热框组件和热循环系统技术方案

公开了用于提供热循环仪热均匀性的装置和系统。公开一种包括样本框和两个或更多个热电设备的热框组件。该样本框具有顶部表面和相对的底部表面，该顶部表面被配置成接收多个反应容器。该热电设备可操作地耦合到该样本框，其中每个热电设备包括用于热传感器的外壳和与控制器通信的热控制接口。每个热电设备被进一步配置成彼此独立地操作以在整个样本框上提供基本均匀的温度概况。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及用于热循环仪设备的装置和系统。
技术介绍
支持聚合酶链式反应(PCR)的热循环是在全世界超过90%的分子生物学实验室中能够找到的普遍技术。为了扩增DNA(脱氧核糖核酸)，使用PCR过程涉及使专门配制的液体反应混合物循环经历若干不同温度的孵育期。该反应混合物包括若干组分，包括要被扩增的DNA和至少两个引物，该至少两个引物足以补充样本DNA以能够产生正被扩增的DNA的延伸产品。PCR的关键是热循环的概念:使DNA变性、使短引物退火到所得单螺旋、并且延伸这些引物以制造双螺旋DNA的新副本的交替步骤。在热循环中，PCR反应混合物重复地从约95°C的用于使DNA变性的高温循环到约50°C到70°C的用于引物退火和延伸的较低温度。在某些先前的自动化PCR装置中，样本管被插入到金属框上的样本阱中。为了执行PCR过程，根据PCR协议中用户指定的预定温度和时间来循环金属框的温度。该循环受计算机和相关联的电子器件的控制。在该金属框改变温度时，各个管中的样本经历类似的温度变化。然而，在这些先前装置中，样本温度的差异可能因为样本金属框内的各区域间温度的不均匀性而产生。在该框的材料内存在温度梯度，使得在循环的特定时刻放置在框上的一些样本与其他样本具有不同的温度。这些温度的差异和热传递的延迟能够使得PCR过程的良率在各样本瓶间不同。为了成功而高效地执行PCR过程，并且为了允许专门化应用(诸如量化PCR)，必须尽可能地将这些温度误差最小化。当包含样本的区域的大小变得大至如在标准的8乘12微量滴定板中时，使样本框上的各点处的温度的不均匀性最小化的问题变得特别迫切。
技术实现思路
公开了用于在整个热循环仪样本框上提供热均匀性的装置和系统。在一个方面，公开了一种包括样本框和两个或更多个热电设备的热框组件。该样本框具有顶部表面和相对的底部表面，该顶部表面被配置成接收多个反应容器。该热电设备可操作地耦合到该样本框，其中每个热电设备包括用于热传感器的外壳和与控制器通信的热控制接口。每个热电设备被进一步配置成彼此独立地操作以在整个该样本框上提供基本均匀的温度概况。在另一方面，公开了一种热电设备，其包括第一导热层、第二导热层、多个Peltier元件、以及热传感器。该Peltier元件包括半导体材料并且夹在该第一导热层和该第二导热层之间。该热传感器容纳在该第一导热层和该第二导热层之间。在另一方面，公开了一种热电设备，其包括第一导热层、第二导热层、多个Peltier元件、以及开放通道。该第一和第二导热层具有内表面和外表面。该多个Peltier元件包括邻近该第一导热层和该第二导热层的内表面的半导体材料。该开放通道是从该第一导热层和该多个Peltier元件中雕出的，该开放通道暴露该第二导热层的内表面。该开放通道被配置为包含热传感器。在另一方面，公开一种具有样本框组件和控制器的热循环器系统。在各实施例中，该样本框组件包括样本框和与该样本框热连通的两个或更多个热电设备(每个热电设备容纳唯一热传感器)O在各实施例中，该样本框被配置成接收多个反应容器。在各实施例中，该控制器包括具有机器可执行指令的计算机处理单元以及两个或更多个通信端口。在各实施例中，每个端口可操作地连接到该两个或更多个热电设备之一及其相应的热传感器。在各实施例中，该机器可执行指令被配置成基于来自每个热电设备的相应的热传感器的温度测量来调整每个热电设备的温度，以在整个该样本框上提供基本均匀的温度概况。在另一方面，公开一种热框组件，该热框组件具有两个或更多个样本框，两组或更多组热电设备，热控制接口以及控制器。每个样本框具有顶部表面和相对的底部表面，该顶部表面被配置成接收多个反应容器。每组热电设备可操作地耦合到每个样本框。该热控制接口与该控制器通信。在另一方面，公开一种热框组件，该热框组件具有至少一个样本框，至少一组热电设备，热控制接口以及控制器。该样本框具有顶部表面和相对的底部表面，该顶部表面被配置成接收多个反应容器。该热电设备可操作地耦合到该样本框。该热控制接口与该控制器通信。本文提供了这些及其他特征。【附图说明】为了更完整地理解本文公开的原理及其优点，现在结合附图参考以下描述，在附图中:图1是图解根据现有技术的样本框组件的框图。图2是图解根据各实施例的提供对两个Peltier设备的独立控制的样本框组件的框图。图3A是根据各实施例的一 Peltier设备的俯视图。图3B是根据各实施例的图3A的Peltier设备的等轴视图。图3C是根据各实施例的图3A的Peltier设备的横截面图。图4是图解根据各实施例的用于控制样本框组件的温度的多通道功率放大器系统布局的框图。图5是图解根据各实施例的用于控制样本框组件的温度的多模块功率放大器系统布局的框图。图6是根据各实施例的热传感器可如何被放置在样本框组件上的横截面图示。图7是根据各实施例的样本框组件的横截面示意图。图8是根据各实施例的多框样本框组件以及各个散热器(heat sink)元件如何与该样本框组件集成的横截面图示。图9是根据各实施例的图解各个单独控制的Peltier设备如何置于样本框之下的框图的俯视图。图10是图解根据各实施例的用于控制样本框组件的温度的固件控制架构的的逻辑图。图11是根据各实施例的可以如何在整个样本框上实现热均匀性的示例性过程流程图。图12是根据各实施例的示出不带集成边缘加热元件的双96阱样本框组件的热不均匀性(TNU)性能概况的一组热分布图。图13是根据各实施例的示出带集成边缘加热元件的双96阱样本框组件的热不均匀性(TNU)性能概况的一组热分布图。图14是根据各实施例的示出不带集成边缘加热元件的双扁平框样本框组件的热不均匀性(TNU)性能概况的一组热分布图。图15是根据各实施例的示出带集成边缘加热元件的双扁平框样本框组件的热不均匀性(TNU)性能概况的一组热分布图。图16是示出对于代表传统技术的样本框组件的带集成边缘加热元件的双96阱样本框组件的热不均匀性(TNU)性能概况的一组热分布图。应当理解，本文呈现的附图未必是按比例绘制的，附图中的物体也未必是按彼此的比例关系绘制的。附图是旨在使对本文公开的装置和系统的各实施例清楚而容易理解的图示。而且，应当理解，附图不旨在以任何方式限制本教导的范围。【具体实施方式】本说明书描述了用于在整个热循环仪样本框上提供热均匀性的装置、系统和方法的实施例。本文使用的小节标题仅用于组织目的，而不应被解释为以任何方式限制所描述的主题。将详细参考本公开的各方面，其示例在各附图中示出。只要可能，相同的参考标号将贯穿附图使用来指代相同或类似部件。在各实施例的此详细描述中，出于解释目的，阐述了许多具体细节以提供对所公开的实施例的完全理解。然而，本领域的技术人员将领会，这些各种实施例可在有或没有这些具体细节的情况下实现。在其他情况下，以框图形式示出了各结构和设备。而且，本领域的技术人员容易领会，方法被呈现和执行的具体顺序是解说性的，并且构想其顺序可以改变并且仍在本文公开的各实施例的精神和范围内。本申请中引用的所有文献和类似材料，包括但不限于:专利、专利申请、文章、书籍、论文以及因特网网页，出于任何目的而通过援引整体显式纳入于此。除非另外定义，这里使用的所有技术和科学术语本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热框组件，包括：带顶部表面和相对的底部表面的样本框，所述顶部表面被配置成接收多个反应容器；以及可操作地耦合到所述样本框的两个或更多个热电设备，其中每个热电设备包括用于热传感器的外壳和与控制器通信的热控制接口，其中每个热电设备被配置成彼此独立地操作以在整个所述样本框上提供基本均匀的温度概况。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·S·慎，C·Y·具，W·X·李，C·K·林，C·W·庆，N·拉马钱德兰，
申请(专利权)人：生命科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US