生物反应仪器中的控温模块制造技术

本发明专利技术提供一种生物反应仪器中的控温模块，包括平板与上盖，所述上盖与所述平板相对布置且连接为一体，所述上盖上构造有多个用于放置反应耗材的容器孔，在所述上盖朝向所述平板的一侧，任意两个相邻的容器孔之间形成容纳腔，且各个容纳腔彼此之间连通，所述容纳腔中填充有相变传热介质。本发明专利技术由于采用相变传热介质，使升降温速率加快，且能够显著提升生物反应仪器中的控温模块的温度均匀性，能够缩短生物化学反应时间，由于不再采用现有技术中的结构，生物反应仪器中的控温模块的调温性能不过分依赖相关部件的加工及装配精度，进而提高了模块的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
生物反应仪器中的控温模块
本专利技术属于化学生物反应仪器
，具体涉及一种生物反应仪器中的控温模块。
技术介绍
精准的控温性能是目前涉及生化反应的试剂保存、实验运行所必备的条件。当前很多种仪器有生化反应控温功能，可广泛用于各种酶促反应以及生物样本、反应试剂的保存，如聚合酶链式反应分析仪、恒温扩增仪、溶解曲线仪等，此类仪器中的生物反应仪器中的控温模块，结构上大都采用“三明治”形式的固定方式，由中间至两端包括：升降温部件、导热垫片、控温金属块、散热器等，散热器大多为风冷散热，少数有循环液冷散热，控温金属块大多以整块实体金属(多以铜、铝为主，少数用银)上加工用于配合反应耗材(反应管或反应板)的孔洞制成。此类结构的仪器在温度控制性能方面存在如升降温速率缓慢造成的实验整体运行时间过长、材料性能及结构限制造成的热分布不均匀，进而导致实验结果孔间一致性差等不足。特别对于实时荧光定量PCR仪来说，常规PCR反应要经历40多个PCR循环，每次循环期间涉及到快速升降温、精准控温(包括温度准确、控温时间准确等性能)、快速荧光信号采集等多个过程。采用前述结构的生物反应仪器中的控温模块升降温速率慢，使得每次循环都须经历漫长的过程达到预设温度，多个循环累积，使整个实验过程动辄1～2小时，而对于医疗应用，快速反应试剂的研发及面市，对仪器的升降温速率提出了越来越高的要求。升降温部件和控温金属块之间通常有一层导热垫层，用于消除发热件与受热件之间的缝隙，使二者的接触更充分，热量传递更均匀，常用有导热硅脂、导热胶、导热碳膜等，这类材料本身的导热系数不高，且长时间使用会老化，导热效果下降。控温金属块作为热量传播中间层，将热量最终传播到反应耗材内，其没有自身调控热传递均匀性的能力。所以，整个生物反应仪器中的控温模块的温度精准度性能，最终的决定因素在于：控温金属块材料本身的热传导能力、结构及加工精度；仪器整个生物反应仪器中的控温模块的装配精度；多个升降温部件之间的相互协调控温能力。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种生物反应仪器中的控温模块，能够解决上述提出的至少一个方面的技术问题。为了解决上述问题，本专利技术提供一种生物反应仪器中的控温模块，包括平板与上盖，所述上盖与所述平板相对布置且连接为一体，所述上盖上构造有多个用于放置反应耗材的容器孔，在所述上盖朝向所述平板的一侧，任意两个相邻的容器孔之间形成容纳腔，且各个容纳腔彼此之间连通，所述容纳腔中填充有相变传热介质。优选地，所述上盖包括主板体以及环绕所述主板体的四周设置的侧立壁，多个所述容器孔构造于所述主板体上并沿朝向所述平板的一侧延伸，所述侧立壁远离所述主板体的一侧与所述平板之间密封连接；和/或，所述容器孔的孔底壁与所述平板之间接触连接。优选地，所述容纳腔的腔壁上具有毛细结构附着层。优选地，所述毛细结构附着层由多个微颗粒相邻设置形成。优选地，所述毛细结构附着层(4)由微细管道或者沟槽构成。优选地，所述容器孔的孔壁采用高导热系数材料制作形成，高导热系数是导热系数不小于10W/m.K。优选地，所述高导热系数材料包括铜、铝、银中的一种或其组合。优选地，所述生物反应仪器中的控温模块还包括微型管，所述微型管与所述容纳腔形成连通，能够通过所述微型管对所述容纳腔形成真空环境并填充所述相变传热介质。优选地，所述上盖上还构造有温度传感器安装结构。优选地，所述容器孔为锥形孔，且所述锥形孔的孔口直径大于孔底直径。本专利技术提供的一种生物反应仪器中的控温模块，由于采用相变传热介质，使升降温速率加快，且能够显著提升生物反应仪器中的控温模块的温度均匀性，能够缩短生物化学反应时间，由于不再采用现有技术中的结构，生物反应仪器中的控温模块的调温性能不过分依赖相关部件的加工及装配精度，进而提高了模块的可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例的生物反应仪器中的控温模块的立体结构示意图；图2为图1在另一视角下的立体结构示意图；图3为图1的内部结构示意图(局部)；图4为图1的内部结构示意图(隐去主板体)；图5为相变传热介质处于液相状态下的结构示意图。