MX2012012172A

Temperature control method and apparatus.

Abstract

A method of controlling the temperature of a liquid held within a reaction container in a chamber of a thermal cycling apparatus, the method including determining a sensed chamber temperature from a temperature sensor in the chamber, determining an air temperature using the sensed chamber temperature, determining a liquid temperature using the air temperature and selectively heating or cooling air in the chamber in accordance with the liquid temperature.

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30 claims: 29 independent, 1 dependent

  1. 1
    CLAIMS REIVINDICACIONES 1. - Un método para controlar la temperatura de un líquido mantenido dentro de un contenedor de reacción en una cámara de un aparato de ciclado térmico, el método incluye:one. - A method of controlling the temperature of a liquid kept within a reaction container in a chamber of a thermal cycling apparatus, the method includes: a) determinar una temperatura de cámara detectada a partir de un sensor de temperatura en la cámara;a) determining a detected chamber temperature from a chamber temperature sensor;b) determinar una temperatura de aire utilizando la temperatura de cámara detectada;b) determining an air temperature using the detected chamber temperature;c) determinar una temperatura de líquido utilizando la temperatura del aire;y c) determining a liquid temperature using the air temperature;and d) selectivamente calentar o enfriar aire en la cámara de acuerdo con la temperatura de líquido. d) selectively heating or cooling air in the chamber according to the liquid temperature.
  2. 2
    - The method according to claim 2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el método incluye:1, characterized in that the method includes: a) determinar una temperatura ambiental detectada a partir de un sensor de temperatura fuera de la cámara;y a) determining a detected ambient temperature from an out-of-chamber temperature sensor;and b) determinar la temperatura del aire al menos en parte utilizando la temperatura ambiental detectada y la temperatura de la cámara detectada. b) determine the air temperature at least in part using the detected ambient temperature and the detected chamber temperature.
  3. 3
    - The method according to claim 3. - El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el método incluye determinar la temperatura del aire utilizando un modelo térmico de aire. one or 2, characterized in that the method includes determining the air temperature using a thermal air model.
  4. 4
    - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el método incluye:Four. - The method according to any of claims 1 to 3, characterized in that the method includes: modelo de cámara abierta. open chamber model.
  5. 5
    - El método de conformidad con la reivindicación 5.- The method according to claim 4, caracterizado porque el método incluye, para el modelo de cámara cerrada:4, characterized in that the method includes, for the closed chamber model: a) comparar la temperatura de cámara detectada con una temperatura de umbral;y a) comparing the detected chamber temperature with a threshold temperature;and b) al menos uno de: b) at least one of: i) if the detected chamber temperature is below the threshold temperature, determine the air temperature using a first closed chamber model;and ii) if the detected chamber temperature is above the threshold temperature, determine the air temperature using a second closed chamber model. i) si la temperatura de cámara detectada está por debajo de la temperatura de umbral, determinar la temperatura del aire utilizando un primer modelo de cámara cerrada;y ii) si la temperatura de cámara detectada está por arriba de la temperatura de umbral, determinar la temperatura del aire utilizando un segundo modelo de cámara cerrada.
  6. 6
    - El método de conformidad con la reivindicación 6.- The method according to claim 5, caracterizado porque la temperatura del aire es determinada al menos en parte utilizando la relación:5, characterized in that the air temperature is determined at least in part using the relationship: \kSLTS +CL ' yes Ts Tr where TH.H it is an air temperature of the closed chamber model;\kSLTS+CL’ si TsTr donde: Tss es una temperatura de aire del modelo de cámara cerrada;Ts es la temperatura de cámara detectada: Ts is the detected chamber temperature: TT es una temperatura de umbral;TT it is a threshold temperature;kSL es un primer coeficiente del modelo de cámara cerrada;kSL is a first coefficient of the closed chamber model;kSu es un segundo coeficiente del modelo de cámara cerrada;kSu is a second coefficient of the closed chamber model;cL es un primer valor de compensación del modelo de cámara cerrada;cL it is a first compensation value of the closed chamber model;Cu es un segundo valor de compensación del modelo de cámara cerrada. Cu is a second offset value of the closed chamber model.
