TWM564183U - 晶片型之恆溫平台裝置 - Google Patents
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Abstract
一種晶片型之恆溫平台裝置，其係包含有一控制主機及至少一恆溫平台，該恆溫平台係設置有複數致冷晶片，且藉由該控制主機控制通過該致冷晶片之電流量與電流方向，並連動控制該致冷晶片之兩側面之間的熱能轉變，而該等致冷晶片使該恆溫平台產生溫度變化；藉此，本創作使用該等致冷晶片作為溫控元件，藉以實現了較高的控溫精度和溫度均勻性。 。
Description
本創作係與一種恆溫裝置有關，特別是指一種晶片型之恆溫平台裝置。
按，近年來隨著IC產業的蓬勃發展，而半導體製程技術也漸趨成熟，產品趨向輕、薄、短、小化已是勢在必然之需求，而以半導體製程為基礎之微機電製程，將此技術推至更極致的應用，如微感測器、微致動器、微開關等細微結構元件，最後發展至SOC(Systems On a Chip)或LOC(Lab On a Chip)等所謂的單晶片系統。
又，以微機電製程製作之微加熱器，近年來在文獻上也漸漸被廣泛地應用，其中較普遍如氣體感測器、化學感測器、(PCR)生物晶片等，藉微加熱器可局部加熱之功效，可完善的提供微系統晶片中所需的微區熱源。
以聚合酶連鎖反應(POLYMERASE CHAIN REACT1N;PCR)為例，PCR是一種分子生物學技術，用於擴增特定的DNA片段。聚合酶連鎖反應一般需要對反應混合物，在2個或3個溫度之間，進行重複的熱迴圈步驟。
然而，隨著微流控技術(Microfluidics)的不斷發展與成熟，越來越多的各種生物和化學實驗例如數字PCR、細胞培養、材料合成、藥物篩選等都將在特定的實驗用溫控儀器中實現；通常這些實驗都需要在一定的溫度範圍下才能順利的發生反應。
需進一步說明的是，目前上述在實驗用溫控儀器中的不僅控溫精度較低，工作溫度範圍也較小，並且體積和功耗都很大；故，在溫度控制扮演著相當重要的角色，甚至攸關整個射出件好壞之關鍵，故如何達到良好的溫度控制至今仍是一大課題。
另外，上述實驗用溫控儀器的缺點在於，控溫準確的區域限於中間位置，而熱循環反應儀的基座的四周由於熱沉的快速散熱在升降溫速度及穩定溫度上都明顯低於中間區域，這種位置邊緣效應帶來的溫度差異會影響實驗結果的準確性和一致性。
是以，本案創作人在觀察到上述缺失後，而遂有本創作之產生。
本創作之主要目的係在提供一種晶片型之恆溫平台裝置，係具有對特定溫度梯度的調整，使檢體可在本創作中循環進行升溫、持溫及降溫等溫控反應，同時，本創作係能可以處理多種的溫度循環 (thermal cycling)條件，包含時間、溫度梯度之控制。
為達上述目的，本創作所提供之晶片型之恆溫平台裝置，其係包含有一控制主機及至少一恆溫平台，其中：該控制主機，其係包含有：一殼體，其內部係具有一容置空間；一電源供應單元，其係設於該容置空間；一處理模組，其係設於該容置空間，並耦接該電源供應單元；一溫度控制模組，其係設於該容置空間，並分別耦接該處理模組及該電源供應單元；及至少一顯示控制模組，其係設於該殼體之外側，並訊號連接該處理模組；該恆溫平台，其係藉由至少一連接組件連接該殼體內之處理模組，且該恆溫平台內部係設置有複數致冷晶片，該等致冷晶片係設置於並平均分佈地組設於該恆溫平台內，並呈間隔設置，且該等致冷晶片耦接該溫度控制模組。
較佳地，其中該殼體係組設有至少一第一散熱單元，該第一散熱單元係電性連接該處理模組。
較佳地，其中該第一散熱單元係為一電動風扇，另，該恆溫平台內係設置有至少一第二散熱單元，該第二散熱單元係電性連接該處理模組，該第二散熱單元係為一電動風扇。
較佳地，其中該殼體內更設有一訊號傳輸模組，該訊號傳輸模組係電性連接該處理模組及該顯示控制模組。
較佳地，其中該等致冷晶片係為單層級致冷晶片。
較佳地，其中該溫度控制模組係為一電流控制電路組件。
較佳地，其中該等致冷晶片係相互耦接。
