微孔板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种微孔板，其中，微孔板包括一个平整的顶吊框架上设有许多开孔，在每个开孔的位置下面悬挂着称为微孔的容器，微孔由侧壁和一个平的或稍呈凸形的底面组成；本实用新型专利技术提高了试剂通过微孔底壁向温度控制模块表面的传热效率，最大限度地提高光信号的产生和收集效率；并且能够对微孔板阵列中样品迅速升温和降温、同时能够实时采集样品信息。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于通过温度控制的化学或生化反应的领域，特别是一种微孔板。
技术介绍
许多应用科学如分子生物学，遗传病诊断，法医，食品科学等当中，只有少量的DNA可供分析，直接检测非常困难。聚合酶链反应(PCR)能够从微量DNA样本中生产出大量可用于测序和基因分型的复制DNA 片段，使DNA检测成为可能，从而使之成为非常有价值的技术。在PCR过程中，试剂通过温度循环在每个周期中对原始DNA片段进行复制倍增。每个温度周期通常由三步构成(1)变性Γ95° C);(2)退火Γ50° C);(3)扩展/延伸Γ70。C)。有两个重要的因素对PCR检测来说非常关键一是置放在微孔板中的样品能快速达到其温度设定点以便在较短的时间内能完成整个测试；二是对于每个温度设定点，反应模块保持微孔阵列所有微孔反应温度的均匀度。在筛选实验，统计分析，或大型检测项目实施过程中，在相似的试验条件下能同时处理许多样品最为理想。最常见的PCR样品盘(微孔板)的构造是带有一个硬实的、以二维型式开有许多微孔的顶吊框架，通常包括12x8 (共96孔)格式，24x16 (共384孔)格式。如美国专利No. 6015534(拍金一埃默尔公司Perkin-Elmer,埃特悟Atwood)所述，微孔设计通常是锥形的(图8A — B)，便于从温度控制模快中压入和取出。温度控制模快中的匀热模块有相匹配的加工成的锥形空腔。温度控制模快底面通常包括一个控制加热和冷却的电热模块，或者通过加热或冷却液流通于靠近底部加工成型的通道，从而实现温度控制的目的。这样的温度控制模快设计上相当复杂和昂贵，为了达到所要求的均匀加热/冷却条件，微孔板必须具有锥形孔以使之与空腔的几何形状完全匹配。其它不足还包括通向样品的传热要需要较长一段时间，因为它必须从热源底部上行一段距离才能到达微孔的顶部部位；由于微孔底部达到温度设定点要比顶部早，导致了样品溶液从上至下有不同的加热/冷却的历史。从光学性能的角度来看，这样的设计结构也远远欠佳，因为激励光和发射荧光都必须穿过整个微孔的深度，这会明显导致光强衰减。对这样的设计方案近年已经有了一些改进。美国专利申请No. 2010/0055743 Al(博奥瑞实验室Bio-Rad Laboratories, Inc.,班i内纪Baner ji)所提出的一个范例是，对温度控制模快进行改进并通过减少其体积来改善反应时间。这样的小改进使热单元的设计和制造更加复杂，从而造成额外成本。而且这还不能解决微孔在不同深度加热和冷却不均匀的问题。市场上产品的另一种设计方案是使用玻璃毛细试剂管。装有样品溶液的细长玻璃管置于环形的温度控制模块里面，通过具有温度可控的空气把对流加热/冷却空气流吹入到该玻璃管环型阵列中，以实现温控条件。为了获得良好的传热效果，这种玻璃管必须非常薄，这就使得它相当脆弱易碎；出于其同样考虑，玻璃管横截面必须尽量小，使得它难以注入样品溶液并影响均匀度。此外，这种设计在提升生产规模、加大样品数量时都有一定困难。为了进一步提高PCR热模块的性能，也有人提出了一些其它解决方法。例如，美国专利No. 5459300 (卡斯曼Kasman)所介绍一种方案是在微孔板和温控表面之间加上一层导热兼容层，用以适应不同微孔板底部的几何形状(扁平形、U形、V形)。这种兼容层即使添加了导热填料，与铝，铜金属相比，通常热性能也很差，它也引进了额外的热界面，所有这些因素都将导致系统热响应时间慢。此外，在垂直负荷压力作用下，传热对兼容层的厚度变化非常敏感，在这种环境下很难控制这个参数，这将导致微孔之间加热不均匀和响应时间不一致。此外，大多数微孔板产品都未对微孔底部传热进行优化，这有可能进一步恶化系统的热性能。美国专利No. 7074368 (鲁尔茨Lurz等)所介绍的另一种方法是使用一个与样品单 元相接的静态微孔板，让数个恒温单元(设定在不同的温度)与其底面相接触。如何使接触面实现有效的热接触从而达到最佳化(低接触热阻、整个表面上均匀性)显然是一个挑战。这种解决方案仍然存在传统设计那样的热响应慢、均匀性差的问题。还有一些其它平底结构型式的微孔板，例如美国专利No. 6232114 (奥罗拉公司Aurora Bioscience Corporation,寇尔辛Coassin等)所介绍的方案,主要是解决光学通透性的问题，而不是解决PCR过程中所遇到的热响应和均匀性问题。目前，公知的PCR系统在热响应速度，均匀性问题，以及制造成本方面都存在许多不足。并且系统通用性差，同一设备不能兼容不同孔数的微孔板。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种提高了试剂通过微孔底壁向温度控制模块表面的传热效率，同时最大限度地提高光信号的产生和收集效率的具有独特的薄壁微孔板和平底设计结构的微孔板。实现本技术目的的技术解决方案为一种微孔板，包括一个平整的顶吊框架上设有许多开孔，在每个开孔的位置下面悬挂着称为微孔的容器，微孔由侧壁和一个平的或稍呈凸形的底面组成；顶吊框架有足够的柔韧性，当压力负荷垂直施加到顶吊框架上时，可使负荷均匀分布到每个微孔上，使其底面保持平坦并紧密地对接到位于下面的刚性平面上。本技术与现有技术相比，其显著优点I、本技术提供的微孔板以及相应的反应温度控制模块和光学检测系统，能够对微孔板阵列中样品迅速升温和降温、同时能够实时采集样品信息；2、本技术独特的薄壁微孔板和平底设计结构，结合在每个微孔上的均匀压力分布，提高了试剂通过微孔底壁向温度控制模块表面的传热效率，同时最大限度地提高光信号的产生和收集效率；3、本技术的有效实施将改善了热响应速度和热循环时间，减少了试剂用量，同时节省了每个周期所消耗的能量，同时降低了微孔板这样的一次性产品塑料材料耗量。以下结合附图对本技术作进一步详细描述。附图说明图I是本技术的顶面立体图。具体实施方式本技术一种微孔板，包括一个平整的顶吊框架上设有许多开孔，在每个开孔的位置下面悬挂着称为微孔的容器，微孔由侧壁和一个平的或稍呈凸形的底面组成；顶吊框架有足够的柔韧性，当压力负荷垂直施加到顶吊框架上时，可使负荷均匀分布到每个微孔上，使其底面保持平坦并紧密地对接到位于下面的刚性平面上。所述的侧壁完全呈圆柱形或圆锥形，在沿着其垂直轴向施加压缩负荷时变形量应最小；所述的微孔底面是平面形的；所述的微孔侧壁与底面的接合边缘呈圆角形以使其平 滑地过渡到底面上，当一个垂直负荷施加到顶吊框架上时，微孔底面紧密地接合到位于下面的一个刚性平面上；所述的顶吊框架、微孔侧壁及底面是用具有导热性和化学惰性的材料模铸的，其厚度为O. 05mm至O. 5mm。图I表示的是本技术的微孔板100，它包括一个平面顶吊框架120和凹陷到顶吊框架下面的多个微孔110。微孔板100可以用任何适宜加工工艺加工，最好用导热材料薄膜进行模铸加工。图I是微孔板实施方式的斜视图。微孔侧壁的形状呈圆柱形或圆锥形，起着结构支撑的作用，当垂直负荷压力施加到顶吊框架120时，微孔侧壁可将垂直负荷传递到微孔的底面上。权利要求1.一种微孔板，其特征在于包括一个平整的顶吊框架上设有许多开孔，在每个开孔的位置下面悬挂着称为微孔的容器，微孔由侧壁和一个平的或稍呈凸形的底面组成；顶吊框架有足够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微孔板，其特征在于：包括一个平整的顶吊框架上设有许多开孔，在每个开孔的位置下面悬挂着称为微孔的容器，微孔由侧壁和一个平的或稍呈凸形的底面组成；顶吊框架有足够的柔韧性，当压力负荷垂直施加到顶吊框架上时，可使负荷均匀分布到每个微孔上，使其底面保持平坦并紧密地对接到位于下面的刚性平面上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：连彬，
申请(专利权)人：苏州晋翌生物医学仪器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：