一种快速加热反应液的孵育装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种快速加热反应液的孵育装置及方法，属于医疗仪器设计领域

【技术实现步骤摘要】
一种快速加热反应液的孵育装置及方法


[0001]本专利技术属于医疗仪器设计领域，具体涉及一种用于医疗仪器中的恒温孵育装置及方法
。

技术介绍

[0002]免疫分析
(immunoassay,IA)
是一种基于抗原与其配对抗体能够发生特异性反应，用已知的抗原或抗体检测体液中的抗体或抗原浓度的检测方法
。
免疫分析的主要测试步骤包括加注样本和试剂
、
反应物混匀
、
孵育
、
分离清洗
、
加注信号试剂
、
测量信号值等
。
其中，孵育的作用是加热反应液，使反应液中的抗原抗体在特定温度下
(
通常是
37℃)
进行特异性结合，而该过程根据测试原理和模式的不同需要进行一次或多次
。
一般来说，反应液在孵育前都保持在2～
8℃
的低温状态，所以提高反应液的升温速度对缩短孵育时间
、
提高检测效率具有重要意义
。
[0003]常见的免疫分析仪器，比如生化免疫分析仪
、
化学发光免疫分析仪都设有专门的孵育模块对反应液进行孵育
。
目前国内外免疫分析仪器的孵育系统主要采用三种方式对反应液进行加热，分别是：空气浴恒温加热
、
水浴循环加热和固体直接加热
。
空气浴恒温加热方式的反应杯和恒温槽之间留有间隙，通过空气对流和热辐射的方式传递热量r/>。
这种方式优点是结构简单
、
成本低
、
温度均匀性好，缺点是反应液升温速度慢，反应液温度容易受环境影响
。
水浴循环加热方式通过恒温水直接接触反应杯，通过水对流方式传递热量
。
这种加热方式优点是传热速度快，缺点是恒温槽中的水需要定期清理，产生的气泡和杂质残存在反应杯外壁也会对检测结果产生影响
。
固体直热加热方式的孵育盘由导热性较好的金属制成
(
通常是铝或铜
)
，孵育盘直接与反应杯接触，通过热传导的方式传递热量
。
这种加热方式导热速度快
、
不易受环境温度的影响，加热速度比空气浴恒温加热方式快，而且不存在水浴循环加热影响检测结果的缺点，是应用最广泛的一种方案
。
[0004]目前固体直接加热方式是免疫分析仪器孵育系统中应用最为广泛的一种方案
。
该种方案相比于空气浴恒温加热升温速度有了提高，但由于存在以下两点缺点，依然制约着反应液的升温速度：
[0005]一是孵育盘材料的热导率不高
。
在固体直接加热方式下，孵育盘和反应杯主要靠热传导的方式传递热量，孵育盘材料的热导率对反应液的升温速度有显著影响
。
综合热导率
、
成本
、
机械强度等因素，通常采用导热性能较高的铝和铜作为孵育盘材料
。
铜的热导率为
401W/m
·
K
，而铝仅为
237W/m
·
K
，而自然界中还存在很多热导率大于铜和铝的材料
。
传统孵育盘材料热导率的不足制约着孵育盘的传热能力
。
[0006]二是忽略了热辐射对传热的影响
。
理论上孵育盘直接与反应杯接触，只有热传导一种传热方式
。
但由于孵育盘和反应杯之间或多或少存在间隙，实际上在两者之间还存在热辐射的传热方式
。
由于金属的热辐射系数普遍较低，通常小于
0.3
，所以孵育盘通过热辐射传递给反应杯的热量很少，进而影响了反应液的升温速度
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种快速加热反应液的孵育装置及方法，该装置能使反应杯内的反应液能够快速达到预设温度
。
[0008]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种快速加热反应液的孵育装置，包括：
[0010]孵育盘，用于为反应液提供孵育环境；所述孵育盘包括铝制孵育盘体和石墨烯涂层，孵育盘体的一面上开设有若干用于放置反应杯的孵育孔，孵育孔内壁与反应杯直接接触处喷涂有石墨烯涂层；
