CN116829688A - 芯片散热装置和核酸提取设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种芯片散热装置和核酸提取设备，芯片具有用于输送流体的通道，并通过电磁阀控制通道的通断，芯片散热装置包括：基板，具有用于放置芯片的第一表面，且第一表面上形成有第一容置凹槽，第一容置凹槽用于容置电磁铁；散热结构，设置于基板上，用于将电磁铁发出的热量散发出去。本公开实施例提供的芯片散热装置，既可以避免因电磁铁的温度过高而影响核酸提取效果，对设备和芯片产生损伤，又可以利用散热结构控制基板温度，以间接控制芯片温度，从而可以使芯片温度达到诸如环介导等温扩增反应、聚合酶链式反应等的工作温度。
Description
本公开涉及芯片散热技术领域，具体地，涉及一种芯片散热装置和核酸提取设备。
即时检验(point-of-care testing，POCT)，是指在病人旁边进行的临床检测及床边检测(bedside testing)，这种检测方法通常不一定是临床检验师来进行，而是在采样现场即刻进行分析，省去标本在实验室检验时的复杂处理程序，是一种快速得到检验结果的新方法。POCT仪器的特点有快速、简单，节约综合成本。例如，核酸提取仪可以将生物样本中的核酸提取出来，是后续核酸检测必须的样本处理过程。
对于芯片式的POCT核酸提取仪，其通常利用微流控芯片实现核酸提取，而且还需要利用电磁阀控制芯片上流体通道的通断，当需要流体流过电磁阀所在位置时，可以控制电磁铁断电，此时流体可以无阻碍通过；当需要流体不能流过电磁阀所在位置时，可以控制电磁铁正向通电，此时流体被阻挡而无法流过。
但是，基于焦耳热效应，上述电磁铁在通电时会发热，根据实验结果，电磁铁发热一定时间后会达到90℃以上。电磁铁的温度过高不仅会影响核酸提取效果，而且对仪器和芯片也会产生损伤。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种 芯片散热装置和核酸提取设备，其可以解决电磁铁发热的问题。
为实现上述目的，本公开提供一种芯片散热装置，所述芯片具有用于输送流体的通道，并通过电磁阀控制所述通道的通断，所述芯片散热装置包括：
基板，具有用于放置所述芯片的第一表面，且所述第一表面上形成有第一容置凹槽，所述第一容置凹槽用于容置所述电磁铁；
散热结构，设置于所述基板上，用于将所述电磁铁发出的热量散发出去。
可选的，所述第一容置凹槽在所述第一表面上的正投影形状与所述电磁铁在所述第一表面上的正投影形状相同。
可选的，所述电磁铁的外表面和所述第一容置凹槽的与该外表面相对的内表面之间具有间隔，且在所述间隔中填充有导热材料。
可选的，所述电磁铁的一部分相对于所述第一表面凸出。
可选的，所述第一表面上还形成有引线凹道和连接在所述引线凹道的第一端和所述第一容置凹槽之间的连接凹槽，其中，所述引线凹道用于容置所述电磁铁的供电引线，且所述引线凹道的第二端延伸至所述基板的边缘处；
所述连接凹槽用于容置所述电磁铁与所述供电引线的连接部分。
可选的，所述第一容置凹槽的数量为一个或多个，所述连接凹槽的数量与所述第一容置凹槽的数量相同，且一一对应地连接；
所述引线凹道的数量与所述第一容置凹槽的数量相同，且多个所述引线凹道的所述第一端一一对应地与多个所述连接凹槽连接；多个所述引线凹道的所述第二端独立地延伸至所述基板的同一侧边缘处；或者，
所述第一表面上还形成有总引线凹道，所述总引线凹道的一端延伸 至所述基板的边缘处，所有的所述引线凹道的所述第二端中的至少一者与所述总引线凹道连接，未与所述总引线凹道连接的所述引线凹道的所述第二端独立地延伸至所述基板的与所述总引线凹道的一端所在的同一侧边缘处；或者，
所述第一表面上还形成有支路引线凹道和总引线凹道，其中，所述总引线凹道的一端延伸至所述基板的边缘处，所述支路引线凹道为至少一个，每个所述支路引线凹道的第一端均与至少两个所述引线凹道的所述第二端连接，每个所述支路引线凹道的第二端与所述总引线凹道连接；未与所述支路引线凹道连接的所述引线凹道的所述第二端与所述总引线凹道连接或者独立地延伸至所述基板的与所述总引线凹道的一端所在的同一侧边缘处。
