KR20190013704A - 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190013704A
KR20190013704A KR1020187029000A KR20187029000A KR20190013704A KR 20190013704 A KR20190013704 A KR 20190013704A KR 1020187029000 A KR1020187029000 A KR 1020187029000A KR 20187029000 A KR20187029000 A KR 20187029000A KR 20190013704 A KR20190013704 A KR 20190013704A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
members
heating
cooling
samples
Prior art date
Application number
KR1020187029000A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102440708B1 (ko
Inventor
스튜어트 밀른
알렉스 낸스키빌
크리스토퍼 크리지
스티븐 램
루퍼트 러틀리지
Original Assignee
셀 테라피 캐터펄트 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 셀 테라피 캐터펄트 리미티드 filed Critical 셀 테라피 캐터펄트 리미티드
Priority to KR1020227026779A priority Critical patent/KR102596092B1/ko
Publication of KR20190013704A publication Critical patent/KR20190013704A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102440708B1 publication Critical patent/KR102440708B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N1/00—Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02—Preservation of living parts
    • A01N1/0236—Mechanical aspects
    • A01N1/0242—Apparatuses, i.e. devices used in the process of preservation of living parts, such as pumps, refrigeration devices or any other devices featuring moving parts and/or temperature controlling components
    • A01N1/0252—Temperature controlling refrigerating apparatus, i.e. devices used to actively control the temperature of a designated internal volume, e.g. refrigerators, freeze-drying apparatus or liquid nitrogen baths
    • A01N1/0257—Stationary or portable vessels generating cryogenic temperatures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N1/00—Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02—Preservation of living parts
    • A01N1/0236—Mechanical aspects
    • A01N1/0242—Apparatuses, i.e. devices used in the process of preservation of living parts, such as pumps, refrigeration devices or any other devices featuring moving parts and/or temperature controlling components
    • A01N1/0252—Temperature controlling refrigerating apparatus, i.e. devices used to actively control the temperature of a designated internal volume, e.g. refrigerators, freeze-drying apparatus or liquid nitrogen baths
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/02—Blood transfusion apparatus
    • A61M1/0272—Apparatus for treatment of blood or blood constituents prior to or for conservation, e.g. freezing, drying or centrifuging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/505—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes flexible containers not provided for above
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/16—Vibrating; Shaking; Tilting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
    • C12M41/22—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes in contact with the bioreactor walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/20—Heating; Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D11/00—Heat-exchange apparatus employing moving conduits
    • F28D11/08—Heat-exchange apparatus employing moving conduits more than one conduit assembly performing independent movements, e.g. rotary bundle of tubes in a rotary drum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00—Elements specially adapted for movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/0095—Control aspects
    • B01J2219/00952—Sensing operations
    • B01J2219/00954—Measured properties
    • B01J2219/00961—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • B01L2200/147—Employing temperature sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/18—Transport of container or devices
    • B01L2200/185—Long distance transport, e.g. mailing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0829—Multi-well plates; Microtitration plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1822—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using Peltier elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1827—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using resistive heater
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1838—Means for temperature control using fluid heat transfer medium
    • B01L2300/185—Means for temperature control using fluid heat transfer medium using a liquid as fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1894—Cooling means; Cryo cooling

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

샘플 가열/냉각 장치(2)가, 사용 시에, 하나 이상의 샘플(22)을 가열 및/또는 냉각하도록 동작 가능한 복수의 부재(6)를 포함하고, 각각의 부재(6)는 샘플 접촉 표면을 가지고, 편향 수단의 동작 하에서 휴지 위치를 향해서 편향된다. 부재(6)는 샘플 접촉 표면 상의 힘의 인가 하에서 편향에 대항하여 서로 독립적으로 이동 가능하고, 그에 따라 균일한 가열/냉각 프로파일을 제공하기 위해서 부재 상에 배치된 샘플의 형상에 일치될 수 있다. 부재(6)는 가열/냉각 요소(4) 내에 장착될 수 있고 샘플(22)과 요소(4) 사이에서 열 에너지를 전도하도록 구성될 수 있다. 장치(2)는, 불규칙적인 형상을 갖는 냉동된 샘플 백을 해동하기에 특히 적합하다. 상응하는 방법이 또한 설명된다.

