Нагревательный блок пцр с повторно расположенными контурными нагревателями и устройство пцр, содержащее его

Нагревательный блок пцр с повторно расположенными контурными нагревателями и устройство пцр, содержащее его

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству ПЦР, снабженному нагревательным блоком ПЦР, с повторяющимся образом размещаемыми последовательными нагревателями.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Полимеразная цепная реакция, то есть ПЦР (Polymerase Chain Reaction, далее по тексту то же самое) - это метод повторного нагрева и охлаждения определенных фрагментов матричной нуклеиновой кислоты, цепного клонирования вышеуказанных определенных фрагментов и экспоненциальной амплификации нуклеиновой кислоты, имеющей эти определенные фрагменты, поэтому он широко используется в целях анализа и диагноза в области биологической науки, генной инженерии, медицинской области и других. В последнее время различными способами разрабатываются устройства для эффективного проведения ПЦР.

Одним из примеров обычного устройства ПЦР является установка контейнера, содержащего образец раствора, в том числе и матричную нуклеиновую кислоту, к нагревателю, а затем повторное нагревание и охлаждение вышеуказанного раствора, и проведение ПЦР. Однако, поскольку вышеуказанное устройство ПЦР оборудовано одним нагревателем, общая структура не сложная, но для точного регулирования температуры оно должно иметь сложные контуры, и в связи с повтором нагрева или охлаждения одним нагревателем, общее время ПЦР может быть более продолжительным, что является недостатком.

Кроме того, другим примером обычного устройства ПЦР является установка нескольких нагревателей, имеющих температуру ПЦР, и проведение ПЦР путем прохождения образцов раствора, содержащих нуклеиновую кислоту через один канал, который проходит через эти нагреватели. Однако в вышеуказанных устройствах ПЦР используются несколько нагревателей, поэтому возможно проведение по сравнительно простому контуру, но поскольку обязательно нужен длинный проточный канал для прохождения горячих и холодных нагревателей, вся структура сложная, и требуется отдельное устройство управления для контроля скорости потока образца раствора, содержащего нуклеиновую кислоту, протекающего в канале, в котором проходят вышеуказанные нагреватели.

С другой стороны, в последние годы в устройстве ПЦР не только разрабатываются эффективные методы для улучшения числа переносов ПЦР и распознавания процесса ПЦР в режиме реального времени, но также используются компактные нагреватели, поэтому проводятся разработки для того, чтобы устройства были компактными и портативными. В этом случае, поскольку характеристики компактных нагревателей оказывают существенное влияние на число переносов ПЦР, очень большое значение имеют разработки технологий, позволяющих точно контролировать или проводить установленную температуру компактного нагревателя. Таким образом, можно достигнуть значительного сокращения времени ПЦР и одновременно с тем получить надежное число переносов ПЦР, и кроме того, по-прежнему требуется осуществление устройства ПЦР, в котором возможна компактность и портативность продукции.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ

Для того, чтобы решить вышеупомянутые проблемы, в настоящем варианте осуществления изобретения значительно улучшены время и число переносов ПЦР, кроме того предлагается нагревательный блок ПЦР для возможности миниатюризации и портативности изделия, а в дальнейшем предлагается устройство ПЦР, содержащее его.

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ

Вариант осуществления № 1 настоящего изобретения: при нагревательном блоке ПЦР, повторяющимся образом выполняемыми двумя или более нагревателями, в вышеуказанных нагревателях для предотвращения наложения неоднородного тепла между соседними нагревателями, вследствие радиального распределения тепла, возникающего от отдельных нагревателей, по меньшей мере, в части вышеуказанных нагревателей обеспечивается нагревательный блок ПЦР, особенностью которого является содержание компенсирующего контура, регулирующего сопротивление и регулирующего коэффициент однородности нагрева на поверхности вышеупомянутого нагревателя.

В варианте осуществления №1 настоящего изобретения, вышеупомянутый компенсирующий контур повторяющимся образом образует зазор, как минимум в части вышеуказанного нагревателя, и путем регулирования сопротивления в соответствии с прерывающимся контуром, коэффициент однородности нагрева на поверхности вышеуказанного нагревателя может быть отрегулирован.

Вышеупомянутый компенсирующий контур регулирует сопротивление и может регулировать коэффициент однородности нагрева на поверхности вышеуказанного нагревателя за счет выполнения различной ширины зазора, повторяющимся образом образуемой, как минимум, в части вышеуказанного нагревателя.

