生化反应器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种生化反应器，可供一试管置于其中进行反应，该生化反应器具有一温控装置，以及第一、第二本体分别设于该温控装置下方与上方，该温控装置包括一基板、一第一导电层、一第二导电层、一容置孔以及一加热件，该基板具有一穿孔用以供试管伸入，该容置孔邻近该穿孔供该加热件容置，该第一导电层具有一连接层覆设于该穿孔的孔壁，该加热件以其两端分别与该第一导电层及该第二导电层电性连接，借此，该加热件产生的热能通过第一导电层传导至该穿孔以加热该试管，该温控装置不仅本身结构简洁轻巧，更使生化反应器整体轻量化，便于组装、携带与维修，并可降低制造成本。
【专利说明】
生化反应器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生化反应装置，特别是涉及一种生化反应器，整体结构精简轻巧，组装与拆卸方式简单，便于携带与维修，并可降低制造成本。
【背景技术】
[0002]许多生化反应需借由相关设备使其反应在特定温度下进行，以热对流聚合酶连锁反应(Polymerase Chain React1n, PCR)为例，利用加热装置对装有反应试剂的试管底部进行加热，使试剂借由温度梯度产生热对流，以使该试剂在适当的温度区间中进行聚合酶连锁反应。
[0003]然而目前市面上用来进行热对流聚合酶连锁反应的装置既结构复杂又体积庞大，不仅制造成本无法降低，一旦内部零件损坏或老旧而需要更换时，该装置的拆卸过程亦是繁琐，因此，如何使生化反应装置的结构更轻巧、组装与拆卸更方便，甚至可降低其制造成本，成为本领域技术人员一努力目标。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种生化反应器，其结构精简、体积小重量轻、且组装与拆卸方式简单，便于携带与维修，并可降低制造成本。
[0005]为达成上述的目的，本发明提供的生化反应器用以供一试管插置，该生化反应器具有一第一本体、一第二本体以及一温控装置，该第一本体具有一第一容槽，该第二本体位于该第一本体上方且具有一第二容槽，该第二本体与该第一本体间隔一预定距离，该温控装置具有一基板、一第一导电层、一第二导电层、一容置孔以及一加热件，该基板具有一上表面、一背对于该上表面的下表面，以及一穿孔自该上表面至该下表面贯穿该基板，该第一导电层具有一下层覆设于该基板的下表面的局部以及一连接层覆设于该基板的穿孔孔壁且连接于该下层，该第二导电层覆设于该基板的上表面的局部，该第二导电层未与该第一导电层电性连接，该容置孔贯穿该基板、该第二导电层与该第一导电层的下层且邻近该穿孔，该加热件设于该容置孔中且以其两端分别与该第一导电层的下层及该第二导电层电性连接；其中，该温控装置以其基板的上表面朝上或朝下的方式设于该第一本体与该第二本体之间，该第一本体的第一容槽、该温控装置的基板的穿孔与该第二本体的第二容槽互相连通形成一试管槽，用以供该试管伸入。
[0006]本发明提供的另一种生化反应器用以供一试管插置，该生化反应器具有一第一本体、一第二本体以及一温控装置，该第一本体具有一第一容槽，该第二本体位于该第一本体上方且具有一第二容槽，该第二本体与该第一本体间隔一预定距离，该温控装置具有一基板、一第一导电层、一第二导电层以及一加热件，该基板具有一上表面、一背对于该上表面的下表面，以及一穿孔自该上表面至该下表面贯穿该基板，该第一导电层具有一上层覆设于该基板的上表面的局部以及一连接层覆设于该基板的穿孔孔壁且连接于该上层，该第二导电层覆设于该基板的上表面的局部，该第二导电层未与该第一导电层电性连接，该加热件设于该基板的上表面且邻近该穿孔，该加热件的两端分别与该第一导电层的上层及该第二导电层电性连接；其中，该温控装置以其基板的上表面朝上或朝下的方式设于该第一本体与该第二本体之间，该第一本体的第一容槽、该温控装置的基板的穿孔与该第二本体的第二容槽互相连通形成一试管槽，用以供该试管伸入。
