温控单元、温控单体及温控装置的制作方法

1.本发明属于医疗器械技术领域，具体的为一种温控单元、温控单体及温控装置。


背景技术：

2.聚合酶链式反应简称pcr(polymerase chain reaction)，pcr是体外酶促合成特异dna片段的一种方法，通过温度变化控制dna的变性和复性，加入设计引物，dna聚合酶、dntp就可以完成特定基因的体外复制，不同阶段通过不同温度加热等步骤进行周期性循环处理，继而使目的dna得以迅速扩增。pcr具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点；它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究，还可用于疾病的诊断。
3.pcr由变性-退火-延伸等多个基本反应步骤构成，每个步骤需要特定的温度控制，目前市面上pcr仪器加热块的变温加热方案一般采用以下两种方案：
4.1)用一个加热块加热，通过该加热快的升温及降温来实现样本容器内反应液的升降温；装pcr反应液的反应杯放置在固定位置，通过半导体加热片对空气进行升降温，当半导体加热片正负极反接时，对反应液进行制冷；当半导体加热片正负极正接时，对反应液进行加热；在同一个空间内温度的升降均需要一定的时间，升降温时间变长会导致pcr反应的时间延长。
5.2)采用反应杯与加热区域相对移动的方式：
6.a.采用2个可移动的加热块，样本容器不动，两个加热块相对样本容器来回往复运动的，实现对样本容器的变温加热；
7.b.设置两个恒定的温度区域，在不同时间内将装有pcr反应液的反应杯移动至两个温度区域，反应杯的移动需要有外部复杂的驱动装置；
8.这类变温加热方案的升降温还是通过空气的传热，即空气温度传给反应杯，反应杯再穿给反应液，其变温加热效率也不高。


技术实现要素：

9.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种温控单元、温控单体及温控装置，能够有效提高反应液的升降温速率，缩短反应时间，提高反应效率。
10.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
11.本发明首先提出了一种温控单元，包括用于安装试剂卡的安装槽，所述安装槽的内间隔设有用于使所述试剂卡对应区域的温度保持在设定温度的加热区。
12.进一步，所述安装槽内设有用于使所述试剂卡与其一侧侧壁贴合的贴合压力机构，且所述安装槽与所述试剂卡贴合的侧壁上设有所述加热区。
13.进一步，所述贴合压力机构包括用于对所述试剂卡施加压力的压力机构；或，所述贴合压力机构包括用于对所述试剂卡施加拉力的拉力机构。
14.进一步，所述压力机构包括若干压力弹性元件。
15.进一步，所述压力弹性元件设为至少三个，所有的所述压力弹性元件不在同一条
直线上。
16.进一步，所述压力弹性元件采用压簧或压力弹片。
17.进一步，所述拉力机构包括至少三个不在同一条直线上的拉力弹性元件，所述拉力弹性元件在所述试剂卡上的作用力点位于所述试剂卡背向所述加热区的一侧侧面上。
18.进一步，相邻两个所述加热区之间设有用于使所述试剂卡的对应区域的温度位于该两块所述加热区的加热温度之间的变温过渡机构。
19.进一步，所述变温过渡机构包括设置在所述安装槽的槽底或侧壁上的散热风道；或，所述变温过渡机构包括设置在所述安装槽侧壁上的过渡加热区。
20.进一步，还包括用于检测所述试剂卡的流道内的反应液位置变化情况的液体位置检测机构。
21.进一步，所述液体位置检测机构包括led发射端和pd接收端，所述led发射端和pd接收端分别对应设置在所述安装槽的两侧侧壁上。
22.本发明还提出了一种温控单体，包括单体座(39)，所述单体座(39)上设有安装座，所述安装座内设有至少一个如上所述的温控单元，所述安装槽(32)设置在所述安装座内。
23.进一步，所述安装座内并列设有两个所述温控单元。
24.进一步，所述安装座包括相对设置的第一安装座(36)和第二安装座(37)，所述第一安装座(36)和第二安装座(37)之间分别对应设有凹槽组，所述凹槽组包括设置在所述第一安装座(36)内的第一凹槽和设置在所述第二安装座(37)内的第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽共同组成所述安装槽(32)。