Вышеупомянутый компенсирующий контур регулирует сопротивление и может регулировать коэффициент однородности нагрева на поверхности вышеуказанного нагревателя за счет выполнения различной толщины линии, повторяющимся образом образуемой, как минимум, в части вышеуказанного нагревателя.

Вышеупомянутый компенсирующий контур регулирует сопротивление и может регулировать коэффициент однородности нагрева на поверхности вышеуказанного нагревателя за счет выполнения различных материалов, повторяющимся образом образуемой, как минимум, в части вышеуказанного нагревателя.

Вышеупомянутый компенсирующий контур регулирует сопротивление и может регулировать коэффициент однородности нагрева на поверхности вышеуказанного нагревателя за счет выполнения различного расположения нагревательных электродов, повторяющимся образом образуемой, как минимум, в части вышеуказанного нагревателя.

В варианте осуществления №2 обеспечивается чип ПЦР, в котором имеется нагревательный блок ПЦР, соответствующий варианту осуществления №1 настоящего изобретения; и реакционный блок в форме пластины, который хотя и крепится для возможности теплообмена с нагревательным блоком ПЦР, она снабжена одним или более реакционными каналами, выполняемым на входе и выходе обоих концов, вытянутых для прохождения в продольном направлении верхних частей нагревателей, расположенных в вышеуказанном нагревательном блоке ПЦР.

В варианте осуществления №2 настоящего изобретения верхняя поверхность вышеуказанного нагревательного блока ПЦР может образовывать изолятор для предотвращения электролиза раствора ПЦР.

Вариант осуществления №3 обеспечивает нагревательный блок ПЦР, соответствующий варианту осуществления №1 настоящего изобретения; реакционный блок в форме пластины, которая хотя и соединяется с нагревательным блоком ПЦР для возможности теплообмена, но снабжена одним или более реакционными каналами, выполняемым в части входа и выхода обоих концов, вытянутых для прохождения в продольном направлении верхних частей нагревателей, расположенных в вышеуказанном нагревательном блоке ПЦР; и устройство ПЦР, содержащий блок питания для подачи электроэнергии в нагреватели, имеющиеся в вышеуказанном нагревательном блоке ПЦР.

В варианте осуществления №3 настоящего изобретения на верхней поверхности вышеуказанного нагревательного блока ПЦР может образовываться изолятор для защиты нагревателя.

Вышеуказанное устройство ПЦР может также содержать размещенный насос, выполненный с возможностью обеспечения положительного или отрицательного давления, для контроля расхода и скорости раствора ПЦР, протекающего в одном или более вышеуказанных реакционных каналов.

Вышеуказанное устройство ПЦР может также содержать источник света, выполненный с возможностью обеспечения света в реакционный блок ПЦР и светодетектор, выполненный с возможностью приема света, испускаемого от вышеуказанного реакционного блока ПЦР.

Вышеуказанные источники света и светодетекторы могут повторяющимся образом размещаться в пространстве между соседними нагревателями вышеупомянутого нагревательного блока ПЦР.

Вышеупомянутые реакционные блоки ПЦР повторяющимся образом размещаются на расстоянии друг от друга в продольном направлении вышеуказанного реакционного канала через его нижнюю поверхность, но поскольку они снабжены электродами определения, выполненными так, чтобы определять электрохимические сигналы, вызванные амплифицированной нуклеиновой кислотой и соединением активных веществ внутри вышеуказанного реакционного канала, вышеупомянутые электроды определения могут выполняться так, чтобы располагаться между группой из двух или более вышеуказанных нагревателей, при тепловом контакте с вышеуказанным нагревательным блоком ПЦР.

В этом случае в устройстве ПЦР может также содержаться измерительный модуль электрохимического сигнала, выполненного так, чтобы измерять электрохимические сигналы в режиме реального времени, возникающие внутри вышеупомянутого реакционного канала ПЦР, путем электрического соединения с вышеуказанным электродом определения.

В вышеупомянутом реакционном блоке ПЦР повторяющимся образом размещаются изоляционные промежутки через ее поперечное сечение, но поскольку оно снабжено электродами определения, выполненными так, чтобы определять электрохимические сигналы, путем формирования в слое иммобилизации поверхностно-обработанных зондов захвата, которые могут комплементарно соединяться с одной областью амплификационной нуклеиновой кислоты, путем формирования в одной области внутри вышеупомянутого реакционного канала, а также другой области внутри вышеупомянутого реакционного канала. Поэтому, несмотря на то, что она подключена к металлическим наночастицам и вышеупомянутым металлическим частицам, она может включать в себя композитный материал, имеющее сигнальный зонд, который может комплементарно соединяться с другой областью вышеупомянутой амплификационной нуклеиновой кислотой.

