熱循環(huán)器的制作方法

專利名稱：熱循環(huán)器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在熱循環(huán)反應中使用的熱循環(huán)器設備。本發(fā)明的多個方面涉及執(zhí)行熱循環(huán)反應的方法。
背景技術：
熱循環(huán)方法應用是現(xiàn)代分子生物學的組成部分。例如，用于擴增核酸的聚合酶鏈式反應(PCR)在不同溫度下使用一系列DNA解鏈、退火和聚合步驟以大大地“擴增”樣本中的DNA的量。其它熱循環(huán)方法應用也是公知的。典型的熱循環(huán)設備由金屬樣品模塊構成，所述金屬樣品模塊包括適當數量的凹部以容納一個或多個反應容器。樣品模塊可以被成形為符合96孔板形式或通常為0.5 μ I或0.2μ1微離心(Eppendorf)管。金屬塊用作熱質量，所述熱質量將其熱能傳遞給反應樣品和從反應樣品傳遞熱能。通常，使用熱電冷卻(TEC)裝置(通常也被稱為珀爾帖效應元件(PE))提供熱循環(huán)能量。熱循 環(huán)設備通常還使用有助于將熱量傳遞給珀爾帖效應元件和從珀爾帖效應元件傳遞熱量的散熱器和大風扇等，以移除在冷卻期間珀爾帖效應元件產生過量熱以及傳遞給散熱器的過量熱。珀爾帖元件是將電流轉換成溫度梯度的固態(tài)裝置。珀爾帖元件包括兩側-熱側和冷側。金屬樣品模塊用作熱泵，因為金屬樣品模塊使熱量從冷側移動到熱側。電流流動方向的切換將交換熱側和冷側狀態(tài)，并且調節(jié)該電流用于使樣品模塊的溫度循環(huán)以提供PCR所需的加熱和冷卻。珀爾帖元件的熱側需要移除用于單元的熱量以進行恰當地運行并進行有效地冷卻的方法。越有效地從熱側移除該熱量，冷側將越冷地工作，并且冷側將更快地達到用于熱傳遞的最佳溫度。這受到所使用的散熱器的質量以及用于從散熱器移除過量熱所使用的風扇的氣流的限制。通常，熱循環(huán)器設計在特定散熱器的額定功率與在該設計中可以被容納的散熱器和風扇的尺寸之間進行妥協(xié)。在標準珀爾帖塊熱循環(huán)器中，散熱器和風扇單元表示裝置的大多數單元和質量。雖然方便，但這種熱循環(huán)器具有大量缺點。在這些缺點中關鍵在于當珀爾帖元件用于加熱和冷卻兩者時效率會降低-例如，珀爾帖裝置具有散熱器形式的有效的熱質量，所述散熱器必須本身被加熱或冷卻以能夠有效地對樣品模塊進行熱傳遞。實現(xiàn)加熱和冷卻兩者合理的效率是復雜的，并且大多數熱循環(huán)器設計必須在珀爾帖元件與到樣品模塊的熱傳遞的期望速率之間進行妥協(xié)。由于這種妥協(xié)，傳統(tǒng)的熱循環(huán)器通常達到不多于每秒3攝氏溫度的加熱或冷卻速率并具有高功率消耗來實現(xiàn)這些中等速率的性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種可選的熱循環(huán)器裝置。根據本發(fā)明，提供了一種熱循環(huán)器，包括:用于容納樣品的樣品模塊；與樣品模塊相鄰的珀耳帖型熱電元件，所述珀耳帖型熱電元件被構造成冷卻樣品模塊；與樣品模塊相鄰的非珀耳帖型加熱裝置，所述非珀耳帖型加熱裝置被構造成加熱樣品模塊；散熱器，所述散熱器與樣品模塊和珀耳帖型熱電元件分隔開；和將散熱器連接到珀耳帖型熱電元件的熱管，所述熱管允許將熱能從珀耳帖型熱電元件傳遞到散熱器。根據本發(fā)明的熱循環(huán)器將加熱功能和冷卻功能分開，從而允許每個功能對于期望功能的優(yōu)化。進一步地，使用單獨的加熱器和冷卻元件意味著散熱器的熱質量不會影響珀耳帖的性能和樣品模塊的加熱和冷卻效率。另外，傳統(tǒng)的加熱元件，例如電阻加熱元件，通常比珀耳帖型熱電元件更加有效地進行加熱和冷卻兩者；珀耳帖型熱電元件當僅用于冷卻時或當僅用于加熱時更有效。在優(yōu)選的裝置中，樣品模塊被夾在珀耳帖型熱電元件與非珀耳帖型加熱裝置之間；例如，拍耳帖型熱電兀件和非拍耳帖型加熱裝置位于樣品模塊的相對表面上。傳統(tǒng)的熱循環(huán)器裝置使用堆疊布置，其中樣品模塊定位在珀耳帖型熱電元件上方，珀耳帖型熱電元件定位在散熱器上方，散熱器定位在冷卻風扇上方。樣品管從上面裝載到樣品模塊中。