專利名稱:用于加熱生物樣本的設(shè)備的制作方法
用于加熱生物樣本的設(shè)備
交叉引用
本申請要求2009年4月3日提交的第61/166，535號美國臨時申請、2010年I月20日提交的第61/296，801號美國臨時申請、2009年9月9日提交的第61/240，951號美國臨時申請以及2010年I月20日提交的第61/296，847號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，這些申請的全部內(nèi)容通過引用整體并入本文。
背景技術(shù)：
自1983以來，聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)的到來已經(jīng)通過使識另U、操縱和復(fù)制諸如DNA的基因物質(zhì)的能力快速發(fā)展而使分子生物學(xué)產(chǎn)生了革命性變化。如今，PCR在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究實驗室中被常規(guī)地實施以用于各種任務(wù)，諸如遺傳疾病的檢測、基因指紋的識別、傳染性疾病的診斷、基因的克隆、親子鑒定、以及DNA計算。通過使用熱穩(wěn)定的DNA聚合酶和能夠快速地加熱和冷卻基因樣本的機器，通常稱為熱循環(huán)儀，該方法已經(jīng)實現(xiàn)了自動化。
許多可用的熱循環(huán)儀具有某些內(nèi)在限制。為了一次性使用大量樣本，經(jīng)常在多孔微型板上進行PCR反應(yīng)。金屬加熱塊經(jīng)常被用于進行反應(yīng)樣本的熱循環(huán)。金屬加熱塊經(jīng)常難以在整個微型板上獲得的基本均勻的溫度。此外，需要對傳統(tǒng)熱循環(huán)儀的溫度控制進行改進以避免非靶序列的不期望的非特異性擴增。
本領(lǐng)域需要能夠替換或改進的加熱設(shè)備或熱循環(huán)儀設(shè)計。期望的設(shè)備允許將熱量快速且均勻地轉(zhuǎn)移至樣本以實現(xiàn)核酸的更特異的擴增反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
在某些方面，文中提供了用于加熱生物樣本的設(shè)備，其包括加熱器，其中該設(shè)備被配置為接納容納生物樣本的至少16個樣本容器，并且該至少16個樣本容器當(dāng)被加熱器加熱到至少48°C時的溫度波動處于+/-0. 2°C以內(nèi)。在某些示例中，該設(shè)備是熱循環(huán)儀并且被配置為以PCR反應(yīng)溫度加熱和冷卻生物樣本。在某些示例中，PCR反應(yīng)循環(huán)期間，該至少16個樣本容器的溫度波動處于+/-0. 2°C以內(nèi)。在某些示例中，加熱器是熱電裝置。在某些示例中，該至少16個樣本容器是多孔板的孔。在某些示例中，多孔板具有16、24、48、96、384個或更多個孔。
在某些示例中，該設(shè)備還包括儲液器，儲液器包括液體組合物和攪拌器。在某些示例中，儲液器包括被配置為接納樣本容器的孔。在某些示例中，這些孔錨固至儲液器的底面。在某些示例中，加熱器的寬度乘長度小于儲液器的寬度乘長度。
在某些示例中，設(shè)備還包括光學(xué)組件，光學(xué)組件具有光源和光學(xué)檢測器，其中光學(xué)組件被定位，使得來自光源的光被引導(dǎo)至至少16個樣本容器內(nèi)，并使得來自該至少16個樣本容器的光被檢測器檢測。在某些示例中，光學(xué)組件包括多個光源，其中該多個光源中的每一個均與該至少16個樣本容器中的單個樣本容器相對應(yīng)。在某些示例中，光學(xué)組件包括小透鏡陣列，其中每個小透鏡均與該多個光源中的每一個相對應(yīng)，以將激發(fā)能量引導(dǎo)至該至少16個樣本容器中的單個樣本容器。在某些示例中，光學(xué)組件還包括多功能鏡，多功能鏡將激發(fā)能量引導(dǎo)至該至少16個樣本容器，并且多功能鏡將來自該至少16個樣本容器的發(fā)射能量引導(dǎo)至光學(xué)檢測器。在某些示例中，該設(shè)備還包括控制設(shè)備、光源、和檢測器的控制組件。