一种快速PCR仪的制作方法

本实用新型涉及DNA扩增领域，尤其涉及一种快速PCR仪。

背景技术：

聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction，简称PCR)是80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术，它具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点，其原理类似于DNA的体内复制，只是在PCR管中给DNA的体外合成提供一种合适条件。经过多年的发展，这一技术已经非常成熟，现在已经是分子生物学研究和临床诊断领域中最重要和最常用的技术，PCR仪的出现则使得该技术实现了自动化，并使得PCR技术的应用更加广泛，例如在诊断遗传性疾患、检测临床标本中病原体的核酸、对法医标本作遗传学鉴定，以及分析激活癌基因中的突变情况等方面获得了广泛的应用。与此同时，针对不同的应用领域，PCR仪也发展为很多种类型，但PCR仪还面临着许多挑战，比如，一般PCR仪实现变温是由半导体制冷片和导热模块完成的，其最大升降温速率为2-3度/秒，这种升降温速率会导致完成PCR扩增所需的时间延长，PCR扩增效率低，且还可能使得实验中杂带增多，影响实验结果的准确性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中PCR仪存在的升降温速率低、完成PCR扩增所需时间长、PCR扩增效率低且可能导致实验中杂带增多的上述缺陷，提供一种升降温速率快、能缩短PCR扩增时间、PCR扩增效率高、能减小实验中杂带的出现几率且有助于提升实验结果、安全系数高、实验结果准确度高的快速PCR仪。

本实用新型为解决上述技术问题，其所采用的技术方案如下：

一种快速风场PCR仪，包括壳体，且壳体包括首尾依次相连的第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板，而壳体内部还设有风机组件；风机组件包括风筒和隔板，风筒的一端与第一侧板相连，且风筒的另一端通过第三侧板连接有第一驱动机构；隔板与第二侧板之间设有加热机构，而加热机构位于风筒的进风位置。

在本实用新型所述快速PCR仪中，壳体内部设有风机组件；该风机组件包括风筒和隔板，其中，风筒的一端与第一侧板相连，且风筒的另一端通过第三侧板连接有第一驱动机构，即利用壳体的第一侧板和第三侧板将风筒设置在壳体内部；与现有技术中将风机设置在壳体外部的设计相比，将风筒设置在壳体内部使得壳体的密封效果更好，减小了风筒的热容，这样有助于提高所述快速PCR仪的升降温速率，能缩短PCR扩增时间和提高PCR扩增效率，还能减小实验中杂带的出现几率，有助于提升实验结果的准确度。

上述加热机构设置在隔板与第二侧板之间，且该加热机构位于风筒的进风位置，当风筒和加热机构工作时，风筒产生的风能最大限度地将加热机构产生的热量带走，并与下述PCR管进行热交换，在很大程度上提高了热交换的速率，进一步提高了所述快速PCR仪的升降温速率。另外，加热机构位于风筒的进风位置的设计使得壳体内部形成了从下-上-下的热风循环，即在壳体内部形成了下-上-下的风场。

作为本实用新型的优选方案，上述第四侧板上设有开口及与该开口配合的开门组件。

在本实用新型所述快速PCR仪中，第四侧板上设有开口及与该开口配合的开门组件，这样的设计有助于所述快速PCR仪实现开、关门自动操作。

进一步优选地，上述开门组件包括机构安装板，且该机构安装板上设有第二驱动机构、垂直滑轨和传动机构；

传动机构的动力输入端与第二驱动机构相连，且传动机构的动力输出端连接有门挡板和PCR管支架安装板连接，而门挡板与垂直滑轨滑动配合。

当所述快速PCR仪工作时，第二驱动机构会带动传动机构运动，因为传动机构的动力输出端连接有门挡板和PCR管支架安装板，且门挡板与垂直滑轨滑动配合，故门挡板和PCR管支架安装板会随着传动机构的运动而运动，随着门挡板和PCR管支架安装板的运动，可以实现将安装在PCR管支架安装板上的PCR管支架自动伸出壳体和退回壳体内部的目的，不仅使得所述快速PCR仪能够实现自动开门、关门动作，而且还方便了PCR管与PCR管支架之间的安装和拆卸，使用十分方便。

更进一步优选地，上述第二驱动机构包括电机、同步带和同步轮；

电机通过同步轮与同步带传动相连，且同步带与传动机构的动力输出端连接。

在本实用新型所述快速PCR仪中，电机通过同步轮与同步带传动相连，这样有助于提高驱动力的传递效率。

更进一步优选地，上述传动机构包括驱动杆、横向滑轨和摆杆；横向滑轨的两端分别与同步带和驱动杆相连，摆杆的两端分别与驱动杆和门挡板传动连接，而门挡板与垂直滑轨滑动配合；横向滑轨还与PCR管支架安装板相连。

