CN106367336A

CN106367336A - 用于进行化学反应的装置、方法和系统

Info

Publication number: CN106367336A
Application number: CN201610638913.5A
Authority: CN
Inventors: 刘树谟
Original assignee: Pickup (shanghai) Biological Technology Co Ltd
Current assignee: UNI SCIENCE BIO-TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2036-08-08
Also published as: WO2018028447A1; CN106367336B

Abstract

本发明公开了一种紧密型波解复用器/波分复用器，包括光学块、输入端和输出端，光学块包括第一侧面和第二侧面，第一侧面为对光进行反射的反射面，第二侧面设置有若干个滤波器，输入端发出的光线在所述光学块中传递；每次当该光线反射至一滤波器时，至少有一部分光线透过滤波器离开光学块后经输出端出射，第二侧面上设置一折射棱镜，输入端发出的光线经过折射棱镜折射后进入光学块，并使得输入端入射的光线在光学块内和透过滤波器的光线之间的夹角小于20°。本发明具有结构简单、体积小的等优点。

Description

用于进行化学反应的装置、方法和系统

技术领域

本申请涉及用于进行化学反应的装置、方法、系统和计算机可读介质，特别是利用热循环来进行样品检测和分析（例如，用于进行核酸扩增）的装置、方法、系统和计算机可读介质。

背景技术

核酸扩增方法允许选择性地复制核酸序列，进而允许从复杂的混合物（如生物样品）中选择性地富集和鉴别出靶标核酸。通常，需要首先对生物样品进行处理从而将核酸与生物样品中的其他组分及可能干扰核酸扩增的其他物质进行分离。完成核酸分离之后，可通过本领域已知的扩增方法（例如基于热循环的聚合酶链式反应（PCR））对靶标核酸进行扩增。对靶标核酸进行扩增之后，可以检测扩增产物，并由终端用户解读检测结果。然而，核酸扩增耗时颇多。

床边检测或者即时检测（POCT）具有在实验室基础设施较差、资源受限的条件下或者在对于检测结果的实时性要求高的情况下快速、准确地提供检测报告的能力。POCT也能够使现有水平的卫生保健设施更有可能在单次访视期间为患者提供即时的反馈结果。然而，POCT方法和装置的低效性限制了所能够实现的效果。例如，从复杂样品（例如，生物样品）制备核酸（例如，病原体的核酸）需要熟练技术人员在专门的实验室中手动执行多个处理步骤及后续的检测，而往往在几小时甚至几天之后才能出具报告、显示结果。

目前核酸扩增装置和方法的速度仍然不足，或者速度慢（比如，基于热电偶发热制冷的），或者效率和灵敏度低（各种恒温扩增反应），或者体型大（比如，机械转移反应试管插入于不同温度的导热模块的），或者成本高，反应混合物容量低，通用性差（比如，各种使用微流元件或内含加热器的反应试管的）。因此，快速、高效，便携、并且低成本的装置和方法，特别是核酸扩增方法，是一个相关领域和整体社会的急需。

发明内容

本申请提供了用于进行化学反应（特别是核酸扩增，例如聚合酶链式反应）的装置、方法和系统，从而实现对样品的即时检测。在化学反应（例如，生物化学或分子生物学反应）中，常常需要根据预定的程序将反应体系控制在特定的温度下。例如，在聚合酶链式反应（PCR）中，常需要以循环的方式使反应体系依次达到若干不同的温度，而整个反应可能需要30个或更多循环，用时往往超过1小时。因此，为了快速得到扩增反应的产物，或者得到检测结果，需要缩短化学反应的时间。本申请提供的装置、方法和系统能够实现快速、低能耗、便携、操作简便和/或准确的效果。在某些实施方式中，本申请提供的装置、方法和系统不需要特别定制的反应容器而可使用通常的PCR反应管。

一方面，本申请提供了一种用于进行化学反应的装置，所述化学反应要求在至少两个温区间进行热循环。所述装置可包括：可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区；和控制单元，所述控制单元被设置为控制所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述至少一个转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角为约80°至约100°。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述至少一个转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角为约0°至20°。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述至少两个恒温模块包括第一恒温模块和第二恒温模块。当所述样品接收单元处于第一位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第一恒温模块进行热交换；且当所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动至第二位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第二恒温模块进行热交换。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述第一恒温模块与所述第二恒温模块之间的温度差为至少约10摄氏度。例如，在某些实施方式中，所述第一恒温模块在运行时被维持在约90摄氏度至约110摄氏度，而所述第二恒温模块在运行时被维持在约35摄氏度至约75摄氏度。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述样品接收单元包括至少三个恒温模块，所述至少三个恒温模块包括第一恒温模块、第二恒温模块和第三恒温模块。当所述样品接收单元处于第一位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第一恒温模块进行热交换；当所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动至第二位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第二恒温模块进行热交换；且当所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动至第三位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第三恒温模块进行热交换。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述第一恒温模块与所述第三恒温模块间的温度差为至少约10摄氏度，所述第二恒温模块的温度位于所述第一恒温模块与所述第三恒温模块之间。

例如，在本申请的装置的某些实施方式中，所述第一恒温模块在运行时被维持在约80摄氏度至约110摄氏度，所述第二恒温模块在运行时被维持在约35摄氏度至约60摄氏度，且所述第三恒温模块在运行时被维持在约65摄氏度至约75摄氏度。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述化学反应为核酸扩增反应。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述反应容器为聚合酶链反应试管。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述反应混合物每一次持续与所述第一恒温模块进行热交换的时间不超过约60秒，且所述反应混合物每一次持续与所述第二恒温模块进行热交换的时间不超过约120秒。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述反应混合物每一次持续与所述第一恒温模块进行热交换的时间不超过约60秒，所述反应混合物每一次持续与所述第二恒温模块进行热交换的时间不超过约60秒，且所述反应混合物每一次持续与所述第三恒温模块进行热交换的时间不超过约300秒。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述反应容器中的反应混合物与所述至少两个恒温模块中的任一个进行热交换时，至少一部分不与任何其它恒温模块进行热交换。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述至少两个恒温模块彼此间热绝缘。

在某些实施方式中，本申请的所述装置还包括反应信号检测单元，所述反应信号指示所述化学反应的反应产物的存在和/或含量。例如，所述反应信号检测单元可检测光学信号、光谱信号、静电信号和/或电化学信号。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述反应信号检测单元检测光学信号，且所述光学信号为荧光信号。

在某些实施方式中，本申请的所述装置还包括与所述控制单元信息连通的输入单元，所述输入单元接收用户关于进行所述化学反应的指令。

在某些实施方式中，本申请的所述装置还包括与所述反应信号检测单元信息连通的输出单元，所述输出单元将所述反应信号检测单元检测到的关于所述反应产物的存在和/或含量的信息输出至接收者。

在某些实施方式中，本申请的所述装置还包括与所述反应混合物热耦合的温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元信息连通并向所述控制单元提供关于所述反应混合物的温度的信息。

在本申请的装置的某些实施方式中，所述控制单元与电机可操作地连接，且所述至少一个转轴为所述电机输出轴。

另一方面，本申请涉及一种用于进行化学反应的方法，所述化学反应要求在至少两个温区间进行热循环。所述方法包括：a)将包含反应混合物的反应容器置于可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区；b)使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述至少一个转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角为约70°至约100°。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述至少一个转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角为约0°至约20°。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述至少两个恒温模块包括第一恒温模块和第二恒温模块，并且所述步骤b)包括：b1) 使所述样品接收单元处于第一位置从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第一恒温模块进行热交换；和b2) 使所述样品接收单元从所述第一位置围绕所述至少一个转轴转动至第二位置从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第二恒温模块进行热交换。在本申请的方法的某些实施方式中，依次重复进行所述步骤b1)和b2)直至完成所述化学反应。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述第一恒温模块与所述第二恒温模块之间的温度差为至少约10摄氏度。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述第一恒温模块在运行时被维持在约90摄氏度至约110摄氏度，且所述第二恒温模块在运行时被维持在约35摄氏度至约75摄氏度。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述样品接收单元包括至少三个恒温模块，所述至少三个恒温模块包括第一恒温模块、第二恒温模块和第三恒温模块，并且所述步骤b)包括：b1) 使所述样品接收单元处于第一位置从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第一恒温模块进行热交换；b2) 使所述样品接收单元从所述第一位置围绕所述至少一个转轴转动至第二位置从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第二恒温模块进行热交换；和b3) 使所述样品接收单元从所述第二位置围绕所述至少一个转轴转动至第三位置从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第三恒温模块进行热交换。在本申请的方法的某些实施方式中，依次重复进行所述步骤b1)、b2)和b3)直至完成所述化学反应。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述第一恒温模块与所述第三恒温模块间的温度差为至少约10摄氏度，所述第二恒温模块的温度位于所述第一恒温模块与所述第三恒温模块之间。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述第一恒温模块在运行时被维持在约90摄氏度至约110摄氏度，所述第二恒温模块在运行时被维持在约35摄氏度至约60摄氏度，且所述第三恒温模块在运行时被维持在约65摄氏度至约75摄氏度。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述化学反应为核酸扩增反应。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述反应容器为聚合酶链反应试管。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述反应混合物每一次持续与所述第一恒温模块进行热交换的时间不超过约60秒，且所述反应混合物每一次持续与所述第二恒温模块进行热交换的时间不超过约120秒。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述反应混合物每一次持续与所述第一恒温模块进行热交换的时间不超过约60秒，所述反应混合物每一次持续与所述第二恒温模块进行热交换的时间不超过约60秒，且所述反应混合物每一次持续与所述第三恒温模块进行热交换的时间不超过约300秒。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述反应容器中的反应混合物与所述至少两个恒温模块中的任一个进行热交换时，至少一部分不与任何其它恒温模块进行热交换。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述至少两个恒温模块彼此间热绝缘。

在本申请的方法的某些实施方式中，包括检测所述化学反应中反应产物的存在和/或含量。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述反应产物的存在和/或含量以反应信号显示，且所述反应信号包括光学信号、光谱信号、静电信号和/或电化学信号。

在本申请的方法的某些实施方式中，所述反应信号为光学信号，且所述光学信号为荧光信号。

在本申请的方法的某些实施方式中，还在步骤a)和b)之间包括下述步骤：通过输入单元发送关于进行所述化学反应的指令。

在本申请的方法的某些实施方式中，还包括将关于所述反应产物的存在和/或含量的信息输出至接收者。

在本申请的方法的某些实施方式中，步骤b)还包括检测所述反应混合物的温度，并根据所检测到的所述温度调整所述样品接收单元的所述转动。

另一方面，本申请提供了一种用于进行化学反应的系统，所述化学反应要求在至少两个温区间进行热循环。所述系统可包括：输入模块，其接收进行所述化学反应的用户请求；反应模块，其响应于所述用户请求而：1）在可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中接收包含反应混合物的反应容器，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区；和2）使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换；以及输出模块，其可操作地连接至所述反应模块，其中所述输出模块将关于所述化学反应中反应产物的存在和/或含量的信息输出至接收者。

另一方面，本申请提供了一种用于进行化学反应的系统，所述化学反应要求在至少两个温区间进行热循环。所述系统可包括：输入模块，其接收进行所述化学反应的用户请求；反应模块，其响应于所述用户请求而执行本申请所述的方法；以及输出模块，其可操作地连接至所述反应模块，其中所述输出模块将关于所述化学反应中反应产物的存在和/或含量的信息输出至接收者。

