TWI225428B - Multi-well plate with perimeteral heat reservoir - Google Patents

Description

1225428 « · A7 , ___ _B7 五、發明説明（彳~)' " ~ --- 發明範疇 本發明關於有機化學合成實驗之多槽盤，特別是可用於 一微波爐内之多槽盤。 發明背景 有機化學合成涉及碳化合物之化性且為大範圍之工業和 研究活動的基礎，特別是製藥方面，然亦包含聚合物化學 、食品添加物化學、調味料化學、以及生物化學。 合成實驗涉及從原始試劑產出之產物百分比產量的決定 。合成實驗可以固相或液相進行且以使用一多槽盤方便完 成，其中許可在每一槽穴内有著不同濃度的試劑以反應並 形成產物化合物。測量並比較各原始濃度之百分比產量以 判定會產生最多百分比產物之最佳試劑比例。 在反應為吸熱性的或以熱為一催化劑時，以在一微波爐 内加熱試劑為便。微波加熱藉由激勵有一正在或接近雙極 之共鳴頻率之雙極矩的分子的方式工作，因此對於在爐内 加熱的東西非常有選擇性。舉例來說，轟擊一多槽盤之微 波會加熱槽穴内的試劑但不會加熱該盤或爐内空氣。雖然 這樣是經濟的，因為能量不會浪費在加熱目標成分以外的 物件’其有一缺點為在爐内物件之間會存在著溫度差，例 如試劑與盤之間，以及盤與環境空氣之間。此等溫度差必 然會導致溫度轉移發生。舉例來說，熱從試劑轉移至盤真 從盤轉移至微波室内的環境空氣。此熱轉移造成跨越該盤 之瞬日才且靜態的溫度梯度。較低的溫度出現在靠近盤緣之 槽穴内，此處因盤之側邊部分與空氣接觸的較大表面積而 -4- 本紙張尺度適用中國i家標準(CNS) 格(2H) X 297公爱)-~-- 1225428