可选的，所述芯片还具有至少一个注射器，所述第一表面上还形成有用于容置所述注射器的一部分的第二容置凹槽，所述第二容置凹槽的数量和位置与所述注射器的数量和位置一一对应地设置。
可选的，所述第一表面上还形成有至少一个定位卡槽，所述定位卡槽的数量、形状和位置与所述芯片的外表面上所具有的指定凸起的数量、形状和位置相适配，以通过使所述定位卡槽与所述指定凸起相配合，来限定所述芯片在所述第一表面上的位置。
可选的，所述第一表面的相对的两侧边缘处还设置有相对于所述第一表面凸出的两个边缘凸部，两个所述边缘凸部彼此相对的表面和所述第一表面形成用于限定所述芯片的容置空间。
可选的，所述散热结构包括：
多个散热片，间隔排布于所述基板的背离所述第一表面的第二表面上；
风扇，设置在所述多个散热片的远离所述基板的一侧，用于沿与所述第二表面相对的方向向所述多个散热片送风。
可选的，所述风扇与多个所述散热片相贴合，且固定连接。
可选的，所述芯片散热装置还包括支架，所述支架位于所述基板的背离所述第一表面的一侧，且所述支架的一端与所述基板固定连接，另一端用于与所述芯片所在的核酸提取装置固定连接。
可选的，所述散热结构包括：
环形冷却组件，沿所述第一容置凹槽的内周壁环绕设置在所述电磁铁的周围，所述环形冷却组件包括具有冷却通道的环形本体和与所述冷却通道的两端连通的循环泵，其中，所述冷却通道用于输送冷却媒介；所述循环泵用于使所述冷却通道中的所述冷却媒介循环流动。
可选的，所述环形本体包括缠绕成柱状螺旋结构的冷却管路。
可选的，所述散热结构包括：
在所述基板中形成的冷却通道，用于输送冷却媒介；所述冷却通道包括平板状的冷却段和两个引出段，其中，所述冷却段位于所述第一容置凹槽的底面的背离所述第一表面的一侧；两个所述引出段的一端分别与所述冷却段的两端连接，两个所述引出段的另一端延伸至所述基板的外表面上；
循环泵，其输出端和输入端分别与两个所述引出段的所述另一端连接，用于使所述冷却通道中的所述冷却媒介循环流动。
可选的，所述冷却段缠绕成平面螺旋结构。
可选的，所述芯片为核酸提取微流控芯片。
作为另一个技术方案，本公开实施例还提供一种核酸提取设备，包括核酸提取微流控芯片，还包括本公开实施例提供的上述芯片散热装 置，所述核酸提取微流控芯片放置于所述芯片散热装置中的所述基板的第一表面上。
本公开具有以下有益效果：
本公开实施例提供的芯片散热装置，其包括基板和散热结构，该基板具有用于放置芯片的第一表面，且该第一表面上形成有第一容置凹槽，该第一容置凹槽用于容置电磁铁；散热结构设置于基板上，用于将电磁铁发出的热量散发出去。这样既可以避免因电磁铁的温度过高而影响核酸提取效果，对设备和芯片产生损伤，又可以利用散热结构控制基板温度，以间接控制芯片温度，从而可以使芯片温度达到诸如环介导等温扩增反应、聚合酶链式反应等的工作温度。
本公开实施例提供的核酸提取设备，其通过采用本公开实施例提供的上述芯片散热装置，既可以避免因电磁铁的温度过高而影响核酸提取效果，对设备和芯片产生损伤，又可以利用散热结构控制基板温度，以间接控制芯片温度，从而可以使芯片温度达到诸如环介导等温扩增反应、聚合酶链式反应等的工作温度。
图1为本公开第一实施例提供的芯片散热装置放置有芯片时的结构图；
图2为本公开第一实施例提供的芯片散热装置未放置芯片时的结构图；
图3为本公开第一实施例采用的其中一个第一容置凹槽与电磁铁的剖视图；
图4为本公开第一实施例采用的其中一个第一容置凹槽与电磁铁的 俯视图；
图5为本公开第一实施例采用的多种不同形状的连接凹槽的示意图；
图6为本公开第一实施例采用的一种引线凹道、支路引线凹道和总引线凹道的走线示意图；
图7为本公开第一实施例提供的芯片散热装置的背离芯片一侧的结构图；
