一种PCR仪温度控制系统.pdf

本发明公开了一种PCR仪温度控制系统，包括PC机、主控芯片、Flash存储器、EPROM存储器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、信号隔离电路、放大滤波电路、A/D转换电路、样品基座、设置在所述样品基座上的反应槽、设置在所述反应槽正上方的热盖、对底座的温度进行控制的第一温控电路、对侧壁的温度进行控制的第二温控电路以及对热盖进行加热的加热电路。本发明能够同时对样品基座的底座和侧壁的温度进行控制，保证了样品基座温度分布的均匀性，使样品基座的每个反应槽的温度以及温度保持的时间控制精确，有效解决了现有温度控制系统精度不高，DNA片段扩增的效率低等问题。

权利要求书
1.  一种PCR仪温度控制系统，其特征在于：包括PC机（1）、主控芯 片（2）、Flash存储器（3）、EPROM存储器（4）、依序连接的信号隔离 电路（5）、放大滤波电路（6）和A/D转换电路（7）、由底座（8）和侧 壁（9）组成的样品基座、设置在所述样品基座上用于放置试管的反应槽、 设置在所述反应槽正上方用于维持所述试管顶部温度以防止试液蒸发在 所述试管顶部形成冷凝水的热盖（10）、用于实时检测分布在底座（8） 中间部分的反应槽温度的第一温度传感器（11）、用于实时检测靠近侧壁 （9）的反应槽温度的第二温度传感器（12）、用于实时检测热盖（10） 温度的第三温度传感器（13）、对底座（8）的温度进行控制的第一温控 电路（14）、对侧壁（9）的温度进行控制的第二温控电路（15）以及对 热盖（10）进行加热的加热电路（16）；所述第一温控电路（14）和第二 温控电路（15）均包括依次连接的光电耦合器、D/A转换电路、功率放大 驱动电路和半导体制冷片，所述半导体制冷片的数量为多个，且多个所述 半导体制冷片分别贴装在底座（8）的底面和侧壁（9）的四周；所述第一 温度传感器（11）、第二温度传感器（12）和第三温度传感器（13）均与 信号隔离电路（5）相接，所述A/D转换电路（7）、第一温控电路（14）、 第二温控电路（15）、加热电路（16）、Flash存储器（3）和EPROM存储 器（4）均与主控芯片（2）相接，所述主控芯片（2）和PC机（1）通过 接口电路（17）连接。

2.  按照权利要求1所述的一种PCR仪温度控制系统，其特征在于：还 包括与主控芯片（2）相接的LCD显示器（18）。

3.  按照权利要求1或2所述的一种PCR仪温度控制系统，其特征在于： 所述主控芯片（2）为ARM微处理器。

4.  按照权利要求1或2所述的一种PCR仪温度控制系统，其特征在于： 所述第一温度传感器（11）、第二温度传感器（12）和第三温度传感器（13） 均为铂热电阻PT1000。

