CN114350506A - 可分区温控的生化反应单元和生化反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物化学反应，特别涉及一种可分区温控的生化反应单元和生化反应装置。本发明的生化反应单元从上到下依次包括上基板、中间流道层和下基板；上基板包括进液口和出液口；中间流道层包括依次连通为U形的预加热流道、连接流道和生化反应流道；其中，上基板、中间流道层和下基板依次重叠，使得进液口和预加热流道连通，并且出液口和生化反应流道连通。本发明可以实现对生化反应区中的生化反应试剂的温度的精准控制，升降温响应速度较快，缩短由于升降温过程导致的生化反应时间，并且保证在生化反应区的入口处与出口处有较小的温度梯度，保证生化反应区的温度一致性，进而使生化反应保持一致性，同时减小升温降温装置的体积和设计难度。

Description

可分区温控的生化反应单元和生化反应装置

技术领域

本发明涉及生物化学反应，特别涉及一种可分区温控的生化反应单元和生化反应装置。

背景技术

目前，生化反应单元（Flowcell，也可以被称为生化反应池、流动池等）是生化反应中的重要载体，需要在特定温度下根据逻辑顺序向生化反应单元加入各种生化反应试剂才能顺利发生相关生物化学反应，而不同的生化反应试剂在生化反应单元中发生生化反应时，其温度需求或最佳的温度范围不同。

有些现有技术方案利用水浴锅的方式对试剂管或槽进行浸泡加热，水浴锅向生化反应试剂提供热源以对生化反应试剂加热或保持生化反应试剂恒温，但是此类装置往往体积较大，成本高，升温和降温响应也较慢。

还有些现有技术方案利用半导体制冷器（Thermo Electric Cooler，TEC）形成腔体对试剂管或槽进行加热或降温，但是其对于进入生化反应单元时的生化反应试剂的温度控制依然不够敏感和精确，在生化反应单元的生化反应区的入口处与出口处依然存在一定的温度梯度，导致生化反应区的温度存在不均一的现象，可能会导致同一生化反应单元中的生化反应的结果不同。

因此亟需一种可以进行分区温控的生化反应单元和生化反应装置。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种可分区温控的生化反应单元和生化反应装置，可以实现对生化反应区中的生化反应试剂的温度的精准控制，升降温响应速度较快，缩短由于升降温过程导致的生化反应时间，并且保证在生化反应区的入口处与出口处有较小的温度梯度，保证生化反应区的温度一致性，进而使生化反应保持一致性，同时减小升温降温装置的体积和设计难度。

本发明提供了一种可分区温控的生化反应单元，所述生化反应单元从上到下依次包括上基板、中间流道层和下基板；所述上基板包括进液口和出液口；所述中间流道层包括依次连通为U形的预加热流道、连接流道和生化反应流道；

其中，所述上基板、所述中间流道层和所述下基板依次重叠，使得所述进液口和所述预加热流道连通，并且所述出液口和所述生化反应流道连通。

本发明的一个实施例中，所述进液口和所述出液口分别位于所述预加热流道和所述生化反应流道的同侧。

本发明的一个实施例中，所述预加热流道的流道宽度小于所述生化反应流道的流道宽度。

本发明的一个实施例中，所述上基板和所述下基板的材料包括玻璃。

本发明的一个实施例中，所述中间流道层的高度在0.1mm-0.5mm的范围内。

本发明进一步提供了一种可分区温控的生化反应单元，所述生化反应单元从上到下依次包括上基板和下基板；所述上基板包括进液口和出液口；所述下基板包括依次连通为U形的预加热流道、连接流道和生化反应流道；

其中，所述上基板和所述下基板彼此重叠，使得所述进液口和所述预加热流道连通，并且所述出液口和所述生化反应流道连通。

本发明的一个实施例中，所述进液口和所述出液口分别位于所述预加热流道和所述生化反应流道的同侧。

本发明的一个实施例中，所述预加热流道的流道宽度小于所述生化反应流道的流道宽度。

本发明的一个实施例中，所述上基板和所述下基板的材料包括玻璃。

本发明的一个实施例中，所述下基板中的所述预加热流道、所述连接流道和所述生化反应流道的流道高度在0.1mm-0.5mm的范围内。

本发明进一步提供了一种可分区温控的生化反应装置，所述生化反应装置从上到下依次包括上盖板、定位及密封模块、加热制冷模块和散热底座模块；根据权利要求1-10中任一项所述的可分区温控的生化反应单元设置在所述定位及密封模块中；

其中，所述上盖板、所述定位及密封模块以及其中的所述生化反应单元、所述加热制冷模块和所述散热底座模块依次重叠，使得所述上盖板覆盖所述定位及密封模块和所述生化反应单元，所述加热制冷模块加热或制冷所述生化反应单元，并且所述散热底座模块排出所述加热制冷模块的多余热量。