  7. 7
    The method according to any of claims 4 to 6, characterized in that for the open chamber model, the method includes determining the air temperature at least in part using the relationship:7.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque para el modelo de cámara abierta, el método incluye determinar la temperatura del aire al menos en parte utilizando la relación: Toe = kH.HTss + k ^ TAM + Coc where Toc is an open chamber model air temperature: Toe = kssTss + k^TAM +Coc donde Toc es una temperatura del aire del modelo de cámara abierta: TSs es una temperatura de aire del modelo de cámara cerrada;TSs is an air temperature of the closed chamber model;Tam es una temperatura ambiental detectada;Tam is a detected ambient temperature;KSs es un primer coeficiente del modelo de cámara abierta;KSs is a first coefficient of the open chamber model;kñM es un segundo coeficiente del modelo de cámara abierta;kñM is a second coefficient of the open chamber model;cORc is a compensation value of the open chamber model. cOc es un valor de compensación del modelo de cámara abierta.
  8. 8
    - El método de conformidad con la reivindicación 8.- The method according to claim 7, caracterizado porque el método incluye determinar la temperatura del aire al menos en parte utilizando la relación:7, characterized in that the method includes determining the air temperature at least in part using the relationship: \ TH.H, if the chamber is closed \TSS, si la cámara está cerrada TSff ' · r r l/oC’ si la cámara está abierta TSff '· rrl / oC' if the chamber is open It includes determining the temperature of the liquid using the air temperature and a thermal model of the liquid. incluye determinar la temperatura del líquido utilizando la temperatura del aire y un modelo térmico de líquido. 10.- El método de conformidad con la reivindicación 10.- The method according to claim
  9. 9
    9, caracterizado porque el método incluye determinar la temperatura de líquido utilizando una temperatura de líquido previamente determinada. 9, characterized in that the method includes determining the liquid temperature using a previously determined liquid temperature. 5 11.- The method according to claim 5 11.- El método de conformidad con la reivindicación 9 or 10, characterized in that the method includes determining the liquid temperature at least in part using the relationship:9 o 10, caracterizado porque el método incluye determinar la temperatura de líquido al menos en parte utilizando la relación: TL(n) = (l-kE-kL) TL(n-l) +kLTL(n-2) +kETEff(n) TL(n) = (lkAND-kL) TL(nl) + kLTL(n-2) + kANDTEff(n)
  10. 10
    10 where:n is a discrete time interval;10 donde: n es un intervalo de tiempo discreto;TL(n) es la temperatura del líquido en el tiempo n;TL(n) is the temperature of the liquid at time n;TEff (n) is the air temperature at time n;TEff(n) es la temperatura del aire en el tiempo n;kAND it is a first coefficient of the liquid model;kE es un primer coeficiente del modelo de líquido;kL es un segundo coeficiente del modelo de líquido. kL it is a second coefficient of the liquid model. 15 12.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el método incluye: fifteen 12.- The method according to any of claims 1 to 12, characterized in that the method includes: a) determinar una temperatura de líquido objetivo;a) determining a target liquid temperature;b) determinar una temperatura de aire objetivo de b) determine a target air temperature of 20 acuerdo con la temperatura de líquido objetivo;y twenty according to the target liquid temperature;and c) selectivamente calentar o enfriar aire en la cámara de acuerdo con la temperatura de aire objetivo. c) selectively heating or cooling air in the chamber according to the target air temperature. 13.- El método de conformidad con la reivindicación 13.- The method according to claim
  11. 11
    12, caracterizado porque el método incluye determinar la temperatura de aire objetivo al menos en parte utilizando la temperatura de líquido. 12, characterized in that the method includes determining the target air temperature at least in part using the liquid temperature.
  12. 12
    14 - The method according to claim 14, - El método de conformidad con la reivindicación 12 or 13, characterized in that the method includes:12 o 13, caracterizado porque el método incluye: a) determinar un cambio en la temperatura de líquido objetivo;a) determining a change in the target liquid temperature;b) comparar el cambio con un umbral;y b) compare the change with a threshold;and c) al menos uno de: c) at least one of: i) if the change is less than the threshold, determine the target air temperature to be the target liquid temperature;and ii) if the change is greater than the threshold, determine the target air temperature according to the target liquid temperature and the liquid temperature. i) si el cambio es menor que el umbral, determinar la temperatura de aire objetivo para que sea la temperatura de líquido objetivo;y ii) si el cambio es mayor que el umbral, determinar la temperatura de aire objetivo de acuerdo con la temperatura de líquido objetivo y la temperatura de líquido.
