CN114317250A - 加热结构、检测芯片、核酸检测盒及核酸检测设备 - Google Patents
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Abstract
一种加热结构，包括基板、加热层、导热层及感温层；加热层设于所述基板上，所述加热层包括加热区；导热层设于基板远离加热层的一侧，且导热层与加热区对应；感温层设于加热区上且与加热层电性连接。其中，加热层用于加热导热层，感温层用于感测加热区的温度。本发明提供的加热结构加热温度更均匀，热损失更低，加热效率更高，加热温度更准确。另，本发明还提供了检测芯片、核酸检测盒和核酸检测设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热结构、检测芯片、核酸检测盒及核酸检测设备。
背景技术
目前针对分子诊断、形态学、免疫学等的检测大多采用微流控的检测芯片进行。其中检测芯片包括用于承载检测液的通道，检测液在通道内进行核酸扩增反应，核酸扩增反应通常需要在加热的条件下进行。
但，传统的检测芯片加热不均匀，温度控制精准度差。
发明内容
有鉴于此，为克服上述缺陷的至少之一，有必要提供一种加热结构。
另，本申请还提供了一种具有上述加热结构的检测芯片、核酸检测盒及核酸检测设备。
本发明提供了一种加热结构，该加热结构包括：基板、加热层、导热层以及感温层。加热层设于所述基板上，所述加热层包括加热区。所述导热层所述基板远离所述加热层的一侧，且所述导热层与所述加热区对应。所述感温层设于所述加热区上且与所述加热层电性连接。其中，所述加热层用于加热所述导热层，所述感温层用于感测所述加热区的温度。
本申请实施方式中，所述导热层与所述基板之间设置有第一导热胶层，所述导热层远离所述基板的一侧设有第二导热胶层。
本申请实施方式中，所述导热层包括金属层以及设置于所述金属层相对两表面的第一石墨层和第二石墨层，所述第一石墨层设于所述基板远离所述加热层的一侧表面。
本申请实施方式中，所述金属层的厚度为0.05mm-0.15mm，所述第一石墨层和所述第二石墨层的厚度均为0.02mm-0.03mm。
本申请实施方式中，所述金属层与所述第一石墨层和所述第二石墨层之间均设有第三导热胶层。
本申请实施方式中，所述第三导热胶层的厚度为0.01mm-0.03mm。
本申请实施方式中，所述加热区为多个，相邻两个所述加热区相距设置，每一个所述加热区均设有一个所述导热层。
本发明还提供了一种检测芯片，该检测芯片包括：第一盖板、第二盖板、间隔层以及如上所述的加热结构。所述间隔层相对的两表面分别与所述第一盖板和所述第二盖板接触，所述第一盖板、所述间隔层以及所述第二盖板围设形成通道，所述通道用于承载检测液。所述加热结构设置于所述第一盖板和/或所述第二盖板远离所述通道一侧的表面，所述加热结构用于加热所述检测液，以使所述检测液进行核酸扩增反应。
本申请实施方式中，所述第一盖板和所述第二盖板远离所述通道一侧的表面均设有一个所述加热结构，两个所述加热结构之间通过一连接部电性连接。
本发明还提供一种核酸检测盒，该核酸检测盒包括：盒体、如上所述的检测芯片以及连接器，所述检测芯片设于所述盒体内，且与所述连接器电性连接。
本发明还提供一种核酸检测设备，该设备包括：主机和如上所述的核酸检测盒，所述主机包括一安装槽，所述核酸检测盒可拆卸设于所述安装槽内。
相较于现有技术，本发明提供的加热结构通过在加热层和感温层之间增加导热层，可以使加热区的加热温度更均匀，通过感温层的设置能够精确感应加热区的温度，便于加热区的温度控制；导热层在金属层两表面贴石墨层，可以使加热区的温度更均匀，温度变化不会过于剧烈，热损失更低，加热效率更高，加热温度更准确。
附图说明
图1为本发明一实施方式提供的加热结构的结构示意图。
图2为本发明一实施方式提供的加热结构的剖面图。
图3为本发明一实施方式提供的加热结构中加热层的结构示意图。
图4为本发明一实施方式提供的加热结构中导热层的结构示意图。
图5为本发明一实施方式提供的检测芯片的剖面图。
图6为本发明一实施方式提供的检测芯片的结构示意图。
图7为本发明一实施方式提供的检测芯片中检测路径的结构示意图。
图8与图9为本发明一实施方式提供的检测芯片开启不同加热区时的升温图片。
图10为本发明一实施方式提供的检测芯片用于食盐水液珠的升温测量曲线图。
图11为本发明一实施方式提供的核酸检测盒的结构示意图。
