改進的冷卻器/加熱器排布制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)的主題是用于以受控方式加熱和冷卻物體的裝置，其允許在熱塊體、用于加熱和冷卻的元件和受熱器之間的良好的熱接觸，而不需要使用熱界面材料；包含這樣的裝置的儀器；和使用該裝置傳導熱分布的方法。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)的主題是用于以受控方式加熱和冷卻物體的裝置、用于進行熱循環(huán)的儀器和用于傳導熱分布(thermal profile)的方法。
技術(shù)介紹
本專利技術(shù)在保健領(lǐng)域以及生物學和醫(yī)學的研究中，特別是在需要可 靠地分析樣品中所含成分的核酸分析、基因量化(quantification)和基因 型分型中特別有用。用于擴增核酸的方法和裝置在本領(lǐng)域中是熟知 的。一種使用包括變性步驟和擴增步驟的反應(yīng)循環(huán)的方法是聚合酶 鏈反應(yīng)(PCR)。通過提供工具以將具有特定序列的核酸的量從可忽略 量增加至可檢測量，此技術(shù)已使核酸處理領(lǐng)域(特別是核酸的分析)發(fā) 生了革命性的變化。PCR在例如EP0 201 184和EP 0 200 362中有描 述。已開發(fā)出了更多的新近改進的和更強大的PCR技術(shù)。定量實時 PCR是用來同時擴增和定量給定DNA分子的特定部分的實驗室技術(shù)。 它被用來確定在樣品中是否存在特定的序列，且如果存在，則可量化 樣品中的拷貝的數(shù)目。量化的兩種普遍方法是使用插入雙鏈DNA中 的熒光染料和被修飾的DNA寡核苷酸探針(當與互補DNA雜交時發(fā) 熒光)。這樣的方法在例如EP 0 512 334中有描述。而且，已開發(fā)出了多重PCR，其使得能夠在單個反應(yīng)管中平行地 擴增兩種或多種產(chǎn)物。它被廣泛用在基因型分型應(yīng)用和研究實驗室、 法醫(yī)學實驗室和診斷實驗室中的不同領(lǐng)域的DNA測試中。使用來自 多種真核來源和原核來源的cDNA作為起始才莫板，多重PCR還可被 用于定性的和半定量的基因表達分析。在EP 0 236 069中公開了 一種利用加熱和冷卻延伸的金屬塊體而 以受控方式對在管中的樣品進行熱循環(huán)的儀器。另外，各種用于進行、 檢測和監(jiān)測這種方法的儀器在本領(lǐng)域中是已知的，例如在EP 0 953 837中描述的Roche Cobas TaqMan⑧儀器和Roche Lightcycler 480儀器。在大多數(shù)這些儀器中使用了熱循環(huán)儀，熱循環(huán)儀具有包含凹部的 熱塊體(thermal block),容納PCR反應(yīng)混合物的容器可坤皮插在凹部中。 在不連續(xù)的、預(yù)編程的步驟中升高和降低塊體的溫度，現(xiàn)在主要使用 主動(active)加熱和冷卻的Peltier元件來完成。Peltier元件是固態(tài)主動 熱泵(active heat pump),其在消耗電能的情況下將熱從裝置的一側(cè)逆 著溫度梯度轉(zhuǎn)移至另一側(cè)。通常，它由兩個瓦片(tile)構(gòu)成，在兩個瓦 片之間放置有攜帶方形的p型摻雜的(p-dotted)和n型摻雜的(n-dotted) 半導體立方體(cube)的傳導通道。施加連續(xù)的電流導致Peltier元件一 側(cè)上的熱量吸收，導致此側(cè)上的溫度減少，而在另一側(cè)熱量被釋放導 致溫度增加。 一旦顛倒電流的方向，熱傳輸?shù)姆较蛞部蒦 皮改變。另外， 熱循環(huán)儀包含受熱器，用于利用熱接觸從另一個物體吸收和分散熱 量。為了獲得有效率的熱轉(zhuǎn)變(transition),利用高機械力將Peltier元 件的一個主要表面連結(jié)至熱塊體，將在相對側(cè)面的另一個主要表面連 結(jié)至受熱器。為了補償物理接觸(physical contact)的各個表面的不均勻 性(導致產(chǎn)生減少了的接觸和增加的傳熱阻力)，使用了熱界面材料 (thermal interface materials)。這種熱界面材料通常是例如在US 2006/0086118中公開的由石墨制成的膜或是例如在US 6 164 076中公 開的在兩個主要表面上具有人造鉆石(diamante)層的額外改進的膜。