CN114534818A - 用于使样品加热或冷却的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种样品加热/冷却装置(2)，包括可在使用中操作成使一个或多个样品(22)加热和/或冷却的多个部件(6)。各个部件(6)具有样品接触面，且在偏压器件的操作下，被偏压向静止位置。在将力施加于样品接触面上的条件下，部件(6)可抵抗所述偏压而独立于彼此移动，且因此能够顺应放置于部件上的样品的形状，以提供均匀加热/冷却分布。部件(6)可安装于加热/冷却元件(4)中，且适应于在样品(22)与元件(4)之间传导热能。装置(2)特别适合于使具有不规则形状的冷冻的样品袋解冻。还描述了对应的方法。

Description

用于使样品加热或冷却的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于使样品加热或冷却的装置和/或方法上的改进或与其有关的改进，且具体地，涉及关于用于使包封于袋或其它容器内的样品加热、解冻、冷却和/或冷冻的装置和/或方法的改进。

背景技术

样品常规地存储于袋或其它容器内，且往往被冷藏或冷冻，以保持或提高搁置寿命。这种冷藏或冷冻的样品往往需要在使用前解冻或加热，其中，通常理想的是，以安全且高效的方式执行任何解冻或加热。而且，在某些实例中，在加热/解冻期间和/或在加热/解冻之后，样品的最大温度可需要保持低于某一值，例如，在样品包括生物材料或食品的情况下，与此同时，同时确保样品无论如何都不受污染。在冷冻的样品包括冻结袋或瓶内的生物材料的示范性情况下，至关重要的是，样品无论如何都不受污染，且通常，样品的温度不超过37℃，在该点处，样品可不可恢复地受损。

样品的加热/解冻可典型地在水浴槽中执行，其中，样品袋或容器可放置于大体上保持于高于水的融点的温度下的水(或其它流体)中。以此方式使用水(或其它流体)提供确保温度不超过所选取的值的有效手段。然而，以此方式使样品解冻引起关于袋/容器浸没于其内的水(或流体)的无菌的问题，并且，样品污染因此可成问题。

当与基于水(或其它流体)的系统相比较时，用于使样品加热/解冻的‘干式’系统提供无菌和安全的优点。然而，显然难以在干式系统中应用足以使样品解冻的功率，而不超过样品应当加热到的最大温度。此外，当使容纳于袋内的样品冷冻时，袋一冷冻，就可发生挠曲。当在冷冻期间已发生挠曲时，现有技术的包括平面式加热元件的干式系统将不会提供横过袋的均匀加热分布。

类似地，需要以安全且高效的方式提供使样品冷却或冷冻的手段。在某些实例中，这可能涉及确保所包封的样品的温度横过整个样品而以同一速率降低，与此同时，同时地确保样品无论如何都不受污染。在样品包括冻结袋或瓶内的生物材料或包括袋或柔性容器内的食品的示范性情况下，至关重要的是，样品无论如何都不受污染，并且，将为有利的是，横过样品保持恒定温度分布，以便在样品被冷藏或冷冻时，不产生热点/冷点。

已知的冷藏或冷冻系统典型地受限于‘干式’系统(诸如上述的那些系统)。然而，如所论述的，特别是当使柔性袋内的样品冷冻时，显然难以使用带有平面式加热/冷却元件的干式系统来维持横过样品的恒定温度分布，因为，袋可能在该过程期间发生挠曲。

本发明的目的是，提供用于使样品加热或冷却的改进的装置，该装置解决或至少部分地缓解与现有装置关联的问题。

还有，本发明的目的是，提供用于使样品加热或冷却的改进的方法，该方法解决或至少部分地缓解与现有的方法关联的问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供用于使一个或多个样品加热或冷却的装置，该装置包括可在使用中操作成使一个或多个样品加热和/或冷却的多个部件，多个部件中的各个包括样品接触面和偏压器件，其中，在使用中：各个部件在所述偏压器件的操作下被偏压(优选弹性偏压)向静止位置，且在将力施加于样品接触面上的条件下，各个部件可抵抗所述偏压相对于其余的部件中的各个而独立地移动。

以此方式，本发明的装置提供在多个可独立移动的部件上提供接触面的器件，这些部件顺应接触部件的一个或多个样品或在其内储存待加热或冷却的样品的袋或容器的形状。以此方式，本发明的装置提供‘干式’系统，该系统提供均匀加热或冷却分布，以解决与常规的干式系统关联的问题。

当遍及说明书而使用时，术语“加热”、“被加热”和“加热”旨在涵盖将热能应用于样品。具体地，对使样品加热的引用可导致样品或一部分的样品中温度提高至少1℃、2℃、3℃、5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、100℃、200℃、250℃或275℃。加热的样品可为固体样品(例如，冷冻的样品)或部分地冷冻的样品(例如，其包含至少5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%的冰的分数)。冰的分数是样品中的作为冰(而不是作为液态水)而存在的水的量或比例。备选地，样品可为例如包括生物材料的液体或溶液。固体或液体样品可为可包括冻结保护添加剂(例如，作为二甲基亚砜、丙三醇、乙二醇、糖以及聚合物(单个地或作为混合物))的冻结保存的样品。

对“加热”的引用包括样品的解冻。如本文中所使用的术语“解冻”或“解冻”指使冰转化成液态水的过程。术语“解冻”可备选地被称为“融化”。样品的解冻可在其融化温度时或其融化温度之前发生，完全解冻发生于融点处。使样品解冻因而指在样品中任何冰至水的转化。

在本领域中已知的任何产生热的方法可用于使本发明中的样品加热。在下文中论述具体方法。

类似地，当遍及说明书而使用时，术语“冷却”、“被冷却”和“冷却”旨在涵盖从样品去除/传导热能。具体地，对使样品冷却的引用可导致样品或一部分的样品以至少1℃、2℃、3℃、5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、100℃、200℃、250℃或275℃降低温度。对“冷却”的引用还包括样品的冷冻，其中，“冷冻”指液态水至冰的相变。

具体地，可使水溶液(例如，包括生物材料)冷冻(例如，冻结保存)。对于冻结保存，水溶液可典型地包含生长培养基(盐、糖等)连同冻结保护添加剂(诸如，二甲基亚砜、丙三醇、乙二醇、糖以及聚合物(单个地或作为混合物))。生物材料可呈溶液中的细胞悬浮液、组织或蛋白质的形式。在粮食中，水溶液可包含糖、蛋白质、脂肪等。在水溶液的初始冷冻期间，将形成冰，从而从系统去除水。在存在冻结保存剂的情况下，系统的其余部分(包括所存在的任何细胞)可由冰结晶形成而排除，且可冷冻浓缩成残余的未冷冻的组分。随着温度降低，更多的冰形成，并且，残余的未冷冻的组分日益浓缩，直到其在玻璃转变温度或共晶温度下凝固为止。在初始冷冻与玻璃转变温度之间的所有的温度下，两相系统都存在结晶冰和残余的未冷冻的组分。因而，本发明的装置可用于冻结保存样品，并且，对使样品冷却的引用包括这种情况。

如在下文中进一步论述的，样品、容器或部件或其一部分的温度可通过使用至少一个温度传感器或在本领域中众所周知的任何其它方法而测量或确定。因而，温度上的提高或降低可通过测量初始温度和热已传递到部件/样品或热从部件/样品传递之后的温度来检测。

装置可能够在使用中操作成使一个或多个样品(一个或多个固体或液体样品)(例如，一个或多个冷冻或冷藏的样品)加热(例如，解冻)。备选地或另外，装置可能够在使用中操作成使一个或多个样品冷却。因而，装置可用作用于使一个或多个样品冷冻的冷冻装置，或可用于冻结保存一个或多个样品。装置有可能能够不仅使样品加热，而且还使样品冷却，其中，包括在装置内的部件(例如，多个部件)的至少一部分与加热关联，并且，包括在装置内的部件的至少不同的部分与冷却关联。例如，装置的至少10%、20%、30%、40%或50%的部件可与加热样品关联或能够使样品加热，且/或至少10%、20%、30%、40%或50%的部件可与冷却样品关联或能够使样品冷却。备选地，多个部件中的一个或多个(例如，至少10%、20%、30%、40%或50%的部件)可能够在不同时间使样品加热和使样品冷却二者，即，加热和冷却功能可在时间上分开。

如上文中所指示的，装置能够使至少一个样品(一个或多个样品)加热和/或冷却。可通过本发明的装置而加热和/或冷却的样品的数量将取决于样品(和样品包括在其中的容器)的大小、部件的数量、存在于装置内的部件所提供的接触面面积以及能够加热和/或冷却的部件的百分比。大体上，如果样品容器小于多个部件所提供的表面面积，则可在本发明的装置内同时地使多个样品加热和/或冷却。具体地，同时使至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个样品加热或冷却可为可行的。如在下文中进一步论述的，应用于各个样品的温度可为相同的或不同的，且可随着时间的推移而改变，或在空间上横过各个单独的样品而改变。

对如本文中所使用的“多个部件”的引用指在使用中时能够使样品加热和/或冷却的不止一个(且优选指一个阵列的)部件。多个部件内的部件的数量可取决于需要加热或冷却的样品容器的大小和/或数量。然而，具体地，可存在至少10、50、100、200、500、1000、2000、3000、5000、7000或10000个部件。

技术人员将意识到，对于能够在使用中使样品加热和/或冷却的多个部件，没必要所有的部件都将热传导到样品和/或从样品传导热。因而，存在于装置中的多个部件的仅一部分或一组部件可能够将热传导到样品和/或使热传导离开样品是可行的。具体地，多个部件的至少5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或99%可能够将热传导到样品或从样品传导热(例如，可热连接到热源或冷却元件或冷却剂)。备选地，当在使用中时，所有的多个部件都可能够将热传导到样品和/或从样品传导热是可行的。如本文中所提到的加热部件是能够在使用中将热传导到样品(例如，可热连接到热源)的部件。如本文中所提到的冷却部件是能够使热传导离开样品(例如，可热连接到冷却剂或冷却元件)的部件。

此外，技术人员将意识到，并非所有的多个部件都可在使用中接触一个或多个样品。因而，具体地，在使用中时，多个部件的至少一部分或一组可与样品或样品容器接触，例如，多个部件的至少5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%可与样品接触。

另外，本发明的装置可包括用于将部件在物理上划分成离散的子集或组的器件。例如，本发明的装置可具有可不包括偏压器件的其它类似于部件的结构。这种结构可具有与多个部件中的一个或多个类似或相同的形状和/或大小。此外，典型地，类似于部件的结构可不能够使样品加热或冷却。这种类似于部件的结构可允许多个部件分离成多组部件，例如，这可允许装置的离散区域包括多组部件，如在下文中详细论述的，这些部件可能够使样品差异性地加热或冷却。本发明的装置可包括一个或多个框架部件，该框架部件可配置成围绕加热/冷却部件的一个子集或组形成框架。框架部件可为可在可操作位置与不可操作位置之间移动的划分部件。(一个或多个)划分部件可位于加热/冷却部件的该子集或组与其余部分之间，且相对于加热/冷却部件而上升和下降，以在可操作位置与不可操作位置之间移动。

因而，当装置可在使用中操作成使一个或多个样品加热时，一个或多个部件能够使样品加热。具体地，一个或多个部件可能够在使用中操作成从热源传导热能。在该实施例中，可使用不止一个热源，例如，可使用多于2、3、4、5、6、7、8或9个热源。各个热源可能够使单独或离散的多组部件加热，这些部件可转而使一个样品的离散部分和/或不同的样品加热。在一方面，可针对每一部件(即，针对各个部件)而使用一个热源。虽然在本发明的一个具体的实施例中，所有的部件都将能够传导热，但仅部件的一部分或一组具有该能力是可行的。

而且，装置可被调整，以在使用中提供一个或多个部件与热源之间的热连接，例如，能够传导热的材料和/或空气间隙。具体地，空气间隙可存在于一个或多个部件与热源(和/或冷源)之间。

装置可包括整体式热源，或备选地(或另外)，可使用外部热源。热源(具体地，整体式热源)可包括至少一个加热元件(例如，至少2、3、4、5、6、7、8或9个加热元件)，其中，至少一个加热元件可热连接到多个部件中的至少一个(例如，多个部件的一部分或一组)。(如本文中所使用的多个部件的一部分或一组可指多个部件的至少5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%或80%)。以此方式，至少一个加热元件可将热传导到所述一个或多个部件，这些部件可随后使样品加热。具体地，至少一个加热元件可热连接到所有的多个部件。以此方式，热可传导到所有的部件，这些部件可转而使样品加热。在另外的实施例中，单独的加热元件可设置于多个部件中的一个或多个内(例如，各个部件内)。

在一些实施例中，加热元件可包括陶瓷材料。然而，在目前优选的实施例中，加热元件可由金属材料形成。在这种实施例中，加热元件可例如由铝或硅形成，或可为两种或更多种不同的金属元素的合金。

在一些实施例中，加热元件例如可连接到电源(诸如，输电干线)。在这种实施例中，加热元件可能够操作成当从电源供以电流时，在温度上提高。所应用的功率可取决于各种因素，例如，待加热(或冷却，在如在下文中所论述地使用冷却元件的情况下)的样品大小、发生加热的时长和/或样品的初始温度以及样品的所需温度。例如，至少几瓦(例如，至少1、5或10瓦)可用于在几分内使小的样品加热，然而，对于较大的样品，可使用至少50、100、500、1000、2000、2500或3000瓦。在一些实施例中，在使用中，当电流经过加热元件时，加热元件可通过电阻加热而变热。备选地，可通过摩擦、微波或RF(高频交变电场、微波、无线电波等)或通过暴露于外部热源而生成热。如上文中所论述的，加热元件可将其热传导到多个部件的至少一个部件。