В этом случае в устройстве ПЦР может также содержаться измерительный модуль электрохимического сигнала, выполненного так, чтобы измерять электрохимические сигналы в режиме реального времени, возникающие внутри вышеупомянутого реакционного канала ПЦР, путем электрического соединения с вышеуказанным электродом определения.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, предотвратив наложение неоднородного тепла при радиальном тепловом распределении, возникающем в отдельных нагревателях в нагревательном блоке, с повторяющимся образом расположенными нагревателями, и между соседними нагревателями, соответствующими этому, может значительно улучшиться число переносов ПЦР, и поскольку не требуются отдельные средства регулирования температуры, можно будет внести значительный вклад в миниатюризацию и интеграцию устройства. Кроме того, поскольку используя нагревательные блоки и реакционные блоки ПЦР формы пластины, с повторяющимся образом расположенными блоками нагревания, можно одновременно и быстро амплифицировать несколько образцов нуклеиновой кислоты, и измерить непрерывные оптические сигналы или электрохимические сигналы, поэтому можно проверить процесс амплификации нуклеиновой кислоты в режиме реального времени.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показаны нагревательные блоки (100) ПЦР, повторяющимся образом выполняемые двумя или более нагревателями (111, 121).

На фиг. 2-6 показаны структуры расположения нагревателей, образующие нагревательные блоки (100) ПЦР в варианте осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 7 - фото, показывающее неоднородное радиальное распределение тепла, возникающее в случае подачи электроэнергии в отдельный нагреватель, в котором не используется компенсирующий контур.

На фиг. 8 - фото, показывающее наложение неоднородного тепла между соседними нагревателями (111, 121), соответствующими неоднородному радиальному тепловому распределению, возникающего от отдельного нагревателя, в случае подачи электроэнергии при состоянии повторного расположения двух или более нагревателей, в которых не используется компенсирующий контур в нагревательном блоке ПЦР.

На фиг. 9 показан нагревательный блок (100) ПЦР, соответствующий варианту осуществления №1 настоящего изобретения, в котором используется компенсирующий контур (1000).

На фиг. 10 показан компенсирующий контур, включающий в себя зазор (1100), образованный в одной части нагревателя (110) в нагревательном блоке ПЦР, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 11 показан компенсирующий контур, в котором выполняется различная ширина зазора, образованная в одной части нагревателя (111) в нагревательном блоке ПЦР, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 12 показан компенсирующий контур, в котором выполняется различная толщина одной части нагревателя (111) в нагревательном блоке ПЦР, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 13 показан компенсирующий контур, который выполняется из различного материала, как минимум одной части нагревателя (111) в нагревательном блоке ПЦР, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 14 показан компенсирующий контур, в котором выполняется различное расположение как минимум одной части нагревателя (111) в нагревательном блоке ПЦР, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 15 - фото, показывающее распределение тепла, возникающего от нагревательного блока ПЦР, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 16 - график, показывающий распределение тепла, возникающего от нагревательного блока ПЦР, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 17 показаны нагревательный блок ПЦР и реакционный блок (300) ПЦР, находящиеся в тепловом контакте.

На фиг. 18 показан чип ПЦР, в котором выполняется единая форма нагревательного блока (100) ПЦР и реакционного блока (300) ПЦР.

На фиг. 19 показано устройство ПЦР, в котором выполняется отдельная форма нагревательного блока (100) ПЦР и реакционный блок (300) ПЦР.

На фиг. 20 показана ПЦР, которая выполняется посредством устройства ПЦР, снабженного нагревательным блоком (100) ПЦР, в котором повторяющимся образом расположены нагреватели, с использованием компенсирующего контура, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 21 показана оптическая ПЦР в режиме реального времени, выполняемая посредством устройства ПЦР, снабженного нагревательным блоком (100) ПЦР, источником (150) света и светодетектором (600), в которых повторяющимся образом расположены нагреватели, с использованием компенсирующего контура, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 22-25 показан реакционный блок (900) ПЦР другого типа, находящийся в тепловом контакте с нагревательным блоком ПЦР, показанным на фиг. 12-16.