但是，因為許多熱分布在這樣的熱循環(huán)儀上進行，所以增加了熱 界面材料可例如通過摩擦而^皮損害、降解或移位(displace)的風險，特 別是當Peltier元件和熱塊體的尺寸非常不相等，使得所施加的熱量引 起的Peltier元件和熱塊體的膨脹不同時，在應(yīng)用熱分布的時候會出現(xiàn)上述情況。因此，本專利技術(shù)的目的是提供一種以受控方式加熱和冷卻物體的裝置，該裝置允許熱塊體和Peltier元件間的良好的熱接觸，而不需要使 用熱界面材料。另外的特點和實施方式將由于說明書和附圖而變得顯而易見。將 要理解的是，以上提及的特點和下文描述的特點可不僅以所指定的組 合使用，而且可以其他組合或獨立使用，而不違背本公開內(nèi)容的范圍。各種實施方式在附圖中被示意性地闡釋，并在下文參考附圖詳細 解釋。要理解的是，之前概括性的描述和以下各種實施方式的描述都 僅是示例性的和解釋性的，并非是限制性的或用來限制權(quán)利要求。附 圖(作為本說明書的構(gòu)成部分)闡釋了一些實施方式，且與說明書一起 用來解釋本文描述的實施方式的原則(principle)。專利技術(shù)概述本專利技術(shù)的第一個主題是用于以受控方式加熱和冷卻物體的裝置， 所述裝置以下述順序從上到下以 一層在另 一層之上的層疊方式包括- 熱塊體(l)，- 用于加熱和冷卻的元件(4)，和- 受熱器(5)，特征是熱塊體面向用于加熱和冷卻的元件的表面(la)和/或用于加 熱和冷卻的元件面向熱塊體的表面(4a)^皮覆蓋有固體膜潤滑劑。本專利技術(shù)的第二個主題是用于進行熱循環(huán)的儀器，其至少包括本發(fā) 明的用于加熱和冷卻的裝置。本專利技術(shù)的第三個主題是傳導熱分布的方法，其包括- 在本專利技術(shù)的用于加熱和冷卻的裝置的熱塊體上提供容器，- 在所述容器中提供要被加熱和/或冷卻的流體，- 使用所述用于加熱和冷卻的元件向在所述容器中的所述流 體施力口熱或冷。附圖簡述以下經(jīng)由實施例，參考附圖描述本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，其中附圖說明圖1顯示了本領(lǐng)域中已知的用于加熱和冷卻的裝置，其具有熱塊 體(l)、用于加熱和冷卻的元件(4)和受熱器(5)，其中在熱塊體和用于 加熱和冷卻的元件之間存在傳熱膜(2)以及在用于加熱和冷卻的元件 和受熱器之間存在傳熱膜(3)。圖2展示本專利技術(shù)的用于加熱和冷卻的裝置，其具有熱塊體(l)、用 于加熱和冷卻的元件(4)和受熱器(5)，其中熱塊體面向用于加熱和冷卻 的元件的表面(la)(圖2A)、用于加熱和冷卻的元件面向熱塊體的表面 (4a)(圖2B)或者兩個表面(la和4a)(圖2C)^皮覆蓋有固體膜潤滑劑，而 用于加熱和冷卻的元件面向受熱器的表面(4b)和受熱器面向用于加熱 和冷卻的元件的表面(5a)未被覆蓋有固體膜潤滑劑。圖3圖示了本專利技術(shù)的用于加熱和冷卻的裝置，其具有熱塊體(l)、 用于加熱和冷卻的元件(4)和受熱器(5),其中熱塊體面向用于加熱和冷 卻的元件的表面(la)和受熱器面向用于加熱和冷卻的元件的表面 (5a)(圖3A)、用于加熱和冷卻的元件面向熱塊體的表面(4a)和受熱器面 向用于加熱和冷卻的元件的表面(5a)(圖3B)、熱塊體面向用于加熱和 冷卻的元件的表面(la)和用于加熱和冷卻的元件面向受熱器的表面 (4b)(圖3C)、或用于加熱和冷卻的元件的兩個主要表面(4a和4b)(圖3D) 被覆蓋有固體膜潤滑劑。圖4顯示了本專利技術(shù)的用于加熱和冷卻的裝置，其具有熱塊體(l)、 用于加熱和冷卻的元件(4)和受熱器(5),其中所有彼此相對的主要表面 (la/4a和4b/ 5a)(圖4A)，或一個界面的兩個主要表面和另一個界面 的一個主要表面(la、 4b/5a; la/4a、 5a; 4a、 4b/5a; la/4a、 4b)(圖 4B-E)被覆蓋有固本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于以受控方式加熱和冷卻物體的裝置，所述裝置以下述順序從上到下以一層在另一層之上的層疊方式包括：?。瓱釅K體（１）　－用于加熱和冷卻的元件（４），和?。軣崞鳎ǎ担∑涮卣髟谟?，所述熱塊體面向所述用于加熱和冷卻的元 件的表面（１ａ）和／或所述用于加熱和冷卻的元件面向所述熱塊體的表面（４ａ）被覆蓋有固體膜潤滑劑。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：H哈蒂格，
申請(專利權(quán))人：霍夫曼拉羅奇有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：CH[瑞士]