CN214101837U - 一种加热模块及pcr扩增仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于医疗设备技术领域,公开了一种加热模块及PCR扩增仪。该加热模块用于加热样品试剂盒,样品试剂盒具有能够进行PCR的反应部,加热模块包括金属块、PI加热膜和温度传感器,金属块设置有加热部和测量槽,加热部用于加热反应部,PI加热膜贴合于金属块的至少部分外周面,以加热金属块至预设温度,温度传感器设置于测量槽,以监测金属块的温度。将温度传感器设置于金属块的测量槽内,能够准确测量金属块的内部温度,提高了加热模块的温度测量精度,从而有利于提高加热模块的温度控制精度。将PI加热膜贴合于金属块的外周面对金属块进行加热,简化了加热模块的结构,降低了加热模块的占用空间和生产成本。

Description

一种加热模块及PCR扩增仪
技术领域
本实用新型涉及医疗设备技术领域,尤其涉及一种加热模块及PCR扩增仪。
背景技术
聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)是一种体外核酸扩增技术。PCR通常需要经历三个温度变化阶段,即变性阶段、退火阶段和延伸阶段。在变性阶段,需要将样品加热到94-96℃,以使DNA双链解开得到两个单链。在退火阶段,需要将样品的温度下降到50-65℃,从而使两个单链与试剂中预先加入的DNA引物结合。在延伸阶段,需要将样品加热至72℃,使得样品中离散的碱基与两个单链的剩余部分结合成两个独立的双链。
PCR扩增仪是实现PCR的医学仪器,PCR扩增仪通过控制加热模块的加热温度实现样品的PCR过程。目前,加热模块存在的问题是:使用贴片封装的温度传感器一般测量加热模块外表面的温度,温度测量误差较大,降低了加热模块的温度控制精度,不利于PCR的顺利进行。而且,加热模块的结构复杂,成本较高,体积较大,占用了较多PCR扩增仪的工作空间,使用不便。
因此,需要一种加热模块及PCR扩增仪来解决上述技术问题。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提供一种加热模块,以提高加热模块的温度控制精度,简化加热模块的结构,减少占用空间并降低成本。
为达此目的,本实用新型所采用的技术方案是:
一种加热模块,用于加热样品试剂盒,所述样品试剂盒具有能够进行PCR的反应部,所述加热模块包括:
金属块,所述金属块设置有加热部和测量槽,所述加热部用于加热所述反应部;
PI加热膜,所述PI加热膜贴合于所述金属块的至少部分外周面,以加热所述金属块至预设温度;
温度传感器,所述温度传感器设置于所述测量槽,以监测所述金属块的温度。
优选地,所述PI加热膜与所述金属块通过层压连接为一体。
优选地,所述温度传感器为LM35温度传感器。
优选地,所述加热部设置有与所述反应部相适配的加热槽,所述测量槽与所述加热槽相邻设置。
优选地,所述加热槽内设置有永磁体。
优选地,所述PI加热膜包括PI膜和加热电路,所述加热电路铺设于所述PI膜的侧面,所述温度传感器与所述加热电路电连接。
优选地,所述PI加热膜还包括热敏电阻,所述热敏电阻与所述加热电路电连接,且被配置为能够在所述金属块的温度大于所述预设温度时,关闭所述加热电路。
优选地,所述加热模块还包括绝缘板,所述绝缘板设置于所述金属块上贴合有所述PI加热膜的外周面,所述PI加热膜还包括接线连接器,所述接线连接器穿设于所述绝缘板上,并与所述加热电路电连接。
优选地,所述金属块开设有与所述接线连接器正对的避让槽,所述避让槽用于对所述接线连接器进行让位。
优选地,所述加热模块的外周面喷涂有绝缘保护层。
本实用新型的另一个目的在于提供一种PCR扩增仪,以提高加热模块的温度控制精度,简化加热模块的结构,减少占地面积。
一种PCR扩增仪,包括上述的加热模块
本实用新型的有益效果为:
本实用新型提出的一种加热模块及PCR扩增仪,将温度传感器设置于金属块的测量槽内,能够准确测量金属块的内部温度,提高了加热模块的温度测量精度,从而有利于提高加热模块的温度控制精度。PI加热膜贴合于金属块的外周面,以对金属块进行加热,简化了加热模块的结构,降低了加热模块的占用空间和生产成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的未显示PI加热膜的加热模块的结构示意图;
图2是本实用新型实施例提供的金属块的结构示意图;
图3是本实用新型实施例提供的安装有接线连接器的绝缘板的端面视图。
图中部件名称和标号如下:
1、金属块;11、加热部;111、加热槽;112、测量槽;12、导热部;121、避让槽;122、安装孔;2、绝缘板;21、避让孔;22、锁紧孔;3、紧固件;4、接线连接器。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型,而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。
