包括用于测量样品的热通量的量热计(1)的系统包括：容纳样品的样品容器(10)的接收空间(6)、散热器(4)、第一热换能器(2)，借此第一热换能器(2)包括在样品容器(10)被定位在接收空间(6)中时与样品容器(10)接触的热接收表面5(24)和与散热器(4)接触的热吸收表面(25)。提供了第二散热器(3)，借此第二散热器(3)具有与散热器(4)接触的第二热接收表面(34)和在样品容器(10)被定位在接收空间(6)中时与样品容器(10)接触的第二热吸收表面(35)。
Calorimeters and sample containers for calorimeters
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量热计和用于量热计的样品容器本专利技术涉及量热计和用于量热计的样品容器。这种量热计可用于分析产生热量的化学或生理过程。热量可以是化学反应、代谢活动或细胞功能(例如在诸如细菌的微生物中的细胞功能)的指示。在最一般的意义上，量热计是测量容器内部的样品产生的热量的装置，该容器被用作此样品的接收器(recipient)。在等温量热计中，在保持容器内部和外部散热器之间的温差最小(理想地接近于零)的同时，持续地去除样品产生的热量。产生的热量对应于可由诸如接触式温度传感器(例如温度计)、热-电传感器、热敏电阻、半导体管、电阻温度检测器(RTD)、铂电阻温度计、热-机械传感器、或非接触式传感器(如红外光学传感器、二极管)的传感器测量的热通量。生物过程可产生小于1微瓦/毫升样品体积的范围的热量，这要求所用的传感器具有高的热敏度，因此涉及微量热法，具体是允许检测纳瓦范围的热能的等温微量热法。要检测的热通量可以在1纳瓦上至和包括1000微瓦的范围内。优选地，热通量可以在1纳瓦上至和包括1微瓦的范围内。热敏电阻是一类可以在微量热法中使用的传感器。热敏电阻是热敏感性电阻器。具体地，可以使用负温度系数热敏电阻(NTC)，其特征在于热敏电阻的电阻与由热敏电阻感测到的温度成反比。热敏电阻的特征在于增益高，这使其能够在给定的温度范围内分辨非常小的温度。热电元件是利用热电将电流转换成热流或将热流转换成电流的装置。热电描述温度和电之间的关系。热电元件可用于将电流转换成热流，或者将热流转换成电流。将电流转换成热流被称为珀尔帖效应，发现其在珀尔帖元件中有所应用。珀尔帖元件由两种彼此不同并且在各自末端的一端处彼此连接的导电材料组成。如果导电材料是半导体，则可以最佳地观察到珀尔帖效应。导电材料中的一种是p型半导体，而另一种其他导电材料是n型半导体。包括电池的电路可以被连接至p型半导体和n型半导体的自由端。如果电路是闭合的，则来自电池的负极的电子流入p型半导体的方向，并且通过填充此材料中的正“空穴(holes)”而沿此p-半导体内部移动，直至其到达p型半导体和n型半导体之间的边界。由于在n型半导体中，晶体结构中所有可用的“空穴”都具有负极性的事实，因此电子的运动至少暂时被边界闭锁(阻挡，blocked)，并需要能量来克服这种闭锁。如果边界附接至桥接热交换表面(bridgingheatexchangesurface)，则这种桥接热交换表面冷却，因为需要能量输入以解锁电子并“推动”其通过n型半导体以维持具有电池的电路所施加的电势差。在其去往电池正极的途中，与电子一起传输的能量在p型半导体和n型半导体的各自末端耗散，借此产生热流。如果在p型半导体和n型半导体的电源侧末端(source-sidedends)提供热交换表面，则此热交换表面的温度上升，使得其成为热的表面(hotsurface)。如果将两种不同的材料在其末端连接在一起以形成回路，借此使两种材料的接触表面处于不同的温度，则热电导致产生电路电流。在使用相同布置的p型半导体和n型半导体的情况下，由于p和n半导体的热的末端(hotend)含有朝向冷的末端(coldend)移动的更多较高能量的电子并且冷的末端含有朝向热的末端移动的更多低能量的电子，因此供应至两个半导体的边界连接表面的热量导致热扩散。此热扩散也由于不同材料的使用而导致电流差。在电路被中断的情况下，产生电势差，该电势差可被测量为电压——塞贝克电压。塞贝克电压理想地与温度差大致平行。只要将热元件相应地校准，其就可以用作温度传感器。珀尔帖元件可用于将电流转换为热流。珀尔帖元件的反向操作产生电流发生器，借此借助塞贝克效应，可以将热流转换为电流。如果电路被中断，则此电流导致电势差，该电势差可被测量为电压。热元件可被视为产生电动势的装置，并且可以通过测量从来自热扩散产生的热流的电流中获得的电压而被用作传感器。可组合多个热电偶以形成堆叠(stack)，所谓的热电堆。这种热电堆是多层热电偶，其可用于测量从涉及例如生物过程的样品到利用热电元件作为传感器的散热器的热流。在US2004/0107986中已经描述了多通道量热计的使用。这种多通道量热计包括以阵列布置的多个孔，借此每个孔被配置为样品容器。样品容器包括底表面，该底表面被配置以接收热传感器，如热敏电阻。热敏电阻被接收在底表面的对应凹部中。底表面被配置以对热流提供最小的阻力，因此底表面的壁厚相对于孔的不与任何热传感器接触的其他壁表面的壁厚是减小的。可以按规则样式将多个孔布置在孔板上，以允许平行测量。发现已知的量热计的缺点实际上在于其制造昂贵。另外，所需的测量可能花费长达几天的时间，这使其不适于进行初步检查。现有技术的量热计的其他缺点是其使用与传感器接触的样品容器，该传感器布置在样品容器的底端。这种样品容器可具有瓶的形状。瓶的底部与传感器接触，而瓶壁必须隔热以能够检测样品产生的总热通量。