图8为本公开第一实施例提供的芯片散热装置的安装示意图；
图9为本公开第二实施例采用的其中一个第一容置凹槽中的散热结构的透视图；
图10为本公开第三实施例采用的其中一个第一容置凹槽中的散热结构的立体透视图；
图11为本公开第三实施例采用的其中一个第一容置凹槽中的散热结构的俯视透视图。
为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图来对本公开提供的芯片散热装置和核酸提取设备进行详细描述。
第一实施例
本公开实施例提供一种芯片散热装置，该芯片具有用于输送流体的通道，并通过电磁阀控制该通道的通断。以芯片为核酸提取微流控芯片为例，其沟道板层上设置有多条液体流动通道，并且在各通道上设置有电磁阀，该电磁阀例如包括阀芯和弹性膜，在电磁铁断电时，阀芯和弹性膜未受到外部磁力处于初始状态，此时通道处于连通的状态，保证了 液体的正常流动。在电磁铁通电时，电磁铁吸附阀芯移位，弹性膜在阀芯的压力作用下产生形变，此时通道处于断开的状态，阻断了液体流动。在实际应用中，还可以采用其他结构的电磁阀，本公开实施例对此没有特别的限制。另外，上述电磁铁可以为独立于核酸提取微流控芯片以外的结构。
基于焦耳热效应，上述电磁铁在通电时会发热，根据实验结果，电磁铁发热一定时间后会达到90℃以上。电磁铁的温度过高不仅会影响核酸提取效果，而且对仪器和芯片也会产生损伤。为此，请一并参阅图1至图3，本实施例提供一种芯片散热装置，包括基板2和散热结构3，其中，基板2具有用于放置芯片1的第一表面2a，且该第一表面2a上形成有第一容置凹槽21，该第一容置凹槽21用于容置电磁铁4；散热结构3设置于基板2上，用于将电磁铁4发出的热量散发出去。
通过将电磁铁4放置于第一容置凹槽21中，电磁铁4产生的热量可以通过基板2导出，再由散热结构3散发出去，从而可以有效对电磁铁4进行冷却，避免因电磁铁4的温度过高而影响核酸提取效果，对设备和芯片产生损伤。此外，还可以利用散热结构3控制基板2的温度，以间接控制芯片1的温度，从而可以使芯片1的温度达到诸如聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)、环介导等温扩增反应(Loop-mediated isothermal amplification，LAMP)等的工作温度。
具体地，聚合酶链式反应(PCR)的工作温度变化过程如下：在预变性阶段，将工作温度控制在95℃，维持5min；升降温阶段，循环执行升温步骤和降温步骤40次，其中，升温步骤中将工作温度上升至95℃，维持25s；降温步骤中将工作温度下降至55℃，维持35s；延伸阶段，将工作温度控制在72℃，维持1min。环介导等温扩增反应(LAMP) 要求将工作温度控制在63℃左右，并保温30～60分钟。在上述反应过程中，可以通过散热结构3控制基板2的温度，以控制芯片1的温度达到相应的工作温度，保证聚合酶链式反应(PCR)或者环介导等温扩增反应(LAMP)能够正常进行。
在一些可选的实施例中，第一容置凹槽21在第一表面2a上的正投影形状与电磁铁4在第一表面2a上的正投影形状相同。这样设置，既可以保证对电磁铁4的散热效果，又可以提高散热均匀性。在实际应用中，不同型号的电磁铁4在第一表面2a上的正投影形状也可能不同，例如圆形(如图5所示)、矩形(如图5所示)、正方形等等。
在一些可选的实施例中，可以将电磁铁4嵌入在第一容置凹槽21中，即，电磁铁4的外表面与第一容置凹槽21的内表面相贴合，以保证散热效果，但是这不利于电磁铁4的安装和拆卸。为此，在另外一些可选的实施例中，也可以使电磁铁4的外表面(包括外周面和底面)与第一容置凹槽21的与该外表面相对的内表面(包括侧面和底面)之间具有间隔，例如若电磁铁4和第一容置凹槽21在第一表面2a上的正投影形状均为圆形，则第一容置凹槽21的直径大于电磁铁4的直径，在这种情况下，为了提高散热效果，如图3所示，上述间隔中填充有导热材料24，用以将电磁铁4产生的热量传导至基板2。该导热材料24可以采用导热性能良好的非磁性材料，例如为导热硅脂。可选的，第一容置凹槽21的直径比电磁铁4的直径大0.5～1mm。