[0011]加热膜，用于加热孵育盘；
[0012]热敏电阻，用于测量孵育盘温度；
[0013]控制模块，与加热膜和热敏电阻相连，用于控制整个孵育装置
。
[0014]作为优选，所述孵育盘的制作方法如下：
[0015]通过绘图软件设计孵育盘的结构，用
CNC
数控加工出铝制孵育盘体，接着在孵育孔内壁上少量多次喷涂石墨烯浆料，最后将孵育盘体放在
80℃
的环境下固化两小时，形成表面附着有石墨烯涂层的铝制孵育盘体
。
[0016]作为优选，所述孵育盘体表面也喷涂有石墨烯涂层
。
[0017]作为优选，所述加热膜一侧带有背胶，加热膜通过背胶粘贴在孵育盘四周用于对其进行加热
。
[0018]作为优选，所述热敏电阻通过打孔的方式嵌入到孵育盘内部，在热敏电阻和孵育盘的间隙内注入导热硅脂，以确保两者之间良好的热传递
。
[0019]作为优选，所述控制模块包括：
[0020]采集电路：用于采集热敏电阻测量的孵育盘温度；
[0021]驱动电路：用于驱动加热膜工作；
[0022]控制器：用于根据获取采集电路所得孵育盘温度，通过控制驱动电路调节加热膜的输出功率以实现对孵育盘温度的精准调节
。
[0023]进一步的，所述采集电路通过恒流源电路或者桥式分压电路将热敏电阻的电阻值转化为电压值
。
[0024]进一步的，所述控制器通过
PID
算法调节
PWM
信号的占空比，进而调节加热膜的输出功率
。
[0025]第二方面，本专利技术提供了一种采用第一方面任一所述快速加热反应液的孵育装置的孵育方法，具体如下：
[0026]设定孵育盘的目标温度和反应液的孵育时间，启动孵育装置，开始预热；
[0027]待孵育盘温度稳定到预设温度后，机械手依次夹取装有反应液的反应杯到孵育孔位中进行孵育；
[0028]待到达预设孵育时间后，机械手依次从孵育盘中夹出反应杯进行下一步操作，此次孵育结束
。
[0029]本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
[0030]本专利技术通过在孵育盘表面喷涂石墨烯涂层的方式提高了孵育盘的热导率和热辐射率，进而加快了反应液的升温速度
。
优点是不仅可以缩短孵育时长，提高检测速度，还能
够减少反应液在其他温度下停留的时间，减少副反应发生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种快速加热反应液的孵育装置，其特征在于，包括：孵育盘，用于为反应液提供孵育环境；所述孵育盘包括铝制孵育盘体
(201)
和石墨烯涂层
(202)
，孵育盘体
(201)
的一面上开设有若干用于放置反应杯的孵育孔，孵育孔内壁与反应杯直接接触处喷涂有石墨烯涂层
(202)
；加热膜，用于加热孵育盘；热敏电阻，用于测量孵育盘温度；控制模块，与加热膜和热敏电阻相连，用于控制整个孵育装置
。2.
根据权利要求1所述的一种快速加热反应液的孵育装置，其特征在于，所述孵育盘的制作方法如下：通过绘图软件设计孵育盘的结构，用
CNC
数控加工出铝制孵育盘体
(201)
，接着在孵育孔内壁上少量多次喷涂石墨烯浆料，最后将孵育盘体
(201)
放在
80℃
的环境下固化两小时，形成表面附着有石墨烯涂层的铝制孵育盘体
(201)。3.
根据权利要求1所述的一种快速加热反应液的孵育装置，其特征在于，所述孵育盘体
(201)
表面也喷涂有石墨烯涂层
(202)。4.
根据权利要求1所述的一种快速加热反应液的孵育装置，其特征在于，所述加热膜一侧带有背胶，加热膜通过背胶粘贴在孵育盘四周用于对...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶学松，王朝阳，梁波，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：