JP2013504181A - 迅速熱循環のために低い熱不均一性を提供する熱ブロックアセンブリおよび機器 - Google Patents
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Abstract
Description
「当然のことながら、9ミリメートルのセンタ上の8×12ウェルアレイにおける96個のサンプルを加熱および冷却することが必要である、金属ブロックのサイズは、極めて大きい。この大きな面積のブロックは、サンプル間の温度変動に対する非常に小さな許容誤差で、一般的に0から100℃までの温度範囲内で、非常に迅速に、かかるブロックを加熱および冷却することが可能である、PCR機器の設計に関して、複数の困難な工学的問題をもたらす。・・・」
さらに、生物分析機器類のための熱ブロックアセンブリの設計および機能の技術分野の教示の別の態様は、残りの熱ブロックアセンブリに対する、ヒートシンクサブアセンブリのサイズに関するということに留意されたい。大まかな経験則として、当該技術分野においてヒートシンクは、効果的な熱緩衝となるようにサイズ決定可能であること、および熱電気デバイスの仕様に従う、それらの性能を維持するために、熱電気デバイスから効果的に熱を引き出すことが必要であろうということが考えられている。これは、Atwood、米国特許第7,133,726号(第7欄、第49〜55行)より抜粋される、以下において伝えられる。
「・・・ヒートシンクの熱質量は、サンプルブロックおよび組み合わされたサンプルの熱質量よりも大幅に大きい。サンプルブロックおよびサンプルはともに、約100ジュール/°Kの熱質量を有し、ヒートシンクの熱質量は、約900ジュール/°Kである。・・・」
したがって、種々の商業的に利用可能な熱循環機器の慎重な研究は、残りの熱ブロックアセンブリに関連して、サイズ決定可能なヒートシンクを明らかにするであろう。
Claims (20)
- 熱循環のための熱ブロックアセンブリであって、
第1の表面と、第2の表面とを有するサンプルブロックであって、該第1の表面は、サンプル支持デバイスを受け取るように適合されている、サンプルブロックと、
第1の表面と、第2の表面と、該第2の表面から垂下する複数のフィンとを有する基部を備えたヒートシンクであって、各フィン間の空隙は、該複数のフィンの入口側から該複数のフィンの出口側に通過する空気のための流路を提供する、ヒートシンクと、
該サンプルブロックと該ヒートシンクとの間に位置付けられた複数の熱電気デバイスと
を備え、
該複数の熱電気デバイスのフットプリントが、該サンプルブロックの第2の表面および該ヒートシンクの第1の表面のフットプリントに効果的に一致していることにより、該熱ブロックアセンブリ全体にわたり実質的に均一な熱伝達を提供する、
熱ブロックアセンブリ。 - 前記サンプルブロックの動的熱不均一性は、約0.05℃から約0.25℃の間の平均値である、請求項1に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記サンプルブロックの静的熱不均一性は、約0.05℃から約0.25℃の間の平均値である、請求項1または2に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 目標セットポイント温度に到達した後の前記サンプルブロックの本質的に安定した熱不均一性に到達する時間は、最大約5秒である、請求項1、2、または3に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記セットポイント温度は、前記サンプル支持デバイスにおける複数のサンプルにおいて測定される温度に基づく値である、請求項4に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記セットポイント温度は、前記サンプルブロックにおける複数の位置において測定される温度に基づく値である、請求項4に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記サンプルブロックの前記本質的に安定した熱不均一性は、約0.05℃から約0.25℃の間の平均値である、請求項4、5、または6に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記サンプルブロックの静的熱不均一性および動的熱不均一性は、本質的に同じである、請求項1から7のうちのいずれか一項に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記サンプルブロックの前記静的熱不均一性および前記動的熱不均一性は、熱サイクル中の定義された時において本質的に同じである、請求項8に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記熱サイクル中の定義された時は、定義されたクロックスタートである、請求項9に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記定義されたクロックスタートは、熱サイクルの目標セットポイント温度の約1℃以内で開始される、請求項10に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記セットポイント温度は、前記サンプル支持デバイスにおける複数のサンプルにおいて測定される温度に基づく値である、請求項11に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記セットポイント温度は、前記サンプルブロックにおける複数の位置において測定される温度に基づく値である、請求項11に記載の熱ブロックアセンブリ。
- ファンとダクトとを備えたファンサブアセンブリをさらに備え、該ファンサブアセンブリは、前記複数のフィンの入口側から、前記複数のフィンの出口側への前記フィンの流路を通る気流を提供するために位置付けられている、請求項1から13のうちのいずれか一項に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記ダクトは、前記ファンから前記複数のフィンの入口側までの均一な流路を提供する、請求項14に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記ダクトは、前記複数のフィンの入口側にしっかりと嵌まるように適合されている、請求項14または15に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記複数のフィンの高さは、該複数のフィンの長さにわたって変化し、前記ヒートシンクの基部の近傍で最長である流路を提供する、請求項1から16のうちのいずれか一項に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記サンプルブロックは、水平熱流を低減するように最適化されたフランジを備え、それによって、該サンプルブロックの熱不均一性を低減する、請求項1から17のうちのいずれか一項に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 前記サンプルブロックは、第1の側部表面と、第2の側部表面と、第3の側部表面と、第4の側部表面とを備え、熱質量が、該表面の各々から選択的に再分配され、それによって、該サンプルブロックの熱不均一性を低減する、請求項1から18のうちのいずれか一項に記載の熱ブロックアセンブリ。
- 制御システムと、
請求項1から19のうちのいずれか一項に記載の熱ブロックアセンブリと
を備えている、装置。
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