CN218511223U - 加热基座、pcr温控组件及pcr仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于PCR检测设备，公开了一种加热基座及PCR温控组件。本实用新型加热基座包括导热架、加热制冷元件和第一散热器，所述导热架用于承载反应容器，在导热架的底面、任意相对两侧面设置加热制冷元件，第一散热器固定在加热制冷元件远离导热架的一侧。该加热基座将加热制冷元件通过导热架对反应容器底面和相对两侧面同步加热或制冷，增加了反应容器的受热面积，且加热制冷元件与散热器紧贴设置可以满足散热快的需求，从而加快了加热或制冷的速率。

Description

加热基座、PCR温控组件及PCR仪

技术领域

本实用新型属于PCR检测设备，具体涉及一种加热基座、PCR温控组件及 PCR仪。

背景技术

聚合酶链反应(polymerasechainreaction，PCR)是利用一段DNA为模板，在DNA聚合酶和核苷酸底物共同参与下，将该段DNA扩增至足够数量，以便进行结构和功能分析。通常需要将反应物的环境控制在95度和60度两个温度，分别进行高温解链和低温扩增，最终使得DNA呈现指数型增长。

常见的实时荧光定量PCR仪器通过在反应容器底部安装加热制冷元件进行升降温，仅对反应容器的底部进行升降温，导致受热面积有限，受热不均匀，升降温速度较慢，降低了仪器的检测效率和准确性。研制出一款快速温控装置在 PCR检测技术领域具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于：提供一种加热基座，能够对反应容器的底面及相对两侧面同时加热或者制冷，从而提高温度升降速率，快速到达设定的目标温度，提高PCR扩增工作效率。

技术方案：第一方面，本实用新型提供一种加热基座，加热基座包括导热架、加热制冷元件和第一散热器，所述导热架用于承载反应容器，所述导热架的底面、任意相对两侧面设置加热制冷元件，所述第一散热器固定在加热制冷元件远离导热架的一侧。

在一些技术方案中，导热架底面和四周均设置加热制冷元件。在一些技术方案中，加热制冷元件包括但不限于TEC(半导体制冷器，ThermoElectricCooler)、发热丝、发热棒、空气传导装置或者液体传导装置等。在一些技术方案中，所述加热制冷元件是TEC。在一些技术方案中，TEC设置为一层以上。

在一些技术方案中，导热架作为一个整体，是使用相同的材料一体成型制作而成的，可以选用导热效果较好的材质，如铜、铝、铝合金、银等材质，优选材质为铝材。在一些技术方案中，导热架的材料是铝材。

在一些技术方案中，所述加热基座的底部设置第二散热器。在一些技术方案中，第一散热器与第二散热器通过螺纹件连接或卡合结构连接。为了散热器的散热效果良好，在一些技术方案中，所述第一散热器和第二散热器的材质选自铜、铝合金、银合金，优选铜。

在一些技术方案中，加热制冷元件围合形成的截面呈U型或V型。当截面呈V型时，V型的侧边与中心线可以呈10°、20°、30°等不同的角度，包括但不限于以上的角度。

为了有效提升导热架的受热均匀度及高效率利用均温板自身良好的导热性能，在一些技术方案中，所述加热基座还包括均温板，均温板设置在导热架和加热制冷元件之间。在一些技术方案中，均温板选自实心或空心均温板，优选空心 VC均温板，可以是铝VC均温板或者铜VC均温板，优选铝VC均温板。在一些技术方案中，均温板优选空心铝材VC均温板。

为了提升加热基座中各部件之间的导热性能且让各部件之间紧密贴合，在一些技术方案中，所述导热架与所述均温板之间、所述均温板与所述加热制冷元件之间、所述加热制冷元件与所述第一散热器之间中的一个或多个空间设置导热层。在一些技术方案中，所述导热层由导热垫片、导热硅脂或石墨片等热界面材质构成。在一些技术方案中，所述导热层优选导热硅脂。

在一些技术方案中，导热架为匹配放置八联管的长条状，所述加热制冷元件分布在导热架底面和导热架长度方向两侧。在一些技术方案中，导热架为匹配放置八联管的长条状，加热制冷元件是分布在导热架底面和导热架长度、宽度方向的两侧。

第二方面，本实用新型还提供了一种PCR温控组件，所述PCR温控组件包括至少一个如第一方面所述的加热基座。

第三方面，本实用新型还提供了一种PCR仪，所述PCR仪包括如第一方面所述的加热基座或者如第二方面所述的PCR温控组件。

本申请中没有写明的零部件、位置关系、连接关系等均可通过现有技术实现。

工作原理：在使用本实用新型加热基座时，将反应容器放置在加热基座中，通过导热架支撑反应容器，由于加热制冷元件一面表现为高温，一面表现为低温。在需要对反应容器加热时，加热制冷元件靠近反应容器的一面加热，并通过导热架为反应容器的底面及相对侧面提供热量；在需要对反应容器制冷时，加热制冷元件靠近反应容器的一面制冷，并通过导热架从反应容器的底面及相对侧面吸收热量，另一面将热量传递给散热器进行冷却。从而反应容器升降温的速率加快。