這種常規(guī)布置意味著除了將非珀耳帖型加熱裝置定位在樣品模塊與珀耳帖型熱電元件之間之外，沒有可以方便地定位非珀耳帖型加熱裝置的位置，這將由于需要通過加熱器進行冷卻而進一步降低效率。循環(huán)器還可以包括光學組件-例如，包括光源和光檢測器，任選地具有一個或多個透鏡。這允許循環(huán)器用于當反應進行時實時檢測來自反應的熒光或其它信號。光源和光傳感器可以包括任意電磁輻射，而不只是可見光。循環(huán)器還可以包括限制特定波長的光的濾光器。循環(huán)器還可以包括第二光源；這允許相對低成本的兩個標記檢測系統(tǒng)，其中兩個光源以不同波長進行照射。在循環(huán)器在每一個循環(huán)反應中使用多個樣品或反應容器的情況下，循環(huán)器可以適當地包括用于每一個樣品的至少一個光源/傳感器組合。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，光源是LED或類似裝置，而光傳感器是光電二極管等。傳感器適當地是允許寬動態(tài)范圍并且可以檢測寬拷貝數核酸的記錄響應檢測器。這種結構允許使用簡單穩(wěn)固的部件，而不需要透鏡或復雜的光學裝置。這種光源/傳感器組合已經發(fā)現(xiàn)足以獲得反應進程的定性信息(例如，正在發(fā)生擴增)。對于許多應用來說，這種數據是足夠的，并且不需要對反應的進程進行定量。LED/光電二極管結構的使用還降低對光源和傳感器相對于樣品的關鍵定位或定距離的需要，從而再次使得循環(huán)器更加穩(wěn)固。適當地，光源和傳感器在不同波長的光下操作；例如，優(yōu)選的光源是以490nm發(fā)射光的LED，而優(yōu)選的傳感器對530nm的光最敏感。這與在生物化學反應中使用的典型的熒光團一致?？梢允褂谜{節(jié)亮度的一個或多個LED以有助于從信號移除噪聲和背景。在樣品模塊夾在珀耳帖型熱電元件與加熱裝置之間的情況下，樣品模塊的尺寸和形狀優(yōu)選地被形成為容納以線性方式布置的多個樣品管或一串樣品管。這確保均勻的加熱和冷卻。在正常使用中，珀耳帖型熱電元件和加熱元件優(yōu)選地定位在樣品模塊的上方和下方，并且樣品模塊被定向成從側部(而不是如傳統(tǒng)的循環(huán)器一樣從上面)容納樣品保持器。與傳統(tǒng)的布置相比較，這種布置的另外的優(yōu)點在于側開口不可能使雜質落入到所述開口中并任意污染樣品或使可能存在于循環(huán)器內的任何光學組件不清楚。夾在加熱元件與珀耳帖型熱電元件之間的樣品模塊的結構允許在能夠使設計具有最小質量的同時容納樣品保持器并提供熱傳遞的最佳形狀和尺寸。與高的表面面積比率管相結合，來自樣品模塊的用于反應的熱傳遞比率效率很高。樣品保持器不需要被大致水平地容納；小于90度的角度是足夠的，例如，小于80度、70度、60度、50度、45度、40度。樣品模塊可以從熱循環(huán)器被移除；這允許使用可更換或可互換的樣品模塊，例如以容納不同尺寸或結構的樣品管。非珀耳帖型加熱裝置可以是任意適當的加熱器，并且優(yōu)選的是電阻加熱器。可以使用其它加熱裝置。加熱裝置可以包括允許光通過所述加熱裝置的一個或多個開口 ；這允許使用位于樣品模塊/加熱器外面的光源和檢測器組合。優(yōu)選地，珀耳帖型熱電元件被構造成當加熱器被啟動時停止；并且優(yōu)選地反之亦然。當加熱器被啟動并且珀耳帖型熱電元件停止時，元件用作絕熱器，該絕熱器用于限制從樣品模塊到熱管和散熱器組件的熱量損失。這顯著地降低了加熱樣品模塊所需的時間，因此提高了實用性。獨特地，這種結構中的珀耳帖布置用作“熱門”，從而當被關掉時在加熱期間對樣品模塊提供熱損失，同時當被接通時還提供有效的冷卻通道。在熱循環(huán)的冷卻階段熱量經由熱管從珀耳帖的熱側被移除。熱管優(yōu)選地具有大致平坦橫截面，并且可以包括容納丙酮或其它冷卻流體的微通道管。例如，來自AmecThermasol的平坦冷卻管是適當的。傳統(tǒng)的熱管通常根據填充有作為冷卻流體的水的圓形截面銅管；這些傳統(tǒng)的管的效率低于優(yōu)選的管，還提供更加緊湊地覆蓋區(qū)。在傳統(tǒng)的熱管的情況下，風扇和散熱器可能需要堆疊在樣品模塊的上方，從而導致單元相當高。平坦冷卻管或類似裝置允許部件的橫向順序定位，而傳統(tǒng)方法受限于部件的垂直堆疊。這提供了部件的緊湊定位。