热循环装置制造方法及图纸

用于控制在反应容器内保存的反应混合物的温度的设备，该设备包括：辐射源，其用于使反应容器暴露于辐射，从而加热反应混合物；温度传感器，其用于感测表示反应混合物温度的温度；以及控制器，其用于根据反应混合物温度控制辐射源，从而选择性地加热反应混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于控制反应混合物的温度的设备和方法，具体涉及用于核酸扩增的 热循环装置。然而，应理解的是，本专利技术不局限于该特定的使用领域。
技术介绍
本说明书中对任何在先公开(或来源于任何在先公开的信息)、或对已知的任何 主题的参考不作为、并且不应作为在先公开(或来源于在先公开的信息)或已知的主题形 成本说明书所涉及的努力领域中的公共常识的一部分的确认或承认或任何形式的建议。PCR是包括多次循环的技术，其在每次完成循环时产生确定的多核苷酸序列的 指数式扩增。PCR技术是众所周知的并且已在许多书籍中描述，包括PCR:A Practical Approach M. J. McPherson IRLPress (1991) > PCR Protocols Jnnis 等的 A Guide to Methods andApplications, Academic Press(1990)和 PCR Technology :Principals andApplications for DNA Amplification H. A. Erlich, Stockton Press (1989)。PCR 还在许多美国专利中描述，包括 U. S. 4，683，195 ；4，683，202 ；4，800，159 ；4，965，188 ； 4，889，818 ；5，075，216 ；5，079，352 ；5，104，792 ；5，023，171 ；5，091，310 和 5，066，584。PCR技术典型地包括步骤使多核苷酸变性、继之以步骤使至少一对寡核苷酸引物 (primer oligonucleotides)退火成变性的多核苷酸，即将引物杂交成变性的多核苷酸模 板。在退火步骤之后，具有聚合酶活性的酶催化新多核苷酸链的合成，该合成结合寡核苷酸 引物并将初始变性的多核苷酸用作合成模板。该系列的步骤(变性、引物退火、和引物延 伸)构成PCR循环。当重复循环时，因为来自较早循环的新合成的多核苷酸能在随后循环中用作用于 合成的模板，所以新合成的多核苷酸的量指数增长。典型地成对选择能退火成给定双链多 核苷酸序列的相反链的寡核苷酸引物，使得扩增两个退火部位之间的区域。DNA的变性典型地出现在大约90 V至95°C，典型地在大约40 V至60 V执行使弓丨物 退火到变性的DNA，而典型地在大约70°C至75°C执行通过聚合酶使退火引物延伸的步骤。 因此，在PCR循环期间，必需改变反应混合物的温度，并且在多循环PCR试验期间必需多次 改变反应混合物的温度。PCR技术具有各种各样的生物应用，例如包括DNA序列分析、探针产生(probe generation)、核酸序列的克隆、定点突变、遗传突变的检测、病毒感染的诊断、分子“指纹图 谱”和生物流体及其它源中污染微生物的监控。除PCR之外，包括如在授予Landegren和Hood的美国专利No. 4，988，617中公开的 连接酶链反应的其它体外的扩增过程是已知的，并有利地用于现有技术。一般地说，生物技 术领域中已知的几种重要方法，诸如核酸杂交和排序，取决于以受控方式改变包含样本分 子的溶液的温度。常规的方法依赖于通过不同的温度带循环的单独的孔或管(individual wells)的使用。例如，在现有技术中公开了用于DNA扩增和排序的多个热“循环器”，其中 温度受控元件或“块(block)”保存反应混合物，并且其中随时间改变块的温度。这些装置的一个优点是能同时处理相对大量的样本，例如通常采用96孔板(well plates)。然而，这 样的装置具有的各种缺陷在于，它们循环反应混合物相对慢，它们操作起来能源消耗量相 对大，温度控制不理想，以及反应混合物现场的检测困难。在努力避免这些缺点中的若干缺点的过程中，已研制了其它的热循环器，其中用 于保存反应混合物的多个容器支撑在可旋转的转盘上，该可旋转的转盘以可旋转的方式安 装在适合于受热和受冷的腔室内。例如，见授予Wittwer等的美国专利No. 7，081，226。然 而，这些装置仍具有各种缺点。例如，对反应混合物的温度的控制不理想，对反应混合物的 加热和冷却的速度的控制不理想，并且这些装置具有相对低的能量效率。因此，仍然需要用于PCR的热循环器，其提供反应混合物改善的温度控制、使用不 复杂、能提供在试样容器中出现的反应的实时分析、并且能量高效。本专利技术寻求克服或改善上述现有技术的缺点中的至少一个缺点，或者提供有用的 替代。
技术实现思路
在第一种广泛的形式中，本专利技术寻求提供用于控制在反应容器内保存的反应混合 物的温度的设备，所述设备包括a)辐射源，所述辐射源用于使反应容器暴露于辐射，从而加热反应混合物；b)温度传感器，所述温度传感器用于检测表示反应混合物温度的温度；以及c)控制器，所述控制器用于根据反应混合物温度控制辐射源，从而选择性地加热 反应混合物。典型地，所述设备包括用于加热包含反应容器的腔室的热源。典型地，所述控制器用于a)至少部分地利用辐射源提高反应混合物的温度；以及b)至少部分地利用热源维持反应混合物的温度。典型地，所述设备包括用于冷却反应混合物的冷却机构。典型地，所述冷却机构用于从高温冷却反应混合物。典型地，所述冷却机构向包含反应容器的腔室供应环境空气。典型地，所述冷却机构向包含反应容器的腔室供应冷却流体。典型地，所述温度传感器为红外传感器。典型地，所述温度传感器是用于感测反应混合物中与温度相关的指示剂的颜色的 光学传感器。典型地，所述温度传感器感测反应混合物的温度。典型地，所述温度传感器感测反应容器温度，并且所述控制器用于利用反应容器 温度确定反应混合物温度。典型地，所述温度传感器感测腔室温度，并且所述控制器用于利用腔室温度确定 反应混合物温度。典型地，所述辐射源产生红外辐射。典型地，所述辐射源产生光辐射。典型地，所述设备包括用于在使用中接纳反应容器的腔室。6典型地，所述设备包括用于接纳多个反应容器的座架，所述辐射源和座架被布置 成允许多个反应容器中的一个或多个反应容器的加热。典型地，所述设备包括用于使座架相对于辐射源运动的驱动器。典型地，所述控制器用于控制驱动器，从而选择性地加热多个反应容器的相应反 应容器中的反应混合物。典型地，所述辐射源使加热区域暴露于辐射，并且所述控制器通过使反应容器选 择性地暴露于加热区域来控制反应混合物的加热。典型地，所述控制器是处理系统。典型地，所述控制器用于a)将反应混合物温度提高至第一温度值，以使反应混合物中的多核苷酸变性；b)将反应混合物温度降低至第二温度值，以使反应混合物中的多核苷酸退火；以 及c)将反应混合物温度提高至第三温度值，以使变性的多核苷酸杂交。典型地，所述控制器用于a)利用从温度传感器得到的信号确定反应混合物温度；以及b)基于反应混合物温度控制辐射源，以便允许反应混合物温度可控制。典型地，所述控制器用于a)控制辐射源，以将反应混合物温度提高至第一温度值；b)控制热源，以将反应混合物温度维持在第一温度值；c)控制冷却机构，从而将反应混合物温度降低至第二温度并将反应混合物温度维 持在第二温度；以及d)控制辐射源，从而将反应混合物温度提高至第三温度值；以及e)控制热源，以将反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于控制在反应容器内保存的反应混合物的温度的设备，所述设备包括：ａ）辐射源，所述辐射源用于使所述反应容器暴露于辐射，从而加热所述反应混合物；ｂ）温度传感器，所述温度传感器用于感测表示反应混合物温度的温度；以及ｃ）控制器，所述控制器用于根据所述反应混合物温度控制所述辐射源，从而选择性地加热所述反应混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】AU 2007-11-30 2007906569用于控制在反应容器内保存的反应混合物的温度的设备，所述设备包括a)辐射源，所述辐射源用于使所述反应容器暴露于辐射，从而加热所述反应混合物；b)温度传感器，所述温度传感器用于感测表示反应混合物温度的温度；以及c)控制器，所述控制器用于根据所述反应混合物温度控制所述辐射源，从而选择性地加热所述反应混合物。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括用于加热包含所述反应容器的腔室 的热源。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制器用于a)至少部分地利用所述辐射源提高所述反应混合物的温度；以及b)至少部分地利用所述热源维持所述反应混合物的温度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述设备包括用于冷却所述反应混 合物的冷却机构。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述冷却机构用于从高温冷却所述反应混合物。6.根据权利要求4或5所述的设备，其中所述冷却机构向包含所述反应容器的腔室供 应环境空气。7.根据权利要求4或5所述的设备，其中所述冷却机构向包含所述反应容器的腔室供 应冷却流体。8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述温度传感器为红外传感器。9.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述温度传感器是用于感测所述反 应混合物中与温度相关的指示剂的颜色的光学传感器。10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中所述温度传感器感测所述反应混合 物的温度。11.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中所述温度传感器感测反应容器温 度，并且所述控制器用于利用所述反应容器温度确定反应混合物温度。12.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中所述温度传感器感测腔室温度，并 且所述控制器用于利用所述腔室温度确定反应混合物温度。13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中所述辐射源产生红外辐射。14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，其中所述辐射源产生光辐射。15.根据权利要求1至14中任一项所述的设备，其中所述设备包括用于在使用中接纳 所述反应容器的腔室。16.根据权利要求1至15中任一项所述的设备，其中所述设备包括用于接纳多个反应 容器的座架，所述辐射源和座架被布置成允许所述多个反应容器中的一个或多个反应容器 的加热。17.根据权利要求16所述的设备，其中所述设备包括用于使所述座架相对于所述辐射 源运动的驱动器。18.根据权利要求17所述的设备，其中所述控制器用于控制所述驱动器，从而选择性 地加热所述多个反应容器中的相应反应容器中的反应混合物。19.根据权利要求1至18中任一项所述的设备，其中所述辐射源使加热区域暴露于辐 射，并且所述控制器通过使所述反应容器选择性地暴露于所述加热区域来控制所述反应混合物的加热。20.根据权利要求1至19中任一项所述的设备，其中所述控制器是处理系统。21.根据权利要求1至20中任一项所述的设备，其中所述控制器用于a)将所述反应混合物温度提高至第一温度值，以使所述反应混合物中的多核苷酸变性；b)将所述反应混合物温度降低至第二温度值，以使所述反应混合物中的多核苷酸退 火；以及c)将所述反应混合物温度提高至第三温度值，以使所述变性的多核苷酸杂交。22.根据权利要求1至21中任一项所述的设备，其中所述控制器用于a)利用从所述温度传感器得到的信号确定所述反应混合物温...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰科比特，
申请(专利权)人：科贝特研究私人有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]