专利名称：热设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于加热反应容器的盖的设备及其在不同实验室装备中的应用， 以及一种用于加热实验室装备的盖的方法。
背景技术：
生物分子研究和诊断学的发展需要改进的实验室装备。如果没有聚合酶链 反应(PCR)，分子生物学和诊断学是不可想象的(Saiki et al. (1985) Science 230 1350-1354)。因此，在一系列连续的依赖于不同温度的反应步骤(双链核酸的变性，在核酸 的变性链上添加引物，引物的受控酶延展以及核酸链沿核酸的变性链的再合成)中，反应 混合物中出现的核酸分子得到了增强。存在多种类型的实验室装备-温度循环器，用来进行PCR反应。典型的温度循环 器包括至少一个具有可插入反应容器的凹槽的受控温度块。因此，反应容器的底部区域和 它们的壁的一部分位于凹槽内，然而，反应容器仍然突出于凹槽。典型地，溶相反应混合物 没有充满反应容器的整个体积，因此，反应容器的上部充满空气。此时，如果在PCR反应过 程中将溶相反应混合物加热到通常为55°C _105°C之间的温度，在反应容器的上壁和盖的 区域会产生凝结。这对PCR反应是不利的，核酸的增强分子的产量将减少。现有技术中已 有对此问题的不同的解决方案。因此，首先，为防止凝结，将溶相反应混合物与矿物油或石 赌叠力口(Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T(1989)Molecular cloning :A laboratory manual,2nd edition, CSHL Press, Cold Spring Harbor, New York)。由US 6，337，435 ；US 5，552，580 ；US 5，496，517可获知关于装备的这个问题的技 术解决方案。这些文件分别描述了具有用于对反应容器的盖进行加热的部件的温度循环 器。这些用于加热的部件均包括覆在反应容器的盖上的受热金属板，以这种方式将盖加热 到温度达到105°C，从而防止在此处形成凝结。同时，利用这个受热金属板，在反应容器的盖 上施加压力，从而将反应容器压入温度循环器的温度块内。PCR的一个特别实施方式是实时 PCR(US6，171，785)。因此，在系列增强反应的同时，确定分别出现的核酸分子的量。通过在 反应混合物中使用荧光染料利用光学信号进行上述确定。实时温度循环器(EP 1 256 631) 具有作为附件的光学检测系统，通常设置在容纳反应容器的温度块上方。在US5，928，907 中，首次描述了具有用于对反应容器的盖进行加热的部件的实时温度循环器。它单独地由 具有开口的受热金属板组成。在受热金属板上方是用于激励和检测的光学元件(透镜、光 纤等)。受热金属板上的开口设置为使位于温度块内部的反应容器的盖设置在受热板的 开口的下方。这样，通过受热金属板的开口和反应容器的透明盖，可从上方对已经添加了 荧光染料的反应混合物进行激发辐射，由此产生的荧光信号由设置在上方的光学检测系统 记录。在US 6，337，435、EPl 539 353和US 2008/0000892中描述了实时温度循环器的用 于加热的部件的经改进的实施方式。US6，337，435公开了一种用于加热的设备，其具有下 列元件平展地覆在位于温度块中的反应容器的盖上的、具有孔的金属板，直接覆在金属板 上的受热玻璃板，一对透镜以及位于透镜上方的由框架支承的透明窗。透明窗防止热向上逸出。由EP 1 539 353可获知一种板的受热设置，其具有下列特征具有多个光学开口 的加热板，其中，受热板的一部分限定了供透明盖环绕且支承所述透明盖的凹槽部分。US 2008/0000892公开了一种用于加热的设备，其具有由结晶蓝宝石制成的受热透明窗，其中， 透明窗受热。在蓝宝石窗下方，还具有使热量方便地传递到反应容器的盖的元件。多数已 知加热设备并不特别与其周围环境热隔离。当将这些设备装配到实验室装备中时，不需要 加热的其他部分也被加热。这影响了实验室装备的寿命，也是一个危险源。因此，需要一种 用于加热实验室装备的盖的改进的设备，其一方面可快速、均勻地把反应器的盖加热到需 要的温度，另一方面，还可与周围环境可靠地热隔离。
发明内容
本发明涉及一种用于加热反应容器的盖子的改进的设备。用于加热反应容器的盖 子的已知设备不具有专门热隔离直接和间接受热的设备元件的部件。令人惊讶的是，在依据本发明的设备中，具有用于设备的其余部件的热绝缘件，在 将该用于加热的设备装配到实验室装备中后，这增加了实验室装备中靠近该热绝缘件的其 他元件的寿命。这样，本发明的主题是(1)用于加热反应容器的盖子的设备，包括下述部件(a)直接和/或间接受热的板，所述板具有被设计为具有至少一个或不具有凹陷 部分的上侧，以及下侧，其中，所述受热板具有至少一个在光谱区为半透明的部分，(b)至少一个透明元件，所述透明元件选自箔片、板和矩形体的组，用于覆盖所述 受热板(1)在光谱区为半透明的部分(2)，其中，所述至少一个透明元件不覆在所述受热板 的凹陷部分中；以及(C)热绝缘件，所述热绝缘件具有至少一个在光谱区为半透明的并且环绕/覆盖 (a)和(b)中所定义的部件的区域；(2)根据主张(1)中任一项所述的设备在实验室装备中的应用；以及(3)通过使用根据(1)的设备加热反应容器的盖子的方法。
