[发明专利]用于电子仪器的模制外壳

说明书

本申请是2005年9月9日提交的申请号为200580046351.5，名称为免受大气湿气影响的热循环仪的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明致力于实验室装置，其用于执行要求同时对多容座取样部件中的多个样本进行温度控制的工序。具体地说，本发明解决了由于使用用于温度调节和控制的热电模块而引起的问题。

背景技术

聚合酶链反应(PCR)是需要对在不同的工序阶段之间，温度快速变化的反应混合物进行精密温度控制的化学过程的许多示例中的其中一个示例。PCR是一种用于扩增DNA的过程，即，从单个拷贝中生产出DNA序列的多个拷贝。PCR通常在仪器中执行，这种仪器在多个反应器例如反应井、试管或毛细管中提供试剂传送、温度控制和光学检测。这种过程包括一系列热敏感的阶段，不同的阶段在不同的温度下执行，并且该温度在反复的温度变化中循环。在典型的PCR过程中，各样本被加热和冷却到三个不同的目标温度，在该温度下将样本保持指定的时间周期。第一目标温度大约为95℃，其是分开双链所需要的温度。随后冷却至55℃的目标温度，用于使分开的链杂化，并加热到72℃的目标温度，用于涉及聚合酶的反应。之后重复循环，以获得多个DNA制品，并且各循环所消耗的时间根据设备，反应规模和自动化程度而可能从几分之一分钟变化至两分钟。这种热循环是对于成功的过程性能是关键的，并且是任何要求对温度和不同温度下的阶段顺序进行完全控制的过程的重要特征。这些过程许多涉及同时处理大量的样本，各样本具有通常在微升比例范围内的相对较小的尺寸。在某些情况下，该工序需要将某些样本保持在一定温度下，而将其它样本保持在另一温度下。已经研制出作为热循环仪而为人所知的实验设备，以允许这些工序以自动的方式来执行。

其中一种用于对热循环仪中或任何平面阵列中的多个样本进行温度控制，以及用于将分离的样本组放置在不同温度下的方法，是使用热电模块。这些模块是基于半导体的电子元件，其用作利用珀耳帖效应的小热泵，并且可造成热量根据经过元件的电流方向而在任一方向上流动。热电模块的许多用途包括小的激光二极管冷却器、便携式制冷器和液体冷却器。

热电模块在热循环仪中对于局部温度效应、电子控制和模块提供的快速响应具有特定的重要性。该模块通常在平面阵列中边靠边地设置，从而提供在广泛区域上对多个样本的加热或冷却，当样本包含在取样部件中时尤其如此，取样部件是整体件，其具有平的底表面和许多以标准的几何结构排列而成形于其上表面的样本井或容座。在典型的排列中，该模块放置在取样部件下面，并且通常带散热片的散热器放置在模块下面。

虽然这些模块是高效且通用的，但是其效率可能由于循环器的构造中的各种因素而被削弱。温度变化例如可能造成模块表面上的冷凝，并且用于确保这些构件处于完全热接触下的夹具可能干扰散热器片。通过本发明可解决这些以及其它问题。

发明内容

根据本发明，热循环仪中的热电模块放置在封壳的内部，外科由取样部件、散热器和支撑框架组成，并且被垫圈密封，以免大气湿气的侵入，其中一个垫圈被压缩在取样部件和支撑框架之间，而另一垫圈被压缩在散热器和支撑框架之间。这些垫圈允许构件的快速组装，并且不需要手动定位或对准。通过简单地将取样部件、模块和散热器放置在框架中，并将这些部件固定在一起，可实现密封。

本发明还致力于一种用于将带散热片的散热器固定到热电模块中的结构，从而不会在散热片的表面积或空气穿过散热片的散热片通道方面削弱散热器的散热片性能。固定是通过一个或多个夹杆而实现的，所述夹杆足够薄，以便装配在散热片之间，并且具有比散热片小得多的深度，使得各相邻散热片的大部分表面仍暴露在外。夹杆优选延伸达相邻散热片的全长度，并且实际上最优选比散热片更长，使得夹杆的末端将伸出散热片以外，而被固定在组件的其余构件上。

由本发明提供的更进一步的改进之处是一种模制部件中的电导线的新颖结构，该模制部件用作将被密封而免于暴露在大气中的区域与相邻区域分隔开的分隔件。电导线具有两个通过横杆而在一端相连以形成″U″形的引脚。横杆埋置在模制部件中，并且两个引脚暴露在外，并可用于电连接，一个引脚延伸到密封区域中，而另一引脚延伸到相邻的区域中。″U″形状便于围绕着导线而模制该部件，并且如此埋置导线的部件可用于任何电子装置或仪器中，这些电子装置或仪器包含电子元件，这些电子元件需要一种受保护以免暴露于大气湿气中的环境。这样一种仪器是热循环仪，导线的其中一个引脚电连接在封壳内部的热电模块上，并且另一引脚电连接在外部电气构件上，例如电源、控制器或任何为模块提供或调节电流的这种构件上。