[發明專利]基底上反應位點的熱隔離

在審

• 申請號: 201680056544.7
• 申請日: 2016-09-02
• 公開（公告）號: CN108472652A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: J·沃特維克茲
• 申請（專利權）人: 生命技術公司
• 主分類號: B01L7/00
• 分類號: B01L7/00
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 康艷青;姚開麗

本發明提供了一種熱塊組件。所述組件可包括：基底，所述基底包括配置有多個反應位點的第一表面，每個反應位點構造成用于容納生物樣本；以及樣本塊，所述樣本塊包括多個基座，所述基座構造成熱調節所述多個生物樣本，其中每個基座熱耦合至所述反應位點中的一者。所述組件還可包括與反應位點相關聯的冷卻塊、狹槽以及隔熱環，所述冷卻塊、狹槽以及隔熱環中的每個能夠使所述反應位點之間的熱流最小化。還提供了一種用于熱隔離反應位點的方法。所述方法能夠包括：設置基底，所述基底包括多個反應位點，每個反應位點被構造成用于容納生物樣本；設置樣本塊，所述樣本塊包括基座，每個基座的尺寸基本上等于所述反應位點的尺寸并且熱耦合至所述反應位點；利用隔熱特征結構使所述反應位點彼此熱隔離；通過一系列溫度和保持時間來調節所述基座的所述溫度；以及利用冷卻塊使所述反應位點冷卻。

背景技術

聚合酶鏈反應(PCR)是遺傳分析中擴增DNA樣本的常用工具。該過程可包括將DNA生物樣本置于樣本固持器中或樣本固持器上，該樣本固持器適于在反應位點處將每個樣本與其他樣本隔離。此類樣本固持器在本領域中是眾所周知的，并且可采取多種形式，諸如但不限于微量滴定板、微卡、單獨的管、連接管條帶、毛細管、微陣列和載玻片。另外，樣本固持器中容納的樣本的數量可根據例如所需的分析類型而變化，并且單個樣本固持器中或樣本固持器上可容納一個樣本至數千個樣本。

設計用于諸如混合、流體輸送、加熱和冷卻等多種功能的樣本固持器遇到的挑戰之一是，難以在不對相鄰區域產生熱影響的情況下對固持器的某一區域進行熱控制。在處理小的、間距密集的樣本的情況下(例如，聚合酶鏈反應(PCR))也可具有挑戰性。使用PCR過程擴增DNA(脫氧核糖核酸)涉及在熱循環儀中通過若干不同的溫育期對特殊構成的液體反應混合物進行循環。反應混合物由各種組分組成，包括待擴增的DNA和至少兩種與樣本DNA充分互補的引物，以便能夠產生擴增的DNA的延伸產物。PCR的關鍵是熱循環儀器中熱循環的概念。熱循環儀可設計成使DNA變性的替代步驟，使短引物退火為所得的單鏈，并且延伸那些引物以形成雙鏈DNA的新拷貝。在熱循環過程中，PCR反應混合物在用于使DNA變性的約95℃的高溫到用于引物退火和延伸的約50℃至70℃的低溫之間反復循環。

在一些之前的PCR儀器中，將樣本管插入金屬塊上的樣本孔中。為實施PCR過程，根據用戶在PCR方案文件中所指定的溫度和時間對金屬塊的溫度進行循環。該循環通過計算機及相關聯的電子器件控制。隨著金屬塊溫度的變化，各個管中的樣本的溫度發生相似的溫度變化。此類加熱的金屬塊可與上述樣本固持器中的任一種一起使用。然而，在例如對非常小的樣本執行PCR時，該設備可能會受到非常苛刻的熱循環方案的約束，這些熱循環方案在一些之前的PCR儀器中并不常見。一種此類方案可能需要將一個或多個樣本加熱至例如95℃，而相鄰的一個或多個樣本需要保持在與95℃大不相同的溫度下。就需要不同溫度的樣本而言，所述塊不僅可加熱期望的反應位點，而且還可將熱量傳遞到周圍區域及其他樣本。這種熱傳遞可對其他樣本產生不利影響，并對樣本的擴增或溫育產生負面影響。因此，期望提供樣本固持器并且可用于執行例如PCR熱循環反應而對鄰近的反應不產生熱影響。

發明內容

在本發明的一個實施例中，提供了一種熱塊組件。該組件包括：基底，該基底包括配置有多個反應位點的第一表面，每個反應位點構造成用于容納生物樣本，其中基底構造為具有特征結構以改善反應位點的熱隔離；以及樣本塊，該樣本塊包括多個基座，這些基座構造成用于熱調節多個生物樣本，其中每個基座熱耦合至反應位點中的一者。

在另一個實施例中，提供了一種熱塊組件。該組件包括：基底，該基座包括配置有多個反應位點的第一表面，每個反應位點構造成用于容納生物樣本；樣本塊，該樣本塊包括配置在一行或多行中的多個基座，其中每個基座熱耦合至反應位點中的一者并且配置為具有特征結構以改善反應位點的熱隔離；以及多個冷卻塊，每個冷卻塊與一個反應位點相關聯并且能夠使反應位點之間的熱流最小化。