Si:依据本发明的设备的俯视图。可以看到热绝缘件(5)，其具有96个在光谱区 内为半透明的区域(9)的。在本实施方式中，在光谱区中为半透明的所述96个区域是穿透 热绝缘件(5)的整个底板(5a)的开孔。还可以看到固定件(12)，例如螺钉，用以将热绝缘 件(5)固定到受热板(在俯视图中不可见)上。在绝缘件上可见另外的四个孔(13)，用以 将依据本发明的设备固定到光学元件(未图示)上，该光学元件在传统方法中布置于依据 本发明的设备的上方。还可以看到部分加热元件，在本实施方式中为电阻薄片。Sl 依据本发明的设备的第一实施方式的自由视图。图示设备被剖开，以便显示 所述设备的全部部件。所述第一实施方式的特点在于受热板具有充满热导体(7)的凹陷部 分(14)。图示设备设置在微量滴定板(15)的顶部上，如同依据本发明的设备的传统应用 中所呈现的那样，例如，当该设备是实时温度循环器的一部分时。受热板(1)具有与微量滴 定板(15)直接接触的下侧(lb)。受热板具有凹陷部分(14)，其中具有在光谱区为半透明的96个区域(2)。在本实施方式中，所述96个区域形成为穿透受热板(1)的整个厚度的孔 (2)。受热板(1)具有也称为条状物(6)的边缘。在本实施方式中，加热元件(10)为具有 孔的电阻箔片，胶合到受热板(Ia)的上侧，尤其胶合到凹槽部分(14)，从而不覆盖或阻塞 受热板(1)的开孔(2)。导热体(7)插入到受热板的凹陷部分(14)中，由此填充形成于受 热板(1)的上侧与透明元件(4)之间的空腔。导热体(7)还具有多个光、辐射可透过的开 孔(16)，与受热板的所述至少一个在光谱区(2)中半透明的区域对齐。本实施方式中，透明 元件(4)是玻璃板，搁置在边缘，即受热板(1)的条状物(6)和导热体(7)上。在本实施方 式中，透明元件胶合到边缘上，即受热板的条状物(6)上。设备的最上部是围绕依据本发明 的设备的所有内部部件的热绝缘件(5)。热绝缘件(5)形成为包括底板(5a)的实心框架， 四壁自底板(5a)开始向下延伸(5b、c、d、e)。四壁比底板(2_4mm)稍薄(约l_2mm)。四壁 (5-b-e)设计成至少具有向下触到反应容器的盖的长度，在本实施方式中，触到微量滴定板 的盖。这样，热绝缘件(5)围绕和覆盖依据本发明的设备所有内部部件的整体组装，并且， 如果需要，还围绕和覆盖位于依据本发明的设备下方的部分或所有反应容器。底板(5a)包 括多个光、辐射可透过的开孔(9)，在本实施方式中它们的个数为96个。热绝缘件(5)不接 触透明元件(4)，但在这些部件之间具有气垫。从而，热绝缘件(5)不固定在透明元件(4) 上，而是使用螺钉(12)固定到受热板上。S3 示出依据本发明的设备的第一实施方式(另参见图2)的全剖视图。本图示 的右侧被加框，放大详图参见图4。本图示中未清楚地显示位于受热板(1)下方的任何反应 容器。受热板(1)的实心部分显示为阴影，开孔(2)不显示为阴影。玻璃板(4)用剖面线 表示。位于热绝缘件(5)与玻璃板之间的气垫(11)用位于玻璃板(4)上方的粗黑线表示。Si:示出图3的加框区域的详图。可以看到，受热板(1)具有下侧(Ib)和上侧 (Ia)，包括穿透所述受热板的整体厚度的开孔(2)，加热元件(10)用受热板(Ia)上侧上方 的粗黑线表示。在加热元件的顶部上，导热体(7)平放于受热板(1)的凹陷部分(14)中。 可以看到玻璃板⑷被搁置在边缘，即受热板的条(6)以及导热体(7)上。气垫(11)用玻 璃板(4)上方的粗黑线表示。最上部是具有开孔(9)的绝缘件(5)。穿透整体设备的所有 开孔(2、16、9) 一起形成带肩孔。图5 依据本发明的设备的第二实施方式的自由视图。为显示所述设备的所有部 件，设备以剖开的方式示出。所述第二实施方式的特点在于受热板具有未填充的凹陷部分 (14)。这样，在受热板(1)的凹陷部分(14)与透明元件(4)之间的空腔中形成气垫(17)。 如同依据本发明的设备在传统应用中的那样，例如，当该设备为实时温度循环器的一部分 时，图示中设备设置于微量滴定板(15)的顶部上。受热板(1)具有与微量滴定板(15)直 接接触的下侧(lb)。受热板形成为具有凹陷部分(14)，在光谱区为半透明的96个区域(2) 位于该凹陷部分(14)内。在本实施方式中，所述96个区域形成为穿透受热板(1)的整体 厚度的开孔(2)。受热板(1)具有也称为条状物(6)的边缘。在本实施方式中，侧壁(3)自 边缘(6)向下延伸，以便封闭和围绕微量滴定板(15)的框架。边缘，即条状物(6)的特点 在于其延伸越过凹陷部分(14)。这样，形成窄边缘，用于固定位于受热板(1)的凹陷部分 (14)与透明元件⑷之间的空腔中的气垫(17)。加热元件(10)，在本实施方式中为具有孔 的电阻箔片，胶合到受热板的上侧(Ia)，尤其是胶合到凹陷部分(14)中，从而不覆盖或阻 塞受热板(1)的开孔(2)。在本实施方式中，透明元件(4)为玻璃板，搁置于受热板(1)的边缘，即条状物(6)上。设备的最上部为围绕依据本发明的设备的所有内部部件的热绝缘 件(5)。热绝缘件(5)形成为包括底板(5a)的实心框架，四壁自底板(5a)开始向下延伸 (5b、c、d、e)。在本实施方式中，四壁比底板(2-4mm)稍薄(约l_2mm)。四壁(5-b-e)设计 成具有至少向下触到反应器的盖的长度，在本实施方式中，触到微量滴定板的盖。