Description

샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및/또는 방법 또는 그 개선, 그리고 특히, 백 또는 다른 용기 내에 둘러싸인 샘플을 가열, 해동, 냉각 및/또는 냉동하기 위한 장치 및/또는 방법에 관한 것이다.
샘플은 일상적으로 백 또는 다른 용기 내에 저장되고, 보관 수명을 보존 또는 개선하기 위해서 종종 냉각 또는 냉동된다. 그러한 냉각 또는 냉동된 샘플을 종종 사용 전에 해동 또는 가열할 필요가 있고, 임의의 해동 또는 가열을 안전하고 효율적인 방식으로 실행하는 것이 일반적으로 바람직하다. 또한, 특정 경우에, 예를 들어, 샘플이 생물학적 재료 또는 식품 제품을 포함하는 경우에, 샘플이 어떠한 방식으로도 오염되지 않게 동시에 보장하면서; 샘플의 최대 온도가 가열/해동 중에 및/또는 이후에 특정 값 미만으로 유지될 필요가 있을 수 있다. 냉동 샘플이 극저온 백 또는 병 내에서 생물학적 재료를 포함하는 예시적인 경우에, 샘플이 어떠한 방식으로도 오염되지 않는 것 그리고 일반적으로 샘플이 복구 불가능하게 손상될 수 있는 지점인, 37 ℃를 샘플 온도가 초과하지 않는 것이 필수적이다.
샘플의 가열/해동이 전형적으로 수욕 내에서 실행될 수 있고, 여기에서, 일반적으로 물의 융점 보다 높은 온도에서 유지되는 물(또는 다른 유체) 내에 샘플 백 또는 용기가 배치될 수 있다. 이러한 방식으로 물(또는 다른 유체)을 이용하는 것은, 온도가 선택된 값을 초과하지 않게 보장하는 효과적인 수단을 제공한다. 그러나, 이러한 방식으로 샘플을 해동하는 것은, 백/용기가 내부에 침잠되는 물(또는 유체)의 멸균성과 관련하여 문제를 일으키고, 그에 따라 샘플 오염이 문제가 될 수 있다.
샘플을 가열/해동하기 위한 '건식' 시스템은, 물(또는 다른 유체) 기반의 시스템에 비해서, 멸균성 및 안전성의 장점을 제공한다. 그러나, 샘플이 가열되어야 하는 최대 온도를 초과하지 않고 샘플을 해동하기 위한 충분한 파워를 인가하는 것은 건식 시스템에서 특히 어렵다. 또한, 백 내에 포함된 샘플을 냉동할 때, 백은 냉동 시에 휘어질 수 있다. 평면형 가열 요소를 포함하는 당업계의 건식 시스템은, 냉동 중에 휘어짐이 발생된 경우에, 백에 걸친 균일한 가열 프로파일을 제공하지 못할 것이다.
유사하게, 안전하고 효율적인 방식으로 샘플을 냉각 또는 냉동하기 위한 수단을 제공할 필요가 있다. 특정 경우에, 이는, 둘러싸인 샘플의 온도가 전체 샘플에 걸쳐 동일한 비율로 감소되는 것을 보장하는 한편; 동시에 샘플이 어떠한 방식으로도 오염되지 않게 보장하는 것을 포함할 수 있다. 샘플이 생물학적 재료를 극저온 백 또는 병 내에 포함하는, 또는 식품 제품을 백이나 가요성 용기 내에 포함하는 예시적인 경우에, 샘플이 어떠한 방식으로도 오염되지 않는 것이 필수적이고, 샘플이 냉각되거나 냉동될 때 열점/냉점을 생성하지 않도록 샘플에 걸쳐 일정한 온도 프로파일을 유지하는 것이 유리할 것이다.
공지된 냉각 또는 냉동 시스템은 전형적으로, 전술한 것과 같은 '건식' 시스템으로 제한된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 평면형 가열/냉각 요소를 갖는 건식 시스템을 이용하여 샘플에 걸쳐 일정한 온도 프로파일을 유지하는 것은 특히 가요성 백의 샘플을 냉동시킬 때 특히 어려운데, 이는 백이 프로세스 중에 휘어질 수 있기 때문이다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 장치와 연관된 문제를 극복하거나 적어도 부분적으로 완화하는, 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 개선된 장치를 제공하는 것이다.
또한, 종래 기술의 방법과 연관된 문제를 극복하거나 적어도 부분적으로 완화하는, 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 하나 이상의 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치가 제공되고, 그러한 장치는 사용 시에 하나 이상의 샘플을 가열 및/또는 냉각하도록 동작될 수 있는 복수의 부재를 포함하고, 복수의 부재의 각각은 샘플 접촉 표면 및 편향 수단을 포함하고, 사용 시에: 각각의 부재는 편향 수단의 동작 하에서 휴지 위치를 향해서 편향되고, 바람직하게 탄성적으로 편향되고, 샘플 접촉 표면 상의 힘의 인가 하에서 나머지 부재의 각각과 관련하여 편향에 대항하여(against) 독립적으로 이동될 수 있다.
이러한 방식으로, 본 발명의 장치는, 부재와 접촉되는 하나 이상의 샘플의 형상에 일치되는 복수의 독립적으로 이동 가능한 부재 상에서 접촉 표면을 제공하기 위한 수단, 또는 가열되거나 냉각되는 샘플이 내부에 저장되는 백 또는 용기를 제공한다. 이러한 방식으로, 본 발명의 장치는, 통상적인 건식 시스템과 연관된 문제를 해결하기 위해서 균일한 가열 또는 냉각 프로파일을 제공하는 '건식' 시스템을 제공한다.
명세서 전체를 통해서 사용될 때, "가열", "가열된", 및 "가열하는"이라는 용어는 샘플에 대한 열 에너지의 인가를 포함하기 위한 것이다. 특히, 샘플 가열에 대한 언급은, 샘플 내의 또는 샘플의 부분 내의 적어도 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 250 또는 275 ℃의 온도 증가를 초래할 수 있다. 가열되는 샘플은 고체 샘플, 예를 들어 냉동된 샘플 또는 (예를 들어, 적어도 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 또는 90%의 얼음 분율을 포함하는) 부분적으로 냉동된 샘플일 수 있다. 얼음 분율은, 액체 물 대신에 얼음으로 존재하는 샘플 내의 물의 양 또는 비율이다. 대안적으로, 샘플은, 예를 들어 생물학적 재료를 포함하는 액체 또는 용액일 수 있다. 고체 또는 액체 샘플은, (예를 들어, 단독적인 또는 혼합물로서, 디메틸술폭시드, 글리세롤, 에틸렌 글리콜, 당 및 중합체와 같은) 동결 보호 첨가제를 포함할 수 있는 동결 보존된 샘플일 수 있다.
"가열"에 대한 언급은 샘플의 해동을 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같은 "해동" 또는 "해동하는"이라는 용어는 얼음을 액체 물로 변환하는 프로세스를 지칭한다. 대안적으로, "해동"이라는 용어가 "용융"으로 지칭될 수 있다. 샘플의 해동은 그 용융 온도에서 또는 그 전에 발생될 수 있고, 완전한 해동은 융점에서 발생된다. 그에 따라, 샘플의 해동은 샘플 내에서 임의의 얼음을 물로 변환하는 것을 지칭한다.
열을 생성하기 위한 당업계에 공지된 임의 방법을 이용하여 본 발명에서 샘플을 가열할 수 있다. 특벌한 방법이 이하에서 설명된다.
유사하게, 명세서 전체를 통해서 사용될 때, "냉각", "냉각된", 및 "냉각하는"이라는 용어는 샘플로부터의 열 에너지의 제거/전도(conduction)를 포함하기 위한 것이다. 특히, 샘플 냉각에 대한 언급은, 샘플 내의 또는 샘플의 부분 내의 적어도 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 250 또는 275 ℃ 만큼의 온도 감소를 초래할 수 있다. "냉각"에 대한 언급은 또한, "냉동"이 액체 물의 얼음으로의 상 전이를 지칭하는 경우에, 샘플의 냉동을 포함한다.
특히, (예를 들어, 생물학적 재료를 포함하는) 수성 용액이 냉동, 예를 들어 동결 보존될 수 있다. 동결 보존의 경우에, 수성 용액은, 단독적인 또는 혼합물로서의 디메틸술폭시드, 글리세롤, 에틸렌 글리콜, 당 및 중합체와 같은, 동결 보호 첨가제와 함께, 성장 매체(염, 당 등)를 전형적으로 포함할 수 있다. 생물학적 재료는 세포 현탁체(cell suspension), 조직 또는 용액 내의 단백질의 형태일 수 있다. 식료품에서, 수성 용액은 당, 단백질, 지방 등을 포함할 수 있다. 수성 용액의 초기 냉동 중에 얼음이 형성되어, 시스템으로부터 물을 제거할 것이다. 동결 보존제의 존재 하에서, 존재하는 임의의 세포를 포함하는, 시스템의 나머지가 얼음 결정 형성으로부터 배제될 수 있고 잔류 미냉동 분율 내로 농축되어 냉동되기 시작할 수 있다. 온도가 더 감소될 때, 얼음이 형성되고 잔류 미냉동 분율은, 유리 전이 온도 또는 공정 온도(eutectic temperature)에서 응고될 때까지, 점점 더 농축되기 시작한다. 초기 냉동과 유리 전이 온도 사이의 모든 온도에서, 결정질 얼음 및 잔류 미냉동 분율의 2 상 시스템이 존재한다. 따라서, 본 발명의 장치는 샘플을 동결 보존하기 위해서 이용될 수 있고, 이는 샘플의 냉각에 대한 언급에 포함된다.
이하에서 더 설명되는 바와 같이, 적어도 하나의 온도 센서 또는 당업계에 잘 알려진 임의의 다른 방법을 이용함으로써, 샘플, 용기, 또는 부재 또는 그 부분의 온도가 측정 또는 결정될 수 있다. 따라서, 초기 온도 및 열이 부재/샘플로 또는 그로부터 전달된 후의 온도를 측정함으로써, 온도의 증가 또는 감소가 검출될 수 있다.
장치는, 사용 시에, 하나 이상의 샘플(하나 이상의 고체 또는 액체 샘플), 예를 들어 하나 이상의 냉동된 또는 냉각된 샘플을 가열(예를 들어, 해동)하도록 동작될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 장치는, 사용 시에, 하나 이상의 샘플을 냉각시키도록 동작될 수 있다. 따라서, 장치는 하나 이상의 샘플을 냉동하기 위한 냉동 장치로서 이용될 수 있거나, 하나 이상의 샘플을 동결 보존하기 위해서 이용될 수 있다. 장치 내에 포함된 부재의 (예를 들어, 복수의 부재의) 적어도 하나의 부분이 가열과 연관되고 장치 내에 포함된 부재의 적어도 다른 부분이 냉각과 연관되는 경우에, 장치가 샘플의 가열 및 냉각 모두를 할 수 있는 것이 가능하다. 예를 들어, 장치의 부재의 적어도 10, 20, 30, 40, 또는 50%가 샘플의 가열과 연관되거나 가열을 할 수 있고 및/또는 부재의 적어도 10, 20, 30, 40 또는 50%가 샘플의 냉각과 연관되거나 냉각을 할 수 있다. 대안적으로, 복수의 부재 중 하나 이상(예를 들어, 부재의 적어도 10, 20, 30, 40 또는 50%)이 상이한 시간들에서 샘플을 가열 및 냉각 모두가 가능할 수 있고, 다시 말해서 냉각 및 가열 기능이 시간적으로 분리될 수 있다.
전술한 바와 같이, 장치는 적어도 하나의 샘플(하나 이상의 샘플)을 가열 및/또는 냉각할 수 있다. 본 발명의 장치에 의해서 가열 및/또는 냉각될 수 있는 샘플의 수는 샘플(그리고 샘플이 내부에 포함되는 용기)의 크기, 부재의 수, 장치 내에 존재하는 부재에 의해서 제공되는 접촉 표면적, 및 가열 및/또는 냉각할 수 있는 부재의 백분율에 따라 달라질 것이다. 일반적으로, 샘플 용기가 복수의 부재에 의해서 제공되는 표면적보다 작은 경우에, 다수의 샘플이 본 발명의 장치 내에서 동시에 가열 및/또는 냉각될 수 있다. 특히, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 샘플을 동시에 가열 또는 냉각할 수 있다. 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 각각의 샘플에 인가되는 온도가 동일하거나 상이할 수 있고, 시간에 따라 또는 각각의 개별적인 샘플에 걸쳐 공간적으로 다를 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같은 "복수의 부재"에 대한 언급은, 사용 시에, 샘플을 가열 및/또는 냉각할 수 있는 하나 초과의 부재 그리고 바람직하게 부재의 어레이를 지칭한다. 복수의 부재 내의 부재의 수는, 가열 또는 냉각이 요구되는 샘플 용기의 크기 및/또는 수에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 특히, 적어도 10, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 3000, 5000, 7000, 또는 10000 개의 부재가 존재할 수 있다.
당업자는, 사용 시에, 샘플을 가열 및/또는 냉각할 수 있는 복수의 부재의 경우에, 샘플에 열을 전도하는데 있어서 및/또는 그로부터 열을 제거하는데 있어서 모든 부재가 필요하지 않다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 장치 내에 존재하는 복수의 부재 중의 부재의 일부 또는 그룹만이 샘플에 열을 전도하고 및/또는 그로부터 열을 제거할 수 있는 것이 가능하다. 특히, 복수의 부재의 적어도 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 또는 99%가 샘플로 또는 샘플로부터 열을 전도할 수 있다(예를 들어, 열원 또는 냉각 요소 또는 냉각제에 열적으로 연결될 수 있다). 대안적으로, 복수의 부재의 전부가, 사용 시에, 샘플로 및/또는 샘플로부터 열을 전도할 수 있다. 본원에서 언급된 가열 부재는, 사용 시에, 샘플로 열을 전도할 수 있는(예를 들어, 열원에 열적으로 연결될 수 있는) 부재이다. 본원에서 언급된 냉각 부재는 샘플로부터 열을 전도할 수 있는(예를 들어, 냉각제 또는 냉각 요소에 열적으로 연결될 수 있는) 부재이다.
또한, 당업자는, 복수의 부재 전부가 사용 시에 하나 이상의 샘플에 접촉되는 것이 아님을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 특히 복수의 부재의 적어도 일부 또는 그룹이 사용 시에 샘플 또는 샘플 용기와 접촉될 수 있고, 예를 들어 복수의 부재의 적어도 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 또는 90%가 샘플과 접촉될 수 있다.
부가적으로, 본 발명의 장치는 부재들을 구분된 하위세트 또는 그룹으로 물리적으로 분할하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 장치는, 편향 수단을 포함하지 않을 수 있는 다른 부재-유사 구조물을 가질 수 있다. 그러한 구조물은 복수의 부재 중 하나 이상과 유사한 또는 동일한 형상 및/또는 크기일 수 있다. 또한, 전형적으로 부재-유사 구조물이 샘플을 가열 또는 냉각하지 못할 수 있다. 그러한 부재-유사 구조물은 복수의 부재가 부재의 그룹으로 분리되게 할 수 있고, 예를 들어, 이하에서 구체적으로 설명되는 바와 같이, 장치의 구분된 영역들이, 샘플을 차등적으로 가열 또는 냉각할 수 있는 부재의 그룹들을 포함하게 할 수 있다. 본 발명의 장치는, 가열/냉각 부재의 하위세트 또는 그룹 주위에 프레임을 형성하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 프레임 부재(들)를 포함할 수 있다. 프레임 부재는, 동작 위치와 비동작 위치 사이에서 이동 가능한 분할 부재일 수 있다. 분할 부재(들)는 가열/냉각 부재의 하위세트 또는 그룹과 나머지 사이에 위치될 수 있고 동작 위치와 비동작 위치 사이의 이동을 위해서 가열/냉각 부재에 대해서 상승 및 하강될 수 있다.
따라서, 장치가 사용 시에 하나 이상의 샘플을 가열하도록 동작될 수 있을 때, 하나 이상의 부재는 샘플을 가열할 수 있다. 특히, 하나 이상의 부재는 사용 시에 열원으로부터 열 에너지를 전도하도록 동작될 수 있다. 하나 초과의 열원이 이러한 실시예에서 이용될 수 있고, 예를 들어 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 9개 초과의 열원이 이용될 수 있다. 각각의 열원은, 샘플의 구분된 부분 및/또는 상이한 샘플들을 다시 가열할 수 있는 분리된 또는 구분된 부재의 그룹을 가열할 수 있다. 일 양태에서, 하나의 열원을 부재마다 즉, 각각의 부재를 위해서 이용할 수 있다. 비록 본 발명의 하나의 특별한 실시예에서, 모든 부재가 열을 전도할 수 있을 것이지만, 또한, 부재의 일부 또는 그룹만이 이러한 능력을 가질 수 있다.
또한, 장치는 사용 시에 하나 이상의 부재와 열원 사이에 열 연결을 제공하도록, 예를 들어 열을 전도할 수 있는 재료 및/또는 공기 간극을 제공하도록 구성될 수 있다. 특히, 공기 간극이 하나 이상의 부재와 열원(및/또는 냉각원) 사이에 존재할 수 있다.
장치가 일체형 열원을 포함할 수 있거나, 대안적으로(또는 부가적으로) 외부 열원이 이용될 수 있다. 열원(특히, 일체형 열원)이 적어도 하나의 가열 요소, 예를 들어 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 9개의 가열 요소를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 가열 요소는 복수의 부재중 적어도 하나에, 예를 들어 복수의 부재의 일부 또는 그룹에 열적으로 연결될 수 있다. (본원에서 사용된 바와 같은 복수의 부재의 일부 또는 그룹은 복수의 부재의 적어도 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70 또는 80%를 지칭할 수 있다). 이러한 방식으로, 적어도 하나의 가열 요소가 하나 이상의 부재에 열을 전도할 수 있고, 그러한 부재는 이어서 샘플을 가열할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 가열 요소가 복수의 부재의 전부에 열적으로 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 열이 모든 부재에 전도될 수 있고, 이는 다시 샘플을 가열할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 분리된 가열 요소가 복수의 부재 중 하나 이상 내에, 예를 들어 각각의 부재 내에 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 요소가 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 현재 바람직한 실시예에서, 가열 요소가 금속 재료로 형성될 수 있다. 그러한 실시예에서, 가열 요소는, 예를 들어, 알루미늄 또는 규소로 형성될 수 있거나, 둘 이상의 상이한 금속 원소의 합금일 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 요소는, 예를 들어, 전원과 같은 전력 공급부에 연결될 수 있다. 그러한 실시예에서, 가열 요소는, 전력 공급부로부터 전류가 공급될 때, 온도를 증가시키도록 동작될 수 있다. 인가되는 전력은 다양한 인자, 예를 들어 가열하고자 하는(또는 이하에서 설명되는 바와 같이 냉각 요소가 이용되는 경우에, 냉각하고자 하는) 샘플의 크기, 가열을 발생시키는 시간의 길이 및/또는 샘플의 초기 온도 및 샘플의 희망 온도에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 적어도 몇 와트, 예를 들어 적어도 1, 5 또는 10 와트가 몇 분 내에 작은 샘플을 가열하기 위해서 이용될 수 있는 반면, 적어도 50, 100, 500, 1000, 2000, 2500 또는 3000 와트가 더 큰 샘플을 위해서 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 사용 시에 전류가 통과할 때, 가열 요소가 저항 가열을 통해서 가열될 수 있다. 대안적으로, 열이 마찰, 마이크로파, 또는 RF(고주파 교번 전기장, 마이크로파, 무선파 등)에 의해서 또는 외부 열원에 대한 노출에 의해서 발생될 수 있다. 전술한 바와 같이, 가열 요소는 그 열을 복수의 부재 중 적어도 하나의 부재에 전도할 수 있다.
하나 이상의 부재가 대안적으로, 하나 이상의 부재와 접촉되고 특히 샘플로부터 격리된(즉, 건식 시스템을 유지하기 위한) 가열된 액체 또는 가스와 같은 열원으로부터의 열의 전도에 의해서 가열될 수 있다. 일 실시예에서, 가열된 재료(액체 또는 가스)가 하나 이상의 부재를 통해서, 내부에서 또는 그에 인접하여 (예를 들어, 하나 이상의 부재 내측에서(예를 들어, 하나 이상의 관 내에서) 유동할 수 있다. 이러한 실시예에서, 하나 이상의 부재는, 가열된 재료가 하나 이상의 부재에 진입 및 진출할 수 있도록, 가열된 재료를 위한 유입구 및 배출구를 포함할 수 있다.
하나 이상의 부재와 열원 사이에 열 연결이 제공되는 실시예에서, 열 연결이 직접적일 수 있다. 예를 들어, 직접적인 열 연결이, 하나 이상의 부재와 열원의 직접적인 접촉과 같은 물리적 연결을 포함할 수 있다. 직접적인 접촉은 하나 이상의 부재의 전도 부분과 열원의 직접적인 접촉을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 열 에너지가 전도를 통해서 열원으로부터 하나 이상의 부재에 직접적으로 전달될 수 있다. 열원이 각각의 부재 내에 포함될 수 있거나 각각의 부재를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 부재와 열원 사이의 열 연결이 중간 요소를 통하는 간접적일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 중간 요소는, 사용 시에 열 에너지를 열원으로부터 복수의 부재 중 하나 이상에 전달하도록 동작될 수 있는 전도 재료를 포함할 수 있다. 중간 요소는 열원 및 복수의 부재 중 하나 이상의 모두에 직접 접촉될 수 있다.
다른 실시예에서, 장치는 사용 시에 하나 이상의 샘플을 냉각시키도록 동작 가능하고, 하나 이상의 부재는 사용 시에 하나 이상의 샘플로부터 열 에너지를 전도하도록 동작될 수 있고, 그에 따라 샘플/샘플들의 온도를 하나 이상의 냉각 요소(예를 들어, 2, 3, 4 또는 5개 초과의 냉각 요소)를 포함할 수 있는 적어도 하나의 냉각원까지 감소시킬 수 있다. 특히, 하나 이상의 부재는 그로부터, 냉각된 재료와 같은, 냉각원, 예를 들어 액체 또는 가스, 또는 고체, 예를 들어 드라이아이스로 열을 전도하는 것에 의해서 냉각될 수 있다. 냉각된 재료는 하나 이상의 부재와 접촉될 수 있으나, 특히 샘플로부터, 예를 들어 부재의 외부 표면으로부터 격리되어 건식 시스템을 보장 및 유지할 수 있다. 따라서, 냉각된 재료는, 가열과 관련하여 전술한 바와 같이, 하나 이상의 부재를 통해서, 그 내에서 또는 그에 인접하여 유동될 수 있다. 이러한 실시예에서, 냉각된 재료는 액체 질소, 이산화탄소, 또는 가정용 또는 산업용 냉매(예를 들어, 냉각 엔진에 연결될 때), 예를 들어 암모니아 또는 프로판과 같은 다양한 탄화수소를 포함할 수 있다.
냉각원은 장치와 일체일 수 있거나, 외부적일 수 있다. 냉각원은 전술한 바와 같은 냉각된 액체, 고체 또는 가스일 수 있거나, 냉장고의 냉각 요소(예를 들어, 증발기 판), 또는 스털링 엔진(Stirling engine(저온 냉각기) 또는 펠티에 냉각기(Peltier cooler) 또는 장치의 냉각 요소와 같은, 냉각 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각원은 복수의 부재 중 적어도 하나에 또는 복수의 부재의 그룹 또는 일부에, 예를 들어 각각의 부재에 열적으로 연결될 수 있다. 그러한 실시예에서, 냉각원은 사용 시에 그러한 또는 각각의 열적으로 연결된 부재로부터 열 에너지를 전도하도록 동작될 수 있고, 그에 의해서 그러한 또는 각각의 부재의 온도를 그에 따라 감소시킬 수 있다. 추가적인 실시예에서, 분리된 냉각원, 예를 들어 냉각 요소가 복수의 부재 중 하나 이상 내에(예를 들어, 각각의 내에) 제공될 수 있다.
하나 이상의 부재와 냉각원 사이에 열 연결이 제공되는 실시예에서, 열 연결이 직접적일 수 있다. 예를 들어, 직접적인 열 연결이, 하나 이상의 부재와 냉각원의, 접경부(abutment)와 같은, 물리적 연결을 포함할 수 있다. 직접적인 연결은 하나 이상의 부재의 전도 부분과 냉각원의 직접적인 연결을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 열 에너지가 전도를 통해서 하나 이상의 부재로부터 냉각원으로 직접적으로 전달될 수 있다. 냉각원이 각각의 부재 내에 포함될 수 있거나 각각의 부재를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 부재와 냉각원 사이의 열 연결이 중간 요소를 통해서 간접적일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 중간 요소는, 사용 시에 열 에너지를 복수의 부재 중 적어도 하나로부터 냉각원에 전달하도록 동작될 수 있는 전도 재료를 포함할 수 있다.
복수의 부재 중 하나 이상이 본원에서 설명된 바와 같이 샘플을 가열 또는 냉각하기 위해서 사용시 작동될 수 있다.
전술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 장치는 (예를 들어, 가열 요소 및/또는 냉각 요소를 포함하는) 열원 및/또는 냉각원을 포함한다. 일부 실시예에서, 가열 및/또는 냉각 요소가 평면형 표면을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 가열 및/또는 냉각 요소는, 사용 시에 복수의 부재 중 하나 이상이 내부에서 이동될 수 있는, 일련의 오목부(well) 또는 공동을 포함할 수 있다. 특히, 가열 및/또는 냉각 요소는 일련의 오목부 또는 공동을 포함하고, 각각의 오목부 또는 공동은 사용 시에, 예를 들어 격자 유사 구조로, 하나의 부재를 수용하도록 동작될 수 있다.
가열 및/또는 냉각 요소가, 사용 시에 복수의 부재 중 하나 이상이 내부에서 이동될 수 있는, 일련의 오목부 또는 공동을 포함하는 실시예에서, 그러한 또는 각각의 부재가 오목부 또는 공동 내에 부분적으로만 포함될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 그러한 또는 각각의 부재의 일부만이 오목부 또는 공동 내에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 오목부 또는 공동 내에 포함된 부재의 부분은 오목부 또는 공동 외측의 부재의 부분과 같거나 그보다 크다. 당업자는, 각각의 부재의 더 큰 부분이 오목부 또는 공동 내에 존재할 때, 더 효과적인 부재로의 또는 부재로부터의 전도가 발생될 것임을 이해할 것이다. 그러나, 샘플이 위에 배치될 수 있는 표면을 제공하기 위해서, 부재의 부분이 오목부 또는 공동의 외측에 있어야 한다. 따라서, 오목부 또는 공동 내에 포함된 그러한 또는 각각의 부재의 부분 대 동일 부재의 나머지 즉, 오목부 또는 공동 내에 포함되지 않은 부분의 비율이, 예를 들어, 1:1 내지 100:1, 예를 들어 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 또는 50:1로부터, 60:1, 70:1, 80:1 또는 90:1까지일 수 있다. 달리 보면, 부재의 적어도 50, 60, 70, 80 또는 85%가 오목부 또는 공동 내에 포함될 수 있다. 그러나, 당업자는, 오목부 또는 공동 내에 포함된 그러한 또는 각각의 부재의 부분 대 동일한 부재의 나머지의 비율이 사용 시에 변화될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 그러한 또는 각각의 부재가 편향 수단에 의해서 제공된 편향에 대항하여(또는 편향으로) 이동될 때, 그러한 비율이 변화될 수 있다.
또한, (오목부 또는 공동의 측면에 평행한 부재의 부분을 참조하고, 그리고 부재의 샘플 접촉 표면은 참조하지 않는) 더 긴 또는 증가된 길이를 갖는 부재가, 열을 내외로 전달할 수 있는, 더 큰 표면적을 가질 수 있다는 점이 이해될 것이다. 따라서, 일부 상황에서, 부재의 길이를 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 전형적으로, (오목부/공동에 평행한 부재의 측면을 참조할 때 또는 달리 볼 때, 부재의 샘플 접촉 표면에 수직인 부재의 표면을 참조할 때) 부재의 길이가 적어도 0.2, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 cm일 수 있다.
일부 실시예에서, 장치는, 사용 시에 부재 중 하나 이상의 적어도 일부가 내부에 위치되는, 프레임 또는 외부 케이싱을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 그러한 또는 각각의 부재는, 사용 시에, 장치의 프레임 또는 케이싱 내에 부분적으로만 포함될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 그러한 또는 각각의 부재의 일부만이 프레임 또는 케이싱 내에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임 또는 케이싱 내에 포함된 부재의 부분은 케이싱 또는 프레임 외측의 부재의 부분과 같거나 그보다 크다. 따라서, 장치의 프레임 또는 케이싱 내에 포함된 그러한 또는 각각의 부재의 부분 대 동일 부재의 나머지, 즉 장치의 프레임 또는 케이싱 내에 포함되지 않은 부분의 비율은, 예를 들어, 1:1일 수 있거나, 2:1일 수 있거나, 3:1일 수 있거나, 4:1일 수 있거나, 5:1일 수 있거나, 6:1일 수 있다. 달리 보면, 부재의 적어도 50, 60, 70, 80 또는 85%가 프레임 또는 케이싱 내에 포함될 수 있다. 또한, 장치의 프레임 또는 케이싱 내에 포함된 그러한 또는 각각의 부재의 부분 대 동일한 부재의 나머지의 비율이 사용 시에 변화될 수 있다. 예를 들어, 그러한 또는 각각의 부재가 편향 수단에 의해서 제공된 편향에 대항하여(또는 편향으로) 이동될 때, 그러한 비율이 변화될 수 있다.
