专利名称：具有均匀压强应用的样品封盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在可控温度恥免下进行处理和/it^应的设备和方法。 尽管在本发明上下文中以热循环器作为典型M，但本发明的设备和方法并不 局P艮于该M的应用，而是涉;sj斤l顷域的专业技术人员所知的所有应用，其 中， 一些种类的样品/〉v^物需要在一定温度下进行处理。 '
特别地，本发明涉M于封盖一个或多个样品的装置，其适于a或者最 小化可肯络在于样品il^^^中的任^r蒸发物质的蒸发和/或冷凝，特别 是在一个或者一个阵列容器的边缘处物质的蒸发，或在包含样品和/或封盖装置 的^i容器或拟台的盖上所述物质的冷凝。 背景M
用于实施化学和/或生物M的、包括一个适于叙内一个或多个M容器的
壳体^r盖的热循环器公开于如专利EP 1013 342中。其中，用于封闭包^^^L 容器的差^体的封盖是刚性的，且位于所述壳体的顶部。为了密封^JS容器，驱 动一个电子定位器，以便该刚性封盖的可移动部分压^^该^JI容器的帽盖。 刚性封盖的^JD适合于具有^MI可压缩帽盖的相同M器的微量滴定板。然而， 因为压强不会在所有孑Ul容器上均匀分布，这种刚小錄置不适合用于在同一阵 列中具有不同高度的^絲(包4舒冒盖)，例如由于制iMiti^t。 EP，342 所描述的装置由于不均匀的(不均一的)的压强应用，也可能导ft在不同的反 应位i^A不均匀的蒸发或冷舰象，特别是在阵列的錄区。
刻以的7JHf可在包含M实施方式(图19)的US 5 475 610中发现，其中， 刚性"压盘，，^MiLH^^—个阵列^容器上，以〗耕所iiA^容器在热循 环期间到位。由于US 5 475 610伊Ci^Ml —种刚小組盘并专门地涉及多孑Ul， US， 610没有教导:M可平衡M容器在高度和/或尺寸上潜在不同。US， 610的 样品布置^^殳有考虑由于刚'f沐引起的不均匀压强分布所导致的在盖上的蒸发 冷皿果不均匀的问题。这使得US， 610依赖于可变形帽盖的密封原理时也是 如此。另一个iW技术的例子，US6703 236涉及一种与US，610相似的具有类似特征的设备，因此，^Mr有类似的铁^。
WO2006/002226涉及一种用于热循^W品的系统。该系统包括一个具有多
个适于接受至少^P分多个样品孔的腔的,环设备和加热盖。WO，226的系
统进一步包括至少一个连接到加热盖的气动驱动器。该气动驱动器用来将加热
盖定位在关闭位置和开启位置，以及在关闭位置和开启位置之间移动加热盖。
该系统也包括至少一个连接到气动驱动器的U致动器。该^传动装置净AS己
置成能驱动气动驱动器以自动^Mf该加热盖在关闭位置和开启位置之间定^:^
移动。该系统也包括至少一个与^致动器相联的控制器。控制器i5^U^供 至少一个电信号和气压信号给^致动器以驱动气动驱动器。然而，wo，226
的教导只限于刚'^^口热盖，并因此产生了同样的关于样品孔的不均匀压强分布 的问题，以及产生了 (不均匀的)蒸发和冷凝模式，特别是在^Ul的i^彖。
WO03/059517公开了在一种在水槽热循环器中对反应容器使用临时密封 的方法。所述临时密封通过将"密封垫片"抵靠着^容器的辦表面，再 口 压强将所述垫片密封到所ii^器的,表面。由于WO， 517的系统没有包括加 热盖而Jbtl^全浸没于温度控制介质中，WO，517涉及的是一个与上述讨论的 系统完全不同的热循环器^^设计'WO， 517也没能解决在微量滴定5tli^的 冷^v或不均匀的蒸发及冷凝问题。
US 6 518 060涉及一种用于将多个^JI孑L开口封盖到其它表面以;SJ己置在 盘形体中以用来实;^匕学和/或微化学^！的"封盖垫片，，。所述封盖垫片iMJ具 有软衬垫的弹性体制作，该软衬垫具有用于加固的刚性舰。由于^^刚，账， 在上述讨论的封盖区域，出现了关于冷#蒸发的相同问题。
发明内容
鉴于;M页域的贿才棘，本发明的一个目的是提l种设备和方法，其中， 至少一个样品，^i4^内于一个容器中，被封盖装置封盖，使得样品或者样
品组分的潜在蒸发净icia免或者最小化，和/或所述样品的蒸发液体在所述封盖装
置上和/或在^JS容器(如果<^1 了AJI容器)的帽盖/盖上和/或M品孔(如果
^JD了多孑U^者台)顶部上的冷凝^L^L小^il者i^。特别是，关于在一个 阵列容器或孔中的不同的容器al^间的蒸发和/或冷凝的不均匀性应该^fc^/
最小化。特别是，如果狄盖多样品和/或容器/孔，就会涉;sjij后者。
jM^卜，本发明一个舰目的是提^-种设备和方法，其最小^isl狄在封JX^容器和/或具有孔的样品拟台的工序期间，M容器和/或具有孔的样品板 /台发生损坏和/或变形。舰地，如狄应容器和/或它们的帽子和/或孔不具有 相同高度(公差)时，这样的损坏减者变形能够净A^最小化。
这些及其它目的是通过一个用于控制至少一个样品温度的设备来解决的，