本发明的一个实施例中，所述上盖板的中间设置有观察窗，并且所述上盖板的底面设置有与所述定位及密封模块以及其中的所述生化反应单元的尺寸对应的第一定位槽；

其中，所述上盖板和所述定位及密封模块以及其中的所述生化反应单元彼此重叠，使得所述上盖板的所述第一定位槽容纳所述定位及密封模块和所述生化反应单元，并且从所述上盖板的所述观察窗观察所述生化反应单元。

本发明的一个实施例中，所述定位及密封模块包括定位板、密封垫和歧管；

所述定位板的中间设置有与所述生化反应单元的尺寸对应的第二定位槽；所述密封垫设置有上下贯穿的两个通孔；所述歧管的内部设置有两个流道，并且所述歧管的底面设置有与所述密封垫的尺寸对应的第三定位槽；

其中，所述定位板的所述第二定位槽容纳所述生化反应单元，所述歧管、所述密封垫和所述定位板以及其中的所述生化反应单元依次重叠，使得所述歧管的所述第三定位槽容纳所述密封垫，所述密封垫的每个通孔的下端与所述生化反应单元的进液口或出液口连通，所述密封垫的每个通孔的上端与所述歧管的相应流道的一端连通，所述歧管的所述两个流道的另一端分别与外界连通。

本发明的一个实施例中，所述加热制冷模块包括两个均温板、两个加热制冷片、两个支撑定位件和两个散热翅；

每个均温板的底面设置有与相应加热制冷片的尺寸对应的第四定位槽；每个支撑定位件设置有上下贯穿的第五定位槽，每个第五定位槽的上端与相应均温板以及其中的相应加热制冷片的尺寸对应，并且每个第五定位槽的下端与相应散热翅的上端的尺寸对应；

其中，所述两个均温板位于所述定位及密封模块以及其中的所述生化反应单元的下方，并且每个均温板与所述生化反应单元的预加热流道或生化反应流道接触，所述两个均温板、所述两个加热制冷片、所述两个支撑定位件和所述两个散热翅依次重叠，使得每个均温板的第四定位槽容纳相应加热制冷片，每个支撑定位件的第五定位槽的上端容纳相应均温板以及其中的相应加热制冷片，每个支撑定位件的第五定位槽的下端容纳相应散热翅的上端，并且每个散热翅的上端与相应加热制冷片接触。

本发明的一个实施例中，所述加热制冷模块还包括两个温度反馈探头；每个均温板的侧面设置有与相应温度反馈探头的尺寸对应的小孔；其中，每个温度反馈探头插入相应均温板的小孔中。

本发明的一个实施例中，所述散热底座模块包括下部定位支撑件、散热底板和两个散热风扇；

所述下部定位支撑件设置有上下贯穿的与相应支撑定位件以及其中的相应散热翅的下端的尺寸对应的两个第六定位槽；所述散热底板设置有与相应散热翅的下端的尺寸对应的两个风道；

其中，所述两个散热风扇设置在所述散热底板的侧面，并且每个散热风扇与相应风道对应，所述下部定位支撑件和所述散热底板彼此重叠，使得所述下部定位支撑件的每个第六定位槽容纳相应支撑定位件以及其中的相应散热翅的下端，并且所述散热底板的每个风道容纳相应散热翅的下端。

本发明的一个实施例中，所述上盖板的周边设置有贯穿其中的多个第一螺纹孔，并且两侧各设置有一个卡槽；所述下部定位支撑件的四周设置有与所述上盖板的所述多个第一螺纹孔对应的多个第二螺纹孔；所述散热底座模块还包括两个下压组件，并且所述下部定位支撑件的两侧各设置有与相应下压组件的尺寸对应的一个第七定位槽；

其中，利用多个螺栓依次穿过所述上盖板的相应第一螺纹孔和所述下部定位支撑件的相应第二螺纹孔，以及将每个下压组件容纳在所述下部定位支撑件的相应第七定位槽中并且利用每个下压组件卡接所述上盖板的相应卡槽，以使得所述上盖板、所述定位及密封模块以及其中的所述生化反应单元、所述加热制冷模块和所述散热底座模块依次重叠。

本发明的一个实施例中，所述上盖板和所述下部定位支撑件之间设置有多个弹簧。

如上所述，本发明的可分区温控的生化反应单元和生化反应装置具有以下有益效果：

本发明的可分区温控的生化反应单元采用三层结构或者两层结构，中间流道层或者下基板设置有预加热流道和生化反应流道，从而将流道分为预加热区和生化反应区；通过分别控制预加热流道和生化反应流道的温度，可以实现对生化反应区中的生化反应试剂的温度的精准控制，并且升降温响应速度较快，缩短由于升降温过程导致的生化反应时间；保证在生化反应区的入口处与出口处有较小的温度梯度，保证生化反应区的温度一致性，进而使生化反应保持一致性；由于预加热区被集成在生化反应单元中，因此大大减小了升温降温装置的体积和设计难度。

