CN102600921B - 用于圆柱形实验室器皿的加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于单个圆柱形实验室器皿的加热设备，包括：夹具状装置，其用于压配合地围绕所述圆柱形实验室器皿的至少一部分；一个或多个电阻加热回路，其位于所述夹具状装置的内部；以及抓握手柄，其用于打开和关闭所述夹具状装置以便将所述圆柱形实验室器皿插入所述设备或从所述设备释放所述圆柱形实验室器皿。

Description

用于圆柱形实验室器皿的加热设备

技术领域

本发明涉及用于圆柱形实验室器皿的加热设备，该圆柱形实验室器皿尤其是诸如具有螺纹帽的通常用于生物学研究的实验室管（试管）之类的器皿。

背景技术

生物学或医学研究（诸如酶催化反应或细胞培养）中的许多过程要求外界温度处于25℃和45℃之间。需要高达70℃的更高温度使蛋白质变性或者杀死致病生物。由于几乎所有的生物学过程均是在该温度范围内进行的，所以通常在生物学实验室中使用用于实验室器皿的加热设备，并且该加热设备也可用于许多不同的应用或器皿。

对于生物学研究，最常用的实验室器皿是所谓的“管”，即如图1所示带有螺纹帽20的管形、圆柱形器皿，其一般由诸如聚乙烯或聚丙烯的聚合物制成。这种管通常具有1至200ml的容量并且可被加热到高压灭菌温度（约130℃）以便消毒，或者被冷却到低至-70℃以便用于储存目的。管是可丢弃的并且可从多家公司获得。

用于生物学研究尤其是用于管的加热设备是可商购的并且通常包括搁架为了多个用于管的开口，并且包括加热或加温干燥块。通常通过电阻加热来保持温度，并且可以非常精确地控制温度以便进行依赖于温度的反应。

例如，DE 19646114 A1公开了实验室恒温器，其具有加热块和用于多个管的保持器。WO2004/018105描述了用于多个样品的加热设备，其中，管位于样品块中，其压在具有夹具状盖的加热块上，以确保样品、样品块和加热块之间的良好热传递。

具有加热块的加热设备能够同时将许多管加热到相同温度。然而，有时需要在不同的时间处理单独的样品或者有限数量的样品。

US 2006013064 A1公开了用于单个实验室器皿的加热设备。这里描述了通过传热驱动轴来加热混合设备，该混合设备包括实验室器皿。然而，该加热设备要求特殊的混合器皿并且无法用于常用的管，因为热量是通过混合器的驱动轴施加的。

US 3737627描述了电试管加热器，其中，单独的试管可被加热。试管被插入加热回路并且用夹具固定。由于管仅插入加热回路（具有一些空隙）并且加热回路没有集成到夹具，所以管没有被加热回路形状配合地围绕，从而导致不良调节的热传递。

在根据EP 0826420的加热设备中，试管被固定在衬套中，该衬套具有集成的加热回路具有螺钉。从这种设备插入和移除管是费力的并且需要改锥。

因此，需要一种适合于将实验室器皿加热到生物学研究中常见温度的加热设备。该设备应当操作起来容易且安全，节省空间并且与其他实验室器具兼容。

发明内容

本发明的目的是一种用于单个（即单独）圆柱形实验室器皿的加热设备，包括：夹具状装置，其用于压配合地围绕所述圆柱形实验室器皿的至少一部分；一个或多个电阻加热回路，其位于所述夹具状装置的内部；以及抓握手柄，其用于打开和关闭所述夹具状装置以便将所述圆柱形实验室器皿插入所述设备或从所述设备释放所述圆柱形实验室器皿。