關鍵地，這允許散熱器布置在熱管下方，從而與傳統(tǒng)的組件相比較提供效率很高的空間覆蓋區(qū)。熱管優(yōu)選地大致為S狀，具有接觸散熱器的上部和接觸珀耳帖型熱電元件的下部。所述上部是傾斜的，優(yōu)選地傾斜大約20°，但是在一些實施例中達到90度，而下部是大致水平的優(yōu)選地大約0° ,但是在一些實施例中達到90°。下部的面積優(yōu)選地小于上部的面積(例如，小于上部的面積的10%、20%、30%、40%、50% )。對于最大效率來說,優(yōu)選地至少最后20%熱管傾斜以高于正在產生熱量的下部，盡管通常大于50%熱管傾斜以提供上部。這允許從熱源的有效熱傳遞，以及允許冷卻流體在管內的循環(huán)。當然，要理解的是S形熱管的使用對于本發(fā)明來說不是必不可少的，而是可以使用包括大致水平管的其它形狀。熱管的上部連接到散熱器，所述散熱器可以任選地還包括軸流式風扇。該軸流式風扇用于移除產生并傳遞給熱管的上部的過量熱。散熱器可以是任意適當的形式或材料，但是任選地可以是具有銷翅片(Pin fin)的鍛造鋁墊。銷優(yōu)選地以每cm2大于16個銷翅片的“密集”形式布置。使用高氣流風扇從散熱器移除熱量，所述高氣流風扇通常具有大于10、30或40CFM(每分鐘立方英尺)的氣流。經由直接沖擊的氣流用于從散熱器移除過量熱并被引導出裝置。在使用可選的“翅片”散熱器的情況下，軸流風扇、鼓風機風扇、正切風扇或任意適當的風扇可以提供所需的氣流。循環(huán)器還可以包括計算機處理器，所述計算機處理器可以用于監(jiān)視和控制光源以及檢測器、溫度調節(jié)、循環(huán)程序等中的任意或所有。處理器可適當地進行用戶編程以允許對于特定反應選擇適當的循環(huán)程序。例如，循環(huán)器可以包括諸如鍵盤或觸摸屏的用戶界面，從而允許選擇、輸入或編輯期望的循環(huán)程序。計算機處理器可以安裝在諸如電路板或PCB的基板上。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，循環(huán)器的其余部件，例如，珀耳帖型熱電元件、加熱器、樣品模塊、散熱器和熱管固定到基板。例如，所述部件可以栓接到基板。這允許容易的結構和組件，并允許循環(huán)器較小的覆蓋區(qū)。當然，不是所有部件都需要直接固定到基板；一些部件可以固定到其它裝置(例如，加熱器可以固定到基板，且樣品模塊固定到加熱器，而珀耳帖型熱電元件固定到樣品模塊)。殼體可以包圍基板和其余部件。


圖1顯示了根據本發(fā)明的實施例的熱循環(huán)器的外部視圖；圖2顯示圖1的熱循環(huán)器的下側的外部視圖；圖3顯示圖1的熱循環(huán)器的內部框架部件的側視圖；圖4顯示了圖1的熱循環(huán)器的內部視圖；以及圖5顯示圖1的熱循環(huán)器的光學組件和樣品模塊的結構。
具體實施例方式首先參照圖1，該圖顯示了根據本發(fā)明的熱循環(huán)器的外部視圖。循環(huán)器10包括形成有把手14的外殼12。殼體12的上表面設有允許使用者操作循環(huán)器的觸摸屏界面16。殼體的前部設有開口 18，其中樣品保持器20可以插入所述開口 18中，所述樣品保持器20包括(在該實施例中)由薄壁塑料制成的三個樣品管22。圖2中顯示了循環(huán)器10的下側。外殼包括開口 24，其中冷卻風扇26安裝在所述開口 24內，冷卻風扇26與散熱器28相鄰。殼體形成有支撐件30，所述支撐件30將風扇26升高離開工作臺頂部，從而允許空氣循環(huán)。圖3中顯示了循環(huán)器10的內部體系結構。在該圖中沒有顯示外殼12。設置PCB基板32，其中控制和操作循環(huán)器(例如，經由觸摸屏操作用戶界面；啟動加熱和冷卻元件；以及操作光學組件)所需的各種電子部件安裝在所述PCB基板32上。散熱器28和風扇26組件經由螺栓34固定到基板32。樣品模塊34也固定到基板32但是與散熱器28分隔開。珀爾帖元件36安裝在樣品模塊34下面與樣品模塊34熱接觸。電阻加熱器38在樣品模塊34上方。珀爾帖元件36固定到使用丙酮作為冷卻劑的、形成有微通道的平坦截面型的熱管40。熱管40通常為S形狀，并包括與散熱器28和風扇26接觸的上部42和與珀爾帖元件36接觸的下部44。