EA029673B1 - Микропланшет для полимеразной цепной реакции (пцр) - Google Patents

Микропланшет для полимеразной цепной реакции (пцр) Download PDF

Info

Publication number
EA029673B1
EA029673B1 EA201390892A EA201390892A EA029673B1 EA 029673 B1 EA029673 B1 EA 029673B1 EA 201390892 A EA201390892 A EA 201390892A EA 201390892 A EA201390892 A EA 201390892A EA 029673 B1 EA029673 B1 EA 029673B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
microplate
pcr
substrate
holes
polymeric material
Prior art date
Application number
EA201390892A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201390892A1 (ru
Inventor
Иэн Гюнтер
Ричард Льюис
Original Assignee
Биджиэс Айпи Лимитэд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Биджиэс Айпи Лимитэд filed Critical Биджиэс Айпи Лимитэд
Publication of EA201390892A1 publication Critical patent/EA201390892A1/ru
Publication of EA029673B1 publication Critical patent/EA029673B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26—Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
    • C12P19/28—N-glycosides
    • C12P19/30—Nucleotides
    • C12P19/34—Polynucleotides, e.g. nucleic acids, oligoribonucleotides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50851—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates specially adapted for heating or cooling samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806—Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0829—Multi-well plates; Microtitration plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0887—Laminated structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/16—Surface properties and coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1811—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using electromagnetic induction heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1816—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using induction heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1822—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using Peltier elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1827—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using resistive heater
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50853—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates with covers or lids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/54—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices using spatial temperature gradients

Abstract

Микропланшет для полимеразной цепной реакции (ПЦР) включает субстрат, имеющий металлический материал для нагрева проб ПЦР, и барьерный слой, расположенный рядом с субстратом. В некоторых случаях барьерный слой выполнен из первого полимерного материала. Микропланшет включает одну или более лунок, предназначенных для проб ПЦР. Эти одна или более лунок выполнены из второго полимерного материала, термосваренного с барьерным слоем. В некоторых случаях субстрат может обеспечивать скорость подъема температуры ПЦР по меньшей мере приблизительно 5°C/с.