특별한 실시예에서, 복수의 부재는 지지 구조물 상에 위치되고, 그러한 지지 구조물 자체는 휴지 위치로 탄성적으로 편향되고 샘플 접촉 표면 상으로의 힘의 인가 하에서 편향에 대항하여 이동될 수 있다. 지지 구조물은 프레임일 수 있고 및/또는 부재가 내부에 위치되는 가열 또는 냉각 요소를 포함할 수 있다. 지지 구조물은, 복수의 부재에 대향되는 지지 구조물의 측면 또는 표면 상에 전형적으로 배열될 수 있는, 하나 이상의 편향 수단, 예를 들어 하나 이상의 스프링에 연결될 수 있다. 하나 이상의 편향 수단, 예를 들어 스프링은, 힘의 인가(예를 들어, 복수의 부재 상의 샘플/샘플 용기의 존재)에 응답하여 지지 구조물이 이동되게 할 수 있다. 이는, 복수의 부재가 단독적으로 있는 경우에 보상될 수 있는 것보다, 더 왜곡되는 샘플 용기를, 장치가 보상하게 할 수 있다. 그에 따라, 지지 구조물에 부착된 편향 수단은 장치의 전체적인 조정을 허용할 수 있는 반면, 복수의 부재는 전형적으로 미세 조정을 허용한다. 전술한 바와 같이, 지지 구조물은 적어도 하나의 편향 수단, 예를 들어 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 편향 수단에 부착될 수 있다. 이하에서 구체적으로 설명되는 바와 같이, 편향 수단은, 지지 구조물을 휴지 위치를 향해 편향시키고 지지 구조물이 힘의 인가 하에서, 예를 들어 복수의 부재 중 적어도 하나 이상으로의 샘플 용기의 인가 하에서 하나 이상의 편향 수단에 대항하여 이동될 수 있게 하는, 임의 재료로 형성될 수 있다. 특히, 편향 수단은 스프링, 발포체(foam) 및/또는 가스 스트럿일 수 있다. 지지 구조물에 부착된 적어도 하나의 편향 수단들이 동일할 수 있거나, 상이한 편향 수단들의 조합이 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 부재와 열원 또는 냉각원, 예를 들어 가열 또는 냉각 요소 사이의 간접적인 열 연결은 공기 간극을 포함할 수 있고, 그러한 공기 간극을 가로질러 열 에너지가 복수의 부재 중 하나 이상과 열원 또는 냉각원(예를 들어, 냉각된 재료 또는 가열/냉각 요소) 사이에서 전달될 수 있다. 공기 간극을 제공함으로써, 샘플의 과열(또는 과냉)과 관련된 통상적인 '건식' 시스템과 연관된 문제가 제어될 수 있는데, 이는, 샘플이 내부에 저장되는 백/용기가 열원 또는 냉각원(예를 들어, 냉각 또는 가열된 재료 또는 가열/냉각 요소)과 직접 접촉되지 않기 때문이다. 그렇지 않고, 열 에너지가 공기 간극을 가로질러 전달되어, 에너지가 샘플에 공급되거나 그로부터 제거되는 비율에 대한 더 큰 제어를 제공한다. 일부 실시예에서, 편향 수단은 상응하는 부재와 열원 또는 냉각원(예를 들어, 냉각된 또는 가열된 재료 또는 가열/냉각 요소) 사이에서 공기 간극을 유지하도록 동작될 수 있다.
일부 실시예에서, 공기 간극은 0.05 mm 이하, 또는 0.1 mm 이하, 또는 0.2 mm 이하, 또는 0.3 mm 이하, 또는 0.5 mm 이하일 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 간극은 0.5 mm 초과일 수 있다. 현재의 바람직한 실시예에서, 공기 간극은 0.1 mm 미만이다.
일부 실시예에서, 복수의 부재가 프레임 내에 제공될 수 있다. 프레임은 열 전도 재료, 예를 들어 금속 재료로 형성될 수 있고, 복수의 부재 중 하나 이상과 열 접촉될 수 있다. 그러한 실시예에서, 프레임은 부재와 외부 열원, 냉각제, 또는 가열/냉각 요소 사이의 중간 요소로서 작용할 수 있다. 복수의 부재를 포함하는 프레임에 부착된 열 패드를 이용하여, 하나 이상의 복수의 부재를 가열하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 복수의 부재 중 하나 이상이 희망 온도까지 가열될 수 있게 하면서, 온도 구배의 발생을 감소시킬 수 있기만 한다면, 열 패드의 크기가 최소화될 수 있다. 또한, 열 패드가 위에 배치되는 프레임의 두께 증가는 온도 구배의 발생을 감소 또는 방지할 수 있다. 다른 실시예에서, 프레임은 단순히 부재를 특정 구성으로 유지하는 작용을 할 수 있다. 그러한 실시예에서, 부재와 외부 열원, 냉각제, 또는 일체형 가열/냉각 요소 사이의 열 연결이 직접적일 수 있거나, 전술한 바와 같이, 부가적인 중간 요소 또는 공기 간극을 통해서 간접적일 수 있다.
장치가 하나 이상의 샘플을 가열하도록 동작될 수 있는 실시예에서, (예를 들어, 샘플이, 장치가 사용 시에 위치되는 환경의 주변 온도 미만인, 또는 설정 온도 미만인 온도일 때), 복사선 또는 가스 분자의 대류 또는 가스 분자를 통한 전도, 또는 전술한 바와 같은 열원과 복수의 부재 사이의 전도 부재에 의해서, 열 에너지를 복수의 부재 중 하나 이상에 전달하도록 동작될 수 있다.
장치가 하나 이상의 샘플을 냉각하도록 동작될 수 있는 실시예에서, (예를 들어, 샘플이, 장치가 사용 시에 위치되는 환경의 주변 온도 초과인, 또는 설정 온도 초과인 온도일 때), 복사선 또는 가스 분자의 대류 또는 가스 분자를 통한 전도, 또는 샘플과 복수의 부재 사이의 전도 부재에 의해서, 하나 이상의 샘플로부터의 열 에너지가 복수의 부재 중 하나 이상에 전달될 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 부재의 각각의 부재는 "샘플 접촉 표면"을 포함한다. 샘플 접촉 표면은, 사용 시에, 샘플 또는 샘플을 포함하는 용기와 접촉될 수 있는 각각의 부재의 부분이다. 따라서, 이는, 냉각 또는 가열하고자 하는 샘플 또는 (예를 들어, 샘플을 포함하는) 용기와 직접적으로 닿거나 접촉할 수 있는 각각의 부재의 부분이다. 전형적으로, 샘플 접촉 표면은 각각의 부재의 비-부착 단부에서, 즉 장치의 다른 부분에, 예를 들어 열원 및/또는 프레임에 직접 부착되지 않은, 및/또는 예를 들어 가열 또는 냉각 요소의 오목부/공동 내에 포함되지 않는(또는 그에 평행한) 단부에서 찾을 수 있을 것이다.
복수의 부재 중 하나 이상은 세장형 구조물, 예를 들어 실질적으로 세장형인 구조물을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 복수의 부재 중 하나 이상은 핀, 막대 또는 바아(bar)를 포함할 수 있거나, 임의의 적합한 중공형 또는 중실형 관 또는 원통형 부재일 수 있다. 그러한 실시예에서, 하나 이상의 부재의 샘플 접촉 표면은, 세장형 부재의 단부 표면과 같은, 세장형 부재의 단부의 부분을 포함할 수 있다. 샘플 접촉 표면은 하나 이상의 방향으로 세장형 부재로부터 돌출될 수 있고, 그에 따라 샘플 접촉 표면의 횡방향 표면적은 세장형 부재보다 큰 횡방향 면적을 갖는다.
부재가 세장형 부재를 포함하는 실시예에서, 편향 수단은 세장형 부재 내에 적어도 부분적으로 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 편향 수단은 세장형 부재 내에 전체적으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 편향 수단은 세장형 부재 내에서 스프링 또는 변형 가능 탄성 부재를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 탄성 부재는 세장형 부재 아래에 위치될 수 있고, 세장형 부재와 프레임 또는 다른 지지 구조물 사이에서 동작될 수 있다. 세장형 부재가 가열 및/또는 냉각 요소의 오목부 또는 공동 내에 위치되는 경우에, 탄성 부재는 가열 및/또는 냉각 요소의 기부와 세장형 부재 사이에서 동작될 수 있다. 그러한 실시예에서, 탄성 요소는 압축 스프링일 수 있다.
추가적인 실시예에서, 부재 중 하나 이상이 비-세장형 부재를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 복수의 부재가, 예를 들어, 지지 아암 또는 프레임과 같은 지지 구조물에 연결될 수 있는 패드, 키(key), 버튼, 판 또는 디스크를 포함할 수 있다. 지지 아암은, 예를 들어, 비-세장형 부재의 각각을 장치에 연결할 수 있는 세장형 기둥 또는 막대를 포함할 수 있다. 지지 아암은 비-세장형 부재를, 예를 들어, 편향 수단에, 또는 추가적인 지지 부재 또는 프레임에 연결할 수 있다. 지지 아암은 관절형 조인트를 포함할 수 있다. 지지 아암은 일체형 편향 수단을 포함할 수 있고, 지지 아암이 관절형 조인트를 포함하는 실시예에서, 관절형 조인트는, 예를 들어, 스프링과 같은 편향 수단을 포함할 수 있다.
부재가 비-세장형 부재를 포함하는 실시예에서, 편향 수단은 비-세장형 부재 내에 적어도 부분적으로 포함될 수 있다. 다른 실시예에서, 편향 수단은 비-세장형 부재의 적어도 일부에 전체적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 편향 수단은 비-세장형 부재의 표면에 연결되는 스프링 또는 변형 가능 탄성 부재를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 편향 수단은 또한 지지 구조물의 일부에 연결될 수 있고 비-세장형 부재와 지지 구조물 사이의 연결을 형성할 수 있다.
일부 실시예에서, 부재 중 하나 이상이 세장형 부재 및 샘플 접촉 표면을 포함할 수 있고, 샘플 접촉 표면은 예를 들어 패드, 키, 버튼, 판 디스크 등과 같은 비-세장형 부재를 포함할 수 있다.
그에 따라, 각각의 부재는 바람직하게, 사용 시에, 열 에너지를 샘플에 전달하기 위해서 또는 샘플로부터 열 에너지를 전도하기 위해서 샘플 용기 또는 하나 이상의 샘플의 일부와 접촉될 수 있는 샘플 접촉 표면을 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 부재의 샘플 접촉 표면이 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 부재의 샘플 접촉 표면이 금속 재료를 포함한다. 그러한 실시예에서, 샘플 접촉 표면은, 예를 들어, 알루미늄 또는 규소로 형성될 수 있거나, 둘 이상의 상이한 금속 원소의 합금일 수 있다. 현재의 바람직한 실시예에서, 장치는 가열 및/또는 냉각 요소를 포함하고, 부재 중 하나 이상의 샘플 접촉 표면은 가열 및/또는 냉각 요소와 동일한 재료를 포함한다. 특히, 각각의 완전한 부재가, 샘플 접촉 표면에 대해서 앞서서 나열한 재료 중 임의의 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 복수의 부재 내의 상이한 부재들이, 예를 들어 전술한 것과 상이한 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 편향 수단은, 샘플 접촉 표면에 의해서 규정된 부피 내의 상응 부재 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 사용 시에 편향 수단이 보이지 않도록, 샘플 접촉 표면이 편향 수단을 전체적으로 둘러쌀 수 있다.
각각의 부재의 샘플 접촉 표면은 100 cm2 이하, 예를 들어 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, 5, 4, 3, 2, 또는 1 cm2 이하 또는 5 mm2 또는 1 mm2 이하, 예를 들어 0.5, 0.4, 0.3, 0.2 또는 0.1 mm2 미만의 면적을 가질 수 있다. 특히, 본 발명에서, 적어도 하나의 부재의 샘플 접촉 표면은 예를 들어 0.1 mm, 0.5 mm, 1 mm, 2 mm, 5 mm, 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 10 cm 이상의 범위의 직경을 가질 수 있다. 특히, 부재가 입방형 형상일 수 있고, 0.5 내지 1.5 cm2, 특히 약 1 cm2의 샘플 접촉 표면을 갖는다.
부재의 샘플 접촉 표면은 실질적으로 편평하거나 평면형일 수 있거나 3-차원적인 구성을 포함할 수 있다. 샘플 접촉 표면이 실질적으로 편평한 실시예에서, 표면은, 규칙적 또는 불규칙적일 수 있는 임의의 다각형 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 샘플 접촉 표면은, 예를 들어, 원형, 삼각형, 정사각형, 또는 직사각형일 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플 접촉 표면은 실질적으로 육각형이다. 샘플 접촉 표면이 3-차원적인 구성을 가지는 실시예에서, 표면은, 예를 들어, 실질적으로, 구형, 반구형, 입방형, 또는 피라미드형 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플 접촉 표면이 곡선형, 오목형 또는 볼록형일 수 있다.
각각의 부재의 샘플 접촉 표면이 동일한 구성을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 적어도 하나의 부재의 샘플 접촉 표면은 제1 구성을 포함하고, 하나 이상의 추가적인 부재의 샘플 접촉 표면은 제2 구성을 포함한다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기가 사용 시에 복수의 부재의 부분과만 접촉할 수 있도록, 장치가 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기가 복수의 부재의 10%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% 50%, 55%, 60%, 65%, 70% 또는 75%까지 접촉할 수 있도록, 장치가 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기가 사용 시에 복수의 부재의 각각과 접촉할 수 있도록, 장치가 구성될 수 있다. 사용 시에 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기와 접촉되는 부재의 수는 샘플(들) 또는 용기의 크기 및 형상에 따라 다를 것이다. 각각의 부재는 샘플 접촉 표면 상의 힘의 인가 하에서만 편향에 대항하여 이동될 수 있다. 그에 따라, 사용 시에, 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기가 복수의 부재의 일부와만 접촉되는 실시예에서, 샘플(들) 또는 용기와 접촉되는 그러한 부재만이 편향에 대항하여 이동될 것인 한편, 임의의 나머지 부재는 이러한 편향 하에서 휴지 위치에서 유지될 것이다.
복수의 부재가 하나 이상의 그룹으로 제공될 수 있다. 부재의 단일 그룹이 제공되는 실시예에서, 부재는, 예를 들어 2x1, 3x1, 2x2, 3x3 또는 4x4 행렬와 같은, 하나 또는 2개의 방향을 따른 적어도 2개의 부재를 포함할 수 있는, 주어진 지역을 커버하는 행렬로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나의 방향 또는 양 방향으로 적어도 5개의 부재 또는 적어도 10개의 부재, 또는 적어도 20개의 부재가 있을 수 있다. 전술한 바와 같이, 부재의 그룹들이, 부재-유사 구조물, 분할 부재 또는 다른 수단에 의해서 서로 분리될 수 있고, 부재-유사 구조물 또는 분할 수단은 편향 수단을 포함하지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 부재가 평면 내에서 제공될 수 있다. 그러한 실시예에서, 복수의 부재 중 하나 이상, 그리고 바람직하게 각각은 그러한 평면에 수직으로 정렬될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 부재는, 사용 시에 샘플이 위에 배치될 수 있는 하나의 수평 평면 내에 제공될 수 있고, 복수의 부재 중 하나 이상은 수직으로 정렬된다. 그러한 실시예에서, 각각의 부재는 샘플의 중량 하에서 그 편향에 대항하여 수직 축을 따라 이동되도록 동작될 수 있다. 복수의 부재가 단일 수평 평면 내에 제공되는 실시예에서, 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기는, 복수의 부재 중 하나 이상 위에 배치될 때, 수평으로 배향될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 복수의 부재는, 사용 시에 샘플이 접경 관계로 대항하여 배치될 수 있는 단일 수직 평면 내에 제공될 수 있고, 복수의 부재 중 하나 이상 그리고 바람직하게 부재의 각각은 그러한 평면에 수직으로, 수평적으로 정렬된다. 그러한 실시예에서, 각각의 부재는 샘플 용기의 하나 이상의 샘플과 복수의 부재의 접경에 의해서 제공된 힘 하에서 그 편향에 대항하여 수평 축을 따라서 이동되도록 동작될 수 있다. 복수의 부재가 단일 수직 평면 내에 제공되는 실시예에서, 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기는, 복수의 부재 중 하나 이상에 대항하여 배치될 때, 수직으로 배향될 수 있다.
일부 실시예에서, 장치는 전술한 바와 같이 구성될 수 있는 부재의 둘 이상의 평면을 포함하고, 복수의 부재 중 하나 이상은 평면/평면들에 수직으로 정렬된다. 일부 실시예에서, 각각의 평면은 분리된 부재의 그룹을 포함하고, 각각의 그룹의 하나 이상의 부재는 그 상응 평면에 수직으로 정렬된다.
부재의 2개의 실질적으로 수평인 평면이 제공될 수 있다. 그러한 실시예에서, 사용 시에, 샘플이 위에 배치될 수 있는 제1 수평 평면 및 샘플의 대향 표면 상에 자체적으로 배치될 수 있는 제2 수평 평면이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명의 장치는 샘플의 2개의 대향 표면을 가열 또는 냉각하기 위한 수단을 제공한다. 추가적인 실시예에서, 부재의 2개의 실질적으로 수직인 평면이 제공될 수 있다. 그러한 실시예에서, 사용 시에 샘플이 사이에 배치될 수 있는, 제1 수직 평면 및 제2 수직 평면이 제공될 수 있다. 다시, 이러한 구성은, 상이하게 배향된, 샘플의 2개의 대향 표면을 가열 또는 냉각하기 위한 수단을 제공한다. 가열 또는 냉각 프로세스 중에 샘플 또는 샘플들을 주어진 배향으로 유지하여야 할 필요성에 따라, 부재의 평면/그룹의 배향이 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 사용 시에 둘 이상의 상이한 배향들에서 샘플 또는 샘플들을 가열 또는 냉각하기 위해서 장치가 사용될 수 있도록, 장치는 둘 이상의 구성들 사이에서 이동 가능할 수 있는 부재의 둘 이상의 그룹 또는 평면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치가 부재의 2개의 평면을 포함하는 실시예에서, 2개의 평면은 필요에 따라 수평 배향과 수직 배향 사이에서 이동될 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 부재 중 둘 이상이, 사용 시에, 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기가 내부에 배치될 수 있는 하나 이상의 실질적으로 관형인 함몰부를 형성하도록 배열될 수 있고, 둘 이상의 부재의 샘플 접촉 표면은 그러한 또는 각각의 함몰부의 벽/표면을 형성한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 복수의 부재 중 둘 이상이, 병 또는 다른 원통형 용기일 수 있는 용기가 내부에 배치될 수 있는 실질적으로 원통형인 함몰부를 형성하도록, 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 함몰부는, 샘플 또는 샘플 용기의 형상 및 구성에 상보적일 수 있거나 상보적이지 않을 수 있는, 실질적으로 삼각형, 정사각형, 직사각형 또는 다른 다각형-형상의 횡단면을 포함할 수 있다.
장치는, 사용 시에 장치 상에 배치될 때, 샘플 또는 샘플들에 부가적인 힘을 인가하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 장치는 샘플/샘플들의 표면에 부가적인 힘을 인가하도록 동작 가능할 수 있다. 그러한 표면은 복수의 부재 중 하나 이상과 접촉되는 표면/표면들에 대향되는 샘플의 표면/표면들일 수 있다. 그러한 실시예에서, 장치는 힘을 샘플/샘플들의 표면에 인가하도록 동작될 수 있고, 힘은, 부재/부재들을 그들의 편향에 대항하여 이동시키기 위해서, 샘플/샘플들을 하나 이상의 부재에 대항하여 밀도록 작용한다. 이러한 부가적인 힘은, 샘플 또는 샘플들의 중량이 복수의 부재 중 하나 이상을 편향 수단에 의해서 제공되는 편향에 대항하여 이동시킬 수 있을 정도로 충분히 크지 않은 상황에서 본 발명의 장치를 이용할 때, 또는 예를 들어, 가열 및/또는 냉각 중에 불규칙적인 형상을 가지는 샘플을 규칙적인 형상으로 압박하는 것이 바람직할 때, 요구될 수 있다. 인가되는 또는 인가가 요구되는 부가적인 힘은, 가열 또는 냉각하고자 하는 샘플/샘플들, 및/또는 편향 수단에 의해서 제공되는 편향의 강도에 따라 다를 수 있다. 일부 실시예에서, 부가적인 수단은 1 N 이하의 힘을 인가하도록 동작될 수 있고, 또는 예를 들어 적어도 1 N, 2.5 N, 5 N, 7.5 N, 10 N, 15 N, 20 N, 25 N, 30 N, 40 N, 50 N, 75 N, 100 N, 또는 150N의 힘을 인가하도록 동작될 수 있다.
부가적인 힘을 인가하기 위한 수단은, 실질적으로 편평한 표면을 가질 수 있는 판을 포함할 수 있다. 판의 실질적으로 편평한 표면은, 사용 시에, 부가적인 힘을 인가하기 위해서, 장치 상의 샘플/샘플들과 접촉 배치되도록 동작될 수 있다. 복수의 부재가 수평 평면 내에 배치되는 실시예에서, 판은, 하향 지향된 힘을 제공하기 위해서, 사용 시에 샘플/샘플들의 상부 표면 상에 배치되도록 동작될 수 있다. 하향 지향된 힘은 판 자체의 중량에 의해서 제공될 수 있다. 그러한 실시예에서, 판은 0.1 kg 이하의 중량일 수 있거나, 예를 들어 적어도 0.25 kg, 0.5 kg, 0.75 kg, 1 kg, 1.5 kg, 2 kg, 2.5 kg, 3 kg, 4 kg, 5 kg, 7.5 kg, 10 kg, 또는 15 kg일 수 있다.
일부 실시예에서, 장치는 덮개 또는 커버를 포함할 수 있다. 덮개 또는 커버는, 복수의 부재 중 하나 이상, 또는 부재의 하나 이상의 그룹, 또는 부재의 하나 이상의 평면을 덮는 위치로 이동될 수 있다. 일부 실시예에서, 덮개 또는 커버는, 장치의 부재의 각각을 덮는 위치로 이동될 수 있다. 일부 실시예에서, 덮개 또는 커버는, 사용 시에, 복수의 부재 중 하나 이상 위에 또는 그에 대항하여 배치된 샘플 또는 샘플들의 표면과 접촉되도록 동작될 수 있고, 그에 의해서 부가적인 힘을 샘플/샘플들에 인가하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 덮개 또는 커버에 의해서 접촉되는 샘플 또는 샘플들의 표면은, 사용 시에, 복수의 부재 중 하나 이상과 접촉되는 표면/표면들에 대향되는 샘플/샘플들의 표면일 수 있다.
덮개 또는 커버는, 복수의 부재 중 하나 이상, 또는 부재의 하나 이상의 그룹, 또는 부재의 하나 이상의 평면을 덮는 위치와 복수의 부재의 하나 이상이 덮이지 않는 위치 사이에서 이동될 수 있다. 일부 실시예에서, 장치는, 경첩식으로 연결된 덮개 또는 커버를 포함할 수 있고, 덮개 또는 커버는, 경첩 연결부 주위의 회전을 통해서, 장치의 나머지에 대해서, 특히 복수의 부재 중 하나 이상에 대해서 이동 가능하다.
덮개 또는 커버는, 전술한 바와 같이, 샘플 또는 샘플들에 부가적인 힘을 인가하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 부가적인 힘을 샘플 또는 샘플들 및/또는 덮개 또는 커버에 인가하기 위한 수단은, 전술한 바와 같이, 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 부재를 포함하거나 그에 연결될 수 있고, 부재의 평면을 포함하거나 그에 연결될 수 있다.
달리 볼 때, 부가적인 힘을 샘플에 인가하기 위한 수단은 샘플을 더 가열 또는 냉각시킬 수 있다. 따라서, 부가적인 힘을 샘플에 인가하기 위한 수단은 전술한 바와 같은 적어도 하나의 열원 또는 냉각원(예를 들어, 적어도 하나의 가열 또는 냉각 요소)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 부가적인 힘을 인가하기 위한 수단은, 그러한 수단을 가로질러 또는 따라서 균일하게 이격될 수 있는 적어도 3개의 가열 또는 냉각 요소를 포함할 수 있고, 예를 들어 하나의 가열 요소가 수단의 상단에 위치될 수 있고, 하나의 가열 수단이 수단의 중간에 위치될 수 있고, 하나가 수단의 하단에 위치될 수 있다. 적어도 하나의 가열 또는 냉각 요소를 차등적으로 가열 또는 냉각할 수 있고, 예를 들어 (복수의 부재 상의) 장치 내의 샘플의 위치에 따라 특별한 요소를 가열 또는 냉각할 수 있다.
그러한 기기는 덮개 또는 커버를 폐쇄 위치에서 확실하게(positively) 유지하기 위한, 즉 복수의 부재 중 적어도 하나의 노출을 방지하기 위한 폐쇄 메커니즘을 포함할 수 있다. 이는, 덮개 또는 커버를 폐쇄 위치에서 클램핑할 수 있는 기계적 걸쇠와 같은 잠금부일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 폐쇄 메커니즘은 덮개 또는 커버를 폐쇄 위치로 편향시키기 위한 힘을 인가할 수 있다. 폐쇄 메커니즘은 덮개 또는 커버에 폐쇄력을 인가하기 위한 하나 이상의 스프링을 포함할 수 있다. 스프링 또는 스프링들은 임의의 적합한 유형일 수 있고, 하나 이상의 비틀림 스프링, 또는 가스/유체 또는 조합과 같이, 기계적일 수 있다. 예를 들어, 폐쇄 메커니즘은 덮개 또는 커버에 폐쇄력을 인가하는 하나 이상의 가스 또는 유압 스트럿을 포함할 수 있다. 그에 따라, 폐쇄 메커니즘은 복수의 부재 중 하나 이상 (그리고 그 위에 배치된 임의의 샘플 용기)에 인가하고자 하는 양의 하향력을 허용할 수 있다. 특별한 실시예에서, 폐쇄 메커니즘은, 샘플이 희망 온도에 도달하였을 때, 덮개 또는 커버를 해제하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 장치는 사용 시에 복수의 부재 중 적어도 하나, 또는 부재의 적어도 하나의 그룹의 동작을 다른 부재 또는 부재의 그룹의 각각으로부터 독립적으로 제어하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 부재가 가열할 수 있는 실시예에서, 장치는 사용 시에, 하나 이상의 열원/가열 요소를 통해서, 각각의 부재, 또는 부재의 그룹에 전달되는 열 에너지를 독립적으로 제어하도록 동작될 수 있다.
부재가 냉각할 수 있는 실시예에서, 하나 이상의 부재의 또는 부재의 그룹의 온도는, 샘플 또는 샘플들의 섹션 또는 섹션들 내의 열 에너지가 부재에 전달되는 정도를 독립적으로 제어하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 샘플 또는 샘플들의 섹션 또는 섹션들이 다른 섹션/섹션들보다 더 신속하게 냉각될 수 있는 경우에, 제1 섹션 또는 섹션들과 접촉되는 상응하는 부재 또는 부재들의 온도가 나머지 부재 또는 부재의 그룹의 각각에 대해서 감소될 수 있다.
이러한 방식으로, 장치는, 사용 시에, 가열/냉각되는 샘플 또는 샘플들의 섹션 또는 섹션들을 선택하기 위한 수단을 제공함으로써, 샘플 또는 샘플들을 공간적으로 차등적으로 가열 또는 냉각하기 위한 수단을 제공하고, 그러한 섹션 또는 섹션들은 서로 분리될 수 있다. 이는, 가열 또는 냉각 프로세스 중에 부재의 부분만이 샘플과 접촉되도록 샘플 또는 샘플들의 치수가 결정되는 실시예에서 특히 유리하다. 그러한 실시예에서, 장치는, 샘플 또는 샘플들과 접촉되는 부재 또는 부재의 그룹만을 가열/냉각하도록 사용자가 선택할 수 있게 한다.
장치가 부재의 둘 이상의 그룹을 포함하는 실시예에서, 각각의 부재의 그룹은 동일한 레벨로 또는 차등적으로 가열/냉각되도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 부재가 둘 이상의 평면 내에 배열되는 실시예에서, 각각의 평면은 동일한 온도까지 또는 상이한 온도까지 가열/냉각될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명의 장치는 단일 샘플의 여러 영역을 차등적으로, 또는 사실상 복수의 상이한 샘플의 각각을 차등적으로 가열/냉각하기 위한 수단을 제공한다.
추가적인 실시예에서, 평면 내의 부재 또는 부재의 그룹의 각각이 사용 시에 차등적으로 가열/냉각될 수 있다. 이러한 방식으로, 장치는 평면에 걸친 가열/냉각 프로파일을 변경하기 위한 수단을 제공한다. 이는, 예를 들어, 장치가 하나 이상의 수직 평면을 포함하는 실시예에서 특히 유리할 수 있고, 샘플 또는 샘플들은, 사용 시에, 샘플 또는 샘플들이 내부에 포함되는 용기의 주어진 단부까지 이동될 수 있다. 그러한 실시예에서, 샘플/샘플들이 내부에 포함되는 용기의 일부 만을 가열/냉각할 필요가 있을 수 있다.
추가적인 실시예에서, 장치는 사용 시에 샘플 또는 샘플들을 시간적으로 차등적으로 가열 또는 냉각하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 부재가 샘플을 가열할 수 있는 실시예에서, 장치는 사용 시에, 하나 이상의 열원/가열 요소를 통해서, 열 에너지가 각각의 부재, 또는 부재의 그룹에 전달되는 때 또는 그 정도를 독립적으로 제어하도록 동작될 수 있다. 이러한 방식으로, 장치는 상이한 시간에 샘플 또는 샘플들의 상이한 섹션들을 가열하기 위한 수단을 제공한다. 부재가 샘플을 냉각할 수 있는 실시예에서, 하나 이상의 부재의 또는 부재의 그룹의 온도는, 샘플 또는 샘플들의 섹션 또는 섹션들 내의 열 에너지가 부재에 전달되는 때 또는 정도를 독립적으로 제어하도록, 제어될 수 있다. 예를 들어, 부재의 하나 이상 또는 부재의 그룹의 온도가 시간에 걸쳐 변경되어, 샘플 또는 샘플들의 섹션 또는 섹션들 내의 열 에너지가 부재에 전달되는 정도를 시간적으로 변경할 수 있다.
일부 실시예에서, 적어도 1, 또는 적어도 2, 또는 적어도 3, 또는 적어도 4, 또는 적어도 5, 또는 적어도 6, 또는 적어도 7, 또는 적어도 8, 또는 적어도 9 또는 적어도 10개의 구분된 샘플의 영역이 가열 또는 냉각되는 정도가 독립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 구분된 샘플의 영역이 가열되거나 냉각될 수 있는 정도가, 대안적으로 또는 부가적으로, 시간적으로 변경되도록 동작될 수 있고, 각각의 구분된 영역의 가열 또는 냉각의 시간적 변경은 나머지 영역과 독립적이다.
일부 실시예에서, 장치는, 사용 시에, 가열 또는 냉각 프로세스 중에 샘플 또는 샘플들을 교반하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 그러한 실시예는, 장치가 가열 장치로서 이용되는 경우에 특히 유리하다.