在某些示例中，控制組件包括可編程計算機，可編程計算機被編程以自動處理樣本、運行多個溫度循環(huán)、獲得測量結(jié)果、將測量結(jié)果數(shù)字化為數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖表或圖形。在某些示例中，可編程計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接與設(shè)備、光源、和檢測器通信。在某些示例中，可編程計算機通過無線通信與設(shè)備、光源、和檢測器通信。
在一個方面，文中提供用于加熱生物樣本的設(shè)備，其包括加熱器；以及儲液器，與加熱器熱接觸，其中儲液器容納液體組合物，其中所述儲液器被配置為接納容納生物樣本的至少16個樣本容器，并且該至少16個樣本容器當(dāng)被加熱器加熱到至少48°C時的溫度波動處于+/-0. 2°C以內(nèi)。在某些示例中，儲液器是密封的。在某些示例中，液體組合物在儲液器內(nèi)被攪拌。在某些示例中，液體組合物是氟化流體。
在某些示例中，該設(shè)備還包括攪拌裝置，攪拌裝置被配置為使液體組合物在儲液器內(nèi)運動。在某些示例中，攪拌裝置是槳輪。在某些示例中，攪拌裝置是攪拌棒。在某些示例中，攪拌裝置由磁電機驅(qū)動。
在一個方面，文中提供用于加熱生物樣本的設(shè)備，其包括加熱器；儲液器，與加熱器熱接觸，其中儲液器容納液體組合物，其中液體組合物是流體，如果儲液器是封閉的，流體在約5年內(nèi)不劣化；以及攪拌裝置，被配置為使液體組合物在所述儲液器內(nèi)運動，其中設(shè)備被配置為接納包括生物樣本的樣本容器。在某些示例中，該流體在約5年內(nèi)不被氧化。在某些示例中，該流體不是液體金屬。在某些示例中，該流體是氟化液體。在某些示例中，該流體不隨時間劣化所述儲液器的組成。在某些示例中，儲液器包括銀。
在一個方面，文中提供用于加熱生物樣本的設(shè)備，其包括加熱器；儲液器，與加熱器熱接觸，其中儲液器容納液體組合物，其中液體組合物在25°C下的蒸汽氣壓小于約6000Pa并且液體組合物的熱導(dǎo)率大于約0. 05W m^r1 ;以及攪拌裝置，被配置為使液體組合物在儲液器內(nèi)運動，其中該設(shè)備被配置為接納包括生物樣本的樣本容器。在某些示例中，液體組合物在25°C下的蒸汽氣壓小于約1500Pa。在某些示例中，當(dāng)液體組合物未被攪拌時，液體組合物的熱導(dǎo)率位于約0. 05W HT1K-1與0.1W HT1K-1之間。在某些示例中，液體組合物包括氟化液體。在某些示例中，液體組合物包括Fluorinert的氟素品。在某些示例中，液體組合物基本由氟化液體組成。在某些示例中，液體組合物的沸點位于約95°C與200°C之間。在某些示例中，液體組合物在25°C下的粘度小于約2.50cSt。在某些示例中，液體組合物在25°C下的粘度位于約0. 70cSt與2. 50cSt之間。在某些示例中，液體組合物的蒸汽氣壓小于水的蒸汽氣壓。在某些示例中，儲液器是密封的。
在一個方面，文中提供用于加熱生物樣本的設(shè)備，其包括加熱器；儲液器，與加熱器熱接觸，其中儲液器容納液體組合物；散熱器，與加熱器熱接觸；以及加熱底板，與加熱器熱接觸，其中加熱底板將熱量從加熱器轉(zhuǎn)移至散熱器。在某些示例中，加熱底板的頂面具有與加熱器的底面相似的尺寸，以將熱量均勻地轉(zhuǎn)移至散熱器。在某些示例中，加熱底板包括與散熱器的界面相同的材料。在某些示例中，加熱底板包括當(dāng)壓力垂直地施加至加熱器時防止加熱器水平運動的裝置。