Description

Настоящая заявка притязает на приоритет предварительной патентной заявки США № 6 1/424551, поданной 17 декабря 2010 г., и предварительной патентной заявки США № 61/545063, поданной 7 октября 2011 г., которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Предпосылки для создания изобретения
Во многих областях носители образцов в форме опорных планшетов, которые имеют некоторое число лунок или вдавленных мест для проб, используют в разных процессах, при которых небольшие пробы нагревают или подвергают циклам тепловой обработки. Одним конкретным примером является способ полимеразной цепной реакции (часто называемой ПЦР) для репликации проб ДНК. Такие пробы требуют быстрого и точного термоциклирования, и их обычно помещают в блок с некоторым числом лунок и проводят циклы между несколькими выбранными температурами в заданном повторяющемся цикле. Важно, чтобы температура всего планшета или, более конкретно, температура в каждой лунке была максимально равномерной.
Пробами могут быть жидкие растворы, по объему обычно между 1 микро-1 и 200 микро-1, содержащиеся в отдельных пробирках для проб или матрице пробирок для проб, которые могут являться частью монолитного планшета. Разности температур, которые можно измерить в жидкой пробе, возрастают с увеличением скорости изменения температуры и могут ограничивать максимальную скорость изменения температуры, которую можно применить на практике.
Предыдущие способы нагрева таких носителей образцов включали использование подсоединяемых нагревательных устройств или использование косвенных способов, когда отдельно нагретые жидкости направлялись в носитель или вокруг него.
Эти предыдущие способы нагрева имеют недостаток в том, что теплота создается в нагревателе, который отделен от носителя образцов, который должен быть нагрет. Такие системы и способы нагрева несовершенны из-за теплопотерь, сопровождающих передачу теплоты от нагревателя на планшет носителя образцов. Помимо этого, отделение нагревателя от носителя образцов вводит задержку во времени или "запаздывание" в цикл управления температурой. Таким образом, подача электроэнергии на нагревательные элементы не дает мгновенного или почти мгновенного повышения температуры блока. Наличие теплового зазора или барьера между нагревателем и блоком требует, чтобы нагреватель был горячее чем блок, если тепловая энергия должна передаваться от нагревателя блоку. Поэтому существует еще одна трудность в том, что прекращение подачи электроэнергии на нагреватель не может мгновенно остановить повышение температуры блока.
Задержка в контуре управления температурой будет увеличиваться с увеличением скорости изменения температуры блока. Это может приводить к неточностям в управлении температурой и ограничивать практические скорости изменения температуры, которые могут быть использованы. Неточности в смысле теплового единообразия и дальнейшей задержки могут возникать при использовании прикрепленных нагревательных элементов, поскольку элементы прикрепляют в конкретных местах блока, и теплота, производимая элементами должна быть проведена из этих конкретных мест в основное тело блока. Для того, чтобы произошел перенос теплоты от одной части блока к другой, первая часть блока должна быть горячее чем другая. Еще одна проблема с прикреплением теплового элемента, в частности существующих устройств с эффектом Пельтье, заключается в том, что поверхность раздела между блоком и тепловым устройством будет подвергаться механическим напряжениям из-за различий в коэффициентах теплового расширения применяемых материалов. Термоциклирование будет приводить к циклическим напряжениям, которые будут стремиться ухудшить надежность теплового элемента и целостность тепловой поверхности раздела.
Раскрытие изобретения
В одном аспекте изобретение предлагает микропланшет для полимеразной цепной реакции ("ПЦР"), включающий подложку, содержащую металлический материал для нагрева проб при проведении ПЦР, барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала, и отливку, соединенную с барьерным слоем, выполненную из второго полимерного материала, содержащую одну или более лунок для удержания проб при проведении ПЦР. Подложка обеспечивает скорость подъема температуры ПЦР не меньше чем на 5°С/секунду ("с"). В одном варианте осуществления скорость подъема температуры ПЦР (или скорость нагрева) составляет по меньшей мере 10°С/с. В еще одном варианте осуществления микропланшет конфигурирован для нагрева проб при протекании электрического тока через подложку. В еще одном варианте осуществления подложка выполнена отделенной от проб ПЦР на 10 мкм или меньше. В еще одном варианте осуществления второй полимерный материал термически сварен с барьерным слоем. В еще одном варианте осуществления первый полимерный материал химически совместим с вторым полимерным материалом. В еще одном варианте осуществления металлический материал включает алюминиевый сплав. В еще одном варианте осуществления подложка предназначена для генерации теплоты при протекании электрического тока через подложку. В еще одном варианте осуществления подложка предназначена для повышения температуры пробы в одной или более лунок со скоростью между 5 и 15°С/с. В еще одном варианте осуществления металлический материал имеет сопротивление между 2х10-8 и 8х10-8 Ом-м. В еще одном варианте осуществления одна или
- 1 029673
более лунок включают по меньшей мере 24 лунки. В еще одном варианте осуществления одна или более лунок включают по меньшей мере 96 лунок.
В еще одном аспекте изобретение предлагает микропланшет для ПЦР, включающий подложку, содержащую металлический материал для нагрева проб ПЦР и барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала. Микропланшет включает отливку, содержащую одну или более лунок для размещения проб при проведении ПЦР, выполненную из второго полимерного материала и соединенную с барьерным слоем. Металлическая подложка без внешнего нагревательного элемента или нагревательного блока Пельтье обеспечивает тепловое единообразие между лунками +/0,2°С или лучше.
В еще одном аспекте изобретение предлагает микропланшет для ПЦР, включающий подложку, содержащую металлический материал для нагрева проб при проведении ПЦР, и барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала. Микропланшет также включает отливку, содержащую одну или более лунок для удержания проб при проведении ПЦР, соединенную с барьерным слоем, выполненную из второго полимерного материала. Подложка обеспечивает теплопроизводительность, достаточную для осуществления по меньшей мере 1 ПЦР цикла в минуту, включая измерение флуоресценции в каждом цикле. В одном варианте осуществления подложка обеспечивает теплопроизводительность, достаточную для осуществления по меньшей мере 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 циклов ПЦР в минуту. В еще одном варианте осуществления подложка содержит алюминиевый сплав. В еще одном варианте осуществления подложка содержит алюминий. В еще одном варианте осуществления микропланшет имеет толщину меньше чем 1 миллиметр ("мм"). В еще одном варианте осуществления микропланшет имеет толщину меньше чем 0,5 мм. В еще одном варианте осуществления барьерный слой имеет толщину меньше чем 10 мкм ("микрометров"). В еще одном варианте осуществления микропланшет, кроме того, включает слой, нормализующий инфракрасное излучение на стороне подложки, противоположной слою покрытия. В еще одном варианте осуществления слой, нормализующий излучение, имеет толщину меньше чем 5 мкм.
В еще одном аспекте изобретение предлагает одноразовый держатель проб для использования с ПЦР, включающий алюминиевую подложку, покрытую первым полимерным материалом, и отливку, содержащую некоторое число лунок для удержания пробы при проведении ПЦР, соединенную с барьерным слоем, выполненную из второго полимерного материала, совместимого с первым полимерным материалом.
В еще одном аспекте изобретение предлагает одноразовый держатель проб для использования с ПЦР, имеющий алюминиевую подложку для передачи теплоты на некоторое число лунок одноразового держателя проб, причем одноразовый держатель проб имеет массу меньшую или равную 30 г. В одном варианте осуществления одноразовый держатель проб имеет массу, меньшую или равную 20 г. В еще одном варианте осуществления одноразовый держатель проб имеет массу, меньшую или равную 15 г. В еще одном варианте осуществления одноразовый держатель проб имеет массу, меньшую или равную 10 г. В еще одном варианте осуществления одноразовый держатель проб имеет массу, меньшую или равную 5 г.
В еще одном аспекте изобретение предлагает дешевый держатель проб для использования с ПЦР, включающий подложку, выполненную из металлического материала, имеющего плотность от 2,7 до 3,0 г/см3. Подложка предназначена для подачи теплоты на одну или более лунок дешевого держателя проб при скорости нагрева от 5 до 15°С/с. В одном варианте осуществления подложка содержит алюминий. В еще одном варианте осуществления дешевый держатель проб, кроме того, включает барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала. В еще одном варианте осуществления отливка, содержащая одну или более лунок, выполнена из второго полимерного материала, соединенного с первым полимерным материалом.
В еще одном аспекте изобретение предлагает микропланшет для ПЦР, включающий нагревательное устройство Пельтье и подложку рядом с нагревательным устройством Пельтье, содержащую металлический материал для нагрева проб при проведении ПЦР. Микропланшет, кроме того, включает барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала. Одна или более лунок расположены в отливке, соединенной с барьерным слоем, покрывающим подложку, причем эти одна или более лунок содержат пробы ПЦР. Эта отливка выполнена из второго полимерного материала, сваренного с барьерным слоем. В одном варианте осуществления первый полимерный материал отличается от второго полимерного материала. В еще одном варианте осуществления первый полимерный материал такой же, как второй полимерный материал. В еще одном варианте осуществления подложка обеспечивает скорость повышения температуры ПЦР по меньшей мере 5°С/с. В еще одном варианте осуществления подложка обеспечивает скорость подъема температуры ПЦР по меньшей мере 10°С/с.
В еще одном аспекте изобретение предлагает микропланшет для ПЦР, включающий подложку, содержащую металлический материал для нагрева проб при проведении ПЦР и барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала. Микропланшет, кроме того, включает отливку, содержащую одну или более лунок для удержания пробы при проведении ПЦР, смежную с подложкой, причем эти одна или более лунок предназначены для проб ПЦР. Эта отливка выполнена из
- 2 029673
второго полимерного материала, термосваренного с барьерным слоем. Микропланшет может вступать в электрический контакт с одним или несколькими электрическими контактами (например, электрическими шинами) на одной или нескольких гофрированных поверхностях подложки. В одном варианте осуществления первый полимерный материал отличается от второго полимерного материала. В еще одном варианте осуществления первый полимерный материал такой же как второй полимерный материал. В еще одном варианте осуществления одна или несколько гофрированных поверхностей расположены на пальцевидных выступах (в настоящем документе также "пальцы") подложки. В еще одном варианте осуществления одна или несколько гофрированных поверхностей сформированы из пальцевидных выступов. В еще одном варианте осуществления подложка обеспечивает скорость подъема температуры ПЦР по меньшей мере 5°С/с. В еще одном варианте осуществления подложка обеспечивает скорость подъема температуры ПЦР по меньшей мере 10°С/с.
В еще одном аспекте изобретение предлагает микропланшет для ПЦР, включающий нагревательное устройство и подложку, смежную с нагревательным устройством, содержащую металлический материал для нагрева проб ПЦР при протекании тока через подложку. Микропланшет, кроме того, включает барьерный слой, смежный с подложкой, выполненный из первого полимерного материала. Отливка, содержащая одну или более лунок, соединена с барьерным слоем, причем эти одна или более лунок предназначены для проб ПЦР. Эта отливка, содержащая одну или более лунок, выполнена из второго полимерного материала, соединенного (например, термосваренного) с барьерным слоем. В одном варианте осуществления нагревательное устройство является нагревательным устройством Пельтье или нагревательным зажимом. В еще одном варианте осуществления первый полимерный материал отличается от второго полимерного материала. В еще одном варианте осуществления первый полимерный материал такой же, как второй полимерный материал.
В еще одном аспекте изобретение предлагает способ проведения ПЦР, причем данные ПЦР и команды для обработки этих данных расположены на съемном устройстве. В одном варианте осуществления в съемном устройстве предусмотрены команды для управления и анализа, чтобы позволить пользователю провести эксперимент и проанализировать результаты независимо от амплификатора, используемого для проведения ПЦР. В еще одном варианте осуществления съемное устройство является устройством И8В. В еще одном варианте осуществления съемное устройство является съемным запоминающим диском. В еще одном варианте осуществления съемное устройство является компактной флэш-картой, интерфейсом §АТА или интерфейсом Международной ассоциации производителей карт памяти для персональных компьютеров (РСМС1А). В еще одном варианте осуществления команды на съемном устройстве позволяют идентифицировать тип аппаратного обеспечения, взаимодействующего со съемным устройством и подавать предварительно заданные команды для выполнения ПЦР на аппаратное обеспечение.
В еще одном аспекте изобретение предлагает систему для выполнения ПЦР, включающую некоторое число электрических шин для сопряжения с микропланшетом или держателем проб и микропланшет или держатель проб, которые описаны выше или вообще в настоящем документе, как по отдельности, так и совместно. Микропланшет или держатель проб находится в электрической связи с этим числом электрических шин и может быть отсоединен от них. Система, кроме того, включает устройство для подачи тока на микропланшет или держатель проб. В одном варианте осуществления микропланшет или держатель проб находится в омическом контакте с этим числом электрических шин. В еще одном варианте осуществления микропланшет или держатель проб включает пальцевидные выступы в электрической связи (или электрическом контакте) с электрическими шинами. В еще одном варианте подложка имеет гофрированные поверхности на пальцевидных выступах подложки. В еще одном варианте осуществления система, кроме того, включает датчик температуры, такой как инфракрасный датчик, для измерения температуры микропланшета или держателя проб. В еще одном варианте осуществления система, кроме того, включает некоторое число датчиков температуры для измерения температуры микропланшета или держателя проб в некотором числе тепловых зон. В еще одном варианте осуществления система включает по меньшей мере девять датчиков для измерения температуры микропланшета или держателя проб в девяти тепловых зонах. В еще одном варианте осуществления некоторое число датчиков температуры обеспечивает непрерывное измерение температуры. В еще одном варианте осуществления перепад температур на микропланшете или держателе проб меньше 0,5°С.
В еще одном аспекте изобретение предлагает способ проведения ПЦР, включающий наличие микропланшета или держателя проб, которые описаны выше или вообще в настоящем документе, по отдельности или совместно, и проведение ПЦР на пробе. При проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 5°С/с. В одном варианте осуществления способ, кроме того, включает подачу пробы в микропланшет или держатель проб перед проведением ПЦР. В одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 0,1°С/с. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 0,5°С/с. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 1°С/с. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 5°С/с. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по
- 3 029673
меньшей мере 10°С/с. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 15°С/с.
В еще одном аспекте изобретение предлагает способ выполнения ПЦР, включающий предоставление микропланшета или держателя проб, которые описаны выше или вообще в настоящем документе, по отдельности или совместно, и проведение ПЦР на пробе. При проведении ПЦР микропланшет или держатель проб без внешнего нагревательного элемента или нагревательного блока Пельтье имеет однородность распределения теплоты между лунками по меньшей мере +/-0,2°С. В одном варианте осуществления способ, кроме того, включает подачу пробы в микропланшет или держатель проб перед проведением ПЦР.