一个或多个部件可备选地通过从热源(诸如加热的液体或气体)传导热而被加热，所述热源与一个或多个部件接触，且具体地，与样品隔离(即，为了保持干式系统)。在一个实施例中，加热的材料(液体或气体)可流动通过所述一个或多个部件、流动于所述一个或多个部件中或邻近所述一个或多个部件流动(例如，在所述一个或多个部件的内侧(例如，在一个或多个管中))。在该实施例中，所述一个或多个部件可包括用于加热材料的入口和出口，以使所述加热的材料能够进入和离开所述一个或多个部件。

在提供一个或多个部件与热源之间的热连接的实施例中，热连接可为直接的。例如，直接热连接可包括一个或多个部件和热源的物理连接(诸如，直接接触)。直接接触可包括一个或多个部件的传导部分与热源的直接接触。在这种实施例中，热能可通过传导而直接地从热源传递到一个或多个部件。热源可容纳于各个部件内，或至少部分地环绕各个部件。备选地，一个或多个部件与热源之间的热连接可通过中介元件而间接进行。例如，在一些实施例中，中介元件可包括传导材料，该传导材料可在使用中操作成将热能从热源传递到多个部件中的一个或多个。中介元件可直接地接触热源和多个部件中的一个或多个两者。

在装置可在使用中操作成使一个或多个样品冷却的其它实施例中，一个或多个部件可能够在使用中操作成从一个或多个样品传导热能，以便降低所述(一个或多个)样品的温度，例如，将热能传导到至少一个冷源，该冷源可包括一个或多个冷却元件(例如，多于2、3、4或5个冷却元件)。具体地，可通过将热从一个或多个部件传导到冷源(诸如，冷却材料，例如，液体或气体或固体(例如，干冰))，从而使这些部件冷却。冷却材料可与一个或多个部件接触，但可特别地与样品(例如，部件的外表面)隔离，以确保且维持干式系统。因而，如在上文中关于加热所论述的，冷却材料可流动通过一个或多个部件、流动于一个或多个部件中或邻近于一个或多个部件流动。在该实施例中，冷却材料可包括液氮、二氧化碳或家用或工业制冷剂(例如，当连接到制冷发动机时)，例如，氨或各种烃(诸如，丙烷)。

冷源可与装置成整体，或可位于其外部。冷源可如先前所描述地为冷却的液体、固体或气体，或可包括冷却元件(诸如，来自制冷机(例如，蒸发器板)或来自斯特林发动机(冻结冷却器)或珀尔帖冷却器或装置的冷却元件)。在一些实施例中，冷源可热连接到多个部件中的至少一个或多个部件的一组或一部分，例如，连接到各个部件。在这种实施例中，冷源可能够在使用中操作成从该热连接的部件或各个热连接的部件传导热能，从而相应地降低该部件或各个部件的温度。在另外的实施例中，可在多个部件中的一个或多个(例如，各个)内提供单独的冷源(例如，冷却元件)。

在提供一个或多个部件与冷源之间的热连接的实施例中，热连接可为直接的。例如，直接热连接可包括一个或多个部件和冷源的物理连接(诸如，邻接)。直接连接可包括一个或多个部件的传导部分与冷源的直接连接。在这种实施例中，热能可通过传导而直接地从一个或多个部件传递到针对一个或多个部件的冷源。冷源可容纳于各个部件内，或可至少部分地环绕各个部件。备选地，一个或多个部件与冷源之间的热连接可通过中介元件而间接进行。例如，在一些实施例中，中介元件可包括传导材料，该传导材料可在使用中操作成将热能从多个部件中的至少一个传递到冷源。

如本文中所描述的，多个部件中的一个或多个可能够在使用中操作成使样品加热或冷却。

如上所述，在一些实施例中，装置包括热源和/或冷源(例如，包括加热元件和/或冷却元件)。在一些实施例中，加热和/或冷却元件可包括平面式表面。在备选的实施例中，加热和/或冷却元件可包括一系列井状部或腔，在使用中，多个部件中的一个或多个可在这些井状部或腔内移动。具体地，加热和/或冷却元件包括一系列井状部或腔，各个井状部或腔可在使用中操作成例如在如网格那样的结构中接纳单个部件。

在实施例(其中，加热和/或冷却元件包括一系列井状部或腔，在使用中，多个部件中的一个或多个可在这些井状部或腔内移动)中，该部件或各个部件可仅部分地容纳于井状部或腔内。例如，在一些实施例中，该部件或各个部件的仅一部分可容纳于井状部或腔内。在一些实施例中，部件的容纳于井状部或腔内的部分大于或等于部件的位于井状部或腔的外侧的部分。技术人员将意识到，当各个部件的较大的部分存在于井状部或腔内时，将更高效地将热传导到部件或从部件传导热。然而，部件的一部分应当位于井状部或腔的外侧，以便提供可在上面放置样品的表面。因而，例如，该部件或各个部件的容纳于井状部或腔内的部分与同一部件的其余部分(即，未容纳于井状部或腔内)的比可为从1:1到100:1，例如，从2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、15:1、20:1、30:1、40:1或50:1到60:1、70:1、80:1或90:1。备选地认为，部件的至少50%、60%、70%、80%或85%可包括在井状部或腔内。技术人员将意识到，然而，在使用中，该部件或各个部件的容纳于井状部或腔内的部分与同一部件的其余部分的比可改变。例如，随着该部件或各个部件抵抗(或利用)由偏压器件所提供的偏压而移动，该比可改变。

此外，将意识到，具有更大或增加长度(即，指部件的与井状部或腔的侧面平行且与部件的样品接触面不平行的部分)的部件可具有热可传递至其上或自其上传递的更大的表面面积。因而，在一些情形下，可期望的是，增加部件的长度。典型地，部件可在长度上为至少0.2cm、0.5cm、1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm(当参照部件的与井状部/腔平行的侧面，或备选地认为，部件的与部件的样品接触面垂直的表面时)。

在一些实施例中，装置可包括框架或外壳，在使用中，一个或多个部件的至少一部分位于该框架或外壳内。在这种实施例中，在使用中，该部件或各个部件可仅部分地容纳于装置的框架或壳内。例如，在一些实施例中，该部件或各个部件的仅一部分可容纳于框架或壳内。在一些实施例中，部件的容纳于框架或壳内的部分大于或等于部件的位于壳或框架的外侧的部分。因而，例如，该部件或各个部件的容纳于装置的框架或壳内的部分与同一部件的其余部分(即，未容纳于装置的框架或壳内)的比可为1:1，或可为2:1，或可为3:1，或可为4:1，或可为5:1，或可为6:1。备选地认为，部件的至少50%、60%、70%、80%或85%可包括在框架或壳内。此外，在使用中，该部件或各个部件的容纳于装置的框架或壳内的部分与同一部件的其余部分的比可改变。例如，随着该部件或各个部件抵抗(或利用)由偏压器件所提供的偏压而移动，该比可改变。

在具体的实施例中，多个部件位于支撑结构上，该支撑结构本身被弹性偏压到静止位置，且在将力施加于样品接触面上的条件下，可抵抗所述偏压而移动。支撑结构可为框架，且/或可包括部件定位在中的加热或冷却元件。支撑结构可连接到一个或多个偏压器件(例如，一个或多个弹簧)，该偏压器件可典型地布置于支撑结构的与多个部件相反的侧面或表面上。一个或多个偏压器件(例如，弹簧)可允许支撑结构响应于力的施加(例如，存在多个部件上的样品/样品容器)而移动。这允许与多个部件独自地可补偿的情况相比，该装置补偿更大程度地扭曲的样品容器。附接到支撑结构的偏压器件可因而允许装置的粗调，然而，多个部件典型地允许微调。如上文中所指示的，支撑结构可附接到至少一个偏压器件(例如，至少2、3、4、5、6、7、8、9或10个偏压器件)。如在下文中详细地论述的，偏压器件可由如下的任何材料形成：将支撑结构朝向静止位置偏压，且在施加力(例如，将样品容器施加到多个部件中的至少一个上)的条件下，允许支撑结构抵抗所述一个或多个偏压器件而移动。具体地，偏压器件可为弹簧、泡沫和/或气体支柱。附接到支撑结构的至少一个偏压器件可为相同的，或可使用不同的偏压器件的组合。

在一些实施例中，一个或多个部件与热源或冷源(例如，加热或冷却元件)之间的间接热连接可包括空气间隙，可横过该空气间隙而在多个部件中的一个或多个与热源或冷源(例如，冷却的材料或加热/冷却元件)之间传递热能。通过提供空气间隙，与常规的‘干式’系统关联的关于样品的过热(或过冷)的问题可受控制，因为，样品储存于其中的袋/容器不与热源或冷源(例如，冷却或加热的材料或加热/冷却元件)直接地接触。相反，横过空气间隙而传递热能，从而提供对将能量供应到样品或从样品去除能量的速率的更大程度的控制。在一些实施例中，偏压器件可操作成维持对应的部件与热源或冷源(例如，冷却或加热的材料或加热/冷却元件)之间的空气间隙。

在一些实施例中，空气间隙可不超过0.05mm，或可不超过0.1mm，或可不超过0.2mm，或可不超过0.3mm，或可不超过0.5mm。在一些实施例中，空气间隙可多于0.5mm。在目前优选的实施例中，空气间隙小于0.1mm。

在一些实施例中，多个部件可设置于框架内。框架可由导热材料(例如，金属材料)形成，且可与多个部件中的一个或多个处于热接触。在这种实施例中，框架可充当部件与外部热源、冷却剂或加热/冷却元件之间的中介元件。可期望的是，使用附接到包括所述多个部件的框架的加热垫来使多个部件中的所述一个或多个加热。具体地，加热垫的大小可尽量最小化以减少温度梯度的出现，与此同时允许多个部件中的所述一个或多个加热到期望的温度。而且，加热垫定位在其上的框架的厚度的增加可减少或防止温度梯度的出现。在其它实施例中，框架可仅仅用来将部件保持处于某一配置。在这种实施例中，如上所述，部件与外部热源、冷却剂或整体式加热/冷却元件之间的热连接可为直接的，或可通过附加的中介元件或空气间隙而间接进行。

在装置可操作成使一个或多个样品加热的实施例中，(例如，当样品处于低于装置在使用中所处于的环境的环境温度或低于设定温度的温度时)，如上文中所论述的，热源可能够操作成借助于气体分子的辐射或对流、或通过气体分子的传导或通过热源与多个部件之间的传导部件的传导来将热能传递到多个部件中的一个或多个。

在装置可操作成使一个或多个样品冷却的实施例中，(例如，当样品处于高于装置在使用中所处于的环境的环境温度或高于设定温度的温度时)，可借助于气体分子的辐射或对流、或通过气体分子的传导或通过一个或多个样品与多个部件之间的传导部件的传导来将来自一个或多个样品的热能传递到多个部件中的一个或多个。

如上文中所论述的，多个部件中的各个部件包括“样品接触面”。样品接触面是各个部件的部分，所述部分在使用中能够与样品或包括样品的容器接触。因而，这是各个部件的如下部分：能够直接地触碰或接触待冷却或加热的样品或容器(例如，包括样品)。典型地，样品接触面将在各个部件的非附接端部(即，如下的端部：未直接地附接到装置的另一部分，例如，热源和/或框架，和/或未容纳于加热或冷却元件的例如井状部/腔内(或与该井状部/腔平行))处。

多个部件中的一个或多个可包括伸长结构(例如，基本上伸长的结构)。在这种实施例中，多个部件中的一个或多个可包括销、杆或棒，或可为任何合适的空心或实心管状或圆柱形部件。在这种实施例中，一个或多个部件的样品接触面可包括伸长部件的端部的一部分(诸如，伸长部件的端面)。样品接触面可沿一个或多个方向从伸长部件突出，使得样品接触面的横截面表面面积具有比伸长部件更大的横截面面积。

在部件包括伸长部件的实施例中，偏压器件可至少部分地容纳于伸长部件内。在一些实施例中，偏压器件可完全地容纳于伸长部件内。例如，偏压器件可包括伸长部件内的弹簧或可变形的弹性部件。在其它实施例中，弹性部件可位于伸长部件的下方，可在伸长部件与框架或其它支撑结构之间操作。在伸长部件位于加热和/或冷却元件的井状部或腔中的情况下，弹性部件可能够在加热和/或冷却元件的底座与伸长部件之间操作。这种实施例中的弹性元件可为压缩弹簧。

在另外的实施例中，一个或多个部件可包括非伸长部件。在这种实施例中，多个部件可包括例如可连接到支撑结构(诸如，支撑臂或框架)的垫、键、按钮、板或盘。支撑臂可包括例如可将各个非伸长部件连接到装置的伸长柱或杆。例如，支撑臂可将非伸长部件连接到偏压器件或另一支撑部件或框架。支撑臂可包括铰接式接头。支撑臂可包括整体式偏压器件，并且，在支撑臂包括铰接式接头的实施例中，铰接式接头例如可包括偏压器件(诸如，弹簧)。

在部件包括非伸长部件的实施例中，偏压器件可至少部分地容纳于非伸长部件内。在其它实施例中，偏压器件可完全地连接到非伸长部件的至少一部分。例如，偏压器件可包括连接到非伸长部件的表面的弹簧或可变形的弹性部件。在这种实施例中，偏压器件还可连接到支撑结构的一部分，且可形成非伸长部件与支撑结构之间的连接。

