CN110651033B - 生化反应装置的加热机构 - Google Patents

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Abstract

一种生化反应装置的加热机构,包括:导热本体(10),所述导热本体(10)包括:至少一容置槽(11),每一所述容置槽(11)包括容室(112)及与所述容室(112)相连通的开口；夹设孔(12),所述夹设孔(12)与所述开口相连通,并可供反应管插设；及至少一导热块(13),每一所述导热块(13)是活动地装设于所述容室(112)中,其一端连接有弹性组件(14),另一端则设有抵接部,通过弹性组件(14)可使导热块(13)的抵接部突出于所述开口并位于所述夹设孔(12)的孔径中；以及温控组件(20),所属温控组件(20)是与所述导热本体(10)相连接,可加热并调控所述导热块(13)的温度。通过该加热机构,待加热的反应容器可直接且确实地与导热块接触以传导热能,因而能迅速且准确地使反应容易达到反应温度,使反应条件具有一致性,增加反应的准确度。

Description

生化反应装置的加热机构
技术领域
本公开是关于一种加热装置,尤其是关于一种生化反应装装置中用于加热或调控反应管温度的加热机构。
背景技术
生化反应装置,例如:聚合酶链锁反应(PCR)装置,在进行核酸扩增反应时,必须经历变性反应(denaturation)、链合反应(annealing)与聚合反应(extension)等三个反应步骤的循环,而每个反应步骤都有所设定的最佳反应温度,例如变性反应的进行通常设定于90～95℃之间,链合反应则依引子的不同设定在约35～65℃之间,而聚合反应则设定在适合聚合酶进行反应约72℃的温度。前述的反应温度与核酸扩增的结果息息相关,特别是在链合反应阶段,若是用于检测某标的核酸时,则其反应状况更深切影响到检测的阳性或阴性判断。因此,反应温度的准确控制是所述装置的重要要求之一。
相关利用于聚合酶链锁反应装置的加热机构,主要是将装有反应溶液的反应管分别置入设置有数个孔槽的加热模块中,通过反应管与所述加热模块内壁的接触,经由热传导方式,达到控制所述反应管温度的目的。然而,因为反应管的型式与规格众多,使得有些反应管的外壁与加热模块孔槽的接触面不均或不足,容易造成反应管内溶液温度不均或无法达到所设定温度的问题,使得其反应效率或扩增产物的产率降低,而当利用于检测特定标的核酸序列时,也会引响到结果判读的准确性。
为了解决上述问题,可以在所述孔槽中加入矿物油,以填补反应管与孔槽间的空隙以提高热传导效率,然而矿物油的加入,容易造成样本的污染,并造成机械清洁维护的困难,更重要的是,矿物油本身也会吸热、放热,于孔槽中加入不同体积的矿物油后,各孔槽间或甚至整体,也常有温度与设定值有所差异的现象。此外,加热模块的体积庞大,加热散热需要较久时间,也增加了整体所需的反应时间。
发明内容
本公开提供了一种能够方便将待加热的反应容器置入且能轻易加以限位的生化反应装置的加热机构,通过本公开的加热机构,仅需对反应容器施以一推力,即可轻易使所述反应容器夹设并固定于所述加热机构中,且无须刻意调整反应容器的置放位置,即可让所述反应容器因为导热块的夹固而皆能接受到热传导而加热。
本公开还提供了一种能够精确调控温度的生化反应的加热机构,通过本公开的加热机构,导热块可紧密且直接与反应容器相接触以进行热传导,使反应容器内的溶液可确实达到所设定的温度,因而可让各反应容器的加热条件一致,使其不但能因导热迅速使反应更有效率外,更能使反应结果的再现性和准确率获得提升。
本公开还提供了一种可缩小生化反应装置体积的加热机构,通过本公开体积小且精简的加热机构,达到相同的热传导目的,却可缩小整体装置所需的体积与空间。且由于体积精简,在维修更换上也更为便利。
本公开还提供了一种能够缩短反应时间的生化反应装置的加热机构,通过本公开体积小且精简的加热机构,缩短加热与散热的时间,使得整体反应所需的时间大幅缩短,而可提高反应的工作效率。
本公开提供一种生化反应装置的加热机构,包括:导热本体,所述导热本体包括:至少一容置槽,所述容置槽包括容室及与所述容室相连通的开口；夹设孔,所述夹设孔与所述开口相连通,并可供反应管插设；及至少一导热块,所述导热块是活动地装设于所述容室中,其一端连接有弹性组件,其相对的另一端则设有抵接部,通过所述弹性组件可使所述导热块的所述抵接部突出于所述开口并位于所述夹设孔的孔径中；以及温控组件,所述温控组件是与所述导热本体相连接,可加热并调控所述导热块的温度。