В еще одном аспекте изобретение предлагает способ проведения ПЦР, включающий предоставление микропланшета или держателя проб, которые описаны выше или вообще в настоящем документе, по отдельности или совместно, и проведение ПЦР на пробе со скоростью по меньшей мере 0,1 цикла ПЦР в минуту. В одном варианте осуществления способ, кроме того, включает подачу пробы в микропланшет или держатель проб перед проведением ПЦР. В еще одном варианте осуществления ПЦР проводят на пробе со скоростью по меньшей мере 1 цикл ПЦР в минуту. В еще одном варианте осуществления ПЦР проводят на пробе со скоростью по меньшей мере 2 цикла ПЦР в минуту. В еще одном варианте осуществления ПЦР проводят на пробе со скоростью по меньшей мере 3 цикла ПЦР в минуту. В еще одном варианте осуществления ПЦР проводят на пробе со скоростью по меньшей мере 6 циклов ПЦР в минуту. В еще одном варианте осуществления способ, кроме того, включает измерение флуоресценции в отдельно взятом цикле ПЦР. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР микропланшет или держатель проб без внешнего нагревательного элемента или нагревательного блока Пельтье имеет однородность распределения теплоты между лунками по меньшей мере +/-0,2°С. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 0,1°С/с. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 0,5°С/с. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 1°С/с. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 5°С/с. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 10°С/с. В еще одном варианте осуществления при проведении ПЦР пробу нагревают со скоростью по меньшей мере 15°С/с.
Дополнительные аспекты и преимущества настоящего раскрытия станут более понятны специалистам в данной области из последующего подробного описания, в котором приведены и описаны только иллюстративные варианты осуществления настоящего раскрытия. Как можно будет понять, настоящее раскрытие может быть осуществлено в других, отличных от описанных вариантах, и его некоторые детали могут быть модифицированы в разных очевидных аспектах, но без отхода от сущности раскрытия. Соответственно, чертежи и описание должны рассматриваться как иллюстративные по характеру, а не ограничительные.
Включение путем ссылки
Все публикации, патенты и патентные заявки, упомянутые в настоящем описании, включены в него путем ссылки в таком же объеме, как если бы каждая отдельная публикация, патент или патентная заявка была конкретно и отдельно указана как включенная путем ссылки.
Краткое описание чертежей
Новые признаки изобретения детально указаны в прилагаемой формуле изобретения. Более глубокое понимание признаков и преимуществ настоящего изобретения будет достигнуто путем ссылки на последующее подробное описание, в котором изложены иллюстративные варианты осуществления, в которых использованы принципы изобретения, и прилагаемые чертежи, на которых
фиг. 1 - схематический вид сбоку микропланшета для полимеразной цепной реакции (ПЦР) в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
фиг. 2 - схематическое изображение силового потока трансформатора для подачи теплоты на одноразовое устройство в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
фиг. 3 - схематическое изображение силового потока трансформатора для подачи теплоты на одноразовое устройство, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
фиг. 4 - схематическое изображение силового потока трансформатора для подачи теплоты на одноразовое устройство, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
фиг. 5 - схематическое изображение силового потока трансформатора для подачи теплоты на одноразовое устройство, в соответствии с вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 6 показан блок датчика в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения; на фиг. 7 показано нагревательное устройство Пельтье, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 8 показаны микропланшет и нагревательное устройство Пельтье рядом с микропланшетом в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 9 показана система для выполнения ПЦР,в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
- 4 029673
на фиг. 10 показан микропланшет, имеющий 54 лунки, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения и
на фиг. 11-17 показаны примеры скриншотов графического интерфейса пользователя в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
Хотя в настоящем документе представлены и описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области будет очевидно, что такие варианты осуществления представлены только для примера. Многочисленные вариации, изменения и замены будут очевидны специалистам в данной области без отхода от сущности изобретения. Следует понимать, что разные альтернативы описанным здесь вариантам осуществления изобретения могут быть применены при осуществлении изобретения на практике.
В вариантах осуществления представлены сборки микропланшетов (здесь также "микропланшеты") для полимеразной цепной реакции (ПЦР). Микропланшеты из вариантов осуществления изобретения могут иметь разные преимущества над существующими системами ПЦР, такие как быстрое и точное управление теплотой при проведении ПЦР. В некоторых вариантах осуществления представлены микропланшеты для 6 и больше циклов ПЦР в минуту с измерением флуоресценции в каждом цикле. В еще одном варианте осуществления представлены микропланшеты, имеющие среднюю скорость изменения температуры 10°С/с. В еще одном варианте осуществления представлены микропланшеты, имеющие активное управление однородностью распределения теплоты, осуществляющие терморегулирование в пределах +/-0,2°С или лучше.
В некоторых вариантах осуществления микропланшеты могут быть одноразовыми. В еще одном варианте осуществления микропланшеты могут быть пригодными для переработки. В еще одном варианте осуществления микропланшеты могут быть повторно используемыми. В еще одном варианте осуществления микропланшеты могут быть биоразлагаемыми. В еще одном варианте осуществления микропланшеты могут быть не одноразовыми.
Микропланшеты для полимеразной цепной реакции (ПЦР)
В одном аспекте изобретение предлагает микропланшет для полимеразной цепной реакции (ПЦР). В вариантах осуществления микропланшет включает подложку, содержащую металлический материал для нагрева проб при проведении ПЦР и барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала. Микропланшет, кроме того, включает отливку, содержащую одну или более лунок для удержания проб при проведении ПЦР, выполненную из второго полимерного материала, термосваренного с барьерным слоем. В некоторых случаях первый полимерный материал отличается от второго полимерного материала. В одном примере первый полимерный материал имеет другую температуру стеклования, чем второй полимерный материал. В других случаях первый полимерный материал такой же, как второй полимерный материал.
В одном примере первый полимерный материал имеет такую же или, по существу, такую же температуру стеклования, как второй полимерный материал.
В некоторых вариантах осуществления подложка обеспечивает скорость подъема температуры ПЦР (или скорость нагрева) по меньшей мере 1°С/с, или 2°С/с, или 3°С/с, или 4°С/с, или 5°С/с, или 6°С/с, или 7°С/с, или 8°С/с, или 9°С/с, или 10°С/с, или 11°С/с, или 12°С/с, или 13°С/с, или 14°С/с, или 15°С/с, или 16°С/с, или 17°С/с, или 18°С/с, или 19°С/с, или 20°С/с, или 25°С/с, или 30°С/с, или 35°С/с, или 40°С/с, или 45°С/с, или 50°С/с, или больше.
В некоторых вариантах осуществления нагрев проб ПЦР может быть осуществлен путем пропускания электрического тока через подложку. В еще одном варианте осуществления нагрев проб ПЦР может быть осуществлен путем пропускания постоянного тока через подложку. В еще одном варианте осуществления нагрев проб ПЦР может быть осуществлен путем пропускания переменного тока через подложку.
В некоторых вариантах осуществления подложка отделена от пробы ПЦР на 1 мкм или меньше, или 2 мкм или меньше, или 3 мкм или меньше, или 4 мкм или меньше, или 5 мкм или меньше, или 6 мкм или меньше, или 7 мкм или меньше, или 8 мкм или меньше, или 9 мкм или меньше, или 10 мкм или меньше, или 11 мкм или меньше, или 12 мкм или меньше, или 13 мкм или меньше, или 14 мкм или меньше, или 15 мкм или меньше, или 16 мкм или меньше, или 17 мкм или меньше, или 18 мкм или меньше, или 19 мкм или меньше, или 20 мкм или меньше. В других вариантах осуществления подложка отделена от пробы ПЦР на, по меньшей мере, приблизительно 0,1 мкм, или 1 мкм, или 2 мкм, или 3 мкм, или 4 мкм, или 5 мкм, или 10 мкм, или 15 мкм, или 20 мкм, или 30 мкм, или 40 мкм, или 50 мкм, или 100 мкм, или 500 мкм, или 1000 мкм, или 5000 мкм, или 10,000 мкм, или больше.
В некоторых вариантах осуществления второй полимерный материал термически сварен с барьерным слоем. В еще одном варианте осуществления первый полимерный материал химически совместим с вторым полимерным материалом. В еще одном варианте осуществления металлический материал представляет собой алюминий или алюминиевый сплав.
В некоторых вариантах осуществления подложка генерирует теплоту при протекании электрического тока через подложку. В еще одном варианте осуществления подложка генерирует теплоту при про- 5 029673
текании постоянного тока через подложку. В еще одном варианте осуществления подложка генерирует теплоту при протекании переменного тока через подложку.
В некоторых вариантах осуществления подложка предназначена для повышения температуры пробы в одной или более лунок со скоростью от 1 до 35°С/с, или от 3 и 25°С/с, или от 5 до 15°С/с.
В некоторых вариантах осуществления подложка содержит металлический материал для нагрева проб при проведении ПЦР. Металлический материал может иметь сопротивление между 5х10-9 Ом-м и 1 х 10-6 Ом-м, или между 1х 10-8 Ом-м и 1 х 10-7 Ом-м, или между 2х10-8 Ом-м и 8х10-8 Ом-м.
В некоторых вариантах осуществления микропланшет может включать отливку, содержащую одну или более лунок. В некоторых случаях микропланшет может включать отливку, содержащую 1 лунку, или 2 лунки, или 3 лунки, или 4 лунки, или 5 лунок, или 6 лунок, или 7 лунок, или 8 лунок, или 9 лунок, или 10 лунок, или 11 лунок, или 12 лунок, или 13 лунок, или 14 лунок, или 15 лунок, или 16 лунок, или 17 лунок, или 18 лунок, или 19 лунок, или 20 лунок, или 21 лунку, или 22 лунки, или 23 лунки, или 24 лунки, или 25 лунок, или 26 лунок, или 27 лунок, или 28 лунок, или 29 лунок, или 30 лунок, или 31 лунку, или 32 лунки, или 33 лунки, или 34 лунки, или 35 лунок, или 36 лунок, или 37 лунок, или 38 лунок, или 39 лунок, или 40 лунок, или 41 лунку, или 42 лунки, или 43 лунки, или 44 лунки, или 45 лунок, или 46 лунок, или 47 лунок, или 48 лунок, или 49 лунок, или 50 лунок, или 51 лунку, или 52 лунки, или 53 лунки, или 54 лунки, или 55 лунок, или 56 лунок, или 57 лунок, или 58 лунок, или 59 лунок, или 60 лунок, или 61 лунку, или 62 лунки, или 63 лунки, или 64 лунки, или 65 лунок, или 66 лунок, или 67 лунок, или 68 лунок, или 69 лунок, или 70 лунок, или 71 лунку, или 72 лунки, или 73 лунки, или 74 лунки, или 75 лунок, или 76 лунок, или 77 лунок, или 78 лунок, или 79 лунок, или 80 лунок, или 81 лунку, или 82 лунки, или 83 лунки, или 84 лунки, или 85 лунок, или 86 лунок, или 87 лунок, или 88 лунок, или 89 лунок, или 90 лунок, или 91 лунку, или 92 лунки, или 93 лунки, или 94 лунки, или 95 лунок, или 96 лунок, или 97 лунок, или 98 лунок, или 99 лунок, или 100 лунок, или 101 лунку, или 102 лунки, или 103 лунки, или 104 лунки, или 105 лунок, или 106 лунок, или 107 лунок, или 108 лунок, или 109 лунок, или 110 лунок, или 111 лунок, или 112 лунок, или 113 лунок, или 114 лунок, или 115 лунок, или 116 лунок, или 117 лунок, или 118 лунок, или 119 лунок, или 120 лунок, или 121 лунку, или 122 лунки, или 123 лунки, или 124 лунки, или 125 лунок, или 126 лунок, или 127 лунок, или 128 лунок, или 129 лунок, или 130 лунок, или больше. В некоторых вариантах осуществления микропланшет может включать отливку, содержащую 1 или больше, или 5 или больше, или 10 или больше, или 15 или больше, или 20 или больше, или 25 или больше, или 30 или больше, или 35 или больше, или 40 или больше, или 45 или больше, или 50 или больше, или 60 или больше, или 70 или больше или 80 или больше, или 90 или больше, или 100 или больше, или 110 или больше, или 120 или больше, или 130 или больше, или 140 или больше, или 150 или больше, или 200 или больше, или 300 или больше, или 400 или больше, или 500 или больше, или 1000 или больше лунок.
В одном варианте осуществления микропланшет может включать отливку, содержащую 24 лунки. В еще одном варианте осуществления микропланшет может включать отливку, содержащую 48 лунок. В еще одном варианте осуществления микропланшет может включать отливку, содержащую 54 лунки. В еще одном варианте осуществления микропланшет может включать отливку, содержащую 72 лунки. В еще одном варианте осуществления микропланшет может включать отливку, содержащую 96 лунок. Микропланшет может быть одноразовым и/или пригодным для переработки.
В некоторых вариантах осуществления микропланшет может включать отливку, содержащую 24 лунки, причем каждая лунка имеет объем между 5 микролитров (мкл) и 40 мкл, или 96 лунок, причем каждая лунка имеет объем между приблизительно 0,5 и 5 мкл.
В других вариантах осуществления, микропланшет для полимеразной цепной реакции (ПЦР) включает подложку 103, содержащую металлический материал для нагрева проб при проведении ПЦР, барьерный слой 104 (в настоящем документе также "слой покрытия"), покрывающий подложку 103, выполненный из первого полимерного материала, и отливку 102, содержащую одну или более лунок 101, предназначенных для удержания пробы 105 при проведении ПЦР, выполненную из второго полимерного материала и соединенную с барьерным слоем 104. В некоторых вариантах осуществления металлическая подложка без внешнего нагревательного элемента или нагревательного блока Пельтье обеспечивает однородность распределения теплоты между лунками +/- 1°С или лучше, или +/- 0,5°С или лучше, или +/0,2°С или лучше.
В других вариантах осуществления микропланшет для полимеразной цепной реакции (ПЦР) включает подложку, содержащую металлический материал для нагрева проб при проведении ПЦР, барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала, и отливку, содержащую одну или более лунок, предназначенных для удержания проб при проведении ПЦР, выполненную из второго полимерного материала, соединенного с барьерным слоем. В некоторых вариантах осуществления металлическая подложка обеспечивает теплопроизводительность, достаточную для проведения по меньшей мере 1 цикла ПЦР в минуту, или по меньшей мере 2 циклов ПЦР в минуту, или по меньшей мере 3 циклов ПЦР в минуту, или по меньшей мере 4 циклов ПЦР в минуту, или по меньшей мере 5 циклов ПЦР в минуту, или по меньшей мере 6 циклов ПЦР в минуту, или по меньшей мере 7 циклов ПЦР в
- 6 029673
минуту, или по меньшей мере 8 циклов ПЦР в минуту, или по меньшей мере 9 циклов ПЦР в минуту, или по меньшей мере 10 циклов ПЦР в минуту, включая измерение флуоресценции в каждом цикле.
В некоторых вариантах осуществления микропланшет, кроме того, включает слой материала, нормализующего инфракрасное (ИК) излучение на стороне подложки, напротив контактного слоя. Слой, нормализующий ИК-излучение, может способствовать повышению излучательной способности ИК, этим обеспечивая более эффективное терморегулирование микропланшета и одной или более лунок при проведении ПЦР. В еще одном варианте осуществления микропланшет может включать слой материала, нормализующего ИК-излучение на стороне подложки напротив слоя покрытия. В некоторых вариантах осуществления слой, нормализующий ИК-излучение, может иметь толщину меньше 10 мкм, или меньше 5 мкм, или меньше 1 мкм, или меньше 0,5 мкм, или меньше 0,1 мкм.
В некоторых вариантах осуществления микропланшет может иметь толщину меньше 0,1 мм, или меньше 0,2 мм, или меньше 0,3 мм, или меньше 0,4 мм, или меньше 0,5 мм, или меньше 0,6 мм, или меньше 0,7 мм, или меньше 0,8 мм, или меньше 0,9 мм, или меньше 1 мм. В еще одном варианте осуществления микропланшет может иметь толщину от 0,1 до 100 мм, или от 0,2 до 20 мм, или от 0,3 до 10 мм, или от 0,4 до 0,6 мм.
В некоторых вариантах осуществления барьерный слой может иметь толщину меньше 10 мкм, или меньше 5 мкм, или меньше 1 мкм, или меньше 0,5 мкм, или меньше 0,1 мкм.
В еще одном аспекте изобретение предлагает одноразовые держатели проб для использования при проведении полимеразной цепной реакции (ПЦР). Одноразовые держатели проб в некоторых случаях выполнены из пригодного для переработки материала, такого как полимерный материал, металлический материал (например, алюминий) или композитный материал.
В некоторых вариантах осуществления одноразовый держатель проб включает алюминиевую подложку, покрытую барьерным слоем, выполненным из первого полимерного материала, и отливку, содержащую некоторое число лунок, термосваренную с первым полимерным материалом. Эта отливка может быть выполнена из второго полимерного материала, совместимого с первым полимерным материалом.