較佳地，其中該控制主機更包含有一斷電模組及一警報單元，該斷電模組及該警報單元係電性連接該處理模組，又，該殼體外側係更設有一電源開關及一緊急停止開關，該電源開關及該緊急停止開關係電性連接該處理模組及該斷電模組。
較佳地，其中更包括有至少一溫度感測單元，該溫度感測單元係設於該恆溫平台內，並電性連接該處理模組及該顯示控制模組。
較佳地，其中每一致冷晶片具有至少一連接端子，該連接端子係電性連接該溫度控制模組。
本創作所提供之晶片型之恆溫平台裝置，藉由該溫度控制模組控制通過該致冷晶片之電流量與電流方向，並連動控制該致冷晶片之兩側面之間的熱能轉變，而該等致冷晶片使該恆溫平台產生溫度變化；藉此，本創作係藉由該處理模組及該溫度控制模組來作為調整及控制之主要元件，同時搭配使用該等致冷晶片作為溫控元件，藉以實現了較高的控溫精度和溫度均勻性。
重要的是，本創作之該等致冷晶片係平均佈設該恆溫平台中，藉以有效地消除了先前技術中的儀器在應用時出現的溫度的位置邊緣效應之問題，從而有效提高了該恆溫平台溫度的一致性，保證實驗得以準確與可靠地進行。
請參閱圖1及圖2，並搭配圖3及圖4所示，係為本創作第一實施例之立體圖、裝置架構方塊示意圖及恆溫平台的立體圖，其係揭露有一種晶片型之恆溫平台裝置100，該恆溫平台裝置100係包含有一控制主機10及至少一恆溫平台20，其中：
該控制主機10係具有：
一殼體11，其呈矩形體狀，且該殼體11內部係具有一容置空間(圖未示)；於本實施例中，該殼體11係組設有至少一第一散熱單元12，該第一散熱單元12係為一電動風扇。
一電源供應單元13，其係設於該容置空間；於本實施例中，該電源供應單元13係選自於一外接供電之電源單元及一內接供電之電源單元其中之一者，而本創作係以外接供電之電源組件為例，但不限制本創作之實施。
一處理模組14，其係設於該容置空間，並耦接該電源供應單元13及該第一散熱單元12；於本實施例中，該處理模組14係為一處理器或一具有處理器之電路組件。
一溫度控制模組15，其係設於該容置空間，並分別耦接該處理模組14及該電源供應單元13；於本實施例中，該溫度控制模組15係為一電流控制電路組件。
複數顯示控制模組16，其係設於該殼體11之外側，並訊號連接該處理模組14；於本實施例中，該顯示控制模組16係具有一顯示螢幕161及複數控制按鍵162，又，該顯示螢幕161係顯示該溫度感測單元23感測該恆溫平台20之溫度數值；另，其中一顯示控制模組16係能設置呈無控制按鍵162之態樣。
一訊號傳輸模組17，該訊號傳輸模組17係電性連接該處理模組14及該顯示控制模組16。
一斷電模組18，該斷電模組18係電性連接該處理模組14及該電源供應單元13；該斷電模組18係用以控制該控制主機10內部之電流導通與否。
一警報單元19，該警報單元19係電性連接該處理模組14；該斷電模組18係用以於該控制主機10發生故障或其他溫度控制狀況時產生一警示資訊。
至少一電源開關111，該電源開關111係電性連接該處理模組14及該斷電模組18。
一緊急停止開關112， 該緊急停止開關112係電性連接該處理模組14及該斷電模組18。
該恆溫平台20係具有：
複數致冷晶片21，其係設置於該恆溫平台20內，且該恆溫平台20係藉由至少一連接組件22連接該殼體11內之處理模組14；於本實施例中，該等致冷晶片21係為單層級致冷晶片21，且該等致冷晶片21係相互耦接，且該等致冷晶片21係呈間隔設置地組設於該恆溫平台20中，又，如圖3所示，該等致冷晶片21平均分佈地組設於該恆溫平台20中。
至少一溫度感測單元23，該溫度感測單元23係電性連接該處理模組14及該顯示控制模組16；於本實施例中，該溫度感測單元23係用以感測該恆溫平台20之溫度；於本實施例中，該溫度感測單元23係為溫度感測元件或具有複數溫度感測元件的電路組件。
於本實施例中，該恆溫平台20內係設置有至少一第二散熱單元24，該第二散熱單元24係電性連接該處理模組14，該第二散熱單元24係為一電動風扇。