本发明的可分区温控的生化反应装置能够实现对可分区温控的生化反应单元的定位及密封，同时实现对生化反应单元进行不同区域的温度控制。

附图说明

图1A和图1B分别是根据本发明的一个实施例的可分区温控的生化反应单元的整体结构示意图和俯视图。

图2A和图2B分别是根据本发明的另一实施例的可分区温控的生化反应单元的整体结构示意图和俯视图。

图3A和图3B分别是根据本发明的一个实施例的可分区温控的生化反应装置的整体结构示意图和爆炸示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的上盖板的结构示意图。

图5A和图5B分别是根据本发明的一个实施例的定位及密封模块的结构示意图。

图6是根据本发明的一个实施例的加热制冷模块的爆炸示意图。

图7是根据本发明的一个实施例的散热底座模块的爆炸示意图。

图8A和图8B分别是根据本发明的一个实施例的下压组件的结构示意图和爆炸示意图。

图9是根据本发明的一个实施例的可分区温控的生化反应的原理图。

具体实施方式

以下根据附图对本发明的实施例进行说明。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。

图1A和图1B分别是根据本发明的一个实施例的可分区温控的生化反应单元的整体结构示意图和俯视图。

如图1A和图1B所示，可分区温控的生化反应单元10从上到下依次包括上基板11、中间流道层12和下基板13。上基板11包括进液口111和出液口112。中间流道层12包括依次连通为U形的预加热流道121、连接流道122和生化反应流道123，其中，预加热流道121和生化反应流道123构成U形的两个竖线段，并且连接流道122构成U形的横线段或曲线段。上基板11、中间流道层12和下基板13依次重叠，使得进液口111和预加热流道121连通，并且出液口112和生化反应流道123连通。下基板13与下面即将描述的可分区温控的生化反应装置的加热制冷模块接触。

当生化反应试剂以限定流量范围加入该生化反应单元10时，生化反应试剂首先经由进液口111流入预加热流道121进行预加热，再经由连接流道122从预加热流道121流入生化反应流道123进行生化反应，最后经由出液口112从生化反应流道123流出。

本发明的可分区温控的生化反应单元10采用三层结构，中间流道层12设置有预加热流道121和生化反应流道123，从而将流道分为预加热区124和生化反应区125；通过分别控制预加热流道121和生化反应流道123的温度，可以实现对生化反应区125中的生化反应试剂的温度的精准控制，并且升降温响应速度较快，缩短由于升降温过程导致的生化反应时间；保证在生化反应区125的入口处与出口处有较小的温度梯度，保证生化反应区125的温度一致性，进而使生化反应保持一致性；由于预加热区124被集成在生化反应单元10中，因此大大减小了升温降温装置的体积和设计难度。

如图1A和图1B所示，优选地，进液口111和出液口112分别位于预加热流道121和生化反应流道123的同侧。例如，进液口111位于预加热流道121的远离连接流道122的一侧，并且出液口112位于生化反应流道123的远离连接流道122的一侧，从而使得生化反应试剂可以依次流过预加热流道121、连接流道122和生化反应流道123的整个流道部分。

如图1A和图1B所示，优选地，预加热流道121的流道宽度小于生化反应流道123的流道宽度，从而使得生化反应试剂可以较快地通过预加热流道121，并且在生化反应流道123充分进行生化反应。更优选地，连接流道122的流道宽度又小于预加热流道121的流道宽度。

取决于基板材料的易得性、易加工性、耐温性、耐腐蚀性和化学稳定性等特征，选择合适的材料来制作上基板11和下基板13。优选地，上基板11和下基板13的材料包括玻璃。更优选地，中间流道层12的材料也包括玻璃。可以理解的是，根据实际需要，也可以选择其它材料来制作上基板11、中间流道层12和下基板13，在此不受限制。例如，中间流道层12也可以采用不同于上基板11和下基板13的材料，以适应生化反应对载体材料特征的特定要求。

取决于生化反应需求，制作合适高度的中间流道层12。优选地，中间流道层12的高度在0.1mm-0.5mm的范围内。更优选地，中间流道层12的高度为0.1mm、0.2mm或者0.5mm。可以理解的是，根据实际需要，也可以制作其它高度的中间流道层12，在此不受限制。