[0007]借此，该温控装置可让试管局部维持一稳定的温度以进行生化反应，且该温控装置可利用现有电路板相关工艺制造，不仅成本低且结构精简轻巧，更可使具有该温控装置的生化反应器整体重量更轻、体积更小，组装与拆卸方式也较现有结构简单，方便携带与维修，并可降低制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明第一较佳实施例的立体图；
[0009]图2是图1沿2-2剖线的剖视图；
[0010]图3是本发明第一较佳实施例的分解图；
[0011]图4是本发明第一较佳实施例温控装置的局部立体图；
[0012]图5是图4沿5-5方向的剖视图；
[0013]图6是本发明第二较佳实施例温控装置的局部立体图；以及
[0014]图7是图6沿7-7方向的剖视图。
[0015]附图标记
[0016]10:生化反应器18:螺栓19:螺帽
[0017]20:试管架22:试管孔30:探测装置
[0018]31:顶座311:直立槽32:探测板
[0019]321:穿孔323:感测元件33:底座
[0020]331:穿槽34:基座341:锥形孔
[0021]35:发光电路板351:发光件40:温控装置
[0022]41:基板411:上表面413:下表面
[0023]415:穿孔43:第一导电层431:下层
[0024]433:连阶层435:上层437:环部
[0025]439:环部45:第二导电层451:环部
[0026]47:容置孔49:加热件50:弹性件
[0027]60:试管62:导热环64:上部
[0028]66:下部68:底端d:最小距离
[0029]70:生化反应器80:温控装置81:基板
[0030]811:上表面813:下表面815:穿孔
[0031]83:第一导电层831:下层833:连接层
[0032]835:上层837:环部839:环部
[0033]85:第二导电层89:加热件d’:最小距离
【具体实施方式】
[0034]现配合附图列举以下较佳实施例，以对本发明的结构及效果进行详细说明，请参照图1、图2，本发明第一较佳实施例所提供的生化反应器10，该生化反应器10用以供四个试管60插置，让特定的生化反应如聚合酶连锁反应可于四个试管60中同步进行，该生化反应器10具有一试管架20、一探测装置30、两个温控装置40以及一弹性件50。为方便说明，于本说明书以下叙述中，以图1的上方为上方，以图1的下方为下方。
[0035]如图3所示，该试管架20呈板状且具有四个试管孔22用以供该些试管60插设。
[0036]该探测装置30具有一顶座31、一探测板32、一底座33、一基座34以及一发光电路板35 ;该顶座31由两个块体组成而具有四个直立槽311，该探测板32具有四个穿孔321以及八个感测元件323，该底座33具有一长条状的穿槽331，该基座34具有四个锥形孔341，该发光电路板35具有四个发光件351，该些直立槽311、穿孔321、穿槽331以及锥形孔341的位置皆相互对应且用以供各该试管60伸入。该探测装置30利用该发光电路板35发出特定波长光线，以激发各该试管60中的生化反应物发出荧光，并利用该探测板32中感测元件323探测，从而得知生化反应的进度。
[0037]如图3所示，该两个温控装置40分别位于该试管架20与该顶座31之间、以及该底座33与该基座34之间，分别用以加热各该试管60的上部64以及下部66，各该温控装置40具有一基板41、一第一导电层43、一第二导电层45、一容置孔47以及一加热件49，如图4所示。
[0038]各该温控装置40的基板41具有一上表面411、一背对于该上表面411的下表面413，以及四个穿孔415自该上表面411至该下表面413贯穿该基板41，该些穿孔415与该些试管孔22、该些直立槽311、该些穿孔321、该穿槽331以及该些锥形孔341的位置相互对应且用以供各该试管60伸入，其中，该基板41的上表面411可朝上方或朝下方设置于该生化反应器10中。
[0039]各该温控装置40的第一导电层43可为铜等具良好导电与导热性质的材料。该第一导电层43具有一下层431覆设于该基板41的下表面413的局部、一连接层433覆设于该基板41的穿孔415的孔壁且连接于该下层431，以及一上层435覆设于该基板41的上表面411的局部且与该连接层433连接，其中，该第一导电层43的部分下层431围绕着该穿孔415而形成一环部437，该第一导电层43的上层435围绕着该穿孔415而形成一环部439，该连接层433用以贴接于各该试管60的外缘。于其它实施例中，各该试管60的外缘可设有一导热环62，在此状况下，该连接层433则可贴接于各该试管60的导热环62。
