[發(fā)明專利]一種快速響應(yīng)的高通量液態(tài)樣品精密溫控裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310738518.0
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103728444A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李兆晟
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥知常光電科技有限公司
• 主分類號: G01N33/48
• 分類號: G01N33/48
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 金凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)分析、生物學(xué)分析及醫(yī)療檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種快速響應(yīng)的高通量液態(tài)樣品精密溫控裝置及方法。

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背景技術(shù)

能夠快速響應(yīng)的精密溫控儀是生化分析及醫(yī)療檢測領(lǐng)域不可缺少的儀器。溫控的響應(yīng)速度和控制精度常常是生化分析實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。特別是在高通量樣品的應(yīng)用中，對所有樣品都能均勻地進(jìn)行升降溫控制是非常關(guān)鍵的技術(shù)要求之一。

精密溫控儀的核心元件又稱熱井。熱井起到固定高通量樣品容器的作用，同時(shí)也是傳導(dǎo)熱量的通道。因此，熱井的導(dǎo)熱性能、熱容及熱擴(kuò)散特性能直接影響到溫控的精度、升降溫的速度以及溫度分布的均勻性。目前常見的熱井設(shè)計(jì)一般都是在較高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬上直接加工出可以固定高通量樣品容器的結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中由于加工誤差以及加工工藝對熱井結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，熱井的熱性能一般不容易做到最優(yōu)化，因?yàn)闄C(jī)械加工存在誤差，另外高通量樣品容器的每個(gè)通道之間都存在一定的形狀和位置的偏差。要保證高通量樣品容器的每個(gè)通道都能和熱井的相應(yīng)固定結(jié)構(gòu)緊密貼合，而且又要保證樣品容器能方便取放，這樣在設(shè)計(jì)上，高通量樣品容器和熱井相應(yīng)的配合結(jié)構(gòu)之間就必須留有一定間隙，間隙一般在0.5～1mm之間，以保證高通量樣品容器能夠正常取放。樣品容器和熱井之間微小的空氣間隙對導(dǎo)熱影響非常大，因?yàn)樵谖⑿〉莫M縫中空氣不能產(chǎn)生對流，而且空氣的導(dǎo)熱系數(shù)非常低，微小的空氣狹縫在熱井和樣品容器之間形成了一個(gè)不可忽視的熱阻。另外，在熱井上加工樣品容器的配合結(jié)構(gòu)，加工工藝要求熱井要有較高的機(jī)械強(qiáng)度，因此，熱井的壁厚必然較厚，導(dǎo)致熱容較高。由于以上原因，機(jī)械加工的方式將會使溫控儀的熱響應(yīng)速度很難提升。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種快速響應(yīng)的高通量液態(tài)樣品精密溫控裝置及方法，以避免高通量樣品容器本身誤差、熱井加工制造誤差以及機(jī)械加工工藝對熱井熱性能的影響，提高熱井熱性能，降低制造成本和對生產(chǎn)設(shè)備的要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種快速響應(yīng)的高通量液態(tài)樣品精密溫控裝置，包括熱井，所述熱井主要由導(dǎo)熱板和多個(gè)導(dǎo)熱套組成，所述導(dǎo)熱板上開設(shè)有與多個(gè)導(dǎo)熱套相匹配的沉孔陣列，所述導(dǎo)熱套的一端插設(shè)于導(dǎo)熱板上的沉孔內(nèi)并通過焊接固定。

所述的快速響應(yīng)的高通量液態(tài)樣品精密溫控裝置，所述熱井還包括保溫罩，所述保溫罩包覆在導(dǎo)熱板和導(dǎo)熱套的外圍。

所述的快速響應(yīng)的高通量液態(tài)樣品精密溫控裝置，所述導(dǎo)熱套的壁厚小于或者等于0.8毫米。

所述的快速響應(yīng)的高通量液態(tài)樣品精密溫控裝置，所述導(dǎo)熱套的下端內(nèi)壁為圓錐孔狀。

所述的快速響應(yīng)的高通量液態(tài)樣品精密溫控裝置，所述導(dǎo)熱板的厚度為2毫米，所述沉孔的深度為0.5毫米。

一種快速響應(yīng)的高通量液態(tài)樣品精密溫控方法，包括以下步驟：

（1）將多個(gè)導(dǎo)熱套依次插入填充有焊料的導(dǎo)熱板沉孔陣列內(nèi)；

（2）將高通量樣品容器放入插設(shè)于導(dǎo)熱板沉孔內(nèi)的導(dǎo)熱套內(nèi)，調(diào)整導(dǎo)熱套的位置，使高通量樣品容器達(dá)到自由取放的狀態(tài)；

（3）加熱導(dǎo)熱板，使預(yù)先放在導(dǎo)熱板沉孔內(nèi)的焊料熔化，將導(dǎo)熱套與導(dǎo)熱板焊接在一起。

所述的快速響應(yīng)的高通量液態(tài)樣品精密溫控方法，所述高通量樣品容器包括常規(guī)的32孔板、96孔板和192孔板。

本發(fā)明將熱井設(shè)計(jì)改為導(dǎo)熱套和導(dǎo)熱板的組合設(shè)計(jì)，由于是分體設(shè)計(jì)，導(dǎo)熱套采用車削加工的方式，其壁厚可以控制在0.8毫米以內(nèi)；導(dǎo)熱板可以使用2毫米厚的板材，這樣大大降低了熱井自身的熱容；導(dǎo)熱套的內(nèi)壁形狀可以依據(jù)與高通量樣品容器的配合需求而設(shè)計(jì)，這樣導(dǎo)熱套與高通量樣品容器之間徑向預(yù)留的間隙可以減小到0.1毫米以內(nèi)。高通量樣品容器包括常規(guī)的32孔板、96孔板、192孔板以及其它非常規(guī)通道數(shù)的樣品容器。

在導(dǎo)熱套焊接到導(dǎo)熱板上之前，先將導(dǎo)熱套在導(dǎo)熱板上排列好，然后將高通量樣品容器放入排列好的導(dǎo)熱套內(nèi)，因?yàn)樯形垂潭ǎ瑢?dǎo)熱套可以自動適應(yīng)高通量樣品容器的尺寸誤差；在高通量樣品容器可以自由取放的狀態(tài)下加熱導(dǎo)熱板，使預(yù)先放在導(dǎo)熱套與導(dǎo)熱板之間的焊料熔化；焊料冷卻后，已定位好的導(dǎo)熱套就焊接固定在了導(dǎo)熱板上。用這種自適應(yīng)的定位設(shè)計(jì)可以避免在設(shè)計(jì)中為適應(yīng)高通量樣品容器自身公差和熱井加工公差預(yù)留較大的間隙，同時(shí)也避免了為進(jìn)行機(jī)械加工而必須增加的熱井的質(zhì)量，在提高熱井熱性能的同時(shí)降低了制造成本和對生產(chǎn)設(shè)備的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例的剖面示意圖；