在一些实施例中，一个或多个部件可包括伸长部件和样品接触面，该样品接触面例如可包括非伸长部件(诸如，垫、键、按钮、板、盘等)。

各个部件因而优选地包括样品接触面，在使用中，该样品接触面可接触一个或多个样品或样品容器的一部分，以将热能传递到样品或从样品传导热能。在一些实施例中，至少一个部件的样品接触面可包括陶瓷材料。在一些实施例中，至少一个部件的样品接触面包括金属材料。在这种实施例中，样品接触面可例如由铝或硅形成，或可为两种或更多种不同的金属元素的合金。在目前优选的实施例中，装置包括加热和/或冷却元件，并且，一个或多个部件的样品接触面包括与加热和/或冷却元件相同的材料。具体地，各个完整的部件可包括在上文中针对样品接触面而列出的任何材料。然而，多个部件内的不同的部件包括不同的材料(例如，来自上述的那些材料)是可行的。

在一些实施例中，偏压器件可容纳于由样品接触面限定的体积内的偏压器件的对应部件内。例如，样品接触面可完全地包封偏压器件，使得在使用中，偏压器件不可见。

各个部件的样品接触面可具有高达100cm²(例如，高达90cm²、80cm²、70cm²、60cm²、50cm²、40cm²、30cm²、20cm²、10cm²、5cm²、4cm²、3cm²、2cm²或1 cm²)或高达5 mm²或1mm²(例如，小于0.5mm²、0.4mm²、0.3mm²、0.2mm²或0.1mm²)的面积。具体地，在本发明中，至少一个部件的样品接触面可在直径上在从例如0.1mm、0.5 mm、1mm、2mm、5mm、1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、10cm或更大值起的范围内变动。具体地，部件可在形状上为立方体，且具有0.5-1.5 cm²之间(具体地，大约1cm²)的样品接触面。

部件的样品接触面可为基本上平坦的或平面的，或可包括三维配置。在样品接触面基本上平坦的实施例中，该表面可包括任何多边形形状(其可为规则的或不规则的)。例如，在一些实施例中，样品接触面例如可为圆形、三角形、正方形或矩形。在一些实施例中，样品接触面为基本上六边形的。在样品接触面包括三维配置的实施例中，该表面可例如包括基本上球形、半球形、立方体或锥体的配置。在一些实施例中，样品接触面可为弯曲、凹形或凸形的。

各个部件的样品接触面可包括相同的配置。在其它实施例中，至少一个部件的样品接触面包括第一配置，并且，一个或多个另外的部件的样品接触面包括第二配置。

在一些实施例中，装置可配置成使得在使用中，一个或多个样品或样品容器可接触多个部件的仅一部分。例如，在一些实施例中，装置可配置成使得一个或多个样品或样品容器可接触多个部件的高达10%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%或75%。在一些实施例中，装置可配置成使得在使用中，一个或多个样品或样品容器可接触多个部件中的各个。在使用中与一个或多个样品或样品容器接触的部件的数量将取决于(一个或多个)样品或容器的大小和形状。仅在将力施加于样品接触面上的条件下，各个部件可能够抵抗所述偏压而移动。因此，在其中一个或多个样品或样品容器在使用中接触多个部件的仅一部分的实施例中，仅那些与(一个或多个)样品或容器接触的部件将抵抗所述偏压而移动，而任何其余的部件将在偏压下保持处于静止位置。

多个部件可设置成一个或多个组。在设置有单组部件的实施例中，部件可布置成覆盖给定面积的矩阵，例如，该矩阵可在一个或两个方向上包括至少两个部件(诸如，2x1、3x1、2x2、3x3或4x4矩阵)。在一些实施例中，可在一个或两个方向上存在至少5个部件或至少10个部件或至少20个部件。如上文中所论述的，多组部件通过类似于部件的结构、划分部件或其它器件而彼此分开是可行的，其中，类似于部件的结构或划分器件可不包括偏压器件。

在一些实施例中，多个部件可设置于一个平面上。在这种实施例中，多个部件中的一个或多个且优选地各个可垂直于平面而对齐。在一些实施例中，多个部件可设置于单个水平平面上，在使用中，样品可放置到该单个水平平面上，其中多个部件中的一个或多个竖直地对齐。在这种实施例中，各个部件可能够操作成在样品的重量下，抵抗其偏压而沿着竖直轴线移动。在多个部件设置于单个水平平面上的实施例中，一个或多个样品或样品容器可在放置到多个部件中的一个或多个上时水平地取向。

在另外的实施例中，多个部件可设置于单个竖直平面上，在使用中，样品可按邻接关系抵靠该单个竖直平面放置，其中多个部件中的一个或多个且优选地各个部件垂直于平面而水平地对齐。在这种实施例中，各个部件可能够操作成在通过使样品容器的一个或多个样品与多个部件邻接而提供的力的作用下，抵抗其偏压而沿着水平轴线移动。在多个部件设置于单个竖直平面上的实施例中，一个或多个样品或样品容器可在抵靠多个部件中的一个或多个放置时竖直地取向。

在一些实施例中，装置包括部件的两个或更多个平面，它们可如在上文陈述的那样配置有垂直于(一个或多个)平面对齐的多个部件中的一个或多个。在一些实施例中，各个平面包括单独的一组部件，并且，来自各个组的一个或多个部件垂直于其对应的平面而对齐。

可提供部件的两个基本上水平的平面。在这种实施例中，可提供：第一水平平面，样品可放置到该第一水平平面上；和第二水平平面，在使用中，第二水平平面本身可放置到样品的相反表面上。以此方式，本发明的装置提供使样品的两个相反表面加热或冷却的器件。在另外的实施例中，可提供部件的两个基本上竖直的平面。在这种实施例中，可提供第一竖直平面和第二竖直平面，在使用中，样品可放置于其间。而且，该配置提供使样品的两个相反表面加热或冷却，但处于不同的取向的器件。部件的平面/组的取向可根据在加热或冷却过程期间对使(一个或多个)样品保持于给定的取向的需要来选取。

在一些实施例中，装置可包括部件的两个或更多个组或平面，这些组或平面可能够在两个或更多个配置之间移动，使得在使用中，装置可用于按两个或更多个不同的取向使(一个或多个)样品加热或冷却。例如，在装置包括部件的两个平面的实施例中，两个平面可能够如要求那样在水平取向与竖直取向之间移动。

在一些实施例中，多个部件中的两个或更多个可布置成形成一个或多个基本上管状的凹部，在使用中，一个或多个样品或样品容器可放置到该凹部中，其中两个或更多个部件的样品接触面限定该凹部或各个凹部的壁/表面。例如，在一些实施例中，多个部件中的两个或更多个可布置成形成基本上圆柱形的凹部，容器(其可为瓶或其它圆柱形容器)可放置到该凹部中。在其它实施例中，凹部可包括基本上三角形、正方形、矩形或其它多边形形状的横截面，其可或可不与样品或样品容器的形状和配置互补。

装置可包括在使用中当定位于装置上时，将附加力施加到(一个或多个)样品的器件。装置可能够操作成将附加力施加到(一个或多个)样品的表面。该表面可为(一个或多个)样品的与同多个部件中的一个或多个接触的(一个或多个)表面相反的表面。在这种实施例中，装置可能够操作成将力施加到(一个或多个)样品的该表面，该力用来抵靠一个或多个部件而推动(一个或多个)样品，以使所述(一个或多个)部件抵抗其偏压而移动。例如，当在一个或多个样品的重量未大到足以充分地使多个部件中的一个或多个抵抗由偏压器件所提供的偏压而移动的实例中使用本发明的装置时，或在加热和/或冷却期间，当需要使具有不规则形状的样品成为规则形状时，可要求有该附加力。所施加或要求施加的附加力可取决于待加热或冷却的(一个或多个)样品和/或偏压器件所提供的偏压的强度。在一些实施例中，例如，附加的器件可能够操作成施加高达1N或可为至少1N、2.5N、5N、7.5N、10N、15N、20N、25N、30N、40N、50N、75N、100N或150N的力。

施加附加力的器件可包括可在其上具有基本上平坦的表面的板。该板的基本上平坦的表面可能够操作成在使用中放置成与装置上的(一个或多个)样品接触，从而将附加力施加到(一个或多个)样品。在多个部件定位于水平平面内的实施例中，该板可能够在使用中操作成放置到(一个或多个)样品的上表面上，以提供向下指的力。该向下指的力可由板本身的重量提供。在这种实施例中，例如，该板重量可为高达0.1kg，或可为至少0.25kg、0.5kg、0.75kg、1kg、1.5kg、2kg、2.5kg、3kg、4kg、5kg、7.5kg、10kg或15kg。

在一些实施例中，装置可包括盖或罩。盖或罩可能够移动到如下的位置：其中盖或罩覆盖多个部件中的一个或多个或部件的一个或多个组或部件的一个或多个平面。在一些实施例中，盖或罩可能够移动到如下位置：盖或罩覆盖装置的各个部件。在一些实施例中，盖或罩可能够在使用中操作成接触放置到多个部件中的一个或多个上或抵靠多个部件中的一个或多个放置的(一个或多个)样品的表面，且从而可包括将附加力施加到(一个或多个)样品的器件。(一个或多个)样品的被盖或罩接触的表面在使用中可为(一个或多个)样品的与同多个部件中的一个或多个接触的(一个或多个)表面相反的表面。

盖或罩可能够在盖或罩覆盖多个部件中的一个或多个或部件的一个或多个组或部件的一个或多个平面的位置到多个部件中的一个或多个未被覆盖的位置之间移动。在一些实施例中，装置可包括铰链式地连接到装置的盖或罩，其中，盖或罩可通过围绕铰链式连接件旋转来相对于装置的其余部分且具体地相对于多个部件中的一个或多个移动。

如上文所述，盖或罩可包括将附加力施加到(一个或多个)样品的器件。将附加力施加到(一个或多个)样品的器件和/或盖或罩可包括或连接到如上所述的一个或多个加热和/或冷却部件，且可包括或连接到部件的平面。

备选地认为，将附加力施加到样品的器件可还能够使样品加热或冷却。因而，将附加力施加到样品的器件可包括如先前所论述的至少一个加热或冷却源(例如，至少一个加热或冷却元件)。在一个实施例中，施加附加力的器件可包括至少三个加热或冷却元件，这些元件可横过或沿着器件均匀地隔开，例如，一个加热元件可位于器件的顶部处，一个加热元件可位于器件的中间，一个可位于器件的底部处。使至少一个加热或冷却元件差异性地加热或冷却，例如，以取决于装置内(在多个部件上)的样品的位置而使具体的元件加热或冷却。

设备可包括闭合机构，该闭合机构用于使盖或罩必定保持处于闭合位置，即，防止未覆盖多个部件中的所述至少一个。这可为可将盖或罩夹持于闭合位置的锁(诸如，机械卡扣)。备选地或另外，闭合机构可施加将盖或罩偏压到闭合位置的力。闭合机构可包括用于将闭合力施加到盖或罩的一个或多个弹簧。(一个或多个)弹簧可属于任何合适的类型，且可为机械的(诸如一个或多个扭转弹簧)或气体/流体或组合。例如，闭合机构可包括将闭合力施加到盖或罩的一个或多个气体或液压支柱。闭合机构可因此允许将正向向下的力施加到多个部件的所述一个或多个(和定位于其上的任何样品容器)。在具体的实施例中，闭合机构可包括如下器件：一旦样品已达到所需温度，就释放盖或罩。

在一些实施例中，装置可能够在使用中操作成控制多个部件中的至少一个或部件的至少一个组的独立于其它部件或部件组中的各个的操作。例如，在部件能够加热的实施例中，装置可能够在使用中操作成对经由一个或多个热源/加热元件而传递到各个部件或部件组的热能独立地进行控制。

在部件能够冷却的实施例中，可对一个或多个部件或部件组的温度独立地进行控制，以对在多大程度上将一个或多个样品的一个或多个区段内的热能传递到部件进行控制。例如，在一个或多个样品的一个或多个区段将比另外的(一个或多个)区段更快地冷却的情况下，与一个或多个第一区段接触的对应的一个或多个部件的温度可相对于其余的部件或部件组中的各个降低。

以此方式，装置通过提供器件来在使用中选择被加热/冷却的一个或多个样品的一个或多个区段而提供器件以使一个或多个样品在空间上差异性地受加热或冷却，其中，一个或多个区段可彼此分离。这在如下实施例中特别有利：一个或多个样品尺寸设置成使得在加热或冷却过程期间，部件的仅一部分与样品接触。在这种实施例中，装置允许使用者选取仅使那些与一个或多个样品接触的部件或部件组加热/冷却。

在装置包括两个或更多个部件组的实施例中，各个部件组可能够操作成被加热/冷却到相同的水平或差异性地被加热/冷却。例如，在部件布置成两个或更多个平面的实施例中，各个平面可被加热/冷却到相同的温度或不同的温度。以此方式，本发明的装置提供使单个样品的各种区域差异性地加热/冷却或甚至使多个不同的样品中的各个差异性地加热/冷却的器件。

在另外的实施例中，在使用中，平面内的各个部件或部件组可能够差异性地被加热/冷却。以此方式，装置提供改变横过平面的加热/冷却分布的器件。这例如在如下实施例中特别有利：装置包括一个或多个竖直平面，在使用中，一个或多个样品可移动到它们被容纳在其中的容器的给定端部。在这种实施例中，可仅有必要使一个或多个样品容纳在其中的容器的部分加热/冷却。