在本实用新型的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,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实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
本实施例公开了一种PCR扩增仪(图中未显示),该PCR扩增仪包括加热模块。需要进行PCR的试剂存储于样品试剂盒中,样品试剂盒具有容纳试剂的反应部,PCR扩增仪通过加热模块对反应部进行热传递,实现对试剂加热,以使试剂发生PCR,以提取核酸。
本实施例的样品试剂盒的反应部为圆锥形壳体,圆锥形壳体凸出样品试剂盒外表面,且容纳有试剂。
现有的加热模块将贴片封装的温度传感器贴附于加热模块的外表面,测得的加热模块的表面温度与加热模块的实际温度之间的误差较大,导致加热模块的温度控制精度较低,影响了样品试剂盒的核酸提取。同时,现有的加热模块结构复杂,占用空间大,使用不便且成本较高。
为解决上述问题,如图1-图3所示,本实施例公开了一种加热模块,该加热模块包括金属块1、PI加热膜(图中未显示)和温度传感器(图中未显示)。金属块1设置有加热部11和测量槽112,加热部11用于加热样品试剂盒的反应部。PI加热膜贴合于金属块1的至少部分外周面,以加热金属块1至预设温度。温度传感器设置于测量槽112,以监测金属块1的温度。
本实施例的加热模块将温度传感器设置于金属块1的测量槽112内,能够准确测量金属块1的内部温度,提高了加热模块的温度测量精度,从而有利于提高加热模块的温度控制精度。PI加热膜贴合于金属块1的外周面对金属块1进行加热,简化了加热模块的结构,降低了加热模块的占用空间和加工成本。
本实施例的PI加热膜与金属块1通过层压连接为一体。通过层压工艺,PI加热膜与金属块1稳固的融合为一体,增加了热传递的效率,便于快速加热金属块1。同时,PI加热膜与金属块1之间无需增加连接结构,简化了加热模块的结构,使得加热模块结构紧凑,有利于减小加热模块的体积。
优选地,金属块1为铝块,便于加工,且导热性能较好,有利于降低金属块1的加工难度和成本。
在其它可替代的实施例中,金属块1的材质还可以为铜或其他具有良好导热性能的金属。
优选地,温度传感器为LM35温度传感器。相对于贴片封装的普通温度传感器,本实施例采用插件封装的晶圆级别的LM35温度传感器,具有低输出阻抗、线性输出以及高精度内部校准的特性,能够将温度测量误差控制在±0.25℃的范围内,提高了温度测量的准确性,从而有利于提高加热模块的温度控制精度。
如图1和图2所示,加热部11设置有与反应部相适配的加热槽111,测量槽112与加热槽111相邻设置。
本实施例的金属块1包括一体成型的加热部11和导热部12,加热部11位于导热部12的上方。加热部11与导热部12均为立方块体。加热部11的顶壁向内凹陷形成加热槽111,加热槽111为开口朝上的圆锥形凹槽,以便于反应部快速插接于加热槽111内,实现了加热槽111与反应部的良好贴合,增大了加热槽111与反应部的接触面积,增强了加热效果。
PI加热膜贴合于导热部12,通过加热导热部12,实现了金属块1的整体加热。由于金属块1结构对称、体积小,金属块1的整体温度无偏差,有利于均匀受热。
测量槽112位于加热槽111的下方,且与加热槽111相邻设置,便于测量槽112内的温度传感器准确测量加热槽111的试剂温度,提高了温度传感器的测量精度。
如图2所示,测量槽112的纵截面为葫芦形,且在金属块1的前侧面具有开口端,使得温度传感器通过该开口端装入测量槽112内。
在其他可替代的实施例中,测量槽112的形状还可以根据温度传感器的具体形状及安装要求进行调整。
需要说明的是,样品试剂盒的PCR过程中,采用磁珠法核酸纯化技术进行核酸提纯。由于核酸纯化技术为生物医学领域内成熟的技术手段,对于其提纯原理和过程不再进行赘述。
本实施例的加热槽111内设置有永磁体(图中未显示),能够在样品试剂盒的反应部形成磁场,以使试剂中的磁珠聚集,有利于试剂进行核酸提纯,增强了PCR扩增仪的性能。由于永磁体的居里点一般超过500℃,因此,永磁体具有良好的耐高温、不退磁的特性。居里点指磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度。即,当磁性材料加热到居里点以上的温度时,磁性消失。
具体地,永磁体为圆柱体,并粘接于加热槽111的槽底,实现了永磁体的稳固安装。
PI加热膜为具有加热功能的聚酰亚胺膜。该PI加热膜包括PI膜和加热电路,加热电路铺设于PI膜的侧面,温度传感器与加热电路电连接。加热电路通电后产生的热能通过热传递效应,加热金属块,金属块的加热槽与样品试剂盒的反应部接触,为试剂的PCR过程提供稳定的预设温度。
如图1所示,加热模块还包括绝缘板2,绝缘板2设置于金属块1上贴合有PI加热膜的外周面,PI加热膜还包括接线连接器4,接线连接器4穿设于绝缘板2上,并与加热电路电连接。接线连接器4用于插接接线端子,将接线连接器4安装于绝缘板2上,避免插拔接线端子时损伤加热电路以及PI膜,有利于保护PI加热膜。