[0040]各该温控装置40的第二导电层45可为铜等具良好导电与导热性质的材料。该第二导电层45覆设于该基板41的上表面411的局部，如图4所示，该第二导电层45的局部围绕着该穿孔415而形成一环部451，使该环部451围绕在该第一导电层43的环部439的外围，该第二导电层45与该第一导电层43的上层435之间具有一间隙，因此该第二导电层45未与该第一导电层43电性连接。
[0041]各该温控装置40的容置孔47呈圆形且贯穿该基板41、该第二导电层45与该第一导电层43的下层431，如图5所示，该容置孔47邻近于该穿孔415。
[0042]各该温控装置40的加热件49设于该容置孔47中且以其两端分别与该第一导电层43的下层431及该第二导电层45电性连接，于本实施例中，该加热件49 一电阻式加热器，其上下两端以焊锡与第一导电层43下层431和第二导电层45电性连接。于其它实施例中，该加热件49的类型可随不同需求作改变。
[0043]该弹性件50设于该探测装置30的穿槽331中，用以抵顶伸入该穿槽331中的各该试管60，使各该试管60受到该弹性件50的偏压作用而确实压抵于该第一导电层43的连接层433，以达良好的热传导，该弹性件50可为橡胶或其它具有弹性的材质所制成，于其它实施例中，该试管60的外缘恰可贴抵于该第一导电层43时,该弹性件50可不装设。
[0044]当装有生化反应物的试管60插设于该生化反应器10中进行反应时，各该温控装置40先利用该第一导电层43与第二导电层45对该加热件49供电，该加热件49将电能转为热能，接着，该加热件49将热能传递至该第一导电层43的下层431、连接层433以及上层435以加热各该试管60，由于各该试管60受该弹性件50作用确实压抵于该连接层433，因此各该试管60与该加热件49之间具有极佳的热传导，另外，由于该容置孔47邻近于该穿孔415，因此该加热件49也可将热能通过该基板41直接传递至该穿孔415的孔壁，连同该连接层433 —起加热各该试管60，此外，该加热件49亦同时将热能传递至该第二导电层45，该第二导电层45借由其环部451加热该穿孔415周围的部分基板41，该环部451不仅可将热能传递至该第一导电层43的上层435 —起加热各该试管60，甚至可将热能通过该基板41直接传递至该穿孔415的孔壁。以PCR为例，该两个温控装置40可分别提供各该试管60上部64 —介于35至65°C之间的温度，并提供各该试管60下部66 —介于90至97V之间的温度，使各该试管60中的生化反应物维持一由下往上渐低的温度梯度而产生热对流，PCR便得以持续进行；同时，该探测装置30的发光电路板35的发光件351朝各该试管60底端68发出特定波长光线，以激发各该试管60中的生化反应物发出荧光，该生化反应物会在不同反应阶段发出不同程度的荧光，接着再由该探测板32中感测元件323感测，从而得知生化反应的进度。
[0045]基于本发明的精神，以上结构可加以变化，例如，各该温控装置40的第二导电层45可不设有该环部451，只须由该第一导电层43传递热能至各该试管60亦可；该第一导电层43也可不设有该上层435，该连接层433、该下层431以及该环部451亦可将该加热件49的热能传递至各该试管60 ;或者，该第一导电层43的下层431可不设有该环部437，仅须连接该加热件49与该连接层433，使该加热件49可将热能传递至该连接层433即可。经过实际测试，如要导热效果佳，该容置孔47与该基板41的穿孔415之间的最小距离d宜小于I厘米，次佳者为小于0.8厘米，较佳者为小于0.5厘米，最佳者为小于0.3厘米，上述最小距离d指的是该容置孔47孔缘与该穿孔415孔缘最接近处之间的距离。于其它实施例中，该容置孔47可为其它形状。
