專利名稱：生物芯片溫度控制子板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型的涉及一種生物芯片溫度控制子板，是一種將生物芯片和溫 度控制相隔離的電路板，使得生物芯片和溫度控制部分相互獨立、模塊化， 并減小了生物芯片設(shè)備的整體體積，應(yīng)用于生物芯片溫度控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
溫度控制是生物芯片技術(shù)的一個重要組成部分。在生物芯片溫度控制領(lǐng)域 中， 一般是采用生物芯片和溫度控制電路集成的方法，或是將其他領(lǐng)域的溫 度控制模塊直接連接生物芯片。其不利處一是生物芯片和溫度控制電路高度 關(guān)聯(lián)，在實驗階段生物芯片的修正必然會引起溫控電路的修改、調(diào)試，增加
了實驗的復(fù)雜性；二是一般直接連接的溫度控制模塊體積較大，不符合生物
芯片小型化的要求。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服了生物芯片和溫度控制電路現(xiàn)有連接方法的 上述缺陷，提供了生物芯片溫度控制子板。該子板將生物芯片和溫度控制電 路相隔離，減少生物芯片實驗階段的復(fù)雜性，同時也減小了生物芯片裝置的 整體體積。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案。主要包括有接口單 元l、溫度釆集單元2、加熱及控制單元3，接口單元包括有用于與生物芯片 相連接的生物芯片接口 1和用于與溫度控制電路相連接的控制接口 4;
溫度采集單元2包括有儀表放大器和惠斯登電橋，溫度采集單元2通過 生物芯片接口 1與生物芯片相連接，采集生物芯片內(nèi)嵌傳感器的溫度信號并 放大、傳輸給溫度控制電路；
加熱及控制單元3主要包括有智能功率器件和一個加熱電源，智能功率 器件的輸入端通過控制接口 4與溫度控制電路相連接，智能功率器件輸出端 通過生物芯片接口與生物芯片內(nèi)的加熱回路相連接，來自溫度控制電路的控制信號控制智能功率器件的接通與斷開，進而控制生物芯片內(nèi)嵌加熱器件的 工作與否，即該單元根據(jù)控制接口傳輸來的控制信號來打開或閉合加熱及控 制回路。加熱電源為生物芯片內(nèi)的加熱回路提供電源。
所述的儀表放大器為芯片AD627, AD627和惠斯登電橋組成溫度采集電 路，惠斯登電橋接生物芯片內(nèi)嵌的溫度傳感器，惠斯登電橋輸出端與AD627 的+IN端相連接，惠斯登電橋釆集的溫度信號經(jīng)AD627放大處理后由AD627 的Out端經(jīng)由控制接口傳給溫度控制電路。
所述的智能功率器件為芯片BTS149，芯片BTS149輸入端IN接從控制 接口獲取的溫度控制電路的加熱控制信號，輸出端經(jīng)生物芯片接口與生物芯 片內(nèi)嵌的加熱器件相連，來自溫度控制電路的加熱信號控制BTS149的接通或 斷開，進而控制生物芯片內(nèi)嵌加熱器件的工作與否。
該子板集成了溫度采集和加熱控制功能；它使得生物芯片和溫度控制電 路相互獨立，并通過兩個接口分別連接生物芯片和溫度控制電路，任何一方 的改變都不會影響到另一方的實現(xiàn)；整個子板構(gòu)成簡單，并通過對加熱回路 的改進，大大減小了電路的體積及其復(fù)雜性。

圖l生物芯片溫度控制子板示意框圖； 圖2本實用新型生物芯片溫度控制子板的電路原理圖。
具體實施方式

結(jié)合圖l、圖2對本實用新型作進一步的說明
本實施例包括三部分接口單元、溫度采集單元、加熱及控制單元。其 中接口單元包括控制接口和生物芯片接口 ；溫度釆集單元包括儀表放大器和 惠斯登電橋；加熱及控制單元主要是使用智能功率器件和一個加熱電源組成 的加熱控制回路。
