微流体芯片温控装置

1.本发明涉及分子生物学技术领域，具体而言，涉及一种微流体芯片温控装置。


背景技术：

2.微流体芯片是目前医学、生物学和生命科学等领域中方兴未艾的新技术，是指把化学和生物学中所涉及的样品制备、生化反应、液体分离、检测分析等基本操作集成到一块几平方厘米大小的芯片上，从而完成不同的生化反应，是样品混合、分离、产物检测、分析的一种新兴技术。
3.在具体工作过程中，流体芯片是将样品溶液放入微室中，通过加热器件反复加热和冷却为微室提供不同的反应温度，从而实现样品的扩增。但是由于目前的技术中加热器件需要进行频繁的升温与降温，一方面会导致温控不准确，导致样品扩增效率低；另一方面升温与降温所需时间长，导致样品扩增效率低。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
5.有鉴于此，根据本技术实施例提出了一种微流体芯片温控装置，包括：恒温组件，恒温组件包括多个恒温模块，多个恒温模块间隔设置；承载件，承载件可运动地设置在恒温组件上，承载件用于承载微流体芯片。
6.在本技术实施例的第一种可能的实现方式中，承载件可转动地设置在恒温组件上。
7.在本技术实施例的第二种可能的实现方式中，微流体芯片温控装置还包括：转轴，转轴的一端连接于承载件，另一端连接于恒温组件。
8.在本技术实施例的第三种可能的实现方式中，微流体芯片温控装置还包括：滑轨，滑轨设置在恒温组件上，承载件通过滑轨滑动设置在所述恒温组件上。
9.在本技术实施例的第四种可能的实现方式中，承载件上开设有承载通孔，微流体芯片能够沉设在承载通孔内。
10.在本技术实施例的第五种可能的实现方式中，承载件上设置有导热部，微流体芯片用于设置在导热部的一侧，导热部的另一侧用于与多个恒温模块中的一个恒温模块抵接。
11.在本技术实施例的第六种可能的实现方式中，恒温组件还包括：支撑件，多个恒温模块间隔设置在支撑件上。
12.在本技术实施例的第七种可能的实现方式中，支撑件包括隔热层，多个恒温模块间隔设置在隔热层上。
13.在本技术实施例的第八种可能的实现方式中，多个恒温模块中的至少部分恒温模块包括：壳体；加热件，设置在壳体内；壳体通过铜、铝、铂和镍中的至少一种制成。
14.在本技术实施例的第九种可能的实现方式中，多个恒温模块中的至少部分恒温模
块包括：基底；导电薄膜，设置在基底上。
15.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本技术实施例提供的微流体芯片温控装置，通过恒温组件和承载件的设置，在工作过程中，可以将流体芯片设置在承载件上，基于流体芯片对反应温度的需求，分别设置每个恒温模块的恒温温度，承载件承载着流体芯片在恒温组件上运动，使得流体芯片依次经过多个恒温模块，即可使流体芯片的微室在不同温度内进行反应，通过承载件反复运动即可使微流体循环反复的经过多个恒温模块，实现样品的扩增。在样品扩增过程中无需再次调整恒温模块的温度，无需改变恒温模块的功率，能够大大提高温控的准确性，同时无需频繁进行升温与降温，能够节省频繁调节温度所需的时间，进而提高微流体芯片的反应效率。
附图说明
16.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1为本技术提供的一种实施例的微流体芯片温控装置的结构示意图；
18.图2为本技术提供的又一种实施例的微流体芯片温控装置的结构示意图；
19.图3为本技术提供的一种实施例的微流体芯片温控装置的恒温组件的结构示意图；
20.图4为本技术提供的一种实施例的微流体芯片温控装置的承载件的结构示意图；
21.图5为本技术提供的另一种实施例的微流体芯片温控装置的承载件的结构示意图；
22.图6为本技术提供的另一种实施例的微流体芯片的结构示意图。
23.其中，图1至图6中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
24.1恒温模块、2承载件、3转轴、4滑轨、5承载通孔、6导热部、7支撑件、8微流体芯片。
具体实施方式