25.进一步，所述第一安装座(36)和第二安装座(37)均采用导热材料制成；还包括与所述第一安装座(36)和第二安装座(37)一一对应的加热装置，所述加热装置加热对应的所述第一安装座(36)或第二安装座(37)、并在所述安装槽(32)内形成所述加热区(33)。
26.进一步，还包括顶珠(38)；所述顶珠(38)设置在所述第一安装座(36)上并将所述试剂卡(31)顶紧在所述第二安装座(37)上，和/或，所述顶珠(38)设置在所述第二安装座(37)上并将所述试剂卡(31)顶紧在所述第一安装座(36)上。
27.本发明还提出了一种温控装置，包括底板，所述底板上并列安装有若干如上所述的温控单体。
28.本发明的有益效果在于：
29.本发明的温控单元，通过设置安装槽用于安装试剂卡，并在安装槽内设置加热区直接对试剂卡的恒温区加热，反应液在试剂卡的流道内流动过程中，当反应液流动至对应的恒温区内时，在加热区的加热作用下可保持在设定温度，从而使反应液在不同的恒温区之间实现快速升温或降温，以满足检测要求，能够有效提高反应液的升降温速率，缩短反应时间，提高反应效率。
30.本发明的温控单元还具有以下技术效果：
31.1、试剂卡安装在安装槽内，即在检测过程中，安装槽与试剂卡之间相对静止，也即试剂卡与安装槽之间不需要预留运动间隙，可使试剂卡与加热区贴合，使加热区直接加热试剂卡的对应恒温区，摒弃了现有技术中需要采用空气传热的方式，加热更快、传热效率更高；
32.2、通过设置变温过渡机构，一方面可以隔离相邻的两个加热区，从而防止相邻的
加热区之间传热导致温度不稳定的问题，另一方面可使对试剂卡内的反应液进行预加热或预冷却，使反应液到达下一个恒温区后能够更快地升温或降温到设定温度。
附图说明
33.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
34.图1为试剂卡的结构示意图；
35.图2为试剂卡在采样管插入采样管放置槽后被穿刺针刺穿后的结构示意图；
36.图3为试剂卡的另一种结构形式的示意图；
37.图4为本发明温控装置实施例的结构示意图；
38.图5为温控单体的结构示意图；
39.图6为温控单体的正视图；
40.图7为贴合压力机构的结构示意图；
41.图8为液体位置检测机构的结构示意图。
42.附图标记说明：
43.10-试剂卡本体；11-流道；11a-折弯段；11b-反应段；11c-整流段；12-进样区；13-采样管；14-采样管放置槽；15-穿刺针；16-活塞槽；17-气道；18-活塞；19-恒温区；20-变温过渡区；21-散热孔；22-反应试剂；23-密封堵头；24-光学检测区；25-定位孔。
44.30-底板；31-试剂卡；32-安装槽；33-加热区；34-压力弹性元件；35-散热风道；36-挡壁；37-挡壁；38-顶珠；39-单体座；40-温控单体；41-led发射端；42-pd接收端。
具体实施方式
45.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
46.如图1所示，为试剂卡的结构示意图。该试剂卡包括试剂卡本体10，试剂卡本体10内设有用于反应液流通的流道11和用于驱动反应液在流道11内流动的反应液流动驱动机构。流道11的一端设有用于注入反应液的进样区12，进样区12内设有进样机构。具体的，进样机构包括设置在试剂卡本体10内并用于插入采样管13的采样管放置槽14，采样管放置槽14内设有用于使反应液注入流道11的注液机构。注液机构包括穿刺针15，穿刺针15的针尖从采样管放置槽14的槽底伸入采样管放置槽14内，穿刺针15的针尾与流道11相连通。优选的，穿刺针15与采样管放置槽14同轴设置，采样管放置槽14的轴线位于竖直方向，且采样管放置槽14的上端开口，穿刺针15的针尖沿着从下至上的方向伸入采样管放置槽14内。使用时，将采样管13插入到采样管放置槽14内，采样管放置槽14对采样管13起到定位作用，使采样管13的轴线与采样管放置槽14的轴线平行或共轴，如此，穿刺针15可刺穿采样管13的管底3，从而将反应液注入到流道11内，如图2所示。