有著最大的盤對空氣之熱轉移量。較高的溫度出現在靠近 盤中心的槽Γν内，此處因熱損失的表面積小所以熱轉移量 沒那麼大。 溫度梯度導致發生不穩定的結果，從而使實驗有所偏差 且提供假結果，因為所有樣本由於跨盤形成之梯度而非以 相同溫度進行實驗。如此明顯需要一種可用於微波爐内之 多槽盤，其不受溫度梯度的缺點困擾且會在實驗中產生一 致的結果。 曼j月概述及目的 本發明關於一種盛裝實驗用化合物之多槽盤。該盤由一 有一上表面之大致平坦構件及限界該平坦構件之複數個側 邊部分構成。複數個槽穴定位於該平坦構件内且適於盛裝 化合物樣本。每一槽穴有一位在該上表面上之開口。一第 一群槽穴鄰接於該等側邊部分其中一排列。一第一長形體 部沿著鄰接該第一群槽穴之一側邊部分長向延伸。該體部 具有做為一熱儲存槽的能力以抗拒該第一群槽穴内之樣本 相對於其他槽穴内之樣本的溫度變化。較佳來說，該體部 大致連續地圍繞該平坦構件延伸且當作一熱儲存槽以抗拒 任一其他相鄰槽穴内之樣本的溫度變化。 在其較佳實施例中，該大致平坦構件由下垂側邊部分限 界。該第一群槽穴臨界於該等側邊部分其中一棑列。該長 形體部包括一在該盤内沿該一側邊部分長向延伸且定位在 °玄側邊緣部分與該第一群槽穴之間的第一長形隔室。該 第一隔室適於容納一具有當作一熱儲存槽且抗拒該第一群 -5- 本紙張尺度適財國时鮮(CNS) A4麟(210X297公董)'— 1225428 A7 B7 五、發明説明（ 槽穴内之樣本相對於其他槽穴内之樣本之溫度變化之能力 的流體。 在較佳實施例中，該第一隔室充滿一液體且經密封以將 其與外界隔絕。在一替代實施例中，該隔室在一開始時充 滿空氣且在該平坦構件内有一與該第一隔室流體連通之埠 口。該埠口適於接收流體，該流體較佳為一液體，其可為 經該埠口倒入以裝滿該第一隔室。較佳來說，該埠口定位 在该上表面上。 該盤最好有一第二群槽穴鄰近於另一側邊部分排列且有 一第二長形隔室在該盤内沿該另一側邊部分長向延伸。該 第二隔室定位於該另一側邊部分與該第二群槽穴之間。類 似於該第一隔室，該第二隔室亦適於容納一具有當作一熱 儲存槽且抗拒該第二群槽穴内之樣本相對於其他槽穴内之 樣本之溫度變化之能力的流體。較佳來說，該第一隔室與 泫第二隔室相互為流體連通。 在另一實施例中，該長形體部為一可由微波加熱之固體 材料且最好連續地圍繞該平坦構件延伸。可考慮用該固體 材料开> 成該等側邊部分或其可定位在該長形隔室内。 本舍明之一目的為提出一種適合用於微波爐内之多槽 盤。 本發明之另一目的為提出一種多槽盤，其中槽穴間之溫 度差減至最小。 本發明之另一目的為減小或消弭跨越該盤之溫度梯度。 藉由以下本發明較佳實施例之圖式及詳細說明會讓本發 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公复^ ------~__ 1225428 A7 --—-—___B7 五、發明兑明一~) ' -----------— 日月之 以上和其他目的變得明確。 圖1為一依據本發明之多槽盤的透視圖； ^為圖1所示之盤沿線2-2取得的平剖面圖； 圖3為一圖丨所示之盤沿線弘3取得的剖面圖； 圖1為一依據本發明之多槽盤之另一實施例的透視圖； 圖5為一圖4所示之盤沿線5_5取得的平剖面圖； 囷為圖4所示之盤沿線6-6取得的局部剖面圖； 圖7為一類似於圖6之依據本發明之多槽盤之替代實施例 的局部剖面圖； 圖8為一類似於圖3之依據本發明之多槽盤之另一替代實 施例的剖面圖； 囷9為類似於圖3之依據本發明之多槽盤之另一替代實 施例的剖面圖；及 圖10為一使用中之多槽盤的透視圖。 較佳實施例詳細說明 圖1顯示一依據本發明之多槽盤10。盤1〇為一由下垂側邊 部分14限界之大致平坦構件丨2。該盤有一上表面1 6及複數 個槽穴18，每一槽穴在上表面16上有一開口 2〇。該等槽穴 最好棑列成列和行之一規則陣列且適於盛裝要在一實驗（舉 例來5兒為一涉及固相合成的實驗）中加熱的化合物樣本。 如圖2和3最佳所示，一長形隔室22在平坦構件12内介於 侧邊部分14其中之一與鄰近該側邊部分之一列或一群槽穴 24之間長向延伸。在較佳實施例中，該隔室在最外列槽穴 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 1225428 A7 ________ B7 五、發明説明（g )" ' -- 與鄰近側邊部分14之間連續地圍繞整個平坦構㈣延伸。 較佳來說，該隔室經永久性密封與外界隔絕且容納—物質 26 ’該物質具有做為一熱儲存槽的能力，亦即該物質可由 微波轉射加熱且具有儲存和轉移熱的能力。較佳物質⑽ -液體且具有-高於實驗所設計之溫度料點，其理由詳 見下文。 圖1所示之盤最好是用聚四氟乙烯或其他微波可透射（亦 即在受到微波輻射時不會明顯熱起來）、不會與槽穴内之化 合物反應且能承受較高溫度（至少超過實驗溫度）之較為鈍性 的物質製成。該盤可由一固態塊體加工而成，將通道裝滿 物質26然後將底盤28密封（以黏著劑或繫結件或其他適當裝 置接上）。 圖4繪出一另一實施例之多槽盤3〇，其中在平坦構件12内 鑽出或夕個隔至22，母一隔室定位於一列相應槽穴34與 一側邊部分14之間。如圖5所示，隔室22最好圍繞整個平坦 構件12且相互間成流體連通。視需要使用一或多個栓塞％ 岔封该專隔室以防流質内谷物逸出。最好有一與^一隔室2 2 成流體連通之裝填埠38位在平坦構件12之上表面16上以允 許一液體倒入該等隔室内。以如圖4所示使用二個裝填埠3 8 為便，該等埠口其中之一在流體倒入另一埠口内之時讓空 氣離開隔室。 儘管可如圖6所示在該盤之每一側使用單一個隔室22，本 發明涵蓋如圖7所示沿著一盤之一或多側使用疊加排列的多 個隔室22。此實施例會容許在一列槽穴與該盤之一側邊部 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） I225428 A7 一 _______Β7 明説明（1 ~) ' -- 分14之間置入更多流體，從而提高隔室做為一熱儲存槽的 效率，詳見下文。 曰 已裝滿一適當物質26之隔室22做為熱儲存槽以減緩或防 止從側邊14往微波爐内較冷的環境空氣之熱損失。該物質 當作一缓衝物，其不容許發自位在側邊附近之槽穴24的= 顯熱轉移，因而讓大致所有槽穴維持大致相同的溫度且避 免盤中心處之槽穴與較接近側邊丨4的槽穴之間有任何明顯 溫度梯度。藉由避免明顯的溫度梯度，不會犧牲實驗結果 的元整性且會就依據本發明多槽盤之所有槽穴内的所有試 劑得到有意義的結果。 為確保該多槽盤有效運作，最好隔室22内之一液體具有 咼於實驗進行之溫度的沸點。這會確保該等隔室維持為裝 滿流體且持續當作一熱儲存槽以減小或消弭溫度梯度，並 且不會形成可忐污染爐内大氣（很有可能犧牲實驗之完整性） 的瘵况。安全性也是一個問題，因為在一密閉隔室内加熱 至沸點之液體可能在隔室爆開之前達到相當大的壓力且在 爐内噴出高溫液體和蒸汽。 舉例來說’就一設計為將槽穴内樣本加熱置於大約1 3(rc 恆溫的實驗來說’隔室22内之較佳液體26為N-甲基吡咯烷 二明’其在一個大氣壓環境中之沸點為2021。液態物質26 至少南於實驗溫度50°C的沸點對大多數應用來說提供一充 分的安全邊界。 就一具有96個槽穴且尺寸為124χ85χ27公釐之聚四氟乙烯 製的標準型多槽盤來說，頃發現要形成一圍繞該盤之有效 -9- 本紙張尺度it财® S家標準(CNS) A4規格(210X297公董)

