[发明专利]热控装置及其热控方法

说明书

本发明提供一种热控装置及其热控方法，热控装置包括一控制器以及一加热制冷模块。加热制冷模块包括一温度感测器，用以测量加热制冷模块中的一第一位置的一第一目前温度；以及一加热制冷器，用以依据来自控制器的一控制信号以调整在第一位置的第一目前温度。控制器是依据在第一位置的第一目前温度以及一温度模型以计算在加热制冷模块中的一第二位置的一预测温度。控制器还依据所计算出的第二位置的预测温度及一期望温度以自动调整第一位置的一第一目标温度，且控制加热制冷器自动调整第一位置的第一目前温度达到第一目标温度。本发明提供的热控装置可应用于无法用温度感测器来直接测量在待测物件的位置的温度的情境。

技术领域

本发明涉及温度控制技术领域，具体而言，涉及一种利用虚拟温度模型及温度推论机制的热控装置及其热控方法。

背景技术

聚合酶连锁反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)是一种分子生物学技术，用于扩增特定的脱氧核醣核酸(Deoxyribonucleic Acid，DNA)片段，这种方法可在生物体外进行，不必依赖大肠杆菌或酵母菌等生物体。微生物复制是一个费时耗力的流程，首先要将DNA经限制酶剪裁，再利用接合酵素(Ligase)加到载体(Plasmid)中，之后利用瞬间电击(Electroporation)或是热休克(Heat Shock)的方式，送到大肠杆菌胜任细胞(competentcell)中，将此菌于培养皿大量繁殖培养，再经过繁复的分离、纯化过程，通常需要耗费近一周时间，才能大量复制片段。相较之下，仅需约一小时反应时间的聚合酶连锁反应可以节省大量时间和繁复的操作。聚合酶连锁反应技术被广泛地运用在医学和生物学的实验室，例如用于判断检体中是否会表现某遗传疾病的图谱、传染病的诊断、基因复制，以及亲子鉴定等。

聚合酶连锁反应通常需要在特定的生化仪器设备进行，例如是聚合酶连锁反应设备。因为聚合酶连锁反应的过程需要反复进行将聚合酶加热及降温的循环，故PCR设备通常是将盛装聚合酶的容器(例如：试管)置于一热控装置之中以进行温度控制，例如可通过将容器置于一热电制冷器(thermoelectric cooler)的基板上以进行加热及降温的控制。在进行聚合酶连锁反应时，将聚合酶加热至一第一特定温度(例如90至95度C)并降温至第二特定温度(例如40至60度C)的操作过程即可称为一PCR循环，且PCR循环需要反复进行多次。

然而，聚合酶连锁反应过程极需仰赖精确的温度控制，才能达到DNA复制的目的。一般在进行聚合酶连锁反应过程时，热控装置中的容器里的液体温度并无法被直接测得，且上述液体温度与热电制冷器的基板温度并非一致，因此无法直接使用传统的温度控制方法来达到精确液温控制的目标，而需要手动调整每台热控装置的控制参数，会花费相当多时间，造成产线生产制造的困扰。

因此，需要一种可利用虚拟温度模型及推论机制以进行准确温控的热控装置及其方法以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种热控装置，包括一控制器以及一加热制冷模块。该加热制冷模块包括：一温度感测器，用以测量该加热制冷模块中的一第一位置的一第一目前温度；以及一加热制冷器，用以依据来自该控制器的一控制信号以调整在该第一位置的该第一目前温度。该控制器是依据在该第一位置的该第一目前温度以及一温度模型以计算在该加热制冷模块中的一第二位置的一预测温度。该控制器还依据所计算出的该第二位置的该预测温度及一期望温度以自动调整该第一位置的一第一目标温度，且控制该加热制冷器自动调整该第一位置的该第一目前温度达到该第一目标温度。

本发明还提供一种热控方法，用于一热控装置，其中该热控装置包括一温度感测器及一加热制冷模块，且该热控方法包括以下步骤：利用该温度感测器测量该加热制冷模块中的一第一位置的一第一目前温度；利用该加热制冷器调整在该第一位置的该第一目前温度；依据在该第一位置的该第一目前温度以及一温度模型以计算在该加热制冷模块中的一第二位置的一预测温度；依据所计算出的该第二位置的该预测温度及一期望温度以自动调整该第一位置的一第一目标温度；控制该加热制冷器自动调整该第一位置的该第一目前温度达到该第一目标温度。