[发明专利]用于验证微环境中的温度测量结果的方法和系统

说明书

本发明涉及一种适合用于分析预计在微环境中建立限定温度的设备的温度控制的方法，所述方法包括第一光学温度验证步骤，该第一光学温度验证步骤包括a）在微环境中提供一种或多种热敏变色液晶，其中每种热敏变色液晶具有特定事件温度，b）在微环境中提供一种或多种温度依赖发光体，c）使在该微环境中的温度变化并利用光照射该微环境，d）当在该微环境中达到该一种或多种热敏变色液晶的事件温度时，记录该一种或多种温度依赖发光体的发光；并且其中所述方法包括第二光学温度验证步骤，该第二光学温度验证步骤包括以下：a）在微环境中提供在该第一光学温度验证中使用的一种或多种温度依赖发光体；b）改变微环境的温度并利用光照射该微环境；c）监测发出的光。相应的方法非常适合于特别是在校准过程中分析热循环仪的温度控制。

技术领域

本发明涉及需要特定温度的化学、生物和生物技术过程的领域。特别是，本发明涉及用于验证或校准微环境中的温度测量结果的方法和用于验证或校准微环境中的温度测量结果的系统。

背景技术

许多过程以这种方式需要特定温度：过程的有效性或过程中的具体步骤依赖于在特定温度下执行该过程/步骤。为了使环境能够被加热或制冷以根据需要将温度保持在所期望的温度，监测过程/步骤的环境的温度是必要的。需要继续监测环境温度使得温度能够根据需要通过加热或制冷被保持在期望的水平。当对于过程中的进一步的步骤需要不同的温度时，同样的考虑也适用。

需要特定温度的过程的一个示例是涉及多个循环的聚合酶链反应(PCR)。PCR是分子生物学科学技术，其在每次循环完成时增扩多核苷酸序列。PCR技术是公知的并且在许多书中描述，包括：PCR:A Practical Approach，M.J.McPherson等，IRL Press(1991)；PCRProtocols:A Guide to Methods and Applications，Innis等，Academic Press(1990)以及PCR Technology:Principals and Applications for DNA Amplification，H.A.Erlich,Stockton Press(1989)。PCR还在许多美国专利中描述，包括U.S.4,683,195；4,683,202；4,800,159；4,965,188；4,889,818；5,075,216；5,079,352；5,104,792；5,023,171；5,091,310；以及5,066,584。

每个PCR循环通常都包括三个实质上离散的温度阶段：变性阶段、退火阶段和延伸阶段。DNA的变性典型发生在约90℃至95℃下，对变性的DNA退火引物(primer)典型在约40℃至60℃下进行，利用聚合酶延伸退火的引物的阶段典型在约70℃至75℃下进行。因此，在PCR循环期间，反应混合物的温度必须被改变，并且在多循环PCR实验中改变多次。每个阶段的有效性强烈依赖于进行每个阶段的温度。PCR技术具有各种广泛的生物应用，包括例如DNA序列分析、探针生成、核酸序列克隆、位点定向诱变、基因突变检测、病毒感染诊断、分子“指纹图谱”和监测生物体液和其他来源中的污染微生物。PCR通常在称为热循环仪或PCR循环仪的实验室设备中进行。

除了PCR之外，如在授予Landegren和Hood的美国专利第4,988617号公开的、包括连接酶链反应的其他体外扩增程序是已知的并且有利地在现有技术中使用。更一般地，在生物技术领域中已知的几个重要的方法，诸如核酸杂交和测序，依赖于以受控制的方式改变包含试样分子的溶液的温度。常规技术依靠使用循环通过不同的温度区域的各个孔或管。例如，在现有技术中公开了若干用于DNA扩增和测序的热“循环仪”，其中温度受控制元件或“模块”容纳反应混合物，并且其中模块的温度随时间变化。这些设备的一个优点是相对大量的试样能够被同时处理，例如96孔板被普遍采用。

这种热循环仪的不同的设计是已知的。例如可获得设备用于多试样的热循环，典型用于DNA的扩增。这种设备的常用形式是包括热传导材料模块，该热传导材料模块具有多个通道或腔体用于接纳在其中执行期望的反应的容器——诸如反应管或板。温度的监测在这种设备中相对简单，这是因为温度探针可以与块相关联。