CN109082373A - 生化反应加热装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种生化反应加热装置及其制作方法，包括基座及设置于基座上的若干加热模块，每个加热模块包括：板体，其上开设反应管插入孔及容置孔；加热件，设置于板体上；以及控制电路，设置于板体上并与加热件电连接；其中，加热件装配于容置孔内，并可热传递地包围于反应管插入孔的外周，控制电路对每个加热模块单独控制。本发明的生化反应加热装置及其制作方法，每个加热模块由若干加热件形成，每个加热模块对应一个加热通道，且每个加热模块可实现由控制电路单独控制。在实现对反应管小范围且局部加热的同时，可根据需求任意开启所需的加热模块，而无需同步全部开启，便于控制，避免造成功率的损失与浪费。

Description

生化反应加热装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及实验设备技术领域，特别涉及一种生化反应加热装置及其制作方法。

背景技术

聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction，简称PCR)，是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火(复性)及适温延伸等反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究，还可用于病原体检测、产前诊断、肿瘤基因检测、疗效评估、食品安全检测、食品转基因检测等医疗、食品、卫生领域。

在应用Rayleigh-Benard对流原理在细长管腔内进行聚合酶链式反应时，由于需要在管腔内形成并维持温度梯度，必须对管腔的局部进行加热。目前针对对流PCR的加热方法主要使用带有多个通孔(一维排列或者2维阵列)的金属导热材料作为基座，以将加热元件产生的热量传递至放置于基座上的多个反应管的特定区域，以对实现对多个反应管的特定区域同时加热。但是，由于多个反应管公用相同的基座，导致无法单独控制每个反应管和调节其温度。如此，在使用时，如此单次只需要使用少量的几个加热模块时，其它余下加热模块亦会被同步打开，导致功率的损失与浪费。

发明内容

基于此，有必要提供一种可独立控制的生化反应加热装置。

还有必要提供一种该生化反应加热装置的制作方法。

一种生化反应加热装置，其包括：

板体，其上开设反应管插入孔及容置孔；

加热模块，设置于所述板体上且包括若干加热件；以及

控制电路，设置于所述板体上并与所述加热模块电连接；

其中，若干所述加热件装配于所述容置孔内，并可热传递地包围于所述反应管插入孔的外周，所述控制电路对每个所述加热件单独控制。

在其中一个实施例中，若干所述加热件为相互串联的加热电阻。

在其中一个实施例中，所述容置孔包括沿周向间隔设置于所述反应管插入孔外周的多个，若干所述加热件一一对应地装配于每个所述容置孔内。

在其中一个实施例中，所述板体包括布置区及作业区，所述控制电路装配于所述布置区，所述反应管插入孔和所述容置孔开设于所述作业区。

在其中一个实施例中，所述板体包括位于所述布置区与所述作业区之间的隔热区。

在其中一个实施例中，所述隔热区为开设于所述布置区与所述作业区之间的隔热孔。

在其中一个实施例中，所述板体包括由下至上依次层叠的底层电路板、中层电路板以及顶层电路板，所述反应管插入孔贯穿位于所述作业区内的所述底层电路板、所述中层电路板以及所述顶层电路板，所述容置孔贯穿位于所述作业区内的所述底层电路板及所述中层电路板，所述加热件支撑于所述底层电路板上并经所述容置孔外露于所述顶层电路板。

在其中一个实施例中，所述生化反应加热装置包括测温电阻，所述测温电阻设置于所述反应管插入孔与所述容置孔之间。

在其中一个实施例中，所述生化反应加热装置用于进行聚合酶链式反应。

一种生化反应加热装置的制作方法，其包括以下步骤：

提供底层电路板、中层电路板以及顶层电路板；

将若干加热电阻串联连接形成至少一个加热模块；

将所述至少一个加热模块布置于所述底层电路板上，并包围于所述底层电路板上反应管插入孔的外周；

将控制电路布置于所述底层电路板上，并对每个所述加热模块单独控制；

将所述中层电路板叠放在所述底层电路板之上；

将所述顶层电路板叠放于所述中层电路板之上。

本发明的生化反应加热装置，每个加热模块由若干加热件形成，每个加热模块对应一个加热通道，且每个加热模块可实现由控制电路单独控制。在实现对反应管小范围且局部加热的同时，可根据需求任意开启所需的加热模块，而无需同步全部开启，便于控制，避免造成功率的损失与浪费。

