包含多个样品的模块的热循环制造技术

本发明专利技术涉及高通量样品分析的领域。特别地，本发明专利技术涉及用于多个样品的同时调温的设备、系统和方法。更特别地，本发明专利技术涉及多个样品的同时热循环来在微滴定平板格中进行ＰＣＲ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含多个样品的模块的热循环专利
本专利技术涉及样品高通量分析领域。特别地，本专利技术涉及用于多个样 品的同时调温的设备、系统和方法。先有技术技术用于以受控的方式调温样品的设备在几乎所有的化学或生物化学 领域中使用，而基础科学以与工业发展或药物生产相同的方式受到影 响。由于劳动时间以及试剂是昂贵的，开发倾向于提高生产和分析的通 过量，而同时最小化必需的反应体积。一般地，调温设备具有热模块(thermal block),其与研究中的样品热 接触。热模块被调温到期望的温度，也影响样品的温度。最简单的热模 块是常见的锅板(boilerplate)。为了实现有效的调温，设备应当具有加热和冷却样品的装置。为 此，热模块可以与两个独立的装置或与能够进行加热和冷却的单个装置 连接。这种单个的调温装置例如流通装置，在热模块之内或靠近热模块 的管道系统流动着外部调温的液体，例如水或油，向所述热模块或从所 述热模块转移热量。在两个独立的装置的情况下， 一般地使用电阻加热 结合消散性冷却。在医学和实验室设备领域关于热管理的很好的综述由 Robert Smythe( Medical Device & Diagnostic Industry Magazine, Jan. 1998, p. 151-157)撰写，以下是这篇文章的摘录。常见的消散性冷却设备是与风扇组合的散热器。 一般地，散热器由 铝制成，因为金属的相对高的导热性和低成本。将它们挤压、压印、粘 合、浇铸或机械加工来得到最大化表面积的形状，促进通过周围的冷却 空气的热吸收。大多数具有鳍片或针设计。当使用风扇时(强制对流)， 散热器可以消散大量热量而保持目标元件高于环境温度10-15°C。散热 器是便宜的，提供了装配灵活性，但是不能冷却元件达到或低于环境温 度。并且，散热器也不允许温度控制。更为改进的装备利用热电设备(TEC)作为热泵用于加热和主动冷 却热模块。热电设备是由半导体材料制成的固态的热泵，包括一系列夹 在陶瓷板之间的p型和n型半导体配对或结点。通过冷结点的电子吸收 热量，此时它们从p型元件中的低能水平传递到n-型元件中的更高能水 平。在热结点处，能量被排出到例如散热器，此时电子从高能n-型元件 移动到低能p-型元件。直流电源提供了能量来移动电子通过该系统。典 型的TEC将含有多至127个结点，可以泵送多达120 W的热量。泵送 的热量数量与通过TEC的电流数量成比例，因而紧密的温度控制是可能 的。通过使电流反向，TEC可以作为加热器或冷却器来工作，在变化的 周围环境中或在不同温度的循环中控制目标物是有用的。大小从2到62 mm，对于更大的冷却可以使用多个TEC。由于相对大量的热量被泵送 到小的区域上，TEC—般需要散热器来将热量消散到周围环境中。公知 类型的TEC是Peltier元件。热量的消散对于有效的冷却是必需的。如果热量不能在它的起源被 消散，所述热量可以使用热管转移到另一个地方。热管是具有内部灯芯 结构的密封的真空容器，通过内部的工作液体的蒸发和凝结来转移热 量。 一般使用氨、水、丙酮或甲醇，而特殊的液体被用于低温和高温应 用。当热量在热管的一侧被吸收时，工作液体被汽化，产生热管内部的 压力梯度。蒸气被迫流向管的冷却端，在此它凝结，放出它的潜热到灯 芯结构中，然后通过例如散热器进入周围环境。经由重力或内部灯芯结 构内的毛细管作用，凝结的工作液体回到蒸发器。由于热管利用了工作 液体的潜热效应，它们可以被设计以保持元件接近环境条件。虽然当冷 凝的液体利用重力工作时它们是最有效的，热管不能在任何取向上工 作。热管一般是小的和高度可靠的，但是它们不能将目的物冷却低于环 境温度。热才莫块可以用两个热管调温， 一个热管将热量从热源转移到所述热 模块，而另一个热管将热量转移出所述热模块。在WO 01/51209中公开 了具有两个热管的热模块。