  13. 13
    15. - El método de conformidad con la reivindicación fifteen. - The method according to claim 14, caracterizado porque si el cambio es mayor que el umbral, el método incluye determinar la temperatura objetivo del aire utilizando la relación:14, characterized in that if the change is greater than the threshold, the method includes determining the target air temperature using the relationship: Tas (u) = Tís + koF (Tls ~ Tlm (n)) Tas(u) = Tís+koF (Tls~Tlm (n)) 20 donde: TAS(n) es la temperatura objetivo del aire en cualquier tiempo discreto determinado n;twenty where TACE(n) is the target air temperature at any given discrete time n;TLS es la temperatura del líquido objetivo;TLS is the temperature of the target liquid;k0F es una constante del factor de rebose;k0F it is a constant of the overflow factor;Tw (n) is a liquid temperature at any given discrete time n. Tw(n) es una temperatura de líquido en cualquier tiempo discreto determinado n.
  14. 14
    16. - The method according to any of claims 1 to 15, characterized in that the method includes determining at least one constant among the constant reference values. 16. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el método incluye determinar al menos una constante de entre los valores constantes de referencia.
  15. 15
    17. - The method according to claim 17. - El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el método incluye determinar los valores constantes de referencia a partir de un almacenamiento de datos. 16, characterized in that the method includes determining the constant reference values ​​from a data storage.
  16. 16
    18. - The method according to claim 18. - El método de conformidad con la reivindicación 16 or 17, characterized in that at least one constant includes at least one of:16 o 17, caracterizado porque al menos una constante incluye al menos uno de: a first coefficient of the closed chamber model ksik a second coefficient of the closed chamber model ksu! un primer coeficiente del modelo de cámara cerrada ksik un segundo coeficiente del modelo de cámara cerrada ksu! a first offset value of the closed chamber model CL;un primer valor de compensación del modelo de cámara cerrada CL;a second offset value of the closed chamber model Cto;un segundo valor de compensación del modelo de cámara cerrada Ca;a first coefficient of the open chamber model kssi kjM! un primer coeficiente del modelo de cámara abierta kssi kjM! a second coefficient of the open chamber model un segundo coeficiente del modelo de cámara abierta 7 5 a compensation value of open chamber model Coc;7 5 un valor de compensación del modelo de cámara abierta Coc;a first coefficient of the liquid model kAND;un primer coeficiente del modelo de líquido kE;a second coefficient of the liquid model kL;un segundo coeficiente del modelo de líquido kL;5 an overflow factor constant k0E. 5 una constante del factor de rebose k0E.
  17. 17
    19.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el método incluye determinar a valores constantes de referencia durante un procedimiento de calibración. 19.- The method according to any of claims 1 to 18, characterized in that the method includes determining constant reference values ​​during a calibration procedure. 10 20.- The method according to claim 10 20.- El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el método incluye determinar constantes del modelo de cámara cerrada al:19, characterized in that the method includes determining constants of the closed chamber model by: a) gradually increase a chamber temperature with the chamber closed;a) incrementar gradualmente una temperatura de cámara con la cámara cerrada;15 b) detectar un cambio en cada uno de al menos tres marcadores proporcionados en la cámara, cada uno de al menos tres marcadores está adaptado para experimentar un cambio detectable a una temperatura de marcador respectiva;fifteen b) detecting a change in each of at least three markers provided in the chamber, each of at least three markers being adapted to undergo a detectable change at a respective marker temperature;c) determinar una temperatura de cámara detectada c) determine a detected chamber temperature
  18. 18
    20 para cada cambio de marcador;y twenty for each marker change;and d) determinar las constantes del modelo de cámara cerrada utilizando la temperatura de cámara detectada y una temperatura de marcador correspondiente. d) determine the constants of the closed chamber model using the detected chamber temperature and a corresponding marker temperature.