另一方面，本申请提供了一种包含机器可执行代码的计算机可读介质，该机器可执行代码在被一个或多个计算机处理器执行时，实施进行化学反应的方法，该方法包括：使包含反应混合物的反应容器被置于可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区；和使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

另一方面，本申请提供了一种包含机器可执行代码的计算机可读介质，该机器可执行代码在被一个或多个计算机处理器执行时，实施本申请所述的方法。

另一方面，本申请提供了一种用于进行化学反应的系统，其包括：电子显示屏，其包含显示图形元素的用户界面，该图形元素可被用户访问，以执行用于进行化学反应的方案；和计算机处理器，其被可操作地连接至所述电子显示屏，并且被编程为在所述用户选择所述图形元素时执行所述化学反应的方案，该化学反应的方案包括：使包含反应混合物的反应容器被置于可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区；和使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

另一方面，本申请提供一种用于进行化学反应的系统，其包括：电子显示屏，其包含显示图形元素的用户界面，该图形元素可被用户访问，以执行用于进行化学反应的方法；和

计算机处理器，其被可操作地连接至所述电子显示屏，并且被编程为在所述用户选择所述图形元素时执行本申请所述的方法。

本领域技术人员能够从下文的详细描述中容易地洞察到本公开的其它方面和优势。下文的详细描述中仅显示和描述了本公开的示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，本公开的内容使得本领域技术人员能够对所公开的具体实施方式进行改动而不脱离本申请所涉及发明的精神和范围。相应地，本申请的附图和说明书中的描述仅仅是示例性的，而非为限制性的。

附图说明

本申请所涉及的发明的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本申请所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下：

图1A、1B、1C显示了本申请装置的一个实施例的在不同旋转角度下的剖面图。

图2显示了本申请装置的一个实施例的立体图。

图3显示了本申请装置的一个实施例的立体图。

图4显示了本申请装置的一个实施例的剖面图。

图5A、5B、5C显示了本申请装置的一个实施例在不同旋转角度下的剖面图。

图6显示了本申请装置的一个实施例的立体图。

图7A、7B显示了本申请装置的一个实施例的剖面图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所公开的内容容易地了解本申请发明的其他优点及效果。

在本申请中，术语“核酸扩增”通常指复制一个或多个核酸序列，形成核酸的一个或多个“拷贝”或“扩增产物”。

在本申请中，术语“DNA扩增”通常指复制一个或多个DNA序列，形成DNA分子的一个或多个“拷贝”或“扩增的DNA产物”。

在本申请中，术语“逆转录扩增”通常指经逆转录酶的作用而从核糖核酸（RNA）模板形成脱氧核糖核酸（DNA）。

在本申请中，术语“循环阈值”或“Ct”通常指热循环过程中的某个循环，在该循环中由扩增产物产生的可检测信号的增加达到了统计学上显著的高于背景信号的水平。

在本申请中，术语“变性”通常指双链核酸的螺旋结构完全或部分解旋，并且在一些情况下指单链核酸的二级结构解旋。在某些情形中，变性也可包括病原体细胞壁或病毒外壳的失活，以及蛋白抑制剂的失活。影响变性的条件可包括“变性温度”和“变性持续时间”。“变性温度”通常指允许发生变性的温度，“变性持续时间”通常指为发生变性而消耗的时长或维持在变性温度的时长。

在本申请中，术语“延伸”通常指以模板引导的方式将核苷酸掺入核酸中。延伸可借助于酶（例如聚合酶或逆转录酶）而发生。影响延伸的条件可包括“延伸温度”和“延伸持续时间”，“ 延伸温度”通常指允许发生延伸的温度，“延伸持续时间”通常指为发生延伸而花费的时长。

在本申请中，术语“退火”与“杂交”可互换地使用，通常指一种核酸与另一种核酸的核苷酸碱基-配对的相互作用，可产生双链结构、三链结构或其它更高级的结构。影响退火的条件可包括“退火温度”和“退火持续时间”。“退火温度”通常指允许发生退火的温度，“退火持续时间”通常指为发生退火而花费的时长。

在本申请中，术语“核酸”通常指任何长度的核苷酸（脱氧核糖核苷酸（dNTP）或核糖核苷酸（rNTP））或其类似物的聚合形式。所述核酸可具有任何三维结构，并且可执行任何已知或未知的功能。对于本申请涉及的发明，核酸的非限制性实例包括DNA、RNA、基因或基因片段的编码区或非编码区、由连锁分析确定的一个或多个基因座、外显子、内含子、信使RNA（mRNA）、转运RNA、核糖体RNA、短干扰RNA（siRNA）、短发夹RNA（shRNA）、微小RNA（miRNA）、核酶、cDNA、重组核酸、分支核酸、质粒、载体、分离的任意序列的DNA、分离的任意序列的RNA、核酸探针和引物。核酸可包含一种或多种经修饰的核苷酸，如甲基化核苷酸和核苷酸类似物。核酸的核苷酸序列可被非核苷酸组分中断。核酸可在聚合后被进一步修饰（例如通过与报告剂偶联或结合）。

在本申请中，术语“引物延伸反应”通常指双链核酸变性、引物与经变性的核酸的一条或两条链结合（也成为“退火”或“杂交”）、随后进行引物延伸的过程。

在本申请中，术语“反应混合物”通常指包含对于完成核酸扩增（例如，DNA扩增、RNA扩增）所必需的试剂的组合物，此等试剂的非限制性实例包括对靶RNA或靶DNA具有特异性的引物组、由RNA的逆转录产生的DNA、DNA聚合酶、逆转录酶（例如，用于RNA的逆转录）、合适的缓冲剂（包括两性离子缓冲剂）、辅因子（例如，二价和一价阳离子）、dNTP和其他酶（例如，尿嘧啶-DNA糖基化酶（UNG）等）。在一些情况下，反应混合物还可包含一种或多种报告剂。在本申请中，反应混合物可包括乳剂或经封装的组合物。

在本申请中，“报告剂”通常指产生可检测信号的组合物，该信号的存在或不存在可用于指示扩增产物是否存在。

在本申请中，术语“靶核酸”通常指在核酸分子的起始群体中的、具有某种核苷酸序列的核酸分子，需要测定其存在、量和/或序列中的一项或多项的变化。靶核酸可以是任何类型的核酸，包括DNA、RNA和它们的类似物。在本申请中，“靶核糖核酸（RNA）”通常指为RNA的靶核酸。在本申请中，“靶脱氧核糖核酸（DNA）”通常指为DNA的靶核酸。

在本申请中，术语“受试者”通常指具有可测试或可检测的遗传信息的实体。受试者可以是人。受试者可以是脊椎动物，例如哺乳动物。哺乳动物的非限制性实例包括鼠、猿、猴、猪、牛、羊等。受试者还可以是，例如食物、植物、土壤和水。

在本申请中，术语“热循环”通常指反应系统（例如化学反应的混合物）在两个或更多个不同温度间重复性变化的过程。

在本申请中，术语“转轴”与“旋转轴”可互换地使用，通常指物体绕其进行旋转的几何直线。在某些实施方式中，当使物体绕转轴旋转时，物体中的任一点与所述转轴间的垂直距离保持恒定。

在本申请中，术语“样品接收单元”通常指能够承载和/或固定样品或者包含样品的反应容器的组件。

在本申请中，术语“匹配”通常指物体与物体或物质与物质间的形状、大小和或材质适应彼此的需求。在某些情形中，“匹配”也可表示核酸序列之间的相似程度或互补程度。

在本申请中，术语“热耦合”通常指两个或更多个物理系统和/或部件以特定方式相关联，以便在所述系统和/或部件之间传递热能和热量。

在本申请中，术语“恒温模块”通常指在反应进行或装置运行的过程中温度保持基本恒定的模块。

在本申请中，术语“热交换”通常指由于温差而引起的两个物体或同一物体各部分之间的热能传递过程。例如，热交换可通过热传导、热对流和/或热辐射进行。

在本申请中，术语“轴线”通常指把平面或立体结构分成对称部分的直线。对于呈柱形或／和锥形的常规试管，“轴线”通常指把立体结构分成对称部分的最长的直线。

在本申请中，术语“核酸扩增反应”通常指引起核酸扩增的化学反应。例如，所述核酸扩增反应可以是聚合酶链式反应。

在本申请中，术语“聚合酶链反应试管”通常指适用使反应混合物在其中发生聚合酶链式反应的试管，例如，所述聚合酶链反应试管可以为微量离心管或PCR试管。

在本申请中，术语“热绝缘”通常指由于热阻的增加而减少或防止两个或更多个物体或同一物体各部分之间的热能传递。

在本申请中，术语“反应信号检测单元”通常指用于检测或指示反应信号的存在和/或强度的装置或组件。

在本申请中，术语“信息连通”通常指信息能够在两个或更多个物体之间或者在同一物体的各部分之间流动和/或传递。

在本申请中，术语“温度传感器”通常指能够感受温度或温度变化并将其转换为有效输出信号的装置。

在本申请中，术语“控制单元”通常指能够控制装置或系统的一个或多个参数变化的组件。

在本申请中，术语“输出轴”通常指用于输出动力的轴，例如，“电机输出轴”可以是与电机相连且用于输出电机动力的轴。

在本申请中，术语“可操作地连接”通常指两个物体或一个物体的多个部分间的连接方式使得某个物体或部分可在另一物体或部分上实现预定的效果。

在本申请中，术语“约”通常是指在指定数值以上或以下0.5% - 10%的范围内变动，例如在指定数值以上或以下0.5% ，1% ，1.5% ，2% ，2.5% ，3% ，3.5% ，4% ，4.5% ，5% ，5.5% ，6% ，6.5% ，7% ，7.5% ，8% ，8.5% ，9% ，9.5% ，或10%的范围内变动。

在一个方面，本申请提供了一种用于进行化学反应的装置，所述化学反应要求在至少两个温区（例如，两个目标温度）间进行热循环。所述装置可以包括可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合。所述样品接收单元可包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区。在某些实施方式中，所述样品接收单元包括两个、三个、四个或更多个恒温模块。

所述装置还可包括控制单元，所述控制单元被设置为控制所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

例如，本申请的装置可包括用于进行核酸扩增反应（例如，PCR反应）的热循环仪。图1A、1B、1C显示了本申请的一个示例性装置的剖面图。该装置包括样品接收单元100，所述样品接收单元100包括第一恒温模块104和第二恒温模块105以及热绝缘部件102。所述热绝缘部件102使得所述第一恒温模块104与第二恒温模块105之间以及该样品接收单元100与外部环境之间热隔离。所述样品接收单元100与反应容器（例如，PCR管）101相匹配且热耦合，所述反应容器101中包含反应混合物103。当样品接收单元100围绕转轴转动至如图1A所示的第一位置时，反应混合物103与第一恒温模块104进行热交换并持续所需的时间。随后，该样品接收单元100围绕转轴转动并经中间位置（如图1B所示）至第二位置（如图1C所示）时，反应混合物103与第二恒温模块105进行热交换并持续所需的时间。根据需要，所述样品接收单元100可在所述第一位置和所述第二位置间往复循环转动，直至获得所需的反应产物（例如，核酸扩增产物）。

图2显示了本申请的一个示例性装置200的立体图。该装置200包括可围绕至少一个转轴203转动的样品接收单元209，该样品接收单元209与用于进行化学反应（例如，核酸扩增反应）的反应容器（例如，PCR管）201相匹配且热耦合。所述样品接收单元209包括第一恒温模块204和第二恒温模块205以及热绝缘部件202。所述热绝缘部件202使得所述第一恒温模块204与第二恒温模块205之间、以及该样品接收单元209与外部环境之间热隔离。所述装置200还包括控制单元（例如，电机）207，其控制所述样品接收单元209围绕所述至少一个转轴203的转动，且在转动过程中，反应容器201的轴线与转轴203之间的夹角为约90°。所述控制单元207通过固定部件206被固定在基座208上。

图3显示了本申请的一个示例性装置300的立体图。该装置300包括可围绕至少一个转轴305转动的样品接收单元309，该样品接收单元309与用于进行化学反应（例如，核酸扩增反应）的反应容器（例如，PCR管）301相匹配且热耦合。所述样品接收单元309包括第一恒温模块302、第二恒温模块303以及第三恒温模块304。所述装置300还包括控制单元（例如，电机）307，其控制所述样品接收单元309围绕所述至少一个转轴305的转动。所述控制单元307通过固定部件306被固定在基座308上。

图4显示了本申请的一个示例性装置400的剖面图。该装置400包括可围绕至少一个转轴405转动的样品接收单元409，该样品接收单元409与用于进行化学反应（例如，核酸扩增反应）的反应容器（例如，PCR管）401相匹配且热耦合，所述反应容器401中包含反应混合物402。所述样品接收单元409包括恒温模块403和404。所述装置400还包括控制单元（例如，电机）407，其控制所述样品接收单元409围绕所述至少一个转轴405的转动。所述控制单元407通过固定部件406被固定在基座408上。如图4所示，反应容器401的轴线与转轴405间的夹角为约0°。当样品接收单元409围绕转轴405转动到图4中所示的位置时，反应混合物402与恒温模块404间发生热交换并持续所需的时间。

图5A、5B、5C显示了本申请的一个示例性装置的剖面图。该装置包括样品接收单元500，所述样品接收单元500包括第一恒温模块504、第二恒温模块505、第三恒温模块506以及热绝缘部件502。所述热绝缘部件502使得所述第一恒温模块504、第二恒温模块505以及第三恒温模块506之间以及该样品接收单元500与外部环境之间热隔离。所述样品接收单元500与反应容器（例如，PCR管）501相匹配且热耦合，所述反应容器501中包含反应混合物503。当样品接收单元500位于如图5A所示的第一位置时，反应混合物503与第三恒温模块506进行热交换并持续所需的时间。随后，该样品接收单元500围绕转轴转动至第二位置（如图5B所示），此时反应混合物503与第二恒温模块505进行热交换并持续所需的时间。然后，该样品接收单元500继续围绕转轴转动至第三位置（如图5C所示），此时反应混合物503与第一恒温模块504进行热交换并持续所需的时间。根据需要，所述样品接收单元500可在所述第一位置、第二位置和第三位置间往复循环转动，直至获得所需的反应产物（例如，核酸扩增产物）。

图6显示了本申请的一个示例性装置600的立体图。该装置包括样品接收单元609，所述样品接收单元609包括第一恒温模块604、第二恒温模块605、第三恒温模块606以及热绝缘部件602。所述热绝缘部件602使得所述第一恒温模块604、第二恒温模块605以及第三恒温模块606之间以及该样品接收单元609与外部环境之间热隔离。所述装置600还包括控制单元（例如，电机）603，其控制所述样品接收单元609围绕所述至少一个转轴601的转动。所述控制单元603通过固定部件607被固定在基座608上。

图7A、7B显示了本申请的一个示例性装置700的剖面图。该装置包括样品接收单元707，所述样品接收单元707包括第一恒温模块703和第二恒温模块704。所述样品接收单元707与反应容器（例如，PCR管）701相匹配且热耦合，所述反应容器701中包含反应混合物702。所述装置700还包括激发部件706和信号检测部件705，所述激发部件706可发射激发光使得反应混合物702中的报告剂产生可检测的信号（例如，荧光信号）而通过信号检测部件705进行检测。

在另一个方面，本申请提供了一种用于进行化学反应的方法，所述化学反应要求在至少两个温区（例如，两个目标温度）间进行热循环。所述方法可包括将包含反应混合物的反应容器置于可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区。所述方法还可包括使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

例如，本申请的方法可用于进行核酸扩增反应，如聚合酶链式反应（PCR），该反应要求在至少两个温区间进行热循环。首先，可将包含反应混合物的反应容器（例如，PCR试管）置于与其匹配且热耦合的样品接收单元中，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区。所述热循环可通过下述过程实现：使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述至少两个恒温模块分别进行热交换，从而加热或冷却所述反应混合物至目标温度（例如，预设的反应温度）。

例如，PCR反应可涉及94ºC和64ºC的设定反应温度，而所述样品接收单元可包括被维持在约94ºC的第一恒温模块和被维持在约64 ºC的第二恒温模块。在此情形下，可使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第一恒温模块进行热交换，并使该反应混合物的温度迅速达到约94ºC。随后，可使所述样品接收单元再次围绕所述至少一个转轴转动从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第二恒温模块进行热交换，并使该反应混合物的温度迅速下降到约64ºC。

在另一个方面，本申请提供了一种用于进行化学反应的系统，所述化学反应要求在至少两个温区（例如，两个目标温度）间进行热循环。所述系统可包括输入模块，该输入模块接收进行所述化学反应的用户请求。所述系统还可包括反应模块，该反应模块响应于所述用户请求而在可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中接收包含反应混合物的反应容器，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区。所述反应模块还可响应于所述用户请求而使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。所述系统还可包括输出模块，其可操作地连接至所述反应模块，其中所述输出模块将关于所述化学反应中反应产物的存在和/或含量的信息输出至接收者。

在另一个方面，本申请提供一种包含机器可执行代码的计算机可读介质，该机器可执行代码在被一个或多个计算机处理器执行时，实施进行化学反应的方法。所述方法包括使包含反应混合物的反应容器被置于可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区。所述方法还可包括使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

在另外的方面，本申请提供一种用于进行化学反应的系统，所述系统可包括电子显示屏，其包含显示图形元素的用户界面，该图形元素可被用户访问，以执行用于进行化学反应的方案。所述系统还可包括计算机处理器，其被可操作地连接至所述电子显示屏，并且被编程为在所述用户选择所述图形元素时执行所述化学反应的方案。所述化学反应的方案可包括使包含反应混合物的反应容器被置于可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区。所述化学反应的方案还可包括使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

在本申请的装置、方法或系统中，所述至少一个转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角可以为约0°至约360°，例如约0°至约5°，约0°至约10°，约0°至约20°，约0°至约30°，约0°至约40°，约0°至约50°，约0°至约60°，约0°至约70°，约0°至约80°，约0°至约90°，约0°至约100°，约0°至约110°，约0°至约120°，约0°至约130°，约0°至约140°，约0°至约150°，约0°至约160°，约0°至约170°，约0°至约180°，约0°至约190°，约0°至约200°，约0°至约210°，约0°至约220°，约0°至约230°，约0°至约240°，约0°至约250°，约0°至约260°，约0°至约270°，约0°至约280°，约0°至约290°，约0°至约300°，约0°至约310°，约0°至约320°，约0°至约330°，约0°至约340°，或约0°至约350°。在某些实施方式中，所述至少一个转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角为约70°至约110°，例如约80°至约100°，约85°至约95°，约85°至约90°，或者约90°。在某些实施方式中，所述至少一个转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角为约0°至30°，例如约0°至约25°，约0°至约20°，约0°至约15°，约0°至约10°，约0°至约5°，或者约0°。

在本申请的装置、方法或系统的某些实施方式中，所述至少两个恒温模块包括第一恒温模块和第二恒温模块，且所述第一恒温模块和所述第二恒温模块在所述装置、方法或系统运转或进行时被维持在彼此不同的温区。

例如，当所述样品接收单元处于第一位置时，所述反应容器中的反应混合物可与所述第一恒温模块进行热交换。当所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动至第二位置时，所述反应容器中的反应混合物可与所述第二恒温模块进行热交换。

例如，所述化学反应可以为核酸扩增反应。在所述装置、方法或系统运转或进行时，所述第一恒温模块可被维持在核酸扩增反应的变性温度，而所述第二恒温模块可被维持在核酸扩增反应的延伸温度，所述变性温度可不同于所述延伸温度。例如，所述变性温度可为约80℃至约110℃，约90℃至约110℃，约90℃至约100℃，约90℃至约97℃，例如约92℃至约95℃。在某些实施方式中，所述变性温度为至少约80℃、至少约81℃、至少约82℃、至少约83℃、至少约84℃、至少约85℃、至少约86℃、至少约87℃、至少约88℃、至少约89℃、至少约90℃、至少约91℃、至少约92℃、至少约93℃、至少约94℃、至少约95℃、至少约96℃、至少约97℃、至少约98℃、至少约99℃或至少约100℃。所述延伸温度可为约30℃至约80℃。在某些实施方式中，延伸温度为约35℃至约75℃。例如，延伸温度可为约35℃至约72℃，约40℃至约65℃，约45℃至约60℃，约50℃至约60℃。在某些实施方式中，延伸温度为至少约35℃、至少约36℃、至少约37℃、至少约38℃、至少约39℃、至少约40℃、至少约41℃、至少约42℃、至少约43℃、至少约44℃、至少约45℃、至少约46℃、至少约47℃、至少约48℃、至少约49℃、至少约50℃、至少约51℃、至少约52℃、至少约53℃、至少约54℃、至少约55℃、至少约56℃、至少约57℃、至少约58℃、至少约59℃、至少约60℃、至少约61℃、至少约62℃、至少约63℃、至少约64℃、至少约65℃、至少约66℃、至少约67℃、至少约68℃、至少约69℃、至少约70℃、至少约71℃、至少约72℃、至少约73℃、至少约74℃、至少约75℃、至少约76℃、至少约77℃、至少约78℃、至少约79℃或至少约80℃。

在某些实施方式中，所述样品接收单元可包括至少三个恒温模块，所述至少三个恒温模块包括第一恒温模块、第二恒温模块和第三恒温模块，且所述第一恒温模块、第二恒温模块和第三恒温模块在所述装置、方法或系统运转或进行时被维持在彼此不同的温区。

例如，当所述样品接收单元处于第一位置时，所述反应容器中的反应混合物可与所述第一恒温模块进行热交换。当所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动至第二位置时，所述反应容器中的反应混合物可与所述第二恒温模块进行热交换。当所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动至第三位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第三恒温模块进行热交换。

例如，所述化学反应可以为核酸扩增反应。在所述装置运转时，所述第一恒温模块可被维持在核酸扩增反应的变性温度，所述第二恒温模块可被维持在核酸扩增反应的退火温度和延伸温度，所述第三恒温模块可被维持在核酸扩增反应的延伸温度。例如，所述变性温度可为约80℃至约110℃，约90℃至约110℃，约90℃至约100℃，约90℃至约97℃，例如约92℃至约95℃，至少约80℃、至少约81℃、至少约82℃、至少约83℃、至少约84℃、至少约85℃、至少约86℃、至少约87℃、至少约88℃、至少约89℃、至少约90℃、至少约91℃、至少约92℃、至少约93℃、至少约94℃、至少约95℃、至少约96℃、至少约97℃、至少约98℃、至少约99℃或至少约100℃。所述退火温度可为约30℃至约65℃。在某些实施方式中，退火温度为约30℃至约60℃。例如，退火温度可为约35℃至约60℃，约40℃至约60℃，约45℃至约60℃，约50℃至约60℃。在某些实施方式中，退火温度可为至少约45℃、至少约46℃、至少约47℃、至少约48℃、至少约49℃、至少约50℃、至少约51℃、至少约52℃、至少约53℃、至少约54℃、至少约55℃、至少约56℃、至少约57℃、至少约58℃、至少约59℃、或至少约60℃。所述延伸温度可为约60℃至约80℃。在某些实施方式中，延伸温度为约65℃至约80℃。例如，延伸温度可为约65℃至约75℃，约70℃至约80℃，约70℃至约75℃。在某些实施方式中，延伸温度可为至少约65℃、至少约66℃、至少约67℃、至少约68℃、至少约69℃、至少约70℃、至少约71℃、至少约72℃、至少约73℃、至少约74℃、至少约75℃、至少约76℃、至少约77℃、至少约78℃、至少约79℃、或至少约80℃。

在本申请的装置、方法或系统中，所述反应容器可以为聚合酶链反应试管。

在本申请的装置、方法或系统中，所述反应混合物每一次持续与所述第一恒温模块进行热交换的时间可以为不超过约5秒、不超过约10秒、不超过约15秒、不超过约20秒、不超过约25秒、不超过约30秒、不超过约35秒、不超过约40秒、不超过约45秒、不超过约50秒、不超过约55秒、不超过约60秒、不超过约70秒、不超过约80秒或不超过约90秒。

在某些实施方式中，所述反应混合物每一次持续与所述第二恒温模块进行热交换的时间可以为不超过约5秒、不超过约10秒、不超过约15秒、不超过约20秒、不超过约25秒、不超过约30秒、不超过约35秒、不超过约40秒、不超过约45秒、不超过约50秒、不超过约60秒、不超过约70秒、不超过约80秒、不超过约90秒、不超过约100秒、不超过约110秒、不超过约120秒、不超过约130秒、不超过约140秒或不超过约150秒。

在某些实施方式中，所述反应混合物每一次持续与所述第三恒温模块进行热交换的时间可以为不超过约5秒、不超过约10秒、不超过约15秒、不超过约20秒、不超过约25秒、不超过约30秒、不超过约35秒、不超过约40秒、不超过约45秒、不超过约50秒、不超过约60秒、不超过约70秒、不超过约80秒、不超过约90秒、不超过约100秒、不超过约110秒、不超过约120秒、不超过约130秒、不超过约140秒或不超过约150秒。

在本申请的装置、方法或系统中，所述反应容器中的反应混合物与所述至少两个恒温模块中的任一个进行热交换时，至少一部分基本上不与任何其它恒温模块进行热交换。例如，所述至少两个恒温模块彼此间基本上热绝缘。

在本申请的装置、方法或系统中，还可包括反应信号检测单元或检测步骤，所述反应信号指示所述化学反应的反应产物的存在和/或含量。例如，所述反应信号检测单元或检测步骤可检测光学信号、光谱信号、静电信号和/或电化学信号。在某些实施方式中，所述反应信号检测单元或检测步骤检测光学信号，例如荧光信号。

在本申请的装置或系统中，还可包括与所述控制单元信息连通的输入单元或输入模块，所述输入单元或输入模块可接收用户关于进行所述化学反应的指令。

在本申请的装置或系统中，还可包括与所述反应信号检测单元信息连通的输出单元或输出模块，所述输出单元或输出模块可将所述反应信号检测单元检测到的关于所述反应产物的存在和/或含量的信息输出至接收者。

在本申请的装置或系统中，还可包括与所述反应混合物热耦合的温度传感器，所述温度传感器可与所述控制单元信息连通并向所述控制单元提供关于所述反应混合物的温度的信息。

在本申请的装置或系统中，所述控制单元可与电机可操作地连接。在某些实施方式中，所述至少一个转轴为所述电机输出轴。

在本申请的方法中，还可包括检测所述化学反应中反应产物的存在和/或含量。例如，所述反应产物的存在和/或含量可以反应信号显示。所述反应信号可包括光学信号、光谱信号、静电信号和/或电化学信号。在某些实施方式中，所述反应信号为光学信号，且所述光学信号可以为荧光信号。

在本申请的方法中，当将包含反应混合物的反应容器置于可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中之后，可通过输入单元发送关于进行所述化学反应的指令。在本申请的方法中，还可包括将关于所述反应产物的存在和/或含量的信息输出至接收者。

在本申请的方法中，还可包括检测所述反应混合物的温度，并根据所检测到的所述温度调整所述样品接收单元的所述转动。

热循环

本申请的方法、装置和系统可在低能耗的条件下精确控制化学反应体系的温度变化。对于实现快速核酸扩增而言，渐变时间（即热循环仪使样品或反应混合物从一个温度转换到另一个温度所花费的时间）和/或渐变速率可以是关键性因素。例如，扩增反应产生可检测的、指示靶核酸的存在或量的扩增信号所需的时间可通过减少渐变时间或加快渐变速率而缩短。在某些情况下，渐变（ramping）时间和/或渐变速率在不同的循环间可以不同。在某些实施方式中，渐变时间和/或渐变速率在不同的循环间相同。可根据样本类型和/或反应混合物的组成来调节渐变时间和/或渐变速率。

例如，可通过调整反应混合物与本申请的恒温模块相接触或进行热交换的时间来控制渐变时间和/或渐变速率。在某些实施方式中，可通过增加反应混合物与本申请的恒温模块间的接触面积来控制渐变时间和/或渐变速率。在某些实施方式中，可通过将本申请的恒温模块的温度设定为高于和/或低于靶标温度而控制渐变时间和/或渐变速率。例如，反应混合物温度的渐变速率可以是至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25或30 ºC/秒。

在某些实施方式中，可使反应混合物与所述恒温模块进行热交换的时间为至少约0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、或60秒，或者至少约2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、或60分钟。在某些实施方式中，可使反应混合物与所述恒温模块进行热交换的时间为最多约0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60秒，或者最多约2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60分钟。

在本申请的方法、装置和系统中，所述化学反应可包括的热循环次数可以为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100或更多次循环。在某些实施方式中，所述化学反应可包括的热循环次数为不超过5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45或50次。

在本申请的方法、装置和系统中，所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴的转动可由控制单元调节，其调节方式可以是机械调节或电子调节。在某些实施方式中，所述控制单元包括一个或多个电机。例如，所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴的转动可由电子控制系统控制。该电子控制系统可包括一个或多个计算机处理器，所述一个或多个计算机处理器可以可操作地与一个或多个电机相连接，从而调节所述样品接收单元按照特定的方向和速度转动。在某些实施方式中，所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴的转动由机械控制系统控制，例如，可通过齿轮或履带等调节所述样品接收单元按照特定的方向和速度转动。

在本申请的方法、装置和系统中，在每个循环中，每个恒温模块与反应混合物进行热交换的时间可以相同或不同。例如，每个恒温模块在每个循环中可彼此独立地与反应混合物进行约0.1秒、约0.2秒、约0.3秒、约0.4秒、约0.5秒、约0.6秒、约0.7秒、约0.7秒、约0.8秒、约1秒、约1.1秒、约1.2秒、约1.3秒、约1.4秒、约1.5秒、约1.6秒、约1.7秒、约1.8秒、约1.9秒、约2秒、约2.1秒、约2.2秒、约2.3秒、约2.4秒、约2.5秒、约2.6秒、约2.7秒、约2.8秒、约2.9秒、约3秒、约3.1秒、约3.2秒、约3.3秒、约3.4秒、约3.5秒、约3.6秒、约3.7秒、约3.8秒、约3.9秒、约4秒、约4.1秒、约4.2秒、约4.3秒、约4.4秒、约4.5秒、约4.6秒、约4.7秒、约4.8秒、约4.9秒、约5秒、约5.5秒、约6秒、约6.5秒、约7秒、约7.5秒、约8秒、约8.5秒、约9秒、约9.5秒、约10秒、约11秒、约12秒、约13秒、约14秒、约15秒、约16秒、约17秒、约18秒、约19秒、约20秒、约21秒、约22秒、约23秒、约24秒、约25秒、约26秒、约27秒、约28秒、约29秒、约30秒、约35秒、约40秒、约45秒、约50秒、约55秒、约1分钟、约1.5分钟、约2分钟、约2.5分钟、约3分钟、约3.5分钟、约4分钟、约4.5分钟或约5分钟的热交换。

在本申请的方法、装置和系统中，完成一个热循环所需要的时间可以是少于或等于约10分钟、约5分钟、约1分钟、约50秒、约40秒、约30秒、约20秒、约15秒、约10秒、约9秒、约8秒、约7秒、约6秒、约5秒、约4秒、约3秒、约2秒、约1秒、约0.9秒、约0.8秒、约0.7秒、约0.6秒、约0.5秒、约0.4秒、约0.3秒、约0.2秒或约0.1秒。

在本申请的方法、装置和系统中，可通过编程或其它调节方式来控制与所述化学反应中的热循环相关的参数，例如恒温模块的温度，反应进行中的目标温度，反应混合物与不同恒温模块进行热交换的顺序，所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动的方向、速度，总的循环数等。

反应混合物

通过本申请的装置、方法或系统进行的化学反应可在一种或多种反应混合物中进行。所述反应混合物可以包含靶核酸。所述反应混合物还可以包含一种或多种检测扩增产物的报告剂（例如，可检测的核酸结合试剂）。反应混合物中还可包含一种或多种用于进行核酸扩增的试剂，例如，核酸聚合酶、反转录酶、dNTP或Mg2+离子等。在某些实施方式中，所述反应混合物为乳剂或乳液。在某些实施方式中，所述反应混合物被封装。

所述反应混合物中还可包括生物学样品。所述生物学样品可以取自受试者。例如，在某些实施方式中，所述生物学样品直接取自活的受试者。所述生物学样品可包括例如，血液、尿液、粪便、唾液、脑脊液和汗液等。可使用任何包含核酸的生物学样品，其可以为固体形式（例如生物学组织）也可以为液体形式（例如体液）。生物学样品的非限制性实例包括从受试者的任何解剖学位置（例如，组织、循环系统、骨髓）获得的血液（或血液的成分—例如，白细胞、红细胞、血小板）、从受试者的任何解剖学位置获得的细胞、皮肤、心脏、肺、肾脏、呼出气、骨髓、粪便、精液、阴道液、来源于肿瘤组织的组织液、乳房、胰腺、脑脊液、组织、咽喉拭子、活检物、胎盘液、羊水、肝脏、肌肉、平滑肌、膀胱、胆囊、结肠、肠、脑、腔液、痰、脓、微生物群（micropiota）、胎粪、乳汁、前列腺、食道、甲状腺、血清、唾液、尿液、胃液和消化液、泪液、眼部液体、汗液、粘液、耳垢、油、腺体分泌物、脊髓液、毛发、指甲、皮肤细胞、血浆、鼻拭子或鼻咽洗液、脊髓液、脐带血、淋巴液和/或其他排泄物或身体组织。

所述受试者可以是有生命的个体或死亡的个体。所述受试者可以是人或者动物。例如，所述受试者可以为哺乳动物，例如猿、猴、猫、犬、猪、牛、羊、鼠等。在某些实施方式中，所述受试者可以是食物、土壤、水或空气等。

直接取自受试者的生物学样品通常是指未经过进一步处理的生物学样品。例如，可从受试者的外周循环系统中获取血液（例如，通过采血针）并将其直接加至反应混合物中。所述反应混合物中可包含抗凝剂，从而使得所述血液可用于进一步的分析。在某些实施方式中，可使用拭子从受试者的口腔上皮或其它上皮组织获取上皮细胞并且在获取了来自受试者的该生物学样品后，可将包含生物学样品的拭子浸入液体（例如缓冲液）中以收集来自所述拭子的生物学样品。在某些实施方式中，可先对所述生物学样品进行预处理（例如，纯化、核酸提取等），随后将其加入反应混合物中。

本申请的方法、系统或装置可用于对靶核酸进行扩增以生成扩增产物。靶核酸可以是靶RNA或靶DNA。

当靶核酸为靶RNA时，靶RNA可以是任何类型的RNA。在某些实施方式中，靶RNA是病毒RNA。在某些实施方式中，病毒RNA可能对于受试者是致病性的。致病病毒RNA的非限制性实例包括人免疫缺陷病毒I（HIV I）、人免疫缺陷病毒II（HIV II）、正粘病毒、埃博拉病毒、登革病毒、流感病毒（例如，H1N1、H3N2、H7N9或H5N1）、肝炎病毒、甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒（例如，披甲RNA-HCV病毒）、丁型肝炎病毒、戊型肝炎病毒、庚型肝炎病毒、EB病毒、单核细胞增多症病毒、巨细胞病毒、SARS病毒、西尼罗热病毒、脊髓灰质炎病毒和麻疹病毒。

当靶核酸为靶DNA时，靶DNA可以是任何类型的DNA。在某些实施方式中，靶DNA是病毒DNA。在某些实施方式中，病毒DNA可能对于受试者是致病性的。DNA病毒的非限制性实例包括单纯疱疹病毒、天花病毒、腺病毒（例如，55型腺病毒、7型腺病毒）和水痘病毒（例如，禽痘）。在某些实施方式中，靶DNA可以是细菌DNA。细菌DNA可来自对受试者为致病性的细菌，例如，结核分枝杆菌（已知会引起肺结核的细菌）。在一些情况下，靶DNA可以是来自致病原生动物（例如，一种或多种可引起疟疾的疟原虫类型的原生动物）的DNA。靶核酸属于PCR技术术语中的模版的范畴。模版更广义，在一些情况下，可以是来自任何生物或人工合成的DNA序列。

在本申请中，反应混合物中可包含对于进行核酸扩增所必需的试剂，所述反应混合物中还可包括产生可检测信号的报告剂，该报告剂可检测信号存在或不存，从而指示扩增产物是否存在。可检测信号的强度可与扩增产物的量成比例。在一些情况下，当扩增产物由与最初扩增的靶核酸不同类型的核酸所生成时，可检测信号的强度可与最初扩增的靶核酸的量成比例。例如，在通过平行的逆转录和扩增从逆转录获得的DNA来扩增靶RNA的情况下，对于这两个反应所必需的试剂还可包括可产生可检测信号的报告剂，该可检测信号指示扩增的DNA产物和/或扩增的靶RNA的存在。可检测信号的强度可与扩增的DNA产物和/或扩增的原始靶RNA的量成比例。还可以通过使用报告剂来进行实时扩增，包括用于DNA扩增的实时PCR。

报告剂可通过共价或非共价方式与包括扩增产物在内的核酸相连接。非共价方式的非限制性实例包括离子相互作用、范德华力、疏水相互作用、氢键键合及其组合。在某些实施方式中，报告剂可与初始反应物结合，并且报告剂水平的变化可用于检测扩增产物。在某些实施方式中，报告剂可以仅在核酸扩增进行时是可检测的（或不可检测的）。在某些实施方式中，光学活性染料（例如，荧光染料）可用作报告剂。染料的非限制性实例包括SYBR绿，SYBR蓝，DAPI，碘化丙啶（propidium iodine），Hoeste，SYBR金，溴化乙锭，吖啶，原黄素、吖啶橙，吖啶黄，荧光香豆素（fluorcoumanin），玫瑰树碱，道诺霉素，氯喹，偏端霉素D，色霉素，胡米溴铵（homidium），光辉霉素，多吡啶钌（ruthenium polypyridyl），安曲霉素（anthramycin），菲啶和吖啶，溴化乙锭，碘化丙啶，碘化己啶（hexidium iodide），二氢乙锭，乙锭同型二聚体-1和乙锭同型二聚体-2，单叠氮化乙锭（ethidium monoazide）和ACMA，Hoechst 33258，Hoechst 33342，Hoechst 34580，DAPI，吖啶橙，7-AAD，放线菌素D，LDS751，羟茋巴脒（hydroxystilbamidine），SYTOX蓝，SYTOX绿，SYTOX橙，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金，SYBR绿I，SYBR绿II，SYBR DX，SYTO-40、-41、-42、-43、-44、-45（蓝），SYTO-13、-16、-24、-21、-23、-12、-11、-20、-22、-15、-14、-25（绿），SYTO-81、-80、-82、-83、-84、-85（橙），SYTO-64、-17、-59、-61、-62、-60、-63（红），荧光素，异硫氰酸荧光素（FITC），四甲基罗丹明异硫氰酸酯（TRITC），罗丹明，四甲基罗丹明，R-藻红蛋白，Cy-2、Cy-3、Cy-3.5、Cy-5、Cy5.5、Cy-7，德克萨斯红（Texas Red），Phar-Red，别藻蓝蛋白（APC），Sybr绿I，Sybr绿II，Sybr金，CellTracker绿，7-AAD，乙锭同型二聚体I，乙锭同型二聚体II，乙锭同型二聚体III，溴化乙锭，伞形酮，曙红，绿色荧光蛋白，赤藓红，香豆素，甲基香豆素，芘，孔雀绿，茋，荧光黄，级联蓝（cascade blue），二氯三嗪胺荧光素，丹磺酰氯，荧光镧系络合物（如那些包括铕和铽的络合物），羧基四氯荧光素，5和/或6-羧基荧光素（FAM），5-（或6-）碘乙酰胺基荧光素，5-{[2(和3)-5-(乙酰基巯基)-琥珀酰基]氨基}荧光素（SAMSA-荧光素），丽丝胺罗丹明B磺酰氯，5和/或6羧基罗丹明（ROX），7-氨基-甲基-香豆素，7-氨基-4-甲基香豆素-3-乙酸（AMCA），BODIPY荧光团，8-甲氧基芘-1,3,6-三磺酸三钠盐，3,6-二磺酸-4-氨基-萘二甲酰亚胺，藻胆蛋白，AlexaFluor 350、405、430、488、532、546、555、568、594、610、633、635、647、660、680、700、750和790染料，DyLight 350、405、488、550、594、633、650、680、755和800染料，或其他荧光团。

在某些实施方式中，报告剂可以是在与扩增产物杂交时具有光学活性的序列特异性寡核苷酸探针。由于探针与扩增产物的序列特异性结合，寡核苷酸探针的使用可提高检测的特异性和灵敏度。探针可连接至本申请中描述的任何光学活性报告剂（例如，染料），并且还可包括能够阻断相关联的染料的光学活性的猝灭剂。可用作报告剂的探针的非限制性实例包括TaqMan探针、TaqMan Tamara探针、TaqMan MGB探针或Lion探针。

在某些实施方式中，报告剂可以是RNA寡核苷酸探针，其包含光学活性染料（例如，荧光染料）和相邻地位于探针上的猝灭剂。染料与猝灭剂的紧密靠近可阻断染料的光学活性。探针可与待扩增的靶序列结合。一旦在扩增期间DNA聚合酶的外切核酸酶活性使探针断裂，则猝灭剂与染料分离，而游离的染料重新获得其光学活性，随后可检测该活性。

在某些实施方式中，报告剂可以是分子信标。分子信标包括，例如，在发夹构象的寡核苷酸的一端上连接的猝灭剂。在该寡核苷酸的另一端是光学活性染料，例如，荧光染料。在发夹构型中，光学活性染料和猝灭剂足够紧密地接近，使得猝灭剂能够阻断染料的光学活性。然而，一旦与扩增产物杂交，该寡核苷酸即呈线性构象并与该扩增产物上的靶序列杂交。寡核苷酸的线性化导致光学活性染料与猝灭剂的分离，从而使得光学活性恢复，并且可被检测到。分子信标对扩增产物上的靶序列的序列特异性可改善检测的特异性和灵敏度。

在某些实施方式中，报告剂可以是放射性物质。放射性物质的非限制性实例包括¹⁴C、¹²³I、¹²⁴I、¹²⁵I、¹³¹I、Tc99m、³⁵S和³H。

在某些实施方式中，报告剂可以是能够产生可检测信号的酶。可检测信号可通过酶对其底物的活性，或在酶具有多个底物的情况下对特定底物的活性来产生。可用作报告剂的酶的非限制性实例包括碱性磷酸酶、辣根过氧化物酶、I²-半乳糖苷酶、碱性磷酸酶、β-半乳糖苷酶、乙酰胆碱酯酶和萤光素酶。

在需要裂解剂的情况下，可使用本领域中已知的任何合适的裂解剂，包括可商购的裂解剂。裂解剂的非限制性实例包括Tris-HCl，EDTA，去污剂（例如，Triton X-100、SDS），溶菌酶，葡萄糖酶（glucolase），蛋白酶E，病毒内溶素，外溶素（exolysin），消解酶（zymolose），溶细胞酶（Iyticase），蛋白酶K，来自噬菌体的内溶素和外溶素，来自噬菌体PM2的内溶素，来自枯草芽孢杆菌（B. subtilis）噬菌体PBSX的内溶素，来自乳杆菌原噬菌体Lj928、Lj965、噬菌体15 Phiadh的内溶素，来自肺炎链球菌噬菌体Cp-I的内溶素，无乳链球菌噬菌体B30的双功能肽聚糖溶素，来自原噬菌体细菌的内溶素和外溶素，来自李斯特菌（Listeria）噬菌体的内溶素，穴蛋白（holin）-内溶素，细胞20裂解基因，holWMY沃氏葡萄球菌（Staphylococcus wameri） M噬菌体varphiWMY，沃氏葡萄球菌M噬菌体varphiWMY的Iy5WMY，及其组合。在一些情况下，缓冲液可包含裂解剂（例如，裂解缓冲液）。裂解缓冲液的一个实例是氢氧化钠（NaOH）。

本领域已知的任何类型的核酸扩增反应均可用于扩增靶核酸并生成扩增产物。此外，核酸的扩增可以是线性的、指数式的或其组合。扩增可以是基于乳剂的或不是基于乳剂的。核酸扩增方法的非限制性实例包括逆转录、引物延伸、聚合酶链反应、连接酶链反应、解旋酶依赖性扩增、非对称扩增、滚环扩增和多重置换扩增（MDA）。在某些实施方式中，扩增产物可以是DNA。在对靶RNA进行扩增的情况下，可通过RNA的逆转录来获得DNA并且可利用随后的DNA扩增来生成扩增的DNA产物。扩增的DNA产物可以指示在生物样品中存在靶RNA。在对DNA进行扩增的情况下，可以使用本领域中已知的任何DNA扩增方法。DNA扩增方法的非限制性实例包括聚合酶链反应（PCR）、PCR的变形方式（例如，实时PCR、等位基因特异性PCR、装配PCR、非对称PCR、数字PCR、乳液PCR等）、解旋酶依赖性PCR、巢式PCR、热启动PCR、反向PCR、甲基化特异性PCR、微引物PCR（miniprimer PCR）、多重PCR、巢式PCR、重叠-延伸PCR、热非对称交错PCR（thermal asymmetric interlaced PCR）、递降PCR）以及连接酶链式反应（LCR）。在一些情况下，DNA扩增是线性的。在一些情况下，DNA扩增是指数式的。在一些情况下，DNA扩增采用巢式PCR来实现，其可改善检测扩增的DNA产物的灵敏度。

在本申请所述的化学反应中，可使用针对靶核酸的引物组来进行核酸扩增反应。引物组通常包含一种或多种引物。例如，引物组可包含约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10种或更多种引物。在一些情况下，引物组可包含针对不同的扩增产物或不同的核酸扩增反应的引物。例如，引物组可包含第一引物和与核酸链产物互补的第二引物，第一引物是生成与靶核酸的至少一部分互补的核酸产物的第一链所必需的，第二引物是生成与核酸产物第一链的至少一部分互补的核酸产物的第二链所必需的。

例如，引物组可针对靶RNA。引物组可包含可用于生成与靶RNA的至少一部分互补的核酸产物第一链的第一引物。在逆转录反应的情况下，核酸产物的第一链可以是DNA。引物组还可包含可用于生成与核酸产物第一链的至少一部分互补的核酸产物第二链的第二引物。在与DNA扩增平行进行的逆转录反应的情况下，核酸产物的第二链可以是与自RNA模板产生的DNA链互补的核酸（例如，DNA）产物的链。如有需要，可以使用任何合适数目的引物组。例如，可以使用约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个引物组。当使用多个引物组时，一个或多个引物组可各自对应于特定的核酸扩增反应或扩增产物。

在某些实施方式中，使用DNA聚合酶。可以使用任何合适的DNA聚合酶，包括可商购的DNA聚合酶。DNA聚合酶通常指能够以模板结合的方式将核苷酸掺入到DNA链中的酶。DNA聚合酶的非限制性实例包括Taq聚合酶、Tth聚合酶、Tli聚合酶、Pfu聚合酶、VENT聚合酶、DEEPVENT聚合酶、EX-Taq聚合酶、LA-Taq聚合酶、Expand聚合酶、Sso聚合酶、Poc聚合酶、Pab聚合酶、Mth聚合酶、Pho聚合酶、ES4聚合酶、Tru聚合酶、Tac聚合酶、Tne聚合酶、Tma聚合酶、Tih聚合酶、Tfi聚合酶、Platinum Taq聚合酶、Hi-Fi聚合酶、Tbr聚合酶、Tfl聚合酶、Pfutubo聚合酶、Pyrobest聚合酶、Pwo聚合酶、KOD聚合酶、Bst聚合酶、Sac聚合酶、Klenow片段，以及它们的变体、修饰的产物和衍生物。对于某种热启动聚合酶，可能需要在94℃-95℃下2分钟至10分钟的变性步骤，这根据不同的聚合酶可能会有所不同。

在某些实施方式中，使用逆转录酶。可使用任何合适的逆转录酶。逆转录酶通常指在与RNA模板结合时能够将核苷酸掺入到DNA链中的酶。逆转录酶的非限制性实例包括HIV-1逆转录酶、M-MLV逆转录酶、AMV逆转录酶、端粒酶逆转录酶，以及它们的变体、修饰的产物和衍生物。

反应容器

在本申请的装置、方法和系统中，可使用任何合适的反应容器。例如，所述反应容器可包括用于容纳反应混合物的主体，该主体可包括内表面、外表面、开口端和封闭端，所述反应混合物可经由开口端被加入反应容器中。所述反应容器还可包括盖子，所述盖子可在开口端与所述主体接触从而使所述反应容器闭合。在某些实施方式中，所述盖子与反应容器相连并在该容器打开和闭合时均保持与反应容器相连。在某些实施方式中，所述盖子可在反应容器打开时与其分离。在某些实施方式中，当所述反应容器处于闭合状态时，流体（液体或气体）不能或基本上不能通过。在某些实施方式中，所述反应容器可被密封（例如被气封）。

本申请所述的反应容器可以具有各种大小、形状和重量。在一些实例中，反应容器可以是圆形或椭圆形的管状（例如，PCR试管）。在某些实施方式中，反应容器可以是矩形、正方形、菱形、圆形、椭圆形或三角形。反应容器可以是规则形状或不规则形状。在某些实施方式中，反应容器的封闭端可具有锥形、圆形或平的表面。反应容器类型的非限制性实例包括管、孔、毛细管、筒、皿、离心管或移液管头。所述反应容器可由任何合适的材料构造，此等材料的非限制性实例包括玻璃、金属、塑料及其组合。所述反应容器可由光学透明的材料或半透明材料制成，例如其可允许光学信号从反应容器内透出和/或透入。在某些实施方式中，所述反应容器由可过滤或不可过滤光学信号的材料制成。在某些实施方式中，所述反应容器可由澄清材料制成，其可允许通过检测设备观察所述反应容器内部的状况。

所述反应容器可具有任何合适的体积，例如该反应容器的体积可适于容纳至少约0.2 毫升（mL）或0.5 mL反应混合物。所述反应容器可适于容纳至少约0.05 mL、0.1 mL、0.15 mL、0.2 mL、0.25 mL、0.3 mL、0.35 mL、0.4 mL、0.45 mL、0.5 mL、0.55 mL、0.6 mL、0.65 mL、0.7 mL、0.75 mL、0.8 mL、0.85 mL、0.9 mL、0.95 mL、1 mL、1.5 mL、2 mL、2.5 mL、3 mL、3.5 mL、4 mL、5 mL、6 mL、7 mL、8 mL、9 mL、10 mL、15 mL、20 mL、25 mL、30 mL、35mL、40 mL、45 mL、50 mL、55 mL、60 mL、65 mL、70 mL、75 mL、80 mL、90 mL、95 mL、100 mL、110 mL、120 mL、120 mL、140 mL、150 mL、160 mL、170 mL、180 mL、190 mL、200 mL、250 mL、300 mL、350 mL、400 mL、450 mL或500 mL反应混合物。在某些实施方式中，所述反应容器可适于容纳最多约0.05 mL、0.1 mL、0.15 mL、0.2 mL、0.25 mL、0.3 mL、0.35 mL、0.4 mL、0.45 mL、0.5 mL、0.55 mL、0.6 mL、0.65 mL、0.7 mL、0.75 mL、0.8 mL、0.85 mL、0.9 mL、0.95 mL、1 mL、1.5 mL、2 mL、2.5 mL、3 mL、3.5 mL、4 mL、5 mL、6 mL、7 mL、8 mL、9 mL、10mL、15 mL、20 mL、25 mL、30 mL、35 mL、40 mL、45 mL、50 mL、55 mL、60 mL、65 mL、70 mL、75mL、80 mL、90 mL、95 mL、100 mL、110 mL、120 mL、120 mL、140 mL、150 mL、160 mL、170 mL、180 mL、190 mL、200 mL、250 mL、300 mL、350 mL、400 mL、450 mL或500 mL反应混合物。在某些实施方式中，所述反应容器可适于容纳约0.05 mL、0.1 mL、0.15 mL、0.2 mL、0.25 mL、0.3 mL、0.35 mL、0.4 mL、0.45 mL、0.5 mL、0.55 mL、0.6 mL、0.65 mL、0.7 mL、0.75 mL、0.8 mL、0.85 mL、0.9 mL、0.95 mL、1 mL、1.5 mL、2 mL、2.5 mL、3 mL、3.5 mL、4 mL、5 mL、6mL、7 mL、8 mL、9 mL、10 mL、15 mL、20 mL、25 mL、30 mL、35 mL、40 mL、45 mL、50 mL、55mL、60 mL、65 mL、70 mL、75 mL、80 mL、90 mL、95 mL、100 mL、110 mL、120 mL、120 mL、140mL、150 mL、160 mL、170 mL、180 mL、190 mL、200 mL、250 mL、300 mL、350 mL、400 mL、450mL或500 mL反应混合物。

所述反应容器可具有任何合适的高度，例如，所述反应容器的高度可以为至少约0.25厘米(cm)、至少约0.5 cm、至少约0.75 cm、至少约1 cm、至少约1.25 cm、至少约1.5cm、至少约1.75 cm、至少约2 cm、至少约2.25 cm、至少约2.5 cm、至少约2.75 cm、至少约3cm、至少约3.25 cm、至少约3.5 cm、至少约3.75 cm、至少约4 cm、至少约4.25 cm、至少约4.5 cm、至少约4.75 cm、至少约5 cm、至少约6 cm、至少约7 cm、至少约8 cm、至少约9 cm或至少约10 cm。在某些实施方式中，所述反应容器的高度可以为最多约0.25厘米(cm)、最多约0.5 cm、最多约0.75 cm、最多约1 cm、最多约1.25 cm、最多约1.5 cm、最多约1.75 cm、最多约2 cm、最多约2.25 cm、最多约2.5 cm、最多约2.75 cm、最多约3 cm、最多约3.25 cm、最多约3.5 cm、最多约3.75 cm、最多约4 cm、最多约4.25 cm、最多约4.5 cm、最多约4.75 cm、最多约5 cm、最多约6 cm、最多约7 cm、最多约8 cm、最多约9 cm或最多约10 cm。在某些实施方式中，所述反应容器的高度可以为约0.25厘米(cm)、约0.5 cm、约0.75 cm、约1 cm、约1.25 cm、约1.5 cm、约1.75 cm、约2 cm、约2.25 cm、约2.5 cm、约2.75 cm、约3 cm、约3.25cm、约3.5 cm、约3.75 cm、约4 cm、约4.25 cm、约4.5 cm、约4.75 cm、约5 cm、约6 cm、约7cm、约8 cm、约9 cm或约10 cm。

所述反应容器可具有任何合适的横截面积，例如，所述反应容器的横截面积可以为至少约0.1平方厘米(cm²)、至少约0.2 cm²、至少约0.5 cm²、至少约0.75 cm²、至少约1cm²、至少约1.25 cm²、至少约1.5 cm²、至少约1.75 cm²、至少约2 cm²、至少约2.25 cm²、至少约2.5 cm²、至少约2.75 cm²、至少约3 cm²、至少约3.25 cm²、至少约3.5 cm²、至少约3.75cm²、至少约4 cm²、至少约4.25 cm²、至少约4.5 cm²、至少约4.75 cm²或至少约5 cm²。在某些实施方式中，所述反应容器的横截面积最多为约0.25平方厘米(cm²)、最多约0.5 cm²、最多约0.75 cm²、最多约1 cm²、最多约1.25 cm²、最多约1.5 cm²、最多约1.75 cm²、最多约2 cm²、最多约2.25 cm²、最多约2.5 cm²、最多约2.75 cm²、最多约3 cm²、最多约3.25 cm²、最多约3.5 cm²、最多约3.75 cm²、最多约4 cm²、最多约4.25 cm²、最多约4.5 cm²、最多约4.75 cm²或最多约5 cm²。在某些实施方式中，所述反应容器的横截面积为约0.25平方厘米(cm²)、约0.5 cm²、约0.75 cm²、约1 cm²、约1.25 cm²、约1.5 cm²、约1.75 cm²、约2 cm²、约2.25 cm²、约2.5 cm²、约2.75 cm²、约3 cm²、约3.25 cm²、约3.5 cm²、约3.75 cm²、约4 cm²、约4.25 cm²、约4.5 cm²、约4.75 cm²或约5 cm²。

在某些实施方式中，反应容器是反应容器阵列的一部分。所述反应容器阵列可用于自动化方法和/或同时处理多个样品。例如，所述阵列可包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100或更多个反应容器。反应容器阵列的反应容器部分也可以由流体处理装置单独访问，使得该流体处理装置可正确识别反应容器，并将适当的流体材料分配到反应容器中。流体处理装置可用于自动化地将流体材料添加至反应容器中。

恒温模块

本申请的样品接收单元可包括一个或多个恒温模块。所述恒温模块可被维持在基本上恒定的温度，例如在设定温度附近加或减5 ºC、4 ºC、3 ºC、2 ºC、1.2 ºC、1 ºC、0.7 ºC、0.5ºC、0.3 ºC、0.1 ºC、0.05 ºC、0.01 ºC、0.005 ºC或0.001ºC处。所述恒温模块的温度可以是靶标温度（即化学反应进行的温度）也可以是比目标温度略高（加热时）或略低（冷却时）的温度。例如，加热或使反应混合物的温度升高时，所述恒温模块的温度可被设置为比目标温度高约0.1 ºC、高约0.2 ºC、高约0.3 ºC、高约0.4 ºC、高约0.5 ºC、高约0.6 ºC、高约0.7 ºC、高约0.8 ºC、高约0.9 ºC、高约1.0ºC、高约1.1ºC、高约1.2ºC、高约1.3ºC、高约1.4ºC或高约1.5ºC。例如，冷却或使反应混合物的温度降低时，所述恒温模块的温度可被设置为比目标温度低约0.1 ºC、低约0.2 ºC、低约0.3 ºC、低约0.4 ºC、低约0.5 ºC、低约0.6 ºC、低约0.7 ºC、低约0.8 ºC、低约0.9 ºC、低约1.0ºC、低约1.1ºC、低约1.2ºC、低约1.3ºC、低约1.4ºC或低约1.5ºC。例如，所述恒温模块的温度可以为约80℃至约110℃，约90℃至约110℃，约90℃至约100℃，约90℃至约97℃，例如约92℃至约95℃。在某些实施方式中，所述恒温模块的温度为至少约80℃、至少约81℃、至少约82℃、至少约83℃、至少约84℃、至少约85℃、至少约86℃、至少约87℃、至少约88℃、至少约89℃、至少约90℃、至少约91℃、至少约92℃、至少约93℃、至少约94℃、至少约95℃、至少约96℃、至少约97℃、至少约98℃、至少约99℃或至少约100℃。在某些实施方式中，所述恒温模块的温度为约30℃至约80℃，约35℃至约75℃，约35℃至约72℃，约40℃至约65℃，约45℃至约60℃，约50℃至约60℃，例如，至少约35℃、至少约36℃、至少约37℃、至少约38℃、至少约39℃、至少约40℃、至少约41℃、至少约42℃、至少约43℃、至少约44℃、至少约45℃、至少约46℃、至少约47℃、至少约48℃、至少约49℃、至少约50℃、至少约51℃、至少约52℃、至少约53℃、至少约54℃、至少约55℃、至少约56℃、至少约57℃、至少约58℃、至少约59℃、至少约60℃、至少约61℃、至少约62℃、至少约63℃、至少约64℃、至少约65℃、至少约66℃、至少约67℃、至少约68℃、至少约69℃、至少约70℃、至少约71℃、至少约72℃、至少约73℃、至少约74℃、至少约75℃、至少约76℃、至少约77℃、至少约78℃、至少约79℃或至少约80℃。

可在整个化学反应的过程中使所述恒温模块保持在特定的温度，也可以在热循环的过程中，使某一恒温模块的温度由一个温度水平变至另一个温度水平。可使用金属（例如，铜）、金属合金、硅胶和/或塑料来制备所述恒温模块。

本申请的装置可包括热绝缘模块。所述热绝缘模块可位于所述至少两个恒温模块之间，和/或所述热绝缘模块可将样品接收单元与外界环境热隔离。所述热绝缘模块可用于防止或减少热传导，例如恒温模块之间或者恒温模块与反应容器之间的热传导。示例性的热绝缘材料包括但不限于：空气或其它气体，真空，塑料泡沫，玻璃，橡胶，织物，纤维玻璃或其组合。

所述恒温模块可包括孔、槽、凸起、凹陷或其它被设计为与反应容器相匹配的形状。所述匹配可改善所述恒温模块与所述反应容器之间的热接触。

检测单元

在本申请中，检测单元可用于在化学反应（例如核酸扩增反应）中检测所产生的信号。可无需从本申请的装置中移出反应容器而检测所产生的信号。例如，所述检测装置可检测经扩增的产物（例如，扩增的DNA产物，扩增的RNA产物)）等。可通过任何合适的方法来检测经扩增的产物（包括经扩增的RNA）。可根据具体的扩增产物、所使用的反应容器、反应混合物中的其它试剂、反应混合物中是否包含报告剂等来判断合适的检测方式。检测方式的非限制性实例包括光学检测、光谱学检测、静电检测和电化学检测。光学检测法包括但不限于荧光测定和UV-可见光吸收。光谱学检测法包括但不限于光谱分析、核磁共振（NMR）谱以及远红外谱。静电检测法包括但不限于基于凝胶的技术，例如凝胶电泳。电化学技术检测法包括但不限于使用高效液相色谱分离出扩增产物后，对扩增产物进行电化学检测。

所述检测单元可被固定在本申请的装置上，其可被单独的电机驱动或与其它部件共用一个或多个电机。所述检测单元可包括图像传感器，其能够检测光学信号。所述图像传感器可包括电荷耦合元件（CCD）传感器。所述图像传感器可包括有源像素图像传感器（APS），例如CMOS或NMOS传感器。所述检测单元可包括激光传感器。在某些实施方式中，所述检测单元包括光电二极管，例如雪崩光电二极管。所述检测单元可包括光电倍增管（PMT）。所述传感器可包括一个或多个传感器，其可以是相同或不同类型的传感器。

所述传感器可检测到来自反应混合物的光学信号。所述光学信号可以是来自反应混合物的荧光信号或其它发光信号。所述反应混合物可响应于激发光的刺激而产生所述光学信号。产生所述激发光的光源可包括灯（例如白炽灯、卤素灯、荧光灯、气体放电灯、电弧灯或LED灯）。所述光源可包括激光光源。该光源可产生具有特定波长或波长范围的光，例如UV。所述光源可包括过滤装置，用于控制所输出的波长。所述激发光可来自多个类型相同或不同的光源，可单独使用它们或组合使用它们。所述光源可被内置在本申请的装置或系统中，也可独立于本申请的装置或系统而存在。在某些实施方式中，所述激发光可被反应混合物吸收并且所述反应混合物可发射光。所述反应混合物发射的光与吸收的光波长可相同也可不同。在某些实施方式中，所述光学信号可由来自光源的光反射得到。在某些实施方式中，所述光可照耀透过所述反应混合物并且所述检测单元可检测穿过所述反应混合物的光。

可在反应容器与检测单元之间提供光学通路。来自反应混合物的信号可经过所述光学通路而到达所述检测单元。所述光学通道可以为所述反应容器与所述检测单元间的视线。在某些实施方式中，可在所述反应混合物与所述检测单元间提供一种或多种光学元件（例如，透镜、镜子、棱镜、扩散器、集中器、过滤器、光学纤维等）。在某些实施方式中，本申请的装置可包括外壳，该外壳基本上不透光且可包括至少一条光学通路，且可通过该外壳上的光学通路在所述检测单元中检测核酸扩增反应进行的情况。

在某些实施方式中，关于靶标的存在和/或量的信息可被输出至接收者。关于扩增产物的该信息可通过任何适当的方式被输出。可在化学反应（例如核酸扩增反应）进行的同时实时提供所述关于反应进程和/或结果的信息。在某些实施方式中，可在反应结束后向接收者输出所述信息。

电源

在某些实施方式中，本申请的装置或系统可包括低压电源。所述电源的电压可以为，例如小于或等于约60 V、50 V、48 V、40 V、30 V、24 V、20 V、18 V、16 V、15 V、14 V、13 V、12V、11 V、10V、9 V、8V、7 V、6 V、5 V、4 V、3 V、2 V或1 V，该电压足以用于进行热循环和/或检测反应产物。

本申请的装置或系统还可与能量存储装置可操作地连接。所述能量存储装置可以是电池盒或充电器。所述电池可以是锂电池、铅酸电池、阀控式铅酸电池、镉镍（NiCd）电池、镍锌（NiZn）电池、或镍氢电池（NiMH）等。

所述能量存储装置可以为本申请的装置或系统的一部分。在某些实施方式中，可在本申请的装置的外壳中提供所述能量存储装置。在某些实施方式中，所述能量存储装置可从本申请的所述装置或系统中取出。

计算机控制系统

本申请还提供了计算机控制系统，其被编程用于实施本申请的方法和/或方案。所述计算机控制系统可被整合为本申请的装置或系统的一部分。例如，所述计算机控制系统可被设置为控制本申请的热循环仪的运行并收集数据。所述计算机控制系统可调控本申请的装置的各个方面，例如，恒温模块的温度、渐变速率、渐变时间、循环数以及数据收集。所述计算机控制系统可以是用户或计算机系统的电子设备，其可远程控制本申请的装置或系统。

例如，所述计算机控制系统可包括中央处理器，其可以是单核或多核的处理器。所述计算机控制系统还可包括内存或内存地址、电子存储单元（例如，硬盘）、和/或用于与外界沟通的交互界面。所述内存、存储单元、交互界面以及任何周边设备可与中央处理器可操作地连通。

不欲被任何理论所限，下文中的实施例仅仅是为了阐释本申请的装置、方法和系统的工作方式，而不用于限制本申请发明的范围。

实施例

实施例 1 – 快速核酸扩增

用户准备PCR反应试管并在其中加入40 µL反应混合物。通过本申请的装置使所述反应混合物在94摄氏度和64摄氏度之间循环。PCR反应混合物的体积比热容为4.2 J/cm³*K，则40 µL反应混合物的热容为0.168 J/℃。

使用图1所示的装置，其中第一恒温模块和第二恒温模块均为铜制，因为铜有较高的热传导性和比热容。所述第一恒温模块的体积为约2.82 cm³，而铜的比热容为3.45 J/cm³*℃，因此所述第一恒温模块的热容为9.73J/℃。

可见，PCR反应混合物与所述第一恒温模块之间的热容比为0.0173，即，PCR反应混合物的温度每增加1摄氏度，第一恒温模块的温度就下降0.017℃。为了将PCR反应混合物的温度从64℃增加到94℃，第一恒温模块的温度会下降0.52 ℃。

可见，在本申请的装置中，恒温模块在加热和冷却过程中的温度变化均很小。在此实施例中，为了将PCR反应混合物加热至94℃，仅需要将第一恒温模块预热至约94.52℃即可。温度的这种微小波动有利于精确控制温度。

此外，用于加热的元件的能量输出大大减少。在本实施例中，对于每个PCR循环而言，所消耗的能量（将温度从64℃增加至94℃)仅为5.04 J。如果将反应设置为10秒/循环，则对加热元件的功率输出需求为约0.5 W。

在冷却的过程中（例如，温度从94℃降至64℃时），温度较低（64℃）的恒温模块（冷却恒温模块）发挥散热器的作用。在每个循环中，PCR反应混合物将5.04 J的热能传递给冷却恒温模块，而这将使该冷却恒温模块的温度升高0.52℃，相应地，该冷却恒温模块上多余的热能将消散至周围的环境中。通常，在第一个热循环开始之前，需要将冷却恒温模块设置为所需的温度（例如，约63.48℃）。一旦循环开始，则无需再对冷却模块加热。另外，由于来自反应混合物的热能增加较小（仅5.04 J/循环），则仅需要例如风扇即可使冷却恒温模块的温度保持恒定。

对比例 1 – TEC法

半导体制冷器（TEC, 热电制冷片）法在加热和冷却步骤中都需要较高能耗。这是因为TEC法中的热能转移模块热容较大，并且在没有主动冷却的时候，冷却的速度会非常慢。

热能经由转移模块从加热/冷却元件（TEC）转移。为了计算能耗，我们假定转移模块的体积为0.15cm³。通常，TEC的材料为铝，而体积比热容为2.4 J/cm³*℃。所述模块的热容为0.36 J/℃。同样是对于体积为40 µL的PCR反应混合物（其热容为0.168 J/℃），所述模块与PCR反应混合物的组合热容为0.53 J/℃。

如果将温度改变30℃，则所述模块结合PCR反应混合物需要15.9 J热能。为了在5秒钟内升高30℃，加热元件的功率输出需求为约3.2W。在制冷过程中，由于半导体制冷器的效率小于1，为了将15.9 J的热量从热能转移模块传入散热器（heatsink)所需的电功率将会大于3.2 W。

如果还考虑所述模块的热传导性（即认为该热传导性不是无穷大），则为了产生足够大的温度梯度以传递能量对于动力的要求就会更高。因此，使用TEC时，需要额外的动力使TEC的温度比预设的目标温度高得多，这样才能更快地达到设定温度。

由上述比较可知，为了达到所需的效果，本申请的发明对于能耗的要求更低，效率更高。这一方面是因为，在温度变化的过程中，仅需要使反应混合物的温度升高而无需使反应混合物及模块的温度均升高。另一方面，在整个反应循环的过程中模块温度均保持恒定，而不是仅在加热的步骤有热传递发生。

前述详细说明是以解释和举例的方式提供的，并非要限制所附权利要求的范围。目前本文所列举的实施方式的多种变化对本领域普通技术人员来说是显而易见的，且保留在所附的权利要求和其等同方案的范围内。

Claims

1.一种用于进行化学反应的装置，所述化学反应要求在至少两个温区间进行热循环，其特征在于：所述装置包括：

可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且全部所述恒温模块被维持在彼此不同的温区；和

控制单元，所述控制单元被设置为控制所述样品接收单元围绕至少一个所述转轴转动而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与至少两个所述恒温模块分别进行热交换。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：其中所述转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角为70°至100°。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：其中所述至少一个转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角为0°至20°。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：其中所述恒温模块包括第一恒温模块和第二恒温模块，并且：

所述样品接收单元处于第一位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第一恒温模块进行热交换；且

所述样品接收单元围绕至少一个所述转轴转动至第二位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第二恒温模块进行热交换。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：其中所述第一恒温模块与所述第二恒温模块之间的温度差大于或等于10摄氏度。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：其中所述第一恒温模块在运行时被维持在80摄氏度至110摄氏度，且所述第二恒温模块在运行时被维持在35摄氏度至75摄氏度。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：其中所述样品接收单元包括至少三个所述恒温模块，所述恒温模块包括第一恒温模块、第二恒温模块和第三恒温模块，并且：

所述样品接收单元处于第一位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第一恒温模块进行热交换；

所述样品接收单元围绕至少一个所述转轴转动至第二位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第二恒温模块进行热交换；且

所述样品接收单元围绕至少一个所述转轴转动至第三位置时，所述反应容器中的反应混合物与所述第三恒温模块进行热交换。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：其中所述第一恒温模块与所述第三恒温模块间的温度差大于或等于10摄氏度，所述第二恒温模块的温度位于所述第一恒温模块与所述第三恒温模块之间。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：其中所述第一恒温模块在运行时被维持在80摄氏度至110摄氏度，所述第二恒温模块在运行时被维持在35摄氏度至60摄氏度，且所述第三恒温模块在运行时被维持在65摄氏度至75摄氏度。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：其中所述化学反应为核酸扩增反应。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：其中所述反应容器为聚合酶链反应试管。

12.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：其中所述反应混合物每一次持续与所述第一恒温模块进行热交换的时间不超过60秒，且所述反应混合物每一次持续与所述第二恒温模块进行热交换的时间不超过120秒。

13.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：其中所述反应混合物每一次持续与所述第一恒温模块进行热交换的时间不超过60秒，所述反应混合物每一次持续与所述第二恒温模块进行热交换的时间不超过60秒，且所述反应混合物每一次持续与所述第三恒温模块进行热交换的时间不超过300秒。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：其中所述反应容器中的反应混合物与至少两个所述恒温模块中的任一个进行热交换时，至少一部分不与任何其它恒温模块进行热交换。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：其中所述至少两个恒温模块彼此间热绝缘。

16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：其还包括反应信号检测单元，所述反应信号指示所述化学反应的反应产物的存在和/或含量。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：其中所述反应信号检测单元检测光学信号、光谱信号、静电信号和/或电化学信号。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于：其中所述反应信号检测单元检测光学信号，且所述光学信号为荧光信号。

19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：其还包括与所述控制单元信息连通的输入单元，所述输入单元接收用户关于进行所述化学反应的指令。

20.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：其还包括与所述反应信号检测单元信息连通的输出单元，所述输出单元将所述反应信号检测单元检测到的关于所述反应产物的存在和/或含量的信息输出至接收者。

21.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：其还包括与所述反应混合物热耦合的温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元信息连通并向所述控制单元提供关于所述反应混合物的温度的信息。

22.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：其中所述控制单元与电机可操作地连接，且至少一个所述转轴为所述电机输出轴。

23.一种用于进行化学反应的方法，所述化学反应要求在至少两个温区间进行热循环，其特征在于：所述方法包括下列步骤：

a)将包含反应混合物的反应容器置于可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区；

b)使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：其中所述至少一个转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角为80°至100°。

25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：其中所述至少一个转轴与所述反应容器的轴线之间的夹角为0°至20°。

26.根据权利要求23-25中任一项所述的方法，其特征在于：其中所述恒温模块包括第一恒温模块和第二恒温模块，并且所述步骤b)包括：

b1) 使所述样品接收单元处于第一位置从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第一恒温模块进行热交换；和

b2) 使所述样品接收单元从所述第一位置围绕所述转轴转动至第二位置从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第二恒温模块进行热交换。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：其中依次重复进行所述步骤b1)和b2)直至完成所述化学反应。

28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：其中所述第一恒温模块与所述第二恒温模块之间的温度差为至少10摄氏度。

29.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：其中所述第一恒温模块在运行时被维持在80摄氏度至110摄氏度，且所述第二恒温模块在运行时被维持在35摄氏度至75摄氏度。

30.根据权利要求23-25中任一项所述的方法，其特征在于：其中所述样品接收单元包括至少三个恒温模块，所述恒温模块包括第一恒温模块、第二恒温模块和第三恒温模块，并且所述步骤b)包括：

b1) 使所述样品接收单元处于第一位置从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第一恒温模块进行热交换；

b2) 使所述样品接收单元从所述第一位置围绕所述转轴转动至第二位置从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第二恒温模块进行热交换；和

b3) 使所述样品接收单元从所述第二位置围绕所述转轴转动至第三位置从而使得所述反应容器中的反应混合物与所述第三恒温模块进行热交换。

31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：其中依次重复进行所述步骤b1)、b2)和b3)直至完成所述化学反应。

32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：其中所述第一恒温模块与所述第三恒温模块间的温度差为至少10摄氏度，所述第二恒温模块的温度位于所述第一恒温模块与所述第三恒温模块之间。

33.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：其中所述第一恒温模块在运行时被维持在80摄氏度至110摄氏度，所述第二恒温模块在运行时被维持在35摄氏度至60摄氏度，且所述第三恒温模块在运行时被维持在65摄氏度至75摄氏度。

34.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：其中所述化学反应为核酸扩增反应。

35.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：其中所述反应容器为聚合酶链反应试管。

36.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：其中所述反应混合物每一次持续与所述第一恒温模块进行热交换的时间不超过60秒，且所述反应混合物每一次持续与所述第二恒温模块进行热交换的时间不超过120秒。

37.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：其中所述反应混合物每一次持续与所述第一恒温模块进行热交换的时间不超过60秒，所述反应混合物每一次持续与所述第二恒温模块进行热交换的时间不超过60秒，且所述反应混合物每一次持续与所述第三恒温模块进行热交换的时间不超过300秒。

38.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：其中所述反应容器中的反应混合物与至少两个所述恒温模块中的任一个进行热交换时，至少一部分不与任何其它恒温模块进行热交换。

39.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：其中所述至少两个恒温模块彼此间热绝缘。

40.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：其还包括检测所述化学反应中反应产物的存在和/或含量。

41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于：其中所述反应产物的存在和/或含量以反应信号显示，且所述反应信号包括光学信号、光谱信号、静电信号和/或电化学信号。

42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于：其中所述反应信号为光学信号，且所述光学信号为荧光信号。

43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于：其还在步骤a)和b)之间包括下述步骤：

通过输入单元发送关于进行所述化学反应的指令。

44.根据权利要求40-43中任一项所述的方法，其特征在于：其还包括将关于所述反应产物的存在和/或含量的信息输出至接收者。

45.根据权利要求44所述的方法，其特征在于：其中还包括检测所述反应混合物的温度，并根据所检测到的所述温度调整所述样品接收单元的转动。

46.一种用于进行化学反应的系统，所述化学反应要求在至少两个温区间进行热循环，其特征在于：所述系统包括：

输入模块，其接收进行所述化学反应的用户请求；

反应模块，其响应于所述用户请求而：1）在可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中接收包含反应混合物的反应容器，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区；和2）使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换；以及

输出模块，其可操作地连接至所述反应模块，其中所述输出模块将关于所述化学反应中反应产物的存在和/或含量的信息输出至接收者。

47.一种用于进行化学反应的系统，所述化学反应要求在至少两个温区间进行热循环，其特征在于：所述系统包括：

输入模块，其接收进行所述化学反应的用户请求；

反应模块，其响应于所述用户请求而执行根据权利要求23-45中任一项所述的方法；以及

48.一种包含机器可执行代码的计算机可读介质，该机器可执行代码在被一个或多个计算机处理器执行时，实施进行化学反应的方法，其特征在于：该方法包括：

使包含反应混合物的反应容器被置于可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且至少两个所述恒温模块被维持在彼此不同的温区；和

使所述样品接收单元围绕至少一个所述转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

49.一种包含机器可执行代码的计算机可读介质，其特征在于：该机器可执行代码在被一个或多个计算机处理器执行时，实施根据权利要求23-45中任一项所述的方法。

50.一种用于进行化学反应的系统，其特征在于：其包括：

电子显示屏，其包含显示图形元素的用户界面，该图形元素可被用户访问，以执行用于进行化学反应的方案；和

计算机处理器，其被可操作地连接至所述电子显示屏，并且被编程为在所述用户选择所述图形元素时执行所述化学反应的方案，该化学反应的方案包括：

使包含反应混合物的反应容器被置于可围绕至少一个转轴转动的样品接收单元中，其中所述样品接收单元与用于进行所述化学反应的反应容器相匹配且热耦合，所述样品接收单元包括至少两个恒温模块，且所述至少两个恒温模块被维持在彼此不同的温区；和

使所述样品接收单元围绕所述至少一个转轴转动，从而使得在所述化学反应进行的过程中，所述反应容器中的反应混合物依次与所述至少两个恒温模块分别进行热交换。

51.一种用于进行化学反应的系统，其特征在于：其包括：

电子显示屏，其包含显示图形元素的用户界面，该图形元素可被用户访问，以执行用于进行化学反应的方法；和

计算机处理器，其被可操作地连接至所述电子显示屏，并且被编程为在所述用户选择所述图形元素时执行根据权利要求23-45中任一项所述的方法。