热控装置及自动化热控调校方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种热控装置及自动化热控调校方法，该热控装置包括一控制器以及一加热致冷模块。加热致冷模块包括一第一温度感测器以及一加热致冷器。第一温度感测器用以测量加热致冷模块中的一第一位置的一第一目前温度，一加热致冷器用以依据来自控制器的一控制信号以调整在第一位置的第一目前温度。热控装置还包括一第二温度感测器，用以测量在加热致冷模块中的一第二位置的一第二目前温度。控制器是建立在第一位置的第一目前温度以及在第二位置的该第二目前温度的一温度模型，并执行一自动化调校机制以自动调整温度模型以控制加热致冷器调整第一位置的第一目前温度，使得第二位置的第二目前温度达到一期望温度。

【技术实现步骤摘要】
热控装置及自动化热控调校方法
本专利技术涉及温度控制，特别涉及一种热控装置及其自动化热控调校方法。
技术介绍
聚合酶连锁反应(PolymeraseChainReaction，PCR)是一种分子生物学技术，用于扩增特定的脱氧核醣核酸(DeoxyribonucleicAcid，DNA)片段，这种方法可在生物体外进行，不必依赖大肠杆菌或酵母菌等生物体。由于微生物复制是一个费时耗力的流程，首先要将DNA经限制酶剪裁，再利用接合酵素(Ligase)加到载体(Plasmid)中，之后利用瞬间电击(Electroporation)或是热休克(HeatShock)的方式，送到大肠杆菌胜任细胞(competentcell)中，而后将此菌于培养皿大量繁殖培养，再经过繁复的分离、纯化过程，通常需要耗费近一周时间，才能大量复制片段。相较之下，仅需约一小时反应时间的聚合酶连锁反应可以节省大量时间和繁复的操作。聚合酶连锁反应技术被广泛地运用在医学和生物学的实验室，例如用于判断检体中是否会表现某遗传疾病的图谱、传染病的诊断、基因复制，以及亲子鉴定等。聚合酶连锁反应通常需要在特定的生化仪器设备中进行，例如是聚合酶连锁反应设备(下称PCR设备)。因为聚合酶连锁反应的过程需要反复进行将聚合酶加热及降温的循环，故PCR设备通常是将盛装聚合酶的容器(例如：试管)置于一热控装置之中以进行温度控制，例如可通过将容器置于一热电致冷器(thermoelectriccooler)的基板上以进行加热及降温的控制。在进行聚合酶连锁反应时，将聚合酶加热至一第一特定温度(例如90至95摄氏度)并降温至第二特定温度(例如40至60摄氏度)的操作过程即可称为一PCR循环，且PCR循环需要反复进行多次。因聚合酶连锁反应过程极需仰赖精确的温度控制，才能达到DNA复制的目的。然而，依照不同试剂的生化反应需求，有不同的升降温及维持时间的规格。如何通过设定基板温度，达到试剂温度规格需求，过去多由有经验的实验者，以自身经验设定，并通过反复实验进行调整。此过程不但繁复且耗时，又高度仰赖实验者的经验，若经验不足或稍有不慎，则往往无法完成聚合酶连锁反应过程。此外，一般在进行聚合酶连锁反应过程时，热控装置中的容器里的液体温度并无法被直接测得，且上述液体温度与热电致冷器的基板温度并非一致，因此无法直接使用传统的温度控制方法来达到精确液温控制的目标，而需要手动调整每台热控装置的控制参数，会花费相当多时间，造成产线生产制造的困扰。因此，需要一种热控装置及其自动化热控调校方法以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种热控装置，包括一控制器以及一加热致冷模块。加热致冷模块包括一第一温度感测器以及一加热致冷器。第一温度感测器用以测量该加热致冷模块中的一第一位置的一第一目前温度，而加热致冷器用以依据来自该控制器的一控制信号以调整在该第一位置的该第一目前温度。热控装置还包括一第二温度感测器，用以测量在该加热致冷模块中的一第二位置的一第二目前温度，其中该控制器是建立在该第一位置的该第一目前温度以及在该第二位置的该第二目前温度的一温度模型，其中该控制器更执行一自动化调校机制以自动调整该温度模型以控制该加热致冷器调整该第一位置的该第一目前温度，使得该第二位置的该第二目前温度达到一期望温度。本专利技术更提供一种自动化热控调校方法，应用于一热控装置，该热控装置包括一加热致冷模块。该加热致冷模块包括一第一温度感测器及一加热致冷器。该热控装置还包括第二温度感测器，该方法包括下列步骤：利用该第一温度感测器测量该加热致冷模块中的一第一位置的一第一目前温度；利用该加热致冷器调整在该第一位置的该第一目前温度；利用该第二温度感测器测量在该加热致冷模块中的一第二位置的一第二目前温度；建立在该第一位置的该第一目前温度以及在该第二位置的该第二目前温度的一温度模型；以及执行一自动化调校机制以自动调整该温度模型以控制该加热致冷器调整该第一位置的该第一目前温度，使得该第二位置的该第二目前温度达到一期望温度。附图说明图1是显示依据本专利技术一实施例中的热控装置的功能方框图。图2A－图2D为依据本专利技术一实施例中的基板温度及实验液体温度的关系的示意图。图3为依据本专利技术一实施例中的自动化热控调校方法的流程图。附图标记说明：100～热控装置；110～温度控制模块；111～控制器；112～存储器单元；112A～易失性存储器；112B～非易失性存储器；113～控制信号；114～自动化温度调校机制；115～温度模型；116～温度反馈信号；117～处理器；118～实验液体期望温度；119～控制信号；120～加热致冷模块；121～容器；122～实验液体；123～基板；124～加热致冷器；125～温度感测器；130～侦测装置；131-1－131-N～温度感测器；210、212、220、222、240、242、244～曲线；230－235～区域；S310－S350～步骤。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合说明书附图，作详细说明如下。图1是显示依据本专利技术一实施例中的热控装置的功能方框图。如图1所示，热控装置100包括：一温度控制模块110、一加热致冷模块120、及一侦测装置130。温度控制模块110包括一控制器111、一存储器单元112、一处理器117。在一实施例中，控制器111例如可为一微控制器(microcontroller)，但本专利技术并不限于此。控制器111用以控制加热致冷器124进行加热或降温。处理器117例如为一中央处理器(centralprocessingunit)、一通用处理器(general-purposeprocessor)、一数字信号处理器(digitalsignalprocessor，DSP)，但本专利技术并不限于此。在一些实施例中，处理器117的功能可由控制器111执行。存储器单元112包括一易失性存储器112A及一非易失性存储器112B。易失性存储器112A例如可为一静态随机存取存储器(SRAM)、或是一动态随机存取存储器(DRAM)，但本专利技术并不限于此。非易失性存储器112B例如可为一只读存储器(ROM)、电子可抹除式可程序化只读存储器(EEPROM)、硬盘(harddisk)、固态硬盘(solid-statedisk)，但本专利技术并不限于此。在一实施例中，非易失性存储器112B存储一自动化温度调校机制114(例如可为一应用程序或程序码)及一温度模型115。温度模型115例如包括基板123的基板温度及实验液体112的实验液体温度在热循环中的稳态模型、交汇模型、升温模型、及降温模型，其细节将详述于后。加热致冷模块120包括一或多个容器121、一基板(heatingbase)123、一加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热控装置，包括：/n一控制器；/n一加热致冷模块，包括：/n一第一温度感测器，用以测量该加热致冷模块中的一第一位置的一第一目前温度；以及/n一加热致冷器，用以依据来自该控制器的一控制信号以调整在该第一位置的该第一目前温度；以及/n一第二温度感测器，用以测量在该加热致冷模块中的一第二位置的一第二目前温度；/n其中该控制器是建立在该第一位置的该第一目前温度以及在该第二位置的该第二目前温度的一温度模型；/n其中该控制器更执行一自动化调校机制以自动调整该温度模型以控制该加热致冷器调整该第一位置的该第一目前温度，使得该第二位置的该第二目前温度达到一期望温度。/n