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熱儲存槽且將溫度梯度減小為較不明顯只要大約7毫升的液 體就已足夠。然以較多量的液體為較佳以提供更為有效的 梯度平滑效果。 在另一實施例中，如圖8所示，藉由將一固體材料長形體 部44沿著貼鄰槽穴18之側邊46長向定位的方式圍繞平坦構 =12形成一熱儲存槽4〇。可考慮用長形體部料形成側邊部 刀14且最好連續地圍繞整個平坦構件延伸。構成體部的 材料可輕易用微波加熱至實驗溫度且藉此做為一熱儲存槽 以防止從相鄰槽穴18至微波爐内較冷大氣的熱損失。圍繞 平坦構件12之固態體部的存在防止中央槽穴與鄰接側邊仏 的槽穴之間形成任何明顯溫度梯度。任何可能產生的梯度 很可能被約束在長條體部44自身。體部44可由陶瓷材料以 及其他固怒材料構成。若體部44為一凝膠態材料，其可如 圖9所示在底盤28接上使側邊46與側邊部分μ間之隔室22密 封之間置入該隔室内。這類似於圖3所示實施例。 圖9顯示一依據本發明之多槽盤1〇正在一位於微波爐（圖 中未示）内之旋轉台48上使用。較佳來說，盤丨〇放在一安置 於旋轉台48上（最好在一凹穴52内）之托盤5〇内以確保該盤正 確定位。一旋轉臂54許可將一測量裝置（例如一溫度計）帶到 盤上以監測槽穴内之化合物樣本的溫度。該旋轉台得到動 力且在爐内以垂直軸線56為軸心旋轉以確保用微波對所有 盤内之所有槽穴均勻加熱。 得到的實驗結果證明依據本發明之多槽盤在化學合成實 驗中用於微波爐内的有效性。就此一盤來說，所有槽穴内 -10-

Claims (1)

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第091111073號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(％年8月） 申請專利範圍 1. -種用來盛裝試驗用化合物之多槽盤，該多槽盤包括： 一大致平坦構件，其以下垂側邊部分為界且有一上表 面； 複數個槽穴，其定位在該平坦構件内且適於盛裝該化 合物之樣本，每一槽穴有一位在該上表面上之開口，該 等槽穴之一第一群排列為鄰近該等側邊部分其中之一· 及 八 ’ 一第一長形隔室，其在該平坦構件内沿著該—侧邊部 分縱向延伸且限定在該一侧邊部分與該第一槽穴群之間 ，該第一隔室適於將一流體侷限在該一側邊部分與該第 :槽穴群之間，該流體具有熱容量可作為一熱儲且 能抗拒該第一槽穴群内之樣本相對於其他槽穴内之樣本 之溫度變化。 2·如申請專利範圍第！項之多槽盤，其中該平坦構件為一微 波可穿透材料製成。 3. =申請專利範圍第2項之多槽盤，其中該材料為聚四氣乙 沐。 4. 如申請專利範圍第i項之多槽盤，其在該平坦構件内進— 步包括-個與該第一隔室成流體以連通之蟑口口 適於接收該流體以充滿該第一隔室。 5. 如申請專利範圍第4項之多槽盤，其中該谭口定位在該上 表面上。 6. 如申請專利範圍第1項之多槽盤，其進-步包括排列為鄰 接該等側邊部分中另一側邊部分之該等槽穴之一第二群 O:\78\78449-920808.DOC\ 5 1225428 A8

，及一在該盤内沿著該另一側邊部分縱向延伸且定位於 邊部分與該第二槽穴群之間的第二長形隔室， /第一隔至適於將一流體侷限在該一側邊部分與該第一 t八群：間’該流體具有熱容量可作為-熱儲存槽且能 抗拒5亥第二槽穴群内之樣本相對於其他槽穴内之 溫度變化。 ’ 7·如申請專利範圍第6項之多槽盤，其中該第一隔室和第二 隔室相互成流體連通狀態。 8.如申請專利範圍第！項之多槽盤，其中該隔室連續地圍繞 該平坦構件延伸，該隔室限定在該側邊部分與鄰近於該 側邊部分之該槽穴之間。 9·如申請專利範圍第丨項之多槽盤，其中該流體為一液體。 1〇· 2申請專利範圍第9項之多槽盤，其中該液體之沸點溫度 南於該化合物所要加熱之溫度。 11. 如申請專利範圍第1〇項之多槽盤，其中該液體之沸點溫 度比該化合物所要加熱之溫度高出至少約50°C。 12. —種用來盛裝實驗用化合物之多槽盤，該多槽盤包括： 一大致平坦構件，其由複數個下垂側邊部分限界且有 一上表面； 複數個槽穴，其定位在該平坦構件内且適於盛裝該化 合物之樣本’每一槽穴有一位在該上表面上之開口，該 等槽六之一第一群配置在鄰近該等側邊部分其中之一； 一第一長形隔室，其在該平坦構件内沿著該一側邊部 分縱向延伸且限定在該一側邊部分與該第一槽穴群之間 -2- O:\78\78449-920808.DOC\ 5 ... I I 丨I Nil I Ι··ι II 丨1_ " ι γτι·ί 和只 > * _ 1 —' ιι in - m 丨__ 太氮張尺度適用中國國家標準(CN3) A4規格(210X297公釐) 1225428 A BCD 夂、申請專利範圍 •，及 一流體，其侷限在位於該一側邊部分與該第一槽穴群 之間之該隔室内，該流體具有作為一熱儲存槽以抗拒該 第一槽穴群内之樣本相對於其他槽穴内之樣本之溫度變 化的能力。 13·如申請專利範圍第12項之多槽盤，其中該隔室連續地圍 繞該平坦構件延伸，且該隔室限定在該側邊部分與鄰近 於該側邊部分之該槽穴之間。 14.如申明專利範圍第13項之多槽盤，其中該隔室被密封且 藉此隔絕於外界環境。 15·如申請專利範圍第14項之多槽盤，其中該流體為一液 體。 16. 17. 18. 如申凊專利範圍第15項之多槽盤，其中該流體沸點溫度 高於該樣本化合物所要加熱之溫度。 如申請專利範圍第16項之多槽盤，其中該液體之沸點溫 度比該化合物所要加熱之溫度高出至少約50°C。 一種用來盛裝實驗用化合物之多槽盤，該多槽盤包括： 一大致平坦構件，其有一上表面及對該平坦構件限界 之複數個側邊部分； 複數個槽穴，其定位在該平坦構件内且適於盛裝該化 =物=樣本，每一槽穴有一位在該上表面上之開口，該 等槽穴之一第一群配置在鄰近該等側邊部分其中之—； 一第一長形體部，其沿著鄰接該第一槽穴群之該一侧 邊部分縱向延伸，該體部具有作為一熱儲存槽以抗拒該 ；! O:\78\78449-920808.DOQ 5 〇 i ___π丨丨丨''"川·’丨·11 -I ,,,,,ιι, , , | 各紙張尺沒適β中幽函豕命孕(Ui'iS) Α4規格（21〇x 297公聲） 1225428 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 第一槽穴群内之樣本相對於其他槽穴内之樣本之溫度變 化的能力。 19·如申請專利範目第18項之多槽盤，其中該該平坦構件由 一微波可穿透材料製成。 20.如申請專利範圍第18項之多槽盤，其中該體部大致連續 地圍繞該平坦構件延伸。 21·如申請專利範圍第18項之多槽盤，其中該體部包括-限 定=-：邊部分與該第一槽穴群之間之長形隔室，該 合納具有作為該熱儲存槽 22.:二"利範圍第18項之多槽盤，其中該體部包括一限 疋在该-側邊部分與 1栝限 隔=納作為該熱铸存槽之具曰有熱容量曰的^體形隔室’該 R如中請專利難第18項之多槽盤，的"體體 用微波加熱且具有 Up包括-可 T為4熱儲存槽之能力的固態材料。 O:\78\78449-920808.DOC\ 5 -4- 本紙張尺度適財_目家袼