專利名稱：用于加熱和冷卻的儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種用于以受控方式加熱和冷卻物體的儀器、一
種用于實(shí)現(xiàn)熱分布型(thermal profile)的方法、 一種用于擴(kuò)增核酸 的方法、 一種用于加熱液體的系統(tǒng)以及一種用于測定核酸的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明在保健領(lǐng)域特別有用，其中需要對包含于其中的組分進(jìn)行 可靠試樣分析。化學(xué)反應(yīng)需要加熱例如由分子診斷學(xué)可知，其中，已 知核酸將通過加熱至高于雜交體的解鏈溫度而變性，即從雙鏈的雜交 體變成單鏈。
一種利用反應(yīng)循環(huán)(包括該變性步驟)的方法是聚合酶鏈反應(yīng) (PCR)。通過提供工具來使得特定序列的核酸量從可忽略的量增加至 可檢測的量，該技術(shù)使得核酸處理領(lǐng)域產(chǎn)生了革命，特別是核酸分析 領(lǐng)域。PCR在EP0201184和EP0200362中有記載。
在EP0236069中公開了一種儀器，其利用加熱和冷卻一伸出的金屬 塊來以受控方式對管中的試樣進(jìn)行熱循環(huán)。
用于加熱物質(zhì)組合物的方法也已知。例如，在US2002/0061588中 介紹了一種通過將核酸附在納米顆粒上并向該納米顆粒施加能量而加 熱核酸的方法。利用該熱量，調(diào)節(jié)劑(modulator)表面上的核酸雜交 體進(jìn)行變性，且其中一個鏈能夠分離至周圍液體中。不過，該方法在 加熱和擴(kuò)增方面的效率很低。
目前，加熱PCR混合物主要利用具有主動加熱和冷卻的珀?duì)柼?(Peltier )元件來進(jìn)行。與具有主動加熱和被動冷卻的系統(tǒng)相比，這 些珀?duì)柼枰獜?fù)雜的電子設(shè)備。
在US2 004/0129555中公開了一種利用脈沖激光來加熱包含染料的 混合物的方法。
在US6633785中公開了一種利用電阻加熱或感應(yīng)加熱來加熱微管 (microtube)的方法。
在US6602473中公開了一種由硅制成的微加工反應(yīng)腔室。該裝置有
進(jìn)口孔和出口孔，并能夠用于在插入儀器中時進(jìn)行PCR反應(yīng)。該系統(tǒng)不 能進(jìn)行靈敏且快速的溫度控制。
在W098/39487中公開了一種器具，其用于保持具有腔室的裝置， 該器具包括加熱板或冷卻板，當(dāng)該裝置插入所述器具中時，該加熱或 冷卻板布置在一扁平裝置的相對側(cè)壁上。
由現(xiàn)有技術(shù)的儀器所提供的溫度變化相對較慢。因此，需要更快 速地擴(kuò)增核酸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一主題是一種用于以受控方式加熱和冷卻物體的儀 器，所述儀器以以下順序包括 基本扁平的溫度傳感器元件； 基本扁平的剛性導(dǎo)熱基片； 基本扁平的電阻加熱器； 基本扁平的隔離層；以及 冷卻元件。
本發(fā)明的第二主題是一種用于在裝置中實(shí)現(xiàn)熱分布型的方法，它 包括
加熱和冷卻本發(fā)明的儀器中的該裝置。
本發(fā)明的第三主題是一種用于測定試樣中的核酸的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括本發(fā)明的儀器以及包含所述試樣的裝置。
本發(fā)明的第四主題是一種用于擴(kuò)增核酸的方法，它包括
a) 在本發(fā)明的儀器中的一裝置中提供包含核酸的液體的混合物；
以及
b) 使所述裝置中的所述試樣承受熱循環(huán)。 本發(fā)明的第五主題是一種用于加熱混合物的系統(tǒng)，它包含 包含一個或多個腔室的裝置，該腔室用于裝所述混合物；以及 本發(fā)明的儀器。


圖l示意表示了本發(fā)明的儀器的示例組裝。
圖2表示了在該儀器上設(shè)置的溫度分布型，以便產(chǎn)生PCR曲線。
圖3以曲線形式表示了通過本發(fā)明的儀器進(jìn)行的兩次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
參考標(biāo)號
儀器l 裝試樣的裝置2 傳感器的保護(hù)層3
溫度傳感器結(jié)構(gòu)/元件4 導(dǎo)熱基片5 加熱器6
加熱器覆蓋層7 熱隔離層8 冷卻元件9 傳熱表面IO
具體實(shí)施例方式
用于擴(kuò)增核酸的方法為已知。它們將基于初始存在的目標(biāo)核酸作 為模板來產(chǎn)生大量的核酸，因?yàn)槊傅幕钚阅軌驈?fù)制所述目標(biāo)核酸中的 堿基序列。該復(fù)制子自身用作復(fù)制序列(優(yōu)選是已經(jīng)進(jìn)行首次復(fù)制的 堿基序列)的目標(biāo)。這樣，產(chǎn)生具有相同序列的巨量核酸。這就能夠 非常靈敏地檢測目標(biāo)核酸。
用于擴(kuò)增核酸的特別公知方法是聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)方法，這在 EP0200362中公開。在該方法中，反應(yīng)混合物經(jīng)受一種熱分布型的反復(fù) 循環(huán)，該溫度適合于使引物退火至該目標(biāo)核酸，利用所述目標(biāo)核酸作 為模板來使退火引物延伸，并使該延伸產(chǎn)物與其模板分離。
在第一步驟中，提供包含核酸的液體。該液體可以是包含要擴(kuò)增 的核酸的任何液體。而且，該液體包含擴(kuò)增核酸所需的試劑。對于各 擴(kuò)增方法，這些試劑為公知的，優(yōu)選是包括用于延伸引物的試劑，該 試劑優(yōu)選是依賴于模板的DNA-或RNA-聚合酶以及構(gòu)件，該構(gòu)件(例如
核苷酸)將附在引物上以便延伸。而且，該混合物將包含用于建立延 伸反應(yīng)條件的試劑，例如所使用的酶的緩沖劑和輔助因子，例如鹽。
在進(jìn)一步的步驟中，將該溫度調(diào)節(jié)成能夠使雙鏈核酸變性，將引 物退火至該單鏈上，并使該退火引物延伸。該延伸反應(yīng)將在聚合酶有 活性的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選是使用熱穩(wěn)定和熱活性的聚合酶。所形成的 雙鏈通過如上所述的變性而分開。
該過程能夠利用本發(fā)明的儀器來進(jìn)行。為此，裝有核酸的試樣作 為受冷卻和加熱的物體而裝在一裝置的腔室內(nèi)，該裝置已插入或要插 入本發(fā)明的儀器中。在下文中，更上位的術(shù)語"物體"將由優(yōu)選和示 例性的術(shù)語"裝置"來代替。
本發(fā)明的儀器的第一部件是至少一個基本扁平的溫度傳感器元 件。在本文中，基本扁平的意思是傳感器包含的表面并不在其平均周
圍環(huán)境上升高超過lmm，更優(yōu)選是并不在其平均周圍環(huán)境上升高超過 0. lnun。這樣的優(yōu)點(diǎn)是要加熱的所述裝置的表面與傳感器元件和相鄰層 有良好的熱接觸。它設(shè)計成測量在其被布置的位置處的溫度。這樣的 元件是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，且優(yōu)選是電阻元件。特別有利的傳 感器的厚度在O. 01 jnm和lOy m之間，優(yōu)選是在O. 8 nm和l. 2 pm之間。 一種市場上可獲得的示例傳感器元件為l pm厚，可從廠家獲得，例如 Heraeus Sensor Technology ( Kleinostheim，德國)、JUM0 G邁bH & Co. KG (Fulda，德國)或Innovative Sensor Technology 1ST AG (Wattwil,瑞士)。該元件有連接器，用于將傳感器元件永久性或可 逆地連接至通向控制單元的電線。該傳感器元件能夠根據(jù)已知方法來 制造。它能夠獨(dú)立制造，然后通過已知方式(例如膠接)固定至其它 部件。優(yōu)選是，該傳感器元件通過將一層材料濺射至伴隨層上來制造。 用于施加薄層的該方法也已知。用于該傳感器元件的優(yōu)選材料是鎳和 鉑。優(yōu)選是，它由鉑或鉑與其它貴重金屬的混合物來制造。
優(yōu)選是，該溫度傳感器元件由覆蓋層保護(hù)防止機(jī)械和化學(xué)損壞。 該覆蓋層優(yōu)選是由玻璃制成，優(yōu)選是厚度在l pm和25 nm之間。它優(yōu)選 是通過本領(lǐng)域公知的厚膜沉積技術(shù)來制造。此外，該層優(yōu)選是具有低 導(dǎo)電率和高導(dǎo)熱率。
該溫度傳感器元件優(yōu)選是設(shè)計成與試樣的溫度充分相關(guān)。這可以 通過將該元件的形狀設(shè)計成使它非常類似于裝有試樣的該裝置的形狀 來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選是，包括有保護(hù)覆蓋層的該傳感器元件的接觸表面與該 裝置的接觸表面緊密接觸。由于該儀器和該裝置的該限定布置，試樣 中的溫度能夠由傳感器元件中測量的溫度非常確定地推算出來。 該溫度測量的結(jié)果用于控制該儀器中的加熱和冷卻過程。 本發(fā)明的儀器的笫二基本部件是基本扁平、剛性和導(dǎo)熱的基片。 該基片優(yōu)選是由導(dǎo)熱系數(shù)在2 x 103和5 x 10，/1111之間的材料構(gòu)成。而 且，所述基片為扁平，因?yàn)樗暮穸葍?yōu)選是在O. l和10mm之間，更優(yōu)選 是在O. 25和2mm之間。該基片具有剛性特征，即對于明顯的機(jī)械扭曲保 持穩(wěn)定。而且，該導(dǎo)熱基片優(yōu)選是由導(dǎo)電率小于O. 1Q—'m—'的電隔離材 料來制造。此外，優(yōu)選是該基片的特性具有較低的熱時間常數(shù)(密度
x熱容/導(dǎo)熱率)，優(yōu)選是小于10、/m2。合適的材料從以下組中選擇 鋁、銅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、碳化硅、藍(lán)寶石、銅、銀、金、 鉬和黃銅。更優(yōu)選的是具有較低導(dǎo)電率的材料，例如電隔離材料，如 導(dǎo)電率小于i(rfrm—'的材料。因此，特別有利的材料是陶瓷材料，例 如氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、碳化硅和藍(lán)寶石。
該基片也可以根據(jù)已知方法來制造。優(yōu)選是，該基片通過燒結(jié)陶 瓷來制造。該基片可以以與該基片形狀類似的形式來制備，優(yōu)選是可 重復(fù)使用的形式，或者在燒結(jié)處理后可以裂開成合適尺寸的片。
本發(fā)明儀器的第三基本部件是加熱器。該加熱器優(yōu)選是基本扁 平，更優(yōu)選是電阻加熱器。這樣的加熱器為本領(lǐng)域公知。優(yōu)選是，該 加熱器是一層具有高電阻的材料，例如從以下組中選擇氧化釕、銀、 金、鉑、銅、鈀或者其它金屬。該材料最優(yōu)選是氧化釕。優(yōu)選是，該 層的厚度優(yōu)選在IO m m和30 p m之間，更優(yōu)選是在15 jn m和20 jli m之間。 優(yōu)選是，該加熱器的加熱強(qiáng)度在15和40W/cm2之間。
該加熱層優(yōu)選是這樣制備，即以特定形狀涂覆或絲網(wǎng)印刷由該材 料構(gòu)成的糊狀物，并加熱所述組合物至足以使該特定材料燒結(jié)的溫 度。優(yōu)選是，該材料由此而粘附在其被燒結(jié)時所在的該層上。
優(yōu)選是，該加熱器元件通過覆蓋層來防止機(jī)械和化學(xué)損壞。該覆 蓋層優(yōu)選是由玻璃或玻璃陶資制成，并優(yōu)選是厚度在l nm和25pm之 間。它優(yōu)選是通過本領(lǐng)域公知的厚膜沉積來制造。此外，該層優(yōu)選是 有較低的導(dǎo)電率和較高導(dǎo)熱率。
第四基本部件是基本扁平的隔離層，該隔離層將加熱器與冷卻元
件隔開。所述隔離層的功能是提供從加熱器至冷卻元件以及反向的合 適傳熱。 一方面，該傳熱必須足夠高，以便保證通過使得該裝置與冷 卻元件隔開的這些層而充分冷卻該裝置，因此充分冷卻該試樣，但是， 另一方面，該傳熱必須足夠低，以便在從較低溫度至較高溫度的瞬變 階段(熱量斜坡段)中不會阻礙加熱器對試樣的快速加熱。該隔離層 的厚度可適合于實(shí)現(xiàn)較高的加熱斜坡段和較低的冷卻斜坡段，或者相 反。因此，該熱導(dǎo)率應(yīng)當(dāng)在O. 5W/(n^K)和2W/(n^K)之間，更優(yōu)選是在 0. 8W/(n^K)和1. 2W/(n^K)之間。這些值明顯取決于加熱器的功率密 度、隔離層的厚度以及冷卻元件的冷卻能力。這些參數(shù)的優(yōu)選值是加 熱器功率密度為40W/cm2，隔離層的厚度為200 nm。
該隔離層的材料優(yōu)選是從以下組中選擇環(huán)氧化物或玻璃或玻璃 陶瓷。更優(yōu)選是特定材料的組合物，例如在環(huán)氧樹脂中的氧化鋁微粒。 最優(yōu)選是在膠或環(huán)氧樹脂中的氧化鋁組合物。優(yōu)選是，顆粒材料在該 層中均勻分布。
該層又能夠以公知方式施加在相鄰層上。優(yōu)選是，該材料作為糊 狀物進(jìn)行涂覆，然后在150和180TC之間燒結(jié)1. 5至2小時以便固化。這 樣的基于環(huán)氧化物的層能承受高達(dá)450"C的溫度。
在某些方面，該隔離層也可以由多層組成。在一特定實(shí)施例中， 該隔離層包括三層，其中，第一和第三層是上述隔離層，中間一層是 由導(dǎo)熱材料如金屬、陶瓷、晶體或聚合物(例如鋁、銅、鋼、氧化鋁、 氮化鋁、碳化硅、氮化硅、藍(lán)寶石、金剛石、聚酰亞胺)構(gòu)成的中間 層。這樣的實(shí)施例很有利，因?yàn)閮蓚€這樣的薄隔離層在技術(shù)上可以更 容易地施加，并表明通過該簡化的制造方法而提高了制造工差。而且， 該中間層優(yōu)選是由導(dǎo)熱材料制成，從而保證溫度在這些層中均勻分 布，也表明通過該簡化的制造方法而提高了制造工差。
本發(fā)明儀器的第五基本部件是冷卻元件。該冷卻元件的目的是有 效地將熱量從其它層(特別是隔離層)中引走。因此，該冷卻元件優(yōu) 選是由金屬例如鋁形成，其為具有較大表面的塊的形式，以便提高進(jìn) 入周圍環(huán)境的熱能流。該表面能夠通過在金屬塊上提供翅片而增大(被 動冷卻)，任選地，由風(fēng)扇來增加冷卻元件周圍的對流(主動冷卻)。 也可以不使用翅片，而是可以使用液體(例如水)冷卻，或者可以利 用埋入(在金屬塊中)式熱管(該熱管具有在另一端的翅片)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，加熱器由在面向隔離層一側(cè)上的覆蓋層來保 護(hù)。該覆蓋層可以由從以下組中選定的材料來制造陶瓷、玻璃陶瓷 和聚合物，優(yōu)選是由玻璃陶瓷制成。
與本發(fā)明的儀器和/或方法一起使用的裝置是容器，用于在該方法 條件下保持包含有試樣的混合物。因此，該裝置應(yīng)當(dāng)對提供至該混合 物的熱量大小和類型有耐熱性、能夠抵抗包含于該混合物中的試劑、 并且密封以便使混合物不能從該容器溢出。
在圖l中表示了組裝好的示例儀器l的基本部件以及一些優(yōu)選的附 加部件。該裝置2裝有試樣。它布置成緊鄰傳感器的保護(hù)覆蓋層3的傳 熱表面IO。傳感器元件4將基片5與該裝置隔開。相鄰元件是加熱器6。
加熱器覆蓋層7保護(hù)該加熱器，并與該熱隔離層8和冷卻元件9相對。 本發(fā)明儀器的用途優(yōu)選是包括有效控制溫度，以便保證實(shí)現(xiàn)一種
溫度分布型，優(yōu)選是實(shí)現(xiàn)反復(fù)的溫度循環(huán)，這對于(例如PCR中的)熱
循環(huán)是有用的。該溫度和熱量控制優(yōu)選包括
——利用傳感器元件來測量該裝置中的所述試樣的溫度；
——將所測得的溫度與想要在試樣中達(dá)到的溫度進(jìn)行比較；
一一通過加熱器元件向試樣施加熱量，以便當(dāng)試樣的溫度低于所
需溫度時升高溫度，或者當(dāng)試樣的溫度與所需溫度相同時保持所述試
樣中的溫度。
因此，在非常優(yōu)選的模式中，本發(fā)明包括根據(jù)液體的溫度通過計 算機(jī)程序來控制和調(diào)節(jié)該加熱過程。用于控制加熱器的單元稱為熱量 控制器。
由于該扁平傳感器元件，溫度的測量非?？?，且并不需要大量的 電子設(shè)備。用于對測量溫度和所需溫度進(jìn)行比較所需的算法也相當(dāng)簡 單，本領(lǐng)域已知的簡單的PID (比例-積分-微分)控制算法就足夠了。
能夠利用加熱器而以任意已知方式來施加熱量，例如通過向電阻 加熱器連續(xù)施加電流，或者以電流脈沖輸入所述熱量(例如通過脈沖 寬度調(diào)制)，或者使用交流電。獲得特定溫度增量所需的所述脈沖長 度或電流大小能夠在簡單實(shí)驗(yàn)中這樣來確定，即，測定示例試樣中的 溫度并且以給定的冷卻能力來改變電流大小和/或脈沖長度。
優(yōu)選是，這通過使用包含于該儀器中的控制單元來完成，該控制 單元從傳感器接收溫度測量值，并命令加熱器不加熱或者連續(xù)或間歇 加熱，直到達(dá)到所需溫度。更具體地說，在液體中的溫度能夠利用與 裝有試樣的該裝置接觸的溫度傳感器所進(jìn)行的測量以及對該相互作用 的物理狀態(tài)的了解來確定。為了控制該液體中隨時間變化的所需溫度 分布型，該P(yáng)ID控制算法將設(shè)置所需的加熱/冷卻功率，以便考慮到所 需溫度以及以最小時間間隔測量的溫度而在所需點(diǎn)處及時地獲得正確 溫度。與裝有試樣的該裝置接觸的溫度傳感器將以已知方式檢測溫 度，即，對于與該裝置接觸的傳感器來說，其檢測溫度與整個接觸表 面上的設(shè)計橫向溫度強(qiáng)度分布成比例。當(dāng)在與該裝置接觸的傳感器處 測到比預(yù)期更低的溫度時，則認(rèn)為該儀器與該裝置之間的機(jī)械接觸不 充分。當(dāng)測量溫度和預(yù)期溫度彼此相關(guān)時，則認(rèn)為該機(jī)械接觸處于工
作狀態(tài)。在另一實(shí)施例中，可以使用第二傳感器元件來確定試樣中的 溫度，并評估該儀器與該裝置之間的接觸。這時，測量溫度的分辨率 是只有一個傳感器時的兩倍，且明顯降低了在試樣中獲得不適當(dāng)溫度
的危險。
優(yōu)選是，所述加熱通過接觸加熱來進(jìn)行。接觸加熱是熱介質(zhì)與要 加熱材料接觸的加熱，使得能量能夠通過在它們之間的接觸表面而從 加熱介質(zhì)流向該材料。本發(fā)明的加熱器優(yōu)選是電阻加熱器。電阻加熱 利用小直徑電線的電阻在電流流過時由于熱量而產(chǎn)生能量損失的效 應(yīng)。 一種優(yōu)選設(shè)計是具有用于電阻加熱的預(yù)定電阻的加熱線圏。該線 圏可以由電線形成，或者它能夠以其它方式設(shè)計，例如位于印刷電路 板上或者設(shè)計為位于基片(例如陶資或聚酰亞胺)上的任何材料的導(dǎo) 體。 一種選擇是該線圏通過薄膜或厚膜技術(shù)而在合適基片上形成。該 線圈可以位于該容器的底部、頂部或側(cè)部，或者甚至以這樣一種方式 環(huán)繞該裝置，即，取決于線圈的設(shè)計而使得該裝置處于該線圈內(nèi)部。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于在一裝置中實(shí)現(xiàn)熱分布型的方
法，它包括
——加熱和冷卻本發(fā)明的儀器中的該裝置。
熱分布型是要在該試樣中達(dá)到的一系列溫度。優(yōu)選是，所述分布 型的所有溫度都高于室溫，更優(yōu)選是在37和981C之間，最優(yōu)選是在40 和961C之間。該分布型可以是上升分布型，其中，這些溫度隨時間升 高，或者可以是下降分布型，其中，這些溫度隨時間降低。最優(yōu)選的 是一種具有最大和最小溫度的分布型，即溫度升高和降低。在本發(fā)明 的最優(yōu)選實(shí)施例中，所述熱分布型包含重復(fù)的熱循環(huán)，這是PCR所需要 的。這些熱循環(huán)將包括最高溫度，其允許雙鏈核酸變性成單鏈；以 及最低溫度，從而允許單鏈核酸退火成雙鏈。
優(yōu)選是，本發(fā)明的方法還包括通過上述類型的冷卻元件類型來冷 卻所述裝置。優(yōu)選是，所述冷卻通過使所述儀器(更優(yōu)選是所述冷卻 元件)受到流體流來進(jìn)行，該流體優(yōu)選是用于翅片結(jié)構(gòu)或埋入式熱管 的氣體(例如空氣)。
本發(fā)明的另 一 實(shí)施例是一種用于測定試樣中的核酸的系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括本發(fā)明的儀器以及裝有所述試樣或設(shè)計成接收所述試樣的裝 置。該系統(tǒng)可以用于本發(fā)明的方法中。因此， 一種系統(tǒng)優(yōu)選是包括用
于進(jìn)行該測定的試劑和消耗品，且任選地可以通過包括用于處理該裝 置和/或試樣的機(jī)器人而自動操作。該裝置能夠插入在該系統(tǒng)中，以便 保證向該儀器的各部件適當(dāng)?shù)厥┘与娏骱屠鋮s能力，并最終加熱和冷 卻裝在有效位置中的該裝置。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于擴(kuò)增核酸的方法，它包括在本
發(fā)明儀器的一裝置中提供包含所述核酸的液體的混合物；以及使所述
裝置中的所述試樣承受熱循環(huán)。
本發(fā)明另一實(shí)施例是用于加熱混合物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括裝置， 該裝置包含一個或多個用于裝所述混合物的腔室；以及按照本發(fā)明的
儀器。 示例l
制造本發(fā)明的儀器
在笫一步驟中，將薄膜溫度傳感器元件涂覆在陶瓷基片上，該薄
膜溫度傳感器元件由鉑制成并可從Heraeus公司購得，該陶瓷基片可從 CeramTec AG公司 (Plochingen，德國)購得。在這里，該陶資基片由 氧化鋁制成，厚度為635 nm。該傳感器元件由覆蓋層來保護(hù)，該覆蓋 層由玻璃陶瓷制成，厚度為20pm。該步驟在本領(lǐng)域已知的涂覆機(jī)器上 進(jìn)行。在第二制造步驟中，該厚膜加熱器在該基片的另一相對側(cè)制成。 為此，氧化釘薄膜(厚度為20nm)涂覆在該基片的該相對側(cè)上。該厚 膜層也由覆蓋層來保護(hù)，該覆蓋層由玻璃陶瓷制成，厚度為20nm。 一 旦該基片至少涂覆有該薄膜層時，它就可以在進(jìn)一步的步驟中進(jìn)行處 理，該步驟確定了該隔離層的厚度，并因而確定了熱力學(xué)行為。通過 本領(lǐng)域已知的絲網(wǎng)印刷方法，憑借環(huán)氧樹脂膠溶液而在該加熱器的保 護(hù)層上以確定形狀沉積該隔離層，從而形成100iLim的厚度，該環(huán)氧樹 月旨膠溶液可從Epoxy Technology Inc. (Bi 1 lerica， MA，美國)公司購 得。該冷卻塊由銅制成，包括帶有進(jìn)口和出口的流通槽道，以便進(jìn)行 流體冷卻，該冷卻塊與仍然保持粘性的多化合物隔離層(具有膠接特 性)進(jìn)行接觸(熱接合)。在處于1801C溫度下的熱接合步驟中，該冷 卻塊利用確定厚度的隔離層而粘在加熱器層一側(cè)。
示例2
利用本發(fā)明的儀器來實(shí)現(xiàn)PCR
使用在示例l中所述的熱循環(huán)器，通過市場上可購得的 UghtCycler ParvoB19工具包(Cat No 3246809, Roche Diagnostics GmbH,德國)來進(jìn)行多次PCR運(yùn)行，以便進(jìn)行實(shí)時PCR檢測，并遵循制 造商在該工具包中提供的用法說明，并利用LightCycler Parvo B19 Standard作為模板。設(shè)置圖2中所示的溫度分布型來產(chǎn)生PCR曲線。溫 度斜率選擇為使得PCR效率仍然良好、而熱循環(huán)器將處理快得多的斜 率，例如201C/s。
圖3中以曲線形式表示了兩個實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，該曲線形式是在具有所 述熱循環(huán)器的試驗(yàn)板上測量得到的，利用了所述溫度傳感器，并且使 用了試驗(yàn)板實(shí)時熒光光度計，該熒光光度計能夠激勵和測量在 UghtCycler ParvoB19工具包(Roche Diagnostics GmbH，德國) 中所記載的熒光物質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種用于以受控方式加熱和冷卻物體的儀器，所述儀器以以下順序包括基本扁平的溫度傳感器元件；基本扁平的剛性導(dǎo)熱基片；基本扁平的電阻加熱器；基本扁平的隔離層；以及冷卻元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的儀器，其中，所述傳感器元件包括電阻 元件和覆蓋層，所述覆蓋層保護(hù)所述電阻元件不與環(huán)境直接接觸，且 所述覆蓋層的厚度在l p m和25 n m之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的儀器，其中，所述覆蓋層具有物體接觸 表面，該物體接觸表面反映所述物體的表面形狀，并朝向所述物體的 傳感器接觸表面。
4. 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的儀器，其中，所述傳感器元 件的厚度在O. 01 pm和10iLim之間，優(yōu)選是在O. 8 Mm和l. 2 nm之間。
5. 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的儀器，其中，所述導(dǎo)熱基片 的厚度在O. lmm和10mm之間。
6. 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的儀器，其中，所述導(dǎo)熱基片 由電隔離材料制成。
7. 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的儀器，其中，所述加熱器的 厚度在10 n m和3 0 y m之間。
8. 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的儀器，還包括熱量控制器。
9. 一種用于在一裝置中實(shí)現(xiàn)熱分布型的方法，包括 加熱如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的儀器中的該裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括冷卻所述裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述冷卻通過使所述儀 器承受流體流來進(jìn)行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，所述流體是液體或氣體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述熱分布型包含重復(fù)的熱循環(huán)。
14. 一種用于測定試樣中的核酸的系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1至8中 任意一項(xiàng)所述的儀器以及包含所述試樣的裝置。
15. —種用于擴(kuò)增核酸的方法，包括a) 在如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的儀器中的一裝置中提供包 含核酸的液體的混合物；以及b) 使所述裝置中的所述試樣經(jīng)受熱循環(huán)。
16. —種用于加熱混合物的系統(tǒng)，包括 包含一個或多個腔室的裝置，該腔室用于裝所述混合物；以及 如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的儀器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種儀器和方法，它能夠方便地快速擴(kuò)增核酸。該儀器以以下順序包括基本扁平的溫度傳感器元件、基本扁平的剛性導(dǎo)熱基片、基本扁平的電阻加熱器、基本扁平的隔離層以及冷卻元件。
文檔編號B01L7/00GK101104841SQ20071013646
公開日2008年1月16日 申請日期2007年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者E·薩羅菲姆, G·薩瓦蒂克 申請人:霍夫曼-拉羅奇有限公司