[发明专利]临床检测用快速PCR扩增仪

说明书

本发明公开了一种临床检测用快速PCR扩增仪，包括温度控制器、温度传感器、散热器、散热风扇、TEC模组，温度控制器通过电源输出线与TEC模组连接，通过信号线与温度传感器连接；温度控制器的采样芯片包含两个AD转换核；TEC模组与所述散热器固定连接，并在两者接触面涂抹导热材料；散热风扇固定连接于在散热器下端；反应单元设置于TEC模组的导热孔内。本发明的优点在于对现有PCR扩增仪的采样芯片、温度传感器及其接线方法、热电制冷器TEC、散热器等硬件设施进行改进，确保温度采样的精度，并通过二次拟合函数算法和优化后的PID算法，提高了PCR扩增仪的控温精度、控温速度，使PCR扩增仪温控精度由±0.1℃，提升为±0.03℃。

技术领域

本发明涉及生物学检测技术领域，尤其是涉及临床检测用快速PCR扩增仪。

背景技术

PCR 全称聚合酶链式反应（英文：Polymerase chain reaction），是利用DNA双链复制的原理，在生物体外大量扩增特定DNA片段的分子生物学技术。主要由'变性-退火-延伸’这三个基本步骤构成。其中，变性是将DNA双链在高温条件（95℃）下解旋形成单链；退火是降低温度（60℃）使引物结合到单链DNA上；延伸则是将DNA 聚合酶在其最适反应温度（72℃）下沿着DNA链5'-3' 方向合成互补链。随着PCR 反应的进行，生成的DNA本身将作为模板，从而启动链式反应，使原始DNA模板被指数扩增。因此，PCR反应过程对检测仪器的温控能力要求较高。

现有技术中的快速PCR仪，如专利CN111808745A公开了一种快速PCR仪及PCR快速变温方法，是通过温度明显高于目标温度的升温传热控温模块以及温度明显低于目标温度的降温传热控温模块，对PCR管进行变温，并带动托架在各个反应温度控温模块、升温传热控温模块和降温传热控温模块之间来回移动来控制温度变化。但这种方式控温精度查，控温速度慢，且需要用到机械移动装置，使得仪器体积较大。专利CN212864746U公开了一种PCR扩增模块及组合式PCR扩增仪，使用常规的TEC模块和铝基散热器，无法实现快速的升降温控制，且散热效率低，仍无法满足PCR仪快速检测和小体积化的需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种临床检测用快速PCR扩增仪。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的临床检测用快速PCR扩增仪，包括温度控制器、温度传感器、散热器、散热风扇、TEC模组，其特征在于：所述温度控制器通过电源输出线与所述TEC模组连接，通过信号线与所述温度传感器连接；温度控制器的采样芯片包含两个AD转换核；所述TEC模组与所述散热器固定连接，并在两者接触面涂抹导热材料；所述散热风扇固定连接于在散热器下端；反应单元设置于TEC模组的导热孔内。

进一步地，所述两个AD转换核分别为32位AD转换核和24位AD转换核；在采取比例测量采样温度传感器值时，32位AD转换核用于采样Rrtd电压值，24位AD转换核用于采样Rref电压值。

进一步地，所述采样芯片中采样电路设置有串联的抬压电阻、参比电阻和温度传感器，其中所述抬压电阻和所述参比电阻均为0.01%的高精密电阻；同时采样电路的回路中还包括0.1uF的串模电容滤除中频纹波和47pF的共模电容滤除高频纹波。

进一步地，所述温度控制器中含有数字滤波算法，包括粗大剔除，SINC滤波算法，FIR滤波算法，滑差滤波算法。

进一步地，所述散热器采用铜铝复合材质。

进一步地，所述TEC模组为一体化TEC模块，由超高性能碲化铋为基体制成三元固溶合金本体，上表面附着铝基材质，下表面附着导热材料后与散热器固定连接。

进一步地，所述温度传感器为裸装五线制铂电阻温度传感器；所述温度控制器与温度传感器通过五线制接线，即在四线制接线的基础上增加一根接地屏蔽线。

进一步地，所述温度控制器采用二次拟合函数对所述采样芯片采集的原始数据进行校准。