附图说明

图1和图6：可被设备加热的管或混合器皿；

图2和图5：本发明的加热设备的侧视图和底视图；

图3：无滑移支承部的放大图；

图4：具有插入的螺纹帽管的设备；

图7：环形加热回路

图8：支撑件上的环形加热回路，该支撑件可插入加热设备中；

图9：设备，其具有被插入的被支撑的加热回路；

图10：管或混合器皿，其被插入被支撑的加热回路中（省略了设备的主体）；

图11：卡扣机构的放大图；

图12：搁架，其具有用于本发明设备的多个位置。

图例

1             抓握手柄

2             无滑移支承部

3             加热设备的主体的缝槽/开口

4             卡扣机构

5             加热设备的主体

6             用于容纳管的示例螺纹帽的沟槽

7             加热回路

8             加热回路的电接触器

9             加热回路的接触突片

10           加热回路中的缝槽/开口

11           混合设备的圆柱形器皿

12           支撑件上的加热回路的接触突片，该支撑件被插入加热设备中

13           混合设备的螺纹帽

14           搁架中的卡扣机构4的相对物（counterpart）。

具体实施方式

本发明的设备尤其适合于加热通常用于生物学研究的圆柱形实验室器皿。这种圆柱形实验室器皿例如是图1或图6所示的管状容器，任选地具有螺纹帽或翻转顶盖（以后称为“管”）。适合于所述设备的管可由玻璃或诸如聚乙烯或聚丙烯的聚合物制成，并且具有1至200ml的容量以及10至50mm的直径。聚合物管通常是一次性的并且可从多家公司获得，例如Eppendorf，BD（商标名FALCON），Baxter或Abbott。

根据本发明的加热设备包括夹具状装置或夹具状机构以通过压配合的方式围绕圆柱形实验室器皿的至少一部分。夹具状装置可优选地成形为管或环弹簧，其夹持圆柱形实验室器皿。

该夹具状装置或机构可由设备中的一个或多个纵向缝槽或开口以及用于打开该设备的两个或更多个抓握手柄来提供。该设备通过夹具状机构的弹性力关闭。本发明的设备不包括螺钉或类似装置来机械地关闭或挤压夹具状装置以便固定或固装试管。

图2示出了本发明的实施例，两个抓握手柄1位于夹具状装置设备的顶部上并且一个纵向开口3位于夹具状装置的主体中。通过将两个抓握手柄1迎着彼此按压，夹具状装置在底部4打开并且器皿可插入所述设备或者从所述设备释放。

为了打开或关闭夹具状装置或机构，一个或多个无滑移支承部设置在夹具状装置的开口的相对侧。图2用附图标记2示出了无滑移支承部。该设备和/或夹具状装置可通过抓握手柄1打开以便插入或释放圆柱形实验室器皿，从开口看过去，抓握手柄1应当位于该设备的最外侧位置以确保良好的杠杆，以便容易地打开所述夹具状装置或所述设备。

夹具状机构的无滑移支承部允许设备的无扭转打开。无滑移支承部的结构是本领域已知的，并且可例如成形为开口一侧上的凸轮（cam），其配合到开口另一侧上的沟槽中。作为示例，图3用附图标记2示出了无滑移支承部的实施例。

根据本发明的加热设备可包括一个或多个缝槽或开口以及一个或多个无滑移支承部，以便打开或关闭夹具状装置。

为了加热具有较小直径部分和较大直径部分的圆柱形实验室器皿（例如后文描述的具有螺纹帽的管或混合器皿），夹具状装置具有内部形状以容纳这种试管的至少一部分。

为了提供该内部形状，加热设备可包括具有圆柱形沟槽的夹具状开口，以便接受该器皿的具有放大直径的部分，例如螺纹杯。该实施例允许所述设备在工作台上直立或独立放置。任选地，所述设备包括放大的底部，以便保护站立。

图4示出了本发明的设备5，其具有被插入的螺纹帽管11。该设备在开口处具有沟槽，该沟槽具有内直径配合螺纹帽，并且管位于加热回路的位置处。图5示出了该设备的底视图。抓握手柄用附图标记1表示，加热区或回路用附图标记2表示。附图标记6代表夹具状装置的开口处的沟槽，其具有相比位置2放大的直径，以容纳例如管的螺纹杯。夹具状装置在位置4处插入缝槽中。

在本发明的另一个实施例中，加热设备包括夹具状装置，其具有内部形状以容纳分馏或离解器皿的至少一部分，如WO 2006076819 A1、WO 2004035191 A1、WO 2002066147 A1、WO 2006081694 A1或WO 2006076820 A1中所公开的，这些文献的公开内容通过引用并入本文中。这种分馏或离解设备或器皿具有与上述管相同或类似的形状。图6示出了具有帽27的分馏或离解设备或器皿的形状的示例，其包括混合设备和管形器皿26。