在一些可选的实施例中，如图3所示，电磁铁4的一部分相对于第一表面2a凸出，凸出部分的高度为H，这样设置，有利于电磁铁4吸附电磁阀中的阀芯，而不会受到基板2的干涉。凸出部分的高度H的设计应满足可以最大程度地增大电磁铁4与基板2的接触面积，以保证散 热效果。该高度H的范围例如为1～2mm。以电磁铁4和第一容置凹槽21在第一表面2a上的正投影形状均为圆形为例，若电磁铁4的直径和高度为12mm×12mm，则第一容置凹槽21的直径和深度可以为12.5mm×11mm。
在一些可选的实施例中，如图2至图4所示，第一表面2a上还形成有引线凹道23和连接在该引线凹道23的第一端(即，靠近第一容置凹槽21的一端)和第一容置凹槽21之间的连接凹槽22，其中，引线凹道23用于容置电磁铁4的供电引线41，且引线凹道23的第二端(即，远离第一容置凹槽21的一端)延伸至基板2的边缘处。借助引线凹道23，既可以起到收纳供电引线41的作用，保证芯片1能够在安装至第一表面2a上时，与第一表面2a贴合，又可以起到将供电引线41引出至基板2的边缘处，以能够与外部的电源连接。可选的，引线凹道23的深度大于等于2mm。
连接凹槽22用于容置电磁铁4与供电引线41的连接部分42，该连接部分42通常包覆有固定胶。为了提高该连接部分42的散热效果，可选的，连接凹槽22在第一表面2a上的正投影形状与连接部分42在第一表面2a上的正投影形状(即，固定胶的轮廓在第一表面2a上的正投影形状)大致相同，例如，如图5所示，连接部分42在第一表面2a上的正投影形状包括矩形、正方形、三角形、梯形或者半圆形等等。在实际应用中，可以根据加工难易程度选择上述形状中的一者，其中，梯形(优选等腰梯形)最接近目前连接部分42的形状，其导热效果最佳。此外，由于圆形没有死角，其能够适用于更多不同形状的连接部分42。
在一些可选的实施例中，第一容置凹槽21的数量为一个或多个，例如图2和图6均示出了8个第一容置凹槽21，但是本公开实施例并不 局限于此，在实际应用中，第一容置凹槽21的数量和位置可以根据电磁铁的数量和位置作适应性改变。连接凹槽22的数量与第一容置凹槽21的数量相同，且一一对应地连接。
引线凹道23的数量与第一容置凹槽21的数量相同，且多个第一容置凹槽21的第一端一一对应地与多个连接凹槽22连接，在一个具体的实施例中，如图2所示，8个引线凹道23的第二端中，有6个引线凹道23的第二端独立地延伸至基板2的同一侧边缘处，例如6个引线凹道23的第二端延伸至基板2的与X方向平行，且远离第一容置凹槽21的同一侧边，其余2个引线凹道23的第二端均与第一表面2a上形成的一总引线凹道29连接，该总引线凹道29的一端延伸至上述6个引线凹道23的第二端所在的同一侧边，这样，所有的引线凹道23的第二端均位于同一侧边，从而可以使所有的供电引线41均自基板2的同一侧边引出，为与外部的电源连接提供了方便，同时还可以减少加工步骤，而且可以在保证散热效果的前提下，有助于设计更小体积的散热结构3。
在另一个具体的实施例中，如图6所示，8个引线凹道23的第二端中，有4个引线凹道23的第二端均与第一表面2a上形成的其中一个支路引线凹道28连接，该支路引线凹道28的一端与总引线凹道29连接；还有另外2个引线凹道23的第二端均与另一个支路引线凹道28连接，该支路引线凹道28的一端同样与总引线凹道29连接；其余2个引线凹道23的第二端直接与总引线凹道29连接，该总引线凹道29的一端延伸至基板2的一侧边缘处。这样同样可以实现所有的引线凹道23的第二端均位于同一侧边。
本公开实施例并不局限于采用上述引线凹道23的布局方式，在实际应用中，可以根据具体需要选择合适的布局方式，即，从引线凹道23 的第二端的三种引出方式(独立地延伸至基板2的同一侧边缘处、直接与总引线凹道29连接以及通过支路引线凹道28间接与总引线凹道29连接)中选择一种方式或者多种不同方式的组合。
