一种温控装置的制作方法

1.本实用新型涉及生物医学检测领域，具体涉及一种温控装置。


背景技术：

2.聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，简称pcr）是一种用于放大扩增特定的dna 片段的分子生物学技术，而pcr扩增仪的出现则使得pcr技术实现了自动化，并使得pcr技术在诸如遗传性疾患诊断、临床标本中病原体的核酸检测、遗传学鉴定、基因复制以及分析激活癌基因中的突变情况等方面获得了广泛的应用。
3.pcr扩增仪的核心即相当于一个温控系统，可以针对不同的反应条件来实现反应物在变性、复性（退火）、延伸等不同阶段的温度和时间的控制。目前，现有技术中的pcr扩增仪主要利用由半导体加热片和导热模块来完成温度变化的，即：通过对半导体加热片施加正向或反向电流使得半导体加热片发热或制冷，再利用导热模块将热量或冷量传导至反应管，以最终对反应管内的内容物（如试剂、生物样本等等）进行温度控制。然而，一方面，受不同介质导热系数存在差异等因素的影响，使得反应管内的内容物的温变具有一定的滞后性，从而间接地降低了对内容物温度调控的速度；另一方面，由于反应管与导热模块需要紧密贴合，才可有利于热传导并保证内容物的温度是可控的，因此，反应管的形状、大小、数量以及排布方式等通常需要与导热模块保持吻合；因此，温控系统的通用性受到了很大的限制。


技术实现要素：

4.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种温控装置，以达到快速变温和增强装置通用性的目的。
5.一种实施例中提供一种温控装置，包括：
6.温控主体，具有风浴腔室、进风部和出风部，所述风浴腔室通过进风部和出风部与外界连通，所述风浴腔室用于收纳待加热反应件；
7.引流风机，用于引导气流依次流经进风部、风浴腔室和出风部，所述引流风机设置在进风部和/或出风部；以及
8.加热件，用于与温控件电连接，以在所述温控件的控制下加热流经进风部的气流，所述加热件设置在进风部。
9.一个实施例中，还包括温度检测件，所述温度检测件设置在风浴腔室内，所述温度检测件用于获取风浴腔室内的温度信息和用于与温控件电连接，以将温度信息输出至所述温控件。
10.一个实施例中，所述风浴腔室具有采用透光材料制成的透光部，所述透光部用于光线透过，以便通过拍摄所述待加热反应件的图像来获取反应结果。
11.一个实施例中，所述风浴腔室设有出入口，用于待加热反应件收纳在风浴腔室内；
12.所述出风部位于风浴腔室的顶部，所述进风部为若干个，且所述出风口和若干个
进风部沿风浴腔室的周向分布。
13.一个实施例中，所述进风部为两个，两个所述进风部以出风部为基准互为对称分布。
14.一个实施例中，还包括导流件，所述导流件包括：
15.导流主板，位于所述加热件与风浴腔室之间，所述导流主板为一外周轮廓形状与进风部的横截面形状相匹配的板状结构体；以及
16.导流风口，用于混匀流经所述导流主板的空气，所述导流风口为一个或多个且开设在导流主板上。
17.一个实施例中，还包括导流件，所述导流件包括：
18.导流主管，位于加热件与风浴腔室之间，所述导流主管为一外周轮廓形状与进风部的横截面形状相匹配的管状结构体；以及
19.导流叶片，用于混匀流经所述导流主管的空气，所述导流叶片为若干个且环绕导流主管的中心线均匀分布在导流主管的内周壁上，所述导流叶片为一从导主管的进气端向出气端作倾斜弯曲的曲面片状结构体。
20.一个实施例中，所述加热件为锥体结构，所述加热件的中心轴与进风部的中心线重合，且所述加热件的锥底端朝向风浴腔室。
21.一个实施例中，所述加热件包括：
22.锥形骨架，所述锥形骨架的外周设有沿轴向方向呈并排分布的多个卡接槽；以及
23.加热丝，用于与温控件电连接，所述加热丝通过卡接槽缠绕在锥形骨架上。
24.一个实施例中，所述锥形骨架为一由若干片支撑板作交叉连接或同轴拼接后形成的结构体，所述支撑板的形状为等腰梯形、等腰三角形、直角梯形、直角三角形中的至少一种。
