能平衡样本管接收部传热差异的模块、方法及PCR装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种能平衡样本管接收部传热差异的模块、方法及PCR装置，该模块包括阵列型接收部，阵列型接收部包括基部和多个样本管接收单元，基部与外部热源通过热传递加热多个样本管接收单元，阵列型接收部被划分为多个待平衡单元，多个待平衡单元中的至少一个设置有传热差异平衡部，传热差异平衡部设置在至少一个待平衡单元周边边缘的基部上方。本发明专利技术通过对阵列型接收部进行划分并利用传热差异平衡部改变传热特性，当阵列型接收部接收外部热源的热传递时，传热差异平衡部使得多个待平衡单元中任意两个待平衡单元之间的功率热容比值不超过5％，功率热容比值为同一待平衡单元内的热功率与热容的比值，本发明专利技术能够实现高精度的传热差异平衡效果。的传热差异平衡效果。的传热差异平衡效果。

【技术实现步骤摘要】
能平衡样本管接收部传热差异的模块、方法及PCR装置


[0001]本专利技术属于传热优化
，具体涉及一种能平衡样本管接收部传热差异的模块、方法及PCR装置。

技术介绍

[0002]在生物医药等领域，加热是触发和维持反应的基础条件，而一般的生物医药领域的反应对象比较多，通常为十数或者数十个，此时采用阵列排布的阵列型接收部的设计非常必要，如此可以完成比较大数量的反应同时进行，其中聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)反应作为一种在不同温度主导下，对于待分析序列执行预定数量的变性
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退火
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延伸循环过程，形成一定量的扩增子，被广泛应用于不同疾病的体外诊断筛查，婴幼儿先天畸形排查，刑侦中DNA技术鉴定分析，畜牧养殖产业中的疾病防控等等场景中。
[0003]以PCR反应为基础的检测中，最常见的布置为将阵列型接收部布置为36、48、96、192等数量的微孔板结构，其被称为温块、热块或者样本块等，热源热量通过其传递至接收部的PCR耗材内，通常PCR耗材为塑料管类型，如此来完成耗材内样液执行PCR反应所需的热量供应，一般而言，热源受功率热均匀性等因素的制约其尺寸不会过大，如此对于阵列型布局的接收部而言通常需要布置多个热源来满足特定数量样本管的PCR扩增反应。美国专利技术专利US7771933B2公开了一种利用独立的六个热源并在热源之间设置热隔离块，形成六个拼接区域的组合而成的96孔板加热方案，其更关注于热源独立性，通过尽可能减小不同热源之间的影响而达到每个区域基本一致的控温目标；PCT国际申请WO2020190035A1在上述基础上将模块的散热块也进行了分割，形成基本独立的散热器和温块组合体，如此可以实现独立温块之间的相互影响，而基本独立的温块内可以采用更少热源如此能在一定程度上保证相同模块内的不同孔之间温度差异较小；美国专利技术专利申请US20170266667A1指出了一个热源对于阵列型温块进行升降温时的优化方向，即需要尽量保证下传热表面的面积大于上样品接收表面的面积，如此能保证温块边缘孔不至于由于位置劣势而与温块中心区域的孔存在较大温差；当然为了解决边缘孔传热差的问题，美国专利技术专利US10226770B2公开了一种在温块边缘通过嵌入结合的方式连接补充加热片的方案，而目前所探索的对于热源加热下如何实现温块内温度差异平衡的方法，日本专利技术专利JP5975593B2公开了一种在温块内布置温度传感器的方案，如此可以通过不同区域的温度反馈式调整不同加热区域热源的输出功率，进而得到实时温度差异调整式热循环方案。
[0004]上述的加热方法多从热源功率补偿的角度进行设计，进而对于多样本接收部的温块进行热平衡设计，然而这些设计存在控制复杂应用场景比较局限等问题，关注温块本身的特性，从温块本身导致传热差异的根本因素分析进行热差异消除的方案比较少，也亟待开发一种能够解决温块传热差异的方案，来保证多个反应管内的反应具有基本一致的温度特性。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]在本专利技术的第一方面提供了一种能平衡样本管接收部传热差异的模块，包括阵列型接收部，所述阵列型接收部包括基部和位于所述基部上的多个样本管接收单元，所述基部与外部热源通过热传递加热所述多个样本管接收单元，所述阵列型接收部被划分为N个待平衡单元，其中，N为大于等于二的整数，所述N个待平衡单元中的至少一个待平衡单元设置有传热差异平衡部，所述传热差异平衡部设置在所述至少一个待平衡单元周边边缘的基部上方，当所述阵列型接收部接收所述外部热源的热传递时，所述传热差异平衡部使得所述N个待平衡单元中任意两个待平衡单元之间的功率热容比值不超过5％，所述功率热容比值为同一待平衡单元内的热功率与热容的比值。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述至少一个待平衡单元中的样本管接收单元与所述传热差异平衡部间隔设置。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述传热差异平衡部可拆卸地设置在所述至少一个待平衡单元周边边缘的基部上方。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述传热差异平衡部与所述阵列型接收部均为金属材质。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述传热差异平衡部与所述阵列型接收部材质相同。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述传热差异平衡部的厚度由中心向两侧递减。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述阵列型接收部还设置有加强肋，所述多个样本管接收单元之间通过所述加强肋连接。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述加强肋与所述阵列型接收部材质相同。
[0014]在本专利技术的第二方面提供了一种能平衡样本管接收部传热差异的方法，所述方法应用于所述能平衡样本管接收部传热差异的模块，所述能平衡样本管接收部传热差异的模块包括阵列型接收部，所述阵列型接收部包括基部和位于所述基部上的多个样本管接收单元，所述方法包括：
[0015]步骤1、将所述阵列型接收部划分为N个待平衡单元，其中，N为大于等于二的整数；
[0016]步骤2、为所述N个待平衡单元中的至少一个待平衡单元配置传热差异平衡部；
[0017]步骤3、通过外部热源为所述基部进行加热，使得所述N个待平衡单元完成传热差异平衡。
[0018]在本专利技术的第三方面提供了一种能平衡样本管接收部传热差异的PCR装置，包括所述能平衡样本管接收部传热差异的模块。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020]1、本专利技术通过类似于有限元分析思维，将阵列型接收部划分为多个待平衡单元，对多个待平衡单元利用传热差异平衡部，进行传热特性改变，使得多个待平衡单元中的任意两个从热源获得的功率热容比值不超过5％，获得了比传统利用温度传感器的负反馈信号作为控制信号而改变热源加热功率更简单可靠的效果，以分割思维为抓手配合类似有限元分析的单元平衡方法，在各单元间进行传热差异的平衡，使得整体传热特性更一致，同时配合不同数量的待平衡单元的划分能实现更高精度的传热差异平衡效果。
[0021]2、此外，本专利技术通过将传热差异平衡部和阵列型接收部配置为相同材质，更便于
相邻的待平衡单元具有不超过5％的热容差异的需求配置传热差异平衡部，以满足不同的待平衡单元之间对于热源热量传递性能的平衡，同时，通过调整待平衡单元中传热差异平衡部的配置以满足PCR升降温操作中对于特定升降温速率下待平衡单元内最大温度极差不超过4℃，以满足特殊应用场景下对模块瞬态性能的要求。
[0022]3、本专利技术所提供的能平衡样本管接收部传热差异的方法通过根据需求将阵列型接收部划分为N个待平衡单元，并为部分待平衡单元内配置平衡部，从而实现整个能平衡样本管接收部传热差异的模块的传热差异平衡，该方法简单高效且无需复杂的控制，降低了平衡样本管接收部传热差异的成本。
[0023]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能平衡样本管接收部传热差异的模块，其特征在于，包括阵列型接收部(1)，所述阵列型接收部(1)包括基部(10)和位于所述基部(10)上的多个样本管接收单元(11)，所述基部(10)与外部热源通过热传递加热所述多个样本管接收单元(11)，所述阵列型接收部(1)被划分为N个待平衡单元，其中，N为大于等于二的整数，所述N个待平衡单元中的至少一个待平衡单元设置有传热差异平衡部(2)，所述传热差异平衡部(2)设置在所述至少一个待平衡单元周边边缘的基部(10)上方，当所述阵列型接收部(1)接收所述外部热源的热传递时，所述传热差异平衡部(2)使得所述N个待平衡单元中任意两个待平衡单元之间的功率热容比值不超过5％，所述功率热容比值为同一待平衡单元内的热功率与热容的比值。2.根据权利要求1所述的能平衡样本管接收部传热差异的模块，其特征在于，所述至少一个待平衡单元中的样本管接收单元(11)与所述传热差异平衡部(2)间隔设置。3.根据权利要求1所述的能平衡样本管接收部传热差异的模块，其特征在于，所述传热差异平衡部(2)可拆卸地设置在所述至少一个待平衡单元周边边缘的基部(10)上方。4.根据权利要求1所述的能平衡样本管接收部传热差异的模块，其特征在于，所述传热差异平衡部(2)与所述阵列型接收部(1)均为金属材质。5.根据权利要求4所述的能平衡样本管接收部传热差异的模块，其特征在于，所述传热差异平...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚大江，李磊，吕娜，陈薇竹，马长劲，李政，李明，
申请(专利权)人：西安天隆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：