CN114456921A - 一种轻量化结构的扩增模块装置 - Google Patents

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Abstract

本发明解决的技术问题在于提供一种能够实现快速升降温的扩增模块装置。具体采用如下技术方案实现：一种轻量化结构的扩增模块装置，包括容置模块部和加热部；所述容置模块部包括模块本体，以及与模块本体适配的模块面罩，所述模块本体包括底板，以及均匀排列布设于底板上的多个容置单元，所述容置单元外形呈自底板延伸出的圆柱形，内部设有与反应杯适配的反应腔体，所述底板上于容置单元之间的间隔区域设有镂空结构，并于相邻容置单元之间形成连接棱部；所述模块面罩罩设于模块本体上，并开设有与所述容置单元的反应腔体开口端适配的孔型结构，所述模块面罩与模块本体之间填充有保温材料。

Description

一种轻量化结构的扩增模块装置
技术领域
本发明涉及数字PCR技术领域，具体涉及一种轻量化结构的扩增模块装置。
背景技术
PCR反应是qPCR和数字PCR主要流程之一，其主要过程就是温控变化的过程，即实现温度的快速变化过程。该过程主要包括三个温度段a.将样品加热到95℃左右进行变性，b.将样品降温到55℃左右进行退火，c.将样品加热到72℃左右进行延申。后续就是重复a--c的升降温过程35-40次左右。
对于目前的qPCR，尤其是数字PCR，由于采用了更大的反应容器，模块的体积也随之变大，其升降温速度也变得越来越慢，而PCR反应的时间也成为制约整个检测流程时间的主要因素之一。因此发展能够快速升降温的模块技术对于缩短PCR反应时间，进而缩短整个检测流程具有至关重要的意义。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种基于轻量化结构设计的，能够实现快速升降温的扩增模块装置。具体采用如下技术方案实现：
一种轻量化结构的扩增模块装置，其特征在于，包括容置模块部和加热部；所述容置模块部包括模块本体，以及与模块本体适配的模块面罩，所述模块本体包括底板，以及均匀排列布设于底板上的多个容置单元，所述容置单元外形呈自底板延伸出的圆柱形，内部设有与反应杯适配的反应腔体，所述底板上于容置单元之间的间隔区域设有镂空结构，并于相邻容置单元之间形成连接棱部；其中，所述容置单元的高度与底板厚度的尺寸比例为1～3：1，所述镂空结构镂空部的深度与底板厚度的尺寸比例为0.5～0.9：1，所述连接棱部宽度与容置单元外径的尺寸比例为0.1～0.5：1；所述模块面罩罩设于模块本体上，并开设有与所述容置单元的反应腔体开口端适配的孔型结构，所述模块面罩与模块本体之间填充有保温材料。
在一些实施例中，所述反应腔体的底面与底板底面之间的距离为0.3～2.0mm，所述反应腔体的最小壁厚为0.3～1mm，所述容置单元之间的间隔为4-16mm。
在一些实施例中，所述模块本体由高导热性能的金属合金材料制成。
在一些实施例中，所述模块本体内设有至少两个热敏电阻，并于底板底面边缘设有环形凹槽，所述环形凹槽内安装有辅助加热丝。
在一些实施例中，所述加热部包括设于容置模块部下方的均温板、半导体制冷片、散热块和散热风扇；其中，所述半导体制冷片包括对称分布的至少四块，并通过导热硅脂与散热块连接，所述散热风扇安装于散热块底部，所述均温板设置于容置模块部底板和半导体制冷片之间。
在一些实施例中，该装置还包括控制部，所述控制部包括PCB板及配置于PCB板上的控制电路，用于控制所述加热部的加热和制冷过程。
在一些实施例中，该装置还包括模块面板，所述模块面板覆盖于所述模块面罩边缘和散热块上。
本发明的有益效果说明如下：
扩增模块升降温速率与制冷片的功率以及模块本身的质量有关系，在制冷片功率一定的情况下，模块的质量越轻，升降温速率就越快。本发明中，模块本体采用了具有镂空结构的一系列轻量化设计，并进行了尺寸优化，在满足结构强度要求下，将模块质量设计到最小，因此相比以往模块有更轻的质量。同时，模块本体采用良好导热性的金属材质，因此可以实现更快的升降温速度，从而明显缩短PCR反应时间。
另外，本发明中，模块本体与模块面罩之间有隔热保温材质，能够起到较好的保温效果。模块面罩的周边还设有模块面板，能够保护内部的PCB板及防止水分等进入内部，起到隔绝外界灰尘和水分的作用；模块本体的下方是均温板，能够起到热量均匀传递的作用。均温板下方是半导体制冷片，半导体是一种高效的“热泵”，能够快速切换冷热面，实现升降温的作用；半导体制冷片通过导热硅脂固定在散热块上，散热快下方是风扇，能够将制冷片热端产生的热快速带走，同时模块内部不同位置分布着若干个热敏电阻，这些热敏电阻能够实时检测模块不同区域的温度值，并与设定值进行对比，反馈，进行温度调节，从而顺利实现模块的升降温操作。