일부 실시예에서, 장치는 예를 들어 진동, 흔들기, 젓기, 회전, 롤링, 압착, 변위, 찌르기, 또는 휘어짐을 통해서 샘플 또는 샘플들을 교반하도록 동작될 수 있다. 장치는 특별한 주파수 및/또는 진폭(예를 들어, 병의 경우에 측방향 운동에 대해서 0.1 내지 10 mm, 그리고 궤도 운동의 경우에 0 내지 4000 rpm)에서 교반을 실시하도록 동작될 수 있다. 장치는 특별한 기간 동안, 예를 들어 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 또는 50 초로부터 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 분까지 샘플을 교반하도록 동작될 수 있다. 사용 시에, 선택되는 특별한 교반 유형은, 초기에 제공된 샘플의 유형에 즉, 샘플 내의 얼음 분율에 그리고 용기 유형/부피 및/또는 샘플 재료의 부피에 따라 달라질 것이다. 교반 유형은 또한 부재 및/또는 샘플의 열 전도도에 따라 달라질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 용기, 예를 들어, 그 부피 및 기하형태에 의해서, 요구되는 교반이 결정될 것이다. 특히, 샘플 용기가 병 또는 관인 실시예에서, 궤도 교반이 채택될 수 있는 반면, 용기가 백인 실시예에서, 압착, 변위, 찌르기 및/또는 휘어짐이 채택될 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 부재 중 적어도 하나가 사용 시에 샘플 또는 샘플들을 교반하도록 동작될 수 있다. 장치가 부재의 하나 이상의 그룹을 포함하는 실시예에서, 부재의 적어도 하나의 그룹이 사용 시에 샘플 또는 샘플들을 교반하도록 동작될 수 있다. 장치가 부재의 하나 이상의 평면을 포함하는 실시예에서, 부재의 적어도 하나의 평면이 사용 시에 샘플 또는 샘플들을 교반하도록 동작될 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 부재 중 하나 이상이 사용 시에 샘플 또는 샘플들을 교반하도록 진동 동작될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 복수의 부재 중 하나 이상이 사용 시에 샘플 또는 샘플들을 교반하기 위해서 둘 이상의 위치들 사이에서 요동되도록 동작될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 부재 중 하나 이상이 교반 수단을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 교반 수단은 사용 시에 샘플 또는 샘플들을 교반하기 위해서 상응하는 부재 또는 부재들을 진동 또는 요동시키도록 동작될 수 있다.
실시예에서, 교반 수단은 스프링 릴리프형(spring relieved) 교반기일 수 있고, 그러한 스프링 릴리프형 교반기는 샘플에 힘을 인가할 수 있으나, 예를 들어, 샘플 내에 존재하는 얼음 분율에 따라 힘 또는 항복(yield)을 감소시킬 수 있다. 전형적으로, 냉동된 샘플이 존재할 때, 스프링 릴리프형 교반기가 그러한 샘플을 교반하지 않을 수 있다. 이는, 냉동된 상태에서의 교반에 의해서 손상될 수 있는 백과 같은 용기 내에 샘플이 제공되는 경우에 유리할 수 있다. 특별한 실시예에서, 교반기는 힘-제한된 요동 교반기일 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 부재의 각각은, 복수의 부재 중 다른 것의 각각과 독립적으로 샘플 또는 샘플들을 교반하도록 동작될 수 있다. 이러한 방식으로, 장치는, 사용 시에, 샘플 또는 샘플들을 교반하기 위해서 부재중 어떠한 부재를 이용할 지를 제어함으로써, 샘플 또는 샘플들을 공간적으로 차등적으로 교반하기 위한 수단을 제공한다. 따라서, 각각의 부재는, 각각의 부재가 사용 시에 샘플을 독립적으로 교반하는 것을 보장할 수 있는 교반 수단을 구비할 수 있다. 모든 부재가 교반 수단을 포함하지 않고, 특히 부재의 적어도 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 또는 90%가 교반 수단을 포함할 수 있거나 교반 수단에 부착될 수 있고, 그에 따라 그 교반을 허용할 수 있고, 특히 각각의 부재 또는 부재의 그룹의 독립적인 교반을 허용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 장치는 적어도 하나의 교반 수단, 예를 들어 적어도 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 50 또는 100개의 교반 수단을 포함할 수 있다.
추가적인 실시예에서, 장치는 사용 시에 가열을 할 수 있는 복수의 부재 중 하나 이상에 의해서 제공되는 교반을 시간적으로 제어하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 복수의 가열 부재 중 하나 이상은, 예를 들어 적어도 30 초마다, 또는, 25 초마다, 또는 20 초마다, 또는 15 초마다, 또는, 10 초마다, 또는, 5 초마다, 또는 4 초마다, 또는 3 초마다, 또는 2 초마다, 또는 1 초마다, 예를 들어 샘플 또는 샘플들을 간헐적으로 교반하도록 동작될 수 있다. 교반 이벤트들 사이의 시간이 일정할 수 있거나 변경될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 가열할 수 있는 가열 부재/가열 부재들은, 하나 이상의 인자에 응답하여 시간에 걸쳐 제공되는 교반을 변경하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 가열을 할 수 있는 복수의 부재 중 하나 이상은, 샘플의 물리적 특성에 따라 교반의 각각의 변화 사이의 간격을 변경하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 장치가 (샘플을 가열하기 위한) 복수의 가열 부재를 포함하는 실시예에서, 특별한 얼음 분율이 샘플 내에 존재할 때, 예를 들어 샘플이 부피로 99, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 또는 5% 얼음 미만일 때, 또는 특히, 샘플 내의 물의 99, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 또는 5% 미만이 얼음일 때, 교반이 변화될 수 있다.
장치는 하나 이상의 센서를 부가적으로 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서는, 사용 시에, 부재 및/또는 샘플, 및/또는 샘플이 내부에 포함되는 용기, 및/또는 장치 내의 환경 중 하나 이상의 특성을 모니터링하도록 동작될 수 있다. 일부 실시예에서, 장치는 사용 시에, 모니터링되는 특성에 응답하여, 제공되는 가열/냉각 프로파일 및/또는 교반을 조정하도록 동작될 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 센서는, 사용 시에 부재 중 하나 이상의 온도를 모니터링하도록 동작될 수 있는 온도 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 온도 센서는 사용 시에 샘플의, 또는 샘플 내의 적어도 하나 이상의 영역의 온도를 모니터링하도록 동작될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 하나 이상의 온도 센서는 사용 시에 샘플이 내부에 포함되는 용기의, 또는 용기 내의 적어도 하나 이상의 영역의 온도를 모니터링하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 하나 이상의 온도 센서는, 사용 시에, 내부 또는 외부 벽일 수 있는, 용기의 벽의 적어도 일부의 온도를 모니터링하도록 동작될 수 있다. 하나 이상의 온도 센서는, 사용 시에, 장치 및/또는 샘플 및/또는 용기의 하나 이상의 지역으로부터 적외선 방출을 검출하도록 동작될 수 있는 적외선 방출 센서를 포함할 수 있고, 적외선 방출은 관련 구성요소의 온도를 나타낸다. 예로서, 장치가 가열/해동 장치로서 이용되는 실시예에서, 하나 이상의 온도 센서는, 사용 시에, 샘플이 해동/가열될 때, 샘플 또는 용기의 온도 변화를 모니터링하도록 동작될 수 있다. 그에 응답하여, 장치는, 예를 들어, (샘플을 가열하고자 하는 목표 온도와 관련하여) 낮은 온도를 가지는 것으로 결정된 지역에서 가열 효과 또는 교반을 증가시키는 것, 또는 역으로, 샘플을 가열하고자 하는 목표 온도에 근접한 온도를 가지는 것으로 결정된 지역에서 즉, 가장 빨리 해동된 지역에서 가열 효과 또는 교반을 감소시키는 것에 의해서, 제공되는 가열 프로파일 및/또는 교반을 변경하도록 동작될 수 있다. 그러한 실시예에서, 장치는 사용 시에 샘플(또는 샘플 내의 특정 영역)이 목표 온도에 도달한 것으로 결정된 지점에서 부재의 하나 이상의 가열 및/또는 교반 효과를 중단하도록 동작될 수 있다.
특별한 실시예에서, 장치는 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7개 또는 그 초과의 센서(예를 들어, 온도 센서, 특히 IR 센서)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 센서는 장치의 임의의 곳에 배치될 수 있으나, 특별한 실시예에서, 장치 내에 포함될 수 있는 덮개 또는 커버 상에 배치될 수 있다(예를 들어, 덮개 또는 커버는 특히, 복수의 부재가 수평 평면 내에 제공되는 곳에 존재할 수 있다). 대안적으로 및/또는 부가적으로, 적어도 하나의 센서가 복수의 부재 아래에 배치될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 하나 이상의 센서가 구조적 센서를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 구조적 센서는 사용 시에 샘플의 얼음 분율을 결정하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 장치가 가열/해동 장치로서 이용되는 실시예에서, 하나 이상의 구조적 센서는, 사용 시에, 샘플이 해동/가열될 때, 샘플의 얼음 분율의 변화를 모니터링하도록 동작될 수 있다. 그에 응답하여, 장치는, 예를 들어, 큰 얼음 분율을 가지는 지역에서 가열 효과 또는 교반을 증가시키는 것, 또는 역으로, 작은 얼음 분율을 가지는 지역, 즉 가장 빨리 해동된 지역에서 가열 효과 또는 교반을 감소시키는 것에 의해서, 제공되는 가열 프로파일 및/또는 교반을 변경하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 특별한 얼음 분율이 샘플 내에 존재하는 것으로 결정될 때, 예를 들어 샘플이 부피로 99, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 또는 5% 얼음 미만일 때, 또는 특히, 샘플 내의 물의 99, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 또는 5% 미만이 얼음일 때, 교반이 변화될 수 있다.
일 양태에서, 하나 이상의 센서는, 예를 들어 장치로부터 샘플을 제거하기 직전에, 샘플의 가열 또는 냉각 후의 화상화(imaging)를 허용할 수 있다.
일부 실시예에서, 장치는 둘 이상의 상이한 유형의 센서를 포함한다. 예를 들어, 장치는 하나 이상의 온도 센서 및 하나 이상의 구조적 센서를 포함할 수 있다.
복수의 부재의 각각은 편향 수단을 포함한다. 편향 수단은, 힘의 인가 하에서 탄성적으로 변형될 수 있는 탄성 재료와 같은, 탄성 재료(또는 달리 볼 때, 탄력적인 또는 가요성의 재료)를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같은 "탄성"이라는 용어는, 힘의 인가 후에(예를 들어, 압축, 연신 또는 굽힘된 후에), 형상으로, 예를 들어 특히 힘의 인가 전과 실질적으로 동일한 형상으로 반동 또는 복원될 수 있는 능력을 지칭한다. 특히, 편향 수단은, 변위 또는 변형되도록 반대되는 힘 또는 저항을 인가하는 재료를 포함할 수 있다. 그에 따라, 편향 수단은 스프링, 예를 들어 압축 스프링, 또는 발포체, 탄력적 재료, 고무 또는 실리콘을 포함할 수 있다. 전형적으로, 편향 수단이 코일 스프링을 포함할 수 있다.
복수의 부재는 전술한 바와 같이 휴지 위치를 향해서 탄성적으로 편향된다. 이는, 임의의 힘이 인가되기 전의, 부재의 위치를 기준으로 한다. 이러한 위치는, 각각의 부재 내에서 이용되는 편향 수단 및 편향 수단 내에 포함되는 재료, 예를 들어 스프링에 의해서 결정될 수 있다. 편향 수단이 일반적으로, 힘의 인가 하에서 압축될 수 있고 힘의 제거 후에 그 원래의 형상(또는 실질적으로 그 원래의 형상)으로 복원될 수 있는 재료를 포함하기 때문에, 편향 수단은, 그러한 편향 수단을 포함하는 부재의 휴지 위치를 결정할 것이고, 이는 각각의 부재의 편향 수단 내의 탄성적인 (또는 달리 볼 때, 탄력적인) 재료의 휴지 위치에 상응할 것이다.
장치 내에 포함된 복수의 부재는 전술한 바와 같이 독립적으로 이동될 수 있다. 따라서, 각각의 부재는 모든 다른 부재와 독립적으로 이동될 수 있다(즉, 하나의 또는 각각의 부재의 이동이 다른 또는 각각의 다른 부재의 이동에 영향을 미치거나 변경하지 않는다). 특히, 샘플 또는 용기가 복수의 부재의 샘플 접촉 표면 상에 배치될 때, 이는, 복수의 부재 중 하나 이상의 독립적인 이동을 초래할 수 있는 힘을 제공한다. 따라서, 힘의 인가는 특히, 샘플 또는 샘플을 포함하는 용기의 샘플 접촉 표면 상의 배치를 지칭한다.
일부 실시예에서, 복수의 부재 중 적어도 하나는, 사용 시에 상응하는 부재가 편향 수단에 의해서 제공되는 편향에 대항하여 이동될 수 있는 정도를 독립적으로 제어하도록 동작될 수 있는 지지 부재를 부가적으로 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 지지 부재는, 사용 시에 공기 간극이 각각의 부재와 일체형 가열 또는 냉각 요소 또는 외부 열/냉각제 공급원 사이에서 항상 유지되는 것을 보장하도록 사용 시에 동작될 수 있다.
사용 시에, 장치는 샘플 또는 용기 내에 포함된 샘플을 가열 또는 냉각하도록 동작될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같은 "용기"는 샘플이 내부에 배치될 수 있는 임의의 용기일 수 있다. 전형적으로, 용기는, 샘플 냉동을 위해서 샘플이 내부에 배치될 수 있는 용기일 것이고, 그에 따라 전형적으로, 용기는 낮은 온도, 예를 들어 - 196 ℃(액체 질소의 온도) 이하의 온도를 견딜 수 있을 것이다. 용기는, 관, 병, 판, 스트로(straw), 또는 샘플을 포함할 수 있는 임의의 다른 공지된 용기일 수 있다. 특히 용기는 나사 캡형의 저온 병, 밀폐식으로 밀봉되는 저온 병, 가요성 백, 다중벽 판, 매트릭스 관 또는 스트로일 수 있다. 용기는 임의 부피의 샘플을 유지할 수 있고, 본 발명의 현재의 장치는 용기의 부피와 관계없이 이용될 수 있다. 당업자는, 임의의 용기 크기를 가열 또는 냉각시키도록 장치가 제조될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 본 발명의 특별한 실시예에서, 용기는 적어도 50 ㎕, 100 ㎕, 0.2 ㎖, 0.3 ㎖, 0.4 ㎖, 0.5 ㎖, 1 ㎖, 2 ㎖, 5 ㎖, 10 ㎖, 50 ㎖, 100 ㎖, 500 ㎖ 또는 1000 ㎖의 용량을 가질 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 용기는 임의 재료로 제조될 수 있으나, 바람직하게 저온(예를 들어, -196 ℃)을 견딜 수 있는 재료로 제조될 수 있다. 용기의 벽은 임의의 두께, 예를 들어 0.5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm 또는 4 mm의 두께일 수 있다. 특히, 용기가 백일 때, 벽 두께는 0.5 mm 미만, 예를 들어 400, 300, 200, 100, 50, 40, 30, 또는 20 ㎛ 미만일 수 있다.
용기는 임의 부피의 샘플을 포함할 수 있고, 그 용량이 샘플로 충진되거나 충진되지 않을 수 있다. 그에 따라, 용기는 부분적으로만 채워질 수 있다. 이러한 경우에, 샘플은 용기의 부피의 적어도 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 100%를 포함할 수 있다.
부재가, 불규칙적일 수 있는 용기의 형상에 일치되도록, 독립적으로 이동 가능한 부재가 구성될 수 있다. 예를 들어, 장치가 가요성 용기 내에 포함된 냉동된 샘플 또는 샘플들을 가열 또는 해동하기 위해서 이용되는 실시예에서, 용기는, 샘플의 냉동 중에 가요성 용기의 휘어짐으로 인해서 불규칙적일 수 있다.
장치는 사용 시에 임의 유형의 샘플을 가열 또는 냉각하도록 동작될 수 있다. 현재의 바람직한 실시예에서, 장치는 오염되지 않고 유지될 것이 요구되는 샘플을 가열 또는 냉각하도록 동작될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같은 "샘플"이라는 용어는 임의의 샘플 유형을 지칭하고, 특히, 생물학적 재료, 예를 들어 세포 샘플을 포함하는 샘플을 포함할 수 있다. 샘플은, 예를 들어, 생물제약; 세포 재료; 생물학적 조직; 생물학적 기관 또는 그 일부; 핵산; 또는 폴리펩타이드 또는 아미노산과 같은, 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 샘플은, 식품 보충제 또는 영양 공급 제품을 포함할 수 있는 식품 제품 또는 음료 또는 음료수 제품, 예를 들어 패키지화된 식품 제품 또는 패키지화된 음료 또는 음료수 제품을 포함할 수 있다. 예를 들어, 식품 제품은 고기/고기들, 해산물, 빵, 채소, 과일, 유제품, 시리얼, 소스, 조미료, 반죽, 추출물, 에센스, 기능 식품, 비타민 또는 미네랄 보충제, 허브 또는 식물 추출물 또는 그 임의 조합일 수 있다. 사용 시에, 본 발명의 장치는 그러한 식품 물품을 가열하도록, 이전에 냉동된 그러한 식품 물품을 해동하도록, 그러한 식품 물품을 냉각하도록 및/또는 그러한 식품 물품을 냉동하도록 동작될 수 있다.
샘플은, 생물학적 재료를 (예를 들어, 얼음 결정 형성으로 인한) 냉동 손상으로부터 보호하기 위해서 이용되는 물질인, 동결 보호제를 더 포함할 수 있다. 동결 보호제는 일반적으로 세포 내의 용질 농도를 높임으로서 그 기능을 하고, 바람직하게 세포에 유독하지 않다(또는 최소의 독성을 갖는다). 동결 보호제는 샘플 내의 생물학적 재료의 유리 전이 온도를 낮추거나 감소시킬 수 있고, 얼음 결정의 형성이 없이 재료가 유리질화될 수 있게 한다. 동결 보호제는 또한 생물학적 분자와 수소 결합을 형성하는 물 분자를 치환할 수 있고, 그에 따라 생물학적 재료 내의 물 분자를 대체할 수 있다. 본원에서 사용된 샘플은 동결 보호제의 혼합물 즉, 하나 초과의 동결 보호제를 포함할 수 있다. 전형적인 동결 보호제는 글리콜, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 글리세롤, 그리고 디메틸술폭시드(DMSO), 당, 예를 들어 트레할로스, 수크로스를 포함하고, 그리고 전술한 바와 같이, 이들은 격리되어(즉, 단독으로) 또는 조합되어 이용될 수 있다. 일반적으로, 샘플이 동결 보호제를 포함하는 경우에, 샘플의 1 내지 30%, 예를 들어 1 내지 20% 또는 5 내지 15%가 동결 보호제일 수 있다.
본원에서 설명된 바와 같은 샘플은 "냉동"될 수 있고, 장치는, 예를 들어, 본 발명의 방법에서 샘플/샘플들을 해동하도록 동작될 수 있다. "냉동된" 샘플은 일반적으로, 샘플 내의 물의 적어도 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 또는 100%가 얼음의 형태인 샘플을 지칭한다. 달리 볼 때, 냉동된 샘플은 액체 물을 포함하지 않거나, 물의 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10 또는 5% 미만이 액체 물일 수 있다. 따라서, 냉동된 샘플에서, 일부 냉동되지 않은 재료(액체 물)가 존재할 수 있으나(그에 따라, 냉동된 샘플이 부분적으로 냉동된 샘플을 포함하나), 전형적으로, 냉동되지 않은 재료 또는 액체 물은 샘플 부피의 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10 또는 5% 미만이다.
샘플이 동결 보존된 샘플을 포함하는 실시예에서, 샘플은 예를 들어 -100 ℃, -90 ℃, -80 ℃, -70 ℃, -60 ℃, -50 ℃ 또는 40 ℃ 이하의 초기 온도를 가질 수 있다. 그러나 샘플은 본 발명의 장치 또는 방법을 이용하여 가열 또는 해동될 수 있다. 다른 실시예에서, 샘플의 온도가 본 발명의 장치 또는 방법에 의해서, 예를 들어, 적어도 -200 ℃, 또는 적어도 -175 ℃, 또는 적어도 -150 ℃, 또는 적어도 -125 ℃, 또는 적어도 -100 ℃, 또는 적어도 -90 ℃, 또는 적어도 -80 ℃, 또는 적어도 -70 ℃, 또는 적어도 -60 ℃, 또는 적어도 -50 ℃, 또는 적어도 -40 ℃까지 감소될 수 있다. 요구되는 정확한 극저온 온도는, 의도된 저장 기간뿐만 아니라, 이용되는 샘플 재료 및 동결 보호제에 따라 달라질 것이다.
본원에서 설명된 바와 같은 부재는 샘플 또는 샘플 용기를 주변 온도까지 또는 예를 들어 적어도 20 ℃, 25 ℃, 30 ℃, 31 ℃, 32 ℃, 33 ℃, 34 ℃, 35 ℃, 36 ℃, 37 ℃, 38 ℃, 39 ℃, 40 ℃, 50 ℃, 60 ℃, 또는 70 ℃까지 가열하도록 동작될 수 있다. 샘플이 생물학적 재료를 포함하는 실시예에서, 샘플을 최대 37 ℃까지 가열하는 것이 바람직할 수 있고, 37 ℃ 초과에서 재료 내의 세포가 손상되기 시작할 수 있다. 달리 보면, 복수의 부재 중 적어도 하나가 적어도 20 ℃, 25 ℃, 30 ℃, 31 ℃, 32 ℃, 33 ℃, 34 ℃, 35 ℃, 36 ℃, 37 ℃, 38 ℃, 39 ℃, 40 ℃, 50 ℃, 60 ℃, 또는 70 ℃까지 가열될 수 있다. 따라서, 일 양태에서, 복수의 부재 중 적어도 하나가, 샘플을 가열하고자 하는 온도보다 높은 온도까지 가열될 수 있다. 특히, 37 ℃ 초과까지 가열하는 것이 요구되지 않을 수 있는 생물학적 샘플의 경우에, 샘플이 냉동되었을 때 부재는 적어도 70, 60, 50 또는 40 ℃까지 가열될 수 있고, 샘플이 해동됨에 따라 부재의 온도는 예를 들어 남아 있는 얼음 분율의 함수로서 감소될 수 있다. 대안적으로(또는 부가적으로), 해동이 진행됨에 따라 또는 희망 샘플 온도에 도달되었을 때, (예를 들어, 적어도 하나의 부재와 샘플 사이의 접촉을 제거하기 위해서) 샘플과 접촉되는 적어도 하나의 부재가 샘플로부터 멀리 기계적으로 이동될 수 있다. 추가적인 대안은, 해동이 진행됨에 따라 또는 희망 샘플 온도에 도달되었을 때, 샘플 또는 샘플 용기가 이와 접촉하는 적어도 하나의 부재로부터 멀리 이동될 수 있게 한다.
달리 볼 때, 샘플을 해동하고자 하는 경우에, 부재는 샘플 또는 샘플 용기를 예를 들어 적어도 0 ℃, 1 ℃, 2 ℃, 3 ℃, 4 ℃, 5 ℃, 10 ℃, 15 ℃, 또는 주변 온도까지 가열하도록 동작될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 부재는, 사용 시에, 샘플 또는 샘플 용기를 주어진 온도까지 초기에 가열 또는 냉각하도록, 그리고 이어서 샘플 또는 샘플 용기를 주어진 시간의 길이 동안 그 온도에서 유지하도록 동작될 수 있다.
일부 실시예에서, 장치는 가요성 멤브레인을 부가적으로 포함할 수 있다. 가요성 멤브레인은 복수의 부재 중 하나 이상의 샘플 접촉 표면의 적어도 일부 위로 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 가요성 멤브레인은 복수의 부재의 각각의 위에 배치될 수 있다. 그러나, 가요성 멤브레인의 크기가, 샘플(용기) 크기 및 샘플과 접촉될 수 있는 복수의 부재의 면적을 기초로 선택될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러한 실시예에서, 가요성 멤브레인은 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기와 복수의 부재 중 하나 이상 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 가요성 멤브레인은 복수의 부재 중 하나 이상의 샘플 접촉 표면 주위에 몰딩될 수 있다. 현재의 바람직한 실시예에서, 가요성 멤브레인은, 예를 들어, 실리콘, 라텍스 고무, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 메타크릴레이트-계 수지, EVA일 수 있는, 열 전도 재료를 포함할 수 있다. 가요성 멤브레인은, 사용 시에, 임의의 오염을 방지하도록 또는 적어도 하나의 샘플 또는 샘플 용기의 부분이 인접 부재들 사이의 임의 공간 사이로 낙하 또는 이동되는 것을 방지하도록 동작될 수 있다.
가요성 멤브레인은, 예를 들어, 적어도 20 ㎛, 30 ㎛, 40 ㎛, 50 ㎛, 75 ㎛, 100 ㎛, 250 ㎛, 500 ㎛, 1 mm, 2 mm, 3 mm의 두께를 가질 수 있다. 가요성 멤브레인의 두께는 전체 멤브레인에 걸쳐 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 실시예에서, 멤브레인의 두께는 멤브레인의 특정 지점 또는 영역에서 다를 수 있다.
특별한 실시예에서, 장치는, 샘플 식별을 및/또는 제거 전의 샘플의 가열/냉각 후 화상화를 허용하기 위한 적어도 하나의 화상화 시스템을 포함할 수 있다. 따라서, 장치는 적어도 1, 2, 3, 4, 5 또는 그 초과의 화상화 시스템을 포함할 수 있다. 화상화 시스템은 장치 내의 또는 그 위의 임의의 적합한 위치에 배치될 수 있고, 특히 장치의 덮개 또는 커버 내에 또는 그 위에, 특히 사용 시에 복수의 부재에 인접하게 될 덮개 또는 커버의 표면 상에 배치될 수 있다. 화상화 시스템은 적어도 하나의 바코드 스캐너 및/또는 카메라를 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 화상화 시스템이 바코드 스캐너 및 카메라, 또는 이러한 구성요소 중에서 선택된 것을 포함할 수 있다. 당업자는, 다수의 화상화 시스템이 장치 내에 존재하는 경우에, 각각의 화상화 시스템이 동일하거나(예를 들어, 동일한 구성요소를 포함하거나) 상이할 수 있다(예를 들어, 상이한 구성요소의 조합을 포함할 수 있다)는 것을 이해할 것이다. 바코드 스캐너는 본원에서 규정된 바와 같은 화상화 시스템이 스캐너의 전방에 배치된 바코드, 예를 들어 샘플 용기 상의 및/또는 가요성 멤브레인 상의 바코드의 존재를 검출하게 할 수 있다. 그러한 바코드 판독기는 (예를 들어, Adafruit로부터) 상업적으로 입수가 가능하다. 또한, 바코드 판독기가, 예를 들어 화상화 센서를 제어함으로써, 사진 화상을 찍을 수 있도록(즉, 카메라로서 작용하도록) 부가적으로 수정 또는 제어될 수 있다. 처리의 기록을 제공하기 위해서, 본 발명의 장치에서 열 또는 냉각을 인가한 후에 샘플의 사진 화상을 획득하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 적어도 하나의 RFID 모듈을 포함할 수 있다. RFID 모듈은 샘플 용기 및/또는 가요성 멤브레인 상의 RFID 태그의 존재를 검출할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따라, 용기 내에 포함된 샘플을 가열 또는 냉각하는 방법이 제공되고, 그러한 방법은 용기를 복수의 부재 중 하나 이상과 접촉시키는 단계를 포함하고, 용기와 접촉되는 복수의 부재 중 하나 이상은 용기 내에 포함된 샘플을 가열하기 위해서 용기에 열 에너지의 공급원을 제공하거나 용기 내에 포함된 샘플을 냉각하기 위해서 용기로부터 열 에너지를 전도하며, 복수의 부재의 각각은 휴지 위치를 향해서 편향되고 그러한 편향에 대항하여 서로에 대해서 독립적으로 소정 위치로 이동될 수 있다.
본 발명의 제2 양태의 방법은 본 발명의 제1 양태에 따른 장치를 이용하여 실시될 수 있다. 그러한 장치는, 희망에 따라 또는 적절하게, 본 발명의 제1 양태의 특징 중 임의의 또는 모든 특징을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 방법은 용기 내에 포함된 냉동된 샘플을 이전에 규정된 바와 같이 해동하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 방법은 용기 내에 포함된 샘플을 냉동시키는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 방법은 용기 내에 포함된 샘플을 동결 보존하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은, 이전에 규정된 바와 같이, 생물학적 재료, 예를 들어 세포 샘플을 포함하는 샘플을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은, 샘플이 내부에 포함되는 용기와 상이한 온도로 샘플을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은, 용기 내측의 온도를 제2의 더 낮은 온도에서 유지하면서, 용기의 외부 벽을 제1 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 방법은, 용기 내측의 온도를 제2의 더 높은 온도에서 유지하면서, 용기의 외부 벽을 제1 온도로 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
생물학적 샘플의 가열 또는 해동을 위해서, 방법은, 내부 벽 온도를 37 ℃ 이하에서 유지하면서, 용기의 외부 벽을 예를 들어 적어도 40 ℃, 50 ℃, 60 ℃, 또는 70 ℃일 수 있는 37 ℃ 초과의 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 방법은, 초과 시에 샘플을 복구 불가능하게 손상시킬 수 있는 안전 온도(예를 들어, 37 ℃ 이하)에서 샘플을 유지하는 것을 동시에 보장하면서, 샘플에 공급되는 증가된 열 에너지로 인해서 샘플이 더 빨리 해동 또는 가열될 수 있게 한다.
방법은 부가적으로 부재, 및/또는 샘플, 및/또는 샘플이 내부에 포함되는 용기의 하나 이상의 특성, 예를 들어 온도를 (특히 하나 이상의 온도 센서를 이용하여) 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법은 모니터링되는 특성에 응답하여, 제공되는 가열/냉각 프로파일 및/또는 교반을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
