WO2023104218A2 - Pcr热循环装置及控制方法 - Google Patents
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Definitions
- the first temperature threshold is (94 ⁇ 2)°C;
- the fourth control temperature is a target temperature for sample denaturation.
- the control module immediately controls the moving mechanism to take the capillary out of the first constant temperature tank, and in the subsequent cycle During the process, when the temperature measured by the temperature measurement module in the first constant temperature bath reaches the first set temperature, the control module immediately controls the moving mechanism to take the capillary out of the first constant temperature bath, and the third set temperature is higher than the first set temperature.
- Set the temperature which can avoid the initial temperature of the sample being too low due to the influence of the ambient temperature during the first cycle, resulting in an unstable corresponding relationship between the temperature measurement module and the sample tube to ensure the reliability of the PCR thermal cycler performance, while increasing the detection efficiency of the PCR thermocycling device.
- a PCR thermal cycle device may include a first constant temperature tank 1, a moving mechanism 5, the first constant temperature tank 1 may have a constant first control temperature,
- the moving end of the moving mechanism 5 can be provided with a bracket 8, and the capillary 6 and the temperature measuring module 7 with the sample can be installed on the bracket 8 at intervals, and the moving mechanism 5 can drive the capillary 6 and the temperature measuring module 7 to move synchronously, so that the capillary 6 and the temperature measurement module 7 are put into the first constant temperature tank 1 together or taken out from the first constant temperature tank 1 together.
- the temperature measurement module 7 can monitor the temperature of the sample to ensure that after the capillary 6 is removed from the first constant temperature tank 1, the temperature of the sample in the capillary 6 is within the first temperature threshold range Inside. Due to the very small volume of the capillary 6, the temperature measurement module 7 cannot be placed in the capillary 6 to directly monitor the temperature of the sample, resulting in a temperature difference between the temperature measured by the temperature measurement module 7 and the temperature of the sample in the capillary 6.
- the capillary is removed from the first constant temperature bath so that the temperature of the sample reaches the first temperature threshold range to complete DNA denaturation, and Continue to execute step 200 .
- Step 200 setting the temperature of the second constant temperature bath as the second control temperature, and the moving mechanism will transfer the capillary to the second constant temperature bath, so that the sample is cooled and annealed in the second constant temperature bath;
- Step 400 repeating step 100a-step 300, using the moving mechanism to drive the capillary to circulate multiple times in a predetermined order among multiple constant temperature baths, so as to complete the amplification process of the sample.
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Abstract
本公开涉及快速分子诊断技术领域，尤其是涉及一种PCR热循环装置及控制方法。PCR热循环装置包括具有恒定的第一温度的第一恒温槽、移动机构和控制模块，移动机构被配置成将毛细管和测温模块同步移动至第一恒温槽内或从第一恒温槽内取出，以通过第一恒温槽对装于毛细管中的样品进行温度控制；测温模块被配置成检测温度，控制模块被配置成：控制模块设置有第一设定温度，当测温模块在第一恒温槽内测得的温度到达第一设定温度时，控制模块立即控制移动机构将毛细管从第一热槽内取出，从而通过测温模块间接地对样品的温度进行监测，保证毛细管内样品的温度到达第一温度阈值时能够被及时从第一恒温槽内取出。
Description
相关申请的交叉引用
本公开要求于2021年12月06日提交中国专利局的申请号为202111480728.5、名称为“PCR热循环装置及控制方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本公开中。
本公开涉及快速分子诊断技术领域，尤其是涉及一种PCR(Polymerase Chain Reaction，聚合酶链式反应)热循环装置及控制方法。
本部分提供了与本公开有关的背景信息，但是这些信息并不必然构成现有技术。
在分子诊断过程中，样品的扩增流程通常在PCR热循环装置中完成，目前的PCR热循环装置一般是设置多个恒温槽，如高温槽、低温槽和光学槽，使毛细管在多个恒温槽内按预定的循环循环多次以完成扩增流程。
在毛细管高速转移的过程中，需要对样品的温度进行监控，确定样品从恒温槽内取出的时机，以完成变性、退火、延伸的热循环。但由于毛细管体积非常小，其中的样品在高温槽和低温槽中的升降温速率会非常快，无法精确监测样品的实时温度，导致难以确定毛细管从恒温槽内取出的时机。在相关技术中，采用固定时间控制毛细管转移或者对应设置快速响应温度检测装置，以使毛细管的样品满足各循环过程的温度要求，但是由于样品在恒温槽中的升降温速率非常快，因此对快速响应温度传感器和控制装置的反应灵敏度和材质要求非常高，上述方法虽然一定程度上解决了样品温度控制的问题，但仍会带来PCR热循环可靠性不高，成本高昂的问题。
发明内容
本公开的目的在于提供一种PCR热循环装置及控制方法，以能够提高PCR热循环的检测效率及可靠性。
本公开实施例提供了一种PCR热循环装置，包括移动机构、第一恒温槽和控制模块；所述第一恒温槽能够被配置成具有第一控制温度；所述移动机构上放置有装有样品的毛细管和测温模块，所述移动机构能够带动所述毛细管和所述测温模块同步移动；所述控制模块被配置成：
控制所述移动机构将所述毛细管和所述测温模块转移至所述第一恒温槽内；当所述测温模块测得的温度到达第一设定温度时，控制所述移动机构将所述毛细管移出所述第一恒温槽，以使所述毛细管在移出所述第一恒温槽后所述样品的温度位于第一温度阈值范围内； 所述第一控制温度大于所述第一设定温度。
可选地，所述第一设定温度大于所述第一温度阈值。
可选地，所述第一温度阈值为(94±2)℃；
所述第一设定温度的取值范围为90℃-105℃。
可选地，所述PCR热循环装置还包括第二恒温槽，所述第二恒温槽能够被配置成具有第二控制温度；
所述控制模块还被配置成：
控制所述移动机构将所述毛细管由所述第一恒温槽转移至所述第二恒温槽内；
当所述测温模块测得的温度到达第二设定温度时，控制所述移动机构将所述毛细管移出所述第二恒温槽，以使所述毛细管在移出所述第二恒温槽后所述样品的温度位于第二温度阈值范围内；
所述第二控制温度小于所述第二设定温度。
可选地，所述第二设定温度大于所述第二温度阈值。
可选地，所述第二温度阈值为(57.5±2)℃；
所述第二设定温度的取值范围为50℃-70℃。
可选地，所述PCR热循环装置还包括第三恒温槽，所述第三恒温槽能够被配置成具有第三控制温度；
所述控制模块还被配置成：
控制所述移动机构将所述毛细管由所述第二恒温槽转移至所述第三恒温槽；
当所述毛细管内的样品在所述第三恒温槽内完成荧光信号采集后，控制所述移动机构将所述毛细管从所述第三恒温槽取出。
可选地，所述控制模块还被配置成：
控制所述移动机构带动所述毛细管在所述第一恒温槽、所述第二恒温槽和所述第三恒温槽之间循环移动多次，以使所述毛细管内的样品在所述PCR热循环装置中完成扩增流程。
可选地，所述PCR热循环装置还包括第四恒温槽，所述第四恒温槽能够被配置成具有第四控制温度；
所述控制模块还被配置成：
控制所述移动机构将所述毛细管依次转移至所述第一恒温槽、所述第四恒温槽、所述第二恒温槽和所述第三恒温槽，并使所述毛细管在具有所述第四控制温度的第四恒温槽内停留第一预定时间。
可选地，所述第四控制温度为样品变性目标温度。
可选地，所述第四恒温槽还能够被配置成具有第五控制温度；
所述控制模块还能够被配置成：
控制所述移动机构将所述毛细管依次转移至具有第五控制温度的第四恒温槽、第一恒温槽、具有第四控制温度的第四恒温槽、第二恒温槽和第三恒温槽，并使所述毛细管在具有第五控制温度的第四恒温槽内停留第二预定时间，以完成所述样品的逆转录。
可选地，所述第五控制温度为样品逆转录目标温度。
可选地，所述控制模块还能够被配置成：
控制所述移动机构将所述毛细管依次转移至所述第四恒温槽、所述第一恒温槽、所述第二恒温槽和所述第三恒温槽，并使所述毛细管在所述第四恒温槽内停留第二预定时间，以完成所述样品的逆转录。
可选地，所述第四恒温槽还能够被配置成具有第六控制温度；
所述控制模块还能够被配置成：
在进行所述第一次循环之前，控制所述移动机构将所述毛细管和所述测温模块插入到具有所述第六控制温度的所述第四恒温槽内预定时长，以保证所述毛细管内的样品能够达到循环起始目标温度。
可选地，所述第六控制温度为循环起始目标温度。
可选地，所述第一恒温槽、所述第四恒温槽、所述第二恒温槽和所述第三恒温槽依次并排间隔设置。
可选地，所述控制模块还被配置成：
当所述毛细管在所述第一恒温槽内停留第一设定时间，且所述测温模块测得的温度未到达第一设定温度时，控制所述移动机构将所述毛细管从所述第一恒温槽内取出。
可选地，所述控制模块还被配置成：
当所述毛细管在所述第二恒温槽内停留第二设定时间，且所述测温模块测得的温度未达到第二设定温度时，控制所述移动机构将所述毛细管从所述第二恒温槽内取出。
可选地，所述控制模块还被配置成：
当所述毛细管在所述第二恒温槽内停留第二设定时间，且所述测温模块测得的温度未到达第二设定温度时，控制所述移动机构将所述毛细管从所述第二恒温槽内取出。
可选地，所述测温模块为具有金属外壳或陶瓷外壳的温度传感器。
可选地，所述控制模块还被配置成：在第一次循环中，当所述测温模块在所述第一恒温槽内测得的温度到达第三设定温度时，控制移动机构将毛细管从所述第一恒温槽内取出；所述第三设定温度高于所述第一设定温度。
本公开还提供了一种PCR热循环装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤100、将毛细管放入第一恒温槽，当测温模块测得的温度到达第一设定温度时取出，以使所述毛细管中的样品温度位于第一温度阈值范围内；
步骤200、将毛细管转移至第二恒温槽，当测温模块测得的温度到达第二设定温度时取出，以使所述毛细管中的样品温度位于第二温度阈值范围内；
步骤300、将毛细管转移至第三恒温槽，完成样品的荧光信号采集后取出；
步骤400、重复步骤100至步骤300预定次数。
可选地，在步骤100中：
在第一次循环中，当测温模块在第一恒温槽内测得的温度到达第三设定温度时，毛细管从第一恒温槽中取出，所述第三设定温度大于所述第一设定温度。
可选地，在所述步骤100和所述步骤200之间还包括步骤101：
将毛细管转移至具有第四控制温度的第四恒温槽内，停留第一预定时间后取出。
可选地，所述PCR热循环装置的第四恒温槽能够被配置成第六控制温度；
在步骤100之前，还包括步骤100c：将毛细管放入具有第六控制温度的第四恒温槽内第三预定时间后取出；
可选地，第六控制温度为循环起始目标温度。
可选地，在所述步骤100和所述步骤200之间还包括步骤101：
将毛细管转移至具有第四控制温度的第四恒温槽内，停留第一预定时间后取出。
可选地，在所述步骤100之前还包括步骤100a：
将毛细管放入具有第五控制温度的第四恒温槽内，停留第二预定时间后转移至所述第一恒温槽。
可选地，在所述步骤100中还包括步骤100b：
当第一恒温槽内的测温模块在第一设定时间内测得的温度未到达第一设定温度，控制模块控制移动机构将毛细管从第一恒温槽内取出；
和/或，
在所述步骤200中还包括步骤200a：
当第二恒温槽内的测温模块在第二设定时间内测得的温度未到达第二设定温度，控制 模块控制移动机构将毛细管从第二恒温槽内取出。
与相关技术相比，本公开的有益效果为：
本公开实施例提供的PCR热循环装置，包括第一恒温槽、移动机构和控制模块，第一恒温槽具有恒定的第一控制温度，移动机构的移动端间隔设置有装有样品的毛细管和独立测温模块，移动机构能够带动毛细管和测温模块同步移动，以将毛细管和测温模块一同放入到第一恒温槽内或一同从第一恒温槽内取出。第一恒温槽能够对放入到其内部的装于毛细管中的样品进行温度控制，如加热或降温；控制模块被配置成：控制模块设置有第一设定温度和第三设定温度，在第一次循环的过程中，当测温模块在第一恒温槽内测得的温度到达第三设定温度时，控制模块立即控制移动机构将毛细管从第一恒温槽内取出，在后续循环的过程中，当测温模块在第一恒温槽内测得的温度到达第一设定温度时，控制模块立即控制移动机构将毛细管从第一恒温槽内取出，且第三设定温度大于第一设定温度，这样可以避免在第一循环过程中样品因环境温度的影响导致起始温度过低，导致后续对测温模块与样品管建立的对应关系不稳定，以保证PCR热循环装置的可靠性，同时增加PCR热循环装置的检测效率。
本公开实施例还提供了一种PCR热循环装置的控制方法，包括以下步骤：首先，将毛细管放入第一恒温槽，当测温模块测得的温度到达第一设定温度时取出；下一步，将毛细管转移至第二恒温槽，当测温模块测得的温度到达第二设定温度时取出；下一步，将毛细管转移至第三恒温槽，完成样品的荧光信号采集后取出；下一步，重复步骤100至步骤300预定次数；从而完成样品的扩增流程。其中，在第一次循环中，当测温模块在第一恒温槽内测得的温度到达第三设定温度时，毛细管从第一恒温槽中取出，第三设定温度大于第一设定温度。
为了更清楚地说明本公开具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关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公开的一些实施方式，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为本公开实施例提供的PCR热循环装置的结构示意图；
图2为本公开实施例提供的PCR热循环装置的毛细管和测温模块的示意图；
图3为本公开实施例提供的毛细管中样品温度曲线图；
图4为本公开实施例提供的测温模块检测温度曲线图。
附图标记：
1-第一恒温槽，2-第二恒温槽，3-第三恒温槽，4-第四恒温槽，5-移动机构，6-毛细管，7-测温模块，8-支架。
下面将结合附图对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本公开实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。
基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
在本公开的描述中，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公开和简化描述，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公开的限制。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。
在本公开的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。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公开中的具体含义。
下面参照图1至图4描述根据本公开一些实施例所述的PCR热循环装置及控制方法。
接下来将参照附图对本公开的一些实施例进行详细地描述。
本公开的一些实施例提供了一种PCR热循环装置，如图1和图2所示，可以包括第一恒温槽1、移动机构5，第一恒温槽1可以具有恒定的第一控制温度，移动机构5的移动端可以设置有支架8，装有样品的毛细管6和测温模块7可以间隔地安装于支架8上，移动机构5能够带动毛细管6和测温模块7同步移动，以将毛细管6和测温模块7一同放入到第一恒温槽1内或一同从第一恒温槽1内取出。
第一恒温槽1能够对放入到其内部的装于毛细管6中的样品进行温度控制，如加热或降温；在本公开实施例中，第一恒温槽1可以用作PCR热循环装置的高温槽，以对样品进行加热，使样品的温度被加热至第一温度阈值范围内以完成DNA变性反应。
在通过第一恒温槽1对样品进行加热时，测温模块7能够对样品的温度进行监测，以 确保毛细管6在移出第一恒温槽1后，毛细管6内样品的温度在第一温度阈值范围内。由于毛细管6体积非常小，测温模块7无法放置于毛细管6内对样本的温度进行直接监测，导致测温模块7测得的温度与毛细管6内样品的温度存在温度差，为了能够根据测温模块7测得的温度准确地判断毛细管6从第一恒温槽1内移出的时机，PCR热循环装置还可以设置有控制模块，且控制模块可以被配置成：控制模块设置有第一设定温度，当测温模块7在第一恒温槽1内测得的温度到达第一设定温度时，控制模块立即控制移动机构5将毛细管6从第一恒温槽1内取出，从而通过测温模块7间接地对样品的温度进行监测，保证毛细管6内样品的温度从第一恒温槽1内取出后能够处于第一温度阈值，确保样品快速、顺利地完成DNA变性。
在本公开实施例中，可选地，测温模块7可以为两个，并排设置在毛细管两侧，当任意一个测温模块7的温度到达第一设定温度时，控制模块立即控制移动机构5可以将毛细管6从第一恒温槽1内取出以进一步减少温度均匀性带来的风险。
在本公开实施例中，测温模块7可以为管状结构，将温度传感器插入管内的水或油中并密封。在一些可选的实施例中，测温模块7可以为具有金属外壳或陶瓷外壳的温度传感器，使得测温模块7在随毛细管6移动的过程中不易碎裂损坏，从而保证整个检测过程顺利完成。
但由于测温模块7的材质与毛细管6材质不同，二者在恒温槽中的瞬态热响应特性不同，也导致位于相同环境温度下的测温模块7测得的温度与毛细管6内样品的温度存在差异，因此需要在二者之间建立稳定的温度对应关系。在本公开实施例中，第一温度阈值可以为样品完成DNA变性的目标温度，如95℃，可选地，第一恒温槽1的第一控制温度范围可以为100℃-130℃，通过将第一控制温度设定的远远高于样品完成DNA变性的目标温度，使得样品能够在第一恒温槽1内被快速地加热至所需温度并完成DAN变性。在一些可选的实施例中，第一控制温度可以为120℃。
在本公开实施例中，由于不同材质或构造的测温模块7之间存在个体差异，其与毛细管6存在不同的瞬态热响应偏差，因此测温模块7的第一设定温度的取值范围可以为90℃-105℃，以满足样品95℃的DNA变性温度要求；同时为提高系统控制的可靠性，降低控制难度，将第一温度阈值进一步设定为(94±2)℃，以使不同材质或构造的测温模块7均能够与毛细管6建立稳定的温度对应关系。在一些可选的实施例中，当测温模块7为NTC钢管时，第一设定温度可以为102℃；即当NTC钢管测得的温度到达102℃时，控制模块立即控制移动机构5将毛细管6移出第一恒温槽1，此时能够保证样品的温度始终处于(94±2)℃，以满足在多个高速循环中完成DAN变性的温度需求。
在本公开实施例中，可选地，PCR热循环装置还可以包括用作低温槽的第二恒温槽2和用作光学槽的第三恒温槽3，且第二恒温槽2可以被设置成具有恒定的第二控制温度，第三恒温槽3可以被设置成具有恒定的第三控制温度；控制模块能够控制移动机构5将从第一恒温槽1内取出的毛细管6依次转移至第二恒温槽2和第三恒温槽3，以使样品在第二恒温槽2内完成降温退火，在第三恒温槽3内完成荧光信号采集(通过外部的荧光信号采集设备完成)。
在一些可选的实施例中，在第二恒温槽2内需要对毛细管6中的样品降温，以使毛细管6在到达第三恒温槽3内前，样品的温度处于第二温度阈值内，以满足在多个高速循环中完成DAN复性的温度需求，可选地第二温度阈值为(57.5±2)℃。
由于在将毛细管6从第二恒温槽2内取出并转移至第三恒温槽3的过程中，毛细管6中样品的温度仍会持续降低，为了保证毛细管6在进入第三恒温槽3前，样品的温度能够快速降低到第二温度阈值范围内，使第二恒温槽2的温度即第二控制温度远低于第二温度阈值；可选地，第二恒温槽2的第二控制温度范围可以为10℃-25℃；可选地，第二控制温度可以为15℃。
同时，毛细管6在第二恒温槽2内降温的过程中，仍通过测温模块7对毛细管6内样品的温度进行间接监测，以根据测温模块7测得的温度确定毛细管6从第二恒温槽2内移出的时机；可选地，控制模块可以被配置成：控制模块设置有第二设定温度，可选地，第二设定温度的取值范围可以为50℃-70℃；当测温模块7在第二恒温槽2内测得的温度达到第二设定温度时，控制模块立即控制移动机构5将毛细管6从第二恒温槽2内取出，从而确保毛细管6在转移至第三恒温槽3内之前，内部样品的温度位于第二温度阈值范围内。可选地，第二设定温度可以为65℃。
需要说明的是，关于第一设定温度和第二设定温度的具体数值，可根据实际情况进行设定，如当第一恒温槽1和第二恒温槽2的温度改变，或者测温模块的材质和构造改变，或者样品所要达到的第一温度阈值和第二温度阈值发生改变时，第一设定温度和第二设定温度的数值也可相应调整。
在本公开实施例中，第一设定温度和第二设定温度的具体数值通过对恒温槽的温度进行校准补偿和温度曲线校准获得。例如，在移动机构的移动端放置测温模块和装有预定量的水的毛细管，以通过水模拟毛细管中装有样品的状态，同时在毛细管中插入热电偶，以对毛细管内的样品温度进行采集，并将热电偶探头连接到温度采集仪；通过移动机构带动毛细管和测温模块在第一恒温槽和第二恒温槽之间循环移动，给定第一抽离温度和第二抽离温度，即当测温模块的温度达到第一抽离温度时将毛细管移出高温槽，当测温模块的温 度达到第二抽离温度时将毛细管移出低温槽，温度采集仪将给出如图3所示的热电偶所测得的毛细管内样品的温度曲线，同时根据测温模块测得的温度能够得到如图4所示的温度曲线，两条曲线均为规律的具有波峰和波谷的曲线；当第一抽离温度为上文所述的第一设定温度102℃，第二抽离温度为上文所述的第二设定温度65℃，毛细管内样品的温度曲线的波峰能够稳定在(94±2)℃，即第一温度阈值，波谷能够稳定在(57.5±2)℃，即第二温度阈值，从而确定了第一设定温度和第二设定温度。
在本公开实施例中，可选地，由于在循环的开端，测温模块7第一次插入高温槽时，与样本管还没建立稳定的对应关系，因此测温模块在多个循环过程中的第一抽离温度设置不同，第一个循环过程中，测温模块7的第一抽离温度高于后续循环过程中的第一抽离温度。例如在40个循环中，第1个循环过程测温模块在高温槽抽离的温度会比后面39个循环抽离的温度高1-4℃，优选为2℃，如图4所示，第一个循环的第一抽离温度为104℃，而第2至39个循环的第一抽离温度为102℃，以满足第一温度阈值要求。
在本公开实施例中，可选地，第三恒温槽3的第三控制温度可以为75℃，以通过第三恒温槽3对放入其内部的毛细管6中的样品进行中温延伸，确保样品顺利地完成荧光信号采集。在一些可选的实施例中，控制模块可以与荧光信号采集的设备通讯连接，且控制模块还可以被配置成：当荧光信号采集设备完成对样品的荧光信号采集后，控制模块控制移动机构5将毛细管6移出第三恒温槽3。
在一些可选的实施例中，控制模块还可以被配置成：控制移动机构5带动毛细管6在第一恒温槽1、第二恒温槽2和第三恒温槽3之间循环移动多次，以使样品在PCR热循环装置中完成扩增流程。
接下来将参照附图对本公开的另一些实施例进行详细地描述。
本公开的另一些实施例是在上述实施例的基础上的改进，上述实施例中公开的技术内容不重复描述，上述实施例中公开的内容也属于本实施例公开的内容。
在本公开实施例中，可选地，PCR热循环装置还可设置第四恒温槽4，第四恒温槽4可用作逆转录槽，当第四恒温槽4用作逆转录槽时，第四恒温槽4可以被设置为恒定的第五控制温度，第五控制温度为样品逆转录目标温度；可选地，第五控制温度可以为55℃；当第四恒温槽4用作逆转录槽时，四个恒温槽按照第四恒温槽4、第一恒温槽1、第二恒温槽2和第三恒温槽3的顺序并排设置。
控制模块可以被配置成：控制移动机构5将毛细管6依次转移至第四恒温槽4、第一恒温槽1、第二恒温槽2和第三恒温槽3并循环多次；且使样品在第四恒温槽4内停留第二预定时间以完成逆转录，毛细管6从第一恒温槽1、第二恒温槽2和第三恒温槽3的取 出时机参见上述实施例，以使样品在第一恒温槽1内完成DNA变性，在第二恒温槽2内完成降温退火，在第三恒温槽3内完成荧光信号采集。
接下来将参照附图对本公开的又一些实施例进行详细地描述。
本公开的又一些实施例是在上述实施例的基础上的改进，上述实施例中公开的技术内容不重复描述，上述实施例中公开的内容也属于本实施例公开的内容。
在本公开实施例中，可选地，第四恒温槽4可用作辅助变性槽，且当第四恒温槽4用作辅助变性槽时，第四恒温槽4可以被设置为恒定的第四控制温度，第四控制温度为样品变性目标温度；可选地，第四控制温度可以为95℃；四个恒温槽按第一恒温槽1、第四恒温槽4、第二恒温槽2和第三恒温槽3的顺序并排设置。
此时控制模块可以被配置成：控制移动机构5将毛细管6依次转移至第一恒温槽1、第四恒温槽4、第二恒温槽2和第三恒温槽3并循环多次，且使样品在第四恒温槽4内停留第一预定时间，以使样品在第四恒温槽4内继续变性一段时间，毛细管6从第一恒温槽1、第二恒温槽2和第三恒温槽3的取出时机参见上述实施例。
在本公开实施例中，可选地，当第四恒温槽4用作辅助变性槽时，第四恒温槽4还能够被设置为恒定的第六控制温度，第六控制温度为循环起始目标温度；在开始第一个循环之前，移动机构5可以将毛细管6和测温模块7插入到具有第六控制温度的第四恒温槽4，使毛细管6的样品或测温模块7达到循环起始目标温度，以避免样品因环境温度的影响导致起始温度过低，循环过程中无法快速满足第一温度阈值要求。第六控制温度的取值范围可以为50℃-57℃，可选地，第六控制温度可以为55℃。可选地，移动机构5可以将毛细管6和测温模块7插入到具有第六控制温度的第四恒温槽4预定时长，优选为1分钟，以保证毛细管6的样品能够达到循环起始目标温度，提高增加PCR热循环的检测效率及可靠性。
接下来将参照附图对本公开的再一些实施例进行详细地描述。
本公开的再一些实施例是在上述实施例的基础上的改进，上述实施例中公开的技术内容不重复描述，上述实施例中公开的内容也属于本实施例公开的内容。
在本公开实施例中，可选地，第四恒温槽4既用作逆转录槽又用作辅助变性槽，此时四个恒温槽可以按照第一恒温槽1、第四恒温槽4、第二恒温槽2和第三恒温槽3的顺序并排设置。
此时控制模块被配置成：控制毛细管6按第四恒温槽4、第一恒温槽1、第四恒温槽4、第二恒温槽2和第三恒温槽3的顺序转移并循环多次。
在每个循环过程中，首先将第四恒温槽4的温度设置成第五控制温度，毛细管6先被 放入到具有第五控制温度的第四恒温槽4内进行逆转录；在毛细管6从第四恒温槽4取出以转移至第一恒温槽1内后，将第四恒温槽4的温度调高至第四控制温度，使样品在第一恒温槽1内完成DNA变性后能够被转移至具有第四控制温度的第四恒温槽4内继续变性一段时间，然后再继续向后续的恒温槽转移。
对于毛细管6从用于逆转录槽的第四恒温槽4、第一恒温槽1、用作辅助变性槽的第四恒温槽4、第二恒温槽2和第三恒温槽3的取出时机可参见上述实施例。
接下来将参照附图对本公开的其他一些实施例进行详细地描述。
本公开的其他一些实施例是在上述实施例的基础上的改进，上述实施例中公开的技术内容不重复描述，上述实施例中公开的内容也属于本实施例公开的内容。
在本公开实施例中，控制模块还可以配置有预警功能，可选地，控制模块还可以被配置成：控制模块设置有第一设定时间和第二设定时间，当毛细管6在第一恒温槽1内停留第一设定时间，且测温模块7测得的温度仍未到达第一设定温度时，控制模块判定第一恒温槽1或测温模块7故障并发出故障预警，同时控制移动机构5将毛细管6从第一恒温槽1内取出；或者当毛细管6在第二恒温槽2内停留第二设定时间，且测温模块7测得的温度仍未到达第二设定温度时，控制模块判定第二恒温槽2或测温模块7故障并发出故障预警，同时控制移动机构5将毛细管6从第二恒温槽2内取出。
接下来将参照附图对本公开的另外一些实施例进行详细地描述。
本公开的另外一些实施例中提供了一种针对上述实施例中的PCR热循环装置的控制方法，以使样品在PCR热循环装置中完成扩增流程。
在本公开实施例中，可选地，PCR热循环装置的控制方法可以包括以下步骤：步骤100、将第一恒温槽的温度设定为第一控制温度，移动机构将毛细管和测温模块一同放入第一恒温槽内，以通过第一恒温槽对毛细管中的样品进行加热；
当测温模块测得的温度在第一设定时间内到达第一设定温度，将毛细管从第一恒温槽内移出，使样品的温度达到第一温度阈值范围内，以完成DNA变性，并继续执行步骤200。
当毛细管在第一恒温槽内停留第一设定时间，且测温模块测得的温度仍未到达第一设定温度时，控制模块判定第一恒温槽或测温模块故障并发出故障预警，同时控制移动机构将毛细管从第一恒温槽内取出后停止运行，不执行下述步骤，待故障排除后重新运行装置。
步骤200、将第二恒温槽的温度设定为第二控制温度，移动机构将从毛细管转移至第二恒温槽内，以使样品在第二恒温槽内降温退火；
当测温模块测得的温度在第二设定时间内到达第二设定温度，将毛细管从第二恒温槽内移出，使样品在进入第三恒温槽内时温度能够达到第二温度阈值范围内，以完成降温退 火，并继续执行步骤300。
当毛细管在第二恒温槽内停留第二设定时间，且测温模块测得的温度仍未到达第二设定温度时，控制模块判定第二恒温槽或测温模块故障并发出故障预警，同时控制移动机构将毛细管从第二恒温槽内取出后停止运行，不执行下述步骤，待故障排除后重新运行装置。
步骤300、将第三恒温槽的温度设定为第三控制温度，移动机构将毛细管转移至第三恒温槽内，以使样品在第三恒温槽内完成荧光信号采集，并在完成对样品的荧光信号采集后将毛细管从第三恒温槽内移出。
步骤400、重复步骤100-步骤300，通过移动机构带动毛细管在多个恒温槽之间按照预定的顺序循环多次，以完成样品的扩增流程。
在本公开实施例中，可选地，PCR热循环装置的控制方法可以包括以下步骤：
步骤100c、将毛细管放入具有第六控制温度的第四恒温槽内第三预定时间后取出，使毛细管内的样品达到循环起始目标温度。
步骤100、将第一恒温槽的温度设定为第一控制温度，移动机构将毛细管和测温模块一同放入第一恒温槽内，以通过第一恒温槽对毛细管中的样品进行加热；
当测温模块测得的温度在第一设定时间内到达第一设定温度，将毛细管从第一恒温槽内移出，使样品的温度达到第一温度阈值范围内，以完成DNA变性，并继续执行步骤200。
当毛细管在第一恒温槽内停留第一设定时间，且测温模块测得的温度仍未到达第一设定温度时，控制模块判定第一恒温槽或测温模块故障并发出故障预警，同时控制移动机构将毛细管从第一恒温槽内取出后停止运行，不执行下述步骤，待故障排除后重新运行装置。
步骤101、将第四恒温槽的温度设定为第四控制温度，移动机构将从第一恒温槽内移出的毛细管转移至具有第四控制温度的第四恒温槽内，并使毛细管在第四恒温槽内停留第一预定时间，以使样品在第四恒温槽内继续变性一段时间。
步骤200、将第二恒温槽的温度设定为第二控制温度，移动机构将从毛细管转移至第二恒温槽内，以使样品在第二恒温槽内降温退火；
当测温模块测得的温度在第二设定时间内到达第二设定温度，将毛细管从第二恒温槽内移出，使样品在进入第三恒温槽内时温度能够达到第二温度阈值范围内，以完成降温退火，并继续执行步骤300。
当毛细管在第二恒温槽内停留第二设定时间，且测温模块测得的温度仍未到达第二设定温度时，控制模块判定第二恒温槽或测温模块故障并发出故障预警，同时控制移动机构将毛细管从第二恒温槽内取出后停止运行，不执行下述步骤，待故障排除后重新运行装置。
步骤300、将第三恒温槽的温度设定为第三控制温度，移动机构将毛细管转移至第三 恒温槽内，以使样品在第三恒温槽内完成荧光信号采集，并在完成对样品的荧光信号采集后将毛细管从第三恒温槽内移出。
步骤400、重复步骤100-步骤300，通过移动机构带动毛细管在多个恒温槽之间按照预定的顺序循环多次，以完成样品的扩增流程。
在本公开实施例中，可选地，PCR热循环装置的控制方法可以包括以下步骤：
步骤100a、将第四恒温槽的温度设定为第五控制温度，移动机构将毛细管和测温模块放入第四恒温槽内第二预定时间后移出毛细管，以使样品在具有第五控制温度的第四恒温槽内完成逆转录。
步骤100、将第一恒温槽的温度设定为第一控制温度，移动机构将毛细管和测温模块一同放入第一恒温槽内，以通过第一恒温槽对毛细管中的样品进行加热；
当测温模块测得的温度在第一设定时间内到达第一设定温度，将毛细管从第一恒温槽内移出，使样品的温度达到第一温度阈值范围内，以完成DNA变性，并继续执行步骤200。
当毛细管在第一恒温槽内停留第一设定时间，且测温模块测得的温度仍未到达第一设定温度时，控制模块判定第一恒温槽或测温模块故障并发出故障预警，同时控制移动机构将毛细管从第一恒温槽内取出后停止运行，不执行下述步骤，待故障排除后重新运行装置。
步骤200、将第二恒温槽的温度设定为第二控制温度，移动机构将从毛细管转移至第二恒温槽内，以使样品在第二恒温槽内降温退火；
当测温模块测得的温度在第二设定时间内到达第二设定温度，将毛细管从第二恒温槽内移出，使样品在进入第三恒温槽内时温度能够达到第二温度阈值范围内，以完成降温退火，并继续执行步骤300。
当毛细管在第二恒温槽内停留第二设定时间，且测温模块测得的温度仍未到达第二设定温度时，控制模块判定第二恒温槽或测温模块故障并发出故障预警，同时控制移动机构将毛细管从第二恒温槽内取出后停止运行，不执行下述步骤，待故障排除后重新运行装置。
步骤300、将第三恒温槽的温度设定为第三控制温度，移动机构将毛细管转移至第三恒温槽内，以使样品在第三恒温槽内完成荧光信号采集，并在完成对样品的荧光信号采集后将毛细管从第三恒温槽内移出。
步骤400、重复步骤100a-步骤300，通过移动机构带动毛细管在多个恒温槽之间按照预定的顺序循环多次，以完成样品的扩增流程。
在本公开实施例中，可选地，PCR热循环装置的控制方法可以包括以下步骤：
步骤100a、将第四恒温槽的温度设定为第五控制温度，移动机构将毛细管和测温模块放入第四恒温槽内第二预定时间后移出毛细管，以使样品在具有第五控制温度的第四恒温 槽内完成逆转录。
步骤100、将第一恒温槽的温度设定为第一控制温度，移动机构将毛细管和测温模块一同放入第一恒温槽内，以通过第一恒温槽对毛细管中的样品进行加热；
当测温模块测得的温度在第一设定时间内到达第一设定温度，将毛细管从第一恒温槽内移出，使样品的温度达到第一温度阈值范围内，以完成DNA变性，并继续执行步骤200。
当毛细管在第一恒温槽内停留第一设定时间，且测温模块测得的温度仍未到达第一设定温度时，控制模块判定第一恒温槽或测温模块故障并发出故障预警，同时控制移动机构将毛细管从第一恒温槽内取出后停止运行，不执行下述步骤，待故障排除后重新运行装置。
步骤101、将第四恒温槽的温度设定为第四控制温度，移动机构将从第一恒温槽内移出的毛细管转移至具有第四控制温度的第四恒温槽内，并使毛细管在第四恒温槽内停留第一预定时间，以使样品在第四恒温槽内继续变性一段时间。
步骤200、将第二恒温槽的温度设定为第二控制温度，移动机构将从毛细管转移至第二恒温槽内，以使样品在第二恒温槽内降温退火；
当测温模块测得的温度在第二设定时间内到达第二设定温度，将毛细管从第二恒温槽内移出，使样品在进入第三恒温槽内时温度能够达到第二温度阈值范围内，以完成降温退火，并继续执行步骤300。
当毛细管在第二恒温槽内停留第二设定时间，且测温模块测得的温度仍未到达第二设定温度时，控制模块判定第二恒温槽或测温模块故障并发出故障预警，同时控制移动机构将毛细管从第二恒温槽内取出后停止运行，不执行下述步骤，待故障排除后重新运行装置。
步骤300、将第三恒温槽的温度设定为第三控制温度，移动机构将毛细管转移至第三恒温槽内，以使样品在第三恒温槽内完成荧光信号采集，并在完成对样品的荧光信号采集后将毛细管从第三恒温槽内移出。
步骤400、重复步骤100a-步骤300，通过移动机构带动毛细管在多个恒温槽之间按照预定的顺序循环多次，以完成样品的扩增流程。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。
综上所述，本公开提供了一种PCR热循环装置及控制方法。这种PCR热循环装置能 够避免在第一循环过程中样品因环境温度的影响导致起始温度过低，导致后续对测温模块与样品管建立的对应关系不稳定，以保证PCR热循环装置的可靠性，同时增加PCR热循环装置的检测效率。
此外，可以理解的是，本公开的PCR热循环装置及控制方法是可以重现的，并且可以用在多种工业应用中。例如，本公开的PCR热循环装置及控制方法可以用于快速分子诊断技术领域。
Claims (21)
- 一种PCR热循环装置，其特征在于，包括移动机构、第一恒温槽和控制模块；所述第一恒温槽能够被配置成具有第一控制温度；所述移动机构上放置有装有样品的毛细管和测温模块，所述移动机构能够带动所述毛细管和所述测温模块同步移动；所述控制模块被配置成：在进行第一次循环时，控制所述移动机构将所述毛细管和所述测温模块转移至所述第一恒温槽内；当所述测温模块在所述第一恒温槽内测得的温度到达第三设定温度时，控制移动机构将毛细管从所述第一恒温槽内取出；在进行第二次循环及后续循环时，控制所述移动机构将所述毛细管和所述测温模块转移至所述第一恒温槽内；当所述测温模块测得的温度到达第一设定温度时，控制所述移动机构将所述毛细管移出所述第一恒温槽，以使所述毛细管在移出所述第一恒温槽后所述样品的温度位于第一温度阈值范围内；所述第一控制温度大于所述第一设定温度；所述第三设定温度大于所述第一设定温度。
- 根据权利要求1所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述第三设定温度与所述第一设定温度的差值大于等于1℃且小于等于4℃。
- 根据权利要求1或2所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述第一设定温度大于所述第一温度阈值。
- 根据权利要求1-3中任一项所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述第一温度阈值范围为(94±2)℃；所述第一设定温度的取值范围为90℃-105℃。
- 根据权利要求1-4中任一项所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述PCR热循环装置还包括第二恒温槽，所述第二恒温槽能够被配置成具有第二控制温度；所述控制模块还被配置成：控制所述移动机构将所述毛细管由所述第一恒温槽转移至所述第二恒温槽内；当所述测温模块测得的温度到达第二设定温度时，控制所述移动机构将所述毛细管移出所述第二恒温槽，以使所述毛细管在移出所述第二恒温槽后所述样品的温度位于第二温度阈值范围内；所述第二控制温度小于所述第二设定温度。
- 根据权利要求5所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述第二设定温度大于所述第二温度阈值。
- 根据权利要求5或6所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述第二温度阈值范围为(57.5±2)℃；所述第二设定温度的取值范围为50℃-70℃。