其中，该设备至少包括以下部件； -用于容纳至少一个样品的装置2; -用于加热和/或冷卸至少一个样品的装置4; -用于封盖至少一个样品的装置3; -至少一个力分S详元，其适用于
(i) 容纳通过压强应用和/或通过至少一^#为封盖装置~~^分的活动元 件15， 15，而施加到力分酉e^;^Ji的力/压强，以及用于
(ii) 将所述力/压强再分布和/或再定向到至少一个样品和/或反应容器或 样品M样品台上。
在本发明的一^i^实施例中，力射己单元包括至少一个介质或材料10, 其不f沐受静态剪切应力并在剪切力作用下连续变形。在一^il的M实施 方式中，该介质或材料10是气体、液M者皿。
在一^选实施例中，该至少一个样品容纳于至少一个(反应)容器或者 至少一个M台的: Usl凹;t械凹痕内。所^:器或M台可以是一次性的或者 是设##别是^^内装置的~"^部分。
更优选的是,所述封盖装置包括至少一个可移动的接触区域12和至少一个 第一固^^置30,该第一固錄置将所紅少一个可移动的接触区域12相对于 样品固定在限定的位置，其中，所述第一固^^置30与至少一个第二固狄置 31相酉CJ^啮合。
前述目标也可以通过一种控制该至少一个样品温度的方法来解决，其中， 所述方法至少包4舌下列步骤
(a) 将至少一个样品置于，装置2内；
(b) 用至少-H^盖装置3将该至少一个样品封盖于叙内装置内；
(c) 通过至少一个介质或材料10将所;^p在位于所述封盖装置3和该至 少一个样品之间的力^S详itJi的力/压强^^布和/或再定向，该介质或材料不 育沐受静态剪切应力并在剪切力作用下连续变形，ibli斤述力分酉傳元的""^在一^H^实施例中，步骤b至少包括下列步骤 (bl)使封盖装置3的可移动接触区域12与至少一个样品和/或至少一个 包含所述至少一个样品的反应容器或板或台物理接触；
(b2 )通过啮合两个配套的固^>置30、 31 Wt盖装置3的可移动4^触区 域12固定在步骤bl获得的位置；
(b3)除了在步骤bl物理接触建立期间^口的^f^r能的压强/力外，施 加压强/力到样品和/il^容器、城台上，其中，所it^强/力的淑口在已经执 行完步骤b2后进行。
本发明^Li^用于^j^显度敏感的化学和生物反应，M与核酸扩增相关的， 特别地^是以聚^^^Ml (PCR)为Jof出的，。本发明的设备阵别适^ft 为热循环器。优选的，该i殳^^及方法都用于热循环至少一个样品，to两个或 更多样品。
图1是本发明一个伊逸实施例的设备的示意图，其中，力分酉傳元包括流 体介质，其通，簧力将 口到力^@详^的压强#^布到^容器上。
图2示出了一个与图1相似的实施例，其包括沿^iii7K平移动的封盖装置。 jl^卜，在该实施例中，用于调节施加到力分S详^Ji的压强的弹簧预加载装置 ^MJ偏心盘实现。
图3示出了本发明的另一^Hfc^实施例，其^J^l^液MmiL具有 至少一个可变形接触区域的容器作为力射己单元。该容器可iti^k^接到包括压
缩机、压强传感器和阀的压强管理系统。
图4示出了一^te的用于流体分酉详元的材料或介质的容器的实体，其 包括流体、 一个阵列用于，热4^触的升高区域以W卜部的可变形接触区域。
图5示出了在步辦列中，第—第二高度调节轮廓器30， 31 ^^P^合、 固定，以及预定压强被施加到^^/样品上^^W可。
图6示出了本发明的另"HM^实施例，其中固^^置30， 31;U )摩擦制 动器实现的。
具体实施例方式
才娥本发明，林在关于至少一个样品的限制。样品可以是单个物质、反
8应混^或^f可其它可想到的材料，包括盲样。
在一^h^选的M实施方式中，该至少一个样品^^内于至少一个反应容
器和/或板的至少一个孑LAHm/凹痕中，特别是样品孑U1(多板、PCR板)或者 台，特别是平台。样品也可以#^内于置于平台上的消耗品/一次性用品内。
^容器、板或台可以是一次性的，或者是永久的和/或是设备(特别是容 纳装置)的一体部分。
对于选棒l^i^包^i亥至少一个样品的^容器不存在P艮制。实际上，狄 4^发明的一^#歹木优点，即既可以采用不同类型的^容器，而且不同的A^ 容器甚至可以用在同一批实验中和/或^^纳于一列相同的叙内装置中。特别地， 本发明允许具有不同高度和/或高度公差的M容器相互组^f吏用。在多个^ 容器被排列^Lil台或^f可其它类型的^容器支持物的情况下，本发明不仅 允许^或台il^容器支持物中的位H:空的(即不包含M容器)，而且 实际上，"tU^供了特别有利于这样放置的封盖装置。
^容器可以是封闭的(即，可具有封盖或罩或可净A;薄城薄膜或箔封盖) 或开放的。4Mt4^发明，开放的^容器可以接着封闭的^^f吏用。优逸的 ^容器可以A/斤y^支术领域的专i^v员所知的用iM^行PCR的M管，包括
具有平底的容器。
在一^H^的M实施方式中，M容器、M台被密封，例如，通过帽
盖(增加一个大约1至2毫米的附加高度到M容器的总高度)的方式，特别 U平帽盖或圓顶帽盖或箔/薄膜(厚度大约为0.02毫米)。