电阻加热回路位于夹具状装置的内部邻近于圆柱形实验室器皿，如果被插入该设备的话。加热设备和/或夹具状装置以压配合的方式围绕圆柱形实验室器皿的至少一部分。用于压配合的必要压力由设备的夹具状装置或机构提供。在夹具状装置的情况下，器皿被压靠加热回路或者抵靠加热回路装配，由此确保从加热回路到器皿的良好热传递。优选地，加热设备仅在电阻加热回路的表面处或位置处以压配合的方式围绕圆柱形实验室器皿。

根据本发明的加热设备可包括一个或多个电阻加热回路，这取决于夹具状开口的机构和形状。根据待加热器皿的形状，电阻加热回路可具有环的形式。电阻加热回路可被插入以支撑设备的夹具状装置或机构。

通过适当的连接器从外部电源提供用于电阻加热回路的电能。电阻加热回路对于本领域技术人员是已知的，并且可以以加热/电阻丝的形式印刷或施加。合适的材料例如是镍或镍/铜合金。由于本发明的设备意图用于生物学实验室，所以加热回路需要被设计成将所插入的器皿及其内容物加热到15℃和90℃之间的温度，尤其是25℃和45℃之间的温度。

图7示出了环形膜7的形式的加热回路，其具有电接触器8。加热回路在位置10处被插入以允许加热设备的夹具状机构打开具有加热回路的设备主体。接触突片9用于将加热回路连接到外部电源。

尤其合适的电阻加热回路具有依赖于温度的电阻，其可用于通过控制电源（即加热回路的电压）来控制圆柱形实验室器皿的温度。在本发明的优选实施例中，加热设备连接到控制系统，其可用于经由加热回路的电阻来设定器皿的温度。用户在控制系统处设定器皿的期望温度，控制系统计算对应的电阻。通过升高器皿的温度，加热回路的电阻升高，并且当达到了期望温度时，将连接到加热回路的电源降低或停止。控制系统可提供用于例如包括数个加热和冷却周期的复杂温度程序的软件。

在粘接剂的帮助下或者通过印刷，可将电阻加热回路施加在设备的内壁上。加热/电阻丝也可在制造期间嵌入设备或夹具中。此外，可通过覆盖膜或涂层来保护加热/电阻回路免于被器皿影响。

在本发明的另一个实施例中，电阻加热回路是可交换的，即可从夹具状装置或设备释放并且插回夹具状装置或设备中。优选地，可交换的电阻加热回路位于支撑件上，其可被制造为具有连接器的单件。电阻加热回路可用粘接剂施加到支撑件上或者被印刷到支撑件上，或者嵌入支撑件中。优选地，通过覆盖膜或涂层来保护被支撑的加热/电阻回路免于被器皿影响。

图8示出了支撑件8上的加热回路7。通过连接器9供应电功率。为了打开夹具状装置，插入支撑件和加热回路二者。通过覆盖膜或涂层10来保护加热/电阻丝。

在优选实施例中，加热设备由包括设备中的一个缝槽或开口的夹具状装置、一个电阻加热回路和一个无滑移支承部构成。

被支撑的电阻加热回路可在设备主体的适当凹陷中被插入加热设备中，以提供扣入机构。该凹陷和支撑件可成形为使得能够插入多于一个电阻加热回路，这例如对于加热较大的容积或者提供用于较高温度的额外加热功率是有用的。此外，该凹陷和支撑件可成形为使得能够将电阻加热回路插入设备的不同位置中，例如取决于器皿的形状或填充程度。

例如，图9示出了具有夹具状装置的设备，具有被插入的被支撑的加热回路，凹陷配合到图8的被支撑加热回路的连接器12，由此提供扣入机构以将被支撑加热回路紧固到设备中。图10示出了具有螺纹帽13的管或混合器皿11，其被插入被支撑加热回路10中，省略了设备的主体。

在优选实施例中，设备的主体和/或夹具状装置包括凹陷以容纳被支撑的加热回路，其中，该凹陷提供热绝缘。可由通过加热回路和主体的外壁之间的分隔条的空气来提供该绝缘。这种空气绝缘在图5的附图标记6中或在图9中示出。

