CN107670565A - 加热制冷混匀一体机及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加热制冷混匀一体机及其用途，所述加热制冷混匀一体机至少包括电机、混匀模块、加热制冷模块、温度探测模块以及样品放置模块，所述电机驱动混匀模块，所述混匀模块与样品放置模块相连，所述混匀模块用来带动样品放置模块运动；所述加热制冷模块与样品放置模块相连，所述加热制冷模块用于样品放置模块加热或制冷，所述样品放置模块用于放置样品。本装置能够同时实现对样品的加热和混匀，或者同时实现对样品的制冷和混匀，为科研工作、企业生产以及其他实验室工作等提供了一种全新的操作方法，满足了多样化的需求。

Description

加热制冷混匀一体机及其用途

技术领域

本发明涉及一种加热制冷混匀一体机及其用途，属于机械领域。

背景技术

在医学、生物以及化学等科研及工业生产中，经常需要对样本进行加热、冷却和混匀。但是目前已有的加热装置、制冷装置和混匀都是分开进行的，无法同时进行。加热时，可以使用的例如水浴加热，烤箱加热，根据不同的需求采用不同的加热方式。制冷时，简单的可以采用冰浴或者冰箱等方式进行冷却。但是以上的加热方式以及制冷方式无法实现灵活控制，例如控制程序升温或者程序降温。

一般混匀的方式也较为繁琐和复杂，较为原始的方式可以是手动混匀，也可以采用混匀设备进行混匀。

但是对于一些医学、生物以及化学等科研及工业生产中往往需要在样品混匀的过程中同时进行加热或者制冷。现有技术中尚未出现此类设备。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种加热制冷混匀一体机及其用途，用于解决现有技术中加热、混匀以及制冷、混匀无法同时进行的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种加热制冷混匀一体机，所述加热制冷混匀一体机至少包括电机、混匀模块、加热制冷模块、温度探测模块以及样品放置模块，

所述电机连接并驱动混匀模块，

所述混匀模块与样品放置模块相连，所述混匀模块用来带动样品放置模块运动；

所述加热制冷模块与样品放置模块相连，所述加热制冷模块用于给样品放置模块加热或制冷；

所述温度探测模块与样品放置模块相连，用于探测样品放置模块的温度；

所述样品放置模块用于放置样品。

优选地，所述加热制冷混匀一体机还包括控制模块，所述控制模块用于控制加热制冷模块用于给样品放置模块加热或者制冷；所述控制模块还用于控制电机的运行。

进一步地，所述控制模块用于控制电机的开和关。

更进一步地，所述控制模块用于控制电机的运行。所述电机的运行包括电机的开启和关闭以及电机的转速。

进一步地，所述温度探测模块包括温度传感器，所述温度传感器上设置温度探头，所述温度探头置于样品放置模块中。

进一步地，所述温度传感器连接控制模块，将温度信号传给控制模块。

优选地，所述加热制冷模块包括热交换单元、散热单元以及半导体制冷/加热单元，

所述半导体制冷/加热单元与样品放置单元相连，用于给样品放置单元加热或制冷；

所述散热单元与所述热交换单元相连，用于给半导体制冷/加热单元散热；

所述热交换单元与所述半导体制冷/加热单元相连，用于与所述半导体制冷/加热单元进行热交换。

进一步地，所述热交换单元包括若干管道、热交换盒、以及泵和水箱，所述水箱和泵设置在管道上，所述管道和热交换盒依次连通围成循环通路使得水箱中的液体经泵泵出后经过管道流进热交换盒后再流入散热单元，最后流回水箱，所述热交换盒与所述半导体制冷/加热单元相连。

进一步地，所述水箱中储存热交换液体。

所述热交换液体是现有技术，例如可以采用冷却液。所述冷却液是现有技术，本领域的技术人员可以市购，例如乙二醇防冻液、二甘醇防冻液、酒精—水防冻液等。

进一步地，所述热交换盒上设置进液口和出液口，所述进液口和所述出液口分别连通管道，使得水箱中液体流经热交盒后又回到水箱中，所述泵用于将水箱中的液体抽出进入管道中。

进一步地，所述样品放置单元为规则六面体，其顶面上设置若干插孔。

进一步地，所述半导体制冷/加热单元有四个，分别位于样品放置单元的四个侧面。

进一步地，所述热交换盒有四个，分别与每一个半导体制冷/加热单元相连。

优选地，所述散热单元有四个，每个半导体制冷/加热单元都匹配一个散热单元和一个热交换单元。即每个水箱中的液体经过泵泵出流进热交换盒后最后流入散热单元，最后流回水箱。每个半导体制冷/加热单元外的热交换盒彼此独立，不连通。这样使得加热或者制冷时更加均匀迅速。

优选地，所述散热单元有1个，水泵将水箱中的液体泵出后，依次流经每个热交换盒后，再流进散热单元后，最后流回水箱。

优选地，所述散热单元有1个，所述热交换单元还包括第一转换接头和第二转换接头，使得水箱中泵出的液体经过第一转换接头后分为4个支路，每个支路都分别连通一个热交换盒，最终经过经第二转换接头汇集成一条管路流进散热单元，最后流回水箱。

转换接头是现有技术，可以将一条管路转换成4条支路。

进一步地，所述半导体制冷/加热单元采用半导体制冷片。

所述半导体制冷片为现有技术，当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端；由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。因此，采用半导体制冷片即可实现对样品的加热，也可以实现对样品的冷却。

进一步，所述加热制冷混匀一体机还可以包括电源，所述电源用于给电路供电。

进一步，所述电源电源模块给电路提供直流电。

进一步，控制模块用于控制半导体制冷/加热单元，可以采用控制模块用来控制电路中电流的流向，例如，当电路中的电流正向流动时，半导体制冷/加热单元用来加热，电路中的电流反向流动时，半导体制冷/加热单元用来制冷。

进一步地，所述混匀模块位于样品放置放置模块的下方，所述混匀模块包括驱动齿轮组，以及从上至下依次排列的工作平台、衬板以及底座，所述驱动齿轮组位于衬板和底座之间，所述电机带动驱动齿轮组转动，所述驱动齿轮组带动工作平台运动。

进一步地，所述驱动齿轮组包括主动齿轮，以及与主动齿轮相啮合的若干从动齿轮，所述从动齿轮都为偏心齿轮。

偏心齿轮是指齿轮的输出轴不位于齿轮的轴心，而是位于轴心的一侧位置。

进一步地，所述驱动齿轮组还包括若干与从动齿轮相啮合的稳定齿轮，每个稳定齿轮与一个从动齿轮相啮合。

进一步地，所述衬板上设置若干孔，所述孔与每个从动齿轮和稳定齿轮的轴相匹配，使得每个从动齿轮以及稳定齿轮的轴正好穿过孔。

进一步地，所述工作平台的底面上设置若干与每个从动齿轮的轴相匹配凹槽，使得每个从动齿轮的轴正好至于凹槽中。

进一步地，所述电机上设置电机输出轴，所述电机输出轴上设有传动齿轮，所述传动齿轮与主动齿轮相啮合。

由此，电机转动，通过传动齿轮带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动工作平台运动，进而带动工作平台上的样品放置单元运动，实现样品的混匀。

进一步地，所述工作平台上设置隔热件，所述样品放置单元位于隔间件上。

优选地，所述样品放置单元采用金属制成。更优选地，采用导热性能较好的金属制成，例如铜或者合金。

本发明的另一方面提供了上述加热制冷混匀一体机用于给样品加热、制冷、混匀、加热同时混匀以及制冷同时混匀的用途。

如上所述，本发明的加热制冷混匀一体机，具有以下有益效果：

本装置能够同时实现对样品的加热和混匀，或者同时实现对样品的制冷和混匀，为科研工作、企业生产以及其他实验室工作等提供了一种全新的操作方法，满足了多样化的需求。

附图说明

图1显示为本发明整体结构示意图。

图2显示为本发明中部分结构爆炸图。

图3显示为驱动齿轮组结构示意图。

图4显示为工作平台底面结构示意图。

图5显示为隔热件结构示意图。

元件标号说明

1 样品放置单元

21 水箱

22 泵

23 管道

24 热交换盒

2401 出液口

2402 进液口

25 散热片

26 半导体制冷片

31 工作平台

3101 限位槽

3102 定位槽

32 衬板

3201 孔

33 底座

34 隔热件

3401 底部

3402 档杆

4 电机

401 电机输出轴

402 传动齿轮

51 主动齿轮

52 从动齿轮

53 稳定齿轮

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种加热制冷混匀一体机，所述加热制冷混匀一体机至少包括电机4、混匀模块、加热制冷模块、温度探测模块以及样品放置模块1，所述电机驱动混匀模块，所述混匀模块与样品放置模块1相连，所述混匀模块用来带动样品放置模块运动实现对样品的混匀；所述加热制冷模块与样品放置模块相连，所述加热制冷模块用于给样品放置模块加热或制冷，所述温度探测模块与样品放置模块相连，用于探测样品放置模块的温度；所述样品放置模块用于放置样品。通过本装置可以实现同时加热和混匀，以及同时制冷和混匀，当然，加热、制冷以及混匀也都是可以单独运行的。

在优选的实施例中，所述加热制冷混匀一体机还包括控制模块，所述控制模块用于控制加热制冷模块用于给样品放置模块加热或者制冷。所述控制模块可以采用计算机，可编辑控制器、集成电路、嵌入式控制器、软件等本领域技术人员可使用的现有技术来实现，较佳地，所述控制模块还用于控制电机1的运行。具体地，所述控制模块用于控制电机的开和关。更进一步地，所述控制模块用于控制电机的转速，例如转速较快时混匀的力度较大，转速较慢时混匀的力度较小。

进一步地，所述温度探测模块包括温度传感器，所述温度传感器上设置温度探头，所述温度探头置于样品放置模块中。于一实施例中，所述温度探头有5个，嵌入样品放置模块的底部，5个温度探头均匀的分布。

在优选地的实施例中，进一步地，所述温度传感器连接控制模块，将温度信号传给控制模块。因此，控制模块可以根据测得的样品放置单元的温度信号对样品放置单元进行加热或制冷。

在本实施例中，所述加热制冷模块包括热交换单元、散热单元以及半导体制冷/加热单元，所述半导体制冷/加热单元与样品放置单元相连，用于给样品放置单元加热或制冷；在本实施例中，所述半导体制冷/加热单元采用半导体制冷片26，所述散热单元与所述热交换单元相连，用于给半导体制冷/加热单元散热，在本实施例中散热单元采用散热片25；所述热交换单元与所述半导体制冷/加热单元相连，用于与所述半导体制冷/加热单元进行热交换。

在本实施例中，所述样品放置单元1为规则六面体，包括4个侧面、1个顶面和1个底面。顶面上设置若干插孔。所述插孔的横截面为圆形，可以用于插入试管。当然，也可以设置其他形式，并不受限制，主要是根据需要而设置。

在本实施例中，所述半导体制冷片有四个，分别位于样品放置单元的四个侧面。当然，半导体制冷片的个数也是可以根据需要而调节的。

在本实施例中，所述热交换单元包括若干管道23、4个热交换盒24、以及1个泵22和1个水箱21，所述管道23和热交换盒24依次连通围成循环通路，所述水箱21和泵22设置在管道23上，每个所述热交换盒24分别紧贴每个半导体制冷片。所述水箱中储存冷却液，所述冷却液，可以市购，通常市售的冷却液都可以实现。

在本实施例中，所述热交换盒24有四个，分别与每一个半导体制冷片相连。在本实施例中所述热交换盒为规则的六面体，所述热交换盒上设置进液口2402和出液口2401，所述进液口2402和所述出液口2401分别连通管道23，使得水箱21中液体流经热交换盒后又回到水箱中，所述泵22用于将水箱中的液体抽出进入管道中。