온도 제어 부재, 및/또는 샘플, 및/또는 샘플이 내부에 포함되는 용기의 특성/특성들이 하나 이상의 센서를 이용하여 모니터링될 수 있다. 하나 이상의 센서는 하나 이상의 온도 센서를 포함할 수 있고, 방법은 부재, 및/또는 샘플, 또는 샘플 내의 적어도 하나의 영역 중 하나 이상의 온도, 및/또는 샘플이 내부에 포함되는 용기, 또는 용기 내의 적어도 하나의 영역의 온도를 모니터링하기 위해서 하나 이상의 온도 센서를 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 방법은, 내부 또는 외부 벽일 수 있는, 용기의 벽의 적어도 일부의 온도를 모니터링하기 위해서 하나 이상의 온도 센서를 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 샘플 및 용기 모두의 온도를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법은 부가적으로, 예를 들어, (샘플을 가열하고자 하는 목표 온도와 관련하여) 낮은 온도를 가지는 것으로 결정된 지역에서 가열 효과 또는 교반을 증가시키는 것, 또는 역으로, 샘플을 가열하고자 하는 목표 온도에 근접한 온도를 가지는 것으로 결정된 지역 내에서 즉, 가장 빨리 해동된 지역에서 가열 효과 또는 교반을 감소시키는 것에 의해서, 제공되는 가열 프로파일 및/또는 교반을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예에서, 방법은 샘플의 구조적 특성을 모니터링하기 위해서 하나 이상의 센서를 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 방법은 샘플의 얼음 분율을 결정하기 위해서 하나 이상의 구조적 센서를 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 방법이 샘플을 가열/해동하는 단계를 포함하는 실시예에서, 하나 이상의 구조적 센서를 이용하여, 샘플이 해동/가열될 때, 샘플의 얼음 분율의 변화를 모니터링할 수 있다. 방법은, 예를 들어, 큰 얼음 분율을 가지는 지역에서 가열 효과 또는 교반을 증가시키는 것, 또는 역으로, 작은 얼음 분율을 가지는 지역, 즉 가장 빨리 해동된 지역에서 가열 효과 또는 교반을 감소시키는 것에 의해서, 제공되는 가열 프로파일 및/또는 교반을 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 특별한 얼음 분율이 샘플 내에 존재하는 것으로 결정될 때, 예를 들어 샘플이 부피로 99, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 또는 5% 얼음 미만일 때, 또는 특히, 샘플 내의 물의 99, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 또는 5% 미만이 얼음일 때, 교반이 변화될 수 있다.
일부 실시예에서, 방법은 샘플, 샘플 용기 또는 부재의 둘 이상의 상이한 특성을 모니터링하기 위해서 둘 이상의 상이한 유형의 센서를 이용하는 단계를 포함할 수 있다.
복수의 부재의 각각은, 부재의 적어도 일부에 대한 힘의 인가 하에서, 편향에 대항하여 서로에 대해서 독립적으로 이동될 수 있다. 전술한 바와 같이, 용기는 본 발명의 방법에서 복수의 부재 중 하나 이상과 접촉된다. 이와 관련하여, 용기는, 존재하는 복수의 부재의 일부와만 접촉될 수 있다. 그러한 실시예에서, 용기와 접촉되는 부재만이 편향에 대항하여 나머지 부재에 대해서 이동될 수 있고, 나머지 부재는 휴지 위치 내에서 유지된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 방법은 (샘플을 포함하는) 용기를, 예를 들어 본 발명의 장치에 존재하는 부재의 적어도 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 또는 75%와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 용기와 접촉되는 부재의 수는 용기 자체의 크기 및 부재의 수에 따라 달라질 것이다. 샘플 용기가 (예를 들어, 본 발명의 장치 내에) 존재하는 부재와 동일한 크기인 경우에, 방법은 용기를 복수의 부재의 각각과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 방법은, 용기를 부재 중 하나 이상의 상단에 배치함으로써, 용기를 복수의 부재 중 하나 이상과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 부재가 하나의 수평 평면 내에 제공될 수 있다. 그러한 실시예에서, 용기와 접촉되는 그러한 부재는, 용기 및/또는 용기 내에 포함된 샘플의 중량 하에서, 그 편향에 대항하여 이동된다.
추가적인 실시예에서, 방법은, 용기를 부재 중 하나 이상에 대해서 접경시키는 관계로 배치함으로써, 용기를 복수의 부재 중 하나 이상과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 부재는, 일부 실시예에서 실질적으로 수직인 평면을 포함할 수 있는 평면 내에 제공될 수 있다. 그러한 실시예에서, 용기와 접촉되는 그러한 부재는, 용기와 하나 이상의 부재의 접경에 의해서, 그 편향에 대항하여 이동된다.
일부 실시예에서, 방법은 용기를 부재의 둘 이상의 평면 사이에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 방법은 용기를 부재의 2개의 실질적으로 수평인 평면들 사이에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 방법은 용기를 부재의 제1 수평 평면의 상단에 배치하는 단계, 및 후속하여 부재의 제2 수평 평면을 부재의 제1 수평 평면에 대향되는 용기의 표면 상에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명의 방법은 샘플의 2개의 대향 표면을 가열 또는 냉각하기 위한 수단을 제공한다.
추가적인 실시예에서, 방법은 용기를 부재의 2개의 실질적으로 수직인 평면들 사이에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 방법은 부재의 제1 수직 평면 및 부재의 제2 수직 평면 모두와 접경 관계로 용기를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 다시, 용기를 이러한 방식으로 부재의 2개의 평면들 사이에 배치함으로써, 방법은 샘플의 2개의 대향된, 그러나 전술한 바와 같이 수평 구성에 대한 상이한 배향의 표면들을 가열 또는 냉각하기 위한 수단을 제공한다.
일부 실시예에서, 방법은 용기를 복수의 부재 중 둘 이상에 의해서 형성된 실질적으로 관형인 함몰부 내로 배치하는 단계를 포함할 수 있고, 부재는 용기를 둘러싸고 둘 이상의 부재의 샘플 접촉 표면은 함몰부의 벽/표면을 형성한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 방법은, 샘플 또는 샘플 용기의 형상 및 구성에 상보적일 수 있거나 상보적이 아닐 수 있는, 실질적으로 원통형, 삼각형, 정사각형, 직사각형 또는 다른 다각형-형상의 횡단면인, 함몰부 내로 용기를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 방법은 부가적인 힘을 샘플의 표면에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 힘은, 부재의 하나 이상이 그 편향에 대항하여 이동되는 정도를 증가시키도록 인가될 수 있다. 이는, 샘플에 걸친 균일한 가열/냉각 프로파일을 보장하기 위해서 및/또는 가열 또는 냉각 중에 샘플을 성형하기 위해서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 그러한 실시예에서, 샘플과 이미 접촉된 부재가 그 편향에 대항하여 더 밀리도록, 그에 의해서 샘플의 표면과 접촉되지 않았을 수 있는 부재가 샘플과 접촉될 수 있도록, 힘이 샘플에 인가될 수 있다. 이는, 샘플의 중량이 부재 중 하나 이상의 그 편향에 대항하여 이동시키기에 충분하지 않은 경우에, 방법이 부재의 수평인 또는 실질적으로 수평인 평면 상에서 샘플을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함하는 실시예에서 특히 유용할 수 있다. 그러한 힘은 샘플의 표면의 적어도 일부에 인가될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 힘은 부재의 하나 이상과 접촉되는 샘플의 대향 표면에 인가된다. 방법은, 편평한 판일 수 있는, 판과 같은, 추가적인 구성요소를 이용하는 단계, 및 부가적인 힘을 인가하기 위해서 추가적인 구성요소를 샘플의 표면 상에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법이 부재의 수평인 또는 실질적으로 수평인 평면 상의 샘플을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함하는 실시예에서와 같이, 추가적인 구성요소의 중량이 부가적인 힘을 제공할 수 있다. 대안적으로, 추가적인 구성요소가 샘플의 표면에 대항하여 제 위치에서 부가적으로 유지될 수 있다. 추가적인 구성요소는, 추가적인 구성요소가 부재 중 하나 이상과 중첩되는 위치까지 이동 가능한 덮개 또는 커버를 포함할 수 있고, 덮개 또는 커버는, 이러한 위치에 있을 때, 샘플의 표면 상에 부가적인 힘을 제공할 수 있다. 추가적인 구성요소 자체는 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 부재를 포함하거나 그에 연결될 수 있고, 추가적인 구성요소가 실질적으로 편평한 판인 실시예에서, 이는 평면 또는 부재를 포함할 수 있거나 그에 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 방법은 복수의 부재 중 적어도 하나의, 또는 부재의 적어도 하나의 그룹의 동작을 다른 부재 또는 부재의 그룹의 각각으로부터 독립적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법이 샘플을 가열 또는 해동하기 위해서 부재를 이용하는 단계를 포함하는 실시예에서, 방법은, 하나 이상의 열원/가열 요소를 통해서, 각각의 부재, 또는 부재의 그룹에 전달되는 열 에너지를 독립적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
방법이 샘플을 냉각하는 단계를 포함하는 실시예에서, 방법은, 샘플 또는 샘플들의 섹션 또는 섹션들 내의 열 에너지가 부재에 전달되는 정도를 독립적으로 제어하기 위해서, 부재의 하나 이상 또는 부재의 그룹의 온도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플 또는 샘플들의 섹션 또는 섹션들이 다른 섹션/섹션들보다 더 신속하게 냉각될 수 있는 경우에, 제1 섹션 또는 섹션들과 접촉되는 상응하는 부재 또는 부재들의 온도가 나머지 부재 또는 부재의 그룹의 각각에 대해서 감소될 수 있다.
이러한 방식으로, 방법은, 가열/냉각되는 샘플 또는 샘플들의 섹션 또는 섹션들을 선택함으로써 샘플 또는 샘플들이 공간적으로 차등적으로 가열 또는 냉각될 수 있게 하고, 그러한 섹션 또는 섹션들은 서로 분리될 수 있다. 이는, 가열 또는 냉각 프로세스 중에 부재의 부분만이 샘플과 접촉되도록 샘플/샘플들의 치수가 결정되는 실시예에서 특히 유리하다. 그러한 실시예에서, 방법은, 샘플/샘플들 또는 샘플 용기와 접촉되는 부재 또는 부재의 그룹만을 가열/냉각하도록 선택하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 방법은 단일 샘플의 여러 영역을 차등적으로, 또는 사실상 복수의 상이한 샘플의 각각을 차등적으로 가열 또는 냉각하는 단계를 포함한다. 이는, 예를 들어, 샘플/샘플들이 내부에 포함되는 용기의 일부 만을 가열/냉각할 필요가 있을 수 있는 실시예에서 특히 유리하다.
추가적인 실시예에서, 방법은 샘플 또는 샘플들을 시간적으로 차등적으로 가열 또는 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법이 샘플을 가열하는 단계를 포함하는 실시예에서, 방법은, 하나 이상의 열원/가열 요소를 통해서, 열 에너지가 각각의 부재, 또는 부재의 그룹에 전달되는 때 그리고 그 정도를 독립적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 방법은 상이한 시간들에 샘플 또는 샘플들의 상이한 섹션들을 가열하기 위한 방식을 제공한다. 방법이 냉각 부재를 이용하여 샘플 또는 샘플들을 냉각하는 단계를 포함하는 실시예에서, 방법은, 샘플 또는 샘플들의 섹션 또는 섹션들 내의 열 에너지가 부재에 전달되는 때 그리고 그 정도를 독립적으로 제어하기 위해서, 부재의 하나 이상 또는 부재의 그룹의 온도를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은, 샘플 또는 샘플들의 섹션 또는 섹션들 내의 열 에너지가 부재에 전달되는 정도를 시간적으로 변경하기 위해서, 부재의 하나 이상 또는 부재의 그룹의 온도를 시간에 걸쳐 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 방법은, 적어도 1, 또는 적어도 2, 또는 적어도 3, 또는 적어도 4, 또는 적어도 5, 또는 적어도 6, 또는 적어도 7, 또는 적어도 8, 또는 적어도 9 또는 적어도 10개의 구분된 샘플의 영역이 독립적으로 가열 또는 냉각되는 정도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법은, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 구분된 샘플의 영역이 가열되거나 냉각될 수 있는 정도를 시간적으로 변경하는 단계를 포함할 수 있고, 각각의 구분된 영역의 가열 또는 냉각의 시간적 변경은 나머지 영역과 독립적이다.
일부 실시예에서, 방법은 샘플을 교반하는 단계를 부가적으로 포함할 수 있다. 샘플의 교반은, 예를 들어, 샘플을 진동, 흔들기, 젓기, 회전, 롤링, 압착, 변위, 찌르기, 또는 휘는 것을 포함할 수 있다. 교반은 시간적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 교반은, 특별한 주파수 및/또는 진폭으로 및/또는 특별한 기간 동안, 예를 들어 적어도 10, 20, 30, 40, 또는 50 초로부터 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 분까지 실시될 수 있다. 주어진 샘플에 대해서 선택된 특별한 교반은, 초기에 제공된 샘플에, 즉 샘플의 물리적 특성에 그리고 용기 유형/부피 및/또는 샘플 재료의 부피에 그리고 선택적으로 용기 자체의 열 전도도에 따라 달라질 것이다. 대안적으로 또는 부가적으로, 용기, 예를 들어, 그 부피 및 기하형태에 의해서, 요구되는 교반이 결정될 것이다. 용기가 병 또는 관인 일부 실시예에서, 궤도 교반이 채택될 수 있고, 용기가 백인 다른 실시예에서, 압착, 변위, 찌르기 및/또는 휘어짐이 채택될 수 있다.
일부 실시예에서, 교반이 공간적으로 다를 수 있다. 예를 들어, 샘플 상의 상이한 섹션들 또는 영역들이 샘플의 다른 섹션 또는 영역보다 큰 또는 작은 정도로 교반될 수 있다.
일부 실시예에서, 방법은 백이나 다른 가요성 용기 내에 포함된 샘플을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 방법은, 백 또는 다른 가요성 용기를 하나의 부재의 평면의 상단에 또는 부재의 2개의 평면 사이에 배치함으로써, 샘플을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 현재의 바람직한 실시예에서, 방법은, 용기를 부재의 2개의 수평 평면 사이에 배치함으로써, 백 또는 다른 가요성 용기 내에 포함된 샘플을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함한다.
방법은 병 내에 포함된 샘플을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 방법은 병을 부재의 2개의 평면 사이에 배치함으로써 샘플을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 현재의 바람직한 실시예에서, 방법은, 용기를 부재의 2개의 수직 평면 사이에 배치함으로써, 병 내에 포함된 샘플을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 양태에 따라, 샘플을 가열 또는 해동하기 위한 본 발명의 제1 양태에 따른 장치의 이용이 제공된다.
본 발명의 제4 양태에 따라, 샘플을 냉각 또는 냉동하기 위한 본 발명의 제1 양태에 따른 장치의 이용이 제공된다.
본 발명이 더 명확하게 이해될 수 있도록, 이제, 단지 예시적인 방식으로, 첨부 도면을 참조하여 발명의 실시예를 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예의 일부의 측면 횡단면도이다.
도 2는 도 1의 장치의 추가적인 측면 횡단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 장치의 변형예의 측면 횡단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예의 측면 횡단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 제3 실시예의 측면 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 장치의 추가적인 실시예의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 장치의 또 다른 추가적인 실시예의 추가적인 사시도이다.
도 8은 도 7의 장치의 추가적인 사시도이다.
도 9는 상부 및 하부 온도 센서 그리고 장치를 오염으로부터 보호하기 위한 EVA커버를 포함하는 본 발명의 프로토타입 장치를 도시한다.
도 10a 내지 도 10d는 상이한 조립 스테이지들에서의 그리고 상이한 각도들로부터의 본 발명의 또 다른 추가적인 실시예에 따른 장치의 일련의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 양태에 따른 장치의 추가적인 실시예의 일부의 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 장치에 통합될 수 있는 힘-제한형 요동 교반기를 도시한다.
도 13은 종래 기술에 대한 본 발명의 방법의 효과의 비교를 도시한 그래프이다.
도 14는 종래 기술에 대한 본 발명의 방법의 효과의 비교를 도시한 추가적인 그래프이다.
도 15는, 백 샘플을 해동하기 위해서 물을 주위로 펌핑하는, 아래의 저장용기로부터 유체가 충진된 블래더를 이용하는, 플라즈마썸(Plasmatherm) 시스템(Barkley)에 대비한, 냉동된 세포 샘플을 해동하기 위한 (베타 백 해동기로 지칭된) 본 발명의 프로토타입 장치의 이용의 비교를 도시한다.
도 16은 수욕 및 본 발명의 프로토타입 장치("해동(Via Thaw)"으로 지칭됨) 모두를 이용한 T-세포의 10 ㎖ 및 20 ㎖ 부피의 해동으로부터 초래된 결과를 도시한다. 2개의 부피 및 2개의 장치 사이에서 생존 가능한 세포 복원의 %에 큰 차이는 없었다.
도 17은 본 발명의 프로토타입 장치를 이용하여 해동된 간세포의 세포 생존도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 장치(2)의 제1 실시예의 부분을 도시한다. 장치는 가열 장치(2)를 포함하고, 가열 장치는 일체형 가열 판(4), 및 각각 화살표(20, 20', 20'') 방향으로 가열 판(4)에 대해서 독립적으로 이동 가능한 가열 부재(6, 6', 6'') 형태의 일련의 부재를 포함한다. 도 1이 가열 장치(2)의 부분만을 도시한다는 것을 이해하여야 한다. 가열 장치(2)는 임의 수의 부가적인 가열 부재(도 2 참조)를 포함할 수 있다.
가열 부재(6, 6', 6'')의 각각은, 각각의 부재(6, 6', 6'')를 가열 부재(6 및 6')에 의해서 예시된 위치로 편향시키는 각각의 탄성 부재(10, 10', 10'') 형태의 편향 수단을 둘러싸는 샘플 접촉 표면(8, 8', 8'')을 포함한다. 부재(6, 6', 6'')의 각각은, 예를 들어, 물체를 부재(6, 6', 6'')의 상단에 놓는 것에 의해서 제공될 수 있는, 접촉 표면(8, 8', 8'')에 대한 힘의 인가 하에서, 이러한 편향에 대항하여 이동될 수 있다. 이는 가열 부재(6'')의 위치에 의해서 도시되어 있다. 또한, 각각의 가열 부재(6, 6', 6'')는, 각각의 가열 부재(6, 6', 6'')가 탄성 부재(10, 10', 10'')에 의해서 제공되는 편향에 대항하여 이동될 수 있는 정도를 제어하는 지지 부재(12, 12', 12'')를 구비한다. 이는, 가열 부재(6, 6', 6'')가 가열 판(4)으로부터 물리적으로 분리되어 유지되도록 보장하기 위한 것이다.
가열 판(4)은 기부 판(14), 그리고 사용 시에 가열 부재(6, 6', 6'')가 내부에 위치되는 가열 판(4) 내의 일련의 오목부(18, 18', 18'')를 형성하는 일련의 상향 연장 벽(16, 16', 16'', 16''')을 포함한다. 도시된 바와 같이, 가열 부재(6, 6', 6'')는, 탄성 부재(10, 10', 10'')에 의해서 제공된 편향에 대항하여 오목부(18, 18', 18'')를 따라서 수직 방향으로 이동될 수 있다. 가열 판(4) 내에 오목부(18, 18', 18'')를 제공함으로써, 이는, 각각의 가열 부재(6, 6', 6'')가 가열 판(4)에 의해서 실질적으로 둘러싸여 사용 시에 판(4)으로부터 부재(6, 6', 6'')로의 열전달 비율을 증가시키도록 보장한다.
도 1 및 도 2는, 기부 판(14) 및 일련의 상향 연장 벽(16, 16', 16'', 16''')을 포함하는 가열 판(4)을 도시한다. 일부 실시예에서, 기부 판(14) 및 상향 연장 벽(16, 16', 16'', 16''')은 분리된 구성요소이나, 바람직하게 일체로 형성되어 가열 판(4)을 형성한다. 가열 판(4)의 구성요소가 일체로 형성된 실시예에서, 판(4)은 압출을 통해서 또는 하나의 가열 판(4)을 형성하기 위해서 몰드 내로 주어진 재료를 침착시키는 것을 통해서 형성될 수 있다.
비록 도 1 및 도 2에는 도시되지 않았지만, 가열 판(4)이 전원에 연결될 수 있다. 사용 시에, 전원은 가열 판(4)에 또는 가열 판(4)을 통해서 전류를 공급할 수 있고, 이는 후속하여 저항 가열 또는 다른 균등 수단을 통해서 온도를 증가시킬 수 있다. 대안적으로, 가열 판(4)은 개방형 화염(open flame) 또는 기타와 같은 외부 열원을 통해서 가열될 수 있다.
본 발명의 일련의 실시예의 동작적인 이용이 도 2 내지 도 5에 도시되어 있다. 상이한 실시예들의 구성요소들이 실질적으로 동일한 경우에, 유사한 참조 번호를 이용하였다.
도 2는, 백(22) 형태의 가요성 용기 내에 위치된 샘플을 가열/해동하기 위해서 장치(2)가 어떻게 이용될 수 있는지를 도시한 도 1에 도시된 가열 장치(2)의 실시예의 횡단면도이다.
열 에너지를 최종적으로 백(22) 내의 샘플에 전달하기 위해서, 가열 판(4) 자체의 온도가 먼저 증가된다. 이는, 전술한 바와 같이, 가열 판(4)을 통해 전류를 통과시키는 것에 의한 저항 가열을 통해서 또는 판(4)을, 예를 들어, 개방형 화염과 같은, 외부 열원에 노출시키는 것에 의해서 이루어질 수 있다. 가열 판(4)이 그 주위의 주변 온도에 대해서 증가된 온도가 되면, 열 에너지는 판(4)과 부재(6) 사이의 간극을 가로질러 가열 부재(6)의 각각에 전달된다. 이는, 간극 자체 내의 공기 분자를 통한 전도 또는 공기 분자의 대류를 통해서, 또는 가열 부재(6)에 의해서 후속하여 흡수되는 열을 복사하는 가열 판(4)을 통해서 이루어질 수 있다. 그에 의해서 가열 부재(6)의 온도가 증가되고, 백(22)과의 접촉을 통해서, 열 에너지가 후속하여 샘플에 전달되어 샘플을 가열 또는 해동한다.
도시된 바와 같이, 백(22)은, 샘플의 냉동 중의 백의 휘어짐으로 인해서 형성될 수 있는 주름형 외부 표면을 포함한다. 사용 시에, 백(22)은 가열 부재(6)를 가로질러 놓이고, 백(22) 및 그 내부에 포함된 샘플의 중량은 부재(6)를 그 각각의 (이러한 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같은 탄성 부재를 포함하는) 편향 수단에 의해서 제공된 편향에 대항하여 이동시키기에 충분하다. 가열 부재(6)의 각각을 가열 판(4)에 대해서 독립적으로 이동 가능하게 함으로써, 부재(6)가 백(22)의 주름형 표면에 일치될 수 있고, 그에 따라 백(22)의 전체 길이를 따른 가열 부재(6)와 백(22) 사이의 접촉을 보장할 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 장치(2)로부터 백(22) 내의 샘플로의 열 전달이 전체 백(22)에 걸쳐 실질적으로 균일해질 수 있다.
도 3은, 백(22) 형태의 가요성 용기 내에 위치된 샘플을 가열/해동하기 위해서 장치(2)가 어떻게 이용될 수 있는지를 도시한 본 발명의 가열 장치(2)의 변형예의 동작적 이용을 도시한다.
도 3은, 장치(2)가, 가열 부재(6)의 하나 이상을 덮는 덮개 또는 커버(24) 형태의, 부재(6)에 부가적인 힘을 인가하기 위한 수단을 부가적으로 포함하는 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 사용 시에, 덮개(24)는, 가열 부재(6) 상으로 하향 작용하는 힘을 증가시키기 위해서, 샘플(22)의 대향 표면에 접촉될 수 있다. 이러한 유형의 실시예는, 샘플(22)의 중량이 가열 부재(6) 내의 탄성 부재(10)를 충분히 압축할 수 있을 정도로 충분히 크지 않고 결과적으로 많은 가열 부재가 샘플(22)의 표면의 부분과 접촉되지 않을 수 있는 경우에 특히 유용할 수 있다. 그에 따라, 사용 시에 가열 부재(6)의 상당한 비율이 샘플(22)과 접촉되도록, 덮개(24)를 이용하여 충분히 큰 힘을 제공할 수 있다.
도 4는, 백(122) 형태의 가요성 용기 내에 위치된 샘플을 가열/해동하기 위해서 장치(102)가 어떻게 이용될 수 있는지를 도시한 본 발명의 가열 장치(102)의 제2 실시예의 동작적 이용을 도시한다.
가열 장치(102)는, 가열 부재(106)를 각각 포함하는 일련의 오목부를 갖는 가열 판(104)을 또한 포함한다는 점에서, 도 1 내지 도 3에 도시된 장치(2)와 유사하다. 또한, 가열 장치(2)에서와 같이, 가열 부재(6)가 가열 판(4)에 대해서 이동 가능한 것과 동일한 방식으로, 가열 부재(106)가 각각 가열 판(104)에 대해서 독립적으로 이동 가능하고, 그에 따라, 백(122)이 가열 부재(106)의 상단에 위치될 때, 백(122)의 형상에 일치된다.
가열 장치(102)는, 이차적인 가열 판(154)을 또한 포함한다는 점에서, 장치(2)와 상이하다. 이차적인 가열 판(154)은, 가열 부재(156)를 각각 포함하는 일련의 오목부를 또한 포함한다는 점에서, 가열 판(104)과 실질적으로 동일하다. 다시, 가열 부재(156)는 오목부 내에서 이동 가능하고, 제1 위치로 편향되며, 부재(156) 자체에 대한 힘의 인가 하에서 제1 위치로부터 이동될 수 있다. 사용 시에, 가열 부재(156)가 가열 부재(106)에 대향되는 백(122)의 표면과 접경되는 관계가 되도록, 가열 판(154)이 백(122)의 상단에 놓인다. 이러한 경우에, 가열 부재(156)와 백(122)의 표면 사이의 접경은 부재(156)를 그 각각의 편향에 대항하여 이동시키는 작용을 하며, 그에 따라 가열 부재(156)는 백(122)의 대향 표면의 형상에 일치된다. 이러한 방식으로, 장치(102)는 균일한 방식으로 샘플의 2개의 대향 측면을 가열하기 위한 수단을 제공한다. 도 4의 실시예의 변형예에서, 이차적인 가열 판(154)은 또한 부가적인 힘을 백(122)(또는 임의의 다른 샘플)에 인가하기 위한 수단으로서 작용할 수 있다.
도 5는, 병(222) 형태의 용기 내에 위치된 샘플을 가열/해동하기 위해서 장치(202)가 어떻게 이용될 수 있는지를 도시한 본 발명의 가열 장치(202)의 제3 실시예의 동작적 이용을 도시한다.
도 4에 도시된 가열 장치(102)와 같이, 장치(202)는, 가열 판(204, 254) 자체 내의 개별적인 오목부를 따라 독립적으로 이동 가능한 복수의 가열 부재(206, 256)를 각각 포함하는 가열 판(204, 254)의 쌍을 포함한다. 가열 장치(202)는, 도시된 바와 같이, 수직 배향으로 이용될 수 있다는 점에서, 장치(102)와 상이하다. 이는, 그에 의해서 샘플이, 항상 직립으로 유지될 필요가 있는 병(222)과 같은 용기 내에 있을 수 있는 경우에, 또는 사실상 샘플 자체가 특정 배향으로 유지될 필요가 있는 경우에, 특히 유리하다.
가열 판(204, 254)은, 병(222)을 부재(206, 256)의 상단에 배치하지 않고, 각각의 가열 부재(206, 256)가 병(222)의 표면과 접경 관계가 된다는 점에서, 가열 장치(102)의 가열 판(154)과 실질적으로 동일하다. 가열 부재(206, 256)와 병(222)의 각각의 표면 사이의 접경은, 가열 부재(206, 256)가 병(222)의 각각의 표면의 형상에 일치되도록, 부재(206, 256)를 그 편향에 대항하여 이동시키는 작용을 한다. 이러한 방식으로, 장치(202)는, 수직 배향으로 제공되는, 샘플의 2개의 대향 측면을 균일한 방식으로 가열하기 위한 수단을 제공한다.
대안적인 배열에서, 가열 판(204, 254)은, 병(222) 또는 다른 원통형 용기일 수 있는 용기가, 도시된 바와 같이 2개의 판(204, 254) 사이가 아니라, 내부에 배치될 수 있는 실질적으로 원통형인 함몰부를 형성하도록 배열되는 둘 이상의 부재로 대체될 수 있다. 일부 실시예에서, 형성된 함몰부는, 원통형이 아닐 수 있고, 함몰부 내에 배치된 샘플 또는 샘플 용기의 형상 및 구성에 상보적일 수 있거나 상보적이지 않을 수 있는, 실질적으로 삼각형, 정사각형, 직사각형 또는 다른 다각형-형상의 횡단면을 포함할 수 있다.
또한, 비록 백(22, 122) 또는 병(222) 내에 각각 포함된 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 것으로 도 2 내지 도 4, 그리고 도 5가 설명되었지만, 이러한 도면에 도시된 실시예는 백(22, 122) 내의 또는 병(222) 내의 샘플을 가열 또는 냉각시키기 위해서 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 장치가 도 2 및 도 3에 도시된 것을 포함할 때, 샘플/샘플들은, 샘플이 병(222)으로부터 누출되는 것을 방지하기 위해서 병의 개방 단부 상에서 덮개 또는 커버를 포함하는 병(222) 내에 포함될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같은 실시예에서, 백을 대향되는 가열 판들(204, 254) 사이에 배치함으로써, 장치를 이용하여 백(22, 122) 내에 포함된 샘플을 가열 또는 냉각시킬 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명에 따른 장치는 임의 유형의 샘플을 가열 또는 해동하기 위해서 이용될 수 있다. 그러나, 본 발명은, 샘플을 오염되지 않게 유지할 것이 요구되는 경우에 특히 적합하다. 예를 들어, 샘플은 생물학적 재료 또는 심지어 식품 제품일 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 장치(2, 102, 202)의 실시예의 횡단면도이다. 그와 같이, 도면은 가열 부재의 하나의 행(row) 만을 도시한다. 그러나, 샘플이 3-차원적인 용기 내에 포함될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 용기의 전체를 가로질러 균일한 열 전달을 제공하기 위해서, 가열 부재가 가열 부재의 평면 또는 행렬을 형성하는 일련의 행으로 제공될 수 있다.
도 6는 본 발명의 장치의 사시도이다. 장치는, 일체형 가열 판(미도시), 및 가열 부재(306)의 일련의 행을 포함하는 가열 장치(302)를 포함한다. 행 내의 가열 부재(306)의 각각은 가열 판에 대해서 독립적으로 이동 가능하고, 각각의 탄성 부재(310)의 형태의 편향 수단을 둘러싸는 샘플 접촉 표면(308)을 포함하고, 그 동작은 도 1과 관련하여 전술하였다. 도 6에서, 많은 수의 가열 부재가 단지 예시 목적을 위해서 손으로 상승되었다.
가열 판은 기부 판(미도시) 및 일련의 상향 연장 벽(316)을 포함하고, 상향 연장 벽은, 가열 부재(306)가 내부에 위치되는 가열 판 내의 일련의 오목부를 형성한다. 전술한 바와 같이, 가열 부재(306)는, 탄성 부재(310)에 의해서 제공된 편향에 대항하여 오목부를 따라서 수직 방향으로 이동될 수 있다. 가열 판 내에 오목부를 제공함으로써, 이는, 각각의 가열 부재(306)가 가열 판에 의해서 실질적으로 둘러싸여 사용 시에 판으로부터 부재(306)로의 열전달 비율을 증가시키도록 보장한다.
도 1 내지 도 6의 장치의 일부 실시예에서, 가열 부재(6, 6', 6'', 106, 206, 306)는, 샘플 접촉 표면(8, 8', 8'')을 덮을 수 있고 사용 시에 부재(6, 6', 6'', 106, 206, 306)와 샘플(2, 122, 222) 사이에 배치되어 오염물질 및/또는 샘플(2, 122, 222)의 부분이 인접한 가열 부재들(6, 6', 6'', 106, 206) 사이의 공간 사이에서 낙하되거나 이동되는 것을 방지할 수 있는, 가요성 멤브레인을 구비할 수 있다. 이러한 가요성 멤브레인의 실시예가, 이하에서 설명되는 바와 같이, 도 7 및 도 8에 도시되어 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 장치의 추가적인 사시도이다. 도시된 장치는, 복수의 가열 부재(406)의 행을 포함하는 가열 장치(402)이다. 전술한 바와 같이, 도 7 및 도 8은 가열 부재(406)의 복수의 행의 상단 위에 배치된 가요성 멤브레인(426)의 이용을 부가적으로 도시한다. 가요성 멤브레인(426)은 바람직하게, 예를 들어 실리콘, 라텍스 고무, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 메타크릴레이트-계 수지, EVA일 수 있는 열 전도 재료로 형성되고, 사용 시에, 임의의 오염을 방지하도록 또는 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기의 부분이 인접한 부재들(406) 사이의 임의 공간 사이에서 낙하 또는 이동되는 것을 방지하도록 동작될 수 있다. 가요성 멤브레인은 가열 부재(406)를 둘러싸는 프레임 또는 지지 구조물에 전형적으로 부착된다. 샘플이 시트를 통해서 가열 부재(406)와 간접적으로 접촉할 수 있도록 그리고 가열 부재가 샘플의 중량 및/또는 다른 인가된 힘 하에서 편위될(deflect) 때 접촉을 유지할 수 있도록, 가요성 멤브레인(426)은 팽팽하지 않다. 그에 따라, 가요성 멤브레인(426)은, 샘플이 해동될 때 흐르거나 방출되는 임의 액체가 내부에 수집되는, 요홈부 또는 그릇 유형의 효과를 샘플 아래에서 생성할 것이다. 해동 후에, 전체 멤브레인(426)은 액체를 중간에 포함한 상태로 장치로부터 상승될 수 있다.
도 7 및 도 8은 또한 가열 부재(406)의 동작적인 이용을 도시한다. 특히, 도 7은, (전술한 바와 같이) 부재(406)를 그 편향에 대항하여 이동시키기 위해서 부가적인 힘이 인가되지 않은 상태에서, 가열 부재(406)를 휴지 위치에서 도시한다. 도 8은, 한편으로, 이 도면에서 부재(406)를 아래로 누르는 사람의 손에 의해서 도시된, 샘플에 접촉된 이러한 가열 부재(406)가 어떻게 편향에 대항하여 이동되는지를 도시한다. 샘플과 접촉되지 않은 가열 부재(406)는 그 편향에 대항하여 이동되지 않는다. 이러한 방식으로, 사용 시에, 샘플에 걸쳐 균일한 가열 프로파일을 제공하기 위해서, 전체적인 장치(402)의 배향에 따라, 위에 배치된 또는 대항하여 배치된 샘플의 형상에 일치시키기 위해서, 가열 부재가 독립적으로 이동 가능한 것으로 도시되어 있다.
도면에 도시된 실시예 각각은 샘플을 가열 또는 해동하기 위한 장치 및 장치의 이용 방법을 예시한다. 그러나, 본 발명의 장치가 가열 및 해동으로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 장치는, 샘플의 온도를 감소시키기 위해서 샘플로부터 열 에너지를 제거하도록 부재를 구성함으로써, 샘플을 냉각 또는 냉동하기 위해서 또한 이용될 수 있다. 장치를 이용하여 샘플을 냉각시키는 경우에, 가열 판을 수정하여 냉각원을 제공할 수 있고 그러한 실시예에서 이는 냉각 판으로 지칭될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러한 특징부는, 특히 샘플을 교번적으로 가열 또는 냉각하기 위해서 이용될 수 있는 장치에서, 보다 일반적으로 열 판 또는 열 요소로 지칭될 수 있다.
장치(2, 102, 202, 302, 402)는, 이러한 도면에 도시된 바와 같은 균일한 가열 프로파일을 제공하는 대신에, 샘플을 차등적으로 가열(또는 냉각)하기 위한 수단을 부가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 부재에 걸친 온도 프로파일을 변경하기 위해서, 가열 부재(6, 6' 등)의 각각 또는 사실상 가열 부재의 그룹/평면이 독립적으로 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플 상의 특정 영역이 필요에 따라 상이한 온도들로 가열/냉각될 수 있다.
샘플을 차등적으로 가열/냉각하는 것은, 부가적으로 또는 대안적으로, 부재에 걸친 온도 프로파일을 시간적으로 변경하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플, 또는 샘플의 영역이 상이한 시간들에서 가열/냉각될 수 있다.
또한, 장치(2, 102, 202, 302, 402)는 샘플을 교반하기 위한 수단을 부가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플을 교반하기 위해서, 부재(6, 6' 등)의 각각 또는 사실상 가열 부재의 그룹/평면이 진동 또는 요동되게 동작될 수 있다. 그러한 실시예는, 장치(2, 102, 202, 302, 402)가 샘플을 가열/해동하기 위해서 이용되는 경우에 특히 유용하다. 일부 실시예에서, 부재에 걸친 교반 프로파일을 변경하기 위해서, 부재(6, 6' 등)의 이동이 독립적으로 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플 상의 특정 영역이 필요에 따라 상이한 정도까지 교반될 수 있다. 부가적으로, 샘플의 교반이 시간적으로 변경될 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플, 또는 샘플의 영역이 상이한 시간들에서 교반될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 가열 부재(6, 6', 6'')의 지지 부재(12, 12', 12'')가 또한 교반 수단으로서 기능하거나 교반 수단을 포함할 수 있다. 가열 부재(6, 6', 6'')의 교반을 유발하기 위해서, 각각의 지지 부재(12, 12', 12'')가 수직으로 요동될 수 있다. 지지 부재(12, 12', 12'')의 이러한 수직 요동은, 각각의 탄성 부재(10, 10', 10'')가 (요동 방향에 따라) 압축 또는 연신되게 할 수 있다. 탄성 부재(10, 10', 10'')의 이러한 연신 또는 압축은 지지 부재(12, 12', 12'')의 요동 운동을 각각의 가열 부재(6, 6', 6'')에 전달하여, 사용 시에 샘플의 교반을 유발한다.
대안적인 실시예에서, 지지 부재(12, 12', 12'')는 하나 초과의 가열 부재(6, 6', 6'')를 지지할 수 있다. 예를 들어, 하나의 지지 부재(12, 12', 12'')가 오목부(18)를 따라서 복수의 가열 부재(6)를 지지할 수 있다. 그러한 실시예에서, 지지 부재(12, 12', 12'')가 또한 교반 수단으로서 기능하는 경우에, 지지 부재(12, 12', 12'')의 요동은 오목부(18)를 따른 가열 부재(6, 6', 6'')의 각각의 요동을 초래한다. 그러한 경우에, 그러한 구성은 가열 부재에 의해서 제공되는 교반 프로파일을 변경하기 위한 수단을 제공하는데, 이는, 가열 부재(6, 6', 6'')의 각각의 행이 상이한 시간들에서 또는 상이한 정도까지 교반될 수 있기 때문이다.
추가적인 실시예에서, 오목부(18) 내의 가열 부재(6, 6', 6'')의 각각은 샘플을 상이한 정도로 교반시키도록 동작될 수 있다. 오목부(18) 내의 가열 부재(6, 6', 6'')의 각각이 하나의 지지 부재(12, 12', 12'')에 의해서 지지되는 실시예에서, 이러한 차등적인 교반은, 상이한 스프링 상수를 가지는 탄성 부재(10, 10', 10'')를 각각의 부재(6, 6', 6'') 내에 제공하는 것에 의해서 제공될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(10, 10', 10'') 중 적어도 하나가 더 큰 스프링 상수를 가질 수 있고, 즉 이는, 더 작은 스프링 상수를 가지는 탄성 부재 보다, 압축 또는 연신하는데 있어서 더 큰 힘을 필요로 한다. 그러한 경우에, 더 큰 스프링 상수를 갖는 탄성 부재(10, 10', 10'')를 포함하는 가열 부재(6, 6', 6'')는, 지지 부재가 요동될 때, 나머지 가열 부재보다 더 큰 정도로 교반될 것인 반면, 해당 행 내의 다른 가열 부재, 즉 더 작은 스프링 상수를 갖는 탄성 부재를 갖는 가열 부재는 더 적은 정도로 교반될 것이다. 이는, 더 큰 스프링 상수를 갖는 탄성 부재가 지지 부재(12, 12', 12'')의 이동 시에 더 적은 정도까지 압축/연신되고 그에 따라, 탄성 부재의 더 큰 압축/연신으로 인해서 에너지가 소산될 수 있는 작은 스프링 상수를 갖는 탄성 부재보다, 더 용이하게 에너지를 가열 부재(6, 6', 6'')에 전달한다는 사실에 기인한다. 이러한 방식으로, 다른 위치/부재보다 더 큰 교반 효과를 가지는 장치에서 위치 또는 개별적인 부재를 규정하기 위해서 더 큰 스프링 상수를 가지는 탄성 부재(12, 12', 12'')를 포함하도록, 특정 가열 부재(6, 6', 6'')가 선택될 수 있다.
도 9는 본 발명의 양태에 따른 장치(502)의 실시예를 도시한다. 장치(502)는, 기부(562) 및 기부에 피벗 가능하게 연결된 덮개 또는 커버(564)를 포함하는 하우징(560)을 갖는다. 가열 판 및 복수의 가열 부재(미도시)가, 전원 유닛 및 제어 전자기기(또한 미도시)와 함께, 기부 내에 수용된다. 제어 전자기기는 기부의 전방 벽 내에 장착된 제어 스크린(566)을 포함한다. 도 9는 멤브레인 상의 제 위치에서 가열 부재 및 샘플 백(522) 위에 배치된 가요성 멤브레인(526)을 도시한다. 멤브레인은, 도 7 및 도 8과 관련하여 전술한 멤브레인(426)과 유사한 EVA 커버일 수 있다. 덮개(564)는, 덮개가 폐쇄될 때 백(522)을 가압하여 가열 부재 상에 작용하는 힘을 증가시키고 그에 따라 가열 부재의 상당한 부분이 백과 (간접적으로) 접촉되게 보장하는, 상단 판(528)을 포함한다. 장치(502)는 하부 온도 제어 센서(570)를 기부 내에 그리고 상부 온도 제어 센서(572)를 덮개 내에 통합한다. IR 온도 센서(574)가 또한 덮개 내에 위치된다.
전술한 실시예에서, 탄성 부재(10, 310)가 그 각각의 가열 부재(306) 내에 위치되고 부재의 상부 벽과 지지 부재(12) 사이에서 동작되어 가열 부재를 가열 판(4)의 기부 판(14)으로부터 이격시켜 유지한다. 도 6에 도시된 바와 같은 실시예에서, 탄성 부재(310)는 탄성적으로 압축 가능한 재료의 형태이나, 전술한 바와 같이 탄성 부재가 임의의 적합한 형태일 수 있고 압축 스프링과 같은 스프링을 포함할 수 있다. 도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 양태에 따라 샘플을 가열 및/또는 냉각하기 위한 장치(602)의 대안적인 실시예를 도시한다. 도 10a 내지 도 10d는 다양한 조립 스테이지들에서 장치의 부분을 도시한다.
장치(602)는 전술한 실시예와 유사하고, 기부 판(614) 및 복수의 벽(616)을 갖는 가열/냉각 판(604)을 가지며, 그러한 복수의 벽은 기부 판으로부터 상향 연장되어, 가열/냉각 부재(606)가 내부에 위치되는 가열/냉각 판 내의 일련의 오목부(618)를 형성한다. 직립 벽(616)들이 서로 평행하게 정렬되고 이격되며, 그에 따라 오목부(618)는 세장형 채널의 형태가 되며, 각각의 채널은 행으로 나란히 정렬된 복수의 가열/냉각 부재(606)를 수용한다. 가열/냉각 부재(606)는 세장형이고 일반적으로, 상부 벽(676), 하부 벽(678), 및 대향된 측벽(680, 682)의 쌍을 가지는, 직사각형 평행 육면체 형상이다. 적어도 상부 벽(676) 및 측벽(680, 682)의 부분이 접촉 표면(608)을 함께 형성한다. 가열/냉각 부재는, 가열/냉각 판의 직립 벽과 가열/냉각 부재(606) 사이의 열 전달을 위해서, 측벽(680, 682)이 직립 벽(616)에 인접한 상태로 정렬된다. 가열/냉각 부재(606)의 다른 측면은, 각각의 행 내의 모든 가열/냉각 부재를 통해서 연장되는 채널을 남기도록, 개방된다.
장치(602)는, 탄성 부재(610)가 기부 판(614)과 그 각각의 가열/냉각 부재(606)의 하부 벽(678) 사이에서 압축 작용을 하는 코일 스프링 형태라는 점에서, 전술한 실시예와 상이하다. 원형 함몰부(684)는 스프링(610)의 하부 단부를 위치시키기 위해서 각각의 가열/냉각 부재(606) 아래에서 기부 판(614) 내에 제공되고, 유사한 함몰부는 스프링 벽의 상부 단부를 위치시키기 위해서 각각의 가열/냉각 부재의 하부 벽(678) 내에 제공될 수 있다. 대안적으로, 돌출부가 기부 판(614) 상에 및/또는, 스프링의 단부를 위치시키기 위해서 스프링이 주위에 피팅될 수 있는, 각각의 가열/냉각 부재의 하부 벽(678) 상에 제공될 수 있다. 스프링(610)은 가열 냉각 부재(606)를 휴지 위치로 탄성적으로 편향시키고, 각각의 가열/냉각 부재는 스프링력에 대항하여 휴지 위치로부터 개별적으로 눌릴 수 있다. 세장형 바아 형태의 지지 부재(612)는 각각의 행 내의 가열/냉각 부재 모두를 통해서 연장된다. 사용 시에, 지지 부재(612)는 가열/냉각 부재에 대한 적절한 위치에서 고정된다. 이러한 실시예에서, 지지 부재(612)는, 장치(602)의 측면이 전환되거나 뒤집히는 경우에, 가열 냉각 부재가 낙하되는 것을 방지하기 위해서 이용될 수 있다. 지지 부재(612)는 또한 가열/냉각 부재(606)가 가열/냉각 판(604)의 기부 판(614)과 직접 접촉되도록 가압되는 것을 방지하기 위해서 이용될 수 있다. 이러한 경우에, 지지 부재(612)는, 가열/냉각 요소의 상부 벽(676)에 의해서 결합되어 가열/냉각 요소의 하부 벽(678)이 기부 판(614)과 닿는 것을 방지하는 적절한 위치에 고정된다. 그러나, 일부 실시예에서, 가열/냉각 부재가 동작 시에 기부 판(614)과 접촉될 수 있게 하는 것이 유리할 수 있는데, 이는 이러한 것이 양호한 열적 접촉을 제공하기 때문이다.
스프링(610)을 위치시키기 위한 다른 배열이 채택될 수 있다는 것 그리고 스프링이 가열/냉각 부재의 임의의 적합한 부분과 결합될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 스프링(610)은, 비제한적으로, 스프링 강 및 기타와 같은 금속을 포함하는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 스프링(610)은, 스프링이 가열/냉각 부재(606)가 기부 판(614)과 결합되는 것을 방지하도록 구성될 수 있고, 이러한 경우에, 지지 부재 바아(612)가 생략될 수 있다. 예를 들어, 스프링력은 사용 시에 기열/냉각 부재를 기부 판(614)으로부터 이격 유지하기에 충분할 수 있거나, 스프링은 가열/냉각 부재가 기부 판(614)과 닿기 전에 코일 반동시키도록 구성될 수 있다. 도 10a 내지 도 10d에 도시된 것과 유사한 스프링 배열이 본원에서 개시된 임의의 실시예의 장치에 통합될 수 있다.
탄성적으로 편향되는 개별적인 가열/냉각 부재(6, 106, 206, 306, 406, 606)에 더하여, 가열/냉각 부재가 내부에 위치될 수 있는 프레임 또는 다른 지지 구조물이 탄성적으로 지지될 수 있다. 이는, 복수의 가열/냉각 부재가 단독적으로 있는 경우보다, 더 왜곡되는 샘플 용기를, 장치가 보상하게 할 수 있다. 도 11은 이러한 것을 달성할 수 있는 하나의 방식을 도시한다.
도 11은, 기부 판(714) 및 가열/냉각 부재(706)가 내부에 위치되는 오목부 또는 공동을 형성하기 위한 직립 벽(718)을 갖는 가열/냉각 요소(704)를 포함하는 본 발명의 양태에 따른 장치(702)의 일부를 도시한다. 가열/냉각 요소(704)는 압축 스프링(786)(하나만이 도시됨)에 의해서 각각의 모서리에서 지지되고 힘(예를 들어, 복수의 부재 상의 샘플/샘플 용기의 존재)에 응답하여 스프링(786)의 편향에 대항하여 하향으로 편위될 수 있다. 기부 판(714)이 틸팅될 수 있도록, 가열/냉각 요소(704)가 균일하게 또는 불균일하게 편위될 수 있다. 가열/냉각 부재가 내부에 장착되는 가열/냉각 요소(704) 또는 다른 지지 구조물을 탄성적으로 장착하는 것은, 장치(702)가, 복수의 이동 가능 가열/냉각 부재가 단독적으로 있는 경우보다, 더 왜곡되는 샘플 용기를, 보상하게 할 수 있다. 사용 시에 샘플 백이 크게 왜곡되는 경우에, 가열/냉각 요소(704)가 편위되어 전체적인 조정을 제공하며, 개별적인 가열/냉각 부재는 미세 조정을 허용하여 균일한 가열/냉각을 위해서 가열/냉각 부재가 가능한 한 큰 샘플의 표면적과 접촉되어 유지될 수 있게 한다. 전형적으로, 이러한 특징은, 샘플 백이 왜곡된 형상으로 냉동된 경우에, 백 내의 샘플을 냉동으로부터 해동하기 위한 장치에서 특히 유리할 것으로 예상된다.
편향 수단이 스프링(786)일 필요는 없으나, 탄성 재료(발포체) 및/또는 가스 스프링과 같은 임의의 적합한 형태를 취할 수 있고, 상이한 편향 수단들의 조합이 이용될 수 있다. 또한, 임의의 적합한 수의 편향 수단, 예를 들어 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 편향 수단이 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 가열/냉각 요소(4, 714) 또는 가열/냉각 요소를 위한 다른 지지 구조물의 유사한 탄성 장착이 본원에서 개시된 임의의 실시예에서 채택될 수 있다.
도 12는 본 발명의 양태에 따른 장치(2, 102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) 내로 통합될 수 있는 교반기(888)의 실시예를 도시한다.
교반기(888)는, 회전 샤프트(894)를 요동, 왕복 회전 운동으로 구동하는 작동기(892)가 장착되는 지지 프레임(890)을 포함하는 힘-제한형 교반기이다. 샤프트(894)의 왕복 요동 운동은, 코일 스프링(896)을 통해서, 프레임에 활주 가능하게 장착된 교반기 핀(898)의 쌍에 부여된다. 따라서, 샤프트(894)가 요동됨에 따라, 교반기 핀(896)은 선형 방향으로 왕복 이동된다. 사용 시에, 교반기 핀(8989)이, 가요성 멤브레인 커버(존재하는 경우)를 통해서, 가열/냉각 부재 상에 위치된 샘플 백과 접촉되도록, 교반기가 배치될 수 있다.
교반기(890)에 의해서 인가되는 힘은 스프링(896)에 의해서 제한되고, 그러한 스프링의 아암은, 특정 한계를 초과하는 힘이 교반기 핀에 인가되는 경우에, 편위된다. 예를 들어 냉동되는 샘플로부터 초래되는, 교반기 핀(898)의 이동에 대한 저항이 있는 경우에, 스프링 아암이 편위될 것이고 그에 따라 교반기 핀은 구동되지 않는다. 따라서, 스프링 릴리프형 교반기(spring relieved agitator)는 샘플에 힘을 인가할 수 있으나, 샘플 내에 존재하는 얼음 분율에 따라 힘 또는 항복을 감소시킬 수 있다. 전형적으로, 냉동된 샘플이 존재할 때, 스프링 릴리프형 교반기가 샘플을 교반하지 않을 것이다. 이는, 냉동된 상태에서의 교반에 의해서 손상될 수 있는 백과 같은 용기 내에 샘플이 제공되는 경우에 유리할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 교반기 핀이 장치의 가열/냉각 부재(6, 106, 206, 306, 406, 506, 606)의 적어도 일부에 동작 가능하게 연결되어, 가열/냉각 부재가 그 위에 지지된 샘플을 이동시키고 교반시키게 할 수 있다. 교반기 핀은, 예를 들어, 가열/냉각 판(4, 104, 154, 304, 354, 604, 704) 또는 하나 이상의 지지 부재(12, 612)와, 또는 임의의 다른 적합한 배열에 의해서 연결될 수 있다.
본 발명의 양태에 따른 장치의 일부 실시예에서, 샘플이 가열/냉각을 위해서 가열/냉각 부재의 어레이 내의 중앙에 배치되는 것이 유리할 수 있다. 어레이 내에 존재하는 가열/냉각 부재의 전체적인 수에 비해서 샘플이 작은 경우에, 가열/냉각 부재의 하위 세트 또는 그룹만이 샘플의 배치를 위해서 노출될 수 있도록, 장치가 구성될 수 있다. 이러한 것을 달성할 수 있는 여러 가지 방식이 있다. 일 실시예에서, 가열/냉각 부재의 전체 어레이가, 동작 위치와 비동작 위치 사이에서 이동 가능한 하나 이상의 분할 부재(들)에 의해서 둘 이상의 그룹으로 분할된다. 분할 부재(들)가 동작 위치에 있을 때, 분할 부재가, 샘플의 가열/냉각에서 이용될 수 있는 가열/냉각 부재의 그룹 또는 하위 세트를 둘러싸는 프레임을 형성하는 반면, 분할 부재(들)가 그 비동작 위치에 있을 때 가열/냉각 부재의 전체 어레이 또는 적어도 더 큰 그룹이 노출되도록, 배열이 구성된다. 예를 들어, 20개의 가열/냉각 부재의 20개의 행을 포함하는 어레이로 배열된 예를 들어 400개의 가열/냉각 부재를 갖는 장치에서, 어레이의 중심에서 10개의 10개의 행으로 배열된 100개의 가열/냉각 부재의 그룹이, 상승 및 하강될 수 있는 하나 이상의 이동 가능 분할 부재에 의해서, 그들을 둘러싸는 가열/냉각 부재로부터 분리될 수 있다. 분할 부재가 동작 위치로 상승될 때, 어레이의 중심에서 가열/냉각 부재의 그룹이 분할 부재에 의해서 형성된 프레임 내에서 노출되고, 그룹 상에 수용될 수 있는 작은 샘플을 가열/냉각하기 위해서 이용될 수 있다. 그러나, 분할 부재가 비동작 위치로 하강될 때, 가열/냉각 부재의 어레이 전체가 노출되고 보다 큰 샘플 또는 다수의 샘플과 함께 이용될 수 있다.
분할 부재는 프레임 부재일 수 있고, 가열/냉각 부재를 위한 지지 구조물의 일부를 형성할 수 있다. 가열/냉각 부재의 그룹만이 노출되는 경우에, 그룹 내의 가열/냉각 부재만이 가열/냉각되도록 장치가 구성될 수 있다.
샘플이 가열/냉각 부재의 하위세트 상에서 가열/냉각되는 경우에, 예를 들어 도 7 및 도 8과 관련하여 전술한 멤브레인(426)과 같은 가요성 멤브레인이 하위세트를 둘러싸는 상승된 분할 부재에 부착될 수 있다. 이는, 전체 어레이가 사용을 위해서 노출될 때 요구될 수 있는 것 보다 작은 가요성 멤브레인을 사용할 수 있게 한다. 그에 따라, 분할 부재는 하위세트 주위의 프레임을 형성한다. 프레임이 어레이의 하나 이상의 하위세트 주위에 및/또는 전체 어레이 주위에 형성될 수 있게 하는 다른 이동 가능 프레임 배열이 제공될 수 있다.
본 발명의 양태에 따른 장치는, 샘플 식별을 및/또는 제거 전의 샘플의 가열/냉각 후 화상화를 허용하기 위한 적어도 하나의 화상화 시스템(미도시)을 포함할 수 있다. 시스템은 또한 정확한 가요성 멤브레인(존재하는 경우)의 이용을 식별하도록 구성될 수 있다. 그러한 화상화 시스템은 장치 내의 또는 그 위의 임의의 적합한 위치에 배치될 수 있고, 특히 장치의 덮개 또는 커버 내에 또는 그 위에, 특히 사용 시에 복수의 부재에 인접하게 될 덮개 또는 커버의 표면 상에 배치될 수 있다. 화상화 시스템은 적어도 하나의 바코드 스캐너 및/또는 카메라를 포함할 수 있다. 따라서, 단일 화상화 시스템이 바코드 스캐너 및 카메라, 또는 이러한 구성요소 중에서 선택된 것을 포함할 수 있다. 당업자는, 다수의 화상화 시스템이 장치 내에 존재하는 경우에, 각각의 화상화 시스템이 동일하거나(예를 들어, 동일한 구성요소를 포함하거나) 상이할 수 있다(예를 들어, 상이한 구성요소의 조합을 포함할 수 있다)는 것을 이해할 것이다.
바코드 스캐너는 스캐너의 전방에 배치된 바코드, 예를 들어 샘플 용기 상의 및/또는 가요성 멤브레인 상의 바코드의 존재를 검출하기 위해서 이용될 수 있다. 그러한 바코드 판독기는 (예를 들어, Adafruit로부터) 상업적으로 입수가 가능하다. 또한, 바코드 판독기가, 예를 들어 화상화 센서를 제어함으로써, 사진 화상을 찍을 수 있도록(즉, 카메라로서 작용하도록) 부가적으로 수정 또는 제어될 수 있다. 배양의 기록을 제공하기 위해서, 본 발명의 장치에서 열 또는 냉각을 인가한 후에 샘플의 사진 화상을 획득하는 것이 바람직할 수 있다.
적어도 하나의 RFID 모듈이 또한 본 발명의 양태에 따른 장치 내로 통합될 수 있고 화상화 시스템과 함께 또는 화상화 시스템이 없이 이용될 수 있다. RFID 모듈은 장치와 함께 사용되는 샘플 용기 및/또는 가요성 멤브레인 상의 RFID 태그의 존재를 검출할 수 있다. 예를 들어, 각각의 멤브레인은, 멤브레인의 유형 및/또는 크기와 관련된 정보를 포함하는 RFID 태그를 가질 수 있고, RFID 모듈을 이용하여, 적절한 가요성 멤브레인이 사용되고 있는지를 체크하기 위해서 가열/냉각 부재 위에 배치될 때 가요성 멤브레인 상의 RFID 태그를 조사할 수 있다. 가열/냉각 부재의 어레이가 하나 이상의 그룹으로 분할될 수 있는 실시예에서, 가열/냉각 부재의 전체 어레이 또는 작은 하위-그룹이 이용되는지의 여부에 따라, 상이한 크기의 가요성 멤브레인들이 제공될 수 있다. 멤브레인의 크기와 관련된 정보가 RFID 태그 내에 기록될 수 있고, RFID 모듈을 이용하여 적절한 크기의 멤브레인이 사용되는지를 확인할 수 있다. 물론, 임의의 주어진 적용예의 요건에 따라, 다른 관련 정보가 RFID 태그에 기록될 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 장치를 이용하여 얻어진 실험 결과를 도시한다. 도시된 결과는, 냉동된/보존된 샘플을 37 ℃의 수욕 내에 침잠시키는 것을 포함하는 종래 기술과 해동 장치로서의 본 발명의 장치의 이용의 비교이다. 양자의 경우에 해동된 샘플은 복수의 세포를 포함하는 생물학적 샘플을 포함하였다.
도 13은 본 발명의 장치를 이용한 샘플의 해동을 통해서 복원된 세포의 백분율("베타 백 해동기") 및 37 ℃의 물 내의 샘플의 액침을 통해서 복원된 세포의 백분율("37 C 물")을 도시한다. 도시된 바와 같이, 각각의 경우에 복원된 세포의 백분율은, 표준 오차 내에서, 약 75%로 대략적으로 동일하였다.
도 14는 본 발명의 장치를 이용한 샘플의 해동에 후속되는 샘플 내에 존재하는 세포 증식의 백분율("베타 백 해동기") 및 37 ℃의 물 내의 샘플의 액침에 후속되는 샘플 내에 존재하는 세포 증식의 백분율("37 C 물")을 도시한다. 도시된 바와 같이, 각각의 경우에 샘플 내에 존재하는 세포 증식의 백분율은, 표준 오차 내에서, 약 60 내지 65%로 대략적으로 동일하였다.
도 15는 본 발명의 장치를 이용한 샘플의 해동에 후속되는 샘플 내에 존재하는 세포의 증식의 백분율("베타 백 해동기") 및 플라즈마썸 장치(Barkey)의 이용에 후속되는 샘플 내에 존재하는 세포의 증식의 백분율을 도시한다. 표준 편차가 3개의 해동된 백에 대해서 측정되었고, 2개의 분석 모두에 대한 T 테스트는 상당한 차이를 나타내지 않았다.
도 16은 유사하게, 10 또는 20 ㎖의 부피 내의 T 세포의 해동에서, 수욕의 이용과 본 발명의 장치의 이용("해동") 사이의 % 생존 가능 세포 복원에서 큰 차이가 없다는 것을 보여준다. 각각의 부피의 3개의 복제를 각각의 장치에서 실행하였다. 오류 바아는 3개의 백의 해동으로부터의 표준 편차를 나타낸다. 세포는 모든 조건에서 95% 초과의 생존도를 가졌다. 관 작업(tubing)에서의 손실로 인해서, 20 mL 백에 비해서 10 mL 백에서 낮은 복원이 관찰되었다. P 값은 10mL 해동의 경우에 0.94 였고 20mL 해동의 경우에 0.22 였다.
도 17은 본 발명의 장치를 이용하여 해동된 CS50 냉동 백에서 동결 보존된 간세포의 24시간 해동-후 세포 생존도 테스트에 대해서 얻어진 결과를 도시한다. 그러한 결과는, 적어도 70%의 생존도 레벨이 얻어졌다는 것을 보여준다. 백 코드(B, C, D 및 E)를 갖는 4개의 샘플을 테스트하였다.
얻어진 실험 결과는, 본 발명의 장치가, 해동 장치로서 이용될 때, 적어도 종래 기술의 침잠 기술만큼 효과적이라는 것을 보여준다. 그러한 종래 기술보다 우수한 본 발명의 주요 장점은, 장치가 '건식' 장치라는 것이고 그에 따라, 샘플의 침잠 필요성이 제거될 때, 샘플의 오염 위험이 크게 감소된다는 것이다. 또한, 침잠 기술을 이용하는 샘플의 벌크 가열/냉각과 대조적으로, 본 발명의 장치 및 방법은 샘플 또는 샘플의 특정 영역을 매우 선택적으로 교반하기 위해서 그리고 가열/냉각하기 위해서 이용될 수 있다.
전술한 실시예는 단지 예로서 설명된 것이다. 청구범위에서 규정된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 많은 변형이 가능하다.