為供進一步瞭解本創作構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本創作使用方式加以敘述，相信當可由此而對本創作有更深入且具體之瞭解，如下所述：
請參閱圖1及圖2，並搭配圖3及圖4所示，係為本創作第一實施例之立體圖、裝置架構方塊示意圖、恆溫平台20之立體圖及該等致冷晶片21的連接示意圖。於使用狀態時，該處理模組14係驅動該溫度控制模組15，使該溫度控制模組15控制通過該致冷晶片21之電流量與電流方向，並連動控制該致冷晶片21之一致熱面與一致冷面之間的熱能轉變，而該等致冷晶片21使該恆溫平台20產生溫度變化。
另外，使用者可藉由該顯示控制模組16之顯示螢幕161得知該恆溫平台20運作時之溫度，另外，該等控制按鍵162係能傳輸至少一控制訊號至該處理模組14，該處理模組14係能依據該控制訊號進一步控制該溫度控制模組15，藉以達到連動控制該致冷晶片21之一致熱面與一致冷面之間的熱能轉變。
藉此，本創作係具有對特定溫度梯度的調整，使檢體可在本創作中循環進行升溫、持溫及降溫等溫控反應，同時，本創作係能可以處理多種的溫度循環 (thermal cycling)條件，包含時間、溫度梯度之控制。
請繼續參閱圖5、圖6及圖7，係為本創作第二實施例之立體圖、後側視圖及局部放大立體圖。本實施例與第一實施例相較，其不同之處係在於該恆溫平台20之整體結構態樣不同於第一實施例；換言之，本實施例係同樣能夠達到如第一實施例之實施功效。
請再參閱圖8所示，係為本創作第三實施例之連接示意圖；本實施例與第一實施例相較，其不同之處係在於每一致冷晶片21藉有至少一連接端子211連接該溫度控制模組15，而本實施例顯示不同於第一實施例之實施態樣，本實施例係能避免當該等致冷晶片21相互耦接中之一線路斷路，從而造成電流無法流經其他致冷晶片21，並讓該等致冷晶片21無法運作；換言之，本實施例當其中一致冷晶片21損壞時，其他致冷晶片21通樣係能運作；另外，本實施例係同樣能夠達到如第一實施例之實施功效。
值得一提的是，使用該等致冷晶片21係具有以下優點：無過多機械零件、無噪音產生、小型、輕量化、形狀可以容易選定、僅輸入電流就可以進行冷卻或加熱；重要的是，該等致冷晶片21係更具有壽命長、操作簡單及易於維修之特點。
值得再提的是，由於該控制主機10與該恆溫平台20係為可拆卸或一體式模組化之結構設置，因此，具有方便維修之特點；另外，該等致冷晶片21的優點為體積小，可以精準控制效能(能做出較圓滑的溫控曲線)，可提供系統做加熱或者降溫的轉換，如無其他外在因素無需保養甚至不易損壞。
茲，再將本創作之特徵及其可達成之預期功效陳述如下：
本創作之晶片型之恆溫平台裝置100，藉由該控制主機10之處理模組14驅動該溫度控制模組15，藉以控制通過該致冷晶片21之電流量與電流方向，並連動控制該致冷晶片21之一致熱面與一致冷面之間的熱能轉變，而該等致冷晶片21使該恆溫平台20產生溫度變化。
藉此，本創作係具有以下實施功效及技術功效：
其一，本創作係具有對特定溫度梯度的調整，使檢體可在本創作中循環進行升溫、持溫及降溫等溫控反應，同時，本創作係能可以處理多種的溫度循環 (thermal cycling)條件，包含時間、溫度梯度之控制。
其二，本創作其係能達到全自動、使用方便及控溫精確，並使用於(PCR)生物晶片之實驗時，可供使用者快速完成檢體的監測，並具有操作簡單與成本較低之功效。
其三，本創作之控制主機10採用該處理模組14及該溫度控制模組15來作為對該恆溫平台20的調整及控制之主要元件，同時搭配使用該等致冷晶片21作為溫控元件，藉以實現了較高的控溫精度和溫度均勻性。
其四，本創作藉由該等致冷晶片21係平均佈設該恆溫平台20中，藉以有效地消除了先前技術中的儀器在應用時出現的溫度的位置邊緣效應之問題，從而有效提高了該恆溫平台20溫度的一致性，保證實驗得以準確與可靠地進行。
綜上所述，本創作在同類產品中實有其極佳之進步實用性，同時遍查國內外關於此類結構之技術資料，文獻中亦未發現有相同的構造存在在先，是以，本創作實已具備新型專利要件，爰依法提出申請。
