一種數字PCR儀的制作方法

本發明涉及生物檢測設備技術領域，特別涉及一種數字pcr儀。

背景技術：

數字pcr(digitalpolymerasechainreaction，dpcr)作為dna定量的新技術，實現了單分子dna絕對定量。目前在臨床診斷、轉基因成分定量、單細胞基因表達、環境微生物檢測和下一代測序等方面的研究發揮了重要作用。在數字pcr進樣過程中，需要將微流體注入微流體芯片中，以便進行后續的檢測。其中，微流體芯片技術是目前迅速發展的高新技術和多學科交叉科技前沿領域之一，是生命科學、化學科學與信息科學信號檢測和處理方法研究的重要技術平臺。

在微流體芯片注樣步驟中，流體驅動和控制是關鍵，可分為壓力驅動、電驅動、熱驅動、表面張力驅動，其中壓力驅動是流體驅動的主流技術。目前壓力驅動主要是利用正壓將流體壓入芯片，其過程簡單來說，就是通過對流體樣品增加壓力，將樣品擠入芯片的微流體通道內，但隨著微流控芯片尺寸的減小及微流道的日趨復雜，正壓方式便暴露出以下缺點：第一，流體注入時所受到的流動阻力大，提高了樣品的注入難度。第二，流體樣品注入后，流體通道內的氣體殘留可能性大，樣品很難壓入殘留氣體所占據的容積，就很難實現樣品充滿的均一性，甚至造成進樣失敗；第三，正壓方式一般需要有一定余量的樣品才可實現順利進樣，這對一些珍貴的試劑或樣品造成很大浪費。針對這一問題，現有技術中，利用微閥、微泵控制流動，但該種系統成本高，且對流體壓力、流量等要求苛刻。

技術實現要素：

本發明實施方式的目的在于提供一種能實現正壓驅動和負壓驅動的微流體芯片注樣的數字pcr儀，并能實現注入樣品充滿微流體芯片的均一性。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種數字pcr儀，包含：

操作平臺，用于放置微流體芯片，所述微流體芯片具有流體通道，并且所述流體通道具有通道入口和通道出口；所述微流體芯片設有與所述通道入口連通的第一柔性閥體，以及與所述通道出口連通的第二柔性閥體；

第一執行機構，用于擠壓所述第一柔性閥體，所述第一柔性閥體被擠壓后封閉所述通道入口；

第二執行機構，用于擠壓所述第二柔性閥體，所述第二柔性閥體被擠壓后封閉所述通道出口；

定位架，用于放置第一適配管和第二適配管，其中，所述第一適配管用于和所述第一柔性閥體相互連通，所述第二適配管用于和所述第二柔性閥體相互連通；

第一氣壓產生機構，用于向所述第一適配管產生氣壓；

第二氣壓產生機構，用于向所述第二適配管產生氣壓；

主控設備，用于分別控制所述第一執行機構、所述第二執行機構、所述第一氣壓產生機構、所述第二氣壓產生機構。

本發明實施方式相對于現有技術而言，利用具有通道入口和通道出口的微流體芯片、設在通道入口的第一柔性閥體、設在通道出口的第二柔性閥體、第一執行機構、第二執行機構、第一氣壓產生機構、第二氣壓產生機構以及主控設備，實現了微流體芯片的進樣。具體來說，通過第一執行機構擠壓第一柔性閥體，并配合第二執行機構擠壓第二柔性閥體，可以選擇性的控制通道入口和通道出口的通斷，從而使微流體芯片可選擇性地封閉，再配合與第一柔性閥體相互連通的第一適配管、與第二柔性閥體相互連通的第二適配管，以及用于向第一適配管產生氣壓的第一氣壓產生機構、用于向第二適配管產生氣壓的第二氣壓產生機構，利用第一氣壓產生機構和第二氣壓產生機構所產生的正壓或負壓，將微流體樣品注入流體通道內，并具有充滿的均一性。

優選的，在該數字pcr儀中，所述操作平臺設有承插槽，所述承插槽與所述微流體芯片的形狀配合，用于供所述微流體芯片插入，用以固定微流體芯片。

優選的，在該數字pcr儀中，所述承插槽包括滑槽部，所述滑槽部延伸至所述操作平臺邊緣，使微流體芯片更容易安裝。

優選的，在該數字pcr儀中，所述定位架包括：

第一固定部，用于固定所述第一柔性閥體；

第二固定部，用于固定所述第二柔性閥體。定位架在固定第一適配管和第二適配管的同時，還固定第一柔性閥體和第二柔性閥體，使得第一適配管和第一柔性閥體的連接，以及第二適配管和第二柔性閥體的連接更為穩固，并且利用同個定位架，使得該數字pcr儀的結構更為緊湊。