[0046]该生化反应器10的各单元如该试管架20、该探测装置30的各元件，以及该温控装置40均呈板状，该生化反应器10还具有四个螺栓18贯穿该温控装置40等板状单元，以及四个螺帽19与该螺栓18螺合，借以将各板状单元结合在一起，借此，该生化反应器10不仅组装简单，更方便拆卸以进行维修，甚至其中一个元件如基板41损坏时，仅需简单拆卸并更换新品即可，此外，该生化反应器10整体结构相当精简，利用现有电路板工艺即可作出温控装置40、探测装置30的探测板32与发光电路板35，板状单元层层相叠的结构更可缩小整体结构的体积，使本发明的生化反应器10完全有别于现有体积庞大、组装复杂繁琐的生化反应器，方便使用者携带及使用。
[0047]此外，该生化反应器10的温控装置40可利用现有电路板相关工艺制造，整体构造简单轻巧，不同于以往的温控装置的体积较为庞大、结构较复杂，可减少制造工序与成本。
[0048]根据本发明的精神，该生化反应器10的结构可以有多种变化，举例来说，该生化反应器10可视为由两个本体与该温控装置40所组成，第二本体位于第一本体上方且与该第一本体间隔一预定距离，该温控装置40则设于第一、第二本体之间，该第一、第二本体分别具有一第一容槽与一第二容槽且与该温控装置40的基板41的穿孔415互相连通形成一试管槽，用以供该些试管60伸入，例如:对位于该试管架20与该顶座31之间的温控装置40而言，位于其下方的元件如该顶座31、该探测板32、该底座33、下方的温控装置40、该基座34与该发光电路板35的组合即为第一本体，其直立槽311、穿孔321、穿槽331、穿孔415以及锥形孔341的组合则为第一容槽，该试管架20为第二本体，其试管孔22则为第二容槽；又如，对位于该底座33与该基座34之间的温控装置40而言，位于其下方的元件包括该基座34与该发光电路板35的组合即为第一本体,该锥形孔341则为第一容槽,该试管架20、上方的温控装置40、该顶座31、该探测板32与该底座33的组合即为第二本体，其试管孔22、穿孔415、直立槽311、穿孔321以及穿槽331的组合则为第二容槽。事实上，位于该温控装置40下、上方的该第一本体与该第二本体可视需要变更为其它装置如散热装置、冷却装置等，且该生化反应器10的温控装置40数量可为一个或者两个以上。
[0049]该温控装置的结构亦可有其它变化，如图6所示为本发明第二较佳实施例提供的另一生化反应器70，其结构与第一较佳实施例的差异在于温控装置80，该温控装置80具有一基板81、一第一导电层83、一第二导电层85以及一加热件89而不具有容置孔，因此结构较该温控装置40简单。该基板81同样具有一上表面811、一下表面813、以及四穿孔815。
[0050]该第一导电层83同样具有一上层835、一连接层833以及一下层831,其中，该第一导电层83的上层835围绕着该穿孔815而形成一环部839,该第一导电层83的下层831围绕着该穿孔815而形成一环部837。
[0051]该温控装置80的第二导电层85覆设于该基板81的上表面811的局部,如图6所不，该第二导电层85与该第一导电层83的上层835之间具有一间隙。
[0052]该温控装置80的加热件89设于该基板81的上表面811，如图7所示，该加热件89的两端分别与该第一导电层83的上层835及该第二导电层85电性连接，该加热件89邻近该穿孔815 ;借此，该加热件89所产生的热能可经由该第一导电层83的上层835、连接层833以及下层831传递至各该试管60。该温控装置80相较于第一实施例的温控装置40的优点无须在该基板81中加设一容置孔供该加热件89容置，因此该温控装置80的结构更加简单，便于制造，制造成本可更为降低。
[0053]基于本发明的精神，以上述结构可加以变化，例如，各该温控装置80的第一导电层83可不设有该下层831，该加热件89所产生的热能可由该连接层833与该上层835传递至各该试管60 ;或者，该第一导电层83的上层835可不设有环部839，该上层835只须连接该加热件89与该连接层833，使该加热件89可将热能传递至该穿孔815即可。此外，经过实际测试，如要导热效果佳，该加热件89与该基板81的穿孔815之间的最小距离d’宜小于I厘米，次佳者为小于0.8厘米，较佳者为小于0.5厘米，最佳者为小于0.3厘米，上述最小距离d’指的是该加热件89的边缘与该穿孔815孔缘最接近处之间的距离，于其它实施例中，该加热件89的形状和类型可随需求作任意变化。
