[发明专利]高样本通量差示扫描量热仪

说明书

本发明描述了一种能够同时进行多个样本的分析的差示扫描量热仪(DSC)仪器。本文所述DSC仪器的一些实施方案包括在基底的整个表面上提供基本上均匀的温度的热基底。多个DSC单元例如通过将该单元直接安装到该基底的该表面而与该基底热连通。每个DSC单元包括用于进一步热隔离的第二热基底以及分别用于接纳参考室和样本室的参考平台和样本平台。热电装置设置在每个平台与该第二热基底之间。任选地，该参考室和该样本室可以是可在执行测量之后丢弃的一次性芯片，从而减少或消除清洁仪器部件以防止后续仪器操作的交叉污染的需要。

相关申请

本申请是非临时专利申请，要求于2018年10月22日提交的名称为“高样本通量差示扫描量热仪(High Sample Throughput Differential Scanning Calorimter)”的美国临时专利申请号62/748,682的优先权，该美国临时专利申请通过引用并入本文。

技术领域

本技术总体涉及量热系统。更具体地，该技术涉及具有高样本通量的差示扫描量热仪仪器。

背景技术

量热仪是可用于通过测量样本与其周围环境之间的热流来测量材料样本的能量的变化的仪器。差示扫描量热仪(DSC)是一种可用于测量生物样本、纳米尺寸材料和聚合物的特性的量热仪仪器。可确定与加热或冷却样本或与样本中的热转变相关联的热流。DSC通常具有至少一个样本室和至少一个参考室。在典型的DSC测量中，样本室和参考室的温度以受控方式升高或降低，但一些测量可在单个温度下完成。在其中样本不经历转变的温度范围内，样本的热容量可通过测量与参考样本相比加热或冷却样本所需的差热流来测量。当改变样本和参考样本的温度，使得样本达到与由放热或吸热相变引起的加热或冷却相关的转变温度时，可使用与进出参考样本的热流相比进出样本的差热流来确定转变温度并计算转变的焓。类似地，当样本包括生物分子时，可通过DSC测量来确定与生物分子的折叠和稳定性相关的因子。

一些常规的DSC仪器仅限于在仪器测量周期期间分析单个样本。根据温度随时间的变化，分析单个样本所需的时间可从几分钟延长至多个小时。结果是，常规DSC仪器具有低样本分析吞吐量。一些DSC仪器(包括常用于生物分析的仪器)的另一个缺点是需要清洁可能与样本接触的量热仪部件以减少交叉污染。这种清洁还可限制分析大量样本的能力，因为这增加了样本测量运行之间的显著延迟。

发明内容

在一个方面，一种热分析仪器包括第一热基底、温度控制模块和多个第二热基底。该第一热基底在该热基底的表面上提供基本上均匀的温度。该温度控制模块与该第一热基底热连通并控制该第一热基底的温度。该第二热基底中的每个第二热基底与该第一热基底的该表面热连通，并且在该第二热基底的表面上提供基本上均匀的温度。该第二热基底中的每个第二热基底被配置为接纳参考室和样本室。

该第一热基底可以包括多个导热材料层，其中该层中的一个或多个层的热导率与其他层中的一个层的热导率不同。该层可彼此扩散结合。

该热分析仪器可进一步包括与该第二热基底中的每个第二热基底热连通的用于接纳该参考室的参考平台和用于接纳该样本室的样本平台，其中该参考平台和该样本平台中的每一者被配置为接纳温度传感器。该参考平台和该样本平台中的每一者可被配置为接纳加热器元件。

在另一方面，一种DSC仪器包括温度控制板、温度控制模块和多个DSC单元。该温度控制板具有多个导热材料层，其中该层中的至少一个层的热导率与其他层中的一个层的热导率不同。该温度控制板的表面的温度在该表面上基本上是均匀的。该温度控制模块与该温度控制板热连通。该DSC单元中的每个DSC单元与该温度控制板热连通，并且包括用于接纳参考室的参考平台和用于接纳样本室的样本平台。

该层可彼此扩散结合。层中的一个层可与该DSC单元接触，并且具有比该温度控制板中的其它层中的至少一个层高的热导率。