專利名稱：一種帶精密溫度補償?shù)淖儨亟饘倌K的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶精密溫度補償?shù)难b置，用于基因擴增儀及全自動醫(yī)用PCR 分析系統(tǒng)。
背景技術：
基因擴增(PCR)儀的工作原理是通過變性一退火一延伸三個基本反應步驟完成 類似于DNA的天然復制過程，重復循環(huán)上述過程，1 2小時就能將待測目標基因擴增放大 幾百萬倍，從而實現(xiàn)基因的定性檢測。全自動醫(yī)用PCR分析系統(tǒng)的工作原理是在PCR反應系統(tǒng)中加入一個熒光標記探 針，激發(fā)的熒光信號值與所擴增的目標基因數(shù)量成正比，通過對試管內(nèi)熒光值的實時監(jiān)測， 來實現(xiàn)模板的定量檢測。相比普通PCR檢測，熒光定量PCR檢測除了能定量檢測以外，還具 有更高的特異性與靈敏度。但無論是基因擴增(PCR)儀還是全自動醫(yī)用PCR分析系統(tǒng)，都需要經(jīng)歷變性一退 火一延伸三個基本反應步驟，而這三個步驟的執(zhí)行過程中必須嚴格地精確控制樣本的溫 度，否則研究結(jié)果將產(chǎn)生偏差，甚至導致檢測失敗。目前主流的上述儀器的溫控系統(tǒng)主要由變溫金屬模塊3、半導體制冷器2、散熱器 1組成，見附圖1。一個變溫金屬模塊3底下可安裝一個或多個半導體制冷器2，半導體制冷 器2對變溫金屬模塊3提供加熱和冷卻，變溫金屬模塊3的上表面有多個樣品孔6，用于放 置樣本試管?？梢?，變溫金屬模塊3的溫度均勻性直接影響到每個樣本檢測的實際溫度，從 而影響其檢測的精確性及重復性；造成變溫金屬模塊溫度不均勻的因素很多，主要因素如下1、變溫金屬模塊與周圍環(huán)境的溫差會造成模塊四周熱量流失，導致模塊邊上(特 別是角上)的樣品孔溫度偏低；2、半導體制冷器每個區(qū)域的功率也存在一定的不均勻性；3、半導體制冷器四周封的密封膠也會帶走一些熱量；4、散熱器不同區(qū)域的溫度差異，也會造成變溫金屬模塊溫度的不均勻；可見，變溫金屬模塊溫度不均勻性是不規(guī)則的，上述因素的影響可相互疊加，也可 相互抵消。現(xiàn)有的相關改進技術中，通過在變溫金屬模塊的側(cè)面或底面四周加電熱膜來彌 補模塊四周的熱損失，但由于模塊的每個樣品孔所散失的熱量是不均勻的。因此，該方法只 能做到粗略的溫度補償，而無法對每個樣品孔進行精密的溫度補償。實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術之不足，提供一種帶精密溫度 補償?shù)淖儨亟饘倌K及溫度補償方法，其根據(jù)每個樣品孔的實測溫度與設定溫度的偏差 值，分別對每個樣品孔提供單獨的溫度補償，可以非常方便地提高變溫金屬模塊的溫度均 勻性。[0013]根據(jù)本實用新型提供的一種帶精密溫度補償?shù)淖儨亟饘倌K，在所述的變溫金屬 模塊上設置有樣品孔，包括溫度補償加熱器，所述的溫度補償加熱器的設置數(shù)量小于或等 于所述樣品孔的設置數(shù)量，所述的溫度補償加熱器與控制電路相連接，所述的每個溫度補 償加熱器單獨設置在樣品孔周圍。樣品孔的數(shù)量多于或等于溫度補償加熱器的數(shù)量，是因 為，在變溫金屬模塊出廠前或校準時，要對其進行檢測，對于樣品孔溫度與設定溫度之間的 溫差在接受范圍內(nèi)的，則對該樣品孔不設置溫度補償加熱器，對于設置溫度補償加熱器的 樣品孔，是一個溫度補償加熱器對應一個樣品孔，控制電路控制溫度補償加熱器，在需要 時，通電使得溫度補償加熱器對單個樣品孔單獨進行加熱，由于只對需要的樣品孔進行單 獨溫度補償，所以，溫度補償更加精密，從而達到溫度補償?shù)哪康?。