取决于待加热圆柱形实验室器皿的形状或数量，将设备附接到诸如搁架的支撑件上是有利的。对于该实施例，加热设备包括一个或多个形状配合卡扣机构以将该设备连接到该支撑件。作为示例，图3用附图标记4示出了形状配合卡扣机构的一个实施例。图11提供了卡扣机构4的放大图。当然，该支撑件具有对于设备的卡扣机构的对应的相对物。

用于本发明的设备的支撑件可包括1至20个，优选1至8个，尤其是1至4个开口，以接收并支撑相同数量的器皿/管。有利地，该支撑件可包括电源以通过配合到加热设备的连接器中的连接器给加热设备的电阻加热回路供电。每个加热位置的温度可单独地调节。为了更好地进行说明，图12示出了搁架状支撑件，其具有多个加热位置。附图标记14代表对于设备的卡扣机构的相对物（参见图3的附图标记4）。该支撑件的左侧位置是空的，而右侧位置具有加热设备，该加热设备带有被插入就位的管。

更加优选地，该支撑件包括控制系统以为了用户所限定的温度和处理时间来调节每个加热设备的电源。

本发明的另一个目的是提供一种处理系统，允许在升高的温度期间或之后，对源自动物或人类组织或植物的细胞或细胞片段进行分馏或离解。对于该实施例，本发明所使用的圆柱形实验室器皿可具有如WO 2006076819 A1、WO 2004035191 A1、WO 2002066147 A1、WO 2006081694 A1或WO 2006076820 A1中所公开的分馏或离解器皿的形状和功能，这些文献通过引用并入本文中。用于操作分馏或离解器皿的设备可用作本发明的加热设备的搁架，包括电源和控制系统。本发明的加热设备具有内部形状以容纳这种混合设备/器皿的至少一部分并且包括一个或多个形状配合卡扣机构以将设备连接到支撑件。图6示出了如上述专利申请中所公开的混合器皿的形状。

加热回路的支撑件和加热设备可由任何具有针对电阻加热回路温度的足够电阻以及用于夹具状装置或机构的机械阻力的材料制成。合适的材料是不锈钢或热塑聚合物，诸如聚丙烯或聚酰胺。热塑聚合物的使用是优选的，因为可通过注射模制来制造所述设备。

Claims (13)

1.用于单个圆柱形实验室器皿的加热设备，包括：夹具状装置，其用于压配合地围绕所述圆柱形实验室器皿的至少一部分；一个或多个电阻加热回路，其位于所述夹具状装置的内部；以及设置于夹具状装置的顶部上的抓握手柄，其用于打开和关闭所述夹具状装置以便将所述圆柱形实验室器皿插入所述设备或从所述设备释放所述圆柱形实验室器皿。

2.如权利要求1所述的加热设备，其中，所述夹具状装置成形为管或环弹簧，其夹持所述圆柱形实验室器皿。

3.如权利要求1所述的加热设备，包括用于打开或关闭所述夹具状装置的一个或多个无滑移支承部以及一个或多个缝槽或开口。

4.如权利要求3所述的加热设备，其中，用于打开和关闭所述夹具状装置的无滑移支承部成形为配合到沟槽中的凸轮。

5.如权利要求1所述的加热设备，其中，所述电阻加热回路被施加到所述夹具状装置的内壁上。

6.如权利要求1所述的加热设备，其中，所述电阻加热回路嵌入所述夹具状装置中。

7.如权利要求1所述的加热设备，其中，所述电阻加热回路是可交换的。

8.如权利要求1所述的加热设备，其中，所述电阻加热回路位于能插入所述夹具状装置中的支撑件上。

9.如权利要求1所述的加热设备，其中，所述夹具状装置具有内部形状以容纳具有螺纹帽或翻转顶盖的试管的至少一部分。

10.如权利要求9所述的加热设备，其中，所述夹具状装置的开口具有圆柱形沟槽，以便接受所述螺纹帽或所述翻转顶盖。

11.如权利要求1所述的加热设备，其中，所述夹具状装置包括一个缝槽或开口、一个电阻加热回路和一个无滑移支承部。

12.如权利要求1所述的加热设备，其中，所述圆柱形实验室器皿的温度由所述电阻加热回路的电阻来调节或控制。

13.如权利要求1至12中任一项所述的加热设备，包括一个或多个形状配合卡扣机构以将所述夹具状装置连接到支撑件。