图2A和图2B分别是根据本发明的另一实施例的可分区温控的生化反应单元的整体结构示意图和俯视图。

如图2A和图2B所示，可分区温控的生化反应单元20从上到下依次包括上基板21和下基板22。上基板21包括进液口211和出液口212。下基板22包括依次连通为U型的预加热流道221、连接流道222和生化反应流道223，其中，预加热流道221和生化反应流道223构成U形的两个竖线段，并且连接流道222构成U形的横线段或曲线段。上基板21和下基板22彼此重叠，使得进液口211和预加热流道221连通，并且出液口212和生化反应流道223连通。下基板22与下面即将描述的可分区温控的生化反应装置的加热制冷模块接触。

当生化反应试剂以限定流量范围加入该生化反应单元20时，生化反应试剂首先经由进液口211流入预加热流道221进行预加热，再经由连接流道222从预加热流道221流入生化反应流道223进行生化反应，最后经由出液口212从生化反应流道223流出。

本发明的可分区温控的生化反应单元20采用两层结构，下基板22设置有预加热流道221和生化反应流道223，从而将流道分为预加热区224和生化反应区225；通过分别控制预加热流道221和生化反应流道223的温度，可以实现对生化反应区225中的生化反应试剂的温度的精准控制，并且升降温响应速度较快，缩短由于升降温过程导致的生化反应时间；保证在生化反应区225的入口处与出口处有较小的温度梯度，保证生化反应区225的温度一致性，进而使生化反应保持一致性；由于预加热区224被集成在生化反应单元20中，因此大大减小了升温降温装置的体积和设计难度。

相比于上面描述的生化反应单元10，此处描述的生化反应单元20省略了中间流道层，而是直接在下基板22设置流道。换句话说，生化反应单元20的下基板22既充当中间流道层又充当下基板，这可以简化生化反应单元20的体积，但是对下基板22提出了更高的材料特征要求，要求下基板22既要满足易得性、易加工性、耐温性、耐腐蚀性和化学稳定性等基板材料特征要求，又要适应生化反应对载体材料特征的特定要求。

如图2A和图2B所示，优选地，进液口211和出液口212分别位于预加热流道221和生化反应流道223的同侧。例如，进液口211位于预加热流道221的远离连接流道222的一侧，并且出液口212位于生化反应流道223的远离连接流道222的一侧，从而使得生化反应试剂可以依次流过预加热流道221、连接流道222和生化反应流道223的整个流道部分。

如图2A和图2B所示，优选地，预加热流道221的流道宽度小于生化反应流道223的流道宽度，从而使得生化反应试剂可以较快地通过预加热流道221，并且在生化反应流道223充分进行生化反应。更优选地，连接流道222的流道宽度又小于预加热流道221的流道宽度。

取决于基板材料的易得性、易加工性、耐温性、耐腐蚀性和化学稳定性等特征，以及生化反应对载体材料特征的特定要求，选择合适的材料来制作上基板21和下基板22。优选地，上基板21和下基板22的材料包括玻璃。可以理解的是，根据实际需要，也可以选择其它材料来制作上基板21和下基板22，在此不受限制。例如，下基板22也可以采用不同于上基板21的材料，以适应生化反应对载体材料特征的特定要求。

取决于生化反应需求，制作合适高度的下基板22。优选地，下基板22中的预加热流道221、连接流道222和生化反应流道223的流道高度在0.1mm-0.5mm的范围内，而下基板22的高度应大于流道高度。更优选地，流道高度为0.1mm、0.2mm或者0.5mm。可以理解的是，根据实际需要，也可以制作其它高度的预加热流道221、连接流道222和生化反应流道223以及下基板22，在此不受限制。

图3A和图3B分别是根据本发明的一个实施例的可分区温控的生化反应装置的整体结构示意图和爆炸示意图。

如图3A和图3B所示，可分区温控的生化反应装置30从上到下依次包括上盖板31、定位及密封模块32、加热制冷模块33和散热底座模块34。上面描述的可分区温控的生化反应单元10, 20设置在定位及密封模块32中。

上盖板31、定位及密封模块32以及其中的生化反应单元10, 20、加热制冷模块33和散热底座模块34依次重叠，使得上盖板31覆盖定位及密封模块32和生化反应单元10,20，加热制冷模块33加热或制冷生化反应单元10, 20，并且散热底座模块34排出加热制冷模块33的多余热量。

本发明的可分区温控的生化反应装置30能够实现对可分区温控的生化反应单元10, 20的定位及密封，同时实现对生化反应单元10, 20进行不同区域的温度控制。

图4是根据本发明的一个实施例的上盖板的结构示意图。

如图4所示，并且参考图3A和图3B，上盖板31的中间设置有观察窗311，观察窗311可以采用中空设计，并且上盖板31的底面设置有与定位及密封模块32以及其中的生化反应单元10, 20的尺寸对应的第一定位槽312。