在一^N^的务沐实施方式中，力^S己单元的介质或材料的剪切模量小于 1 GPa， M小于0.5 GPa，怖&小于0.1 GPa。更^M的剪切才莫量小于0.001 GPa。 那些因为没有4^供足够的抗剪力而导致剪切模量不肯^皮合理测定的介质或材料 也是舰的。
如果介质或材料的粘度肖M皮测定，特别是如^^斤述介质或材料是液M凝 胶，itA优选的具体实施方式
，在25°C的粘度小于1000 Pa's， M小于100 Pa's， M小于lOPa.s,更^!iti也小于1 Pa's，更^Li4^小于0.1 Pa's。为当前怖t的 介质或材料的乙二Sl^r有的粘度小于1 Pa-s。
》1^卜更伊^>，力射5单元的介质或材料在293 K时具有的热导率至少为 0.1 W.m—、K-1，更to的至少为0.5 W.m—、K匿1。在一个更优选的具体实施方式
中，所述介质或材料是一种流体，更M的
是一种气M液体(参看图l和2)。术语"液体"是指包括牛顿和非牛顿液体、
ii^和皿、^t^和悬浮液，以;sji述任意两种或更多种物质的混合物。本 发明的介质或材^Ni可以是固体颗粒的聚集体，其在剪切作用下可以相互自由 糾流，例如沙子il^子的聚絲。
在本发明的上下文中，术语"力射己，，是指以等同于术语"压强分配，，(压强 =力/面积)的方式/f吏用。
在本发明的一个更怖4的实施例中，力分酉详元的介质或材料叙内于一个 容器中，该容器可以才M^介质材料形状的变化至少部分地改变其形状(即是可 变形的)，JL t所述形状改变期间能够容纳该介质或材料。在一个伊逸的实施 例中，容器包^"种以上类型的材料，其中，通,内于容器内的介质或材料， 所述多种不同材料中的至少一个材料必须是可变形的。优选地，容器包括至少
一个可变形接触区域12。
在一个优选的实施例中，流体，优选为皿，净，内于由可变形材料制成 的垫子中，该材M^为弹性的或可变形的塑料或聚^;材料(参看图3a)。
在另-HM^的实施例中，流^f，内于包括刚性框架和至少一个夕MP柔 'l^v或可变形接触区域的容器内。在该实施例中，M的是，该刚'船匡架包括 用于#器外部将压强 口到容器内部;緣上的连接器或管道。容H^i^包 括一列升高的区域，其比容器的其它部分更靠近接触区域，且能定义出用于容 器内部的流体的通道(参见图4)。
更M地，该容器，特别是包括上述可变形接触区域的^净ic^敷，特别 是在与样品和/il^容a^触的-HWi^敷。能够最小^^器对于样品isl^
容器的^^V或改善稳定'M^损'M的涂ibl伊^的。^层可以;L繁、色的，
以产生改善的a'M。在一，逸实施例中，涂层育 予接触区域萍|"生以应
对刺4L^其它;N^员坏。金属或聚四氟乙蜂涂层是M的。育M口强热接触和/或
改良热稳定性的涂层是特别M的。
在一个皿实施例中，作为可变形^内部的介质或材料的液^/^^^
连接到增压单元，该增压单it^i^为压缩才;i4v或泵，其进一步 >4^接到 一个阀和/或一个压强传感单元。在该实施例中，通过垫子翻口的压强可被调节
和控制(参看图3a)。在一个可替换的实施例中，可变形容器可以实现为柔性管，且力分酉详元的介质是流体。该柔性管^^Mf力/压强翻口到置于^容
器的顶部的框^Ji (参看图3b)。
在一个可选的实施例中，压强可以直接J4^J'司接;^ita缩容器内部的流 体4UM口，其中，所錄器具有至少一个可变形接触区域。直接压缩是通过直
接才;u^a在絲的可变形区^Ji来实现的，^ti^NM自动《沐动装置。 间接压缩可以通过可能的夕h^或^4^的夕h^压缩介质或材料来调解。
关于加热和/或^卩装置，不存在P艮制。m^，该装置能够加热或冷却至 少一个样品和/或至少一个A^絲或板或台。优选地，加热和/或^H卩装置选自
由电PiL^口热器、流体介导加热/W卩器、空^/气^H卩器、Peltier加热/^P器、 摩擦(焦耳)加热/^p器和/或^J"加热器组成的组中。
在本发明的一^N^实施例中，至少一个用于加热和/或冷却至少一个样品 和/il^絲的装^A封盖装置的-^分。在这种情况下，舰的A/斤^口热 和/或^H卩装置可最小4^ia^样品的蒸发，和/或最小化或i^t蒸发的样品在封 盖装置上或在將舰冷凝。
更^i^，在用于叙内多个样品和/^l^容器的装置中设置(附加的)用 于加热和/或^H卩的装置。
在一个更怖t的实施例中，加热和/或^Hp装置作为力分酉详元的一^^S殳 置，特别是与在剪切力作用下连续变形的介质或材樹目结合。关于这一点，特 别优选的是，所述介质或材料是流体，特别是mil液体。更优选的是，该凝
贼液^R"有高热导率(至少0,lW'm—、KT1)。更M的是，当^^皮引入与样
品和/^S^4^触时，该液MM^与换热器单it^触以^该液^/m的
温度。^fe， it样的换热器;l^。热Sil者力口热薄板。
关于用于^M至少一个样品的^置，不存在P艮制。该装置可以;U I于M 容器的支持物或者可以是台或板，例如一个由金属、塑料材料或复合材辨'J备 的包括孔或凹^iU扫可其它类型凹槽/容器的(平)台。
叙内装置可以是，例如，(孩t量滴定)板、具有用于^Mt絲容器的插入
物的水槽、转盘传送带、^^可其它类型的多；U^平台。，装5A
