[實用新型]一種用于生物化學(xué)反應(yīng)的熱學(xué)模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320883119.9
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN203711060U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苗保剛;彭年才;李明;李政;龔大江;姜昊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安天隆科技有限公司
• 主分類號: B01L7/00
• 分類號: B01L7/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李婷

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于生物化學(xué)反應(yīng)儀器領(lǐng)域，具體涉及一種用于生物化學(xué)反應(yīng)的熱學(xué)模塊。

背景技術(shù)

生化試劑的反應(yīng)及保存通常需要滿足一定的溫度條件，目前存在多種可以為生化試劑的反應(yīng)及保存進行溫度控制的儀器，其廣泛應(yīng)用于各種酶的反應(yīng)和各種生化樣品的保存。代表的用于生化反應(yīng)的儀器有高分辨率熔解曲線儀、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)儀等。

目前這些儀器的熱學(xué)模塊，在結(jié)構(gòu)方面一般由自上而下依次緊貼的多個裝置所組成，包括基座、墊片、升降溫部件、散熱部件，散熱部件的一側(cè)設(shè)有電源裝置、顯示面板，散熱部件的另一側(cè)設(shè)有風(fēng)扇，風(fēng)扇在散熱片上。現(xiàn)在的儀器在溫度調(diào)節(jié)方面存在缺陷，主要表現(xiàn)為導(dǎo)熱均勻性差、升降溫速度慢。

（A）導(dǎo)熱均勻性差：目前，加熱部件和基座接觸后加熱，加熱部件和基座自身都沒有調(diào)節(jié)自身熱傳遞均勻性能力，導(dǎo)熱均勻性主要依靠于制造精度以及裝配精度。基座、升降溫部件、散熱部件之間的接觸面一般存在空隙，例如若某部件表面凹凸不平，其與上下部件之間就無法完全貼合，未貼合的部分面之間的熱量傳遞通過導(dǎo)熱性能差的空氣傳遞，貼合的部分的熱量是通過相互貼合的面的金屬傳遞，那么不同部位的導(dǎo)熱效果就會存在較大的差異。現(xiàn)有的在基座、升降溫部件、散熱部件之間加的熱界面材料一般為金屬金銀或者導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱膠帶。金屬金銀雖然導(dǎo)熱系數(shù)高但是因材質(zhì)過硬導(dǎo)致各個接觸面易出現(xiàn)空隙，導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱膠帶雖然質(zhì)地較軟可以避免空隙，但導(dǎo)熱系數(shù)相對不高，且長時間使用會出現(xiàn)老化等現(xiàn)象。上述各種原因造成的導(dǎo)熱不均勻，使得放置于同一基座不同位置的試劑的保存或反應(yīng)條件不一致，導(dǎo)致后續(xù)的生化試驗無法順利進行。

（B）升降溫速度慢：此處需要對熱學(xué)模塊的升降溫方式做出說明。對一個特定的加熱制冷片而言，無論處于加熱還是制冷狀態(tài)，其上下表面存在一個溫差。現(xiàn)有技術(shù)就是通過對加熱制冷片采取不同的通電方式，利用其不同的溫差來控制對基座的升降溫。如果需要對基座升溫，則對加熱制冷片正向通電，使加熱制冷片的下表面溫度低于上表面溫度，通過控制加熱制冷片兩端的電壓值，可以使加熱制冷片兩端溫差改變，加熱制冷片冷端接觸散熱器，溫度相對變化不大，那么通過逐步增加電壓值可使得上表面溫度逐步上升至目標(biāo)溫度；如需要對基座降溫，則對加熱制冷片反向通電，使加熱制冷片的上表面溫度低于下表面溫度，加熱制冷片熱端接觸散熱器，溫度變化相對不大，通過控制加熱制冷片兩端電壓值，可以使得加熱制冷片兩端溫差改變，可以使得加熱制冷片上表面逐步下降至目標(biāo)溫度。

在基座升降溫過程中，排風(fēng)扇的運轉(zhuǎn)可有利于升降溫的實現(xiàn)。由于散熱片與加熱制冷片接觸，其溫度與加熱制冷片的下表面溫度一致，當(dāng)排風(fēng)扇運轉(zhuǎn)時，就會使散熱片與外部環(huán)境之間形成空氣對流，進行熱交換。當(dāng)對基座升溫時，需要加熱制冷片的下表面溫度升高，若此時加熱制冷片下表面的溫度比環(huán)境溫度低，那么排風(fēng)扇的運轉(zhuǎn)可以使散熱片及加熱制冷片下表面的溫度盡快上升至環(huán)境溫度，因此能提高升溫效率；當(dāng)對基座降溫時，需要加熱制冷片的下表面的溫度盡快降低，若此時加熱制冷片的下表面的溫度比環(huán)境溫度高，那么排風(fēng)扇的運轉(zhuǎn)可以使散熱片及加熱制冷片下表面的溫度快速下降，因此能提高基座的降溫效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于，提供一種用于生物化學(xué)反應(yīng)的熱學(xué)模塊，解決現(xiàn)有用于生物化學(xué)反應(yīng)的熱學(xué)模塊的溫度調(diào)節(jié)能力差、易用性較低、導(dǎo)熱均勻性差，導(dǎo)熱均勻性主要依靠于制造精度以及裝配精度的問題，為生化試劑的保存及反應(yīng)提供更好的溫度控制。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種用于生物化學(xué)反應(yīng)的熱學(xué)模塊，包括加工有試管孔的基座和帶有風(fēng)扇的散熱片，基座的底面上設(shè)置有半導(dǎo)體加熱制冷片，半導(dǎo)體加熱制冷片的頂面與基座的底面之間設(shè)置有一層熱界面材料層，半導(dǎo)體加熱制冷片的底面上設(shè)置有均熱板，半導(dǎo)體加熱制冷片的底面與均熱板的頂面之間設(shè)置有一層熱界面材料層，均熱板的底面安裝在散熱片上；

所述的半導(dǎo)體加熱制冷片由多個半導(dǎo)體加熱制冷片組合形成一個整體的半導(dǎo)體加熱制冷片組，每個半導(dǎo)體加熱制冷片的面積等于16個試管孔形成的4×4的正方形陣列占據(jù)基座的面積；

所述的均熱板內(nèi)加工有均熱板均溫腔結(jié)構(gòu)，所述的均熱板均溫腔結(jié)構(gòu)包括真空腔體，在真空腔體內(nèi)的頂面和底面上各設(shè)置有一層內(nèi)部分布有毛細(xì)管道的工質(zhì)回流層，兩層工質(zhì)回流層之間的真空腔體內(nèi)設(shè)置有多個支撐兩層工質(zhì)回流層的第一支撐柱，所述的第一支撐柱上設(shè)置有毛細(xì)管道；第一支撐柱內(nèi)的毛細(xì)管道與工質(zhì)回流層內(nèi)的毛細(xì)管道相連通，形成一個毛細(xì)管道通路網(wǎng)絡(luò)，真空腔體內(nèi)注有工質(zhì)；