附图说明
图1为本发明所述的扩增模块装置实施例的的剖面结构示意图。
图2为图1中所示实施例的局部放大示意图。
图3为本发明所述的扩增模块装置实施例俯视局部剖面图。
图4为本发明所述的扩增模块装置实施例中模块本体结构示意图。
图5为图4中所示模块本体的主视图。
图6为图5中所示模块本体的A-A剖视图。
图7为图5中所示模块本体的B-B剖视图。
图8为图5中所示模块本体的C-C剖视图。
图9为图5中所示模块本体的D-D剖视图。
图10为图4中所示模块本体的后视图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
如图1-3所示，为本发明实施例的扩增模块装置结构剖面示意图，该装置包括由模块面罩1、保温材质2和模块本体3组成的容置模块部，以及由均温板5、半导体制冷片6、散热块9和散热风扇10组成的加热部。模块本体3内还设有热敏电阻7和辅助加热丝8，PCB板11上设有控制电路。其中，模块面罩1和模块本体3之间填充保温材质2，能够有效减少模块加热过程中的热量损失，提高加热效率。模块面板4安装在模块面罩1及散热块9上，模块本体3与半导体制冷片6之间装有均温板5，能够让热量更加均匀的传递到模块本体上。半导体制冷片6通过导热硅脂(是一种导热介质，图中未示出)与散热块9连接，半导体制冷片6的数量一般≥4个，并呈对称分布。热敏电阻7装在模块本体3内部的热敏电阻安装孔35内，用于测量模块的实际温度，一般热敏电阻数量大于2个，分布在模块不同区域，检测不同区域的温度，也可以设置成梯度PCR(即模块不同区域的实时温度不一致，保持一定的梯度)。散热风扇10装在散热块9底部，可以加速散热块9的热量挥发，半导体制冷片6，热敏电阻7，辅助加热丝8均与PCB板11相连。
参见附图4-10，本实施例中，模块本体3包括底板30，以及均匀排列布设于底板30上的多个容置单元31。其中，容置单元31与底板30一体式加工成型，外形呈圆柱形，内部设有与反应杯适配的反应腔体。本实施例中，仅为示出的一种模块形式，即12x8＝96个容置单元，实际可以是3x4＝12容置单元至16x24＝384容置单元按需设计。
本实施例中，为了实现模块的轻量化设计，底板30上于容置单元之间的间隔区域设有镂空结构32，并于相邻容置单元30之间形成连接棱部33。该镂空结构能够有效减小模块质量，加快导热效率。连接棱部33能够镂空结构减轻模块质量的前提下保持模块结构强度，并起到一定的导热作用。
为了进一步提高模块导热效率，缩短PCR时间，本实施例中，对上述模块本体的尺寸进行了优化。在一些优选实施方案中，参见图8，容置单元31的高度h1与底板30厚度h2的比例为1～3：1，镂空结构32镂空部的深度与底板30厚度的比例为0.5～0.9：1，连接棱部33宽度(最窄处)与容置单元31外径的尺寸比例为0.1～0.5：1。
在一些优选实施方案中，容置单元31的高度匹配反应杯的高度(与内部实际加样量匹配)，容置单元31内反应腔体的底面与底板30底面之间的距离为0.3～2.0mm，所述反应腔体的最小壁厚为0.3～1mm，所述容置单元之间的间隔为4-16mm。
采用上述尺寸比例，可以在有效减小模块质量的前提下保证导热效果和模块的结构强度，最大化实现模块的轻量化设计，实现模块更快的升降温速度，从而明显缩短PCR反应时间。
在一些实施例中，模块本体3由高导热性能的金属合金材料制成，比如铝合金，紫铜，银合金等(但不局限上述提到的材质)。
在一些实施例中，底板30的底面边缘设有环形凹槽34，该环形凹槽34内安装有辅助加热丝。辅助加热丝8协同制冷片一起作用，能够有效提升模块周边温度的均匀性。
本实施例中的扩增模块装置使用方式如下：
