[发明专利]一种用于核酸反应的温度控制装置和方法

说明书

本发明公开了一种用于核酸反应的温度控制装置和方法，其中，温度控制装置包括反应模块、温度测量模块、主控板、控制模块、电热模块、散热模块和显示模块，该装置通过多个温度传感器实时监测芯片和加热块的温度差，同时该装置中加热块可进行上下移动及旋转，通过增大加热块与反应模块之间的距离并使用变速风扇及散热片以实现核酸反应过程的降温，具有升温速度快且精准、成本低廉等优点，同时能够实时控制降温，有效防止温度过冲，实现快速、均匀降温过程。此外，反应模块中包括的多个反应池还可以同时实现不同核酸的反应，进一步提高了核酸反应的反应效率。

技术领域

本发明属于生物技术仪器领域，具体涉及一种用于核酸反应的温度控制装置和方法。

背景技术

核酸扩增技术目前包括常规数字聚合酶链反应技术、实时荧光数字聚合酶链反应技术以及等温核酸扩增技术等，其中，数字聚合酶链反应技术(Polymerase ChainReaction，简称PCR)，是一种用于扩增特定的DNA分子片段的分子生物技术，它以DNA分子为模板，由一对人工合成的特异寡核苷酸引物，通过DNA聚合酶酶促反应，快速扩增特异DNA分子片段，在生物学上具有极其重要的作用。PCR反应的基本过程分为三步。第一步，DNA变性(94℃)，双链DNA模板在热作用下氢键断裂，形成单链DNA；第二步，退火(55℃)，系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部双链；第三步，延伸(72℃)，在Taq酶的作用下，以dNTP为原料从引物的5端到3端延伸，合成与模板互补的DNA链。PCR仪就是通过控制样品达到不同温度，对被扩增的DNA片段进行变性、退火和聚合处理，以达到将DNA片段的量成倍扩增的目的。因此，温度控制的精度及升降温的速度直接影响DNA片段扩增的效率。

现有的核酸扩增温度控制方法通常只用一到两个温度传感器，而且只对导热模块进行温度采集和处理，并且散热部分都是固定的散热片和定速的风扇，这样做达不到较高的控温精度，影响了DNA片段扩增的效率。例如，中国实用新型专利CN207557707U公开了一种核酸反应控制电路，包括主控模块、温度传感器接口、温度控制模块、位置传感器接口、电机控制模块以及电源模块，通过检测核酸反应的环境温度，根据用户的具体需要，可编程的实现核酸反应操作，同步控制反应温度和机械操作，从而将复杂的实验操作转换为程序化自动化的实验操作，反应条件控制更加精准，核酸反应实验结果确切可靠，可重复性强。

而中国发明专利CN106337021A公开了一种用于聚合酶链式反应的大面积精确温控系统，该系统包括核酸反应芯片、加热单元和风扇单元，与现有技术相比，该发明具有如下的有益效果：系统包含48个微滴阵列反应室，能够用于多个核酸溶液的聚合酶链式反应同时进行；采用4个金属线圈作为加热器并单独控制，精确度更高；采用金属线圈作为加热器，升温速度快；采用金属线圈同时作为加热器和温度传感器，集成化程度更高。但该发明中金属线圈作为加热器成本较高、易损坏且维修不方便，同时该发明也并未说明风扇的具体散热方式。

针对核酸扩增技术存在的温度控制精度及升降温速度控制不精准的问题，应当寻找一种用于核酸反应的温度控制装置和方法，使得该装置和方法具有升温速度快且精准、成本低廉、能耗低同时能够实时控制降温等优点，有效防止温度过冲。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种用于核酸反应的温度控制装置和方法，该装置通过四个温度传感器实时监测芯片和加热块的温度差，同时使用变速风扇实现核酸反应过程的降温，具有升温速度快且精准、成本低廉等优点，同时能够实时控制降温，有效防止温度过冲，此外，反应模块中包括的多个反应池还可以同时实现不同核酸的反应。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于核酸反应的温度控制装置，其特征在于：包括反应模块、温度测量模块、主控板、控制模块、电热模块、散热模块和显示模块；所述主控板与所述控制模块、温度测量模块及显示模块相连，所述控制模块与所述电热模块及散热模块相连，所述温度测量模块与所述电热模块及反应模块相连。