一种PCR扩增仪加热装置及包括其的加热系统的制作方法

本实用新型涉及科学仪器技术领域，具体涉及一种pcr仪加热装置及包括其的加热系统。

背景技术：

聚合酶链反应（polymerasechainreaction,简称pcr）是一种体外核酸扩增技术，具有特异、敏感、产率高、快速、便捷、重复性好以及易自动化等优点。pcr的原理类似于dna的体内复制，只是在pcr管中为dna的体外合成提供合适的反应条件。

pcr通常需要经历三个温度变化阶段，即变性阶段、退火阶段和延伸阶段。在变性阶段，需要在30秒到几分钟的时间之内将样品加热到94-96℃，以使dna双链解开得到两个单链。在退火阶段，需要在30秒到几分钟的时间之内将样品的温度下降到50-65℃，从而使两个单链与试剂中预先加入的dna引物结合。在延伸阶段，需要在30秒到几分钟的时间之内，将样品的温度上升至72℃，使得试剂中离散的碱基与两个单链的剩余部分结合成两个独立的双链。

pcr扩增仪是实现pcr反应的科学仪器，广泛应用于生命科学研究、生化分析、临床诊断、药物分析、法医鉴定和疫情快速检验等各个领域。但是，如上所述，pcr通常需经历三个温变阶段，并不断循环。这要求pcr扩增仪能快速、精准地控制温度。

中国发明专利申请201510633193.9披露了一种基于相变蓄热材料和热管的pcr仪器，其包括试剂加热台、第一半导体制冷片、金属散热板、第一相变蓄热装置、第二半导体制冷片、丝杠、步进电机、第一风扇、金属散热片、控制器、第一热管、第二热管、第二相变蓄热装置、第二风扇及温度传感器。在该技术方案中，通过半导体制冷片、金属散热板和风扇的共同作用实现快速降温。

中国发明专利申请201610475588.5披露了一种pcr扩增仪控温方法，通过风机组件出风，将外部的冷空气进入仪器壳体，并在壳体内部流动，从而实现快速降温。

由此可见，在现有的快速降温方案中，所用装置复杂，能耗高，且通常利用空气实现冷却。为此本领域持续需要开发一种pcr扩增仪加热装置及包括其的加热系统。

技术实现要素：

本实用新型之目的在于提供一种包括内部液体流体通道的pcr扩增仪加热装置，从而解决上述现有技术中的技术问题。具体来说，本申请的pcr加热装置包括用于液体流动的中空液体流动通道，所得pcr扩增仪加热装置结构紧凑，且能达到均匀加热和快速降温的技术效果。

本实用新型之目的还在于提供一种包括如上所述的pcr扩增仪加热装置的加热系统。

为了实现上述目的，本申请提供下述技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种pcr扩增仪加热装置，其特征在于，所述pcr扩增仪加热装置包括：

加热框架，所述加热框架包括加热框架上表面、加热框架下表面以及在所述加热框架上表面和所述加热框架下表面之间延伸的加热框架主体；

加热元件，所述加热元件设置在所述加热框架之内；

pcr管加热容器，所述pcr管加热容器设置在所述加热框架之内；以及

中空液体流动通道，所述中空液体流动通道设置在所述加热框架主体之内，且所述中空液体流动通道包括至少一个液体进口和至少一个液体出口。

在第一方面的一种实施方式中，所述加热元件为加热棒或者加热环。

在第一方面的一种实施方式中，所述中空液体流动通道环绕所述pcr管加热容器和/或所述加热元件。

在第一方面的一种实施方式中，所述加热框架包括加热元件放置孔，所述加热元件放置孔从所述加热框架上表面向下延伸进入所述加热框架主体之内。

在第一方面的一种实施方式中，所述加热框架包括传感器放置孔，所述传感器放置孔从所述加热框架上表面向下延伸进入所述加热框架主体之内。

在第一方面的一种实施方式中，所述加热框架包括凹槽，所述凹槽从所述加热框架上表面向下延伸进入所述加热框架主体之内。

在第一方面的一种实施方式中，所述加热框架包括安装孔，所述安装孔设置在所述凹槽下方并向下延伸穿过所述加热框架下表面。

在第一方面的一种实施方式中，所述pcr管加热容器包括pcr管加热杯。

在第二方面中，本申请提供一种加热系统，所述加热系统包括流体连通的如第一方面所述的pcr扩增仪加热装置、动力装置、液体来源和冷却装置，其中沿着液体流动的方向，所述动力装置设置在所述液体来源下游，所述pcr扩增仪加热装置设置在所述动力装置下游，且所述冷却装置设置在所述pcr扩增仪加热装置下游。

在第二方面的一种实施方式中，所述动力装置包括水泵；

和/或，所述液体来源包括水箱；

和/或，所述冷却装置包括风扇。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于本实用新型的pcr扩增仪加热装置包括设置在该装置之内的中空的液体流动通道，从而可利用液体循环实现pcr扩增仪的快速降温。在pcr扩增仪加热装置处于加热状态时，液体不流动，可实现均匀加热。