有益效果：相比较于现有技术，本申请将加热制冷元件通过导热架对反应容器底面和相对两侧面同步加热或制冷，增加了反应容器的受热面积，且加热制冷元件与散热器紧贴设置可以满足散热快的需求，从而加快了加热或制冷的速率。

附图说明

图1是单个V型截面加热基座立体结构图；

图2是图1所示的加热基座A-A截面图；

图3是设置降负载孔的导热架与均温板组装组件立体结构图；

图4是联排式V型截面加热基座的立体结构图；

图5是V型截面加热基座组装的PCR温控组件立体结构图；

图6是V型截面加热基座组装的PCR温控组件爆炸图；

图7是U型截面加热基座截面示意图；

图8是U型截面加热基座组装的PCR温控组件立体结构图；

图9是U型截面加热基座组装的PCR温控组件爆炸图；

图10是单个U型截面加热基座组装的PCR温控组件立体结构图。

图中，导热架(1)、凹槽(101)、降负载孔(102)、镂空槽(103)、加热制冷元件(2)、第一散热器(3)、第二散热器(4)、导热板(401)、散热孔(402)、导热管(403)、散热鳍片(404)、风扇(405)、均温板(5)、导热架压块(6)、锁紧固定板(7)、加热基座压板(8)。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作出详细说明。

实施例1

如图1所示的一种加热基座，包括导热架1、加热制冷元件2和第一散热器 3，导热架1用于承载反应容器，导热架1上设置均匀等间距排列的凹槽101，凹槽101中放置PCR管，导热架1为匹配放置八联管的长条状，导热架1的底面、八联管长度方向的两侧面设置加热制冷元件2TEC，TEC可通过导热架1 传递对PCR管加热或制冷，第一散热器3固定在TEC远离导热架1的一侧。在需要对PCR管降温时，TEC远离导热架1的一侧制冷，并将通过导热架1从PCR 管上吸收到的热量传递给第一散热器3，第一散热器3协同TEC散热。

本实施例中，导热架1作为一个整体，是使用相同的材料一体成型制作而成的，材质为铝材。凹槽101的内壁与PCR管的外壁尽量贴近，有利于热传导。在其他实施例中，可以根据需求将导热架1上的凹槽101尺寸和间距设置为与标准的或者非标准的PCR板、PCR管匹配，将凹槽101设计成匹配放置2*8孔位、 3*8孔位等，包含但不限于以上排布组合。

本实施例中，如图2所示，为了减少导热架1的质量，增加热效率，在导热架1的底面设置镂空槽103。在其他实施例中，如图3所示，在凹槽101周边设置了若干个等间距罗列的降负载孔102。

本实施例中，如图1、图2所示，TEC在导热架1的长度方向的两侧各设置一块，两块TEC设计为包围形成类V型，延长至导热架1底部，将置于导热架 1内的八联管围合在V型空间内。在其他实施例中，TEC还可以设置在导热架1 的底面和长度、宽度方向的四侧面，且TEC根据实际加热制冷需求可以选择设置一层以上。

在本实施例中，如图1、图2所示，加热基座还包括均温板5，将均温板5 设置在导热架1和TEC之间，均温板5的一面通过设置由导热硅脂构成的导热层粘紧导热架1设计形成集成部件，另一面通过设置由导热硅脂构成的导热层粘紧TEC，均温板5为铝VC均温板。在其他实施例中，均温板5还可以通过焊接或紧贴的方式与导热架1及TEC分别连接。在其他实施例中，导热架1可以与均温板5分开组装设计。本实施例中，加热制冷元件2与第一散热器3之间也设置导热层，导热层是导热硅脂。

本实施例中，如图1、图2所示，第一散热器3为一体设计，为了保障导热性能，第一散热器3主体材质均是铜。第一散热器3上开设安装槽，装配好导热架1、均温板5和加热制冷元2后，为了保障加热基座的运行稳定性，在导热架 1的两端使用导热架压块6将导热架1固定锁紧在第一散热器3内壁上，再将锁紧固定板7通过螺钉将TEC拧紧固定在第一散热器3上。

实施例2

本实施例提供一种PCR温控组件，包括一个以上实施例1的加热基座，如图4所示，通过一个共同的第一散热器3并联在一起。如图5、图6所示，PCR 温控组件还包括加热基座底部设置的第二散热器4，多个加热基座排列于第二散热器4的上方。第一散热器3为一体设计，第一散热器3上分布多个导热架1 安装槽，按照实施例1将导热架1、均温板5、TEC装配固定即可。

本实施例中，第二散热器4包括导热板401、散热孔402、导热管403、散热鳍片404、风扇405。导热管403连通导热板401与散热鳍片404，当需要给 PCR管降温时，加热基座传导热量给导热板401，导热板1先把热量传递给导热管3，导热管3再将热量传递给散热鳍片404及风扇405，散热鳍片404及风扇 405产生的空气流可以将热量排出，导热板401上设置的散热孔402也可以帮助散热，因此散热量大从而实现快速散热。另外，为了导热性能良好，第二散热器 4的导热板和主体材质是铜，散热鳍片404为铝片。

实施例3

本实施例如图7所示，与实施例1的区别在于：在导热架1的底面及长度方向的两侧均设置了一块TEC，三面TEC围合形成U型构造。第一散热器3分成两块设置，这种情况下，先将锁紧固定板7通过螺钉将TEC固定在第一散热器 3上，再使用导热架压块6将导热架1的两端固定锁紧。

实施例4

本实施例提供一种PCR温控组件，包括一个以上实施例3的加热基座，如图8和图9所示，PCR温控组件还包括加热基座底部设置的第二散热器4，多个加热基座排列于第二散热器4的上方。多个独立的加热基座并排连接，连接方式可以是焊接、粘接、螺纹连接等方式，为了整体结构的运行稳定安全，在加热基座的两端增设了加热基座压板8，加热基座压板8将加热基座固定在第二散热器 4上，第一散热器3与第二散热器4通过螺纹连接件相连形成一个整体。其中第二散热器4的设置同实施例2。

在其他实施例中，如图10所示，PCR温控组件包括单个加热基座和设置在加热基座底部的第二散热器4。

实施例5

本实施例还提供一种PCR仪，该仪器包括至少一个同实施例1所述的加热基座或同实施例2所述的PCR温控组件。

在使用如上所述的PCR仪时，将需要检测的PCR管放入加热基座中，根据加热或冷却的需求，通过控制系统控制加热基座升温降温以满足PCR管的反应温度。

实施例6

由于导热架1的材料、导热层的种类、均温板5的材质选择不同，最终的PCR温控组件传热导热性能是不同的，本实施例设立了几组实验进行了检测比对。

检测温度的机器是：Yokogawa横河GP10无纸记录仪触摸屏温升记录仪检测。该机器在使用前已经过深圳市华鑫计量仪器有限公司校验。

使用上述机器检测温度前，参照机器的使用说明书设定模式，且将测量周期设置为500ms/次。

实验共分为7组实验，除了检测上述实施例4中PCR温控组件的性能，还增加了另外6个对比例，每组实验的实验条件设置见表1。U型TEC是指在导热架1的底部和左右两侧各设置一片TEC，TEC来自杭州大和热磁电子有限公司。表1各组试验中使用的导热架1、导热层、均温板5、TEC的规格如表2所示。

表1：实验条件

加热基座的各结构的规格如下表2：

表2：表1中各分组对应的结构的规格

通过Yokogawa横河GP10无纸记录仪根据实验分组检测温度，检测结果如表3所示：

表3：实验的检测结果

表4列出了医药行业标准YY/T 1173-2010的标准参考范围，以及申请人为了达到较好效果设定的优选参数范围、不接受的参数范围。通过表4所示的数值范围，可以判断表3中显示检测结果是否可取，从而取舍表1中的实验条件。

表4：数值范围的可行性标准判断

综上，本申请优选实施例通过对各个部件材料的选择，使得温控组件的升降温速度、均一度均达到较好的效果，并且优于行业标准。

Claims (14)

1.一种加热基座，其特征在于，所述加热基座包括导热架(1)、加热制冷元件(2)和第一散热器(3)，所述导热架(1)用于承载反应容器，所述导热架(1)的底面、任意相对两侧面设置加热制冷元件(2)，所述第一散热器(3)固定在加热制冷元件(2)远离导热架(1)的一侧。

2.根据权利要求1所述的加热基座，其特征在于，所述导热架(1)底面和四周均设置加热制冷元件(2)。

3.根据权利要求1所述的加热基座，其特征在于，所述导热架(1)材料是铝材。

4.根据权利要求1或2所述的加热基座，其特征在于，所述加热制冷元件(2)是TEC；所述TEC为一层以上。

5.根据权利要求1所述的加热基座，其特征在于，所述加热基座的底部设置第二散热器(4)。

6.根据权利要求1所述的加热基座，其特征在于，所述加热制冷元件(2)围合形成的截面呈U型或V型。

7.根据权利要求1所述的加热基座，其特征在于，所述加热基座还包括均温板(5)，所述均温板(5)设置在导热架(1)和加热制冷元件(2)之间。

8.根据权利要求7所述的加热基座，其特征在于，所述导热架(1)与所述均温板(5)之间、所述均温板(5)与所述加热制冷元件(2)之间、所述加热制冷元件(2)与所述第一散热器(3)之间的一个或多个空间设置导热层。

9.根据权利要求7所述的加热基座，其特征在于，所述均温板(5)是空心铝材VC均温板。

10.根据权利要求8所述的加热基座，其特征在于，所述导热层是导热硅脂。

11.根据权利要求1所述的加热基座，其特征在于，所述导热架(1)为匹配放置八联管的长条状，所述加热制冷元件(2)分布在导热架(1)底面和导热架(1)长度方向两侧。

12.根据权利要求11所述的加热基座，其特征在于，所述导热架(1)宽度方向两侧面也设置加热制冷元件(2)。

13.一种PCR温控组件，其特征在于，包括至少一个如权利要求1所述的加热基座。

14.一种PCR仪，其特征在于，包括如权利要求1所述加热基座或者权利要求13所述PCR温控组件。

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