專利名稱：微孔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于通過溫度控制的化學(xué)或生化反應(yīng)的領(lǐng)域，特別是一種微孔板。
背景技術(shù)：
許多應(yīng)用科學(xué)如分子生物學(xué)，遺傳病診斷，法醫(yī)，食品科學(xué)等當(dāng)中，只有少量的DNA可供分析，直接檢測非常困難。聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)能夠從微量DNA樣本中生產(chǎn)出大量可用于測序和基因分型的復(fù)制DNA 片段，使DNA檢測成為可能，從而使之成為非常有價(jià)值的技術(shù)。在PCR過程中，試劑通過溫度循環(huán)在每個周期中對原始DNA片段進(jìn)行復(fù)制倍增。每個溫度周期通常由三步構(gòu)成(1)變性Γ95° C);(2)退火Γ50° C);(3)擴(kuò)展/延伸Γ70。C)。有兩個重要的因素對PCR檢測來說非常關(guān)鍵一是置放在微孔板中的樣品能快速達(dá)到其溫度設(shè)定點(diǎn)以便在較短的時間內(nèi)能完成整個測試；二是對于每個溫度設(shè)定點(diǎn)，反應(yīng)模塊保持微孔陣列所有微孔反應(yīng)溫度的均勻度。在篩選實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)分析，或大型檢測項(xiàng)目實(shí)施過程中，在相似的試驗(yàn)條件下能同時處理許多樣品最為理想。最常見的PCR樣品盤(微孔板)的構(gòu)造是帶有一個硬實(shí)的、以二維型式開有許多微孔的頂?shù)蹩蚣?，通常包?2x8 (共96孔)格式，24x16 (共384孔)格式。如美國專利No. 6015534(拍金一埃默爾公司Perkin-Elmer,埃特悟Atwood)所述，微孔設(shè)計(jì)通常是錐形的(圖8A — B)，便于從溫度控制模快中壓入和取出。溫度控制模快中的勻熱模塊有相匹配的加工成的錐形空腔。溫度控制?？斓酌嫱ǔ０ㄒ粋€控制加熱和冷卻的電熱模塊，或者通過加熱或冷卻液流通于靠近底部加工成型的通道，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。這樣的溫度控制?？煸O(shè)計(jì)上相當(dāng)復(fù)雜和昂貴，為了達(dá)到所要求的均勻加熱/冷卻條件，微孔板必須具有錐形孔以使之與空腔的幾何形狀完全匹配。其它不足還包括通向樣品的傳熱要需要較長一段時間，因?yàn)樗仨殢臒嵩吹撞可闲幸欢尉嚯x才能到達(dá)微孔的頂部部位；由于微孔底部達(dá)到溫度設(shè)定點(diǎn)要比頂部早，導(dǎo)致了樣品溶液從上至下有不同的加熱/冷卻的歷史。從光學(xué)性能的角度來看，這樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)欠佳，因?yàn)榧罟夂桶l(fā)射熒光都必須穿過整個微孔的深度，這會明顯導(dǎo)致光強(qiáng)衰減。對這樣的設(shè)計(jì)方案近年已經(jīng)有了一些改進(jìn)。美國專利申請No. 2010/0055743 Al(博奧瑞實(shí)驗(yàn)室Bio-Rad Laboratories, Inc.,班i內(nèi)紀(jì)Baner ji)所提出的一個范例是，對溫度控制?？爝M(jìn)行改進(jìn)并通過減少其體積來改善反應(yīng)時間。這樣的小改進(jìn)使熱單元的設(shè)計(jì)和制造更加復(fù)雜，從而造成額外成本。而且這還不能解決微孔在不同深度加熱和冷卻不均勻的問題。市場上產(chǎn)品的另一種設(shè)計(jì)方案是使用玻璃毛細(xì)試劑管。裝有樣品溶液的細(xì)長玻璃管置于環(huán)形的溫度控制模塊里面，通過具有溫度可控的空氣把對流加熱/冷卻空氣流吹入到該玻璃管環(huán)型陣列中，以實(shí)現(xiàn)溫控條件。為了獲得良好的傳熱效果，這種玻璃管必須非常薄，這就使得它相當(dāng)脆弱易碎；出于其同樣考慮，玻璃管橫截面必須盡量小，使得它難以注入樣品溶液并影響均勻度。此外，這種設(shè)計(jì)在提升生產(chǎn)規(guī)模、加大樣品數(shù)量時都有一定困難。為了進(jìn)一步提高PCR熱模塊的性能，也有人提出了一些其它解決方法。例如，美國專利No. 5459300 (卡斯曼Kasman)所介紹一種方案是在微孔板和溫控表面之間加上一層導(dǎo)熱兼容層，用以適應(yīng)不同微孔板底部的幾何形狀(扁平形、U形、V形)。這種兼容層即使添加了導(dǎo)熱填料，與鋁，銅金屬相比，通常熱性能也很差，它也引進(jìn)了額外的熱界面，所有這些因素都將導(dǎo)致系統(tǒng)熱響應(yīng)時間慢。此外，在垂直負(fù)荷壓力作用下，傳熱對兼容層的厚度變化非常敏感，在這種環(huán)境下很難控制這個參數(shù)，這將導(dǎo)致微孔之間加熱不均勻和響應(yīng)時間不一致。此外，大多數(shù)微孔板產(chǎn)品都未對微孔底部傳熱進(jìn)行優(yōu)化，這有可能進(jìn)一步惡化系統(tǒng)的熱性能。美國專利No. 7074368 (魯爾茨Lurz等)所介紹的另一種方法是使用一個與樣品單 元相接的靜態(tài)微孔板，讓數(shù)個恒溫單元(設(shè)定在不同的溫度)與其底面相接觸。如何使接觸面實(shí)現(xiàn)有效的熱接觸從而達(dá)到最佳化(低接觸熱阻、整個表面上均勻性)顯然是一個挑戰(zhàn)。這種解決方案仍然存在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)那樣的熱響應(yīng)慢、均勻性差的問題。還有一些其它平底結(jié)構(gòu)型式的微孔板，例如美國專利No. 6232114 (奧羅拉公司Aurora Bioscience Corporation,寇爾辛Coassin等)所介紹的方案,主要是解決光學(xué)通透性的問題，而不是解決PCR過程中所遇到的熱響應(yīng)和均勻性問題。目前，公知的PCR系統(tǒng)在熱響應(yīng)速度，均勻性問題，以及制造成本方面都存在許多不足。并且系統(tǒng)通用性差，同一設(shè)備不能兼容不同孔數(shù)的微孔板。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種提高了試劑通過微孔底壁向溫度控制模塊表面的傳熱效率，同時最大限度地提高光信號的產(chǎn)生和收集效率的具有獨(dú)特的薄壁微孔板和平底設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的微孔板。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為一種微孔板，包括一個平整的頂?shù)蹩蚣苌显O(shè)有許多開孔，在每個開孔的位置下面懸掛著稱為微孔的容器，微孔由側(cè)壁和一個平的或稍呈凸形的底面組成；頂?shù)蹩蚣苡凶銐虻娜犴g性，當(dāng)壓力負(fù)荷垂直施加到頂?shù)蹩蚣苌蠒r，可使負(fù)荷均勻分布到每個微孔上，使其底面保持平坦并緊密地對接到位于下面的剛性平面上。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)I、本實(shí)用新型提供的微孔板以及相應(yīng)的反應(yīng)溫度控制模塊和光學(xué)檢測系統(tǒng)，能夠?qū)ξ⒖装尻嚵兄袠悠费杆偕郎睾徒禍?、同時能夠?qū)崟r采集樣品信息；2、本實(shí)用新型獨(dú)特的薄壁微孔板和平底設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，結(jié)合在每個微孔上的均勻壓力分布，提高了試劑通過微孔底壁向溫度控制模塊表面的傳熱效率，同時最大限度地提高光信號的產(chǎn)生和收集效率；3、本實(shí)用新型的有效實(shí)施將改善了熱響應(yīng)速度和熱循環(huán)時間，減少了試劑用量，同時節(jié)省了每個周期所消耗的能量，同時降低了微孔板這樣的一次性產(chǎn)品塑料材料耗量。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖I是本實(shí)用新型的頂面立體圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型一種微孔板，包括一個平整的頂?shù)蹩蚣苌显O(shè)有許多開孔，在每個開孔的位置下面懸掛著稱為微孔的容器，微孔由側(cè)壁和一個平的或稍呈凸形的底面組成；頂?shù)蹩蚣苡凶銐虻娜犴g性，當(dāng)壓力負(fù)荷垂直施加到頂?shù)蹩蚣苌蠒r，可使負(fù)荷均勻分布到每個微孔上，使其底面保持平坦并緊密地對接到位于下面的剛性平面上。所述的側(cè)壁完全呈圓柱形或圓錐形，在沿著其垂直軸向施加壓縮負(fù)荷時變形量應(yīng)最??；所述的微孔底面是平面形的；所述的微孔側(cè)壁與底面的接合邊緣呈圓角形以使其平 滑地過渡到底面上，當(dāng)一個垂直負(fù)荷施加到頂?shù)蹩蚣苌蠒r，微孔底面緊密地接合到位于下面的一個剛性平面上；所述的頂?shù)蹩蚣堋⑽⒖讉?cè)壁及底面是用具有導(dǎo)熱性和化學(xué)惰性的材料模鑄的，其厚度為O. 05mm至O. 5mm。圖I表示的是本實(shí)用新型的微孔板100，它包括一個平面頂?shù)蹩蚣?20和凹陷到頂?shù)蹩蚣芟旅娴亩鄠€微孔110。微孔板100可以用任何適宜加工工藝加工，最好用導(dǎo)熱材料薄膜進(jìn)行模鑄加工。圖I是微孔板實(shí)施方式的斜視圖。微孔側(cè)壁的形狀呈圓柱形或圓錐形，起著結(jié)構(gòu)支撐的作用，當(dāng)垂直負(fù)荷壓力施加到頂?shù)蹩蚣?20時，微孔側(cè)壁可將垂直負(fù)荷傳遞到微孔的底面上。
權(quán)利要求1.一種微孔板，其特征在于包括一個平整的頂?shù)蹩蚣苌显O(shè)有許多開孔，在每個開孔的位置下面懸掛著稱為微孔的容器，微孔由側(cè)壁和一個平的或稍呈凸形的底面組成；頂?shù)蹩蚣苡凶銐虻娜犴g性，當(dāng)壓力負(fù)荷垂直施加到頂?shù)蹩蚣苌蠒r，可使負(fù)荷均勻分布到每個微孔上，使其底面保持平坦并緊密地對接到位于下面的剛性平面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微孔板，其特征在于，所述的側(cè)壁完全呈圓柱形或圓錐形，在沿著其垂直軸向施加壓縮負(fù)荷時變形量應(yīng)最小；所述的微孔底面是平面形的；所述的微孔側(cè)壁與底面的接合邊緣呈圓角形以使其平滑地過渡到底面上，當(dāng)一個垂直負(fù)荷施加到頂?shù)蹩蚣苌蠒r，微孔底面緊密地接合到位于下面的一個剛性平面上；所述的頂?shù)蹩蚣?、微孔?cè)壁及底面是用具有導(dǎo)熱性和化學(xué)惰性的材料模鑄的，其厚度為O. 05mm至O. 5_。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微孔板，其中，微孔板包括一個平整的頂?shù)蹩蚣苌显O(shè)有許多開孔，在每個開孔的位置下面懸掛著稱為微孔的容器，微孔由側(cè)壁和一個平的或稍呈凸形的底面組成；本實(shí)用新型提高了試劑通過微孔底壁向溫度控制模塊表面的傳熱效率，最大限度地提高光信號的產(chǎn)生和收集效率；并且能夠?qū)ξ⒖装尻嚵兄袠悠费杆偕郎睾徒禍?、同時能夠?qū)崟r采集樣品信息。
文檔編號C12M1/36GK202766515SQ201220130089

公開日2013年3月6日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者連彬 申請人:蘇州晉翌生物醫(yī)學(xué)儀器有限公司