一种基于光热转换的PCR仪的制作方法

本发明涉及生物检测，尤其涉及一种基于光热转换的pcr仪。

背景技术：

1、聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，pcr)是一种用于放大扩增特定的dna片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊dna复制，pcr的最大特点是能将微量的dna大幅增加。pcr是利用dna在体外95℃高温时变性会变成单链，低温(通常是60℃左右)时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至dna聚合酶最适反应温度(72℃左右)，dna聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链。基于聚合酶制造的pcr仪实际就是一个温控设备，能在变性温度、复性温度、延伸温度之间很好地进行控制。

2、现有技术中，常规pcr仪温度控制通过tec(半导体制冷器)温控模块实现，tec频繁升降温，会造成元器件损耗和寿命降低的问题，同时存在升降温的速率低的问题，对pcr仪的可靠性和稳定性存在不利影响。此外，常规tec温控是一个模块，所有样本都在一个模块上，当有多种不同类型的样本时，不能同时进行检测。

3、目前，尽管已有研究者提出了一些快速/超快速pcr的方法，但对于快速检测而言，使用简单且强大的pcr热循环仪仍然具有挑战性。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性和稳定性更高的基于光热转换的pcr仪。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种基于光热转换的pcr仪，包括加热体和光源，加热体上设有用于放置待检测的试剂管的插孔，插孔的顶部设有用于放入或取出试剂管的开口，插孔的底部设有光子热转换器，光源设于加热体的下方，光源向光子热转换器发射光线，使光子热转换器产生热量而加热试剂管。

4、优选地，加热体上划分有多个大温区，每个大温区内均设有插孔，光源包括与多个大温区一一对应地设置的多个光源组，多个光源组分别向对应的大温区内的插孔底部的光子热转换器发射光线，并使多个大温区的加热温度范围各不相同且呈阶梯式变化。

5、优选地，每个大温区划分有多个小温区，每个小温区内均设有插孔，每个光源组均包括与对应的大温区的多个小温区一一对应地设置的多个子光源组，每个光源组的多个子光源组分别向对应的小温区内的插孔底部的光子热转换器发射光线，并使大温区内的多个小温区的加热温度范围各不相同且呈阶梯式变化。

6、优选地，多个大温区在加热体上沿一圆周方向布置，且多个大温区的加热温度范围沿圆周方向依次呈阶梯式递增或递减变化。

7、优选地，每个大温区的多个小温区沿圆周方向的径向布置，且多个小温区的加热温度范围沿圆周方向的径向依次呈阶梯式递增或递减变化。

8、优选地，相邻大温区之间通过第一隔热层相互分隔，相邻小温区之间通过第二隔热层相互分隔。

9、优选地，还包括样本架，样本架用于装载试剂管，样本架可升降和旋转地设于加热体的上方，样本架升降时，将试剂管放入或取出插孔；样本架旋转时，将试剂管在多个大温区之间转移。

10、优选地，多个大温区中，除加热温度范围最低的大温区外，其余大温区均配置有用于对试剂管冷却降温的冷却装置。

11、优选地，还包括检测装置，检测装置用于对多个大温区中加热温度范围为样本所需检测温度的大温区中的试剂管内的溶液进行检测。

12、优选地，插孔顶部的开口处设有可开启或封闭开口的硅胶层。

13、与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

14、本发明的基于光热转换的pcr仪采用光热转换的原理，利用光源和光子热转换器替代常规tec温控模块对试剂管进行加热，能够在短时间内将试剂管内的溶液加热到所需温度，有效提升温度控制中升降温的速率，并避免加热元器件因频繁升降温造成损耗，提高了加热元器件的寿命，降低了能耗，使得仪器具有更好的可靠性和稳定性，同时也使得仪器整体体积更小、可便携性更强、制造成本更低。

技术特征：

1.一种基于光热转换的pcr仪，其特征在于，包括加热体(1)和光源(2)，所述加热体(1)上设有用于放置待检测的试剂管的插孔(10)，所述插孔(10)的顶部设有用于放入或取出所述试剂管的开口(101)，所述插孔(10)的底部设有光子热转换器(102)，所述光源(2)设于所述加热体(1)的下方，所述光源(2)向所述光子热转换器(102)发射光线，使所述光子热转换器(102)产生热量而加热所述试剂管。

