[發明專利]用于電子儀器的模制外殼

有效

• 申請號: 200810188579.3
• 申請日: 2005-09-09
• 公開（公告）號: CN101504221A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: D·A·科亨;S·巴納吉;M·J·登寧格爾
• 申請（專利權）人: 生物-拉德實驗室公司
• 主分類號: F25B21/04
• 分類號: F25B21/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 陳江雄;劉華聯

本申請是2005年9月9日提交的申請號為200580046351.5，名稱為免受大氣濕氣影響的熱循環儀的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明致力于實驗室裝置，其用于執行要求同時對多容座取樣部件中的多個樣本進行溫度控制的工序。具體地說，本發明解決了由于使用用于溫度調節和控制的熱電模塊而引起的問題。

背景技術

聚合酶鏈反應(PCR)是需要對在不同的工序階段之間，溫度快速變化的反應混合物進行精密溫度控制的化學過程的許多示例中的其中一個示例。PCR是一種用于擴增DNA的過程，即，從單個拷貝中生產出DNA序列的多個拷貝。PCR通常在儀器中執行，這種儀器在多個反應器例如反應井、試管或毛細管中提供試劑傳送、溫度控制和光學檢測。這種過程包括一系列熱敏感的階段，不同的階段在不同的溫度下執行，并且該溫度在反復的溫度變化中循環。在典型的PCR過程中，各樣本被加熱和冷卻到三個不同的目標溫度，在該溫度下將樣本保持指定的時間周期。第一目標溫度大約為95℃，其是分開雙鏈所需要的溫度。隨后冷卻至55℃的目標溫度，用于使分開的鏈雜化，并加熱到72℃的目標溫度，用于涉及聚合酶的反應。之后重復循環，以獲得多個DNA制品，并且各循環所消耗的時間根據設備，反應規模和自動化程度而可能從幾分之一分鐘變化至兩分鐘。這種熱循環是對于成功的過程性能是關鍵的，并且是任何要求對溫度和不同溫度下的階段順序進行完全控制的過程的重要特征。這些過程許多涉及同時處理大量的樣本，各樣本具有通常在微升比例范圍內的相對較小的尺寸。在某些情況下，該工序需要將某些樣本保持在一定溫度下，而將其它樣本保持在另一溫度下。已經研制出作為熱循環儀而為人所知的實驗設備，以允許這些工序以自動的方式來執行。

其中一種用于對熱循環儀中或任何平面陣列中的多個樣本進行溫度控制，以及用于將分離的樣本組放置在不同溫度下的方法，是使用熱電模塊。這些模塊是基于半導體的電子元件，其用作利用珀耳帖效應的小熱泵，并且可造成熱量根據經過元件的電流方向而在任一方向上流動。熱電模塊的許多用途包括小的激光二極管冷卻器、便攜式制冷器和液體冷卻器。

熱電模塊在熱循環儀中對于局部溫度效應、電子控制和模塊提供的快速響應具有特定的重要性。該模塊通常在平面陣列中邊靠邊地設置，從而提供在廣泛區域上對多個樣本的加熱或冷卻，當樣本包含在取樣部件中時尤其如此，取樣部件是整體件，其具有平的底表面和許多以標準的幾何結構排列而成形于其上表面的樣本井或容座。在典型的排列中，該模塊放置在取樣部件下面，并且通常帶散熱片的散熱器放置在模塊下面。

雖然這些模塊是高效且通用的，但是其效率可能由于循環器的構造中的各種因素而被削弱。溫度變化例如可能造成模塊表面上的冷凝，并且用于確保這些構件處于完全熱接觸下的夾具可能干擾散熱器片。通過本發明可解決這些以及其它問題。

發明內容

根據本發明，熱循環儀中的熱電模塊放置在封殼的內部，外科由取樣部件、散熱器和支撐框架組成，并且被墊圈密封，以免大氣濕氣的侵入，其中一個墊圈被壓縮在取樣部件和支撐框架之間，而另一墊圈被壓縮在散熱器和支撐框架之間。這些墊圈允許構件的快速組裝，并且不需要手動定位或對準。通過簡單地將取樣部件、模塊和散熱器放置在框架中，并將這些部件固定在一起，可實現密封。

本發明還致力于一種用于將帶散熱片的散熱器固定到熱電模塊中的結構，從而不會在散熱片的表面積或空氣穿過散熱片的散熱片通道方面削弱散熱器的散熱片性能。固定是通過一個或多個夾桿而實現的，所述夾桿足夠薄，以便裝配在散熱片之間，并且具有比散熱片小得多的深度，使得各相鄰散熱片的大部分表面仍暴露在外。夾桿優選延伸達相鄰散熱片的全長度，并且實際上最優選比散熱片更長，使得夾桿的末端將伸出散熱片以外，而被固定在組件的其余構件上。

由本發明提供的更進一步的改進之處是一種模制部件中的電導線的新穎結構，該模制部件用作將被密封而免于暴露在大氣中的區域與相鄰區域分隔開的分隔件。電導線具有兩個通過橫桿而在一端相連以形成″U″形的引腳。橫桿埋置在模制部件中，并且兩個引腳暴露在外，并可用于電連接，一個引腳延伸到密封區域中，而另一引腳延伸到相鄰的區域中。″U″形狀便于圍繞著導線而模制該部件，并且如此埋置導線的部件可用于任何電子裝置或儀器中，這些電子裝置或儀器包含電子元件，這些電子元件需要一種受保護以免暴露于大氣濕氣中的環境。這樣一種儀器是熱循環儀，導線的其中一個引腳電連接在封殼內部的熱電模塊上，并且另一引腳電連接在外部電氣構件上，例如電源、控制器或任何為模塊提供或調節電流的這種構件上。