專利名稱：：化學(xué)溫度控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明主要涉及診斷裝置，更具體地，本發(fā)明涉及非儀器化的(non-instr聽(tīng)nted)生物化學(xué)診斷裝置。
背景技術(shù)：
：有許多需要精確控制溫度條件的化學(xué)和生物過(guò)程及診斷方法。一個(gè)突出的實(shí)例為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)，所述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)允許從不可檢測(cè)的小的拷貝數(shù)(copynumber)至較大的可檢測(cè)的拷貝數(shù)的脫氧核糖核酸(DNA)序列的特異性擴(kuò)增。將DNA擴(kuò)增至可檢測(cè)水平的能力使得PCR成為診斷的必要工具。PCR通常需要處于50-95t:范圍內(nèi)的多個(gè)重復(fù)的熱循環(huán)。在95。C對(duì)反應(yīng)混合物進(jìn)行培養(yǎng)確保了雙鏈DNA的解鏈，將溫度降至5(TC使得引物序列(primersequence)復(fù)性(a皿eal)為目標(biāo)DNA序列，并隨后于約72。C下通過(guò)DNA聚合酶而延伸。對(duì)于使用聚合速率為20-100堿基對(duì)/秒(bp/s)的DNA聚合酶的典型的診斷100-300bp擴(kuò)增子，主要的限制步驟為將反應(yīng)混合物流體加熱和冷卻至各循環(huán)溫度所需的時(shí)間。目前，對(duì)于該過(guò)程而言，能量上和技術(shù)上昂貴的熱循環(huán)儀是必需的。但是，所述熱循環(huán)儀在許多應(yīng)用中受到限制，所述應(yīng)用如遠(yuǎn)程監(jiān)視研究和使用資源有限的臨床設(shè)置(settings)的診斷，例如，在發(fā)展中國(guó)家。因此，本領(lǐng)域需要無(wú)需借助于其他設(shè)備即可提供處于較精確的公差范圍內(nèi)的輸出溫度的簡(jiǎn)單的非儀器化的裝置。存在多種用于擴(kuò)增核酸信號(hào)的其他方法。較引人注目的方法為等溫?cái)U(kuò)增。在該方法的一種實(shí)例(基于核酸序列的擴(kuò)增技術(shù)(NASBA))中使用三種酶(反轉(zhuǎn)錄酶、RNaseH和T7RNA聚合酶)，通過(guò)RNA擴(kuò)增進(jìn)行核酸信號(hào)擴(kuò)增。與正確的引物結(jié)合，上述酶可在等溫條件下擴(kuò)增RNA信號(hào)。等溫核酸信號(hào)擴(kuò)增的其他實(shí)例為(但不限于)轉(zhuǎn)錄介導(dǎo)的擴(kuò)增(TMA)、鏈置換擴(kuò)增(SDA)、環(huán)介導(dǎo)恒溫?cái)U(kuò)增(LAMP)和解旋酶依賴性擴(kuò)增(helicased印endentamplification)(HDA)。因此，對(duì)于所有這些技術(shù)而言，本領(lǐng)域需要無(wú)需借助于其他設(shè)備即可提供處于較精確的公差范圍內(nèi)的輸出溫度的簡(jiǎn)單的非儀器化的裝置。用于分子診斷學(xué)領(lǐng)域的生物過(guò)程的另一實(shí)例為由RNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生互補(bǔ)DNA(cDNA)。通過(guò)復(fù)性為RNA寡核苷酸的DNA引物的延伸，反轉(zhuǎn)錄酶由RNA產(chǎn)生cDNA。該反應(yīng)通常在37-55t:之間于體外進(jìn)行。cDNA比RNA更穩(wěn)定。能夠?qū)囟仍?7-55。C之間保持30分鐘或更長(zhǎng)的裝置作為穩(wěn)定RNA信號(hào)的裝置將促進(jìn)在資源有限的臨床設(shè)置中產(chǎn)生cDNA。
發(fā)明內(nèi)容在一種實(shí)施方式中，檢測(cè)平臺(tái)包括加熱元件和反應(yīng)容器。所述加熱元件包括放熱化學(xué)試劑混合物和含有相變材料的溫度調(diào)節(jié)元件，通過(guò)熱協(xié)同將恒定的輸出溫度保持一定的持續(xù)時(shí)間。在另一種實(shí)施方式中，檢測(cè)平臺(tái)包括加熱元件和反應(yīng)容器。所述加熱元件包含放熱相變材料，由于過(guò)冷液體結(jié)晶，所述放熱相變材料產(chǎn)生熱量，且由于所述放熱相變材料的液體形式與所述放熱相變材料的固體形式處于平衡狀態(tài)，所述放熱相變材料在恒定的溫度下產(chǎn)生熱量。在又一種實(shí)施方式中，檢測(cè)平臺(tái)包括第一加熱元件、第二加熱元件和反應(yīng)容器。所述第一加熱元件和第二加熱元件包括放熱化學(xué)試劑混合物。所述加熱元件具有彼此不同的限定的工作溫度以及限定的工作持續(xù)時(shí)間，使得所述檢測(cè)平臺(tái)具有多重加熱平頂(heatingplateau)。使用上述平臺(tái)可進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄等溫核酸信號(hào)擴(kuò)增和高度敏感性且特異性的PCR測(cè)定。本發(fā)明公開(kāi)了非儀器化的熱循環(huán)儀(heatcycler)的兩種示例性實(shí)施方式。第一種為放熱循環(huán)PCR(ExothermalCirculationPCR)，該放熱循環(huán)PCR基于在立式閉環(huán)通道中的液體循環(huán)，所述液體在沿所述通道的不同的位置被放熱加熱墊(exothermalheatpad)加熱至不同的溫度水平。溫度較高的液體部分和溫度較低的液體部分之間的密度差引起所述循環(huán)。第二種變體(variant)為線性放熱PCR(LinearExothermalPCR)，熱量通過(guò)橫向流動(dòng)條(lateralflowstrip)(LFS)的樣品墊而使在芯吸作用(wick)下重復(fù)通過(guò)位于放熱加熱墊上的通道的液體循環(huán)，所述橫向流動(dòng)條檢測(cè)加熱循環(huán)期間產(chǎn)生的擴(kuò)增子。結(jié)合于本文中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖用于說(shuō)明本發(fā)明，并結(jié)合描述，進(jìn)一步用于說(shuō)明本發(fā)明的原理，從而使相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┎⒗帽景l(fā)明。圖1為乙酸鹽結(jié)晶反應(yīng)的溫度分布圖(profile);圖2為用鎂對(duì)銅進(jìn)行還原的反應(yīng)的溫度分布圖；圖3為氧化鈣水合反應(yīng)的溫度分布圖；圖4為蠟的相變反應(yīng)的溫度分布圖；圖5為定制(custom)溫度分布圖的第一種實(shí)施方式的示意圖；圖6為定制溫度分布圖的第二種實(shí)施方式的示意圖；圖7為定制溫度分布圖的第三種實(shí)施方式的示意圖；圖8為定制熱通量(heatflux)分布圖的一種實(shí)施方式的示意圖；圖9為兩層化學(xué)加熱元件的示意圖；圖10為放熱化學(xué)PCR裝置的正向透視圖；圖11為圖10的放熱化學(xué)PCR裝置的反向透視圖；圖12為熱對(duì)流模型的透視圖；圖13為圖12的模型的變體的示意圖；圖14為線性放熱化學(xué)PCR裝置的正向透視圖；圖15為圖14的線性放熱化學(xué)PCR裝置的反向透視圖；圖16為DNA標(biāo)記技術(shù)的示意圖；圖17為使用PCR循環(huán)擴(kuò)增圖13的DNA的示意圖；圖18為用于檢測(cè)圖16的標(biāo)記的DNA的橫向流動(dòng)條的示意圖；圖19為描述將DNA結(jié)合在圖18的橫向流動(dòng)條上的示意圖；圖20為標(biāo)記有熒光素標(biāo)簽和生物素的內(nèi)參(internalcontrol)DNA序列的示意6圖21為用于檢測(cè)圖20的標(biāo)記的DNA的橫向流動(dòng)條的示意圖；圖22為描述將DNA結(jié)合在圖21的橫向流動(dòng)條上的示意圖；圖23為用熒光素標(biāo)簽標(biāo)記但不用生物素標(biāo)記的內(nèi)參DNA序列的示意圖；圖24為用于檢測(cè)圖23的標(biāo)記的DNA的第二橫向流動(dòng)條的示意圖；圖25為描述將DNA結(jié)合在圖24的橫向流動(dòng)條上的示意圖；圖26A至圖26C為反轉(zhuǎn)錄(RT)反應(yīng)中的熱混合物的溫度分布圖；圖27A至圖27C為反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)中的RT混合物的溫度分布圖；圖28為比較在相同的溫度分布下進(jìn)行的RT的Q-PCR值與通過(guò)放熱加熱包(pack)產(chǎn)生的Q-PCR值的圖。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記指同一個(gè)或功能上相似的元件。而且，圖中，各附圖標(biāo)記最左側(cè)的數(shù)字相應(yīng)于首次使用該附圖標(biāo)記的圖。雖然討論了具體的構(gòu)造和排列，但應(yīng)當(dāng)理解的是，這僅出于舉例說(shuō)明的目的。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到的是，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可使用其他構(gòu)造和排列。根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)化學(xué)工程化的加熱/冷卻元件可以克服現(xiàn)有的加熱/冷卻元件的缺點(diǎn)。