返回到图3A和图3B，并且参考图4，上盖板31和定位及密封模块32以及其中的生化反应单元10, 20彼此重叠，使得上盖板31的第一定位槽312容纳定位及密封模块32和生化反应单元10, 20，并且从上盖板31的观察窗311观察生化反应单元10, 20。

本发明的可分区温控的生化反应装置30中的上盖板31可以与下面即将描述的散热底座模块的下部定位支撑件彼此配合，实现对可分区温控的生化反应单元10, 20的定位，同时观察生化反应单元10, 20中进行的试剂加样和生化反应。

图5A和图5B分别是根据本发明的一个实施例的定位及密封模块的结构示意图。

如图5A和图5B所示，定位及密封模块32包括定位板321、密封垫322和歧管323。定位板321的中间设置有与生化反应单元10, 20的尺寸对应的第二定位槽3211。密封垫322设置有上下贯穿的两个通孔3221, 3222。歧管323的内部设置有两个流道3231, 3232，并且歧管323的底面设置有与密封垫322的尺寸对应的第三定位槽3233。

如图5A和图5B所示，定位板321的第二定位槽3211容纳生化反应单元10, 20，歧管323、密封垫322和定位板321以及其中的生化反应单元10, 20依次重叠，使得歧管323的第三定位槽3233容纳密封垫322，密封垫322的每个通孔3221, 3222的下端与生化反应单元10, 20的进液口111, 211或出液口112, 212连通，密封垫322的每个通孔3221, 3222的上端与歧管323的相应流道3231, 3232的一端连通，歧管323的两个流道3231, 3232的另一端分别与外界连通。

取决于密封材料的密封性和可压缩性等特征，选择合适的材料来制作密封垫322。优选地，密封垫322的材料包括硅胶。可以理解的是，根据实际需要，也可以选择其它材料来制作密封垫322，在此不受限制。

优选地，歧管323的两个流道3231, 3232的另一端采用螺纹设计，并且歧管323的每个流道3231, 3232与外界的相应流体接头3234, 3235螺纹连接，其中，流体接头3234可以来自试剂盒，并且流体接头3235可以去往废液池，从而能够实现生化反应试剂的流入和流出。

本发明的可分区温控的生化反应装置30中的定位及密封模块32可以将生化反应单元10, 20放置到合适的位置，并且密封和连通生化反应单元10, 20的进液口111, 211和出液口112, 212，生化反应试剂从外界的流体接头3234流入歧管323的流道3231，经由密封垫322的通孔3221流入生化反应单元10, 20的进液口111, 211，在预加热和生化反应之后，从生化反应单元10, 20的出液口112, 212流入密封垫322的通孔3222，经由歧管323的流道3232流入外界的流体接头3235。

图6是根据本发明的一个实施例的加热制冷模块的爆炸示意图。

如图6所示，加热制冷模块33包括两个均温板331, 332、两个加热制冷片333,334、两个支撑定位件335, 336和两个散热翅337, 338。每个均温板331, 332的底面设置有与相应加热制冷片333, 334的尺寸对应的第四定位槽3311, 3321。每个支撑定位件335,336设置有上下贯穿的第五定位槽3351, 3361，每个第五定位槽3351, 3361的上端与相应均温板331, 332以及其中的相应加热制冷片333, 334的尺寸对应，并且每个第五定位槽3351, 3361的下端与相应散热翅337, 338的上端的尺寸对应。

返回到图3A和图3B，并且参考图1B、图2B和图6，两个均温板331, 332位于定位及密封模块32以及其中的生化反应单元10, 20的下方，并且每个均温板331, 332与生化反应单元10, 20的预加热流道121, 221或生化反应流道123, 223接触，两个均温板331, 332、两个加热制冷片333, 334、两个支撑定位件335, 336和两个散热翅337, 338依次重叠，使得每个均温板331, 332的第四定位槽3311, 3321容纳相应加热制冷片333, 334，每个支撑定位件335, 336的第五定位槽3351, 3361的上端容纳相应均温板331, 332以及其中的相应加热制冷片333, 334，每个支撑定位件335, 336的第五定位槽3351, 3361的下端容纳相应散热翅337, 338的上端，并且每个散热翅337, 338的上端与相应加热制冷片331, 332接触。

优选地，两个加热制冷片333, 334的材料包括TEC，从而实现对温度的精准控制，并且升降温响应速度较快，缩短由于升降温过程导致的生化反应时间。可以理解的是，根据实际需要，也可以选择其它材料来制作两个加热制冷片333, 334，在此不受限制。

优选地，两个支撑定位件335, 336的材料包括隔热材料，从而确保将每个散热翅337, 338的热量隔绝在相应支撑定位件335, 336内部并且通过下面即将描述的散热底座模块排出。

