[发明专利]一种用于生物化学反应的热学模块

说明书

技术领域

本发明属于生物化学反应仪器领域，具体涉及一种用于生物化学反应的热学模块。

背景技术

生化试剂的反应及保存通常需要满足一定的温度条件，目前存在多种可以为生化试剂的反应及保存进行温度控制的仪器，其广泛应用于各种酶的反应和各种生化样品的保存。代表的用于生化反应的仪器有高分辨率熔解曲线仪、聚合酶链式反应反应仪等。

目前这些仪器的热学模块，在结构方面一般由自上而下依次紧贴的多个装置所组成，包括基座、垫片、升降温部件、散热部件，散热部件的一侧设有电源装置、显示面板，散热部件的另一侧设有风扇，风扇在散热片上。现在的仪器在温度调节方面存在缺陷，主要表现为导热均匀性差、升降温速度慢。

（A）导热均匀性差：目前，加热部件和基座接触后加热，加热部件和基座自身都没有调节自身热传递均匀性能力，导热均匀性主要依靠于制造精度以及装配精度。基座、升降温部件、散热部件之间的接触面一般存在空隙，例如若某部件表面凹凸不平，其与上下部件之间就无法完全贴合，未贴合的部分面之间的热量传递通过导热性能差的空气传递，贴合的部分的热量是通过相互贴合的面的金属传递，那么不同部位的导热效果就会存在较大的差异。现有的在基座、升降温部件、散热部件之间加的热界面材料一般为金属金银或者导热胶、导热硅脂、导热胶带。金属金银虽然导热系数高但是因材质过硬导致各个接触面易出现空隙，导热胶、导热硅脂、导热胶带虽然质地较软可以避免空隙，但导热系数相对不高，且长时间使用会出现老化等现象。上述各种原因造成的导热不均匀，使得放置于同一基座不同位置的试剂的保存或反应条件不一致，导致后续的生化试验无法顺利进行。

（B）升降温速度慢：此处需要对热学模块的升降温方式做出说明。对一个特定的加热制冷片而言，无论处于加热还是制冷状态，其上下表面存在一个温差。现有技术就是通过对加热制冷片采取不同的通电方式，利用其不同的温差来控制对基座的升降温。如果需要对基座升温，则对加热制冷片正向通电，使加热制冷片的下表面温度低于上表面温度，通过控制加热制冷片两端的电压值，可以使加热制冷片两端温差改变，加热制冷片冷端接触散热器，温度相对变化不大，那么通过逐步增加电压值可使得上表面温度逐步上升至目标温度；如需要对基座降温，则对加热制冷片反向通电，使加热制冷片的上表面温度低于下表面温度，加热制冷片热端接触散热器，温度变化相对不大，通过控制加热制冷片两端电压值，可以使得加热制冷片两端温差改变，可以使得加热制冷片上表面逐步下降至目标温度。

在基座升降温过程中，排风扇的运转可有利于升降温的实现。由于散热片与加热制冷片接触，其温度与加热制冷片的下表面温度一致，当排风扇运转时，就会使散热片与外部环境之间形成空气对流，进行热交换。当对基座升温时，需要加热制冷片的下表面温度升高，若此时加热制冷片下表面的温度比环境温度低，那么排风扇的运转可以使散热片及加热制冷片下表面的温度尽快上升至环境温度，因此能提高升温效率；当对基座降温时，需要加热制冷片的下表面的温度尽快降低，若此时加热制冷片的下表面的温度比环境温度高，那么排风扇的运转可以使散热片及加热制冷片下表面的温度快速下降，因此能提高基座的降温效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种用于生物化学反应的热学模块，解决现有用于生物化学反应的热学模块的温度调节能力差、易用性较低、导热均匀性差，导热均匀性主要依靠于制造精度以及装配精度的问题，为生化试剂的保存及反应提供更好的温度控制。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种用于生物化学反应的热学模块，包括加工有试管孔的基座和带有风扇的散热片，基座的底面上设置有半导体加热制冷片，半导体加热制冷片的顶面与基座的底面之间设置有一层热界面材料层，半导体加热制冷片的底面上设置有均热板，半导体加热制冷片的底面与均热板的顶面之间设置有一层热界面材料层，均热板的底面安装在散热片上；

所述的半导体加热制冷片由多个半导体加热制冷片组合形成一个整体的半导体加热制冷片组，每个半导体加热制冷片的面积等于16个试管孔形成的4×4的正方形阵列占据基座的面积；

所述的均热板内加工有均热板均温腔结构，所述的均热板均温腔结构包括真空腔体，在真空腔体内的顶面和底面上各设置有一层内部分布有毛细管道的工质回流层，两层工质回流层之间的真空腔体内设置有多个支撑两层工质回流层的第一支撑柱，所述的第一支撑柱上设置有毛细管道；第一支撑柱内的毛细管道与工质回流层内的毛细管道相连通，形成一个毛细管道通路网络，真空腔体内注有工质；