放熱反應(yīng)為釋放熱量從而提高環(huán)境溫度的反應(yīng)。吸熱反應(yīng)需要輸入熱量以繼續(xù)進(jìn)行，從而通過(guò)從環(huán)境吸收熱量來(lái)降低環(huán)境的溫度。當(dāng)相變材料從環(huán)境接受潛熱(latentheat)或向環(huán)境釋放潛熱時(shí)，該相變材料將經(jīng)歷一個(gè)等溫過(guò)程。只要所述相變材料存在處于平衡的多個(gè)相，則該相變材料的溫度將保持恒定。適當(dāng)設(shè)計(jì)的加熱/冷卻元件可以利用與適當(dāng)?shù)南嘧儾牧弦黄鹗褂玫姆艧峄蛭鼰峄瘜W(xué)試劑混合物，以獲得處于生物化學(xué)過(guò)程所需要的嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)的期望的溫度輸出，消除對(duì)電能輸入以及昂貴、龐大且復(fù)雜的反饋和控制系統(tǒng)的需求?；瘜W(xué)加熱和化學(xué)冷卻本文公開(kāi)的提供加熱/冷卻的化學(xué)過(guò)程優(yōu)于電裝置(means)，例如薄膜鉑電阻器(platinumfilmresistor)或佩爾蒂士矣熱電偶(Peltierthermocouple)，因?yàn)樗龌瘜W(xué)過(guò)程不需要外部能源。另外，這種化學(xué)反應(yīng)自身能調(diào)節(jié)溫度，從而消除對(duì)RTD溫度檢測(cè)和按比例-積分-微分(proportional-integral-derivative)(PID)控制的需要。除PCR和等溫核酸(NA)擴(kuò)增應(yīng)用以外，所述化學(xué)反應(yīng)還適用于多種其他診斷應(yīng)用，包括例如免疫測(cè)定的培養(yǎng)階段。由于試劑的質(zhì)量可以非常小，因此根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)加熱/冷卻元件特別適用于微觀流體(microfluidic)裝置。但是，所述化學(xué)加熱/冷卻元件在許多應(yīng)用中可代替常規(guī)的加熱元件，鑒于以下公開(kāi)，這點(diǎn)對(duì)于任何人或本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的?！N示例性的化學(xué)加熱元件含有鐵、水、纖維素、蛭石、活性炭和鹽的混合物。當(dāng)所述加熱元件中的鐵暴露于空氣中的氧時(shí)被氧化。在進(jìn)行該過(guò)程時(shí)產(chǎn)生熱量。所述鹽用作催化劑，所述炭有助于將所述熱量分散至整個(gè)元件。所述蛭石用作絕熱體，防止熱量散失太快?？梢允褂冒庠谔妓衔锴蝮w中的熱活化的相變材料(蠟或聚合物)而將溫度調(diào)節(jié)引入該系統(tǒng)。所述相變材料的優(yōu)點(diǎn)在于可以將該相變材料定制成非常具體的溫度。在吸收潛熱期間進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，直至所有的材料都經(jīng)歷了相變。用于該目的的放熱反應(yīng)通常是通過(guò)暴露于空氣中的濕氣、氧而活化，或者通過(guò)使兩種反應(yīng)成分密切接觸而活化。這樣的混合物可獲得從稍高于體溫至超過(guò)IO(TC的溫度。作為一個(gè)實(shí)例，現(xiàn)在將討論特別適用于PCR的反應(yīng)和要求?；瘜W(xué)加熱區(qū)應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為具體的加熱區(qū)通道足以確保DNA擴(kuò)增，而且持續(xù)時(shí)間足夠短以確保總的測(cè)試時(shí)間少于15分鐘。為了在經(jīng)濟(jì)上具有吸引力，應(yīng)當(dāng)避免用電池提供動(dòng)力的加熱。該反應(yīng)的具體應(yīng)用要求有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。第一，該反應(yīng)釋放的熱量足以將流體區(qū)加熱至DNA的熔融溫度(約90-95°C)。第二，該反應(yīng)應(yīng)當(dāng)持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使得各種反應(yīng)物能多次循環(huán)通過(guò)熱回路。這要求最短放熱時(shí)間為約IO分鐘。第三，反應(yīng)中放出的熱量應(yīng)當(dāng)使得加熱區(qū)保持在適于PCR工作的窄的溫度范圍內(nèi)。必要的兩個(gè)溫度為熔融溫度(約90-95°C)和復(fù)性溫度(約45-55°C)。所述反應(yīng)與上述溫度的偏差不應(yīng)超過(guò)約5t:，優(yōu)選不超過(guò)1或2t:。最后，構(gòu)成該反應(yīng)的反應(yīng)物應(yīng)當(dāng)相對(duì)安全并且耐用。運(yùn)輸時(shí)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)的診斷卡可以承受高溫，且所述診斷卡可由相對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的操作者來(lái)操作，因此反應(yīng)的故障或反應(yīng)物的泄漏不應(yīng)導(dǎo)致嚴(yán)重或致命的損害。應(yīng)當(dāng)選擇能在整個(gè)PCR循環(huán)中建立并保持穩(wěn)定的溫度區(qū)的最優(yōu)的化學(xué)混合物。另外，所述溫度區(qū)的大小和形狀(稍后討論)以及反應(yīng)通道的幾何形狀(稍后討論)在很大程度上取決于通過(guò)各個(gè)區(qū)的最優(yōu)化的PCR循環(huán)時(shí)間。現(xiàn)在將討論幾種合適的放熱反應(yīng)。過(guò)冷溶液的觸發(fā)(triggering)或快速成核是一個(gè)放熱反應(yīng)。這種反應(yīng)的一個(gè)實(shí)例，乙酸鹽的結(jié)晶(CH3C00Na(a)—CH3C00Na(@))是一個(gè)簡(jiǎn)單的相變反應(yīng)。例如，于高溫下用乙酸鈉使一燒瓶的水過(guò)飽和(例如于7(TC下，每50mL水使用73.lg乙酸鈉)，隨后將該乙酸鈉過(guò)飽和的水冷卻至室溫(該過(guò)程通常需要約3小時(shí))，如果保持純凈的狀態(tài)，則該乙酸鈉過(guò)飽和的水是相對(duì)穩(wěn)定的，但是如果用小的乙酸鈉晶體作為晶種，通過(guò)機(jī)械摩擦或振動(dòng)(例如使用金屬?zèng)_切機(jī)(metalclicker))、暴露于電流、或者甚至是沉降于該乙酸鈉過(guò)飽和的水上的灰塵將使該乙酸鈉過(guò)飽和的水活化，則該乙酸鈉過(guò)飽和的水開(kāi)始結(jié)晶?？偟膩?lái)說(shuō)，過(guò)冷溶液可通過(guò)以下方式觸發(fā)而進(jìn)行結(jié)晶使用相同的無(wú)水或水合晶體作為晶種、機(jī)械摩擦或振動(dòng)(例如金屬?zèng)_切機(jī)、金屬?gòu)椥詧A盤(pán)(metallicsnapdisc)、尖針、振蕩等等)、暴露于電流等等。該反應(yīng)放出大量的熱量(約250J/g)，且當(dāng)開(kāi)始熔融時(shí)，混合物幾乎立即升溫至54t:(如圖1的100處所示)，該溫度為乙酸鈉的熔點(diǎn)。其他過(guò)冷物質(zhì)的結(jié)晶可以產(chǎn)生不同的溫度。另一方面，如果保持密封，則混合物非常穩(wěn)定；可以進(jìn)行傾倒、來(lái)回移動(dòng)等等。該反應(yīng)例如可用來(lái)調(diào)節(jié)PCR回路的冷卻(復(fù)性)部分。由于該反應(yīng)本身是一個(gè)相變反應(yīng)，因此，無(wú)需加入單獨(dú)的相變材料(例如石蠟)即可使溫度保持恒定。因此，加熱元件可以含有同時(shí)用作放熱加熱元件和溫度調(diào)節(jié)元件的材料，以加熱反應(yīng)容器并調(diào)節(jié)反應(yīng)容器的溫度。這種加熱元件的一個(gè)實(shí)例為過(guò)飽和的鹽溶液，例如過(guò)飽和的乙酸鈉溶液，當(dāng)所述過(guò)飽和的鹽溶液由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)產(chǎn)生熱量。因此，這種物質(zhì)在本文中被稱為放熱化學(xué)相變材料(ECPCM)。然而，通過(guò)將其它的PCM加入到ECPCM中可增大溫度控制的效力。相同溶質(zhì)或其他類似結(jié)晶物質(zhì)的初始晶種的引入、晶種的大小、晶種的加入方式、以及加入晶種后熔體的加工或處理為在沉淀成核中有效的可控因素。當(dāng)過(guò)冷液體溶液處于活化狀態(tài)時(shí)，位錯(cuò)(dislocation)形式的表面能以及處于各種材料(晶種)上的表面電荷可以誘導(dǎo)過(guò)冷液體溶液的成核。通過(guò)加入十水合四硼酸鈉、七水合亞硫酸鈉等等可以使PCM成核。例如可以通過(guò)向所述過(guò)冷液體溶液中加入另一種物質(zhì)以形成混合物來(lái)控制由結(jié)晶反應(yīng)產(chǎn)生的溫度。例如，當(dāng)將乙二醇添加到某些PCM中時(shí)，根據(jù)乙二醇的添加量，降低結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生的溫度。與ECPCM不同，放熱化學(xué)試劑混合物(ECRM)不是簡(jiǎn)單的相變反應(yīng)。例如，用鎂還原銅(Mg(@)+CuS04(@)—MgS04(固)+Cu(固)(如圖2所示))是一個(gè)基本的(basic)氧化還原反應(yīng)。