在一個方面，文中提供用于加熱生物樣本的方法，其包括使容納生物樣本的樣本保持器與前述的設(shè)備熱接觸；以及通過該設(shè)備加 熱由樣本保持器容納的生物樣本。在某些示例中，該方法包括對生物樣本執(zhí)行PCR。在某些示例中，該設(shè)備在進行加熱時將樣本溫度維持在±0. 2°C以內(nèi)。在某些示例中，該方法還包括在儲液器內(nèi)攪拌液體組合物。在某些示例中，加熱步驟包括使生物樣本在約50-65°C與約90-100°C之間熱循環(huán)。在某些示例中，熱循環(huán)中的每一個均包括退火溫度和變性溫度，并且每個擴增循環(huán)的退火溫度的變化小于±0. 1°C。在某些示例中，熱循環(huán)中的每一個均包括退火溫度和變性溫度，并且每個擴增循環(huán)的變性溫度的變化小于±0. 1°C。在某些示例中，樣本保持器是多孔板并且多孔板的孔容納生物樣本，生物樣本是多核苷酸樣本。在某些示例中，該方法還包括向容納生物樣本的孔提供用于進行PCR的試劑、以及用于檢測擴增水平的染料，從而創(chuàng)造反應(yīng)混合物。在某些示例中，該方法還包括光學(xué)地測量染料在多個擴增之間或在多個擴增中的每一個期間，以確定擴增水平。
在一個方面，文中提供用于加熱生物樣本的方法，其包括使樣本保持器與加熱器熱接觸，其中樣本保持器包括容納生物樣本的至少16個孔并且寬度為至少Icm;以及通過加熱器加熱樣本保持器內(nèi)的生物樣本，其中該至少16個孔的至少2個樣本之間的溫度方差小于±0. 2°C。在某些示例中，在以超過每秒10°C增加或減少生物樣本的溫度之后緊接著的10秒內(nèi)，該溫度方差小于±0. 2V。
在一個方面，文中提供用于加熱生物樣本的方法，其包括形成具有儲液器的加熱塊；通過加熱塊中的開口將處于至少90°C的第一溫度下的流體填充至儲液器；以及當(dāng)加熱塊和流體時密封所述開口，其中當(dāng)加熱塊處于小于第一溫度的第二溫度時，儲液器內(nèi)的壓力低于環(huán)境壓力。在某些示例中，儲液器被基本充滿。在某些示例中，儲液器被填充少于50%。在某些示例中，該流體是氟化流體。在某些示例中，在被填充時，該流體的溫度約為100°C或更高。在某些示例中，加熱塊是含金屬的。在某些示例中，加熱塊包括孔，并且孔的底部連接至加熱塊的底部。在某些示例中，儲液器包括攪拌元件。
在一個方面，文中提供了一種系統(tǒng)，其包括熱循環(huán)儀，包括網(wǎng)絡(luò)連接；以及計算機，與所述熱循環(huán)儀通信。在某些示例中，計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接與熱循環(huán)儀通信。在某些示例中，計算機通過無線連接與熱循環(huán)儀通信。在某些示例中，控制組件包括可編程計算機，可編程計算機被編程以自動處理樣本、運行多個溫度循環(huán)、獲得測量結(jié)果、將測量結(jié)果數(shù)字化為數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖表或圖形。在某些示例中，計算機包括控制組件。
通過引用的合并
本說明書中所提到的全部公開、專利、和專利申請通過引用相同范圍而并入本文，就如同每個單獨公開、專利、或?qū)＠暾埍惶貏e且單獨地指示以通過引用而并入。


本發(fā)明的許多特征通過所附權(quán)利要求
中的特殊性來闡述。通過引用闡述利用本發(fā)明的許多原理的示意性實施方式的下面的詳細描述和附圖，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將得到更好的理解，在附圖中
圖1示出文中的加熱組件的俯視圖；
圖2示出文中的裝置的示例性加熱組件的側(cè)視圖；
圖3示出文中的裝置的示例性實施方式的另一個視圖；
圖4示出不具有壓板的加熱組件的俯視圖；[0025]圖5示出不具有壓板的加熱組件的視圖；
圖6示出不具有壓板的加熱組件的視圖，其中加熱組件包括散熱器、加熱底板、加熱塊、以及混合電機；
圖7A-C示出文中的示例性加熱塊；
圖8A-B示出文中所述的加熱組件的加熱塊和混合電機的俯視圖；
圖9示出文中的加熱組件的加熱塊、加熱裝置、以及混合電機的另一個視圖；
圖10A-C示出加熱塊的示例性攪拌器；
圖1lA-F和12A-D示出具有攪拌器裝置的不同示例的文中的設(shè)備的儲液器和加熱
器的不例性實施方式；
圖13示出當(dāng)加熱塊溫度為95°C時文中所述的樣本裝置(1-7)的熱不均勻性(TUN)；
圖14示出當(dāng)加熱塊溫度為60°C時文中所述的樣本裝置(1-7)的熱不均勻性(TUN)。
具體實施方式