На фиг. 26 показана ПЦР, выполняемая посредством устройства ПЦР, снабженного реакционным блоком (900) ПЦР на фиг. 22-25 и нагревательного блока (100) ПЦР, в котором повторяющимся образом расположены нагреватели, с использованием компенсирующего контура, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 27 показана электрохимическая ПЦР в режиме реального времени, которая выполняется посредством устройства ПЦР, снабженного модулем (800) измерения сигнала, электродом (950) определения, реакционным блоком (900) ПЦР на фиг. 22-25, нагревательным блоком (100) ПЦР, в котором повторяющимся образом расположены нагреватели, с использованием компенсирующего контура, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 28-31 показан реакционный блок (900) ПЦР другого типа, находящийся в тепловом контакте с нагревательным блоком ПЦР, показанным на фиг. 12-16.

На фиг. 32 показана ПЦР, которая выполняется посредством устройства ПЦР, снабженного реакционным блоком (900) ПЦР на фиг. 28-31 и нагревательным блоком ПЦР, в котором повторяющимся образом расположены нагреватели, с использованием компенсирующего контура, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

На фиг. 33 показана электрохимическая ПЦР в режиме реального времени, которая выполняется посредством устройства ПЦР, снабженного модулем (800) измерения сигнала, электродом (950) определения, слоем иммобилизации, реакционным блоком (900) ПЦР на фиг. 28-31, нагревательного блока (100) ПЦР, в котором повторяющимся образом размещаются нагреватели, с использованием компенсирующего контура, соответствующего варианту осуществления №1 настоящего изобретения.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее, смотрите прилагаемые фигуры, в которых подробно описаны варианты осуществления, соответствующие настоящему изобретению. Следующее описание предназначено только для облегчения понимания вариантов осуществления, соответствующих настоящему изобретения, и не предназначено для ограничения сферы защиты.

В варианте осуществления настоящего изобретения, ПЦР (полимеразная цепная реакция) относится к типу реакции амплификации нуклеиновой кислоты, имеющей определенную нуклеотидную последовательность. Например, определенная температура раствора в устройстве ПЦР, содержащая образец и реагент ПЦР, включающие в себя двухцепочечную ДНК, являющуюся матричной нуклеиновой кислотой, для амплификации ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), имеющей определенную нуклеотидную последовательность; например, этап денатурации, разделяющий вышеупомянутую двухцепочечную ДНК на одноцепочечные ДНК путем нагревания примерно до 95°С; обеспечение праймера олигонуклеотида (oligonucleotide), имеющего комплементарную последовательность и нуклеотидную последовательность, которая должна быть амплифицирована; определенная температура вместе с вышеупомянутой отделенной одноцепочечной ДНК; например, этап отжига, образующий частичный комплекс ДНК-праймер, путем охлаждения до 55°С, и соединения вышеупомянутого праймера к определенной нуклеотидной последовательности вышеуказанной одноцепочечной ДНК, а также температура, соответствующая вышеуказанному раствору после вышеупомянутого этапа отжига; например, осуществление этапа элонгации (или амплификации), который образует двухцепочечную ДНК, на основе праймера вышеупомянутого частичного комплекса ДНК-праймер, согласно полимеразе ДНК при поддержании на 72°С. Путем повтора вышеуказанных 3 этапов, например, от 20 до 40 раз, можно экспоненциально амплифицировать ДНК, имеющую вышеупомянутую нуклеотидную последовательность. В некоторых случаях вышеуказанное устройство ПЦР может выполнять одновременно вышеуказанный этап отжига и вышеуказанный этап элонгации (или амплификации), и в этом случае устройство ПЦР может завершить 1-й цикл путем выполнения 2 этапов, состоящих из вышеуказанного этапа элонгации и этапа вышеуказанного отжига и элонгации (или амплификации). Таким образом, нагревательный блок ПЦР, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения, и устройство ПЦР, содержащее его, относится к устройству, включающего в себя модуль для выполнения вышеуказанных этапов, а модули, которые не описаны подробно в настоящей спецификации, опубликовываются среди предшествующих технологий для выполнения ПЦР, или являются любым модулем, снабженным всем в очевидной сфере.