5.  按照权利要求1或2所述的一种PCR仪温度控制系统，其特征在于： 所述接口电路（17）为USB3.0接口。

说明书一种PCR仪温度控制系统
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其是涉及一种PCR仪温度控制系统。
背景技术
生命科学仪器的发展为生命科学提供了有效工具和强有力的研究手 段。使其从细胞水平上的研究飞跃发展到分子层次上的深入研究。离开这 些现代化生命科学仪器的支撑，许多重大的研究项目和工程都将举步维 艰。PCR仪器是一种应用广泛、十分重要的生命科学仪器。聚合酶链式反 应(polymerase chain reaction，PCR)是一种体外快速扩增特异性DNA片 段的酶学方法，其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，尤其是各个温度值的时间控制，直 接影响DNA片段扩增的效率。
现有的PCR仪通常都只对样品基座底部进行温度采样和控制，没有考 虑样品基座的侧壁与外围空气的对流换热对基座温度均匀性的影响，从而 达不到较高的控温精度，影响了DNA片段扩增的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种快速、精确的PCR仪温度控制系统，工作能够同时对样品基座的底座和 侧壁的温度进行控制，有效解决了现有温度控制系统精度不高，DNA片段 扩增的效率低等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种PCR仪温度控制 系统，其特征在于：包括PC机、主控芯片、Flash存储器、EPROM存储器、 依序连接的信号隔离电路、放大滤波电路和A/D转换电路、由底座和侧壁 组成的样品基座、设置在所述样品基座上用于放置试管的反应槽、设置在 所述反应槽正上方用于维持所述试管顶部温度以防止试液蒸发在所述试 管顶部形成冷凝水的热盖、用于实时检测分布在底座中间部分的反应槽温 度的第一温度传感器、用于实时检测靠近侧壁的反应槽温度的第二温度传 感器、用于实时检测热盖温度的第三温度传感器、对底座的温度进行控制 的第一温控电路、对侧壁的温度进行控制的第二温控电路以及对热盖进行 加热的加热电路；所述第一温控电路和第二温控电路均包括依次连接的光 电耦合器、D/A转换电路、功率放大驱动电路和半导体制冷片，所述半导 体制冷片的数量为多个，且多个所述半导体制冷片分别贴装在底座的底面 和侧壁的四周；所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器 均与信号隔离电路相接，所述A/D转换电路、第一温控电路、第二温控电 路、加热电路、Flash存储器和EPROM存储器均与主控芯片相接，所述主 控芯片和PC机通过接口电路连接。
上述一种PCR仪温度控制系统，其特征是：还包括与主控芯片相接的 LCD显示器。
上述一种PCR仪温度控制系统，其特征是：所述主控芯片为ARM微处 理器。
上述一种PCR仪温度控制系统，其特征是：所述第一温度传感器、第 二温度传感器和第三温度传感器均为铂热电阻PT1000。
上述一种PCR仪温度控制系统，其特征是：所述接口电路为USB3.0 接口。
本发明与现有技术相比具有以下优点：结构简单、使用方便、投入成 本低；工作能够同时对样品基座的底座和侧壁的温度进行控制，保证了样 品基座温度分布的均匀性，使样品基座的每个反应槽的温度以及温度保持 的时间控制精确，有效解决了现有温度控制系统精度不高，DNA片段扩增 的效率低等问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图。
附图标记说明:
1—PC机；            2—主控芯片；        3—Flash存储器；
4—EPROM存储器；     5—信号隔离电路；    6—放大滤波电路；
7—A/D转换电路；     8—底座；            9—侧壁；
10—热盖；           11—第一温度传感器； 12—第二温度传感器；
13—第三温度传感器； 14—第一温控电路；   15—第二温控电路；
16—加热电路；       17—接口电路；       18—LCD显示器。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括PC机1、主控芯片2、Flash存储器3、EPROM 存储器4、依序连接的信号隔离电路5、放大滤波电路6和A/D转换电路7、 由底座8和侧壁9组成的样品基座、设置在所述样品基座上用于放置试管 的反应槽、设置在所述反应槽正上方用于维持所述试管顶部温度以防止试 液蒸发在所述试管顶部形成冷凝水的热盖10、用于实时检测分布在底座8 中间部分的反应槽温度的第一温度传感器11、用于实时检测靠近侧壁9 的反应槽温度的第二温度传感器12、用于实时检测热盖10温度的第三温 度传感器13、对底座8的温度进行控制的第一温控电路14、对侧壁9的 温度进行控制的第二温控电路15以及对热盖10进行加热的加热电路16； 所述第一温控电路14和第二温控电路15均包括依次连接的光电耦合器、 D/A转换电路、功率放大驱动电路和半导体制冷片，所述半导体制冷片的 数量为多个，且多个所述半导体制冷片分别贴装在底座8的底面和侧壁9 的四周；所述第一温度传感器11、第二温度传感器12和第三温度传感器 13均与信号隔离电路5相接，所述A/D转换电路7、第一温控电路14、第 二温控电路15、加热电路16、Flash存储器3和EPROM存储器4均与主控 芯片2相接，所述主控芯片2和PC机1通过接口电路17连接。
本实施例中，还包括与主控芯片2相接的LCD显示器18。
本实施例中，所述主控芯片2为ARM微处理器。
本实施例中，所述第一温度传感器11、第二温度传感器12和第三温 度传感器13均为铂热电阻PT1000。
本实施例中，所述接口电路17为USB3.0接口。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是 根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构 变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。