优选地，如图6所示，加热制冷模块33还包括两个温度反馈探头339, 3310。每个均温板331, 332的侧面设置有与相应温度反馈探头339, 3310的尺寸对应的小孔3312,3322。每个温度反馈探头339, 3310插入相应均温板331, 332的小孔3312, 3322中。每个温度反馈探头339, 3310监测相应均温板331, 332的温度，从而对相应加热制冷片333, 334进行更精确的温度控制。

本发明的可分区温控的生化反应装置30中的加热制冷模块33可以利用两个加热制冷片333, 334来分别加热或制冷生化反应单元10, 20的预加热流道121, 221和生化反应流道123, 223，从而对生化反应单元10, 20进行不同区域的温度控制。每个均温板331,332可以确保相应加热制冷片333, 334提供的温度均一，从而保证生化反应单元10, 20的预加热区124和生化反应区125均存在较小的温度梯度，保证生化反应区225的温度一致性，进而使生化反应保持一致性。每个加热制冷片331, 332的多余热量被分散到相应散热翅337, 338的翅片上，并且通过下面即将描述的散热底座模块的相应散热风扇和相应风道被排出。

图7是根据本发明的一个实施例的散热底座模块的爆炸示意图。

如图7所示，并且参考图6，散热底座模块34包括下部定位支撑件341、散热底板342和两个散热风扇343, 344。下部定位支撑件341设置有上下贯穿的与相应支撑定位件335,336以及其中的相应散热翅337, 338的下端的尺寸对应的两个第六定位槽3411, 3412。散热底板342设置有与相应散热翅337, 338的下端的尺寸对应的两个风道3421, 3422。

如图7所示，并且参考图3A和图3B，两个散热风扇343, 344设置在散热底板342的侧面，并且每个散热风扇343, 344与相应风道3421, 3422对应。下部定位支撑件341和散热底板342彼此重叠，使得下部定位支撑件341的每个第六定位槽3411, 3412容纳相应支撑定位件335, 336以及其中的相应散热翅337, 338的下端，并且散热底板342的每个风道3421,3422容纳每个散热翅337, 338的下端。

本发明的可分区温控的生化反应装置30中的散热底座模块34可以支撑生化反应装置30的其它组件，并且每个散热翅337, 338的下端被插入到相应风道3421, 3422中，利用两个散热风扇343, 344来加速气体流通，从而将生化反应装置30中的多余热量尽快排出。

优选地，返回到图4，上盖板31的周边设置有贯穿其中的多个第一螺纹孔313，并且两侧各设置有一个卡槽314, 315。返回到图7，下部定位支撑件341的四周设置有与上盖板31的多个第一螺纹孔313对应的多个第二螺纹孔3413。如图8A和图8B所示，并且参考图3A和3B，散热底座模块34还包括两个下压组件345, 346，并且返回到图7，下部定位支撑件341的两侧各设置有与相应下压组件345, 346的尺寸对应的一个第七定位槽3414, 3415。

返回到图3A和3B，利用多个螺栓316依次穿过上盖板31的相应第一螺纹孔313和下部定位支撑件341的相应第二螺纹孔3413，以及将每个下压组件345, 346容纳在下部定位支撑件341的相应第七定位槽3414, 3415中并且利用每个下压组件345, 346卡接上盖板31的相应卡槽314, 315，以使得上盖板31、定位及密封模块32以及其中的生化反应单元10,20、加热制冷模块33和散热底座模块34依次重叠。

优选地，上盖板31和下部定位支撑件341之间设置有多个弹簧（未示出）。在自由状态下，多个弹簧将上盖板31支撑起一定高度，便于生化反应单元10, 20的取放。当生化反应单元10, 20被放入后，通过每个下压组件345, 346与上盖板31的相应卡槽314, 315卡接，以及通过多个螺栓316依次穿过上盖板31的相应第一螺纹孔313和下部定位支撑件341的相应第二螺纹孔3413，将多个弹簧下压，进而将歧管323中的密封垫322下压形成密封，从而使生化反应单元10, 20的进液口111, 211与歧管323的流道3231连通，并且使生化反应单元10, 20的出液口 112, 212与歧管323的流道3232连通。

优选地，利用螺丝等连接件（未示出）来连接下部定位支撑件341和散热底板342。

图8A和图8B分别是根据本发明的一个实施例的下压组件的结构示意图和爆炸示意图。

如图8A所示，每个下压组件345, 346包括主体3451, 3461和设置在主体3451,3461的两侧的两个安装耳3452, 3453, 3462, 3463。从主体3451, 3461的正面和反面分别延伸形成第一凸起3454, 3464和第二凸起3455, 3465。每个安装耳3452, 3453, 3462,3463设置有前后贯穿的螺纹孔，并且参考图7，在下部定位支撑件341的相应第七定位槽3414, 3415中设置有对应的螺纹孔（未示出）。