当所述快速PCR仪工作时，因为横向滑轨的两端分别与同步带和驱动杆相连，横向滑轨在同步带的作用下带动驱动杆运动，又因为摆杆的两端分别与驱动杆和门挡板传动连接，而门挡板与垂直滑轨滑动配合，故驱动杆也会通过摆杆带动门挡板运动；再因为横向滑轨与PCR管支架安装板相连，该PCR管支架安装板也会在横向滑轨的带动下运动，随着门挡板和PCR管支架安装板的运动，有助于进一步实现将安装在PCR管支架安装板上的PCR管支架自动伸出壳体和退回壳体内部的目的，从而使得所述快速PCR仪能够实现自动开门、关门动作，而且还方便了PCR管与PCR管支架之间的安装和拆卸，使用十分方便。

更加进一步优选地，摆杆与机构安装板相连。在本实用新型所述快速PCR仪中，摆杆与机构安装板相连，这样的设计方便了摆杆的设置。

更加进一步优选地，上述摆杆上设有C型槽，且驱动杆与C型槽滑动配合。

在本实用新型所述快速PCR仪中，驱动杆与摆杆上的C型槽滑动配合，从而达到了将驱动杆与摆杆传动连接的目的。

更进一步优选地，上述门挡板位于PCR管支架安装板外侧。

更进一步优选地，上述PCR管支架安装板上设有PCR管支架，且PCR管支架上安装有PCR管。

在本实用新型所述快速PCR仪中，PCR管支架通过PCR管支架安装板设置在第四侧板上开口位置，进行开门操作后，PCR管支架安装板到达壳体外面，这样的设计方便了PCR管与PCR管支架之间的安装和拆卸。

更加进一步优选地，上述PCR管的轴线方向与壳体的高度方向平行。

在本实用新型所述快速PCR仪中，因为加热机构位于风筒上方的设置使得壳体内部形成了下-上-下的风场，当将PCR管的轴线方向设计为与壳体的高度方向平行时，PCR管的轴线方向便与风场平行，即相对于PCR管来说，风场变成了平行风场，与现有技术中PCR管的轴线与风场垂直的设计相比，有利于减小对PCR管的风阻，进一步提高了升降温速率，从而缩短了PCR扩增时间、提高了PCR扩增效率，还能进一步减小实验中杂带的出现几率，有助于提升实验结构的准确度。

作为本实用新型的优选方案，上述加热机构包括至少一组电热丝，且在相邻两组电热丝之间设有温度开关和温度保险丝。

进一步优选地，上述温度开关的常闭触点串联在供电的接触器线圈回路中，而上述温度保险丝串联在电热丝的供电主回路中。

在本实用新型所述快速PCR仪中，一旦控制系统失控，达到温度开关的设定温度，温度开关的常闭触点就会断开，使得供电的接触器线圈断电，切断供电回路，达到保护的目的；在更严重的情况下，如果该温度开关的动作仍不能切断电源，温度升高到温度保险丝的设定温度时，该温度保险丝就会熔断，切断电热丝的供电主回路，确保所述快速PCR仪的安全。

另外，在本实用新型所述技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规技术手段来实现。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、在本实用新型所述技术方案中，风筒的一端与第一侧板相连，且风筒的另一端通过第三侧板连接有第一驱动机构，与现有技术中将风筒设置在壳体外部的设计相比，增强了壳体的密封效果，减小风筒的热容，有助于提高所述快速PCR仪的升降温速率，能缩短PCR扩增时间和提高PCR扩增效率，还能减小实验中杂带的出现几率，有助于提升实验结果的准确度；

2、在本实用新型所述技术方案中，上述加热机构设置在隔板与第二侧板之间，且该加热机构位于风筒的进风位置，当风筒和加热机构工作时，风筒产生的风能最大限度地将加热机构产生的热量带走，在很大程度上提高了热交换的速率，进一步提高了所述快速PCR仪的升降温速率；另外，加热机构位于风筒的进风位置的设计使得壳体内部形成了从下-上-下的热风循环，即在壳体内部形成了下-上-下的风场；

3、在本实用新型所述技术方案中，在第四侧板上设有开口及与该开口配合的开门组件，可以实现将安装在PCR管支架安装板上的PCR管支架自动伸出壳体和退回壳体内部的目的，不仅使得所述快速PCR仪能够实现自动开门、关门动作，而且还方便了PCR管与PCR管支架之间的安装和拆卸，使用十分方便；

4、在本实用新型所述技术方案中，上述PCR管的轴线方向与壳体的高度方向平行，使得PCR管的轴线方向与风场平行，相对于PCR管来说，风场变成了平行风场，与现有技术中PCR管的轴线与风场垂直的设计相比，有利于减小对PCR管的风阻，进一步提高了升降温速率，从而缩短了PCR扩增时间、提高了PCR扩增效率，还能进一步减小实验中杂带的出现几率，有助于提升实验结构的准确度；