上部42以大約20°傾斜，而下部44通常為水平的(大約0° )。下部44大約是上部42的面積的一半。圖4中顯示了內部框架的視圖?；?2支承操作循環(huán)器所需的電子部件和處理器，而其余部件通過螺栓46或其它緊固件固定到基板32。在該圖中，可以看見熱管40和樣品模塊34的一部分。整個組件可以簡單地安裝在殼體12內以便于制造。圖5中更加詳細地顯示了樣品模塊組件34。該樣品模塊包括光學組件(在其他附圖中未示出)的各種部件。包括三個LED48的PCB46位于光學組件成形器50中，所述光學組件成形器50包括用于容納樣品管的三個孔口 52和用于允許來自LED的光通過的開口54。490nm玻璃激發(fā)濾光器56在LED48上方放置開口中，并且電加熱器38在濾光器上方。加熱器38包括與LED對準的三個孔口 58。樣品模塊34接著被放置在成形器50中，并且535nm玻璃發(fā)射濾光器60放置在樣品模塊34的后面。樣品模塊可以包括與LED和發(fā)射濾光器對準的孔口，或者可以使適當波長的光透過，或者可以包括在適當位置的波導。整個組件然后可以與循環(huán)器的其他部件裝配在一起。在使用中，循環(huán)器如下操作。使用者可以使用觸摸屏界面16對期望的循環(huán)程序進行編程。這使得控制電子設備以適當的方式操作部件。樣品然后可以被裝載到樣品保持器20的樣品管22中，保持器然后經由開口 18被插入樣品模塊34中。當使用者按壓觸摸屏上的“START”圖標(或類似的)，加熱器38和珀耳帖型熱電元件36以適當的方式工作。加熱器38首先被啟動以將樣品的溫度升高到期望的第一溫度。同時，不啟動珀耳帖型熱電元件36，使得珀耳帖型熱電元件36用作樣品模塊與熱管40之間的絕熱器，從而將熱量保持在樣品模塊內。當樣品模塊已經達到期望的溫度持續(xù)期望的時間時，可以停止加熱器38，并啟動珀耳帖型熱電元件36。珀耳帖型熱電元件36被操作以冷卻樣品模塊34 ;熱量從樣品模塊傳遞到熱管40。熱管40接著將熱量從下部44傳遞到上部42 ;熱量接著經由散熱器28和風扇26被耗散掉。所述循環(huán)接著根據期望重復進行。除了此之外，光學組件還可以用于監(jiān)測循環(huán)反應的進程，當前循環(huán)或隨后的。LED被致動以照亮樣品；接著通過光傳感器檢測發(fā)射光?？梢噪S著時間的過去或以具體的時間點監(jiān)測發(fā)射光的強度或簡單地發(fā)射光的存在或缺少。這允許執(zhí)行實時PCR。相對于傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術的循環(huán)器，這里所述的循環(huán)器具有多個優(yōu)點。首先，通過分離加熱和冷卻功能并使用非珀耳帖加熱器，從而提高了總效率。使用熱管以從珀耳帖型熱電元件移除廢熱并結合使加熱功能和冷卻功能分離以及當加熱器被啟動時珀耳帖型熱電元件用作“門”允許樣品模塊/加熱器/冷卻器組件以及散熱器/風扇組件的物理分離，從而使得循環(huán)器具有改進的物理覆蓋區(qū)。進一步地，“廢熱熱量”的整體熱剖面低。在使用單個珀耳帖型熱電元件進行加熱和冷卻的標準熱循環(huán)器中，散熱器可以升高到超過65°C至85°C。通過本系統(tǒng)，散熱器僅可以升高到40°C -50°C，溫度明顯下降。這部分地起因于能量在預先沒有在PCR裝置中使用的線性平坦熱管內的再循環(huán)。熱管確保在冷卻期間熱量從珀耳帖型熱電元件的熱側被有效移除，從而使熱能重新循環(huán)并快速冷卻珀耳帖型熱電元件的熱側。由散熱器釋放的熱能較低，因此珀耳帖型熱電元件需要的功率較少。整個組件可以以有效的多個功率輸入進行工作。例如，便攜式，基于現(xiàn)場的單元要求非常低的功率分布圖，使得該單元可以由電池提供電力。根據本發(fā)明的循環(huán)器可以消耗掉小于50W的總功率但仍然提供在30分鐘內30X循環(huán)周期的循環(huán)時間。增加功率會降低循環(huán)時間并且不會使熱交換機構超負荷。本設計允許具有這種“多功率”能力。100W輸入將循環(huán)時間降至20分鐘，而150W將循環(huán)時間降至15分鐘。