優選的，在該數字pcr儀中，所述第一執行機構包括第一按壓頂針和第一伸縮裝置，所述第一伸縮裝置用于帶動所述第一按壓頂針移動，在所述第一按壓頂針擠壓所述第一柔性閥體后，所述通道入口封閉。該種結構相對簡單，并且可以完全實現通道入口的封閉，并且第一伸縮裝置配合主控設備可以實現遠距離操作，更為實用。

優選的，在該數字pcr儀中，所述操作平臺設有第一鏤空部，所述第一按壓頂針穿過所述第一鏤空部，使得該數字pcr儀的結構更為緊湊。

優選的，在該數字pcr儀中，所述第一柔性閥體具有第一內部通道以及第一按壓槽，所述第一按壓槽向所述第一內部通道方向延伸，所述第一按壓槽用于供所述第一按壓頂針伸入。以較少第一柔性閥體受按壓部的壁厚，使第一柔性閥體更容易變形，以便通道入口的封閉。

優選的，在該數字pcr儀中，所述第一柔性閥體還具有第一支撐槽，所述第一支撐槽向所述第一內部通道方向延伸；

所述定位架還包括第一支撐頂針，用于伸入所述第一支撐槽內，并且所述第一支撐頂針與所述第一按壓頂針相對設置。以進一步較少第一柔性閥體受按壓部的壁厚，并提供給第一按壓頂針一支撐力，使第一柔性閥體更容易變形，以便通道入口的封閉。

優選的，在該數字pcr儀中，所述第二執行機構包括第二按壓頂針和第二伸縮裝置，所述第二伸縮裝置用于帶動所述第二按壓頂針移動，在所述第二按壓頂針擠壓所述第二柔性閥體后，所述通道出口封閉。該種結構相對簡單，并且可以完全實現通道入口的封閉，并且第二伸縮裝置配合主控設備可以實現遠距離操作，更為實用。

優選的，在該數字pcr儀中，所述操作平臺設有第二鏤空部，所述第二按壓頂針穿過所述第二鏤空部，使得該數字pcr儀的結構更為緊湊。

優選的，在該數字pcr儀中，所述第二柔性閥體具有第二內部通道以及第二按壓槽，所述第二按壓槽向所述第二內部通道方向延伸，所述第二按壓槽用于供所述第二按壓頂針伸入。以較少第二柔性閥體受按壓部的壁厚，使第二柔性閥體更容易變形，以便通道入口的封閉。

優選的，在該數字pcr儀中，所述第二柔性閥體還具有第二支撐槽，所述第二支撐槽向所述第二內部通道方向延伸；

所述定位架還包括第二支撐頂針，用于伸入所述第二支撐槽內，并且所述第二支撐頂針與所述第二按壓頂針相對設置。以進一步較少第二柔性閥體受按壓部的壁厚，并提供給第二按壓頂針一支撐力，使第二柔性閥體更容易變形，以便通道入口的封閉。

優選的，在該數字pcr儀中，所述第一氣壓產生機構包括第一氣壓產生裝置以及和所述第一氣壓產生裝置連通的第一接頭；

所述數字pcr儀還包括第一活動板，所述第一接頭設置在第一活動板上，所述第一活動板通過第一行程機構相對所述定位架移動，用于帶動所述第一接頭和所述第一適配管連通。提高了數字pcr儀的操作靈活性能，便于第一適配管更換。

優選的，在該數字pcr儀中，所述第二氣壓產生機構包括第二氣壓產生裝置以及和所述第二氣壓產生裝置連通的第二接頭；

所述數字pcr儀還包括第二活動板，所述第二接頭設置在第二活動板上，所述第二活動板通過第二行程機構相對所述定位架移動，用于帶動所述第二接頭和所述第二適配管連通。提高了數字pcr儀的操作靈活性能，便于第二適配管更換。

附圖說明

圖1是本發明第一實施方式中的數字pcr儀的結構示意圖一；

圖2是本發明第一實施方式中的數字pcr儀的結構示意圖二；

圖3是本發明第一實施方式中的數字pcr儀的結構示意圖三；

圖4是本發明第一實施方式中的微流體芯片的內部結構示意圖；

圖5是本發明第一實施方式中的定位架的結構示意圖；

圖6是第一實施方式中的微流體芯片的結構示意圖一；

圖7是第一實施方式中的微流體芯片的結構示意圖二；

圖8是第一實施方式中的操作平臺的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本發明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請所要求保護的技術方案。

本發明的第一實施方式涉及一種數字pcr儀，如圖1-8所示，主要包含：操作平臺1、第一執行機構2、第二執行機構3、定位架4、第一氣壓產生機構5、第二氣壓產生機構6、主控設備(圖中未示)。

