CN216458953U - 可自动化温度控制设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及用于控制样本载体温度的设备以及包括该设备的可自动化实验室工作场所。该设备包括：加热装置，其具有加热器和可移动加热盖，可移动加热盖布置在加热器的接收区域上并且利用可预定接触压力将样本载体在加热位置压到加热器的接收区域中；以及运输装置，其设计用以将样本载体从设备外的***位置引入到设备中。运输装置包括装载单元，其包括用于接收样本载体的接收单元并且能在***位置和中间位置之间移动，在中间位置，样本载***于设备内和加热器的接收区域上方。运输装置设计成使得至少样本载体能够通过加热盖的运动从中间位置移动到加热位置。此外，运输装置包括至少一个返回元件，其设计用以将至少样本载体从加热位置移回中间位置。

Description

可自动化温度控制设备
技术领域
本实用新型涉及一种用于控制样本载体的温度的设备和一种包括根据本实用新型的设备的可自动化实验室工作场所。
背景技术
在生物技术和分子生物学领域，通常需要研究多个样本，特别是同时进行研究。微量滴定板形式的样本载体提供了在一个样本载体中布置和联合检查多个样本的可能性。为了处理不断增加的样本体量，进一步的方法包括增加每个情况下对于样本分析所需的工作步骤的自动化。
在所述领域中，许多标准技术需要执行热控制工艺步骤，为此使用特殊温度控制设备。众所周知的聚合酶链式反应(PCR)使用了热循环器，例如，热循环器可以独立地且自动地执行聚合酶链式反应的不同温度循环。此外，实时热循环器配备了测量荧光的光学***。这类温度控制设备的进一步例子是，例如，恒温震荡器、微量滴定板读取器或培养箱，这些在本行业中也同样为人所知。
在最简单的情况下，所述样本载体(例如微量滴定板)被手动地引入相应的设备(例如热循环器)，并且也被从设备手动移除。然而，与温度控制设备相关的各种至少部分自动化的解决方案也变得众所周知。
在旨在集成到机器人平台或用于自动化实验室工作场所的设备中，有必要提供一个选项，所述选项允许将相应的样本载体***到设备中并从设备移除，特别是通过机器人。
在温度控制设备带有所谓的盖子加热器的情况下，通常会提供一个特别是自动化的选项，用来暂时将盖子从相应的加热元件移除。
在其它设备中，则提供接收位置，在所述接收位置中，相应的样本载体可以***所述设备或从所述设备移除。在这一点上，例如，已经被知道的是，样本盛器可以被移动到或枢转到相应的设备之外。例如，美国专利申请No.6,197,572 B1描述了具有抽屉形式的样本盛器的热循环器，该样本盛器能够水平地从所述设备中移出。其它设备具有弹射机构，所述弹射机构布置在样本区组的区域中并且用于相对于所述设备在竖直方向上弹射出相应的样本载体。
通常地是，在每种情况下提供的运动机构都占据相对大量的空间。此外，在温度控制设备的情况下，在相应的加热工艺之后，所述样本主体和所述加热单元之间经常发生粘合。于是，在每种情况下，所述机构都必须能够克服这种粘合力。
发明内容
基于此,本实用新型目标在于明确提出一种控制样本的温度的设备,所述设备以运动机构为特点，该运动机构用于尽可能简单和可靠地将样本载体引入到所述设备中或从所述设备中移除。
该目标是通过根据本实用新型的自动化实验室工作场所来实现的。
关于所述设备，本实用新型所述的目标是通过一种用于控制样本载体的温度的设备来实现的，所述设备包括：加热装置，该加热装置具有加热元件和可移动加热盖，所述加热元件包括用于接收所述样本载体的接收区域，所述可移动加热盖被布置在所述加热元件的接收区域上方，所述可移动加热盖设计用以利用可预定接触压力将所述样本载体在加热位置压到所述加热元件的接收区域中；以及运输装置，所述运输装置设计用以将所述样本载体从所述设备外的***位置引入到所述设备中。根据本实用新型，所述运输装置包括装载单元，所述装载单元包括用于接收所述样本载体的接收单元，并且能够沿着水平轴线在***位置和中间位置之间移动，在该中间位置，所述样本载***于所述设备内并在所述加热元件的接收区域上方。所述运输装置布置并且/或者设计成使得通过所述加热盖的运动，至少所述样本载体可以从中间位置移动到加热位置，并且运输装置具有至少一个返回元件，所述至少一个返回元件设计用以将至少样本载体从加热位置移回中间位置。