На фиг. 1 показан нагревательный блок (100) ПЦР, который повторяющимся образом выполняется двумя или более нагревателями (111, 121), а на фиг. 2-6 показаны структура расположения нагревателей, выполняющих нагревательный блок (100) ПЦР, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 1, варианты осуществления настоящего изобретения - это все варианты, в которых повторяющимся образом расположены два или более нагревателей в нагревательном блоке (100) ПЦР, подающего тепло в раствор ПЦР. Вышеуказанный нагревательный блок (100) ПЦР является модулем, подающим тепло по определенной температуре в пробу или реагент для выполнения раствора ПЦР, т.е. ПЦР, поэтому чтобы выполнить ПЦР, путем подачи тепла в раствор ПЦР посредством контакта тепла с одной поверхностью вышеуказанного реакционного блока (900) ПЦР путем снабжения поверхности контакта реакционного блока (900) ПЦР, содержащей пробы и реагенты как минимум на одной поверхности.

Как показано на фиг. 2-6, под вышеуказанным нагревательным блоком (100) ПЦР расположена подложка (99). Вышеуказанная подложка (99) не изменяет физические или химические свойства из-за нагревания нагревателями (111,121), расположенными на ее поверхности, и выполнена из материала, который не вызывает частый теплообмен между двумя или более нагревателями. Например, вышеуказанная подложка (99) может быть выполнена из материала типа пластика, стекла, силикона (кремния) и прочих, но если требуется, может выполняться в прозрачном или полупрозрачном виде. Вышеуказанный нагревательный блок (100) ПЦР, как правило, сформирован из тонкой пластины для миниатюризации и интеграции устройства, пластина может быть выполнена имеющей, например, толщину примерно от 1 нм до 1 мм, желательно примерно 250 мкм, но не ограничиваясь этим. В вышеуказанном нагревательном блоке (100) ПЦР повторяющимся образом расположены два или более нагревателей, например, в нагревательном блоке (100) ПЦР содержатся группа нагревателей, две или более группы нагревателей, упомянутых выше, снабженных одним или более нагревателями, но могут быть повторяющимся образом расположены два или более нагревательных блоков, в которых вышеупомянутые две или более группы нагревателей расположены на расстоянии друг от друга. Кроме того, поверхность контакта реакционного блока (900) ПЦР с вышеуказанным нагревательным блоком (100) ПЦР может быть выполнена в различной форме для эффективной подачи тепла в реакционный блок (900) ПЦР, содержащий раствор ПЦР, например плоской формы, формы канала или формы столба для увеличения отношения поверхности к объему.

Вышеупомянутые нагреватели (111, 112, 121, 122, 131, 132) являются проводящими нагревательными элементами, расположенными или копируемыми в вышеуказанной подложке (99), поэтому могут выполняться термоэлементами, вызывающими эффект Пельтье, нагревателями, использующими нагрев джоулевым теплом. Вышеуказанные нагреватели (111, 112, 121, 122, 131, 132) могут быть подсоединены для возможности управления различными модулямипитания и модулями управления для поддержания постоянной температуры, а также могут быть соединены для возможности управления с датчиками для мониторинга температуры вышеупомянутых нагревателей (111, 112, 121, 122, 131, 132). В вышеуказанных нагревателях (111, 112, 121, 122, 131, 132) блоки электродов, т.е. нагревательные электроды, могут быть симметрично расположены в вертикальном и/или горизонтальном направлении по отношению к центру поверхности верхних нагревателей (111, 112, 121, 122, 131, 132) для поддержания постоянной температуры внутри них. Кроме того, для вышеуказанных нагревателей (111, 112, 121, 122, 131, 132) может быть выбран один или более металлических материалов для быстрой передачи тепла и выполнения проводимости, например, от групп, состоящих из хрома, алюминия, меди, железа, серебра и углерода, или могут быть изготовлены из композиционного материала на их основе, но не ограничиваются этим. Кроме того, вышеуказанные нагреватели (111, 112, 121, 122, 131, 132) могут содержать один и более материал, выбираемый из групп, содержащих светопропускающие тепловыделяющие элементы, например, проводящие наночастицы, оксид индия и олова, проводящие полимеры, углеродные нанотрубки, графен, включающие в себя вещества с добавленными примесями, выбранными из оксидных полупроводниковых веществ или группы, состоящей из In, Sb, Al, Ga, C и Sn в вышеуказанных оксидных полупроводниковых веществах.

