许秀锋， 周爱国， 殷俊锋， 刘　备

(1.同济大学 机械与能源工程学院，上海 201804； 2.同济大学 数学系，上海 200092)



聚合酶链式反应仪基座的热阻建模与分析

许秀锋1， 周爱国1， 殷俊锋2， 刘备1

(1.同济大学 机械与能源工程学院，上海 201804； 2.同济大学 数学系，上海 200092)

摘要：对聚合酶链式反应仪(PCR)基座中温度变化规律进行数学建模，求出其过程热阻值，并利用该热阻值对类似模型的温度场进行仿真计算，从而快速地得出考虑若干关键参数的复杂模型的温度场.计算结果显示,PCR仪基座的过程热阻与其自身的导热热阻存在某种关系，进而提出一个对于该关系的假设和数学描述，最后对该假设应用的可行性进行数值计算证明.

关键词：聚合酶链式反应； 温度场； 过程热阻

聚合酶链式反应仪(Polymerase Chain Reaction Instrument，PCR)作为分子生物学的基础仪器，其实验效果在很大程度上取决于基座温度的多梯度精确控制，而从半导体制冷器(thermoelectric cooler，TEC)传递至基座的热阻模型对温控效果具有决定性的作用.对于导热热阻以及等效导热系数，已有研究者进行过推导[1-2]，但没有对PCR基座的过程热阻进行研究.本文旨在考虑各方面因素计算试剂边界处的热阻值，利用集总热容法分析非稳态导热过程，并忽略物体内部的热阻，即热阻仅存在于边界处，对其进行一定的简化，并最终用于数值仿真.

1传热计算模型建立

聚合酶链式反应仪的整体模型如图1a所示[3-4].

a 多管整体模型b 单试管三维模型

图1PCR仪基座整体模型

Fig.1Model of the base of PCR instrument

进行传热分析时，整个……