專利名稱：：熱循環(huán)系統(tǒng)的制作方法熱循環(huán)系統(tǒng)交叉引用本申請(qǐng)要求06年5月17號(hào)提交的60/801178號(hào)、06年7月22曰提交的60/832492號(hào)、06年12月6日提交的60/873084號(hào)以及06年12月6日提交的60/873172號(hào)美國臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這些申請(qǐng)通過引用在此引入。
背景技術(shù)：
：1983年凱利*穆利斯(KaryMullis)發(fā)明的PCR被譽(yù)為是20世紀(jì)最重要的科學(xué)發(fā)展之一。PCR技術(shù)通過極大地?cái)U(kuò)展鑒別和再生如DNA的遺傳材料的能力而使分子生物學(xué)發(fā)生了革命性的變化。如今，PCR已經(jīng)在醫(yī)學(xué)以及生物研究實(shí)驗(yàn)室中常規(guī)地用于執(zhí)行各種各樣的任務(wù)，如遺傳性疾病的檢測、基因指紋的鑒定、傳染性疾病的診斷、基因的克隆、親子鑒定和DNA計(jì)算。該方法已經(jīng)通過使用熱穩(wěn)定DNA聚合酶和通常稱為"熱循環(huán)儀"的機(jī)器而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。常規(guī)的熱循環(huán)儀存在著幾個(gè)固有的局限。通常常規(guī)的熱循環(huán)儀包含金屬加熱塊以進(jìn)行反應(yīng)樣品的熱循環(huán)。由于熱循環(huán)儀具有大的熱質(zhì)量且樣品槽(samplevessel)的導(dǎo)熱性較差，因此在所需溫度水平進(jìn)行循環(huán)效率較低。常規(guī)熱循環(huán)儀的變溫速度通常不夠快，因而不可避免地導(dǎo)致靶序列的不希望的非特異性擴(kuò)增。常規(guī)熱循環(huán)儀不能達(dá)到最佳性能還由于缺乏熱均勻性，這在本領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛承認(rèn)。此外，常規(guī)的實(shí)時(shí)熱循環(huán)儀系統(tǒng)攜帶大而昂貴的光學(xué)檢測元件。在6533255號(hào)美國專利中，Mitsuhashi等人公開了一種液態(tài)金屬PCR熱循環(huán)儀。因此，仍然迫切需要替代的熱循環(huán)儀的設(shè)計(jì)。理想的裝置允許(a)快速而均勻地傳遞熱量以產(chǎn)生核酸的更特異性的擴(kuò)增反應(yīng)；和/或(b)實(shí)時(shí)監(jiān)測擴(kuò)增反應(yīng)的進(jìn)程。本發(fā)明滿足了這些要求并同時(shí)提供了相關(guān)的優(yōu)勢。
發(fā)明內(nèi)容一方面，本發(fā)明提供了一種進(jìn)行PCR的方法，包括a)在樣品槽內(nèi)進(jìn)行PCR,并在樣品槽中產(chǎn)生指示PCR進(jìn)程的信號(hào)，其中基本上所有所述信號(hào)反射回所述樣品槽中，其中基本上所有所述信號(hào)從所述樣品槽的一個(gè)分立位置被檢測到；及b)須'j量從樣品槽的該分立位置發(fā)射的信號(hào)。在一實(shí)施方式中，該方法包括實(shí)時(shí)測量多個(gè)PCR循環(huán)的信號(hào)。在另一實(shí)施方式中，樣品槽包括對(duì)信號(hào)透明的壁，且該壁的至少一部分浸入液體組合物中，該液體組合物反射基本上所有到達(dá)該液體組合物的信號(hào)。在另一實(shí)施方式中，所述液體組合物包括金屬或金屬合金。在另一實(shí)施方式中，信號(hào)由標(biāo)記物或染料產(chǎn)生。在另一實(shí)施方式中，所述樣品槽包括反射所述樣品中的基本上所有所述信號(hào)的材料。在另一實(shí)施方式中，所述樣品槽由金屬制成。在另一實(shí)施方式中，所述樣品槽包括反射材料。在另一實(shí)施方式中，所述樣品槽通過容器座(receptacle)與所述液體組合物隔離。另一方面，本發(fā)明提供了一種進(jìn)行PCR的方法，包括a)在以下條件下對(duì)反應(yīng)混合物中的靶核苷酸序列進(jìn)行PCR反應(yīng)i)引物延伸和雙鏈解離之間以及引物退火和引物延伸之間的溫度變化速率超過每秒鐘10.5。C;ii)所述PCR在包含樣品槽的加熱塊中進(jìn)行，樣品槽內(nèi)的溫度差異小于0.5°C;及b)實(shí)時(shí)監(jiān)測靶核苦酸序列的擴(kuò)增。在一實(shí)施方式中，所述加熱塊包含液體組合物。在另一實(shí)施方式中，所述進(jìn)行PCR的方法進(jìn)一步包括在所述加熱塊的兩個(gè)或多個(gè)槽孔之間測量的溫度差異小于0.5°C。在另一實(shí)施方式中，在所述加熱塊的兩個(gè)或多個(gè)槽孔之間測量的所述溫度差異是o.orc。在另一實(shí)施方式中，所述加熱塊為交換塊。在另一實(shí)施方式中，溫度的變化速率通過以下方式實(shí)現(xiàn)(l)將包含反應(yīng)混合物的樣品槽與具有至少0.1W/M.K的傳熱系數(shù)的液體組合物進(jìn)行熱接觸；其中液體組合物的溫度控制反應(yīng)混合物的溫度。在另一實(shí)施方式中，通過誘使液體組合物運(yùn)動(dòng)保持溫度均勻性。另一方面，本發(fā)明提供了一種進(jìn)行PCR的方法，包括在以高于每秒5。C的速度調(diào)節(jié)樣品溫度的熱循環(huán)儀中進(jìn)行PCR反應(yīng)；其中所述的熱循環(huán)儀的溫度由液密密封的加熱塊內(nèi)的液體組合物調(diào)節(jié)；其中所述液體組合物的傳熱系數(shù)至少為0.1W/MK。在一實(shí)施方式中，所述熱循環(huán)儀提供至少約每秒l(TC的變溫速度。在另一實(shí)施方式中，所述熱循環(huán)儀提供至少約o.orc到o.rc的槽孔間的和樣品的溫度均勻性。在另一實(shí)施方式中，所述加熱塊具有在所述加熱塊的兩個(gè)或多個(gè)槽孔之間測量的o.oir的溫度差異。在另一實(shí)施方式中，所述液體組合物包含于所述加熱塊內(nèi)。在另一實(shí)施方式中，所述加熱塊為交換塊。另一方面，本發(fā)明提供一種進(jìn)行PCR的方法，包括在充分地調(diào)節(jié)樣品溫度以使得以至少為3的信號(hào)指數(shù)對(duì)擴(kuò)增進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的熱循環(huán)儀中進(jìn)行PCR;其中所述的檢測是通過非特異性核酸標(biāo)記物實(shí)現(xiàn)的，其中所述熱循環(huán)儀以每秒鐘10。C以上的速度調(diào)節(jié)樣品溫度。另一方面，本發(fā)明提供一種進(jìn)行實(shí)時(shí)PCR的方法，包括a)在反應(yīng)混合物中引物延伸和雙鏈解離之間及引物退火和引物延伸之間的溫度變化速率為至少每秒5。C的條件下，在反應(yīng)混合液中進(jìn)行靶核苷酸序列的PCR反應(yīng)，其中所述PCR反應(yīng)在與具有至少0.1W/m-K的傳熱系數(shù)的液體組合物發(fā)生熱接觸的情況下進(jìn)行；及b)對(duì)PCR進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。在一實(shí)施方式中，所述的監(jiān)測包括a)在樣品槽內(nèi)進(jìn)行PCR反應(yīng)，并在樣品槽內(nèi)產(chǎn)生指示PCR進(jìn)程的信號(hào)，其中所述信號(hào)基本上是從一個(gè)分立位置從樣品槽發(fā)射的；以及b)測量從樣品槽的該分立位置發(fā)射的信號(hào)。在另一實(shí)施方式中，反應(yīng)混合物中的所述升溫速率為至少每秒4(TC。在另一實(shí)施方式中，所述的溫度變化是通過珀耳帖(Peltier)元件調(diào)節(jié)的。另一方面，本發(fā)明提供一種進(jìn)行實(shí)時(shí)PCR的方法，包括a)使PCR反應(yīng)混合物的溫度在雙鏈解離、引物退火和引物延伸的溫度之間進(jìn)行多個(gè)循環(huán)，其中各循環(huán)不超過5秒鐘；其中所述溫度由密封在熱循環(huán)儀中的液體組合物調(diào)節(jié)；及b)在多個(gè)循環(huán)中實(shí)時(shí)監(jiān)測樣品槽內(nèi)的PCR進(jìn)程。在一實(shí)施方式中，權(quán)利要求28的方法在步驟(a)之前進(jìn)一步包括1)使包含PCR反應(yīng)混合物的樣品槽的封閉端與液體組合物形成熱接觸，該液體組合物在60。C以上為液體并具有至少為0.1W/mK的傳熱系數(shù)，從而液體組合物的溫度控制PCR反應(yīng)混合物的溫度。在另一實(shí)施方式中，所述液體組合物反射樣品槽內(nèi)基本上所有的光。在另一實(shí)施方式中，所述監(jiān)測是通過測量從樣品槽頂部或底部發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行的。在另一實(shí)施方式中，各循環(huán)不超過3秒。在另一實(shí)施方式中，所述樣品槽包括反射表面。在另一實(shí)施方式中，所述樣品槽進(jìn)一步用蓋體覆蓋。在另一實(shí)施方式中，所述蓋體能夠從所述另一方面，本發(fā)明提供一種進(jìn)行實(shí)時(shí)PCR的方法，包括提供包含與PCR樣品槽發(fā)生熱接觸的液體組合物的熱循環(huán)4義；其中所述液體組合物進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，從而調(diào)控樣品槽內(nèi)的反應(yīng)溫度，其中從所述樣品槽中發(fā)射可檢測的信號(hào)；及通過包含光發(fā)射器和光學(xué)檢測器的光學(xué)組件檢測所述信號(hào)。在一實(shí)施方式中，所述光學(xué)組件包括針狀光電二極管CCD成像儀、CMOS成像儀、行掃描儀、光電二極管、光電晶體管、光電倍增器或雪崩光電二極管。在另一實(shí)施方式中，所述樣品槽進(jìn)一步用蓋體覆蓋。在另一實(shí)施方式中，所述蓋體能夠從所述的液另一方面，本發(fā)明提供一種儀器，該儀器包括a)溫度控制組件，包括包含液體組合物的容器，所述液體組合物在60。C以上為液體并具有至少0.1瓦特/米-克氏度(W/m.K)的傳熱系數(shù)，所述容器有至少一個(gè)孔穴，各孔穴適于容納樣品槽的封閉端，其中容納在孔穴內(nèi)的樣品槽與液體組合物形成熱接觸，從而液體組合物的溫度控制樣品槽內(nèi)液體樣品的溫度，且其中液體組合物能夠反射樣品槽內(nèi)基本上所有的光；b)光學(xué)組件，能夠從所述樣品槽上的一個(gè)分立位置檢測所述樣品槽內(nèi)的光；及c)控制組件，其控制液體組合物的溫度和光學(xué)組件的運(yùn)行。在一實(shí)施方式中，液體組合物包括《家、鎵銦合金或包括鎵、銦、銠、《艮、鋅、錫或亞錫的合金。在另一實(shí)施方式中，所述溫度控制器包括珀耳帖元件。在另一實(shí)施方式中，所述溫度控制器包括與液體組合物熱接觸的電阻絲。在另一實(shí)施方式中，所述溫度控制器包括使液體組合物的溫度在適宜于PCR的雙鏈解離、引物退火和引物延伸的溫度之間循環(huán)的裝置。在另一實(shí)施方式中，所述熱循環(huán)儀還包括使液體組合物中的液流循環(huán)流動(dòng)的裝置。在另一實(shí)施方式中，所述光學(xué)組件包括光發(fā)射器和光學(xué)檢測器。在另一實(shí)施方式中，該儀器還包括包含向樣品槽內(nèi)添加試劑的裝置的樣品制備站。在另一實(shí)施方式中，所述儀器進(jìn)一步包括將樣品槽移動(dòng)到孔穴中的裝置。在另一實(shí)施方式中，該儀器還包括控制熱循環(huán)儀、光學(xué)組件以及樣品制備站的數(shù)字計(jì)算機(jī)。另一方面，本發(fā)明提供一種進(jìn)行實(shí)時(shí)PCR的系統(tǒng)，包括a)熱循環(huán)儀，包含液體組合物及用于接合樣品槽并使所述樣品槽與組合物形成熱接觸的裝置；及b)光學(xué)組件，包含將光導(dǎo)入接合的樣品槽和檢測從接合的樣品槽發(fā)射的光的光發(fā)射器和光學(xué)檢測器。在一實(shí)施方式中，所述液體組合物包括金屬或金屬合金。在另一實(shí)施方式中，所述液體組合物包括鎵。在另一實(shí)施方式中，所述發(fā)射的信號(hào)來自所述樣品槽的可移除的蓋體。在另一實(shí)施方式中，所述液體組合物通過容器座與所述樣品槽隔離。在另一實(shí)施方式中，所述容器座是透明或半透明的。在另一實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)包含珀耳帖元件。在另一實(shí)施方式中，所述熱循環(huán)儀進(jìn)一步包括與風(fēng)扇和攪拌棒操作連接的電動(dòng)機(jī)。在另一實(shí)施方式中，所述風(fēng)扇及攪拌棒與所述電動(dòng)機(jī)同軸連接。在另一實(shí)施方式中，所述熱循環(huán)儀進(jìn)一步包含用于所述液體組合物的熱調(diào)控的電阻絲。在另一實(shí)施方式中，所述液體組合物被密封在封閉的屏障內(nèi)，其中所述屏障包括具有容器座的表面，所述樣品槽置于該容器座中。在另一實(shí)施方式中，所述液體組合物直接與所述樣品槽接觸。在另一實(shí)施方式中，所述光學(xué)組件包括針狀光電二極管、CCD成像儀、CMOS成像儀、行掃描儀、光電二極管、光電晶體管、光電倍增器或雪崩光電二極管。另一方面，本發(fā)明提供一種儀器，該儀器包括a)散熱器；b)加熱元件，該加熱元件與所述散熱器熱接觸；c)屏障，包含具有頂面和底面的壁，其中底面密封在所述加熱元件上，由此所述密封屏障和所述加熱元件形成包含液體組合物的容器；d)第一片體，包含多個(gè)槽孔，其中該第一片體密封于屏障的頂面上，且槽孔延伸到所述容器中；e)第二片體，包含多個(gè)樣品槽，樣品槽各具有開口端，其中樣品槽可移除地插入槽孔中；f)第三片體，包含多個(gè)突起，其中突起可移除地插入樣品槽的開口端。在一實(shí)施方式中，所述液體組合物包括在60。C以上為液體且具有至少為0.1M/W/K的傳熱系數(shù)的金屬。在另一實(shí)施方式中，所述液態(tài)金屬的體積能夠增加約0.1到6.0%。在另一實(shí)施方式中，所述升溫能力超過每秒10.5°C。在另一實(shí)施方式中，c)中所述槽孔設(shè)置為易適性的(柔性的)，從而所述槽孔能夠與f)中所述樣品槽形成熱或光學(xué)接觸。在另一實(shí)施方式中，所述設(shè)置包括在所述槽孔中利用幾何構(gòu)型和/或可變形材料。在另一實(shí)施方式中，所述幾何構(gòu)型是多邊形、橢圓形或者圓形。在另一實(shí)施方式中，所述槽孔浸入所述液體組合物達(dá)到初始水平。在另一實(shí)施方式中，所述突起延伸至所述初始水平以上、所述初始水平處或所述初始水平以下。在另一實(shí)施方式中，所述第三片體能夠從所述液體組合物吸收熱量或被所述液體組合物冷卻。在另一實(shí)施方式中，所述第一片體的槽孔是透明和易適性的(柔性的)，且所述第二片體的樣品槽是透明的，從而作用在所述槽孔上的增強(qiáng)的壓力使所述容器中的所述液體與所述樣品槽中的樣品形成熱和光學(xué)接觸。在另一實(shí)施方式中，所述第三片體的突起是透明的。在另一實(shí)施方式中，所述屏障通過墊片分別與散熱體和第一片體形成密封。在另一實(shí)施方式中，所述第一片體或第二片體具有反射表面。在另一實(shí)施方式中，所述屏障通過緊固器分別與散熱體及第一片體形成密閉。在另一實(shí)施方式中，所述儀器還包含與所述加熱元件接觸的散熱體。在另一實(shí)施方式中，所述加熱元件為珀耳帖元件、線元件或其組合。在另一實(shí)施方式中，所述儀器進(jìn)一步包括第二加熱元件，所述屏障位于所述加熱元件和所述第二加熱元件之間。在另一實(shí)施方式中，所述多個(gè)槽孔包括4、8、16、32、48、96、196、384或1536個(gè)槽孔。在另一實(shí)施方式中，所述儀器進(jìn)一步包含風(fēng)扇和攪拌棒，其中任選地所述風(fēng)扇和攪拌棒與單電動(dòng)機(jī)操作連接。在另一實(shí)施方式中，所述儀器由電池提供動(dòng)力。在另一實(shí)施方式中，所述風(fēng)扇由與所述儀器操作連接的控制元件自動(dòng)開啟和關(guān)閉。在另一實(shí)施方式中，所述的儀器還包含金屬散熱體。在另一實(shí)施方式中，所述散熱體包括銅。在另一實(shí)施方式中，所述加熱元件配置用于梯度PCR。另一方面，本發(fā)明提供連續(xù)流PCR系統(tǒng)，其包括樣品制備模塊；熱循環(huán)儀，其中所述熱循環(huán)儀包含用以調(diào)節(jié)所述樣品的溫度的液體組合物；及光學(xué)組件，用于檢測所述樣品的發(fā)射信號(hào)。在一實(shí)施方式中，所述的系統(tǒng)還包含采樣器和廢液收集裝置。通過引用引入在本說明書中提到的所有出版物和專利申請(qǐng)?jiān)谶@里通過引用引入，就象各單個(gè)出版物或?qū)＠暾?qǐng)?zhí)貏e地和單獨(dú)地表明通過引用引入一樣。附圖簡要說明本發(fā)明的新特征在所附的權(quán)利要求中特別列出。為了更好地理解本發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)勢，請(qǐng)參考以下對(duì)采用了本發(fā)明的原理的說明性實(shí)施方式的詳細(xì)描述以及如下附圖圖1圖示了采用液體組合物交換加熱塊的熱循環(huán)儀主體。(A)描繪了滑軌上的48孔"交換塊"裝置。該塊滑出，加載樣品槽孔板和樣品槽孔板蓋，然后滑入熱循環(huán)儀主體中并關(guān)門。熱循環(huán)儀主體可包括光學(xué)組件、電子控制器、風(fēng)扇及任選的電源。(B)"交換塊"滑入工作位置的熱循環(huán)儀主體。圖2圖示了包括48個(gè)樣品槽孔的交換塊實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中，此交換塊從上到下包括用作48個(gè)透明蓋體的單片體；產(chǎn)生48個(gè)樣品槽孔的單片體；具有48個(gè)反應(yīng)孔的單容器座片體，其形成液態(tài)金屬容器的上蓋；形成液態(tài)金屬容器的壁的塑料殼體；形成液態(tài)金屬容器底板的金屬板；用于加熱和冷卻的珀耳帖裝置；及為珀耳帖裝置散熱的金屬散熱器。圖3是交換塊實(shí)施方式的分解圖。在此實(shí)施方式中，交換塊從上到下包括用作48個(gè)透明頂蓋的單片體；用作48個(gè)透明蓋體的單片體；產(chǎn)生48個(gè)樣品槽孔的單片體；具有48個(gè)反應(yīng)孔的單容器座片體；橡膠或者塑料墊圏或環(huán)，其形成用來容納液態(tài)金屬的液封；形成液態(tài)金屬容器的壁的塑料殼體；橡膠或者塑料墊圈或環(huán)，其形成用來容納液態(tài)金屬的液封；及任選的形成液態(tài)金屬室底板的金屬板；用來加熱和冷卻的珀耳帖裝置；及為珀耳帖裝置散熱的金屬散熱器。圖4是交換塊實(shí)施方式的第二視圖。在此實(shí)施方式中，交換塊從上到下包括用作48個(gè)透明蓋體的單片體；產(chǎn)生48個(gè)樣品槽孔的單片體；具有48個(gè)反應(yīng)孔的單容器座片體；橡膠或者塑料墊圏或環(huán)，其形成容納液態(tài)金屬的液封；形成液態(tài)金屬容器的壁的塑料殼體；橡膠或者塑料墊圏或環(huán)，其形成容納液態(tài)金屬的液封；形成液態(tài)金屬室的底板的金屬板；用于加熱和冷卻的珀耳帖裝置；及為珀耳帖裝置散熱的金屬散熱器。圖5是熱循環(huán)儀部件的夾心實(shí)施方式的視圖，熱循環(huán)儀包括包含液態(tài)金屬的加熱塊。(A)該視圖顯示出在兩個(gè)珀耳帖裝置(兩個(gè)大的壁)和構(gòu)建為方形塑料環(huán)(四個(gè)窄壁)的棕色塑料片之間形成了液態(tài)金屬室。液態(tài)金屬室包括用于毛細(xì)樣品管的孔。而且，各個(gè)珀耳帖裝置與散熱器熱耦合，散熱器再與風(fēng)扇連接。(B)夾置在珀耳帖裝置之間的加熱塊中央部分的特寫。(C)液態(tài)金屬室包括用于毛細(xì)樣品管的孔。毛細(xì)管滑進(jìn)孔中，并直接浸入液態(tài)金屬中以進(jìn)行熱循環(huán)。珀耳帖裝置被置于液態(tài)金屬儲(chǔ)庫的兩側(cè)，以允許快速地進(jìn)行加熱和冷卻。圖6圖示了檢測由包括液態(tài)金屬組合物的加熱塊中進(jìn)行循環(huán)的樣品槽發(fā)出的信號(hào)的實(shí)施方式。LED用來激發(fā)包含在樣品槽中的樣品，且任何產(chǎn)生的信號(hào)由針狀光電二極管來檢測。圖7圖示了用HBV病毒特異性引物和病人血液樣品進(jìn)行的PCR擴(kuò)增，其中PCR在RocheLightcycler上進(jìn)行。熔解曲線的陽性t唪(綠色)說明HBV測試為陽性，但是陰性對(duì)照峰(棕色)也同樣顯著。圖8圖示了用圖7中使用的相同引物和樣品進(jìn)行的PCR擴(kuò)增，其中PCR利用包括液態(tài)金屬加熱塊的熱循環(huán)儀進(jìn)行。陽性峰(綠色)說明HBV測試為陽性，而陰性對(duì)照峰(棕色，粉紅)比圖7低很多，這說明HBV的檢測結(jié)果更加精確。圖9圖示了在包括液態(tài)金屬加熱塊的熱循環(huán)儀中進(jìn)行的PCR的結(jié)果，其與由RocheLightcycler獲得的結(jié)果對(duì)比。用兩個(gè)樣品同時(shí)建立熔解曲線一個(gè)為在RocheLightcycler上進(jìn)行PCR獲得(綠色)，一個(gè)為在本發(fā)明的儀器上進(jìn)行PCR獲得(棕色)。RochePCR在表示形成引物二聚體的溫度下產(chǎn)生了額外的峰，這說明在Roche儀器中所進(jìn)行的PCR不如在包括液態(tài)金屬加熱塊的熱循環(huán)儀中所進(jìn)行的PCR精確。圖10圖示了采用電阻絲加熱液體組合物的液體組合物加熱塊的實(shí)施方式。頂視圖顯示，電阻絲被排列為提供均勻加熱，其中靠近液體組合物室邊緣處電阻絲以較高密度放置，而靠近中心部分，電阻絲以較低密度放置。這種安排補(bǔ)償了在常規(guī)熱循環(huán)儀設(shè)計(jì)中由于熱損失引起的任何可能的邊緣效應(yīng)。如側(cè)視圖中所示，電阻絲被懸置于液體組合物中，而不是被靠置在底部，因此液態(tài)金屬從所有側(cè)面接觸電阻絲，這使得達(dá)到最大的熱傳遞均勻性。圖11圖示了液體組合物加熱塊用于連續(xù)PCR裝置的用途。多個(gè)樣品連續(xù)地通過所述裝置以檢測一個(gè)或者多個(gè)特定的生物樣本，例如病原體或者生物污染物。圖12圖示了在不銹鋼樣品槽中進(jìn)行PCR擴(kuò)增的樣品的熔解曲線，其與常規(guī)的玻璃毛細(xì)管對(duì)比。兩個(gè)反應(yīng)的熔解曲線幾乎相同，說明擴(kuò)增成功。(A)用金屬樣品槽在常規(guī)熱循環(huán)儀中進(jìn)行的PCR反應(yīng)的結(jié)果。PCR反應(yīng)進(jìn)行40個(gè)循環(huán)，然后用SYBR綠檢測PCR擴(kuò)增子的產(chǎn)生。(B)用商購的樣品槽在常規(guī)熱循環(huán)儀中進(jìn)行的PCR反應(yīng)的結(jié)果。PCR反應(yīng)進(jìn)行40個(gè)循環(huán)，然后用SYBR綠檢測PCR擴(kuò)增子的產(chǎn)生。圖13圖示了金屬樣品槽的制備方法。該方法通過在一個(gè)步驟中由拉制的金屬原料切割和巻曲金屬樣品槽而快速、廉價(jià)地生產(chǎn)樣品槽。凹槽用來防止樣品槽壁被拉平。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種設(shè)備，其包括用于對(duì)包含反應(yīng)混合物的樣品槽進(jìn)行溫度循環(huán)的熱循環(huán)儀、用來檢測來自樣品槽的信號(hào)的光學(xué)組件以及用于控制熱循環(huán)儀和光學(xué)組件的運(yùn)行的控制裝置。在特定的實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀采用包含具有高導(dǎo)熱性的液體組合物(例如液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體)的加熱塊以快速地使樣品槽的溫度進(jìn)行循環(huán)。使用液態(tài)金屬具有兩點(diǎn)主要優(yōu)勢第一，金屬具有高的導(dǎo)熱性，因而提供快速的熱傳遞；第二，液體使樣品槽與導(dǎo)熱材料之間形成更緊密的接觸，因而提供更均一的熱傳遞。因此，樣品槽中的溫度非常均勻?？焖俚淖儨厮俾屎蜏囟染鶆蛐缘慕M合減少了非特異性雜交并顯著地提高了單個(gè)樣品槽內(nèi)以及位于同一加熱塊中的多個(gè)樣品槽之間的PCR反應(yīng)的擴(kuò)增特異性(例如信噪比)。在另一實(shí)施方式中，樣品槽(單獨(dú)或者與熱循環(huán)儀結(jié)合)通過樣品槽的一個(gè)分立部分(例如，樣品槽的頂部)發(fā)射出基本上所有其中產(chǎn)生的信號(hào)，從而發(fā)出的光可以被光學(xué)組件收集。在再另一實(shí)施方式中，光學(xué)檢測器檢測基本上所有從樣品槽發(fā)射的光。在某些實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者樣品槽是高反射性的，并將透過透明樣品槽的壁的光反射回樣品槽中。通過這種方式，樣品槽內(nèi)產(chǎn)生的光信號(hào)的大部分從樣品槽的一個(gè)分立部分發(fā)射，從而可以被光學(xué)組件收集。從反應(yīng)中收集更多光的能力意味著可以在裝置中選用較便宜的光學(xué)器件，因而降低了成本。而且，從樣品槽的分立位置收集光使得在進(jìn)行實(shí)時(shí)PCR時(shí)不需要從加熱塊移開樣品槽。因此，該加熱塊的配置使得能夠獲得快的變溫速度和均勻的溫度，及光學(xué)組件能夠從樣品槽頂部收集反射光而不需要將樣品槽從加熱塊移開，從而使得實(shí)時(shí)PCR更快地進(jìn)行。相應(yīng)地，本發(fā)明的儀器經(jīng)特別設(shè)置以進(jìn)行PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))、反轉(zhuǎn)錄PCR和實(shí)時(shí)PCR。包括液態(tài)金屬加熱塊的熱循環(huán)儀將比市場上現(xiàn)有的儀器更加快速和經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行PCR反應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，包括包含液體組合物的加熱塊的熱循環(huán)儀使用電池提供動(dòng)力。在另一實(shí)施方式中，包括包含液體組合物的加熱塊的熱循環(huán)儀使用直流或者交流電提供動(dòng)力。除了PCR加熱塊外，本發(fā)明的液態(tài)金屬加熱塊還可以^皮廣泛地應(yīng)用于生物技術(shù)和化學(xué)領(lǐng)域，例子包括但不局限于酶反應(yīng)的孵育，例如限制性內(nèi)切酶、生化分析和聚合酶反應(yīng)，細(xì)胞培養(yǎng)和轉(zhuǎn)化，雜交，以及任何需要精確的溫度控制的處理?；诒景l(fā)明的公開內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地將液態(tài)金屬技術(shù)應(yīng)用于各種需要精確溫度控制的生物/化學(xué)樣品的分析。熱循環(huán)儀利用液體組合物(例如液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體)作為加熱塊的加熱和冷卻介質(zhì)獲得比固體金屬加熱塊更均勻的熱傳遞和更快速的加熱和冷卻循環(huán)。在液態(tài)金屬加熱塊用于熱循環(huán)儀的實(shí)施方式中，更快速的升溫和更好的熱均勻性使得DNA聚合酶產(chǎn)生比使用常規(guī)的熱循環(huán)儀時(shí)更低的出錯(cuò)率(圖7-9)。這是由于PCR樣品處于非最理想溫度下的時(shí)間減少了。另外，由于熱均勻性的提高，在長擴(kuò)增、SNP鑒定以及測序反應(yīng)過程中出錯(cuò)率降低。在一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體^^皮用作加熱塊的加熱和冷卻介質(zhì)，其中加熱塊包括至少底和壁以容納液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體。液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體在整個(gè)加熱塊上提供比常規(guī)加熱塊更均勻的溫度，這是因?yàn)橐簯B(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體內(nèi)的更快的熱傳遞和利用對(duì)流或攪拌分配熱量的能力。在另一實(shí)施方式中，加熱塊包括與樣品槽直接接觸的液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體。在這一實(shí)施方式中，可以實(shí)現(xiàn)與樣品槽的全面接觸，無論什么類型、尺寸、形狀的樣品槽都可得到均一的熱傳遞。不需要預(yù)先成形的槽孔。而且，可以實(shí)現(xiàn)加熱塊中溫度的均勻性，因?yàn)橐簯B(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體很容易通過對(duì)流或者通過外部力量在加熱塊內(nèi)循環(huán)，這些外部力量包括但不局限于攪拌棒、泵、震動(dòng)裝置或者磁流體(MHD)動(dòng)力。在再另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體完全容納在加熱塊中而不接觸樣品槽。在這一實(shí)施方式中，容器具有設(shè)計(jì)為容納具有希望的形狀和尺寸的樣品槽的容器座。這些容器座設(shè)計(jì)為緊密配合安置在槽孔中的樣品槽。在一實(shí)施方式中，容器座使用使得透射到其中的光由液態(tài)金屬反射回樣品槽中的基本上透明的材料制成。在替代的實(shí)施方式中，容器座由使得將基本上所有進(jìn)入的光或者在容器座槽孔內(nèi)的樣品槽中產(chǎn)生的光反射回所述樣品槽中的反射材料制成。在另一實(shí)施方式中，容器座由既不透光也基本上不反射的不透明材料制成。在一實(shí)施方式中，容器座用柔性材料制作，從而容器座的槽孔適于與樣品槽緊密配合。隨著加熱塊溫度增高和液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體體積膨脹，容器座槽孔與樣品槽之間的接觸緊密性增加。容器座可以由透明、不透明、亞透明或半透明的材料制成。在開放式或者封閉式的實(shí)施方式中，加熱塊可以任選地包含液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的儲(chǔ)存庫，其可以是加熱塊的一部分，例如在加熱塊的底部或者側(cè)壁上的凹陷或者凸出部，或者用連接器(比如管)與加熱塊相連的單獨(dú)儲(chǔ)存庫。該儲(chǔ)存庫可以任選地通過泵連接到加熱塊上。依賴于其設(shè)計(jì)，儲(chǔ)存庫可以用作溢流道以在液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體膨脹超出加熱塊的容量限制時(shí)收集任何溢出的液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體，以保持或者改變密封的或者封閉的加熱塊的內(nèi)壓，或者用作在使用中損失的液態(tài)金屬的儲(chǔ)蓄庫。在一實(shí)施方式中，儲(chǔ)存庫在加熱塊的操作過程中被用來補(bǔ)充液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體。含有額外的液態(tài)金屬或?qū)崃黧w的儲(chǔ)存庫可以在損失發(fā)生時(shí)提供補(bǔ)充。這種補(bǔ)充系統(tǒng)可以保持液態(tài)金屬在理想的水平，或者在封閉的實(shí)施方式中保持液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體在理想的壓力。在一實(shí)施方式中，提供了用來電監(jiān)測液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的水平并且在該水平過低時(shí)向操作者報(bào)警的檢測系統(tǒng)。這種補(bǔ)充系統(tǒng)可以采取任何方便的形式，例如配備有用于移動(dòng)液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的活塞或泵、操作該活塞或泵的控制器和傳感器的側(cè)部或者底部附屬儲(chǔ)存庫。例如，傳感器可以包括位于確定高度位置處的電線，其在液態(tài)金屬達(dá)到需要的高度時(shí)與液態(tài)金屬構(gòu)成回路。在另一實(shí)施方式中，傳感器可以包括光束，從而如果液體水平太低，光束在裝有液態(tài)金屬的空腔的頂上水平照射并且照亮傳感器。在另一實(shí)施方式中，傳感器包括兩個(gè)光束，一個(gè)在另一個(gè)上面，低的光束表示低水平而高的光束表示高水平。信號(hào)可以被傳到操作者或者控制裝置以指示液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的水平。信號(hào)可以提示操作者應(yīng)當(dāng)采取矯正行動(dòng)(通過提高或者降低液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的水平)。在另一實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的水平以達(dá)到理想的水平。在再另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體加熱塊包括用戶可以根據(jù)需要補(bǔ)充液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的用戶可接觸的腔室。在一實(shí)施方式中，用戶可接觸的腔室在底部與液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體加熱塊室相連，并且可以乂人頂部填注。交換塊在一實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀主體(101;151)包括風(fēng)扇(103;153)及可移動(dòng)的加熱塊組件，或交換塊(105;155)(圖l)。交換塊(105;155)通過任選地在滑軌(113;163)上滑動(dòng)交換加熱塊而插入到熱循環(huán)儀主體(103;153)中或從中移出。當(dāng)交換塊(105;155)插入到熱循環(huán)儀主體(103;153)中之后，熱循環(huán)4義(115;165)的門可以關(guān)閉。交換加熱塊(105;155)包括液體組合物容器(111;161)和散熱器(107;157)以及任選加蓋的樣品(109;159)。在一實(shí)施方式中，交換加熱塊(圖2)包括帶有對(duì)液體組合物密封的槽孔的容器座，從而樣品槽不接觸液體(金屬、金屬合金或金屬漿)。在另一實(shí)施方式中，交換塊(105;155)包括具有對(duì)液體組合物容器殼體(311;411)密封的槽孔的容器座屏障(307;407),其中密封是液密的并且可以任選地包括墊圏(309;409)(圖3和圖4)。另外，液體組合物容器殼體(311;411)被密封到底板(313;413)上，底板可以是金屬板(如銅或鋁)，其中密封是液密的并且可以任選地包括墊圈(312;412)。底板(313;413)再與珀耳帖元件(315;415)熱耦合，加熱和冷卻液體組合物并再與散熱器(417)耦合。任選地，散熱體(如銅、鋁或其他具有高導(dǎo)熱性的金屬或金屬合金)夾置在底板(313;413)和珀耳帖元件(315;415)之間。在一些實(shí)施方式中，交換塊(105;155)由緊固件如螺釘(301;401)結(jié)合在一起。在一實(shí)施方式中，交換塊包括第一片體，如具有48個(gè)槽孔的容器座(307;407)，該第一片體被第二片體(例如樣品槽，包括但不限于樣品板(305;405)、單樣品槽或者樣品槽帶)占據(jù)，第三片體(如透明蓋板(303;403)、單蓋體或者蓋體帶)插入第二片體中。在一實(shí)施方式中，透明蓋板(303;403)、單蓋體或者蓋體帶任選地包括突起，如光導(dǎo)體。在另一實(shí)施方式中，樣品槽直接置于液體中。在再另一實(shí)施方式中，容器座具有起到橡皮刮板作用以擦干凈從液體中移走的樣品槽及任選地起到封閉作用以將液態(tài)金屬密封在內(nèi)部的環(huán)(例如，O形環(huán))。在另一實(shí)施方式中，容器座提供將樣品槽置于其中的套管(如由柔韌的塑料膜形成的套管)，換句話說，套管起到樣品槽與液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體之間的屏障的作用。液體組合物(如液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體)加熱塊在整個(gè)塊上保持均勻的溫度。在一實(shí)施方式中，這是通過被動(dòng)力實(shí)現(xiàn)的，比如液態(tài)金屬或?qū)崃黧w的對(duì)流或者被動(dòng)傳導(dǎo)。在一替代的實(shí)施方式中，通過使用如攪拌棒的方法或者利用泵或MHD力的循環(huán)系統(tǒng)主動(dòng)混合液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體來增強(qiáng)溫度的均勻性。在一實(shí)施方式中，用泵來循環(huán)加熱塊中的液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體?？梢砸苿?dòng)液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的任何泵的設(shè)計(jì)都是適合的，例如正排量泵(包括但不限于旋轉(zhuǎn)型泵、往復(fù)型泵、羅茨型泵、注射泵、Wendelkolben泵或螺旋盤才艮泵(helicaltwistedrootspump))、離心泵、MHD泵或動(dòng)力泵。在該實(shí)施方式中，泵將由能夠耐受溫度差異和/或與液態(tài)金屬或?qū)崃黧w相關(guān)的腐蝕問題的材料制成。在另一實(shí)施方式中，泵被用來循環(huán)液體和/或使得液態(tài)金屬或?qū)崃黧w(例如，增加儲(chǔ)存庫室的壓力)壓迫容器座壁或樣品壁，這取決于熱循環(huán)儀的構(gòu)造(例如，開放式或封閉式)。例如，在封閉系統(tǒng)中，增加壓力造成了液體向容器座壁施加壓力，因此造成此容器座壁更緊密地壓靠在樣品槽壁上，從而形成接合。這種接合增強(qiáng)了導(dǎo)熱性和/或光透射率。在使用開放式系統(tǒng)的實(shí)施方式中(例如，樣品槽直接與液體組合物接觸)，泵可以提高液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的水平以增加其與容器座壁接觸的表面面積。在本發(fā)明的另一方面中，樣品直接放入液體(金屬、金屬合金或金屬漿)中，這種樣品槽自然受到與排開的液體相等的浮力作用。在各種實(shí)施方式中，夾子、頂蓋、緊固件、重物、彈簧卡、螺紋板或此類裝置用來確保樣品槽穩(wěn)固定位。在一替代的實(shí)施方式中，MHD力用于循環(huán)液態(tài)金屬。液態(tài)金屬暴露于在一個(gè)方向上形成的^t場和在垂直于^t場方向的方向上形成的電場中。然后液態(tài)金屬沿同時(shí)垂直于石茲場方向和電場方向的方向流動(dòng)。通過同時(shí)使用》茲場和電場，可以使液態(tài)金屬4安照指定的方向流動(dòng)而不需要物理控制(例如通過泵進(jìn)行控制)。這些場特性可以用于在加熱塊中引入液流從而維持均勻的溫度，或者用于將液態(tài)金屬引入加熱塊中和將液態(tài)金屬從加熱塊中排出至例如儲(chǔ)存庫中。在相關(guān)的實(shí)施方式中，由直流電或交流電形成電場，隨著對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，液態(tài)金屬相對(duì)于頻率變化而發(fā)生振蕩，因此在整個(gè)加熱塊上達(dá)到溫度的高均一性。在另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體可以通過攪拌棒來循環(huán)，這個(gè)攪拌棒可以與電動(dòng)機(jī)相連，或者可以是磁性響應(yīng)的并響應(yīng)于磁場的變化進(jìn)行攪拌。在一實(shí)施方式中，攪拌棒是耐快速溫度變化的，或者是涂有耐快速溫度變化的覆蓋層。在一實(shí)施方式中，攪拌棒是簡單的橫桿。在替代的實(shí)施方式中，攪拌棒可以是扇葉形的或者具有多個(gè)用于攪拌液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的突出體(例如3、4、5、6、7、8、9、10、11或者12個(gè))。在一實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀(101)包括與風(fēng)扇(103)和攪拌棒操作連接的電動(dòng)機(jī)。在另一實(shí)施方式中，風(fēng)扇和攪拌棒與同一電動(dòng)機(jī)同軸相連且任選地同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。在再另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體可以通過振動(dòng)裝置循環(huán)。振動(dòng)裝置可以被整合到熱循環(huán)儀或加熱塊結(jié)構(gòu)中，或者可以是與加熱塊或者熱循環(huán)儀接觸的附屬裝置。振動(dòng)裝置傳遞振動(dòng)波通過液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體，有助于其對(duì)流并縮短金屬達(dá)到熱均勻所耗費(fèi)的時(shí)間。在一實(shí)施方式中，聲學(xué)裝置用來振動(dòng)液態(tài)金屬或?qū)崃黧w，如壓電混合器(piezomixer)、超聲振動(dòng)器、亞音振動(dòng)器或其他聲學(xué)裝置。振動(dòng)器可以包括揚(yáng)聲器線圏或壓電裝置或機(jī)械電動(dòng)機(jī)。振動(dòng)裝置也可以振動(dòng)樣品槽中的樣品和PCR試劑，因此使反應(yīng)物混合，從而使得反應(yīng)更有效地發(fā)生。液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體在熱循環(huán)儀運(yùn)行過程中是可流動(dòng)的，而且具有高于操作溫度的沸點(diǎn)。此外，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體優(yōu)選在操作環(huán)境下是無毒的。液態(tài)金屬有高的熱導(dǎo)率以及電導(dǎo)率，因此可能對(duì)加熱和冷卻模式/循環(huán)反應(yīng)非常靈敏。對(duì)于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR),高的加熱和冷卻速度是優(yōu)選的，而液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體可以滿足這一點(diǎn)。夾心力口熱塊在本發(fā)明的另一方面中，熱循環(huán)儀包括夾心式液體組合物加熱塊(圖5)。在一實(shí)施方式中，夾心式加熱塊包括與珀耳帖加熱和冷卻元件(503;553;573)熱耦合的液體組合物容器(501;551;571),珀耳帖裝置再與散熱器(505;555;575)熱耦合并任選地與側(cè)面風(fēng)扇(507;557)耦合。在這一實(shí)施方式中，液體組合物容器(501;551;571)包括用于樣品槽(如毛細(xì)管(581))的開口(559;579)。在一個(gè)實(shí)施方式中，樣品槽間接與液體組合物接觸。在替代的實(shí)施方式中，樣品與液體組合物之間由導(dǎo)熱的可變形管物理隔離。在一實(shí)施方式中，散熱器包括管或者散熱片以增加散熱器的輻射表面。在另一實(shí)施方式中，用于樣品槽的開口(559;579)包括橡膠或者塑料O-型環(huán)，它用于在通過此開口放入液體組合物中的樣品槽周圍形成密封，及用于在樣品槽移出加熱塊時(shí)擦除可能粘附在樣品槽上的液體組合物。夾心式加熱塊實(shí)施方式可以包括用于至少一個(gè)樣品槽的開口，如用于2、3、4、5、6、7、8、10、12、16、20、24、30、36、42、48、54、60、66、72、78、84、90、96、192或384個(gè)樣品槽的開口。在另一實(shí)施方式中，在兩側(cè)都形成孔以使得樣品槽的頂部和底部都是可見的。在這樣的實(shí)施方式中，液體被包裹在具有穿透的孔的塑料屏障中(例如多槽孔配置)以便樣品槽安置于槽孔中。在此配置中，光電二極管和光學(xué)檢測器可以被排列在給定槽孔的相對(duì)的兩側(cè)。這使得能夠通過誘導(dǎo)光信號(hào)進(jìn)入樣品槽的一部分(例如頂部)并從塊的另一側(cè)(例如底部)檢測任何發(fā)出的信號(hào)(反之亦然)而進(jìn)行實(shí)時(shí)或定量PCR。在一實(shí)施方式中，一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)熱性塑料的毛細(xì)管(581),例j口由CoolPolymers乂i^司(333StrawberryFieldRd.,Warwick,RI02886USA;http:〃www.coolpolymers.com)提供的毛細(xì)管，一皮插入到包括液態(tài)金屬(501;551;571)的加熱塊中。在一實(shí)施方式中，毛細(xì)管(581)可以透過所述加熱塊的相對(duì)側(cè)，這使管的頂部和底部都是光學(xué)可及的。在這個(gè)實(shí)施方式中，管(581)中的樣品可以在一端被激發(fā)，并且由此產(chǎn)生的任何信號(hào)可以在另一端檢測到。在一實(shí)施方式中，管(581)直接接觸液態(tài)金屬。在替代的實(shí)施方式中，管(581)被插入包括在加熱塊內(nèi)的液態(tài)金屬中的高導(dǎo)熱性可變形管(例如塑料管)中。在這一實(shí)施方式中，將樣品槽插入到高導(dǎo)熱性可變形塑料管中是可能的。隨后，液態(tài)金屬可以采用泵加壓，其中壓力擠壓導(dǎo)熱性塑料管以使其與樣品槽形成緊密接觸。連續(xù)流加熱塊在替代的實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊可用于連續(xù)PCR熱循環(huán)儀。連續(xù)PCR熱循環(huán)儀可以在希望高靈敏的或高通量的PCR的情況中使用。許多情況下，人們可能想要在靈敏PCR分析中對(duì)空氣、血液、水或其它介質(zhì)連續(xù)地采樣。這可用來尋找包括流感病毒、細(xì)菌病原體及任何數(shù)量的病毒或細(xì)菌病原體的各種生物污染物。連續(xù)PCR使得PCR可以以自動(dòng)的方式實(shí)施而不需要人工干預(yù)。連續(xù)采樣的PCR系統(tǒng)還可以用作建筑物、飛機(jī)、公共汽車和其它運(yùn)載工具的HVAC系統(tǒng)中的早期預(yù)警系統(tǒng)，且可用于監(jiān)測血液、水和其它可能的污染源。在一實(shí)施方式中，連續(xù)PCR系統(tǒng)從收集裝置(如空氣采樣器、流體采樣器或其它采樣器)獲得樣品(1101)(圖11)。在其它實(shí)施方式中，空調(diào)系統(tǒng)冷凝單元上收集的冷凝流體被用作初始樣本，或使用通過直接碰撞工作的特制氣體采樣裝置獲得樣本。樣品被制備(1103),而在某些實(shí)施方式中樣品制備可能包括細(xì)胞裂解、DNA或RNA純化、過濾和/或反轉(zhuǎn)錄。之后通過將樣品加入到PCR試劑(例如至少一種DNA聚合酶、dNTPs、緩沖液和鹽)和引物(例如分析特異性引物或廣泛適用于多種目標(biāo)病原體的引物組)中準(zhǔn)備用于PCR(1105)。這些引物可進(jìn)行選擇以選擇性地?cái)U(kuò)增從特定病原體(如霉菌、病毒、細(xì)菌、寄生蟲或變形蟲)分離的DNA或cDNA、基因、其它所需的核酸或其任意組合。然后PCR樣品/試劑混合液(1107)經(jīng)管路流至熱循環(huán)單元(1109)。在某些實(shí)施方式中，所述管是清澈的或透明的。在另一實(shí)施方式中，管是不透明的。在一實(shí)施方式中，管是圓柱體。在另一實(shí)施方式中，管截面包括形成如三角形、正方形、矩形、五邊形、六邊形、七邊形、八邊形、九邊形、十邊形或其它多邊形的形狀的一個(gè)或多個(gè)平面。在一實(shí)施方式中，樣品(1107)的體積使得其占據(jù)樣品槽內(nèi)一小段離散長度的空間，其它部分被空氣、氣體、或如礦物油的非反應(yīng)液體占據(jù)。壓縮氣體或液體用于將樣品推入熱循環(huán)^^的加熱塊中。在一實(shí)施方式中，加熱塊是液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊，其可以被各種各樣的裝置加熱和冷卻，包括但不限于熱耦合的珀耳帖熱電模塊、常規(guī)熱電模塊、熱空氣或熱光源。在一實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀采用管外部的珀耳帖熱電模塊按需要加熱和冷卻樣品。在所需要的熱循環(huán)次數(shù)完成后，樣本在管中被壓縮空氣或液體更進(jìn)一步推進(jìn)，從而退出熱循環(huán)區(qū)域并進(jìn)入檢測區(qū)(1113),在這里可進(jìn)行熒光測量、吸光度測量或其它探查測量。在一實(shí)施方式中，除檢測區(qū)是清澈的或基本上透明的以外，管是不透明的。在檢測區(qū)中，光源(如相干光源，包括但不限于激光)用于激發(fā)PCR樣品中的熒光染料(如嵌入染料，包括但不限于溴化乙錠或Syber綠染料和相關(guān)染料)，且激發(fā)光被光電檢測器(如CCD、CMOS或者其它光學(xué)檢測器)檢測。檢測電子裝置(1115)確定從檢測區(qū)域(1113)發(fā)出的信號(hào)。陽性的PCR測試將比陰性的PCR測試產(chǎn)生更大量的^f全測焚光。接下來，樣品在管中進(jìn)一步推進(jìn)，最終作為廢物被廢液收集裝置(1117)收集。在一實(shí)施方式中，管僅用于單次使用，然后丟棄。在替代的實(shí)施方式中，管可以用來在多個(gè)樣品中擴(kuò)增和檢測擴(kuò)增產(chǎn)物是否存在。樣品被以一定間隔加載，并用氣體或者液體的屏障隔開以防止相互混合。樣品在輸送管路中隔開，從而使得各個(gè)樣品能被單獨(dú)地循環(huán)擴(kuò)增和檢測。在一實(shí)施方式中，樣品按以下方式隔開在一個(gè)樣品進(jìn)行熱循環(huán)時(shí)，另一個(gè)樣品正在檢測區(qū)中接受檢測。在另一實(shí)施方式中，多個(gè)管可以平行使用以增加樣品通量。在又另一實(shí)施方式中，當(dāng)擴(kuò)增發(fā)生(陽性結(jié)果)從而表明目標(biāo)序列存在時(shí)，系統(tǒng)可以警告用戶。梯度加熱塊在替代的實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊設(shè)計(jì)為可以在加熱塊的不同區(qū)域維持不同的溫度，這使得位于不同區(qū)域的槽孔中的不同樣品槽能以不同的溫度同時(shí)進(jìn)行循環(huán)，例如在梯度PCR過程中。在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊能夠在2個(gè)或更多的區(qū)域間保持溫度梯度，如3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24個(gè)區(qū)域。在一實(shí)施方式中，加熱塊在各個(gè)溫度區(qū)域中包括帶有一個(gè)或者多個(gè)樣品槽孔的容器座，如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24個(gè)槽孔。在一實(shí)施方式中，在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊上可以實(shí)現(xiàn)超過0.1。C-20。C的溫度梯度。在一實(shí)施方式中，溫度梯度在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊的單個(gè)維度(水平或垂直)上以線性方式變化。例如在包括具有48個(gè)槽孔的容器座(307;407)的加熱塊中，在塊上有等距離間隔的8排，每排6孑L。如果在加熱塊的頂部水平地形成8。C的溫度梯度，各排樣品槽孔將會(huì)有大概廠C的溫度差異。在某些實(shí)施方式中，加熱塊將包含內(nèi)部隔板或隔熱壁，其用來將不同區(qū)域的液態(tài)金屬或?qū)崃黧w與其它區(qū)域隔離。各個(gè)區(qū)域可進(jìn)一步包括單獨(dú)的熱混合器(例如泵、攪拌棒或者M(jìn)HD)或者整個(gè)加熱塊可以連接到單個(gè)熱混合器(如MHD或者振動(dòng)裝置)上。此外，加熱塊的各個(gè)區(qū)域可以包括單獨(dú)的加熱和/或冷卻元件，例如導(dǎo)熱元件(線、管)、薄箔片型加熱器、珀耳帖元件或冷卻單元。在替代的實(shí)施方式中，加熱塊可以包括多個(gè)加熱和冷卻裝置，其中一些在所有液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱區(qū)全面地發(fā)揮功能，其中一些只作用在單一區(qū)域中。例如，加熱塊可以在塊的整個(gè)長度和寬度上采用均勻加熱，而使額外的加熱和/或冷卻裝置鄰接加熱塊的各個(gè)區(qū)域，這樣的安排可以對(duì)各個(gè)區(qū)域中的液態(tài)金屬或?qū)崃黧w的溫度及在所述區(qū)域中的相關(guān)樣品槽的反應(yīng)溫度進(jìn)行更精確的調(diào)節(jié)。導(dǎo)熱性與固體金屬加熱塊相比，包含液態(tài)金屬或?qū)崃黧w的液體組合物加熱塊在整個(gè)塊上保持更均一的溫度。固體加熱塊在整個(gè)塊上和在樣品間差異兩方面顯示了顯著的溫度差異(Schoder等，J.Clin.MicroBiol.2005,43,2724-2728)。常規(guī)固體金屬熱循環(huán)儀的加熱設(shè)備中任何給定點(diǎn)的溫度差異都大于液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊。常規(guī)熱循環(huán)儀觀察到高達(dá)+/-3.3°C的溫度差異，然而液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊溫度的最大差異也要比這低許多。在一實(shí)施方式中，加熱塊包括具有大于O.l瓦特/米-克氏度(W/nrK)的傳熱系數(shù)的液態(tài)金屬，如0.25-85W/M'K之間，包括但不限于0.25W/M'K、0.5W/M'K、0.75W/M-K、1W/M.K、1.5W/MK、2W/MK、2.5W/M.K、3W/M.K、3.5W/MK、4W/M-K、4.5W/MK、5W/MK、5.5W/M'K、6W/MK、6.5W/M'K、7W/M.K、7.5W/MK、8W/MK、8.5W/M.K、9W/MK、9.5W/MK、10W/MK、11W/MK、12W/M'K、13W/MK、14W/M.K、15W/MK、16W/MK、17W/MK、18W/M.K、19W/M.K、20W/M.K、21W/M-K、22W/M'K、23W/M'K、24W/M.K、25W/M.K、26W/M-K、27W/M-K、28W/MK、29W/MK、30W/M.K、32W/M.K、35W/M.K、37W/MK、40W/M.K、42W/M.K、45W/M-K、47W/M-K、50W/M.K、55W/M-K、60W/M.K、65W/M'K、70W/M.K、75W/M.K、80W/M.K、85W/M'K。在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體加熱塊是熱循環(huán)儀的部件，其在整個(gè)加熱塊上具有充分的熱均勻性，其中加熱塊中任何兩個(gè)樣品槽之間的溫度具有不超過+/-0.6。C的差異，例如不超過+/-0.59°C、+Z-0.58°C、+/-0.57°C、+/-0.56°C、+/-0.55°C、+/-0.54°C、+/-0.53°C、+/-0.52°C、+/-0.51°C、+/-0.5°C、+/-0.49°C、+/-0.48。C、+/-0.47°C、+/-0.46°C、+/-0.45。C、+/—0.44°C、+/-0.43°C、+/-0.42°C、+/-0.41。C、+/-0.4°C、+/-0.39°C、+/-0,38°C、+/-0.37°C、+/-0.36°C、+/-0.35°C、+/-0.34。C、+/-0.32°C、+/-0.31。C、+/-0.3°C、+/-0.29°C、+/-0.28°C、+/-0.27°C、+/-0.26°C、+/-0.25。C、+/-0.24°C、+/-0.23°C、+/-0.22°C、+/-0.21°C、+/-0.2°C、+/-0.19°C、+/-0.18°C、+/-0.17°C、+/-0.16°C、+/-0.15°C、0.14。C、+/-0.13°C、+/-0.12°C、+/-0.11°C、+/-0.1°C、+/-0.09°C、+Z-0.08。C、+/-0.07°C、+/-0.06°C、+/-0.05°C、+/-0.04°C、+/-0.03°C、+/-0.02°C、+/-0.01°C、+/-0.009°C、+/-0.008°C、+/-0.007°C、+/-0.006"C、+/-0.005°C、+/-0.004。C、+/-0.003。C、+/-0.002°C或者+/-0.001。C。在另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體加熱塊在加熱塊容器座中的任何兩個(gè)槽孔之間具有基本均一的溫度，距理想溫度的差異不超過+/-0.6°C，例如不超過+/-0.59<€、+/-0.581:、+/-0.57°C、+/-0.56°C、+/-0.55。C、+/-0.54°C、+/-0.53。C、+/-0.52°C、+/-0.51°C、+/-0.5。C、+/-0.49°C、+/-0.48。C、+/-0.47°C、+/—0.46°C、+/-0.45°C、+/-0.44°C、+/-0.43°C、+/-0,42°C、+/—0.41°C、+/-0.4°C、+/-0.39°C、+/-0.38°C、+/-0.37°C、+/—0.36°C、+/-0.35。C、+/-0.34°C、+/-0.32°C、+/-0.31°C、+/—0.3°C、+/-0.29°C、+/-0.28。C、+/-0.27°C、+/-0.26°C、+/-0.25°C、+/-0.24。C、+/-0.23°C、+/-0.22°C、+/-0.21°C、+/-0.2°C、+/-0.19°C、+/-0.18°C、+/-0.17°C、+/-0.16°C、+/-0.15°C、0.14°C、+/-0.13°C、+/-0.12°C、+/-0.11°C、+/-0.1°C、+/-0.09°C、+/-0.08°C、+/-0.07°C、+/-0.06°C、+/-0.05"C、+/—o.04°C、+/-0.03。C、+/-0.02°C、+/-0.01。C、+/-0.009°C、+/-0.008°C、+/-0.007°C、+/-0.006°C、+/-0.005°C、+/-0.004°C、+/-0.003°C、+/-0.002。C或者+A0.001。C。在再另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊中的樣品槽在樣品槽內(nèi)具有均勻的溫度，距理想溫度的差異不超過+/-0.6°C,例如不超過+A0.59。C、+/-0.58°C、+/-0.57°C、+/-0.56°C、+/-0.55。c。c。c。c。c。c。c+/-0.54°C+/-0.48。C+/-0.42°C+/-0.36°C+/-0.29°C+/-0.23°C+/-0.17°C、+/-0.53°C.+/-0.47°C、+/-0.41°C,+/-0.35。C,+/-0.28°C、+/-0'22。C'+/-0.16°C、+/-0.51°C+/-0.45°C、+/-0.39°C、+/-0.32°C.+/-0.26°C、+/-0.2°C、+/-0,5。C、+/_0.44°C、+/-0.38°C、+/-0.31°C+/-0.25°C、+/-0.19°C、+/-0.49+/-0.43+/-0.37+/-0.3+/-0,24+/-0.18+/-0.52。C、+/-0.46°C、+/-0.4°C、+/-0.34°C、+/-0.27°C、+/-0.21°C、+/-0.15°C、0.14°C、+/-0.13°C、+/-0.12°C、+/-0.11。C、+/-0.1。C、+/-0.09°C、+/-0.08°C、+/-0.07°C、+/-0.06。C、+/-0.05°C、+/-0.04°C、+/-0.03。C、+/-0.02°C、+/-O.OrC、+/-0.009。C、+/-0.008°C、+/-0.007°C、+/-0.006°C、+/-0.005°C、+/-0.004°C、+/-0.003匸、+/-0.002。C或者+A0.001。C。在某些實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊的溫度均勻性通過在加熱塊中循環(huán)液態(tài)金屬或?qū)崃黧w進(jìn)行調(diào)節(jié)。液態(tài)金屬或?qū)崃黧w的循環(huán)可以通過自然對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流產(chǎn)生，如包括但不限于攪拌棒、泵或者M(jìn)HD動(dòng)力的裝置的介入、通過物質(zhì)力或者用交流或直流電流的MHD力產(chǎn)生的振動(dòng)等等。在某些實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊具有快于常規(guī)金屬加熱塊的速率的變溫速率或者可以以大大快于常規(guī)金屬加熱塊的速率改變溫度，如以至少每秒5-50.5。C的速率改變溫度，包括但不限于至少每秒10-40。C的范圍，更具體以至少每秒5。C、5.5°C、6°C、6.511。C、11.515.5°C、1620°C、20.524.5°C、2529°C、29.533.5°C、34。c、7°C、7.5°C、8°C、8.5°C、9°C、9.5°C、10°C、10.5°C、°c、12°C、12.5。C、13°C、13.5。C、14°C、14.5°C、15°C、°c、16.5°C、17°C、17.5。C、18°C、18.5°C、19°C、19.5°C、°c、21°C、21.5°C、22°C、22.5。C、23°C、23.5°C、24°C、°c、25.5°C、26°C、26.5°C、27°C、27.5°C、28。C、28.5°C、°c、30°C、30.5°C、31°C、31.5°C、32°C、32.5°C、33°C、°C、34.5°C、35°C、35.5°C、36°C、36.5°C、37°C、37.5°C、38°C、38.5°C、39。C、39.5°C、40。C、40.5°C、41°C、41.5°C、42°C、43.5。C、44。C、44.5°C、45°C、45.5°C、46。C、46.5°C、47°C、47.5°C、48°C、48.5°C、49°C、49.5°C、5(TC和50.5。C的速率改變溫度。在相關(guān)的實(shí)施方式中，所述的液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊可以以比常規(guī)金屬加熱塊更快的速率改變溫度，同時(shí)在整個(gè)加熱塊上和/或在所述加熱塊內(nèi)的樣品中保持均一的溫度。在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬加熱塊可以以至少每秒44。C的速度升高溫度。在另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬加熱塊可以以至少每秒17。C的速率降低溫度。在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的溫度用玻璃^朱熱每文電阻(Betatherm)來測量。在另一實(shí)施方式中，紅外照相機(jī)用來測量液態(tài)金屬或?qū)崃黧w的溫度、或者覆蓋在加熱塊頂部的液密容器座的溫度、或者樣品槽的溫度。在另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w的溫度用外部探針測量。在再另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w的溫度用玻璃珠熱電偶測量。在另一實(shí)施方式中，至少一個(gè)樣品槽的溫度用探針測量。在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊用于熱循環(huán)儀中的某些實(shí)施方式中，可以比常規(guī)固體加熱塊熱循環(huán)儀更快地進(jìn)行一系列PCR循環(huán)。單個(gè)簡單的PCR循環(huán)通常包括變性步驟、雜交步驟和延伸步驟，各步驟在特定的溫度下進(jìn)行。在某些實(shí)施方式中，一系列的30個(gè)PCR循環(huán)(PCR操作)可以在1-20分鐘內(nèi)完成，例如1分鐘、2分鐘、3分鐘、4分鐘、5分鐘、6分鐘、7分鐘、8分鐘、9分鐘、IO分鐘、11分鐘、12分鐘、13分鐘、14分鐘、15分鐘、16分鐘、17分鐘、18分鐘、19分鐘、20分鐘。然而，PCR操作的時(shí)間長度不僅僅取決于熱循環(huán)儀的速度和溫度統(tǒng)一性。本領(lǐng)域的4支術(shù)人員應(yīng)該非常清楚，PCR操作的時(shí)間長度可能隨著所需要的PCR產(chǎn)物的特性發(fā)生變化。組合物在進(jìn)行PCR的溫度下是液體的導(dǎo)熱材料使得能夠?qū)⑷魏涡螤畹臉悠凡劢霚囟瓤刂撇牧现胁⒈３至己玫臒峤佑|以進(jìn)行熱傳遞。因此，組合物優(yōu)選至少在引物退火和雙鏈解離之間的溫度范圍內(nèi)是液體。引物退火通常發(fā)生在55。C左右，但可高達(dá)約7CTC或低至約45°C。雙鏈解離通常發(fā)生在94。C左右，但是可根據(jù)如擴(kuò)增子中烏嘌呤-胞嘧啶堿基配對(duì)的長度和百分比(GC含量)的因素而使溫度更低。因此，在一實(shí)施方式中，液體組合物的熔解溫度(即^v固態(tài)到液態(tài)的相變溫度)不高于70。C。在替代的實(shí)施方式中，液體組合物的熔解溫度不高于60。C。在替代的實(shí)施方式中，液體組合物的熔解溫度不高于5(TC。在再另一實(shí)施方式中，液體組合物的熔解溫度不高于40°C。各種各樣的液態(tài)金屬組合物可以被用于實(shí)施所要求的本發(fā)明。在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬組合物可以是鎵或者是含鎵的組合物。一些組合物也可以包含銦、銅、銠、4艮、亞錫、鉍、錫和/或鋅。在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬是從Coollaboratory(Http:〃coolaboratory.com)得到的。在一些實(shí)施方式中，液態(tài)金屬可包含40-80%的鎵和10-50%的銦。在一些實(shí)施方式中，液態(tài)金屬合金可包含1-40%的銅、銠、銀、亞錫、鉍、錫、鋅或其組合。在一些實(shí)施方式中，液態(tài)金屬合金可包括約60%的鎵/約25.0%的銦/約14.0%的錫/約1.0%的鋅、約62%的鎵/約22%的銦/約16.0%的錫、約75%的鎵/約25%的銦、約95%的4家/約5%的銦或100%的鎵。在另一實(shí)施方式中，組合物可包含與銦組合的60-99%的鎵，如約75%的鎵和約25%的銦。約75%的鎵和約25%的銦的合金在約15.7。C成為液體并具有約2000。C的沸點(diǎn)。這樣的合金在PCR熱循環(huán)過程中處于液態(tài)狀態(tài)，但是從不會(huì)達(dá)到足以發(fā)生汽化的高溫。因此，即使在液態(tài)金屬直接接觸樣品槽的實(shí)施方式中，也不會(huì)由于液態(tài)金屬的汽化導(dǎo)致毒性的問題。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明可使用有毒的液態(tài)金屬，如水銀、水銀合金或伍德合金(WoodsMetal)。包括約50%的鉍、25%的鉛、12.5%的錫、12.5%的鎘的伍德合金具有較高的工作溫度范圍(70-350°C)。包括液態(tài)金屬(如伍德合金)的加熱塊可以用來加熱(boil)生物樣品或者用于任何其他需要穩(wěn)定高溫加熱塊的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)中。在各種實(shí)施方式中，液體組合物是液態(tài)金屬、液態(tài)金屬合金或包含金屬的漿料。液態(tài)金屬的膨脹系數(shù)將根據(jù)設(shè)想用于本發(fā)明的熱循環(huán)儀的液態(tài)金屬、金屬合金或漿料的精確組成發(fā)生改變。在各種實(shí)施方式中，液態(tài)金屬、液態(tài)金屬合金或金屬漿料在PCR過程中比PCR開始之前體積膨脹大約o.l、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9或者6.0%。在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬、液態(tài)金屬合金或者包含金屬的漿料設(shè)計(jì)為膨脹量足以壓緊容器座和樣品槽之間的接合，從而形成緊密接觸，這種接觸增強(qiáng)了導(dǎo)熱性以及光透射率(例如光反射回樣品槽中)。這種緊密的接觸通過減少分隔容器座和樣品槽的空氣間隙增加了液態(tài)金屬與樣品槽之間的導(dǎo)熱性。舉例來說，鎵呈現(xiàn)了相當(dāng)均一的膨脹。表1鎵膨脹起始溫度結(jié)束溫度體積膨脹25。C55°C+1.08%55°C72。C+0.61%72°C95°C+0.83%25°C95°C+2.54%在另一實(shí)施方式中，加熱塊包括作為導(dǎo)熱流體的液體組合物。各種各樣的導(dǎo)熱流體可以被用于本發(fā)明中。術(shù)語導(dǎo)熱流體包括具有適用于熱循環(huán)儀的工作溫度范圍的蠟和油。換句話說，蠟和油應(yīng)該有相對(duì)較低的熔解溫度，范圍在30-55。C，且在至少30-110。C范圍的溫度下保持它們的穩(wěn)定性。多種多樣的蠟和油適合用作導(dǎo)熱流體，包括如碳水化合物和硅化合物及其混合物的化合物，但是不限于此。實(shí)例包括硅油、羧基修飾硅油、礦物油、鄰苯二曱酸二丁酯、聚二乙基硅氧烷、聚二甲珪氧烷、四烷氧基硅烷、硅烴(silahydrocarbons)、聚cc-烯烴、環(huán)烷基油、加氬異構(gòu)化油、石蠟油、疏松石蠟(parrafinwax)、石蠟(paraffinwax)、混合氮化硼的石蠟、二十三烷石蠟、聚有機(jī)硅氧烷、聚烯烴蠟、聚乙烯蠟或聚丙烯蠟及其混合物。此外，導(dǎo)熱流體可包括用于改進(jìn)其穩(wěn)定性、粘度、膨脹系數(shù)、不透明度和/或反射率的添加劑。這種添加劑包括但不限于塑料、礦物水性流體、抗凍劑或金屬。反射率在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體用于反射基本上所有其接收的光。在另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體是與能夠激發(fā)塊中的組分。樣品槽可直接浸在加熱塊的液態(tài)金屬或?qū)崃黧w中，或通過導(dǎo)熱性的容器座與液態(tài)金屬或?qū)崃黧w隔離。在包括容器座的實(shí)施方式中，容器座可由基本上透明的或反射的材料制成。在這些實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w或反射的樣品槽表面可以反射回基本上所有其接收的光，然后這些光可以被光檢測裝置檢測到，光檢測裝置包括但不限于CCD裝置、CMOS裝置、LED裝置、PN光電二極管、針狀光電二極管或光電池。此外，在使用透明容器座的實(shí)施方式中，透明樣品槽可以使用與容器座相同的塑料構(gòu)成，或者用具有與容器座類似的折射率的透明材料制成。在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w的水平要高于樣品槽中樣品的水平。換句話說，當(dāng)從側(cè)面觀察時(shí)，樣品槽中的樣品和PCR反應(yīng)混合液的體積要低于液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的水平。因而液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體將基本上反射任何進(jìn)入樣品槽或者在樣品槽中產(chǎn)生的光。在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體加熱塊是包括光學(xué)組件的實(shí)時(shí)循環(huán)儀中的部件，光學(xué)組件包括多通道檢測儀器，如多個(gè)針狀二極管。例如，該儀器可以包括專用于檢測來自容器座的單個(gè)孔的光的多個(gè)單通道。在這一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w起到基本阻止傳輸?shù)降谝粯悠凡壑械幕驈闹袀鞒龅墓獗慌c第二樣品槽相關(guān)聯(lián)的檢測通道檢測到的光學(xué)緩沖液的作用。樣品槽術(shù)語"樣品槽"包括各種形狀和結(jié)構(gòu)的反應(yīng)容器。在一實(shí)施方式中，樣品槽被用于容納反應(yīng)混合物，例如PCR反應(yīng)混合物、反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)混合物、實(shí)時(shí)PCR反應(yīng)混合物或者任何其他需要加熱、冷卻或者穩(wěn)定均一溫度的反應(yīng)混合物。在一實(shí)施方式中，樣品槽是圓形或者管形的容器。在替代的實(shí)施方式中，樣品槽是卵形容器。在另一實(shí)施方式中，樣品槽是矩形或方形的容器。任何前述的實(shí)施方式可以進(jìn)一步采用錐形底、圓形底或平底。在再另一實(shí)施方式中，樣品槽是毛細(xì)管，如透明玻璃毛細(xì)管或涂層毛細(xì)管，其中涂層(如金屬)提高內(nèi)反射率。在另外的實(shí)施方式中，樣品槽是滑片，如載玻片。在另一實(shí)施方式中，樣品槽在底部密封。在一實(shí)施方式中，樣品槽被涂覆(至少在外部被涂覆)抗粘附涂層(如特氟隆或硅烷)以減少液體組合物(如液態(tài)金屬或?qū)崃黧w)的粘附。在另一實(shí)施方式中，樣品槽被涂覆(至少在內(nèi)部被涂覆)防止擴(kuò)增子粘連到樣品槽壁的材料(如含氟聚合物或BSA)。在一實(shí)施方式中，樣品槽被制成單個(gè)的容器并以單個(gè)的容器使用。在另一實(shí)施方式中，樣品槽被聯(lián)結(jié)在一起成為包括多個(gè)單樣品槽的橫向序列，如2、4、6、10、12、14或16個(gè)管。在再另一實(shí)施方式中，樣品槽聯(lián)結(jié)在一起以形成為經(jīng)設(shè)計(jì)配合在熱循環(huán)儀的加熱塊頂部中的樣品槽片、板或盤，從而占據(jù)一部分或全部可用的反應(yīng)孔。在一實(shí)施方式中，盤或片可包括至少6孑L、12孑L、24孑L、36孑L、48孑L、54孑L、60孑L、66孑L、72孑L、78孑L、84孑L、90孑L或96孑L、144孑L、192孔、384孔、768孔或者1536孔。在一實(shí)施方式中，樣品槽具有通過連接元件(如任選鉸接的塑料條)連接到其開口端的蓋體。在另一實(shí)施方式中，樣品槽沒有連接的蓋體。在一實(shí)施方式中，樣品槽被設(shè)計(jì)為容納最大樣品體積，如10ul、20ul、30ul、40ul、50ul、60ul、70ul、80ul、90ul、100ul、200ul、250ul、500ul、750ul、1000ul、1500ul、2000ul、5ml或者10ml。在一些實(shí)施方式中，實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)在由根據(jù)光學(xué)清晰度和已知的與反應(yīng)物的不反應(yīng)性而選擇的材料(例如玻璃或者塑料)制成的樣品槽中進(jìn)行。在一實(shí)施方式中，樣品槽設(shè)計(jì)為使得光可以從樣品槽的頂部進(jìn)入或者離開樣品槽的頂部，樣品槽的頂部可以由能夠透射光的蓋體覆蓋。在另一實(shí)施方式中，樣品槽設(shè)計(jì)為使得光可以通過樣品槽的底部進(jìn)入或者離開樣品槽。在一實(shí)施方式中，樣品槽由能夠透射光的透明或者半透明材料制成。在一實(shí)施方式中，樣品槽設(shè)計(jì)為使得光被引導(dǎo)通過單獨(dú)表面離開，比如頂部或者底部。在其他的實(shí)施方式中，樣品槽由基本上內(nèi)部反射的材料，例如反射性的塑料、鍍膜玻璃塑料(如用金屬或者其他反射物質(zhì))、鍍膜玻璃(如用金屬或者其他反射物質(zhì))、摻雜玻璃(通過加入增加玻璃反射率的分子制造)或金屬(包括但不限于不銹鋼、鉻或其他基本上非反應(yīng)的金屬)制成。金屬具有高強(qiáng)度，使得可以有比玻璃或塑料薄得多的側(cè)壁。這降低了反應(yīng)物與外部的熱/冷源之間的熱障，使得有更好的熱控制、更高的空間溫度均勻性和更迅速的溫度變化，所有這些都可以產(chǎn)生更快、更有效的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。在表面熒光用來監(jiān)測實(shí)時(shí)熒光的實(shí)施方式中，內(nèi)部金屬表面的高反射率有助于熒光的收集。在一實(shí)施方式中，金屬樣品槽的內(nèi)部是拋光的或電化學(xué)拋光的。在一實(shí)施方式中，金屬樣品槽由更大的圓柱形或長方形的原料制成。首先，這個(gè)原料被拉制成理想的直徑?；蛘呖梢允褂米⑸淦魃a(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方法生產(chǎn)。生產(chǎn)出來的連續(xù)管(如矩形或圓柱管)必須同時(shí)被剪切和密封以產(chǎn)生具有所需長度的片段，如1cM、2cM、3cM、4cM、5cM、6cM、7cM、8cM、9cM、10cM或其間的任何長度。在一實(shí)施方式中，密封端的直徑不超過管本身的直徑。在這一實(shí)施方式中，管隨后被剪切和密封管(1301)可以通過凹槽(1303)被送入金屬塊(1305)內(nèi)(圖13)。在一實(shí)施方式中，凹槽的寬度非常接近于金屬管的外徑大小。當(dāng)管(1301)超出金屬塊(1305)時(shí)，切割刀片(1307)與金屬塊齊平、垂直于凹槽降低其刀刃。在一實(shí)施方式中，刀片(1307)成形為具有錐形刀刃(1309)。在另一實(shí)施方式中，刀片(1307)成形為具有同時(shí)切割和巻曲關(guān)閉金屬管的末端的刀刃，且凹槽壁防止密封端拉平，從而迫使它的直徑保持接近于管的直徑。巻曲后，樣品管可能需要進(jìn)一步密封。在一實(shí)施方式中，這可以利用小的熔接或銅焊或錫焊完成。在另一實(shí)施方式中，可以通過使用金屬塞而避免使用切割和巻曲。如果必要的話，最后的密封端可進(jìn)行研磨以減小直徑和消除粗糙邊緣。在替代的實(shí)施方式中，金屬樣品槽可以被拉制到需要的直徑并剪切到需要的長度。然后各片段的一端被壓入具有與管本身相似的直徑的半球形杯中。這一動(dòng)作可以修圓并巻曲封閉金屬管。在相關(guān)的實(shí)施方式中，插銷被插入金屬管的開放頂部以利于將管的密封端沖壓入接收杯中。該管可巻曲密封以產(chǎn)生出適合于PCR的具有一封閉端和一開放端的樣品槽。樣品槽蓋體樣品槽的頂部一般希望被覆蓋以防止在PCR熱循環(huán)過程中的蒸發(fā)。這可以通過在樣品槽的頂部形成一層非反應(yīng)性液體(如礦物油)層、密封樣品槽(如通過熱封毛細(xì)管)或通過用蓋體封閉樣品槽來實(shí)現(xiàn)。在一實(shí)施方式中使用了蓋體。蓋體可以用任何合適的材料(如玻璃或塑料)制成，使得與樣品槽形成密封而起到蒸汽屏障的作用。在一實(shí)施方式中，蓋體是塑料蓋體。蓋體可以是不透明的、半透明的或基本上透明的。在一實(shí)施方式中，蓋體是光學(xué)透明的，并且適用于包括液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊的熱循環(huán)儀和光學(xué)組件。在另一實(shí)施方式中，蓋體部分地或者全部涂覆有不透明涂層。在再另一實(shí)施方式中，蓋體部分地或者全部涂覆有反射性涂層，例如反射鏡涂層。從樣品槽或者從包含有用激發(fā)波長充能時(shí)發(fā)焚光的材料的容器中提取光可能是很難完成的，尤其當(dāng)加熱塊遮蔽該容器時(shí)。用透明的材料(如塑料或玻璃)制成的并且任選地包括光導(dǎo)裝置的樣品槽蓋體(303;403)可以(通過透鏡、濾波器、分束器，如圖3)光耦合到光源(如光發(fā)射器)和檢測器，其中光導(dǎo)裝置的存在增加了傳導(dǎo)到檢測器的光的量。光發(fā)射器可以是相干源(如激光器)或非相干源(如LED)。此外，本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施方式的優(yōu)勢是由樣品槽中的標(biāo)記物/染料樣品發(fā)射的光基于液態(tài)金屬或?qū)崃黧w、液態(tài)金屬合金或金屬漿的反射選擇性被反射回樣品槽中。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，反射量通過在樣品槽和容器座槽孔之間形成更好的接觸(例如，利用體積膨脹形成緊密的接合，或者通過使用泵來增加包含液體的腔室內(nèi)部的壓力從而液體在容器座槽孔的壁上施加額外的壓力以與樣品槽形成緊密接合)得到進(jìn)一步提高。在另一實(shí)施方式中，通過利用本發(fā)明的特制樣品槽可以實(shí)現(xiàn)類似的光反射效果，其中樣品槽是由不透明成分(例如不銹鋼)組成或者(內(nèi)部/夕卜部)涂覆有反射性的不透明膜(例如鋁)。在一實(shí)施方式中，樣品槽是反射鏡涂層的。在樣品槽包括金屬的實(shí)施方式中，金屬可以進(jìn)行拋光或電化學(xué)拋光以增加其反射率。在任一情況下，在各種實(shí)施方式中，本發(fā)明的蓋體器具是由光學(xué)透明的材料組成，其特點(diǎn)具有低的自身熒光或無自身熒光，并且與樣品槽形成良好密封。此外，在某些實(shí)施方式中，蓋體形成突出一定長度到樣品槽中的突起(例如光導(dǎo)裝置)?？梢员挥糜诮M成蓋體的材料的例子包括但不限于丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯嵌段共聚物(SBCs)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、ABS、聚砜、熱塑性聚酯(如PET)、聚丙烯、丙烯酸苯乙烯共聚物(SMMA)、聚氯乙烯、尼龍、纖維素樹脂、環(huán)烯烴共聚物(COC)、烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)、環(huán)烯爛(如TOPAS、ZEONOR和ZEONEX)及其混合物。在各種實(shí)施方式中，蓋體和/或突起可以是包括但不限于多邊形、橢圓形、圓形、方形、矩形、三角形的幾何形狀，或任何可通過注塑(如本領(lǐng)域已知的)獲得的形狀。此外，可以認(rèn)識(shí)到，樣品槽以及容器座壁也可以為任何需要的形狀。在一實(shí)施方式中，蓋體、樣品槽和容器座是相同的幾何形狀。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，幾何形狀是矩形。在一實(shí)施方式中，幾何形狀基于蓋體、樣品槽和容器座壁各使用的材料來選擇，以增強(qiáng)樣品槽壁和容器座壁之間的接觸，并且提供最佳的到樣品槽外的光傳遞。在再進(jìn)一步實(shí)施方式中，樣品槽壁和容器座壁的折射系數(shù)相等或者幾乎相等。在一實(shí)施方式中，蓋體和蓋突起是由相同的材料組成。在一實(shí)施方式中，蓋體、蓋突起、樣品槽和容器座各由相同的材料或者不同的材料組成，這些材料在此/^開。在一些實(shí)施方式中，蓋體突起突出到樣品槽中液態(tài)金屬或?qū)崃黧w、液態(tài)金屬合金或液態(tài)金屬漿(統(tǒng)稱為"液體")所在的水平(如線)以上、該水平處或者該水平以下的一個(gè)水平。在一實(shí)施方式中，光將由突起傳送到樣品槽中，并且所獲得的由樣品槽中的標(biāo)記物/染料樣品發(fā)射的信號(hào)由突起幫助傳送；該光從蓋體的基本上分立的部分發(fā)射出來，在此處被光電i全測器(例如光電二極管(如圖6))檢測到。在一實(shí)施方式中，蓋體尖端低于液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的液面水平。如果從側(cè)面觀察，蓋體尖端很明顯地低于樣品槽所在的液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體的水平，從而其收集基本上所有的光。這是用于樣品槽直接浸在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w中的實(shí)施方式以及樣品槽置于容器座槽孔中的實(shí)施方式的情況。蓋體的形狀和表面質(zhì)量可以設(shè)計(jì)為使得從蓋體到液體的光耦合最大化。在另一實(shí)施方式中，蓋體可以用光纖束或通過自由空間方案照射。自由空間系統(tǒng)可以包括耦合透鏡和/或分束器。光學(xué)系統(tǒng)可同時(shí)激發(fā)發(fā)熒光液體和;險(xiǎn)測熒光。在一實(shí)施方式中，塑料蓋體可以通過鑄造塑料或者注塑制造。在一實(shí)施方式中，蓋體很容易地吸收從熱循環(huán)儀/液體發(fā)射的熱量，因此蓋體加熱到降低或消除冷凝的溫度。通常，使用現(xiàn)有技術(shù)的PCR方法，樣品槽的上部區(qū)域/蓋體將比樣品槽的下部有更低的溫度，因此，反應(yīng)液體將冷凝到較冷的表面上從而導(dǎo)致反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)的變化(例如，濃度的變化導(dǎo)致低效的反應(yīng)或者錯(cuò)誤的結(jié)果)。在另一實(shí)施方式中，樣品槽設(shè)計(jì)為使得樣品槽在流體液面下伸展得足夠遠(yuǎn)，從而樣品槽的頂部入口足夠遠(yuǎn)離樣品/混合液的表面以防止冷凝。在再另一實(shí)施方式中，頂蓋或者蓋體上的向下壓力迫使樣品槽與容器座形成更緊密的接觸，這可以延遲蒸發(fā)。加熱和冷卻組合物的裝置液態(tài)金屬或者導(dǎo)熱流體加熱塊可以通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種技術(shù)來加熱和冷卻。在一實(shí)施方式中，力o熱塊的加熱元件選自珀耳帖裝置、電阻加熱器和輻射加熱器。在一實(shí)施方式中，加熱塊冷卻元件選自珀耳帖裝置、散熱器、制冷器、蒸發(fā)冷卻器、熱管、熱泵以及相變材料。在一實(shí)施方式中，加熱元件可以通過將管延伸到加熱塊中而提供。管可配備泵送熱或冷的流體的泵。在一些替代的實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊可以配備力。熱和/或冷卻線圏，或配備防止邊緣效應(yīng)的電阻加熱器。在另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊可熱耦合到珀耳帖效應(yīng)熱電裝置。在一實(shí)施方式中，加熱塊設(shè)計(jì)為使液態(tài)金屬或?qū)崃黧w在整個(gè)塊上維持均一的溫度。多區(qū)域加熱裝置在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊熱耦合到加熱元件，如多區(qū)域加熱和偏置冷卻系統(tǒng)。在一實(shí)施方式中，偏置冷卻系統(tǒng)通過附著在加熱塊的底部或者側(cè)面的偏置冷卻通道提供小的恒定的冷卻的冷卻劑流。這導(dǎo)致了加熱塊的恒定的小的熱損失，由多區(qū)域加熱器補(bǔ)償這種熱損失。加熱器與用于孵育片段的樣品塊熱耦合，其中樣品塊的溫度保持在穩(wěn)定的值。由偏置冷卻系統(tǒng)導(dǎo)致的恒定的小的熱損失使得控制系統(tǒng)能夠以小的增量進(jìn)行溫度上升或者下降的比例控制。這意味著可由溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行可控的、可預(yù)見的、小比率的加熱和冷卻以矯正加熱塊的溫度錯(cuò)誤。多區(qū)域加熱器可由CPU進(jìn)行控在一實(shí)施方式中，加熱元件是由一個(gè)或多個(gè)線元件如加熱線圏組成的(圖10)。這種線元件排列為提供最佳的加熱并減少或消除邊緣效應(yīng)。舉例來說，線元件被排列在加熱塊的周邊。此外，在使用多個(gè)線元件的情況下，它們等距排列，或者從內(nèi)部到外圍以增加/減少的距離梯度排列以提供最佳的加熱并減少或消除邊緣效應(yīng)。在一實(shí)施方式中，線元件以棋盤模式排列在塊的底部。在替代的實(shí)施方式中，線元件以同心圓或者橢圓排列在加熱塊的底部。在另一實(shí)施方式中，線元件沿著加熱塊的底部和側(cè)面排列。在再另一實(shí)施方式中，線元件以使得液態(tài)金屬圍繞線元件的所有側(cè)面流動(dòng)的形式排列，例如懸掛、堆疊或包括一個(gè)以上的棋盤層的三維排列。在再另一實(shí)施方式中，線元件在更接近加熱塊的邊緣部分比在加熱塊的內(nèi)部位置更4妻近(如可變間距)，以抵消加熱塊的外邊緣以比內(nèi)部更快的冷卻速度冷卻的傾向(圖10)。在本領(lǐng)域中已知，邊緣效應(yīng)導(dǎo)致溫度均勻性的不一致，通常是在加熱單元的外周部分。在一實(shí)施方式中，冷卻劑控制系統(tǒng)通過經(jīng)輸入和輸出管與加熱塊相連的偏置冷卻通道不斷循環(huán)冷卻的液體冷卻劑(例如汽車防凍液和水的混合物)。冷卻劑控制系統(tǒng)還控制加熱塊中通過更高容量的勻變冷卻液流途徑的液流。勻變冷卻通道用于通過以相對(duì)高的流速泵送大體積的冷卻的液體冷卻劑流經(jīng)加熱塊來快速地改變加熱塊的溫度。在一實(shí)施方式中，用于冷卻加熱塊的液體冷卻劑主要由水和乙二醇混合物組成。液體冷卻液是通過容納液體冷卻劑的熱交換器來冷卻的，其通過輸入管從樣品塊提取熱量。熱交換器通過輸入管從制冷單元接收壓縮液體制冷劑(如氟利昂或乙醇)。這一制冷單元一般包括壓縮機(jī)、風(fēng)扇和翅管熱輻射器。制冷單元壓縮從熱交換器中接收的制冷劑。加熱的制冷劑在翅管冷凝器中被冷卻并冷凝成液體。制冷劑的壓力通過流量限制器毛細(xì)管在翅管冷凝器中保持高于其蒸氣壓。該毛細(xì)管的輸出與換交熱器的輸入相耦合。在熱交換器中，制冷劑的壓力允許降低到其蒸氣壓以下，使得其膨脹。在此膨脹的過程中，從在熱交換器中循環(huán)的升溫的液體冷卻劑吸收熱量，且該熱量傳遞給制冷劑從而造成制冷劑的沸騰。升溫的制冷劑然后從熱交換器中排出并壓縮，且再次通過翅管冷凝器循環(huán)。風(fēng)扇通過翅管冷凝器吹入空氣，導(dǎo)致來自管的制冷劑中的熱量與周圍的空氣進(jìn)行交換。在一實(shí)施方式中，制冷過程在30。C時(shí)能從液體冷卻劑中提取至少400瓦的熱量，在10。C時(shí)能從液體冷卻劑中提取至少IOO瓦的熱量，以支持快速的溫度循環(huán)。在一實(shí)施方式，偏置冷卻可以取消，或者由其他裝置提供，如通過使用冷卻風(fēng)扇和在樣品塊金屬中形成的冷卻翅片、珀耳帖接合或者常循環(huán)水(如蒸餾水或自來水)。珀耳帖效應(yīng)熱電裝置珀耳帖裝置或元件，也被稱為熱電(TE)模塊，是具有熱泵功能的小的固態(tài)裝置。典型的珀耳帖單元為幾毫米厚和幾毫米到幾厘米平方。它是由兩個(gè)陶瓷板和其間的小型碲化鉍(Bi2Te3)立方體的陣列形成的夾心結(jié)構(gòu)。當(dāng)施加直流電時(shí)，熱量從裝置的一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)，在此熱量可以通過散熱器除去。"冷"側(cè)可用于冷卻電子裝置，如微處理器或光電檢測器。如果電流反轉(zhuǎn)，裝置就改變熱量移動(dòng)的方向。珀耳帖裝置沒有移動(dòng)部件，無需制冷劑，不產(chǎn)生噪音或振動(dòng)，體積小，壽命長，而且能夠?qū)崿F(xiàn)精確的溫度控制?？梢酝ㄟ^使用溫度傳感器反饋(如熱敏電阻或固態(tài)傳感器)和閉環(huán)控制電路進(jìn)行溫度控制，該控制可基于通用可編程計(jì)算機(jī)。在替代的實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀包括與加熱元件(其為珀耳帖元件)熱耦合的液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊，以在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊中獲得理想的溫度分布(在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)的溫度曲線)(圖1-4)。在此實(shí)施方式中，取決于需要獲得的溫度，珀耳帖元件在一溫度分布內(nèi)^^用作冷卻或加熱的元件。在另一實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀可進(jìn)一步包括組合使用的電阻加熱器和珀耳帖元件，以在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊中獲得所需要的溫度變化速度和所需要的溫度分布的精確性以及一致性。在一實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀包含至少一個(gè)珀耳帖元件，其形成為用于包括液體組合物的加熱塊的溫度循環(huán)變化的熱循環(huán)儀部件。珀耳帖元件的至少一個(gè)傳熱表面與液態(tài)金屬、加熱塊板或散熱體形成大面積的熱接觸，且其他傳熱表面與用于散熱的冷卻元件形成大面積的接觸。冷卻元件可以是金屬，例如鋁或銅。熱循環(huán)儀可進(jìn)一步包括用于散熱的風(fēng)扇，其任選地是可開關(guān)的。在替代的實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊與珀耳帖元件結(jié)合形成分立的單元(交換塊)，其可以從熱循環(huán)儀主體中移開。交換塊可進(jìn)一步包括與珀耳帖元件耦合的散熱器和/或風(fēng)扇。這種交換塊可從熱循環(huán)儀中拆除以進(jìn)行修理或用具有不同功能元件的交換塊替換，如容器座設(shè)計(jì)為容納與先前的交換塊不同大小和形狀的樣品槽。進(jìn)一步地隨著技術(shù)的進(jìn)步，可以升級(jí)交換塊而無需購買全新的熱循環(huán)儀。在另一實(shí)施方式中，包括液體組合物的加熱塊與^皮此鄰近地定位在所述加熱塊的第一側(cè)上的多個(gè)珀耳帖元件熱耦合。在替代的實(shí)施方式中，包括液體組合物(501;551;571)的加熱塊與多個(gè)珀耳帖裝置(503;553;573)熱耦合，其中至少一個(gè)珀耳帖裝置位于所述儲(chǔ)存庫的第一側(cè)上，且至少第二珀耳帖裝置位于所述儲(chǔ)存庫的第二側(cè)上。在一實(shí)施方式中，至少有一個(gè)從商業(yè)來源(如MarlowIndustries或者NextremeThermalSolutions)得到的珀耳帖裝置與包括液體化合物的加熱塊熱耦合(NextremeThermalSolutions;3040CornwallisRoad,P.O.Box13981,ResearchTrianglePark,NC27709-39810)。塊相靠的中心彈簧固定裝置而使珀耳帖元件避免熱力學(xué)機(jī)械張力峰值的影響。珀耳帖元件可彈性地夾置在加熱塊的傳熱表面和冷卻元件之間。冷卻元件的接觸表面可以通過例如壓力彈簧或者相似的裝置壓靠在珀耳帖元件上。在一實(shí)施方式中，彈簧的張力可以通過螺絲、彈簧墊圏和球窩接頭調(diào)節(jié)，其可更進(jìn)一步提高冷卻元件的自由度。在替代的實(shí)施方式中，珀耳帖元件專門用作制冷(除熱)元件。這就是說，其僅用于冷卻加熱器單元。這將延長珀耳帖元件的使用壽命。在另一實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀可整合定位于加熱塊周圍和沿加熱塊外壁的周邊定位的電阻加熱器。在這一實(shí)施方式中，珀耳帖元件可以僅用于冷卻。這使珀耳帖元件減輕了機(jī)械熱力的影響，從而有助于延長熱循環(huán)儀中的珀耳帖元件的使用壽命。頂蓋在一些實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊是任選地包括塞(如鉸接頂蓋)的熱循環(huán)儀的一部分。在各種實(shí)施方式中，塞子可以通過各種裝置(例如，夾子、彈簧、螺絲等)固定在塊上。在一實(shí)施方式中，塞子包含用于固定定位在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊的容器座中的密封樣品槽的封閉和擠壓裝置。在替代的實(shí)施方式中，當(dāng)塞子關(guān)閉時(shí)密封樣品槽。塞子可具有彈簧保持壓板，其以一定的力量將各樣品槽壓入液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊的容器座槽孔中。塞子可進(jìn)一步包括用于將蓋體狀的頂蓋保持在樣品槽中的凹部和/或用于與樣品槽同軸的壓板中的移液針穿透的開口。彈簧元件可以包括波形墊圏。在一實(shí)施方式中，安全環(huán)防止在鉸接頂蓋打開時(shí)壓板掉落。在另一實(shí)施方式中，塞子包括加熱元件。在一替代的實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀的塞子整合了能夠?qū)膺M(jìn)行檢測的檢測機(jī)構(gòu)。該塞子可進(jìn)一步包括加熱元件。對(duì)于一些分析，如PCR,使容器座升溫到受控溫度是必要的。在高溫下，樣品槽的內(nèi)容物傾向于以更高的速率蒸發(fā)。為了減少蒸發(fā)和因此造成材料從容器座損失，容器座可以用被加熱到高于容器座包含的樣品槽中的樣品的溫度的覆蓋物蓋上。在一實(shí)施方式中，覆蓋物的溫度加熱到至少比樣品槽的溫度高5°C。在一實(shí)施方式中，加熱的頂蓋包括具有用于蓋住容器座頂部的大小的覆蓋物。蓋子可能有至少兩個(gè)剛性的、由耐熱材料(如陶瓷、玻璃或硅橡膠)制成的薄板。夾置在兩板之間的是電阻加熱元件，在一實(shí)施方式中其可以是小直徑鎳鉻絲的形式或通過在所述板的一個(gè)板上沉積電阻材料(如鎳鉻合金或氧化亞錫)形成。例如，具有12歐姆每英尺電阻率的36號(hào)鎳鉻絲可以用于向覆蓋物提供足夠熱量。該加熱元件可以在整個(gè)板區(qū)域上配置成蛇形線形式，以在整個(gè)覆蓋物上提供均一的加熱。如環(huán)氧樹脂的填充材料可用來固定板和填充板之間的空隙。在相關(guān)的實(shí)施方式中，加熱元件連"l妻到可變電源上，它可^皮控制以提供加熱覆蓋物到理想的溫度的電流。電源和加熱元件之間的引線可以是柔性的且配置為避免引線中的應(yīng)力，從而覆蓋物可以不受限制地移動(dòng)，例如，在自動(dòng)實(shí)驗(yàn)工作站中通過機(jī)器人裝置移動(dòng)。在覆蓋物上可以提供溫度傳感器以測量其溫度并提供控制電源以獲得理想的溫度的反饋。在替代的實(shí)施方式中，設(shè)想對(duì)于樣品槽的溫度低于周圍環(huán)境溫度45的情況，可能理想的是冷卻覆蓋物的溫度低于周圍環(huán)境但高于物質(zhì)蒸汽的溫度。這是為了保持覆蓋物和物質(zhì)之間的最小溫度差異，從而覆蓋物的溫度不會(huì)影響到容器座中物質(zhì)的受控溫度。光學(xué)組件在本發(fā)明的各個(gè)方面中，本發(fā)明的裝置配置為提供測量包括反應(yīng)(如，實(shí)時(shí)PCR)的樣品槽內(nèi)的可測標(biāo)記物的裝置。本發(fā)明的裝置的各個(gè)實(shí)施方式與檢測光學(xué)部件完全相容，因而可完成快速核酸擴(kuò)增/快速的變溫和增加的信號(hào)反射率，能夠使擴(kuò)增、檢測以及測量更加精確。由此，一個(gè)優(yōu)勢是本發(fā)明的熱循環(huán)儀可與價(jià)格經(jīng)濟(jì)的光學(xué)組件一起使用，且仍獲得同樣精確或更精確的實(shí)時(shí)測量。因此，本發(fā)明的熱循環(huán)儀能夠利用便宜的光學(xué)部件以及常規(guī)的光學(xué)組件實(shí)現(xiàn)快速、精確和可靠的DNA擴(kuò)增及檢測。光學(xué)測量裝置在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的。一般來說，測量光學(xué)部件包括光源，例如其由發(fā)光二極管形成。光源射向測量區(qū)域(樣品槽Z管)。且該光源受控于可與包含用于控制光測量的電腦可執(zhí)行程序的計(jì)算機(jī)操作連接的評(píng)價(jià)控制電路。測量光學(xué)部件還包括可從整個(gè)測量區(qū)域接收光的檢測器。該檢測器與評(píng)價(jià)電路/計(jì)算機(jī)相連。CMOS成像儀、行掃描儀、至少一個(gè)光電二極管、至少一個(gè)光電晶體管、至少一個(gè)光電倍增器、至少一個(gè)雪崩光電二極管、微型激光器或Q-開關(guān)激光器的組件。在各種實(shí)施方式中，根據(jù)待檢測的來自樣品管的信號(hào)的不同，讀出裝置可以是反射、透射、表面熒光/熒光、化學(xué)-生物發(fā)光、磁性或電流分析讀出器(或者兩個(gè)或多個(gè)的組合)、針狀二極管或本領(lǐng)域中已知的其它讀出裝置。在各種實(shí)施方式中，可以耦合到本發(fā)明的光學(xué)組件中的光源包括發(fā)光二極管、激光二極管、VCSEL、VECSEL、DPSS激光器或者可隨后與光源(如大的激光器系統(tǒng)、激光二極管或燈)耦合的光纖連接。在另一實(shí)施方式中，所述二極管為激光二極管。激光二極管可被用于照明，光電二極管檢測器具有極佳的靈敏度，且大多數(shù)材料在相關(guān)的光譜區(qū)域內(nèi)具有最小的自身熒光?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)的LED或光電二才及管,例^口,,人PacificSiliconSensors(5700CorsaAvenue,WestlakeVillageCA,91362)得到的針狀光電二極管。在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，光學(xué)組件配置為提供如365/460、470/510、530/555、585/610、625/660、680/712nm的波長的激發(fā)(光源)/發(fā)射(檢測器)。此外，在某些實(shí)施方式中，使用+-5-2011111的各種濾波窗長。各種熒光濾波器組可從市場上購得(如，OmegaFilters;OmegaOptical,Inc或INTORR),包括用于單一或多標(biāo)記熒光的染料特異性濾波器。在某些實(shí)施方式中，光學(xué)組件配置有具有表l中提供的規(guī)格的光源<table>tableseeoriginaldocumentpage47</column></row><table>圖6提供了光學(xué)組件的一個(gè)實(shí)例，其中針狀光電二極管為光學(xué)檢測器。例如，用于檢測熒光的光學(xué)組件包括提供通過激發(fā)濾波器605的光的光源603,該光由分色反射鏡/反光鏡611指引，通過將光束聚焦至樣品槽內(nèi)的物鏡609而進(jìn)入樣品槽中。同一透鏡收集由樣品成分(如，SYBR綠或Cy5;這里公開的嵌入染料)產(chǎn)生的焚光，該發(fā)射光通過二向性濾光器611并借助于阻擋濾波器613、聚焦透鏡615引導(dǎo)到檢測器模塊針狀光電二極管617中。輸出被數(shù)字化并顯示為電子圖形、或者顯示在紙上或被記錄619。此外，表面焚光的使用可具有額外的優(yōu)勢，即不受大小的限制，這樣，數(shù)值孔徑非球面或球型的透鏡可用做收集光學(xué)部件。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，可以設(shè)置額外的激發(fā)濾波器以用于增加光譜調(diào)整。在一實(shí)施方式中，光源是CreeXLamp，且光學(xué)^r測器為T5或T18針狀二極管。在一實(shí)施方式中，光學(xué)組件通過樣品槽的同一部分(例如蓋體)發(fā)射和檢測光。在另一實(shí)施方式中，光學(xué)組件光源從樣品槽的一個(gè)部分發(fā)射光(如到PCR反應(yīng)物中)，而從樣品槽的另一部分檢測光發(fā)射(例如，光源在底部而^f全測器在頂部，反之亦然)。在一實(shí)施方式中，讀出裝置是檢測熒光信號(hào)的LED讀出裝置。熒光信號(hào)由在光譜區(qū)域內(nèi)并在信號(hào)(例如熒光標(biāo)記)的吸收峰內(nèi)發(fā)射的發(fā)光二極管激發(fā)。所發(fā)射的焚光信號(hào)由光電二極管檢測。此外，檢測信號(hào)的波長可以使用阻斷雜散發(fā)射光并透射具有熒光發(fā)射標(biāo)記的峰值發(fā)射波長或其以上波長的光的寬帶濾波器進(jìn)行限制。在其它實(shí)施方式中，寬帶濾波器可由帶通濾波器代替。此外，激發(fā)光可以通過帶通濾波器進(jìn)行限制。在某些實(shí)施方式中，激發(fā)光源及檢測器被安裝在單個(gè)機(jī)械裝置(如熱循環(huán)儀主體)上，模制成塊(如圖1-2所示)，以簡化樣品管內(nèi)產(chǎn)生的熒光信號(hào)的讀取。例如，Cy5為常用的具有非常高的消光系數(shù)的發(fā)紅光熒光體。此類熒光體的常見形式包括其N-羥基琥珀酰亞胺酯或相關(guān)染料Cy5.5。這些染料為吲哚二碳菁類染料，通常被用于流式細(xì)胞計(jì)和自動(dòng)熒光測序儀，并且可自Amersham(Pittsburg,Pa.)得到。Cy5可作為直4妄、自動(dòng)整合到寡核苷酸中的amidites商購得到。在一實(shí)施方式中，采用本發(fā)明的裝置處理用Cy5標(biāo)記的樣品。例如，在選擇儀器使用的光學(xué)元件時(shí)，在光i普的紅/紅外區(qū)域工作是有利的。另一例子中，PCR擴(kuò)增的實(shí)時(shí)測量可以利用SYBR綠。但是，應(yīng)該指出的是，在某些實(shí)施方式中，本領(lǐng)域內(nèi)已知的以及此處公開的各種標(biāo)記物/染料中的任何一種都可以按照需要用于本發(fā)明的熱循環(huán)儀裝置(例如，熒光綠，量子點(diǎn)等)。在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，包括本發(fā)明的循環(huán)儀的系統(tǒng)還包括光電檢測器的集合，其中各檢測器提供輸出信號(hào)。該系統(tǒng)還包括至少一個(gè)光源。光源的位置使所發(fā)射的光穿過保持在樣品槽的多孔板(305;405)或帶中或者相反由樣品槽的多孔板(305;405)或帶提供的相應(yīng)的槽孔，并傳送至相應(yīng)的光電檢測器或光電檢測器的集合。該系統(tǒng)還包括處理器或其他用于分析從多個(gè)檢測器輸出的信號(hào)的裝置。在替代的實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置不需要使用昂貴的熒光染料或染料標(biāo)志物，其需要系統(tǒng)上的大型集成光源和檢測光學(xué)部件。例如，集成的實(shí)時(shí)PCR系統(tǒng)可能花費(fèi)90000美元(AppliedBiosystemsABIPRISM.RTM,7700序列檢測系統(tǒng))，與此相比非實(shí)時(shí)PCR檢測系統(tǒng)(GeneAmp9700)花費(fèi)7500美元。兩個(gè)系統(tǒng)都進(jìn)行96孔板的PCR擴(kuò)增，但GeneAmp9700需要單獨(dú)的分光光度計(jì)或熒光孔板閱讀器進(jìn)行DNA濃度測量。由于LED或激光二極管的足跡非常小，具有不同波長的多個(gè)LED或激光器可以整合到單個(gè)包裝中，或者幾個(gè)成組的LED/激光器可以非?？拷胤指舴胖靡约ぐl(fā)一個(gè)孔/樣品管。在一些實(shí)施方式中，LED實(shí)際上代表數(shù)個(gè)具有不同波長但間隔非常近的LED。因此，在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，檢測器也進(jìn)行類似配置。在一些實(shí)施方式中，用于本發(fā)明的光學(xué)配置的光源可以是LED或激光二極管。其他光源也可以使用。此外，用于與各槽孔相關(guān)的光源的數(shù)目可以變化。在使用本發(fā)明的裝置的一個(gè)非限制的例子中，LED被啟動(dòng)以發(fā)射第一波長或第一組波長的光，該光激發(fā)樣品中的染料或標(biāo)記物以發(fā)射信號(hào)。該信號(hào)被合適的檢測器檢測到，然后或者同時(shí)第二LED管^f皮啟動(dòng)，其發(fā)射具有與第一LED不同的波長或波長組的光。該光激發(fā)樣品中的不同染料或標(biāo)記物，以發(fā)射被合適的檢測器^僉測的信號(hào)。第二LED關(guān)閉，然后或同時(shí)第三LED被啟動(dòng)。第三LED發(fā)射具有與第一和第二LED不同的波長或波長組的光。該光激發(fā)樣品中的不同染料或標(biāo)記物，其發(fā)射被合適的檢測器檢測的信號(hào)。這些測量非常迅速地進(jìn)行并由計(jì)算機(jī)處理，產(chǎn)生顯示。緊密間隔的光源的集合可配置為如上所述順序地發(fā)射光。在其它實(shí)施方式中，不同的光源配置在光學(xué)組件中，并應(yīng)用光學(xué)檢測器獨(dú)立地檢測，其中檢測是在同一時(shí)間進(jìn)行的。在一實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置配置有光源和檢測器的陣列?？梢岳斫?，光源陣列包括多個(gè)被安置在適當(dāng)?shù)幕谆虬惭b構(gòu)件上并按特定的模式排列的光源，通常是網(wǎng)格式。槽孔陣列包括多個(gè)樣品槽孔(圖1,2),也支持和定位在合適的保持基板上或其中。光電檢測器陣列包括類似地安裝和排列的多個(gè)光電檢測器，以接收由樣品槽(305;405)的陣列發(fā)射的光，例如通過樣品槽的蓋體(303;403)(圖3)。在一些實(shí)施方式中，包括多個(gè)獨(dú)立的光源(具有相同或多個(gè)不同的波長)的軌道系統(tǒng)(railsystem)可以以多行的排列方式與相應(yīng)數(shù)目的檢測器一起配置在一列樣品之上。例如，光源和相應(yīng)的檢測器的數(shù)目可以是可能具有多個(gè)波長的8個(gè)獨(dú)立光源，被分別能夠檢測激發(fā)樣品發(fā)射的多個(gè)波長的8個(gè)不同的檢測器裝置所檢測。因此，該軌道系統(tǒng)可進(jìn)行操作以來回移動(dòng)探查的樣品槽的連續(xù)列。如上所述可以使用各種商用濾波器。在一實(shí)施方式中，檢測器包括通過注塑便宜地制造的光學(xué)部件。在一些實(shí)施方式中，可使用高功率LED。也可以使用雪崩光電二極管，例如碳化硅、氮化鎵、砷化鎵或者硅或藍(lán)色增強(qiáng)硅光電二極管。雪崩光電二極管的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于簡單光電二極管，因?yàn)樾盘?hào)被雪崩過程放大了。雪崩光電二極管具有在10至10000之間的典型的增益，這意味著信號(hào)被放大了10到10000倍。使用象鎖定放大器的改進(jìn)的測量技術(shù)也可以擴(kuò)大測量的動(dòng)態(tài)范圍。在一實(shí)施方式中，PCR系統(tǒng)利用光源，特別是LED用于這種光的發(fā)射，提供了新的可能性以及應(yīng)用。在一實(shí)施方式中，LED光源預(yù)期為基于氮化鎵的紫外線LED。在另一實(shí)施方式中，光源是creexlamp750毫瓦超亮LED。在一實(shí)施方式中，使用單波長發(fā)射。不需要額外的光柵或?yàn)V波器或復(fù)雜的光學(xué)部件去選擇所需的波長或進(jìn)行光聚焦。這大大簡化了實(shí)驗(yàn)裝置，并降低了組件的成本。另一個(gè)優(yōu)勢是LED的成本較低。半導(dǎo)體LED可大規(guī)模生產(chǎn)，且制造成本極低。目前基于GaN的紫色、藍(lán)色和綠色LED每個(gè)包裝裝置的成本為10至50美分左右，且未來大規(guī)模生產(chǎn)的基于GaN的LED的價(jià)格預(yù)計(jì)在類似的范圍內(nèi)。多波長LED可以整合為混合LED芯片，或可以開發(fā)出特殊的LED,其發(fā)射可在兩個(gè)或多個(gè)波長之間切換。再另一優(yōu)勢涉及LED的高輸出功率。輸出功率水平在10mW范圍內(nèi)的LED在不久的將來即可實(shí)現(xiàn)。此外，LED的典型足跡是200umx200um,這意味著光強(qiáng)度可以集中到較小區(qū)域并減少了需要用來使光集中的額外的光學(xué)器件(例如透鏡)的量。這對(duì)于每板具有大量槽孔(48、96、384或1536孔)并相應(yīng)地具有較小的槽孔的高通量PCR系統(tǒng)來說是相當(dāng)大的優(yōu)勢。即使具有48、96或384個(gè)槽孔，槽孔尺寸仍然大到足以在槽孔板的單個(gè)槽孔區(qū)域中配合數(shù)個(gè)LED。此外，另一優(yōu)勢涉及LED的陣列。多個(gè)LED也可排列成一維或二維的LED陣列。這樣使得能夠同時(shí)在多個(gè)槽孔中進(jìn)行熒光測量。大量的平行處理明顯減少了測量時(shí)間并提高處理量。這可能是PCR系統(tǒng)操作中的重要的成本/時(shí)間因素，特別是在傾向于更高密度槽孔的趨勢下。此外，LED的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這些光源可以是脈沖的。為了避免DNA分子的褪色或加熱，LED發(fā)光二極管可產(chǎn)生短而強(qiáng)的脈沖。LED可在很短的時(shí)間尺度上(約1納秒至100納秒)開關(guān)，這取決于LED的設(shè)計(jì)、大小和封裝。LED的脈沖也可以利用通常的鎖定技術(shù)而與光電檢測器讀數(shù)同步，以獲得更好的信號(hào)噪聲比和較高的靈敏度范圍。此外，LED在獲得穩(wěn)定的光輸出之前不需要任何預(yù)熱時(shí)間。這與在穩(wěn)定運(yùn)行前至少需要幾分鐘的預(yù)熱時(shí)間的氘和氙氣燈相反。使用LED發(fā)光光源的再另一優(yōu)勢是這類元件的相對(duì)長的使用壽命?？梢韵嘈臠ED的運(yùn)行壽命可長達(dá)10000小時(shí)或更長。使用這種光源在大多數(shù)系統(tǒng)中可避免更換LED。在一實(shí)施方式中，提供了運(yùn)用熒光檢測進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分析的方法。該方法包括提供包括多孔板、熱循環(huán)儀、提供輸出信號(hào)的光電檢測器、定位為使光通過多孔板體并到達(dá)光電檢測器的至少一個(gè)光源和用于分析光電檢測器的輸出信號(hào)的裝置的系統(tǒng)。該方法還包括獲得要進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分析的樣品。此外，該方法包括將樣品安置在多孔板中。且該方法包括在樣品中進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。該方法還包括從光源發(fā)射光以使得光穿過樣品到達(dá)光電檢測器。且該方法包括分析光電檢測器的輸出以確定發(fā)射的焚光的吸收率和指示聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的信息。在另一實(shí)施方式中，在熱循環(huán)儀中進(jìn)行PCR后，對(duì)樣品發(fā)射的焚光進(jìn)行粗檢測，該熱循環(huán)儀包括包含液體組合物的加熱塊。在一實(shí)施方式中，粗檢測不定量擴(kuò)增產(chǎn)物或擴(kuò)增子的量，而是只檢測是否存在所述擴(kuò)增產(chǎn)物。粗檢測可以用便宜的光學(xué)部件或檢測器進(jìn)行，需要很少或不需要濾波器和/或塑料透鏡。在一實(shí)施方式中，僅使用光電二極管或LED檢測器。在另一實(shí)施方式中，用無濾波器系統(tǒng)檢測熒光，如時(shí)間分辨熒光(TRF)。一方面，光源(LED或激光二極管)被關(guān)閉，而熒光分子在短的但可測量的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)發(fā)光，這些發(fā)射的光可以進(jìn)行測量而不是必須過濾掉LED/激光器的光。在再另一實(shí)施方式中，檢測系統(tǒng)采用基于FRET的探針。在一實(shí)施方式中，#全測系統(tǒng)能夠幾乎同時(shí)4全測兩種不同的波長。利用FRET探針，兩個(gè)熒光團(tuán)定位在探針上。包括探針的樣品用單激發(fā)光源激發(fā)。該光源具有激發(fā)第一個(gè)熒光團(tuán)的波長，第一個(gè)熒光團(tuán)發(fā)光，其中大部分光被鄰近的第二焚光團(tuán)吸收。第二熒光團(tuán)以不同于第一熒光團(tuán)的波長發(fā)光。隨后這兩個(gè)信號(hào)均被檢測。依照此示例性實(shí)施方式的再另一方面，提供了進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒?2應(yīng)分析的方法。該方法是基于應(yīng)用如下所述的光。該方法包括提供包括以下部件的系統(tǒng)(i)用以保持多個(gè)樣品的多孔板，(ii)熱循環(huán)儀，(iii)提供輸出信號(hào)的光電檢測器，(iv)多個(gè)光源，其位置能夠使發(fā)射的光穿過多孔板到達(dá)光電檢測器，以及(v)用于通過檢測紫外光而分析光電檢測器的輸出信號(hào)的裝置。該方法還包括獲得要進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分析的樣品。此外，該方法還包括將樣品安置在多孔板中。該方法還包括在樣品中進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。該方法還包括從多個(gè)光源發(fā)射光以使得光穿過樣品到達(dá)光電檢觀'J器。該方法還包括分析光電檢觀'J器的輸出信號(hào)。在各種實(shí)施方式中，LED的開/關(guān)時(shí)間通常是在幾納秒或幾十納秒左右。在其它實(shí)施方式中，激光二極管甚至更快，具有亞納秒的切換時(shí)間。在替代的實(shí)施方式中，提供了不需要使用熒光團(tuán)和其它相關(guān)的檢測光源以及光學(xué)部件的PCR系統(tǒng)和相關(guān)分析和4支術(shù)。例如，LED可包含260納米和280納米的LED。為進(jìn)4于吸光度測量，首先開啟260納米的LED，且通過光電檢測器檢測在260納米吸收的光。關(guān)閉260納米的LED,然后打開280納米的LED且通過光電檢測器檢測在280納米吸收的光。這些測量可以非常迅速地一個(gè)接一個(gè)地進(jìn)行，因?yàn)樗鼈儾恍枰獦悠愤M(jìn)行任何物理運(yùn)動(dòng)。LED可以非?？焖俚亻_啟和關(guān)閉。因此，在一個(gè)替代的實(shí)施方式中，光學(xué)裝置可以省去許多實(shí)時(shí)PCR系統(tǒng)中采用的熒光引物和Taqman探針的費(fèi)用。在一實(shí)施方式中，發(fā)射260nm和280波長的光的便宜的紫外LED陣列組合到具有與液體介質(zhì)(如液態(tài)金屬或熱流體)(直接/間接)熱接觸的槽孔板形式的PCR系統(tǒng)中。發(fā)射器和檢測器的陣列具有可能與熱循環(huán)儀的液體組合物加熱塊中的樣品槽的排列一致的配置。例如，類似于圖3中的樣品槽(305,405)。因此，多個(gè)紫外發(fā)光單元，如LED相對(duì)于多個(gè)槽孔定位(圖1),從而從各個(gè)LED發(fā)射的光穿越相應(yīng)的槽孔(及其中包含的樣品)，并被相應(yīng)的感光器或光電檢測器接收?？梢允褂霉鈱W(xué)濾波器，或者置于光電檢測器的輸入端，或者置于LED/激光器的輸出端，或同時(shí)置于前述兩處以抑制任何不需要的光(如LED發(fā)射的中心波長峰值以外的光)(圖3)。例如，有時(shí)LED由于LED活性區(qū)域中缺陷的重組或LED活性區(qū)域外的載體的重組以較長的波長顯示熒光。這些不需要的熒光通常小于主熒光峰3至4級(jí)。盡管如此，還可能需要利用光學(xué)帶通濾波器對(duì)該熒光進(jìn)行進(jìn)一步抑在各種實(shí)施方式中，現(xiàn)有技術(shù)中已知的光學(xué)組件系統(tǒng)可配置為用于本發(fā)明的熱循環(huán)儀裝置。這種光學(xué)組件以及用于檢測反應(yīng)產(chǎn)物的試劑的例子在美國專利申請(qǐng)第2006/0134644、2006/0014200、2005/0255516、2005/0237524、2005/0136448、2004/0133724、2003/0059822、2002/0034746號(hào)，以及美國專利第7101509、6942971、6940598、6911327、6783934、6713297、6403037、6369893、7122799、7113624、6037130、5792610、5440388、6873417、6998598、6437345、53011059和6388799號(hào)中公開，以上各公開通過引用在此全文引入。控制組件在各種實(shí)施方式中，控制組件與本發(fā)明的熱循環(huán)儀操作連接。例如，這樣的控制組件包括可編程計(jì)算機(jī)，該可編程計(jì)算機(jī)包括用于操作本發(fā)明裝置、方法和/或系統(tǒng)的任一方面的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行邏輯。例如，控制組件能夠開啟/關(guān)閉電動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇、加熱元件、攪拌棒、連續(xù)流裝置以及光學(xué)組件?？刂平M件可被編程為自動(dòng)處理樣品、運(yùn)行多個(gè)PCR循環(huán)、獲取測量結(jié)果、將測量結(jié)果數(shù)字化為數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖/表及報(bào)告。用以控制儀器操作、記錄信號(hào)、處理和分析信號(hào)或數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可以是個(gè)人電腦(PC)、數(shù)字計(jì)算機(jī)、基于微處理器的計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)或其它類型的處理裝置的任一種。一般來說，計(jì)算機(jī)包括中央處理單元、使用機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)記載和讀取信息和程序的存儲(chǔ)或記憶單元、通訊終端(如有線通訊裝置或者無線通訊裝置)、輸出裝置(如顯示器終端)和輸入裝置(如鍵盤)。顯示器終端可以是觸摸屏顯示器，這種情況下，它可以同時(shí)用作顯示裝置和輸入裝置?？梢源嬖诓煌幕蚋郊拥妮斎胙b置，例如點(diǎn)擊裝置(如鼠標(biāo)或操縱桿)，且可以存在不同的或附加的輸出裝置，例如發(fā)聲器(如揚(yáng)聲器)、第二顯示器或打印機(jī)。計(jì)算機(jī)可以運(yùn)行多種操作系統(tǒng)中的任一種，舉例來說，比如Windows的各個(gè)版本，或者M(jìn)acOS的各個(gè)版本，或者Unix的各個(gè)版本或Linux的各個(gè)版本。在一些實(shí)施方式中，控制組件執(zhí)行必要的程序以將從反應(yīng)容器檢測和測量的信號(hào)數(shù)字化，并把數(shù)據(jù)處理成可讀的形式(例如表格、圖形、網(wǎng)格、曲線圖或其它現(xiàn)有技術(shù)中已知的輸出形式)。這種形式可被電子顯示或記錄，或者以紙質(zhì)形式提供。在一些實(shí)施方式中，控制組件控制與加熱元件相連接的電路，從而調(diào)節(jié)/控制本發(fā)明的熱循環(huán)儀的循環(huán)溫度。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，控制組件產(chǎn)生光學(xué)組件的采樣選通脈沖，其速率通過編程而自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)然，很清楚，這樣的時(shí)序也可對(duì)于光源照射和檢測器的操作進(jìn)行調(diào)節(jié)以檢測和測量信號(hào)(例如熒光)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，包括控制組件的儀器進(jìn)一步包括用于將樣品槽送入孔穴(例如，包含液體組合物的加熱塊的容器座的槽孔口)中的裝置。在一實(shí)施方式中，所述裝置可以是包括電動(dòng)機(jī)、滾軸、夾具及其它移動(dòng)樣品槽所必要的結(jié)構(gòu)的機(jī)器人系統(tǒng)。才羊品制備站在本發(fā)明的某些方面中，本發(fā)明的裝置/系統(tǒng)與機(jī)器人樣品制備和/或樣品處理單元操作連接。例如，控制組件可以提供運(yùn)行自動(dòng)樣品采集、向采集管添加試劑、從所述中處理及提取核酸、任選地將樣品轉(zhuǎn)移到新管內(nèi)、加入后續(xù)反應(yīng)(例如PCR或測序)必要的試劑和轉(zhuǎn)移樣品至熱循環(huán)儀的程序。在各種實(shí)施方式中，樣品制備可以在這里所述的連續(xù)流PCR系統(tǒng)(圖11)中或非連續(xù)系統(tǒng)(圖1，5)中。進(jìn)行PCR的方法包括液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊的熱循環(huán)儀可用于疾病診斷、藥物篩選、個(gè)體的基因型鑒定、系統(tǒng)發(fā)生的分類、環(huán)境監(jiān)測、親子鑒定以及其他用途。此外，-使用液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊可從任何實(shí)-驗(yàn)來源獲得核酸。例如，測試樣品可以是生物樣品和/或環(huán)境樣品。生物樣品可源自人類、其他動(dòng)物、或植物、體液、固體組織才羊本、組織i咅養(yǎng)物或源自組織培養(yǎng)的細(xì)胞及其后代、由這些來源的任何一種制備的切片或涂片或其他任何懷疑含有目標(biāo)核酸的樣品。典型的生物樣品為體液，包括但不限于血液、尿液、脊髓液、腦脊液、關(guān)節(jié)滑液、羊水(ammoniacfluid)、精液和唾液。其他類型的生物樣品可以包括食品和配料，如蔬菜、奶制品、肉、肉類加工副產(chǎn)品以及廢料。環(huán)境樣品源自環(huán)境物質(zhì)，包括但不限于土壤、水、污水、化妝品、農(nóng)業(yè)及工業(yè)樣品空氣過濾器樣品和空調(diào)樣品。包括液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊的熱循環(huán)儀可用于任何需要熱循環(huán)或能夠精確地保持均勻的溫度的加熱塊的方案或?qū)嶒?yàn)。例如，所述熱循環(huán)儀可用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)、定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(qPCR)、核酸測序、連接酶鏈聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(LCR-PCR)、逆轉(zhuǎn)錄PCR反應(yīng)(RT-PCR)、單堿基延伸反應(yīng)(SBE)、多重單堿基延伸反應(yīng)(MSBE)、反轉(zhuǎn)錄和核酸連4妄。本發(fā)明的儀器允許以更高的速度和特異性進(jìn)行PCR,特別是在實(shí)時(shí)PCR的情況下。采用具有高導(dǎo)熱系數(shù)的組合物，如液態(tài)金屬，使得能夠以遠(yuǎn)比傳統(tǒng)PCR快的速度進(jìn)行變溫(升溫或降溫)。這不僅增加了完成PCR的潛在速度，也通過降低引物的非特異性雜交的發(fā)生而提高了PCR的特異性。此外，在實(shí)時(shí)PCR的情況中，從測試容器的分立部分(如頂部)測量信號(hào)避免了將樣品槽從加熱組合物移出進(jìn)行檢測的需要。這也維持了溫度控制并使測量在加熱循環(huán)中實(shí)時(shí)進(jìn)行。使用防止信號(hào)從樣品槽的分立位置以外逸出的反射材料使得能夠使用較不靈敏的檢測器，因?yàn)榭墒占嗟墓膺M(jìn)行測量。PCR反應(yīng)條件通常包括兩步或三步的循環(huán)。兩步循環(huán)具有變性步驟，之后是雜交/延伸步驟。三步循環(huán)包括變性步驟，之后是雜交步驟，在此過程中引物與DNA鏈雜交，隨后是單獨(dú)的延伸步驟。聚合酶反應(yīng)物在引物與目標(biāo)序列雜交，并通過聚合酶延伸的條件下孵育。對(duì)擴(kuò)增反應(yīng)循環(huán)條件進(jìn)行選擇以使得引物與靶序列特異性地雜交并延伸。56成功的PCR擴(kuò)增需要高產(chǎn)量、高選擇性和在各步驟具有可控的反應(yīng)速率。產(chǎn)量、選擇性和反應(yīng)速率一般取決于溫度，而最佳溫度取決于多核苷酸的組成和長度、酶以及反應(yīng)體系中的其他成分。此外，不同步驟的最佳溫度可能是不同的。根據(jù)靶序列和引物的組成的不同，最佳反應(yīng)條件可能發(fā)生變化。熱循環(huán)儀可通過選擇需要保持的溫度、各循環(huán)的時(shí)間長度、循環(huán)次數(shù)、溫度變化速率等進(jìn)行編程。用于擴(kuò)增反應(yīng)的引物可根據(jù)已知的算法設(shè)計(jì)。例如，可使用在商用的或定制的軟件中執(zhí)行的算法來設(shè)計(jì)用以擴(kuò)增需要的目標(biāo)序列的引物。通常情況下，引物可能的長度為至少12個(gè)堿基，更通常是15、18或20個(gè)堿基，但長度可以達(dá)到50個(gè)堿基以上。引物通常設(shè)計(jì)為所有參與特定反應(yīng)的引物彼此的解鏈溫度差異在5。C的范圍內(nèi)，且更典型的是在2°C范圍內(nèi)。引物進(jìn)一步設(shè)計(jì)為避免引物本身或彼此之間的雜交(priming)。引物濃度應(yīng)足以與經(jīng)擴(kuò)增以提供對(duì)擴(kuò)增序列的量的精確評(píng)定的目標(biāo)序列量進(jìn)行結(jié)合。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，引物濃度值將根據(jù)引物的結(jié)合親和力以及待結(jié)合的序列的量變化。典型的引物濃度范圍是從O.OlnM到0.5wM。在一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊可用于PCR反應(yīng)，或者作為熱循環(huán)儀的部件，或者作為用于維持單一溫度的加熱塊。在典型的PCR循環(huán)中，包含DNA多核普酸和PCR反應(yīng)混合液的樣品通過在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊中在大約90-98。C處理10-90秒而變性。然后，變性的多核苷酸通過在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊中在約30-65。C的溫度下處理1-2分鐘而與寡核苷酸引物雜交。隨后，通過DNA聚合酶對(duì)于與寡核苷酸引物退火的多核普酸的作用進(jìn)行鏈延伸。此反應(yīng)在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊中在約為70-75。C的溫度下進(jìn)行30秒至5分鐘。根據(jù)包括但不限于初始DNA多核苦酸的量、期望產(chǎn)物的長度和引物的嚴(yán)格性的變量，可以完成任何想要次數(shù)的PCR循環(huán)。在另一實(shí)施方式中，PCR循環(huán)包括在94。C下約1分鐘的DNA多核普酸變性。寡核苷酸與變性多核苷酸的雜交發(fā)生在約為37-65。C的溫度下，時(shí)間約一分鐘。聚合酶反應(yīng)在大約72。C下進(jìn)行大約一分鐘。所有的反應(yīng)是在插入液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊的容器座槽孔中的多孔板中進(jìn)行的。執(zhí)行約30個(gè)循環(huán)。上述溫度范圍以及其他數(shù)值并不是用于限制本發(fā)明的范圍。這些范圍依賴于其他因素，如酶的類型、容器或板的類型、生物樣品的類型、樣品的大小等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，溫度、持續(xù)時(shí)間和循環(huán)次l丈可隨需要方便地加以》務(wù)改。反轉(zhuǎn)錄PCR反轉(zhuǎn)錄指的是通過反轉(zhuǎn)錄酶(如Moloney鼠白血病病毒(MMLV)轉(zhuǎn)錄酶、鳥類成髓細(xì)胞白血病病毒(AMV)轉(zhuǎn)錄酶或其變種)由mRNA復(fù)制產(chǎn)生cDNA的過程，包括使用寡聚dT引物或隨機(jī)低聚體(如隨機(jī)六聚體或八聚體)。在實(shí)時(shí)PCR中，通常使用具有內(nèi)糖苷酶H(endoH)活性的逆轉(zhuǎn)錄酶。這消除了mRNA,使得能夠形成DNA的第二鏈。通常反轉(zhuǎn)錄在PCR之前作為單一步驟進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，RT反應(yīng)在液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊中進(jìn)行，包括在大約37。C孵育RNA樣品、逆轉(zhuǎn)錄酶、必要的緩沖液和成分大約一小時(shí)，然后在大約45。C下孵育大約15分鐘，而后在大約95。C孵育。然后cDNA產(chǎn)物被移出并用作PCR的模板。在替代的實(shí)施方式中，RT步驟后緊跟著PCR步驟，例如在一步驟PCR方案中。在該實(shí)施方式中，所有反應(yīng)成分存在于用于RT步驟和PCR步驟的樣品槽中。但是，DNA聚合酶被封閉活性直至在95。C下進(jìn)行5-10分鐘的延長孵育而激活。在一實(shí)施方式中，DNA聚合酶由于封閉抗體的存在而封閉活性，封閉抗體在95。C的孵育步驟中永久失活。實(shí)時(shí)PCR在分子生物學(xué)中，實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，也稱為定量實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(QRT-PCR)或動(dòng)態(tài)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，可用來同時(shí)定量和擴(kuò)增給定的DNA分子的特定部分。其用于確定特定序列是否存在于樣品之中，且如果存在，還可確定樣品中的拷貝數(shù)。它是定量聚合酶鏈反應(yīng)(Q-PCR)的實(shí)時(shí)形式，其本身是聚合酶鏈反應(yīng)的改進(jìn)。其過程遵循聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一般模式，但是在各循環(huán)的擴(kuò)增后對(duì)DNA進(jìn)行定量，這就是其"實(shí)時(shí)"的一面。在一個(gè)實(shí)施方式中，DNA通過使用插入雙鏈DNA的熒光染料進(jìn)行定量。在替代的實(shí)施方式中，在與互補(bǔ)DNA雜交時(shí)發(fā)熒光的經(jīng)過修飾的DNA寡核苷酸探針被用來定量DNA。在另一實(shí)施方式中，實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)相結(jié)合以定量低豐度信使RNA(mRNA),從而使研究人員能夠定量在特定時(shí)間、或在特定細(xì)胞或組織類型中的相對(duì)基因表達(dá)。在特定實(shí)施方式中，利用可檢測的標(biāo)記物(如熒光DNA結(jié)合染料)，擴(kuò)增產(chǎn)物可直接被觀察到。在一個(gè)實(shí)施方式中，擴(kuò)增產(chǎn)物通過使用嵌入染料定量，這些染料包括但不限于SYBR綠、SYBR藍(lán)、DAPI、石典化丙4t、Hoeste、SYBR金、溴化乙4定、吖啶、原黃素、吖啶才登、吖。定黃素、熒光香豆素(fluorcoumanin)、玫瑰樹石咸、道諾霉素、氯喹、偏端霉素D、色霉素、二胺乙基苯菲啶(homidium)、光神霉素、釕聚吡啶、氨茴霉素。例如，DNA結(jié)合染料(如SYBR綠)結(jié)合所有雙鏈(ds)DNA,因而測量熒光強(qiáng)度的增加，從而能夠確定初始濃度。照常制備標(biāo)準(zhǔn)的PCR反應(yīng)混合液，添加熒光dsDNA染料并加入到樣品中。然后反應(yīng)在液體加熱塊熱循環(huán)儀中進(jìn)行，并在各次循環(huán)后用照相機(jī)對(duì)焚光的水平進(jìn)行測量。當(dāng)結(jié)合到dsDNA(即PCR產(chǎn)物)上時(shí)，染料發(fā)出強(qiáng)得多的熒光。由于嵌入到雙鏈DNA分子中的染料的量通常與擴(kuò)增的DNA產(chǎn)物的量成比例，人們可以方^J也通過使用本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)或其他現(xiàn)有技術(shù)中合適的儀器定量嵌入染料的熒光而確定擴(kuò)增產(chǎn)物的量。在使用標(biāo)準(zhǔn)稀釋時(shí)，可以確定PCR中雙鏈DNA的濃度。在某些實(shí)施方式中，對(duì)于目標(biāo)序列獲得的結(jié)果可以針對(duì)穩(wěn)定表達(dá)的基因("看家基因")進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，如肌動(dòng)蛋白、GAPDH或18srRNA。在各種實(shí)施方式中，標(biāo)記物/染料被本發(fā)明的系統(tǒng)或裝置檢測。術(shù)語"標(biāo)記物"或"染料"指的是能夠產(chǎn)生可被肉眼或儀器裝置檢測到的信而產(chǎn)生信號(hào)的標(biāo)記物，如熒光染料、發(fā)色團(tuán)、電化學(xué)結(jié)構(gòu)、酶、放射性結(jié)構(gòu)、磷光基團(tuán)、熒光結(jié)構(gòu)、化學(xué)發(fā)光結(jié)構(gòu)或量子點(diǎn)，或更具體地說，放射性標(biāo)記物，熒光團(tuán)標(biāo)記物，量子點(diǎn)標(biāo)記物，發(fā)色團(tuán)標(biāo)記物，酶標(biāo)記物，親和性配體標(biāo)記物，電f茲自^走標(biāo)^己物，重原子標(biāo)i己物，用納米粒子光散射標(biāo)記或其他納米粒子標(biāo)記的探針，異硫氰酸熒光素(FITC),TRITC,若丹明，四甲基若丹明，R-藻紅蛋白，Cy-3，Cy-5、Cy-7，得克薩斯紅，Phar-紅，別藻藍(lán)蛋白(APC),如Taqman探針、TaqManTamara^笨針、TaqManMGB4笨針或Lion探4十(Biotools)的探針，如Sybr綠I、Sybr綠II、Sybr金、CellTracker綠、7-AAD、溴乙非啶同型二聚體i、溴乙非啶同型二聚體n、溴乙非啶同型二聚體III或溴化乙錠的焚光染料，如FLAG或HA表位的抗原表位標(biāo)記物，以及如堿性磷酸酶、辣根過氧化物酶、12-半乳糖苷酶、；咸性磷酸酶、13-半乳糖苷酶或乙酰膽堿酯酶的酶標(biāo)記物和如地谷新配基或二硝基笨的半抗原結(jié)合物，或能夠形成復(fù)合物的結(jié)合對(duì)的成員，如抗生蛋白鏈菌素/生物素、抗生物素蛋白/生物素或者抗原抗體復(fù)合物(包括例如，兔IgG和抗兔IgG),如傘形酮、熒光素、異硫氰酸熒光素、若丹明、四甲基若丹明、曙紅、綠色熒光蛋白、藻紅、香豆素、甲基香豆素、芘、孔雀綠、芪、熒光黃、級(jí)聯(lián)藍(lán)(CascadeBlue)、二氯三氮雜苯基胺(dichlorotriazinylamine)熒光素、丹磺酰氯、藻紅蛋白、焚光鑭系復(fù)合物(如包括銪和鋱的復(fù)合物)、Cy3、Cy5、分子信標(biāo)及其熒光衍生物的熒光團(tuán)，如魯米諾的發(fā)光物質(zhì)，如金或銀顆?；蛄孔狱c(diǎn)的光散射或等離子體共振材料，或包括"C、1231、1241、1251、1311、Tc99m、35S或3H的放射性物質(zhì)，或球殼，以及用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它信號(hào)產(chǎn)生標(biāo)記物標(biāo)記的探針。例如，可檢測分子包括但不限于熒光團(tuán)以及現(xiàn)有技術(shù)中已知的分子，如在例如PrinciplesofFluorescenceSpectroscopy,JosephR.Lakowicz(編輯),PlenumPubCorp,第二版(1999年7月)以及RichardP.Hoagland的第六版MolecularProbesHandbook中描述的那些。使用本發(fā)明的裝置檢測嵌入染料，包括但不限于菲啶和吖啶(例如，溴4匕乙4定、石典4匕丙4t、石典化己4定(hexidiumiodide)、二氫乙錠(dihydroethidium)、溴乙非啶同型二聚體-1和-2,疊氮溴化乙錠(ethidiummonoazide)以及ACMA);—些小溝結(jié)合物(minorgrovebinder),3口口引。朵禾口口米口坐(例^口，Hoechst33258、Hoechst33342、Hoechst34580和DAPI);以及各色核酸染色劑，如吖啶橙(也能夠嵌入)、7-AAD、放線菌素D、LDS751和羥芪巴脒。上述所有核酸染色劑均可從供應(yīng)商處購得，如MolecularProbes,Inc。此外，其他的核酸染色劑的例子包括以下由MolecularProbes提供的染料花青染料，如SYTOX藍(lán)、SYTOX綠、SYTOX橙、POPO-l、POPO-3、YOYO-l、YOYO-3、TOTO-1、TOTO-3、JOJO畫l、LOLO-l、BOBO-l、BOBO-3、PO-PRO-l、PO-PRO-3、BO-PRO-l、BO-PRO-3、TO-PRO-1、TO-PRO-3、TO-PRO-5、JO-PRO-1、LO-PRO-1、YO-PRP-1、YOPRO-3、PicoGreen、OliGreen、RiboGreen、SYBR金、SYBR鄉(xiāng)錄I、SYBR綠II、SYBRDX、SYTO-40、-41、-42、-43、-44、-45(藍(lán))、SYTO-3、-16、-24、-21、-23、-12、-11、-20、-22、-15、-14、-25(綠)、SYTO-81、-80、-82、-83、-84、-85(橙)、SYTO-64、-17、-59、-61、-62、-60、-63(紅)。其他可檢測標(biāo)志物包括化學(xué)發(fā)光和生色分子、光學(xué)或電子密度標(biāo)志物等。如上所述在特定的實(shí)施方式中，標(biāo)記物包^"半導(dǎo)體納米晶體(如量子點(diǎn)，即Qdots),如在美國第6207392號(hào)專利中描述的。Qdots可從QuantumDotCorporation購得?？捎糜趯?shí)施本發(fā)明的半導(dǎo)體納米晶體包括n-VI族半導(dǎo)體的納米晶體，如MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe及其混合組成物；以及III-V族半導(dǎo)體的納米晶體，如砷化鎵、砷化銦鎵、磷化銦和砷化銦及其混合組成物。使用IV族半導(dǎo)體(如鍺或硅)或使用有機(jī)半導(dǎo)體在一定條件下也是可行的。半導(dǎo)體納米晶體還可包括包含從上述III-V族化合物、II-VI族化合物、IV族元素及其組合中選擇的兩種或多種半導(dǎo)體的合金。除了各種熒光DNA結(jié)合染料外，其他發(fā)光的標(biāo)記物(如序列特異61性探針)可用于擴(kuò)增反應(yīng)，以利于擴(kuò)增產(chǎn)物的檢測和定量?；谔结樀亩繑U(kuò)增依賴于預(yù)期擴(kuò)增產(chǎn)物的序列特異性檢測。與基于染料的定量方法不同，它采用發(fā)光的、目標(biāo)特異性的探針(例如，TaqMan⑧探針)，增加了特異性和靈敏度。進(jìn)行基于探針的定量擴(kuò)增的方法在本領(lǐng)域內(nèi)已被很好的建立起來，并且在美國第5，210,015號(hào)專利中給出。在另一實(shí)施方式中，熒光寡核苷酸探針用于定量DNA。包含堿基連接的或者末端連接的熒光染料和猝滅劑的熒光寡核苷酸(引物或探針)是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。他們可以從，例如LifeTechnologies(Gaithersburg,Md.)、Sigma-Genosys(TheWoodlands,Tex.)、GensetCorp.(LaJolla,Calif.)或SyntheticGenetics(SanDiego，Calif.)獲得。堿基結(jié)合的熒光染料通過寡核苷酸的合成后修飾而并入寡核苷酸中，這些寡核苷酸有與堿基連接的反應(yīng)基團(tuán)。本領(lǐng)域技術(shù)人員都知道，可以獲得大量的不同的熒光團(tuán)，包括「乂人例如MolecularProbes,Eugene,Oreg獲得的，且其它焚光團(tuán)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的?？捎玫臒晒鈭F(tuán)包括熒光素、異硫氰酸熒光素(FITC)、羧基四氯熒光素(TET)、NHS-熒光素、5和/或6-羧基熒光(FAM)、5-(或6-)碘乙酰胺熒光素(iodoacetamidofluorescein)、5-{[2(和3)-5-(乙酰巰基)-琥珀酰]氨基}熒光素(SAMSA-熒光素)及其他熒光素衍生物，若丹明、麗絲胺若丹明B磺酰氯、德克薩斯紅磺酰氯、5和/或6羧基若丹明(ROX)和其他若丹明衍生物，香豆素、7-氨基-曱基-香豆素、7-氨基-4-甲基香豆素-3-乙酸(AMCA)及其他香豆素衍生物，BODIPYTM熒光團(tuán)，如8-曱氧基芘-l,3,6-三磺酸三鈉鹽的CascadeBlue熒光團(tuán)，如3,6-二磺酸酯-4-氨基—萘酰亞胺的熒光黃熒光團(tuán)，藻膽蛋白衍生物，Alexafluor染料(可從MolecularProbes,Eugene,Oreg得到)以及其它本領(lǐng)i或技術(shù)人員已知的熒光團(tuán)。對(duì)于可用的熒光團(tuán)的^f既括列表，也可參見Hermanson，G.T.，BIOCONJUGATETECHNIQUES(AcademicPress,SanDiego，1996年)。使用熒光示蹤探針的實(shí)施方式產(chǎn)生了精確和可靠的結(jié)果?；谛蛄刑禺愋缘腞NA或DNA的探針被特別地用于定量探針序列，并非針對(duì)所有的雙鏈DNA。這也使得能夠通過使用具有不同顏色標(biāo)記的特異性探針在同一反應(yīng)中對(duì)數(shù)個(gè)不同基因進(jìn)行多重分析。在一個(gè)實(shí)施方式中，PCR在包括含有流體組合物的液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊的熱循環(huán)儀中進(jìn)行。在另一實(shí)施方式中，熱循環(huán)4義進(jìn)一步包括光學(xué)組件。在另一實(shí)施方式中，液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊快速和均勻地調(diào)節(jié)包含在樣品槽中的樣品的溫度以使能夠?qū)U(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。在另一實(shí)施方式中，檢測是通過非特異性的核酸的標(biāo)記物進(jìn)行的，如嵌入染料，其中信號(hào)指數(shù)，或特異性擴(kuò)增產(chǎn)物產(chǎn)生的陽性熒光強(qiáng)度信號(hào)至少是PCR對(duì)照樣品產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度的3倍，例如大約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。在一實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀可通過每秒10。C以上的速度對(duì)樣品溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如每秒10.5。C。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用了基于RNA的探針，其具有保持在鄰近位置的熒光報(bào)道基團(tuán)和猝滅基團(tuán)。熒光報(bào)道基團(tuán)與猝滅基團(tuán)緊密接近阻止了其本身的焚光，只有當(dāng)探針被破壞后，熒光才4皮檢測到。這個(gè)過程依賴于PCR反應(yīng)混合液中使用的聚合酶的5'-3'核酸外切酶活性。一般，照常準(zhǔn)備反應(yīng)，在反應(yīng)的開始時(shí)加入序列特異性的標(biāo)記探針。DNA變性后，標(biāo)記探針能夠結(jié)合到模板DNA的目標(biāo)區(qū)域中與其互補(bǔ)的序列上。當(dāng)PCR反應(yīng)物通過液態(tài)金屬或?qū)崃黧w塊加熱到合適的延伸溫度時(shí)，聚合酶被激活且DNA開始延伸。隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，其到達(dá)結(jié)合到與DNA的互補(bǔ)序列上的標(biāo)記探針處。聚合酶將RNA探針裂解為獨(dú)立的核苷酸，并將熒光報(bào)道基團(tuán)與猝滅基團(tuán)分離。這導(dǎo)致光學(xué)組件檢測到的熒光增加。隨著PCR反應(yīng)的進(jìn)行，越來越多的熒光報(bào)道基團(tuán)從其猝滅基團(tuán)上釋放出來，導(dǎo)致熒光呈現(xiàn)明顯的幾何級(jí)的增加。這樣就可以精確地測定DNA的最終和初始的量。診斷應(yīng)用在各種應(yīng)用中，本發(fā)明的裝置可被用于體外診斷應(yīng)用，例如，檢測傳染物或病原體。在一實(shí)施方式中，用本發(fā)明的裝置進(jìn)行PCR以檢測各種此類物質(zhì)，其可以是包括但不限于以下病原體的任何病原體細(xì)菌、酵母菌、真菌、病毒、真核寄生蟲等；傳染物，包括流感病毒、副流感病毒、A泉病毒、鼻病毒、冠狀病毒、曱、乙、丙、丁、戊型肝炎病毒等、HIV、腸道病毒、乳頭狀瘤病毒、柯薩奇病毒、單純皰滲病毒或者愛潑斯坦-巴爾二氏(Epstein-Barr)病毒；細(xì)菌，包括分支桿菌屬、鏈球菌屬、沙門氏菌屬、志賀氏菌屬、葡萄球菌屬、奈瑟氏菌屬、假單胞菌屬、梭菌屬或大腸桿菌。本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚，PCR、測序以及相關(guān)方法很容易用于本發(fā)明的裝置以用于任何傳染物的斗全測。本發(fā)明的裝置的一個(gè)優(yōu)勢是可進(jìn)行超快PCR的能力，這為診斷應(yīng)用提供了相對(duì)更快的速度。對(duì)于一些應(yīng)用(比如，生物威脅劑的檢測、術(shù)中診斷測試)，快速PCR是有利的?？焖賹?shí)時(shí)PCR的一個(gè)重要要求是熱循環(huán)儀允許快速加熱、冷卻和熱傳遞，且信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)與伴隨快速PCR的短循環(huán)時(shí)間相容。如這里所述的，本發(fā)明的熱循環(huán)儀可以提供快速冷卻(如，5-17。C/秒)和快速加熱(如，10-44。C/秒)。例如，如果需要，本發(fā)明的裝置可以提供低至2秒的循環(huán)時(shí)間。此外，這種超快PCR方法可以通過將本發(fā)明的裝置與本領(lǐng)域中已知在擴(kuò)增以及產(chǎn)生可檢測信號(hào)需要的時(shí)間兩方面有利于更快地得到結(jié)果的試劑配合。這些試劑是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，比如在美國專利申請(qǐng)2005/0164219號(hào)中公開的。其中我們采用的一個(gè)是快速聚合酶，如KOD。例如，專門的標(biāo)記引物可提供瞬間的信號(hào)發(fā)生(2005/0164219)。在前一循環(huán)中延伸的反應(yīng)物發(fā)生內(nèi)部重排，且一旦達(dá)到延伸溫度，信號(hào)便產(chǎn)生。在具有慢的循環(huán)條件的標(biāo)準(zhǔn)PCR反應(yīng)中，這種信號(hào)發(fā)生差異并不明顯。然而，當(dāng)在快速PCR中延伸時(shí)間縮短時(shí)，這一特征變成一個(gè)優(yōu)勢并轉(zhuǎn)化成快速PCR。利用本發(fā)明的裝置，單拷貝細(xì)菌序列可以在不到15分鐘內(nèi)被檢測到。一個(gè)例子是使用蝎型引物(Scorpionsprimer)和快速PCR儀器對(duì)低水平的芽孢桿菌(Bacillusspp)進(jìn)行快速4企測。此外，依賴于輸入的DNA的量，傳染物可以在短于10分鐘的時(shí)間內(nèi)被檢測出來，甚至更低水平的樣品也可在短于14》鐘的時(shí)間內(nèi)4全測到。實(shí)施例實(shí)施例1不銹鋼P(yáng)CR樣品槽不銹鋼P(yáng)CR樣品槽被證明是合適的在其中進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的容器。用于初始測試的容器由不銹鋼管制成，最終外徑為0.061英寸。長兩英寸的樣品槽在其一端用壓力配合的不銹鋼塞封閉。將相同的20wL實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的制劑(用SYBR綠嵌入染料作為指示劑)同時(shí)放入市售的玻璃PCR毛細(xì)管和上述的金屬樣品槽中。然后在各容器中通過用20mL的礦物油作為上層液體層使試劑與外部空氣隔絕。這些容器一起在市售的實(shí)時(shí)PCR儀中進(jìn)行溫度循環(huán)40個(gè)周期，然后將金屬樣品槽的內(nèi)容物轉(zhuǎn)移到市售的玻璃PCR毛細(xì)管中。對(duì)兩個(gè)樣品建立熔解曲線，結(jié)果表明，在玻璃和金屬容器中PCR都成功完成(圖12)。實(shí)施例2實(shí)時(shí)PCR液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊非常適合于實(shí)時(shí)PCR反應(yīng)，因?yàn)橐簯B(tài)金屬或?qū)崃黧w具有快速的變溫速率、熱均勻性和反射性。通過將PCR反應(yīng)成份加入樣品槽內(nèi)并密封容器以防止溢出或交叉污染而準(zhǔn)備樣品槽。反應(yīng)成份包括緩沖液、靶核酸、適當(dāng)?shù)囊锖吞结?、核苷酸、聚合酶以及任選的附加成份。在一個(gè)實(shí)施方式中，包括了四種熒光探針，各用于檢測不同的靶序列，且特定的反應(yīng)容器可包括該熒光探針的任何一種或多種。各探針有利地對(duì)具有不同入射波長的光作出反應(yīng)并發(fā)射不同波長的光。加熱塊上安裝有檢測模塊。檢測模塊包括四個(gè)4全測通道。各通道針對(duì)樣品槽中包括的不同熒光探針中的一個(gè)進(jìn)行優(yōu)化。樣品槽被置于加熱塊容器座槽孔內(nèi)。頂蓋組件進(jìn)行封閉并定位于加熱塊上。才企測才莫塊的各通道被校準(zhǔn)，校準(zhǔn)是通過操作步進(jìn)電才幾以定位才企測模塊進(jìn)行的，使得其通道中的至少一個(gè)與校準(zhǔn)位置形成光通訊。各校準(zhǔn)位置提供已知的熒光應(yīng)答。因此，校準(zhǔn)測量可用于矯正隨后的對(duì)于變量的樣品測量或檢測器響應(yīng)的波動(dòng)?，F(xiàn)有^支術(shù)中已知有許多的^f交準(zhǔn)技術(shù)。當(dāng)使用具有多個(gè)通道的檢測模塊時(shí)，各個(gè)通道可以獨(dú)立地校準(zhǔn)。進(jìn)行PCR循環(huán)。熱循環(huán)儀控制液態(tài)金屬或?qū)崃黧w加熱塊以調(diào)節(jié)樣品槽的溫度，從而使樣品槽在所需要的溫度下保持需要的時(shí)間以完成兩步或三步的PCR循環(huán)。光學(xué)組件掃描并探查樣品槽。各個(gè)通道的LED或其他光源(如激光器)被啟動(dòng)(閃亮短暫的時(shí)間)以激發(fā)熒光。在一實(shí)施方式中，不同通道的LED平行運(yùn)行，在替代的實(shí)施方式中，它們依次運(yùn)行以避免來自一個(gè)通道的反射LED光引起另一個(gè)通道的光檢測器的假信號(hào)。光學(xué)組件的操作可以通過外部計(jì)算機(jī)或通過熱循環(huán)儀中內(nèi)置的控制器進(jìn)行控制。測量與熱循環(huán)儀的運(yùn)行同步進(jìn)行，以便測量可看作對(duì)應(yīng)于PCR過程中的特定時(shí)間。在另一實(shí)施方式中，熱循環(huán)儀的控制部件可以自動(dòng)打開和關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇，這些風(fēng)扇任選地連接在加熱塊上或者結(jié)合一個(gè)或多個(gè)散熱器。產(chǎn)生的熒光被通道的相應(yīng)光電二極管或其他檢測器檢測到，檢測器讀數(shù)傳送到外部計(jì)算機(jī)。該檢測器可用各種方式讀取。例如，可以檢測信號(hào)峰值，可以累計(jì)某一時(shí)間段的信號(hào)，或可以測量LED關(guān)閉后熒光信號(hào)的衰減。這些步驟隨每次檢測模塊的位置發(fā)生變化而重復(fù)，使得檢觀'J模塊的各個(gè)通道最終探查各個(gè)樣品槽。在一個(gè)實(shí)施方式中，用4個(gè)通道掃描和探查96個(gè)樣品槽孔的每一個(gè)需要大約15秒。外部的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行一個(gè)程序以使用戶能夠查看圖形和/或表格形式的收集到的數(shù)據(jù)。以上過程的實(shí)時(shí)焚光測量用來檢測和定量各個(gè)靶序列的存在。這種測量也可用于如確定反應(yīng)速率和調(diào)整反應(yīng)參數(shù)以提高效率，以及在特定的實(shí)驗(yàn)中確定不再需要額外的反應(yīng)循環(huán)的時(shí)間(例如，當(dāng)已產(chǎn)生足夠量的靶序列時(shí))的目的?？梢岳斫庖陨线^程是示例性的且多種變化和修改是可能的。順序描述的步驟可以平行進(jìn)行，步驟的順序可以改變，且步驟可以進(jìn)行修改或組合。例如，焚光測量可以在PCR循環(huán)過程中的任一時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行，在各PCR循環(huán)中進(jìn)行多次熒光測量(包括基本上連續(xù)掃描樣品槽孔)，或不進(jìn)行熒光測量直到一定數(shù)目的PCR循環(huán)之后。單個(gè)反應(yīng)容器中可以使用任意數(shù)目的可分辨的熒光探針，且檢測模塊可進(jìn)行設(shè)置以包括至少與使用的探針相同數(shù)目的通道。在某些實(shí)施方式中，檢';貝'j模塊包括針對(duì)相同的探針優(yōu)化的多個(gè)通道。這可以縮短掃描時(shí)間，因?yàn)橹恍枰@些通道中的一個(gè)探查特定的樣品槽孔。盡管在此所提供和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚，這些實(shí)施方式僅以舉例說明的方式給出。本領(lǐng)域4支術(shù)人員可以想到許多不背離本發(fā)明的變化、修改、替換。應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)可以采用這里描述的本發(fā)明的實(shí)施方式的各種不同替代方式。本發(fā)明的意圖是下面的權(quán)利要求限定本發(fā)明的范圍，且因此覆蓋這些權(quán)利要求的范圍中的方法和結(jié)構(gòu)及其等價(jià)物。權(quán)利要求1、一種進(jìn)行PCR的方法，包括a)在樣品槽內(nèi)進(jìn)行PCR，并在樣品槽中產(chǎn)生指示PCR進(jìn)程的信號(hào)，其中基本上所有所述信號(hào)反射回所述樣品槽中，其中基本上所有所述信號(hào)從所述樣品槽的一個(gè)分立位置被檢測到；及b)測量從樣品槽的該分立位置發(fā)射的信號(hào)。2、如權(quán)利要求1所述的方法，包括實(shí)時(shí)測量多個(gè)PCR循環(huán)的信3、如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述樣品槽包括對(duì)信號(hào)透明的壁，且該壁的至少一部分浸入液體組合物中，該液體組合物反射基本上所有到達(dá)該液體組合物的信號(hào)。4、如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的液體組合物包括金屬或金屬合金。5、如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的信號(hào)是由標(biāo)記物或染料產(chǎn)生的。6、如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述樣品槽包括反射所述樣品槽內(nèi)的基本上所有所述信號(hào)的材料。7、如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述樣品槽由金屬制成。8、如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述樣品槽包括反射材料。9、如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述樣品槽通過容器座與所述液體組合物隔離。10、一種進(jìn)行PCR的方法，包括a)在以下條件下對(duì)反應(yīng)混合物中的靶核苦酸序列進(jìn)行PCR反應(yīng)i)引物延伸和雙鏈解離之間以及引物退火和引物延伸之間的溫度變化速率超過每秒10.5°C;ii)所述PCR在包含樣品槽的加熱塊中進(jìn)行，樣品槽內(nèi)溫度差異小于0.5°C;及b)實(shí)時(shí)監(jiān)測靶核苷酸序列的擴(kuò)增。11、如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述加熱塊包括液體組合物。12、如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括在所述加熱塊的兩個(gè)或多個(gè)孔之間測量的溫度差異小于0.5°C。13、如權(quán)利要求12所述的方法，其中在所述加熱塊的兩個(gè)或多個(gè)孔之間測量的所述溫度差異是0.01°C。14、如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述加熱塊為交換塊。15、如權(quán)利要求10所述的方法，其中溫度的變化速率通過以下方式實(shí)現(xiàn)(1)將包含反應(yīng)混合物的樣品槽與具有至少0.1W/M.K的傳熱系數(shù)的液體組合物熱接觸；其中液體組合物的溫度控制反應(yīng)混合物的溫度。16、如權(quán)利要求15所述的方法，包括通過誘使液體組合物的運(yùn)動(dòng)來保持溫度均勻性。17、一種進(jìn)行PCR的方法，包括在以高于每秒5。C的速度調(diào)節(jié)樣品溫度的熱循環(huán)儀中進(jìn)行PCR反應(yīng)；其中所述的熱循環(huán)儀的溫度由液密封的加熱塊內(nèi)的液體組合物調(diào)節(jié)；其中所述液體組合物的傳熱系lt至少為0.1W/MK。18、如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的熱循環(huán)儀提供至少約每秒l(TC的變溫速度。19、如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述熱循環(huán)儀提供至少約0.01°C到0.1°C的孔與孔間的和樣品的溫度均勻性。20、如權(quán)利要求is所述的方法，其中所述加熱塊具有o.orc的在所述加熱塊的兩個(gè)或多個(gè)孔之間測量的溫度差異。21、如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述液體組合物包含于加熱塊內(nèi)。22、如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述加熱塊為交換塊。23、一種進(jìn)行PCR的方法，包括在充分地調(diào)節(jié)樣品溫度以使得以至少為3的信號(hào)指數(shù)對(duì)擴(kuò)增進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的熱循環(huán)儀中進(jìn)行PCR;其中所述的檢測是通過非特異性核酸標(biāo)記實(shí)現(xiàn)的，其中所述熱循環(huán)儀以每秒l(TC以上的速度調(diào)節(jié)樣品溫度。24、一種進(jìn)4亍實(shí)時(shí)PCR的方法，包括a)在反應(yīng)混合物中引物延伸和雙鏈解離之間及引物退火和引物延伸之間的溫度變化速率為至少每秒15°C的條件下，在反應(yīng)混合物中進(jìn)行靶核苷酸序列的PCR反應(yīng)，其中所述PCR反應(yīng)在與具有至少0.1W/m.K的傳熱系數(shù)的液體組合物發(fā)生熱-接觸的情況下進(jìn)行；及b)對(duì)PCR進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。25、如權(quán)利要求24所述的方法，其中監(jiān)測包括a)在樣品槽中進(jìn)行PCR,并在樣品槽中產(chǎn)生指示PCR進(jìn)程的信號(hào)，其中信號(hào)基本上是從一個(gè)分立位置從樣品槽發(fā)射的；及b)測量從樣品槽的該分立位置發(fā)射的信號(hào)。26、如權(quán)利要求24所述的方法，其中反應(yīng)混合物中的升溫速度為至少每秒4CTC。27、如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述溫度變化是通過珀耳帖元件調(diào)節(jié)的。28、一種進(jìn)4亍實(shí)時(shí)PCR的方法，包4舌a)使PCR反應(yīng)混合物的溫度在雙鏈解離、引物退火和引物延伸的溫度之間進(jìn)行多個(gè)循環(huán)，其中各循環(huán)不超過5秒鐘；其中所述溫度由密閉在熱循環(huán)儀中的液體組合物調(diào)節(jié)；及b)在多個(gè)循環(huán)中實(shí)時(shí)監(jiān)測樣品槽內(nèi)的PCR進(jìn)程。29、如權(quán)利要求28所述的方法，在步驟a)之前還包括1)使包含PCR反應(yīng)混合物的樣品槽的封閉端與液體組合物形成熱傳熱系數(shù)，從而液體組合物的溫度控制PCR反應(yīng)混合物的溫度。30、如權(quán)利要求28所述的方法，其中液體組合物反射樣品槽內(nèi)基本上所有的光。31、如權(quán)利要求30所述的方法，其中監(jiān)測是通過測量從樣品槽頂部或底部發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行的。32、如權(quán)利要求28所述的方法，其中各循環(huán)不超過3秒。33、如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述樣品槽包括反射表面。34、如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述樣品槽進(jìn)一步用蓋體。35、如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述蓋體能夠從所述的液體組合物吸熱，或者被所述液體組合物冷卻。36、一種進(jìn)行實(shí)時(shí)PCR的方法，包括^是供熱循環(huán)儀，該熱循環(huán)儀包含與PCR樣品槽發(fā)生熱接觸的液體組合物；其中所述液體組合物進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，從而調(diào)控樣品槽內(nèi)的反應(yīng)溫度，其中從所述樣品槽中發(fā)射可檢測的信號(hào)；及通過包含光發(fā)射器和光學(xué)檢測器的光學(xué)組件檢測所述信號(hào)。37、如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述光學(xué)組件包括針狀光電二極管、CCD成像儀、CMOS成像儀、行掃描儀、光電二極管、光電晶體管、光電倍增器或雪崩光電二極管。38、如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述樣品槽進(jìn)一步用蓋體39、如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述蓋體能夠從所述的液體組合物吸熱，或者^皮所述液體組合物冷卻。40、一種儀器，包括a)溫度控制組件，包括包含液體組合物的容器，所述液體組合物在60。C以上為液體并具有至少0.1W/mK的傳熱系數(shù)，所述容器有至少一個(gè)孔穴，各孔穴適于容納樣品槽的封閉端，其中容納在孔穴內(nèi)的樣品槽與液體組合物形成熱接觸，從而液體組合物的溫度控制樣品槽內(nèi)液體樣品的溫度，且其中液體組合物能夠反射樣品槽內(nèi)基本上所有的光；b)光學(xué)組件，能夠從所述樣品槽上的一個(gè)分立位置檢測所述樣品槽內(nèi)的光；及c)控制組件，其控制液體組合物的溫度和光學(xué)組件的運(yùn)行。41、如權(quán)利要求40所述的儀器，其中液體組合物包括鎵、鎵-銦合金或者包含鎵、銦、銠、銀、鋅、錫或亞錫的合金。42、如權(quán)利要求40所述的儀器，其中溫度控制器包括珀耳帖元件。43、如權(quán)利要求40所述的儀器，其中溫度控制器包括與液體組合物熱4妻觸的電阻絲。44、如權(quán)利要求40所述的儀器，其中溫度控制器包括使液體組合物的溫度在適宜于PCR的雙鏈解離、引物退火和引物延伸的溫度之間循環(huán)的裝置。45、如權(quán)利要求40所述的儀器，其中熱循環(huán)儀還包括使液體組合物中的液流循環(huán)流動(dòng)的裝置。46、如權(quán)利要求40所述的儀器，其中所述光學(xué)組件包括光發(fā)射器和光學(xué)檢測器。47、如權(quán)利要求40所述的儀器，進(jìn)一步包括包含向樣品槽內(nèi)添加試劑的裝置的樣品制備站。48、如權(quán)利要求40所述的儀器，進(jìn)一步包括將樣品槽移動(dòng)到孔穴中的裝置。49、如權(quán)利要求47所述的儀器，進(jìn)一步包括控制熱循環(huán)儀、光學(xué)組件以及樣品制備站的數(shù)字計(jì)算機(jī)。50、一種進(jìn)行實(shí)時(shí)PCR的系統(tǒng)，包4舌a)熱循環(huán)儀，包含液體組合物和用于接合樣品槽并使所述樣品槽與液體組合物形成熱接觸的裝置；及b)光學(xué)組件，包含光發(fā)射器和光學(xué)檢測器，其將光導(dǎo)入接合的樣品槽和檢測從接合的樣品槽發(fā)射的光。51、如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述液體組合物包括金屬或金屬合金。52、如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述液體組合物包括鎵。53、如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述的發(fā)射信號(hào)來自所述樣品槽的可移除的蓋體。54、如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述液體組合物通過容器座與所述樣品槽隔離。55、如權(quán)利要求54所述的系統(tǒng)，其中所述容器座是透明的或半透明的。56、如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包含珀耳帖元件。57、如權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其中所述熱循環(huán)儀還包含與風(fēng)扇和攪拌棒操作連接的電動(dòng)機(jī)。58、如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中所述風(fēng)扇和攪拌棒與所述電動(dòng)機(jī)同軸連接。59、如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述熱循環(huán)儀還包含用于所述液體組合物的熱調(diào)控的電阻絲。60、如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述液體組合物密封在封閉屏障內(nèi)，其中所述屏障包括具有容器座的表面，所述樣品槽置于該容器座中。61、如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述液體組合物直接與所述樣品槽接觸。62、如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)組件包括針狀光電二極管、CCD成像儀、CMOS成像儀、行掃描儀、光電二極管、光電晶體管、光電倍增器或雪崩光電二極管。63、一種儀器，包括，a)散熱器；b)與所述散熱器熱接觸的加熱元件；c)包括具有頂面和底面的壁的屏障，其中底面密封于所述加熱元件上，其中密封的屏障和所述加熱元件形成包含液體組合物的容器；d)包含多個(gè)槽孔的第一片體，其中該第一片體密封于屏障的頂面上且槽孔延伸入容器中；e)包含多個(gè)樣品槽的第二片體，各樣品槽具有開口端，其中樣品槽可移除地插入槽孔中；f)包含多個(gè)突起的第三片體，其中突起可移除地插入樣品槽的開口端。64、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述液體組合物包括在60。C以上為液體并具有至少為0.1M/W/K的傳熱系數(shù)的金屬。65、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述液態(tài)金屬的體積能夠增加約0.1到6.0%。66、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述升溫能力超過每秒10.5。C。67、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中e)中所述槽孔設(shè)置為易適性的，以使所述槽孔能與f)中所述樣品槽形成熱或光學(xué)接觸。68、如權(quán)利要求67所述的儀器，其中所述設(shè)置包括在所述槽孔中采用幾何構(gòu)型和/或可變形材料。69、如權(quán)利要求68所述的儀器，其中所述幾何構(gòu)型是多邊形、橢圓形或者圓形。70、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述槽孔浸入所述液體組合物至初始水平。71、如權(quán)利要求70所述的儀器，其中所述突起延伸至所述初始水平以上、所述初始水平處或所述初始水平以下。72、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述第三片體能夠從所述液體組合物，及收熱量或纟皮所述液體組合物冷卻。73、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述第一片體的槽孔是透明和易適性的，且所述第二片體的樣品槽是透明的，從而在所述槽孔上的增強(qiáng)的壓力使所述容器中的所述液體與所述樣品槽中的樣品形成熱和光學(xué)接觸。74、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述第三片體的突起是透明的。75、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述屏障通過墊片密封到散熱體及第一片體上。76、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述第一片體或第二片體包括反射表面。77、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述屏障利用緊固器密封到散熱體及第一片體上。78、如權(quán)利要求63所述的儀器，還包含與所述加熱元件接觸的散熱體。79、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述加熱元件是珀耳帖元件、線元件或其組合。80、如權(quán)利要求63所述的儀器，還包含第二加熱元件，其中所述屏障放置在所述加熱元件和所述第二加熱元件之間。81、如權(quán)利要求63或權(quán)利要求69所述的儀器，其中所述的多個(gè)槽孔包括4、8、16、32、48、96、196、384或1536個(gè)槽孔。82、如權(quán)利要求63或69所述的儀器，還包括風(fēng)扇和攪拌棒，其中任選地所述風(fēng)扇和攪拌棒與單電動(dòng)機(jī)操作連接。83、如權(quán)利要求82所述的儀器，其中所述儀器由電池提供動(dòng)力。84、如權(quán)利要求82所述的儀器，其中所述風(fēng)扇由與所述儀器操作連接的控制部件自動(dòng)開啟和關(guān)閉。85、如權(quán)利要求63所述的儀器，還包括金屬散熱體。86、如權(quán)利要求85所述的儀器，其中所述散熱體包括銅。87、如權(quán)利要求63所述的儀器，其中所述加熱元件配置為用于梯度PCR。88、一種連續(xù)流PCR系統(tǒng)，包括樣品制備模塊；熱循環(huán)儀，其中所述熱循環(huán)儀包括用以調(diào)節(jié)所述樣品的溫度的液體組合物；及用于斗僉測來自所述樣品的發(fā)射信號(hào)的光學(xué)組件。89、如權(quán)利要求88所述的系統(tǒng)，還包括采樣器和廢液收集裝置。全文摘要本發(fā)明提供了一種用于以很高的速度和特異性進(jìn)行PCR-特別是實(shí)時(shí)PCR-的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用含有液體組合物的加熱塊以在其與反應(yīng)容器之間快速傳遞熱量。該系統(tǒng)利用液態(tài)金屬的反射性能以將來自PCR的信號(hào)反射至反應(yīng)容器中及頂部外。通過這種方式，信號(hào)可被光學(xué)組件實(shí)時(shí)測量而無需將反應(yīng)容器從加熱塊上移開。文檔編號(hào)C12Q1/68GK101522909SQ200780017548公開日2009年9月2日申請(qǐng)日期2007年5月17日優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日發(fā)明者A·謝勒,C·I·沃克,D·古德溫,G·馬爾特佐斯,M·約翰斯頓申請(qǐng)人:加利福尼亞技術(shù)學(xué)院