本实施例的绝缘板2为环氧板,具体材质为FR-4,具有较好的绝缘和耐高温性能,便于加工,成本较低。
如图2和图3所示,绝缘板2设置于金属块1的前侧面,并覆盖于部分PI加热膜上,接线连接器4的插脚穿设于绝缘板2,并与加热电路焊接连接。温度传感器的插脚插接于绝缘板2,并与位于绝缘板2前侧面的部分PI加热膜的加热电路电连接。
绝缘板2通过紧固件3与金属块1固定相连。具体地:紧固件3为锁紧螺栓,绝缘板2上开设有两个锁紧孔22,金属块1对应开设有两个安装孔122,锁紧螺钉与对应的锁紧孔22和安装孔122配合,实现了绝缘板2与金属块1的螺栓连接。在此,对于锁紧孔22与安装孔122的数量和分布位置不作具体限定。
金属块1开设有与接线连接器4正对的避让槽121,避让槽121用于对接线连接器4进行让位。避让槽121为与接线连接器4相适配的方形槽。
加热电路中焊接有多个电气元件,例如电容、电阻等。覆盖于PI加热膜上的绝缘板2还设置有多个避让孔21,以避免绝缘板2与层压于金属块1的PI加热膜发生干涉,有利于保护PI加热膜。
PCR扩增仪具有控制单元,控制单元通过接线连接器4与加热电路通讯连接,并通过接线连接器4向加热电路供电。温度传感器将测得的金属块1的温度信息通过接线连接器4发送至控制单元,控制单元能够根据采集的温度信息打开或关闭加热电路。
加热模块的具体工作过程为:控制单元控制加热电路打开,并迅速加热金属块1至预设温度,然后控制加热电路关闭,停止加热。同时,温度传感器采集金属块1的实际温度,当采集的温度小于设定温度的0.5℃时,控制单元控制加热电路再次打开,将金属块1重新加热至预设温度。通过重复上述过程,使得金属块1始终处于预设温度范围内。上述预设温度一般为变性阶段、退火阶段和延伸阶段的温度,分别为94-96℃、50-65℃以及72℃。当然,还可以根据PCR扩增仪的使用环境将预设温度调整为其他温度范围或温度值。
PI加热膜还包括热敏电阻,热敏电阻与加热电路电连接,且被配置为能够在金属块1的温度大于预设温度时,关闭加热电路。进一步增加了加热模块的温度控制精度,避免金属块1的温度过高,影响样品试剂盒内的试剂的PCR反应。
需要说明的是,加热模块的外周面喷涂有绝缘保护层。该绝缘保护层可以为纳米陶瓷涂层或环氧树脂层等绝缘涂层,使得加热模块具有良好的绝缘性能,提高了加热模块的防水性、耐腐蚀性以及耐化学性,有利于提高加热模块的使用寿命。
以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性,本实用新型不受上述实施方式限制,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还有各种变化和改变,这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.一种加热模块,用于加热样品试剂盒,所述样品试剂盒具有能够进行PCR的反应部,其特征在于,所述加热模块包括:
金属块(1),所述金属块(1)设置有加热部(11)和测量槽(112),所述加热部(11)用于加热所述反应部;
PI加热膜,所述PI加热膜贴合于所述金属块(1)的至少部分外周面,以加热所述金属块(1)至预设温度;
温度传感器,所述温度传感器设置于所述测量槽(112),以监测所述金属块(1)的温度。
2.根据权利要求1所述的加热模块,其特征在于,所述PI加热膜与所述金属块(1)通过层压连接为一体。
3.根据权利要求1所述的加热模块,其特征在于,所述温度传感器为LM35温度传感器。
4.根据权利要求1所述的加热模块,其特征在于,所述加热部(11)设置有与所述反应部相适配的加热槽(111),所述测量槽(112)与所述加热槽(111)相邻设置。
5.根据权利要求4所述的加热模块,其特征在于,所述加热槽(111)内设置有永磁体。
6.根据权利要求1所述的加热模块,其特征在于,所述PI加热膜包括PI膜和加热电路,所述加热电路铺设于所述PI膜的侧面,所述温度传感器与所述加热电路电连接。
7.根据权利要求6所述的加热模块,其特征在于,所述PI加热膜还包括热敏电阻,所述热敏电阻与所述加热电路电连接,且被配置为能够在所述金属块(1)的温度大于所述预设温度时,关闭所述加热电路。
8.根据权利要求6所述的加热模块,其特征在于,所述加热模块还包括绝缘板(2),所述绝缘板(2)设置于所述金属块(1)上贴合有所述PI加热膜的外周面,所述PI加热膜还包括接线连接器(4),所述接线连接器(4)穿设于所述绝缘板(2)上,并与所述加热电路电连接。
9.根据权利要求8所述的加热模块,其特征在于,所述金属块(1)开设有与所述接线连接器(4)正对的避让槽(121),所述避让槽(121)用于对所述接线连接器(4)进行让位。
10.根据权利要求1所述的加热模块,其特征在于,所述加热模块的外周面喷涂有绝缘保护层。
11.一种PCR扩增仪,其特征在于,包括权利要求1-10中任一项所述的加热模块。
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