图12为本发明一实施方式提供的核酸检测设备的结构示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。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。
以下所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，所述模块或电路的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
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。
请参阅图1至图3所示，为本发明实施例提供的一种加热结构100，该加热结构100可应用于核酸扩增反应用的检测芯片，检测芯片中承载有包含核酸样本的检测液，该加热结构100用于为检测液进行加热，使其发生扩增反应。该加热结构100包括基板1、加热层2、导热层3以及感温层4。该加热层2设于该基板1上，该加热层2包括加热区21。该导热层3设于该基板1远离该加热层2的一侧，且所述导热层3与所述加热区21对应。该感温层4设于该加热区21上且与该加热层2电性连接。其中，该加热层2用于加热该导热层3，该感温层4用于感应该加热区21的温度。
该基板1的材质为绝缘树脂，具体地，基层11的材质可以选自环氧树脂(epoxyresin)、聚苯醚(Polyphenylene Oxide，PPO)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneNaphthalate，PEN)等树脂中的一种。
本实施方式中，该基板1的材质可以是聚酰亚胺(polyimide，PI)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)。选择PI膜或PET膜作为该基板1可以在满足加热结构100使用性能的同时极大降低加热结构100的成本，进一步降低检测芯片的成本。
请参阅图2与图3，该加热层2还包括设于基板1上的加热层线路22以及加热电阻23，该加热层线路22可以包括一个或多个加热区21，每一个加热区21内设有相应的加热电阻23，具体加热区21的数量可以根据实际需求设计。当加热层线路22通电后，可以控制某个加热区21内的加热电阻23通电并产生热量，实现加热的目的。
本实施方式中，该加热层线路22对应每一加热区21设有电源电极221和接地电极222，其中，每个加热区21对应的电源电极221和接地电极222分别设置于该加热区21内的加热电阻23相对的两侧，有利于整个加热区21均匀加热。
本实施方式中，加热层2上设有多个加热区21，相邻两个加热区21相距设置，每一个加热区21均设有一个导热层3。多个加热区21可独立加热且加热温度可以相互不同，因此可以实现核酸扩增过程中不同温度段的扩增反应。相邻两个加热区21之间存在一定间距，可以减少不同加热区21之间的温度干扰，便于每个加热区21的精准控温。
本实施方式中，该加热层线路22可以采用平面印刷或3D印刷的方式形成于基板1上。可以理解的是，加热层线路22也可以通过传统的压膜、曝光、显影、蚀刻、去膜等制程制作。
请参阅图4，该导热层3包括金属层31以及设置于该金属层31相对两表面的第一石墨层32和第二石墨层33。该第一石墨层32朝向该加热层2设置，即第一石墨层32设置于该基板1远离加热层2的表面。该第二石墨层33朝向需要加热的应用设备设置。该导热层3主要利用石墨水平方向均热性佳及铜箔储热等优点，使加热区21加热更均匀、更稳定，避免温度变化太剧烈。
本实施方式中，该第一石墨层32与该基板1之间设置有第一导热胶层35，该第二石墨层33远离基板1的一侧设有第二导热胶层36。即，导热层3通过第一导热胶层35粘贴在基板1远离加热层2的一侧表面，通过第二导热胶层36粘贴在应用设备的表面。
本实施方式中，该第一导热胶层35和第二导热胶层36的厚度均可以是0.1mm左右。具体地，可以选择传统导热双面胶作为该第一导热胶层35或第二导热胶层36。
本实施方式中，所述第一导热胶层35的材质可以是丙烯酸类胶粘剂，所述第二导热胶层36的材质可以是硅胶胶粘剂。
本实施方式中，该金属层31的厚度为0.05mm-0.15mm，
本实施方式中，该金属层31可以是铜箔。