在本公开的一些实施例中,所述的生化反应装置的加热机构,其进一步包括反应容器,所述反应容器可进一步设有热传导件,在所述反应容器由所述夹设孔***所述导热本体时,可通过所述导热块的所述抵接部的抵顶使所述反应容器夹设其中,并使所述热传导件与所述导热块相碰触以传导热能。
在本公开的一些实施例中,所述的生化反应装置的加热机构,其中所述容置槽可设有多个,而所述些容置槽所设的各开口可分布于所述夹设孔约270度的圆周范围内,较佳为180度的圆周范围内,以对于所述反应管进行单边加热；所述些容置槽及其所设的各开口也可平均地间隔分布于所述夹设孔的圆周上,而可对所述反应管外缘均匀加热。
在本公开的一些实施例中,所述的生化反应装置的加热机构,其中所述温控组件是铺设连接于所述导热本体的表面,所述温控组件并设有第一穿孔,所述第一穿孔与所述夹设孔是相贯穿连通。
在本公开的一些实施例中,所述的生化反应装置的加热机构,其中所述导热块的所述抵接部是呈球面状,此时所述导热块可为椭圆体、球体、半椭圆体或半球体。
在本公开一些实施例的一种样式中,所述的所述抵接部亦可呈圆弧面状。在本公开一些实施例的另一种样式中,所述的所述抵接部于供所述反应管***端是呈斜面状。
在本公开的一些实施例中,所述的生化反应装置的加热机构,其中所述导热本体进一步在所述容置槽上设有嵌槽,在所述嵌槽中装设有限位件,所述限位件并设有第二穿孔,所述第二穿孔与所述第一穿孔、所述夹设孔是相贯穿连通。
通过本公开精简的导热本体,欲进行生化反应的反应容器可轻易置入夹设孔而被导热块夹设其中,一方面可通过其固定反应容器,另一方面则可确保反应容器与各导热块的直接接触,避免相关机构因为置放时偏移,使反应容器部分外缘未能与导热块接触的缺失,因此不但可使反应容器与导热块接触的部位加热均匀,更可确保每次加热反应条件的一致性,使生化反应具再现性,而具有更精确的反应结果。此外,由于本公开中,反应容器是以***夹设的方式设置,因此无须如相关机构须配合反应容器形状设置相对应形状的加热件或加热模块,故在制造反应容器或加热装置时可扩大所允许的公差范围,因而可降低制造成本。再一方面,因为导热块的接触确实,热能可快速且精确地传导至反应容器,因此反应管内的溶液能够准确地在所设定的温度下进行反应,因而也可进一步达到反应效率提升以及反应准确率提升的目的。
以下将进一步说明本公开的实施方式,下述所列举的实施例是用以阐明本公开,并非用以限定本公开的范围,本领域内的一般技术人员,在不脱离本公开的精神和范围内,可以做出各种更动与润饰,因此本公开的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
附图说明
图1是本公开一些实施例提供的加热机构的分解示意图；
图2是本公开一些实施例提供的加热机构中导热本体的立体示意图；
图3是本公开一些实施例提供的加热机构中导热本体的上视示意图；
图4是本公开一些实施例提供的加热机构中导热本体组设限位件后的示意图；
图5是本公开一些实施例提供的加热机构准备***反应管的示意图；
图6A是本公开一些实施例提供的加热机构未***反应管前的剖视示意图；
图6B是本公开一些实施例提供的加热机构***反应管后的剖视示意图；
图7是本公开一些实施例提供的加热机构中导热本体底部的示意图；
图8A是本公开一些实施例提供的加热机构中导热块抵接部另一实施例的立体示意图；
图8B是图8A中导热块的剖视示意图；
图8C是本公开一些实施例提供的加热机构中导热块抵接部的立体示意图。
图8D是图8C中导热块的剖视示意图；
图8E是本公开一些实施例提供的加热机构中导热块抵接部的立体示意图。
图8F是图8E中导热块的剖视示意图；
附图标记说明：10导热本体；101嵌槽；11容置槽；111开口；112容室；12夹设孔；13、13A～C导热块；131、131A～C抵接部；14弹性组件；15散热孔；20温控组件；21第一穿孔；30限位件；31第二穿孔；40反应容器/反应管；41管体；411热传导件。
具体实施方式