这样，热 绝缘件(5)围绕和覆盖依据本发明的设备的所有内部部件的整体组装，并且，如果需要，还 围绕和覆盖位于依据本发明的设备下方的部分或所有反应容器。底板(5a)包括多个光、辐 射可透过的开孔(9)，在本实施方式中它们的个数为96个。热绝缘件(5)不接触透明元件 (4)，但在这些部件之间具有气垫。从而，热绝缘件(5)不固定在透明元件(4)上，而是使用 螺钉(12)固定到受热板上。示出依据本发明的第二实施方式(另参见图5)的全剖视图，本实施方式具 有填充受热板(1)的凹陷部分(14)的空腔的气垫(17)。本图示的右侧被加框，放大详图参 见图7。本图示中未清楚地显示位于受热板(1)下方的任何反应容器。受热板(1)的实心 部分显示为阴影，开孔(2)未显示为阴影。玻璃板(4)用剖面线表示。可以看见位于热绝 缘件(5)与玻璃板之间的气垫(11)。Si:示出图6的加框区域的详图。可以看出，受热板(1)具有下侧(Ib)和上侧 (Ia)，包括穿透所述受热板的整体厚度的开孔(2)，加热元件(10)用受热板(Ia)上方的粗 黑线表示。气垫(17)形成于受热板(1)的凹陷部分(14)与透明元件(4)之间的空腔中。 可以看到玻璃板(4)搁置在受热板的边缘，即条状物(6)上。还可看见位于热绝缘件(5) 与透明元件⑷之间的气垫(11)。最上部是具有开孔(9)的绝缘件(5)。穿透整体设备的 所有开孔(2、16、9) 一起形成带肩孔。依据本发明的设备的第三实施方式的自由视图。为显示所述设备的所有部 件，设备以剖开的方式示出。所述第三实施方式的特点在于受热板具有未填充左部的凹陷 部分(14)和边缘(6)，壁(3)该边缘向下延伸。这样，在受热板(1)的凹陷部分(14)与 透明元件(4)之间的空腔中形成气垫(17)。如同依据本发明的设备在传统应用中的那样， 例如，当该设备为实时温度循环器的一部分时，图示中设备设置于微量滴定板(15)的顶部 上。受热板(1)具有与微量滴定板(15)直接接触的下侧(lb)。受热板形成为具有凹陷部 分(14)，在光谱区为半透明的96个区域(2)位于该凹陷部分(14)内。在本实施方式中，所 述96个区域形成为穿透受热板(1)的整体厚度的开孔(2)。受热板(1)具有也称为条状物 (6)的边缘。在本实施方式中，侧壁(3)自边缘(6)向下延伸，以便封闭和围绕微量滴定板 (15)的框架。在本实施方式中，边缘，即条状物(6)不延伸越过凹陷部分(14)。加热元件 (10)，在本实施方式中为具有孔的电阻箔片，胶合到受热板的上侧(Ia)，尤其是胶合到凹陷 部分(14)中，从而不覆盖或阻塞受热板(1)的开孔(2)。在本实施方式中，透明元件(4)为 玻璃板，搁置于受热板(1)的边缘，即条状物(6)上。在本实施方式中，透明元件胶合到受 热板(1)的边缘，各自的条状物(6)上。设备的最上部为围绕依据本发明的设备的所有内 部部件的热绝缘件(5)。热绝缘件(5)形成为包括底板(5a)的实心框架，四壁自底板(5a) 开始向下延伸(5b、c、d、e)。在本实施方式中，四壁比底板(2-4mm)稍薄(约l_2mm)。四壁 (5-b-e)设计成具有至少向下触到反应器的盖的长度，在本实施方式中，触到微量滴定板的 盖。这样，热绝缘件(5)围绕和覆盖依据本发明的设备所有内部部件的整体组装，并且，如 果需要，还围绕和覆盖位于依据本发明的设备下方的部分或所有反应容器。底板(5a)包括多个光、辐射可透过的开孔(9)，在本实施方式中它们的个数为96个。热绝缘件(5)不接 触透明元件(4)，但在这些部件之间具有气垫。从而，热绝缘件(5)不固定在透明元件(4) 上，而是使用螺钉(12)固定到受热板上。依据本发明的第三实施方式(另参见图8)的全剖视图，本实施方式具有用 于填充受热板(1)的凹陷部分(14)的空腔的气垫(17)。本图示的右侧被加框，放大详图参 见图10。本图示中未清楚地显示位于受热板(1)下方的任何反应容器。受热板(1)的实心 部分显示为阴影，开孔(2)不显示为阴影。玻璃板(4)用剖面线表示。可以看见位于热绝 缘件(5)与玻璃板之间的气垫(11)。示出图9的加框区域的详图。可以看出，受热板(1)具有下侧(Ib)和上侧 (Ia)，包括穿透所述受热板的整体厚度的开孔(2)，加热元件(10)用受热板(Ia)上方的粗 黑线表示。气垫(17)形成于受热板⑴的凹陷部分(14)与透明元件⑷之间的空腔中。 可以看到玻璃板(4)搁置在受热板的边缘，即条状物(6)上。可以看见位于热绝缘件(5) 与透明元件⑷之间的气垫(11)。最上部是具有开孔(9)的绝缘件(5)。穿透整体设备的 所有开孔(2、16、9) 一起形成带肩孔。ail:依据本发明的设备的第四实施方式的自由视图。为显示所述设备的所有部 件，设备以剖开的方式示出。所述第四实施方式的特点在于受热板不具有凹陷部分。壁(3) 自所述受热板的边缘(6)向下延伸，且环绕微量滴定板的框架。如同依据本发明的设备在 传统应用中的那样，例如，当该设备为实时温度循环器的一部分时，图示中设备设置于微量 滴定板(15)的顶部上。受热板(1)具有与微量滴定板(15)直接接触的下侧(lb)。受热板 形成为具有在光谱区为半透明的96个区域(2)的实心板。在本实施方式中，所述96个区 域形成为穿透受热板(1)的整体厚度的开孔(2)。受热板(1)具有不具有光学开孔的也称 为条状物(6)的边缘。