96孔生化样品处理台的温度均匀设计与优化.pdfVIP

学兔兔 l 匐 化 96孔生化样品处理台的温度均匀设计与优化 Design andoptimizationoftemperatureuniformityof96-cell biologicalsam ple processingstation 朱 杰’，高贯虹。 ZHUJie ．GAO Guan—hong (1．常州大学，常州213000；2．常州福生生物技术有限公司，常州213000) 摘 要：设计优化96孔生化样品处理台加热板的物理结构和加热方式，使得生化样品处理台能够快速、 均匀地在5分钟内被加热到10O℃。利用三维软件建模、有限元分析仿真和实验相结合的方 法，对加热板进行设计、仿真优化和实验验证。优化后的加热板在加热五分钟后，处理台样 品的平均温度达到100℃，孔间最高温度差小于2c。经过模拟优化后的、按特定空间分布的 加热棒阵列来加热96孔生化样品处理台，能大大提高加热过程中96孔温度的均匀性，使之达 到土1℃的要求。 关键词：96孔生化样品处理台；有限元分析；温度分布控制 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1009--0134(2014)05(上)-0145--03 Doi：10．3969／J．1ssn．1009-0134．2014．05(I-)．40 0 引言 1 加热板的结构设计 随着医学技术、医疗检测仪器的发展，生化样 整个生化样 品处理台的设计模型如图1所示。 品处理台，在临床检验、自动化生化分析 中扮演着 为了试管内生化样品能够快速的被加热并且达到 越来越重要的角色。目前国内使用的生化样品处理 设定的 目标温度 ，我们将借助有限元仿真和实验 台主要依靠进 口u，对生化样品处理台的研究也较 相结合的方法，针对设计模型进行分析、热力学 少。我们所设计的生化样品处理台分布有96个样品 仿真和优化，最终得到符合要求的加热板结构。 池，分成12~[E[8列的格局均匀排布。生化样品处理 受限于处理台的大小和结构要求，加热板的 台需要稳定的温度保证，96个样品只有统一在特定 物理尺寸为：长264mm，宽162mm，高20mm。表 的温度下才能保证生化样品处理结果的可靠性。 面均匀分布有96个样 品池 。考虑到样品池的试剂 近年来国内对于温度均匀化设计的研究已经 要在5分钟以内达到100℃的高温，生化样品处理 有了初步的发展。傅承阳I等提出的在 “温度低 台整体采用铝合金材料制造 。铝合金具有中等强 度，优 良的机加工性能，是广泛应用的工业结构 谷”通过加热器热量补偿来提高温度场均匀性的方 件材料。铝合金的导热性能优越，处理台能够快 法，使得温差从超过20℃降低至6．5℃。花丹红 等 速均匀的被加热到指定温度。 利用移动最小二乘法拟合热管功率参数与加热板 温度差值，使得加热板温度场温差将至3℃。我们