В некоторых случаях одноразовый держатель проб включает алюминиевую подложку для подачи теплоты на некоторое число лунок одноразового держателя проб. Одноразовый держатель проб может иметь массу меньше или равную 100 г, или 90 г, или 80 г, или 70 г, или 60 г, или 50 г, или 40 г, или 30 г, или 20 г, или 15 г, или 10 г, или 5 г, или 4 г, или 3 г, или 2 г, или 1 г, или меньше. В некоторых вариантах осуществления одноразовый держатель проб является одноразовым держателем проб.
В еще одном аспекте изобретение предлагает дешевый держатель проб для использования при полимеразной цепной реакции (ПЦР). Дешевый держатель проб может включать подложку, выполненную из металлического материала, имеющего плотность между от 2,0 до 4,0 г/см3 или от 2,7 до 3,0 г/см3. Подложка может быть предназначена для подачи теплоты на одну или более лунок дешевого держателя проб при скорости нагрева от 1 до 30°С/с, или от 5 до 15°С/с. В некоторых вариантах осуществления подложка содержит алюминий. В некоторых случаях дешевый держатель проб, кроме того, включает барьерный слой, выполненный из первого полимерного материала, покрывающий подложку. Одна или более лунок дешевого держателя проб могут быть выполнены из второго полимерного материала, соединенного с первым полимерным материалом.
На фиг. 1 приведен схематический вид в разрезе микропланшета 100 в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Микропланшет 100 включает подложку, или пластину металлическую 103, барьерный слой 104, покрывающий подложку 103, и отливку 102, образованную одной или больше трубками, выполненными из полимерного материала, такого как полипропилен, соединенную с барьерным слоем и содержащую некоторое число лунок 101 (или лункоподобных структур). Отливка соединена с металлической поверхностью 103 планшета. В некоторых вариантах осуществления отливка
102 соединена с металлической пластиной 103 планшета с помощью слоя покрытия (или барьерного слоя) 104, выполненного из полимерного материала, который может быть совместим с материалом трубок отливки 102. Металлический планшет может быть выполнен из электрически резистивного материала. В некоторых вариантах осуществления металлический планшет может быть выполнен из алюминия или алюминиевого сплава. Микропланшет на фиг. 1 имеет пробу 105 в каждой из лунок.
В некоторых случаях отливка 102 может быть выполнена из цельного полимерного материала. Отливка 102 в некоторых случаях может быть изготовлена литьем под давлением. В некоторых случаях отливка 102 может быть выполнена из некоторого числа кусков, соединенных друг с другом (например, сваркой или с помощью клея).
Также со ссылкой на фиг. 1 лунки 101, по меньшей мере, частично определены боковыми стенками отливки 102, по меньшей мере частично выполненной из полимерного материала. Отливка 102 может иметь нижнюю поверхность, лежащую на металлической пластине 103. Это может обеспечить эффективное терморегулирование в каждой из лунок.
В некоторых вариантах осуществления отливка 102 может быть прикреплена к металлической пластине
103 с помощью связующего материала, такого как клей. В других вариантах осуществления отливка 102 прикреплена к металлической пластине 103 с помощью зажима или крепежного элемента (не показан).
- 7 029673
Нагрев микропланшета
В еще одном аспекте изобретение предлагает микропланшет (или расходное устройство) с нагревом лунок для полимеразной цепной реакции (ПЦР). В некоторых вариантах осуществления расходное устройство может быть нагрето путем пропускания электрического тока через микропланшет. Микропланшет может быть нагрет за предварительно заданный период времени. Обработка пробы, включая нагрев, может регулироваться компьютерной системой, имеющей один или больше процессоров для исполнения машиночитаемых команд, хранящихся в ячейке памяти компьютерной системы.
Теплота может генерироваться путем пропускания тока через микропланшет с фиг. 1. В некоторых случаях нагрев является резистивным. Скорость нагрева или охлаждения можно регулировать, изменяя ток, проходящий по меньшей мере через часть микропланшета, или изменяя электрический потенциал, прилагаемый к микропланшету.
В некоторых вариантах осуществления одноразовый микропланшет (в настоящем документе также "расходное устройство") может включать металлическую пластину с покрытием вместе с полимерной отливкой, прикрепленной к металлической пластине. Металлическая пластина может быть покрыта полимерным материалом, который совместим с отливкой. Полимерная отливка может быть выполнена из полимерного материала. Расходное устройство может само являться нагревательным элементом. Расходное устройство может непосредственно нагреваться электрическим током, пропускаемым через металлическую пластину. Расходное устройство может включать жидкие пробы или анализируемые образцы, которые находятся в тесном контакте с пластиной, будучи отделенными от планшета слоем полимера, так что теплопередача к пробам и от них осуществляется быстро и контролируемо. В некоторых вариантах осуществления слой полимера может иметь толщину приблизительно 10 мкм или другую предусмотренную здесь толщину (см. выше).
В некоторых вариантах осуществления расходное устройство может быть нагрето путем пропускания электрического тока через расходное устройство по ряду разных возможных путем протекания тока. В еще одном варианте осуществления контактные пальцы на концах планшета соединены с системой электрических шин. Эти электрические шины являются одновитковыми вторичными обмотками четырех трансформаторов. Расходное устройство имеет такую форму, чтобы лежать на электрических шинах или вступать в электрический контакт с электрическими шинами. В некоторых вариантах осуществления расходное устройство может быть снято с электрических шин. В еще одном варианте осуществления фиксированная пластина, имеющая геометрическую форму, подобную описанному расходному устройству, постоянно прикреплена к электрическим шинам.
В некоторых вариантах осуществления первичное возбуждение низкого тока на каждом трансформаторе пропорционально регулируется путем переключения фазового угла симисторных устройств. Также, путем использования сдвоенных первичных обмоток можно регулировать относительную фазу возбуждения для каждого трансформатора.
В некоторых вариантах осуществления ток, проходящий через пластину, высокий, и напряжение, прилагаемое к пластине, низкое. В некоторых вариантах осуществления ток, проходящий через пластину составляет приблизительно до 50 А, или 100 А, или 150 А, или 200 А, или 300 А, или 400 А, или 500 А, или 600 А, или 700 А, или 800 А, или 900 А или 1000 А для каждого трансформатора. В еще одном варианте осуществления напряжение, прилагаемое к пластине, составляет приблизительно от 0,1 до 1 В или приблизительно от 0,25 до 0,5 В.
В некоторых вариантах осуществления для того, чтобы работать при низком напряжении и низком электрическом сопротивлении планшета, очень важным является контакт между съемной пластиной и фиксированными электрическими шинами. В еще одном варианте осуществления пластина прижата к покрытым золотом контактам на электрических шинах с использованием 6 миниатюрных гидравлических плунжеров, приводимых в действие главным гидроцилиндром, включаемым электрическим шариковым винтом. Плунжеры могут развивать усилие приблизительно 2000 ньютонов (Н), которое обеспечивает достаточную деформацию алюминия, чтобы разрушить оксидную пленку, обычно образовавшуюся на поверхности этого металла, и сделать очень низким сопротивление контактов между пластиной и электрическими шинами.
Микропланшет может включать Ν-ное число рядов с М-м числом колонок лунок, где 'Ν' и 'М' являются целыми числами больше нуля. В некоторых случаях N составляет по меньшей мере 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 20, или больше, и М составляет по меньшей мере 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 20, или больше. Ряды могут быть ортогональны колонкам, или могут быть расположены под углом больше 0° и меньше 90° к колонкам. Например, ряды могут быть расположены под углом приблизительно 45° к колонкам.
Например, микропланшет может включать 3 ряда с 3 колонками (3x3) лунок, или в совокупности 9 лунок. Еще пример, микропланшет может включать 3x3, 4x6, 6x4, 9 х6 или 6x9 лунок. На фиг. 10 показан микропланшет 1000, имеющий 6 рядов и 9 колонок лунок 1001 или в совокупности 54 лунки. Лунки выполнены в отливке, выполненной из полимерного материала и расположенной рядом с подложкой 1002, выполненной из металлического материала (например, алюминия). Подложка 1002 включает неко- 8 029673
торое число пальцевидных выступов 1003. Каждый пальцевидный выступ 1003 имеет верхнюю поверхность (обращенную к лункам 1001) и нижнюю поверхность. Верхняя поверхность каждого из пальцевидных выступов 1003 имеет некоторую форму волны, определяющую гофрированные верхние поверхности. Нижняя поверхность (не показана) каждого из пальцевидных выступов 1003 может иметь волнообразную форму, определяющую гофрированные нижние поверхности. По меньшей мере часть верхней и нижней поверхностей пальцевидных выступов выполнена так, чтобы вступать в контакт с электрическими шинами для улучшенного протекания электрического тока через микропланшет 1000 при проведении ПЦР.
В некоторых вариантах осуществления гофрированная поверхность имеет волну приблизительно от 0,1 мкм до 1 см или от 1 мкм до 10 миллиметров ("мм"). В других вариантах осуществления гофрированная поверхность имеет волну по меньшей мере приблизительно 0,1 мкм, или 1 мкм, или 10 мкм, или 100 мкм, или 1 мм, или 10 мм, или 100 мм.
В некоторых вариантах осуществления микропланшет включает некоторое число лунок, выполненных в отливке рядом с подложкой. Подложка выполнена из металлического материала, такого как алюминий, и некоторое число лунок, по меньшей мере частично, определено полимерной матрицей. В некоторых случаях полимерная матрица определяет каждую отдельную лунку. В других случаях полимерная матрица определяет одну или больше боковых стенок лунки, но нижняя часть лунки определена подложкой. В некоторых случаях нижняя часть лунки включает слой полимерного материала, смежного с подложкой.
Микропланшет включает пальцевидные выступы (см. фиг. 10) для того, чтобы позволить микропланшету вступать в электрическую связь с электрическими шинами системы для улучшенного протекания электрического тока через микропланшет. В некоторых случаях электрическое сопротивление между микропланшетом и некоторым числом электрических шин минимизировано, и в некоторых случаях сделано омическим с помощью складок (или гребней) на поверхностях пальцевидных выступов, предназначенных для вступления в контакт с электрическими шинами. Пальцевидные выступы микропланшета могут быть плотно прижаты к электрическим шинам.
В некоторых случаях микропланшет включает пальцы, выполненные с волнами на их поверхностях, образующих гофрированные поверхности. Гофрированные поверхности могут помочь в удалении любого оксидного слоя, образовавшегося на или нескольких поверхностях пальцевидных выступов, что способствует улучшению электрического контакта между пальцевидными выступами и электрическими шинами.
В некоторых случаях система для облегчения выполнения ПЦР может включать микропланшет, который описан в настоящем документе, и датчик температуры для измерения температуры в одной или нескольких зонах микропланшета. Датчиком температуры может быть одна или несколько термопар в электрическом контакте с одной или несколькими зонами. Термопара может быть в электрическом контакте с тепловой зоной. Альтернативно, датчиком температуры может быть инфракрасный датчик для измерения температуры в одной или нескольких зонах микропланшета. Инфракрасный ("ИК") датчик может быть бесконтактным и выполненным так, чтобы измерять температуру металлического подложки микропланшета.
Система может включать по меньшей мере 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 15, или 20, или 30, или 40, или 50, или 100, или больше датчиков для измерения температуры микропланшета. Число датчиков, используемых для измерений температуры, может быть равно числу тепловых зон на микропланшете. Например, система может включать девять датчиков для измерения температуры в каждой из девяти тепловых зон микропланшета.
Датчик температуры может обеспечивать непрерывное измерение температуры в тепловой зоне микропланшета. В некоторых случаях это может предусматривать калибровку для получения более точного показания. Альтернативно, датчик температуры может обеспечивать периодическое измерение температуры, например, измерение температуры по меньшей мере каждые 0,01 с, 0,1 с, 1 с, 10 с, 30 с, 1 мин, 10 мин, 30 мин, 1 ч, 2 ч, 3 ч, 4 ч, 5 ч, 6 ч, 12 ч, 1 сутки, 2 суток или больше. Датчики могут обеспечивать обратную связь, чтобы определить, какое количество теплоты требуется для конкретной зоны планшета.
В некоторых вариантах осуществления изменение температуры на микропланшете меньше приблизительно 10°С, или 5°С, или 1°С, или 0,9°С, или 0,8°С, или 0,7°С, или 0,6°С, или 0,5°С, или 0,4°С, или 0,3°С, или 0,2°С, или 0,1°С, или меньше. Это позволяет определять температуру зон (или тепловые зоны) для точного терморегулирования в каждой зоне.
Микропланшеты, предлагаемые в настоящем документе, предназначены для нагрева, чтобы провести ПЦР. Некоторые варианты осуществления предлагают микропланшеты в электрической связи с источником электронов, чтобы позволить осуществить нагрев, который может быть осуществлен с помощью элемента для подачи электрического тока ("тока")- Микропланшет совместно с устройством подачи тока и любыми другими устройствами (например, электрическими шинами) для введения микропланшета в электрический контакт с устройством подачи тока определяют путь протекания тока или электрическую схему ("схему"). Устройство подачи тока может быть предназначено для работы в режимах постоянного или переменного тока.
- 9 029673
Со ссылкой на фиг. 2-5 в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения предложено расходное устройство (центр) с 24 лунками. Также показаны блоки питания (БП). Блок питания может быть блоком подачи электропитания переменного или постоянного тока. На фиг. 2-5 показаны разные схемы возбуждения трансформаторов для подачи теплоты на расходное устройство. В некоторых вариантах осуществления предложена система, использующая 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 11, или 12, или 13, или 14, или 15, или 16, или 17, или 18, или 19, или 20, или 21, или 22, или 23, или 24, или больше схем возбуждения трансформаторов. В некоторых вариантах осуществления предложена система, использующая 12 схем возбуждения трансформаторов. Стрелки, относящиеся к БП на фиг. 2-5, показывают относительное фазирование активных БП в соответствующем режиме. Один БП или все БП без соответствующей стрелки в этом режиме отключены. Конкретная схема нагрева является функцией фазирования каждого БП.
Со ссылкой на фиг. 2 в первой конфигурации относительного фазирования БП1, БП2, БП3 и БП4 теплота подается в верхнюю часть расходного устройства. Со ссылкой на фиг. 3, во второй конфигурации относительного фазирования БП1, БП2, БП3 и БП4 теплота подается на боковые стороны расходного устройства. Со ссылкой на фиг. 4, в третьей конфигурации относительного фазирования БП1, БП2, БП3 и БП4, теплота подается на левую сторону (если смотреть сверху) расходного устройства. Со ссылкой на фиг. 5, в четвертой конфигурации относительного фазирования БП1, БП2, БП3 и БП4 теплота подается на все или по существу все расходное устройство.
В вариантах осуществления схема нагрева расходного устройства может быть продуктом баланса между скоростями нагрева и скоростями охлаждения расходного устройства. То есть, если центр расходного устройства охлаждается быстрее чем нагревается, будет происходить эффект охлаждения. Если стороны расходного устройства нагреваются быстрее чем центр, последний будет оставаться холоднее чем стороны расходного устройства. В вариантах осуществления скорости нагрева и охлаждения могут зависеть от разных факторов, например, от режимов теплопередачи (т.е., кондуктивный, конвективный или излучательный) и взаимодействия между этими режимами, коэффициентов теплопередачи, тепловой массы, начальной температуры и мощности БП.
Со ссылкой на фиг. 2-5, протекание тока может создавать предварительно заданную схему нагрева. Использование разных путей тока через металлическую пластину может позволить использовать расходное устройство в качестве зон нагрева планшета для зонального контроля, позволяя осуществлять активное управление однородностью распределения теплоты.
В некоторых вариантах осуществления пластина охлаждается снизу струями воздуха высокого давления, например, 1 или больше, или 2 или больше, или 3 или больше, или 4 или больше, или 5 или больше, или 10 или больше струями воздуха высокого давления. Струи могут быть включены и отключены по отдельности, и давление воздуха можно регулировать, чтобы добиться пропорционального охлаждения. Это может обеспечить эффективный зональный контроль над прилагаемой мощностью охлаждения. Система нагрева также может быть использована даже при охлаждении, чтобы активно поддерживать общую однородность распределения теплоты. В некоторых вариантах осуществления сжатый воздух может подаваться от воздуховода в здании или от небольшого локального компрессора или же путем использования 4 миниатюрных воздушных насосов с управлением широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Во всех случаях применяемое давление регулируют в пределах от 0 до 50 фунтов на кв. дюйм, и воздух направляют на низ планшета через сопла, например, через 4 небольших сопла диаметром 0,7, которые создают струи высокой скорости для проникновения в граничный слой плоской пластины.