具體地，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在使用中，循環(huán)器當在50W或更小功率下工作時在30分鐘內在50°C、72°C以及95°C中的每個溫度下經歷30個或更多個5秒的標準周期；當在100W或更小功率下工作時在20分鐘內在50°C、72°C以及95°C中的每個下溫度經歷30個或更多個5秒的標準周期；或者當在150W或更小功率下工作時在20分鐘內在50°C、72°C以及95°C中的每個溫度下經歷30個或更多個5秒的標準周期。通過比較,標準模塊熱循環(huán)器需要> 500W,諸如Finnzymes Piko的熱循環(huán)器的迅速模塊循環(huán)器需要180W，而諸如來自Roche的lightCycle2.0的空氣循環(huán)器需要800W。事實上，在測試中，當在50W運轉本發(fā)明的循環(huán)器時，熱管在47°C與57 °C之間變化，且散熱器在40°C的常數下。當在100W時，熱管在50°C至60°C，而散熱器在48°C的常數。當在150W時，熱管在53°C至60°C，而散熱器在49°C的常數。對于可變功率傳送一樣，冷卻效率保持較高，并且在所有情況下散熱器不超過50°C，這意味著通風將明顯地低于40°C。這樣的優(yōu)點在于當周圍溫度增加時，單元的性能將保持不受干擾。所述系統(tǒng)的另一個優(yōu)點在于再次由于裝置的效率并且因為存在從系統(tǒng)移除熱量的多個路徑，因此系統(tǒng)對外面的外界溫度變化不敏感。這再次對于便攜式單元是重要的。因此，即使在超過50°C的外界溫度中，單元仍然恢復與傳統(tǒng)的單元類似的熱循環(huán)時間。這是因為風扇和散熱器具有顯著的消耗，使得如果外界溫度上升，則更多的熱量通過風扇和散熱器從系統(tǒng)中被移除，而不是由散熱器的蒸發(fā)特性被移除。事實上，相信的是本發(fā)明的一些實施例可以在大于50°C或更高的外界溫度下工作，而標準珀耳帖循環(huán)器僅可以在30-40°C下工作。所述結構允許使用由具有高熱傳遞特性的鋁或彈性體聚合物執(zhí)行的低質量樣品模塊；這允許質量塊的靈活性，這意味著消耗品不會被卡住并允許與實心質量塊以及長薄壁管的良好阻力配合，這通常是不可能的。本發(fā)明的其它優(yōu)點將被清楚呈現(xiàn)。
權利要求
1.一種熱循環(huán)器，包括: 用于容納樣品的樣品模塊； 與樣品模塊相鄰的珀耳帖型熱電元件，所述珀耳帖型熱電元件被構造成冷卻樣品模塊； 與樣品模塊相鄰的非珀耳帖型加熱裝置，所述非珀耳帖型加熱裝置被構造成加熱樣品模塊； 散熱器，所述散熱器與樣品模塊和珀耳帖型熱電元件分隔開；和 將散熱器連接到珀耳帖型熱電元件的熱管，所述熱管允許將熱能從珀耳帖型熱電元件傳遞到散熱器。
2.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，樣品模塊被夾在珀耳帖型熱電元件與非珀耳帖型加熱裝置之間。
3.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，還包括光學組件。
4.根據權利要求3所述的熱循環(huán)器，其中，所述光學組件包括光源和光檢測器，任選地具有一個或多個透鏡。
5.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，樣品模塊的尺寸和形狀被形成為容納一串樣品管或以線性方式布置的多個樣品管。
6.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，樣品模塊的尺寸和形狀被形成為在使用時從側部容納樣品保持器。
7.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，樣品模塊能夠從熱循環(huán)器移除。
8.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，所述非珀耳帖型加熱裝置是電阻加熱器。
9.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，所述非珀耳帖型加熱裝置包括允許光通過所述非珀耳帖型加熱裝置的一個或多個開口。
10.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，所述珀耳帖型熱電元件被構造成當非珀耳帖型加熱裝置啟動時停止。