將干燥的鎂粉與干燥的硫酸銅以等摩爾比混合。該混合物相對(duì)穩(wěn)定，直至加入用于傳導(dǎo)的介質(zhì)(例如水)。此時(shí)，開(kāi)始劇烈反應(yīng)，形成固體銅。水應(yīng)當(dāng)連續(xù)添加到該溶液中；該反應(yīng)不會(huì)自發(fā)地進(jìn)行。這是一個(gè)非常有效的反應(yīng)(2844J/g)，這就解釋了圖2中200處所示的快速升溫。另外，反應(yīng)的熱量使水沸騰，因此限定了反應(yīng)的最高溫度為10(TC，這非常接近PCR回路的加熱(變性)部分所期望的溫度。在圖2所示的實(shí)驗(yàn)中，在幾乎全部測(cè)定時(shí)間內(nèi)，溫度保持在92士2t:。使用更多的反應(yīng)物可以延長(zhǎng)該時(shí)間(使用少于l克的總反應(yīng)物進(jìn)行圖2的實(shí)驗(yàn))。另一種ECRM反應(yīng)為氧化鈣的水合(Ca0+2HC1+H20—CaCl2*2H20)。使得氧化鈣的水合在該具體應(yīng)用中具有吸引力的因素為氧化鈣的水合如何易于吸收水，以及該具體反應(yīng)是如何放熱的。作為一個(gè)實(shí)證，可將少量氧化鈣(約1.5g)與5-10%的海藻糖混合，并使用手壓和模具壓擠成片劑。隨后可將該片劑填充至反應(yīng)井中，該反應(yīng)井被設(shè)計(jì)成通過(guò)使用熱電偶測(cè)量該井底部的小鋼棒的溫度來(lái)顯示該反應(yīng)的潛能(potential)。使用移液管將1M的HC1以每4秒約20ii1的速率添加到該片劑的上部。得到的溫度測(cè)量值示于圖3。由該圖清楚地看到，少量生石灰能將所述鋼棒加熱至溫度超過(guò)14(TC(參見(jiàn)圖3中的300)。另外，該反應(yīng)非常便于實(shí)施。來(lái)自所述片劑上部的水不存在擴(kuò)散通過(guò)氧化鈣的上層的問(wèn)題，因此，為了使反應(yīng)保持進(jìn)行狀態(tài)，僅需持續(xù)遞送水。唯一的復(fù)雜性在于當(dāng)進(jìn)行該反應(yīng)時(shí)氧化鈣顯著膨脹，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)解決該復(fù)雜性。此外，必須對(duì)該大量的放熱進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保持恒定的溫度(例如55°C、74°C、94°C，或其組合)。另一種ECRM反應(yīng)為鐵銹的形成4Fe+302+H20—2Fe203H20。該反應(yīng)可長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生高溫，但是需要化學(xué)物質(zhì)的相當(dāng)大范圍的平衡?；镜?basic)中和反應(yīng)，H30++OH——2H20也是一種ECRM。該反應(yīng)的潛能來(lái)源于酸和堿的濃度的控制，并且可產(chǎn)生大量的熱量。ECRM反應(yīng)Mg+2HCl—MgCl2+H2產(chǎn)生大量的熱量，但是也放出大量可燃?xì)錃?。這可以通過(guò)使用氫螯合劑或海綿狀物而避免，但是這樣不可避免地增加了復(fù)雜性，并因此增加了裝置的成本。各種實(shí)施方式還可包括結(jié)合吸熱化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)冷卻區(qū)。例如，化學(xué)冷卻可用于將藥物、疫苗或生物材料保持在某一溫度。結(jié)合于此作為參考的美國(guó)專利3，977，202給出了含有三水合乙酸鈉和乙二醇的混合物的方法，在室溫下，在密封罐中，該方法可將溫度保持為14°F達(dá)接近3小時(shí)。相變材料的用途在一些應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)限定加熱區(qū)(或冷卻區(qū))的溫度以保持一個(gè)窄的能帶。出于該目的，在反應(yīng)與該區(qū)之間插入阻擋層(barrier)。該阻擋層可以由在期望的溫度下熔融(或者凍結(jié)、沸騰或冷凝)的相變材料(PCM)(例如鏈烷烴(paraffin)、蠟或聚合物、水合鹽或非鏈烷烴有機(jī)物)構(gòu)成。一種實(shí)例為熔融溫度處于58-6(TC范圍內(nèi)的C21-C50的鏈烷烴。多種不同類型的材料可以用作PCM，例如金屬、無(wú)機(jī)化合物、無(wú)機(jī)共晶體(eutectic)、有機(jī)化合物等等。9所述反應(yīng)將加熱PCM，所述PCM反過(guò)來(lái)又加熱位于所述PCM的另一側(cè)的區(qū)。一旦達(dá)到PCM的熔融溫度，所述PCM將開(kāi)始熔融。如果使用足夠量的PCM，則當(dāng)PCM繼續(xù)熔融時(shí)，所述PCM的液相與固相之間存在平衡。這將使得與所述PCM接觸的區(qū)在精確的熔融溫度下保持很長(zhǎng)的一段時(shí)間。一旦所有的PCM均已熔融，所述PCM的溫度將再次開(kāi)始升高，但是如果謹(jǐn)慎地控制放熱反應(yīng)物的量，則在所有的PCM熔融之前反應(yīng)就將終止。當(dāng)PCM開(kāi)始冷卻時(shí)，PCM的固相與液相之間仍處于平衡；因此，所述區(qū)處于PCM的熔融溫度的時(shí)間可以有效地加倍。如果所述區(qū)為冷卻區(qū)，則PCM材料可為在進(jìn)行吸熱化學(xué)反應(yīng)后開(kāi)始冷凍的液體；當(dāng)PCM冷凍時(shí)，PCM可以保持溫度恒定。對(duì)于在環(huán)境條件下為固體或液體的PCM材料，"正向(forward)"相變反應(yīng)分別為熔融或蒸發(fā)。相應(yīng)的"反向(reverse)"相變反應(yīng)為冷凍和冷凝。示例性的PCM材料是由RubithermCo制造的PCM材料。RT64是指聲稱于64。C熔融的蠟，RT100是指聲稱于IO(TC熔融的蠟。作為一個(gè)實(shí)證，圖4是利用量熱計(jì)而生成的。將約10mL熔融的RT64倒入量熱計(jì)的相變室中。用不銹鋼片來(lái)遮蓋該室，并將20g氧化鈣裝載于其上。每4秒向所述CaO中添加500微升lN的HCl(均勻分布于上部)。持續(xù)加入酸，直至CaO看起來(lái)完全被水溶液所飽和。圖4示出了處于熔點(diǎn)的恒定溫度的時(shí)間(參見(jiàn)圖4中的400)。蠟在其熔點(diǎn)(51±2°C)停留約18分鐘。因此，CaO/RT64混合物可高精確度地將溫度調(diào)節(jié)至適于PCR循環(huán)的復(fù)性部分的溫度值?；瘜W(xué)熱循環(huán)儀通過(guò)設(shè)定各種吸熱和/或放熱化學(xué)反應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)可以產(chǎn)生可定制的溫度分布。此外，如果結(jié)合PCM材料，則溫度分布可具有一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定的平頂。采用這種方式，可設(shè)計(jì)出能夠代替昂貴的現(xiàn)有的熱循環(huán)儀的完整的化學(xué)熱循環(huán)儀。這種熱循環(huán)儀對(duì)于需要一個(gè)或多個(gè)嚴(yán)格限定的溫度的任何應(yīng)用而言都是有利的，例如預(yù)計(jì)用于發(fā)展中國(guó)家的低成本診斷裝置。參考圖5-7，x軸是指時(shí)間，而y軸是指溫度。x軸和y軸的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)于環(huán)境溫度(在y軸上)和"時(shí)間為O"，S卩，第一個(gè)放熱反應(yīng)的開(kāi)端(在x軸上)。如圖5所示，如在570處所看到的，在第一個(gè)反應(yīng)開(kāi)始之后，溫度開(kāi)始升高，直至達(dá)到正向相變溫度。相變溫度特定地對(duì)應(yīng)于第一PCM材料。此時(shí)，溫度分布沿580的左側(cè)達(dá)到穩(wěn)定水平。如果第一個(gè)放熱反應(yīng)停止(或者耗盡了一種或兩種反應(yīng)物的集合或者出于任何其他原因)，而第一PCM仍在進(jìn)行第一次正向相變(即，固相與液相仍處于平衡)，則溫度沿著580的右側(cè)持續(xù)穩(wěn)定水平，直至相應(yīng)的第一次反向相變反應(yīng)停止。此時(shí)，所有的PCM材料已經(jīng)轉(zhuǎn)變回其初始的固體狀態(tài)，且在590處溫度開(kāi)始向環(huán)境溫度回落。隨后可以開(kāi)始第二個(gè)放熱反應(yīng)，導(dǎo)致溫度再次升高，直至達(dá)到相變溫度，并重復(fù)該過(guò)程?？稍跍囟确植?90達(dá)到環(huán)境水平之前或達(dá)到環(huán)境溫度之后開(kāi)始第二個(gè)放熱反應(yīng)。根據(jù)該分布定義連續(xù)反應(yīng)之間的周期595。但是，更進(jìn)一步的反應(yīng)(未示出)之間的周期可不同，即，溫度分布沒(méi)有嚴(yán)格的周期。另外，在不同的時(shí)間可以使用不同的PCM材料。在圖6示出的實(shí)例中，第二個(gè)反應(yīng)與具有較高相變溫度的第二PCM材料熱偶聯(lián)。為了進(jìn)一步定制溫度分布，也可使用吸熱化學(xué)反應(yīng)混合物。環(huán)境溫度下處于液相的PCM材料也可用于進(jìn)一步設(shè)計(jì)可能的定制的溫度分布。如前所述地開(kāi)始進(jìn)行圖7的反應(yīng)。但是，隨后，進(jìn)行吸熱反應(yīng)，導(dǎo)致溫度比被動(dòng)冷卻(passivecooling)更快地下降，如790處看到的斜率變化。