CN202830041U - 用于加热生物样本的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了用于加热生物样本的设备，该设备包括：加热器；储液器，与加热器热接触，储液器容纳液体组合物，液体组合物的蒸汽气压在25℃下小于约6000Pa并且其热导率大于约0.05W·m^-1·K^-1；以及搅拌装置，被配置为使液体组合物在储液器内运动。本实用新型提供了在期望保持温度均匀性的应用诸如热循环应用中调节温度和热转移的***。加热块被用于将热量快速转移至一组一个或多个反应容器或从将热量从一组一个或多个反应容器转移走。

Description

用于加热生物样本的设备

交叉引用 

本申请要求2009年4月3日提交的第61/166,535号美国临时申请、2010年1月20日提交的第61/296,801号美国临时申请、2009年9月9日提交的第61/240,951号美国临时申请以及2010年1月20日提交的第61/296,847号美国临时申请的优先权，这些申请的全部内容通过引用整体并入本文。 

背景技术

自1983以来，聚合酶链反应(PCR)的到来已经通过使识别、操纵和复制诸如DNA的基因物质的能力快速发展而使分子生物学产生了革命性变化。如今，PCR在医学和生物学研究实验室中被常规地实施以用于各种任务，诸如遗传疾病的检测、基因指纹的识别、传染性疾病的诊断、基因的克隆、亲子鉴定、以及DNA计算。通过使用热稳定的DNA聚合酶和能够快速地加热和冷却基因样本的机器，通常称为热循环仪，该方法已经实现了自动化。 

许多可用的热循环仪具有某些内在限制。为了一次性使用大量样本，经常在多孔微型板上进行PCR反应。金属加热块经常被用于进行反应样本的热循环。金属加热块经常难以在整个微型板上获得的基本均匀的温度。此外，需要对传统热循环仪的温度控制进行改进以避免非靶序列的不期望的非特异性扩增。 

本领域需要能够替换或改进的加热设备或热循环仪设计。期望的设备允许将热量快速且均匀地转移至样本以实现核酸的更特异的扩增反应。 

发明内容

在某些方面，文中提供了用于加热生物样本的设备，其包括：加 热器，其中该设备被配置为接纳容纳生物样本的至少16个样本容器，并且该至少16个样本容器当被加热器加热到至少48℃时的温度波动处于+/-0.2℃以内。在某些示例中，该设备是热循环仪并且被配置为以PCR反应温度加热和冷却生物样本。在某些示例中，PCR反应循环期间，该至少16个样本容器的温度波动处于+/-0.2℃以内。在某些示例中，加热器是热电装置。在某些示例中，该至少16个样本容器是多孔板的孔。在某些示例中，多孔板具有16、24、48、96、384个或更多个孔。 

在某些示例中，该设备还包括储液器，储液器包括液体组合物和搅拌器。在某些示例中，储液器包括被配置为接纳样本容器的孔。在某些示例中，这些孔锚固至储液器的底面。在某些示例中，加热器的宽度乘长度小于储液器的宽度乘长度。 

在某些示例中，设备还包括光学组件，光学组件具有光源和光学检测器，其中光学组件被定位，使得来自光源的光被引导至至少16个样本容器内，并使得来自该至少16个样本容器的光被检测器检测。在某些示例中，光学组件包括多个光源，其中该多个光源中的每一个均与该至少16个样本容器中的单个样本容器相对应。在某些示例中，光学组件包括小透镜阵列，其中每个小透镜均与该多个光源中的每一个相对应，以将激发能量引导至该至少16个样本容器中的单个样本容器。在某些示例中，光学组件还包括多功能镜，多功能镜将激发能量引导至该至少16个样本容器，并且多功能镜将来自该至少16个样本容器的发射能量引导至光学检测器。在某些示例中，该设备还包括控制设备、光源、和检测器的控制组件。在某些示例中，控制组件包括可编程计算机，可编程计算机被编程以自动处理样本、运行多个温度循环、获得测量结果、将测量结果数字化为数据或将数据转化为图表或图形。在某些示例中，可编程计算机通过网络连接与设备、光源、和检测器通信。在某些示例中，可编程计算机通过无线通信与设备、光源、和检测器通信。 

在一个方面，文中提供用于加热生物样本的设备，其包括：加热器；以及储液器，与加热器热接触，其中储液器容纳液体组合物，其 中所述储液器被配置为接纳容纳生物样本的至少16个样本容器，并且该至少16个样本容器当被加热器加热到至少48℃时的温度波动处于+/-0.2℃以内。在某些示例中，储液器是密封的。在某些示例中，液体组合物在储液器内被搅拌。在某些示例中，液体组合物是氟化流体。 

在某些示例中，该设备还包括搅拌装置，搅拌装置被配置为使液体组合物在储液器内运动。在某些示例中，搅拌装置是桨轮。在某些示例中，搅拌装置是搅拌棒。在某些示例中，搅拌装置由磁电机驱动。 

在一个方面，文中提供用于加热生物样本的设备，其包括：加热器；储液器，与加热器热接触，其中储液器容纳液体组合物，其中液体组合物是流体，如果储液器是封闭的，流体在约5年内不劣化；以及搅拌装置，被配置为使液体组合物在所述储液器内运动，其中设备被配置为接纳包括生物样本的样本容器。在某些示例中，该流体在约5年内不被氧化。在某些示例中，该流体不是液体金属。在某些示例中，该流体是氟化液体。在某些示例中，该流体不随时间劣化所述储液器的组成。在某些示例中，储液器包括银。 

在一个方面，文中提供用于加热生物样本的设备，其包括：加热器；储液器，与加热器热接触，其中储液器容纳液体组合物，其中液体组合物在25℃下的蒸汽气压小于约6000Pa并且液体组合物的热导率大于约0.05W m^-1K^-1；以及搅拌装置，被配置为使液体组合物在储液器内运动，其中该设备被配置为接纳包括生物样本的样本容器。在某些示例中，液体组合物在25℃下的蒸汽气压小于约1500Pa。在某些示例中，当液体组合物未被搅拌时，液体组合物的热导率位于约0.05W m^-1K^-1与0.1W m^-1K^-1之间。在某些示例中，液体组合物包括氟化液体。在某些示例中，液体组合物包括Fluorinert的氟素品。在某些示例中，液体组合物基本由氟化液体组成。在某些示例中，液体组合物的沸点位于约95℃与200℃之间。在某些示例中，液体组合物在25℃下的粘度小于约2.50cSt。在某些示例中，液体组合物在25℃下的粘度位于约0.70cSt与2.50cSt之间。在某些示例中，液体组合物的蒸汽气压小于水的蒸汽气压。在某些示例中，储液器是密封的。 

在一个方面，文中提供用于加热生物样本的设备，其包括：加热 器；储液器，与加热器热接触，其中储液器容纳液体组合物；散热器，与加热器热接触；以及加热底板，与加热器热接触，其中加热底板将热量从加热器转移至散热器。在某些示例中，加热底板的顶面具有与加热器的底面相似的尺寸，以将热量均匀地转移至散热器。在某些示例中，加热底板包括与散热器的界面相同的材料。在某些示例中，加热底板包括当压力垂直地施加至加热器时防止加热器水平运动的装置。 

在一个方面，文中提供用于加热生物样本的方法，其包括：使容纳生物样本的样本保持器与前述的设备热接触；以及通过该设备加热由样本保持器容纳的生物样本。在某些示例中，该方法包括对生物样本执行PCR。在某些示例中，该设备在进行加热时将样本温度维持在±0.2℃以内。在某些示例中，该方法还包括在储液器内搅拌液体组合物。在某些示例中，加热步骤包括使生物样本在约50-65℃与约90-100℃之间热循环。在某些示例中，热循环中的每一个均包括退火温度和变性温度，并且每个扩增循环的退火温度的变化小于±0.1℃。在某些示例中，热循环中的每一个均包括退火温度和变性温度，并且每个扩增循环的变性温度的变化小于±0.1℃。在某些示例中，样本保持器是多孔板并且多孔板的孔容纳生物样本，生物样本是多核苷酸样本。在某些示例中，该方法还包括向容纳生物样本的孔提供用于进行PCR的试剂、以及用于检测扩增水平的染料，从而创造反应混合物。在某些示例中，该方法还包括光学地测量染料在多个扩增之间或在多个扩增中的每一个期间，以确定扩增水平。 

在一个方面，文中提供用于加热生物样本的方法，其包括：使样本保持器与加热器热接触，其中样本保持器包括容纳生物样本的至少16个孔并且宽度为至少1cm；以及通过加热器加热样本保持器内的生物样本，其中该至少16个孔的至少2个样本之间的温度方差小于±0.2℃。在某些示例中，在以超过每秒10℃增加或减少生物样本的温度之后紧接着的10秒内，该温度方差小于±0.2℃。 

在一个方面，文中提供用于加热生物样本的方法，其包括：形成具有储液器的加热块；通过加热块中的开口将处于至少90℃的第一温 度下的流体填充至储液器；以及当加热块和流体时密封所述开口，其中当加热块处于小于第一温度的第二温度时，储液器内的压力低于环境压力。在某些示例中，储液器被基本充满。在某些示例中，储液器被填充少于50％。在某些示例中，该流体是氟化流体。在某些示例中，在被填充时，该流体的温度约为100℃或更高。在某些示例中，加热块是含金属的。在某些示例中，加热块包括孔，并且孔的底部连接至加热块的底部。在某些示例中，储液器包括搅拌元件。 

在一个方面，文中提供了一种***，其包括：热循环仪，包括网络连接；以及计算机，与所述热循环仪通信。在某些示例中，计算机通过网络连接与热循环仪通信。在某些示例中，计算机通过无线连接与热循环仪通信。在某些示例中，控制组件包括可编程计算机，可编程计算机被编程以自动处理样本、运行多个温度循环、获得测量结果、将测量结果数字化为数据或将数据转化为图表或图形。在某些示例中，计算机包括控制组件。 

通过引用的合并 

本说明书中所提到的全部公开、专利、和专利申请通过引用相同范围而并入本文，就如同每个单独公开、专利、或专利申请被特别且单独地指示以通过引用而并入。 

附图说明

本发明的许多特征通过所附权利要求中的特殊性来阐述。通过引用阐述利用本发明的许多原理的示意性实施方式的下面的详细描述和附图，本发明的特征和优点将得到更好的理解，在附图中： 

图1示出文中的加热组件的俯视图； 

图2示出文中的装置的示例性加热组件的侧视图； 

图3示出文中的装置的示例性实施方式的另一个视图； 

图4示出不具有压板的加热组件的俯视图； 

图5示出不具有压板的加热组件的视图； 

图6示出不具有压板的加热组件的视图，其中加热组件包括散热 器、加热底板、加热块、以及混合电机； 

图7A-C示出文中的示例性加热块； 

图8A-B示出文中所述的加热组件的加热块和混合电机的俯视图； 

图9示出文中的加热组件的加热块、加热装置、以及混合电机的另一个视图； 

图10A-C示出加热块的示例性搅拌器； 

图11A-F和12A-D示出具有搅拌器装置的不同示例的文中的设备的储液器和加热器的示例性实施方式； 

图13示出当加热块温度为95℃时文中所述的样本装置(1-7)的热不均匀性(TUN)； 

图14示出当加热块温度为60℃时文中所述的样本装置(1-7)的热不均匀性(TUN)。 

具体实施方式

本文所公开的是一种用于热循环反应的样本(诸如生物样本)的控制加热的装置。文中的装置能够提供相对于本领域的现有技术更为先进的温度均匀性和分布。在PCR反应中，例如，在必须同时对多个反应容器中的多个样本进行冷却和加热的情况下，温度均匀性是非常期望的。 

除了PCR样本的加热之外，文中的装置和方法还能够广泛地用于生物技术和化学领域。示例包括但不限于酶反应诸如限制酶、生化试验和聚合酶反应的培养；细胞培养和转化；杂交；以及需要精确温度控制的任何处理。基于本公开，本领域普通技术人员能够轻易地使所公开的技术适应需要精确温度控制的生物/化学样本的各种分析。 

I.设备和***

在文中所述的实施方式中，多个温度循环对应于核酸扩增的多个循环。核酸扩增可包括实时PCR。例如，本发明的设备和***有时还被称为热循环仪。 

除了为PCR提供热循环之外，文中的设备还广泛用于如文中所讨 论的生物技术和化学的领域。相比于固体金属加热块，所述液体组合物的使用可产生更加均匀的热转移和更加快速的加热和冷却循环，例如可使DNA聚合酶的误差率更低。此外，因为增强的热均匀性，可以在长链扩增(long amplification)、SNP识别和定序反应期间降低误差率。 

如文中所述，液体能够在加热器与样本保持器之间提供更好的热接触，并且提供更加均匀的热转移。因此，样本保持器内的样本的温度可以是非常均匀的。温度的均匀性可减少非特异性杂交并且可增加单个孔内的PCR中的扩增的特异性，还能够增加位于同一个加热块(或储液器)中的多个孔内的PCR中的扩增的特异性。在另一个实施方式中，单独的或与设备组合的样本保持器将从中生成的信号的绝大部分通过样本保持器的独立部分(例如，保持器的顶部)发射出去，使得所发射的光能够被光学组件收集。在又一个实施方式中，光检测器检测样本保持器所发射的绝大部分光。在某些实施方式中，储液器具有高反射性并将穿过透明样本保持器的壁传播的光反射回样本保持器。通过这种方式，将样本保持器内所生成的更大比例的光信号从样本保持器的独立部分发射出去，以使其能够被光学组件收集。在一个示例中，从保持器的独立位置收集光可消除在进行实时PCR时从加热块上移除保持器的必要。因此，文中的设备特别适于进行PCR(聚合酶链反应)、反转录PCR和实时PCR。在一个实施方式中，包括含有液体组合物的储液器的设备由AC或DC电流供电。在某些实施方式中，该设备由电源供电。在某些实施方式中，该设备由电池供电。 

图1示出文中的加热组件100的俯视图。压板130安装在加热块110之上。压板130可包括塑料材料。在某些示例中，压板130包括玻璃填充聚醚酰亚胺。在某些示例中，压板130包括顺应材料或可压缩材料，诸如橡胶、金属、聚合物、陶瓷、以及玻璃。在某些实施方式中2，压板130由具有低热导率的材料制成，在其它实施方式中，具有低热导率的材料使通过块110的边缘的热的损失最小化。图1还示出压紧螺钉131。可拧紧螺钉131以使加热块110均衡地压靠加热块110下方的加热装置。在某些示例中，加热组件110包括8个压紧 螺钉131。在某些示例中，加热组件100包括两个或更多个压紧螺钉131。在某些示例中，通过使加热块110压靠加热装置并与之热连接，热量能够从加热装置更加均衡或有效地转移至加热块110。在某些示例中，压板130在整个加热装置上方提供来自加热块110的相等或近似相等的力。该装置的加热组件100还包括两个混合电机120，以驱动加热块110中的储液器内的搅拌器。在某些示例中，加热组件100包括使搅拌器在储液器110内运动的机械电机120。压板130和加热块110被配置为接纳微型板，例如在图1中，加热组件100被配置为接纳48孔微型板。图1还示出用于混合电机120和加热块110的功率控制组件141。在某些示例中，功率控制组件141连接至计算机***以控制前往控制加热块110和混合电机120的功率的量。用于散热器和加热块110的温度传感器的温度控制组件140与用于混合电机120和加热装置的功率控制组件141分离。文中，术语加热块和储液器常常可交换地使用。 

图2示出文中的装置的示例性加热组件200的侧视图。图中的加热组件200包括散热器250、压板230、压紧螺钉231、以及混合电机220。 

图3示出文中的装置的加热组件300的示例性实施方式的另一个视图。加热组件300图中的包括散热器350、压板330、压紧螺钉331、混合电机320。图3还示出包括被配置为接纳样本保持器诸如微型板的孔的加热块310的顶部。 

图4示出加热组件400的未示出压板的俯视图。该图示出混合电机420与加热块410的联接。混合电机420包括混合磁体421，混合磁体421联接至搅拌器的磁体以使搅拌器在块内移动。在某些示例中，如图4所示，加热组件400包括用于检测加热块410的温度的温度传感器。在某些示例中，温度传感器与功率控制***、功率控制组件414、以及温度控制组件440通信。功率控制***可使用温度传感器的反馈来调节与加热块410热连接的加热装置的温度输出。 

图5示出加热组件500的未示出压板的视图，其中加热组件500包括散热器、加热底板560、加热块510、以及混合电机520。在某些 实施方式中，加热底板560是在散热器与加热装置之间提供间隔的块。加热底板560被配置为在加热装置与散热器之间以均匀的方式导热。加热底板560可以具有尺寸，如本领域技术人员所配置，以将热量从加热装置垂直地转移至散热器内。在诸如图5中的示例的某些实施方式中，加热块510包括压紧垫片532。在某些示例中，压紧垫片532是不会在PCR反应温度或更低温度下劣化的顺应材料。压紧垫片532被配置为在压板与加热块510之间提供密封并且能够防止流体进入加热组件500上的压板下的装置。图中还示出加热装置垫片581，加热装置垫片581在加热块510与加热装置(未示出，位于加热块510下方)之间提供密封。 

图6示出加热组件600的未示出压板的视图，其中加热组件600包括散热器650、加热底板660、加热块610、压紧垫片632、以及混合电机620。图6示出与加热块610热连接的加热装置(如图所示为Peltier装置)。如图所示，加热底板660位于加热装置与散热器650之间，并且通过加热装置垫片681密封至加热装置。在某些示例中，相比于将加热装置联接至散热器650，热垫片660提供更加有效的冷却。在某些示例中，相比于将加热装置联接至散热器650，加热底板660提供更加均匀的冷却。在某些示例中，加热底板660包括热导材料。在某些示例中，加热底板660包括与散热器650的接触面材料相同的材料。在某些示例中，加热底板660包括将水平地保持在合适位置的装置，故Peltier在压缩下基本不移动。在某些示例中，加热底板660包括放置于散热器650上的装置。在某些示例中，散热器650的接触面包括碳基材料诸如Grafoil、或本领域公知的等效材料。 

A.储液器

文中的设备可包括能够容纳液体组合物的储液器。储液器能够与加热器热接触。此外，储液器能够与样本保持器热接触，从而当储液器接触加热器时，储液器向样本保持器提供均匀的温度。 

在某些示例中，样本保持器是封闭的。例如，打开样本保持器以进行填充，并且一旦用液体组合物填充，就可以将保持器封闭。在某 些示例中，储液器是封闭的并且包括真空。例如，储液器可以是封闭***，其中储液器本身就是整个封闭***。在另一个实例中，储液器是封闭***的一部分，例如，联接至流体回路以使储液器内的流体循环。 

储液器可包括顶面、底面、以及侧面。在某些示例中，当设备被组装时，底面最靠近加热器。储液器被放置以热接触加热器。储液器的侧面可与顶面和底面连接。在某些示例中，侧面具有端口或开口。可以通过侧面中的端口或开口对储液器进行填充。端口或开口随后可被封闭，例如，焊接或密封，以创造封闭***。在某些示例中，端口连接至可打开或关闭的流体流动或泵***。顶面和侧面可以是连接至底面以创造储液器的储液器的单个部分。 

在某些示例中，储液器包括被配置为接纳样本保持器的孔。在许多示例中，孔位于储液器的顶面中。孔的大小可以设置，以使它们严密或紧密地联接至样本保持器以改善对样本保持器内的样本的热转移效率。在一个实施方式中，这些孔比样本保持器的孔或样本容器更深。例如，这些孔可以是能够在孔的底部储液器与样本保持器的样本容器的底部之间填充有固体、气体或液体的空间。 

储液器的孔可附接或锚固至储液器的底面。这可创造更多的储液器的结构支撑。例如，如果储液器内的空间处于真空下，相比于大气压力，附接至底面的孔可以充当支柱。 

储液器可以包括金属、聚合物、或陶瓷材料。在许多示例中，储液器由具有高热导率的材料诸如许多金属构造。文中将更加详细地描述制造该设备和储液器的方法。储液器可以通过被认为是良好热导体的任何材料制造。可使用金属诸如铝或铜或银或金。在一个示例中，储液器包括银。可替换地，样本架可通过复合材料诸如石墨或诸如k-Core^TM(k-Technology Corporation，Lancaster，PA)的石墨复合物制造。在2007年6月26日提交的第11/768,380号美国专利申请；2006年5月12日提交的第11/433,892号美国专利申请；以及2001年10月11日提交的第9/975,878号美国专利申请中也描述了用于储液器(有时可称为样本架)的示例性材料。在某些示例中，储液器包括硬质材料， 诸如银。在其他示例中，储液器包括顺应材料。 

在大多数示例中，储液器与加热器热接触。在一个实例中，加热器的宽度乘长度小于储液器。容纳液体组合物或流体的储液器可充当热散发器，以向样本保持器中的样本提供温度均匀性，如文中更加详细地描述。 

在某些实施方式中，储液器的宽度乘长度和与其热接触的加热器的宽度乘长度基本相同(误差不超过5％)。在某些实施方式中，热绝缘体可包围储液器和/或该设备的任何元件，诸如加热器或散热器。 

在其他实施方式中，储液器的宽度乘长度大于与其热接触的加热器的宽度乘长度。例如，某些实施方式提供一种加热器，这种加热器在其顶面区域之上与储液器的底面区域热接触，并且其中加热器的顶面区域是储液器的底面区域的2.5％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％，、45％、50％、60％、70％、80％、或90％。在某些示例中，储液器所提供的温度的均匀性允许加热器或者表面区域不均匀、或者表面区域显著小于储液器。 

在可替换的实施方式中，储液器的宽度乘长度小于与其热接触的加热器的宽度乘长度。 

图7A示出文中的示例性加热块710。块710包括被配置为接纳样本的孔711、外盖、以及储液器。储液器包括文中所述的流体。可以通过填充入口712对储液器进行填充并密封。在填充之后，填充入口712被封闭并密封，以使储液器与环境隔离。在某些示例中，块710的主体包括银。在某些示例中，加热块710被配置为接纳微型板。在某些示例中，加热块710包括接纳来自样本微型板的48个孔的48个孔711。如图7B所示的加热块710包括位于加热块710底部的凸缘713。凸缘713可配置为联接至加热装置，诸如Peltier装置。凸缘713可包括与块710的主体相同的材料。在某些示例中，凸缘713是加热块710的底部的一部分。在某些示例中，加热块710的底部和凸缘713被配置为在加热块710与加热装置之间提供良好的热导率和/或热连接。图7C示出文中的示例性加热块710的内部结构的俯视图。在这个实例中，加热块710包括两个搅拌器714。搅拌器714可以是桨或 桨轮。在实例中，搅拌器714是圆柱形的并包括桨。搅拌器714还包括磁体715。磁体715可与该装置的磁体耦合以旋转搅拌器714并搅拌加热块710的储液器内的流体。在某些示例中，搅拌器714可在储液器内自由旋转。在某些示例中，搅拌器714具有有限的运动范围。在某些示例中，搅拌器714使储液器内的液体运动，以使液体泼溅加热块710的孔711的侧面。在该示例中，加热块710包括两个搅拌器714。在某些示例中，加热块710包括一个搅拌器714。在某些示例中，加热块710不包括搅拌器。在某些示例中，加热块710包括3、4、5、6、7、8、9、10或更多个搅拌器714。图8示出文中所述的加热组件的具有孔811的加热块810和具有混合磁体821的混合电机820的俯视图。加热块810包括文中所述的压紧垫片832以防止流体在压紧垫片832下面泄露。图中还示出温度传感器871，温度传感器871连接至文中所述的温度传感器组件870的温度传感器871以检测加热块810的温度。图8B示出文中的加热组件的加热块810、加热装置880、以及混合电机820的侧面。图8B的实例中的加热装置是Peltier装置。在某些示例中，Peltier装置是分段的、切分的Peltier装置。图8B还示出加热块810的凸缘813、以及加热装置垫片881。图9示出加热块910、加热装置980、块温度传感器971、压紧垫片932、以及混合电机920的另一个视图，混合电机920具有使文中的加热组件的搅拌器运动的混合磁体921。 

B.液体组合物

在一个实施方式中，液体组合物在25℃下的蒸汽气压小于5620Pa。在一个实施方式，液体组合物的热导率大于0.05W m^-1K^-1。在又一个实施方式中，液体组合物是不随时间氧化的流体。在一个实施方式中，液体组合物不会在PCR反应温度或更低温度下热劣化。在一个实施方式中，液体组合物不会化学劣化。在一个实施方式中，液体组合物不会在PCR反应温度或更低温度下随时间蒸馏。例如，流体可以是文中所述的氟化流体。在某些实施方式中，流体是油基流体。在某些实施方式中，流体是硅油、矿物油、合成油、天然油、以及石 化油。 

储液器可容纳液体组合物，其中液体组合物在在整个储液器上提供均匀温度分布的***中具有较大的Mouromsteff数。流体的Mouromsteff数可描述流体的热转移能力。对于单相强制对流，Mouromsteff数(Mo)具有形式(1)： 

$\mathrm{Mo}=\frac{{\mathrm{\ρ}}^a{k}^b{c_p}^d}{{\mathrm{\μ}}^e}---\left(1\right)$

其中ρ、k、c_p和μ代表流体的密度、热导率、比热(常压下)、以及动态黏滞度。指数a、b、d和e取适于所关心热转移模式和相应热转移关联式的值。应注意，与更熟悉的Reynolds数(ρ·V·D/μ)、Nusselt数(h·D/k)、以及Prandtl数(μ·c_p/k)不同，Mouromsteff数不是不重要的。Mouromsteff数的重要性在于以下事实，即，对于以指定速率越过或穿过给定几何结构的流动，具有最大的Mouromsteff数的液体将提供最高的热转移率。 

用于给定热转移模式的Mouromsteff数可以通过取相应的热转移关联式并分出作为一组的热物理性质变量来获得。对于充分发展的、内部的层流，Nusselt数是常数，从而仅影响热转移率h的流体性质是流体的热导率。所以，在这种情况下，Mouromsteff数是流体的热导率。每种液体的热转移率相对于水的热转移率仅仅通过计算每种液体的Mouromsteff数与水的Mouromsteff数的比值获得。在这种情况下，该比值仅仅是热导率的比或(2)： 

$\frac{{\mathrm{Mo}}_{\mathrm{fluid}}}{{\mathrm{Mo}}_{\mathrm{water}}}=\frac{k_{\mathrm{fluid}}}{k_{\mathrm{water}}}---\left(2\right)$

对于内部湍流，热转移率不仅仅取决于k，还取决于流体的其他热物理性质。在这种情况下，Mouromsteff数通过(3)给出： 

$\mathrm{Mo}=\frac{{\mathrm{\ρ}}^{0.8}{k}^{0.67}{c_p}^{0.33}}{{\mathrm{\μ}}^{0.47}}---\left(3\right)$

如前所述，通过计算每种流体的Mouromsteff数与水的Mouromsteff数来估计该热转移率相对于水的热转移率。Mouromsteff数提供与液体组合物的热转移能力相比较的有用参照。 

在某些示例中，储液器内的流体或流体组合物在被搅拌时容易地循环并且在向周围物体转移热量时允许有效对流。在某些示例中，流 体具有低于油的粘度。 

文中所述的液体组合物可包括氟化液体。在某些示例中，氟化液体是全氟化液体。在一个实例中，氟化液体是Fluorinert(TM)(3M)。在一个实施方式中，文中的液体组合物实质上包括Fluorinert。氟化液体是一种透明、无色、无味的流体，其具有与水相近的粘度，但可具有约75％的更大密度。氟化流体产物具有热稳定性和化学稳定性，并且与包括金属、塑料和弹性体的感光材料兼容，并且是非易燃的且大多无毒。氟化液体可包括完全饱和的烃链。 

全氟化液体的介电强度很高，例如，在0.1英寸间隙上超过35000伏。水溶度可约为百分之几。每种流体的标称沸点可在它们的制造过程中确定；例如，Fluorinert液体(3M)在沸点位于30℃至215℃且流点低至-101℃的情况下是可用的。 

在另一个实例中，氟化液体可以是Fomblin(TM)、Novec、Galden或表1中的任何流体。除非另有说明，在25℃下的蒸汽参数在表1中提供。 

表1氟化流体及性质 

供使用的液体组合物可具有95℃至500℃的沸点。在某些示例中，液体组合物具有高于PCR反应温度的沸点。在某些实施方式中，当文中的装置被用于PCR反应的热循环时，液体的沸点大于100℃。在其他实施方式中，在被充入储液器时，液体组合物处于105℃，因此流体的沸点大于105℃。在一个实施方式中，液体组合物的沸点位于5℃或130℃以内。 

在某些示例中，液体组合物在25℃下的粘度小于10、5、或2.5cSt。在某些示例中，液体组合物在25℃下的粘度小于2.50cSt。在某些示例中，液体组合物的在25℃下粘度位于0.10与10cSt之间。在某些示例中，液体组合物在25℃下的粘度位于0.70与2.6cSt之间。在一个实施方式中，液体组合物的粘度小于液体镓。在某些示例中，液体组合物在25℃下的密度大于0.5g/ml或大于1g/ml。在一个实施方式中，液体组合物在25℃下的密度大于1.54g/ml。在某些示例中，可以通过降低流体的粘度同时增加密度和热导率来选择液体组合物。 

液体组合物在25℃下的蒸汽气压可小于8000Pa。在某些实施方式中，液体组合物在25℃下的蒸汽气压可小于1500Pa。在某些示例中，液体组合物在25℃下的蒸汽气压位于65.9与5620Pa之间。在某些示例中，蒸汽气压可以是选择液体组合物时的重要因素，因为液体将被快速加热和冷却，因此，其将在封闭的储液器内膨胀和收缩。在某些实施方式中，通过将内部空间和储液器内的液体组合物放置于真空下，可以对液体组合物的膨胀和收缩进行在某种程度的分析。 

在某些示例中，当文中的液体组合物不被搅拌时，液体组合物的热导率位于0.01与0.1W m^-1K^-1之间。在某些示例中，当液体组合物不被搅拌时，液体组合物的热导率大于0.1W m^-1K^-1。在某些示例中，当液体组合物不被搅拌时，液体组合物的热导率位于0.0560与0.0920W m^-1K^-1之间。在某些示例中，液体组合物的热导率不小于0.0560W m^-1K^-1。 

在某些示例中，液体组合物不被氧化。例如，液体组合物可在该装置的使用期内一直保持在装置的储液器内部，并且不需要更换或回收。通过这种方法，当填充文中所述的液体组合物时，该***可保持 封闭。在某些示例中，液体组合物不被弄脏。 

包括液体的储液器可在整个块上保持均匀的温度。在一个实施方式中，这通过诸如液体组合物中的对流或被动传导的被动力量实现。在可替换的实施方式中，通过使用诸如搅拌装置、循环***、振动装置、或磁流体动力学(MHD)力量的方法主动混合液体金属或热导流体来增强温度均匀性。 

C.搅拌装置

搅拌装置可位于储液器内。搅拌装置可以是桨轮、搅拌棒、泵、或其组合。在某些示例中，搅拌装置由电动机驱动。在某些示例中，搅拌装置由磁体驱动。在一个实施方式中，搅拌装置位于储液器内并且有磁力地联接至储液器外部的驱动磁体。 

图10A示出加热块的示例性搅拌器1014。两个搅拌器1014安装在可***加热块的储液器的搅拌器框架1016上。搅拌器1014包括用于在联接至该装置时使搅拌器1014旋转的磁体1015。图10B示出包括槽口1018的搅拌器框架1016的侧视图，其中搅拌器1014安装于槽口1018上。在该实例中，槽口1018包括允许搅拌器1014自由旋转的轴承1017。图10C示出搅拌器1014和搅拌器框架1016的另一个示例性图示。如图所示，搅拌器1014包括可使储液器内的流体运动的多个桨1019。在某些示例中，搅拌器1014包括一个桨1019。在某些示例中，搅拌器1014包括两个或更多个桨1019。图中还示出，某些实施方式中的搅拌器1014包括磁体1015。磁体1015可放置在搅拌器1014的任何一侧。在某些示例中，搅拌器1014包括多于一个磁体1015。 

在一个实施方式中，组合物可由搅拌棒循环。搅拌棒可耦合至使其搅拌的电机，或可以是磁响应的并响应于磁场的变化而进行搅拌。在一个实施方式中，搅拌棒抵抗温度的快速变化或其涂覆有抵抗温度快速变化的覆层。在一个实施方式中，搅拌棒是简单的水平棒。在可替换的实施方式中，搅拌棒可以是扇形或具有用于搅拌液体组合物的多个突起。在又一个实施方式中，液体组合物可由振动装置循环。振动装置可以集成至设备或储液器内，或其可以是二次装置。在一个实 施方式中，声学装置被用于使液体组合物振动，诸如压电混合器、超声振动器、次声振动器或其它声音装置。振动器可包括扬声器盘管或压电或机械电机。 

图11A-F和12A-D中示出搅拌装置的实例。图中还示出文中的设备的储液器和加热器的示例性实施方式。图11A-F和12A-D中的搅拌装置包括磁驱动搅拌棒，磁驱动搅拌棒包括位于储液器的一侧或两侧上的水平搅拌棒。示例性搅拌装置还包括外部泵和内部叶轮泵。在某些实施方式中，储液器的底板是加热器的顶面，如图11A-F和12A-D所示。 

在一个实例中，搅拌装置通过泼溅储液器内的组合物来使液体组合物运动。此外，搅拌装置可通过生成湍流来使液体组合物运动。在一个实施方式中，搅拌装置以高速率使液体组合物运动。在某些示例中，搅拌装置在储液器内创造湍流。在其它示例中，搅拌装置可使储液器内的液体组合物运动，以使其泼溅储液器的内壁。 

当搅拌液体时，热转移系数增加至少2倍。在某些示例中，当搅拌液体时，热转移系数增加至少10倍。在某些示例中，设备内的搅拌装置强有力地搅拌装置内的液体组合物。在一个示例中，氟化流体的热转移系数显著低于许多其它液体，诸如液体镓。然而，当氟化液体被强有力地搅拌时，热传导率增加，使得该流体能够将热从加热器快速且准确地转移至样本保持器中的样本。通过这种方法，具有在不搅拌时不能良好地转移热量的热转移系数的流体能够在搅拌时更有效地转移热量。 

包括搅拌装置的储液器可以大于其热接触的加热器。这是因为储液器可充当热散发器，并且除了在整个储液器和/或与该储液器热接触的样本保持器上转移几乎均匀的温度，储液器还可以从加热器的温度的任何低效率和不均匀性散发。 

D.加热器

在某些示例中，加热器是热电装置。在其它示例中，加热器是电阻式装置。文中的设备还可包括冷却器。在某些示例中，加热器和冷 却器使同一个装置，例如，Peltier装置。对本领域技术人员来说，各种加热器和冷却器是公知的。在一个实施方式中，加热器和Peltier装置或电阻式加热器。在一个实施方式中，样本保持器与Peltier效应热电装置热接触。在可替换的实施方式中，可以通过将管(热或冷流体能够通过该管泵送)延伸至样本保持器内来提供加热器。在可替换的实施方式中，样本保持器可以配备有加热和/或冷却盘管，或配备有被设置为防止边缘效应的电阻式加热器。 

Peltier装置或元件，又称为热电(TE)模块，是可充当热泵的小型固态装置。典型的Peltier单元是厚度为几毫米，长度为几毫米，宽度为几厘米的正方形、或矩形。其是由中间夹着小碲化铋(Bi₂Te₃)立方体(“电偶”)的两个陶瓷板构成的夹层。当DC电流被施加时，热量从该装置的一侧运动至能够通过散热器将其移除的另一侧。“冷”侧可以附接至散热器。如果电流被反转，则该装置改变热量运动的方向。Peltier装置缺少运动部分，不需要制冷剂，不产生噪声或振动，尺寸小，寿命长，并且能够进行精确的温度控制。温度控制可通过使用温度传感器反馈(诸如热敏电阻或固态传感器)和可基于通用可编程计算器的闭环控制电路来提供。 

在某些示例中，文中的设备的Peltier元件是分割的Peltier。在某些示例中，文中的设备的Peltier元件是分割的Peltier。在某些示例中，设备包括多于一个Peltier元件。在某些示例中，设备包括Peltier元件Kapton表面。在某些示例中，设备包括Peltier元件Kapton表面。在某些示例中，设备包括改良的Peltier元件。在某些示例中，设备包括多于一个Peltier元件。 

在另一个实施方式中，热循环仪还可包括电阻式加热器和Peltier元件，Peltier元件用于组合以获得样本保持器中的温度变化的所需速度和温度分布的所需精度和同质性。 

文中所述的加热器还可包括本领域技术人员公知的散热器。在一个实施方式中，散热器是Peltier装置、冷凝器、蒸发冷却器、热管、热泵、或相变材料。在一个实施方式中，散热器是热电装置，诸如Peltier装置。散热器还可以是热管，热管是具有内部吸热芯的密封真空容器， 内部吸热芯用于通过流体的蒸发和凝结来转移热量。例如在WO01/51209、U.S.4,950,608、和U.S.4,387,762中公开了适用于本发明的热管。类似合适装置通过Thermacore(Lancester，USA)公司生产并以Therma-Base^TM的商标售卖。此外，US 5,161,609和US 5,819,842中还描述了用作散热器的附加装置。 

在可替换的实施方式中，加热器，有时还有储液器，被设计为在储液器孔的不同区域中保持不同的温度。这能够允许不同区域中的不同样本孔同时以不同的温度循环。在一个实施方式中，液体金属或热导流体加热块能够在2、3、4、5、6或更多区域上保持温度梯度。在一个实施方式中，能够在储液器上实现超过0.1℃至20℃的温度梯度。在某些实施方式中，加热块将包含内部挡板或隔离壁，用于使液体组合物的不同区域与其它区域分离。每个区域还可包括单独的流体搅拌器。此外，加热块的每个区域可包括单独的加热和/或冷却元件，诸如热导元件(电线、管)、薄箔型加热器、Peltier元件或冷却单元。在某些实施方式中，设备包括多个储液器和多个加热器以创造温度区域。 

E.样本保持器

如文中所述，样本保持器可以是多孔板。在某些示例中，多孔板具有16、24、48、96、384或更多个样本孔。在某些示例中，多孔板是用于生物分析的标准多孔板。例如，多孔板可以是用于PCR的板。文中所述的设备可用于将多孔板的每个样本孔中的样本的温度保持在±0.3℃、±0.2℃、或±0.1℃以内。在其他实施方式中，样本保持器可以是样本管，诸如Eppendorf管。在一个实施方式中，该装置在PCR过程的退火或变性步骤中的温度方差(variance)为±0.5℃、±04℃、±0.3℃、±0.2℃、±0.1℃、±0.05℃、或±0.01℃或更少。在一个实施方式中，该装置在PCR过程的退火或变性步骤中的温度方差在改变温度超过5、10、20、30、40或50℃之后30、20、10、5、3、2、1、或0.5秒为±0.5℃、±04℃、±0.3℃、±0.2℃、±0.1℃、±0.05℃、或±0.01℃。在一个实施方式中，该装置的温度方差在PCR的退火或变性步骤中少于±0.1℃。 

如文中所述，样本保持器可以是具有各种形状和配置的反应容器。在一个实施方式中，样本保持器可用于容纳反应混合物，诸如PCR反应混合物、反转录反应混合物、实时PCR反应混合物、或需要加热、冷却或稳定的均匀温度的任何其他反应混合物。在一个实施方式中，样本保持器是圆形或管状容器。在可替换的实施方式中，样本保持器是椭圆容器。在另一个实施方式中，样本保持器是矩形或方形容器。先前实施方式中的任何一个还可以采用锥底、圆底或平底。在又一个实施方式中，样本保持器是毛细管，诸如透明玻璃毛细管或具有涂层的毛细管，其中该涂层(例如金属)增加内部反射率。在附加的实施方式中，样本保持器是载片，诸如玻璃载片。在另一个实施方式中，样本保持器是在底部密封的。在另一个实施方式中，样本保持器至少在内部涂覆有用于防止扩增子粘附于样本保持器的壁的材料，诸如氟化聚合物或BSA。 

在一个实施方式中，样本保持器被制造和使用为单独容器。在另一个实施方式中，样本保持器是以包括多个单独容器(诸如2、4、6、8、10、12、14或16个管)的水平序列连接在一起的多个容器。在又一个实施方式中，样本保持器连接在一起以形成容器的片、板或托盘，容器的片、板或托盘被设计为安装于热循环仪的加热块的顶部以占据某些或全部可用的反应孔。在一个实施方式中，保持器是包括至少6孔、12孔、24孔、36孔、48孔、54孔、60孔、66孔、72孔、78孔、84孔、90孔或96孔、144孔、192孔、384孔、768孔、1536孔、或更多孔的微型板。 

在一个实施方式中，样本保持器具有附接至样本孔或容器的开放端的帽或盖。在一个实施方式中，样本孔或容器被设计为保持最大的样本体积，诸如10ul、20ul、30ul、40ul、50ul、60ul、70ul、80ul、90ul、100ul、200ul、250ul、500ul、750ul、1000ul、1500ul、2000ul、5mL、或10mL。在一个实施方式中，样本保持器包括聚丙烯。 

在某些实施方式中，实时聚合酶链反应(PCR)在样本保持器执行，样本保持器由诸如玻璃或塑料的材料制造，选择这些材料是因为它们的光学透明度和它们的已知的与反应物的非相互作用性。在一个 实施方式中，样本保持器被设计，使得光能够通过样本孔的顶部进入和离开，样本孔可覆盖有对光而言至少部分透明的材料。在一个实施方式中，样本保持器被设计，使得光被引导以穿过诸如顶部或底部的单个表面离开。 

在其它实施方式中，样本保持器由基本从内部反射的材料制造，诸如反射性塑料、经涂覆的塑料(诸如涂覆有金属或其它反射性物质)、经涂覆的玻璃(诸如涂覆有金属或其它反射性物质)、掺杂质的玻璃(通过增加提高玻璃反射率的分子而制造)、或金属，包括但不限于不锈钢、铬、或其它基本非反应性金属。 

F.光学组件

在某些实施方式中，文中所述的设备还可以包括具有光源和光学检测器的光学组件，其中该光学组件被设置，以使来自光源的光被引导至样本保持器内，并且通过检测器对来自样本保持器的光进行检测。光学组件可包括PIN光电二极管、CCD成像器、CMOS成像器、线扫描器、光电二极管、光电晶体管、光电倍增管或雪崩光电二极管。在某些示例中，光源包括一个或多个LED、激光二极管、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、垂直外腔面发射激光器(VECSEL)、或二极管泵浦固态(DPSS)激光器。 

文中所述的光学检测可包括多个光学检测器，其中至少一个光学检测器与样本微型板上的样本孔相对应。 

在某些实施方式中，光学***的示例性激发光学路径包括安装在后板上的两个LED阵列。在一个实施方式中，LED阵列发射相同颜色或波长的激发能量。在另一个实施方式中，LED阵列发射不同颜色或波长的激发能量，例如，一个阵列发射蓝色激发能量而另一个阵列发射绿色激发能量。来自LED阵列的激发能量穿过透镜阵列行进。在一个实施方式中，透镜阵列是小透镜阵列，小透镜阵列包括与每个LED相对应的小透镜，例如，用于48个LED的48个小透镜。在穿过透镜阵列行进之后，激发光学路径穿过激发光学器件行进，激发光学器件可包括但不限于滤光器、透镜、或纤维光学器件。在某些实施方式中， 通过多功能镜朝着加热块引导激发能量。在某些实施方式中，多功能镜在激发路径中具有至少两面，每一面均对应于LED阵列。Fresnel透镜或其它光学装置可安装在样本保持器上。在一个实施方式中，光学组件包括2个固定的LED***和4个滤光器以支持标准染料，标准染料包括但不限于SYBR Green I、FAM、HEX、ROX、以及Cy5。 

在实施方式中，光学***的检测光学路径的示例性实施方式具有例如通过荧光从样本板的样本孔中的样本发射的发射能量。发射能量穿过Fresnel透镜行进并前往文中所述的多功能镜。在一个实施方式中，多功能镜与激发光学路径中的多功能镜相同。在某些实施方式中，多功能镜是允许激发光学路径和检测光学路径在光学组件中位于同一平面的三面镜。在某些示例中，光学组件包括多功能镜，多功能镜将激发能量从该至少一个激发光学路径引导至样本板并且将发射能量从样本板引导至检测光学路径。 

在一个实施方式中，该多功能镜是不同于激发光学路径中的多功能镜。在某些实施方式中，检测光学路径穿过检测光学器件行进，检测光学器件可包括但不限于透镜、纤维光学器件、以及滤光器。光学路径随后可选地穿过滤光器行进。在某些实施方式中，滤光器是具有可在路径中移动以过滤不同波长的能量的多个滤光器的单个纵向装置。例如，可以基于样本板中所使用的检测染料的波长改变滤光器以过滤不在染料的颜色范围内的任何过量噪声。检测光学路径结束于检测器，在检测器处，来自样本板的发射能量可被检测，从而通过文中所述的***完成试验。 

文中的设备还可以进一步包括对设备、光源、以及检测器进行控制的控制组件。在某些示例中，控制组件包括可编程计算机，可编程计算机被编程以自动处理样本、运行多个温度循环、获得测量结果、将测量结果数字化为数据并将数据转换为图表或图形。 

在各种实施方式中，控制组件可操作地连接至本发明的设备或热循环仪。这种控制组件例如包括可编程计算机，可编程计算机包括执行用于对本发明的装置、方法和/或***的任何方面进行操作的逻辑的计算机。例如，控制组件可以打开/关闭致动电机、风扇、调节电路、 搅拌棒、连续流动装置和光学组件。控制组件可以被编程以自动处理样本、运行多个PCR循环、获得测量结果、将测量结果数字化为数据、将数据转换为图表/图形并报告。 

用于控制仪器、记录信号、处理和分析信号或数据的计算机可以是任何个人计算机(PC)、数字计算机、基于微处理器的计算机、便携式计算机、或其它类型的处理装置。通常，计算机包括中央处理单元、可使用机器可读存储介质记录和读取信息和程序的存储或储存单元、通信终端诸如有线通信装置或无线通信装置、输出装置诸如显示终端、以及输入装置诸如键盘。显示终端可以是触摸屏显示器，在这种情况下，其既可以用作显示装置又可以用作输入装置。可以存在不同的和/或附加的输入装置，诸如定位装置，诸如鼠标或控制杆，可以存在不同的和/或附加的输出装置，诸如发音器，例如扬声器、第二显示器、或打印机。计算机可运行各种操作***中的任何一种，诸如例如，多种版本的Windows、或MacOS、或Unix、或Linux中的任何一种。 

在某些实施方式中，控制组件执行必要的程序以使从反应容器所检测和测量的信号数字化并将数据处理为可读形式(例如，表格、图标、格网、图形或本领域公知的其它输出)。这种形式能够以电子方式显示或记录或提供为纸质格式。 

在某些实施方式中，控制组件控制连接至热元件的调节电路，以调节/控制文中所述的设备的循环温度。 

在其它实施方式中，例如在实时PCR中，控制组件生成光学组件的采样频闪，采样频闪的速率被编程以自动运行。当然，显而易见的是，这种时机能够被调整以使光源闪光并操作检测器检测和测量信号(例如，荧光)。 

在另一个实施方式中，设备包括控制组件，控制组件还包括用于将样本容器移动至孔眼内的装置，所述孔眼诸如包括液体组合物的加热块的托座中的孔。在一个实施方式中，所述装置可以是机器人***，该机器人***包括电机、滑轮、夹具和移动样本容器所必须其它结构。 

在本发明的某些方面，本发明的装置/***可操作地连接至机器人 式样本制备和/或样本处理单元。例如，控制组件可提供程序以操作样本的自动收集、向收集管添加试剂、从所述管加工/提取核酸、可选地将样本转移至新管、添加必要的试剂以供后续反应(例如，PCR或定序)、以及将样本转移至根据本发明的热循环仪。 

在某些方面，***包括：包括网络连接的热循环仪；与热循环仪通信的计算机。在某些实施方式中，计算机是用于热循环仪的控制***。在某些示例中，计算机向热循环仪提供指令以控制加热器、温度传感器、散热器、和/或搅拌电机。在某些示例中，文中的设备或热循环仪包括网络连接。网络连接可以是无线连接、以太网连接、USB连接、火线连接、调制解调器连接、或对本领域技术人员来说将是显而易见的任何其它网络连接。在某些实施方式中，计算机通过热循环仪的网络连接与热循环仪通信。在某些实施方式中，计算机直接联接至热循环仪。 

II.方法

在一个方面，加热生物样本的方法包括：使容纳生物样本的样本保持器与文中所述设备热接触；以及通过该设备对样本保持器所容纳的生物样本进行加热。 

在一个实施方式中，方法包括对生物样本执行PCR。该加热可包括使生物样本在约50-65℃与约90-100℃之间热循环。PCR过程和方法将在文中进一步详细描述。 

在某些示例中，文中的设备在进行加热时保持多个生物样本的温度。例如，可以在10秒内将多个生物样本从60℃加热至95℃，并且每个生物样本彼此间的温度波动保持在±0.3℃以内。在一个实施方式中，多个生物样本彼此间的温度波动保持在±0.5℃、±0.4℃、±0.3℃、±0.2℃、±0.1℃、±0.05℃、或±0.01℃以内。在一个实施方式中，在改变生物样本的温度超过5、10、20、30、40、或50℃之后30、20、10、5、3、2、1、或0.5秒内，多个生物样本的温度波动保持在±0.5℃、±0.4℃、±0.3℃、±0.2℃、±0.1℃、±0.05℃、或±0.01℃以内。当改变生物样本的温度时，例如，多个生物样本的热循环、温度均匀性对于改善 任何试验或反应产物的质量来说都是重要的。 

文中所述的方法可包括搅拌储液器内的液体组合物。如文中所述，搅拌液体组合物可包括增加液体组合物的热导率。在某些示例中，对储液器内的液体组合物进行搅拌能够散发或散布储液器内的任何热量。具有包括液体组合物的储液器或加热块的设备可包括搅拌装置，并且该搅拌装置可改善储液器和设备的温度均匀性。 

如上所述，样本保持器可以是多孔板并且多孔板的孔容纳生物样本，其中生物样本是多核苷酸样本。 

在某些示例中，文中的方法包括向容纳生物样本的孔提供用于进行PCR的试剂、和用于检测扩增水平的染料，从而创造反应混合物。 

加热可包括使孔中的反应混合物的温度循环以执行多个扩增循环。在某些示例中，每个扩增循环包括退火温度和变性温度，并且其中每个扩增循环的退火(或变性或二者)温度变化少于±0.3℃。在某些实施方式中，液体组合物和储液器的温度的均匀性通过文中的使储液器中的液体组合物循环的方法的步骤来调节。液体金属或热导流体的循环可通过自然对流或强制对流来创造，诸如通过包括但不限于搅拌棒和泵的装置的介入。 

在某些实施方式中，文中的方法以基本快于传统金属加热块的速度提供热循环升降温速度，诸如以至少5-50.5℃每秒，包括但不限于至少10-40℃每秒的范围。在相关实施方式中，文中的方法和设备能够以基本快于传统金属加热块的速度改变温度同时在加热块上和/或所述加热块内的样本内保持更加均匀的温度。在一个实施方式中，可通过玻璃珠状热敏电阻(Betatherm)来测量与加热块热接触的生物样本的温度。在另一个实施方式中，使用红外相机测量样本的温度。在另一个实施方式中，通过外部探针来测量液体样本的温度。在某些示例中，方法包括使生物样本热循环。在某些示例中，与许多现有的标准热循环装置相比，生物样本的热循环能够出现得更快。在一个实施方式中，文中所述的设备包括储液器，并且搅拌装置能够在10、5、4、3、2、1、0.5、0.2、0.1、或0.05秒之内将PCR反应从退火温度加热至该反应的变性温度。在一个实施方式中，文中所述的设备包括储液 器，并且搅拌装置能够在10、5、4、3、2、1、0.5、0.2、0.1、或0.05秒之内将PCR反应从变性温度冷却至该反应的退火温度。 

文中的方法还可以包括在多个扩增循环之间或在多个扩增循环中的每一个期间光学地测量染料以确定扩增水平。 

在一个方面中，文中所述的加热生物样本的方法包括：使样本保持器与加热器热接触，其中样本保持器至少约16个包括容纳生物样本的孔且宽度为至少1cm；以及通过加热器对样本保持器内的生物样本进行加热；其中在至少约16个孔中的每一个之间的生物样本的温度方差小于±0.3℃。在某些实施方式中，在以超过10℃每秒的速度增加或降低生物样本的温度之后紧接着的10秒内，温度方差小于±0.3℃。在一个实施方式中，样本保持器至少宽0.1、0.5、1、2、3、4、5、或10cm。在一个实施方式中，所有孔均在同时处于相同的温度下。 

在另一个实施方式中，公开了制造热加热块的方法，其包括：形成具有储液器的加热块；用超过90℃的流体通过加热块中的开口填充储液器；密封开口以使储液器内的压力低于环境压力。 

在一个实施方式中，储液器被文中所述的液体组合物基本填满。在某些示例中，储液器被液体组合物填充5％至99％。储液器可填充2、4、6、8、10、12、14或更多毫升流体。 

流体可以是文中所述的氟化流体。流体在被填充时的温度可以是约100℃或更高。加热块可以是含金属的。例如，包括铝或银。 

在一个实施方式中，储液器(或加热块)由(1)壳体以及(2)底板形成，壳体具有包括多个孔的顶面并包括侧壁，底板密封至壳体以形成储液器。壳体中的孔可具有底部，并且孔的底部可连接至底板。 

在一个实施方式中，壳体通过电镀成形制造，由铜、银、铝、或其组合制造。 

如文中所述，储液器可具有在制造时集成的搅拌元件。 

III.处理和生物方法

被配置为热循环仪的设备可用于疾病诊断、药物筛选、分型个体、种系分类、环境监视、父母和法医鉴定等用途。此外，可以从任何来 源获得核酸以供实验。例如，测试样本可以是生物和/或环境样本。生物样本可以来源于人类、其他动物、或植物、体液、固体组织样本、组织培养或来源于其的细胞及其后代、由这些来源中的任何一种制备的切片或涂片、或被怀疑容纳靶核酸的任何其他样本。示例性生物样本是体液，体液包括但不限于血液、尿液、脊髓液、脑脊液、滑液、氨液、***、以及唾液。其他类型的生物样本可包括食物产品和作料，诸如蔬菜、乳品、肉类、肉副产品、以及废料。环境样本来源于环境材料，环境材料包括但不限于土壤、水、污水、化妆品、农业、工业样本、空气过滤器样本、以及空调样本。 

文中的设备可用于需要能够精确地保持均匀温度的热循环或加热块的任何方案或实验。例如，所述热循环仪可用于聚合酶链反应(PCR)、定量聚合酶链反应(qPCR)、核酸定序、连接酶链聚合链反应(LCR-PCR)、反转PCR反应(RT-PCT)、单碱基延伸反应(SBE)、多重单碱基延伸反应(MSBE)、反转录、以及核酸结扎。 

PCR反应条件通常包括或者两步或者三步循环。两步循环包括变性步骤，随后是杂交/延伸步骤。三步循环包括变性步骤，随后是杂交步骤，在杂交步骤期间，引物与DNA链杂交，随后是单独的延伸步骤。聚合酶反应在引物与靶序列杂交的条件下逐渐发展，并且通过聚合酶延伸。选择扩增反应循环条件以使引物特异地杂交至靶序列并延伸。 

成功的PCR扩增在每个步骤中都需要高产量、高选择度、以及可控的反应速率。产量、选择度、以及反应速率通常取决于温度，并且最佳温度取决于反应***中的多核苷酸、酶和其它组分的成分和长度。此外，对于不同的步骤，不同的温度可能是最佳的。最佳反应条件可以根据靶序列和引物的成分而变化。可以通过选择待保持的温度、每个循环的持续时间、循环的数量、温度变化的速率等来对热循环仪进行编程。 

扩增反应的引物可根据已知算法设计。例如，可以使用商业可用的或定制的软件来设计引物以扩增期望的靶序列。通常，引物的长度最少可为12个碱基，常常为更多15、18、或20个碱基，但其长度可 以高达50+个碱基。引物通常被设计以使参与具体的反应的所有引物彼此间的融化温度位于至少5℃以内，更典型地位于2℃以内。引物还被设计为避免培养自身或彼此相互培养。引物浓度应足以结合被扩增以提供扩增序列的数量的精确估计的靶序列的量。本领域技术人员将了解，引物的浓度的量将根据引物的结合亲和力以及待结合的序列的数量变化。典型的引物浓度的范围将从0.01uM至0.5uM。 

在一个示例中，文中的设备可用于PCR，或者作为热循环仪的一部分，或者作为用于保持单一温度的加热块。在典型的PCR循环中，通过在样本架中以约90-98℃处理10-90秒来使包括DNA多核苷酸和PCR反应混合物的样本变性。随后通过在本发明的样本架中以约30-65℃处理1-2分钟来使变性的多核苷酸杂交至低核苷酸引物。随后通过DNA聚合酶的作用在退火至低核苷酸引物的多核苷酸上出现链延伸。这种反应在样本架中以约70-75℃的温度出现30秒至5分钟。根据包括但不限于初始DNA多核苷酸的量、期望产物的长度和引物严密性的变量，可以进行任何期望数量的PCR循环。 

在另一个实施方式中，PCR循环包括以95℃的温度使DNA多核苷酸的变性1分钟。低核苷酸与变性的多核苷酸的杂交以约37-65℃出现约1分钟。聚合酶反应以约72℃进行约1分钟。所有反应均在***本发明的样本架的托盘的孔内的多孔板中进行。约30个PCR循环被执行。上述温度范围和其它数量不打算限制本发明的范围。这些范围取决于其它因素，诸如酶的类型、容器或板的类型、生物样本的类型、样本的尺寸等。本领域普通技术人员应了解，温度、持续时间和循环数可根据需要随意修改。 

A.反转录PCR

反转录涉及如下过程，即通过使用低聚糖dT引物或随机低聚物(诸如随机六聚物或八聚物)合成的反转录酶(诸如莫洛尼氏鼠白血病病毒(MMLV)转录酶、禽成髓细胞瘤病毒(AMV)转录酶或其变型)将mRNA复制到cDNA。在实时PCR中，通常使用具有内切H活性的反转录酶。这移除允许形成DNA的第二链的mRNA。反转录 通常作为PCR之前的单个步骤出现。在一个实施方式中，RT反应在本发明的样本架中执行，通过以约37℃培养RNA样本转录酶必须的缓冲剂和组分约1小时，接着以约45℃培养约15分钟，接着以约95℃培养。cDNA产物随后被移除并用作PCR的模板。在可替换的实施方式中，RT步骤后面是PCR步骤，例如在一步PCR方案中。在该实施方式中，所有反应组分均存在于用于RT步骤和PCR步骤的样本容器中。然而，DNA聚合酶被抑制活动直至其通过以95℃延伸培养5-10分钟而激活。在一个实施方式中，通过以95℃培养步骤中永远不活动的抑制性抗体来抑制DNA聚合酶的活动。 

B.实时PCR

在分子生物学中，又称为定量实时聚合酶链反应(QRT-PCR)或运动聚合酶链反应的实时聚合酶链反应，用于同时量化和扩增给定DNA分子的特异部分。其用于确定样本中是否存在特异序列；并且如果特异序列存在，则确定样本的拷贝数量。其是定量聚合酶链反应(Q-PCR)的实时版本，其本身是聚合酶链反应的变异。 

该过程遵循聚合酶链反应的一般模式，但DNA在每个扩增回合之后被量化；这是其“实时”方面。在一个实施方式中，通过使用***双链DNA的荧光染料来量化DNA。在可替换的实施方式中，使用在与互补DNA杂交时发荧光的改造DNA低核苷酸探针来量化DNA。 

在另一个实施方式中，实时聚合酶链反应与反转录聚合酶链反应相结合以量化低丰度的信使RNA(mRNA)，从而使研究者能够在特定时刻、或在特定细胞或组织型中量化相关基因表达。 

在某些实施方式中，通过可检测标记诸如荧光DNA结合染料直接使扩增产物形象化。在一个实施方式中，使用***染料来量化扩增产物，***染料包括但不限于SYBR green、SYBR blue、DAPI、碘化丙啶、Hoeste、SYBR gold、溴化乙锭、吖啶、原黄素、吖啶橙、吖啶黄、萤石香豆素、玫瑰树碱、正定霉素、氯奎、偏端霉素D、色霉素、胡米溴铵、光神霉素、ruthenium polypyridyls、氨茴霉素。例如，结合染料诸如SYBR Green的DNA结合所有双链(ds)DNA并且荧光强 度的增加被测量，因此允许确定初始浓度。在添加荧光dsDNA染料的情况下，标准PCR反应混合物像往常一样制备，并被添加至样本。随后反应在液体加热块热循环仪中运行，并且在每个循环之后，通过相机测量荧光水平。染料在与dsDNA(即PCR产物)结合时更加强烈地发出荧光。因为***双链DNA分子中的染料的量通常与扩增DNA产物的量成比例，故人们可以通过使用本发明的光学***或本领域中的其他合适仪器量化***染料的荧光性来方便地确定扩增产物的量。当参考标准稀释液时，可以确定PCR中的dsDNA浓度。在某些实施方式中，为了所关心序列而获得的结果可以相对于稳定表达基因(“管家基因”)诸如肌动蛋白、GAPDH、或18s rRNA而标准化。 

在各种实施方式中，标记/染料由本发明的***或装置检测。术语“标记”或“染料”涉及能够产生可由视觉或工具性手段检测的信号的任何物质。适用于本发明的各种标记包括通过化学或者物理手段产生信号的标记，诸如荧光染料、发色团、电化学部分、酶、放射性部分、磷光基团、荧光部分、化学发光部分、或量子点、或更具体地，放射性同位素标记、荧光团标记、量子点标记、发色团标记、酶标记、亲和力配合基标记、电磁旋转标记、重原子标记、标记有纳米颗粒光散射标记或其他纳米颗粒的探针、异硫氰酸荧光素(FITC)、TRITC、若丹明、四甲基若丹明、R-藻红蛋白、Cy-3、Cy-5、Cy-7、Texas Red、Phar-Red、别藻红蛋白(APC)、探针诸如Taqman探针、TaqMan Tamara探针、TaqMan MGB探针或Lion探针(Biotools)、荧光染料诸如SybrGreen I、Sybr Green II、Sybr gold、CellTracker Green，、7-AAD、溴化乙锭同源双体I、溴化乙锭同源双体II、溴化乙锭同源双体III或溴化乙锭、抗原决定基标签诸如FLAG或HA抗原决定基、以及酶标签诸如碱性磷酸酶、辣根过氧化酶、P-半乳糖苷酶、碱性磷酸酶、β-半乳糖苷酶或乙酰胆碱酯酶和半抗原轭合物诸如异羟基洋地黄毒苷或二硝基苯基、或能够形成复合物诸如抗生蛋白链菌素/生物素、抗生物素蛋白/生物素或包括例如rabbit IgG和anti-rabbit IgG的抗原/抗体复合物的结合对的成分；荧光团诸如伞形花内酯、荧光素、异硫氰酸荧光素、若丹明、四甲基若丹明、曙红、绿荧光蛋白、赤藓红、香豆素、甲基 香豆素、嵌二萘、孔雀绿、均二苯代乙烯、荧光黄、Cascade Blue，dichlorotriazinylamine荧光素、丹磺酰氯、藻红蛋白、荧光镧系元素复合物诸如包括铕和铽的复合物、Cy3、Cy5、分子信标及其荧光衍生物发光材料诸如鲁米诺；光散射或等离子体共振材料诸如金或银颗粒或量子点；或包括¹⁴C、¹²³I、¹²⁴I、¹²⁵I、¹³¹I、Tc99m、³⁵S或³H的放射性材料；或球形壳、以及通过生成本领域技术人员已知的标记的任何其他信号标记的探针。例如，可检测分子包括但不限于荧光团和例如在Joseph R.Lakowicz(作者)的Principles of FluorescenceSpectroscopy(荧光光谱原理)Plenum Pub Corp，2nd edition(July 1999)和Richard P.Hoagland的the 6th Edition of the Molecular ProbesHandbook(第6版分子探针手册)中所描述的本领域技术人员已知的其他物。 

***染料使用本发明的装置检测，***染料包括但不限于菲啶和吖啶(例如，溴化乙锭、碘化丙碇、hexidium iodide、dihydroethidium、溴化乙锭同源双体^-1和-2、ethidium monoazide、以及ACMA)；某些小型密集粘接剂，诸如吲哚和咪唑(例如，Hoechst 33258、Hoechst 33342、Hoechst 34580和DAPI)；以及杂核酸染色剂，诸如吖啶橙(也能够***)、7-AAD、放线菌素D、LDS751、以及羟芪巴脒。所有前述核酸染色剂是市面上可从诸如Molecular Probes，Inc.的供应商买到的。 

核酸染色剂的其他实例包括来自Molecular Probes的下列染料：花青染料，诸如SYTOX Blu、SYTOX Green、SYTOX Orange、POPO^-1、POPO-3、YOYO^-1、YOYO-3、TOTO^-1、TOTO-3、JOJO^-1、LOLO^-1、BOBO^-1、BOBO-3、PO-PRO^-1、PO-PRO-3、BO-PRO^-1、BO-PRO-3、TO-PRO^-1、TO-PRO-3、TO-PRO-5、JO-PRO^-1、LO-PRO^-1、YO-PRO^-1、YO-PRO-3、PicoGreen、OliGreen、RiboGreen、SYBR Gold、SYBR GreenI、SYBR Green II、SYBR DX、SYTO-40、-41、-42、-43、-44、-45(blue)、SYTO^-13、^-16、-24、-21、-23、^-12、^-11、-20、-22、^-15、^-14、-25(green)、SYTO-81、-80、-82、-83、-84、-85(orange)、SYTO-64、 ^-17、-59、-61、-62、-60、-63(red)。其他可检测标签包括化学发光和发色分子、光学或电子密度标签，等等。 

如上所述，在某些实施方式中，标记包括半导体纳米晶诸如量子点(即，Qdot)，第6,207,392号美国专利对半导体纳米晶进行了描述。Qdot是在市面上可从Quantum Dot Corporation买到的。用于实现本发明的半导体纳米晶包括组II-VI半导体的奈米晶体，组II-VI半导体诸如MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、和HgTe以及它们的混合组合物；用于实现本发明的半导体纳米晶还包括组III-V半导体的奈米晶体，组III-V半导体诸如GaAs、InGaAs、InP、和InAs以及它们的混合组合物。诸如锗或硅的组IV半导体使用、或有机半导体的使用在某些条件下也是可行的。半导体奈米晶体还可以包括合金，合金包括两种或多种半导体，这些半导体选自上述组III-V化合物、组II-VI化合物、组IV元素、以及它们的组合。 

除了各种类型的荧光DNA结合染料，在扩增反应中还可以采用其他冷光标记，诸如序列特异性探针，以有助于扩增产物的检测和量化。基于探针的定量扩增依赖期望的扩增产物的序列特异性检测。不同于基于染料的定量方法，其利用产生增加的特异性和敏感性的冷光，靶特异性探针(例如，

探针)。用于执行基于探针的定量扩增的方法在本领域中被良好地建立并且在第5,210,015号美国专利中被教导。 

在其他实施方式中，使用荧光低核苷酸探针来量化DNA。荧光低核苷酸(引物或探针)包括碱基连接或末端连接的萤石，并且猝光剂是本领域公知的。它们可以例如从Life Technologies(Gaithersburg，Md.)、Sigma-Genosys(The Woodlands，Tex.)、Genset Corp.(La Jolla，Calif)、或Synthetic Genetics(San Diego，Calif.)获得。通过对通过连接至碱基的反应基团合成的低核苷酸进行后合成改造来使碱基连接的萤石结合至低核苷酸。本领域技术人员应了解，大量不同荧光团是可用的，包括来自商业来源的荧光团，诸如分子探针、Eugene、Oreg.并且其它荧光团也是本领域技术人员公知的。有用的荧光团包括：荧光素、异硫氰酸荧光素(FITC)、羧基四氯荧光素(TET)、NHS荧光素、5和/或6-羧基荧光素(FAM)、5-(或6-)碘乙酰胺荧光素、5-{[2 (和3)-5-(Acetylmercapto)-琥珀酰]氨基}荧光素(SAMSA-荧光素)、以及其它荧光素衍生物、若丹明、丽丝胺若丹明B磺酰氯、德州红磺酰氯、5和/或6羟基若丹明(ROX)和其它若丹明衍生物、香豆素、7-氨基-甲基-香豆素、7-氨基-4-甲基香豆素-3-乙酸(AMCA)、以及其它香豆素衍生物、BODIPY.TM.荧光团、Cascade Blue.TM.荧光团，诸如8-甲芘、3，6-三磺酸三钠盐、荧光黄荧光团，诸如3，6-二磺酸盐-4-氨基-萘二甲酰亚胺、藻胆蛋白衍生物、Alexa萤石染料(可从MolecularProbes、Eugene、Oreg.获得)以及本领域技术人员公知的其它荧光团。对于有用荧光团的总清单，还可参见Hermanson，G.T.所著的BIOCONJUGATE TECHNIQUES(Academic Press，San Diego，1996)。 

使用荧光报告探针的实施方式产生精确且可靠的结果。基于序列特异性RNA或DNA的探针被用于特异地量化探针序列和并非所有的双链DNA。这还允许通过使用具有不同颜色标记的特异性探针在同一个反应中复用-试验多个基因。 

在一个实施方式中，PCR在被配置为热循环仪的本发明的装置中进行。在一个实施方式中，热循环仪还包括光学组件。在另一个实施方式中，热循环仪的样本架快速且均匀地调节容纳于样本容器内的样本温度，以允许扩增产物的实时检测。在另一个实施方式中，该检测经由非特异性核酸标记诸如***染料进行，其中由特异性扩增产物所生成的信号指数、或正荧光强度信号至少3倍于PCR控制样本所生成的荧光强度，诸如约3.5、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、或11倍。在一个实施方式中，热循环仪能够以超过每秒10℃诸如每秒10.5℃调节样本温度。 

在一个实施方式中，使用了基于RNA的探针，其具有荧光报告器和保持在相邻位置上的猝光剂。猝光剂极为贴近报告器以防止其荧光性，仅在探针分解之后荧光才被检测。该过程取决于用于PCR反应混合物中的聚合酶的5′至3′外切核酸酶活性。 

通常，如往常一样为反应作准备，通过添加序列特异性标记的探针，使该反应开始。在DNA变性之后，探针能够在模板DNA的所关心区域中结合至其互补序列。当样本架将PCR反应加热至探针延伸温 度时，聚合酶被激活并且DNA延伸开始进行。随着聚合过程的继续，聚合酶到达结合至DNA的互补序列的标记探针。聚合酶将RNA探针分解为单独核苷酸，并且将荧光报告器从猝光剂分离。随着PCR的进行，越来越多的荧光报告器从其猝光剂上释放。这允许精确确定DNA的最终、和最初的数量。 

在各种应用中，本发明的装置可用于体外诊断用途，诸如检测传染因子或病原因子。在一个实施方式中，使用本发明的装置管理PCR以检测各类这种因子，这种因子可以是任何病原体，包括但不限于，细菌、酵母、真菌、病毒、真核寄生物等；传染因子，包括流感病毒、副流感病毒、腺病毒、鼻病毒、冠状病毒、肝炎病毒A、B、C、D、E等、HIV、肠病毒、***瘤病毒、柯萨基病毒、单纯性疱疹病毒、或爱泼斯坦巴尔病毒；细菌，包括分支杆菌、链球菌、沙门氏菌、志贺氏杆菌、葡萄球菌、奈瑟菌属、假单胞菌、梭菌属、或大肠埃希菌。本领域技术人员应理解，PCR、定序反应和相关过程轻易地适应本发明的装置以检测任何传染因子。 

实施例 

针对热均匀性，构造并评估了文中所述的用于使生物样本热循环的装置和设备。在4℃至99℃的温度范围内对该装置进行测试。将8至12个合适的探针***块内并且在所关心温度下进行测量。使加热盖保持在测量温度以使其对测量的影响最小化。同时或几乎同时地测量并记录每个温度以确定热散发。图13示出当加热块的温度为95℃时文中所述的样本装置(1-7)的热不均匀性(TNU)。热不均匀性以加/减范围示出。如图12中所示，所有样本装置在95℃下均具有小于0.09℃的TNU。 

图14示出当加热块的温度为60℃时文中所述的样本装置(1-7)的热不均匀性(TNU)。热不均匀性以加/减范围示出。如图11中所示，所有样本装置在60℃下均具有小于0.07℃的TNU。 

虽然已经在文中描述并示出了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些实施方式仅通过实施例提供。 在不背离本发明的情况下，各种变型、改变、和替换将被本领域技术人员所想到。应理解，对文中所述的本发明的实施方式的各种替换可以被采用以实施本发明。预期所附权利要求限定本发明的范围并且位于这些权利要求和它们的等同替换的范围内的方法和结构因此也被覆盖。 

Claims (15)

1.用于加热生物样本的设备，其特征在于，包括： 

a.加热器； 

b.储液器，与所述加热器热接触，其中所述储液器容纳液体组合物，其中所述液体组合物的蒸汽气压在25℃下小于约6000Pa并且其热导率大于约0.05W·m^-1·K^-1；以及 

c.搅拌装置，被配置为使所述液体组合物在所述储液器内运动。 

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备接纳一个或多个样本容器。 

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述液体组合物的蒸汽气压在25℃下小于约1500Pa。 

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，当所述液体组合物未被搅拌时，所述液体组合物的热导率位于约0.05W·m^-1·K^-1与0.1W·m^-1·K^-1之间。 

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述液体组合物的粘度25℃下处于约0.70cSt与2.50cSt之间。 

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述储液器是密封的。 

7.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述储液器包括被配置为接纳所述样本容器的井。 

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述井锚固至所述储液器的底面。 

9.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括光学组件，所述光学组件具有光源和光学检测器，其中所述光学组件被定位以使得来自所述光源的光被引导至所述一个或多个样本容器内，并使得来自所述一个或多个样本容器的光被所述光学检测器检测。 

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述光学组件包括多个光源，其中所述多个光源中的每一个均与所述一个或多个样本容器中的单个样本容器相对应。 

11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述光学组件包括小透镜阵列，其中每个小透镜均与所述多个光源中的一个相对应，并且所述小透镜阵列被配置为将激发能量引向所述一个或多个样本容器中的单个样本容器。 

12.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述光学组件还包括多功能镜，所述多功能镜将激发能量引导至所述一个或多个样本容器，并且所述多功能镜将来自所述一个或多个样本容器的发射能量引导至所述光学检测器。 

13.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备还包括控制组件，所述控制组件被配置为控制所述加热器、所述光源、和所述检测器。 

14.如权利要求1所述的设备，其特征在于，磁电机被配置为驱动所述搅拌装置。 

15.如权利要求1-14中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备是热循环仪并且被配置为以聚合酶链反应的反应温度加热和冷却所述一个或多个样本容器中的生物样本。 

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