Вышеуказанные группы нагревателей (110, 120, 130) являются блоком, включающим в себя один или более вышеупомянутых нагревателей (111, 112, 121, 122, 131, 132), поэтому означают область, поддерживающую температуру для выполнения этапа денатурации для выполнения ПЦР, этапа отжига и/или этапа элонгации. Две или более вышеуказанных групп нагревателей (110, 120, 130) размещаются в вышеуказанном нагревательном блоке (100) ПЦР, и вышеупомянутые две или более группы нагревателей (110, 120, 130) размещаются в вышеуказанной подложке (99) на расстоянии друг от друга, но предпочтительно, чтобы в нагревательном блоке (100) ПЦР были 2-4 группы. Если вышеуказанный нагревательный блок (100) ПЦР оснащен 2 группами нагревателей, вышеуказанная 1-я группа нагревателей поддерживает температуру при этапе денатурации ПЦР, а 2-я группа нагревателей поддерживает температуру при этапе отжига/элонгации ПЦР, либо вышеупомянутая 1-я группа нагревателей поддерживает температуру при отжиге/элонгации ПЦР, а вышеупомянутая 2-я группа нагревателей может поддерживать температуру при этапе денатурации ПЦР. Кроме того, если вышеуказанный нагревательный блок (100) ПЦР оснащен 3 группами нагревателей, вышеуказанная 1-я группа нагревателей поддерживает температуру при этапе денатурации ПЦР, вышеуказанная 2-я группа нагревателей поддерживает температуру при этапе отжига ПЦР, а вышеуказанная 3-я группа нагревателей поддерживает температуру при этапе элонгации, либо вышеуказанная 1-я группа нагревателей поддерживает температуру при этапе отжига ПЦР, вышеуказанная 2-я группа нагревателей поддерживает температуру при этапе элонгации ПЦР, а вышеуказанная 3-я группа нагревателей поддерживает температуру при этапе денатурации ПЦР, либо вышеуказанная 1-я группа нагревателей поддерживает температуру при этапе элонгации ПЦР, вышеуказанная 2-я группа нагревателей поддерживает температуру при этапе денатурации ПЦР, а вышеуказанная 3-я группа нагревателей может поддерживать температуру при этапе отжига ПЦР. Предпочтительно, чтобы вышеупомянутые группы нагревателей были расположены на 3 фазах в вышеуказанном нагревательном блоке (100) ПЦР, и каждая из них поддерживала температуру для выполнения 3 этапов для выполнения ПЦР, т.е. этапа денатурации, этапа отжига и этапа элонгации. Еще более предпочтительнее, чтобы в вышеуказанном нагревательном блоке (100) ПЦР были расположены 2 фазы, и каждая из них могла поддерживать температуру для выполнения 2 этапов для выполнения ПЦР, т.е. этапа денатурации и этапа отжига/элонгации. В случае если вышеуказанные группы нагревателей расположены на 2 фазах в вышеупомянутом нагревательном блоке (100) ПЦР выполняют 2 этапа для выполнения ПЦР, т.е. этапа денатурации и этапа отжига/элонгации, можно сократить время ПЦР, по сравнению с выполнением 3 этапов для выполнения ПЦР, т.е. этапа денатурации, этапа отжига и этапа элонгации, и сократить количество нагревателей, поэтому можно повысить упрощение и плотность структуры, что является преимуществом. С другой стороны, в этом случае в 3-х этапах для выполнения ПЦР, температура для выполнения этапа денатурации составляет 85°С-105°С, предпочтительно, 95°С, температура для выполнения этапа отжига составляет 40°С-60°С, предпочтительно, 50°С, температура для выполнения этапа элонгации составляет 50°С-80°С, предпочтительно, 72°С. Кроме того, в 2-х этапах для выполнения ПЦР, температура для выполнения этапа денатурации составляет 85°С-105°С, предпочтительно, 95°С, а температура для выполнения этапа отжига/элонгации составляет 50°С-80°С, предпочтительно, 72°С. Однако, определенная температура и диапазон температуры при выполнении ПЦР конечно же можно регулировать в пределах обозначенных диапазонов. Вышеуказанная группа нагревателей (110, 120, 130) может включать в себя дополнительные нагреватели для выполнения роли буфера температуры.

Вышеуказанный нагревательный блок (10, 20) является блоком, включающим в себя два или более вышеупомянутые группы нагревателей, содержащие один или более нагревателей, что обозначает область завершения 1-го цикла, включающего в себя этап денатурации, этап отжига и/или элонгации для выполнения ПЦР. Вышеуказанный нагревательный блок (10, 20) может повторяющимся образом размещаться в количестве два или более в нагревательном блоке (100) ПЦР, но, предпочтительно, чтобы он мог быть повторяющимся образом расположен в нагревательном блоке (100) ПЦР на 10, 20, 30 или 40 фазе.