请参阅图1,所述图是本公开一些实施例的加热机构的分解示意图。本公开生化反应装置的加热机构,包括导热本体10与温控组件20,温控组件20是与所述导热本体10相连接设置,用以传导并调控导热本体10的温度变化。为方便组设,可于导热本体10上开设嵌槽101,再通过一限位件30装设其中,使导热本体10中相关组件限位在导热本体10中。导热本体10所设的夹设孔12、温控组件20所设的第一穿孔21以及限位件30所设的第二穿孔31是相贯穿连通,以便反应容器40(请参见图5)得穿越后夹设其中。反应容器的形状、长短、内径大小并未设有特别的限制,可依据反应溶液的体积以及相应的加热机构的形状设置,可选的，所述反应容器可为呈管状的容器,如本实施例中的反应管40,而管状则可为圆管、多边形管等,同样未设有特别的限制。
请再同时参阅图2,所述图是本公开一些实施例的加热机构中导热本体的立体示意图。导热本体10的结构形状并未设有特别的限制,可依装置需求、反应管大小以及温控组件等加以配合调整。导热本体10内设有夹设孔12供所述反应管40插设,所述夹设孔12可为穿孔或盲孔,得为所述反应管40穿越并夹设其中即可。此外,导热本体10内设置至少一容置槽11,每一容置槽11并包括装设导热块13的容室112,容室112延伸连通有开口111,所述开口111并与所述夹设孔12相连通。
请同时参阅图2与图3,图3是本公开一些实施例的加热机构中导热本体的上视示意图。导热块13设置时是以可活动方式置入容室112中,其一端可连接弹性组件14,通过所述弹性组件14的弹力推抵,使所述导热块13往开口111方向抵顶,并使所述导热块13所设的抵接部131外露突出于出开口111,而位于所述夹设孔12的孔径中。因此,开口111所设的大小需可让所述抵接部131外露,但使导热块13整体仍限位于容室112中。
请参阅图4,所述图是本公开一些实施例的加热机构中导热本体组设限位件后的组立示意图。进一步为方便组设,则可通过限位件30装设于导热本体10所设的嵌槽101中,而将所述导热块13等构件限位于导热本体10中,因此,限位件30的结构并未设有特别的限制,或不必然必须设置。限位件30装设后同样必须留有第二穿孔31,以与夹设孔12相贯穿连通,而使反应管40得穿越后夹设其中,并使导热块13所设的抵接部131仍能外露于所述夹设孔12的孔径中,如此,方能使反应管40***夹设孔12时能碰触抵接部131,并受弹力作用所夹设。
请同时参阅图5、图6A与6B,图5是本公开一些实施例的加热机构准备***反应管的组设示意图,图6A是本公开一些实施例的加热机构未***反应管前的剖视示意图,图6B则是本公开一些实施例的加热机构***反应管后的剖视示意图。温控组件20是在提供并调控导热块13的温度,其设置位置与方式并未设有特别的限制,可设置但不限于导热本体10的上表面(面向所述反应管40***方向的表面)的一部分或全部、所述导热本体10的侧表面的一部分或全部、或所述导热本体10的下表面(相对于所述上表面的表面)的一部分或全部。在本实施例中,温控组件20是配合导热本体10形状铺设并连接于其上表面,再通过其上所设的加热线(图中未示)将产生的热能先传导给导热本体10,再传递给导热块13进行加热。进行加热反应时,仅需将反应管40由温控组件20所设的第一穿孔21、限位件30所设的第二穿孔31穿越进入导热本体10所设的夹设孔12,进入夹设孔12时,由于导热块13的抵接部131是突出其中,其所形成的内径小于反应管40其管体41的外径,因此会有卡制的阻碍,稍加用力后,管体41前端外壁可通过导热块13表面的斜向分力克服弹力作用,而将导热块13由抵接部131往容室112内推,此时管体41前端即可穿越导热块13抵接部131的阻碍,而进一步穿越后使管体41夹设于抵接部131/导热块13的间。管体41夹设后即可进行后续的反应。
为进一步使热传导更为快速且均匀,反应管40的管体41上可设置有热传导件411,所述热传导件411可依据导热块13的设置分布,采区域设置、单边设置或是环向的方式设置于所述管体41上,于本实施例中,热传导件411是采环向设置。此外,热传导件411的材质亦未设有特别的限制,热传导系数优者为较佳。需注意的是,于此反应管40设有热传导件411的情况下,在反应管40***后,应使其热传导件411的位置与抵接部131的位置相对应,使二者能够进行热传导。