在一些可选的实施例中，如图1所示，芯片1还具有至少一个注射器11，例如图1中示出了两个注射器11，均为针管注射器。在这种情况下，如图2所示，第一表面2a上还形成有用于容置注射器11的一部分的第二容置凹槽25，该第二容置凹槽25的数量和位置与注射器11的数量和位置一一对应地设置。例如，为了放置图1中示出的两个注射器11，第二容置凹槽25为两个，且对应设置在第一表面2a在X方向上的两侧边缘处。可选的，第二容置凹槽25的内表面形状与注射器11的外表面形状相适配。另外，对于针管注射器，如图1所示，上述第二容置凹槽25的一端延伸至基板2的一侧边缘处，而且第二容置凹槽25在Y方向上的长度与针管注射器的管筒长度相适配，而针管注射器的柱塞可以自基板2的一侧边缘相外凸出，以使得柱塞在管筒中作伸缩运动时不会受到基板2的干涉。
在一些可选的实施例中，如图2所示，第一表面2a上还形成有至少一个定位卡槽26，定位卡槽26的数量、形状和位置与芯片1的外表面上所具有的指定凸起的数量、形状和位置相适配，以通过使定位卡槽26与上述指定凸起相配合，来限定芯片1在第一表面2a上的位置。在实际应用在，上述指定凸起可以是在芯片1上的任意部件上形成的凸起，也可以专门在芯片1上设置用于实现定位的凸起。例如，对于针管注射器，如图1所示，定位卡槽26的一部分位于第二容置凹槽25中，且该定位卡槽26的深度大于第二容置凹槽25的深度，注射器11的外表面上所具有的指定凸起即为针管注射器的管筒边缘处的凸缘，该凸缘可以 与定位卡槽26相配合，这样既可以限定注射器11在第一表面2a上的位置，又可以保证针管注射器的管筒能够与第二容置凹槽25的内表面贴合。
在一些可选的实施例中，如图2所示，第一表面2a的相对的两侧边缘处还设置有相对于第一表面2a凸出的两个边缘凸部21，例如两个边缘凸部21相对设置在基板2的平行于Y方向的两个侧边处，且相对于第一表面2a沿Z方向凸出，这样，如图1所示，两个边缘凸部21彼此相对的表面和第一表面2a形成用于限定芯片1的容置空间，从而可以起到固定芯片1的作用。
以图1中示出的两个注射器11为例，第二容置凹槽25为两个，且分别位于靠近两个边缘凸部21的位置处，在这种情况下，为了进一步稳定地固定注射器11，可选的，如图2所示，定位卡槽26的一部分形成在第一表面2a上，另一部分形成在其中一边缘凸部21的与另一边缘凸部21相对的表面上，即，每个边缘凸部21上也具有能够容置上述指定凸起的一部分的凹槽。
在一些可选的实施例中，如图1所示，散热结构3包括多个散热片31和风扇32，其中，散热片31的材质可以选用导热性能良好的非磁性导热材料，优选为铝。如图7所示，多个散热片31间隔排布于基板2的背离第一表面2a的第二表面2b上。可选的，多个散热片31相互平行，且与第二表面2b相互垂直。在一个具体实施例中，多个散热片31沿Y方向等间距排成一排，每个散热片31的长度方向与X方向相互平行，从而可以均匀地排布在第二表面2b上，进而可以实现对基板2的均匀散热。
在一个具体实施例中，散热片31在Y方向上的厚度为1mm，在X 方向上的长度为78mm，在Z方向上的宽度为19mm，相邻两个散热片31之间的间隔为2mm。但是，本公开实施例并不局限于此，在实际应用中，可以综合考虑散热片31的材料加工条件、芯片1的尺寸以及风扇32的尺寸，对散热片31的数量、尺寸和布局方式进行适应性设计，本公开实施例对此没有特别的限制。
如图1和图8所示，风扇32设置在多个散热片31的远离基板2的一侧，用于沿与第二表面2b相对的方向向多个散热片31送风，从而加速散热片31将基板2的热量散发出去，从而间接将将电磁铁4以及芯片1上的部件发出的热量散发出去。在一个具体实施例中，风扇32可以选用长度、宽度和高度为80mm×80mm×25mm，直流电压为24V的风扇。
在一些可选的实施例中，风扇32与多个散热片31相贴合，且固定连接，这样可以提高风扇32的散热效率。另外，风扇32可以采用多种方式与散热片31固定连接，例如，如图2和图8所示，在多个散热片31上对应设置有沿Y方向贯通散热片31的第一通孔311，并且在风扇32上对应设置有多个第二通孔321(例如设置在风扇32的四个边角处)，将固定绳8穿过所有的散热片31上的第一通孔311，然后穿过风扇32上相应的第二通孔321，并通过将固定绳8打结来实现将风扇32与所有的散热片31捆绑在一起，固定绳8穿过第一通孔311和第二通孔321的方式可以自由设定，只要能够实现风扇32与所有的散热片31捆绑在一起即可。当然，在实际应用中，还可以采用其他方式将风扇32与散热片31固定连接，例如粘接。
在一些可选的实施例中，风扇32可以与控制器(图中未示出)连接，控制器用于通过控制通电或断电来控制风扇32的开关。具体地， 控制器可以通过控制风扇32的开关控制基板2的温度，从而间接控制芯片温度，以使芯片温度满足工作温度，例如环介导等温扩增反应的工作温度。
通过实验发现，没有使用散热装置的芯片在使用至第2分钟时，电磁铁的温度达到125℃，而使用本实施例公开的芯片散热装置的芯片，其在工作第1分钟至第8分钟对应的电磁铁温度和基板温度如下述表1所示。
表1
| 时间(min) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 电磁铁温度(℃) | 23 | 46 | 50 | 52 | 52 | 52 | 53 | 52 | 52 |
| 基板温度(℃) | 23 | 28 | 30 | 31 | 31 | 32 | 32 | 32 | 32 |
由上述表1可知，在芯片工作第1分钟至第8分钟的时段内，电磁铁温度不超过53℃，基板温度维持在32℃，由此可知，电磁铁温度得到了有效的控制，不会影响核酸提取效果，也不会对设备和芯片产生损伤。同时，通过将基板温度维持在32℃，不仅对芯片工作无不良影响，而且可以满足芯片工作温度的要求。
在一些可选的实施例中，如图8所示，芯片散热装置还包括支架7，该支架7位于基板2的背离第一表面2a的一侧，且支架7的一端与基板2固定连接，另一端用于与芯片1所在的核酸提取装置固定连接，例如固定在核酸提取装置的外壳或者其他部件上。上述支架7不仅可以起到支撑和固定基板2的作用，而且还可以在基板2与核酸提取装置的安装面之间形成可容纳散热片31和风扇32的空间。
具体地，如图7所示，在基板2上设置有多个安装孔27，该安装孔 27沿Z方向贯通基板2，在一个具体实施例中，多个安装孔27分成三组，分别位于基板2的三个侧边，每组有两个安装孔27；对应地，上述支架7由三个支撑腿组成，每组中的两个安装孔27通过两个螺钉与每个支撑腿的一端螺纹连接，每个支撑腿的另一端通过多个螺钉(例如三个)与芯片1所在的核酸提取装置螺纹连接。
第二实施例
本实施例提供的芯片散热装置，其与上述第一实施例相比，区别在于：散热方式不同。具体地，如图9所示，在本实施例中，散热结构包括环形冷却组件5，该环形冷却组件5沿基板2’上的第一容置凹槽21的内周壁环绕设置在电磁铁(图中未示出)的周围，具体地，第一容置凹槽21的内周面可以与电磁铁的外周面之间具有间隔，环形冷却组件5环绕设置在该间隔中，环形冷却组件5可以与电磁铁的外周面相接触，或者也可以在环形冷却组件5与电磁铁的外周面之间填充导热材料。
而且，环形冷却组件5包括具有冷却通道的环形本体和与该冷却通道的两端连通的循环泵(图中未示出)，其中，上述冷却通道用于输送冷却媒介(例如冷却水)；循环泵用于使冷却通道中的冷却媒介循环流动，具体地，循环泵的输出端和输出端分别与冷却通道的输入端和输出端(51,52)连接，循环泵通过输出端将冷却后的水通入冷却通道，冷却水在流经冷却通道的过程中会与电磁铁进行热量交换，带走电磁铁产生的热量，然后通过循环泵的输入端回流至循环泵中重新被冷却。上述环形本体优选采用耐热性能良好，且易加工的材质制作。
在一些可选的实施例中，上述环形本体包括缠绕成柱状螺旋结构的冷却管路，该冷却管路的内部通道即为上述冷却通道。在实际应用中，冷却管路还可以采用其他缠绕方式，例如蛇形缠绕等。
上述冷却管路可以设置于第一容置凹槽21的内周面内侧，或者也可以部分嵌入第一容置凹槽21的内周面上。当然，上述环形本体还可以采用其他结构，例如内置有冷却通道的环体，该环体可以由多个分体对接而成，也可以为一体式结构，本公开实施例对此没有特别的限制。
第三实施例
本实施例提供的芯片散热装置，其与上述第一、第二实施例相比，区别在于：散热方式不同。具体地，如图10和图11所示，在本实施例中，散热结构包括在基板2”中形成的冷却通道，用于输送冷却媒介(例如冷却水)。该冷却通道包括平板状的冷却段61和两个引出段62，其中，冷却段61位于第一容置凹槽21的底面(平行于第一表面2a)的背离第一表面2a的一侧；两个引出段62的一端分别与冷却段61的两端连接，两个引出段62的另一端延伸至基板2”的外表面上；循环泵(图中未示出)的输出端和输入端分别与两个引出段62的上述另一端连接，用于使上述冷却通道中的冷却媒介循环流动。循环泵的功能与上述第二实施例相同，在此不再赘述。
在一些可选的实施例中，如图11所示，冷却段61缠绕成平面螺旋结构。该平面螺旋结构所在平面例如与第一容置凹槽21的底面平行，以能够均匀地起到散热作用。具体地，对于圆形的电磁铁，第一容置凹槽21的底面为圆形，上述平面螺旋结构也对应地为圆形。可选的，两个引出段62呈蛇形弯曲延伸，以延长路径，提高对基板的冷却效率。
综上所述，本公开上述各个实施例提供的芯片散热装置，既可以避免因电磁铁的温度过高而影响核酸提取效果，对设备和芯片产生损伤，又可以利用散热结构控制基板温度，以间接控制芯片温度，从而可以使芯片温度达到诸如环介导等温扩增反应的工作温度。
作为另一个技术方案，本公开实施例还提供一种核酸提取设备，包括核酸提取微流控芯片，以及本公开上述各个实施例提供的芯片散热装置，该核酸提取微流控芯片放置于芯片散热装置中的基板的第一表面上。
本公开实施例提供的核酸提取设备，其通过采用本公开实施例提供的上述芯片散热装置，既可以避免因电磁铁的温度过高而影响核酸提取效果，对设备和芯片产生损伤，又可以利用散热结构控制基板温度，以间接控制芯片温度，从而可以使芯片温度达到诸如环介导等温扩增反应、聚合酶链式反应等的工作温度。
可以解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。
Claims (18)
- 一种芯片散热装置，所述芯片具有用于输送流体的通道，并通过电磁阀控制所述通道的通断，其特征在于，所述芯片散热装置包括：基板，具有用于放置所述芯片的第一表面，且所述第一表面上形成有第一容置凹槽，所述第一容置凹槽用于容置所述电磁铁；散热结构，设置于所述基板上，用于将所述电磁铁发出的热量散发出去。
- 根据权利要求1所述的芯片散热装置，其特征在于，所述第一容置凹槽在所述第一表面上的正投影形状与所述电磁铁在所述第一表面上的正投影形状相同。
- 根据权利要求1所述的芯片散热装置，其特征在于，所述电磁铁的外表面和所述第一容置凹槽的与该外表面相对的内表面之间具有间隔，且在所述间隔中填充有导热材料。
- 根据权利要求1所述的芯片散热装置，其特征在于，所述电磁铁的一部分相对于所述第一表面凸出。
- 根据权利要求1所述的芯片散热装置，其特征在于，所述第一表面上还形成有引线凹道和连接在所述引线凹道的第一端和所述第一容置凹槽之间的连接凹槽，其中，所述引线凹道用于容置所述电磁铁的供电引线，且所述引线凹道的第二端延伸至所述基板的边缘处；所述连接凹槽用于容置所述电磁铁与所述供电引线的连接部分。
- 根据权利要求5所述的芯片散热装置，其特征在于，所述第一容置凹槽的数量为一个或多个，所述连接凹槽的数量与所述第一容置凹槽的数量相同，且一一对应地连接；所述引线凹道的数量与所述第一容置凹槽的数量相同，且多个所述引线凹道的所述第一端一一对应地与多个所述连接凹槽连接；多个所述引线凹道的所述第二端独立地延伸至所述基板的同一侧边缘处；或者，所述第一表面上还形成有总引线凹道，所述总引线凹道的一端延伸至所述基板的边缘处，所有的所述引线凹道的所述第二端中的至少一者与所述总引线凹道连接，未与所述总引线凹道连接的所述引线凹道的所述第二端独立地延伸至所述基板的与所述总引线凹道的一端所在的同一侧边缘处；或者，所述第一表面上还形成有支路引线凹道和总引线凹道，其中，所述总引线凹道的一端延伸至所述基板的边缘处，所述支路引线凹道为至少一个，每个所述支路引线凹道的第一端均与至少两个所述引线凹道的所述第二端连接，每个所述支路引线凹道的第二端与所述总引线凹道连接；未与所述支路引线凹道连接的所述引线凹道的所述第二端与所述总引线凹道连接或者独立地延伸至所述基板的与所述总引线凹道的一端所在的同一侧边缘处。
- 根据权利要求1所述的芯片散热装置，其特征在于，所述芯片还具有至少一个注射器，所述第一表面上还形成有用于容置所述注射器的一部分的第二容置凹槽，所述第二容置凹槽的数量和位置与所述注射器的数量和位置一一对应地设置。
- 根据权利要求1所述的芯片散热装置，其特征在于，所述第一表面上还形成有至少一个定位卡槽，所述定位卡槽的数量、形状和位置与所述芯片的外表面上所具有的指定凸起的数量、形状和位置相适配，以通过使所述定位卡槽与所述指定凸起相配合，来限定所述芯片在所述第一表面上的位置。
- 根据权利要求1所述的芯片散热装置，其特征在于，所述第一表面的相对的两侧边缘处还设置有相对于所述第一表面凸出的两个边缘凸部，两个所述边缘凸部彼此相对的表面和所述第一表面形成用于限定所述芯片的容置空间。
- 根据权利要求1-9任意一项所述的芯片散热装置，其特征在于，所述散热结构包括：多个散热片，间隔排布于所述基板的背离所述第一表面的第二表面上；风扇，设置在所述多个散热片的远离所述基板的一侧，用于沿与所述第二表面相对的方向向所述多个散热片送风。
- 根据权利要求10所述的芯片散热装置，其特征在于，所述风扇与多个所述散热片相贴合，且固定连接。
- 根据权利要求1-9任意一项所述的芯片散热装置，其特征在于，所述芯片散热装置还包括支架，所述支架位于所述基板的背离所述第一表面的一侧，且所述支架的一端与所述基板固定连接，另一端用于与所述芯片所在的核酸提取装置固定连接。
- 根据权利要求1-9任意一项所述的芯片散热装置，其特征在于，所述散热结构包括：环形冷却组件，沿所述第一容置凹槽的内周壁环绕设置在所述电磁铁的周围，所述环形冷却组件包括具有冷却通道的环形本体和与所述冷却通道的两端连通的循环泵，其中，所述冷却通道用于输送冷却媒介；所述循环泵用于使所述冷却通道中的所述冷却媒介循环流动。
- 根据权利要求13所述的芯片散热装置，其特征在于，所述环形本体包括缠绕成柱状螺旋结构的冷却管路。
- 根据权利要求1-9任意一项所述的芯片散热装置，其特征在于，所述散热结构包括：在所述基板中形成的冷却通道，用于输送冷却媒介；所述冷却通道包括平板状的冷却段和两个引出段，其中，所述冷却段位于所述第一容置凹槽的底面的背离所述第一表面的一侧；两个所述引出段的一端分别与所述冷却段的两端连接，两个所述引出段的另一端延伸至所述基板的外表面上；循环泵，其输出端和输入端分别与两个所述引出段的所述另一端连接，用于使所述冷却通道中的所述冷却媒介循环流动。
- 根据权利要求15所述的芯片散热装置，其特征在于，所述冷却段缠绕成平面螺旋结构。
- 根据权利要求1所述的芯片散热装置，其特征在于，所述芯片 为核酸提取微流控芯片。
- 一种核酸提取设备，包括核酸提取微流控芯片，其特征在于，还包括如权利要求1-17任一项所述的芯片散热装置，所述核酸提取微流控芯片放置于所述芯片散热装置中的所述基板的第一表面上。
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