返回到图3A和3B，利用螺栓（未示出）依次穿过每个安装耳3452, 3453, 3462,3463的螺纹孔和下部定位支撑件341的相应第七定位槽3414, 3415中的对应螺纹孔，从而将每个安装耳3452, 3453, 3462, 3463容纳在下部定位支撑件341的相应第七定位槽3414, 3415中。利用每个下压组件345, 346的第一凸起3454, 3464与上盖板31的相应卡槽314, 315进行卡接，并且按压每个下压组件345, 346的第二凸起3455, 3465，使得每个下压组件345, 346的第一凸起3454, 3464与上盖板31的相应卡槽314, 315脱离卡接。

如图8B所示，主体3451, 3461的两侧各设置有一个插接柱，并且每个安装耳3452,3453, 3462, 3463的一侧设置有一个插接孔，两个安装耳3452, 3453, 3462, 3463经由插接柱和插接孔分别设置在主体3451, 3461的两侧。

替代地，主体3451, 3461的两侧各设置有一个螺纹柱，并且每个安装耳3452,3453, 3462, 3463的一侧设置有一个螺纹孔，两个安装耳3452, 3453, 3462, 3463经由螺纹柱和螺纹孔分别设置在主体3451, 3461的两侧。

图9是根据本发明的一个实施例的可分区温控的生化反应的原理图。

如图9所示，多个试剂盒40、旋转切换阀50、上面描述的可分区温控的生化反应装置30、泵60和废液池70经由流路依次连通。在泵60的驱动下，来自多个试剂盒40的多个生化反应试剂进入流路。在经过旋转切换阀50后，多个生化反应试剂中的一个生化反应试剂进入生化反应装置30。生化反应装置30中设置有上面描述的可分区温控的生化反应单元10,20，该生化反应试剂进入生化反应单元10, 20的预加热区进行预加热，并且进入生化反应单元10, 20的生化反应区进行生化反应。生化反应后的生化反应试剂流入废液池70。

生化反应单元10, 20设置有预加热区和生化反应区，生化反应装置30对生化反应单元10, 20的预加热区和生化反应区进行分区温控，可以实现对生化反应区中的生化反应试剂的温度的精准控制，并且升降温响应速度较快，缩短由于升降温过程导致的生化反应时间；保证在生化反应区的入口处与出口处有较小的温度梯度，保证生化反应区的温度一致性，进而使生化反应保持一致性；由于预加热区被集成在生化反应单元10, 20中，因此大大减小了升温降温装置的体积和设计难度。

虽然通过参照某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种可分区温控的生化反应单元，其特征在于，所述生化反应单元从上到下依次包括上基板、中间流道层和下基板；所述上基板包括进液口和出液口；所述中间流道层包括依次连通为U形的预加热流道、连接流道和生化反应流道；

其中，所述上基板、所述中间流道层和所述下基板依次重叠，使得所述进液口和所述预加热流道连通，并且所述出液口和所述生化反应流道连通。

2.如权利要求1所述的生化反应单元，其特征在于，所述进液口和所述出液口分别位于所述预加热流道和所述生化反应流道的同侧。

3.如权利要求1所述的生化反应单元，其特征在于，所述预加热流道的流道宽度小于所述生化反应流道的流道宽度。

4.如权利要求1所述的生化反应单元，其特征在于，所述上基板和所述下基板的材料包括玻璃。

5.如权利要求1所述的生化反应单元，其特征在于，所述中间流道层的高度在0.1mm-0.5mm的范围内。

6.一种可分区温控的生化反应单元，其特征在于，所述生化反应单元从上到下依次包括上基板和下基板；所述上基板包括进液口和出液口；所述下基板包括依次连通为U形的预加热流道、连接流道和生化反应流道；

其中，所述上基板和所述下基板彼此重叠，使得所述进液口和所述预加热流道连通，并且所述出液口和所述生化反应流道连通。

7.如权利要求6所述的生化反应单元，其特征在于，所述进液口和所述出液口分别位于所述预加热流道和所述生化反应流道的同侧。

8.如权利要求6所述的生化反应单元，其特征在于，所述预加热流道的流道宽度小于所述生化反应流道的流道宽度。

9.如权利要求6所述的生化反应单元，其特征在于，所述上基板和所述下基板的材料包括玻璃。

10.如权利要求6所述的生化反应单元，其特征在于，所述下基板中的所述预加热流道、所述连接流道和所述生化反应流道的流道高度在0.1mm-0.5mm的范围内。

11.一种可分区温控的生化反应装置，其特征在于，所述生化反应装置从上到下依次包括上盖板、定位及密封模块、加热制冷模块和散热底座模块；根据权利要求1-10中任一项所述的可分区温控的生化反应单元设置在所述定位及密封模块中；