25.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步地详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
27.如图1和图2所示，本发明的一个实施例提供了一种微流体芯片温控装置，包括：恒温组件，恒温组件包括多个恒温模块1，多个恒温模块1间隔设置；承载件2，承载件2可运动地设置在恒温组件上，承载件2用于承载微流体芯片8。
28.本技术实施例提供的微流体芯片温控装置，通过恒温组件和承载件2的设置，在工作过程中，可以将微流体芯片8设置在承载件2上，基于微流体芯片8对反应温度的需求，分别设置每个恒温模块1的恒温温度，承载件2承载着微流体芯片8在恒温组件上运动，使得微流体芯片8依次经过多个恒温模块1，即可使微流体芯片8的微室在不同温度内进行反应，通过承载件2反复运动即可使微流体循环反复的经过多个恒温模块1，实现样品的扩增。在样
品扩增过程中无需再次调整恒温模块1的温度，无需改变恒温模块1的功率，能够大大提高温控的准确性，同时无需频繁进行升温与降温，能够节省频繁调节温度所需的时间，能够提高微流体芯片8的反应效率。
29.如图6所示，以通过微流体芯片8对脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，dna)的扩增为例，多个恒温模块1中的至少一个恒温模块1为第一恒温模块，多个恒温模块1中至少一个恒温模块1为第二恒温模块，多个恒温模块1中至少一个恒温模块1为第三恒温模块。第一恒温模块的恒温温度处于高温变性温区，第二恒温模块的恒温温度处于低温退火温区，第三恒温模块的恒温温度处于配对扩增温区。样品输入到微流体芯片8的微室后，将微流体芯片8设置在承载件2上，承载件2在恒温组件上移动，使得微流体芯片8依次通过第一恒温模块、第二恒温模块和第三恒温模块。在微流体芯片8处于第一恒温模块的上方或附近时，微室内的样品处于高温变性温区，样品中的dna解链成单链，微流体芯片8通过承载件2向第二温度模块运动，样品即可在低温退火温区进行低温退火，而后微流体芯片8通过承载件2向第三恒温模块运动，样品即可在配对扩增温区中解链成单链的dna即可通过样品中的引物与模板按碱基互补的方式配对，使dna双链合成以实现双链dna片段选择性的体外半保留复制，如此即可实现dna的一次扩增，通过承载件2带动微流体芯片8在第一恒温模块、第二恒温模块和第三恒温模块之间往复地运动即可实现多次扩增，通过这种方式，在25至30个循环后可产生数百万个dna片段，从而迅速达到大量扩增模板dna的目的。在整个循环过程中无需多次调节第一恒温模块、第二恒温模块和第三恒温模块的作业模式和工作功率，能够使温度控制更为准确，同时无需进行频繁的升温与降温，使得dna扩增过程中无需等待温度调节的时间，能够大大提高扩增效率。
30.其中，高温变性温区的恒温温度为90-95℃，低温退火温区的恒温温度为55-60℃，配对扩增温区的恒温温度为70-72℃。
31.在一些示例中，微流体芯片温控装置还可以包括定位件和定位孔，每个恒温模块1上均可以设置定位件。承载件2的一侧形成有用于承载微流体芯片的承载区，定位孔开设在承载件2的另一侧，定位件可以卡接在定位孔内。在承载件2相对于恒温组件运动，微流体芯片处于恒温模块1的正上方时，定位件能够插接在定位孔内，可以起到固定承载件2的作用，在不受外力的情况下使得微流体芯片8处于恒温模块1的正上方。在为承载件2施加外力，使得承载件2克服定位件的阻力的情况下，承载件2可以继续带动微流体芯片8运动，使得微流体芯片8移动到其他的恒温模块1的正上方。如此设置便于微流体芯片8的定位，恒温模块1能够更好地与微流体芯片8进行换热。
32.在一些示例中，定位孔的周侧形成有缓坡，以便于在承载件相对于恒温组件运动的过程中，定位件插接在定位孔内，同时便于为承载件2施加外力的情况下，定位件能够与定位孔脱离。
33.在一些示例中，微流体芯片温控装置还可以包括第一磁性件和第二磁性件，第一磁性件与第二磁性件相吸引，第一磁性件设置在恒温组件上，第二磁性件设置在承载件2上，当第一磁选件与第二磁性件相吸引，即为第二磁性件位于第一磁性件的上方的情况下，承载件2上的微流体芯片8处于多个恒温模块1中的一个恒温模块1的正上方。如此设置便于微流体芯片8的定位，恒温模块1能够更好地与微流体芯片8进行换热。
34.在一些示例中，每个恒温模块1的加热面的面积可以略大于微流体芯片8的表面，
使得在微流体芯片8处于恒温模块1上时，恒温模块1能够更快地调节微流体芯片8内的微室的温度。
35.如图1所示，在一些示例中，承载件2可转动地设置在恒温组件上。
36.如图1所示，通过承载件2可转动地设置在恒温组件上，微流体芯片8可以设置在承载件2的上方，通过承载件2相对于恒温组件转动即可使微流体芯片8依次通过多个温区，使得微流体芯片8内的温室能够实现突变式的温变，从而避免因为加热和冷却的循环过程导致的时间浪费，进而大大缩短微流体芯片8样品扩增所需的时间。
37.如图1所示，在一些示例中，微流体芯片温控装置还包括：转轴3，转轴3的一端连接于承载件2，另一端连接于恒温组件。
38.如图1所示，通过转轴3的设置，转轴3的一端连接于承载件2另一端连接于温控组件，即可使承载件2相对于恒温组件转动，即可使设置在承载件2上的微流体芯片8依次通过恒温组件的多个恒温模块1。
39.可以理解的是，转轴3的两端可以设置轴承，两个轴承分别嵌设在承载件2和恒温组件内。
40.如图3所示，在一些示例中，多个恒温模块1可以呈圆周式排布，便于设置在承载件2上的微流体芯片8与多个恒温模块1进行热交换。
41.如图2所示，在一些示例中，微流体芯片温控装置还包括：滑轨4，滑轨4设置在恒温组件上，承载件2通过滑轨4滑动设置在所述恒温组件上。
42.如图2所示，通过滑轨4的设置，承载件2可以滑动设置在滑轨4，承载件2即可通过滑轨4在恒温组件上移动，使得承载件2可以依次经过多个恒温模块1，即可使微流体芯片8的微室在不同温度内进行反应，通过承载件2反复运动即可使微流体循环反复的经过多个恒温模块1，实现样品的扩增。在样品扩增过程中无需再次调整恒温模块1的温度，无需改变恒温模块1的功率，能够大大提高温控的准确性，同时无需频繁进行升温与降温，能够大大提高微流体芯片8的反应效率。
43.如图2所示，在一些示例中，多个恒温模块1呈直线式排布，滑轨4可以为两条，两条滑轨4分布在多个恒温模块1的两侧，承载件2滑动设置在滑轨4上，通过承载件2沿滑轨4的方向移动即可带动微流体芯片8与微流体芯片进行换热。
44.如图4所示，在一些示例中，承载件2上开设有承载通孔5，微流体芯片8能够沉设在承载通孔5内。
45.如图4所示，通过承载通孔5的开设，微流体芯片8可以沉设在承载通孔5内，在承载件2在恒温组件上运动的过程中，微流体芯片8可以之间与恒温组件的多个恒温模块1中的任一个恒温模块1直接接触，微流体芯片8和恒温模块1进行直接换热，能够更进一步地提高微流体芯片8内温室的变温效率，能够更进一步地提高微流体芯片8的反应效率，能够增加微流体芯片8的扩增效率。
46.在一些示例中，承载通孔5的孔壁为斜面，承载通孔5沿承载件2的高度方向的截面呈梯形，梯形的短边侧朝向恒温模块设置，且短边的长度小于微流体芯片的宽度。如此设置能够控制微流体芯片8在承载通孔内的沉设深度，能够使微流体芯片8与恒温模块1之间具备一定的间隙，避免了微流体芯片8被磨损。
47.如图2和图5所示，在一些示例中，承载件2上设置有导热部6，微流体芯片8用于设
置在导热部6的一侧，导热部6的另一侧用于与多个恒温模块1中的一个恒温模块1抵接。
48.如图2和图5所示，在承载件2上形成有导热部6，微流体芯片8可以设置在导热部6上，在承载件2在恒温组件上运动的过程中，导热部6的一侧与恒温模块1抵接，另一侧与微流体芯片8抵接，能够更进一步地提高微流体芯片8内温室的变温效率，能够更进一步地提高微流体芯片8的反应效率，能够增加微流体芯片8的扩增效率。同时微流体芯片8与恒温模块1之间通过导热部6进行换热，能够避免微流体芯片8相对于恒温组件运动的过程中与恒温模块1产生摩擦，能够避免微流体芯片8的磨损，能够提高使用寿命。
49.可以理解的是，导热部6可以由导热系数大的材料制成，以提高导热效率，便于微流体芯片8和恒温模块1的换热。
50.如图1至图3所示，在一些示例中，恒温组件还包括：支撑件7，恒温组件多个恒温模块1设置在支撑件7上。
51.在该实施例中，通过支撑件7的设置，为多个恒温模块1提供了安装位置，恒温组件的多个恒温模块1可以间隔设置在支撑件7上。在微流体芯片温控装置包括了支撑件7的情况下，承载件2能够相对于支撑件7运动。在微流体芯片温控装置包括了转轴3的情况下，转轴3的一端可以连接于支撑件7，另一端连接于承载件2。在微流体芯片温控装置包括了滑轨4的情况下，滑轨4可以设置在支撑件7上，承载件2滑动设置在滑轨4上。
52.在一些示例中，在承载件2可转动地设置在恒温组件的情况下，微流体芯片温控装置还可以包括驱动件和驱动件控制器，驱动件的输出端穿过支撑件7，连接于用于带动承载件2转动的转轴；驱动件控制器通信连接于驱动件，用于控制驱动件的转向和启停。通过驱动件的设置便于承载件2相对于恒温组件转动。通过驱动件控制器的设置，可以控制驱动件的转动和转速，进而即可通过控制驱动件的转向和启停调节承载件2的转动位置，实现微流体芯片8的位置调节。
53.在一些示例中，支撑件7包括隔热层，多个恒温模块1间隔设置在隔热层上。
54.在该实施例中，支撑件7包括隔热层，多个恒温模块1间隔设置在隔热层上，能够避免多个恒温模块1之间发生热传递而导致温度控制不准确，保障了每个恒温模块1温控的准确性，进而可以为微流体芯片8提供稳定的热源，使得微流体芯片8的反应温度控制精准，能够提高微流体芯片8的反应效率和反应准确性。
55.可以理解的是，隔热层可以由导热系数低的材料制成，或者整个支撑件7均由导热系数低的材料制成。
56.在一些示例中，多个恒温模块1中的至少部分恒温模块1包括：壳体，设置在支撑件7上；加热件，设置在壳体内；壳体通过铜、铝、铂和镍中的至少一种制成。
57.在该实施例中，恒温模块1包括了壳体和加热件，加热件设置在壳体内作为热源，加热件产生的热能传递到壳体上，壳体经过承载件2传递到微流体芯片8上，即可为微流体芯片8反应提供热能。
58.在该实施例中，壳体通过铜、铝、铂和镍中的至少一种制成，能够提高壳体的热传递能力，便于将热能传递至微流体芯片8。
59.在一些示例中，加热件可以为电阻丝，在电阻丝连接于电源的情况下即可产生热能。
60.在一些示例中，恒温模块1还可以包括：绝热层，壳体朝向承载件2的一侧为加热
面，绝热层包裹在壳体的除加热面以外的其他面上，以避免恒温模块1的热能外散，便于使恒温模块1的温度维持在恒温温度，避免了往复的调整加热件的作业状态，使得恒温模块1的热能能够更好地分配至承载件2上的微流体芯片8，能够更进一步地提高微流体芯片8的反应效率。
61.在一些示例中，壳体的内壁上形成有嵌槽，加热件嵌设在嵌槽内，能够提高加热件的制热效率。
62.在一些示例中，恒温模块1还可以包括温度传感器和控制器，温度传感器用于检测壳体的温度，控制器通信连接于温度传感器和加热件，在使用过程中可以为温度传感器设置温度阈值，当壳体的温度超过温度阈值时，控制控制加热件停止加热或减小加热件的作业功率。当壳体的温度低于温度阈值时，控制器控制加热件开始加热或增加加热件的作业功率。
63.在一些示例中，多个恒温模块1中的至少部分恒温模块1包括：基底，设置在支撑件7上；导电薄膜，设置在基底上。
64.在该实施例中，恒温模块1可以包括基底和导电薄膜，导电薄膜上电即可产生热能，导电薄膜可以设置在基底朝向于承载件2的一侧，使得导电薄膜更为靠近承载件2上的微流体芯片8。通过基底的设置能够起到一端的隔绝作用，一方面能够避免导电薄膜热能的流失，另一方面可以起到绝缘的作用。
65.在一些示例中，基底可以由玻璃材料制成。通过玻璃材质的选取，能够提高基低的隔热效果，避免热能的流失。
66.在一些示例中，恒温模块1还可以包括温度传感器和控制器，温度传感器用于检测导电薄膜的温度，控制器通信连接于温度传感器和导电薄膜，在使用过程中可以为温度传感器设置温度阈值，当导电薄膜的温度超过温度阈值时，控制控制导电薄膜停止加热或减小导电薄膜的作业功率。当导电薄膜的温度低于温度阈值时，控制器控制导电薄膜开始加热或增加导电薄膜的作业功率。
67.在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。