  19. 19
    21.- El método de conformidad con la reivindicación determinar 21.- The method in accordance with the claim determine 19 or 20, characterized in that the method includes, constants of the liquid model for a volume of liquid determined by:19 o 20, caracterizado porque el método incluye, constantes del modelo de líquido para un volumen de líquido determinado al: a) ejecutar un número de corridas de ciclado térmico;a) run a number of thermal cycling runs;b) for each run: b) para cada corrida: i) monitorear una característica de una muestra de líquido proporcionada cuando la cámara está cerrada, la característica de muestra es indicativa de una temperatura de líquido de la muestra de líquido;i) monitoring a characteristic of a provided liquid sample when the chamber is closed, the sample characteristic is indicative of a liquid temperature of the liquid sample;ii) determinar al menos una temperatura de líquido utilizando la característica;ii) determining at least one liquid temperature using the characteristic;iii) determinar al menos una temperatura de cámara detectada correspondiente al menos a una temperatura de líquido;iii) determining at least one detected chamber temperature corresponding to at least one liquid temperature;iv) determinar una temperatura de aire utilizando al menos una temperatura de cámara detectada y un modelo térmico cerrado;y iv) determining an air temperature using at least one detected chamber temperature and a closed thermal model;and c) ejecutar un análisis de regresión para relacionar la temperatura del aire con la temperatura del líquido para así determinar las constantes del modelo de líquido. c) run a regression analysis to relate the air temperature to the liquid temperature to determine the constants of the liquid model.
  20. 20
    22.- El método de conformidad con la reivindicación 22.- The method in accordance with the claim 21, caracterizado porque el método incluye:21, characterized in that the method includes: a) determinar las constantes del modelo de líquido para un número de volúmenes de líquido determinados;e a) determine the constants of the liquid model for a determined number of liquid volumes;and b) interpolar las constantes del modelo de líquido para volúmenes de líquido intermedios. b) interpolate the liquid model constants for intermediate liquid volumes. 5 5
  21. 21
    23.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22, caracterizado porque el método incluye determinar las constantes del modelo de cámara abierta al:23.- The method according to any of claims 19 to 22, characterized in that the method includes determining the constants of the open chamber model by: a) cambiar una temperatura de cámara con la cámara a) change a chamber temperature with the chamber 10 open;10 abierta;15 c) determinar un número de temperaturas de líquido utilizando la característica;fifteen c) determining a number of liquid temperatures using the characteristic;d) determinar un número de temperaturas de cámara detectadas y temperaturas ambientales detectadas correspondientes al número de temperaturas de líquido;d) determining a number of detected chamber temperatures and detected ambient temperatures corresponding to the number of liquid temperatures;20 e) determinar un número de temperaturas de aire utilizando el número de temperaturas de cámara detectadas y un modelo térmico cerrado;y , twenty e) determining a number of air temperatures using the number of detected chamber temperatures and a closed thermal model;and , f) determinar un número de temperaturas de aire utilizando el número de temperaturas de líquido y un modelo térmico de líquido;y f) determining a number of air temperatures using the number of liquid temperatures and a liquid thermal model;and g) determinar constantes del modelo de cámara abierta utilizando las temperaturas de aire y la cámara detectada y las temperaturas ambientales detectadas. g) determine constants of the open chamber model using the detected air and chamber temperatures and the detected ambient temperatures. 5 24. The method according to any of claims 1 to 23, characterized in that the method is executed at least in part using a controller of a thermal cycling apparatus, the controller includes a processor and a memory. 5 24,- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque el método es ejecutado al menos en parte utilizando un controlador de un aparato de ciclado térmico, el controlador incluye un procesador y una memoria. 10 25.- The method in accordance with the claim 10 25.- El método de conformidad con la reivindicación
  22. 22
    24, caracterizado porque el método incluye, en el procesador, recuperar al menos una constante de la memoria. 24, characterized in that the method includes, in the processor, retrieving at least one constant from memory.
