所述瓷管（6）呈锥形。

4.根据权利要求1所述的快速风场PCR仪，其特征在于，所述电阻丝（7）的总功率大于或等于1.6kw。

5.根据权利要求1所述的快速风场PCR仪，其特征在于，所述第一定位片（20）和第二定位片（21）上均设有磁铁。

6.根据权利要求1所述的快速风场PCR仪，其特征在于，所述旋转电机（14）通过轴承（15）与旋转安装板（12）相连。

7.根据权利要求1所述的快速风场PCR仪，其特征在于，所述旋转安装板（12）通过螺钉与支架（13）相连。

8.根据权利要求1所述的快速风场PCR仪，其特征在于，所述多个PCR管安装通孔均匀分布在PCR管安装架（18）上。

9.根据权利要求1或8所述的快速风场PCR仪，其特征在于，所述支架（13）上设有多个均匀分布的螺孔（29），且每个螺孔（29）都分别位于一个PCR管安装通孔正上方。

10.根据权利要求1所述的快速风场PCR仪，其特征在于，所述支架（13）呈π形，所述PCR管安装架（18）一端与支架（13）一端支脚转动连接，另一端与支架（13）另一端支脚上的凹槽卡合。

Images