專利名稱：：低質(zhì)量的熱循環(huán)均溫塊的制作方法低質(zhì)量的熱循環(huán)均溫塊領(lǐng)域本公開(kāi)涉及生物樣品的熱循環(huán)。更具體而言，本發(fā)明涉及低質(zhì)量的熱循環(huán)均溫塊。目u目在生物學(xué)領(lǐng)域，可采用熱循環(huán)來(lái)為反應(yīng)容器中的反應(yīng)物提供加熱和冷卻。生物樣品的反應(yīng)例子包括聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)和其它反應(yīng)，例如連接酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、抗體結(jié)合反應(yīng)、寡核苷酸連接試驗(yàn)以及雜交試驗(yàn)。在PCR中，可通過(guò)溫度一時(shí)間方案來(lái)熱循環(huán)生物樣品，該方案包括將DNA解鏈成單鏈、將引物退火到該單鏈、和延伸這些引物以制得新的雙鏈DNA拷貝。在熱循環(huán)期間，需要迅速和均勻地加熱和冷卻熱均溫塊(thermalblock)。本發(fā)明提供低質(zhì)量的熱循環(huán)均溫塊。現(xiàn)有的均溫塊是經(jīng)機(jī)械加工的，本發(fā)明提供構(gòu)建用于獲得各樣品孔之間的快速和均勻溫度，以使反應(yīng)結(jié)果能被統(tǒng)一量化的低質(zhì)量熱循環(huán)均溫塊的制造方法。內(nèi)容在各實(shí)施方式中，本發(fā)明可提供一種用于熱循環(huán)生物樣品的裝置，該裝置包括用于接收生物樣品的熱均溫塊，與該熱均溫塊偶聯(lián)的熱電模塊，和散熱片，其中所述散熱片與所述熱電模塊偶聯(lián)，其中該熱均溫塊由MIM方式制成。在各實(shí)施方式中，本發(fā)明可提供一種熱循環(huán)生物樣品的方法，該方法包括提供一熱均溫塊，其中該熱均溫塊由MIM方式制成；加熱該熱均溫塊；和冷卻該熱均溫塊；其中，所述加熱和冷卻為包含于多個(gè)樣品孔中的多個(gè)生物樣品都提供基本上均勻的溫度。在各實(shí)施方式中，本發(fā)明可提供一種熱循環(huán)生物樣品的裝置，該裝置包括接收生物樣品的部件、加熱生物樣品的部件、和冷卻生物樣品的部件，其中該加熱和冷卻為包含于多個(gè)樣品孔中的全部多個(gè)生物樣品提供基本上均勻的溫度，其中該接收生物樣品的裝置由MIM生產(chǎn)。應(yīng)理解，前述一般性描述和下文各實(shí)施方式的描述都僅僅是示例性的和解釋性的，而非限制性的。附圖簡(jiǎn)述納入本說(shuō)明書(shū)并作為本說(shuō)明書(shū)一部分的附圖解釋了各實(shí)施方式。附圖中圖1闡述了經(jīng)機(jī)械加工的熱循環(huán)均溫塊；圖2A-2B闡述了本發(fā)明的低質(zhì)量熱循環(huán)均溫塊；和圖3闡述了本發(fā)明的低質(zhì)量熱循環(huán)均溫塊。各實(shí)施方式的描述在本申請(qǐng)中，除非另有說(shuō)明，否則單數(shù)形式也包括復(fù)數(shù)形式。在本申請(qǐng)中，除非另有說(shuō)明，否則"或"指"和/或"。此外，術(shù)語(yǔ)"包括"以及其它形式如"包含"等是開(kāi)放式的。此外，除非另有說(shuō)明，否則術(shù)語(yǔ)如"元件"或"組件"包括含有一個(gè)單元的元件和組件，以及含有一個(gè)以上亞單元的元件和組件。在附圖中，盡可能地用同一標(biāo)號(hào)代表相同或類似的部件。本文各部分的標(biāo)題僅僅是為了編寫(xiě)上的方便，不應(yīng)將其視為對(duì)本發(fā)明主題的限制。不論出于何目的，本申請(qǐng)所引用的所有文獻(xiàn)(包括但不限于專利、專利申請(qǐng)、文章、書(shū)籍、和論文)都被清楚地全文納入作為參考。在各實(shí)施方式中，熱循環(huán)生物樣品的裝置為熱均溫塊提供了泵入熱量(heat—pumpinginto)禾口菜出熱量(heat—pumpingout)、電阻力口熱、禾口擴(kuò)散性冷卻。本文使用的術(shù)語(yǔ)"熱循環(huán)"或該術(shù)語(yǔ)的語(yǔ)法上的變化形式指加熱、冷卻、溫度升高和/或溫度降低。當(dāng)將熱均溫塊組件加熱到環(huán)境溫度(20°C)之上時(shí)，溫度升高期間的熱循環(huán)可包括相對(duì)于熱量從該熱均溫塊組件擴(kuò)散，電阻加熱該熱均溫塊組件、和/或通過(guò)熱電模塊向該熱均溫塊泵入熱量。當(dāng)將該熱均溫塊組件冷卻到環(huán)境溫度(20°C)以上時(shí)，溫度下降期間的熱循環(huán)可包括相對(duì)于電阻加熱的通過(guò)熱電模塊從該熱均溫塊組件泵出熱量和熱量從該熱均溫塊組件的擴(kuò)散。如圖1所示，已從固體金屬塊機(jī)械加工得到熱均溫塊，或者已通過(guò)將幾片金屬偶聯(lián)在一起而形成熱均溫塊。從機(jī)械加工的均溫塊10可以看出，井孔20形成了可含有用于熱循環(huán)的樣品的井的凹進(jìn)處。質(zhì)量減少的孔30從該均溫塊中除去了質(zhì)量，從而減少了均溫塊10的熱質(zhì)量。邊40被機(jī)械加工，以減少均溫塊側(cè)面方向上的質(zhì)量。不進(jìn)行機(jī)械加工而形成熱均溫塊是有利的。在各實(shí)施方式中，金屬注模(MIM)可提供一種制造金屬部件的方法。MIM可將塑性注模的設(shè)計(jì)自由與金屬的性能結(jié)合起來(lái)。MIM可用于金屬如鋁、銅、鴿及其入^Pl五o在各實(shí)施方式中，MIM可包括原料混合，其中各種小的粉末與熱塑性聚合物(已知作為粘合劑)混合，形成各成份的精確混合物，該混合物呈顆粒狀，并被直接加到塑性鑄造機(jī)器中。這種顆粒狀的粉末-聚合物被稱為原料。混合金屬粉末和粘合劑，在混合器中加熱，冷卻形成顆粒狀的原料。MIM還可包括注模，其中，該原料被加熱以熔化該塑料，然后加壓將其壓入模型中，形成所需的幾何形狀。成型的部分被稱為"生材"部分。MIM還可包括去粘合(de-binding)，其中通過(guò)將該"生材"部分加熱到40(TC或752華氏溫度，而將該聚合物或粘合劑熱去除。雖然維持了其形狀和大小，但是該去粘合的或"褐色"部分是一種粉末骨架，它很脆，且是多孔的。去粘合在烤箱中進(jìn)行，在烤箱中熱量和空氣流流入而廢氣產(chǎn)物被排出。烤箱將"生材"部分轉(zhuǎn)化成"褐色"部分，MIM還可以包括燒結(jié)，其中"褐色"部分被加熱到120(TC或2192華氏溫度以上，使粉末致密化和收縮成致密的消除了孔的固體。在烤箱中進(jìn)行燒結(jié)，其中，其中流入熱量、氫氣和氬氣。通常，燒結(jié)密度與澆鑄理論上約98%相似。最終的結(jié)果是成型的熱部件。在各實(shí)施方式中，M工M可提供IOO毫米XIOO毫米大小的部件。典型的9-孔熱均溫塊的尺寸較大。但是，可采用M頂將幾塊均溫塊部分構(gòu)建在一起，以提供如歐洲專利號(hào)1216098所述的96-孔或384-孔的自消耗(consumable)熱循環(huán)。以下將描述各實(shí)施方式，這些實(shí)施方式的例子在附圖中闡述。附圖和說(shuō)明書(shū)中使用的標(biāo)號(hào)盡可能指向相同或類似的部件。在各實(shí)施例中，如圖2A和2B所示，熱均溫塊100可提供低的熱質(zhì)量、與環(huán)繞樣品孔的各部分的最少連接點(diǎn)、以及將環(huán)繞樣品孔的部分的壁厚度減到最小。如圖3所示，熱均溫塊100可提供不同的構(gòu)型，用于容納反應(yīng)體積為5.0微升到100微升的樣品孔。在各實(shí)施方式中，樣品均溫塊材料可以是銅、鋁或銀。下表l顯示上述熱均溫塊之間的比較，表明不同材料每秒溫度斜率rc)之間的差異。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>在各實(shí)施方式中，圖2和3闡述的熱均溫塊可采用MIM制造。圖2—3所示的的熱均溫塊可用于熱循環(huán)生物樣品的裝置中。這些熱均溫塊可適合用于接收生物樣品?？蓪犭娔K與該熱均溫塊偶聯(lián)，下面存在散熱片，以實(shí)現(xiàn)從熱均溫塊泵出的熱的輻射。在個(gè)實(shí)施方式中，熱均溫塊可包括幾塊均溫塊部分(如圖2—3所述)，具有例如兩排樣品孔。在各實(shí)施方式中，熱均溫塊可包括銅、銀、鋁和/或金。理想的是，熱均溫塊為包含于與該均溫塊偶聯(lián)的樣品孔陣列中進(jìn)行熱循環(huán)的整個(gè)生物樣品陣列提供基本上均勻的溫度。在各實(shí)施方式中，熱循環(huán)生物樣品的裝置還可包括置于熱均溫塊外圍周圍和/或用來(lái)接收樣品孔的孔外圍周圍的電阻加熱器，這樣該熱均溫塊通過(guò)分配該電阻加熱器提供的熱量，而為樣品孔中的生物樣品提供基本上均勻的溫度。在各實(shí)施方式中，在加熱周期中，可使用熱電模塊來(lái)給熱均溫塊提供偏壓加熱；以及可使用該熱電模塊從熱均溫塊中泵出熱量而將其除去。在各實(shí)施方式中，本發(fā)明通過(guò)提供采用MIM方法制造的熱均溫塊、這樣該熱均溫塊的加熱和冷卻為包含于多個(gè)樣品孔中的全部多個(gè)生物樣品提供基本上均勻的溫度，從而提供了熱循環(huán)生物樣品的方法。通過(guò)電阻加熱器進(jìn)行加熱。在各實(shí)施方式中，通過(guò)用熱電模塊泵出熱量而提供冷卻，該熱電模塊也可用于提供加熱周期中的偏壓加熱。在各實(shí)施方式中，在冷卻周期中可通過(guò)旋轉(zhuǎn)均溫塊從而將熱量從該均溫塊中對(duì)流散失到環(huán)境中而實(shí)現(xiàn)冷卻。例如，熱均溫塊可以成盤狀，提供同心的孔來(lái)接收樣品孔。該盤可以沿著中軸旋轉(zhuǎn)，在熱均溫塊上產(chǎn)生對(duì)流環(huán)流?；蛘?，可將任意形狀的熱均溫塊沿著經(jīng)另一熱均溫塊平衡的軸旋轉(zhuǎn)，以通過(guò)類似于離心的對(duì)流環(huán)流。在各實(shí)施方式中，通過(guò)提供加壓氣體如空氣或氮?dú)馀c熱均溫塊接觸而實(shí)現(xiàn)冷卻。加壓氣體可具有環(huán)境溫度，或者可冷卻到環(huán)境溫度以下。在各實(shí)施方式中，MIM可提供這樣的熱均溫塊，該熱均溫塊不能通過(guò)從固體金屬塊機(jī)械加工熱均溫塊來(lái)生產(chǎn)，這是因?yàn)镸IM熱均溫塊的厚度不能被均勻加工、使多個(gè)樣品孔中的每一個(gè)都被具有類似厚度的熱均溫塊的部分所包圍。例如，MIM可提供用于接觸樣品孔的圓形表面和具有平整底部的圓形外表面，如圖2A和2B所示?；蛘?，MIM可提供一個(gè)以上外表面以提供剛性，而同時(shí)除去除圓形表面之外的內(nèi)部物質(zhì)，用于與樣品孔接觸，如圖3所示。此外，與機(jī)械加工相比，MIM能更快地和更均一地提供多個(gè)熱均溫塊部分。在各實(shí)施方式中，MIM可提供其溫度均勻性足以避免使用電阻邊緣加熱而進(jìn)行使用熱電模塊來(lái)加熱和冷卻的熱均溫塊。這種性能的例子在下述實(shí)施例中描述。實(shí)施例以下列出測(cè)試熱均溫塊的條件。均溫塊材料具有熱襯墊的銅均溫塊，沒(méi)有電阻邊緣加熱器，熱散熱片中沒(méi)有銅嵌入，TEC固定電流+4.5A和-5.5A，樣品體積10pL，相鄰測(cè)試條帶溫度相差25。C，被加熱的罩溫度為105°C，空的自耗盤子，被加熱的罩壓力為6kg載重量。第一個(gè)和第二個(gè)測(cè)試由6個(gè)測(cè)試條帶組成。第一個(gè)測(cè)試的結(jié)果提供了平均3.68。C/秒的峰值整體加熱率(peakbulkheatrate)(標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0753)、-4.97。C/秒的峰值整體冷卻率(peakbulkcoolrate)(標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.1633)和2.79。C/秒的有效斜率(標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0354)，這些數(shù)值為6個(gè)測(cè)試條帶的平均值。第二個(gè)測(cè)試的結(jié)果提供了平均3.6(TC/秒的峰值整體加熱率(標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0632)、-4.88XV秒的峰值整體冷卻率(標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0.0753)和2.76r/秒的有效斜率(標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0242)，這些數(shù)值為6個(gè)測(cè)試條帶的平均值。第一個(gè)測(cè)試為10pL的體積提供了不均勻的溫度，溫度在10秒鐘的時(shí)間中升高了0.401-0.724°C。第二個(gè)測(cè)試為10pL的體積提供了不均勻的溫度，溫度在10秒鐘的時(shí)間中升高了0.364-0.776°C。第一個(gè)測(cè)試為10pL的體積提供了不均勻的溫度，溫度在10秒鐘的時(shí)間中降低了0.132-0.306°C。第二個(gè)測(cè)試為lOpL的體積提供了不均勻的溫度，溫度在IO秒鐘的時(shí)間中降低了0.112-0.278°C。第一個(gè)測(cè)試為50pL的體積提供了不均勻的溫度，溫度在10秒鐘的時(shí)間中升高了0.221-0.603°C。第二個(gè)測(cè)試為50)^的體積提供了不均勻的溫度，溫度在10秒鐘的時(shí)間中升高了0.172-0.396°C。第一個(gè)測(cè)試為50pL的體積提供了不均勻的溫度，溫度在10秒鐘的時(shí)間中降低了0.177-0.727°C。第二個(gè)測(cè)試為5C^L的體積提供了不均勻的溫度，溫度在IO秒鐘的時(shí)間中降低了0.197-0.386°C。出于本說(shuō)明書(shū)和附帶的權(quán)利要求書(shū)的目的，除非另有說(shuō)明，否則所有表示數(shù)量、百分比或比值的數(shù)值以及說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的其他數(shù)值都應(yīng)理解為在所有情況下都被"約"修飾。因此，除非另有說(shuō)明，本說(shuō)明書(shū)和附帶的權(quán)利要求書(shū)中的數(shù)值性參數(shù)都是近似值，可根據(jù)本發(fā)明希望獲得的性質(zhì)而改變。最低限度上，且也不意圖限制權(quán)利要求的范圍的等同原則的應(yīng)用，各數(shù)值性參數(shù)應(yīng)至少根據(jù)報(bào)道的有效數(shù)字的數(shù)量并采用常規(guī)的圓整技術(shù)來(lái)解釋。盡管描述本發(fā)明的寬范圍的數(shù)字范圍和參數(shù)是近似值，但是具體實(shí)施例中給出的數(shù)值是盡可能地精確的。但是，任何數(shù)值固有地含有某些必然產(chǎn)生自它們各自測(cè)量值范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的誤差。此外，本文在此公開(kāi)的所有范圍應(yīng)理解為包括該范圍所包含的任何和所有的子域。例如，"低于10"的范圍包括最小值0和最大值10(包括本數(shù))之間的任何和所有子域，g卩，任何和所有大于等于0和小于等于10的子域，如l一5。應(yīng)注意，本說(shuō)明書(shū)和附帶的權(quán)利要求書(shū)中使用的單數(shù)形式"一"、"一個(gè)"、"該"包括復(fù)數(shù)形式，除非清楚、明確地限制為單數(shù)形式。因此，例如，"一個(gè)熱電模塊"包括兩個(gè)或多個(gè)熱電模塊。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)上述各實(shí)施方式作出各種修改和變動(dòng)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，本文所述的各實(shí)施方式也包括在附帶權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的其它修改和變動(dòng)以及它們的等價(jià)形式。權(quán)利要求1.一種熱循環(huán)生物樣品的裝置，該裝置包括接收生物樣品的熱均溫塊；與該熱均溫塊熱偶聯(lián)的熱電模塊；散熱片，其中，該散熱片與該熱電模塊熱偶聯(lián)；其中，該熱均溫塊由MIM制造。2.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述熱均溫塊包括幾個(gè)均溫塊部分。3.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述熱均溫塊包括銅、銀、鋁和金中的至少一種。4.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述熱均溫塊用于為包含于樣品孔陣列中的整個(gè)生物樣品陣列提供基本上均勻的溫度。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括電阻加熱器，其中該熱均溫塊通過(guò)分配該電阻加熱器提供的熱量而提供基本上均勻的溫度。6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述熱均溫塊通過(guò)分配該熱電模塊提供的熱量而提供基本上均勻的溫度。7.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述熱均溫塊通過(guò)除去該熱電模塊泵出的熱量而提供基本上均勻的溫度。8.—種熱循環(huán)生物樣品的方法，該方法包括-提供熱均溫塊，其中該熱均溫塊由MIM方法制造；加熱該均溫塊；和冷卻該均溫塊；其中，所述加熱和冷卻為包含于多個(gè)樣品孔中的全部多個(gè)生物樣品提供基本上均勻的溫度。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述加熱包括從電阻加熱器提供熱量。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述冷卻包括用熱電模塊泵出11.如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述加熱還包括由熱電模塊提供熱量。12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述冷卻包括旋轉(zhuǎn)該均溫塊，以將熱量對(duì)流擴(kuò)散到環(huán)境中。13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述冷卻包括提供加壓氣體，并使該加壓氣體與該熱均溫塊接觸。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將該加壓氣體冷卻至環(huán)境溫度以下。15.—種熱循環(huán)生物樣品的裝置，其特征在于，該裝置包括接收生物樣品的部件；加熱生物樣品的部件；和冷卻生物樣品的部件；其中，所述加熱和冷卻為包含于多個(gè)樣品孔中的全部多個(gè)生物樣品提供基本上均勻的溫度；其中所述接收生物樣品的部件由MIM制造。16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述接收生物樣品的部件是由M頂方式制成的熱均溫塊，該熱均溫塊不能通過(guò)機(jī)械加工由固體金屬塊來(lái)制成。17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述熱均溫塊具有一厚度，該厚度不能被均勻地機(jī)械加工，這樣使得多個(gè)樣品孔中的每一個(gè)都被具有類似厚度的熱均溫塊部分所包圍。18.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述MIM提供用于接觸樣品孔的圓形表面和具有平整底部的圓形外表面。19.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述MIM提供一個(gè)以上外表面以提供剛性，和除去除圓形表面之外的內(nèi)部物質(zhì)，用于與樣品孔接觸。20.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述MIM提供接收生物樣品的部件的部分。全文摘要提供了用于快速熱循環(huán)的裝置和方法，包括采用金屬注模方式(MIM)制造的熱均溫塊。通過(guò)包括MIM熱均溫塊、與之熱偶聯(lián)的熱電模塊、與該熱電模塊熱偶聯(lián)的散熱片以及與該熱均溫塊熱偶聯(lián)的電阻加熱器，可更快速地?zé)嵫h(huán)生物產(chǎn)品。文檔編號(hào)C12P19/34GK101194021SQ200680016117公開(kāi)日2008年6月4日申請(qǐng)日期2006年5月12日優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日發(fā)明者H·L·邱,U·L·蘇申請(qǐng)人:阿普里拉股份有限公司