47.具体的，反应液流动驱动机构可以采用现有的多种方式实现，如图2所示，反应液流动驱动机构包括活塞槽16，活塞槽16的槽底设有与流道11相连通的气道17，活塞槽16内设有活塞18和用于驱动活塞18在活塞槽16内移动的活塞驱动机构。利用活塞驱动机构驱动活塞18在活塞槽16内移动，从而可以驱动反应液在流道11内移动。通过将反应液流动驱动
机构直接设置在试剂卡本体10内，解决了目前微流控产品的动力源问题，可以减小整个检测装置的体积，即可以将检测装置做的更小巧。优选的，气道17内设有至少一段用于避免反应液通过的窄流道段17a，窄流道段17a还可以使水蒸气和液滴等都不易通过，从而避免反应液进入到活塞槽16内。本实施例的窄流道段17a设为2段，其中一段窄流道段17a直接与流道11相连。
48.进一步，试剂卡本体10上间隔设有至少两个使流道11内的反应液保持在设定温度的恒温区19。如图1所示，恒温区19设为两个，两个恒温区19的温度不相等。具体的，在pcr反应过程中，将靠近进样区12一侧的恒温区19设为高温区，其温度设置为95℃；将另一个恒温区19设置为低温区，其温度设置为60℃。当然，恒温区19的数量还可以根据实际反应需要设置为三个及三个以上，如图3所示，恒温区19设为三个，位于中间的一个恒温区19为低温区，位于两侧的两个恒温区19为高温区。具体的，流道11依次穿过所有的恒温区19，如图2所示，此时可利用反应液流动驱动机构驱动反应液在流道11内往复移动，实现循环升降温的技术目的；或，流道11上设有至少两条折返段11a，相邻两条折返段11a中，其中一个折返段11a沿着一个方向依次穿过所有的恒温区19、另一个折返段11a沿着相反的方向依次穿过所有的恒温区19，如图3所示，此时可利用反应液流动驱动机构驱动反应液在流道11内流动，并依次进入各个恒温区19，实现循环升降温的技术目的。
49.进一步，在相邻两个恒温区19之间设有使反应液的温度在该两个恒温区19的温度之间过渡变化的变温过渡区20。通过设置变温过渡区20，一方面可以隔离相邻的两个恒温区19，从而防止相邻的恒温区19之间传热导致温度不稳定的问题，另一方面可使对反应液进行预加热或预冷却，使反应液到达下一个恒温区后能够更快地升温或降温到设定温度。如图1所示，两个恒温区19之间设有一个变温过渡区20，变温过渡区20内设有若干变温散热孔21。优选的，流道11在恒温区19和变温过渡区20内呈蛇形弯曲，可有效增加流道11在对应的恒温区19和变温过渡区20内的长度，从而延长反应液在恒温区19和变温过渡区20内的流动时间。
50.进一步，流道11上设有反应段11b，反应段11b内存放有反应试剂22。具体的，反应段11b的内径大于流道11其他区域的内径，且反应段11b的进液端设有与反应段11b同轴的整流段11c，防止反应液进入反应段11b因流动不稳定而产生气泡。试剂卡本体10上设有与反应段11b相连通并用于向反应段11b内添加反应试剂22的加料口，便于添加反应试剂22，加料口上设有密封堵头23。具体的，反应试剂22为存放在反应段11b内的若干冻干球。优选的，反应段11b位于其中一个恒温区19内，使反应液与反应试剂22在设定温度环境下反应。反应段11b设置在低温区内，反应段11b与其进液端相对的另一端与气道17相连。
51.进一步，试剂卡本体10上与反应段11b对应设有光学检测区24，检测光通过试剂卡本体10进入流道11中，流道11中的液体被激发产生荧光，从而实现光学检测。
52.进一步，试剂卡本体10上还设有至少两个定位孔25，便于试剂卡安装定位。
53.下面对本实施例温控装置的具体实施方式做详细说明。
54.如图4所示，为本发明温控装置实施例的结构示意图。本实施例的温控装置，包括底板30，底板30上并列安装有若干温控单体40。本实施例的温控单体40包括单体座39，单体座39上设有安装座，安装座内设有至少一个温控单元。具体的，本实施例的温控单元包括用于安装试剂卡31的安装槽32，安装槽32内间隔设有用于使试剂卡31对应区域的温度保持在