Как показано на фиг. 2, нагревательный блок (100) ПЦР снабжен нагревательным блоком (10, 20), повторяющимся образом расположенным на его верхней поверхности, по 2 группы нагревателей (110, 120), содержащихся в нем, и по 1 нагревателю (111, 121), содержащегося в них, поэтому температура 2 этапа для выполнения ПЦР, т.е. 1 температура этапа денатурации и 1 температура этапа отжига/элонгации может повторяющимся образом обеспечиваться в порядке очередности. Например, 1-й нагреватель (111) сохраняет 1 температуру в пределах диапазона 85°С-105°С, предпочтительно на 95°С, и 1-я группа нагревателей (110) обеспечивает температуру для выполнения этапа денатурации, а 2-й нагреватель (121) поддерживает 1 температуру в пределах диапазона 50°С-80°С, предпочтительно на 72°С, и 2-я группа нагревателей (120) обеспечивает температуру для выполнения этапа отжига/элонгации; нагревательный блок (100) ПЦР может повторяющимся образом обеспечивать в порядке очередности температуру 2 этапа для выполнения ПЦР в 1-м нагревательном блоке (10) и 2-м нагревательном блоке (20).

Как показано на фиг. 3, нагревательный блок (100) ПЦР снабжен нагревательным блоком (10, 20), повторяющимся образом расположенным на его верхней поверхности, по 2 группы нагревателей (110, 120), содержащихся в нем, и по 1 нагревателю (111, 112, 121, 122), содержащегося в них, поэтому он может повторяющимся образом обеспечивать температуру 2-х этапов для выполнения ПЦР, т.е. 2 температуру этапа денатурации и 2 температуру этапа отжига/элонгации в порядке очередности. Например, 1-й нагреватель (111) поддерживает 1 температуру в пределах диапазона 85°С-105°С, а 2-й нагреватель (112) поддерживает 1 температуру, одинаковую или отличную от вышеуказанной температуры 1-го нагревателя (111) в пределах диапазона 85°С-105°С, и 1-я группа нагревателей (110) обеспечивает температуру для выполнения этапа денатурации; 3-й нагреватель (121) поддерживает 1 температуру в пределах диапазона 50°С-80°С, а 4-й нагреватель (122) поддерживает 1 температуру, одинаковую или отличную от вышеуказанной температуры 3-го нагревателя (121) в пределах диапазона 50°С-80°С, и 2-я группа нагревателей (120) обеспечивает температуру для выполнения этапа отжига/элонгации; вышеупомянутый нагревательный блок (100) ПЦР может повторяющимся образом обеспечивать температуру 2-х этапов для выполнения ПЦР в 1-м блоке нагревателя (10) и 2-м блоке нагревателя (20) в порядке очередности.

Как показано на фиг. 4, нагревательный блок (100) ПЦР снабжен нагревательным блоком (10, 20), повторяющимся образом расположенным на его верхней поверхности, по 3 группы нагревателей (110, 120, 130), содержащихся в нем, и по 1 нагревателю (111, 121, 131), содержащегося в них, поэтому он может повторяющимся образом обеспечивать температуру 3-х этапов для выполнения ПЦР, т.е. 1 температуру этапа денатурации, 1 температуру этапа отжига и 1 температуру этапа элонгации в порядке очередности. Например, 1-й нагреватель (111) поддерживает 1 температуру в пределах диапазона 85°С-105°С, предпочтительно, на 95°С, а 1-я группа нагревателей (110) обеспечивает температуру для выполнения этапа денатурации; 2-й нагреватель (121) поддерживает 1 температуру в пределах диапазона 40°С-60°С, предпочтительно, на 50°С, и вышеуказанная 2-я группа нагревателей (120) обеспечивает температуру для выполнения этапа отжига; 3-й нагреватель (131) поддерживает 1 температуру в пределах диапазона 50°С-80°С, предпочтительно, на 72°С, а вышеуказанная 3-я группа нагревателей (130) обеспечивает температуру для выполнения этапа элонгации, поэтому вышеупомянутый нагревательный блок (100) ПЦР может повторяющимся образом обеспечивать температуру 3-х этапов для выполнения ПЦР в 1-м блоке нагревателя (10) и 2-м блоке нагревателя (20) в порядке очередности.