附图标记表示为：1、平板；2、上盖；21、容器孔；22、容纳腔；23、主板体；24、侧立壁；25、温度传感器安装结构；3、相变传热介质；4、毛细结构附着层；5、微型管。具体实施方式结合参见图1至图5所示，根据本专利技术的实施例，提供一种生物反应仪器中的控温模块，包括平板1与上盖2，所述上盖2与所述平板1相对布置且连接为一体，所述上盖2上构造有多个用于放置反应耗材的容器孔21，在所述上盖2朝向所述平板1的一侧，任意两个相邻的容器孔21之间形成容纳腔22，且各个容纳腔22彼此之间连通，所述容纳腔22中填充有相变传热介质3。该技术方案中，所述容纳腔22中填充有所述相变传热介质3，当所述生物反应仪器中的控温模块局部被热源加热升温时，所述容纳腔22内靠近热源区域的液态相变传热介质3受热，迅速气化，由液态蒸发呈气态过程吸收大量热能并且体积迅速膨胀，气相介质迅速充满整个所述容纳腔22，当气相介质接触到腔体内比较冷的区域时，便会产生凝结液化的现象，借由凝结的过程释放出在蒸发时累积的热量，凝结后的相变传热介质3会回流到热源区域处，这一过程在所述容纳腔22内周而复始进行，使热源区域产生的热量在未来得及局部堆积的状态下迅速传播至整个温控模块，达到温度均匀的效果。也即采用本专利技术的技术方案由于采用相变传热介质3，使升降温速率加快，且能够显著提升生物反应仪器中的控温模块的温度均匀性，能够缩短生物化学反应时间，由于不再采用现有技术中的结构，生物反应仪器中的控温模块的调温性能不过分依赖相关部件的加工及装配精度，进而提高了模块的可靠性。作为所述上盖2的一种具体实施方式，优选地，所述上盖2包括主板体23以及环绕所述主板体23的四周设置的侧立壁24，多个所述容器孔21构造于所述主板体23上并沿朝向所述平板1的一侧延伸，所述侧立壁24远离所述主板体23的一侧与所述平板1之间密封连接，也即所述侧立壁24形成了所述上盖2与所述平板1之间形成的容纳腔22的外侧边缘，进一步的，所述容器孔21的孔底壁与所述平板1之间接触连接，例如，所述容器孔21的孔底壁与所述平板1的接触面之间采用焊接的方式连接，同样道理的，所述侧立壁24与所述平板1的接触面之间也可以采用焊接的方式连接，以使所述上盖2与所述平板1之间形成一个有机整体，这利于温度的均匀性传导。在一些实施方式中，所述容纳腔22的腔壁上具有毛细结构附着层4，具体例如，所述毛细结构附着层4由多个微颗粒相邻设置形成，从而在所述容纳腔22的腔壁上形成相变传热介质3的回流通道，从而利于所述相变传热介质3在所述容纳腔22内的液相-气相的循环。具体的，所述容纳腔22的腔壁包括了所述上盖2与所述平板1与所述容纳腔22相对应的壁体结构。最好的，所述容器孔21的孔壁采用高导热系数金属制作形成，所述高导热系数金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物反应仪器中的控温模块，其特征在于，包括平板(1)与上盖(2)，所述上盖(2)与所述平板(1)相对布置且连接为一体，所述上盖(2)上构造有多个用于放置反应耗材的容器孔(21)，在所述上盖(2)朝向所述平板(1)的一侧，任意两个相邻的容器孔(21)之间形成容纳腔(22)，且各个容纳腔(22)彼此之间连通，所述容纳腔(22)中填充有相变传热介质(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物反应仪器中的控温模块，其特征在于，包括平板(1)与上盖(2)，所述上盖(2)与所述平板(1)相对布置且连接为一体，所述上盖(2)上构造有多个用于放置反应耗材的容器孔(21)，在所述上盖(2)朝向所述平板(1)的一侧，任意两个相邻的容器孔(21)之间形成容纳腔(22)，且各个容纳腔(22)彼此之间连通，所述容纳腔(22)中填充有相变传热介质(3)。


2.根据权利要求1所述的生物反应仪器中的控温模块，其特征在于，所述上盖(2)包括主板体(23)以及环绕所述主板体(23)的四周设置的侧立壁(24)，多个所述容器孔(21)构造于所述主板体(23)上并沿朝向所述平板(1)的一侧延伸，所述侧立壁(24)远离所述主板体(23)的一侧与所述平板(1)之间密封连接；和/或，所述容器孔(21)的孔底壁与所述平板(1)之间接触连接。


3.根据权利要求1所述的生物反应仪器中的控温模块，其特征在于，所述容纳腔(22)的腔壁上具有毛细结构附着层(4)。


4.根据权利要求3所述的生物反应仪器中的控温模块，其特征在于，所述毛细结构附着层(4)由...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭旻，朱信，郭求真，戴涛，王梓，
申请(专利权)人：鲲鹏基因北京科技有限责任公司，鲲鹏徐州科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11