  23. 23
    26.- El método de conformidad con la reivindicación 26.- The method in accordance with the claim 24 or 25, characterized in that the method includes, in the 24 o 25, caracterizado porque el método incluye, en el 15 procesador:fifteen processor: a) receiving a chamber temperature detected from a temperature sensor in the chamber;a) recibir una temperatura de cámara detectada desde un sensor de temperatura en la cámara;b) determinar una temperatura de aire utilizando la temperatura de cámara detectada y un modelo térmico de aire b) determine an air temperature using the detected chamber temperature and a thermal air model 20 almacenado en la memoria;twenty stored in memory;c) determinar una temperatura de líquido utilizando la temperatura del aire y un modelo térmico de líquido almacenado en la memoria;y c) determine a liquid temperature using air temperature and a liquid thermal model stored in memory;and d) controlar al menos uno de un calentador, un ventilador y una solapa de respiradero para así calentar o enfriar selectivamente aire en la cámara de acuerdo con la temperatura del líquido. d) controlling at least one of a heater, a fan, and a vent flap to selectively heat or cool air in the chamber according to the temperature of the liquid.
  24. 24
    27.- An apparatus for controlling the temperature of a liquid kept inside a reaction container in a chamber of a thermal cycling apparatus, the apparatus includes a controller that:27.- Un aparato para controlar la temperatura de un líquido mantenido dentro de un contenedor de reacción en una cámara de un aparato de ciclado térmico, el aparato incluye un controlador que: a) determina una temperatura de cámara detectada desde un sensor de temperatura en la cámara;a) determines a chamber temperature detected from a temperature sensor in the chamber;b) determinar una temperatura del aire utilizando la temperatura de cámara detectada;b) determining an air temperature using the detected chamber temperature;c) determina una temperatura de líquido utilizando la temperatura del aire;y c) determine a liquid temperature using the air temperature;and d) an open-chamber thermal model;and, d) un modelo térmico de cámara abierta;y, e) al menos una constante de modelo. e) at least one model constant.
  25. 25
    30. - The apparatus according to any of claims 27 to 29, characterized in that the 30. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, caracterizado porque el 5 processor:5 procesador: a) receives a chamber temperature detected from a temperature sensor in the chamber;a) recibe una temperatura de cámara detectada desde un sensor de temperatura en la cámara;b) Determine an air temperature using the detected chamber temperature and a thermal air model b) determina una temperatura del aire utilizando la temperatura de cámara detectada y un modelo térmico de aire 10 stored in memory;10 almacenado en la memoria;c) determina una temperatura de líquido utilizando la temperatura del aire y un modelo térmico de líquido almacenado en la memoria;y c) determine a liquid temperature using the air temperature and a liquid thermal model stored in memory;and d) controla al menos uno de un calentador, un d) controls at least one of a heater, a 15 ventilador y una solapa de respiradero para así calentar o enfriar selectivamente aire en la cámara de acuerdo con la temperatura del líquido. fifteen fan and a vent flap to selectively heat or cool air in the chamber according to the temperature of the liquid.
  26. 27
    32 or 32 o
  27. 28
    33, caracterizado porque el método incluye determinar 33, characterized in that the method includes determining 20 una temperatura de aire utilizando la temperatura de la cámara detectada y un modelo térmico de aire. twenty an air temperature using the detected chamber temperature and a thermal air model. 35. - The method according to claim 35. - El método de conformidad con la reivindicación
  28. 29
    34, caracterizado porque el método incluye:34, characterized in that the method includes: a) if the chamber is closed, determine the a) si la cámara está cerrada, determinar la 5 chamber detected, a ambient temperature detected, and an open chamber model. 5 cámara detectada, una temperatura ambiental detectada y un modelo de cámara abierta.
  29. 30
    36.- An apparatus for determining the temperature of a liquid kept inside a reaction container in a chamber of a thermal cycling apparatus, the apparatus 36.- Un aparato para determinar la temperatura de un liquido mantenido dentro de un contenedor de reacción en una cámara de un aparato de ciclado térmico, el aparato 10 includes a processor that:10 incluye un procesador que: a) determina una temperatura de cámara detectada a partir de un sensor de temperatura en la cámara;a) determines a detected chamber temperature from a temperature sensor in the chamber;b) determina una temperatura de aire utilizando la temperatura de cámara detectada;y b) determine an air temperature using the detected chamber temperature;and 15 c) determina una temperatura de liquido utilizando la temperatura del aire. fifteen c) Determine a liquid temperature using the air temperature.
Independent claims29