CN1352576A - 利用离心作用和加热使小量混合物均匀化 - Google Patents

Abstract

当试样受到离心作用的同时,对试样进行加热,并且还可选择地进行冷却,这样就能实现对试样进行有效地调温。这是在这样一种设备中实现的,该设备包括:至少一用于保持反应容器(2)的转子(1),一与上述转子相连的马达(3),用于控制转子速度的装置例如一处理器(4),用于对反应容器所装物进行加热和冷却的装置(5,6),其中,加热装置(6)罩住用于至少部分转动路径的反应容器顶部,并且加热装置是在显著高于反应容器的熔化温度情况下操作。本发明还涉及一种用于进行化学反应的方法,尤其是涉及一种用于进行有关热循环的生物化学反应,例如聚合酶链反应。

Description

利用离心作用和加热使小量混合物均匀化

发明的技术领域

本发明涉及需要对反应物进行调匀和/或保温的化学反应领域，尤其是涉及在液体介质中的化学反应领域。本发明公开了一种用于对反应物进行有效均匀地混合、调匀和/或保温的新的设备和方法。

发明的背景

在各种实验室内所用的许多重要的工业工艺和过程都依赖于化学反应。完成一个工艺或过程所花费的时间通常是由某个或某些特定的化学反应达到化学平衡所花费的时间决定的。这通常被称作化学反应的动态特性，或简称为反应动力学特性。在每种情况下，有许多变量会影响这种反应动力学特性，例如，反应物的浓度、温度、是否有催化剂等。

通常，升高温度，会使键反应机理加快，例如它会加快分子或分子区域相互接触，从而使化学反应加快。因此，通常对反应容器进行加热，例如使反应容器与明火、热气、热液、热沙或固体材料接触。这个过程通常被叫做保温(incubation)。

液体反应混合物的保温方面一个典型的问题是热不均匀性，这是由于与反应容器壁面紧密接触的那部分反应混合物将比更靠中间的反应混合物先变热。在许多情况下，会存在这样的危险，即，甚至在其它部分的反应混合物达到期望温度之前，部分反应混合物就已变得过热。这就导致在反应混合物中形成温度梯度。反应混合物的热的部分通常比冷的部分具有更低的密度，这就会产生温度梯度或产生一定程度的等温的离散液体层，即所谓的温跃层(thermoclines)。因此，反应混合物中热的低密度的那部分会位于冷的密度更大的那部分之上的位置。反应混合物中的分子运动和流动最终将使反应物温度均匀化，这个过程被称作反应混合物的调匀(温度)。调匀反应混合物所需的时间对完成反应所需的时间产生很大的影响。

然而，耗时本身并不是化学反应混合物的调匀方面存在的唯一问题。在某些保温过程当中，例如在进行聚合酶链反应时，该反应也被称作PCR反应，在所谓的热循环过程中进行重复保温，长时间的保温也会导致一些不利的副作用，有时会使所获得的聚合酶链反应产物(PCR产物)的精度和特性产生严重的质量问题。

很显然，例如在高通过量的筛分领域，在力求化学反应容积小型化的过程中会遇到几种其它的问题。在一小反应容器中，例如在微量滴定盘上的凹处，试样和试剂的混合与保温将会受到严厉的限制。当两种或更多种可溶性液体被混合时，我们通常假设它们首先形成一种均匀混合物，然后再进行反应。然而事实并不是这样的。

传统的微滴定盘和透明小容器经常是用聚苯乙烯、亲水聚合物制作的。无需详细讨论在容器边界处的液体的确切特性，就能得出在小容器中例如在微滴定盘上的凹处会形成停滞区域，并且容易发生混合不充分的现象。反应物和样品液体的特性也会影响它们相互之间以及与容器边界之间的相互作用。部分分离、产生分层、分离等等只是在反应容器中会遇到的不均匀现象中的几个例子而已。

对在反应混合物中产生不均匀的温度分布问题的两种不同的过程进行区分是有原因的。由靠近反应容器壁面的低流动性所造成的过程是一个问题，这个问题当反应规模减小时会增大。相反，当对反应容器进行加热时，对于比靠近壁面的液体更冷的中间部分的液体所产生的这个问题，当反应规模增大时会增大。这就是为什么用于需要适当保温的过程例如象PCR过程的热循环设备在反应规模方面具有一个很窄的动态范围。通常，在聚合酶链反应中，当反应容积小于5μL和大于50μL时，这些问题是最严重的。