溫度可低于環(huán)境溫度。在720處，環(huán)境溫度下通常以液相形式存在的PCM材料的正向相變反應(yīng)開(kāi)始。在上下文中，"正向"反應(yīng)為冷凍反應(yīng)。如果在正向相變反應(yīng)結(jié)束之前停止吸熱反應(yīng)，則當(dāng)固相開(kāi)始熔融時(shí)，溫度持續(xù)穩(wěn)定在相變溫度處。在740處，第二個(gè)放熱反應(yīng)開(kāi)始，再次升高溫度。與第一個(gè)反應(yīng)中使用的放熱化學(xué)反應(yīng)混合物相比，該反應(yīng)可以包括不同的放熱化學(xué)反應(yīng)混合物，如由與570相比，796的斜率更陡峭所證明的。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，最終發(fā)生相應(yīng)于第三個(gè)相變溫度的又一個(gè)相變。在760處，相變反應(yīng)停止，而溫度則回落至環(huán)境溫度。在770處，不使用PCM材料對(duì)其它的放熱和/或吸熱反應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，在區(qū)域770中不存在任何溫度平頂。圖7的溫度曲線不是出于描述一個(gè)具體的實(shí)施方式的目的；而是旨在說(shuō)明可以以各種方式進(jìn)行組合以獲得實(shí)質(zhì)上任何期望的溫度分布的多種產(chǎn)品和方法。如果將化學(xué)品和PCM材料按照指定的設(shè)計(jì)進(jìn)行預(yù)包裝，則使用者必須要做的全部事情就是引發(fā)第一個(gè)反應(yīng)(例如通過(guò)簡(jiǎn)單地剝離膠帶或背襯)，且不需要其它儀器或外部能源。在圖8所示的另一實(shí)施方式中，可同時(shí)引發(fā)兩個(gè)或多個(gè)化學(xué)反應(yīng)，從而提供大的初始輸入熱通量810。一段時(shí)間之后，可停止一個(gè)或多個(gè)初始化學(xué)反應(yīng)，而繼續(xù)所述反應(yīng)中的一個(gè)或多個(gè)，從而由剩余的反應(yīng)提供較小的輸入熱通量820。采用這種方式，可獲得兩個(gè)或多個(gè)不同的溫度分布，而僅需要一次弓I發(fā)。在圖9所示的實(shí)施方式中，使用兩層設(shè)計(jì)可以將ECRM材料與PCM隔開(kāi)。通過(guò)材料930將下層910上的化學(xué)品與上層920上的PCM隔開(kāi)。合適的材料為鋁箔、銅箔、塑料等等。可選擇地，通過(guò)將PCM包封在碳水化合物球體中并將該球體與ECRM材料混合而可以將PCM引入該系統(tǒng)中。該一層的實(shí)施方式(未示出)也可以用鋁箔、銅箔、塑料等等包封。類似地，在為ECPCM的情況下，ECPCM可以用鋁箔、銅箔、塑料等等包封。對(duì)PCR進(jìn)行化學(xué)加熱的應(yīng)用已描述了利用相變材料的放熱(或吸熱)化學(xué)加熱儀，現(xiàn)在將描述適用于PCR的結(jié)合了ECRM和PCM的診斷平臺(tái)的幾種實(shí)施方式。本公開(kāi)描述了基于核酸擴(kuò)增的完全非儀器化的診斷平臺(tái)。本文所描述的診斷裝置的一種實(shí)施方式能夠用靈敏度高多個(gè)數(shù)量級(jí)的診斷裝置替換全部類型的診斷裝置，因此可以在資源有限的設(shè)置中提供更為適當(dāng)?shù)母深A(yù)措施(intervention)。在一種實(shí)施方式中，所述裝置將用于檢測(cè)擴(kuò)增的核酸的免疫層析(immunochromatographic)技術(shù)與放熱化學(xué)加熱(和/或吸熱化學(xué)冷卻)以及在用于核酸擴(kuò)增的微通道(microchannel)中的被動(dòng)流體(passivefluid)再循環(huán)組合在一起。擴(kuò)增子檢測(cè)基于在擴(kuò)增過(guò)程中引入免疫學(xué)上可檢測(cè)的標(biāo)記，將擴(kuò)增子偶聯(lián)至目視(visually)可檢測(cè)的顆粒，并免疫捕獲免疫層析條(imm皿ochromatographicstrip)的檢測(cè)部分上的顆粒。還將捕獲與分析目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)增的第二對(duì)照目標(biāo)，并且顯現(xiàn)在同一條上，用作核對(duì)，以確保樣品已進(jìn)行了完整的擴(kuò)增和檢測(cè)。所述裝置成本低、可一次性使用、沒(méi)有移動(dòng)部件，且看起來(lái)、觸摸起來(lái)以及在讀取上非常類似于ICS盒式磁帶裝置。使用該平臺(tái)，可以進(jìn)行目前為止局限于ICS
技術(shù)領(lǐng)域：
的高度靈敏且特異性的PCR測(cè)定，由此通過(guò)為發(fā)展中國(guó)家數(shù)百萬(wàn)人口安排負(fù)擔(dān)得起的、更精確的傳染性疾病的診斷，而為多種常見(jiàn)和致命的病原體的早期檢測(cè)和快速干預(yù)提供依據(jù)。將參考圖10至圖11來(lái)描述非儀器化的熱循環(huán)儀的兩種示例性的實(shí)施方式。第一種為放熱循環(huán)PCR(ECPCR)1000，該放熱循環(huán)PCR(ECPCR)1000基于在立式閉環(huán)通道中的液體循環(huán)，所述液體在沿所述通道的不同位置被放熱加熱墊加熱至不同的溫度水平。由處于較高溫度的液體部分和較低溫度的液體部分之間的密度差引起所述循環(huán)。第二種變體為線性放熱PCR(LEPCR)1400，線性放熱PCR(LEPCR)1400通過(guò)橫向流動(dòng)條(LFS)的樣品墊，而使在芯吸作用下重復(fù)通過(guò)位于放熱加熱墊上的通道的液體加熱循環(huán)，所述橫向流動(dòng)條(LFS)檢測(cè)在加熱循環(huán)期間產(chǎn)生的擴(kuò)增子。ECPCRECPCR設(shè)計(jì)IOOO具有與化學(xué)傳熱區(qū)1014、1016、1018熱偶聯(lián)的有恒定或變化的截面幾何形狀的閉環(huán)反應(yīng)通道1012。首先將樣品入口膠帶1020除去，以開(kāi)始測(cè)試。隨后在入口1021處，移取(例如)50iiL樣品至通道1012中，并充滿整個(gè)閉環(huán)容積。過(guò)量的樣品可以溢流至也用作膨脹容積(e鄧ansionvolume)的預(yù)填充緩沖井中。用預(yù)置在變性區(qū)1018中的引物、uNTP和TAQ聚合酶的PCR主混合料(mastermix)1024使樣品重組(reconstitute)。隨后將卡1026的背板向后剝離，以激活加熱區(qū)1014、1016、1018，并轉(zhuǎn)成一定的角度作為支撐以建立卡所需要的垂直方向，進(jìn)而建立熱驅(qū)動(dòng)壓頭(head)并誘導(dǎo)自然循環(huán)。當(dāng)樣品流動(dòng)時(shí)，代表性的樣品切片移動(dòng)通過(guò)每個(gè)PCR溫度區(qū)94t:用于變性1018，55t:用于復(fù)性1014，以及74t:用于延伸1016。圍繞所述閉環(huán)通道進(jìn)行約35次循環(huán)或旋轉(zhuǎn)之后，擴(kuò)增完成，并將樣品迅速轉(zhuǎn)移至LFS/ICS1028。上述溫度為示例性目標(biāo)溫度。在一個(gè)實(shí)施方式中，加熱區(qū)1018可以保持在一個(gè)窄的限度內(nèi)，例如94°C+/_2°C(即，92-96t:)。在一個(gè)實(shí)施方式中，加熱區(qū)1014可以保持在53-70°C的范圍內(nèi)，優(yōu)選處于55°C+/_2°C(即，53°C-57°C)。為了有助于使三個(gè)加熱區(qū)1014、1016和1018保持在不同的溫度，可以使用絕熱材料(未顯示)。聚氨酯泡沫(urethanefoam)除了作為優(yōu)異的絕熱體以外，還廉價(jià)且容易結(jié)合到各種裝置中?？蛇x擇地，可以使用具有相對(duì)低的傳熱系數(shù)的任何物質(zhì)。由于傳熱為表面現(xiàn)象，因此使用具有低的比表面積(surfacetovolumeratio)的幾何形狀也是有利的，例如球形或圓柱形的幾何形狀。應(yīng)當(dāng)最大限度地利用絕熱體和幾何形狀，無(wú)論是否需要控制溫度和/或熱通量(即，在除PCR以外的診斷應(yīng)用中)。為了提供使樣品流動(dòng)至ICS井的路徑，沿門1036除去流動(dòng)條門膠帶1030。隨后通過(guò)除去緩沖液出口膠帶1032而打開(kāi)緩沖液井出口。使用者將其拇指放置在緩沖液出口井1034上，隨后壓下緩沖液拇指泵1022，迫使緩沖液通過(guò)反應(yīng)通道1012，并推動(dòng)樣品和緩沖液進(jìn)入所述ICS井中，隨后在該ICS井中，通過(guò)芯吸作用而被傳送至LFS中。使用者隨后將拇指從卡上移開(kāi)，使得所述緩沖液井打開(kāi)，而不將緩沖液吸回所述井。與依賴于由泵所提供的壓頭能量的強(qiáng)制循環(huán)相反，自然循環(huán)是由封閉流體系統(tǒng)的相對(duì)較冷的部分和相對(duì)較熱的部分的不同的密度引起的。自然循環(huán)不需要任何機(jī)械裝置的能量。該循環(huán)模式的簡(jiǎn)單性以及在設(shè)計(jì)中需要的部件最少是得到便宜的、可一次性使用的PCR診斷裝置的理想的方法。ECPCR設(shè)計(jì)考慮了自然循環(huán)的三個(gè)要求溫度差(即，熱源和熱量接收器(heatsink))、熱源的高度低于熱量接收器的高度、以及流體彼此接觸。所述熱源可以為加熱元件，而所述熱量接收器可以為所述加熱元件的外部區(qū)域。