其中，操作平臺1，用于放置微流體芯片7，如圖4所示，微流體芯片7具有流體通道71，并且流體通道71具有通道入口72和通道出口73，通道入口72和通道出口73分別開設在該微流體芯片7的表面，而流體通道71則埋設在該微流體芯片7的內部，如圖6、圖7所示，該微流體芯片7設有與通道入口72連通的第一柔性閥體74，以及與通道出口73連通的第二柔性閥體75，第一柔性閥體74和第二柔性閥體75由聚合材料制成，具有優異的彈性變形能力，第一柔性閥體74和第二柔性閥體75通過粘接劑粘接在該微流體芯片7的表面，該種連接方式為可拆式連接，拆卸后的第一柔性閥體74和第二柔性閥體75或者微流體芯片7經清洗后可反復利用。

第一執行機構2，用于擠壓第一柔性閥體74，第一柔性閥體74被擠壓后封閉通道入口72。具體來說，在本實施方式的數字pcr儀中，第一執行機構2包括第一按壓頂針21和第一伸縮裝置22，其中，第一伸縮裝置22為一氣動或電動伸縮裝置，例如氣缸或電缸，該第一伸縮裝置22用于帶動第一按壓頂針21移動，在第一按壓頂針21擠壓第一柔性閥體74后，通道入口72封閉，當第一按壓頂針21撤離后，第一柔性閥體74因彈性變形恢復原狀，繼續保持暢通狀態。該種結構相對簡單，并且可以完全實現通道入口72的封閉，并且第一伸縮裝置22配合主控設備可以實現遠距離操作，更為實用。

需要說明的是，為了數字pcr儀的結構更為緊湊，操作平臺1設有第一鏤空部11，第一按壓頂針21穿過第一鏤空部11，即第一按壓頂針21在操作平臺1范圍內作往復運動。作為優選，第一柔性閥體74具有第一內部通道741以及第一按壓槽742，第一按壓槽742向第一內部通道741方向延伸，第一按壓槽742用于供第一按壓頂針21伸入。以較少第一柔性閥體74受按壓部的壁厚，使第一柔性閥體74更容易變形，以便通道入口72的封閉。本實施方式中，第一按壓槽742的延伸方向與第一內部通道741方向相互垂直，第一按壓槽742的延伸方向也與第一伸縮裝置22的運行方向一致，第一按壓槽742槽口至槽底孔徑逐漸減小，這樣有利于第一按壓頂針21的伸入，使裝配時的允許誤差范圍大，更易裝配。同樣不難理解，第二執行機構3，用于擠壓第二柔性閥體75，第二柔性閥體75被擠壓后封閉通道出口73。本實施方式中，第二執行機構3與第一執行機構2平行且對稱設置，運行方向亦相同，與第一執行機構2類似的，第二執行機構3包括第二按壓頂針31和第二伸縮裝置32，第二伸縮裝置32用于帶動第二按壓頂針31移動，在第二按壓頂針31擠壓第二柔性閥體75后，通道出口73封閉。操作平臺1設有第二鏤空部，第二按壓頂針31穿過第二鏤空部，使得該數字pcr儀的結構更為緊湊。本實施方式中，第二鏤空部與第一鏤空部11連通，也可以說第二鏤空部與第一鏤空部11在操作平臺1上形成了一個完整的鏤空結構，當然，如果第二鏤空部與第一鏤空部11相互不連通也可以實現近似的效果。第二柔性閥體75具有第二內部通道751以及第二按壓槽752，第二按壓槽752向第二內部通道751方向延伸，第二按壓槽752用于供第二按壓頂針31伸入。以較少第二柔性閥體75受按壓部的壁厚，使第二柔性閥體75更容易變形，以便通道入口72的封閉。

定位架4，如圖5所示，用于放置第一適配管41和第二適配管42，其中，第一適配管41用于和第一柔性閥體74相互連通，第二適配管42用于和第二柔性閥體75相互連通。本實施方式中，第一適配管41和第二適配管42均呈尖嘴形，即具有尖嘴形出口，二者各自的出口分別承插在第一柔性閥體74的第一內部通道741口和第二柔性閥體75的第一內部通道741口，以方便連接。此外，定位架4還包括用于固定第一柔性閥體74的第一固定部，用于固定第二柔性閥體75的第二固定部。如圖1-4所示，定位架4在固定第一適配管41和第二適配管42的同時，還固定第一柔性閥體74和第二柔性閥體75，使得第一適配管41和第一柔性閥體74的連接，以及第二適配管42和第二柔性閥體75的連接更為穩固，并且利用同個定位架4，使得該數字pcr儀的結構更為緊湊。為了進一步輔助這兩個柔性閥體的工況，如圖5、圖7所示，第一柔性閥體74還具有第一支撐槽743，第一支撐槽743向第一內部通道741方向延伸，同時，定位架4還包括第一支撐頂針43，用于伸入第一支撐槽743內，并且第一支撐頂針與第一按壓頂針21相對設置。以進一步較少第一柔性閥體74受按壓部的壁厚，并提供給第一按壓頂針21一支撐力，使第一柔性閥體74更容易變形，以便通道入口72的封閉。定位架4與第一支撐頂針為一體化結構，第一支撐槽743槽口至槽底孔徑逐漸減小，以便第一支撐頂針的伸入。與之作相同的理解，第二柔性閥體75還具有第二支撐槽753，第二支撐槽753向第二內部通道751方向延伸；定位架4還包括第二支撐頂針44，用于伸入第二支撐槽753內，并且第二支撐頂針與第二按壓頂針31相對設置。以進一步較少第二柔性閥體75受按壓部的壁厚，并提供給第二按壓頂針31一支撐力，使第二柔性閥體75更容易變形，以便通道入口72的封閉。

第一氣壓產生機構5，用于向第一適配管41產生氣壓；第二氣壓產生機構6，用于向第二適配管42產生氣壓。第一氣壓產生機構5和第二氣壓產生機構6可以按需求選用雙正壓產生機構、雙負壓產生機構、一正壓一負壓產生機構，通過不同的操作流程均可以實現微流體芯片7的進樣，值得補充說明的是，負壓進樣相對于正壓進樣，具有無殘留氣體的優點，負壓能確保樣品充滿整個流體通道71，樣品充滿的均一性更佳。此外，負壓也能有效節省珍貴的試劑或樣品的用量。

主控設備，分別與控制第一執行機構2、第二執行機構3、第一氣壓產生機構5、第二氣壓產生機構6電性連接，用于分別控制第一執行機構2、第二執行機構3、第一氣壓產生機構5、第二氣壓產生機構6。

通過上述內容不難發現，本實施方式所提供的數字pcr儀，利用具有通道入口72和通道出口73的微流體芯片7、設在通道入口72的第一柔性閥體74、設在通道出口73的第二柔性閥體75、第一執行機構2、第二執行機構3、第一氣壓產生機構5、第二氣壓產生機構6以及主控設備，實現了微流體芯片7的進樣。具體來說，通過第一執行機構2擠壓第一柔性閥體74，并配合第二執行機構3擠壓第二柔性閥體75，可以選擇性的控制通道入口72和通道出口73的通斷，從而使微流體芯片7可選擇性地封閉，再配合與第一柔性閥體74相互連通的第一適配管41、與第二柔性閥體75相互連通的第二適配管42，以及用于向第一適配管41產生氣壓的第一氣壓產生機構5、用于向第二適配管42產生氣壓的第二氣壓產生機構6，利用第一氣壓產生機構5和第二氣壓產生機構6所產生的正壓或負壓，將微流體樣品注入流體通道71內，并具有充滿的均一性。

值得指出的是，在本實施方式的數字pcr儀中，如圖8所示，操作平臺1設有承插槽12，承插槽12與微流體芯片7的形狀配合，用于供微流體芯片7插入，用以固定微流體芯片7。進一步的，承插槽12包括滑槽部13，滑槽部13延伸至操作平臺1邊緣，使微流體芯片7更容易安裝。

本發明的第二實施方式涉及一種數字pcr儀。第二實施方式是對第一實施方式的改進，主要改進之處在于：在本實施方式的數字pcr儀中，同樣可參見圖1-圖3所示，第一氣壓產生機構5包括第一氣壓產生裝置51以及和第一氣壓產生裝置51連通的第一接頭52；數字pcr儀還包括第一活動板8，第一接頭52設置在第一活動板8上，第一活動板8通過第一行程機構9相對定位架4移動，第一行程機構9可在一坐標系內朝x軸方向和z軸方向動作，也可以將第一行程機構9理解為有至少兩個行程方向的氣缸或電缸組合而成，用于帶動第一接頭52和第一適配管41連通，使第一接頭52蓋合在第一適配管41管口，該種結構提高了數字pcr儀的操作靈活性能，便于第一適配管41更換。與之對應的，在該數字pcr儀中，第二氣壓產生機構6包括第二氣壓產生裝置以及和第二氣壓產生裝置連通的第二接頭62，第二氣壓產生裝置即為第一氣壓產生裝置51，當然也可以額外設置一個第二氣壓產生裝置，第二接頭62和第一接頭52平行且對稱設置，同樣設置在第一活動板8上，由第一活動板8帶動移動，同樣提高了數字pcr儀的操作靈活性能，便于第二適配管42更換。本領域技術人員因當理解，若數字pcr儀還包括第二活動板，第二接頭62設置在第二活動板上，第二活動板通過第二行程機構相對定位架4移動，用于帶動第二接頭62和第二適配管42連通，可以實現相近的技術效果。

本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現本發明的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和范圍。