另一个问题是蒸发，这个问题看来似乎与混合及调温无关。为了避免蒸发，有一种趋势就是把反应容器尤其是微滴定盘上的凹处做得更深更窄。这就自然地使前面所提到的混合不充分及调温的问题变得更严重。

到现在为止，已经利用在一个单一的反应容器中的特性来讨论了温度不均匀性。特别是当讨论到小型化的检定时，就需要考虑另一个调温不均匀性的大小范围，以及反应容器之间的变化范围。在带有比较目的的检定中(即，进行定量分析或不进行定量分析，例如，对新的药物试品。核酸突变、单核苷酸多态性等进行筛分)，重要的要考虑再现性，通常被称作完全一致性(well-to-well uniformity)。

由于这个导致不良的热均匀的过程是很难定量预测的，因此，解决这个问题的唯一办法是常借助于设备来增强均匀化过程。已经采用了各种策略来做这件事情了。

其中的一个策略是采用具有特别平或椭圆结构的反应容器，以便于减小反应混合物堆的中间部分和周边部分之间的距离。例如，象Wittwer，C.T.等人所描述的那样The Light Cycler^TM：一种能迅速控制温度的小体积的多试样荧光计，生物技术22：176～181，1997年1月)，在细的毛细管中进行保温。这种方法的缺点是玻璃毛细管松松地连接在它们的塑料支持部分上，需要用手握。选用玻璃毛细管，就可以使反应混合物快速调匀并且在放大之后进行荧光检测。然而，玻璃毛细管会增大表面与液体的接触，这些都对混合和调温产生影响。此外，使用玻璃毛细管的另外的缺陷是防碍试样在聚合酶链反应之后的过程。聚合酶链反应之后的过程包括DNA排序过程等。

解决混合和温度不均匀问题的其它方法是通过搅拌或摇晃反应容器来进行搅拌。为此目的而设计的特定器具例如有各种各样的烧瓶摇动器和所谓的涡旋设备。这种方法常遇到的问题是搅拌的周期性会造成流动或驻波，从而造成不完全均匀。

均匀化的另一种方法是在一被称作声处理的标准过程中采用超声波。不幸的是，后面的这个过程通常很难与许多标准保温方法联合使用。

另一种方法是采用流通系统，其中，对不断流动的液体进行加热。

在聚合酶链反应领域内，一直非常注意的是热交换和更快的斜变(faster ramping)的问题，即如何在加热和冷却阶段减小温度调节的速度。

最接近的现有技术

WO 98/49340(PCT/AU98/00277)公开了一种温度循环设备和方法，其中，反应混合物和试样首先被装入一次性转子上的装载腔室内，然后把该转子放入一离心式热循环设备内，并进行旋转，从而在离心力的作用下使混合物和试样向转子周边的反应腔室移动。该设备包括加热设备，例如红外线灯，对流加热元件或微波源。有趣的是，在说明书中还包括了对转子进行冷却的设备。根据一个实施例，增大转子速度，使空气被引入该设备，并对位于转子周边的反应室中的物质进行快速冷却。除了周围的大气以外，还可以使用冷却剂气体。例如，致冷的气体为冷却剂气体的一个实例。重要的是，WO98/49340的公开内容暗示了使用不同的转动速度。此外，WO 98/49340并没有解决混合和均匀调温的问题。例如，它没有说明加热的方向，也没有完成同时加热和冷却。

DE19501105A1公开了一种具有一温度控制系统的离心机，其中，循环流体围绕试管或样品容器从上部进入转子，并沿径向方向向外和向下流出。DE19501105的离心机的发明人批评迄今已知的设备采用热辐射源，并拒绝采用，因为这种设备是不令人满意的。

本发明的目的是解决耗时问题以及通过找到可有效混合和均匀化的设备来解决涉及小量的化学反应物的保温过程中混合和调温不充分问题。重要的是，所说的设备应与用于不阻止反应分析的设备兼容，最好可用于化学和生物技术反应、筛分和分析领域中的现有技术以及未来技术，例如高通过量的筛分、放大反应等等。