按照本實用新型提供的一種帶精密溫度補償?shù)淖儨亟饘倌K，還具有如下附屬技 術特征每個溫度補償器分別與所述的控制電路相連接，以實現(xiàn)控制電路對每個溫度補償 器可以進行單獨控制。所述的溫度補償加熱器是電阻加熱器或電熱膜，也可是其他適用于單獨加熱的裝置。所述的溫度補償加熱器通過導線或柔性電路板與所述的控制電路相連接。按照本實用新型提供的帶精密溫度補償?shù)淖儨亟饘倌K，為基因擴增儀及全自動 醫(yī)用PCR分析系統(tǒng)提供一種可以逐點進行溫度補償?shù)淖儨亟饘倌K，提高變溫金屬模塊的 溫度均勻性，從而提高儀器檢測的精確性與重復性，可非常方便地將變溫金屬模塊的溫度 均勻性從常規(guī)技術的士0. 3°C提高到士0. 05°C。


圖1為現(xiàn)有技術中基因擴增儀溫控系統(tǒng)的結(jié)構簡圖；圖2為安裝有按本實用新型提供的變溫金屬模塊的基因擴增儀溫控系統(tǒng)的結(jié)構 示意圖；圖3是圖2中標示A的局部放大示意圖；圖4為安裝有按本實用新型提供的另一種變溫金屬模塊的基因擴增儀溫控系統(tǒng) 的結(jié)構示意圖；圖5是圖4中標示為A的局部放大示意圖；圖6為按本實用新型提供的變溫金屬模塊的溫度補償器的初始參數(shù)設置流程圖；圖7為按本實用新型提供的溫度補償方法流程圖。
具體實施方式
參見圖2、圖3、圖6和圖7，在出廠前，需要對每個樣品孔進行檢測，以確定哪些樣 品孔需要進行單獨溫度補償，以及溫度補償功率的范圍，具體為在每個樣品孔周圍設置溫 度補償加熱器5，在常用的溫度范圍內(nèi)，設定第一控溫點為60°C，將變溫金屬模塊控制到該 溫度點，通過溫度傳感器測量每一個樣品孔的實際溫度值；通過控制電路來調(diào)節(jié)每個溫度 補償加熱器的實際補償功率值，使每個樣品孔的實際溫度值盡量接近第一控溫點60°C，記 錄此時每個溫度補償加熱器的實際溫度補償功率值PWILeoi ；在常用的溫度范圍內(nèi)，設定第二控溫點90°C，將變溫金屬模塊控制到該溫度點，通過溫度傳感器測量每一個樣品孔的實 際溫度值；通過控制電路來調(diào)節(jié)每個溫度補償加熱器的實際補償功率值，使每個樣品孔的 實際溫度值盡量接近第二控溫點90°C，記錄此時每個溫度補償加熱器的實際溫度補償功率 值PWILQOi ；將參數(shù)PWILeoiIWILQOi保存到控制電路的存儲器中；設定一個數(shù)值范圍，比如 是3%，對于參數(shù)PWiLeo” PWILgoi均小于該數(shù)值范圍的樣品孔，則認為其實測溫度與設定 溫度足夠接近，可選擇不附加溫度補償加熱器，否則，則設置溫度補償加熱器。在實際使用過程中，首先從控制電路板的存儲器中讀取每個溫度補償加熱器5的 溫度補償功率值計算公式的參數(shù)；第二步，根據(jù)變溫金屬模塊的設定溫度T，以及第一步所 得的參數(shù)，按計算公式計算每個溫度補償加熱器的實際功率補償值；第三步，根據(jù)所計算出 的實際功率補償值，通過控制電路控制每個溫度補償加熱器的補償功率，使得每個溫度補 償加熱器對相應的樣品孔進行溫度補償；根據(jù)需要，在工作狀態(tài)下，重復上述第二步及之后 的步驟；其中計算每個溫度補償加熱器的實際功率補償值的公式為PWMJi = (Pmj^Oi-PmjoOi) X T/a+b ΡΙΜ_60「ο PWM_90i ；其中，1彡i彡樣品孔的數(shù)量，a、b、c是常數(shù)，PWlLeoi、PWlLQOi是第i個溫度補償加熱器分別在設定溫度60°C、90°C情況下的實 際溫度補償功率值。本實施例中，每個樣品孔都設置溫度補償加熱器5，變溫金屬模塊3底下可安裝一 個或多個半導體制冷器2，半導體制冷器2對變溫金屬模塊3提供加熱和冷卻，變溫金屬模 塊3的上表面有多個樣品孔6，半導體制冷器2設置在散熱器1上，溫度補償加熱器5采用 電阻加熱器，先將溫度補償加熱器5焊接在超薄的柔性電路板4上，再將柔性電路板4制成 環(huán)形結(jié)構，固定在變溫金屬模塊3每個樣品孔6凸起的柱子側(cè)面，固定方式可以是套、膠或 粘，每個柔性電路板4引出兩根導線，與控制電路(圖中未示出)相連接，對溫度補償加熱 器5進行控制，根據(jù)需要供電，以對連接有溫度補償器5的樣品孔進行加熱，本方案中，由于 變溫金屬模塊3的每個樣品孔6有一個凸起的圓柱形結(jié)構，相互之間彼此隔離，因此每個溫 度補償加熱器5進行溫度補償時，不會對周圍的樣品孔6溫度產(chǎn)生影響，可以很方便地使每 個樣品孔6的溫度補償達到非常高的精度。參見圖4、圖5、圖6和圖7，設置變溫金屬模塊3底下可安裝一個或多個半導體制 冷器2，半導體制冷器2對變溫金屬模塊3提供加熱和冷卻，變溫金屬模塊3的上表面有多 個樣品孔6，半導體制冷器2設置在散熱器1上，其中，溫度補償加熱器5采用電阻加熱器， 設置在樣品孔6的邊上，將所有的溫度補償加熱器5直接焊接在一張超薄的柔性電路板4 上，柔性電路板4上的電路相當于溫度補償加熱器5的電源線引出回路，即每個溫度補償加 熱器5的兩根電源線都制作在柔性電路板4上，這樣，就可以避免多根電源引出導線導致的 線路會亂的情況，由柔性電路板4與控制電路連接實現(xiàn)控制功能，再將柔性電路板4固定在 變溫金屬模塊3的上表面，固定方式可以是膠或粘，每個溫度補償加熱器5的供電導線通過 柔性電路板4 一起引出，此方案中，結(jié)構與安裝工藝比較簡單，本實施例中，每個樣品孔的 周圍都設置了溫度補償加熱器，也可以根據(jù)需要，只對其中的部分樣品孔單獨設置溫度補 償加熱器。本實施例的其它設置與上述實施例1相同。上述實施例只為說明本實用新型之用，而并非是對本實用新型的限制，有關領域 的普通技術人員，在此基礎上，還可以做出多種變更和改進方案，而不脫離本實用新型的精神和保護范圍。本實用新型權利要求書中，希望已經(jīng)包含了符合本實用新型實質(zhì)和范圍的 所有這些變更和改進方案。
權利要求1.一種帶精密溫度補償?shù)淖儨亟饘倌K，在所述的變溫金屬模塊上設置有樣品孔，其 特征在于包括溫度補償加熱器，所述的溫度補償加熱器的設置數(shù)量小于或等于所述樣品 孔的設置數(shù)量，所述的溫度補償加熱器與控制電路相連接，所述的每個溫度補償加熱器單 獨設置在樣品孔周圍。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶精密溫度補償?shù)淖儨亟饘倌K，其特征在于每個溫度補 償器分別與所述的控制電路相連接，以實現(xiàn)控制電路對每個溫度補償器可以進行單獨控 制。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的帶精密溫度補償?shù)淖儨亟饘倌K，其特征在于所述的 溫度補償加熱器是電阻加熱器或電熱膜。
4.根據(jù)權利要求3所述的帶精密溫度補償?shù)淖儨亟饘倌K，其特征在于所述的溫度 補償加熱器通過導線或柔性電路板與所述的控制電路相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種帶精密溫度補償?shù)淖儨亟饘倌K，在所述的變溫金屬模塊上設置有樣品孔，包括溫度補償加熱器，所述的溫度補償加熱器的設置數(shù)量小于或等于所述樣品孔的設置數(shù)量，所述的溫度補償加熱器與控制電路相連接，所述的每個溫度補償加熱器單獨設置在樣品孔周圍。本實用新型用于基因擴增儀及全自動醫(yī)用PCR分析系統(tǒng)，可以將變溫金屬模塊的溫度均勻性從常規(guī)技術的±0.3℃提高到±0.05℃。
文檔編號C12M1/38GK201825953SQ20102057808
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權日2010年10月26日
發(fā)明者秦榮 申請人:秦榮