在另外的实施例中，装置可能够在使用中操作成使一个或多个样品在时间上差异性地加热或冷却。例如，在部件能够使样品加热的实施例中，装置可能够在使用中操作成对何时且在多大程度上将热能经由一个或多个热源/加热元件而传递到各个部件或部件组独立地进行控制。以此方式，装置提供使一个或多个样品的不同区段在不同时间加热的器件。在部件能够使样品冷却的实施例中，可对一个或多个部件或部件组的温度独立地进行控制，以对何时且在多大程度上将一个或多个样品的一个或多个区段内的热能传递到部件进行控制。例如，一个或多个部件或部件组的温度可随着时间的推移而改变，从而对在多大程度上将一个或多个样品的一个或多个区段内的热能传递到所述部件在时间上进行改变。

在一些实施例中，可在多大程度上使样品的至少1个、或至少2个、或至少3个、或至少4个、或至少5个、或至少6个、或至少7个、或至少8个、或至少9个或至少10个离散区域加热或冷却可独立地选取。在一些实施例中，可在多大程度上使样品的至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个离散区域加热或冷却可能够另外或备选地操作成在时间上改变，各个离散区域的加热或冷却的时间上的改变独立于其余的区域。

在一些实施例中，装置可包括如下器件：在加热或冷却过程期间，在使用中，搅拌一个或多个样品。这种实施例在装置用作加热装置的情况下特别有利。

在一些实施例中，例如，装置可能够操作成通过振动、摇动、搅动、旋转、摇晃、挤压、移位、刺戳或挠曲而搅拌一个或多个样品。装置可能够操作成以特定的频率和/或振幅执行搅拌(例如，对于瓶，进行从0.1至10mm的横向运动，且进行0至4000rpm的轨道运动)。装置可能够操作成搅拌样品达特定的时段(例如，从至少1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、10秒、20秒、30秒、40秒或50秒到至少1分、2分、3分、4分、5分、6分、7分、8分、9分或10分)。在使用中，所选取的具体的搅拌类型将取决于起初提供的样品的类型，即，取决于样品中的冰的分数，且取决于容器类型/体积和/或样品材料的体积。搅拌类型还可取决于部件和/或样品的导热率。备选地或另外，容器，例如其体积和几何形状将规定所要求的搅拌。具体地，在样品容器是瓶或管的实施例中，可采纳轨道搅拌，然而，在容器是袋的实施例中，可采纳挤压、移位、刺戳和/或挠曲。

在一些实施例中，多个部件中的至少一个可能够在使用中操作成搅拌一个或多个样品。在装置包括部件的一个或多个组的实施例中，部件的至少一个组可能够在使用中操作成搅拌一个或多个样品。在装置包括部件的一个或多个平面的实施例中，部件的至少一个平面可能够在使用中操作成搅拌一个或多个样品。

在一些实施例中，多个部件中的一个或多个可能够在使用中操作成振动，以便搅拌一个或多个样品。在另外的实施例中，多个部件中的一个或多个可能够在使用中操作成在两个或更多个位置之间振荡，以便搅拌一个或多个样品。在一些实施例中，多个部件中的一个或多个可包括搅拌器件。在这种实施例中，搅拌器件可能够在使用中操作成促使对应的一个或多个部件振动或振荡，以便搅拌一个或多个样品。

在实施例中，搅拌器件可为弹簧缓解式搅拌器，其中，所述弹簧缓解式搅拌器能够将力施加到样品，但可取决于比如说存在于样品内的冰的分数而减轻力或输出。典型地，当存在冷冻的样品时，弹簧缓解式搅拌器可不搅拌所述样品。这在如下的情况下可为有利的：样品设置于容器(诸如袋)中，该样品可在冷冻的状态下因搅拌而受损。在具体的实施例中，所述搅拌器可为力受限制的振荡搅拌器。

在一些实施例中，多个部件中的各个可能够操作成独立于多个部件中的其它部件中的各个而搅拌一个或多个样品。以此方式，装置提供如下器件：通过对在使用中使用哪个部件来搅拌一个或多个样品进行控制，从而在空间上差异性地搅拌一个或多个样品。因而，各个部件可设置有搅拌器件，这可确保各个部件可在使用中独立地搅拌样品。将意识到，并非所有的部件都可包括搅拌器件，而具体地，部件的至少10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%可包括搅拌器件或可附接到搅拌器件，从而允许其搅拌，具体地，允许各个部件或部件组的独立的搅拌。因此，装置可包括至少一个搅拌器件(例如，至少2、3、4、5、10、20、30、40、50或100个搅拌器件)。

在另外的实施例中，装置可能够在使用中操作成对能够加热的多个部件中的一个或多个所提供的搅拌在时间上进行控制。例如，多个加热部件中的一个或多个例如可能够操作成间歇地搅拌一个或多个样品(例如，至少每隔30秒、或每隔25秒、或每隔20秒、或每隔15秒、或每隔10秒、或每隔5秒、或每隔4秒、或每隔3秒、或每隔2秒或每隔1秒)。搅拌事件之间的时间可为恒定的或可改变。在另外的实施例中，能够加热的(一个或多个)加热部件可能够操作成响应于一个或多个因素，随着时间的推移而改变所提供的搅拌。例如，在一些实施例中，能够加热的多个部件中的一个或多个可能够操作成取决于样品的物理特性，改变搅拌中的每次改变之间的间隔。例如，在装置包括多个加热部件(用于使样品加热)的实施例中，当在样品中存在特定的冰的分数时(例如，当样品在体积上具有小于99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或5%的冰，或具体地，其中，样品中的水的小于99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或5%为冰时)，可改变搅拌。

装置可另外包括一个或多个传感器。一个或多个传感器可能够在使用中操作成监测部件、和/或样品、和/或样品容纳在其中的容器和/或装置内的环境的一个或多个特性。在一些实施例中，装置可能够在使用中操作成响应于所监测的特性而调整加热/冷却分布和/或所提供的搅拌。

在一些实施例中，一个或多个传感器可包括温度传感器，该温度传感器可能够在使用中操作成监测一个或多个部件的温度。在一些实施例中，一个或多个温度传感器可能够在使用中操作成监测样品或样品内的至少一个或多个区域的温度。在另外的实施例中，一个或多个温度传感器可能够在使用中操作成监测样品容纳在其中的容器或容器内的至少一个或多个区域的温度。例如，在一些实施例中，一个或多个温度传感器可能够在使用中操作成监测容器的壁(其可为内壁或外壁)的至少一部分的温度。一个或多个温度传感器可包括红外发射传感器，该红外发射传感器可在使用中操作成检测来自装置和/或样品和/或容器的一个或多个区域的红外发射，红外发射指示相关构件的温度。通过示例的方式，在装置用作加热/解冻装置的实施例中，一个或多个温度传感器可能够在使用中操作成监测随着样品解冻/加热而导致的在样品或容器的温度上的改变。作为响应，装置可能够操作成通过例如在确定为具有低温(相对于将使样品加热到的目标温度)的区域处，增强加热效应或搅拌，或相反地，在确定为具有更接近于将使样品加热到的目标温度的温度的区域处(即，在已最快地解冻的那些区处)，减弱加热效应或搅拌，来改变加热分布和/或所提供的搅拌。在这种实施例中，装置可能够在使用中操作成在样品(或样品内的特定区域)确定为已达到目标温度的点处，停止一个或多个部件的加热和/或搅拌效应。

在具体的实施例中，装置可包含至少2、3、4、5、6、7或更多个传感器(例如，温度传感器，具体为IR传感器)。至少一个传感器可放置于装置中的任何位置，但在具体的实施例中，可放置于可包括在装置内的盖或罩上(例如，具体地，在多个部件设置于水平平面上的情况下，可存在盖或罩)。备选地和/或另外，至少一个传感器可放置于多个部件的底下。

在另外的实施例中，一个或多个传感器可包括结构传感器。在一些实施例中，一个或多个结构传感器可能够在使用中操作成确定样品的冰的分数。例如，在装置用作加热/解冻装置的实施例中，一个或多个结构传感器可能够在使用中操作成监测随着样品解冻加热而导致的在样品的冰的分数上的改变。作为响应，装置可能够操作成通过例如在具有高的冰的分数的区域处，增强加热效应或搅拌，或相反地，在具有低的冰的分数的区域处(即，在已最快地解冻的那些区域处)，减弱加热效应或搅拌，从而改变加热分布和/或所提供的搅拌。例如，当特定的冰的分数确定为存在于样品中时(例如，当样品在体积上具有小于99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或5%的冰，或具体地，其中，样品中的水的小于99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或5%为冰时)，可改变搅拌。

在一个方面，一个或多个传感器可允许例如在即将从装置去除样品之前，进行样品的加热或冷却之后的成像。

在一些实施例中，装置包括两个或更多个不同类型的传感器。例如，装置可包括一个或多个温度传感器和一个或多个结构传感器。

多个部件中的各个包括偏压器件。偏压器件可包括弹性材料(或备选地认为，弹力或柔性材料)，诸如，在施加力的条件下，可弹性变形的弹性材料。如本文中所使用的术语“弹性”指如下能力：在施加力之后(例如，在被压缩、拉伸或弯折之后)，能够弹回或回弹成某一形状，例如，具体地，弹回或回弹成与在施加力之前基本上相同的形状。具体地，偏压器件可包括如下材料：施加反向力或阻力，以便移位或变形。因此，偏压器件可包括弹簧(例如，压缩弹簧)或泡沫塑料、弹力材料、橡胶或有机硅。典型地，偏压器件可包括螺旋弹簧。

如上文中所论述的，多个部件被弹性偏压向静止位置。这指施加任何力之前的部件的位置。该位置可由在各个部件内使用的偏压器件和包括在偏压器件(例如，弹簧)内的材料确定。由于偏压器件大体上包括能够在施加力的条件下压缩且能够在去除力之后恢复到其原始形状(或基本上其原始形状)的材料，因而偏压器件将确定包括在偏压器件内的部件的静止位置，该静止位置将对应于各个部件的偏压器件内的弹性(或备选地认为，弹力)材料的静止位置。

如上文中所论述的，包括在装置内的多个部件可独立地移动。因而，各个部件可独立于其它每一个部件而移动(即，一个或各个部件的移动未对另一或其它各个部件的移动造成影响或冲击)。特别是当样品或容器放置于多个部件的样品接触面上时，这提供力，该力可导致多个部件中的一个或多个独立地移动。因而，力的施加具体地指将样品或包括样品的容器放置到样品接触面上。

在一些实施例中，多个部件中的至少一个可另外包括支撑部件，该支撑部件可能够在使用中操作成对在多大程度上使对应的部件可抵抗偏压器件所提供的偏压而移动进行控制。以此方式，支撑部件可能够在使用中操作成确保空气间隙在使用中始终保持于各个部件与整体式加热或冷却元件或外部热/冷却剂源之间。

在使用中，装置可能够操作成使容纳于容器内的一个或多个样品加热或冷却。如本文中所使用的“容器”可为可在其中放置样品的任何容器。典型地，容器将为可在其中放置样品，以使样品冷冻的容器，且因而，典型地，容器将能够存在于低温下，例如，处于或低于-196℃(液氮的温度)的温度下。容器可为可包括样品的管、瓶、板、吸管或任何其它已知的容器。具体地，容器可为旋盖式冻结瓶、气封式冻结瓶、柔性袋、多壁式板、矩阵式管或吸管。容器可能够保持任何体积的样品，并且，无论容器的体积如何，都可采用本发明的本装置。技术人员将意识到，装置可制造成使任何容器大小加热或冷却。然而，在本发明的具体实施例中，容器可具有至少50µl、100µl、0.2ml、0.3ml、0.4ml、0.5ml、1ml、2ml、5ml、10ml、50ml、100ml、500ml或1000ml的容量。而且，如上文中所指示的，容器可由任何材料制成，然而，优选地由可存在于低温(例如，-196℃)下的材料制成。容器的壁可具有任何厚度，例如，具有从0.5mm、1mm、2mm、3mm或4mm起的厚度。具体地，当容器是袋时，壁厚可小于0.5mm，例如，小于400µm、300µm、200µm、100µm、50µm、40µm、30µm或20µm。

容器可包括任何体积的样品，并且，可或可不以样品来填充达到其容量。容器可因此仅部分地装满。在该实例中，样品可包括容器的体积的至少1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或100%。

可独立地移动的部件配置成使得这些部件顺应容器的形状(其可为不规则的)。例如，在装置用于使容纳于柔性容器内的冷冻的一个或多个样品加热或解冻的实施例中，由于在样品的冷冻期间柔性容器的挠曲而导致容器可为不规则的。

装置可能够在使用中操作成使任何类型的样品加热或冷却。在目前优选的实施例中，装置可能够操作成使要求保持不被污染的样品加热或冷却。

如本文中所使用的术语“样品”指任何样品类型，且具体地，包括包含生物材料(例如，细胞样品)的样品。例如，样品可包括诸如生物制药；细胞材料；生物组织；生物器官或其一部分；核酸；或多肽或氨基酸的材料。

在一些实施例中，样品可包括食品或软饮料或饮料产品，它们可包括食品补充剂或营养产品，例如，包装食品或包装软饮料或饮料产品。例如，食品可为肉/肉类、海产品、面包、蔬菜、水果、乳类产品、谷物、调味料、调味品、面团、提取物、香精、保健食品、维生素或矿物质补充剂、中药或植物提取物或其任何组合。在使用中，本发明的装置可能够操作成使这种食物加热，使已预先冷冻的这种食物解冻，使这些食物冷却和/或使这些食物冷冻。