本实施方式中，该第一石墨层32和该第二石墨层33的厚度均为0.02mm-0.03mm。由于石墨水平方向上的优良导热性能，可以使导热更均匀，热损失更低，加热效率更高。因此，通过在该金属层31的两表面增加第一石墨层32和第二石墨层33，能够起到均匀储存热量，从而使温度变化不会过于剧烈，使加热区21的热量分布更均匀，热损失更低，加热效率更高，温度更准确。
本实施方式中，该金属层31与第一石墨层32和第二石墨层33之间还均设有第三导热胶层34。通过两层第三导热胶层34将两层石墨层粘接在金属层31的两表面，形成复合导热层结构，复合方法简单，整体导热层3的厚度均匀，能够保证均匀热量的效果，且可以根据不同的加热区21的面积进行裁切得到该导热层3，方便使用。
本实施方式中，该第三导热胶层34的厚度为0.01mm-0.03mm。
本实施方式中，该导热层3在粘贴在加热区21上之前第一胶粘层5和第二胶粘层6的表面还贴附两层离型层37。
请再次参阅图1，结合参阅图3，该感温层4包括温度感应线路41以及设置于加热区21的表面的温度传感器42，通过温度传感器42可以感应加热区21的温度。
本实施方式中，该温度传感器42的面积大致与加热区21的表面积相等，将温度传感器42贴在加热区21远离导热层3的表面，可以感应加热区21各处的温度变化，从而保证对加热区21各处温度控制的准确性和稳定性。
请参阅图5至图6所示，为本发明实施例提供的一种检测芯片200，该检测芯片200用于核酸检测。该检测芯片200包括第一盖板201、第二盖板203、间隔层202以及该加热结构100。该间隔层203相对的两表面分别与该第一盖板201和该第二盖板203接触，该第一盖板201、该间隔层202以及该第二盖板203围设形成一通道204，该通道204用于承载检测液205。该加热结构100设置于该第一盖板201和/或该第二盖板203远离该通道204一侧的表面，该加热结构100用于加热该检测液205，以使该检测液205进行核酸扩增反应。如图5所示，在本实施方式中，该第一盖板201和该第二盖板203远离该通道204一侧的表面均设有该加热结构100。
请参阅图5与图6，本实施方式中，该第一盖板201和该第二盖板203远离该通道204一侧的表面均设有一个该加热结构100，两个所述加热结构100之间通过一连接部206电性连接，两个加热结构100以及该连接部206为一体结构。通过在通道204的上下两侧均设置加热结构100，可以使通道204内的检测液205加热更均匀，确保检测液205扩增反应的正常进行。另，通过一连接部206实现两个加热结构100的电性连接，使连个加热结构100与连接部206构成一体结构，更便于加热结构100在检测芯片200内的组装，而且，只需要在其中一个加热结构100上布设引出线路便可，便于线路的引出。
本实施方式中，该加热结构100可以通过所述第二导热胶层36粘接在第一盖板201和/或第二盖板203的表面。具体地，该第二导热胶层36的材质为硅胶胶粘剂，第一盖板201和第二盖板203可以是玻璃盖板，硅胶胶粘剂具有耐高温及耐候等优异性能，能够使加热结构100稳定地粘接在玻璃盖板上。
请参阅图7，结合参阅图5，所述通道204包括一检测路径207，检测液205能够在预先设定的检测路径207内流动，该检测路径207根据不同的用途可以分为多个区域，分别是加样区A，试剂存储区B、多个核酸扩增区C以及出液区D。该加样区A与外界通过一加样口连通，通过该加样口向该加样区A加入检测液205。该试剂存储区B用于存储荧光试剂(例如荧光染料或荧光探针)。检测液205在该核酸扩增区C进行核酸扩增反应，该核酸扩增区C可以包括多个区域，具体区域的数量可以根据实际的检测需求而定。
检测芯片200内检测液205的具体流动路径为：检测液205进入加样区A后，按照规定路径移动至核酸扩增区C进行扩增反应；当扩增反应完成后扩增后的产物移动至试剂存储区B与荧光试剂混合，从而得到结合了荧光试剂的核酸扩增产物；混合均匀的核酸扩增产物进入下一步检测(例如电泳检测)。
本实施方式中，该核酸扩增区C的数量为两个，每个核酸扩增区C对应一个加热区21设置，即该加热结构100包括两个加热区21及对应的两个导热层3。两个所述核酸扩增区C的加热温度不同，能够实现检测液205在不同温度下的核酸扩增反应的不同阶段。
本实施方式中，该加热区21可以对两个核酸扩增区C具体的加热温度范围分别为90℃-105℃和40℃-75℃。
在其它实施方式中，还可以根据具体核酸扩增反应阶段的不同，该核酸扩增区C的数量也可以是三个或更多个。该加热区21可以对三个核酸扩增区C具体的加热温度范围分别为90℃-105℃、68℃-75℃和40℃-65℃。