因此，本实用新型涉及具有所谓盖子加热器的温度控制设备。例如，所述加热元件是加热块，可以将所述样本载体引入到所述加热块中或适配于该加热块。所述加热盖优选布置并且设计成使得如果所述加热盖处于加热位置，则所述样本载体优选基本上完全被所述加热装置封围起来或倚靠在所述加热盖上或适配于所述加热盖。
所述加热装置的所述加热盖的运动有利地赋予所述样本载体在所述设备内的运动。为了引入到所述设备中，首先将所述样本载体从***位置转移到中间位置。随后是从中间位置到加热位置的进一步运动。为了实施第二运动，有利地是，不需要单独的装置，因为这个运动是由所述加热盖赋予的。
如果所述加热盖可以在休息位置和所述加热位置之间来回移动，特别是沿竖直轴线移动，则是有利的。所述竖直轴线是指通过所述设备的纵轴。在所述中间位置，所述样本载体布置在所述加热盖的所述休息位置和所述加热位置之间。在这种情况下，有利地是，所述加热盖、所述样本载体和所述加热元件，特别是所述加热元件的接收区域，彼此对齐。
如果所述装载单元被设计用以沿水平轴线在所述***位置和所述中间位置之间执行运动，则也是有利的。为此目的，所述装载单元可以有合适的运动装置。
因此，首先通过水平运动，将样本载体输送到设备的内部中，然后通过所述加热盖的竖直运动，将所述样本载体从所述中间位置沿竖直方向转移到所述加热位置。因此，提供了特别简单和可靠的运动机构，所述运动机构省去了机器人或复杂的布置结构的集成。
相反，根据本实用新型的运输装置需要仅一个运动机构，用于所述样本载体在所述***位置和所述中间位置之间来回运动。在所述设备内的这种进一步运动是通过所述加热盖的运动来完成的，所述加热盖在任何情况下都设置在所述设备内，或经由所述至少一个返回元件完成在所述设备内的这种进一步运动。因此，根据本实用新型，提供了一种特别紧凑、构造简单、坚固耐用的温度控制设备，其非常适合于自动化操作。
在优选实施例中，所述设备包括用于移动所述加热盖的至少一个运动装置。根据本实用新型，用于移动所述加热盖的所述运动装置同时用于将所述样本载体从所述中间位置移动到所述加热位置。一方面，可以设想，在这里，所述样本载体是通过所述运动装置移动的。但是，同样可以设想，通过所述运动装置来移动运输装置的多个部件，特别是所有部件。
在这种情况下，如果运动装置包括马达，特别是电动马达，例如伺服马达或步进马达，则是有利的。替选的是或另外的是，还可以设想所述运动装置包括线缆牵拉件。
所述装载单元还可以包括用于在所述***位置和所述中间位置之间移动样本载体的运动装置。在这种情况中，所述设备包括用于移动所述加热盖的第一运动装置和用于移动所述装载单元的接收单元的第二运动装置。所述装载单元的运动单元也可以包括马达，特别是电动马达，例如伺服马达或步进马达和/或线缆牵拉件。
进一步的优选实施例包括所述返回元件，所述返回元件具有至少一个磁体。如果将所述加热盖从所述加热位置移动返回到所述休息位置，则可以通过磁力实现所述样本载体回到所述中间位置的运动。
替代性优选实施例则包括所述返回元件，所述返回元件具有至少一个弹性元件，特别是至少一个机械弹簧。
关于包括弹性元件的返回元件，有利的是，所述至少一个弹性元件通过至少所述样本载体的竖直运动而从所述中间位置被偏转到所述加热位置，使得可预定复原力由所述弹性元件至少施加在所述样本载体上。在所述加热位置，由所述加热盖的接触压力所赋予并将所述样本载体保持在所述加热位置的压力以及由所述至少一个弹性元件所赋予的复原力于是作用于所述样本载体上。所述复原力小于所述压力。