样品可进一步包括冻结保护剂，该冻结保护剂是用于保护生物材料免于冷冻受损(例如，由于冰结晶形成而导致)的物质。冻结保护剂大体上通过增大细胞中的溶质浓度起作用且优选地对细胞无毒(或具有最小的毒性)。冻结保护剂可减低或降低样品内的生物材料的玻璃转变温度，且可允许材料的玻璃化，而不形成冰结晶。冻结保护剂还可用生物分子置换形成氢键的水分子，且因而可替代生物材料中的水分子。本文中所使用的样品可包括冻结保护剂的混合物(即，不止一种冻结保护剂)。典型的冻结保护剂包括二醇类(例如，乙二醇、丙二醇和丙三醇)和二甲基亚砜(DMSO))、糖(例如，海藻糖、蔗糖)，且如上文中所指示的，这些冻结保护剂可隔离地(即，单个地)或组合地使用。大体上，如果样品包括冻结保护剂，则1-30%之间(例如，1-20%或5-15%之间)的样品可为冻结保护剂。

例如，在本发明的方法中，如本文中所描述的样品可为“冷冻的”，并且，装置可能够操作成使(一个或多个)样品解冻。“冷冻的”样品大体上指如下的样品：其中样品中的水的至少10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或100%呈冰的形式。备选地认为，冷冻的样品可不包含液态水，或水的小于90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%或5%为液态水。因而，在冷冻的样品中，可存在一些非冷冻材料(液态水) (且因而，冷冻的样品包括部分冷冻的样品)，但典型地，非冷冻材料或液态水小于样品体积的90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%或5%。

在样品包括冻结保存的样品的实施例中，例如，样品可具有不超过-100℃、-90℃、-80℃、-70℃、-60℃、-50℃或40℃的初始温度。可使用本发明的装置或方法来使这种样品加热或解冻。在其它实施例中，例如，可通过本发明的装置或方法而将样品的温度降低到至少-200℃、或至少-175℃、或至少-150℃、或至少-125℃、或至少-100℃、或至少-90℃、或至少-80℃、或至少-70℃、或至少-60℃、或至少-50℃或至少-40℃。所要求的精确的冻结温度将取决于使用的样品材料和冻结保护剂以及预期的储存期。

如本文中所描述的部件可能够操作成使样品或样品容器加热到环境温度，或例如至少20℃、25℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、50℃、60℃或70℃。在样品包括生物材料的实施例中，可为理想的是，使样品加热到37℃的最大值，高于该最大值，材料内的细胞可能受损。备选地认为，多个部件中的至少一个可加热到至少20℃、25℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、50℃、60℃或70℃。因而，在一方面，多个部件中的至少一个可加热到需要将样品加热到高于其的温度。具体地，对于生物样品，可不期望使生物样品加热到高于37℃，当样品冷冻时，部件可加热到至少70℃、60℃、50℃或40℃，并且，部件的温度可随着样品解冻而降低，例如，根据其余冰的分数。备选地(或另外)，随着解冻进行，或当达到所需样品温度时，与样品接触的至少一个部件可机械地移离样品(即，以去除至少一个部件与样品之间的接触)。另一备选方案允许随着解冻进行，或当达到所需样品温度时，将样品或样品容器移离与样品或样品容器接触的至少一个部件。

备选地认为，在将使样品解冻的情况下，部件可能够操作成使样品或样品容器加热到例如至少0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、10℃、15℃或环境温度。

在另外的实施例中，部件可能够在使用中操作成起初使样品或样品容器加热或冷却到给定的温度，且随后将样品或样品容器保持于该温度达给定的时长。

在一些实施例中，装置可另外包括柔性膜。柔性膜可定位在多个部件中的一个或多个的样品接触面的至少一部分上。在一些实施例中，柔性膜可定位在多个部件中的各个上。然而，将意识到，柔性膜的大小可基于样品(容器)大小和将与样品接触的多个部件的面积而选择。在这种实施例中，柔性膜可定位于一个或多个样品或样品容器与多个部件中的一个或多个之间。在一些实施例中，柔性膜可围绕多个部件中的一个或多个的样品接触面模制而成。在目前优选的实施例中，柔性膜可包括导热材料，该导热材料可例如为有机硅、胶乳橡胶、聚氨酯、聚乙烯、丙烯酸甲酯基树脂、EVA。柔性膜可能够在使用中操作成防止任何污染物或一个或多个样品或的部分样品容器掉落或移动于相邻的部件之间的任何空间之间。

柔性膜可具有例如至少20μm、30μm、40μm、50μm、75μm、100μm、250μm、500μm、1mm、2mm、3mm的厚度。柔性膜的厚度可横过整个膜而基本上相等。在其它实施例中，膜的厚度可在膜的某些点或区域处改变。

在具体的实施例中，装置可包括至少一个成像系统，以允许样品样品去除之前的识别和/或加热/冷却之后的成像。因而，装置可包括至少1、2、3、4、5或更多个成像系统。成像系统可放置于装置内或装置上的任何合适的位置处，且具体地，可放置于装置的盖或罩内或装置的盖或罩上，具体地，放置于盖或罩的将在使用中与多个部件相邻的表面上。成像系统可包括至少一个条形码扫描器和/或摄像头。因而，单个成像系统可包括条形码扫描器和摄像头或这些构件的一个选择。技术人员将意识到，如果多个成像系统存在于装置内，则各个成像系统可为相同的(例如，可包括相同的构件)或不同的(例如，可包括不同的构件组合)。条形码扫描器可允许如本文中所限定的成像系统检测定位于扫描器的前面的条形码(例如，样品容器上和/或柔性膜上的条形码)的存在。这种条形码阅读器为市售可得的(例如，从Adafruit购买)。而且，可行的是，条形码阅读器可另外修改或控制成能够例如通过对成像传感器进行控制而拍摄摄影图像(即，以充当摄像头)。可期望，继在本发明的装置中施加热或冷却之后，获得样品的摄影图像，以提供处理记录。

根据本发明的装置可包括至少一个RFID模块。RFID模块可能够检测样品容器上和/或柔性膜上的RFID标签的存在。

根据本发明的第二方面，提供了使包括在容器内的样品加热或冷却的方法，该方法包括使所述容器与多个部件中的一个或多个接触，其中，与所述容器接触的多个部件中的所述一个或多个将热能的来源提供给容器，以使容纳于其中的样品加热，或从容器传导热能，以使容纳于其中的样品冷却，其中，多个部件中的各个被偏压向静止位置，且可抵抗所述偏压而相对于彼此独立地移动到某一位置。

本发明的第二方面的方法可使用根据本发明的第一方面的装置来执行。根据需要或若适合的话，装置可包括本发明的第一方面的任何或所有的特征。

在一些实施例中，该方法可包括使容纳于容器内的如先前所限定的冷冻的样品解冻。在其它实施例中，该方法可包括使容纳于容器内的样品冷冻。在这种实施例中，该方法可包括冻结保存容纳于所述容器内的样品。

该方法可包括使包括生物材料的样品(例如，如先前所限定的细胞样品)加热或冷却。

该方法可包括针对样品容纳在其内的容器使样品加热或冷却到不同的温度。例如，该方法可包括在将容器的内侧的温度保持于第二较低温度的同时，使容器的外壁加热到第一温度。备选地，该方法可包括在将容器的内侧的温度保持于第二较高温度的同时，使容器的外壁冷却到第一温度。

为了使生物样品加热或解冻，该方法可包括在保持内壁温度处于或低于37℃的同时，使容器的外壁加热到高于37℃的温度，该温度可为例如至少40℃、50℃、60℃或70℃。以此方式，由于供应到样品的热能增加，该方法可允许样品更快地解冻或加热，与此同时，同时地确保样品依然处于安全温度(例如，小于或等于37℃)，其中高于该安全温度，样品可不可恢复地受损。

该方法可另外包括监测部件、和/或样品和/或样品容纳在其内的容器的一个或多个特性，例如，温度(具体地使用一个或多个温度传感器)。在一些实施例中，该方法可包括响应于所监测的特性而调整加热/冷却分布和/或所提供的搅拌。

温度控制部件和/或样品和/或样品容纳在其内的容器的(一个或多个)特性可使用一个或多个传感器来监测。一个或多个传感器可包括一个或多个温度传感器，并且，该方法可包括使用一个或多个温度传感器来监测一个或多个部件和/或样品或样品内的至少一个或多个区域的温度和/或样品容纳在其中的容器或容器内的至少一个或多个区域的温度。例如，在一些实施例中，该方法可包括使用一个或多个温度传感器来监测容器的壁(其可为内壁或外壁)的至少一部分的温度。该方法可包括监测样品和容器两者的温度。在一些实施例中，该方法可另外包括通过例如在确定为具有低温(相对于将使样品加热到的目标温度)的区域处，增强加热效应或搅拌，或相反地，在确定为具有更接近于将使样品加热到的目标温度的温度的区域中(即，在已最快地解冻的那些区域处)，减弱加热效应或搅拌，来改变加热分布和/或所提供的搅拌。

在另外的实施例中，该方法可包括使用一个或多个传感器来监测样品的结构特性。例如，在一些实施例中，该方法可包括使用一个或多个结构传感器来确定样品的冰的分数。在该方法包括使样品加热/解冻的实施例中，一个或多个结构传感器可用于监测随着样品解冻加热而导致的在样品的冰的分数上的改变。该方法可进一步包括通过例如在具有高的冰的分数的区域处，增强加热效应或搅拌，或相反地，在具有低的冰的分数的区域处(即，在已最快地解冻的那些区域处)，减弱加热效应或搅拌，来改变加热分布和/或所提供的搅拌。例如，当特定的冰的分数确定为存在于样品中时，例如，当样品在体积上具有小于99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或5%的冰(或具体地，其中，样品中的水的小于99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或5%为冰)时，可改变搅拌。

在一些实施例中，该方法可包括使用两个或更多个不同类型的传感器来监测样品、样品容器或部件的两个或更多个不同的特性。

在将力施加于部件的至少一部分上的条件下，多个部件中的各个可能够抵抗所述偏压而相对于彼此独立地移动。如上文中所指示的，在本发明的方法中，容器与多个部件中的一个或多个接触。在这方面，容器可仅接触所存在的多个部件的一部分。在这种实施例中，仅那些与容器接触的部件可抵抗偏压而相对于其余的部件移动，其余的部件保持处于静止位置。例如，在一些实施例中，该方法可包括使容器(包括样品)与存在于例如本发明的装置中的部件的至少 10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%或75%接触。与容器接触的部件的数量将取决于容器本身的大小和部件的数量。在样品容器针对所存在的部件(例如，存在于本发明的装置中)而具有相等大小的情况下，该方法可包括使容器与多个部件中的各个接触。

在一些实施例中，该方法可包括通过将容器放置于一个或多个部件的顶部上，从而使容器与多个部件中的一个或多个接触。多个部件可设置于单个水平平面上。在这种实施例中，在容器和/或容纳于其中的样品的重量的作用下，与容器接触的那些部件抵抗其偏压而移动。

在另外的实施例中，该方法可包括通过使容器抵靠一个或多个部件按邻接关系放置，从而使容器与多个部件中的一个或多个接触。多个部件可设置于平面上，在一些实施例中，该平面可包括基本上竖直的平面。在这种实施例中，与容器接触的那些部件借助于容器与一个或多个部件的邻接来抵抗其偏压而移动。

在一些实施例中，该方法可包括将容器放置于部件的两个或更多个平面之间。例如，在一些实施例中，该方法可包括将容器放置于部件的两个基本上水平的平面之间。在这种实施例中，该方法可包括将容器放置于部件的第一水平平面的顶部上，且随后将部件的第二水平平面放置到容器的与部件的第一水平平面相反的表面上。以此方式，本发明的方法提供使样品的两个相反表面加热或冷却的器件。

在另外的实施例中，该方法可包括将容器放置于部件的两个基本上竖直的平面之间。在这种实施例中，该方法可包括将容器按与部件的第一竖直平面和部件的第二竖直平面两者都邻接的关系放置。而且，通过将容器以此方式放置于部件的两个平面之间，使得该方法提供如下器件：使样品的两个相反表面加热或冷却，但处于与如上所述的水平配置不同的取向。

在一些实施例中，该方法可包括将容器放置到由多个部件中的两个或更多个形成的基本上管状的凹部中，其中部件环绕容器，并且，两个或更多个部件的样品接触面限定凹部的壁/表面。例如，在一些实施例中，该方法可包括将容器放置到凹部中，所述凹部为基本上圆柱形、三角形、正方形、矩形或其它多边形形状的横截面，其可与或可不与样品或样品容器的形状和配置互补。

在一些实施例中，该方法可包括将附加力施加到样品的表面上。可施加力，以提高使一个或多个部件抵抗其偏压而移动的程度。可实现此以确保横过样品的均匀加热/冷却分布，且/或在加热或冷却期间，使样品成形。例如，在这种实施例中，力可施加到样品，使得使那些已经与样品接触的部件进一步抵抗其偏压而被推动，从而使将本来不与样品的表面接触的部件能够与样品接触。这可在如下的实施例中特别有用：其中该方法包括使部件的水平或基本上水平的平面上的样品加热或冷却，其中，样品的重量不足以使一个或多个部件抵抗其偏压而移动。力可施加到样品的表面的至少一部分。在优选的实施例中，力施加到样品的与一个或多个部件接触的相反的表面。该方法可包括使用另一构件(诸如板，其可为平坦的板)，且将另一构件放置到样品的表面上，以便施加附加力。在一些实施例(诸如，该方法包括使部件的水平或基本上水平的平面上的样品加热或冷却的那些实施例)中，另一构件的重量可提供附加力。备选地，另一构件可另外抵靠样品的表面保持于适当的位置上。该另一构件可包括盖或罩，盖或罩可移动到盖或罩覆于一个或多个部件上的位置，当位于该位置上时，盖或罩可提供施加到样品的表面上的附加力。该另一构件本身可包括或连接到一个或多个加热和/或冷却部件，在另一构件位于基本上平坦的板中的实施例中。该另一构件可连接到或包括平面或部件。