其中，所述上盖板、所述定位及密封模块以及其中的所述生化反应单元、所述加热制冷模块和所述散热底座模块依次重叠，使得所述上盖板覆盖所述定位及密封模块和所述生化反应单元，所述加热制冷模块加热或制冷所述生化反应单元，并且所述散热底座模块排出所述加热制冷模块的多余热量。

12.如权利要求11所述的生化反应装置，其特征在于，所述上盖板的中间设置有观察窗，并且所述上盖板的底面设置有与所述定位及密封模块以及其中的所述生化反应单元的尺寸对应的第一定位槽；

其中，所述上盖板和所述定位及密封模块以及其中的所述生化反应单元彼此重叠，使得所述上盖板的所述第一定位槽容纳所述定位及密封模块和所述生化反应单元，并且从所述上盖板的所述观察窗观察所述生化反应单元。

13.如权利要求12所述的生化反应装置，其特征在于，所述定位及密封模块包括定位板、密封垫和歧管；

所述定位板的中间设置有与所述生化反应单元的尺寸对应的第二定位槽；所述密封垫设置有上下贯穿的两个通孔；所述歧管的内部设置有两个流道，并且所述歧管的底面设置有与所述密封垫的尺寸对应的第三定位槽；

其中，所述定位板的所述第二定位槽容纳所述生化反应单元，所述歧管、所述密封垫和所述定位板以及其中的所述生化反应单元依次重叠，使得所述歧管的所述第三定位槽容纳所述密封垫，所述密封垫的每个通孔的下端与所述生化反应单元的进液口或出液口连通，所述密封垫的每个通孔的上端与所述歧管的相应流道的一端连通，所述歧管的所述两个流道的另一端分别与外界连通。

14.如权利要求13所述的生化反应装置，其特征在于，所述加热制冷模块包括两个均温板、两个加热制冷片、两个支撑定位件和两个散热翅；

每个均温板的底面设置有与相应加热制冷片的尺寸对应的第四定位槽；每个支撑定位件设置有上下贯穿的第五定位槽，每个第五定位槽的上端与相应均温板以及其中的相应加热制冷片的尺寸对应，并且每个第五定位槽的下端与相应散热翅的上端的尺寸对应；

其中，所述两个均温板位于所述定位及密封模块以及其中的所述生化反应单元的下方，并且每个均温板与所述生化反应单元的预加热流道或生化反应流道接触，所述两个均温板、所述两个加热制冷片、所述两个支撑定位件和所述两个散热翅依次重叠，使得每个均温板的第四定位槽容纳相应加热制冷片，每个支撑定位件的第五定位槽的上端容纳相应均温板以及其中的相应加热制冷片，每个支撑定位件的第五定位槽的下端容纳相应散热翅的上端，并且每个散热翅的上端与相应加热制冷片接触。

15.如权利要求14所述的生化反应装置，其特征在于，所述加热制冷模块还包括两个温度反馈探头；每个均温板的侧面设置有与相应温度反馈探头的尺寸对应的小孔；其中，每个温度反馈探头插入相应均温板的小孔中。

16.如权利要求14或15所述的生化反应装置，其特征在于，所述散热底座模块包括下部定位支撑件、散热底板和两个散热风扇；

所述下部定位支撑件设置有上下贯穿的与相应支撑定位件以及其中的相应散热翅的下端的尺寸对应的两个第六定位槽；所述散热底板设置有与相应散热翅的下端的尺寸对应的两个风道；

其中，所述两个散热风扇设置在所述散热底板的侧面，并且每个散热风扇与相应风道对应，所述下部定位支撑件和所述散热底板彼此重叠，使得所述下部定位支撑件的每个第六定位槽容纳相应支撑定位件以及其中的相应散热翅的下端，并且所述散热底板的每个风道容纳相应散热翅的下端。

17.如权利要求16所述的生化反应装置，其特征在于，所述上盖板的周边设置有贯穿其中的多个第一螺纹孔，并且两侧各设置有一个卡槽；所述下部定位支撑件的四周设置有与所述上盖板的所述多个第一螺纹孔对应的多个第二螺纹孔；所述散热底座模块还包括两个下压组件，并且所述下部定位支撑件的两侧各设置有与相应下压组件的尺寸对应的一个第七定位槽；

其中，利用多个螺栓依次穿过所述上盖板的相应第一螺纹孔和所述下部定位支撑件的相应第二螺纹孔，以及将每个下压组件容纳在所述下部定位支撑件的相应第七定位槽中并且利用每个下压组件卡接所述上盖板的相应卡槽，以使得所述上盖板、所述定位及密封模块以及其中的所述生化反应单元、所述加热制冷模块和所述散热底座模块依次重叠。

18.如权利要求17所述的生化反应装置，其特征在于，所述上盖板和所述下部定位支撑件之间设置有多个弹簧。

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