- 根据权利要求5-7中任一项所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述PCR热循环装置还包括第三恒温槽，所述第三恒温槽能够被配置成具有第三控制温度；所述控制模块还被配置成：控制所述移动机构将所述毛细管由所述第二恒温槽转移至所述第三恒温槽；当所述毛细管内的样品在所述第三恒温槽内完成荧光信号采集后，控制所述移动机构将所述毛细管从所述第三恒温槽取出。
- 根据权利要求8所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述控制模块还被配置成：控制所述移动机构带动所述毛细管在所述第一恒温槽、所述第二恒温槽和所述第三恒温槽之间循环移动多次，以使所述毛细管内的样品在所述PCR热循环装置中完成扩增流程。
- 根据权利要求8所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述PCR热循环装置还包括第四恒温槽，所述第四恒温槽能够被配置成具有第四控制温度；所述控制模块还被配置成：控制所述移动机构将所述毛细管依次转移至所述第一恒温槽、所述第四恒温槽、所述第二恒温槽和所述第三恒温槽，并使所述毛细管在具有所述第四控制温度的所述第四恒温槽内停留第一预定时间；其中，所述第四控制温度为样品变性目标温度。
- 根据权利要求10所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述第四恒温槽还能够被配置成具有第五控制温度；所述控制模块还能够被配置成：控制所述移动机构将所述毛细管依次转移至具有所述第五控制温度的所述第四恒温槽、所述第一恒温槽、具有所述第四控制温度的所述第四恒温槽、所述第二恒温槽和所述第三恒温槽，并使所述毛细管在具有所述第五控制温度的所述第四恒温槽内停留第二预定时间，以完成所述样品的逆转录；其中，所述第五控制温度为样品逆转录目标温度。
- 根据权利要求10所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述第四恒温槽还能够被配置成具有第六控制温度；所述控制模块还能够被配置成：在进行所述第一次循环之前，控制所述移动机构将所述毛细管和所述测温模块插入到具有所述第六控制温度的所述第四恒温槽内预定时长，以使所述毛细管内的样品能够达到循环起始目标温度；其中，所述第六控制温度为所述循环起始目标温度。
- 根据权利要求8所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述PCR热循环装置还包括第四恒温槽，所述第四恒温槽能够被配置成具有第五控制温度；所述控制模块还能够被配置成：控制所述移动机构将所述毛细管依次转移至所述第四恒温槽、所述第一恒温槽、所述第二恒温槽和所述第三恒温槽，并使所述毛细管在所述第四恒温槽内停留第二预定时间，以完成所述样品的逆转录；其中，所述第五控制温度为样品逆转录目标温度。
- 根据权利要求10或11所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述第一恒温槽、所述第四恒温槽、所述第二恒温槽和所述第三恒温槽依次并排间隔设置。
- 根据权利要求1-14中任一项所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述控制模块还被配置成：当所述毛细管在所述第一恒温槽内停留第一设定时间，且所述测温模块测得的温度未到达第一设定温度时，控制所述移动机构将所述毛细管从所述第一恒温槽内取出。
- 根据权利要求5-15中任一项所述的PCR热循环装置，其特征在于，所述控制模块还被配置成：当所述毛细管在所述第二恒温槽内停留第二设定时间，且所述测温模块测得的温度未到达第二设定温度时，控制所述移动机构将所述毛细管从所述第二恒温槽内取出。
- 一种PCR热循环装置的控制方法，所述控制方法用于权利要求8至16中任一项所述的PCR热循环装置；其特征在于，包括以下步骤：步骤100、将毛细管放入第一恒温槽，当测温模块测得的温度到达第一设定温度时取出，以使所述毛细管中的样品温度位于第一温度阈值范围内；步骤200、将毛细管转移至第二恒温槽，当测温模块测得的温度到达第二设定温度时取出，以使所述毛细管中的样品温度位于第二温度阈值范围内；步骤300、将毛细管转移至第三恒温槽，完成样品的荧光信号采集后取出；步骤400、重复步骤100至步骤300预定次数，以完成多次循环；其中，在第一次循环中，当测温模块在第一恒温槽内测得的温度到达第三设定温度时，毛细管从第一恒温槽中取出，所述第三设定温度大于所述第一设定温度。
- 根据权利要求17所述的PCR热循环装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤100之前还包括步骤100a：将毛细管放入具有第五控制温度的第四恒温槽内，以完成样品的逆转录；或者将毛细管放入具有第六控制温度的第四恒温槽内，以使毛细管的样品或测温模块达到循环起始目标温度。
- 根据权利要求18所述的PCR热循环装置的控制方法，其特征在于，将所述毛细管放入具有第五控制温度的第四恒温槽内，停留第二预定时间后转移至所述第一恒温槽；或者将所述毛细管放入具有第六控制温度的第四恒温槽内，停留第三预定时间后转移至所述第一恒温槽。
- 根据权利要求17-19中任一项所述的PCR热循环装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤100中还包括步骤100b：当第一恒温槽内的测温模块在第一设定时间内测得的温度未到达第一设定温度，控制模块控制移动机构将毛细管从第一恒温槽内取出。
- 根据权利要求17-20中任一项所述的PCR热循环装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤200中还包括步骤200a：当第二恒温槽内的测温模块在第二设定时间内测得的温度未到达第二设定温度，控制模块控制移动机构将毛细管从第二恒温槽内取出。
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