5、在本实用新型所述技术方案中，上述加热机构包括至少一组电热丝，且在相邻两组电热丝之间设有温度开关和温度保险丝；该温度开关的常闭触点串联在供电的接触器线圈回路中，而温度保险丝串联在电热丝的供电主回路中；一旦所述快速PCR仪的控制系统失控，达到温度开关的设定温度，温度开关的常闭触点就会断开，使得供电的接触器线圈断电，切断供电回路，达到保护的目的；在更严重的情况下，如果该温度开关的动作仍不能切断电源，温度升高到温度保险丝的设定温度时，该温度保险丝就会熔断，切断电热丝的供电主回路，确保所述快速PCR仪的安全，安全系数高。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中快速PCR仪的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是本实用新型实施例一中风筒的安装示意图；

图4是本实用新型实施例一中开门组件的结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本实用新型实施例一中开门组件的立体图；

图7是本实用新型实施例二中快速PCR仪的结构示意图；

图8是本实用新型实施例二中加热结构的结构示意图；

附图中，1-壳体，2-第一侧板，3-第二侧板，4第三侧板，5-第四侧板，6-风筒，7-隔板，8-轴承，9-驱动机构安装板，10-第一驱动机构，11-加热机构，12-机构安装板，13-垂直滑轨，14-门挡板，15-PCR管支架安装板，16-电机，17-同步带，18-同步轮，19-驱动杆，20-横向滑轨，21-摆杆，21.1-C型槽，22-销轴，23-滑块，24-PCR管支架，25-PCR管，26-PCR管盖板，27-锯齿结构，28为位置传感器，29为电热丝，30为温度开关，31为温度保险丝，32为支撑螺杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一：

一种快速PCR仪，如图1所示，包括壳体1，且该壳体1包括首尾依次相连的第一侧板2、第二侧板3、第三侧板4和第四侧板5，而壳体1内部还设有风机组件；该风机组件包括风筒6和隔板7，其中，如图3所示，风筒6的一端通过轴承8与第一侧板2相连，且风筒6的另一端依次通过第三侧板4和驱动机构安装板9连接有第一驱动机构10，该驱动机构安装板9的设置方便了第一驱动机构10与第三侧板4和风筒6的安装；该隔板7位于壳体1内部的中心位置，且该隔板7与第二侧板3之间设有加热机构11，而加热机构11位于风筒6的进风位置。

又如图1所示，上述第四侧板5上设有开口及与该开口配合的开门组件。如图4、图5和图6所示，该开门组件包括机构安装板12，该机构安装板12上设有第二驱动机构、垂直滑轨13和传动机构，且该第二驱动机构包括电机16、同步带17和同步轮18，而该传动机构包括驱动杆19、横向滑轨20和通过销轴22设置在机构安装板12上的摆杆21；其中，电机16通过同步轮18与同步带17传动相连，横向滑轨20的一端通过设置在机构安装板12上的滑块23与同步带17传动相连，横向滑轨20与设置在机构安装板12上的滑块23滑动配合，作直线运动，通过驱动杆19与同步带17传动相连，完成了驱动力的传递，该横向滑轨20的一端与驱动杆19相连；摆杆21的一端与驱动杆19传动相连，具体为：摆杆21上设有C型槽21.1，且驱动杆19上的轴承与C型槽21.1滑动配合，摆杆21的另一端与门挡板14的一端传动连接，而门挡板14通过滑座1与垂直滑轨13滑动配合，该横向滑轨20还与PCR管支架安装板15相连。

上述门挡板14位于PCR管支架安装板15外侧，且该PCR管支架安装板15上设有PCR管支架24，而该PCR管支架24上还安装有PCR管25，且该PCR管25的轴线方向与壳体1的高度方向平行。

如图1和图2所示，上述第四侧板5上设有PCR管盖板26，该PCR管盖板26位于上述PCR管25上方，且该PCR管盖板26的底端设有至少一个锯齿结构27，当安装有PCR管25的PCR管支架24进入风场后，PCR管盖板26正好压住PCR管25的管盖，这样就可以避免受热过程中PCR管盖因为PCR管25内温度升高气体膨胀而被冲脱，保证了实验操作过程中的安全可靠性；而在该PCR管盖板26的底端设置至少一个锯齿结构27，每个锯齿结构27对应一个PCR管25，可以增大PCR管盖板26对PCR管25管盖的压力，进一步保证实验操作过程中的安全可靠性。

在本实施例中，上述机构安装板12上还设有位置传感器28，该位置传感器28用于采集该开门组件的位置信息，并将该位置信息发送给处理器，以方便调整该开门组件的位置。

另外，在本实施例中，可采用电机作为上述第一驱动机构。

实施例二：

本实施例也提供了一种快速PCR仪，其结构与实施例一提供的快速PCR仪的结构大概相同，二者的区别在于：

如图7和图8所示，上述加热机构11包括通过支撑螺杆32设置在第二侧板3上的至少一组电热丝29，具体为两组电热丝29，且在相邻两组电热丝29之间设有温度开关30和温度保险丝31；其中，该温度开关30的常闭触点串联在供电的接触器线圈回路中，而该温度保险丝31串联在电热丝29的供电主回路中。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。