在本实施方式中，侧壁(3)自边缘(6)向下延伸，以便封闭和围绕微 量滴定板(15)的框架。加热元件(10)，在本实施方式中为具有孔的电阻箔片，胶合到受热 板的上侧(Ia)，从而不覆盖或阻塞受热板(1)的开孔(2)。在本实施方式中，透明元件(4) 为玻璃板，搁置于除受热板的边缘(6)的小部分的外的整个受热板(1)上。在本实施方式 中，透明元件胶合到受热板(1)上。设备的最上部为围绕依据本发明的设备的所有内部部 件的热绝缘件(5)。热绝缘件(5)形成为包括底板(5a)的实心框架，四壁自底板(5a)开始 向下延伸(5b、c、d、e)。四壁比底板(2-4mm)稍薄(约薄l_2mm)。四壁(5-b-e)设计成具 有至少向下触到反应器的盖的长度，在本实施方式中，触到微量滴定板的盖。这样，热绝缘 件(5)围绕和覆盖依据本发明的设备的所有内部部件的整体组装，并且，如果需要，还围绕 和覆盖位于依据本发明的设备下方的部分或所有反应容器。底板(5a)包括多个光、辐射可 透过的开孔(9)，在本实施方式中它们的个数为96个。热绝缘件(5)不接触透明元件(4)， 但在这些部件之间具有气垫。从而，热绝缘件(5)不固定在透明元件(4)上，而是使用螺钉 (12)固定到受热板上。图12 依据本发明的第四实施方式(另参见图11)的全剖视图，其中，在本实施方 式中，受热板(1)是不具有凹陷部分(14)的实心板。本图示的右侧被加框，放大详图参见 图13。本图示中未清楚地显示位于受热板(1)下方的任何反应容器。受热板(1)的实心部 分显示为阴影，开孔(2)不显示为阴影。玻璃板(4)用剖面线表示。在本实施方式中，玻璃 板通过弹性插片(8)固定。可以看见位于热绝缘件(5)与玻璃板之间的气垫(11)。示出图12的加框区域的详图。可以看出，受热板(1)具有下侧(Ib)和上 侧(Ia)，包括穿透所述受热板的整体厚度的开孔(2)，加热元件(10)用受热板上侧的顶部 上(Ia)的粗黑线表示。可以看到玻璃板(4)搁置在受热板上。在本实施方式中，玻璃板通 过弹性插片(8)固定。可以看见位于热绝缘件(5)与透明元件(4)之间的气垫(11)。最上 部是具有开孔(9)的绝缘件(5)。穿透整体设备的所有开孔(2、16、9) 一起形成带肩孔。mi:依据本发明的设备的第五实施方式的自由视图。为显示所述设备的所有部 件，设备以剖开的方式示出。所述第五实施方式的特点在于受热板不具有自所述受热板的 边缘(6)的凹陷部分。如同依据本发明的设备在传统应用中的那样，例如，当该设备为实时 温度循环器的一部分时，图示中设备设置于微量滴定板(15)上方。受热板(1)具有与微量 滴定板(15)直接接触的下侧(lb)。受热板形成为具有在光谱区为半透明的96个区域(2) 的实心板。在本实施方式中，所述96个区域形成为穿透受热板(1)的整体厚度的开孔(2)。 受热板(1)具有不具有光学开孔的也称为条状物(6)的边缘。加热元件(10)，在本实施方 式中为具有孔的电阻箔片，胶合到受热板的上侧(Ia)，从而不覆盖或阻塞受热板(1)的开 孔(2)。在本实施方式中，透明元件(4)为玻璃板，搁置于除受热板的边缘(6)的一小部分 的外的整个受热板(1)上。在本实施方式中，透明元件胶合到受热板(1)上。设备的最上 部为围绕依据本发明的设备的所有内部部件的热绝缘件(5)。热绝缘件(5)形成为包括底 板(5a)的实心框架，四壁自底板(5a)开始向下延伸(5b、c、d、e)。四壁比底板(2_4mm)稍 薄(约薄l_2mm)。四壁(5-b-e)设计成具有至少向下触到反应容器的盖的长度，在本实施 方式中，触到微量滴定板的盖。这样，热绝缘件(5)围绕和覆盖依据本发明的设备的所有内 部部件的整体组装，并且，如果需要，还围绕和覆盖位于依据本发明的设备下方的部分或所 有反应容器。底板(5a)包括多个光、辐射可透过的开孔(9)，在本实施方式中它们的个数 为96个。热绝缘件(5)不接触透明元件(4)，但在这些部件之间具有气垫。从而，热绝缘件 (5)不固定在透明元件(4)上，而使用螺钉(12)固定到受热板上。这样，热绝缘件(5)不接 触透明元件(4)并在二者之间形成气垫。图15 示出依据本发明的第五实施方式(另参见图14)的全剖视图，其中，在本实 施方式中，受热板(1)是不具有凹陷部分(14)的实心板。本图示的右侧被加框，放大详图 参见图16。本图示中未清楚地显示位于受热板(1)下方的任何反应容器。受热板(1)的实 心部分显示为阴影，开孔(2)不显示为阴影。玻璃板(4)用剖面线表示。在本实施方式中， 玻璃板通过弹性插片(8)固定。可以看见位于热绝缘件(5)与玻璃板之间的气垫(11)。Si^ 示出图15的加框区域的详图。可以看出，受热板(1)具有下侧(Ib)和上 侧(Ia)，包括穿透所述受热板的整体厚度的开孔(2)，加热元件(10)用受热板上侧(Ia)顶 部的粗黑线表示。可以看到玻璃板(4)搁置在受热板上。可以看见位于热绝缘件(5)与透 明元件(4)之间的气垫(11)。最上部是具有开孔(9)的绝缘件(5)。穿透整体设备的所有 开孔(2、16、9) 一起形成带肩孔。所使用的定义下面，首先对一些使用过的术语进行定义及解释。“反应容器”是指实验室中使用的并在其中进行生物化学或化学反应的任何容器， 与其材料无关。反应容器可包括单个容器或多个容器的组合物。反应器可设计为具有或不 具有盖子。