在一些实施例中，该方法可包括对多个部件中的至少一个或部件的至少一个组的操作独立于其它部件或部件组中的各个而进行控制。例如，在该方法包括使用部件来使样品加热或解冻的实施例中，该方法可包括对经由一个或多个热源/加热元件而传递到各个部件或部件组的热能独立地进行控制。

在该方法包括使样品冷却的实施例中，该方法可包括独立于对在多大程度上将一个或多个样品的一个或多个区段内的热能传递到部件进行控制，来对一个或多个部件或部件组的温度进行控制。例如，在一个或多个样品的一个或多个区段将比另外的(一个或多个)区段更快地冷却的情况下，与第一(一个或多个)区段接触的对应的(一个或多个)部件的温度可相对于其余的部件或部件组中的各个降低。

以此方式，该方法允许通过选取被加热/冷却的一个或多个样品的一个或多个区段，来使一个或多个样品在空间上差异性地加热或冷却，其中，一个或多个区段可彼此分开。这在如下的实施例中特别有利：一个或多个样品尺寸设置成使得在加热或冷却过程期间，部件的仅一部分与(一个或多个)样品接触。在这种实施例中，该方法包括选取仅使那些与(一个或多个)样品或样品容器接触的那些部件或部件组加热/冷却。

在一些实施例中，该方法包括使单个样品的各种区域差异性地加热或冷却，或甚至使多个不同的样品中的各个差异性地加热或冷却。这例如在如下实施例中特别有利：可能仅有必要使容器的在其中容纳(一个或多个)样品的部分加热/冷却。

在另外的实施例中，该方法可包括使一个或多个样品在时间上差异性地加热或冷却。例如，在该方法包括使样品加热的实施例中，该方法可包括对何时且在多大程度上使热能经由一个或多个热源/加热元件而传递到各个部件或部件组独立地进行控制。以此方式，该方法提供在不同时间使(一个或多个)样品的不同的区段加热的方式。在该方法包括使用冷却部件来使一个或多个样品冷却的实施例中，该方法可进一步包括独立于对何时且在多大程度上将一个或多个样品的一个或多个区段内的热能传递到部件进行控制，来对一个或多个部件或部件组的温度进行控制。例如，该方法可包括随着时间的推移而改变一个或多个部件或部件组的温度，从而对在多大程度上将一个或多个样品的一个或多个区段内的热能传递到所述部件在时间上进行改变。

在一些实施例中，该方法可包括对可在多大程度上使样品的至少1个、或至少2个、或至少3个、或至少4个、或至少5个、或至少6个、或至少7个、或至少8个、或至少9个或至少10个离散区域独立地加热或冷却进行控制。在一些实施例中，该方法可包括对可在多大程度上使样品的至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个离散区域加热或冷却在时间上进行改变，各个离散区域的加热或冷却的时间上的改变独立于其余的区域。

在一些实施例中，该方法可另外包括搅拌样品。样品的搅拌可涉及例如使样品振动、摇动、搅动、旋转、摇晃、挤压、移位、刺戳或挠曲。搅拌可在时间上进行改变。例如，搅拌可按特定的频率和/或振幅执行和/或执行达特定的时段(例如，从至少10秒、20秒、30秒、40秒或50秒到至少1分、2分、3分、4分、5分、6分、7分、8分、9分或10分)。针对给定的样品而选择的具体的搅拌将取决于起初提供的样品，即，取决于样品的物理特性，且取决于容器类型/体积和/或样品材料的体积，且任选地取决于容器本身的导热率。备选地或另外，容器，例如其体积和几何形状将规定所要求的搅拌。在容器是瓶或管的一些实施例中，可采纳轨道搅拌，并且，在容器是袋的其它实施例中，可采纳挤压、移位、刺戳和/或挠曲。

在一些实施例中，搅拌可在空间上改变。例如，样品上的不同的区段或区域可相对于样品的其它区段或区域以较大或较小程度进行搅拌。

在一些实施例中，该方法可包括使包括在袋或其它柔性容器内的样品加热或冷却。在这种实施例中，该方法可包括通过将袋或其它柔性容器放置于部件的单个平面的顶部上或在与部件的两个平面之间，来使样品加热或冷却。在目前优选的实施例中，该方法包括通过将容器放置于部件的两个水平平面之间，来使容纳于袋或其它柔性容器内的样品加热或冷却。

该方法可包括使包括在瓶内的样品加热或冷却。在这种实施例中，该方法可包括通过将瓶放置于部件的两个平面之间，来使样品加热或冷却。在目前优选的实施例中，该方法包括通过将容器放置于部件的两个竖直平面之间，来使包括在瓶内的样品加热或冷却。

根据本发明的第三方面，提供了用来使样品加热或解冻的根据本发明的第一方面的装置的用途。

根据本发明的第四方面，提供了用来使样品冷却或冷冻的根据本发明的第一方面的装置的用途。

附图说明

为了可更清楚地理解本发明，现在将参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的装置的第一实施例的一部分的侧视横截面图；

图2是图1的装置的另一侧视横截面图；

图3是图1和图2中所示出的装置的变型的侧视横截面图；

图4是根据本发明的装置的第二实施例的侧视横截面图；

图5是根据本发明的装置的第三实施例的侧视横截面图；

图6是本发明的装置的另一实施例的透视图；

图7是根据本发明的装置的又一实施例的另一透视图；

图8是图7的装置的另一透视图；

图9示出本发明的原型装置，其包括上部温度传感器和下部温度传感器以及用于保护装置免于污染的EVA罩；

图10A-D是处于不同的组装阶段中且从不同的角度观察的根据本发明的再一实施例的装置的一系列透视图；

图11是根据本发明的方面的装置的另一实施例的部分的透视图；

图12示出可结合到根据本发明的装置中的力受限制的振荡搅拌器；

图13是示出本发明的方法的有效性与现有技术相比较的比较关系的图表；

图14是示出本发明的方法的有效性与现有技术相比较的比较关系的另一图表；

图15示出使用本发明的原型装置(命名为β袋解冻装置)来使冷冻的细胞样品解冻的情况与Plasmatherm系统(Barkley)相比较之间的比较关系，Plasmatherm系统使用从下面的储槽填充流体的囊状物，其将水泵送到周围来使袋样品解冻；

图16示出使用水浴槽和本发明的原型装置(被称为“Via Thaw”)两者来使10ml和20ml的体积的T细胞解冻所导致的结果。不存在在两个体积和两个装置之间看到的在%活细胞恢复上的显著差异；并且，

图17示出使用本发明的原型装置的解冻的肝细胞的细胞存活率。

具体实施方式

图1图示本发明的装置2的第一实施例的一部分。该装置包括加热装置2，加热装置2包括整体式加热板4和呈加热部件6、6’、6’’的形式的一系列部件，该一系列部件分别可相对于加热板4沿箭头20、20’、20’’的方向独立地移动。应当理解到，图1仅图示加热装置2的一部分。加热装置2可包括任何数量的附加的加热部件(参见图2)。

加热部件6、6’、6’’中的各个包括样品接触面8、8’、8’’，样品接触面8、8’、8’’环绕呈相应的弹性部件10、10’、10’’的形式的偏压器件，偏压器件将其相应的部件6、6’、6’’偏压到加热部件6和6’所图示的位置。在将力施加到接触面8、8’、8’’上的条件下，部件6、6’、6’’中的各个可抵抗该偏压而移动，所述力例如可通过将物体铺设于部件6、6’、6’’的顶部上而提供。这由加热部件6’’的位置图示。另外，各个加热部件6、6’、6’’设置有支撑部件12、12’、12’’，支撑部件12、12’、12’’对可在多大程度上使相应的加热部件6、6’、6’’抵抗弹性部件10、10’、10’’所提供的偏压而移动进行控制。这是为了确保加热部件6、6’、6’’依然在物理上与加热板4分离。

加热板4包括底板14和一系列向上延伸的壁16、16’、16’’、16’’’，壁16、16’、16’’、16’’’在加热板4形成一系列井状部18、18’、18’’，在使用中，加热部件6、6’、6’’位于井状部18、18’、18’’内。如所示的，加热部件6、6’、6’’可抵抗弹性部件10、10’、10’’所提供的偏压沿着井状部18、18’、18’’沿竖直方向移动。通过在加热板4中设置井状部18、18’、18’’，这确保各个加热部件6、6’、6’’基本上被加热板4环绕，从而在使用中提高将热从板4传递到部件6、6’、6’’的速率。

图1和图2图示加热板4，加热板4包括底板14和一系列向上延伸的壁16、16’、16’’、16’’’。在一些实施例中，底板14和向上延伸的壁16、16’、16’’、16’’’可为单独的构件，但优选地整体地形成，以形成加热板4。在加热板4的构件整体地形成的实施例中，通过将给定的材料挤压或沉积到模具中，以形成单个加热板4，从而可形成板4。

虽然未在图1和图2中示出，但加热板4可连接到电源。在使用中，电源可将电流供应到加热板4，或供应电流通过加热板4，加热板4可随后经由电阻加热或其它等效手段而在温度上提高。备选地，可经由外部热源(诸如明焰等)使加热板4加热。

在图2至图5中图示本发明的一系列实施例的操作使用。在不同的实施例的构件基本上完全相同的情况下，使用了同样的参照标号。

图2是图1中所示出的加热装置2的实施例的横截面图，其图示可如何使用装置2来使位于呈袋22的形式的柔性容器内的样品加热/解冻。

为了最终将热能传递到袋22内的样品，首先，提高加热板4本身的温度。例如，这可如上所述地通过使电流经过加热板4而经由电阻加热来实现，或通过使板4受制于外部热源(诸如明焰)而来实现。一旦加热板4处于相对于其周围的环境温度升高的温度下，热能就跨过板4与部件6之间的间隙而传递到各个加热部件6。这可经由通过间隙本身内的空气分子的传导或这些空气分子的对流而发生，或通过辐射热的加热板4而发生，该热随后被加热部件6吸收。加热部件6的温度从而提高，且通过与袋22的接触，热能随后传递到样品，以便使样品加热或解冻。

如所示的，袋22包括波状外表面，在样品的冷冻期间，由于使袋挠曲，因而可能已经形成该波状外表面。在使用中，袋22横过加热部件6而铺设，并且，袋22和容纳于其中的样品的重量足以使部件6抵抗其相应的偏压器件(在该实施例中，偏压器件包括如图1中所示出的弹性部件)所提供的偏压而移动。通过使各个加热部件6可相对于加热板4而独立地移动，部件6可顺应袋22的波状表面，从而确保沿着袋22的全长在加热部件6与袋22之间的接触。以此方式，可使得从加热装置2到袋22内的样品的热传递跨过整个袋22而基本上均匀。

图3图示本发明的加热装置2的变型的操作使用，其示出可如何使用装置2来使位于呈袋22的形式的柔性容器内的样品加热/解冻。

图3图示如下的实施例：其中装置2另外包括呈覆盖一个或多个加热部件6的盖或罩24的形式的将附加力施加于部件6的器件。如所示的，在使用中，盖24可接触样品22的相反表面，以便增大向下作用到加热部件6上的力。此类实施例可在如下的实例中特别有用：其中样品22的重量未大到足以使加热部件6内的弹性部件10充分地压缩，并且，结果，许多加热部件可不接触样品22的表面的一部分。因此，采用盖24来提供足够大的力，使得在使用中，相当大比例的加热部件6与样品22接触。

图4图示本发明的加热装置102的第二实施例的操作使用，其示出可如何使用装置102来使位于呈袋122的形式的柔性容器内的样品加热/解冻。

加热装置102与图1至图3中所示出的装置2的相似之处在于，加热装置102也包括加热板104，加热板104具有一系列井状部，这些井状部各自容纳加热部件106。此外，正如加热装置2那样，加热部件106各自可按加热部件6可相对于加热板4移动的同一方式相对于加热板104而独立地移动，且因此，当袋122被放置于加热部件106的顶部上时，加热部件106顺应袋122的形状。

加热装置102与装置2的不同之处在于，加热装置102还包括副加热板154。副加热板154与加热板104的基本上完全相同之处在于，副加热板154也包括一系列井状部，这些井状部各自容纳加热部件156。此外，在将力施加于部件156本身的条件下，加热部件156可在所述井状部内移动，且偏压到第一位置，并可从第一位置移动。在使用中，加热板154铺设于袋122的顶部上，使得使加热部件156与袋122的同加热部件106相反的表面处于邻接的关系。在该情况下，加热部件156与袋122的表面之间的邻接起作用，以使部件156抵抗其相应的偏压而移动，使得加热部件156顺应袋122的该相反的表面的形状。以此方式，装置102提供使样品的相反两侧以均匀的方式加热的器件。在图4的实施例的变型中，副加热板154还可充当将附加力施加于袋122(或任何其它样品)的器件。

图5图示本发明的加热装置202的第三实施例的操作使用，其示出可如何使用装置202来使位于呈瓶222的形式的容器内的样品加热/解冻。

正如图4中所示出的加热装置102那样，装置202包括一对加热板204、254，这一对加热板204、254各自包括多个加热部件206、256，这些加热部件206、256可沿着加热板204、254本身内的单独的井状部独立地移动。加热装置202与装置102的不同之处在于，如所示的，加热装置202可按竖直取向使用。这在如下的情况下特别有益：其中样品可位于需要始终保持竖立的容器(诸如瓶222)内，或样品本身需要保持于某一取向上的情况。

加热板204、254与加热装置102的加热板154的基本上完全相同之处在于，使相应的加热部件206、256处于与瓶222的表面邻接的关系，而不是将瓶222放置于部件206、256的顶部上。加热部件206、256与瓶222的相应的表面之间的邻接起作用，以使部件206、256抵抗其偏压而移动，使得加热部件206、256顺应瓶222的相应的表面的形状。以此方式，装置202提供按竖直取向设置的使样品的相反两侧以均匀的方式加热的器件。

在备选的布置中，加热板204、254可用两个或更多个部件替代，所述部件不是如图所示地位于两个板204、254之间，而是布置成形成基本上圆柱形的凹部，容器(其可为瓶222或其它圆柱形容器)可放置到该凹部中。在一些实施例中，所形成的凹部可不为圆柱形，而是可包括基本上三角形、正方形、矩形或其它多边形形状的横截面，其可互补于或可不互补于放置于凹部中的样品或样品容器的形状和配置。

此外，虽然图2至图4以及图5已分别被论述为针对使容纳于袋22、122或瓶222内的样品加热或冷却，但应当理解到，这些图中所示出的实施例中的任一个都可用于使袋22、122内或瓶222内的样品加热或冷却。例如，当装置包括图2和图3中所示出的构件时，(一个或多个)样品可容纳于瓶222内，瓶222包括其开口端上的盖或罩，以防止样品从瓶222泄漏。在实施例(诸如图4中所示出的实施例)中，应当理解到，装置可用于通过将袋放置于相反的加热板204、254之间，从而使容纳于袋22、122内的样品加热或冷却。根据本发明的装置可用于使任何类型的样品加热或解冻。然而，本发明特别适合于要求样品保持不被污染的情况。例如，样品可为生物材料或甚至食品。

图1至图5是根据本发明的装置2、102、202的实施例的横截面图。照此，这些图仅图示单排加热部件。然而，将理解到，样品将容纳于三维容器内。因此，为了提供在整个容器上的均匀热传递，加热部件可设置成形成加热部件的平面或矩阵的一系列多排。

图6是本发明的装置的透视图。该装置包括加热装置302，加热装置302包括整体式加热板(不可见)和一系列多排加热部件306。多排内的各个加热部件306可相对于加热板而独立地移动，且包括样品接触面308，样品接触面308环绕呈相应的弹性部件310的形式的偏压器件，已在上文中参照图1而论述该偏压器件的操作。在图6中，已仅仅出于图示性的目的，人工地使多个加热部件上升。

加热板包括底板(不可见)和一系列向上延伸的壁316，这些壁316形成加热板中的一系列井状部，加热部件306位于这些井状部内。如上文中所论述的，加热部件306可抵抗弹性部件310所提供的偏压而沿着井状部沿竖直方向移动。通过在加热板中设置井状部，使得这确保各个加热部件306基本上被加热板环绕，从而在使用中提高将热从板传递到部件306的速率。

在图1-6的装置的一些实施例中，加热部件6、6’、6’’、106、206、306可设置有柔性膜，该柔性膜可覆盖样品接触面8、8’、8’’，且在使用中，定位于部件6、6’、6’’、106、206、306与样品2、122、222之间，以防止污染物和/或样品2、122、222的部分掉落或移动于相邻加热部件6、6’、6’’、106、206之间的空间之间。如下文中所论述的，在图7和图8中示出该柔性膜的实施例。

图7和图8是本发明的装置的另外的透视图。所示出的装置是加热装置402，加热装置402包括多排加热部件406。如上文中所论述的，图7和图8另外图示放置在多排加热部件406的顶部上的柔性膜426的使用。柔性膜426优选地由导热材料形成，该导热材料可为例如有机硅、胶乳橡胶、聚氨酯、聚乙烯、丙烯酸甲酯基树脂、EVA，并且，柔性膜426可在使用中操作成防止任何污染物或一个或多个样品的部分或样品容器掉落或移动于相邻部件406之间的任何空间之间。柔性膜典型地附接到环绕加热部件406的框架或支撑结构。柔性膜426未绷紧，使得样品能够间接地通过片材而与加热部件406接触，且当加热部件在样品的重量和/或其它所施加的力的作用下偏转时，样品能够维持接触。柔性膜426将因此在样品底下产生凹部或碗型效果，随着样品解冻而溢出或放出的任何液体都收集于柔性膜426中。在解冻之后，整个膜426可因容纳于中间中的液体而从装置卸下。

图7和图8还图示加热部件406的操作使用。具体地，图7示出静止位置上的加热部件406，附加力未施加到加热部件406，以便使部件406抵抗其偏压而移动(如上所述)。另一方面，图8图示与样品(在此图中，样品以在部件406上向下按压的人手图示)接触的那些加热部件406如何抵抗偏压而移动。不与样品接触的那些加热部件406不会抵抗其偏压而移动。以此方式，加热部件示出为可独立地移动，以便顺应在加热部件上或抵靠加热部件放置的样品的形状(取决于装置402作为整体的取向)，从而在使用中，提供横过样品的均匀加热分布。

附图中所示出的实施例各自图示装置和使用所述装置来使样品加热或解冻的方法。然而，应当理解到，本发明的装置不限于加热和解冻。相反，该装置还可用于通过将部件配置成从样品去除热能，以便降低样品的温度，从而使样品冷却或冷冻。在该装置用于使样品冷却的情况下，将意识到，加热板可修改为提供冷源，并且，在这种实施例中，这些板可被称为冷却板。尤其是在可备选地用于使样品加热或冷却的装置中，这种特征可更普遍地被称为热板或热元件。

装置2、102、202、302、402可另外包括如下的器件：使样品差异性地加热(或冷却)，而不是如这些图中所示出地提供均匀加热分布。例如，加热部件6、6’等中的各个或甚至加热部件的多个组/平面可为可独立地控制的，以便改变横过部件的温度分布。以此方式，可如要求那样使样品上的特定区域加热/冷却到不同的温度。

样品的差异性的加热/冷却可另外或备选地包括在时间上改变横过部件的温度分布。以此方式，可在不同时间使样品或样品区域加热/冷却。

此外，装置2、102、202、302、402可另外包括搅拌样品的器件。例如，加热部件6、6’等中的各个或甚至加热部件的多个组/平面可能够操作成振动或振荡，以便搅拌样品。这种实施例在装置2、102、202、302、402用于使样品加热/解冻的情况下特别有用。在一些实施例中，部件6、6’等的移动可为可独立控制的，以便改变横过部件的搅拌分布。以此方式，样品上的特定区域可如要求那样在不同程度上搅拌。样品的搅拌可另外在时间上改变。以此方式，样品或样品区域可在不同时间搅拌。

返回参照图1至图3，加热部件6、6’、6’’的支撑部件12、12’、12’’还可充当搅拌器件或包括搅拌器件。为了促使加热部件6、6’、6’’的搅拌，可使相应的支撑部件12、12’、12’’竖直地振荡。支撑部件12、12’、12’’的该竖直振荡可促使相应的弹性部件10、10’、10’’被压缩或拉伸(取决于振荡方向)。弹性部件10、10’、10’’的该拉伸或压缩将支撑部件12、12’、12’’的振荡运动传递到相应的加热部件6、6’、6’’，从而在使用中，促使搅拌样品。

在备选的实施例中，支撑部件12、12’、12’’可支撑不止一个加热部件6、6’、6’’。例如，单个支撑部件12、12’、12’’可沿着井状部18支撑多个加热部件6。在这种实施例中，如果支撑部件12、12’、12’’还充当搅拌器件，则支撑部件12、12’、12’’的振荡导致加热部件6、6’、6’’中的各个沿着井状部18振荡。在这种情况下，该配置提供改变加热部件所提供的搅拌分布的器件，因为加热部件6、6’、6’’的各排可在不同时间或在不同程度上搅拌。

在另外的实施例中，井状部18内的加热部件6、6’、6’’中的各个可能够操作成在不同程度上搅拌样品。在井状部18内的加热部件6、6’、6’’中的各个由单个支撑部件12、12’、12’’支撑的实施例中，可通过在各个部件6、6’、6’’中设置包括不同的弹簧常数的弹性部件10、10’、10’’，从而提供该差异性的搅拌。例如，弹性部件10、10’、10’’中的至少一个可具有较高的弹簧常数，即，该弹性部件要求比带有较低的弹簧常数的弹性部件更大的力来压缩或拉伸。在这种情况下，当支撑部件振荡时，包括具有较高的弹簧常数的弹性部件10、10’、10’’的加热部件6、6’、6’’将在比其余的加热部件在更大程度上得到搅拌，然而，该排内的其它加热部件(即，带有具有较低的弹簧常数的弹性部件的那些加热部件)将在较小程度上得到搅拌。这是由于如下的这一事实而导致的：支撑部件12、12’、12’’一移动，具有较高的弹簧常数的弹性部件就将在较小程度上压缩/拉伸，且因此，与带有低弹簧常数的弹性部件(其中，由于弹性部件的更大的压缩/拉伸而导致能量可能耗散)相比，具有较高的弹簧常数的弹性部件更容易地将能量传递到加热部件6、6’、6’’。以此方式，特定的加热部件6、6’、6’’可选取为包括具有较高的弹簧常数的弹性部件12、12’、12’’，以限定装置上的比其它位置/部件具有更高的搅拌效应的位置或单独的部件。

图9图示根据本发明的方面的装置502的实施例。装置502具有壳体560，壳体560包括底座562和枢转地连接到底座的盖或罩564。加热板和多个加热部件(不可见)与电源单元和控制电子设备(同样地不可见)一起置于底座内。控制电子设备包括安装于底座的前壁中的控制屏566。图9示出定位在加热部件上的柔性膜526和膜上的适当的位置上的样品袋522。膜可为与在上文中关于图7和图8而描述的膜426类似的EVA罩。盖564包括顶板528，当盖闭合时，顶板528按压于袋522上，以增大作用于加热部件上的力，且因此确保相当大比例的加热部件与袋(间接地)接触。装置502结合底座中的下部温度控制传感器570和盖中的上部温度控制传感器572合并。IR温度传感器574也位于盖中。

在上述的实施例中，弹性部件10、310位于其相应的加热部件306内，且可在部件的上壁与支撑部件12之间操作，以保持加热部件与加热板4的底板14隔开。在如图6中所示出的实施例中，弹性部件310呈可弹性压缩的材料的形式，然而，如先前所阐明的，弹性部件可具有任何合适的形式，且可包括弹簧(诸如压缩弹簧)。图10A至图10D图示根据本发明的方面的用于使样品加热和/或冷却的装置602的备选实施例。图10A至图10D示出各种组装阶段中的装置的部分。

装置602与先前描述的实施例类似，且具有加热/冷却板604，加热/冷却板604具有底板614和多个壁616，这些壁616从底板向上延伸，以限定加热/冷却板中的一系列井状部618，加热/冷却部件606位于这些井状部618内。直立壁616彼此平行地对齐且间隔开，使得井状部618呈伸长通道的形式，各个通道接纳相靠成排对齐的多个加热/冷却部件606。加热/冷却部件606在形状上为伸长的且大体上为长方体，具有上壁676、下壁678以及一对相反的侧壁680、682。至少上壁676和一部分的侧壁680、682共同限定接触面608。加热/冷却部件与和直立壁616相邻的侧壁680、682对齐，以便在加热/冷却板的直立壁与加热/冷却部件606之间传递热。加热/冷却部件606的其它侧面敞开，以便于留出延伸穿过各排中的所有加热/冷却部件的通道。

装置602与先前的实施例的不同之处在于，弹性部件610呈受压缩而作用于底板614与弹性部件610的相应的加热/冷却部件606的下壁678之间的螺旋弹簧的形式。圆形凹部684设置于各个加热/冷却部件606的下方的底板614中，以定位弹簧610的下端，并且，类似的凹部可设置于各个加热/冷却部件的下壁678中，以定位弹簧壁的上端。备选地，突出部可设置于底板614和/或各个加热/冷却部件的下壁678上，弹簧可围绕该突出部配合，以定位弹簧的端部。弹簧610使加热冷却部件606弹性偏压到静止位置，并且，各个加热/冷却部件可单独地抵抗弹簧力而从静止位置压下。呈伸长棒的形式的支撑部件612延伸穿过各排中的所有加热/冷却部件。在使用中，支撑部件612相对于加热/冷却部件而固定于合适的位置处。该实施例中的支撑部件612可用于防止加热冷却部件在装置602侧翻或倒置的情况下脱落。支撑部件612还可用于防止加热/冷却部件606被按压成与加热/冷却板604的底板614直接接触。在该情况下，支撑部件612固定于如下的合适的位置处：支撑部件612被加热/冷却元件的上壁676接合，以防止加热/冷却元件的下壁678触碰底板614。然而，在一些实施例中，可为有利的是，允许加热/冷却部件在操作中接触底板614，因为，这提供良好的热接触。

将意识到，可采纳用于定位弹簧610的其它布置，并且，弹簧可与加热/冷却部件的任何合适的部分接合。弹簧610可由包括(但不限于)金属(诸如弹簧钢等)的任何合适的材料制成。在备选的实施例中，弹簧610可配置成使得弹簧610防止加热/冷却部件606接合底板614，在这种情况下，可省略支撑部件棒612。例如，弹簧力可足以使加热/冷却部件在使用中与底板614保持距离，或弹簧可配置成在加热/冷却部件触碰底板614之前变为受约束的螺旋。与图10A至图10D中所图示的布置类似的弹簧布置可结合到本文中所公开的任何实施例的装置中。