在这种情况下，如果通过由所述弹性元件施加的复原力，可以将至少所述样本载体从所述加热位置移动到所述中间位置，则也是有利的。因此，所述复原力优选大于至少所述样本载体或者由所述返回元件移动的所述运输装置的部件的承重力。
如果所述弹性元件被设计成使得在对所述样本载体进行温度控制之后，所述复原力是所述加热元件和所述样本载体之间作用的粘合力的至少两倍大，则是有利的。在加热工艺之后，所述样本载体粘合到所述加热元件。因此，所述复原力必须与所述粘合力和所述承重力相等。
在进一步的优选实施例中，所述设备包括检测单元，所述检测单元用于检测所述样本载体在所述设备中的存在，特别是在所述装载单元中的存在。在这种情况下，所述设备有可能在温度控制设备的加热工艺的过程中检测到故障，或在所述设备内的运动序列期间检测到故障。
如果所述检测单元包括位置开关，特别是限位开关，则是有利的。
所述位置开关优选地是被设计并且布置成使得至少所述样本载体或所述运输装置的部件的竖直位置的变化能够被检测到，所述样本载体或所述运输装置的部件通过所述加热盖或所述返回元件移动。
最后，所述设备的另一个实施例包括：所述设备是热循环器、实时热循环器、恒温震荡器、微量滴定板读取器或培养箱。
还通过包括根据本实用新型的设备的自动化实验室工作场所实现了本实用新型所涉及的目标。
应该注意的是，结合该设备描述的实施例也可以经在细节上必要的修改应用于自动化实验室工作场所。
附图说明
参照下图进一步详细说明本实用新型及其有利的实施例。显示的是:
图1:热循环器形式的温度控制设备的示意图，
图2a-2b:根据本实用新型的运输装置的两个透视图，其中所述装载单元(a)处在***位置和(b)处在中间位置，以及
图3a-3c:根据本实用新型的设备的三个截面图，该设备包括用于检测样本载体存在的检测单元，其中，图3a和图3b中，在每种情况下都存在样本载体，而图3c中，样本载体缺失。
参考数字
1 温度控制设备
2 加热装置
3 加热元件
3a 加热元件的接收区域
4 样本载体
5 样本载体中的空腔
6 加热盖
7 用于加热盖子的运动装置
8 运输装置
8a 基板
9 装载单元
10 接收单元
11 返回元件
11a-11d 弹性元件
12 检测单元
13 限位开关
14 凸起
H 加热位置
Z 中间位置
E ***位置
A 弹性元件的偏转
具体实施方式
图1示出热循环器形式的温度控制设备1的示意图。所述设备包括所谓盖子加热器形式的加热装置2，所述加热装置2包括加热元件3 和可移动加热盖6。所述加热元件3具有用于接收样本载体4的接收区域3a。所述样本载体4在这里被设计成带有多个空腔5的微量滴定板的形式，所述多个空腔5用于接收多个样本。此外，所述设备1具有运动装置7，所述运动装置设计用以使所述加热盖6在休息位置R和加热位置H之间来回移动。对于这里所示的实施例,所述设备1使加热盖6沿相对于纵轴的竖直轴线移动。
此外，所述设备1具有运输装置8，通过所述运输装置8，所述样本载体可以从所述设备1外的***位置E转移到所述设备1中。
图2a-2b中示出根据本实用新型的运输装置8的优选实施例。所述运输装置8包括装载单元9,所述装载单元9在图2a中示出处在***位置E，在所述***位置E，所述样本载体布置在所述设备1之外，并且装载单元9在图2b中示出处在中间位置Z,在所述中间位置Z，所述样本载体4布置在所述设备内。所述装载单元9包括用于接收所述样本载体的接收单元10。从所述***位置E到所述中间位置Z的运动沿着水平轴线发生。为了实施该运动，所述装载单元9可以具有另一运动装置(这里没有单独显示)。
此外，所述运输装置8具有返回元件11，对于当前示例性实施例，所述返回元件11包括机械弹簧形式的四个弹性元件11a-11d。在所述中间位置Z，所述样本载体布置在所述加热盖6和所述加热元件3之间，使得所述样本载体4、所述加热盖和所述加热元件3的接收区3a彼此对齐。