台或箱形的。所ii^u绝热的。更伊逸地，容纳装置包括用于从下 面和/或从侧i^。热和/或^卩A^容器和/或样品的装置。
叙内装置可以是一次性的或者是可重复使用的。它们可以暂时或永^ufc是J^体的^分，或者;l^^发明的i殳备的^"f可其它部分。
关于用于封盖至少一个样品或至少一个^容器或拟台的装置，不存在限 制。封盖装置^A暂时或永她固定到用于辆样品il^容器的装置上，
和/或与^j"准。关于这:一点，M的是，封盖装置和叙内装置共用公共基体。 更M地，包括^内装置^t盖装置(选捧f^包括基体)的单元完全地封装
和/或包住该至少一个样品或反应容器。完4^#/或包住能改善温度的稳定性。
在本发明的一，逸实施例中，用于封盖至少一个样品iUj^容器的装置 与至少一个力分配单元物理和热接触，其中，所述力分配单元适于将至少一个 样品il^容器与封盖装置热接触，从而在力分配单元和样品之间建立(直接 的)热接触，由此允许该至少一个样品的有船口热和/或冷却。 一方面，样品和/ it^容器特别是其顶部和/iUj^容器的封盖之间的紧密的枳^热接触，另 一方面，和力分s详元(封盖装置的一部分)之间的紧密的机械和热接触，优 选用于化学或生化过程的稳定和有效的热处理。
关于力分S详元，不存在限制，除了所述单元必须it^l于(i)叙内通it^
强应用和/或通i^多动^i^作为封盖装置一部分的活动部M加到该单元上的力 /压强，和(ii)将所述力/压强絲布和/或再定向到包衬叙内装置内的至少一 个样品上。^i^，力分配单元包括至少一个介质或材料，其不肯沐受静态剪 切应力并伊c^剪切力作用下连续变形。
在一^N^选的实施例中，压强通过简单地闭合和/或锁定封盖装置(在它们 的最^H立置)被^口到力分酉傳元(并再定向到^jm上)。在另一，逸的
实施例中，在封盖装置的闭^V或锁定工序步骤^f或期间压强被附加地或者 专门gii^多动封盖装置的可移动部分而^口。然而，在另一个实施例中，压
强通过按压强^Se^元的介质或材料;jM^口。
在本发明一^to的实施例中，力^S己单元以包括至少一个可变形接触区
域12和至少一个刚4封匡架81的容器80来实现。在该M的实施例中(如图4 所示)，容器80包括至少一个介质或材料IO,该介质或材料不育沐受静态剪切 应力并在剪切力作用下连续变形。M地，该介质或材料是液体，更^i^， 其至少部分不可压缩。
更to的是，所ii^ 80内的介质或材料10与用于所述介质或材料的储存器(在图4中没有示出)流^it， ^f^t过管道，该管il^^feJr有柔
性(在图4中没有示出)。所述储存m^也包^i亥介质或材料10且其本身至 少部^fc可变形。所述储存器可以通过力或压强的应用被(减压)压缩。M 地，所述储存器可以实现为波玟管系统。所述波紋管可以通过直接的力作用或 通，簧的间接力作用被(减压)压缩。
关于逸存、，更优选的是，该容器80包括一列升高的区域82，其(O位于 g的内部且能够与容器80的可变形接触区域12物理和^V^触，例》魂it^ 容器80中去除介质或材料10,例i叇过储存器的波玟管的離(即产生一个"负 压，，)。
jH^卜，在一个to的实施例中，所述升高的区域82产生用于该介质或材料 10的通道83系统，该<^质或材#^为流体。这些通it/^可变形接触区域12 的下面形成。
该M实施例允许蘇到该碧容器上，而与在^M装置中^容器的实 际数目无关，和/或与所应用的力无关。
上述伊遞实施例的容器80 M用在用于封盖一列一个以上的^容器的 方法中，这些^^Hto配置^tob^间具有不同的距离，和/或iM在用于 ^容器(^M装置)的支持物的内部，该支持物能够保持更多的^容器， 即它具有用于M容器的空位。在这样的方法中，通过力分酉详iL^加的力取 决于反应容器的数目和/或布置。为了允许对^容器进行可控的加热和/或冷 却，从而避免或者最小^^Ml容器上部的蒸发和/或冷凝，容器80的流体介质 或材料10的P艮^^14^斤需的。实际上，为了最小化基于热容量的响应时间，
g 80的接触区域12的x - y平面上的温;1^布尽可^^均匀。
用于控制上述一列M容器1的温度的方^it的包括下列步骤； 在步骤a中，(^f^斤i^器80内的介质或材料10的压强以^t^ll的可变 形接触区域12与一列位于所#器80内部且位于所述可变形接触区域12后面 的升高的区域82物理接触(^^容器的透视图看，A^容器与所述接触区域 接触)。在一个M的实施例中，介质或材料是流体，其可以在上述储存器内 通it^口"负压"^ll80中去除，^itiMl波玟管系统实现该储存器。例如， "负压"通iil^^皮紋管来实现， ^1鄉簧来间餅递。在第二步骤b中，可变形接触区域12与^JL容器物理接触，且增加在容器 柳内的介"质iUt料10的压强，以4吏可变形接^触区域12与所有^容器热和/ 或物理接触，且至少一个介质或材料10的薄膜在升高的区域82和可变形接触 区域12之间形成。