除了受弹性偏压的单独的加热/冷却部件6、106、206、306、406、606之外，还可弹性支撑在其中定位有加热/冷却部件的框架或其它支撑结构。与多个加热/冷却部件独自地可补偿的情况相比，这允许该装置补偿更大程度地扭曲的样品容器。图11图示可实现该设计的一种方式。

图11示出根据本发明的方面的装置702的一部分，装置702包括加热/冷却元件704，加热/冷却元件704具有底板714和直立壁718，以限定在其中定位有加热/冷却部件706的井状部或腔。加热/冷却元件704借助于压缩弹簧786(仅示出一个)被支撑于各个拐角处，且可响应于力(例如，多个部件上的样品/样品容器的存在)，抵抗弹簧786的偏压而向下偏转。可使加热/冷却元件704均匀地或不均匀地偏转，使得底板714可倾斜。弹性安装加热/冷却元件704或在其中安装有加热/冷却部件的其它支撑结构允许，与多个可移动式加热/冷却部件独自地可补偿的情况相比，装置702补偿更大程度地扭曲的样品容器。在其中样品袋高度扭曲的使用中，加热/冷却元件704被偏转，以利用允许微调的单独的加热/冷却部件来提供粗调，以便于维持加热/冷却部件与样品的尽可能大的表面面积接触，用于均匀地加热/冷却。典型地，预期到，该特征将在如下的装置中特别有利：用于在样品袋已冷冻成扭曲的形状的情况下，使袋中的样品从冷冻解冻。

偏压器件不需要为弹簧786，而是可采取任何合适的形式(诸如弹性材料(泡沫)和/或气体弹簧)，并且，可使用不同的偏压器件的组合。还应当意识到，可使用任何合适的数量的偏压器件，例如，至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个偏压器件。可在本文中所公开的任何实施例中采纳加热/冷却元件4、714或用于加热/冷却元件的其它支撑结构的类似的弹性安装。

图12图示根据本发明的方面的可结合到装置2、102、202、302、402、502、602、702中的搅拌器888的实施例。

搅拌器888是力受限制的搅拌器，其包括支撑框架890，在支撑框架890上，安装有致动器892，致动器892将旋转轴894驱动成振荡往复旋转运动。通过螺旋弹簧896而对可滑动地安装到框架的一对搅拌器销898赋予轴894的往复振荡移动。因而，随着轴894振荡，促使搅拌器销896沿直线方向往复式地移动。在使用中，搅拌器可定位成使得搅拌器销898通过柔性膜罩(在存在的情况下)而接触位于加热/冷却部件上的样品袋。

搅拌器890所施加的力受弹簧896限制，如果施加到搅拌器销的力超过某一极限，则弹簧896的臂偏转。如果存在对搅拌器销898的移动的阻力，则比如说起因于样品被冷冻，导致弹簧臂将偏转成使得搅拌器销不受驱动。因此，弹簧缓解式搅拌器能够将力施加到样品，但可取决于存在于样品内的冰的分数而减轻力或输出。典型地，当存在冷冻的样品时，弹簧缓解式搅拌器将不会搅拌样品。这在如下的情况下可为有利的：样品设置于容器(诸如袋)中，该样品可能在冷冻的状态下因搅拌而受损。在备选的实施例中，搅拌器销可能够操作地连接到装置的加热/冷却部件6、106、206、306、406、506、606中的至少一些，以促使加热/冷却部件移动且搅拌支撑于其上的样品。搅拌器销可与例如加热/冷却板4、104、154、304、354、604、704或一个或多个支撑部件12、612连接，或通过任何其它合适的布置而连接。

在根据本发明的方面的装置的一些实施例中，对于样品，可为有利的是，其居中地定位在加热/冷却部件的阵列中，用于加热/冷却。在样品相对于存在于阵列中的加热/冷却部件的总数而较小的情况下，该装置可调整成使得仅加热/冷却部件的可在上面放置样品的一个子集或组暴露。存在可实现这一点的各种方式。在一个实施例中，加热/冷却部件的整个阵列由可在可操作位置与不可操作位置之间移动的一个或多个划分部件划分为两个或更多个组。该布置配置成使得当(一个或多个)划分部件位于可操作位置时，划分部件形成环绕可用于样品的加热/冷却中的加热/冷却部件的一个组或子集的框架，然而，当(一个或多个)划分部件位于其不可操作位置时，加热/冷却部件的整个阵列或至少较大的一组暴露。例如，在具有比如说400个加热/冷却部件的装置中，其中400个加热/冷却部件布置成包括20排的20个加热/冷却部件的阵列，一组比如说100个加热/冷却部件，其在阵列的中心处布置成10排的10个加热/冷却部件，可通过可上升和下降的一个或多个可移动式划分部件而与环绕该组加热/冷却部件的加热/冷却部件分离。当划分部件上升到可操作位置时，阵列的中心处的该组加热/冷却部件暴露于划分部件所限定的框架内，且可用于使可容纳于该组上的小样品加热/冷却。然而，当划分部件下降到不可操作位置时，加热/冷却部件的阵列的整体暴露，且可与较大的样品或多个样品一起使用。

划分部件可为框架部件，且可形成用于加热/冷却部件的支撑结构的一部分。在仅一组加热/冷却部件暴露的情况下，该装置可配置成使得仅使该组中的加热/冷却部件被加热/冷却。

在使样品在加热/冷却部件的一个子集上加热/冷却的情况下，柔性膜(诸如，在上文中关于图7和图8而描述的膜426)可附接到环绕该子集的上升的划分部件。这允许比在使整个阵列暴露而用于使用时将要求的柔性膜使用更小的柔性膜。划分部件因而围绕该子集形成框架。可提供使框架能够围绕该阵列的一个或多个子集和/或围绕整个阵列形成的其它可移动式框架布置。

根据本发明的方面的装置可结合至少一个成像系统(未示出)，以允许样品识别和/或去除之前样品的加热/冷却后的成像。该系统还可被调整以识别正确的柔性膜(当存在时)的使用。这种成像系统可放置于装置内或装置上的任何合适的位置处，且具体地，可位于装置的盖或罩内或装置的盖或罩上，尤其是盖或罩的将在使用中与多个部件相邻的表面上。成像系统可包括至少一个条形码扫描器和/或摄像头。因而，单个成像系统可包括条形码扫描器和摄像头或这些构件中的一个选择。技术人员将意识到，如果多个成像系统存在于装置内，则各个成像系统可为相同的(例如，可包括相同的构件)或不同的(例如，可包括不同的构件组合)。

条形码扫描器可用于检测定位于扫描器的前面的条形码(例如，样品容器上和/或柔性膜上的条形码)的存在。这种条形码阅读器可在市场上购买(例如，从Adafruit购买)。而且，有可能条形码阅读器可另外修改或控制成能够例如通过对成像传感器进行控制而拍摄摄影图像(即，以充当摄像头)。可期望的是，继在本发明的装置中施加热或冷却之后，获得样品的摄影图像，以提供培养的记录。

至少一个RFID模块也可结合到根据本发明的方面的装置中，且可带有成像系统或不带成像系统而使用。RFID模块将能够检测将与该装置一起使用的位于样品容器上和/或柔性膜上的RFID标签的存在。例如，各个膜可具有RFID标签，该RFID标签包含与膜的类型和/或大小有关的信息，并且，RFID模块用于审阅放置在加热/冷却部件上时的柔性膜上的RFID标签，以检查是否正使用适当的柔性膜。在加热/冷却部件的阵列可划分为一个或多个组的实施例中，取决于是正使用加热/冷却部件的整个阵列还是小的分组，可提供不同大小的柔性膜。与膜的大小有关的信息可记录于RFID标签中，并且，RFID模块可用于确认是否正使用适当大小的膜。当然，取决于任何给定的应用的要求，其它相关信息可记录于RFID标签中。

图13和图14图示使用本发明的装置来获得的实验结果。所示出的结果是涉及使冷冻/保存的样品浸没于37℃下的水浴槽中的现有技术与作为解冻装置的本发明的装置的使用的比较。两种情况下的解冻的样品都包括包含多个细胞的生物样品。

图13示出通过使用本发明的装置(“β袋解冻装置”)来使样品解冻和使样品浸泡于37℃下的水(“37C水”)中所导致恢复的细胞的百分比。如所示的，在各种情况下恢复的细胞的百分比在标准误差内大致完全相同而处于大约75%。

图14示出继使用本发明的装置(“β袋解冻装置”)来使样品解冻和使样品浸泡于37℃下的水(“37C水”)中之后，存在于样品中的增殖细胞的百分比。如所示的，在各种情况下存在于样品中的增殖细胞的百分比在标准误差内大致完全相同而处于大约60-65%。

图15示出继使用本发明的装置(“β袋解冻装置”)和使用Plasmatherm装置(Barkey)来使样品解冻之后，存在于样品中的增殖细胞的百分比。针对三种解冻袋而测量标准偏差，其中，针对两种试验的T检验都示出为无显著不同。

图16类似地示出，在将水浴槽和本发明的装置(“Via Thaw”)用于在10或20ml的体积中使T细胞解冻的两种情况之间，在%活细胞恢复上，不存在显著差异。在各个装置中，各个体积进行三次重复。误差棒表示来自3个袋解冻的标准偏差。在所有条件下，细胞都具有＞95%的存活率。由于配管中的损耗导致与20mL的袋相比较，从10mL的袋观察到的恢复较低。对于10mL的Via Thaw，P值为0.94，且对于20mL的Via Thaw，P值为0.22。

图17示出关于检验使用本发明的装置解冻的冻结保存于CS50冻结袋中的肝细胞的解冻二十四小时之后的细胞存活率而获得的结果。结果示出获得至少70%的存活率水平。对带有袋编码B、C、D以及E的四个样品进行检验。

所获得的实验结果示出，本发明的装置在用作解冻装置时至少与现有的浸没技术一样有效。本发明的优于这种现有技术的主要优点在于，该装置为‘干式’装置，且因此，当排除使样品浸没的需要时，大大地降低样品的污染的风险。另外，与使用浸没技术来使样品整体加热/冷却截然相反，本发明的装置和方法可用于高度选择性地搅拌样品或样品的特定区域且使其加热/冷却。

仅通过示例的方式而描述上文的实施例。在不背离如所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，有可能作出许多改变。

Claims (20)

1.一种用于使一个或多个样品加热或冷却的装置，所述装置包括：

热连接到第一部件的至少一个加热或冷却元件；

热连接到第二部件的至少一个加热或冷却元件；

其中所述第一部件和所述第二部件各自具有样品接触面且可相对于彼此独立地移动，

其中所述第一部件设置于第一平面中且对齐以垂直于所述第一平面移动，且所述第二部件设置于第二平面中且对齐以垂直于所述第二平面移动；以及

其中所述第一部件配置成接触所述一个或多个样品的第一表面，且所述第二部件配置成接触所述一个或多个样品的第二表面。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一部件和所述第二部件是板。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一部件和所述第二部件可在使用中操作成从加热或冷却元件传导热能。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一平面和所述第二平面彼此平行。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一部件和所述第二部件可在使用中操作成将热能传导到所述一个或多个样品或从所述一个或多个样品传导热能，以便降低所述一个或多个样品的温度或提高所述一个或多个样品的温度。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置可操作成使所述一个或多个样品在时间上和/或在空间上差异性地加热或冷却。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一部件或所述第二部件配置成在加热或冷却过程期间在使用中搅拌所述一个或多个样品。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一部件或所述第二部件配置成振荡以搅拌所述一个或多个样品。

9.根据权利要求8所述的装置，还包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器可在使用中操作成监测所述部件和/或所述一个或多个样品和/或所述一个或多个样品容纳在其内部的容器的一个或多个特性。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述一个或多个传感器包括温度传感器，其可在使用中操作成监测所述部件中的一个或多个、所述一个或多个样品、或所述一个或多个样品内的至少一个或多个区域、所述一个或多个样品容纳在其内部的所述容器或所述容器内的至少一个或多个区域的温度。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述装置可在使用中操作成响应于所监测的一个或多个特性而调整加热或冷却分布。

12.根据权利要求9所述的装置，其中，所述装置可在使用中操作成响应于所监测的一个或多个特性而调整所述搅拌。

13.根据权利要求1所述的装置，还包括在样品定位于所述装置上时将力施加到样品的器件。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述力配置成抵靠所述第一部件和/或所述第二部件而推动样品。

15.根据权利要求1所述的装置，还包括控制电子设备和安装到所述装置的壳体的控制屏。

16.一种使包括在容器内的一个或多个样品加热或冷却的方法，所述方法包括：

使所述容器与热连接到至少一个加热或冷却元件的第一部件和热连接到至少一个加热或冷却元件的第二部件接触，其中，与所述样品接触的所述第一部件和所述第二部件为所述容器提供热能的来源，以使容纳于其中的所述样品加热，或从所述容器传导热能，以使容纳于其中的所述样品冷却，其中所述第一部件和所述第二部件可相对于彼此独立地移动，其中所述第一部件设置于第一平面中且对齐以垂直于所述第一平面移动，且所述第二部件设置于第二平面中且对齐以垂直于所述第二平面移动；以及

利用第一板和/或第二板使所述容器加热或冷却。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一部件和所述第二部件是板，且所述方法还包括通过独立地对传递到各个板或从各个板传递的所述热能进行控制，而使所述样品在空间上或在时间上差异性地加热或冷却。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括搅拌所述一个或多个样品。

19.根据权利要求16所述的方法，还包括监测所述板和/或所述一个或多个样品和/或所述一个或多个样品容纳在其内部的所述容器的一个或多个特性。

20.根据权利要求19所述的方法，包括响应于所监测的特性调整加热/冷却分布和/或所述样品的搅拌。

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