实现PCR的浮动热接触制造技术

本发明专利技术大体上涉及利用浮动热接触在热力管理装置中实现PCR的系统。所述系统由附接到框架的多个热力区构成，每个区是独立地致动的隔离的子组件。每个区的致动确保与不均匀、但平坦的微流体芯片物理接触，以实现有效的传导性热传递。每个区的隔离用来将热力区彼此绝热，并且使相邻区之间的不期望的热传递最小化，从而使每个区处于适当的均匀温度。

Floating thermal contact of PCR

The present invention relates generally to a system for implementing PCR in a thermal management device using a floating thermal contact. The system is composed of a plurality of thermal regions attached to the frame, each of which is an independently actuated isolated subassembly. The actuation of each region ensures a physical contact with an uneven, but flat microfluidic chip to achieve effective conduction heat transfer. Isolation of each zone is used to heat the heat zones with each other, and to minimize undesirable heat transfer between adjacent areas, so that each zone is at an appropriate uniform temperature.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求提交于2014年6月30日的名称为“FLOATINGTHERMALCONTACTENABLEDPCR(实现PCR的浮动热接触)”的美国临时申请第62/018,893号的优先权和权益，给申请的公开内容以引用方式并入本文中。
本专利技术属于分子生物学和仪器的
中。
技术介绍
通过使用具有合适长度和几何形状的通道将反应空间物理移动通过微流体装置的各分开的热力区，可以循环聚合酶链反应(PCR)装置的温度以用于在反应空间中的DNA复制。典型的PCR系统在相对大的室中具有流体，并且循环该室周围的温度。其它系统使用柔性配管将流体循环经过各受热区。在刚性的平面微流体装置中进行PCR的一个问题是，可能难以实现良好的热力连接，因此结果可能是不一致且不可靠的。为了降低成本和制造复杂性，希望热力管理系统是能附接到微流体组件的外部装置。微流体装置上的热力区的数量、各热活性区的温度范围、各区彼此的接近度均限制可进行的关于热力管理装置的设计选择。以下专利技术使用浮动热接触来实现PCR反应。描述了这样一种装置：该装置用于通过使用隔离的、可移动且导电的各区来管理外部部分或组件上的多个区的加热和冷却，从而能够进行非常高效的PCR反应。本申请中的任何文献的引用或识别不是承认该文献可作为本专利技术的现有技术。
技术实现思路
本专利技术大体上涉及一种系统，该系统利用在热力管理装置中的浮动热力接触在联接的微流体装置中实现PCR。热力管理装置包括附接到框架的多个热力区，其中每个区是单独地致动的隔离的子组件。每个区的致动确保与不均匀、但平坦的微流体芯片的物理接触，以实现有效的传导性热传递。每个区的隔离用来将各热力区彼此绝热，并且使相邻区之间的不期望的热传递最小化，从而使每个区处于适当的均匀温度。t应当指出，在本公开中，特别是在权利要求书和/或段落中，诸如“包括”、“包括了”、“包括有”等的术语可具有在美国专利法中归属于其的含义；例如，它们可以表示“包含”、“包含了”、“包含有”等；并且诸如“大致由...组成”和“大致由...构成”的术语具有在美国专利法中归属于其的含义，例如，它们允许未明确列举的要素，但排除可见于现有技术中或影响本专利技术的基本或新颖特征的要素。t如本文所用，“微流体”是指包括至少一个流体通道的装置、设备或系统，该流体通道具有小于1mm的横截面尺寸和至少约3:1的长度与垂直于该通道的最大横截面尺寸的比率。如本文所用，“微流体通道”是满足这些标准的通道。t在一些实施例中，本公开涉及用于在微流体通道中实现PCR反应的热力管理装置，其中，该装置包括：框架；一个或多个热力区子组件，其联接到框架，其中，每个热力区子组件可具有热力控制元件，并且其中，每个热力区子组件可由一个或多个热致动机构联接到框架；以及一个或多个热力扩散器，其被构造成接触所述一个或多个热力区子组件的热力控制元件。在其中可进行PCR的微流体装置可安装在热力管理装置上或机械联接到热力管理装置上。t在一些实施方式中，热致动机构还包括绝热轴承、紧固件和弹簧，其中，弹簧被构造成施加力以将热力控制元件朝所述一个或多个热力扩散器中的一个驱动。在一些方面中，绝热轴承为基于聚合物的轴承。在其它方面中，每个紧固件为带肩螺钉，并且每个热致动机构包括至少一个基于聚合物的轴承，其中，该轴承可在附接到框架的带肩螺钉的轴上上下行进，并可由弹簧推动(在一些构型中，向上)。在另外的方面中，每个热力控制元件可被构造成具有从约22℃至约95℃的操作温度。在一些方面中，热致动机构中的每一个还包括围绕带肩螺钉的第一绝热纤维垫圈，该垫圈将弹簧保持在位。在这样的方面中，轴承可包括凸缘，凸缘在轴承的与框架接触的一端上扩展。在其它方面中，每个热力区子组件具有在其自身和任何其它热力区子组件或框架之间的1mm的最小间距。t在一些实施例中，至少一个热力区组件具有用来将热力区保持在室温以上的温度的电阻加热元件。在另外的实施例中，至少一个热力区组件具有用来将热力区保持在室温或以下的温度的热电元件。在这样的方面中，至少一个热力区组件将热力区保持在室温以上的温度，并且至少另一个热力区组件将热力区保持在室温或以下的温度。在一些实施方式中，第一热力区和第五热力区保持在室温或以下的温度，第二热力区、第四热力区和第六热力区保持在室温以上的温度，并且第三热力区保持在高于至少第二热力区的温度的温度。在一些方面中，热力区子组件中的至少一个联接到散热器。在这样的方面中，散热器可以是翅片散热器，热力区子组件中的至少一个可经由热管远程地连接到散热器，并且替代地或另外地热力区子组件中的至少另一个可直接安装在散热器上。t在另外的实施例中，柔性加热器电路被构造和布置成热力管理装置的两个或更多个热力区子组件的热力控制元件。在一些方面中，柔性加热器电路的第一区域可由热致动机构中的一个移动至与热力扩散器中的一个接触。在其它方面中，柔性加热器电路的第一区域与热力扩散器中的一个接触，并且柔性加热器电路的至少第二区域与热力扩散器中的另一个接触。在另外的方面中，柔性加热器电路的第一区域和柔性加热器电路的第二区域可相对于彼此挠曲约0.75mm至约1.0mm的距离。t这些和其它实施例从下面的具体实施方式公开或显而易见并且由具体实施方式涵盖。附图说明t以下详细描述结合附图可以最好地理解，该描述以举例方式提供，但并非意图将本专利技术仅限于所描述的具体实施例。t图1是根据本公开的各方面的布置在热力管理装置中的用于PCR的热力区的示意性布局，其标有指示每个区的示例性温度标记。t图2A是根据本公开的各方面的用于热力管理装置的热力区致动机构的示意性剖视图，该热力管理装置用于微流体芯片PCR。t图2B是根据本公开的各方面的用于微流体芯片PCR的热力管理装置的区域的示意性剖视图，其具有多个热力区致动机构。t图3是根据本公开的各方面的示例性热力区子组件的设计示意图和分解示意图，该组件带有远程安装的散热器，有该散热器的分解示意图。t图4是根据本公开的各方面的示例性热力区子组件的设计示意图和分解示意图，该组件带有直接安装的散热器，有该散热器的分解示意图。t图5是根据本公开的各方面的示例性的电阻性多热力区组件的设计示意图和分解示意图，有该电阻性多热力区组件的分解示意图。t图6是根据本公开的各方面的用于使用热力管理装置对PCR进行热力控制的示例性过程的流程图。具体实施方式t下面提供本专利技术的一些实施例的简要总结，以便获得对本专利技术的基本理解。该总结并不是本专利技术的详尽概述。并且并非意图识别本专利技术的关键或重要元素或描绘本专利技术的范围。其唯一目的是以简化的形式提出本专利技术的一些实施例，作为之后提出的更详细描述的序言。t为了使用聚合酶链反应(PCR)方法复制DNA，反应体积被循环通过一系列不同的温度以开始或停止不同的化学反应。传统上，这通过利用电热模块同时加热和冷却反应体积来实现。这种热力循环也可通过将反应体积移动通过保持在不同温度的多个区来实现。一种通常的解决办法是将柔性盘缠绕在热力区周围，其中柔性盘管适形于各热力区。为了移动非常小的反应体积，人们可以典型地在一体化的平面微流体回路中使用带有具有合适长度和几何形状的通道的微流体装置。然而，这些装置通常是刚性的，这使得难以实现与热力管理系统的各热力区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种启用微流通道中的PCR反应的热力管理装置，所述装置包括：框架；一个或多个热力区子组件，所述一个或多个热力区子组件联接到所述框架，每个热力区子组件具有热力控制元件，并且其中，每个热力区子组件由一个或多个热致动机构联接到所述框架；以及一个或多个热力扩散器，所述一个或多个热力扩散器被构造成接触所述一个或多个热力区子组件的各所述热力控制元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 US 62/018,8931.一种启用微流通道中的PCR反应的热力管理装置，所述装置包括：框架；一个或多个热力区子组件，所述一个或多个热力区子组件联接到所述框架，每个热力区子组件具有热力控制元件，并且其中，每个热力区子组件由一个或多个热致动机构联接到所述框架；以及一个或多个热力扩散器，所述一个或多个热力扩散器被构造成接触所述一个或多个热力区子组件的各所述热力控制元件。2.根据权利要求1所述的热力管理装置，其特征在于，所述热致动机构还包括绝热轴承、紧固件和弹簧，其中，所述弹簧被构造成施加力以将所述热力控制元件朝所述一个或多个热力扩散器中的一个驱动。3.根据权利要求2所述的热力管理装置，其特征在于，所述绝热轴承为基于聚合物的轴承。4.根据权利要求2所述的热力管理装置，其特征在于，每个紧固件为带肩螺钉，并且其中，每个热致动机构包括至少一个基于聚合物的轴承，所述至少一个基于聚合物的轴承在附接到所述框架的至少一个带肩螺钉的轴上上下行进并且由所述弹簧推动。5.根据权利要求4所述的热力管理装置，其特征在于，每个热力控制元件可被构造成具有从约22℃至约95℃的操作温度。6.根据权利要求2所述的热力管理装置，其特征在于，所述热致动机构中的每一个还包括围绕所述带肩螺钉的第一绝热纤维垫圈，所述第一绝热纤维垫圈将所述弹簧保持在位。7.根据权利要求1所述的热力管理装置，其特征在于，每个热力区子组件具有在其自身和任何其它热力区子组件或所述框架之间的1mm的最小间距。8.根据权利要求1所述的热力管理装置，其特征在于，至少一个热力区组件具有电阻加热元件，所述电阻加热元件用来将热力区保持在室温以上的温度。9.根据权利要求1所述的热力管理装置，其特征在于，至少一个热力区组件具有热电元件，所述热电元件用来将热力区保持在室温或以下的温度。10.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·泊辛格，S·其阿尼，
申请(专利权)人：基纽拜奥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US