本文所公開的是一種用于熱循環(huán)反應(yīng)的樣本(諸如生物樣本)的控制加熱的裝置。文中的裝置能夠提供相對于本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)更為先進的溫度均勻性和分布。在PCR反應(yīng)中，例如，在必須同時對多個反應(yīng)容器中的多個樣本進行冷卻和加熱的情況下，溫度均勻性是非常期望的。
除了 PCR樣本的加熱之外，文中的裝置和方法還能夠廣泛地用于生物技術(shù)和化學(xué)領(lǐng)域。示例包括但不限于酶反應(yīng)諸如限制酶、生化試驗和聚合酶反應(yīng)的培養(yǎng)；細胞培養(yǎng)和轉(zhuǎn)化；雜交；以及需要精確溫度控制的任何處理?；诒竟_，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠輕易地使所公開的技術(shù)適應(yīng)需要精確溫度控制的生物/化學(xué)樣本的各種分析。
1.設(shè)備和系統(tǒng)
在文中所述的實施方式中，多個溫度循環(huán)對應(yīng)于核酸擴增的多個循環(huán)。核酸擴增可包括實時PCR。例如，本發(fā)明的設(shè)備和系統(tǒng)有時還被稱為熱循環(huán)儀。
除了為PCR提供熱循環(huán)之外，文中的設(shè)備還廣泛用于如文中所討論的生物技術(shù)和化學(xué)的領(lǐng)域。相比于固體金屬加熱塊，所述液體組合物的使用可產(chǎn)生更加均勻的熱轉(zhuǎn)移和更加快速的加熱和冷卻循環(huán)，例如可使DNA聚合酶的誤差率更低。此外，因為增強的熱均勻性，可以在長鏈擴增(long amplification)、SNP識別和定序反應(yīng)期間降低誤差率。
如文中所述，液體能夠在加熱器與樣本保持器之間提供更好的熱接觸，并且提供更加均勻的熱轉(zhuǎn)移。因此，樣本保持器內(nèi)的樣本的溫度可以是非常均勻的。溫度的均勻性可減少非特異性雜交并且可增加單個孔內(nèi)的PCR中的擴增的特異性，還能夠增加位于同一個加熱塊(或儲液器)中的多個孔內(nèi)的PCR中的擴增的特異性。在另一個實施方式中，單獨的或與設(shè)備組合的樣本保持器將從中生成的信號的絕大部分通過樣本保持器的獨立部分(例如，保持器的頂部)發(fā)射出去，使得所發(fā)射的光能夠被光學(xué)組件收集。在又一個實施方式中，光檢測器檢測樣本保持器所發(fā)射的絕大部分光。在某些實施方式中，儲液器具有高反射性并將穿過透明樣本保持器的壁傳播的光反射回樣本保持器。通過這種方式，將樣本保持器內(nèi)所生成的更大比例的光信號從樣本保持器的獨立部分發(fā)射出去，以使其能夠被光學(xué)組件收集。在一個示例中，從保持器的獨立位置收集光可消除在進行實時PCR時從加熱塊上移除保持器的必要。因此，文中的設(shè)備特別適于進行PCR (聚合酶鏈反應(yīng))、反轉(zhuǎn)錄PCR和實時PCR。在一個實施方式中，包括含有液體組合物的儲液器的設(shè)備由AC或DC電流供電。在某些實施方式中，該設(shè)備由電源供電。在某些實施方式中，該設(shè)備由電池供電。
圖1示出文中的加熱組件100的俯視圖。壓板130安裝在加熱塊110之上。壓板130可包括塑料材料。在某些示例中，壓板130包括玻璃填充聚醚酰亞胺。在某些示例中，壓板130包括順應(yīng)材料或可壓縮材料，諸如橡膠、金屬、聚合物、陶瓷、以及玻璃。在某些實施方式中2，壓板130由具有低熱導(dǎo)率的材料制成，在其它實施方式中，具有低熱導(dǎo)率的材料使通過塊110的邊緣的熱的損失最小化。圖1還示出壓緊螺釘131?？蓴Q緊螺釘131以使加熱塊110均衡地壓靠加熱塊110下方的加熱裝置。在某些示例中，加熱組件110包括8個壓緊螺釘131。在某些示例中，加熱組件100包括兩個或更多個壓緊螺釘131。在某些示例中，通過使加熱塊110壓靠加熱裝置并與之熱連接，熱量能夠從加熱裝置更加均衡或有效地轉(zhuǎn)移至加熱塊110。在某些示例中，壓板130在整個加熱裝置上方提供來自加熱塊110的相等或近似相等的力。