在US 4,950,608中使用了多个热管来实现温 度调节容器。在US 4,387,762中公开了具有可控制的热传导的热管。除了热管之外，具有液-气平衡的蒸发的固态外壳处于管道的形式， 这些固态外壳也已知处于平板样形式，由Thermacore ( Lancester, USA ) 公司生产，称为Therma-BaseTM。这些Therma-BaseTM具有基本上平面的 形状，例如用于计算机中来散发集成电路产生的热量(US 6,256,199)。 在US 5,161,609中公开了用于元件的温度调节的设备，与外壳内部的液 体-蒸气平衡中含有的液体热接触。US 5,819,842描述了一种温度控制单 元，包含用于紧密靠近的多个样品的单独控制的散布器平板。因而，本专利技术的目的是提供一种设备，用于样品的同时调温。在本 专利技术一个方面中，本专利技术涉及多个样品的同时热循环来在微量滴定板格 中进行PCR。专利技术简述本专利技术涉及一种设备，来以并4亍方式调温多个单独的样品。更确切 地，本专利技术涉及一种设备，适合于进行多个样品中多个同时PCR扩增。本专利技术的一个主题是一种设备，用于多个样品的同时热循环，所述 设备包括a) 包含多个样品的热模块1,b) 至少一个热泵2，c) 热基底4，d) 散热器5和e) 控制单元3，来控制所述多个样品的同时热循环， 其中所述热基底4与所述散热器5和所述至少一个热泵2热接触，所述至少一个热泵2与所述热模块1热接触。本专利技术的另一个主题是一种设备，用于多个样品的同时热循环，所 述设备包括a) 包含多个样品的热模块1,b) 至少一个热泵2，c) 第一热基底4和第二热基底6，d) 散热器5，和e) 控制单元3，来控制所述多个样品的同时热循环。 在整个本专利技术中，多个样品的同时热循环包括多个样品的所有类型的调温。同时热循环概况了所述多个样品的温度的周期性变化，其中在 一个循环开始时的温度与所述循环的结束时的温度相同。 一个温度循环 包括加热、冷却的阶^:以及恒温的阶l1。随着时间的温度变化由热循环 方案来概述。用于多个样品包括任何数量的样品，而所述多个样品可以按几种方 式排列。排列多个样品的一种常见的方式是使用微量滴定板。做为选 择，多个反应容器可以排列在容纳装置中。在本专利技术的范围内，所述多 个样品是液体样品。所述多个样品的每一个都包括溶剂和要分析的 一种 或多种溶解的目标物。热模块1是配置为具有良好热传导性的固态设备。存在着本领域技 术人员已知的、具有良好热传导性的多种材料，而不受理论的限制，大 多数具有良好导电性的材料也是良好的导热体。因此，例如铜、铝、银 或石墨的材料适合于所述热模块。另一方面，塑料和陶瓷也可能具有足 够的热传导性来用作所述热模块的材料。热泵2是能够转运热量的有源设备。 一般地，热泵是由需要电力来 工作的半导体材料制成的所谓的热电设备(TEC)。直流电源提供用于 加热和冷却的能量，而反转电流就反转热量泵送的方向。/>知类型的 TEC是Peltier元件。热基底4是用于转移和散发热量的蒸气室设备。在整个本专利技术中， 热基底是一种特殊的热管，而所述热基底具有基本上为平面形状的区 域。术语热管是具有内部灯芯结构的密封的真空容器的设立的名称，其 通过内部的工作液体的蒸发和凝结来转移热量。当热量在热管的 一侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多个样品的同时热循环的设备，所述设备包括：　　　　ａ）包含所述多个样品的热模块１，　　　　ｂ）至少一个热泵２，　　　　ｃ）热基底４，　　　　ｄ）散热器５，和　　　　ｅ）控制单元３，来控制所述多个样品的同时热循环，　　　　其中所述热基底４与所述散热器５和所述至少一个热泵２热接触，所述至少一个热泵２与所述热模块１热接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T施劳比茨，T巴尔达克，P费德勒，C乔治，G格鲁特，A肖尔，G滕兹勒，
申请(专利权)人：霍夫曼拉罗奇有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]