图3a-3c中进一步说明了所述运输装置8所赋予的运动序列。在将所述样本载体4转移到所述中间位置Z之后，通过所述加热盖6的运动，赋予至少所述样本载体4从所述中间位置Z到所述加热位置H 的运动。在当前情况中，不仅所述样本载体4被所述加热盖6移动，而且所述装载单元9也被所述加热盖6移动。所述运输装置8的仅一块基板8a相对于所述设备1保留在其原始位置，所述运输装置8的各种部件都被紧固到所述基板8a。
在图3a中，所述样本载体4在所述装载单元9的所述接收单元10 中处在所述中间位置Z。所述加热盖6处在所述休息位置R。
所述设备1还包括检测单元12，所述检测单元12用于检测在所述设备1中所述样本载体4的存在。对于这里所示的示例，所述检测单元12具有限位开关13。这个限位开关设计用以检测所述样本载体4 从所述中间位置Z到所述加热位置H的运动。为此,将凸起14附接到所述弹性元件11a中的一个弹性元件,所述凸起14的位置可以由限位开关13检测到。
在图3b中，所述样本载体4和所述加热盖6处于所述加热位置H。由所述运动装置7赋予的所述加热盖6的竖直运动，实现到加热位置H 的转移。如已经提到的那样，对于此处所示的示例性实施例，整个运输装置8通过所述加热盖6的运动而移动。这导致所述弹性元件11a-11d 从其休息位置偏转A。
弹簧11a-11d从所述休息位置的所述偏转A进而导致由所述限位开关13检测到的所述凸起14的位置变化。换句话说：如果所述加热盖的竖直运动导致所述凸起14的位置变化，则样本载体4位于所述设备1中。
另一方面，如图3c中所示，如果没有样本载体4在所述设备1中，则所述凸起14的位置变化在所述加热盖6到达所述中间位置周围的可预定区域的时间点处并不发生。因此，如果当所述加热盖穿过所述中间位置Z时检测到所述凸起14的位置没有变化，则所述设备中没有样本载体4。
当通过所述运动装置7将所述加热盖6从所述加热位置H移动返回到所述休息位置R时，所述运输装置8也移动返回所述中间位置Z。然而，所述运输装置8到中间位置的竖直返回运动是由所述弹簧 11a-11d所赋予的复原力引起的。因此，根据本实用新型所述的运输装置8 不需要任何另外的或单独的用于在所述中间位置Z和所述加热位置H 之间进行竖直运动的运动装置。
所述样本载体的所述加热盖6和任何光学部件(诸如例如在实时热循环器中存在的部件)的竖直运动可以通过用于移动所述加热盖的单个运动装置7来赋予。所述样本载体4或所述运输装置8的返回运动也是由所述弹簧11a-11d的复原力引起的。因此，包括装载单元9的所述运输单元8的竖直运动可以仅仅通过集成所述返回元件11来完成。
应该注意到，除了此处所示的示例性实施例之外，对于根据本实用新型的运输装置，可以设想同样落在本实用新型之下的许多其它变型。例如，所述返回元件11可包括至少一个磁体或者多于或少于四个的弹性元件。所述检测单元12也可以不同地体现。它仅被设计用以允许基于所述加热盖6的竖直运动来得出关于所述设备1中所述样本载体4存在的结论。此外，本实用新型绝不局限于热循环器形式的温度控制设备。

Claims (21)

1.一种用于控制样本载体(4)的温度的设备(1)，
包括：
加热装置(2)，所述加热装置(2)具有：
加热元件(3)，所述加热元件(3)具有用于接收所述样本载体(4)的接收区域(3a)，以及
可移动加热盖(6)，所述可移动加热盖(6)被布置在所述加热元件(3)的所述接收区域上方，并且所述可移动加热盖(6)被设计用以利用可预定接触压力将所述样本载体(4)在加热位置(H)压到所述加热元件(3)的所述接收区域(3a)中，以及
运输装置(8)，
所述运输装置(8)被设计用以将所述样本载体(4)从所述设备(1)外的***位置(E)引入到所述设备(1)中，
其特征在于
所述运输装置(8)包括装载单元(9)，
所述装载单元(9)具有用于接收所述样本载体(4)的接收单元(10)，并且所述装载单元(9)能够在所述***位置(E)和中间位置(Z)之间移动，在所述中间位置(Z)，所述样本载体(4)位于所述设备(1)内并且位于所述加热元件(3)的所述接收区域(3a)上方，
其中，所述运输装置(8)被布置并且/或者设计成，使得通过所述加热盖(6)的运动，能够将至少所述样本载体(4)从所述中间位置(Z)移动到所述加热位置(H)，并且
其中，所述运输装置(8)具有至少一个返回元件(11)，
所述至少一个返回元件(11)被设计用以将至少所述样本载体(4)从所述加热位置(H)移动返回到所述中间位置(Z)。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，
其中，所述加热盖(6)能够在休息位置(R)和所述加热位置(H)之间来回移动。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，
其中，所述装载单元(9)被设计用以在所述***位置(E)和所述中间位置(Z)之间沿水平轴线实施运动。
4.根据权利要求1或2所述的设备(1)，
包括用于移动所述加热盖(6)的至少一个运动装置(7)。
5.根据权利要求4所述的设备(1)，
其中，所述运动装置(7)包括马达。
6.根据权利要求1或2所述的设备(1)，
其中，所述返回元件(11)包括至少一个磁体。
7.根据权利要求1或2所述的设备(1)，
其中，所述返回元件(11)包括至少一个弹性元件(11a-11d)。
8.根据权利要求7所述的设备(1)，
其中，所述至少一个弹性元件(11a-11d)被设计成使得，当所述至少一个弹性元件(11a-11d)通过至少所述样本载体(4)的竖直运动从所述中间位置(Z)被偏转到所述加热位置(H)时由所述弹性元件(11a-11d)至少在所述样本载体(4)上施加可预定复原力。
9.根据权利要求8中所述的设备(1)，
其中，所述至少一个弹性元件(11a-11d)被设计成使得，通过由所述弹性元件(11a-11d)施加的所述复原力，能够将至少所述样本载体(4)从所述加热位置(H)移动到所述中间位置(Z)。
10.根据权利要求8或9所述的设备(1)，
其中，所述弹性元件(11a-11d)被设计成使得在所述样本载体(4)的温度控制之后，所述复原力是在所述加热元件(3)与所述样本载体(4)之间作用的粘合力的至少两倍大。
11.根据权利要求1或2所述的设备(1)，
包括检测单元(12)，所述检测单元(12)用于检测所述设备(1)中的样本载体(4)的存在。
12.根据权利要求11中所述的设备(1)，
其中，所述检测单元(12)包括位置开关(13)。
13.根据权利要求12中所述的设备(1)，
其中，所述位置开关(13)被设计并且布置成使得至少所述样本载体(4)的竖直位置的变化能够被检测到。
14.根据权利要求1或2所述的设备(1)，
其中，所述设备(1)是热循环器、实时热循环器、恒温震荡器、微量滴定板读取器或培养箱。
15.根据权利要求2所述的设备(1)，
其中，所述加热盖(6)能够沿竖直轴线在休息位置(R)和所述加热位置(H)之间来回移动。
16.根据权利要求5所述的设备(1)，
其中，所述运动装置(7)包括电动马达。
17.根据权利要求16所述的设备(1)，
其中，所述电动马达是伺服马达或步进马达。
18.根据权利要求7所述的设备(1)，
其中，所述返回元件(11)包括至少一个机械弹簧。
19.根据权利要求11所述的设备(1)，
包括用于检测所述装载单元(9)中的样本载体(4)的存在的检测单元(12)。
20.根据权利要求12所述的设备(1)，
其中，所述位置开关(13)是限位开关。
21.自动化实验室工作场所，包括根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)。
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