附图说明

图1为本申请一实施例生化反应加热装置中加热模块的结构示意图；

图2为图1所示加热模块另一角度的结构示意图；

图3为本申请一实施例生化反应加热装置的制作方法流程图；

图4为图1所示加热模块中底层电路板的结构示意图；

图5为图1所示加热模块中中层电路板的结构示意图；

图6为图1所示加热模块中顶层电路板的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参看图1，本申请一较佳实施例中，生化反应加热装置用于对反应管进行加热，使反应管内形成稳定的温度梯度，驱动反应管内的热循环，激活反应管内的生化反应(如聚合酶链式反应Polymerase Chain Reaction PCR)。在本具体实施例中，生化反应加热装置设置于核酸快速分析仪内，用于进行聚合酶链式反应。

生化反应加热装置包括基座(图未示)及设置于基座上的若干加热模块100。基座用于为生化反应加热装置提供安装基础，若干加热模块100用于为放置于其上的反应管提供稳定热源。其中，加热模块100的数量可以为一个或一个以上，只需要根据用户需求而定，在此并不作限定。

每个加热模块100包括板体10、加热件30以及控制电路(图未示)。板体10用于为加热件30和控制电路提供安装基础，加热件30用于为反应管提供稳定热源，控制电路用于对加热件30进行相应控制。

板体10上开设反应管插入孔11及容置孔12，反应管插入孔11用于插设反应管，容置孔12设置于反应管插入孔11的外周，用于收容加热件30。

其中，板体10包括布置区13及作业区14，控制电路装配于布置区13，反应管插入孔11和容置孔12开设于作业区14。也就是说，加热件30和反应管配置于同一区域(作业区14)内，而控制电路与加热件30分别位于板体10的两个不同的区域(布置区13和作业区14)，以避免加热件30产生的热能对控制电路造成影响。

请一并参看图2，在本具体实施例中，板体10包括由下至上依次层叠的底层电路板15、中层电路板16以及顶层电路板17。反应管插入孔11贯穿位于作业区14内的底层电路板15、中层电路板16以及顶层电路板17，容置孔12贯穿位于作业区14内的底层电路板15及中层电路板16。

其中，由于需要在反应管内形成并维持温度梯度，必须对反应管的局部进行加热，因此通常将反应管插入孔11设置为通孔，以在反应管插入反应管插入孔11后，使反应管靠近管口的位置被收容于反应管插入孔11内，使反应管被加热的管口端与未加热的管底端形成不同的温度梯度，以最后形成热循环。

可以理解地，在其它一些实施例中，若加热位置为靠近反应管的管底位置，亦可匹配性的将反应管插入孔11设置为未贯穿的盲孔。容置孔12亦可根据需要设置为贯穿位于作业区14内的底层电路板15、中层电路板16以及顶层电路板17的通孔，只需要为加热件30的容置提供空间即可，在此均不作限定。

此外，板体10中作业区14由导热材料制成，从而使得加热件30内产生的热能能更好更快速的传导至插设于反应管插设孔12内的反应管。可以理解地，在其它一些实施例中，为了制作方便，板体10中底层电路板15、中层电路板16以及顶层电路板17均可直接为具有导热功能的材料制成亦可，在此不作限定。

进一步地，板体10包括位于布置区13与作业区14之间的隔热区19。隔热区19用于隔断布置区13与作业区14之间的热传递，减小布置区13与作业区14之间的热传递。

在本具体实施例中，隔热区19为开设于布置区13与作业区14之间的隔热孔，即通过孔结构截断布置区13与作业区14之间的热传递。可以理解地，在其它一些实施例中，隔热区19亦可为隔离设置于布置区13与作业区14之间的壁垒，壁垒采用隔热材料制成。

加热件30设置于板体10上并装配于容置孔12内，以可热传递地包围于反应管插入孔11的外周，使产生的热能可传导至反应管插入孔11内，对插设于反应管插入孔11内的反应管进行加热。

其中，加热件30包括相互串联的若干加热电阻，每个加热电阻为设置于底层电路板15上的贴片电阻。容置孔12包括沿周向间隔设置于反应管插入孔11外周的多个，每个加热电阻一一对应地装配于每个容置孔12内。

控制电路设置于板体10上并与加热件31电连接，以对每个加热模块100单独控制。具体地，每个加热模块100中自带控制电路，以通过自身的控制电路对相互串联的加热电阻进行独立控制，最终实现对每个加热模块100进行独立控制。

在本具体实施例中，每个加热模块100上设置有一个反应管插入孔11，加热件30包括相互串联的三个加热电阻，容置孔12包括围设于反应管插入孔11外周的三个，三个加热电阻一一对应的收容于三个容置孔12内。控制电路电连接相互串联的加热电阻，以对加热电阻的加热温度进行控制。

在一实施例中，生化反应加热装置包括测温电阻(图未示)，测温电阻设置于反应管插入孔11与容置孔12之间。其中，由于作业区14为导热材料制成，因此将测温电阻设置于反应管插入孔11与容置孔12之间，有利于对由加热件30传导至反应管的热量进行有效监测。

本申请生化反应加热装置中，每个加热模块100内独立设置有与之电连接的控制电路，即控制电路可独立控制每个加热模块100上的加热件30，使得生化反应加热装置中多个加热模块100均可独立被控制，用户可根据当前需求开启对应数量的加热模块100即可，避免因统一控制而需要全部开启导致功率的损失与浪费。

请参看图3，本申请还提供一种生化反应装置的制作方法，其包括以下步骤：

S10：提供底层电路板15、中层电路板16以及顶层电路板17。

请参看图4-图6，底层电路板15上、中层电路板16以及顶层电路板17对应位置均开设有第一通孔18，三者由下至上层叠设置时，三个通孔对准并共同形成反应管插入孔11；此外，中层电路板16和顶层电路板17位于自身第一通孔18的外周均开设有第二通孔19，两者由下至上层叠设置时，相互对准的两个第二通孔19共同形成容置孔12。

可以理解地，在其它一些实施例中，第一通孔18和第二通孔19的数量、形状及位置的设置均可根据需要而定，在此不作限定。

S20：将若干加热电阻R串联连接形成至少一个加热模块100。

S30：将至少一个加热模块100布置于底层电路板15上，并包围于底层电路板15上反应管插入孔11的外周；具体地，串联后的加热电阻通过焊接的方式固定于底层电路板15上。

S40：将控制电路布置于底层电路板15上，并对每个加热模块100单独控制。即，每个加热模块100上均设置有独立的控制电路，用于通过自身的控制电路对自身进行控制。

S50：将中层电路板16叠放在底层电路板15之上。

S60：将顶层电路板17叠放在中层电路板16上。

进一步地，本申请生化反应装置的制作方法，还包括以下步骤：

S70：将测温电阻焊接在顶层加热板17的上表面。

S80：利用双面胶或者焊锡将底层电路板15、中层电路板16以及顶层电路板17结合在一起。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种生化反应加热装置，其特征在于，所述生化反应加热装置包括基座及设置于所述基座上的若干加热模块，每个所述加热模块包括：

板体，其上开设反应管插入孔及容置孔；

加热件，设置于所述板体上；以及

控制电路，设置于所述板体上并与所述加热件电连接；

其中，所述加热件装配于所述容置孔内，并可热传递地包围于所述反应管插入孔的外周，所述控制电路对每个所述加热模块单独控制。

2.根据权利要求1所述的生化反应加热装置，其特征在于，所述加热件包括相互串联的若干加热电阻。

3.根据权利要求2所述的生化反应加热装置，其特征在于，所述容置孔包括沿周向间隔设置于所述反应管插入孔外周的多个，每个所述加热电阻一一对应地装配于每个所述容置孔内。

4.根据权利要求1所述的生化反应加热装置，其特征在于，所述板体包括布置区及作业区，所述控制电路装配于所述布置区，所述反应管插入孔和所述容置孔开设于所述作业区。

5.根据权利要求4所述的生化反应加热装置，其特征在于，所述板体包括位于所述布置区与所述作业区之间的隔热区。

6.根据权利要求5所述的生化反应加热装置，其特征在于，所述隔热区为开设于所述布置区与所述作业区之间的隔热孔。

7.根据权利要求1所述的生化反应加热装置，其特征在于，所述板体包括由下至上依次层叠的底层电路板、中层电路板以及顶层电路板，所述反应管插入孔贯穿位于所述作业区内的所述底层电路板、所述中层电路板以及所述顶层电路板，所述容置孔贯穿位于所述作业区内的所述底层电路板及所述中层电路板，所述加热件支撑于所述底层电路板上并经所述容置孔外露于所述顶层电路板。

8.根据权利要求1所述的生化反应加热装置，其特征在于，所述生化反应加热装置包括测温电阻，所述测温电阻设置于所述反应管插入孔与所述容置孔之间。

9.根据权利要求1所述的生化反应加热装置，其特征在于，所述生化反应加热装置用于进行聚合酶链式反应。

10.一种生化反应加热装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供底层电路板、中层电路板以及顶层电路板；

将若干加热电阻串联连接形成至少一个加热模块；

将所述至少一个加热模块布置于所述底层电路板上，并包围于所述底层电路板上反应管插入孔的外周；

将控制电路布置于所述底层电路板上，并对每个所述加热模块单独控制；

将所述中层电路板叠放在所述底层电路板之上；

将所述顶层电路板叠放于所述中层电路板之上。