关于封盖装置的可动元件，除所述可动部分必须能够将力/压强施加到力分 酉傳;^卜，不存在限制。##本发明的一个伊逸实施例，可动元件^^一个采用
、;^a和/或压缩空气运4亍的活塞5。活塞的控制^teiil用自动或半自动4匕的方法
电子地实现。力/压强也可以通过可旋转的旋钮、或者用手动或通过电动马达的 方式;jM^口。 ^^#^种胁实施方式时，^MJ^手动和/或电动辦的致动 器装置和/或轴。
才Mt本发明一个可选择的实施例，力/压强也可以通it^迫力射己单元4Ufe 加，即，不通ii^多动封盖装置和/或其可动部分。^i^，在这种情况下，力分 配单元的介质或材淋ij如液体是部分不可压缩的。才娘一个M实施方式，介
质是气体时，压强通ita缩才;i^/或泵iMfe加，且^^itii^强传感器iMt制。 可选择地， 一种(部分地)不可压缩液体可以暴露于压强中。
另一个具体实施方式
，通过可动元件;jM^口压强和/或力将导致力射己单元
的介质或材料在应用的剪切力(压强)作用下连续变形。因此，取决于选棒f生
的賴于孑U^容器内的样品的特定;U可结构(特别是M的高;UJ ,介
质或材料将进行尽可能平均iik^^布。这导Ita强平均和均匀地分布到样品， 特别^^容器、；L^/或盖上。因此，热量能够以平均且均匀的方式进行交换， 特别地，在邻近力射详元处的潜在蒸发和/或冷凝能够以尽可能均匀的方i^ 制。这样的力/压强的"M^&和/或再定向不可肯feAiW技术中已知的实施方式获
知，才Mt5^技术，M容器是通过下述一种材料固定IU立，该材料能够承受
静态剪切应力且在剪切力作用下不^jt连续地变形，即当其暴露于外力或压强 下时，能^f橫其形状。贿技术中已知实施例的故泉仍然存在，特别是如果
用于压强/力再定向的介质或材料是刚4錄。这样的刚'1"^L^强下的变形斷氐 了压强，尤其錄的ii^处。i^彖处的蒸发和/或不均匀的冷凝可能f^l:这种变
形的后果。
才Nt本发明的一个更优选的实施例， 一个附加的薄M薄膜或箔可以置于
上述力射e^it^样品和/il^容恭t间。^i^，所*^柔性的且能够
14容纳力分酉傳元的介质或材料的变形。更M地，所0^密封的，特别地 是对于样品材料而言是流体密封的。更优选的是，所述薄板由便宜且能够#^
易地替换的材料制成。在样品iUj^容器是开放的并由此需要通i^斤i^m 力分S详元密封时，il^特别舰的。为了狄不同材料之间的(交叉)污染， 所^5^to^每次4吏用后丢弃，这也保护力分酉详iL^/或用于封盖至少一个
样品的装置与(开放)样品^1^ 的内*分离开来。
关于固^^置，；f^"在限制。舰的是固錄置30， 31能够将接触区樹目 对于潜在的样品(^4^内于^i容器冶或板内)固定在多个不同的位置，其 中，所述多个位置^i!:续地可接^0
在一^N^逸的实施例中，封盖装置3包括至少一个用于脱开至少第 第 二固U置的^4贞装置65。
在一个怖t的实施例中，所述限定位J^Jgr直的z方向，即可移动接触区 域能够被固定(或者锁定)在z方向上，更^Lit4正的z方向上。正的z方向 ^^上垂直于样品表面且指向远离所述样品表面。M的是，相^T向上的运 动，即特别地是在负的z方向上的运动，^^^上不受在(相反)正z方向上所 述固定/锁定的影响。
关于使用固定装置的步骤b， M的是，在两个配套的固n置啮合后， 即在步骤b2后，錄步骤b3之前，^口到^i容器上的所述初始压强/力为零 或者^^近于:f:或者由封盖装置的重量给予，JUL^^r,小于在固定可移动接 触区域^最if5角立的最终压强/力。j^卜，to的是，封盖装置~~或其1 分_—的重量足以使得接触区域作^^运动，iW于接触区域和样品或容器/板
冶之间的物理接触即进^^骤bl是需要的。
在本发明一个更M的实施例中，两个固定装置中的至少一^H^目对于 相应的相配套的第二固^置仅沿一个方向是可移动的。第二固^置伊c^ 接到封盖装置。M的是，所述第二固^置在闭^#盖装置过程期间是不移 动的(即保持固定)。可选择的，第二固^^置以上#式移动，而第一固定 装置##固定。
&，在固定工序期间(即在步骤bl期间)，至少两个固^置相互之 间的运动类型选自直线的或圓弧的运动，或者两种或更多种这些运动的任意组 合。在一*选的实施例中，两个固定装置通itge^的几何结构和/或通过摩擦 齡而齡。
在一^L^的实施例中，该至少两个配套的固^J^A通过两个配套的高 度调节轮廓器来实现的，该高度调节轮廓器具有一系列不断增加的阶梯高度的 多,外形或者具有增加的斜面的外形，M为线性增加的斜面(参见图i)。
在另一个优选的实施例中，两个配套的固定装置是摩擦制动器
("Reibgesperre")(参见图6)。本发明的"摩擦制动器，，是指^f可可以暂时阻 碍可动元件^i^该接触区域12在至少一个方向上至少一个可能的运动的固^ 置。固^j^置的才支术实i^L:^i"A"ora^wA: —/fo附efem^ite fife/* jFWwwecAaw汰，，(^!i^: Wemer Krause;国际标准书号3 - 341 - 00461画0)的第9章("Ge/ie謂e朋rf G^peire")第445 - 460页所描述的，在此引入作为参考。
