[发明专利]一种核酸扩增仪的温度控制方法和装置

说明书

本发明提供了一种数字化核酸扩增仪的温度控制方法。其包括以下步骤：步骤1，获取芯片的当前温度和设定温度；步骤2，获取预先设置给芯片加热或制冷的时长；步骤3，根据预先设置的时长控制制冷片调节芯片温度至设定温度，且控制制冷片的加热或制冷时间小于等于预设值。本发明提供的温度控制方法，在保证快速升降温的同时，通过两级制冷片配合作用尽可能的降低了能耗，提高了制冷片的工作效率，平衡了温度调节时间和功率之间的关系，能够快速对芯片的温度进行调节，保证了PCR反应的高效进行，有效解决了现有温度控制系统精度不高，DNA片段扩增的效率低下等问题。

技术领域

本发明属于核酸扩增仪技术领域，尤其涉及到一种核酸扩增仪的温度控制方法和装置。

背景技术

核酸扩增技术也即聚合酶链式反应技术(Polymerase Chain Reaction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，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调节的精度较低，制冷片的功率不好控制，且芯片的温度采集的不够精确，影响了DNA片段扩增的效率。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提出一种快速、精确的核酸扩增仪的温度控制方法和装置，其在保证快速升降温的同时，通过两级制冷片配合作用尽可能的降低了能耗，提高了制冷片的工作效率，平衡了温度调节的时间和效率之间的关系，能够快速对芯片的温度进行调节，保证了PCR反应的高效进行，有效解决了现有温度控制系统精度不高，DNA片段扩增的效率低下等问题。

具体的，本发明采用以下技术方案施行：

一种核酸扩增仪的温度控制方法，所述核酸扩增仪包括盛放样品的芯片，用于对芯片加热和制冷的制冷片，用于获取温度信号的温度传感器，用于处理温度信号和发出温度控制命令的主控板，所述核酸扩增仪的温度控制方法包括以下步骤：

步骤1，获取所述芯片的当前温度T和设定温度T₀；

步骤2，获取预先设置给所述芯片加热或制冷的时长，得到预设值t₀；

步骤3，控制制冷片调节芯片温度至设定温度，且控制制冷片的加热或制冷时间t_n小于等于预设值t₀；

进一步地，所述步骤3中调节芯片温度至设定温度的具体方式为：主控板的处理模块通过公式A得到输出值U，并将输出值U转换为模拟电流的调温信号，然后再输出调温信号给制冷片，制冷片进行功率的调整，

公式A：U＝K_a|T-T₀|+K_b d|T-T₀|/dt+K_c∫|T-T₀|dt，其中U为输出值，T为芯片的当前温度，T₀为芯片的设定温度，K_a为比例系数，K_b为微分时间常数，K_c为积分时间常数；

进一步地，所述制冷片包括一级制冷片和二级制冷片；

进一步地，制冷片根据公式B调节制冷片的功率，