如果设计成不具有直接连接的盖子，容器可用另一种方法覆盖。可替代的封闭方式是不连接的、可叠加的盖子、箔片、薄膜、垫子等。特别地，本发明意义上的反应器是PCR 板和单个PCR容器。术语“直接”和“间接”的使用与依据本发明的设备的受热板有关。“直接”是指 在上下文中，加热元件直接位于受热板自身处、位于受热板上、位于受热板下或在受热板内 部。“间接”是指在上下文中，加热元件不直接位于受热板自身处、位于受热板上、位于受热 板下或在受热板内部。术语“上侧”和“下侧”的使用与依据本发明的设备的受热板有关。这两个术语与 设备相对于待被该设备加热的反应容器的盖子的指向有关。“下侧”是指朝向盖子，并且特 别地，还可叠加于盖子。“上侧”是不指向反应器的盖子，而是指向设备的内部。也就是说， “上侧”指向用于限定设备的向上的边界的热绝缘件。术语“凹陷部分”的使用与受热板有关。这涉及板内的凹槽，所述凹槽可用不同的 方法实现，例如，利用材料侵蚀或通过增厚侧部分实现。术语“在光谱区半透明”描述了 150nm至1200nm的波长区段。术语“透明”描述电磁波在电磁波谱的整个和/或选定区段中为半透明的特性。由 此，这个术语包括“透明”和“半透明”两种性质。术语“覆盖”或“去覆盖”的使用与依据本发明的设备的透明元件有关。这两个术 语不仅包括直接覆盖，即透明元件直接覆在所述在光谱区中为半透明的区域上；而且包括 间接覆盖，即透明元件不直接覆在所述在光谱区中为半透明的区域，从而还存在空气隙，也 可由其它成分填充。术语“可拆卸地被固定”和“可拆卸地固定”描述一种固定，其确实稳固，但也可在 不破坏相关固定件的情况下打开。这样，打开的“可拆卸固定”可再次被锁定。术语“永久被固定”和“永久固定”描述了一种不能被非破坏性地打开的固定。术语“耐热的”描述经受得住从90°C到110°C，优选为从95°C到105°C，特别优选 地从96°C到100°C而不发生变化的特性，即在这些温度下固有地稳定的特性。术语“热绝缘件”在本发明的上下文中描述了一种吸热并以不会导致过热或燃烧 后果的方式散布所述热量的物品。术语“导热体”描述了一种具有高的导热性或低的热阻的物品。术语“塑料”和“聚合物”含义相同。
具体实施例方式依据本发明的用于加热反应容器的盖子的设备是实验室装备的一部分。依据本发 明的设备，例如可以是荧光计的一部分，荧光计用来分析依赖于热量的生物化学反应。特别 地，这种设备用于温度循环器、实时温度循环器、微量滴定板读数计、光度计、光谱仪、微阵 列读数计或任何一种所述设备与另一种所述设备的组合。依据本发明的设备包括耐热部 件。特别地，耐热部件优选没有经过脱气的耐热部件。对于由塑料制成和/或用塑料涂层 的部件，这个问题尤其需要考虑。依据本发明的设备包括具有至少一个在光谱区为半透明的区域的直接和/或间 接受热板。优选地，受热板具有在光谱区为半透明的多个区域，特别地为96，384或1236个 半透明区域。所述板可例如通过诸如加热箔片、加热夹头或导电涂层的电阻元件直接加热。导电涂层必须选自具有高导热常数λ (即λ大于等于200)的一组物质。特别地，由碳纳 米管、钻石、银、铜、金和/或铝或两种或更多种这些物质的混合物组成的涂层是适用的。同 样适用的涂层是包括除一种或更多种另外的物质外的一种或更多种前述物质的涂层；特别 地，前述金属的氧化物和合金是适用的。在板的不同区域应用不同涂层，可制成板的不同受 热区域。在本发明的意义下的不同涂层是不同成分组成的涂层，然而还包括同种成分组成 的涂层，以不同的厚度应用在板的不同区域。以不同厚度涂覆受热板的至少两个区域，或使 用至少两种不同的涂层，这种方式具有可能可以更精确地控制板的温度的优点。因此，更强 或更弱地加热单个区域成为可能。还可利用一种或几种珀耳帖元件加热该板。特别地，还 可使用具有钻孔的珀耳帖元件。还可应用大量特别小的珀耳帖元件，即所谓的微型珀耳帖 元件，它们的特征在于其尺寸在毫米范围内。因此，微型珀耳帖元件最长部分在0. 5到3mm 之间，优选在0. 8到2mm之间，特别优选地在1到1. 5mm之间。在它们的最高即最厚部分， 微型珀耳帖元件的高度即厚度在0. 05mm到1. 5mm之间，优选在0. Imm到Imm之间，特别优 选地在0. 45到0. 90mm之间。由此以不覆盖受热板的所述在光谱区为半透明的区域的方式 设置一个或多个珀耳帖元件。使用一个或多个珀耳帖元件具有如下优点未设置其他元件 的板还可通过一个或多个珀耳帖元件冷却。这是对工作安全性的相当大的改善，因为这种 情况下，可以在打开包括加热设备的实验室装备之前，以受控的方式冷却盖子。此外，还可用局部电磁交变场加热该板。这具有可以非常精确地设定触发温度并 且可以非常精确地关闭的优点。在选择板的材料时，必须考虑该材料可以是励磁的。而且，受热板可以是电容性加热的。例如，受热板可以设计成包括两个区域，起平 行板电容器的作用，其中，电介体位于所述两个区域之间。电介体可从空气、聚乙烯、聚四氟 乙烯(PTFE)、陶瓷(如滑石、氧化铝)和云母中选择。电容性受热板具有加热非常均勻的优 点。而且，该板可以通过液体加热。则板设计成具有可使液体在其内循环的管道。对液体 自身进行调温以实现对板调温。例如，该板可以通过红外辐射间接加热。因此，红外辐射可直接指向板，还可通过 镜子指向板。或者，该板可用热空气间接加热。受热板通过对流和/或热传导将热量传递到反应容器的盖子。因此，受热板与反 应容器的盖子直接接触，或在受热板与盖子之间设置间接媒介。所述媒介不是指可设置于 反应器上的密封箔片。所述媒介最好是第二透明板或充满气体、液体和/或粘弹性流体(尤 其是凝胶)的透明容器。而且，所述气体、液体或粘弹性流体是透明的。优选地，粘弹性流 体是凝胶。所述容器优选为由耐热材料(优选为聚合物或硅合成橡胶)制成的包。为了保 证包的特别稳定及其耐热性，耐热材料可以具有分层的堆叠结构。在特殊实施方式中，包在 下述区域中具有成形传递元件，即，该区域不位于反应容器的盖子与受热板的在光谱区中 为透明的至少一处区域之间的光学路径上。成形传递元件的例子是用于加固的，如，肋。受 热板具有下侧和设计成具有或不具有凹陷部分的上侧。受热设备的上侧指向受热设备的内 部，并且不与设备外部的结构直接接触。其下侧指向反应容器的盖子的方向，并且与反应容 器的盖子直接或间接接触。例如，它覆在反应容器的盖子上或者在受热板下方设置附加的 中介元件，例如，透明板或弹性透明垫或箔片。对于受热板的上侧，可能存在两种替代实施方式。在第一实施方式中，受热板设计 成不具有凹陷部分。这样，受热板的上侧形成水平面。由于这种板容易制造并且容易与设备的其余部件组装，这是一种特别优选的产品。在可替换实施方式中，受热板在其上侧上具有至少一个凹陷部分。特别优选地， 受热板中的凹陷部分设计成使得上侧的几乎整个中心区域都被切除，从而只留下宽度为 0. 3cm到1. 5cm,优选为0. 5cm到1. 3cm,特别优选为0. 8cm到lcm的边缘或条状物(这两 个术语用作同义词)。受热板的中心切除区域的形状取决于待加热的实验容器的布置。优 选地，凹陷部分具有微量滴定板的矩形形状，即具有商用微量滴定板的底部区域的尺寸。特 别地，切除部分的长度为10cm到15cm之间，优选为11cm到14cm之间，特别优选为12cm到 13cm之间。切除部分的宽度为6cm到11cm，优选为7cm到10cm，特别优选为8cm到9cm。切 除部分的深度为1mm到10mm，优选为2mm到8mm，特别优选为3mm到5mm。由于所述至少一 个凹陷部分，板的上侧的延伸的区域被定位为比板的边缘或环绕条更深。板在所述至少一 个凹陷部分中的厚度比受热板的其余区域薄。由于板的大致指向试验容器的盖子的区域能 更快地受热，即，触发端温度可以更快设置，这是有利的。另一个优点是节省材料，从而节省 受热板的制造成本。上侧具有凹陷部分的受热板与加热设备的其余部件，特别是透明元件的相互作用 可以产生其他优势。透明元件可拆卸地或永久地固定在具有凹陷部分的受热板的边缘或条 状物上。这样，在透明元件与受热板之间形成充满空气的空腔。空腔中的空气也受热，从而 形成有热空气垫，其有助于受热板和反应容器的盖子以及透明元件的均勻调温的。由于出 现温度差时在反应容器的盖子或者透明元件中会形成凝结，因而不希望出现温度差。在可替代实施方式中，在其上侧具有凹陷部分的受热板与透明元件之间的空腔中 填充导热体。导热体用来将热量从受热板传导到透明元件。优选地，导热体由如受热板的 其他材料构成。这具有如下优点，即对于导热体，可选择非常轻的材料，从而设备的重量减 少了。例如，该板可由铝制成，导热体由泡沫铝或泡沫铝合金制成。如图1、2和3可以看 出，导热体还具有多个光、辐射可透过的开孔，其与受热板的在光谱区(2)中为半透明的至 少一个区域对齐。依据本发明的设备的受热板具有至少一个在光谱区为半透明的区域。这个区域可 选择为可使200nm到1 lOOnm，优选为300nm到900nm，特别优选为350nm到800nm之间的电 磁辐射透过。透明区域可选自下列开孔，穿透板的整个厚度的圆柱形开孔；穿透板的整个厚 度的、指向板的上侧的锥形的开孔；穿透板的整个厚度的圆柱形开孔，在所述圆柱形开孔中 插入透明体；穿透板的整个厚度的、指向板的上侧的锥形开孔，其中在所述锥形孔中插入透 明体。所述透明体为透镜，例如液体透镜、智能透镜或菲涅尔透镜。或者，所述透明体不是 透镜而是与所述开孔的形状，例如圆柱形或有坡度的圆柱形相配合，且不用作光学成像目 的的透明体。特别地，填充有透明体的开孔具有如下优点，即通过选择透明体，可影响激发 信号和输出信号的强度和质量。在所有四侧处，受热板具有向下延伸的壁。壁的长度由待加热的反应容器的盖子 的高度确定。优选地，壁的高度为0. 5cm到3cm之间，优选为lcm到2. 5cm之间，特别优选 为lcm到1.5cm之间。如果受热板的上侧设计成具有凹陷部分，所述向下延伸的壁从所述 边缘或条状物的外缘露出。此外，依据本发明的设备包括至少一个选自由箔片、板和矩形体形成的组的透明 元件。所述至少一个透明元件用于覆盖所述在光谱区中半透明的至少一个区域。这样，透明元件是阻止热量和热蒸汽向上释放的第一阻挡层。在依据本发明的设备的传统应用中， 光学元件位于依据本发明的设备上方。它们非常敏感且易因故障受损害。特别地，已经认 识到，基于待加热的反应容器的盖子的状态，可形成蒸汽，这些蒸汽在高度敏感的透镜光学 系统上凝结或沉积。因而，依据本发明的设备的一个优点是利用透明元件的屏蔽功能防止 形成这种沉积。因此，透明元件覆在受热板的上侧，然而，它不位于受热板的上侧的凹陷部 分中。透明元件可拆卸地或永久地固定在受热板上。在其上侧具有凹陷部分的受热板中， 透明元件可拆卸地或永久地固定在边缘或条状物上。对于可拆卸固定，固定件选自夹具、夹 钳、弹性棉结、钩状或环状固定件、磁力锁、可拆卸搭扣和静电连接的组。优选地，透明元件 被夹紧，通过弹性棉结固定或通过搭扣可拆卸地固定。为了能够夹住透明元件，在板的上侧 的边缘上插入至少两个枢轴，用作固定支承件。也可以是固定支承件和弹性棉结的组合。因 此，优选地，组合为具有2到8个弹性棉结的枢轴，优选为一个枢轴和3到6个弹性棉结的 组合，特别优选为一个枢轴和四个弹性棉结的组合。这种类型的可拆卸装配具有如下优点， 即透明元件是浮动元件，从而平衡由热产生的延展和移动。在永久固定方式中，固定类型选自焊接、胶合、铆接、钎焊(特别是使用铟的钎焊) 以及非可拆卸性搭扣。可拆卸固定方式具有如下优点，即为了清洁和维修目的，透明元件可 从依据本发明的设备中拆除，并且，如果必要，可以更换。所述至少一个透明元件选自由耐热材料形成的透明箔片、板和矩形体。如果透明 元件是箔片，则所述箔片由选自聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、全氟烷氧基 树脂(PFA)、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚亚苯基砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、环烯烃聚合 物(COP)、聚四氟乙烯(PTEE)和环烯烃共聚物(C0C)和硅合成橡胶的热塑性塑料构成。特 别优选为由PTFE制成的箔片。PTFE，也以特氟龙(Teflon)的名字销售，是具有特定热固性 的热塑性塑料。特氟龙的特性在于其低折射系数(约为1.38)和对远区红外辐射透明。由 特氟龙制成的箔片具有如下优点，即由于极低的表面张力，没有任何东西粘附，因而其极度 抗灰尘。由箔片制成的透明元件的特性在于其柔韧性。这具有使受热板与箔片之间的剪 应力得到很好的平衡的优点。箔片的特征在于其厚度为25 y m到250 u m，优选为50 y m到 150 u m,特别优选为 65 um 到100 u m。如果透明元件是板，则其材料选自透明玻璃、透明塑料、透明人造蓝宝石和透明矿 物质的组。为了赋予更多特性，在特殊实施方式中，为了防止形成反射，板的表面的涂层独 立于形成板所使用的上述材料。其他可通过涂层调整的特性是非荧光性、抗刮擦性和对灰 尘的抵抗性。为了实现极度抗刮擦性，表面可例如涂覆金刚石。在板的实施方式中，其由透 明的耐热塑料构成。优选地，所述塑料选自聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 全氟烷氧基树脂(PFA)、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚亚苯基砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、 环烯烃聚合物(COP)、聚四氟乙烯(PTEE)和环烯烃共聚物(C0C)的组。此外，板可由人造 蓝宝石构成。这具有使这样的板具有抗刮擦和非常高的电导率的优点。高的抗挂擦性便于 这种板的清洁。该板还可由诸如石英、云母或人造云母的透明矿物质构成。特别地，优选云 母和人造云母，因为这类矿物质具有极高的熔点，从而极其耐热。所述矿物质的薄片是透明 的。板的特征在于其厚度为250 iim到15mm，优选为500 iim到10mm，特别优选为1mm到5mm。 如果透明元件是矩形体，则其材料选自透明玻璃、透明塑料、透明人造蓝宝石和透明矿物质 的组。为了赋予额外的特性，在特殊实施方式中，所述矩形体的表面独立于形成所述矩形体所使用的上述材料，并对其进行涂层以防止形成反射(抗反射涂层)。其他可以通过涂层设 定的特性是非荧光性、抗刮擦性和抗灰尘性。为了实现极度抗刮擦性，矩形体的所有或所选 表面可以例如涂覆金刚石。在矩形体的特殊实施方式中，矩形体由透明的耐热塑料制成。优 选地，所述塑料选自聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、全氟烷氧基树脂(PFA)、 聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚亚苯基砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、环烯烃聚合物(COP)、聚 四氟乙烯(PTEE)和环烯烃共聚物(C0C)的组。矩形体还可由人造蓝宝石构成。这具有使 这种矩形体具有抗刮擦及非常高的电导率的优点。高的抗挂擦性便于这种矩形体的清洁。 矩形体还可由诸如石英的透明矿物质构成。矩形体的特征在于其厚度为15mm到300mm，优 选为50mm到200mm，特别优选为100mm到150mm。任意透明元件可额外具有导热涂层。尤其合适的涂层由碳纳米管、金刚石、银、铜、 金和/或铝或这些物质中的两种或更多种的混合物构成。同样合适的涂层为包括除一种或 更多种其他物质外的一种或更多种前述物质；尤其合适的是前述金属的氧化物及其合金。依据本发明的设备包括作为其他部件的热绝缘件。所述绝缘件用于避免过度加热 和燃烧。由于热绝缘件围绕设备的受热部分、受热板和周围的受热部件、透明元件，这实质 上显著增加了依据本发明的设备的安全性。在热绝缘件的设计中，需要考虑所述热绝缘件 还具有至少一个至少在光谱区为半透明的区域，所述热绝缘件以使其被放置在所述受热板 的所述至少一个在光谱区为半透明的部分上面的方式定位。这是为了保证通过受热设备实 现传统应用中设置在依据本发明的设备的上方的光学部件和在传统应用中设置在依据本 发明的设备的下方的反应容器或其内容物之间的光通信。热绝缘件可以例如设计成包括具 有钻孔的板的框架，其中，侧壁自该板的边缘向下延伸。所述侧壁的尺寸设置成使它们在该 侧处包围整个设备。这具有使使用者或技术人员不直接接触受热的或强受热的设备部件， 从而减少了燃烧风险。
权利要求
一种用于加热反应容器的盖子的设备，包括下述部件(a)直接和/或间接受热板(1)，具有上侧(1a)和下侧(1b)，所述上侧(1a)至少设计为具有一个或不具有凹陷部分，其中，所述受热板具有至少一个在光谱区中为半透明的部分(2)，(b)至少一个透明元件(4)，选自箔片、板和矩形体的组，用于覆盖所述受热板的所述至少一个在光谱区中为半透明的部分(2)，其中，所述至少一个透明元件不设置在所述受热板的所述凹陷部分中；以及(c)热绝缘件(5)，其中所述热绝缘件具有至少一个在光谱区中为半透明并且围绕/覆盖(a)和(b)中所限定的部件的区域。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述受热板具有在所有四侧向下延伸的壁(3)(3a、b)。
3.如权利要求1和2中的一项所述的设备，其中，所述受热板具有凹陷部分，且在所有 四侧向下延伸的壁(3a、b、c、d)自围绕整个板的条状物(6)伸出。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述透明元件(4)可拆卸地或永久地固定在所述条 状物(6)上。
5.如权利要求3和/或4中的一项所述的设备，其中，至少一个导热体(7)处于所述受 热板(1)的凹陷部分中，且不阻塞所述至少一个在光谱区中为半透明的部分(2)。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述透明元件(4)可拆卸地或永久地固定在所述导 热体(7)上。
7.如权利要求1和2中的一项所述的设备，其中，所述受热板(1)不具有凹陷部分，且 在所有四侧向下延伸的壁(3、3a、3b)自围绕整个板的条状物(6)伸出。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述透明元件(4)可拆卸地或永久地固定在所述受 热板⑴上。
9.如权利要求4、6和/或8中的一项所述的设备，其中，所述透明元件通过至少一个弹 性插入物(8)，优选通过两个到十个弹性插入物，特别优选地通过两个到六个弹性插入物可 拆卸地固定。
10.如权利要求1到9中的任一项所述的设备，其中，所述透明元件是选自诸如聚碳酸 酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、全氟烷氧基树脂(PFA)、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、 聚苯砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、环烯烃聚合物(COP)、聚四氟乙烯(PTEE)和环烯烃共聚 物(COC)的热塑性塑料的组的箔片，或是硅弹性体。
11.如权利要求1到9中任一项所述的设备，其中，所述透明元件是选自玻璃、塑料、人 造蓝宝石和矿物质的材料组的板。
12.如权利要求1到9中任一项所述的设备，其中，所述透明元件是选自玻璃、塑料、人 造蓝宝石的材料组的立方体。
13.如权利要求1到12中任一项所述的设备，其中，所述热绝缘件设计为围绕依据本发 明的设备的所有其他元件的框架。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述框架具有底板和围绕整个板的边缘，所述底 板具有多个光、辐射可透过的开口(9)。
15.如权利要求14所述的设备，其中，所述热绝缘件为选自塑料、陶瓷、软木和木材的组的绝热材料。
16.如权利要求1到15中的一项所述的设备在实验室设备中的应用。
全文摘要
用于加热反应器的盖子的设备，包括下述部件(a)直接和/或间接受热板(1)，所述板(1)具有上侧(1a)和下侧(1b)，所述上侧(1a)至少设计为具有一个或不具有凹陷部分，其中，所述受热板具有至少一个在光谱区中为半透明的部分(2)；(b)至少一个透明元件(4)，所述透明元件(4)选自箔片、板和矩形体的组，用于覆盖所述至少一个在光谱区中为半透明的部分(2)，其中，所述至少一个透明元件不设置在所述受热板的凹陷部分中；以及(c)热绝缘件(5)，所述热绝缘件具有至少一个在光谱区中为半透明并且围绕/覆盖(a)和(b)中所限定的部件的区域。
文档编号G01N21/01GK101945706SQ200980105368
公开日2011年1月12日 申请日期2009年2月13日 优先权日2008年2月15日
发明者乎迪格·胡恩, 亨纳·塔什, 弗洛里安·迪埃尔, 阿恩·施尔, 阿恩·沙夫赫斯基, 马丁·史德汉兹格, 马库斯·拉普兹纳 申请人:艾本德股份有限公司
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