[发明专利]磁热和液冷复合的自控温装置及其制造方法

说明书

本申请提出一种磁热和液冷复合的自控温装置及其制造方法，磁热和液冷复合的自控温装置包括：多个自控温元件(2)，所述自控温元件(2)包括自控温热源(22)，所述自控温热源(22)包括磁性纳米粒子和水凝胶，所述磁性纳米粒子分散在所述水凝胶中，所述磁性纳米粒子能够在交变磁场中产生热量；以及热场底板(1)，所述热场底板(1)设置有多个安装槽(11)，所述自控温元件(2)设置于所述安装槽(11)中，所述安装槽(11)的周围设置有液冷通道(12)，所述液冷通道(12)用于供冷却介质通过。

技术领域

本申请属于医学和生物工程领域，特别涉及一种磁热和液冷复合的自控温装置及其制造方法。

背景技术

温度(热)基于比较底层的热力学机制，对整个生命科学、材料化学等多个领域，多个尺度有着广泛而深远的影响。对于生命体来说，温度能明显地影响变温动物和恒温动物的寿命，温度过高或者过低都会影响机体内能量代谢、氧化还原水平、免疫功能和热量限制。

现阶段的产热手段包括电流通过电阻元件的焦耳热以及“珀尔贴元件”来进行加热，控温可以通过布置多个温度传感器进行不间断的实时监测并利用比例积分法对加热功率实时进行负反馈调整，以及集成微处理器来控制温度。

在分子生物学领域，通过电热手段加热集成度和通量最高的手段是聚和酶链反应扩增仪(简称PCR仪)。然而较先进的PCR仪的通量具有12个独立控温模块，且只针对分子生物学中的96孔或384孔的锥形底的孔板。PCR仪一般只用于基因和核酸扩增，不兼容细胞生物学中平底的多种规格的孔板(例如96孔板、48孔板、24孔板)，无法为细胞、细菌创建高通量的热微环境。

因此，建立一种可用于体内外高通量、时空可控的研究热生物学效应与机理的新方法和新技术是亟待解决的难题。

磁感应加热是一种非接触式的加热，交变磁场具有穿透性强，不受空间、介质限制的优点，且能够通过磁介质对特定的区域进行精准的加热，目前体内外应用最多的磁热介质是以Fe₃O₄为代表的磁性纳米粒子，磁性纳米粒子根据其粒径的大小等在中高频交变的磁场中通过磁滞损耗和弛豫损耗将电磁能转化为热能进行产热。然而磁性纳米粒子在磁场中的比吸收率(产热率)的温度依赖性导致其受到周围热场的影响，无法在特定的区域设计高通量和集成式的可控热板。此外当磁性纳米粒子加热到接近其居里温度附近时，会从铁磁相转化为顺磁相从而渐渐停止产热，这样导致在实际的实验中磁性纳米粒子作为热源在特定的结构中进行传热时达到稳态温度所需的时间较长。

发明内容

本申请旨在提出一种磁热和液冷复合的自控温装置，以解决精准自控温的高通量热影响筛选的问题。

本申请还提出一种磁热和液冷复合的自控温装置的制造方法。

本申请的实施方式提出一种磁热和液冷复合的自控温装置，包括：

多个自控温元件，所述自控温元件包括自控温热源，所述自控温热源包括磁性纳米粒子和水凝胶，所述磁性纳米粒子分散在所述水凝胶中，所述磁性纳米粒子能够在交变磁场中产生热量；以及

热场底板，所述热场底板设置有多个安装槽，所述自控温元件设置于所述安装槽中，所述安装槽的周围设置有液冷通道，所述液冷通道用于供冷却介质通过。

在至少一个可能的实施方式中，多个所述安装槽中至少部分的相邻的所述安装槽被所述液冷通道隔开。

在至少一个可能的实施方式中，所述液冷通道设置有多条，多条所述液冷通道相互独立。

在至少一个可能的实施方式中，所述液冷通道设置有入口和出口，所述入口的位置低于所述出口的位置。

在至少一个可能的实施方式中，所述多个自控温元件包括具有不同质量浓度和/或不同种类的磁性纳米粒子的所述自控温元件。