【技术特征摘要】
20190418 TW 1081134931.一种热控装置，包括：
一控制器；
一加热致冷模块，包括：
一第一温度感测器，用以测量该加热致冷模块中的一第一位置的一第一目前温度；以及
一加热致冷器，用以依据来自该控制器的一控制信号以调整在该第一位置的该第一目前温度；以及
一第二温度感测器，用以测量在该加热致冷模块中的一第二位置的一第二目前温度；
其中该控制器是建立在该第一位置的该第一目前温度以及在该第二位置的该第二目前温度的一温度模型；
其中该控制器更执行一自动化调校机制以自动调整该温度模型以控制该加热致冷器调整该第一位置的该第一目前温度，使得该第二位置的该第二目前温度达到一期望温度。


2.如权利要求1所述的热控装置，其中该加热致冷模块还包括一容器及一基板，该容器用以盛装一实验液体于该第二位置，且该加热致冷器通过在该第一位置的该基板对该容器中的该实验液体进行温度控制。


3.如权利要求2所述的热控装置，其中该温度模型为一自动递回外生模型，且该控制器使用一权重递回最小平方法以更新在该温度模型中的多个模型参数的数值。


4.如权利要求2所述的热控装置，其中该实验液体的规格包括在一高温期望温度的一第一维持时间以及在一低温期望温度的一第二维持时间，且该温度模型依序包括一升温阶段、一高温交汇阶段、一降温阶段、及一低温交汇阶段；
因应于该实验液体在该高温期望温度的该第一维持时间大于一预定秒数时，在该高温交汇阶段及该降温阶段之间还包括一高温稳态阶段；
因应于该实验液体在该低温期望温度的该第二维持时间大于该预定秒数时，在该低温交汇阶段及下一热循环的该升温阶段之间还包括一低温稳态阶段。


5.如权利要求4所述的热控装置，其中该控制器计算出在该温度模型中的该第一目前温度相对于时间的第一曲线及该第二目前温度相对于时间的第二曲线之间的能量面积，并依据所计算出的该能量面积以分别计算出相应于该升温阶段的该基板的一基板目标高温及相应于该降温阶段的该基板的一基板目标低温。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：李祖圣，陈智扬，方育麟，刘致吟，杨捷耀，尤思涵，梁介仲，
申请(专利权)人：李祖圣，台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71