Claims (35)

  1. 하나 이상의 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치이며, 사용 시에 하나 이상의 샘플을 가열 및/또는 냉각하도록 동작될 수 있는 복수의 부재를 포함하고, 복수의 부재의 각각은 샘플 접촉 표면 및 편향 수단을 포함하고, 사용 시에: 각각의 부재는 편향 수단의 동작 하에서 휴지 위치를 향해서 편향되고, 샘플 접촉 표면 상의 힘의 인가 하에서 편향에 대항하여 나머지 부재의 각각과 관련하여 독립적으로 이동될 수 있는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부재는, 사용 시에, 열원으로부터 열 에너지를 전도하도록 동작될 수 있는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열원이 외부 열원이거나, 바람직하게 가열 요소를 포함하는, 일체형 열원인, 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부재는, 사용 시에, 하나 이상의 샘플의 온도 감소를 위해서 하나 이상의 샘플로부터 열 에너지를 전도하도록 동작될 수 있는, 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    냉각원, 바람직하게 냉각 요소, 또는 냉각된 재료를 포함하고, 냉각된 재료는, 사용 시에, 부재를 통해서 및/또는 부재 내에서 유동되도록 그리고 부재의 온도를 감소시키기 위해서 부재로부터 열 에너지를 전도하도록 동작될 수 있는, 장치.
  6. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 부재 중 하나 이상이 열원 또는 냉각원에 열적으로 연결되는, 장치.
  7. 제3항, 제5항, 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 또는 냉각 요소는, 사용 시에, 복수의 부재 중 하나 이상이 내부에서 이동될 수 있는, 일련의 오목부 또는 공동을 포함하는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    각각의 오목부 또는 공동이 하나의 부재를 포함하는, 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 장치는, 복수의 부재 중 하나 이상과 상기 열원 또는 냉각원 사이에서 전도 재료, 또는 공기 간극을 포함하는, 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향 수단은 상응하는 부재와 열원 또는 냉각원 사이에서 공기 간극을 유지하도록 동작될 수 있는, 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 부재는, 사용 시에, 열 에너지를 샘플에 전달하기 위해서 또는 샘플로부터 열 에너지를 전도하기 위해서 샘플의 일부와 접촉되는 샘플 접촉 표면을 포함하는, 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 부재 중 하나 이상이 평면 내에 제공되고 평면에 수직으로 정렬되며, 복수의 부재는 (i) 사용 시에, 샘플 또는 샘플 용기가 그 위에 배치될 수 있는 수평 평면으로서, 복수의 부재 중 하나 이상이 수평 평면에 대해서 수직으로 정렬되는, 수평 평면 내에, 또는 (ii) 사용 시에, 샘플이 대항하여 배치될 수 있는 수직 평면으로서, 복수의 부재 중 하나 이상이 수직 평면에 대해서 수평으로 정렬되는, 수직 평면 내에 제공되는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 부재의 둘 이상의 평면을 포함하는, 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    복수의 부재 중 둘 이상이, 사용 시에, 하나 이상의 샘플 또는 샘플 용기가 내부에 배치될 수 있는 하나 이상의 실질적으로 관형인 함몰부를 형성하도록 배열되고, 둘 이상의 부재의 샘플 접촉 표면은 상기 또는 각각의 함몰부의 벽을 형성하는, 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용 시에, 샘플 또는 샘플들을 시간적으로 및/또는 공간적으로 차등적으로 가열 또는 냉각시키도록 동작될 수 있고, 상기 장치는 적어도 하나의 가열 또는 냉각 요소, 바람직하게 하나 초과의 가열 또는 냉각 요소를 포함하는, 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용 시에, 가열 또는 냉각 프로세스 중에 샘플 또는 샘플들을 교반하기 위한 수단을 포함하는, 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    사용 시에, 제공되는 교반을 시간적으로 또는 공간적으로 제어하도록 동작 가능한, 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용 시에, 부재 및/또는 샘플, 및/또는 샘플이 내부에 포함되는 용기의 하나 이상의 특성을 모니터링하도록 동작될 수 있는 하나 이상의 센서를 포함하는, 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    하나 이상의 센서는, 사용 시에, 하나 이상의 부재, 샘플, 또는 샘플 내의 적어도 하나 이상의 영역, 샘플이 내부에 포함되는 용기, 또는 용기 내의 적어도 하나 이상의 영역의 온도를 모니터링하도록 동작될 수 있는 온도 센서, 및/또는, 사용 시에, 샘플의 얼음 분율을 결정하도록 동작될 수 있는 구조적 센서를 포함하는, 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 부재 중 하나 이상이 실질적으로 세장형인 구조물을 포함하는, 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    복수의 온도 제어 부재 중 하나 이상이 핀을 포함하는, 장치.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    편향 수단은 압축 스프링, 또는 힘의 인가 하에서 탄성적으로 변형 가능한 탄성 재료를 포함하는, 장치.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    부재 중 적어도 하나는, 사용 시에, 상응하는 부재가 편향 수단에 의해서 제공되는 편향에 대항하여 이동될 수 있는 정도를 제어하도록 동작될 수 있는 지지 부재를 부가적으로 포함하는, 장치.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 부재 중 하나 이상의 샘플 접촉 표면의 적어도 일부 위로 배치되는 가요성 멤브레인을 포함하는, 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 가요성 멤브레인이 열 전도 재료를 포함하는, 장치.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 부재는 지지 구조물 상에 위치되고, 지지 구조물 자체는 휴지 위치로 탄성적으로 편향되고 샘플 접촉 표면 상의 힘의 인가 하에서 상기 편향에 대항하여 이동될 수 있는, 장치.
  27. 용기 내에 포함된 하나 이상의 샘플을 가열 또는 냉각하는 방법이며, 상기 방법은 용기를 복수의 부재 중 하나 이상과 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 샘플과 접촉되는 상기 복수의 부재 중 하나 이상은 그 안에 포함된 샘플을 가열하기 위해서 용기에 열 에너지의 공급원을 제공하거나 그 안에 포함된 샘플을 냉각하기 위해서 용기로부터 열 에너지를 전도하며, 복수의 부재의 각각은 휴지 위치를 향해서 편향되고 상기 편향에 대항하여 서로에 대해서 독립적으로 소정 위치로 이동될 수 있는, 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    제1항 내지 제26항 중 어느 한 항의 장치를 이용하여 실시되는, 방법.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    각각의 부재 또는 부재의 그룹으로 또는 그로부터 전달되는 열 에너지를 독립적으로 제어함으로써, 샘플을 공간적으로 또는 시간적으로 차등적으로 가열 또는 냉각하는 단계를 포함하는, 방법.
  30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    샘플을 교반하는 단계를 포함하는, 방법.
  31. 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    부재, 및/또는 샘플, 및/또는 샘플이 내부에 포함되는 용기의 하나 이상의 특성을 모니터링하는 단계를 포함하는, 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    모니터링되는 특성에 응답하여, 가열/냉각 프로파일 및/또는 교반을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  33. 샘플을 가열 또는 해동하기 위한, 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 장치의 용도.
  34. 샘플을 냉각 또는 냉동하기 위한, 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 장치의 용도.
  35. 첨부 도면을 참조하여 본원에서 실질적으로 설명된 바와 같은 장치 또는 방법.
KR1020187029000A 2016-03-09 2017-03-09 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및 방법 KR102440708B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227026779A KR102596092B1 (ko) 2016-03-09 2017-03-09 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1604062.8A GB201604062D0 (en) 2016-03-09 2016-03-09 A device for heating or cooling a sample
GB1604062.8 2016-03-09
PCT/GB2017/050634 WO2017153761A1 (en) 2016-03-09 2017-03-09 A device and method for heating or cooling a sample

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227026779A Division KR102596092B1 (ko) 2016-03-09 2017-03-09 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190013704A true KR20190013704A (ko) 2019-02-11
KR102440708B1 KR102440708B1 (ko) 2022-09-07

Family

ID=55859236

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187029000A KR102440708B1 (ko) 2016-03-09 2017-03-09 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및 방법
KR1020227026779A KR102596092B1 (ko) 2016-03-09 2017-03-09 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227026779A KR102596092B1 (ko) 2016-03-09 2017-03-09 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및 방법

Country Status (10)

Country Link
US (2) US11064694B2 (ko)
EP (1) EP3426402B1 (ko)
JP (2) JP7071274B2 (ko)
KR (2) KR102440708B1 (ko)
CN (2) CN114534818B (ko)
CA (1) CA3016840C (ko)
DK (1) DK3426402T3 (ko)
ES (1) ES2812833T3 (ko)
GB (2) GB201604062D0 (ko)
WO (1) WO2017153761A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2957526C (en) 2014-08-08 2023-03-28 Fremon Scientific, Inc. Smart bag used in sensing physiological and/or physical parameters of bags containing biological substance
DE102016005070A1 (de) * 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
DE102016005133A1 (de) 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
DE102016005075A1 (de) 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
US10732083B2 (en) 2018-05-07 2020-08-04 Fremon Scientific, Inc. Thawing biological substances
DE102018112194A1 (de) * 2018-05-22 2019-11-28 Barkey Gmbh & Co. Kg Temperiervorrichtung und Temperierverfahren
KR20220130732A (ko) 2020-01-17 2022-09-27 바이오라이프 솔루션 인코포레이티드 크라이오백 (cryobag) 해동 방법들
JP2023514620A (ja) * 2020-02-20 2023-04-06 デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ 器官維持および輸送のためのシステムならびに方法
CN111537251B (zh) * 2020-04-26 2021-12-24 浙江理工大学 不均匀辐射热环境试验台及其使用方法
CN112827524A (zh) * 2020-08-10 2021-05-25 深圳市瑞沃德生命科技有限公司 一种热循环装置
EP4308188A1 (en) * 2021-03-16 2024-01-24 Fremon Scientific, Inc. Devices and methods for thawing biological substances

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004102088A1 (en) 2003-05-16 2004-11-25 Elizabeth Acton Method and apparatus of freezing large volumes
EP1656994A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-17 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Heating and cooling multiple containers or multi-chamber containers
JP2007061245A (ja) 2005-08-30 2007-03-15 Thermal Kagaku Sangyo Kk 凍結血漿解凍装置
US20100281886A1 (en) 2006-09-11 2010-11-11 Core Dynamics Limited Systems, devices and methods for freezing and thawing biological materials
US8709364B2 (en) * 2009-10-23 2014-04-29 Hitachi-High-Technologies Corporation Heat retaining device
WO2015092080A1 (es) * 2013-12-18 2015-06-25 Ikerlan, S. Coop. Aparato para la determinación de la temperatura de dispositivos microfluídicos

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4384463A (en) * 1981-07-23 1983-05-24 Franrica Mfg. Inc. Flexible bag cooling arrangement
DE3525860A1 (de) * 1985-07-19 1987-01-29 Egbert Dr Brandau Thermostat
US4706736A (en) * 1986-05-20 1987-11-17 Technicon Instruments Corporation Multi-zone heater arrangement for controlling the temperature of a flowing medium
US5616268A (en) * 1994-07-07 1997-04-01 Microwave Medical Systems Microwave blood thawing with feedback control
JPH09153338A (ja) * 1995-11-30 1997-06-10 Jeol Ltd 試料冷却装置
US6780617B2 (en) 2000-12-29 2004-08-24 Chen & Chen, Llc Sample processing device and method
DE50001774D1 (de) * 1999-09-29 2003-05-22 Tecan Trading Ag Maennedorf Thermocycler sowie Hebeelement für Mikrotiterplatte
DE20006546U1 (de) * 2000-04-08 2001-08-23 Mwg Biotech Ag Abdeckmatte
US6692708B2 (en) 2001-04-05 2004-02-17 Symyx Technologies, Inc. Parallel reactor for sampling and conducting in situ flow-through reactions and a method of using same
EP1952886B1 (en) * 2001-07-16 2021-06-23 BioFire Defense, LLC Thermal cycling system and method of use
JP2004103480A (ja) 2002-09-12 2004-04-02 Iyo Denshi Keisoku:Kk 加熱装置
US6730883B2 (en) 2002-10-02 2004-05-04 Stratagene Flexible heating cover assembly for thermal cycling of samples of biological material
US6935567B2 (en) 2002-12-09 2005-08-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Incubator
JP4630786B2 (ja) 2005-10-04 2011-02-09 キヤノン株式会社 生化学処理装置、ｄｎａ増幅精製装置、該装置を含むｄｎａ検査装置
US20100104485A1 (en) 2008-10-28 2010-04-29 Microfluidic Systems, Inc. Flow-through thermal cycling device
US9149809B2 (en) * 2011-05-06 2015-10-06 Bio-Rad Laboratories, Inc. Thermal cycler with vapor chamber for rapid temperature changes
US9441893B2 (en) * 2012-07-25 2016-09-13 Grifols, S.A. Thawing vessel for biological products
CN102965523A (zh) * 2012-10-11 2013-03-13 中国矿冶集团控股有限公司 中心加热还原炉
WO2014102403A1 (es) * 2012-12-31 2014-07-03 Ikerlan, S. Coop. Termociclador
US9499896B2 (en) * 2013-09-18 2016-11-22 Neumodx Molecular, Inc. Thermocycling system, composition, and microfabrication method
CN203965971U (zh) * 2014-06-24 2014-11-26 蓝星有机硅（上海）有限公司 样品控温装置
CN204656020U (zh) * 2015-03-25 2015-09-23 周鹏 适用于溶液蒸发的蒸发装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004102088A1 (en) 2003-05-16 2004-11-25 Elizabeth Acton Method and apparatus of freezing large volumes
EP1656994A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-17 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Heating and cooling multiple containers or multi-chamber containers
JP2007061245A (ja) 2005-08-30 2007-03-15 Thermal Kagaku Sangyo Kk 凍結血漿解凍装置
US20100281886A1 (en) 2006-09-11 2010-11-11 Core Dynamics Limited Systems, devices and methods for freezing and thawing biological materials
US8709364B2 (en) * 2009-10-23 2014-04-29 Hitachi-High-Technologies Corporation Heat retaining device
WO2015092080A1 (es) * 2013-12-18 2015-06-25 Ikerlan, S. Coop. Aparato para la determinación de la temperatura de dispositivos microfluídicos

Also Published As

Publication number Publication date
KR102596092B1 (ko) 2023-11-01
EP3426402B1 (en) 2020-07-22
GB201703759D0 (en) 2017-04-26
JP2022105551A (ja) 2022-07-14
CN114534818A (zh) 2022-05-27
US11064694B2 (en) 2021-07-20
EP3426402A1 (en) 2019-01-16
GB201604062D0 (en) 2016-04-20
CN109414696A (zh) 2019-03-01
DK3426402T3 (da) 2020-08-24
WO2017153761A1 (en) 2017-09-14
GB2548984A (en) 2017-10-04
US20210235689A1 (en) 2021-08-05
JP7399541B2 (ja) 2023-12-18
CA3016840A1 (en) 2017-09-14
CN109414696B (zh) 2021-12-07
GB2548984B (en) 2018-04-18
JP2019516070A (ja) 2019-06-13
CN114534818B (zh) 2024-03-15
KR20220114099A (ko) 2022-08-17
KR102440708B1 (ko) 2022-09-07
CA3016840C (en) 2023-09-26
US11785940B2 (en) 2023-10-17
ES2812833T3 (es) 2021-03-18
US20190075786A1 (en) 2019-03-14
JP7071274B2 (ja) 2022-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102596092B1 (ko) 샘플을 가열 또는 냉각하기 위한 장치 및 방법
KR102103237B1 (ko) 멀티웰 플레이트용 온도제어요소와 생물학적 시료의 냉동 및/또는 해동을 위한 방법 및 장치
US11441979B2 (en) Thawing methods and apparatus
JP7203107B2 (ja) サンプル解凍デバイス、サンプル解凍システム、及び解凍方法
Roos Glass transition temperature and its relevance in food processing
Saclier et al. Effect of ultrasonically induced nucleation on ice crystals’ size and shape during freezing in vials
JP2006500190A (ja) 生物医薬原料を凍結、混合、及び解凍する方法
WO2003006899A1 (en) Cryopreservation system with controlled dendritic freezing front velocity
US6631616B2 (en) Cryopreservation system with controlled dendritic freezing front velocity
CN1227044C (zh) 解冻和/或加热装置
US10196598B2 (en) System for heating and cooling samples
US20160272932A1 (en) Cell culture apparatus with mechanical and temperature control
AU659076B2 (en) Cooling process and apparatus
AU2002354684B2 (en) Cryopreservation system with controlled dendritic freezing front velocity

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant