温度控制方法和设备技术

一种控制被保持在热循环设备的腔室中的反应容器内的液体的温度的方法，该方法包括根据腔室中的温度传感器确定感测到的腔室温度，使用感测到的腔室温度确定空气温度，使用空气温度确定液体温度，以及根据液体温度选择性地加热或冷却腔室中的空气。

【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液体的温度的方法和设备，并且具体涉及用于控制热循环设备中的液体的温度的方法和设备。本专利技术还涉及用于确定热循环设备中的液体的温度的方法和设备。
技术介绍
本说明书中对任何在先公布(或从在先公布得出的信息)或对任何已知内容的参考都不认为并且不应认为是确认或承认以任何形式暗示在先公布(或从在先公布得出的信息)或已知内容形成了本说明书涉及的所属领域的公知常识的一部分。PCR(聚合酶链反应)是包括多个循环的技术，其在每次完成循环时导致某些多核苷酸序列的指数扩增。PCR技术是公知的并在许多书籍中描述，包括PCR :A PracticalApproach (PCR 一种实用的方法)Μ· J. McPherson 等，IRL Press (1991) ；PCR Protocols AGuide to Methods and Applications (PCR操作规程方法和应用指南)Innis 等，AcademicPress (1990)；以及 PCR Technology !Principals and Applications for DNAAmplification (PCR 技术DNA 扩增的原理和应用)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技术典型地包括使多核苷酸变性的步骤，然后是使至少一对寡核苷酸引物退火到变性的多核苷酸的步骤，即，使引物与变性的多核苷酸模板杂交的步骤。在退火步骤之后，具有聚合酶活性的酶催化新的多核苷酸链的合成，该合成整合了寡核苷酸引物并使用初始的变性的多核苷酸作为合成模板。这一系列的步骤(变性、引物退火、和引物延伸)构成了 PCR循环。当重复循环时，因为来自较早的循环的新合成的多核苷酸能在随后的循环中用作用于合成的模板，因此新合成的多核苷酸的量指数增加。典型地成对选择寡核苷酸引物，使得能够退火到给定的双链多核苷酸序列的相反链上，以便扩增两个退火位点之间的区域。DNA的变性典型地发生在约90至95°C，典型地在约40至60°C执行使引物退火到变性的DNA，并且，典型地在约70至75°C执行利用聚合酶延伸退火的引物的步骤。因此，在PCR循环期间，必须改变反应混合物的温度，并且在多循环PCR实验期间必须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、探针生成、核酸序列的克隆、定点诱变、遗传突变的检测、病毒感染的诊断、分子“指纹图谱分析”、以及监测生物流体和其它来源中的污染微生物。除了 PCR之外，在现有技术中已知并有利地使用的其他体外扩增过程包括如在Landegren和Hood的美国专利No. 4，988，617中公开的连接酶链反应。更一般地,生物
中已知的几种重要方法，诸如核酸杂交和测序，取决于以受控方式改变包含样品分子的溶液的温度。常规技术依赖于使用被循环通过不同的温度区的单独的孔或管。例如，在现有技术中公开了用于DNA扩增和测序的多种热“循环仪”，其中温度受控元件或“块”保持反应混合物，并且其中该块的温度随时间而改变。这些装置的一个优点是能够同时处理相对大量的样品，例如通常采用96孔板。US-7, 645，070描述了采用组件、加热盖和内部计算机执行高度精确的PCR的仪器。该组件由夹紧在一起的样品块、许多珀尔帖(Peltier)热电装置、和散热片组成。控制算法操控被供应至热电冷却器的电流，使得能够控制块的动态热性能，以便能够执行预先定义的样品温度的热曲线。使用特别设计的模型和方程计算而不是测量样品的温度。控制软件包括校准诊断，该校准诊断允许补偿热电冷却器的性能在仪器与仪器之间的变化，使得所有仪器都相同地执行。块/散热片组件可以被改变成另一种相同或不同的设计。该组件具有用于表征其自身在板上存储器装置中的性能所需要的必需信息，使得该组件可以在仪器之间互换，同时保留其精确操作的特性。US-5, 475，610描述了用于采用微量滴定板样式的样品块执行高度精确的PCR的仪器。该样品块具有局部的平衡和局部的对称。由计算机控制的三区膜加热器和也由计算机控制的、用于调控通过该块的冷却剂流量的斜坡式冷却电磁阀控制该块的温度。为了得到小的变化，使用恒定偏差冷却。计算而不是测量样品的温度。压板使塑料帽变形以施加最 小的可接受的阈值力，以使该管密封并使其热隔离。盖隔离该块。控制软件包括诊断。安装程序测试并表征仪器。使用新的用户界面。教导了一次性的多片塑料微量滴定板，以赋予样品管个体自由。然而，这样的块装置具有各种缺陷，因为它们在循环反应混合物方面相对缓慢，它们相对能量密集地操作，温度控制不理想，并且反应混合物的原位检测困难。为了避免这些缺点中的若干缺点，已经开发了其它热循环仪，其中用于保持(一种或多种)反应混合物的多个容器被支承在可旋转的转盘上，该可旋转的转盘可旋转地安设在适合于加热和冷却的腔室内。例如，参见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，对反应混合物温度的控制不理想，对反应混合物的加热和冷却速率的控制不理想，并且这些装置具有相对差的能量效率。因此，仍然需要对反应混合物提供改进的温度控制、使用不复杂、能够对在样品容器中发生的反应提供实时分析、并具有高能量效率的用于PCR的热循环仪。
技术实现思路
本专利技术试图克服或减轻上述现有技术的缺点中的至少一个，或者提供有用的替代。在第一种宽泛的形式中，本专利技术试图提供一种控制被保持在热循环设备的腔室中的反应容器内的液体的温度的方法，该方法包括a)根据腔室中的温度传感器确定感测到的腔室温度；b)使用感测到的腔室温度确定空气温度；c)使用空气温度确定液体温度；以及d)根据液体温度选择性地加热或冷却腔室中的空气。典型地，该方法包括a)根据腔室外的温度传感器确定感测到的环境温度；以及b)至少部分地使用感测到的环境温度和感测到的腔室温度确定空气温度。典型地，该方法包括使用空气热模型确定空气温度。典型地，该方法包括a)确定腔室是否是封闭的；以及b)以下中的至少一个i)如果腔室是封闭的，则使用感测到的腔室温度和封闭腔室模型确定有效空气温度；以及ii)如果腔室是开放的，则使用感测到的腔室温度、感测到的环境温度和开放腔室模型确定有效空气温度。 典型地，对于封闭腔室模型，该方法包括a)将感测到的腔室温度与阈值温度进行比较；以及b)以下中的至少一个i)如果感测到的腔室温度低于阈值温度，则使用第一封闭腔室模型确定空气温度；以及ii)如果感测到的腔室温度高于阈值温度，则使用第二封闭腔室模型确定空气温度。典型地，至少部分地使用以下关系确定空气温度j \kSLTS+CV 如果[<[SS—\ksuTs+Cu,如果 rs》rr其中TSS是封闭腔室模型空气温度；Ts是感测到的腔室温度；Tt是阈值温度；kSL是第一封闭腔室模型系数；ksu是第二封闭腔室模型系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·N·希金博特姆，沃伦·吕德克，贾森·奥斯汀，
申请(专利权)人：科贝特研究私人有限公司，
类型：
国别省市：