11.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，還包括計算機處理器。
12.根據權利要求11所述的熱循環(huán)器，其中，所述熱循環(huán)器包括允許與計算機處理器進行人工交互的用戶界面。
13.根據權利要求11所述的熱循環(huán)器，其中，計算機處理器安裝在基板上。
14.根據權利要求13所述的熱循環(huán)器，其中，珀耳帖型熱電元件、加熱器、樣品模塊和散熱器以及熱管也被固定到所述基板。
15.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，熱管具有平坦橫截面，并且包括容納冷卻流體的微通道管。
16.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，熱管為大致S形，并具有接觸散熱器的上部和接觸珀耳帖型熱電元件的下部。
17.根據權利要求16所述的熱循環(huán)器，其中，所述上部是傾斜的，并且所述下部基本上是平坦的。
18.根據權利要求16所述的熱循環(huán)器，其中，所述下部的面積小于所述上部的面積。
19.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，在使用中，當熱循環(huán)器以50W或更小的功率工作時，熱循環(huán)器在30分鐘內在50°C、72°C和95°C中的每個溫度下經歷30個或更多個5秒的標準周期。
20.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，在使用中，當熱循環(huán)器以100W或更小的功率工作時，熱循環(huán)器在20分鐘內在50°C、72°C和95°C中的每個溫度下經歷30個或更多個5秒的標準周期。
21.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，在使用中，當熱循環(huán)器以150W或更小的功率工作時，熱循環(huán)器在20分鐘內在50°C、72°C和95°C中的每個溫度下經歷30個或更多個5秒的標準周期。
22.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，還包括提供電力的一個或多個電池。
23.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，所述熱循環(huán)器被構造成以能夠選擇的功率輸入工作。
24.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，在室溫下使用時，當熱循環(huán)器在50°C、72°C和95°C中的每個溫度下經歷30個或更多個5秒的標準周期時，散熱器不會升高到50°C之上。
25.根據權利要求1所述的熱循環(huán)器，其中，在室溫下使用時，當熱循環(huán)器在50°C、72°C和95°C中的每個溫度下經歷30個或更多個5秒的標準周期時，散熱器不會升高到63°C之上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱循環(huán)器，所述熱循環(huán)器包括用于冷卻樣品模塊(34)的珀耳帖型熱電元件(36)和用于加熱樣品模塊的非珀耳帖型加熱裝置(38)。熱循環(huán)器還包括散熱器(28)，所述散熱器通過熱管(40)連接到珀耳帖型熱電元件，從而允許熱能從珀耳帖型熱電元件傳遞到散熱器。與使用用于加熱和冷卻的珀耳帖型熱電元件的傳統(tǒng)的熱循環(huán)器相比較，這種結構更加有效地操作，并且允許更加迅速的循環(huán)時間以及在寬外界溫度范圍內操作。一些實施例使用珀耳帖型熱電元件作為熱門以減少當珀耳帖型熱電元件關掉時在加熱期間的熱損失。
文檔編號B01L7/00GK103189141SQ201180046090
公開日2013年7月3日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權日2010年9月24日
發(fā)明者本·科布 申請人:艾皮斯托姆有限公司