另外，由于流體通道內(nèi)彎曲的流動(dòng)路徑和尖角可提高壓頭損耗，因此微觀流體設(shè)計(jì)需要避免上述彎曲的流動(dòng)路徑和尖角，以提供最優(yōu)的通道速度，并因此使循環(huán)時(shí)間最短。為了證明ECPCR的基本可行性，描述了該回路的簡(jiǎn)化的模型1200，并于圖12中示出。以下計(jì)算證明，使用簡(jiǎn)單的、基于卡的自然循環(huán)系統(tǒng)，8秒的PCR循環(huán)時(shí)間是能做得到的。出于模擬的目的，假定PCR循環(huán)儀通道的形狀為環(huán)形。但是，使用相同的方法可以模擬其他形狀，例如三角形或圓形通道。通過(guò)流體內(nèi)密度的變化可以在回轉(zhuǎn)流動(dòng)中驅(qū)動(dòng)填充有流體的環(huán)形形狀。在水溶液中，密度與溫度成相反地變化。密度變化產(chǎn)生浮力，該浮力可以用于在所述裝置內(nèi)產(chǎn)生旋流(rotationalflow)。通過(guò)控制所述裝置的各個(gè)區(qū)域內(nèi)的溫度，可以精確地控制旋轉(zhuǎn)速度。為了確定適于溶液的目標(biāo)循環(huán)時(shí)間的適當(dāng)?shù)膸缀涡螤睿俣ㄋ鲅b置快速達(dá)到穩(wěn)態(tài)操作，對(duì)于微量裝置而言，該假定是一個(gè)合理的假定。目標(biāo)流速非常慢，則就計(jì)算的目的而言，可被認(rèn)為是斯托克斯流動(dòng)(Stokesflow)。布森涅斯克(Boussinesq)近似值可用于確定單位體積流體的浮力B，該浮力B為B=PgaAT(方程式1)其中，p為流體密度，g為重力加速度，a為流體的熱膨脹系數(shù)，以及AT為使用圖20中給出的溫度的溫度差。在各個(gè)區(qū)域中的停留時(shí)間t可由流體流速Q(mào)和各個(gè)區(qū)域的容積V來(lái)確定，t=V/Q(方程式2)通過(guò)作用于連接通道的截面積A上并形成驅(qū)動(dòng)壓P的浮力而產(chǎn)生回轉(zhuǎn)流體流動(dòng)，p=RQ=BV/A(方程式3)其中，R為互連通道的流阻。矩形通道中的流阻為12一其中，ii為溶液的動(dòng)態(tài)粘度，以及L為所有連接通道的長(zhǎng)度?？v橫比因子F^表示矩形通道內(nèi)的通道截面形狀對(duì)流阻的影響，且近似地由方程式5給出，精度(accurate)在2%以內(nèi)。211A/VW尸=一+--2——(方程式5)324w、W矩形通道的水力直徑(hydraulicdiameter)Da為^2"w=-777(方程式6)將方程式3代入方程式2，可由下式估算出溶液在各個(gè)區(qū)域中的停留時(shí)間t=RA/B(方程式7)以上方程式可用于設(shè)計(jì)EPCPR裝置的幾何形狀，以達(dá)到期望的溶液速度和停留時(shí)間?？赏ㄟ^(guò)環(huán)面的尺寸來(lái)控制各個(gè)區(qū)域內(nèi)的溶液的流體速度和停留時(shí)間。增加厚度尺寸提高流體速度而縮短在各個(gè)區(qū)域中的停留時(shí)間。表1列出了三種可能的環(huán)形形狀。變體1如圖13中的1310所示出的，而變體3如1320所示出的。每個(gè)變體的內(nèi)徑1330是相同(8mm)的。變體1的厚度1140小于變體3的厚度1350。為保持容積恒定，變體1的外徑1360大于變體3的外徑1370。變體2(未及=~^~~(方程式4)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>LEPCR圖14和圖15示出的LEPCR設(shè)計(jì)為具有ICS檢測(cè)的低成本PCR卡的一種可選擇的結(jié)構(gòu)，該LEPCR也同樣依賴于用于各個(gè)PCR過(guò)程的通過(guò)化學(xué)方法驅(qū)動(dòng)的加熱區(qū)(并且可能還有化學(xué)冷卻區(qū))。為了確保裝置的成本盡可能最低，反應(yīng)通道中不涉及移動(dòng)部件。樣品的移動(dòng)僅通過(guò)毛細(xì)管力(capillaryforce)和芯吸力(wickingforce)。使用者通過(guò)除去卡的背部覆蓋物(未顯示)以攪動(dòng)和/或暴露加熱的化學(xué)品來(lái)啟動(dòng)測(cè)試。背部覆蓋物的殘余部分(stub)用作立足點(diǎn)(stand)，以使空氣與化學(xué)品相互作用，并由于重力而產(chǎn)生輕微壓頭。將該卡放在桌子上，使用者通過(guò)入口1413將一定體積的潤(rùn)濕緩沖液移入緩沖井1412中。所述緩沖液隨后被吸入螺旋形通道(spiralchannel)并完全潤(rùn)濕該螺旋形通道。需要該步驟來(lái)確保樣品在整個(gè)螺旋形通道中的移動(dòng)是由于芯吸力而不是由于毛細(xì)管力，從而建立更穩(wěn)定的流速。使用者隨后通過(guò)入口1417將一定體積的樣品移入預(yù)熱的(94°C)樣品井1416中。在一種實(shí)施方式中，所述潤(rùn)濕緩沖井和樣品井具有19mm的圓形截面，深度為0.3mm，容積為50yL。螺旋形通道也可為50yL，包括30個(gè)寬度和深度為0.25mm的通道(為了清楚起見(jiàn)，圖14中僅示出了20個(gè)通道)。該預(yù)熱的井促進(jìn)引物、dUTP與TAQ聚合酶的主混合料的重組和混合。還延長(zhǎng)了第一次循環(huán)的初始變性時(shí)間，且可允許更長(zhǎng)的初始培養(yǎng)來(lái)進(jìn)行特定病毒體(如MS2(委內(nèi)瑞拉馬腦炎(Venezuelanequineenc印halities))所需的反轉(zhuǎn)錄酶。在重組和混合之后，將犧牲流動(dòng)條(sacrificialflowstrip)1420插入流動(dòng)條井1422中。當(dāng)該條被潤(rùn)濕緩沖液所潤(rùn)濕時(shí)，樣品通過(guò)所述螺旋形反應(yīng)通道1414而被吸出，同時(shí)連續(xù)循環(huán)通過(guò)三個(gè)PCR區(qū)。每個(gè)周期所述樣品經(jīng)歷一次PCR循環(huán)。如下文所討論的，一旦樣品被完全容納于所述螺旋形通道中，使用者將飽和的犧牲流動(dòng)條1420移除，并用具有膠態(tài)金對(duì)照物和指示劑條的測(cè)試條1422替換所述犧牲流動(dòng)條1420。由與潤(rùn)濕的通道接觸的干測(cè)試條產(chǎn)生的芯吸力牽引所述樣品通過(guò)所述螺旋形通道，完成30次循環(huán)，并啟動(dòng)所述測(cè)試條中的吸收。另外，使用者加入lOOiiL(緩沖井和樣品井各50L)來(lái)洗滌所述通道，并當(dāng)將其也吸入測(cè)試條時(shí)，用作流動(dòng)緩沖液(r皿ningbuffer)。所述螺旋形通道比蛇形通道(serpentinechannel)有優(yōu)勢(shì)。在三區(qū)段蛇形結(jié)構(gòu)中，樣品經(jīng)由三個(gè)平行的溫度區(qū)而穿過(guò)蛇形通道。在該結(jié)構(gòu)中，額外的時(shí)間被不必要地消耗在中間區(qū)段。這延長(zhǎng)了循環(huán)時(shí)間(兩個(gè)蛇形兩次循環(huán)=94/55/74/55/94/55/74，涉及7個(gè)區(qū)段通道，而兩個(gè)螺旋形循環(huán)94/55/74/94/55/74僅涉及6個(gè)區(qū)段通道即完成2次循環(huán))。這樣總的反應(yīng)時(shí)間可節(jié)省15%，且使得通道的彎曲(bend)和復(fù)雜性最小化。螺旋形通道結(jié)構(gòu)可能的缺點(diǎn)在于當(dāng)在通道內(nèi)盤(pán)旋時(shí)每次循環(huán)的時(shí)間有稍微地減少。使用最小的通道寬度和間距可將該缺點(diǎn)降低到最低限度。示于圖14的螺旋形通道的幾何形狀是一個(gè)簡(jiǎn)單的范例。可以開(kāi)發(fā)實(shí)際的通道幾何形狀來(lái)控制流動(dòng)，使得在任何區(qū)段中的停留對(duì)于PCR效率而言都是最優(yōu)化的?？梢栽黾油ǖ缹挾纫栽黾尤莘e，從而增加在任何區(qū)段中的時(shí)間?？蛇x擇地，在卡上顯示具有相同面積的區(qū)段可以是不等價(jià)的，用于調(diào)節(jié)區(qū)段所需的停留時(shí)間。代表性的通道(以及所有的基礎(chǔ)卡特征)可為CNC，所述CNC是使用標(biāo)準(zhǔn)方頭磨具由聚酯薄膜(Mylar)(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)機(jī)械加工而成的?；诔叽绶€(wěn)定性也可以使用其他材料，無(wú)論它們是否具有抑制聚合酶的殘留物。從卡的背部用放熱化學(xué)品與相變材料(圍繞溫度特異性相變材料的球形碳水化合物殼，例如蠟或熱塑性聚合物)的均勻的混合物來(lái)將放熱加熱井預(yù)填充1.9mm深。精確的混合物和化學(xué)性質(zhì)適于特定的PCR階段，以在反應(yīng)過(guò)程中保持穩(wěn)定的溫度94t:用于變性，55t:用于復(fù)性，以及74t:用于延伸。上述溫度為示例性的目標(biāo)溫度。在一個(gè)實(shí)施方式中，在例如94t:+/_2°C(即，92-96°C)下進(jìn)行變性。在一個(gè)實(shí)施方式中，在53_70°C、優(yōu)選55°C+/_2°C(即，53-57tO下進(jìn)行復(fù)性。雖然示出了3-溫度PCR結(jié)構(gòu)，但是也可以使用2-溫度PCR得到可接受的擴(kuò)增子復(fù)制。因此，該設(shè)計(jì)可簡(jiǎn)化為僅具有2個(gè)溫度區(qū)段?？蛇x擇地，可存在4個(gè)或6個(gè)溫度區(qū)段(分別為2-溫度和3-溫度PCR)，這樣樣品在反應(yīng)通道中的各個(gè)螺旋周期中進(jìn)行2循環(huán)的擴(kuò)增。ECPCR實(shí)施方式也可以使用除3個(gè)加熱區(qū)以外的的數(shù)個(gè)加熱區(qū)。注射器，而不是上述芯吸力(或除上述芯吸力以外)，可用于提供基本恒定的流速。例如，彈簧驅(qū)動(dòng)的注入泵(infusionpump)可適用于本文所述的診斷方法，例如GoMedicalIndustriesPty.Limited所售的商品名為SPRINGFUSOR⑧的彈簧驅(qū)動(dòng)的注入泵(http://www.gomedical.com.au/products/springfusor.php)。裝載有彈簧的且與注射器類似的泵(如SPRINGFUSOR⑧或類似物)可以提供基本恒定的流速。這些類型的泵用于靜脈內(nèi)注射，流速公差處于+/-10%的等級(jí)。對(duì)于診斷應(yīng)用而言，由于整個(gè)通道截面內(nèi)的流量不是恒定的，因此精確的流速不是關(guān)鍵。用于擴(kuò)增子檢測(cè)的橫向流動(dòng)條通過(guò)首先在PCR期間對(duì)核酸進(jìn)行標(biāo)記，然后利用標(biāo)準(zhǔn)橫向流動(dòng)技術(shù)捕獲標(biāo)記的擴(kuò)增子，可以在LFS上完成核酸(NA)的檢測(cè)。對(duì)于低資源設(shè)置而言，橫向流動(dòng)條是適用于快速檢測(cè)傳染性疾病的一種ICS實(shí)施方式。該測(cè)試平臺(tái)對(duì)于發(fā)展中世界的應(yīng)用而言具有吸引人的性能特性，包括使用相對(duì)廉價(jià)的現(xiàn)成的(off-the-shelf)元件和試劑，使用于檢測(cè)抗原或抗體的測(cè)試格式化的能力，可用于寬泛的樣品(例如滲出物、拭子、尿、血清、血漿或血液)，以及無(wú)需冷藏的穩(wěn)定性。對(duì)于發(fā)展中國(guó)家的最令人滿意的影響，簡(jiǎn)單且快速的檢測(cè)是需要的，這對(duì)于普遍應(yīng)用而言是經(jīng)濟(jì)的。領(lǐng)域適當(dāng)(field-即propriate)檢測(cè)的目標(biāo)特性包括成本、簡(jiǎn)單、快15速、便利、穩(wěn)定和精確。檢測(cè)應(yīng)當(dāng)是有成本效益的且公共部門規(guī)劃可以負(fù)擔(dān)得起該檢測(cè)，對(duì)于以經(jīng)濟(jì)規(guī)模生產(chǎn)的生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)具有合理且可以持續(xù)發(fā)展(sustainable)的利潤(rùn)率。為了正確地利用該檢測(cè)，最低限度的培訓(xùn)以及基本的設(shè)備或沒(méi)有設(shè)備應(yīng)當(dāng)是必需的。如果用于診斷，應(yīng)當(dāng)在患者離開(kāi)診所之前(優(yōu)選在10至15分鐘內(nèi)或更短的時(shí)間內(nèi))獲得結(jié)果。樣品應(yīng)當(dāng)易于采集、在培養(yǎng)上是可接受的，且進(jìn)行最低限度的準(zhǔn)備或預(yù)處理。對(duì)于在野外(field)或庫(kù)存于地區(qū)中心的潛在應(yīng)用，該檢測(cè)在環(huán)境溫度下應(yīng)具有長(zhǎng)的保存期限(l至2年)。最后，該檢測(cè)應(yīng)當(dāng)是精確的，即，適當(dāng)?shù)撵`敏性、特異性、且能夠從當(dāng)前(急性)感染辨別出過(guò)去。擴(kuò)增子檢測(cè)條與根據(jù)本發(fā)明的低成本、快速且簡(jiǎn)單的PCR熱循環(huán)儀結(jié)合可產(chǎn)生具有成本低且易于利用ICS檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)而且具有PCR的靈敏性和特異性優(yōu)點(diǎn)的診斷?；镜腘A標(biāo)記和檢測(cè)順序(detectionsequence)示于圖16-19。在PCR期間，用生物素1600和地高辛(digoxygenin)(DIG)1602對(duì)核酸1606進(jìn)行雙標(biāo)記。對(duì)于生物素標(biāo)記，使用在5'端用生物素進(jìn)行預(yù)標(biāo)記的PCR引物。這些預(yù)標(biāo)記的引物可以為從大部分寡核苷酸供應(yīng)商處定購(gòu)的，或者可以為具有氨基連接基的未標(biāo)記的引物，該未標(biāo)記的引物可以使用商購(gòu)的結(jié)合有生物素的試劑盒在庫(kù)房(inhouse)內(nèi)進(jìn)行生物素化。一種示例性的可商購(gòu)得到的試劑盒得自Roche，產(chǎn)品編號(hào)為1008960。為了用DIG標(biāo)記擴(kuò)增子，將一定量的dUTP-DIG放入反應(yīng)混合物中，并將DIG標(biāo)記的核苷酸結(jié)合于PCR產(chǎn)物中。dUTP-DIG可由Roche商購(gòu)得到，產(chǎn)品編號(hào)為1093088。對(duì)生物素化的引物和dUTP-DIG試劑進(jìn)行預(yù)測(cè)量(premeasure)，并干縮在小型化的PCR裝置上。使用膠態(tài)金作為檢測(cè)器試齊U，利用三明治捕獲技術(shù)(sa麗ichc即turetechnique)，LFS1800可以檢測(cè)標(biāo)記的擴(kuò)增子(圖11)。LFS由以下物質(zhì)構(gòu)成干縮在聚酯綴合物(conjugate)墊1802上的20nM或40nM的膠態(tài)金-鏈霉抗生物素綴合物(colloidalgold-str印tavidinconjugate)1810、具有施用在均質(zhì)條1804中的抗DIG抗體(anti-DIGantibody)的硝化纖維素基體(matrix)、棉吸收墊1806和背襯物質(zhì)(未顯示)。將PCR產(chǎn)物1700施用于LFS的綴合物墊部分，加入流動(dòng)緩沖液以潤(rùn)濕該條，并確保金綴合物進(jìn)行適當(dāng)?shù)卦偎稀．?dāng)PCR產(chǎn)物和緩沖液與所述綴合物再水合并混合時(shí)，將形成絡(luò)合物，其中，通過(guò)生物素_鏈霉抗生物素相互作用將膠態(tài)金_鏈霉抗生物素1810與標(biāo)記的擴(kuò)增子1700結(jié)合。隨后該混合物以由所述條的特性決定的速率沿所述LFS向上遷移。當(dāng)所述混合物達(dá)到測(cè)試線(抗地高辛抗體(anti-digoxygeninantibody)1804條)時(shí)，通過(guò)DIG標(biāo)記的核酸1700與所述抗體之間的相互作用而將膠態(tài)金-擴(kuò)增子絡(luò)合物與該線結(jié)合。隨著絡(luò)合物的積聚，沿所述線形成微紅色，并在預(yù)定的時(shí)間(10-20分鐘)，目視即可查看該條，該微紅色線的存在表明陽(yáng)性(positive)結(jié)果。對(duì)與無(wú)模板DNA、不相關(guān)的模板DNA、未標(biāo)記的引物相結(jié)合并且無(wú)dUTP-DIG的陰性(negative)對(duì)照物進(jìn)行評(píng)估，以確保特異性。當(dāng)未正確標(biāo)記的PCR產(chǎn)物存在于體系中時(shí)，不形成膠態(tài)金絡(luò)合物且不出現(xiàn)微紅色的測(cè)試線。有兩種將陽(yáng)性對(duì)照物結(jié)合到檢測(cè)系統(tǒng)中的獨(dú)立的方法。在第一種方法中，如圖20至圖22所示，包括不含目標(biāo)測(cè)試序列的定量化的質(zhì)粒DNA，將該質(zhì)粒DNA作為上述測(cè)試體系中的內(nèi)參物。使用特定的引物將該內(nèi)參序列的一部分?jǐn)U增。一種引物用生物素2002預(yù)標(biāo)記，而另一種引物含有熒光素標(biāo)記2004。當(dāng)擴(kuò)增內(nèi)參核酸2006時(shí)，將結(jié)合所述生物素和熒光素標(biāo)記。一旦反應(yīng)完成，將PCR產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至具有兩個(gè)抗體條的LFS1800:抗熒光素2102和抗地高辛2104。當(dāng)該內(nèi)參擴(kuò)增子與膠態(tài)金混合并沿LFS向上移動(dòng)時(shí)，通過(guò)生物素-抗生物素蛋白結(jié)合而被鏈霉抗生物素金綴合物2106所捕獲，隨后被所述硝化纖維素上的抗熒光素抗體所捕獲。隨著膠態(tài)金-內(nèi)參絡(luò)合物的積聚，在2102處出現(xiàn)微紅色的線。由于PCR反應(yīng)混合物含有用于標(biāo)記測(cè)試擴(kuò)增子的dUTP-DIG2008，該dUTP-DIG還將被結(jié)合到內(nèi)參擴(kuò)增子中。由于該原因，膠態(tài)金-內(nèi)參絡(luò)合物能夠與抗DIG測(cè)試線2104結(jié)合，并產(chǎn)生假(false)陽(yáng)性結(jié)果。如果使用該方法，所有的膠態(tài)金-內(nèi)參絡(luò)合物毫無(wú)疑問(wèn)在樣品遷移至抗DIG抗體區(qū)域之前就被抗熒光素抗體所捕獲。但是，將過(guò)量的抗熒光素抗體負(fù)載到LFS上可以抑制這點(diǎn)。第二種方法，如圖23至圖25所示，如第一種方法所述，在使用所述測(cè)試系統(tǒng)的單個(gè)PCR反應(yīng)中仍然包括定量化的對(duì)照DNA2300，但是利用不同的引物以及第二橫向流動(dòng)條2400來(lái)檢測(cè)。在該方法中，用于擴(kuò)增該內(nèi)參序列的正向引物和反向引物均用熒光素2302進(jìn)行標(biāo)記，且當(dāng)發(fā)生PCR時(shí)，僅熒光素和dUTP-DIG2104被結(jié)合到PCR產(chǎn)物中。為了檢測(cè)內(nèi)參擴(kuò)增子，將所述PCR產(chǎn)物分成兩部分，且在兩個(gè)獨(dú)立的LFS上運(yùn)行。測(cè)試條與如上所述的測(cè)試條相同(參見(jiàn)2100)，但是第二條2400含有抗熒光素膠態(tài)金綴合物2402和抗DIG抗體線2404。所述抗熒光素膠態(tài)金綴合物捕獲內(nèi)參擴(kuò)增子，隨后抗DIG抗體在硝化纖維素上捕獲該絡(luò)合物，從而在2404處形成可見(jiàn)的微紅色線。所述內(nèi)參擴(kuò)增子存在于轉(zhuǎn)移至測(cè)試LFS的樣品部分中，反之亦然，但是由于沒(méi)有每個(gè)系統(tǒng)所需的標(biāo)簽而不能形成三明治絡(luò)合物，因此不會(huì)影響檢測(cè)條。雖然由于將樣品分成兩份，使用該方法靈敏度可能有所下降，但是伴隨有效的PCR擴(kuò)增，可以存在過(guò)量的待檢測(cè)的擴(kuò)增子。對(duì)反轉(zhuǎn)錄進(jìn)行化學(xué)加熱的應(yīng)用上述化學(xué)溫度控制方法(放熱和/或吸熱反應(yīng)、ECPCM、PCM、絕熱體、裝置的幾何形狀等等)不局限于PCR應(yīng)用。化學(xué)溫度控制可用于其他診斷應(yīng)用，例如用于反轉(zhuǎn)錄(RT)。在一種實(shí)施方式中，三水合乙酸鈉與水的混合物能產(chǎn)生足以在環(huán)境溫度范圍內(nèi)將RNA轉(zhuǎn)變?yōu)閏DNA的熱量。為了證明該能力，使用25%的水/乙酸鈉混合物。將具有RT混合物的微量離心管(印pendorf)浸入該加熱混合物中。在三種環(huán)境溫度(15°C、22。C和30°C)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(一式三份)。第一個(gè)40分鐘產(chǎn)生的熱量分布示于圖26A至圖26C(對(duì)應(yīng)于處于各溫度下的加熱混合物)和圖27A至圖27C(對(duì)應(yīng)于處于各溫度下的具有有RT混合物的微量離心管)。使含有0%和15%水/乙酸鈉混合物的加熱混合物得到類似的熱量分布(在相同的三種環(huán)境溫度下)。使用由高到低HIV-I模板拷貝數(shù)，在PCR加熱塊上得到所述熱量分布，并將RT的效率與用于相同的病毒拷貝數(shù)的模板的生物中心(Biocentric)—步RT-PCR條件的效率進(jìn)行比較。在圖28中示出的為通過(guò)Q-PCR的病毒拷貝數(shù)與輸入等量的HIV-I拷貝數(shù)/mL比較的關(guān)系圖。該數(shù)據(jù)表明溫度分布依賴于環(huán)境溫度，但是RT步驟對(duì)于這些溫度范圍具有相當(dāng)?shù)哪褪苄?。這些組合的數(shù)據(jù)組證明放熱混合物(例如三水合乙酸鈉)可用于提供足夠的能量來(lái)有效地在多個(gè)環(huán)境溫度條件下完成用于診斷方法目的的病毒病原體RNA的RT。除PCR和RT以外，其他診斷方法(生物、生物化學(xué)等等)可以使用本文所描述的產(chǎn)品和方法。出于說(shuō)明和描述的目的提出了上述實(shí)施方式。上述描述不是窮舉性的或者旨在將17本發(fā)明限定于公開(kāi)的無(wú)誤的形式，且鑒于上述教導(dǎo)可以顯而易見(jiàn)地進(jìn)行多種修改和變化。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選的實(shí)施方式具體地示出并描述了本發(fā)明，但相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種變化。例如，化學(xué)溫度控制的用途不局限于檢測(cè)。因此，本發(fā)明的外延和范圍不應(yīng)受任何上述示例性實(shí)施方式的限制，而是應(yīng)當(dāng)僅由隨附的權(quán)利要求書(shū)及其同等物來(lái)限定。權(quán)利要求一種檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)包括加熱元件；以及反應(yīng)容器；其中，所述加熱元件還包括放熱化學(xué)試劑混合物和溫度調(diào)節(jié)元件，所述溫度調(diào)節(jié)元件含有相變材料，通過(guò)部分所述相變材料由固體形式轉(zhuǎn)變成液體形式，而在一段時(shí)間內(nèi)使由所述放熱化學(xué)試劑混合物產(chǎn)生的溫度保持恒定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述放熱化學(xué)試劑混合物包括鐵粉和碳粉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述放熱化學(xué)試劑混合物包括用鎂還原銅。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述放熱化學(xué)試劑混合物包括氧化鈣水合物。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述相變材料包括石蠟。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述相變材料選自由金屬、無(wú)機(jī)化合物、無(wú)機(jī)共晶體和有機(jī)化合物組成的組。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述反應(yīng)容器包括需要恒定的高溫的生物化學(xué)反應(yīng)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述生物化學(xué)反應(yīng)為核酸擴(kuò)增反應(yīng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述核酸擴(kuò)增反應(yīng)為等溫核酸擴(kuò)增。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述生物化學(xué)反應(yīng)為反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述反應(yīng)容器包括需要在恒定的高溫下培養(yǎng)的生物有機(jī)體。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述加熱元件具有明確限定的工作溫度。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述明確限定的工作溫度處于約53-7(TC之間。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述加熱元件具有明確限定的工作持續(xù)時(shí)間，在所述工作持續(xù)時(shí)間之后，所述加熱元件的溫度回落至環(huán)境水平。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述明確限定的工作持續(xù)時(shí)間為約1小時(shí)。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括第二加熱元件，其中，所述第二加熱元件具有不同的工作溫度或工作持續(xù)時(shí)間，使得所述檢測(cè)平臺(tái)具有多個(gè)加熱平頂。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，該檢測(cè)平臺(tái)產(chǎn)生兩個(gè)加熱平頂。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，該檢測(cè)平臺(tái)產(chǎn)生包括在約92-96t:的工作溫度下歷時(shí)約5分鐘的第一加熱平頂，以及隨后的包括在約53-7(TC的工作溫度下歷時(shí)約80分鐘的第二加熱平頂。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括密度驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)流體循環(huán)通道，該閉環(huán)流體循環(huán)通道被配置成在循環(huán)流體中獲得為所述循環(huán)流體的函數(shù)的加熱周期，當(dāng)所述循環(huán)流體通過(guò)所述加熱元件時(shí)被加熱，且當(dāng)所述循環(huán)流體處于所述加熱元件的外部時(shí)被冷卻。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述加熱元件用作熱源，且所述加熱元件的外部區(qū)域用作熱量接收器；其中，所述熱源的高度低于所述熱量接收器的高度；且其中，所述閉環(huán)流體循環(huán)通道具有彎曲程度最小化的流體路徑。21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括化學(xué)冷卻元件。22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括芯吸驅(qū)動(dòng)的線型通道，所述線型通道被配置成在循環(huán)流體中獲得為所述循環(huán)流體的函數(shù)的加熱周期，當(dāng)所述循環(huán)流體重復(fù)經(jīng)過(guò)所述加熱元件時(shí)被加熱，且當(dāng)所述循環(huán)流體處于所述加熱元件的外部時(shí)被冷卻。23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括由裝載有彈簧的且與注射器相似的泵驅(qū)動(dòng)的線型通道，該線型通道被配置成在循環(huán)流體中獲得為所述循環(huán)流體的函數(shù)的加熱周期，當(dāng)所述循環(huán)流體重復(fù)經(jīng)過(guò)所述加熱元件時(shí)被加熱，且當(dāng)所述循環(huán)流體處于所述加熱元件的外部時(shí)被冷卻。24.—種檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)包括加熱元件；以及反應(yīng)容器；其中，所述加熱元件還含有放熱相變材料，由于過(guò)冷液體結(jié)晶，所述放熱相變材料產(chǎn)生熱量，且由于所述放熱相變材料的液體形式與所述放熱相變材料的固體形式處于平衡狀態(tài)，所述放熱相變材料在恒定的溫度下產(chǎn)生熱量。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述放熱相變材料為乙酸鈉。26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括密度驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)流體循環(huán)通道，該閉環(huán)流體循環(huán)通道被配置成在所述循環(huán)流體中獲得為所述循環(huán)流體的函數(shù)的加熱周期，當(dāng)所述循環(huán)流體通過(guò)所述加熱元件時(shí)被加熱，且當(dāng)所述循環(huán)流體處于所述加熱元件的外部時(shí)被冷卻。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述加熱元件用作熱源，且所述加熱元件的外部區(qū)域用作熱量接收器；其中，所述熱源的高度低于所述熱量接收器的高度；且其中，所述閉環(huán)流體循環(huán)通道具有彎曲程度最小化的流體路徑。28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括化學(xué)冷卻元件。29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括芯吸驅(qū)動(dòng)的線型通道，該線型通道被配置成在循環(huán)流體中獲得為所述循環(huán)流體的函數(shù)的加熱周期，當(dāng)所述循環(huán)流體重復(fù)經(jīng)過(guò)所述加熱元件時(shí)被加熱，且當(dāng)所述循環(huán)流體處于所述加熱元件的外部時(shí)被冷卻。30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括由裝載有彈簧的且與注射器類似的泵驅(qū)動(dòng)的線型通道，該線型通道被配置成在循環(huán)流體中獲得為所述循環(huán)流體的函數(shù)的加熱周期，當(dāng)所述循環(huán)流體重復(fù)經(jīng)過(guò)所述加熱元件時(shí)被加熱，且當(dāng)所述循環(huán)流體處于在所述加熱元件的外部時(shí)被冷卻。31.—種檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)包括第一加熱元件；第二加熱元件；以及反應(yīng)容器；其中，所述第一加熱元件和第二加熱元件含有放熱化學(xué)試劑混合物；以及其中，所述第一加熱元件具有限定的工作溫度以及限定的工作持續(xù)時(shí)間；以及其中，所述第二加熱元件具有不同的工作溫度或工作持續(xù)時(shí)間，使得所述檢測(cè)平臺(tái)具有多個(gè)加熱平頂。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述第一加熱元件的工作溫度處于約53-7(TC之間，且工作持續(xù)時(shí)間為約1小時(shí)。33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述多個(gè)加熱平頂包括在約92-96t:的工作溫度下歷時(shí)約5分鐘、以及隨后的在約53-7(TC的第二工作溫度下歷時(shí)約80分鐘。34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述反應(yīng)容器包括需要恒定的高溫的生物化學(xué)反應(yīng)。35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述生物化學(xué)反應(yīng)為核酸擴(kuò)增。36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述反應(yīng)容器包括需要在恒定的高溫下培養(yǎng)的生物有機(jī)體。37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括一個(gè)或多個(gè)額外的加熱元件。38.根據(jù)權(quán)利要求31所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括密度驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)流體循環(huán)通道，該流體循環(huán)通道被配置成在循環(huán)流體中獲得為所述循環(huán)流體的函數(shù)的加熱周期，當(dāng)所述循環(huán)流體通過(guò)所述第一加熱元件或第二加熱元件時(shí)被加熱，且當(dāng)所述循環(huán)流體處于所述第一加熱元件或第二加熱元件的外部時(shí)被冷卻。39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述第一加熱元件和第二加熱元件用作熱源，且所述第一加熱元件和第二加熱元件的外部區(qū)域用作熱量接收器；其中，所述熱源的高度低于所述熱量接收器的高度；且其中，所述閉環(huán)流體循環(huán)通道具有彎曲程度最小化的流體路徑。40.根據(jù)權(quán)利要求31所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括化學(xué)冷卻元件。41.根據(jù)權(quán)利要求31所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括芯吸驅(qū)動(dòng)的線型通道，該線型通道被配置成在循環(huán)流體中獲得為所述循環(huán)流體的函數(shù)的加熱周期，當(dāng)所述循環(huán)流體重復(fù)經(jīng)過(guò)所述加熱元件時(shí)被加熱，且當(dāng)所述循環(huán)流體處于所述加熱元件的外部時(shí)被冷卻。42.根據(jù)權(quán)利要求31所述的檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)還包括由裝載有彈簧的且與注射器類似的泵驅(qū)動(dòng)的線型通道，該線型通道被配置成在循環(huán)流體中獲得為所述循環(huán)流體的函數(shù)的加熱周期，當(dāng)所述循環(huán)流體重復(fù)經(jīng)過(guò)所述加熱元件時(shí)被加熱，且當(dāng)所述循環(huán)流體處于所述加熱元件的外部時(shí)被冷卻。43.—種檢測(cè)平臺(tái)，該檢測(cè)平臺(tái)包括加熱元件；以及反應(yīng)容器；其中，所述加熱元件含有同時(shí)用作放熱加熱元件和溫度調(diào)節(jié)元件的材料。44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述加熱元件含有過(guò)飽和的鹽溶液，當(dāng)所述過(guò)飽和的鹽溶液由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)產(chǎn)生熱量。45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述加熱元件含有過(guò)飽和的乙酸鈉溶液。46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的檢測(cè)平臺(tái)，其中，所述加熱元件加熱所述反應(yīng)容器并對(duì)所述反應(yīng)容器的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。全文摘要放熱和/或吸熱化學(xué)反應(yīng)與相變材料組合可以產(chǎn)生處于嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)的輸出溫度，而無(wú)需昂貴且復(fù)雜的外部設(shè)備來(lái)產(chǎn)生并保持輸出溫度。相似地，由于放熱相變材料的液體形式與所述放熱相變材料的固體形式處于平衡狀態(tài)，由于過(guò)冷液體結(jié)晶而產(chǎn)生熱量的所述放熱相變材料可以在恒定的溫度下產(chǎn)生熱量，而無(wú)需昂貴且復(fù)雜的外部設(shè)備。多種生物和化學(xué)過(guò)程和/或診斷裝置在指定的時(shí)間段內(nèi)需要一種或多種恒定的溫度。本發(fā)明描述了一種基于核酸擴(kuò)增的示例性的完全非儀器化的診斷平臺(tái)，該診斷平臺(tái)特別適用于不能獲得昂貴且復(fù)雜的外部設(shè)備的發(fā)展中國(guó)家。文檔編號(hào)G05D23/00GK101772746SQ200880102175公開(kāi)日2010年7月7日申請(qǐng)日期2008年6月6日優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日發(fā)明者B·H·魏格爾,G·J·多明戈-比列加斯,J·L·格拉克,P·D·拉巴爾申請(qǐng)人:帕斯適宜衛(wèi)生科技組織