当反应杯放置在容置单元内进行扩增时，装置根据设置的程序进行升降温动作，首先a：制冷片6通电，对模块本体3加热，同时辅助加热丝8也通电，对模块本体3的边缘进行加热，当温度到达95℃时，制冷片6维持微小的电流，保持热平衡；b.到指定时间后,制冷片6反向通电，此时对模块本体3吸热，辅助加热丝暂停通电，等模块本体3温度达到55℃时，制冷片6维持微小的电流，保持热平衡；c.到指定时间后，制冷片6对模块本体3加热，辅助加热丝也启动加热功能，到达72度后，制冷片6维持微小的电流，保持热平衡；重复执行a-c步骤35-40次，直至执行完毕。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种轻量化结构的扩增模块装置，其特征在于，包括容置模块部和加热部；所述容置模块部包括模块本体，以及与模块本体适配的模块面罩，所述模块本体包括底板，以及均匀排列布设于底板上的多个容置单元，所述容置单元外形呈自底板延伸出的圆柱形，内部设有与反应杯适配的反应腔体，所述底板上于容置单元之间的间隔区域设有镂空结构，并于相邻容置单元之间形成连接棱部；其中，所述容置单元的高度与底板厚度的尺寸比例为1～3：1，所述镂空结构镂空部的深度与底板厚度的尺寸比例为0.5～0.9：1，所述连接棱部宽度与容置单元外径的尺寸比例为0.1～0.5：1；所述模块面罩罩设于模块本体上，并开设有与所述容置单元的反应腔体开口端适配的孔型结构，所述模块面罩与模块本体之间填充有保温材料。
2.如权利要求1所述的轻量化结构的扩增模块装置，其特征在于，所述反应腔体的底面与底板底面之间的距离为0.3～2.0mm，所述反应腔体的最小壁厚为0.3～1mm，所述容置单元之间的间隔为4-16mm。
3.如权利要求1所述的轻量化结构的扩增模块装置，其特征在于，所述模块本体由高导热性能的金属合金材料制成。
4.如权利要求1所述的轻量化结构的扩增模块装置，其特征在于，所述模块本体内设有至少两个热敏电阻，并于底板底面边缘设有环形凹槽，所述环形凹槽内安装有辅助加热丝。
5.如权利要求1-4任一项所述的轻量化结构的扩增模块装置，其特征在于，所述加热部包括设于容置模块部下方的均温板、半导体制冷片、散热块和散热风扇；其中，所述半导体制冷片包括对称分布的至少四块，并通过导热硅脂与散热块连接，所述散热风扇安装于散热块底部，所述均温板设置于容置模块部底板和半导体制冷片之间。
6.如权利要求5所述的轻量化结构的扩增模块装置，其特征在于，还包括控制部，所述控制部包括PCB板及配置于PCB板上的控制电路，用于控制所述加热部的加热和制冷过程。
7.如权利要求5所述的轻量化结构的扩增模块装置，其特征在于，还包括模块面板，所述模块面板覆盖于所述模块面罩边缘和散热块上。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006223292A (ja) * 2005-01-21 2006-08-31 Nagano Prefecture Ｄｎａ増幅装置
CN206232730U (zh) * 2016-11-15 2017-06-09 杭州凯基科技有限公司 Pcr基因扩增仪的模块热均衡装置
CN207002685U (zh) * 2017-06-19 2018-02-13 杭州凯基科技有限公司 Pcr基因扩增仪模块热均衡机构
CN210560382U (zh) * 2019-07-30 2020-05-19 杭州柏恒科技有限公司 一种二维温度梯度基因扩增仪
CN111269823A (zh) * 2020-03-10 2020-06-12 杭州博日科技有限公司 热循环装置及pcr仪

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006223292A (ja) * 2005-01-21 2006-08-31 Nagano Prefecture Ｄｎａ増幅装置
CN206232730U (zh) * 2016-11-15 2017-06-09 杭州凯基科技有限公司 Pcr基因扩增仪的模块热均衡装置
CN207002685U (zh) * 2017-06-19 2018-02-13 杭州凯基科技有限公司 Pcr基因扩增仪模块热均衡机构
CN210560382U (zh) * 2019-07-30 2020-05-19 杭州柏恒科技有限公司 一种二维温度梯度基因扩增仪
CN111269823A (zh) * 2020-03-10 2020-06-12 杭州博日科技有限公司 热循环装置及pcr仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴金龙;杜耀华;陈锋;乔龙学;韦婧;李辰宇;吴太虎;: "面向现场快速检测的微型化核酸扩增系统设计", 军事医学 *

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