这导致热交换表面小，因为所用的传感器的构造的缘故，样品容器的大部分不能用作热交换表面。量热计还被设计用于测量连续的介质流的热发展(heatdevelopment)，例如GB2093995A的微量热计。可流动的介质穿过缠绕在含有安瓿的圆柱体周围的螺旋管。螺旋管被布置在圆柱体的螺旋凹槽中。管经过含有珀尔帖元件的两个热检测器下方，该热检测器布置在圆柱体的外表面上。在文件WO2007053105A1中已经考虑提供生物传感器，其包括壳体、保持器、散热器对和热反射器对，该热反射器对相对于悬浮在保持器中的散热器热浮动，并且相对于保持器和壳体内部的环境热浮动，因此生物流体样品连续流动通过反应室。根据WO2007053105A1的生物传感器因此适于测量在浮动温度状态下的样品产生的热量。WO2007053105A1的样品容器被夹持在保持装置中，该保持装置借助于可压缩的o型环将机械压力施加在样品容器的表面上。散热器对因此被配置以吸收由样品产生的任何热量。需要少于2min的测量过程以确保所有的热量都被散热器吸收。由于此原因，根据WO2007053105A1的生物传感器不适于较长持续时间的测量。此生物传感器因此用于测量由快速酶促反应产生的热量，该快速酶促反应在小于2分钟内完成。因此本专利技术的目的是提供被配置使得对于热控环境，可减少完成测量所需的时间的量热计。本专利技术的进一步目的是提供能够在至多8小时，优选地至多4小时，最优选地至多2小时的时间范围(timeframe)内完成测量的量热计。本专利技术的进一步目的是提供可用于多个样品的多个同时测量的量热计。本专利技术的进一步目的是提供其制造上简单并且易于组装和使用的量热计。通过根据权利要求1的量热计和根据权利要求7的样品容器来解决此问题。量热计的进一步有利的实施方式以权利要求2-6的内容为准，而样品容器的进一步有利的实施方式以权利要求8至15的内容为准。如果在以下描述中使用术语《例如》，则该术语涉及实施方式或实例，其不应解释为本专利技术的教导的更优选的应用。术语“优选地”或“优选的”应理解为使得该术语涉及来自多个实施方式和/或实例的实例，其不应解释为本专利技术的教导的更优选的应用。因此，术语“例如”、“优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.包括用于测量样品的热通量的量热计(1)的系统包括：接收空间(6)、容纳样品的样品容器(40)、散热器(4)、第一热换能器(2)，借此所述第一热换能器(2)包括在所述样品容器(40)被定位在所述接收空间(6)中时与所述样品容器(40)接触的第一热接收表面(24)和与所述散热器(4)接触的第一热吸收表面(25)，所述系统的特征在于提供了第二热换能器(3)，其中所述第二热换能器(3)具有与所述散热器(4)接触的第二热接收表面(34)和在所述样品容器(40)被定位在所述接收空间(6)中时与所述样品容器(40)接触的第二热吸收表面(35)。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171106 EP 17200227.11.包括用于测量样品的热通量的量热计(1)的系统包括：接收空间(6)、容纳样品的样品容器(40)、散热器(4)、第一热换能器(2)，借此所述第一热换能器(2)包括在所述样品容器(40)被定位在所述接收空间(6)中时与所述样品容器(40)接触的第一热接收表面(24)和与所述散热器(4)接触的第一热吸收表面(25)，所述系统的特征在于提供了第二热换能器(3)，其中所述第二热换能器(3)具有与所述散热器(4)接触的第二热接收表面(34)和在所述样品容器(40)被定位在所述接收空间(6)中时与所述样品容器(40)接触的第二热吸收表面(35)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品容器(40)可从所述接收空间(6)移除。
3.根据权利要求1或2中的一项所述的系统，其中绝缘构件(5)被提供以在除所述第一热换能器和所述第二热换能器(2，3)的位置之外的任意位置中使所述接收空间(6)绝缘，借此所述绝缘构件(5)具体是绝热构件。
4.根据前述权利要求1至3中的一项所述的系统，其中所述接收空间(6)被提供在所述第一热换能器和所述第二热换能器(2，3)之间。
5.根据前述权利要求1至3中的一项所述的系统，其中所述接收空间(6)在彼此相邻布置在所述接收空间(6)的相同侧的所述第一热换能器和所述第二热换能器(2，3)与所述接收空间(6)的相对侧上的所述绝缘构件(5)之间延伸。
6.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中第一热换能器和第二热换能器(2，3)中的每一个提供有电连接器(22)，所述电连接器(22)通过电导管(7，8)连接至检测单元(10)，使得如果在操作时所述热通量产生电流，则所述电流被导向至所述检测单元(10)以检测指示由所述第一热换能器和所述第二热换能器(2，3)感测到的所述热通量的电信号。
7.用于根据前述权利要求中的一项所述的系统的样品容器(40)，包括第一容器壁(41)、第二容器壁(42)和将...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·乔弗特，V·范特奇尔纳，
申请(专利权)人：卡尔巴科特公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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