一种快速响应的高通量液态样品精密温控装置及方法

摘要

本发明提供一种快速响应的高通量液态样品精密温控装置及方法，该装置包括热井，所述热井主要由导热板和多个导热套组成，所述导热板上开设有与多个导热套相匹配的沉孔阵列，所述导热套的一端插设于导热板上的沉孔内并通过焊接固定。本发明还提供一种快速响应的高通量液态样品精密温控方法。本发明能够避免高通量样品容器本身误差、热井加工制造误差以及机械加工工艺对热井热性能的影响，提高热井热性能，降低制造成本和对生产设备的要求。

权利要求

1.一种快速响应的高通量液态样品精密温控方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将多个导热套依次插入填充有焊料的导热板沉孔阵列内；

（2）将高通量样品容器放入插设于导热板沉孔内的导热套内，调整导热套的位置，使高通量样品容器达到自由取放的状态；

（3）加热导热板，使预先放在导热板沉孔内的焊料熔化，将导热套与导热板焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的快速响应的高通量液态样品精密温控方法，其特征在于，所述高通量样品容器包括常规的32孔板、96孔板和192孔板。

说明书

一种快速响应的高通量液态样品精密温控装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及化学分析、生物学分析及医疗检测技术领域，具体是一种快速响应的高通量液态样品精密温控装置及方法。

背景技术

[0002] 能够快速响应的精密温控仪是生化分析及医疗检测领域不可缺少的仪器。温控的响应速度和控制精度常常是生化分析实验能否成功的关键。特别是在高通量样品的应用中，对所有样品都能均匀地进行升降温控制是非常关键的技术要求之一。

[0003] 精密温控仪的核心元件又称热井。热井起到固定高通量样品容器的作用，同时也是传导热量的通道。因此，热井的导热性能、热容及热扩散特性能直接影响到温控的精度、升降温的速度以及温度分布的均匀性。目前常见的热井设计一般都是在较高导热系数的金属上直接加工出可以固定高通量样品容器的结构。在实际应用中由于加工误差以及加工工艺对热井结构强度的要求，热井的热性能一般不容易做到最优化，因为机械加工存在误差，另外高通量样品容器的每个通道之间都存在一定的形状和位置的偏差。要保证高通量样品容器的每个通道都能和热井的相应固定结构紧密贴合，而且又要保证样品容器能方便取放，这样在设计上，高通量样品容器和热井相应的配合结构之间就必须留有一定间隙，间隙一般在0.5～1mm之间，以保证高通量样品容器能够正常取放。样品容器和热井之间微小的空气间隙对导热影响非常大，因为在微小的狭缝中空气不能产生对流，而且空气的导热系数非常低，微小的空气狭缝在热井和样品容器之间形成了一个不可忽视的热阻。另外，在热井上加工样品容器的配合结构，加工工艺要求热井要有较高的机械强度，因此，热井的壁厚必然较厚，导致热容较高。由于以上原因，机械加工的方式将会使温控仪的热响应速度很难提升。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种快速响应的高通量液态样品精密温控装置及方法，以避免高通量样品容器本身误差、热井加工制造误差以及机械加工工艺对热井热性能的影响，提高热井热性能，降低制造成本和对生产设备的要求。

[0005] 本发明的技术方案为：

[0006] 一种快速响应的高通量液态样品精密温控装置，包括热井，所述热井主要由导热板和多个导热套组成，所述导热板上开设有与多个导热套相匹配的沉孔阵列，所述导热套的一端插设于导热板上的沉孔内并通过焊接固定。

[0007] 所述的快速响应的高通量液态样品精密温控装置，所述热井还包括保温罩，所述保温罩包覆在导热板和导热套的外围。

[0008] 所述的快速响应的高通量液态样品精密温控装置，所述导热套的壁厚小于或者等于0.8毫米。

[0009] 所述的快速响应的高通量液态样品精密温控装置，所述导热套的下端内壁为圆锥孔状。

[0010] 所述的快速响应的高通量液态样品精密温控装置，所述导热板的厚度为2毫米，所述沉孔的深度为0.5毫米。

[0011] 一种快速响应的高通量液态样品精密温控方法，包括以下步骤：

[0012] （1）将多个导热套依次插入填充有焊料的导热板沉孔阵列内；

[0013] （2）将高通量样品容器放入插设于导热板沉孔内的导热套内，调整导热套的位置，使高通量样品容器达到自由取放的状态；

[0014] （3）加热导热板，使预先放在导热板沉孔内的焊料熔化，将导热套与导热板焊接在一起。

[0015] 所述的快速响应的高通量液态样品精密温控方法，所述高通量样品容器包括常规的32孔板、96孔板和192孔板。

[0016] 本发明将热井设计改为导热套和导热板的组合设计，由于是分体设计，导热套采用车削加工的方式，其壁厚可以控制在0.8毫米以内；导热板可以使用2毫米厚的板材，这样大大降低了热井自身的热容；导热套的内壁形状可以依据与高通量样品容器的配合需求而设计，这样导热套与高通量样品容器之间径向预留的间隙可以减小到0.1毫米以内。高通量样品容器包括常规的32孔板、96孔板、192孔板以及其它非常规通道数的样品容器。

[0017] 在导热套焊接到导热板上之前，先将导热套在导热板上排列好，然后将高通量样品容器放入排列好的导热套内，因为尚未固定，导热套可以自动适应高通量样品容器的尺寸误差；在高通量样品容器可以自由取放的状态下加热导热板，使预先放在导热套与导热板之间的焊料熔化；焊料冷却后，已定位好的导热套就焊接固定在了导热板上。用这种自适应的定位设计可以避免在设计中为适应高通量样品容器自身公差和热井加工公差预留较大的间隙，同时也避免了为进行机械加工而必须增加的热井的质量，在提高热井热性能的同时降低了制造成本和对生产设备的要求。

附图说明

[0018] 图1是本发明具体实施例的结构示意图；

[0019] 图2是本发明具体实施例的剖面示意图；

[0020] 图3是本发明具体实施例的导热套与导热板的装配示意图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

[0022] 如图1、图2所示，一种快速响应的高通量液态样品精密温控装置，包括热井，热井主要由导热板1和多个导热套2组成，导热板1上开设有与多个导热套2相匹配的沉孔阵列，导热套2的一端插设于导热板1上的沉孔11内并通过锡焊固定。导热套2为中空的柱形结构，上端壁厚0.8毫米，下端内部设计成锥孔以减小导热套2与96孔板之间的空气间隙。导热板1和导热套2由高导热性能的C10000系铜制造。在导热板1和导热套2的外围包覆有保温罩3，保温罩3由绝热材料形成，隔绝外界环境对热井的影响。

[0023] 本发明将热井设计成导热板1与导热套2的组合结构，如图3所示。导热板1可以选用2毫米厚的板材，在导热板1上设计了0.5毫米深的沉孔阵列。安装时，在导热板1的沉孔11中添加高温锡焊焊料，然后将导热套2依次插入沉孔11中，使导热套2排列在导热板1上；再将

[0024] 96孔板插入导热套2中，此时导热套2还没有固定，调整导热套2位置，使96孔板可以顺利取放；加热导热板1，焊料熔化，导热套2与导热板1焊接完成。采用上述设计和制造工艺，用标准的96孔板对所有的导热套2定位，定位完成后再将导热套2和导热板1焊接在一起，因此，导热套2与96孔板之间的间隙可以减小到0.1毫米以内。

[0025] 采用本发明的热井进行试验：将盛有液体的96孔板放入热井，在热井导热板底部安装热源对热井进行均匀加热；热井、96孔板及液体的初始温度均为75摄氏度；热源温度从75摄氏度突变到95摄氏度，并记录下各测温点的温度响应。试验数据显示，开始加热50秒后，96孔板内液体的温度均匀升高到95摄氏度；开始加热4秒内，导热板温度从75摄氏度升高到95摄氏度；每秒热井的升温可以达到5摄氏度。

[0026] 以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。