該裝置的加熱組件100還包括兩個混合電機120，以驅(qū)動加熱塊110中的儲液器內(nèi)的攪拌器。在某些示例中，加熱組件100包括使攪拌器在儲液器110 內(nèi)運動的機械電機120。壓板130和加熱塊110被配置為接納微型板，例如在圖1中，加熱組件100被配置為接納48孔微型板。圖1還示出用于混合電機120和加熱塊110的功率控制組件141。在某些示例中，功率控制組件141連接至計算機系統(tǒng)以控制前往控制加熱塊110和混合電機120的功率的量。用于散熱器和加熱塊110的溫度傳感器的溫度控制組件140與用于混合電機120和加熱裝置的功率控制組件141分離。文中，術(shù)語加熱塊和儲液器常?？山粨Q地使用。
圖2示出文中的裝置的示例性加熱組件200的側(cè)視圖。圖中的加熱組件200包括散熱器250、壓板230、壓緊螺釘231、以及混合電機220。
圖3示出文中的裝置的加熱組件300的示例性實施方式的另一個視圖。加熱組件300圖中的包括散熱器350、壓板330、壓緊螺釘331、混合電機320。圖3還示出包括被配置為接納樣本保持器諸如微型板的孔的加熱塊310的頂部。
圖4示出加熱組件400的未示出壓板的俯視圖。該圖示出混合電機420與加熱塊410的聯(lián)接。混合電機420包括混合磁體421，混合磁體421聯(lián)接至攪拌器的磁體以使攪拌器在塊內(nèi)移動。在某些示例中，如圖4所示，加熱組件400包括用于檢測加熱塊410的溫度的溫度傳感器。在某些示例中，溫度傳感器與功率控制系統(tǒng)、功率控制組件414、以及溫度控制組件440通信。功率控制系統(tǒng)可使用溫度傳感器的反饋來調(diào)節(jié)與加熱塊410熱連接的加熱裝置的溫度輸出。
圖5示出加熱組件500的未示出壓板的視圖，其中加熱組件500包括散熱器、加熱底板560、加熱塊510、以及混合電機520。在某些實施方式中，加熱底板560是在散熱器與加熱裝置之間提供間隔的塊。加熱底板560被配置為在加熱裝置與散熱器之間以均勻的方式導(dǎo)熱。加熱底板560可以具有尺寸，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所配置，以將熱量從加熱裝置垂直地轉(zhuǎn)移至散熱器內(nèi)。在諸如圖5中的示例的某些實施方式中，加熱塊510包括壓緊墊片532。在某些示例中，壓緊墊片532是不會在PCR反應(yīng)溫度或更低溫度下劣化的順應(yīng)材料。壓緊墊片532被配置為在壓板與加熱塊510之間提供密封并且能夠防止流體進入加熱組件500上的壓板下的裝置。圖中還示出加熱裝置墊片581，加熱裝置墊片581在加熱塊510與加熱裝置(未示出，位于加熱塊510下方)之間提供密封。
圖6示出加熱組件600的未示出壓板的視圖，其中加熱組件600包括散熱器650、加熱底板660、加熱塊610、壓緊墊片632、以及混合電機620。圖6示出與加熱塊610熱連接的加熱裝置(如圖所示為Peltier裝置)。如圖所示，加熱底板660位于加熱裝置與散熱器650之間，并且通過加熱裝置墊片681密封至加熱裝置。在某些示例中，相比于將加熱裝置聯(lián)接至散熱器650，熱墊片660提供更加有效的冷卻。在某些示例中，相比于將加熱裝置聯(lián)接至散熱器650，加熱底板660提供更加均勻的冷卻。在某些示例中，加熱底板660包括熱導(dǎo)材料。在某些示例中，加熱底板660包括與散熱器650的接觸面材料相同的材料。在某些示例中，加熱底板660包括將水平地保持在合適位置的裝置，故Peltier在壓縮下基本不移動。在某些示例中，加熱底板660包括放置于散熱器650上的裝置。在某些示例中，散熱器650的接觸面包括碳基材料諸如Grafoil、或本領(lǐng)域公知的等效材料。
A.儲液器
文中的設(shè)備可包括能夠容納液體組合物的儲液器。儲液器能夠與加熱器熱接觸。此外，儲液器能夠與樣本保持器熱接觸，從而當(dāng)儲液器接觸加熱器時，儲液器向樣本保持器提供均勻的溫度。
在某些示例中，樣本保持器是封閉的。例如，打開樣本保持器以進行填充，并且一旦用液體組合物填充，就可以將保持器封閉。在某些示例中，儲液器是封閉的并且包括真空。例如，儲液器可以是封閉系統(tǒng)，其中儲液器本身就是整個封閉系統(tǒng)。在另一個實例中，儲液器是封閉系統(tǒng)的一部分，例如，聯(lián)接至流體回路以使儲液器內(nèi)的流體循環(huán)。