在上ii^发明方法的一^iL3逸实施例中，进##骤b2以使可移动接触区域 仪就步骤bl中的运动而言被固定，^f^lt正的竖直的z方向。
在关于步骤b3的一，&实施例中，在步骤b2后，封盖装置的至少一个 可动元件15被<狄，以在步骤b3中，朝着样品il^容器或拟台的方向，优 #负的z方向，通ii^多动可动元件15将力/压强^口到样品和/^LMi容器或 fe/台上。
在另 一个关于步骤b3的M实施例中，可移动接触区域12是可变形的且 是賴有流^#料或介质的容器的""^分，其妙强被增加以使得接触区域12 将(一个额外的)力/压强^口到样品和/iUj^絲或台或^Ui。
在一^N^选实施例中，步骤b2和b3能够相联以使得步骤b3紧接着和/或 连续3ikJPl步骤b2。在一^H^实施例中，步骤bl、 b2和b3絲为封盖装置
3在一个方向上的一个单一的连续运动。te^，所迷在一个方向上的运动;O:
线的或者圆形的，并且更^J^包^^盖装置的至少-"^分绕至少一个支承件 和/或通ii^少"HS肖或枢转点的运动。
在步骤b2中实施的固定产生了对步骤b3中应用到样品/^容器 /松台上的任，何力/压强(作用力)的反作用力(反怍用)。
在一，&的用于打开封盖装置(在已经关闭它们之后)的工序中，首先， 减少和/或去,过可动元件15或者上述可移动的可变形接触区域^口到^i 容器的压强/力，并且船将该配套的固定装置30， 31脱开，即步骤b2和b3颠倒，^f^tiiJi述的厢装置65。
只有在这些步骤^，封盖装置才被移去、打开或提取出排列的样品，即 相反的步骤bl。
固錄置30， 31具有的许多优点如下(i)压强/力不需要通iif多动 电子或^致动器来直接i^口到样品上。更合舰，力/压强通itf^斤有物理 单元;^W沐增加容器内介质的压强('妙)，以及利用固錄置产生的反作用 力(反作用)iW口到样品上；(ii)直到样品与封盖装置的接触区^^物理 接触为止，不需要^;^口压强( )到样品(和/或^f^r动元件的^^致动， 如果使用的话)；从而，"闲置"的压强或致动的应用 免或者最小化；(iii) 如前已经M,本发明的设备和方法允"iff^l不同高度的^容器/fe/台，同时， 在闭M盖装置时所^o的压强/力始终是相同的或者类似的；(iv)最终相对
样品或者容器/拟台密封接触区J^斤需的力/压强能够应用到样品或者容器/拟台 的任何位置，因为用于将接触区樹目对于样品固定的装置能够以连续的方式被 固定，JLP、喊于容器/拟台的高度；(v)为了实^^发明方法的步骤bl到 b3，要充分地(虽然不是必须)形成一橫盖装置绕一个支承件或销或枢轴的 连续动作；(vi)所有上述的都能够实现，同时样品组分的蒸发和/或冷凝,i^ 小化减小或^t。
一^Nt殊的优点g同^能够^MJi述的力^S详;^且合中看到，4M上 述的固^^置30， 31以建立可变形接触区域12与样品l和/itM^容器/拟台之 间的物理"^触，所述固定将由力^S己单元的介质或材料lO建ii^来的任何压强 /力"再定向"胁到样品和/iUj^容器/拟台("反作用力")上，由jH^封盖装 置3和样品和/il^容器/拟台之间产生稳固的接触，而没有移动^^可致动器或 者其它的力分S详元的可移动^^部分。
图l所示的是本发明的-HS^实施例。其中，差^体6支撑作为台支撑件
的叙内装置2， ^^it种情况下，其为一个(多孔)板l。
如图l所示的实施例，封盖装置3被形成为箱形盖，其通过形成为铰链的 枢转装置21连接到基体6。箱形盖能够通过锁定才禍20， 20，相对于基^^皮固 定和对准。在该胁实施例中，锁定才赠包括与附连于基体6上的相应級20 啮合的钩20，。所述锁定才场的)^4贞是通过与)lfl贞致动器(偏心件)23相关联 的弹簧22来实现的。
17通过闭合，封盖装置的可动元件，这里形成为轴51,其与用弹簧40^口 压强到力分酉详元5、 10、 11、 15和12的弹，加^^置42相啮合。特定的 压强能够通过与连接到旋钮50上的轴51相啮合的装置42进行调节。在该M 实施例中，封盖装置的可动元件也包括弹力比弹簧40弱的弹簧41，并允许以一 个更好控制的方式斷氐该可动元件。通过#^该旋钮50将压强施加到力射详 元可以手动或者电动驱动。
在所示的 实施例中，力分酉详元包括一种流体，其为介质或者材料IO。 所述流体由圆柱形容器5容纳，该容器iMl密封装置ll对活塞15密封，絲 过可变形《^触区域12对^容器1密封。
因此，通过闭合盖3和/或通过驱动旋钮，压强可以通过力分酉傳元的流体 10^^。到紅。流体没有剪切力以及接触区域12可变形的事实允i树过圆筒 15在与板1全面积湘比的相对较小的区^所 口的力均匀地分布。
接触区域12相对于样品板1的高度可以通过两个啮合的作为相配的固g 置的高度调节轮廓器30和31固定(才Mt步骤b2)在如图1所示的闭合封盖装 置3的位置。虽然只示出了一个截面，该相配的高度调节轮廓器必须在一见觉上 被沿圆周诏！成翻以"蜗壳"。因此，通过经42连接到43上的旋纽50，直到两 个"蜗壳"相酉e^啮合为止，都没有力^口到样品/板l上。在絲该旋钮期间， 42和43的水平表面处于物理接触(如图l所示)。 一旦固^置相酉e^啮合， 并固定43 ^EJL Z方向上的^f可运动，4^f可进一步的^/旋钮50将导致42作远 离43的相对竖直运动，并因jtb^减少43和42在7jc平面之间的物理接触。在这 种情况下，S(UM^旋钮50 ^ifit^簧40间接;^一个力/压强到样品1上去。
在如图1所示的位置，第一高度调节轮廓器30与封盖3相连，iU^t有 往里移动与和连接框架43相连接的第二高度调节轮廓器31相配啮合。在该实 施例中，轮廓器31包括指针52,其连同刻狄53^^线以便控制和/或调整 位置。
图2所示的一个可选择的M实施例JJ^上与图1所示的实施例相同，除 了下列絲的区别。首先，盖(封盖装置)3没有通过铰錄锁定才禍与基树 准，而是通过附连于盖3的可移动4iil部件25与基树准，该可移动^Lii部件 25可以在轨道24上沿一个方向自由地移动。在该M实施例中，不存在锁定机 构，且滑动盖的最i^立置:^于轨道24的朽^^端。》嫩图1 ，另一个区别是， 口压强到力射详元的弹簧40的预加M 其最终施加到样品板l上的总压强是通过偏心盘42来实现的，该偏心盘^A 椭圓形的，并且能够手动或电动驱动。通过偏心盘42施加的力不直接施加到弹 簧40，而是通鄉賴加载设备间辦錄置44来实现的，iMJM)压强活塞 作为间##*置。
在本发明文中的另一^H^逃实施例中，图3a示出了作为由可变形但流体密 封的材料构成的力射详元的絲80，其辆流体介质或材料。容器80接4咏 再分布通i^寸内部的流^M^料或介质加压而^卩的力。在该实施例中，作为加 热和/或^H卩装置4的电Pili口热器被iU在力分Se^元的顶部。
力分g详;^ii通过包括可压缩流体的容器来实现，该可压缩流体与压缩 机90流^4^触，以允许改变衬垫内的压强，并因jtb^口压强到A^板l。相应 地，图3a的设备不需要或不包括活动M者活塞15iMM口压强。在图3a所示 的实施例中，压缩机(或泵)90与阀92和压强传感器91连接。封盖装置3和 板1均M于叙内装置，并由共同的基体6支撑。
图3b示出了一个与图3a所示实施例相似的实施例，它们显著的区别;^ ^S详元^MI与压缩才^泵卯相连的乘性管70来实现的，框架81间接传递由 增压柔性管70 口的压强。加热和/或^卩装置4 iMJ电P^。热器来实现。
上面已经详细描述的图4示出了能^^适作为力射e^元的g 80。所述 容器80包括刚性框架81、可变形接触区域12 (M由^^M^a制成)以及位 于容器80内部和在接触区域12下面的升高区域82。一个阵列的区域82^1i^ 形M道系统83，用于将a^L在容器内部进行射己。
图5所示的实施例J4Ui与图2所示的实施例相同，其突出显示了使封盖 3/接触区域12稳固地闭合到样品上的步撒顷序。
图5A示出了封^/盖3处于它的最^f立置，通舰于城24 4tf沐端的轨 道部件25与叙内装置2和反应板1对准。在该位置，可移动接触区域12已经 剮^，1^板1上。在该位置，高度调节轮廓器30和31没有喑合，因此，该 接触区域12没有固定^JEz方向上(上述步骤bl)。
图5B示出了高度调节轮廓器^^可通过移动第一高度调节轮廓器31 ii^与 第二高度调节轮廓器30摩#*合从而实现^目啮合。it^合将接触区域12固 定^的z方向上，即任何通过盘42施加的压强都(再)定向到M板上。阶梯状的高度调节轮廓器的啮合,数目(it^:四阶梯)由样板l的高度决定。 该固定步骤按照上述的步骤b2进行。
图5C示出了在絲一个步骤b3中，Vf可通过絲偏心盘42从而增加通 ，簧40 。的力而将(附加的)压强^口到反应板1上。在该步骤中，高度 调节轮廓器(固^^置)在它们各自的位置##无变化。
图6示出了一个可替换的实施例，其中，固^置30和31 A^摩擦制 动器来实现的。其中，接触区域12 (没有示出)通过闭合连接到手柄杆62的封 盖装置(没有示出)而沿杆30斷氐。手* 62绕圆盘21枢转。销61连接到 所述盘，并且啮合或者脱开闸瓦31，这絲于其在手械62上的位置，即封盖 的位置(闭合或者打开)，
一^t接触区域和样品之间建立物理接触，闸瓦31与杆30摩#^合，因 此阻塞正z方向，即4i^可沿杆30的向JJ^动。
对于解锁，手柄杆62的运动是相反的，使裕肖61与解锁杆654^触，由此 使闸瓦31与杆30脱开，使得正z方向自由。
权利要求
1. 一种用于控制至少一个样品的温度的设备，其中，该设备至少包括下列部件.用于叙内至少一个样品的^^1_ (2); .用于加热和/或冷却至少一个样品的加热和/或^H卩装置(4); '用于封盖至少一个样品的封盖装置(3); .至少一个力分se^元，其适用于 (i)叙内通it^加压强和/或通过作为封盖装置的一部分的至少一个可动 元件(15， 15，)而 口到力分酉详元上的力/压强，和(ii將所述力/压强^^配和/或再定向到至少一个样品和/ilMl容器或样 品M样品台上，其特;^于力分酉傳元包括至少一个不育沐受静态剪切应力iL4剪切力 作用下连续变形的介质或材料(10)。
2. :H又利要求1的设备，其中，力分酉详元的介质或材料(10)具有小于 lGPa， M小于0.1GPa的剪切模量，或者剪切模量因为材料不^^供完全足 够的抗剪力而不飽t当地测定。
3. :M又利要求1的设备，其中，力分酉详元的介质或材料(10)在25'C时 具有小于1000Pa's，他&小于100 Pa's的粘度。
4. :i4又利要求1-3中^f可一项的设备，其中，力斜详元的介质或材料 (10)是流体，^i液体、气体、皿，或者介质或材料(10)是在剪切作用下;fc)W流的固体颗粒^。
5. :H又利要求1 - 4中^^项的设备，其中，力舶傳元的介质或材料(10) 容纳于容器(80)中，该容器具有至少一个可变形接触区域(12)，该可变形(80)能够在所述形状变化期间容納所述介质或材料(10)。
6. ^M又利要求5的设备，其中， 一个阵列的升高区域(82) ， ^f^t形成一 个阵列的通道(83),位于容器(80)的内部，JL^器的介质或材料(10)与 容器外面的压强储存器流^^触。
7. 如前面^"^项权矛涹求的设备，其中，在样品和力射详"间iM有中间薄M者箔。
8. 如前面4封可一个权利要求的设备,其中，至少一个加热和/或^HP装置(4) 是叙内装置(2)的4分，和/或是封盖装置(3)的一^分，和/或A^分酉惮 元的4分。
9. 如权利要求8的设备，其中，力分酉详元包括至少一个加热和/或^H卩装 置(4)，其特征在于所i^。热和/或^卩装置^it过热交换的方式加热和/ 或冷却力分S详元的介质或材料(10)。
10. 如前面4—项权利要求的设备，其中，加热和/或W卩装置(4)选自电 卩JL^热器、流体介导加热/^H卩器、空^;气^H卩器、Peltier加热PH卩器、焦耳 型;^^加热器和/或^]"加热器。
11. 如前面务一项相剎要求的设备，其中，力射己单元的介质或材料(10) 在293 K时具有至少为0.1 W.m"'K—'，伏g少为0.5 W.m—、K"的导热率。
12. —种用于控制至少一个样品的温度的方法，其中，所述方法至少包括 下列步骤(a) 将至少一个样品 ^至少一个叙内装置(2)中；(b) 用至少一M盖装置(3)封盖该至少一个样品；(c) 通iU少一个介质或材料(10)将^a在位于所ii封盖装置(3)和 该至少一个样品之间的力^S详iLJi的力/压强^^布和/或再定向，该至少一个 介质或材料不肯沐受静态剪切应力并在剪切力作用下连续变形，而ibl^斤述力 分酉傳元的1分。
13. :N又利要求12的方法，其中，所述封盖装置和所述力射详元以及优 i^M在A^容器或M台中的该至少一个样品^ji物理接触，从而在力分配 单iL^^^t间建立直接的热接触，由此允许有效的加热和/或*该至少 一个样品il^容器或板或台的顶部和/或盖。
14. 々4又利要求12或13的方法，其中，^^至少两个A^容器(1),该 至少两个容器互不相同，特别是在它们的高度方面。
15. dM又利要求12或13的方法，其中，糊装置(2)容纳少于所ii^纳 装置所肯^M^JI^^的最大数目的M容器。
16. :H又利要求12-15中^f—项的方法，其中，步骤(c)进一步包括下 列子步骤(cl)斷W立于所錄器(80)内部的介质或材料(10)的压强，以4樣 器的可变形接触区域(12)与位于所*器(80)内的一个阵列的升高区域(82)(c2)将可变形接触区域(12)与>^ 物理接触，并增加容器(80) 内的介质或材料(10)的压强，以使可变形接触区域(12)与至少一个样品发 生热和/或物理接触，并JLjt升高区域(82)和可变形接触区域(12)之间形成 至少一个^h质或材料(10)的薄膜。
17. :H5L利要求1 一 11中4—项的设备或者如^U'J要求12 -16中4—项的 方法的应用，用于进行化学和/或生物反应，特别是用于进行与核酸扩增相关的 温度敏感的化学和生物反应，特别^)于进行以聚^i^^应(PCR)为基 础的试睑。
全文摘要
本发明涉及用于封盖一个或多个样品的装置，其适合于避免或者最小化存在于样品或反应混合物中的任何可蒸发物质的蒸发和/或冷凝，特别是在容器或一列容器的边缘处物质的蒸发或者在包含样品和/或封盖装置的反应器或板/台的盖上所述物质的冷凝。实现这些的设备，除其它之外，包括至少一个介质或材料的力分配单元，该介质或材料不能承受静态剪切应力且在剪切力作用下连续变形。在一个优选的实施例中，该介质或材料是气体。
文档编号B01L3/00GK101310861SQ20081009510
公开日2008年11月26日 申请日期2008年2月13日 优先权日2007年2月13日
发明者A·沙弗林斯基, C·克罗尔, H·克诺费, H·塔施, H·林克, J·P·克罗格, L·蒂曼, R·格茨, R·胡恩, S·罗特 申请人:埃佩多夫股份公司