设定温度的加热区33，具体的，当试剂卡31安装在安装槽32内后，本实施例的加热区33与试剂卡31的恒温区19一一对应设置，利用加热区33可控制每一个恒温区19的温度均在设定温度，从而控制试剂卡31的流道11内的反应液在各个恒温区19均保持在设定温度。安装槽32设置在安装座内。本实施例的安装座内并列设有两个温控单元，能够同时安装两个试剂卡31。本实施例的加热区33采用导热材料制成，不再累述。
55.进一步，本实施例的安装槽32内设有用于使试剂卡31与其一侧侧壁贴合的贴合压力机构，且安装槽32与试剂卡31贴合的侧壁上设有加热区33。贴合压力机构包括用于对试剂卡31施加压力的压力机构；或，贴合压力机构包括用于对试剂卡31施加拉力的拉力机构，拉力机构可以为包括至少三个不在同一条直线上的拉力弹性元件，拉力弹性元件在试剂卡31上的作用力点位于试剂卡31背向加热区33的一侧侧面上。本实施例的贴合压力机构采用设置在安装槽32另一侧侧壁上的用于对试剂卡31施加压力的压力机构。具体的，压力机构包括若干压力弹性元件34，本实施例的压力弹性元件34设为至少三个，所有的压力弹性元件34不在同一条直线上，不在一条直线上的三个压力弹性元件34同时作用在试剂卡31的其中一侧侧面上，使其能够更稳定地与加热区33贴合。压力弹性元件34采用压簧或压力弹片，本实施例的压力弹性元件34采用压力弹片，便于试剂卡31插入安装槽32或从安装槽32内抽出。
56.进一步，相邻两个加热区33之间设有用于使试剂卡31的对应区域的温度位于该两块所述加热区33的加热温度之间的变温过渡机构。具体的，变温过渡机构与试剂卡31的变温过渡区20对应设置。变温过渡机构可以采用多种方式实现，如变温过渡机构可以为包括设置在安装槽32的槽底或侧壁上的散热风道35；或，变温过渡机构可以为包括设置在安装槽32侧壁上的过渡加热区，利用过渡加热区控制试剂卡31的流道11内的反应液在变温过渡区20的温度位于其两侧的两个恒温区19之间，以便于实现反应液快速升温或降温，提高效率。本实施例的变温过渡机构采用设置在安装槽32的槽底或侧壁上的散热风道35，具体的，试剂卡31的变温过渡区20内设有若干变温散热孔21。
57.进一步，本实施例的温控单元还包括用于检测试剂卡31的流道11内的反应液位置变化情况的液体位置检测机构。本实施例的液体位置检测机构包括led发射端41和pd接收端42，led发射端和pd接收端分别对应设置在安装槽32的两侧侧壁上。
58.进一步，本实施例的安装座包括相对设置的第一安装座36和第二安装座37，第一安装座36和第二安装座37之间分别对应设有凹槽组，每一个凹槽组均包括设置在第一安装座36内的第一凹槽和设置在所述第二安装座37内的第二凹槽，属于同一个凹槽组的第一凹槽和第二凹槽共同组成所述安装槽32。具体的，本实施例的第一安装座36和第二安装座37均采用导热材料制成，本实施例的第一安装座36和第二安装座37均采用金属铝制成。本实施例的温控单体还包括与所述第一安装座36和第二安装座37一一对应的加热装置，加热装置加热对应的第一安装座36或第二安装座37、并在安装槽32内形成加热区33。具体的，加热装置可以直接设置在第一安装座36和第二安装座37内，也可以为设置在第一安装座36和第二安装座37外并控制第一安装座36或第二安装座37的温度，从而控制每一个加热区33的温度。本实施例的温控单体还包括顶珠38。顶珠38设置在第一安装座36上并将试剂卡31顶紧在第二安装座37上，和/或，顶珠38设置在第二安装座37上并将试剂卡31顶紧在第一安装座36上。本实施例的顶珠38设置在第一安装座36上，以保证试剂卡31在安装槽32内的安装位
置精确，以便于后续测量操作的顺利进行。
59.本实施例的温控装置，通过设置安装槽用于安装试剂卡，并在安装槽内设置加热区直接对试剂卡的恒温区加热，反应液在试剂卡的流道内流动过程中，当反应液流动至对应的恒温区内时，在加热区的加热作用下可保持在设定温度，从而使反应液在不同的恒温区之间实现快速升温或降温，以满足检测要求，能够有效提高反应液的升降温速率，缩短反应时间，提高反应效率。
60.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。