2.根据权利要求1所述的基于光热转换的pcr仪，其特征在于，所述加热体(1)上划分有多个大温区(1a)，每个所述大温区(1a)内均设有所述插孔(10)，所述光源(2)包括与多个所述大温区(1a)一一对应地设置的多个光源组(2a)，多个所述光源组(2a)分别向对应的所述大温区(1a)内的插孔(10)底部的光子热转换器(102)发射光线，并使多个所述大温区(1a)的加热温度范围各不相同且呈阶梯式变化。

3.根据权利要求2所述的基于光热转换的pcr仪，其特征在于，每个所述大温区(1a)划分有多个小温区(1a)，每个所述小温区(1a)内均设有所述插孔(10)，每个所述光源组(2a)均包括与对应的所述大温区(1a)的多个所述小温区(1a)一一对应地设置的多个子光源组(2a)，每个所述光源组(2a)的多个所述子光源组(2a)分别向对应的所述小温区(1a)内的插孔(10)底部的光子热转换器(102)发射光线，并使所述大温区(1a)内的多个所述小温区(1a)的加热温度范围各不相同且呈阶梯式变化。

4.根据权利要求3所述的基于光热转换的pcr仪，其特征在于，多个所述大温区(1a)在所述加热体(1)上沿一圆周方向布置，且多个所述大温区(1a)的加热温度范围沿所述圆周方向依次呈阶梯式递增或递减变化。

5.根据权利要求4所述的基于光热转换的pcr仪，其特征在于，每个所述大温区(1a)的多个所述小温区(1a)沿所述圆周方向的径向布置，且多个所述小温区(1a)的加热温度范围沿所述圆周方向的径向依次呈阶梯式递增或递减变化。

6.根据权利要求3所述的基于光热转换的pcr仪，其特征在于，相邻所述大温区(1a)之间通过第一隔热层(11)相互分隔，相邻所述小温区(1a)之间通过第二隔热层(12)相互分隔。

7.根据权利要求2所述的基于光热转换的pcr仪，其特征在于，还包括样本架(3)，所述样本架(3)用于装载所述试剂管，所述样本架(3)可升降和旋转地设于所述加热体(1)的上方，所述样本架(3)升降时，将所述试剂管放入或取出所述插孔(10)；所述样本架(3)旋转时，将所述试剂管在多个所述大温区(1a)之间转移。

8.根据权利要求7所述的基于光热转换的pcr仪，其特征在于，多个所述大温区(1a)中，除加热温度范围最低的大温区(1a)外，其余大温区(1a)均配置有用于对所述试剂管冷却降温的冷却装置(4)。

9.根据权利要求2所述的基于光热转换的pcr仪，其特征在于，还包括检测装置(5)，所述检测装置(5)用于对多个所述大温区(1a)中加热温度范围为样本所需检测温度的大温区(1a)中的试剂管内的溶液进行检测。

10.根据权利要求1所述的基于光热转换的pcr仪，其特征在于，所述插孔(10)顶部的开口(101)处设有可开启或封闭所述开口(101)的硅胶层。

技术总结
本发明涉及生物检测技术领域，尤其涉及一种基于光热转换的PCR仪，包括加热体和光源，加热体上设有用于放置待检测的试剂管的插孔，插孔的顶部设有用于放入或取出试剂管的开口，插孔的底部设有光子热转换器，光源设于加热体的下方，光源向光子热转换器发射光线，使光子热转换器产生热量而加热试剂管。采用光热转换的原理，利用光源和光子热转换器替代常规TEC温控模块对试剂管进行加热，能够在短时间内将试剂管内的溶液加热到所需温度，有效升降温的速率，并避免加热元器件因频繁升降温造成损耗，提高了加热元器件的寿命，具有更好的可靠性和稳定性，同时也使得仪器整体体积更小、可便携性更强、制造成本更低。

技术研发人员：张巍,王征,吴卓,宋冬梅,何胜祥
受保护的技术使用者：安徽同科生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15