儲液器可包括頂面、底面、以及側(cè)面。在某些示例中，當(dāng)設(shè)備被組裝時，底面最靠近加熱器。儲液器被放置以熱接觸加熱器。儲液器的側(cè)面可與頂面和底面連接。在某些示例中，側(cè)面具有端口或開口?？梢酝ㄟ^側(cè)面中的端口或開口對儲液器進行填充。端口或開口隨后可被封閉，例如，焊接或密封，以創(chuàng)造封閉系統(tǒng)。在某些示例中，端口連接至可打開或關(guān)閉的流體流動或泵系統(tǒng)。頂面和側(cè)面可以是連接至底面以創(chuàng)造儲液器的儲液器的單個部分。
在某些示例中，儲液器包括被配置為接納樣本保持器的孔。在許多示例中，孔位于儲液器的頂面中。孔的大小可以設(shè)置，以使它們嚴密或緊密地聯(lián)接至樣本保持器以改善對樣本保持器內(nèi)的樣本的熱轉(zhuǎn)移效率。在一個實施方式中，這些孔比樣本保持器的孔或樣本容器更深。例如，這些孔可以是能夠在孔的底部儲液器與樣本保持器的樣本容器的底部之間填充有固體、氣體或液體的空間。
儲液器的孔可附接或錨固至儲液器的底面。這可創(chuàng)造更多的儲液器的結(jié)構(gòu)支撐。例如，如果儲液器內(nèi)的空間處于真空下，相比于大氣壓力，附接至底面的孔可以充當(dāng)支柱。
儲液器可以包括金屬、聚合物、或陶瓷材料。在許多示例中，儲液器由具有高熱導(dǎo)率的材料諸如許多金屬構(gòu)造。文中將更加詳細地描述制造該設(shè)備和儲液器的方法。儲液器可以通過被認為是良好熱導(dǎo)體的任何材料制造?？墒褂媒饘僦T如鋁或銅或銀或金。在一個示例中，儲液器包括銀?？商鎿Q地，樣本架可通過復(fù)合材料諸如石墨或諸如k-Core (k-Technology Corporation, Lancaster,PA)的石墨復(fù)合物制造。在 2007 年 6 月26日提交的第11/768，380號美國專利申請；2006年5月12日提交的第11/433，892號美國專利申請；以及2001年10月11日提交的第9/975，878號美國專利申請中也描述了用于儲液器(有時可稱為樣本架)的示例性材料。在某些示例中，儲液器包括硬質(zhì)材料，諸如銀。在其他示例中，儲液器包括順應(yīng)材料。[0053]在大多數(shù)示例中，儲液器與加熱器熱接觸。在一個實例中，加熱器的寬度乘長度小于儲液器。容納液體組合物或流體的儲液器可充當(dāng)熱散發(fā)器，以向樣本保持器中的樣本提供溫度均勻性，如文中更加詳細地描述。
在某些實施方式中，儲液器的寬度乘長度和與其熱接觸的加熱器的寬度乘長度基本相同(誤差不超過5%)。在某些實施方式中，熱絕緣體可包圍儲液器和/或該設(shè)備的任何元件，諸如加熱器或散熱器。
在其他實施方式中，儲液器的寬度乘長度大于與其熱接觸的加熱器的寬度乘長度。例如，某些實施方式提供一種加熱器，這種加熱器在其頂面區(qū)域之上與儲液器的底面區(qū)域熱接觸，并且其中加熱器的頂面區(qū)域是儲液器的底面區(qū)域的2.5%
20%、25%、30%、35%、40%，、45%、50%、60%、70%、80%、或 90%。在某些示例中，儲液器所提供的溫度的均勻性允許加熱器或者表面區(qū)域不均勻、或者表面區(qū)域顯著小于儲液器。
在可替換的實施方式中，儲液器的寬度乘長度小于與其熱接觸的加熱器的寬度乘長度。
圖7A示出文中的示例性加熱塊710。塊710包括被配置為接納樣本的孔711、外蓋、以及儲液器。儲液器包括文中所述的流體?？梢酝ㄟ^填充入口 712對儲液器進行填充并密封。在填充之后，填充入口 712被封閉并密封，以使儲液器與環(huán)境隔離。在某些示例中，塊710的主體包括銀。在某些示例中，加熱塊710被配置為接納微型板。在某些示例中，加熱塊710包括接納來自樣本微型板的48個孔的48個孔711。如圖7B所示的加熱塊710包括位于加熱塊710底部的凸緣713。凸緣713可配置為聯(lián)接至加熱裝置，諸如Peltier裝置。凸緣713可包括與塊710的主體相同的材料。在某些示例中，凸緣713是加熱塊710的底部的一部分。在某些示例中，加熱塊710的底部和凸緣713被配置為在加熱塊710與加熱裝置之間提供良好的熱導(dǎo)率和/或熱連接。圖7C示出文中的示例性加熱塊710的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。在這個實例中，加熱塊710包括兩個攪拌器714。攪拌器714可以是槳或槳輪。在實例中，攪拌器714是圓柱形的并包括槳。攪拌器714還包括磁體715。磁體715可與該裝置的磁體耦合以旋轉(zhuǎn)攪拌器714并攪拌加熱塊710的儲液器內(nèi)的流體。在某些示例中，攪拌器714可在儲液器內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。在某些示例中，攪拌器714具有有限的運動范圍。在某些示例中，攪拌器714使儲液器內(nèi)的液體運動，以使液體潑濺加熱塊710的孔711的側(cè)面。在該示例中，加熱塊710包括兩個攪拌器714。在某些示例中，加熱塊710包括一個攪拌器714。在某些示例中，加熱塊710不包括攪拌器。在某些示例中，加熱塊710包括3、4、5、6、7、8、9、10或更多個攪拌器714。圖8示出文中所述的加熱組件的具有孔811的加熱塊810和具有混合磁體821的混合電機820的俯視圖。加熱塊810包括文中所述的壓緊墊片832以防止流體在壓緊墊片832下面泄露。圖中還示出溫度傳感器871，溫度傳感器871連接至文中所述的溫度傳感器組件870的溫度傳感器871以檢測加熱塊810的溫度。圖SB示出文中的加熱組件的加熱塊810、加熱裝置880、以及混合電機820的側(cè)面。圖8B的實例中的加熱裝置是Peltier裝置。在某些示例中，Peltier裝置是分段的、切分的Peltier裝置。圖8B還示出加熱塊810的凸緣813、以及加熱裝置墊片881。圖9示出加熱塊910、加熱裝置980、塊溫度傳感器971、壓緊墊片932、以及混合電機920的另一個視圖，混合電機920具有使文中的加熱組件的攪拌器運動的混合磁體921。
B.液體纟目合物
在一個實施方式中，液體組合物在25°C下的蒸汽氣壓小于5620Pa。在一個實施方式，液體組合物的熱導(dǎo)率大于0.05W HT1K'在又一個實施方式中，液體組合物是不隨時間氧化的流體。在一個實施方式中，液體組合物不會在PCR反應(yīng)溫度或更低溫度下熱劣化。在一個實施方式中，液體組合物不會化學(xué)劣化。在一個實施方式中，液體組合物不會在PCR反應(yīng)溫度或更低溫度下隨時間蒸餾。例如，流體可以是文中所述的氟化流體。在某些實施方式中，流體是油基流體。在某些實施方式中，流體是硅油、礦物油、合成油、天然油、以及石化油。
儲液器可容納液體組合物，其中液體組合物在在整個儲液器上提供均勻溫度分布的系統(tǒng)中具有較大的Mouromsteff數(shù)。流體的Mouromsteff數(shù)可描述流體的熱轉(zhuǎn)移能力。對于單相強制對流，MouromstefT數(shù)(Mo)具有形式(I)
權(quán)利要求
1.用于加熱生物樣本的設(shè)備，其特征在于，包括 a.加熱器； b.儲液器，與所述加熱器熱接觸，其中所述儲液器容納液體組合物，其中所述液體組合物的蒸汽氣壓在25°C下小于約6000Pa并且其熱導(dǎo)率大于約O. 05W · πΓ1 · Γ1 ;以及 c.攪拌裝置，被配置為使所述液體組合物在所述儲液器內(nèi)運動。
2.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備接納一個或多個樣本容器。
3.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述液體組合物的蒸汽氣壓在25°C下小于約 1500Pa。
4.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述液體組合物未被攪拌時，所述液體組合物的熱導(dǎo)率位于約O. 05W · πΓ1 · Γ1與O.1W · πΓ1 · Γ1之間。
5.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述液體組合物的粘度25°C下處于約O.70cSt 與 2. 50cSt 之間。
6.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述儲液器是密封的。
7.如權(quán)利要求
2所述的設(shè)備，其特征在于，所述儲液器包括被配置為接納所述樣本容器的井。
8.如權(quán)利要求
7所述的設(shè)備，其特征在于，所述井錨固至所述儲液器的底面。
9.如權(quán)利要求
2所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括光學(xué)組件，所述光學(xué)組件具有光源和光學(xué)檢測器，其中所述光學(xué)組件被定位以使得來自所述光源的光被引導(dǎo)至所述一個或多個樣本容器內(nèi)，并使得來自所述一個或多個樣本容器的光被所述光學(xué)檢測器檢測。
10.如權(quán)利要求
9所述的設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)組件包括多個光源，其中所述多個光源中的每一個均與所述一個或多個樣本容器中的單個樣本容器相對應(yīng)。
11.如權(quán)利要求
9所述的設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)組件包括小透鏡陣列，其中每個小透鏡均與所述多個光源中的一個相對應(yīng)，并且所述小透鏡陣列被配置為將激發(fā)能量引向所述一個或多個樣本容器中的單個樣本容器。
12.如權(quán)利要求
9所述的設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)組件還包括多功能鏡，所述多功能鏡將激發(fā)能量引導(dǎo)至所述一個或多個樣本容器，并且所述多功能鏡將來自所述一個或多個樣本容器的發(fā)射能量引導(dǎo)至所述光學(xué)檢測器。
13.如權(quán)利要求
9所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括控制組件，所述控制組件被配置為控制所述加熱器、所述光源、和所述檢測器。
14.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，磁電機被配置為驅(qū)動所述攪拌裝置。
15.如權(quán)利要求
1-14中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備是熱循環(huán)儀并且被配置為以聚合酶鏈反應(yīng)的反應(yīng)溫度加熱和冷卻所述一個或多個樣本容器中的生物樣本。
專利摘要
本實用新型提供了用于加熱生物樣本的設(shè)備，該設(shè)備包括加熱器；儲液器，與加熱器熱接觸，儲液器容納液體組合物，液體組合物的蒸汽氣壓在25℃下小于約6000Pa并且其熱導(dǎo)率大于約0.05W·m-1·K-1；以及攪拌裝置，被配置為使液體組合物在儲液器內(nèi)運動。本實用新型提供了在期望保持溫度均勻性的應(yīng)用諸如熱循環(huán)應(yīng)用中調(diào)節(jié)溫度和熱轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)。加熱塊被用于將熱量快速轉(zhuǎn)移至一組一個或多個反應(yīng)容器或從將熱量從一組一個或多個反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移走。
文檔編號C12M1/38GKCN202830041SQ201090000931
公開日2013年3月27日 申請日期2010年4月2日
發(fā)明者喬治·馬爾泰佐, 艾德里安·法斯特, 馬修·約翰斯頓, 楊星, 大衛(wèi)·特蕾西 申請人:Illumina公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan