專利名稱：樣品杯以及含有其的多通道光學測試系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種樣品杯，更加具體地，涉及一種用于多通道光學測試系統中的樣品杯。
背景技術：
對于許多研究、醫療和工業應用來說，核酸擴增反應都是至關重要的。這些反應用于臨床和生物學研究、傳染性疾病的檢測和監測、突變的檢測、癌癥標志物的檢測、環境監測、遺傳鑒定、生物防御應用中的病原體檢測等等。特別地，聚合酶鏈式反應(PCR)已經在所有這些領域中應用，包括應用于病毒和細菌檢測、病毒負荷監測、稀有和/或難以培養的病原體的檢測、生物恐怖威脅的快速檢測、癌癥患者中最少量殘留疾病的檢測、食物病原體試驗、血液供給篩選等等。關于PCR，如此廣泛應用的主要原因是由于它的速度和容易使用 (典型地使用標準化試劑盒和相對簡單且低成本的器具在數小時內進行)、它的靈敏度(經常可以檢測到樣品中幾十個拷貝的靶序列)、以及它的魯棒性(可以容易地分析低質量樣品或保存的樣品，例如法醫樣品或固定的組織樣品)。在核酸擴增反應中，現有技術通常使用多通道光學測試系統，以感應混合物溫度的快速變化，并且探測混合物中含有的目標分析物。如圖1-4所示，在現有技術 US6369893B1中就公開了這樣一種多通道光學測試系統，包含多個熱交換模塊37，它由樣品杯2、熱交換模塊37、風扇42、電路板M、計算機等構成。其中熱交換模塊37具有一對相對放置熱板34A、34B，在熱板34A、34B中插入樣品杯2并對樣品杯中的混合物進行加熱和/ 或冷卻。模塊37還具有光激發模塊46和光探測模塊48，它們對著混合物定位從而可進行光學觀測。樣品杯2具有反應腔10，用來保持反應混合物，樣品杯2被設計成能夠最佳地將熱量傳遞到反應混合物以及從反應混合物傳遞出熱量，并且有效光學觀察反應混合物。樣品杯2做成薄片狀有利于最佳的熱量傳遞，因為提供了很大的用于熱量傳導以及用于接觸熱板的表面。另外，樣品杯2的壁在反應腔10處具有光學窗口，這樣整個反應混合物能夠被光學觀測。樣品杯2具有剛性框架16，其限定了反應腔10的周邊。框架16還包括端口 4以及將端口 4與反應腔10連接的通道8。薄且柔軟的壁18安裝在框架16相對側上形成了腔10的側壁。樣品杯2還包括密封蓋12。該蓋12通過柔性臂14連接到框架16上。蓋 12具有塞子22，當蓋子12放到樣品杯2上時塞子22被插入到通道8中。當其被插入到通道8中時，塞子22對腔10施壓，因此柔性壁18膨脹。柔性壁18的膨脹使得壁18與熱板表面之間增加了貼合。在使用樣品杯2時，樣品通過端口 4加入到反應腔10中。這可以通過將移液管插入到通道8中而將腔10充滿。對于人工添加樣品，樣品杯2最好包括手指拿捏部6。事先將混合有試劑或熒光染色劑的樣品加入到腔10中。可選地，樣品也可以引入到放有試劑或熒光染色劑的腔10中。如圖3所示，樣品杯2放在熱板34A、34B之間，因此樣品杯的壁18 抵壓在板的內表面上。通過啟動板34A、34B上的加熱元件，反應物就處于各種溫度中。然
3后反應混合物就被光學觀測，優選是通過框架16的光透射底壁32A、32B，如圖2所示。圖2 中的箭頭A表示光柱通過壁32A進入腔10，而箭頭B表示發射光通過壁32B離開腔10。壁32A、32B彼此之間有角度偏移，通過第一壁32A，對反應混合物中的標示分析物進行光學激發，而通過第二壁32B來對標示分析物進行光學探測。通常它們之間的夾角是大約90°。激發和探測通道之間的90°角確保通過壁32A進入的激發輻射光通過壁32B 離開的最少。同時，90°角使得最大量的射出發射光，例如熒光，通過壁32B能夠被聚集。壁32A、32B在腔10的底部接合從而形成“V”形。一個定位片17從接合處延伸下來，其被用來將樣品杯2定位在熱交換模塊中。但是，現有技術中的樣品杯存在諸多的問題。首先，反應腔10中加入樣品后，反應腔10中會通常留有氣泡，必須要使用離心機進行排氣泡的操作，工序十分的繁瑣。即便在實驗開始時使用離心機進行了排氣泡操作，也經常有反應腔10中的樣品在升降溫過程中產生氣泡，由于在實驗過程中樣品杯2需要使用密封蓋12 —直密封住，這時一旦產生氣泡，由于氣泡無處可去，必然在反應腔10中隨機停留，嚴重時可造成測光不準，影響實驗結果的準確性。其次，實驗過程中雖然是利用光激發模塊46和光探測模塊48對反應腔中10的樣品進行光學觀測，但是環境中的自然光(也稱之為雜光)也難以避免地會通過第一壁32A 進入到反應腔10中，換句話說，雜光進入樣品光路，從而影響測量的精度。另外，柔性壁18通常使用的材料是聚丙烯、聚乙烯、聚酯以及其他聚合體，這些材料不僅不經濟，而且熱傳導效率不高。
發明內容
本發明提供了一種樣品杯，包括密封蓋、柔性連板、杯體以及樣品容腔貼片，杯體下部設有樣品容腔，用于盛放樣品，杯體上部設有垂直的注樣入口部、主注樣通道及排氣通道，在注樣入口部與其下方的杯體的分界面為一傾斜面，主注樣通道的上端口和排氣通道的上端口都在所述傾斜面上，位于杯體中軸線的兩側，且排氣通道的上端口位于傾斜面斜上方，高于主注液通道的上端口，排氣通道的上部從上端口垂直向下延伸，與注樣入口部和主注樣通道都是大體平行的，排氣通道的下部和主注樣通道的下部一樣都向內彎曲，排氣通道的下端口和主注樣通道的下端口匯聚于樣品容腔的最高點處，且注樣入口部橫截面面積大于主注樣通道與排氣通道橫截面面積之和。樣品容腔具有兩個底壁、兩個頂壁，它的形狀為四邊形。在杯體內、每個頂壁上部都設置多個雜光屏蔽孔。每個頂壁上部的多個雜光屏蔽孔設置在一條直線上，該直線與相鄰頂壁的內表面平行。樣品容腔的底壁是由多個聚光鏡槽構成，聚光鏡槽內部被設計成圓弧面形狀，匯聚光能，充分利用光源能量，提高了信噪比。樣品容腔的兩側用樣品容腔貼片來密封，它們是與杯體高溫燒結的塑料薄膜。杯體上設有兩個樣品杯取出槽。通過設置一單獨的排氣通道，可使在注樣或實驗過程中產生的氣泡順利排出到樣品的上方，使其完全不影響測量的精度。通過設置雜光屏蔽孔，是外部進來的雜散光在這些屏蔽孔內形成回路，避免其進入樣品光路而影響測量精度。通過使用與杯體高溫燒結的塑料薄膜，一方面可使樣品杯的制作成本大大降低， 另外主要是保證加入樣品后的薄膜均勻地貼附在加熱膜片上，使樣品受熱均勻，升降溫度率更快。杯體上設有樣品取出槽，方便樣品杯的取出。
圖1為現有技術中的熱交換模塊；圖2為現有技術中樣品杯的分解圖；圖3為現有技術中樣品杯的正視圖；圖4為現有技術中樣品杯的側視圖；圖5為本發明樣品杯的正視圖；圖6為本發明樣品杯的俯視圖；圖7為本發明樣品杯的側視圖；圖8為圖5樣品杯中所示圓圈中由多個聚光鏡槽組成樣品容腔底壁的一個聚光鏡槽的示意圖；圖9為本發明樣品杯的樣品容腔貼片的示意圖。 具體實施例參見圖4-8，本發明的樣品杯包括了密封蓋1、柔性連板2、杯體12以及樣品容腔貼片11。在樣品杯工作時，貯存在樣本杯的樣品容腔7中的樣品會經歷不斷的升溫過程，杯內的壓力會不斷地交替變化，而密封蓋1采用柔性材料制成，當杯內壓力增大時，柔性密封蓋 1能夠變形膨脹，避免樣品溢出而造成測量結果的不準確。柔性連板2將密封蓋1與杯體12連接在一起，這樣密封蓋1不會脫離杯體12，避免了多個樣品杯的密封蓋之間的混淆，從而避免了由于密封蓋1的混淆而致使樣品的交叉污染。杯體12上設有兩個樣品杯取出槽3，由于樣品杯1在儀器中所處的位置、結構比較緊湊，在做完實驗取出樣品杯時，依靠專門的工具比如鉤子，放入樣品杯取出槽3中方便樣品杯的取出。杯體12下部設有樣品容腔7，用于盛放樣品。與現有技術類似，樣品容腔7具有兩個底壁13、14以及兩個頂壁15、16，形狀為四邊形，優選為正方形，兩個頂壁15、16交匯處位于杯體12的中軸線A上，這是樣品容腔7的最高點。樣品容腔7的容積可以在150微升-10微升之間，優選做成100微升、50微升、25微升。在杯體12中的樣品容腔7上方設有垂直的注樣入口部17、主注樣通道5及排氣通道4。在注樣入口部17與其下方的杯體12的分界面為一傾斜面18，也就是該傾斜面18與水平面有一夾角，該夾角度數在40到70°之間，優選60°。主注樣通道5的上端口和排氣通道4的上端口 9都在該傾斜面18上，位于杯體12的中軸線A的兩側，且排氣通道4的上端口 9在傾斜面18上的位置要高于主注液通道5的上端口。通過注樣入口部17和主注樣通道5，可將樣品注入到樣品容腔7中。
注樣入口部17橫截面面積大于主注樣通道5與排氣通道4橫截面面積之和。為了順利排出在注樣時以及實驗過程中樣品可能產生的氣泡，在傾斜面18下方的杯體12內設置有一排氣通道4，其上端口 9位于傾斜面18的斜上部，與注樣入口部17連通，主注樣通道5的上部從其上端口開始在杯體12內垂直向下延伸、排氣通道4的上部19 從上端口 9開始也在杯體12內垂直向下延伸，故排氣通道4的上部19與注樣入口部17和主注樣通道5的上部都是大體平行的，排氣通道4的下部20和主注樣通道5的下部22 — 樣都向內彎曲，排氣通道4的下端口 21和主注樣通道5的下端口 23匯聚于樣品容腔7的最高點處。在注樣過程中，注樣管插入到樣品杯中，注樣管端口通過注樣入口部17而到達主注樣通道5的上端口與排氣通道4的上端口 9之間，然后開始注樣，樣品液體經由主注樣通道5進入到樣品容腔7內，而在注樣過程中產生的氣泡就可以通過排氣通道4順利地排到樣品容腔7的上方，避免了現有技術中僅有一注樣通道，可能會在樣品容腔7內產生局部氣塞，使氣泡無法完全排出樣品容腔7外而影響測量準確度。樣品容腔7的底壁13、14是由多個聚光鏡槽8組成，其主要作用是單色光進出樣品容腔7時，通過聚光鏡槽8內部的圓弧面形狀，起到匯集光能的作用，以便于充分利用光源能量，提高信噪比。為了避免雜光進入樣品光路而影響測量精度，在杯體12內、每個頂壁15、16上部處都設置多個雜光屏蔽孔6。所述多個雜光屏蔽孔6優選設置在一條直線上，該直線與相鄰頂壁15、16的內表面平行。這些設置的雜光屏蔽孔使從外部上方入射進來的雜散光在這些小孔內形成全反射光路，從而避免雜光進入樣品光路而影響測量精度。杯體12的下端有定位柱10，其使得樣品杯在儀器中的位置唯一，提高了策略可靠性及重復性。樣品容腔7的兩側用樣品容腔貼片11來密封，如圖9所示，它們是與杯體12高溫燒結的塑料薄膜，這使得樣品杯的制作成本大大降低；另外，還可以保證在加入樣品后薄膜均勻的貼附在加熱膜片上，使樣品受熱均勻、升降溫速率更快，而升降溫速率的快慢與否正是實時熒光定量PCR儀的關鍵指標之一。
權利要求
1.一種樣品杯，包括密封蓋(1)、柔性連板O)、杯體(1 以及樣品容腔貼片(11)，杯體(1 下部設有樣品容腔(7)，用于盛放樣品，其特征在于，杯體(1 上部設有垂直的注樣入口部(17)、主注樣通道( 及排氣通道G)，所述注樣入口部(17)與其下方的杯體(12) 的分界面為一傾斜面(18)，所述主注樣通道(5)的上端口和所述排氣通道的上端口 (9)都在所述傾斜面(18)上，位于所述杯體(12)的中軸線㈧的兩側，且所述排氣通道的所述上端口(9)的位置高于所述主注液通道(5)的所述上端口，所述排氣通道的上部(19)從所述上端口(9)開始在所述杯體(1 內垂直向下延伸，與所述注樣入口部(17) 和所述主注樣通道( 在所述杯體(1 內的上部都是大體平行的，所述排氣通道(4)的下部00)和所述主注樣通道(5)的下部0 —樣都向內彎曲，所述排氣通道的下端口 (21)和所述主注樣通道(5)的下端口匯聚于所述樣品容腔(7)的最高點處；并且，所述注樣入口部(17)的橫截面面積大于所述主注樣通道( 與所述排氣通道的橫截面面積之和。
2.根據權利要求1所述的樣品杯，其特征在于，所述傾斜面(18)與水平面的夾角度數在40到70°之間，優選為60°。
3.根據權利要求1所述的樣品杯，其特征在于，所述樣品容腔(7)具有兩個底壁(13、 14)及兩個頂壁(15、16)，形狀為四邊形，兩個頂壁(15、16)交匯處位于所述中軸線㈧上， 這是所述樣品容腔(7)的所述最高點處。
4.根據權利要求3所述的樣品杯，其特征在于，所述樣品容腔(7)的容積在150微升至 10微升之間
5.根據權利要求1-3任一項所述的樣品杯，其特征在于，在所述杯體(1 內、每個頂壁 (15,16)上部都設置多個雜光屏蔽孔(6)。
6.根據權利要求5所述的樣品杯，其特征在于，每個頂壁(15、16)上部的多個雜光屏蔽孔(6)設置在一條直線上，該直線與相鄰頂壁(15、16)的內表面平行。
7.根據權利要求1-6任一項所述的樣品杯，其特征在于，所述樣品容腔(7)的底壁 (13、14)是由多個聚光鏡槽(8)構成，所述聚光鏡槽(8)內部被設計成圓弧面形狀以匯集光能。
8.根據權利要求1-7任一項所述的樣品杯，其特征在于，所述杯體(1 上設有兩個樣品杯取出槽(3)。
9.根據權利要求1-8任一項所述的樣品杯，其特征在于，所述樣品容腔(7)的兩側用所述樣品容腔貼片(11)來密封，它們是與杯體(1 高溫燒結的塑料薄膜。
10.一種多通道光學測試系統，其含有權利要求1-9任一項所述的樣品杯。
全文摘要
本發明提供了一種樣品杯以及含有其的多通道光學測試系統，該樣品杯包括密封蓋、柔性連板、杯體以及樣品容器貼片，杯體下部設有樣品容腔，用于盛放樣品，杯體上部設有垂直的注樣入口部、主注樣通道及排氣通道，在注樣入口部與其下方的杯體的分界面為一傾斜面，主注樣通道的上端口和排氣通道的上端口位于所述傾斜面的上、下兩側，且排氣通道的上端口位于傾斜面斜上方，高于主注液通道的上端口，排氣通道的上部從上端口垂直向下延伸，與注樣入口部和主注樣通道都是大體平行的，排氣通道的下部和主注樣通道的下部一樣都向內彎曲，排氣通道的下端口和主注樣通道的下端口匯聚于樣品容腔的最高點處，且注樣入口部橫截面面積大于主注樣通道與排氣通道的橫截面面積之和。通過設置排氣通道，可使在注樣或實驗過程中產生的氣泡順利排出到樣品的上方，使其完全不影響測量的精度。
文檔編號G01N21/03GK102507445SQ20111029080
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者孫宏偉, 張洪剛, 朱福來, 苑紅麗, 陳劍飛, 陳啟躍 申請人:北京金諾美生物技術有限公司