CN217297863U - 一种改善温度均一性的pcr模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种改善温度均一性的PCR模块，包括扩增模块和用于调节扩增模块温度的温控部，所述扩增模块由导热金属材料制成，包括拼接的上半部和下半部，并于上半部和下半部之间夹设有均温加热层；所述扩增模块上均匀排布设置有用于放置反应杯的反应孔阵列，所述均温加热层对应所述反应孔阵列外围一圈的反应孔设置，并于每个外围反应孔处设有环绕于反应孔周围的电加热元件。本实用新型的PCR模块，可以提高扩增模块四周温度较低孔位的温度，使得扩增模块的整体温度差异控制在极小的范围内，保证了各个孔位的扩增效率的一致性，使检测结果更精准。

Description

一种改善温度均一性的PCR模块

技术领域

本实用新型涉及PCR技术领域，具体涉及一种改善温度均一性的PCR模块。

背景技术

温度控制的精度是PCR仪的关键指标，决定了PCR扩增仪扩增效果和检测精度。由于基因扩增所需要的的温度一般远高于环境温度，而扩增模块的边缘温度易受环境温度影响，低于模块中间孔位的温度，这就容易导致不同孔位的扩增效率有差异，影响最终的检测结果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新的改善PCR模块温度均一性的方案，以解决扩增模块的边缘温度易受环境温度影响，低于模块中间孔位的温度，导致不同孔位的扩增效率有差异的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种改善温度均一性的PCR模块，包括扩增模块和用于调节扩增模块温度的温控部，所述扩增模块由导热金属材料制成，包括拼接的上半部和下半部，并于上半部和下半部之间夹设有均温加热层；所述扩增模块上均匀排布设置有用于放置反应杯的反应孔阵列，所述均温加热层对应所述反应孔阵列外围一圈的反应孔设置，并于每个外围反应孔处设有环绕于反应孔周围的电加热元件。

在一些实施例中，所述电加热元件分别通过独立回路连接控制电路。

在一些实施例中，所述均温加热层由电热膜制成，所述电加热元件为配置于电热膜上的发热电路。

在一些实施例中，所述均温加热层为导热基板，所述电加热元件为配置于导热基板上的发热电阻、发热金属丝或加热片。

在一些实施例中，所述扩增模块内还设置有多个用于检测反应孔阵列温度的温度传感器。

在一些实施例中，所述温控部包括设于扩增模块下方的均温板、半导体制冷片、散热块和散热风扇；其中，所述半导体制冷片包括对称分布的至少四块，并通过导热硅脂与散热块连接，所述散热风扇安装于散热块底部，所述均温板设置于扩增模块和半导体制冷片之间。

在一些实施例中，该PCR模块还包括控制部，所述控制部包括PCB板及配置于PCB板上的控制电路，所述控制电路分别耦接所述电加热元件、温度传感器、半导体制冷片和散热风扇，用于控制所述温控部的加热和制冷过程，以及所述电加热元件的加热功率。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的改善温度均一性的PCR模块，可以提高扩增模块四周温度较低孔位的温度，使得扩增模块的整体温度差异控制在极小的范围内，保证了各个孔位的扩增效率的一致性，使检测结果更精准。同时具有加工方便，成本低，通用性强，安装简单，调试方便，功率要求低的优点，可以有效提高PCR仪器的扩增效果和检测精度。

附图说明

图1为本实用新型的改善温度均一性的PCR模块实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的PCR模块中扩增模块的结构示意图。

图3为本实用新型的PCR模块中扩增模块的横向剖面图。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

参见附图1(仅用于说明本实施例的PCR模块的基本结构组成，为清楚起见对部分结构有变形或简化，并非实际尺寸)和图2，本实用新型实施例提供了一种改善温度均一性的PCR模块，其包括扩增模块1和用于调节扩增模块温度的温控部。其中，扩增模块1由导高导热性能的金属合金材料制成，比如铝合金，紫铜，银合金等(但不局限上述提到的材质)。其分为拼接的上半部11和下半部12，并在上半部11和下半部12之间夹设有均温加热层2。同时，扩增模块1上均匀排布设置有用于放置反应杯的反应孔阵列，每个反应孔10包括自扩增模块上半部11上的凸出部分开设并延伸至上半部11及下半部12内的腔体，该腔体形状与对应的反应杯相适配。扩增模块1内还设置有多个用于检测反应孔阵列温度的温度传感器，通常为热敏电阻。