另一实施方式中，该检测路径207需要加热的区域还包括可以是试剂存储区B。该试剂存储区B加热后可以对存储在内的试剂进行预热处理。
请参阅图8与图9，结合参阅图3与图7，为检测路径207中包含三个加热区21的示意图，三个加热区21分别为90℃-105℃温区、68℃-75℃温区和40℃-65℃温区。三个加热区21在空间结构上相距设置，并非接触，在加热过程中三个加热区21可以同时进行升温，也可以先升温某一加热区21，一般检测液205在90℃-105℃温区停留时间较长，可以先升温90℃-105℃温区，反应结束后再升温其他加热区21。如图8与图9所示，为环境温度在30℃时开启不同数量的加热区21时的升温图片，可以看出当三个加热区21(95℃、72℃和60℃)全部开启(如图8所示)与单独开启其中一个加热区21(95℃)(如图9所示)相比，95℃的加热区21的温度基本相同，说明当同时开启多个加热区21时，各个加热区21之间的温度互相干扰的情况较小，因此，本发明提供的加热结构100能够准确控制不同加热区21的加热温度。
请参阅图10所示，为食盐水液珠的升温测量曲线，由图9可以看出，随着时间的增加温度上升，没有太大的波动，而且升温快。
请参阅图11，本发明还提供了一种核酸检测盒300，该核酸检测盒300包括盒体301、检测芯片200以及连接器302，该检测芯片200设于该盒体301内，该检测芯片200与该连接器302电性连接。
本发明还提供一种核酸检测设备400，该核酸检测设备400包括：主机401和如上所述的核酸检测盒300，所述主机401包括一安装槽402，所述核酸检测盒300可拆卸设于所述安装槽402内。
相较于现有技术，本发明提供的加热结构通过在加热层和感温层之间增加导热层，可以使加热区的加热温度更均匀，通过感温层的设置能够精确感应加热区的温度，便于加热区的温度控制；导热层在金属层两表面贴石墨层，可以使加热区的温度更均匀，温度变化不会过于剧烈，热损失更低，加热效率更高，加热温度更准确。
Claims (11)
1.一种加热结构，其特征在于，包括：
基板；
加热层，设于所述基板上，所述加热层包括加热区；
导热层，设于所述基板远离所述加热层的一侧，且所述导热层与所述加热区对应；以及
感温层，设于所述加热区上且与所述加热层电性连接，
其中，所述加热层用于加热所述导热层，所述感温层用于感测所述加热区的温度。
2.如权利要求1所述的加热结构，其特征在于，所述导热层与所述基板之间设置有第一导热胶层，所述导热层远离所述基板的一侧设有第二导热胶层。
3.如权利要求1所述的加热结构，其特征在于，所述导热层包括金属层以及设置于所述金属层相对两表面的第一石墨层和第二石墨层，所述第一石墨层设于所述基板远离所述加热层的一侧表面。
4.如权利要求3所述的加热结构，其特征在于，所述金属层的厚度为0.05mm-0.15mm，所述第一石墨层和所述第二石墨层的厚度均为0.02mm-0.03mm。
5.如权利要求3所述的加热结构，其特征在于，所述金属层与所述第一石墨层和所述第二石墨层之间均设有第三导热胶层。
6.如权利要求5所述的加热结构，其特征在于，所述第三导热胶层的厚度为0.01mm-0.03mm。
7.如权利要求1所述的加热结构，其特征在于，所述加热区为多个，相邻两个所述加热区相距设置，每一个所述加热区均设有一个所述导热层。
8.一种检测芯片，其特征在于，包括：
第一盖板；
第二盖板；
间隔层，所述间隔层相对的两表面分别与所述第一盖板和所述第二盖板接触，所述第一盖板、所述间隔层以及所述第二盖板围设形成通道，所述通道用于承载检测液；
如权利要求1-7任一项所述的加热结构，所述加热结构设置于所述第一盖板和/或所述第二盖板远离所述通道一侧的表面，所述加热结构用于加热所述检测液，以使所述检测液进行核酸扩增反应。
9.如权利要求8所述的检测芯片，其特征在于，所述第一盖板和所述第二盖板远离所述通道一侧的表面均设有一个所述加热结构，两个所述加热结构之间通过一连接部电性连接。
10.一种核酸检测盒，其特征在于，包括：
盒体；
连接器，设置于所述盒体内；以及
如权利要求8或9所述的检测芯片，所述检测芯片设置于所述盒体内，且与所述连接器电性连接。
11.一种核酸检测设备，其特征在于，包括：
主机，包括一安装槽；
如权利要求10所述的核酸检测盒，所述核酸检测盒可拆卸设于所述安装槽内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20220412 |