需注意的是,容置槽11所设的数目以及所设位置并未有设有特别的限制,其可仅设置单一容置槽11而仅设有一开口111,因此,当反应管40***并受导热块13夹设时,可进行单边加热,此种加热方式可应用于例如对流PCR的装置中。若设置有数个容置槽11时,则所述些容置槽11不但可设置于夹设孔12约270度的圆周范围内,让所述些开口111朝向反应管40的某一侧外缘,使数个导热块13进行单边加热外,亦可将各所述容置槽11/开口111平均地间隔分布于所述夹设孔12的圆周上,而由反应管40外缘圆周上平均进行加热,此时亦可运用于一般的PCR反应装置中。
请参阅图7,所述图是本公开一些实施例的加热机构中导热本体底部的示意图。为了使导热本体10进行加热后能够快速散热,可设置与容置槽11相连通的散热孔15。散热孔15所设位置并未设有特别的限制,于本实施例中,是设置于导热本体10的底部,亦即容置槽11的底部,而其所设数目同样可依其结构大小或反应温度范围加以设定,亦未设有特别的限制。
请同时参阅图8A～8F,所述些图是本公开加热机构中导热块其抵接部各实施例的立体与剖视示意图。导热块13其目的是在将反应管40夹设其中,并能进行热能的传导,故其结构并未设有特别的限制,仅需反应管40穿设时能让管体41前端顺利穿越抵接部131而夹设在抵接部131/导热块13间即可。因此,抵接部131可有多种形态,其可为表面呈球面状的结构,此时导热块13可为球体,例如图2所示,或是椭圆体、半椭圆体或半球体的结构(图中未示),并进一步直接与弹性组件14相连接。此外,如图8A、8B所示的导热块13A,其亦可为仅抵接部131A呈半球体/半椭圆体的结构,或如图8C、8D所示的导热块13B,其抵接部131B呈圆弧面状的结构,亦或如图8E、8F所示的导热块13C,其抵接部131C于供所述反应管***端呈斜面状的结构,再通过一柱状延伸结构使整个导热块套接于弹性组件14上。此时弹性组件14可为弹簧,但并不以此为限。
通过本公开的导热本体10,由于其机构精简、体积小,又可直接夹设反应管,因此于热传导的精确度与速度上将可大幅提升,使得反应管能够在所设定的温度下进行反应,因而使其反应效率以及产物产率皆可显著获得改善。

Claims (10)

1.一种生化反应装置的加热机构,包括:
导热本体,所述导热本体包括:
至少一容置槽,每一所述容置槽包括容室及与所述容室相连通的开口；
夹设孔,所述夹设孔与所述开口相连通,并可供一反应管插设；及
至少一导热块,所述导热块是活动地装设于所述容室中,其一端连接有弹性组件,其相对的另一端则设有抵接部,通过所述弹性组件可使所述导热块的所述抵接部突出于所述开口并位于所述夹设孔的孔径中；以及
温控组件,所述温控组件是与所述导热本体相连接,可加热并调控所述导热块的温度。
2.如权利要求1所述的生化反应装置的加热机构,其中，所述容置槽设有多个,所述多个容置槽所设的各所述开口是分布于所述夹设孔270度的圆周范围内。
3.如权利要求1所述的生化反应装置的加热机构,其中，所述容置槽设有多个,所述多个容置槽所设的各所述开口是平均地间隔分布于所述夹设孔的圆周上。
4.如权利要求1所述的生化反应装置的加热机构,其中，所述温控组件是铺设连接于所述导热本体的上表面、侧表面或下表面。
5.如权利要求1所述的生化反应装置的加热机构,其中，所述导热块的所述抵接部呈球面状。
6.如权利要求5所述的生化反应装置的加热机构,其中，所述导热块是球体。
7.如权利要求1所述的生化反应装置的加热机构,其中，所述导热块的所述抵接部是呈圆弧面状。
8.如权利要求1所述的生化反应装置的加热机构,其中，所述导热块的所述抵接部的供所述反应管***的一端呈斜面状。
9.如权利要求1所述的生化反应装置的加热机构,其中，所述导热本体进一步在所述容置槽上设有嵌槽,于所述嵌槽中装设有限位件,所述限位件并设有第二穿孔,所述第二穿孔与所述温控组件的第一穿孔、所述夹设孔是相贯穿连通。
10.如权利要求1所述的生化反应装置的加热机构,其进一步包括反应容器,所述反应容器设有热传导件,当所述反应容器由所述夹设孔***所述导热本体时,可通过所述导热块的所述抵接部的抵顶使所述反应容器夹设其中,并使所述热传导件与所述导热块相碰触以传导热能。
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