在优选的实施例中，所述散热单元有四个，4个热交换盒、4个水箱和4个水泵、若干管道。每个半导体制冷/加热单元都匹配一个散热单元和一个热交换单元。即每个水箱中的液体经过泵泵出流进热交换盒后最后流入散热单元，最后流回水箱。每个半导体制冷/加热单元外的热交换盒彼此独立，不连通。这样使得加热或者制冷时更加均匀且加热/制冷效率高。

优选实施例中，所述散热单元有1个，所述热交换单元还包括第一转换接头和第二转换接头，使得水箱中泵出的液体经过第一转换接头后分为4个支路，每个支路分别都连通一个热交换盒，最终经过经第二转换接头汇集成一条管路流进散热单元，最后流回水箱。这样也会使得流进每个热交换盒中的液体温度相同，使得加热/制冷更加均匀。

在本实施例中，控制模块用于控制半导体制冷/加热单元，可以采用控制模块用来控制电路中电流的流向，例如，当电路中的电流正向流动时，半导体制冷/加热单元用来加热，电路中的电流反向流动时，半导体制冷/加热单元用来制冷。

在其他实施例中，在没有控制模块的情况下，可以采用手动控制电路中电流的流向。所述温度探测模块采用温度探测仪，工作人员根据温度探测仪上的温度对其进行设定。

由此，当需要加热时，半导体制冷片中贴近样品放置单元中的部分开始发热，为热端，而另外一端为冷端，同时，泵将水箱中的冷却液泵入管道中，进而流进热交换盒，由于冷却液的温度相对于冷端的温度较低，与之进行热交换，因此每个热交换盒中冷却液的温度随之降低。最终通过散热片后的冷却液再次回到水箱。当需要加热时，通过控制模块，改变电流的流向，使得原本用来加热的热端称为冷端，而冷端称为热端，此时水泵将冷却液泵入热交换盒中后，由于冷却液的温度相对于热端的温度较低，与之进行热交换，使得冷却液的温度升高。管道中的冷却液最终通过散热片，进行散热，最终回到水箱。

于优选的实施例中，所述加热制冷混匀一体机还可以包括电源，所述电源用于给电路供电。所述电源模块设置在底座的下方。

于另一实施例中，所述加热制冷混匀一体机可以连接外部电源。

进一步地，所述混匀模块位于样品放置放置模块的下方，所述混匀模块包括驱动齿轮组，以及从上至下依次排列的工作平台31、衬板32以及底座33，所述驱动齿轮组位于衬板32和底座33之间，所述电机4带动驱动齿轮组转动，所述驱动齿轮组带动工作平台运动。

所述工作平台，衬板以及底座都为板状结构。所述工作平台的顶面设置矩形的限位槽3101，正好可以将样品放置单元至于限位槽3101中。

如图3，在本实施例中，所述驱动齿轮组包括主动齿轮51，以及与主动齿轮51相啮合的4个从动齿轮52，所述从动齿轮52都为偏心齿轮。在本实施例中，所述主动齿轮51为较大的一个齿轮，4个从动齿轮52为较小的齿轮，均匀的分布在主动齿轮51的四周。

进一步地，所述驱动齿轮组还包括4个与从动齿轮相啮合的稳定齿轮53，每个稳定53齿轮与一个从动齿轮相啮合。

所述驱动齿轮组中的每个齿轮的轴一端固定于底座上，另一端固定于衬板上。

进一步地，所述衬板上设置8个孔3201，所述孔3201与每个从动齿轮以及稳定齿轮的轴相匹配，使得每个从动齿轮的轴以及稳定齿轮的轴正好穿过孔。

如图4，进一步地，所述工作平台31的底面上设置4个与每个从动齿轮的轴相匹配的定位槽3102，使得每个从动齿轮的轴正伸至定位槽中。

进一步地，所述电机上设置电机4输出轴401，所述电机输出轴上设有传动齿轮402，所述传动齿轮402与主动齿轮51相啮合。

由此，电机转动，通过传动齿轮带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动工作平台运动，进而带动工作平台上的样品放置单元运动，实现样品的混匀。

进一步地，所述工作平台上设置矩形的限位槽3101，样品放置单元1正好可以置于限位槽中。

如图5，优选地的实施例中，所述工作平台上设置隔热件34，所述隔热件正好位于限位槽中，样品放置单元位于隔热件上。所述隔热件采用隔热材料制成。在优选地实施例中，所述隔热件包括底部3401以及4个档杆3402，所述底部为矩形，4个档杆正好位于底部的4个拐角处。每个档杆上都形成横截面为L型，正好可以将样品放置单元置于其中，4个档杆将样品放置单元稳定的固定在隔热件上。采用隔热件可以避免样品放置模块和工作平台之间的热传递。

优选地，所述样品放置单元采用金属制成。更优选地，采用导热性能较好的金属制成，例如铜或者合金。

采用本装置可以实现加热、制冷、混匀、加热同时混匀、制冷同时混匀，还可以在具体温度控制还能够实现程序升温或者程序降温，例如，在生物样品进行PCR扩增时，或者曲线升温曲线降温等各种复杂温度控制程序，可以实现对温度的灵活控制。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种加热制冷混匀一体机，其特征在于，所述加热制冷混匀一体机至少包括：电机、混匀模块、加热制冷模块、温度探测模块以及样品放置模块，

所述电机连接并驱动混匀模块，

所述混匀模块与样品放置模块相连，所述混匀模块用来带动样品放置模块运动；

所述加热制冷模块与样品放置模块相连，所述加热制冷模块用于样品放置模块加热或制冷；

所述温度探测模块与样品放置单元相连，用于探测样品放置模块的温度；

所述样品放置模块用于放置样品。

2.根据权利要求1所述的加热制冷混匀一体机，其特征在于：所述加热制冷混匀一体机还包括控制模块，所述控制模块用于控制加热制冷模块给样品放置模块加热或者制冷，所述控制模块还用于控制电机的运行。

3.根据权利要求1所述的加热制冷混匀一体机，其特征在于：所述加热制冷模块包括热交换单元、散热单元以及半导体制冷/加热单元，所述半导体制冷/加热单元与样品放置单元相连，用于给样品放置单元加热或制冷；所述散热单元与所述热交换单元相连，用于给半导体制冷/加热单元散热；所述热交换单元与所述半导体制冷/加热单元相连，用于与所述半导体制冷/加热单元进行热交换。

4.根据权利要求3所述的加热制冷混匀一体机，其特征在于：所述热交换单元包括若干管道、热交换盒、以及泵和水箱，所述水箱和泵设置在管道上，所述管道和热交换盒依次连通围成循环通路，使得水箱中的液体经泵泵出后经过管道流进热交换盒后再流入散热单元，最后流回水箱，所述热交换盒与所述半导体制冷/加热单元相连。

5.根据权利要求3所述的加热制冷混匀一体机，其特征在于：所述半导体制冷/加热单元采用半导体制冷片。

6.根据权利要求1所述的加热制冷混匀一体机，其特征在于：所述混匀模块位于样品放置放置模块的下方，所述混匀模块包括驱动齿轮组，以及从上至下依次排列的工作平台、衬板以及底座，所述驱动齿轮组位于衬板和底座之间，所述电机带动驱动齿轮组转动，所述驱动齿轮组带动工作平台运动。

7.根据权利要求6所述的加热制冷混匀一体机，其特征在于：所述驱动齿轮组包括主动齿轮，以及与主动齿轮相啮合的若干从动齿轮，所述从动齿轮都为偏心齿轮。

8.根据权利要求7所述的加热制冷混匀一体机，其特征在于：所述驱动齿轮组还包括若干与从动齿轮相啮合的稳定齿轮，每个稳定齿轮与一个从动齿轮相啮合。

9.根据权利要求6所述的加热制冷混匀一体机，其特征在于：所述工作平台上设置隔热件，所述样品放置单元位于隔间件上。

10.如权利要求1~9任一项所述的加热制冷混匀一体机用于给样品加热、制冷、混匀、加热同时混匀以及制冷同时混匀的用途。