25.依据上述实施例的温控装置，包括引流风机、加热件以及具有进风部、出风部和用于容纳待加热反应件的风浴腔室的温控主体，风浴腔室通过进风部和出风部与外界连通，引流风机设置在进风部和/或出风部，用于引导气流依次流经进风部、风浴腔室和出风部，加热件设置在进风部，用于与温控件电连接，以在温控件的控制下加热流经进风部的气流。以空气作为热量传递的载体，通过风浴的形式完成与待加热反应件的热交换过程，既可以使热量快速传递至待加热反应件上，避免待加热反应件出现变温滞后，实现快速升温或降温的变温过程；又可以不受使待加热反应件的大小、数量、形状、排布方式等因素的限制，按需将其放置于温控主体内，有效增强装置的通用性。
附图说明
26.图1为一种实施例的温控装置的结构装配示意图。
27.图2为一种实施例的温控装置的结构分解示意图。
28.图3为一种实施例的温控装置中的空气流动路径示意图。
29.图4为一种实施例的温控装置在使用状态下的结构参考示意图（一）。
30.图5为一种实施例的温控装置在使用状态下的结构参考示意图（二）。
31.图6为一种实施例的温控装置的加热件的结构分解示意图。
32.图7为一种实施例的温控装置的导流件的结构示意图（一）。
33.图8为一种实施例的温控装置的导流件的结构示意图（二）。
34.图9为一种实施例的温控装置的导流件在安装状态下的结构示意图。
35.图10为图9中导流件的结构示意图。
36.图11为一种实施例的温控装置的控制系统的原理框图。
37.图中：
38.10、温控主体；11、风浴腔室；12、进风部；13、出风部；14、出入口；15、活动门板；20、引流风机；30、加热件；31、锥形骨架；32、卡接槽；33、加热丝；40、温度检测件；50、导流件；51、导流主板；52、导流风口；53、倾斜导流面；54、导流主管；55、导流叶片；a、待加热反应件；b、温控件。
具体实施方式
39.下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
40.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
41.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
42.目前，以pcr扩增仪为代表的温控装置，普遍采用的结构为：在半导体加热片上设置铝板托架，而托架上则会按照顺序排列有多个凹陷结构。在进行检测反应加热时，预先诸如反应管、基因芯片、pcr反应板等反应器件对位放置于凹陷结构内，而反应器件内则承载有诸如生物化学样本或者物质等内容物，由半导体加热片所产生的热量通过铝板托架传递至反应器件上，从而通过对半导体加热片的温度调控即可实现对反应器件内的内容物的温度调控。
43.其一，由于热量是以热传导的方式在半导体加热片、铝板托架和反应器件之间进行传递的，且不同介质的导热系数不同，因此需要耗费较长的时间才能完成内容物的升温和降温的温变调控过程，使得内容物的温变具有一定的滞后性。
44.其二，由于反应器件必须与凹陷结构一对一对位排布方式，并且只有反应器件的外壁与凹陷结构的内壁处于完全贴合的情况下，才有利于热传导并保证内容物的温度是可控的；因此，在一个加热反应周期内，所加热的反应器件的数量往往会受到限制，反应器件的个数不能大于凹陷结构的个数；同时，温控装置的通用性会受到严重限制，需要保证反应器件与凹陷结构在形状、大小和排布方式等方面保持高度匹配。
45.本技术提供的温控装置，主要用于生物化学检测反应，尤其是聚合酶链式反应或等温核酸扩增检测反应的加热和温度调控；通过加热件对空气进行加热，利用引流风机将热空气引流至温控主体内，从而以热风风浴的方式在温控主体内加热待加热反应件和调节待加热反应件的温度；相较于现有的温控装置，只要把待加热反应件收纳并放置在温控主体内，即可对其进行精确快速的温度控制，实现快速变温，确保加热反应的正常进行；同时，待加热反应件的数量、大小、形状和排布方式等不会受到限制，大大提高了装置的通用性。
46.请参考图1至图5和图11，一种实施例提供了一种温控装置，包括温控主体10、引流风机20和加热件30，温控主体10主要由风浴腔室11、进风部12、出风部13和出入口14组成；下面分别说明。