惟，以上所述者，僅係本創作之較佳可行實施例而已，故舉凡應用本創作說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本創作之專利範圍內。
100‧‧‧恆溫平台裝置
10‧‧‧控制主機
11‧‧‧殼體
111‧‧‧電源開關
112‧‧‧緊急停止開關
12‧‧‧第一散熱單元
13‧‧‧電源供應單元
14‧‧‧處理模組
15‧‧‧溫度控制模組
16‧‧‧顯示控制模組
161‧‧‧顯示螢幕
162‧‧‧控制按鍵
17‧‧‧訊號傳輸模組
18‧‧‧斷電模組
19‧‧‧警報單元
20‧‧‧恆溫平台
21‧‧‧致冷晶片
211‧‧‧連接端子
22‧‧‧連接組件
23‧‧‧溫度感測單元
24‧‧‧第二散熱單元
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21‧‧‧致冷晶片
211‧‧‧連接端子
22‧‧‧連接組件
23‧‧‧溫度感測單元
24‧‧‧第二散熱單元
圖1係本創作第一實施例之立體圖。 圖2係本創作第一實施例之裝置架構方塊示意圖。 圖3係本創作第一實施例之恆溫平台的立體圖。 圖4係本創作第一實施例中的該等致冷晶片之連接示意圖。 圖5係本創作第二實施例之立體圖。 圖6係本創作第二實施例之後側視圖。 圖7係為本創作第二實施例之局部放大示意圖。 圖8係本創作第三實施例中的該等致冷晶片之連接示意圖。
Claims (10)
- 一種晶片型之恆溫平台裝置，係包含有一控制主機及至少一恆溫平台，其特徵係在於： 該控制主機，其係包含有： 一殼體，其內部係具有一容置空間； 一電源供應單元，其係設於該容置空間； 一處理模組，其係設於該容置空間，並耦接該電源供應單元； 一溫度控制模組，其係設於該容置空間，並分別耦接該處理模組及該電源供應單元；及 至少一顯示控制模組，其係設於該殼體之外側，並訊號連接該處理模組； 該恆溫平台，其係藉由至少一連接組件連接該殼體內之處理模組，且該恆溫平台內部係設置有複數致冷晶片，該等致冷晶片係設置於並平均分佈地組設於該恆溫平台內，並呈間隔設置，且該等致冷晶片耦接該溫度控制模組； 其中，藉由該溫度控制模組控制通過該致冷晶片之電流量與電流方向，並連動控制該致冷晶片之兩側面之間的熱能轉變，而該等致冷晶片使該恆溫平台產生溫度變化。
- 依據申請專利範圍第1項所述之晶片型之恆溫平台裝置，其中，該殼體係組設有至少一第一散熱單元，該第一散熱單元係電性連接該處理模組。
- 依據申請專利範圍第2項所述之晶片型之恆溫平台裝置，其中，該第一散熱單元係為一電動風扇，另，該恆溫平台內係設置有至少一第二散熱單元，該第二散熱單元係電性連接該處理模組，該第二散熱單元係為一電動風扇。
- 依據申請專利範圍第1項所述之晶片型之恆溫平台裝置，其中，該殼體內更設有一訊號傳輸模組，該訊號傳輸模組係電性連接該處理模組及該顯示控制模組。
- 依據申請專利範圍第1項所述之晶片型之恆溫平台裝置，其中，該等致冷晶片係為單層級致冷晶片。
- 依據申請專利範圍第5項所述之晶片型之恆溫平台裝置，其中，該溫度控制模組係為一電流控制電路組件。
- 依據申請專利範圍第1項所述之晶片型之恆溫平台裝置，其中，該等致冷晶片係相互耦接。
- 依據申請專利範圍第1項所述之晶片型之恆溫平台裝置，其中，該控制主機更包含有一斷電模組及一警報單元，該斷電模組及該警報單元係電性連接該處理模組，又，該殼體外側係更設有一電源開關及一緊急停止開關，該電源開關及該緊急停止開關係電性連接該處理模組及該斷電模組。
- 依據申請專利範圍第1項所述之晶片型之恆溫平台裝置，更包括有至少一溫度感測單元，該溫度感測單元係設於該恆溫平台內，並電性連接該處理模組及該顯示控制模組。
- 依據申請專利範圍第1項所述之晶片型之恆溫平台裝置，其中，每一致冷晶片具有至少一連接端子，該連接端子係電性連接該溫度控制模組。
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