为了解决扩增模块的边缘温度易受环境温度影响，低于模块中间孔位的温度，导致不同孔位的扩增效率有差异的问题，参见图3(为图2中扩增模块从均温加热层2横向剖开的剖面图)，本实施例中，均温加热层2对应扩增模块上反应孔阵列外围一圈的反应孔设置，并在每个外围反应孔处设有环绕于反应孔周围的电加热元件20。通过电加热元件20的加热，即可独立调节位于扩增模块边缘的反应孔的温度，使得整个扩增模块上各个反应孔(及其内的反应杯)的温度一致，从而改善扩增模块的温度均一性。

在一些实施例中，上述的电加热元件分别通过独立回路连接控制电路。

作为优选实施方案，本实施例中，均温加热层由厚度为0.2mm的电热膜制成，该电热膜上对应扩增模块边缘一圈的每个反应孔分别设置有围绕反应孔一圈的发热电路，通过控制电路输出加热电流，即可对相应的反应孔进行加热。

在另外的实施例中，均温加热层也可以由导热基板制成，并在其上设置对应扩增模块边缘一圈反应孔的发热电阻、发热金属丝或加热片，同样可以实现对边缘反应孔的独立加热。

参见附图1，本实施例中，温控部包括设于扩增模块1下方的均温板3、半导体制冷片4、散热块5和散热风扇6。其中，半导体制冷片4包括对称分布的至少四块，并通过导热硅脂与散热块5连接，散热风扇6安装于散热块5底部，均温板3设置于扩增模块1和半导体制冷片4之间。

在一些实施例中，该PCR模块还包括控制部，其包括PCB板及配置于PCB 板上的控制电路。控制电路分别耦接均温加热层上的电加热元件、扩增模块内的温度传感器，以及半导体制冷片和散热风扇，用于控制温控部的加热和制冷过程，以及电加热元件的加热功率。

本实施例中的PCR模块使用方式如下：

当反应杯放置在扩增模块内进行扩增时，控制部根据设置的程序进行升降温动作，首先a：制冷片4通电，对扩增模块1加热，当温度到达95℃时，制冷片4维持微小的电流，保持热平衡；b.到指定时间后，制冷片4反向通电，此时对扩增模块1吸热，等扩增模块1温度达到55℃时，制冷片4维持微小的电流，保持热平衡；c.到指定时间后，制冷片4对扩增模块1再次加热，到达 72度后，制冷片4维持微小的电流，保持热平衡；重复执行a-c步骤35-40次，直至执行完毕。

在上述过程中，控制部通过设置于扩增模块1内的温度传感器实时监测扩增模块中心部位及边缘部位的反应孔的温度。当扩增模块温度通过制冷片的升温或者降温接近设定温度后，由于环境温度的影响边缘孔位的温度会低于中心温度。当控制部监测到该情形出现时，即可控制均温加热层上的电加热元件进行独立加热，将相关孔位的温度调节至与其他孔位一致，从而保证各个孔位的扩增效率的一致性，使检测结果更精准。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种改善温度均一性的PCR模块，其特征在于：包括扩增模块和用于调节扩增模块温度的温控部，所述扩增模块由导热金属材料制成，包括拼接的上半部和下半部，并于上半部和下半部之间夹设有均温加热层；所述扩增模块上均匀排布设置有用于放置反应杯的反应孔阵列，所述均温加热层对应所述反应孔阵列外围一圈的反应孔设置，并于每个外围反应孔处设有环绕于反应孔周围的电加热元件。

2.如权利要求1所述的改善温度均一性的PCR模块，其特征在于：所述电加热元件分别通过独立回路连接控制电路。

3.如权利要求1所述的改善温度均一性的PCR模块，其特征在于：所述均温加热层由电热膜制成，所述电加热元件为配置于电热膜上的发热电路。

4.如权利要求1所述的改善温度均一性的PCR模块，其特征在于：所述均温加热层为导热基板，所述电加热元件为配置于导热基板上的发热电阻、发热金属丝或加热片。

5.如权利要求1-4任一项所述的改善温度均一性的PCR模块，其特征在于：所述扩增模块内还设置有多个用于检测反应孔阵列温度的温度传感器。

6.如权利要求5所述的改善温度均一性的PCR模块，其特征在于：所述温控部包括设于扩增模块下方的均温板、半导体制冷片、散热块和散热风扇；其中，所述半导体制冷片包括对称分布的至少四块，并通过导热硅脂与散热块连接，所述散热风扇安装于散热块底部，所述均温板设置于扩增模块和半导体制冷片之间。

7.如权利要求6所述的改善温度均一性的PCR模块，其特征在于，还包括控制部，所述控制部包括PCB板及配置于PCB板上的控制电路，所述控制电路分别耦接所述电加热元件、温度传感器、半导体制冷片和散热风扇，用于控制所述温控部的加热和制冷过程，以及所述电加热元件的加热功率。

Images