47.风浴腔室11主要用于为待加热反应件a提供放置空间，以便收纳待加热反应件a，使待加热反应件a能够在风浴腔室11内完成与空气的热交换，从而升温或降温；本实施例中，风浴腔室11为一中空方体结构，按方位划分，其具有前、后左、右、上、下六个侧壁，可充分利用其不同方位的侧壁来设置进风部12、出风部13和出入口14等。在其他实施例中，风浴腔室11也可根据实际情况采用其他结构形态，如中空圆柱体结构、中空多边形结构体、球壳状结构体等等。利用风浴腔室11所提供的结构空间，可在不受数量、大小、形状、排布方式等条件的限制下，按需放置并收纳待加热反应件a。
48.需要说明的是：待加热反应件a是指承载有内容物的反应器件，反应器件包括但不限于反应管、基因芯片、pcr反应板、检测管等常规检测或实验器具，内容物包括但不限于聚合酶、脱氧核糖核酸（dna）和核糖核酸（rna）等生物化学样本或物质。
49.进风部12主要用于外部空气流入风浴腔室11提供结构通道，进风部12采用管状结构体，进风部12为两个并且对称地设置在风浴腔室11的左右两侧，风浴腔室11可通过进风部12与外界进行连通，以便外界空气能够从风浴腔室11的左右两侧同时经由进风部12进入风浴腔室11内。在其他实施例中，也可根据风浴腔室11的结构构造、进风量的要求等实际条件，设置一个或多个进风部12，如：在风浴腔室11的左侧、右侧和后侧分别设置进风部12，又如在风浴腔室11的左侧或右侧设置一个进风部12。
50.出风部13主要用于为空气从风浴腔室11内排出提供结构通道，并与风浴腔室11和进风部12共同组成一完成的空气流道或风道，出风部13设置在风浴腔室11的顶部，其可以是开设于风浴腔室11的顶部的镂空口，也可以是安装在风浴腔室11的顶部的管状结构体；本实施例中，出风部13位于风浴腔室13的顶部中心区域，以便由空气所形成的气流经由进风部12从风浴腔室11的左右两侧进入风浴腔室11内后，能够集中从出风部13处排出，从而确保风浴腔室11内不同区域的温度保持一致，使空气在流动的过程中能够充分且均匀地接触待加热反应件a，以完成热交换，实现待加热反应件a的升温或降温。
51.出入口14主要作为待加热反应件a的取放通道来使用，以便将待加热反应件a放置并收纳于风浴腔室11内后，完成加热反应过程，或者将反应后的待加热反应件a从风浴腔室11内取出；本实施例中，出入口14开设于风浴腔室11的前侧壁，以满足操作人员以常规方式取放待加热反应件a的需求；同时，还可在出入口14处设置活动门板15，在将待加热反应件a收纳在风浴腔室11内后，可利用活动门板15或者在待加热反应件a的配合下将出入口14封闭，为待加热反应件a的热反应进程创造有利的结构空间。其他实施例中，出入口14也可开设于风浴腔室11的顶部或者风浴腔室11的其他方位的侧壁上，也可以在出风部13或者进风
部12以镂空口的形式设置于风浴腔室11上时，取消出入口14，并直接利用进风部12或者出风部13来替代出入口14；要点在于：便于操作人员取放待加热反应件a即可。
52.引流风机20主要用于引导气流依次流经进风部12、风浴腔室11和出风部13，从而在空气流经风浴腔室11的过程中，以风浴的方式完成与待加热反应件a的热交换；本实施例中，引流风机10采用轴流风机并且安装在进风部12远离风浴腔室11的一端，以便在温控主体10内产生正压，从而将外界的冷空气抽送至进风部12内，并将温控主体10内的空气最终经由出风部13排出，可为选择小功率、微型化的风机创造条件；在一个实施例中，也可将引流风机10安装在出风部13，以便在温控主体10内产生负压，从而实现对空气的抽吸和排出，有利于减少风机的布置数量，简化整个装置的结构复杂性。在其他实施例中，基于温控主体10的结构差异或者风向选择的差异，引流风机20也可采用离心风机。
53.加热件30设置在进风部12内，主要用于与温控件b电连接，以在温控件b的控制下加热流经进风部12的气流，使热空气在进入风浴腔室11内后，与待加热反应件a进行热交换，实现待加热反应件a的升温或降温的变温过程；加热件30可根据实际情况采用现有的半导体加热器或者热电阻加热器等等。本实施例中，加热件30采用锥体结构（亦可理解为是塔式结构），优选为圆锥体结构；其中，加热件30的中心轴与进风部12的中心线重合，并且加热件的锥底端朝内（即：朝向风浴腔室11）、锥顶端朝外，从而既可以利用加热件30对气流起到导流的作用，使空气能够在与加热件30大面积接触的过程中被加热并顺畅地进入风浴腔室11内，并且在出风部13和进风部12的结构布局的配合下（尤其是在出风部12位于风浴腔室11的顶部，进风部12位于风浴腔室11的左右两侧的结构状态下），能够最大限度地提高空气温度的均匀性，进而使风浴腔室11内不同区域的温度相对均一，又可以提高热量的利用率并为加快空气的温变速率（即相当于风浴腔室11内的温变速率）创造条件。
54.需要指出的是，温控件b可采用现有技术中能够对加热件30的发热功率进行实时调控的相关功能装置，如主要由能够执行计算机程序的控制器、用于将加热件30与控制器进行电路连接并对电路进行通断控制的开关件（如继电器等）组成。
55.基于此，在引流风机20作用下从装置外部抽取冷空气，使冷空气在进入进风部12并与加热件30接触后，被迅速加热，从而形成热空气，而随着气流的流动，热空气在进入风浴腔室11内后，则可与待加热反应件a进行热交换以完成加热升温，最后空气再由出风部13排出装置外部；反之，在需要对待加热反应件a进行降温控制时，则可利用温控件b调控加热件30的加热功率或者直接关闭加热件30的加热功能，使温度相对较低的空气或者冷空气进入风浴腔室11内，以冲走风浴腔室11内原有的温度相对偏高的空气，并完成与待加热反应件a的热交换。
56.以空气作为热量传递的载体，通过风浴的形式完成与待加热反应件a的热交换过程，一方面，可以使热量快速传递至待加热反应件a上，实现快速升温或降温的变温过程，能够有效避免出现现有温控装置存在温度变化存在滞后的问题；另一方面，又可以使待加热反应件a能够不受大小、数量、形状、排布方式等因素的限制，按需放置于温控主体10内，从而有效增强整个装置的通用性。
57.请参阅图3和图11，一种实施例提供的一种温控装置，还包括用于与温控件b电连接的温度检测件40；具体的，温度检测件40为温度传感器，至少温度检测件40的探头部分是设置在风浴腔室11内的，以此，通过温度检测件40来实时检测获取风浴腔室11内的温度信
息，并将温度信息输出至温控件b，使得温控件b能够根据温度信息与预设的温度阈值进行比较，从而控制加热件30的加热功率或者对加热件30进行启闭通断控制。
58.一个实施例中，风浴腔室11还具有采用透光材料制成的透光部，以使光线能够透过透光部进入风浴腔室11内，在风浴腔室11内的待加热反应件a完成升温或降温的加热反应后，能够通过透光部来拍摄待加热反应件a的图像（如静态图片），从而获取内容物的反应结果。本实施例中，透光部采用具有高透光性能的石英材料制成，其可以采用装设于风浴腔室11的底部独立结构件，也可以是风浴腔室11的底侧壁或者底侧壁的一部分。
59.一个实施例中，请参阅图2、图3和图6，加热件30主要由绝缘材料制成的锥形骨架31和诸如合金材料制成的加热丝33组成，锥形骨架31由两片整体形状呈等腰梯形或等腰三角形的支撑板作交叉连接后形成，从而使得锥形骨架31的径向截面形状呈现近似于十字形或“x”形，而整体轮廓形状则近似于一个圆锥体或锥台体；同时，在支撑板的腰边上（亦可理解为是锥形骨架31的外周）设有沿轴向方向呈并排分布的多个卡接槽32；加热丝33则通过卡接槽32缠绕并固定在锥形骨架31，从而使得整个加热件30构成外周布满加热丝33且整体呈锥体结构或塔式结构的构造，利用锥形骨架31与加热丝33之间的结构间隙以及加热丝33与进风部12的内壁之间的结构间隙，既可以为空气流动提供通道，使空气能够大面积地与加热丝33进行接触，从而被加热形成温度相对均匀的热空气，又可以减少气流流动的阻力。具体实施时，温控件b与加热丝33电连接，并可通过设置辅助结构部件（如支架等）实现锥形骨架31与进风部12的连接，以便将加热件30固定在进风部12内的预定区域位置。