Как показано на фиг. 5, нагревательный блок (100) ПЦР снабжен нагревательным блоком (10, 20), повторяющимся образом расположенным на его верхней поверхности, по 3 группы нагревателей (110, 120, 130), содержащихся в нем, и по 2 нагревателя (111, 112, 121, 122, 131, 132), содержащегося в них, поэтому он повторяющимся образом обеспечивает температуру 3-х этапов для выполнения ПЦР, т.е. 2 температуру этапа денатурации, 2 температуру этапа отжига и 2 температуру этапа элонгации в порядке очередности. Например, 1-й нагреватель (111) поддерживает 1 температуру в пределах диапазона 85°С - 105°С, а 2-й нагреватель (112) поддерживает 1 температуру, одинаковую или отличную от вышеуказанной температуры 1-го нагревателя (111) в пределах диапазона 85°С - 105°С, и 1-я группа нагревателей (110) обеспечивает температуру для выполнения этапа денатурации; 3-й нагреватель (121) поддерживает 1 температуру в пределах диапазона 40°С - 60°С, а 4-й нагреватель (122) поддерживает 1 температуру, одинаковую или отличную от вышеуказанной температуры 3-го нагревателя (121) в пределах диапазона 40°С-60°С, и 2-я группа нагревателей (120) обеспечивает температуру для выполнения этапа отжига; 5-й нагреватель (131) поддерживает 1 температуру в пределах диапазона 50°С-80°С, а 6-й нагреватель (132) поддерживает 1 температуру, одинаковую или отличную от вышеуказанной температуры 5-го нагревателя (131) в пределах диапазона 50°С-80°С, и 3-я группа нагревателей (130) обеспечивает температуру для выполнения этапа элонгации; вышеупомянутый нагревательный блок (100) ПЦР может повторяющимся образом обеспечивать температуру 3-х этапов для выполнения ПЦР в 1-м блоке нагревателя (10) и 2-м блоке нагревателя (20) в порядке очередности.

Как показано на фиг. 2-5, два или более нагревателей (111, 112, 121, 122, 131, 132), поддерживающих определенную температуру, повторяющимся образом расположены в нагревательном блоке (100) ПЦР, поэтому можно значительно увеличить нормы изменения почасовой температуры. Например, в соответствии с обычным единственным методом нагревания, норма изменения почасовой температуры находится в пределах диапазона 3°С-7°С в секунду, в то время как согласно структуре нагревателей, повторяющимся образом расположенных в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, норма изменения почасовой температуры между вышеупомянутыми нагревателями находится в пределах диапазона 20°С-40°С в секунду, что позволяет значительно сократить время ПЦР. В соответствии со структурой повторного расположения нагревателей, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения, стал возможным точный контроль температуры на этапе денатурации, этапе отжига и этапе элонгации (или вышеупомянутом этапе денатурации и этапе отжига/денатурации), следовательно, стало возможным поддержание температуры или диапазона температуры только в области, которая снабжается теплом от вышеупомянутых нагревателей. Кроме того, поскольку в нагревательном блоке (100) ПЦР повторяющимся образом располагается различное число нагревательных блоков (10, 20), можно выполнять различные периоды циклов ПЦР. Например, в случае применения периода цикла в ПЦР по 10 фазам, вышеупомянутый блок нагревателя можно повторяющимся образом расположить 10 раз. То есть вышеупомянутый блок нагревателя можно повторяющимся образом расположить 10 раз, 20 раз, 30 раз, 40 раз, 50 раз и т.д. в вышеуказанном нагревательном блоке (100) ПЦР, учитывая период цикла предназначенного ПЦР. Таким образом, вышеуказанный нагревательный блок можно повторяющимся образом расположить на половине заданного числа периодов цикла ПЦР. Например, в случае применения в ПЦР, период цикла которой составляет 20 фаз, вышеуказанный блок нагревателя можно повторяющимся образом расположить 10 раз. В этом случае раствор пробы и реагента выполняет повторяющимся образом 10 раз период цикла ПЦР по направлению от входа к выходу внутри реакционного канала реакционного блока ПЦР, которая далее подробно описана, но в последующем, наоборот, можно повторяющимся образом выполнить 10 раз период цикла ПЦР по направлению от выхода к входу.

На фиг. 6 показан блок (200) питания, выполненный так, чтобы подавать электроэнергию в нагревательный блок (100) ПЦР, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения и в нагреватели, повторяющимся образом расположенные в вышеуказанном нагревательном блоке (100) ПЦР. В частности, в верхней части фиг. 6 показано вертикальное сечение вышеупомянутого нагревательного блока (100) ПЦР, а в нижней части фиг. 6 показано горизонтальное сечение вышеупомянутого нагревательного блока (100) ПЦР. Нагревательный блок (100) ПЦР,