Образование складок на концах планшета; планшет, когда он расположен в машине, не только обеспечивает контейнер для анализируемых проб, но и является резистивным нагревательным элементом. Нагрев индуцируется при протекании электрического тока через алюминиевое основание планшета. Соединения между планшетом и остальной частью схемы должны иметь низкое сопротивление по сравнению с сопротивлением планшета, чтобы индуцированный нагрев не происходил в остальной части схемы. Для получения низкого сопротивления алюминиевые пальцы (или пальцевидные выступы) планшета плотно прижимают к электрическим шинам с высоким коэффициентом проводимости. Такой прижим может обеспечивать омический контакт между пальцевидными выступами и электрическими шинами, что приведет к улучшенному нагреву. В дополнение к силе, необходимой для плотного прижима пальцевидных выступов, последние выполнены с волнообразной поверхностью, т.е. гофрированной, так что, когда они прижаты, происходит стирающее действие на поверхности планшета, которое разрушает существующий на ней оксид или загрязнение, обеспечивая хорошее соединение.
В этой схеме есть ряд элементов, например, приложение большой силы, >100 Н, на повторно осуществляемом соединении. Это достигается путем использования шарнирного зажима на центре; этот зажим может иметь встроенную пружинную систему, которая снижает точность, необходимую для установки зажима. Можно использовать и другие способы прижима, например, гидравлический или винтовой. Небольшое куполовидное поднятие прижимного плунжера создает кольцеобразное пятно контакта вместо точечного или поверхностного контакта, которое обеспечивает и высокое усилие контакта, и предпочтительную область контакта, чтобы получить соединения с воспроизводимым низким сопротивлением. Применение волн на поверхности планшета в области зажима позволяет материалу двигаться и
- 10 029673
прилагать трение к поверхностям, когда они сжаты до плоского состояния плунжером зажима. Этот процесс стирания можно использовать на разных соединителях, чтобы получить контакты с низким сопротивлением. В некоторых случаях преформа может быть раздавлена. Размер и глубина преформы может иметь значение при определении стирающего действия. С помощью складок сопротивление между микропланшетом и электрическими шинами может быть минимизировано, и в некоторых случаях минимизировано до уровня ниже сопротивления электрической схемы, включающей микропланшет и устройство подачи тока.
В некоторых вариантах осуществления температуру планшета можно измерять снизу планшета, используя матрицу 3x3 бесконтактных датчиков типа термобатареи. В еще одном варианте осуществления измерение температуры может быть осуществлено с помощью, по меньшей мере, 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 11, или 12, или 13, или 14, или 15, или 16, или 17, или 18, или 19, или 20, или 21, или 22, или 23, или 24, или 25, или 26, или 27, или 28, или 29, или 30, или 31, или 32, или 33, или 34, или 35, или 36 или больше бесконтактных датчиков типа термобатареи. В еще одном варианте осуществления измерение температуры может быть осуществлено с помощью некоторого числа датчиков, совпадающего с числом лунок.
На фиг. 6 показаны датчики на установочном блоке в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Низ планшета имеет покрытие из эпоксидной грунтовки, чтобы нормализовать инфракрасную излучательную способность планшета, что может способствовать получению точных значений с датчиков. Измерения температуры могут быть осуществлены с помощью системы, оперативно связанной с термопарами в тепловом контакте с одной или более лунок.
В некоторых вариантах осуществления нет совпадения между числом датчиков и числом зон нагрева. В еще одном варианте осуществления компьютер использует информацию от датчиков, чтобы выбрать оптимальную схему возбуждения трансформатора из предварительно заданного числа запрограммированных опций, например, 12 запрограммированных опций. В еще одном варианте осуществления схема возбуждения трансформатора обновляется приблизительно 50 раз в секунду. В еще одном варианте осуществления схема возбуждения трансформатора обновляется по меньшей мере приблизительно 5, или 10, или 20, или 30, или 40, или 50, или 60, или 70, или 80, или 90, или 100 раз или больше в секунду.
Измерение температуры инфракрасной термобатареей; вы одном варианте осуществления используется матрица бесконтактных инфракрасных датчиков для измерения температуры алюминиевой пластины основания планшета. В нашей матрице тока есть 9 датчиков, которые используются для измерения температуры в девяти зонах пластины. Эти температуры используются для управления системой нагрева и получения желательной схемы нагрева. Инфракрасные датчики являются стандартными промышленными деталями, но они могут измерять температуру только как стандартные с точностью приблизительно 1 градус. Желательно иметь точность измерений в разы лучше; таким образом, в одном варианте осуществления каждый датчик калибруют отдельно в определенном диапазоне и затем используют эту информацию для вычисления более точного показания. Эта "калибровка" датчика требует измерений в нескольких точках и их использования для заполнения алгоритма, который их экстраполирует, чтобы выдать более точное значение. Преимущество этого варианта осуществления основано, по меньшей мере частично, на использовании "калибровки" и алгоритма, чтобы получить более точное показание.
Алгоритм управления нагревом
Система нагрева состоит из многозонного резистивного нагревательного элемента, который может быть нагрет разными способами, чтобы подать теплоту в несколько зон. Температуру зон измеряют матрицей из бесконтактных инфракрасных датчиков, которые осуществляют измерения непрерывно. Управление этой системой сложное, поскольку нельзя нагреть только одну зону без нагрева остальных как непосредственно током, протекающим через зону, так и косвенно посредством теплопередачи от соседних зон. Разработан алгоритм, который осуществляет это сложное управление, используя обратную связь от тепловых датчиков, чтобы определять, какое количество теплоты необходимо и где. Этот алгоритм не только быстро доводит пластину до желательной температуры, но и поддерживает изменение температуры по пластине на минимуме, чтобы все анализируемые пробы эффективно находились в одинаковых экспериментальных условиях, что важно, когда вы пытаетесь сравнивать результаты на контрольных планшетах и между отдельными планшетами. Здесь новизна заключается в реальном характере алгоритма и в его использовании.
В некоторых вариантах осуществления предложена система управления нагревом и охлаждением пластины и расходного устройства в тепловом сообщении с пластиной. В еще одном варианте осуществления предложена система, имеющая программное обеспечение для управления нагревом и охлаждением пластины и расходного устройства в тепловом сообщении с пластиной. В еще одном варианте осуществления предложена система для поддержания равномерности распределения теплоты по активной области пластины, при этом следуя запрограммированному профилю температур.
В некоторых вариантах осуществления, когда пользователь заполнил пробирки на планшете реагентами, верхние части пробирок герметизируют, используя покрытие, например, прозрачную герметизирующую пленку. Это может позволить измерять флуоресценцию над планшетом, чтобы следить за прогрессом ПЦР. Для регистрации выхода флуоресценции можно использовать камеру на приборе с за- 11 029673
рядовой связью (СС.Н). Камера на ССЭ может иметь колесо фильтрации. Излучение для возбуждения может быть подано из одного или больше источников возбуждения, таких как светодиоды с фильтрами.
В качестве альтернативы, микропланшет может быть нагрет или охлажден с помощью нагревательного устройства, применяющего нагрев Пельтье. В некоторых случаях микропланшет с фиг. 1 может быть использован с помощью нагревательного элемента Пельтье рядом с нижней стороной микропланшета. В таком случае металлическая пластина может обеспечивать теплопередачу для каждой лунки (или камеры) микропланшета. В некоторых случаях микропланшет может находиться в тепловом сообщении с нагревательным элементом Пельтье, который может передавать теплоту с одной стороны нагревательного элемента на другую сторону нагревательного элемента на фоне температурного градиента при потреблении электрической энергии.
На фиг. 7 показан нагревательный элемент Пельтье 700, имеющий некоторое число полупроводниковых элементов (или "таблеток"), которые химически легированы как п-тип ("Ν") 705 или р-тип ("Р") 710.
На фиг. 8 показан микропланшет 800, имеющий нагревательное устройство Пельтье 801 под микропланшетом 800. Нагревательное устройство Пельтье 801 может включать полупроводниковые материалы р-типа 805 и п-типа 810 и электропроводящий материал 815, соединяющий пары полупроводников п-типа и р-типа. Нагревательное устройство Пельтье 801 может включать слой теплоизоляционного материала на полупроводниках п-типа и р-типа. Слой теплоизоляционного материала может быть керамическим материалом. Нагревательное устройство Пельтье 801 может осуществлять нагрев или охлаждение микропланшета 800, включая лунки (или камеры) микропланшета 800. В некоторых случаях микропланшет 800 может быть нагрет с помощью нагревательного устройства Пельтье 801 в дополнение к пропусканию тока через микропланшет 800, как сказано выше.
В качестве еще одной альтернативы, микропланшет с фиг. 1 может контактировать на нижней стороне микропланшета (например, смежной с металлической пластиной микропланшета) с резистивным, излучательным или конвективным нагревательным устройством для нагревания (или охлаждения) одной или более лунок микропланшета. В некоторых случаях микропланшет с фиг. 1 может контактировать на нижней стороне с прижимным нагревательным устройством. Прижимное нагревательное устройство может быть использовано вместе с нагревом, осуществляемым с помощью тока, пропускаемого через микропланшет, как сказано выше.
В некоторых случаях предложенные в настоящем документе нагревательные устройства могут использоваться как для нагрева, так и для охлаждения. Например, нагревательные устройства Пельтье с фиг. 7 и 8 могут быть использованы для отведения теплоты от одной или более лунок микропланшета посредством, например, регулировки направления протекания тока через полупроводниковые элементы нагревательных устройств Пельтье. Как еще один пример, охлаждение может быть осуществлено путем уменьшения скорости нагрева нагревательным устройством, что позволяет осуществлять охлаждение до температуры псевдостабильного состояния посредством конвективной, проводящей или излучательной теплопередачи.
Способы формирования микропланшетов
В еще одном аспекте изобретение предлагает способы формирования микропланшетов. Предложенные здесь микропланшеты могут включать подложки из одного или нескольких металлов. В некоторых вариантах осуществления такие подложки могут содержать алюминий, оксид алюминия, алюминийсодержащий сплав или композитный материал. В некоторых случаях такие подложки содержат алюминий. Ток может быть подан на подложку посредством электродов в электрическом контакте с подложками. В некоторых случаях электрические контакты с низким или, по существу, низким сопротивлением могут быть предусмотрены для подачи тока на алюминиевые подложки и через них.
В некоторых случаях алюминиевые подложки могут быть в электрической связи с электрическими контактами (или электродами) при сопротивлении перехода меньше или равном приблизительно 5 мом, или 10 мом, или 15 мом, или 20 мом, или 25 мом, или 30 мом, или 35 мом, или 40 мом, где 1 мом равен 1х10-6 Ом. Такие электрические контакты могут иметь низкую концентрацию алюминий-содержащего оксида, например, оксида алюминия, А1Ох, где "х" - число больше нуля.
В некоторых случаях при изготовлении микропланшета с алюминиевой подложкой гофры могут быть запрессованы или сформированы в тех областях алюминиевой подложки, которые обеспечивают электрический контакт с подложкой. Например, если желательны шесть областей электрического контакта, каждая из этих шести областей электрического контакта может быть выполнена гофрированной перед формированием областей электрического контакта. Такое гофрирование может разрушить любой оксид алюминия, который может образоваться на поверхности алюминиевой подложки, тем самым обеспечивая низкое или, по существу, низкое сопротивление между электрическими контактами и алюминиевой подложкой.
В некоторых вариантах осуществления один или несколько компонентов микропланшетов изготовлены с помощью пресс-формы или некоторого числа пресс-форм. В некоторых случаях микропланшеты выполнены путем механического холодного формования, например, ковкой (например, ковкой в обжимках). Например, металлическая пластина микропланшета с фиг. 1 может быть изготовлена путем меха- 12 029673
нической холодной формовки. В тех случаях, когда лунки микропланшета выполнены из полимерного материала, лунки могут быть сформованы путем экструзионного или инжекционного формования.
Системы ПЦР
В еще одном аспекте изобретение предлагает систему для обработки проб, включая нагрев для ПЦР. Система может включать контроллер с центральным процессором, памятью (оперативной и/или постоянной), устройством для хранения данных (например, жестким диском), последовательным портом (СОМ РОКТ) и модулем ввода/вывода (Ι/О), таким как интерфейс ввода/вывода. Процессором может быть центральный процессор (СРИ) или некоторое число центральных процессоров для параллельной обработки данных. Память и/или устройство для хранения данных может иметь машиночитаемый код для реализации предусмотренных здесь способов, таких как способы нагрева для ПЦР.
На фиг. 9 показана система 900 для регулирования ПЦР с использованием предложенных здесь микропланшетов в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Система 900 включает процессор 901, память 902, модуль ввода/вывода 903, последовательный интерфейс 904 и устройство для хранения данных 905. Система 900 может быть оперативно связана с дисплеем 906 для представления пользовательского интерфейса 907 системы 900, эксплуатируемой пользователем. Пользовательским интерфейсом 907 в некоторых случаях является графический интерфейс пользователя (ОШ), имеющий один или больше текстовых, графических, звуковых и видео элементов. Дисплей 906 может быть сенсорным экраном, таким как емкостной сенсорный или резистивный сенсорный экран. В некоторых вариантах осуществления дисплей 906 расположен рядом с системой 900. В других вариантах осуществления дисплей 906 расположен на удалении от системы 900.
Система 900 оперативно связана с системой ПЦР 908 для выполнения ПЦР с использованием предложенных здесь микропланшетов. Система ПЦР 908. может включать датчики (например, термопары) для того, чтобы позволить системе 900 осуществлять измерения температуры при проведении ПЦР с помощью системы ПЦР 908.
Память 902 может быть оперативной памятью (КАМ) или постоянной памятью (КОМ), лишь как несколько примеров, или жестким диском. Память может содержать машиночитаемый код для реализации способа выполнения ПЦР с использованием системы ПЦР 908. В некоторых вариантах осуществления память 902 содержит машиночитаемый код для исполнения одного или больше профилей температуры, которые могут включать профили температуры зон как функцию времени.
В одном примере пользователь вводит микропланшет для ПЦР с пробой в систему ПЦР 908. Микропланшет для ПЦР может быть таким, как описанный в настоящем документе. С помощью пользовательского интерфейса 907 дисплея пользователь запрашивает, чтобы система 900 инициировала обработку пробы и выполнила ПЦР на пробе. Система 900 исполняет код, хранящийся в памяти 902, чтобы задать запрограммированный профиль температур (например, скорость нагрева и охлаждения) для пробы, чтобы провести ПЦР.
Система 900 может находиться в проводной или беспроводной связи с удаленной системой для размещения данных или предоставления команд для ПЦР (см. ниже). Связь с системой и от нее может осуществляться с помощью сетевого интерфейса, который устанавливает связь системы с удаленной системой посредством сети 1п1таие! или 1п1сгпс1 (например, \Уог1й ХУИе ^еЬ).
Аспекты предложенных здесь систем и способов могут быть заложены в программирование. Разные аспекты этой технологии могут считаться "продуктами" или "изделиями" обычно в форме исполняемого кода и/или соответствующих данных, которые исполняются или введены в некоторый тип машиночитаемой среды. Среды типа "хранения" могут включать любые или все из осязаемой памяти компьютеров, процессоров и т.д. или связанные с ними модули, такие как разные типы полупроводниковых запоминающих устройств, накопителей на магнитной ленте, накопителей на дисках и т.д., которые могут обеспечивать не временное хранение данных в любое время для программного управления. Все программное обеспечение или его части могут быть переданы в любое время по сети 1п1егпе1 или другие телекоммуникационные сети. Такие сообщения, например, могут позволить загружать программное обеспечение с одного компьютера или процессора в другой, например, с сервера управления или главного компьютера в компьютерную платформу сервера приложений или систему преобразования интенсивности. Таким образом, другой тип сред, которые могут иметь элементы программного обеспечения, включает оптические, электрические и электромагнитные волны, такие как используемые в физических интерфейсах между локальными устройствами, посредством проводных и оптических наземных сетей связи и по разным воздушным каналам связи. Физические элементы, которые несут такие волны, например проводные или беспроводные каналы связи, оптические каналы связи и т.д., также могут считаться средами, имеющими программное обеспечение. В том смысле, как они используются здесь, если только они не ограничены не временными, осязаемыми средами "хранения", такие термины как "машиночитаемая среда" относятся к любой среде, которая участвует в подаче команд в процессор для исполнения.
Следовательно, машиночитаемая среда, такая как исполняемый компьютером код, может принимать многие формы, включая, но без ограничения, осязаемую среду хранения, среду несущей волны или среду физической передачи. Нелетучие среды хранения включают, например, оптические или магнитные диски, такие как любые из устройств для хранения в любом компьютере и т.д., которые могут быть ис- 13 029673
пользованы для реализации баз данных и т.д., показанные на чертежах. Летучие среды хранения включают динамическую память, такую как главная память такой компьютерной платформы. Осязаемые среды передачи включают коаксиальные кабели, медный провод и волоконную оптику, включая провода, которые составляют шину в компьютерной системе. Среды передачи несущей волны могут принимать форму электрических или электромагнитных сигналов, или акустических или световых волн, таких как генерируемые во время связи на радиочастоте (РЧ) и инфракрасной (ИК) передачи данных. Общие формы машиночитаемых сред поэтому включают, например, флоппи-диск, гибкий диск, жесткий диск, магнитную ленту, любую другую магнитную среду, диск СО-КОМ, диск ОУО или ОУО-КОМ, любую другую оптическую среду, бумажную ленту, перфокарты, любую другую физическую среду хранения с узорами отверстий, оперативную память, постоянную память, программируемую постоянную память (РКОМ) и перепрограммируемую постоянную память (ЕРКОМ), перепрограммируемую постоянную флэш-память (РЬА8Н-ЕРКОМ), любой другой чип или картридж памяти, несущую волну, транспортирующую данные или команды, кабели или каналы связи, транспортирующие такую несущую волну, или любую другую среду, с которой компьютер может считывать код и/или данные программирования. Многие из этих форм машиночитаемых сред могут участвовать в передаче одной или больше последовательностей из одной или больше команд процессору для исполнения.
В еще одном аспекте изобретение предлагает способ проведения ПЦР, согласно которому один или несколько типов данных реакции (например, информация по флуоресценции, измеренная температура), команды для проведения ПЦР (например, скорость подъема температуры, заданный профиль температуры) и команды по обработке этих данных расположены на микропланшете, удаленно или на съемном устройстве. Это может позволить проводить ПЦР по принципу "включай и работай", когда ПЦР может быть выполнена на разных платформах без необходимости в дополнительной настройке.
В некоторых случаях съемное устройство может быть конфигурировано для сопряжения с системами для проведения ПЦР, такими как система 900 на фиг. 9. В одном примере съемным устройством является устройство универсальной последовательной шины (И8В) (например, И8В-накопитель), или съемный диск памяти (например, флэш-диск). В другом примере съемным диском является компактный флэш-диск или устройство, конфигурированное для связи с интерфейсом 8епа1 АТА (например, мини8АТА, или М-8АТА), или интерфейс Международной ассоциации производителей карт памяти для компьютера (РСМС1А, также РС-карта).
В некоторых случаях на съемном устройстве содержатся команды для управления и анализа, чтобы позволить пользователю провести эксперимент и проанализировать результаты независимо от амплификатора, используемого для проведения реакции ПЦР.
Машиночитаемые команды для проведения ПЦР могут быть расположены на съемном устройстве. В некоторых вариантах осуществления съемный диск включает инструкции и/или команды (например, которые воплощены в машиночитаемом коде), которые позволяют идентифицировать тип аппаратного обеспечения (или системы, такой как система 900), сопряженного со съемным устройством. Съемное устройство может включать команды обработки для выполнения ПЦР на аппаратном обеспечении. Команды обработки могут быть определены заранее на основании типа системы, соединяемой со съемным устройством, и/или типа пробы. Съемное устройство может помочь идентифицировать тип аппаратного обеспечения, к которому оно подключено, и передать заданные команды/интерфейсы для проведения ПЦР на это аппаратное обеспечение непосредственно, без необходимости установки на аппаратное обеспечение.
Некоторые варианты осуществления предлагают съемное устройство и программное обеспечение на съемном устройстве, которое конфигурировано для работы на разных платформах. Программное обеспечение испытательной системы включает программы для управления и анализа, так что пользователь может провести эксперимент и понять его результаты. При работе на самой машине также желательно, чтобы она работала удаленно и чтобы проектирование эксперимента и анализ результатов происходили вне испытательной системы. Такое программное обеспечение может находиться на съемном устройстве, таком как и8В-накопитель, другие съемные диски памяти, такие как, например, компактная флэш-карта, устройство М-8АТА или РСМС1А.
Такие системы и устройства дают разные преимущества. Например, наличие команд и/или инструкций на съемном устройстве может исключить необходимость в дополнительной установке программ. ПЦР может быть проведена в таких случаях без необходимости в правах администратора компьютера и может быть выполнена на машине без необходимости установки на нее. Это создает единую платформу для обработки проб, поскольку не требуется обновлять или устанавливать аппаратное и/или программное обеспечение для настройки системы (например, системы 900) для ПЦР для конкретной пробы. Съемные среды могут хранить как файлы данных, так и программу, чтобы обеспечить совместимость.
Предложенные здесь системы ПЦР конфигурированы для установки и работы на разных программных платформах, таких как операционные системы на базе \νίηύο\Υ5 (например, \νίηύο\Υ5 7) и Ьших (например, Мае О8 X). Предложенные здесь системы могут быть реализованы на портативных электронных устройствах, таких как ноутбуки, смартфоны (например, Арр1е |РНопе®) и планшеты (например, Арр1е
- 14 029673
ίΡαύ®). В некоторых случаях такие системы могут сообщаться с периферийными устройствами для ПЦР, такими как система нагрева (например, устройство подачи тока, связанное с микропланшетом, для создания электрической схемы). Это может предусматривать интерфейс для легкого распознавания разных платформ.
Предложенные здесь системы ПЦР могут быть независимы от платформы. В некоторых случаях, когда система может принимать съемное устройство памяти, она будет способна исполнять программное обеспечение и проводить ПЦР. В некоторых случаях вся информация хранится на съемном устройстве, так что ничто не сохраняется на платформе, которая исполняет программное обеспечение, что может уменьшить, если не устранить, проблемы с безопасностью данных. Данные и приложение переносятся со съемного устройства, и система обеспечивает вычислительную мощность и соответствующие вспомогательные функции, такие как пользовательский интерфейс и печать.
Альтернативно, команды и/или инструкции по ПЦР хранятся на удаленном сервере (т.н., "облачном") и доступны системе (например, системе 900) через сетевой интерфейс, такой как проводной или беспроводной интерфейс. Пользователь может проводить ПЦР, используя микропланшет, который описан в настоящем документе, с пробой и используя систему для поиска необходимых инструкций для проведения ПЦР. Данные, полученные в ходе ПЦР могут быть сохранены в системе и впоследствии загружены в удаленный сервер, имеющий устройство для хранения данных.
Альтернативно, команды и/или инструкции по ПЦР хранятся в устройстве памяти, которое интегрировано в микропланшет. Микропланшет конфигурируют для сопряжения с системой для проведения ПЦР, такой как система 900 на фиг. 9. Система может включать считывающее устройство для распознавания устройства памяти и последующей подготовки системы для обработки пробы. В некоторых вариантах осуществления устройством памяти является электрически стираемая программируемая постоянная память (БЕРКОМ).
Пользовательский интерфейс
В еще одном аспекте изобретение предлагает пользовательский интерфейс, позволяющий пользователю настроить систему для ПЦР, контролировать ПЦР и просматривать результаты ПЦР. Пользовательским интерфейсом в некоторых случаях является графический интерфейс пользователя (ГИП), имеющий один или больше из текстового, графического, звукового и видео элементов, таких как элементы меню, позволяющие пользователю настроить задачу ПЦР, контролировать ход ПЦР, просматривать результаты и проводить анализ данных. ГИП может облегчить выполнение экспериментов ПЦР. На фиг. 11-17 показаны скриншоты ГИП, который позволяет выполнять анализ и отображение результатов ПЦР, как сказано выше. ГИП с фиг. 11-17 может быть реализован на предложенных здесь системах, таких как система 900 на фиг. 9, и представлен пользователю с помощью дисплея, такого как дисплей 906 на фиг. 9.
На фиг. 11 показан ГИП, имеющий разные опции меню, включая "8ТАКТ А ТЕ§Т" (Начать эксперимент) и "ΑΝΑΣΥδΙδ" (Анализ). Пользователь может выбрать опцию "Начать эксперимент", чтобы инициировать ПЦР пробы в микропланшете, связанном с системой, имеющей ГИП. Пользователь может выбрать опцию "Анализ" для анализа данных ПЦР. Опции меню могут быть выбраны с помощью указательного устройства, такого как мышь, или пальца пользователя в тех случаях, когда ГИП отображен на сенсорном экране.
На фиг. 12 пользователь выбрал "Начать эксперимент", и система представляет пользователю опции подменю, включающие ТЕМРБАТЕ8 (Шаблоны) и Н18ТОКУ (История). Пользователь может выбрать "Шаблоны", чтобы получить доступ к разным шаблонам для выполнения ПЦР. Альтернативно, пользователь может выбрать "История", чтобы просмотреть историю проведения ПЦР, т.е., какие эксперименты были проведены в конкретное время. Такие данные могут храниться в хранилище данных системы. Пользователь может выбрать ΜΑΝΟΑΚΌ ТЕ8Т (Стандартный эксперимент), чтобы продолжить настройку системы для проведения ПЦР.
Со ссылкой на фиг. 13, при выборе "Стандартный эксперимент" система представляет пользователю разные опции ПЦР, например, запрашивая, чтобы пользователь выбрал тип ПЦР ("8ЕБЕСТ РСК ТΥРЕ"). Система представляет пользователю опции разных типов ПЦР, включая К1СТОК, РКС, Кас, Кйо, Ак1 и КНЕВ. Пользователь может выбрать опцию типа ПЦР. Далее, со ссылкой на фиг. 14 система представляет пользователю разные типы химии ('ΌΗΣΜΙδΊΚΥ ТΥРЕ"), такие как ΑΒΙ, Рак! Абуапсеб Мак1ет Μίχ и Оепе Ехртеккюп Мак1ет Μίχ. Далее, со ссылкой на фиг. 15, система представляет пользователю настройки планшета ("^ΛΥ δЕТТINΟδ") и позволяет пользователю выбрать интересующие его гены ("ΟЕNЕδ ОР INТЕΚЕδТ"), такие как тТОК или КАРТОК. Далее, со ссылкой на фиг. 16, система представляет пользователю опции профиля температуры, включая исходные температуры и целевые температуры. Пользователь может выбирать из имеющихся опций или вручную ввести значения температуры. Затем система представляет пользователю экран подтверждения, который показан на фиг. 17. Экран подтверждения показывает профиль температуры для цикла, который система будет использовать при проведении ПЦР, число циклов ("КЕРЕАТ"), настройки планшета (на фиг. 17 выбраны "24 ЛУНКИ"), среди других настроек. Профилем температуры является задаваемый пользователем профиль, хотя, по желанию, можно использовать заранее определенные значения. Система предоставляет пользователю возможность изменить настройки или перейти к проведению ПЦР ('ΈυΝ ТЕ6Т") ("Провести экспери- 15 029673
мент").
Пример 1. Металлическая пластина с покрытием
Металлические пластины номинальной толщины 0,4 мм были получены из цельного обработанного материала в промышленном масштабе, где слиток металла (например, слиток металла массой 5 тонн) поступает в процесс, его прокатывают и снабжают покрытием в ходе непрерывной операции. Материалом был алюминиевый сплав, прокатанный до полутвердого состояния, на одну сторону (например, верхнюю) которого затем нанесли покрытие из совместимого с полипропиленом материала до номинальной толщины приблизительно 10 мкм. Этот материал позволяет плотно наносить (или сваривать) его на металлическую пластину и не препятствует проведению ПЦР. Другая сторона (нижняя) этого листа была покрыта эпоксидной грунтовкой до номинальной толщины 5 мкм. Это сделано для нормализации инфракрасной излучательной способности нижней стороны листа. Материал разрезали на полосы шириной 160 мм и подали в свернутой форме на автоматическую штамповочную линию, где были изготовлены отдельные пластины. Затем эпоксидное покрытие выборочно удалили с контактных пальцевидных выступов на концах пластин, чтобы получить электрический контакт.
Пример 2. Отливка из полипропилена
Для размещения жидких проб, помещаемых на пластину, полипропиленовая отливка, состоящая из матрицы вертикальных трубчатых конструкций, была сварена с металлической пластиной из Примера 1. Полипропиленовая отливка была выполнена из некоторого числа трубок, чтобы определить области (или лунки) для проб. Размер и форма трубок может являться предметом выбора пользователя; можно использовать любую форму, которая подходит для области с активным контролем температуры в середине планшета. Были выбраны две известно выглядящих варианта: матрица трубок 6x4 с шагом 9 мм и матрица 8x12 с шагом 4,5 мм. Вся сборка весила 10,5 г и была полностью пригодна для переработки. Подходяще для одноразового изделия, стоимость производства расходного устройства была низкой.
Хотя определенные микропланшеты были описаны как расходное или одноразовое устройство, следует понимать, что в некоторых случаях такие микропланшеты необязательно должны быть расходными или пригодными к переработке. В некоторых вариантах осуществления такие микропланшеты могут быть повторно используемыми, не расходными или подлежащими повторной переработке устройствами.
Предложенные здесь системы и способы могут быть объединены с другими системами и способами или модифицированы последними. Например, предложенные здесь системы и способы могут быть модифицированы или объединены с системами и способами, описанными в патентах США № 6,635,492 на имя Гантера (ОиШег) ("Носители для нагрева образцов") и 6949725 на имя Гантера ("Зонный нагрев носителей образцов") и публикациях РСТ № ν0/2001/072424 на имя Гантера ("Нагрев носителей образцов"), νθ/1997/026993 на имя Гантера ("Нагрев"), ν0/2005/058501 на имя Гантера ("Нагрев проб в носителях образцов") и ν0/2003/022439 на имя Гантера ("Зонный нагрев носителей образцов"), которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Из вышеизложенного следует понимать, что, хотя были проиллюстрированы и описаны конкретные варианты осуществления, в них могут быть внесены разные модификации, которые предполагаются в настоящем документе. Также не предполагается, что изобретение должно быть ограничено конкретными примерами, представленные в настоящем описании изобретения. Хотя изобретение было описано со ссылками на вышеупомянутое описание, описания и изображения предпочтительных вариантов осуществления в настоящем документе не предназначены для истолкования в ограничительном смысле. Кроме того, следует понимать, что все аспекты изобретения не ограничены конкретными изображениями, формами или относительными пропорциями, указанными в настоящем документе, которые зависят от разных условий и переменных величин. Разные модификации по форме и деталям вариантов осуществления изобретения будут очевидны специалисту в данной области техники. Поэтому подразумевается, что изобретение также должно охватывать любые такие модификации, вариации и эквиваленты.

Claims (17)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Микропланшет для полимеразной цепной реакции (ПЦР), включающий
    подложку, содержащую металлический материал для нагрева пробы при проведении ПЦР; барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала; отливку, содержащую одну или более лунок для удержания пробы при проведении ПЦР, соединенную с барьерным слоем, выполненную из второго полимерного материала,
    одну или несколько гофрированных поверхностей, расположенных на пальцевидных выступах подложки, причём на одной или нескольких гофрированных поверхностях подложки образованы один или несколько электрических контактов для улучшенного протекания электрического тока через микропланшет, где подложка обеспечивает скорость подъема температуры ПЦР по меньшей мере 5°С/с.
  2. 2. Микропланшет для полимеразной цепной реакции (ПЦР), включающий
    подложку, содержащую металлический материал для нагрева пробы при проведении ПЦР; барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала;
    - 16 029673
    отливку, содержащую одну или более лунок для удержания пробы при проведении ПЦР, соединенную с барьерным слоем, выполненную из второго полимерного материала, и
    одну или несколько гофрированных поверхностей, расположенных на пальцевидных выступах подложки,
    причём на одной или нескольких гофрированных поверхностях подложки образованы один или несколько электрических контактов для улучшенного протекания электрического тока через микропланшет,
    где подложка без внешнего нагревательного элемента или нагревательного блока Пельтье обеспечивает однородность распределения температур от лунки к лунке +/-1°С или лучше.
  3. 3. Микропланшет для полимеразной цепной реакции (ПЦР), включающий
    подложку, содержащую металлический материал для нагрева пробы при проведении ПЦР; барьерный слой, покрывающий подложку, выполненный из первого полимерного материала; отливку, содержащую одну или более лунок для удержания пробы при проведении ПЦР, соединенную с барьерным слоем, выполненную из второго полимерного материала,
    одну или несколько гофрированных поверхностей, расположенных на пальцевидных выступах подложки,
    причём на одной или нескольких гофрированных поверхностях подложки образованы один или несколько электрических контактов для улучшенного протекания электрического тока через микропланшет,
    где подложка обеспечивает теплопроизводительность, достаточную по меньшей мере для 1 цикла ПЦР в минуту, включая измерение флуоресценции в каждом цикле.
  4. 4. Микропланшет по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что микропланшет имеет толщину меньше 1
    мм.
  5. 5. Микропланшет по п.2 или 3, отличающийся тем, что барьерный слой имеет толщину меньше 10
    мкм.
  6. 6. Микропланшет по п.2 или 3, кроме того включающий слой для повышения излучательной способности ИК-излучения на стороне подложки, противоположной барьерному слою.
  7. 7. Микропланшет по п.6, отличающийся тем, что слой для повышения излучательной способности ИК-излучения имеет толщину меньше 5 мкм.
  8. 8. Микропланшет по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что указанный микропланшет имеет массу меньше или равную 30, 20, 15, 10 или 5 г.
  9. 9. Микропланшет по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что упомянутый металлический материал имеет плотность от 2,7 до 3,0 г/см3, причём подложка предназначена для подачи теплоты на отливку с обеспечением скорости нагрева от 1 до 35°С/с.
  10. 10. Микропланшет по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что подложка выполнена отделённой от указанного образца слоем полимера толщиной 30 мкм или меньше.
  11. 11. Микропланшет по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что второй полимерный материал термосварен с барьерным слоем.
  12. 12. Микропланшет по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что первый полимерный материал химически совместим со вторым полимерным материалом.
  13. 13. Микропланшет по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что металлический материал представляет собой алюминий.
  14. 14. Микропланшет по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что подложка предназначена для генерации теплоты при протекании электрического тока через подложку.
  15. 15. Микропланшет по п.2 или 3, отличающийся тем, что подложка повышает температуру упомянутой пробы со скоростью от 1 до 35°С/с.
  16. 16. Микропланшет по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что металлический материал имеет сопротивление между 2х10-8 Ом-м и 8х10-8 Ом-м.
  17. 17. Микропланшет по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что включает по меньшей мере 24 лунки или 96 лунок.
    - 17 029673
EA201390892A 2010-12-17 2011-12-16 Микропланшет для полимеразной цепной реакции (пцр) EA029673B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201061424551P 2010-12-17 2010-12-17
US201161545063P 2011-10-07 2011-10-07
PCT/GB2011/052497 WO2012080746A1 (en) 2010-12-17 2011-12-16 Methods and systems for fast pcr heating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201390892A1 EA201390892A1 (ru) 2013-10-30
EA029673B1 true EA029673B1 (ru) 2018-04-30

Family

ID=45464004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201390892A EA029673B1 (ru) 2010-12-17 2011-12-16 Микропланшет для полимеразной цепной реакции (пцр)

Country Status (9)

Country Link
US (2) US9168530B2 (ru)
EP (1) EP2651560B1 (ru)
JP (2) JP5931910B2 (ru)
CN (2) CN103476498B (ru)
AU (1) AU2011342975B2 (ru)
CA (1) CA2821580A1 (ru)
EA (1) EA029673B1 (ru)
HK (1) HK1188413A1 (ru)
WO (1) WO2012080746A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012080746A1 (en) 2010-12-17 2012-06-21 Ian Gunter Methods and systems for fast pcr heating
EP2855019A1 (en) 2012-05-24 2015-04-08 BJS IP Limited Clamp for fast pcr heating
EP2855692B1 (en) 2012-05-24 2019-07-24 University of Utah Research Foundation Extreme pcr
US20140302562A1 (en) 2013-03-15 2014-10-09 Bjs Ip Ltd. Fast pcr heating
US20160214110A1 (en) * 2013-09-16 2016-07-28 Life Technologies Corporation Apparatuses, Systems and Methods for Providing Thermocycler Thermal Uniformity
KR20160123356A (ko) 2014-02-18 2016-10-25 라이프 테크놀로지스 코포레이션 스케일러블 유전자증폭기를 제공하고 열전 장치를 격리시키기 위한 장치, 시스템 및 방법
TWI588261B (zh) * 2014-09-02 2017-06-21 國立成功大學 聚合酶鏈鎖反應之儀器與方法
KR102312555B1 (ko) * 2015-07-30 2021-10-14 더 리전트 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 광 공동 pcr
DK3337615T3 (da) 2015-11-05 2022-05-09 Univ Utah Res Found Ekstrem pcr via revers transkription
EP3583423A4 (en) * 2017-02-15 2021-03-31 Essenlix Corporation FAST TEMPERATURE CHANGE TEST
KR102578721B1 (ko) * 2020-10-05 2023-09-15 (주)바이오니아 핵산증폭검사장치 및 이를 구비하는 시료자동분석시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6140613A (en) * 1996-10-18 2000-10-31 Ngk Insulators, Ltd PCR method for amplifying a gene using metallic sample container having inner surface coated with a resin or metal oxide
WO2001066254A1 (en) * 2000-03-08 2001-09-13 The Secretary Of State For Defence Reaction system for thermal cycling
WO2003024599A1 (en) * 2001-09-20 2003-03-27 3-Dimensional Pharmaceuticals, Inc. Conductive microtiter plate
WO2003087410A1 (en) * 2002-04-11 2003-10-23 Sequenom, Inc. Methods and devices for performing chemical reactions on a solid support
WO2006035497A1 (ja) * 2004-09-29 2006-04-06 Mukunoki, Akio 核酸増幅反応容器及び核酸増幅反応装置

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5656493A (en) 1985-03-28 1997-08-12 The Perkin-Elmer Corporation System for automated performance of the polymerase chain reaction
US6787338B2 (en) 1990-06-04 2004-09-07 The University Of Utah Method for rapid thermal cycling of biological samples
US5455175A (en) 1990-06-04 1995-10-03 University Of Utah Research Foundation Rapid thermal cycling device
US6703236B2 (en) 1990-11-29 2004-03-09 Applera Corporation Thermal cycler for automatic performance of the polymerase chain reaction with close temperature control
KR100236506B1 (ko) 1990-11-29 2000-01-15 퍼킨-엘머시터스인스트루먼츠 폴리머라제 연쇄 반응 수행 장치
US5525300A (en) 1993-10-20 1996-06-11 Stratagene Thermal cycler including a temperature gradient block
US5856174A (en) 1995-06-29 1999-01-05 Affymetrix, Inc. Integrated nucleic acid diagnostic device
DE69703381T2 (de) 1996-01-25 2001-04-12 Bjs Company Ltd Erwärmung eines proben-trägers
US6635492B2 (en) * 1996-01-25 2003-10-21 Bjs Company Ltd. Heating specimen carriers
GB0007219D0 (en) 2000-03-24 2000-05-17 Bjs Company Ltd Heating specimen carriers
GB9716052D0 (en) 1996-12-06 1997-10-01 Secr Defence Reaction vessels
US6312886B1 (en) 1996-12-06 2001-11-06 The Secretary Of State For Defence In Her Brittanic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Reaction vessels
US5965410A (en) 1997-09-02 1999-10-12 Caliper Technologies Corp. Electrical current for controlling fluid parameters in microchannels
US6533255B1 (en) 1999-05-14 2003-03-18 Hitachi Chemical Research Center, Inc. Liquid metal-heating apparatus for biological/chemical sample
GB9922971D0 (en) 1999-09-29 1999-12-01 Secr Defence Reaction system
US7867763B2 (en) 2004-01-25 2011-01-11 Fluidigm Corporation Integrated chip carriers with thermocycler interfaces and methods of using the same
US7829025B2 (en) 2001-03-28 2010-11-09 Venture Lending & Leasing Iv, Inc. Systems and methods for thermal actuation of microfluidic devices
US6852287B2 (en) 2001-09-12 2005-02-08 Handylab, Inc. Microfluidic devices having a reduced number of input and output connections
GB0121827D0 (en) * 2001-09-10 2001-10-31 Bjs Company Ltd Zone heating of specimen carriers
KR100488281B1 (ko) 2001-09-15 2005-05-10 아람 바이오시스템 주식회사 열 대류를 이용한 염기서열 증폭 방법 및 장치
WO2003038127A1 (en) 2001-10-30 2003-05-08 Ahram Biosystems Inc. Method and apparatus for amplification of nucleic acid sequences using immobilized dna polymerase
US6750661B2 (en) 2001-11-13 2004-06-15 Caliper Life Sciences, Inc. Method and apparatus for controllably effecting samples using two signals
US6833536B2 (en) 2002-05-22 2004-12-21 Applera Corporation Non-contact radiant heating and temperature sensing device for a chemical reaction chamber
WO2005058501A1 (en) 2002-09-09 2005-06-30 Bjs Company Ltd Heating samples in specimen carriers
US6730883B2 (en) 2002-10-02 2004-05-04 Stratagene Flexible heating cover assembly for thermal cycling of samples of biological material
EP1641563B1 (en) * 2003-05-23 2018-08-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. Localized temperature control for spatial arrays of reaction media
JP4758891B2 (ja) 2003-06-06 2011-08-31 マイクロニクス， インコーポレイテッド 微小流体デバイス上の加熱、冷却および熱サイクリングのためのシステムおよび方法
US7460223B2 (en) 2003-09-19 2008-12-02 Applied Biosystems Inc. Inverted orientation for a microplate
US7799557B2 (en) 2003-12-10 2010-09-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Polymerase chain reaction (PCR) module and multiple PCR system using the same
US8697433B2 (en) 2003-12-10 2014-04-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Polymerase chain reaction (PCR) module and multiple PCR system using the same
US7767439B2 (en) 2003-12-10 2010-08-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Real-time PCR monitoring apparatus and method
US7122799B2 (en) 2003-12-18 2006-10-17 Palo Alto Research Center Incorporated LED or laser enabled real-time PCR system and spectrophotometer
EP1758981A4 (en) 2004-05-28 2013-01-16 Wafergen Inc APPARATUS AND METHODS FOR PERFORMING MULTIPLEX ANALYZES
EP2302072B1 (en) 2004-11-18 2012-03-14 Eppendorf Array Technologies S.A. Real time-PCR of targets on a micro-array
EP1659183A1 (en) 2004-11-18 2006-05-24 Eppendorf Array Technologies Real-time quantification of multiple targets on a micro-array
ES2401437T3 (es) 2005-04-04 2013-04-19 Roche Diagnostics Gmbh Termociclado de un bloque que comprende múltiples muestras
US20070172395A1 (en) 2006-01-20 2007-07-26 Applera Corporation Thermally Conductive Microplate
AU2007212306A1 (en) * 2006-02-07 2007-08-16 Wafergen, Inc. Temperature-regulated culture plates
CN101970111B (zh) 2007-06-21 2013-09-11 简·探针公司 用于执行处理的仪器和容器
EP2262904B1 (en) 2008-03-06 2021-02-24 Life Technologies Corporation Devices for thermally-mediated chemical reactions
US9057568B2 (en) 2008-12-16 2015-06-16 California Institute Of Technology Temperature control devices and methods
WO2012080746A1 (en) 2010-12-17 2012-06-21 Ian Gunter Methods and systems for fast pcr heating
EP2855019A1 (en) 2012-05-24 2015-04-08 BJS IP Limited Clamp for fast pcr heating
US20140302562A1 (en) 2013-03-15 2014-10-09 Bjs Ip Ltd. Fast pcr heating

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6140613A (en) * 1996-10-18 2000-10-31 Ngk Insulators, Ltd PCR method for amplifying a gene using metallic sample container having inner surface coated with a resin or metal oxide
WO2001066254A1 (en) * 2000-03-08 2001-09-13 The Secretary Of State For Defence Reaction system for thermal cycling
WO2003024599A1 (en) * 2001-09-20 2003-03-27 3-Dimensional Pharmaceuticals, Inc. Conductive microtiter plate
WO2003087410A1 (en) * 2002-04-11 2003-10-23 Sequenom, Inc. Methods and devices for performing chemical reactions on a solid support
WO2006035497A1 (ja) * 2004-09-29 2006-04-06 Mukunoki, Akio 核酸増幅反応容器及び核酸増幅反応装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2651560B1 (en) 2020-03-18
EA201390892A1 (ru) 2013-10-30
US20120214207A1 (en) 2012-08-23
CA2821580A1 (en) 2012-06-21
CN103476498B (zh) 2016-09-28
WO2012080746A1 (en) 2012-06-21
HK1188413A1 (zh) 2014-05-02
JP6233819B2 (ja) 2017-11-22
US9168530B2 (en) 2015-10-27
US20150307910A1 (en) 2015-10-29
AU2011342975B2 (en) 2015-04-23
AU2011342975A1 (en) 2013-07-04
EP2651560A1 (en) 2013-10-23
CN103476498A (zh) 2013-12-25
JP2016192965A (ja) 2016-11-17
JP5931910B2 (ja) 2016-06-08
CN106268992A (zh) 2017-01-04
JP2014506123A (ja) 2014-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA029673B1 (ru) Микропланшет для полимеразной цепной реакции (пцр)
US20160319331A1 (en) Fast pcr heating
US10315198B2 (en) Clamp for fast PCR heating
EP2556173B1 (en) Improved thermal uniformity for thermal cycler instrumentation using dynamic control
US8720209B1 (en) Solid state rapid thermocycling
CN108136401B (zh) 热控设备及其使用方法
US9266109B2 (en) Thermal control system and method for chemical and biochemical reactions
US8795592B2 (en) Sample thermal cycling
KR20140114900A (ko) 기판을 지지하기 위한 기판 홀더 및 반도체 장치의 제조 방법
CN105813754A (zh) 用于向热循环仪提供热均匀性的设备、系统和方法
EP3126052B1 (en) Biochemical reaction system
KR101707456B1 (ko) 필름 기반 유전자 증폭 장치
CN109957506B (zh) 通过试剂容器以热对流进行定量聚合酶链式反应的装置
US20210023565A1 (en) Reaction apparatus and temperature control method
US20180312958A1 (en) Vapor deposition apparatus and method for manufacturing film
TWI656211B (zh) 一種熱對流式聚合酶鏈式反應裝置
JP2004279340A (ja) マイクロチップ及びそれの温度調節装置
KR20130128724A (ko) 보급형 중합효소연쇄반응 장치
JP2011072250A (ja) 伝熱装置及び遺伝子処理装置
CA3148777A1 (en) Heater

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM