[发明专利]用于具有不同热容的少量流体样品的温度控制器

说明书

本申请是申请日为2006年1月20日、国际申请PCT/US2006/001967进入中国国家阶段的申请号为200680003015.7、发明名称为“用于具有不同热容的少量流体样品的温度控制器”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于维持流体样品温度的温度控制装置。更具体而言，本发明涉及适用于具有不同热容的样品的装置。

背景技术

一些分析程序要求对多个流体样品进行分析，其中这些样品的热特性明显不同，例如不同的热容。一个具体的例子是通过MMIMS(微孔膜入口质谱)分析的MIGET(复合惰性气体清除技术)，其中在两个血液样品和一个气体样品中测量惰性气体分压(Baumgardner JE，Choi I-CVonk-Noordegraaf A，Frasch HF.Neufeld GR，Marshall BE.Sequnetial VA/Q distributions in the normal rabbit by micropore membrane inlet mass spectrometry.J Appl Physiol 2000；89：1699-1708)。开始分析的时候，血液和气体样品处于常温下(通常为22℃)，必须对样品进行加热，并在体温下(通常为37℃)进行分析。可是这些血液和气体样品的热容差别很大。为了测定样品中的惰性气体分压，这些流体样品流经各自的传感器。除了样品的不同热容之外，气体样品和血液样品的最佳流量也不相同。虽然这两种不同的热特性(热容和样品流量)，但是两种样品都必须在相同、精确的温度下进行分析。

多个流体样品之间可能存在差异的热特性包括：热容(如在MMIMS的MIGET中)、样品流量(如在MMIMS的MIGET中)、样品体积(例如多个动脉血液气体样品，其中每个样品的体积不同)、以及初始样品温度(例如来源不同的样品均需要在同一温度下分析)。此外，用于分析样品的多个传感器的热特性也可以不同，但是在一些例子中，理想的是在相同温度下利用各传感器进行分析。

在分析应用中，除了需要控制多个样品的温度之外，有时也需要进行两个或多个流体相化学反应，并且将这些平行反应维持在相同的温度下。反应之间可能的热特性差异包括不同的反应物进料温度、不同的反应物进料流量、不同的反应物体积、以及反应的不同比热。尽管这些反应的热要求不同，理想的是在完全相同的温度下进行这些平行反应。

当在同一温度下对多个流体样品进行分析时，通常需要在整个测量过程中对温度进行精确调节。例如，在通过MMIMS的MIGET中，分析惰性气体分压需要几分钟，在这段时间内在0.1℃范围内精确控制分析温度可以提高惰性气体的测量准确度。与此类似，在多个平行流体相反应中，在反应全过程中对反应温度进行精确控制可能是理想的。例如，在聚合酶链反应(PCR)中，在扩链反应过程中将反应温度精确控制在72℃约20秒，可以提高DNA样品倍增的总效率(Chiou J，Matsudaira P，Sonin A，EhrlichD.A Closed-cycle capillary polymerase chain reaction machine.Analytical Chemistry 2001；73：2018-2021)。

除了在一定时间内将多个样品保持在同一恒定温度的要求之外，有时也需要快速改变不同样品组之间的分析温度。例如，在通过MMIMS的MIGET和动脉血液气体(ABG)分析中，从体温不同的患者或对象抽取不同的样品。当对这些样品组进行顺序处理时，非常理想的是能够把分析器的控制温度从一个体温调节至另一个体温。与此类似，为了进行多个平行反应，有时需要将反应温度从一个受控温度快速改变至另一个温度。例如，在进行PCR反应时，需要在变性、退火和扩链反应之间进行快速改变温度(Nagai H，Murakami Y，Yokoyama K，Tamiya E.High throughput PCR in si1icon based microchamber array.Biosensors and Bioelectronics2001；16：1015-1019)。