[0054]上述仅为本发明不同较佳实施例的说明，不能作为限定本发明实施的范围，举凡未超脱本发明精神所作的简易结构修饰或变化，仍应属于本发明要保护的范畴，例如:各该第一导电层43、83的上、下层435、431、835、831及该第二导电层45、85可以是其它形状；该穿孔415、815数量可任意变化，其数量只要为一个以上即可；该螺栓18与该螺帽19的数量只要为一个以上即可；该试管架20可根据情况变化结构或不设置。
【权利要求】
1.一种生化反应器，其特征在于，用以供一试管插置，该生化反应器包含有: 一第一本体，具有一第一容槽； 一第二本体，位于该第一本体上方且具有一第二容槽，该第二本体与该第一本体间隔一预定距离；以及 一温控装置，具有一基板、一第一导电层、一第二导电层、一容置孔以及一加热件；该基板具有一上表面、一背对于该上表面的下表面、以及一穿孔自该上表面至该下表面贯穿该基板；该第一导电层具有一下层覆设于该基板的下表面的局部、以及一连接层覆设于该基板的穿孔孔壁且连接于该下层；该第二导电层覆设于该基板的上表面的局部，该第二导电层未与该第一导电层电性连接；该容置孔贯穿该基板、该第二导电层与该第一导电层的下层且邻近该穿孔；该加热件设于该容置孔中且以其两端分别与该第一导电层的下层及该第二导电层电性连接； 其中，该温控装置以其基板的上表面朝上或朝下的方式设于该第一本体与该第二本体之间，该第一本体的第一容槽、该温控装置的基板的穿孔与该第二本体的第二容槽互相连通形成一试管槽，用以供该试管伸入。
2.根据权利要求1所述的生化反应器，其特征在于，该第二导电层具有一围绕该穿孔的环部。
3.根据权利要求1所述的生化反应器，其特征在于，该第一导电层的下层具有一围绕该穿孔的环部。
4.根据权利要求1所述的生化反应器，其特征在于，该容置孔与该基板的穿孔之间的最小距离小于I厘米。
5.根据权利要求1所述的生化反应器，其特征在于，该第一导电层还具有一上层覆设于该基板的上表面的局部且与该连接层连接，该第一导电层的上层具有一围绕该穿孔的环部。
6.一种生化反应器，其特征在于，用以供一试管插置，该生化反应器包含有: 一第一本体，具有一第一容槽； 一第二本体，位于该第一本体上方且具有一第二容槽，该第二本体与该第一本体间隔一预定距离；以及 一温控装置，具有一基板、一第一导电层、一第二导电层以及一加热件；该基板具有一上表面、一背对于该上表面的下表面、以及一穿孔自该上表面至该下表面贯穿该基板；该第一导电层具有一上层覆设于该基板的上表面的局部、以及一连接层覆设于该基板的穿孔孔壁且连接于该上层；该第二导电层覆设于该基板的上表面的局部，该第二导电层未与该第一导电层电性连接；该加热件设于该基板的上表面且邻近该穿孔，该加热件的两端分别与该第一导电层的上层及该第二导电层电性连接； 其中，该温控装置以其基板的上表面朝上或朝下的方式设于该第一本体与该第二本体之间，该第一本体的第一容槽、该温控装置的基板的穿孔与该第二本体的第二容槽互相连通形成一试管槽，用以供该试管伸入。
7.根据权利要求6所述的生化反应器,其特征在于，该第一导电层的上层具有一围绕该穿孔的环部。
8.根据权利要求6所述的生化反应器，其特征在于，该加热件与该基板的穿孔之间的最小距离小于I厘米。
9.根据权利要求6所述的生化反应器，其特征在于，该第一导电层还具有一下层覆设于该基板的下表面的局部且与该连接层连接，该第一导电层的下层具有一围绕该穿孔的环部。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的生化反应器，其特征在于，该温控装置的第一导电层的连接层用以贴接于该试管的外缘。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的生化反应器，其特征在于，该试管的外缘设有一导热环，该温控装置的第一导电层的连接层用以贴接于该试管的导热环。
【文档编号】C12M1/38GK104293662SQ201410456716
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】苏城, 张晓芬, 李珮瑜, 蔡汮龙, 林清格, 郑文豪 申请人:瑞基海洋生物科技股份有限公司