附图说明

通过结合附图对于本申请的实施方式进行描述，可以更好地理解本申请。

图1是根据本实用新型的一个实施例的pcr扩增仪加热装置的主视图。在该图中，附图标记200表示嵌入加热框架中的加热棒。

图2是根据本实用新型的一个实施例的pcr扩增仪加热装置的俯视图。在该图中，附图标记107表示用于放置加热元件200的加热元件放置孔。

图3是沿着图1所示的a-a面向下的pcr扩增仪加热装置的剖面图。

图4是根据本实用新型的一个实施例的pcr扩增仪加热装置的立体图。

图5是根据本实用新型的一个实施例的加热系统的示意图。在该图中，箭头表示液体流动的方向。

在附图中，各附图标记含义如下：

100加热框架

101加热框架上表面

102加热框架下表面

103加热框架主体

104传感器放置孔

105凹槽

106安装孔

107加热元件放置孔

200加热元件

300pcr管加热容器

400中空液体流动通道

401液体进口

402液体出口

403加工孔

404堵头

1001液体来源

1002动力装置

1003pcr扩增仪加热装置

1004冷却装置。

具体实施方式

下面将结合附图以及本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。

在第一方面中，本申请提供一种pcr扩增仪加热装置。下面将参考图1到图4，详细说明本申请的pcr扩增仪加热装置。首先参考图1，图1是根据本实用新型的一个实施例的pcr扩增仪加热装置的主视图。从图1可知，本文所述的pcr扩增仪加热装置包括加热框架100，该加热框架100包括加热框架上表面101、加热框架下表面102以及在所述加热框架上表面101和所述加热框架下表面102之间延伸的加热框架主体103。

仍然参考图1，由该图可知本文所述的pcr扩增仪加热装置还包括加热元件200和pcr管加热容器300。加热元件200用于提供热量，升高温度。在一种具体实施方式中，加热元件200可为加热棒。在另一种具体实施方式中，加热元件200可为加热环。

pcr管加热容器300用于放置pcr管并对其进行加热。在一种具体实施方式中，pcr管300加热容器可为pcr管加热杯。

参考图2，图2是根据本实用新型的一个实施例的pcr扩增仪加热装置的俯视图。在图2所示的实施方式中，加热元件200为加热棒。加热棒可通过加热元件放置孔107与加热框架100镶嵌在一起，从而实现加热。在一种具体实施方式中，加热元件放置孔107可从加热框架100的上表面101向下延伸到加热框架主体之内。但本领域技术人员可以理解，加热元件放置孔107可从加热框架的其它位置延伸进入加热框架主体之内。

每个pcr管加热容器周围可设置至少一个加热元件200，从而实现加热。在一种具体实施方式中，可在pcr管加热容器周围沿着圆周方向均匀地设置4根加热棒。在加热元件200为加热环的具体实施方式中，pcr管加热容器可设置在加热环之内。

在一种优选的实施方式中，加热框架100还可包括传感器放置孔104。该传感器放置孔104可从加热框架100的上表面101、下表面102甚至侧面（未示出）延伸到加热框架主体103之内。在一种特别优选的实施方式中，传感器放置孔104从加热框架上表面101向下延伸到加热框架主体103之内。在一种具体实施方式中，该传感器可为温度传感器。

在一种优选的实施方式中，加热框架还可包括凹槽105。凹槽105可减少制造加热框架100的材料，降低成本和重量。在一种优选的实施方式中，还可在凹槽105下方设置安装孔106，安装孔106延伸穿过加热框架下表面102。

接下来，参考图3，图3是沿着图1所示的a-a面向下的pcr扩增仪加热装置的剖面图。从图3可知，本文所述的pcr扩增仪加热装置还包括中空液体流体通道400。在一种具体实施方式中，中空液体流体通道400可包括至少一个液体进口401和至少一个液体出口402。在一种具体实施方式中，中空液体流体通道400设置在加热框架主体103之内，且除了液体进口401和液体出口402以外，不与外界流体连通。中空液体流体通道400用于为液体循环提供通道，因为其包括在加热框架主体103之内，不会占用额外的空间，所以设计紧凑。

在一种具体实施方式中，加热框架100可由金属材料制成。出于加工上的考虑，可在加热框架100中分段地形成中空流体通道400，然后使它们相互流体连通。在这种具体实施方式中，中空流体通道400可包括加工孔403。在一种具体实施方式中，可用堵头404堵塞加工孔403。本领域技术人员可以理解，通过改变堵头的位置，可改变中空液体流动通道400的液体进口401和液体出口402。

本申请在加热框架主体403之内设置中空液体流动通道400，所述中空液体流动通道400可环绕所述加热元件200和/或所述pcr管加热容器300。当pcr扩增仪进行加热时，中空液体流动通道400内填充的液体可实现各pcr管加热容器之间的均匀加热。当pcr扩增仪进行降温时，中空液体流动通道400内填充的液体可循环流动，实现快速降温。

在第二方面中，本申请提供一种加热系统。参考图5，图5是根据本实用新型的一个实施例的加热系统的示意图。在图5所示的实施方式中，本文所述加热系统包括流体连通的液体来源1001、动力装置1002、如第一方面所述的pcr扩增仪加热装置1003和冷却装置1004，其中沿着液体流动的方向，所述动力装置设置在所述液体来源下游，所述pcr扩增仪加热装置设置在所述动力装置下游，且所述冷却装置设置在所述pcr扩增仪加热装置下游。在一种具体实施方式中，所述动力装置包括水泵。在一种具体实施方式中，所述液体来源包括水箱。在一种具体实施方式中，所述冷却装置包括风扇。

本文所述的加热系统工作原理如下所述。

当pcr扩增仪进行加热时，关闭动力装置1002和冷却装置1004，中空液体流动通道400中的液体不流动。

当pcr扩增仪进行降温时，打开动力装置1002和冷却装置1004。在动力装置1002的作用下，液体来源1001中的液体流动到中空液体流动通道400，对加热框架100进行降温，且加热后的液体经过冷却装置1004冷却后循环回到液体来源，实现pcr扩增仪的快速降温。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。