本實施例中的生物芯片接口采用一個16端子的3.81端口，用于和生物芯 片相連，提供3路生物芯片內(nèi)嵌的傳感器接口， 3路生物芯片內(nèi)嵌的加熱元件接口，傳輸?shù)氖悄M量。其中l(wèi)端子懸空；在生物芯片一側(cè)2 4、 5 7、 8 9端子各自做為惠斯登電橋的一臂以三線法接生物芯片內(nèi)置的溫度傳感器，在 子板一側(cè)4、 7、 IO端子接地，3、 6、 9端子接各自對應(yīng)的AD627的+IN端， 2、 5、 7端子通過千分之一精度的3.16K電阻和控制接口提供的3.3V電源相 連；11、 13、 15端子接加熱電源；12、 14、 16端子一方面接生物芯片的加熱 器件，另一方面接各自對應(yīng)的BTS149芯片的D (Drain)端口。
本實施例中的控制接口采用共20針的雙排針接口，包括溫度采集單元傳 感器信號輸出接口，提供給加熱及控制單元的加熱控制接口和一路輸入范圍 為3V 18V的為子板供電的電源接口。其中1、 2、 4腳在子板側(cè)和AD627 的輸出端Out相連；11、 13、 14腳在子板側(cè)和BTS149的輸入端IN相連；20 腳接為AD627和惠斯登電橋供電的3.3V電源，19接該電源的地端；其余腳 懸空。在控制電路側(cè)，需按照以上的管腳功能關(guān)系和子板相連。
本實施例中的溫度采集單元采用的是美國ADI公司的的儀表放大器 AD627，它使用控制接口引入的3V 18V電源供電，與三線連法的惠斯登電 橋組成生物芯片的溫度采集單元，通過3.S1端口和生物芯片的內(nèi)置傳感器連 接。它將3路0 40mv的傳感器信號放大50 60倍，然后通過控制接口輸出 3路放大過的信號給溫度控制電路進行處理。其+RG、 -RG腳間接增益控制電 阻，該電阻使用精度為萬分之五的2.05K電阻；-IN腳接收接經(jīng)3.16K和100 歐電阻分壓過的100歐電阻電壓，與+IN腳輸入一起組成AD627的輸入信號； AD627的供電方式為單電源供電，+Vs腳接3.3V, -Vs腳接3.3V電源的地， +Vs禾卩-Vs接電容O.luF和10uF的電容；Ref腳做為輸出電壓參考端接3.3V 電源地。
三路惠斯登電橋中每路都由3.3V電源、兩個千分之一精度的3.16K電阻和 一個萬分之五精度的100歐電阻組成。其中3.3V接3.16K電阻的一端；3.16K電 阻的另一端， 一個串聯(lián)100電阻并接AD627的-IN端， 一個生物芯片接口的3(或 6或9)端。本實施例中的加熱及控制單元使用的是智能功率放器件BTS149芯片，從 而使溫度控制電路可以使用數(shù)字電壓信號來控制生物芯片加熱器件的工作與 否。該單元的輸入端經(jīng)接控制接口得到3路數(shù)字量控制信號，輸出通過3.81 端口接生物芯片的3路加熱器件，同時生物芯片的加熱回路也通過3.81端口 引入加熱電源。該加熱電源的電壓可在12V 60V，電流可在0 19A內(nèi)調(diào)整。 其中輸入端IN接控制接口的11 (或13或14)腳，并通過10K電阻和加熱電 源(12V/5A)地相連；D端接生物芯片接口的12 (或14或16)腳；S (Source) 端接加熱電源地。
本實施例中采用雙電源供電。其中AD627、惠斯登電橋的工作電源由控 制接口引入，為了保證子板正常工作，其電壓范圍要求在3V 18V之間。加 熱及控制單元的加熱電源的具體參數(shù)由生物芯片內(nèi)嵌的加熱器件決定，但該 參數(shù)需介于如下范圍電壓12V 60V，電流0 19A。
加熱電源接口外接12V/5A的電源，連接生物芯片接口的ll、 13、 15腳， 為生物芯片的加熱器件供電。三路供電回路的通、斷分別由三個BTS149芯片 控制。
該子板工作時，首先依照上述接口連接好生物芯片和控制電路。3.3V電 源上電，啟動溫度檢測單元，此時溫度信號輸入AD627的+IN端，AD627放大 該信號后，AD627的Out腳將放大過的電壓信號輸出到控制接口，控制接口再 將該信號輸送給控制電路處理，其處理結(jié)果通過控制接口輸入BTS149的IN腳。 此時BTS149的IN腳若為高電平(>1.7V)， BTS149的D、 S端內(nèi)部成接通狀態(tài)， 生物芯片加熱控制回路閉合；若干IN腳為低電平(<1.7V)， D、 S間成高阻狀 態(tài)，相當于生物芯片加熱控制回路斷開。然后12V/5A電源上電，為生物芯片 的三路加熱回路提供12V/5A的加熱電源。本實用新型做為生物芯片和生物芯 片溫度控制電路的中間層存在，體積小、實用性強。
權(quán)利要求1、生物芯片溫度控制子板，其特征在于主要包括有接口單元、溫度采集單元(2)、加熱及控制單元(3)，接口單元包括有用于與生物芯片相連接的生物芯片接口(1)和用于與溫度控制電路相連接的控制接口(4)；溫度采集單元(2)包括有儀表放大器和惠斯登電橋，溫度采集單元(2)通過生物芯片接口與生物芯片相連接，采集生物芯片內(nèi)嵌傳感器的溫度信號經(jīng)儀表放大器放大后通過控制接口(4)傳輸給溫度控制電路；加熱及控制單元(3)主要包括有智能功率器件和一個加熱電源，智能功率器件的輸入端通過控制接口(4)與溫度控制電路相連接，智能功率器件輸出端通過生物芯片接口(1)與生物芯片內(nèi)的加熱回路相連接，來自溫度控制電路的控制信號控制智能功率器件的接通與斷開；加熱電源為生物芯片內(nèi)的加熱回路提供電源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物芯片溫度控制子板，其特征在于所述的儀表 放大器為芯片AD627， AD627和惠斯登電橋組成溫度采集電路，惠斯登電橋 接生物芯片內(nèi)嵌的溫度傳感器，惠斯登電橋輸出端與AD627的+IN端相連接， 惠斯登電橋采集的溫度信號經(jīng)AD627放大處理后由AD627的Out端經(jīng)由控制接口傳給溫度控制電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物芯片溫度控制子板，其特征在于所述的智能 功率器件為芯片BTS149，芯片BTS149輸入端IN接從控制接口獲取的溫度 控制電路的加熱控制信號，輸出端經(jīng)生物芯片接口與生物芯片內(nèi)嵌的加熱器 件相連，來自溫度控制電路的加熱信號控制BTS149的接通或斷開。
專利摘要本實用新型為一種生物芯片溫度控制子板，將生物芯片和溫度控制電路相隔離。主要包括三部分接口單元、溫度采集單元(2)和加熱及控制單元(3)。其中接口單元包括控制接口4和生物芯片接口(1)；溫度采集單元(2)包括儀表放大器和高精度惠斯登電橋；加熱及控制單元(2)主要是使用智能功率器件和一個加熱電源組成的加熱回路。該子板集成了溫度采集和加熱控制功能；它使得生物芯片和溫度控制電路相互獨立，并通過兩個接口分別連接生物芯片和溫度控制電路，任何一方的改變都不會影響到另一方的實現(xiàn)；整個子板構(gòu)成簡單，并通過對加熱回路的改進，大大減小了電路的體積及其復(fù)雜性。
文檔編號G05D23/20GK201060424SQ20072016992
公開日2008年5月14日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者劉世炳, 姚李英, 崢 孔, 濤 陳 申請人:北京工業(yè)大學(xué)