60.在其他实施例中，锥形骨架31可由至少三片整体形状呈直角梯形或直角三角形的支撑板组成，将支撑板的内侧进行同轴拼装连接，从而使得锥形骨架31的径向截面形状呈现近似于十字形、“x”形或辐射状。锥形骨架31也可由一根轴杆和若干个支杆组成，可将轴杆按加热丝33的缠绕圈数划分为多个节段，在每个节段上沿圆周方向设置若干个长度相同的支杆，沿轴杆的长度方向，不同节段上的支杆的长度则自前向后逐渐递增，从而形成锥形骨架31，此时既可以为加热丝33的缠绕提供载体，又可以最大限度地减少进风部12内的风阻。
61.请参阅图2、图3、图7、图8、图9和图10，一种实施例提供的一种温控装置，还包括导流件50，其主要用于混匀空气（即：流经加热件30的下游与进风部12的上游之间的空气），以使进入风浴腔室11内的空气的温度是均匀一致，从而可进一步增强风浴腔室11内不同区域温度的一致性，同时也可在一定程度上使空气能够均匀地进入风浴腔室11内；导流件50设置在进风部12内并位于加热件30与风浴腔室11之间，优选方式是尽量靠近风浴腔室11或者直接安装在风浴腔室11的侧壁上。
62.一个实施例中，请参阅图2、图3和图7，导流件50采用格栅式网板结构，即：主要由安装在进风部12内的导流主板51和开设于导流主板51上的多个导流风口52组成；其中，导流主板51为一外周轮廓形状与进风部12的横截面形状相匹配的板状结构体（如方形板状或圆形板状），而部分导流风口52则具有倾斜导流面53，倾斜导流面53的倾斜方向可以朝向待加热反应件a所放置方向、朝向出风部13所在方向、朝向风浴腔室11的前后侧壁方向等；要点在于：由于加热件30的存在，会导致气流的流动方向在经过加热件30后发生变化，可利用导流风口52的结构形态以及在导流主板52上的排布方式来调整气流的流动方向和区域，使空气能够均匀地进入风浴腔室11内；同时，由于邻近加热件30的空气被加热后温度相对偏
高，而远离加热件30的空气被加热后则温度相对偏低，此时可利用导流风口52的结构形态使得不同温度的空气能够被混匀，从而使得进入风浴腔室11内的空气的温度是一致或者均匀的。以出风部13设置在风浴腔室11的顶部、进风部12设置于风浴腔室11的左右两侧，且导流件50和进风部12均为方形结构为例，导流风口52可采用横截面形状呈矩形的通孔结构，将部分导流风口52的底面向上进行倾斜、侧面向左或向右倾斜，即可使得经由此部分导流风口52的气流能够朝风浴腔室11的左上方或右上方流动，从而实现对气流流动方向或区域的调整。
63.一个实施例中，请参阅图8，导流件50也可主要由安装在进风部12内的导流主管54和若干个设置于导流主管54的内周壁上的导流叶片55组成；其中，导流主管54为一外周轮廓形状与进风部12的横截面形状相匹配的板状结构体（如外周形状为方形或圆形），以便能够将整个导流件50适配地装配固定在进风部12内，同时，利用导流主管54来连通风浴腔室11的空间和进风部12的空间；导流叶片55则环绕导流主管54的中心线均匀分布，并且导流叶片55采用一从导流主管54的进风端（即：邻近进风部12的一端）向出风端（即：邻近风浴腔室11的一端）作倾斜弯曲的曲面片状结构体，从而利用导流叶片55的结构形态以及分布方式，可在空气流经导流件50的过程中产生涡流效应，使空气被充分扰动混匀，从而亦可以起到对空气进行混匀的效果，确保进入风浴腔室11内的空气的温度是一致或者均匀的。
64.其他实施例中，导流件50也可基于现有的流体导流装置进行选择设置，只要起到空气混匀作用或者同时保证气流能够均匀地从导流件50的出口端流出即可，如可参考图9和图10所示的结构对导流件50进行结构设计，即：导流件50为一近似于喇叭口的管状结构体，其具有导流风口52是由四个倾斜导流面53围合成型，四个倾斜导流面53的倾斜角度是不完全相同的，如位于下方的倾斜导流面53大幅度向上倾斜延伸，从而尽量使空气朝出风口部13所在的方向倾斜。凡此种种，不作一一赘述。
65.以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。