尤其是现有技术中的设备和方法都没有满足对快速和精确热循环设备及方法的需要。

发明概述

本发明根据所附权利要求的特征部分解决了所述问题，在此引入这此权利要求。本发明包括本说明书以及所附权利要求书中所公开和所限定的设备和方法。本发明所解决的其它问题能从说明书和附图中可以得出。

附图简述

下面将参照附图来描述本发明，在这些附图中，

图1是示意性地表示出了本发明的第一实施例，该实施例具有与一处理器(4)相连的一温度测量装置(7)；

图2表示本发明的第二实施例，其中，温度测量装置(7)补充有一激光源(8)和传感器(9)；

图3表示本发明的第三实施例，其中，由一探针(12)测量，温度该探针通过一传送器(13)和接收器(14)与处理器(4)相连；

图4表示根据本发明的设备的剖面示意图，图中表示出了基本部件，例如加热罩(6)；

图5表示从图2所示实施例上部看所得的示意图；

图6表示从例如图1所示实施例的上部看所得的示意图；

图7表示在可以竖直移动的下半罩(16)放置有一加热源(17)的设备的剖面示意图。

描述

在下面对本发明的描述中，将会用到一些定义。下面将对这些定义作出解释，概括如下：

重力场的方向：用矢量来描述，当表示离心力的一矢量，即与离心机转子的轴线垂直的从转子中心指出的一矢量，加上表示地球引力的矢量时，重力场的方向等同于该合成矢量的方向。因此，在本文中的向下被定义为与重力场的方向相同的方向，其中重力场的方向由表示离心力和重力的矢量的合成矢量的方向来确定。

反应混合物：任何流体反应混合物，优选的是液体反应混合物，在该反应混合物中，反应动力受温度的影响，并且期望能更快速、更有效和均匀地被调温。适合本设备和方法的反应的一些例子有：在高通过量筛分领域内的化学/生物化学反应、涉及重复调温例如周期性的温度变化的生物化学反应，包括聚合酶链反应(PCR)，连接酶链反应(LCR)，“断裂连接酶链反应”，核酸序列基放大(NASBA)，自持复制(3SR)，转换中间放大(TMA)，直立位移放大(SDA)，目标放大，信号放大，或上述情况的结合。

聚合酶链反应典型地包括下列步骤：

1)  反应混合物的准备，即待测样品的准备；

2)  放大，即DNA分子的指数复制；

3)  特定序列的检测，例如通过电泳法或杂合法进行检测。

步骤2)涉及反复的温度变化，使反应混合物经过核苷酸成分的缓冷和延伸步骤。不良的调匀，即在反应混合物中的温度分散会导致不确定的放大产物。反应混合物进行快速和均匀的调温对于反应的质量和可靠性是很重要的。

反应容器：任何能容纳进行反应所需的温度范围内的反应混合物的容器。例如，适合本发明用途的反应容器包括下列反应容器，但并不局限于下列反应容器：试管，所谓的微管，Eppendorf管，微量滴定盘中的单一凹处或多个凹处，例如96孔形式的微量滴定盘，具有各种形式的高密度系列凹处，例如192孔形式，384孔形式，更密集的形式等。根据本发明，所用的反应容器可以上面所列出的传统式的市场上可买到的反应容器，也可以是专门用于本发明的设备的反应容器，例如，在其端部具有一光学元件，在其端部具有用于吸收热量一特定颜色或表面，或侧壁上具有不透明的隔离的或反射的表面等。

反应混合物被放置于反应容器中，例如，至少具有一个开口和一个封闭端的容器，封闭端的方向大致与开口端的方向相反。所说的容器被装上一试样和至少一反应物，这些在定义上就构成反应混合物，并且这种混合物将被均匀保温。反应物通过开口端进行配制，在配制之后可以把开口端封闭，例如用一个罩子塞住。试剂的配制可以手工进行，也可以采用自动的吸管装置，或者是，在本发明的一优选实施例中，采用预配试剂毛细管(PCT/SE91/00343)或试剂筒(PCT/SE97/01562)。

封闭端限定为指向与目前的重力场相同方向的末端。开口端或带有罩子的端部或试剂筒被称作近端。因此当没有离心作用产生时，反应容器的末端通常朝下，与地球重力场相对应。与这种描述一致，本文中朝上限定为在特定情况下影响装有物质的反应容器的重力场的相反方向。因此，近端是朝上的，或朝与离心力相反的方向。

图1中表示根据本发明的一种设备，它包括诸如用于支持至少一个装有物质的反应容器2的一转子1的装置；用于使至少一个反应容器和其所装物质受到一离心力的装置，例如一马达3；用于对相对于离心力朝外的这部分容器进行加热的装置5和6；用于对反应容器的近端进行冷却的装置(未示出)。图中表示出了一温度传感器7，用一直线示意性地指出从转动的反应容器2的试样容纳端读取。温度传感器7优选的是一红外线传感器(IR传感器)。

利用红外线传感器或其它快速传感器，就能进行在线的温度测量。快速和精确的温度测量使得有可能使用所描述的很高的温度。

在图1中，表示出了一处理器4。处理器4可以是任何传统的装有计算机代码形式操作指令的逻辑电路，或者是专门用于本发明设备的电路。该处理器至少具有下列功能：对来自温度传感器7的温度信号进行处理，并根据操作员选择的一个或多个程序来控制马达3和加热/冷却源5的操作。

优选的是，所说的用于支持至少一个反应容器的装置1是一转子，例如从下列中选出的转子：一鼓形转子，一摆桶转子，一固定角度转子。此外，所选择的转子最好是被改进成能允许在反应容器的末端或“下端”与加热源之间进行无妨碍的热接触。同样，转子可以被改进成能允许近端的有效冷却。

加热源5和6可以是能对反应容器末端进行加热的任何加热源，例如，象具有电阻丝的加热元件的辐射源，红外线加热源、微波元件等。根据本发明的一个实施例，通过使用至少一个与一罩6相连的外部加热源和冷却源(用数字5表示)。罩包围着反应容器2的转动路径，至少是图1，2，3和4的剖面图中所示的部分路径。

优选的是，罩6与转子的形状相适应，如图5和6中所示，图中表示出了本发明的两个实施例。在图7中表示出了一个实施例，其中罩或罩的一部分相对于反应容器的转动路径是可以移动的。罩的可移动部分最好是一圆形或部分圆形的反射器16，该反射器16装有一热源17，并被设置成能移近反应容器的转动路径或从转动路径移开。

加热源也可以被放置在转子内部，反应容器的末端或下端(图中未示)。根据本发明的一个实施例，在加热源与一个或多个反应容器之间设置一远心透镜。

用于冷却的冷却源或冷却装置可以从对流冷却和循环冷却介质中选择，例如，致冷气体，如空气，最好是氮气。在一实施例中，例如附图中所示的实施例中，冷却介质被放入罩内，并与转动的反应容器接触。根据另一个实施例(未示出)，除了罩以外，转子周围环境被冷却。通过使罩相对于转子进行移动，例如把罩抬起或下放到转动的反应容器邻近处，对所说容器进行加热。通过下放、抬起或移去这个罩，周围的冷环境又允许接触转动的反应容器了。如果不移动罩，转子能被移动，而罩保持在一固定位置。反应容器2可以是下列任何一种：一套单独的管，例如Eppendorf管，微量滴定盘上的单独的凹池或单独的试管。

图2示意性地表示出了一实施例，其中，一辐射源8发出辐射，例如与反应容器的转动路径相交的一激光束。由一传感器9监测该辐射的反射。温度传感器7例如一红外线传感器可以通过一处理器10与反射传感器9相连，例如为了把温度测量调节成与转动速度相适应。辐射源8和反射传感器9还可以用于监测试样中的化学反应，例如利用光反射或光发射表示反应终点或一正的或一负的测试结果。

此外，在图2中表示出了一用户界面11。所说的用户界面可包括用于输入操作参数或选择预设定的操作方案的一键盘或类似物，一用于显示操作进程、操作参数等的显示器。

根据一优选实施例，根据本发明的装置包括可读关于样本特性、操作说明等信息的装置。这种信息的例子包括例如时间和温度、循环数、过PCR温度等的操作参数，例如日期、来源、病人身份、质量等的样本信息和例如批号、日期、反应物数量、类型等反应物信息。

根据一实施例，试样或反应容器带有上述或类似信息，这些信息的形式为例如，可光学可读符号，如条形码，光学可读盘等，或电子可读信息，例如包含在磁性载体或集成电路或芯片上的信息。使用这个实施例，可以得到高度可靠性和可控性。可使操作者的错误最小化。试样被标明，并根据每个试样载体中例如每个微量滴定盘中所包含的信息进行操作。操作员可以利用条形码阅读器来读取这些信息，或利用装置来当试样被装入该装置时自动监测这些信息。

在图3中表示出了一实施例，其中，温度读取和控制是由放置在其中一个反应容器内的传感器12来进行的，传感器12经过一发送器13和一接收器14与处理器4相连。传感器为例如一热偶，发送器/接收器系统可以是采用了红外线信号的系统。

图4表示根据本发明的设备的剖面示意图，图中表示出了罩6。反应容器2，转子1和马达3是上面所描述的那种转子和马达。

图5表示从图2实施例上部看所得的示意图。罩6具有由箭头所表示的从罩进出的一入口和一出口。可以看出，罩只罩住反应容器2的部分转动路径，留一部分用于无妨碍的测量。图中所示的测量包括红外线传感器7，一激光源8和一反射传感器9。

在图6中表示出了一实施例，其中，罩6包围着反应容器2的整个转动路径。在这里由传感器7所示的测量是通过罩，最好是通过能传送或能透过由传感器所监测到的信号的罩的一部分15来进行。

图7表示一实施例的剖面示意图，其中，加热源17，例如一管状红外线灯，被设置在一可移动的反射器16内。通过启动红外线灯并使反射器升入转动反应容器的邻近处，对试样体进行有效加热。当关闭灯并使反射器下降时，热量就迅速地从所说的试样体散发。通过对设备的整个内部容积或邻近转动反应容器的容积进行致冷来帮助冷却。无需把反射器16设置在反应容器的转动路径下面，而是也可以设置在所说路径上面或周围。在这些情况下，反射器向下移动或向内移动，直到它极靠近转动反应容器。

根据本发明的一个实施例，所说的设备能使反应容器所装物质或容器受到很大的离心力作用，优选的是，间隔为约500xg至约20.000xg或更大的离心力，优选的是，间隔为约1.500xg至约20.000xg，最优选的是，间隔为约5.000xg至约15.000xg。当然，本发明的设备或方法所实现的调温是反应体积、它的成分、温度和离心力的一个函数。

此外，根据本发明一个实施例的设备，包括用于对相对离心力朝内的部分反应容器进行冷却的装置。在这个例子中，转子被改进成允许在反应容器的近端或上端与冷却介质之间无阻碍地热接触。

加热装置包括至少一个热源，例如一辐射源，在一波长范围内发出辐射并产生热量，如一红外线源，一电子元件，热气体或热液体，该热源被设置在离心机内或与离心机相连，当这些适当放置在离心机转子内的反应容器受到离心作用力时，在放出热量时，这些热量就到达末端或一个或几个反应容器的末端。当本发明用于周期性加热或冷却时，热源在无需中止离心力作用的情况下就能被打开或关闭。热源效果应足够高，以便反应容器中的全部反应混合物都达到化学反应所需的适当温度。加热装置最好包括一个温度传感器或多个传感器，或一对加热进行监测和控制的恒温器。

根据本发明一个实施例，使热气进入转动反应室周围的空间或至少进入所说容器的顶部。这个空间被称作“加热罩”。

在本文中，热气就是空气或一适当的气体混合物，它被加热到超过反应容器材料如Eppendorf管或微量滴定凹池的热塑材料的熔化温度的温度。在给定所用设备的限制内，温度尽可能高，且温度优选在200至800摄氏度范围内，最好是约600摄氏度。

冷却效果是在不变的转速下实现的。根据本发明的一个实施例，通过相对于转子移动加热罩，例如通过抬升起加热罩，或者通过降低转子，使加热罩从反应容器周围移去。于是，快速转动的反应容器将与周围空气或气体混合物接触，例如与离心机内的空气或从周围空间吸入的空气接触。根据一优选实施例，离心机内的空气或气体混合物被冷却至周围温度以下的一温度。转子还可被包围在一更大的被致冷的空间内。加热罩从与反应容器紧密接触移开时，致冷空气将迅速冷却容器。

冷却装置可包括用于把一冷却介质如一气体、液体或周围空气引入反应容器的近端或“上”端邻近处的装置。合适的冷却介质是液氮或冷却氮气。

当使用本发明时，把装有整个反应混合物或反应混合物的一部分的反应容器放入离心机的转子内，使封闭端朝下，或另外根据标准做法使所涉及的离心机进行离心作用。然后启动离心机，也就是说，打开带动转子旋转的发动机。当转子被加速到所选的重力时，转动就被保持在恒定的速度。现在打开加热源，使主要在反应容器顶部处的温度升高。热量将通过反应容器壁的材料传递到大部分反应混合物的最末端部分。由于温度升高，使得分子运动加剧，也就是说，使这部分被加热的反应混合物的密度降低。由于作用在反应混合物的更密集部分的重力场所产生的压力的缘故，使得密度小一些的部分被迫向上移动，迅速被具有更大密度的反应混合物所取代。通过从加热源进行相同的热传递过程，使这部分密集部分被加热。这部分反应混合物的密度将减小，并向上移动，从而被更冷的反应混合物所取代。根据本发明的一个优选实施例，同时作用在反应容器的上部和近部的冷却装置将确保充分混合和均匀。这一系列过程将继续下去，最终使反应混合物完全混合，达到均匀化，并且在大部分反应混合物内温度均匀分布。

根据一优选实施例，本发明的设备装配有一红外线传感器，并且最好是一聚焦的红外线传感器，用于监测转动容器内所装物质的温度。现有技术中的温度控制方法常采用一热偶，该热偶被放置在一反应容器内，参与热循环过程。然而，这不是所需的精确度。由于大多数用于反应容器的热塑性材料不吸收红外线，根据本发明的测量实际上将给出试样本身的温度。该测量可由一算法来控制，它不仅给出转动容器的平均温度，而且还给出这个平均值可能的偏离。

上面的红外线传感器最好配有一激光器，该激光器发出一束集中的光线，对反应容器进行加热。这个在容器可见的激光器“位置”由一可选的传感器标明，并被用于控制红外线传感器的焦距、转动速度，以便启动对试样温度的测量，并用于反射测量和/或荧光测量。当采用激光器的反射来启动温度测量时，就能获得更高的精度。

此外，为了避免红外线传感器与可用于加热反应容器的红外线源之间的干扰，对该红外线源进行选择，使得红外线源以一个明显不同于红外线传感器的读取波长的波长发出红外线辐射。

根据本发明一个实施例，从重力场相反方向所进行同时冷却有效地提高了密度均匀化程度，也就是说，缩短了反应混合物的调匀和均匀经的时间。

根据本发明的一种方法，包括以下步骤：

i)至少一种反应物被量入一反应容器；

ii)所说的装有物质的反应容器被放入一设备，该设备能使反应容器同时受到离心力作用和加热；

iii)所说的反应容器受到离心力作用；

iv)对反应容器的末端进行加热。

根据本发明的一优选实施例，用一毛细管或类似设备加入至少一种反应物，该毛细管或类似设备一旦受到离心力作用就释放所装的物质。

根据本发明一实施例的一种方法，包括下列步骤：

i)至少把一种反应物量入一反应容器内，所说的容器带有关于要被进行的处理或程序步骤信息；

ii)这些信息由一设备读取，该设备的一部分与一个能使其同时受离心力作用并加热的设备相连；

iii)所说的装有物质的反应容器被放入上述用于离心作用和加热的设备内；

iv)所说的反应容器受到离心力作用；

v)对反应容器的末端进行加热；

vi)根据反应容器上的的信息执行步骤iv和v。

当根据步骤i)至步骤vi)实施本方法时，如果没有完全消除操作者的错误的话，这种操作者的错误也被最小化。这种方法允许很大程度上的过程自动化，而且，它使遵循质量控制计划简单化。

总地来说，本发明还公开了一种用于在反应容器所装的液体介质中进行化学反应的新方法，其特征在于采用了根据任一所附的设备权利要求书中的一设备。

特别是，本发明公开了一种用于进行要求高度均匀化化并涉及重复调匀例如涉及热循环的分析和合成的反应的新颖有效的方法。这种分析的一个例子是聚合酶链反应(PCR)技术。另一种重要的应用是用于高通过量筛分领域。在前面的描述中描述了这种和其它的方法。

根据本发明的设备特别适合于聚合酶反应分析的变型，通常被称作”热始聚合酶链反应”。利用本发明的设备，温度首先被设定为高于结合料的退火温度。在这个初始调匀期间，转子以足够有助于调匀的较低速度转动。当到达所期望的温度时，借助于试剂毛细管或试剂筒(例如在同一申请人的PCT/SE91/00343和PCT/SE97/01562中所公开的毛细管或试剂筒)添加试剂。通过增大转动速度把试剂毛细管倒空。在一更高的转动速度下，利用离心力把毛细管或筒倒空，从而能如上面所描述的那样继续进行PCR分析。

当利用本发明的设备或装置进行聚合酶链反应分析时，就可显著缩短放大步骤所需的时间。聚合酶链反应放大通常需要约2个小时才完成，而在本发明人所进行的实际实验中，只在不到20分钟内完成，且不影响结果，或改善了结果。这种结果在SDS纸凝胶剂上被证实了，它显示了很高的特性和溶解度。

尽管已对本发明的优选实施例进行了描述，这些优选实施例是本发明人所知的目前最佳的实施方式，但是，应当知道，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明的范围的情况下可以对本发明进行各种改变和变型，本发明的范围是由所附的权利要求书来确定的。

Claims (16)

1.一种热循环设备，包括用于保持反应容器(2)的转子(1)，与所说转子相连的马达(3)，用于控制转子速度的诸如处理器(4)的装置，以及用于对反应容器所装物进行加热和冷却的装置(5，6)，其特征在于，加热装置(6)罩住用于所说容器的至少部分转动路径的反应容器顶部，该加热装置的工作温度明显高于反应容器的熔化温度。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，加热装置(6)包括罩，该罩能相对于反应容器的转动路径移动。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，它包括温度传感器(7)，该温度传感器的测量焦距与反应容器顶部的转动路径相交。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，它包括辐射源(8)，该辐射源发出一束与反应容器顶部的转动路径相交的辐射线，以及传感器(9)，能探测下面中的至少一种光线：从反应容器反射的光线，从反应容器所装物放出的光线。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，温度传感器(7)是红外线传感器。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，辐射源(8)是激光源。

7.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，探测从转动的反应容器反射的光线的传感器向处理器(4)发送一信号，该信号对转子的速度进行控制。

8.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，探测从转动的反应容器反射的光线的传感器向处理器(9)发送一信号，该信号对温度传感器的测量频率进行控制。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所说的用于保持至少一个反应容器的转子(1)是在下面转子中选出的，即：鼓形转子，摆桶转子和固定角转子。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，反应容器是从下面选出的：微型管，Eppendorf管，或微量滴定盘中的凹池。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，远心透镜被放置在热源与一个或多个反应容器之间。

12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，它包括用于读取反应容器上所带的或与反应容器相关的信息的装置。

13.一种用于在反应容器所装流体介质中进行化学反应的方法，其特征在于所说方法包括下列步骤：

i)至少一种反应物被按量放入一反应容器；

ii)所说的装有物质的反应容器被放入一设备，该设备能使反应容器同时受到离心力作用和加热；

iii)所说的反应容器受到离心力作用；

iv)对反应容器的末端进行加热。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于利用毛细管或类似设备添加至少一种反应物，其中的毛细管或类似设备一旦受到离心力作用就释放其所装的物质。

15.一种用于在反应容器所装的流体介质中进行化学反应的方法，其特征在于采用根据权利要求1～12中任一项所述的设备。

16.一种用于进行涉及热循环的生物化学反应的方法，其特征在于采用根据权利要求1～12中任一项所述的设备。

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