CN116656462A - Pcr芯片组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PCR芯片组件，包括：芯片本体，芯片本体上设有流道部，流道部包括预流道和加温流道；预流道的出口与加温流道的入口连通；所述预流道和所述加温流道均呈蛇形往复状；芯片本体的底面设有第一导流槽和第二导流槽；上膜体与芯片本体的顶面键合；下膜体与芯片本体的底面键合；加样件设置在芯片本体的顶面上；试样驱动件，包括承接件和负压泵，承接件上设有承接通道，承接通道的下端与第二导流槽的槽体进口连通，承接通道的上端连接负压泵；所有的上加热件处于所述上膜体的顶面上；所有的下加热件处于所述下膜体的底面上。该PCR芯片组件，使得在加温流道中流动的液体，能够在不同的温度区域之间切换，以加快液体的升降温速度。

Description

PCR芯片组件

技术领域

本发明涉及PCR仪器技术领域，特别是涉及一种PCR芯片组件。

背景技术

聚合酶链式反应(PCR)是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术。PCR的英文具体为：Polymerase Chain Reaction。

PCR是利用DNA在体外90℃左右高温时变性会变成单链，60℃左右低温时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度，DNA聚合酶最适反应温度为72℃左右，DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖的方向合成互补链。PCR的实施一般需要依赖PCR仪器对各反应阶段的温度和加热时长进行控制。

现有的PCR仪器包括加热仓，加热仓的顶面上设有供试样管置入的开口，温控结构设置在加热仓的外部，加热仓的顶部设有测试仓上盖，加热仓的底部设有测试仓下盖。采用现有的PCR仪器进行PCR操作时，液体的升降温速度慢。如何设计一种能够加快液体的升降温速度的结构是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明解决的技术问题在于提供一种能够加快液体的升降温速度的PCR芯片组件。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种PCR芯片组件，包括：

芯片本体，所述芯片本体的顶面上设有流道部，所述流道部包括沿着所述芯片本体的前后方向依次设置的预流道和加温流道，所述预流道和所述加温流道均贯通至所述芯片本体的底面；所述预流道的出口与所述加温流道的入口连通；所述预流道和所述加温流道均呈蛇形往复状，所述预流道和所述加温流道均为沿着左右方向往复回折的结构；所述芯片本体的底面设有第一导流槽和第二导流槽，所述第一导流槽的槽体出口与所述预流道的进口连通；第二导流槽的槽体进口与所述加温流道的出口连通；

上膜体，与所述芯片本体的顶面键合，所述流道部上覆盖所述上膜体；

下膜体，与所述芯片本体的底面键合，所述流道部、所述第一导流槽和所述第二导流槽覆盖所述下膜体；

加样件，设置在所述芯片本体的顶面上，所述加样件上设有竖向加样口，所述第一导流槽的槽体进口与所述竖向加样口连通；

试样驱动件，包括承接件和负压泵，所述承接件上设有承接通道，所述承接通道的下端与所述第二导流槽的槽体出口连通，所述承接通道的上端连接负压泵；

至少两个上加热件，所有的上加热件处于所述上膜体的顶面上，所有的所述上加热件沿着所述芯片本体的左右方向依次设置；所有的所述上加热件均用于加热所述加温流道中的液体；

至少两个下加热件，所有的下加热件处于所述下膜体的底面上，所有的所述下加热件沿着所述芯片本体的左右方向依次设置；所有的所述下加热件均用于加热所述加温流道中的液体；

所述上加热件与所述下加热件一一对应，所述上加热件处于相应的所述下加热件的正上方。

优选地，所述承接通道中设有防水透气膜。

优选地，所述流道部还包括中间连接流道，所述预流道的出口与所述加温流道的入口通过所述中间连接流道连通，所述中间连接流道沿着所述芯片本体的前后方向延伸。

优选地，所述上膜体采用透明材质，两个相邻的所述上加热件之间具有上部间隔；所述下膜体采用透明材质，两个相邻的所述下加热件之间具有下部间隔。

如上所述，本发明的PCR芯片组件，具有以下有益效果：

本发明的PCR芯片组件使用时，液体从竖向加样口进入，液体进入竖向加样口后，关闭竖向加样口上的盖子，然后负压泵启动，负压泵对流道部施加负压，使得液体依次流入预流道和加温流道；所有的上加热件沿着芯片本体的左右方向依次设置，所有的下加热件沿着芯片本体的左右方向依次设置，上加热件与所述下加热件一一对应，所述上加热件处于相应的所述下加热件的正上方，即上加热件处于相应的所述下加热件的竖直方向上，对所有的上加热件设置不同的加热温度，对所有的下加热件设置不同的加热温度，且下加热件与竖直方向上对应的上加热件设置同样的加热温度，则液体在加温流道中沿着左右方向往复流动时，不同加热温度的上加热件对加温流道中的液体进行加热，不同加热温度的下加热件对加温流道中的液体进行加热；由于上加热件与相应的下加热件设置相同的加热温度，所以，上加热件与相应的下加热件是以相同的温度对加温流道中的液体进行加热；因此，本发明的PCR芯片组件，使得在加温流道中流动的液体，能够在不同的温度区域之间切换，以加快液体的升降温速度。

附图说明

图1显示为实施例1的PCR芯片组件的立体结构示意图。

图2显示为实施例1的PCR芯片组件的侧面结构示意图。

图3显示为实施例1的PCR芯片组件上未设置上膜体和下膜体时的上部立体结构示意图。

图4显示为实施例1的PCR芯片组件的芯片本体的顶面结构示意图。

图5显示为实施例1的PCR芯片组件的芯片本体的底面结构示意图。

图6显示为实施例1的PCR芯片组件的芯片本体的剖面结构示意图。

图7显示为实施例1的PCR芯片组件的芯片本体的立体结构示意图。

图8显示为实施例1的PCR芯片组件上未设置上膜体和下膜体时的下部立体结构示意图。

图9显示为实施例2的PCR芯片组件的结构示意图。

附图标号说明

100 芯片本体

110 流道部

111 预流道

112 加温流道

113 中间连接流道

120 第一导流槽

130 第二导流槽

101 主流通道

102 转向流道

103 串联流道

210 上膜体

220 下膜体

300 加样件

310 竖向加样口

400 承接件

410 承接通道

510 上加热件

501 上部间隔

520 下加热件

502 下部间隔

600 防水透气膜

S1 两个主流通道的靠近前端的侧壁之间的距离

L1 中间连接流道在芯片本体前后方向上的长度

L2 流道部在芯片本体左右方向上的长度

S2 主流通道的两个相对设置的侧壁之间的距离

M1 竖向中轴面

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在以下的说明中，芯片本体100的前侧是指相对于图4纸面的左侧，芯片本体100的后侧是指相对于图4纸面的右侧，芯片本体100的左侧是指相对于图4纸面的下侧，芯片本体100的右侧是指相对于图4纸面的上侧。

实施例1

如图1至图8所示，本实施例的PCR芯片组件，包括：

芯片本体100，芯片本体100的顶面上设有流道部110，流道部110包括沿着芯片本体100的前后方向依次设置的预流道111和加温流道112，预流道111和加温流道112均贯通至芯片本体100的底面；预流道111的出口与加温流道112的入口连通；预流道111和加温流道112均呈蛇形往复状，预流道111和加温流道112均为沿着左右方向往复回折的结构；芯片本体100的底面设有第一导流槽120和第二导流槽130，第一导流槽120的槽体出口与预流道111的进口连通；第二导流槽130的槽体进口与加温流道112的出口连通；

上膜体210，与芯片本体100的顶面键合，流道部110上覆盖上膜体210；

下膜体220，与芯片本体100的底面键合，流道部110、第一导流槽120和第二导流槽130覆盖下膜体220；

加样件300，设置在芯片本体100的顶面上，加样件300上设有竖向加样口310，第一导流槽120的槽体进口与竖向加样口310连通；竖向加样口310上可设置盖子；

试样驱动件，包括承接件400和负压泵，承接件400上设有承接通道410，承接通道410的下端与第二导流槽130的槽体出口连通，承接通道410的上端连接负压泵；

至少两个上加热件510，所有的上加热件510处于上膜体210的顶面上，所有的上加热件510沿着芯片本体100的左右方向依次设置；所有的上加热件510均用于加热加温流道112中的液体；

至少两个下加热件520，所有的下加热件520处于下膜体220的底面上，所有的下加热件520沿着芯片本体100的左右方向依次设置；所有的下加热件520均用于加热加温流道112中的液体；

上加热件510与下加热件520一一对应，上加热件510处于相应的下加热件520的正上方。

本发明的PCR芯片组件使用时，液体从竖向加样口310进入，液体进入竖向加样口310后，关闭竖向加样口310上的盖子，然后负压泵启动，负压泵对流道部110施加负压，使得液体依次流入预流道111和加温流道112，负压泵实现控制液体的流动，即为负压泵实现控制液体的流动速度，负压泵控制PCR循环的次数；所有的上加热件510沿着芯片本体100的左右方向依次设置，所有的下加热件520沿着芯片本体100的左右方向依次设置，上加热件510与下加热件520一一对应，上加热件510处于相应的下加热件520的正上方，即上加热件510处于相应的下加热件520的竖直方向上，对所有的上加热件510设置不同的加热温度，对所有的下加热件520设置不同的加热温度，且下加热件520与竖直方向上对应的上加热件510设置同样的加热温度，则液体在加温流道112中沿着左右方向往复流动时，不同加热温度的上加热件510对加温流道112中的液体进行加热，不同加热温度的下加热件520对加温流道112中的液体进行加热；由于上加热件510与相应的下加热件520设置相同的加热温度，所以，上加热件510与相应的下加热件520是以相同的温度对加温流道112中的液体进行加热；因此，本发明的PCR芯片组件，使得在加温流道112中流动的液体，能够在不同的温度区域之间切换，以加快液体的升降温速度。

由于上加热件510和下加热件520的温度是恒定的，上加热件510和下加热件520同时对芯片本体100进行加热，所以，在加温流道112中的液体受到了双面加热，加温流道112中的液体收到反复循环加热。

本实施例中，上加热件510为两个，下加热件520为两个，两个上加热件510的其中一个上加热件510的加热温度为90℃，两个上加热件510的其中一个上加热件510的加热温度为65℃；两个下加热件520的其中一个下加热件520的加热温度为90℃，两个下加热件520的其中一个下加热件520的加热温度为65℃；加热温度为65℃的下加热件520竖直方向上对应的上加热件510的温度为65℃；加热温度为90℃的下加热件520竖直方向上对应的上加热件510的温度为90℃；则负压泵驱动液体在加温流道112中流动，使得液体受到90℃与65℃的这两个温度区域循环加热，在每个温度区域的停留时间根据实际情况确定。

上加热件510和下加热件520采用的材料为铜。芯片本体100的上侧与上膜体210键合，芯片本体100的下侧与下膜体220键合，键合可采用热压、超声或者激光等方式。芯片本体100、上膜体210和下膜体220均可采用工程塑料，工程塑料可以为聚碳酸酯或者聚丙烯等。

预流道111包括多个沿着芯片本体100的前后方向依次连接的流道单元，加温流道112包括多个沿着芯片本体100的前后方向依次连接的流道单元；预流道111的流道单元的数量小于加温流道112的流道单元的数量。该结构使得液体在预流道111中稳定地流动后，再进入加温流道112中。预流道111的流道单元的数量小于加温流道112的流道单元的数量，则液体能够在加温流道112中完成多次升降温操作。

本实施例中，芯片本体100的厚度的取值范围为80um，上膜体210和下膜体220的厚度的取值范围均为75um。使得芯片组件、上膜体210和下膜体220的体积较小，则使得液体的加热速度更快。加温流道112的流道单元的数量为35个，预流道111的流道单元的数量为6个，在负压泵的控制下，PCR循环的次数小于等于35次。采用现有的PCR仪器进行PCR操作时，液体的升降温速度慢，PCR的时间一般都在45分钟至2小时之间；而采用本实施例的PCR芯片组件进行PCR操作时，52秒能够完成液体在加温流道112的35个流道单元中的流动，则PCR的时间能够降低。

每个流道单元包括两个平行设置的主流通道101、一个转向流道102和一个串联流道103；每个流道单元中，两个主流通道101的处于同一侧的端部通过转向流道102连接，两个主流通道101中的靠近后侧的主流通道101的远离转向流道102一端通过串联流道103连接下一个流道单元中的靠近前侧的主流通道101。该结构简单，便于液体稳定地流动，且便于所有的上加热件510对加温流道112中的液体进行加热。

流道部110还包括中间连接流道113，预流道111的出口与加温流道112的入口通过中间连接流道113连通，中间连接流道113沿着芯片本体100的前后方向延伸。该结构使得液体从预流道111流出后能够在中间连接流道113平稳地流动后，进入加温流道112中。

本实施例中，两个主流通道101的靠近前端的侧壁之间的距离S1为1.5±0.1mm；中间连接流道113在芯片本体100前后方向上的长度L1为3mm；流道部110在芯片本体100左右方向上的长度L2为20.5mm；主流通道101、转向流道102和串联流道103的两个相对设置的侧壁之间的距离相同，主流通道101的两个相对设置的侧壁之间的距离S2为0.5±0.1mm。

承接通道410的中轴线垂直于水平面。承接通道410的下端与加温流道112的出口连通，负压泵连接承接通道410的上端。该结钩便于负压泵对承接通道410进行抽负压操作。

承接通道410中设有防水透气膜600。设置该防水透气膜600能够使得空气通过，液体无法穿过防水透气膜600，则能够防止液体污染负压泵。

上膜体210采用透明材质，两个相邻的上加热件510之间具有上部间隔501；下膜体220采用透明材质，两个相邻的下加热件520之间具有下部间隔502。上部间隔501和下部间隔502能够用于采光。上部间隔501与下部间隔502的作用相同。当需要进行荧光采集时，采集设备能够通过上部间隔501对液体进行拍照。上部间隔501能够防止两个相邻的不同温度的上加热件510之间产生温度干扰，下部间隔502能够防止两个相邻的不同温度的下加热件520之间产生温度干扰。

本实施例中，上部间隔501为1mm。下部间隔为1mm。

芯片本体100为矩形结构，芯片本体100的竖向中轴面M1与芯片本体100的前后方向平行，芯片本体100的竖向中轴面M1垂直于芯片本体100的顶面；在芯片本体100的左右方向上，流道部110处于芯片本体100的中部。在芯片本体100的左右方向上，每个上加热件510对加温流道112进行加热的区域的长度相同。芯片本体100的竖向中轴面M1与两个上加热件510之间的距离相同。上加热件510的尺寸与下加热件520的尺寸相同。

实施例2

如图9所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例PCR芯片组件中，上加热件510的数量为三个，下加热件520的数量为三个。从左至右，三个上加热件510的加热温度分别为95℃、53℃、72℃；从左至右，三个下加热件520的加热温度分别为95℃、53℃、72℃；则该PCR芯片组件能够应用于不同的测试情况。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种PCR芯片组件，其特征在于，包括：

芯片本体(100)，所述芯片本体(100)的顶面上设有流道部(110)，所述流道部(110)包括沿着所述芯片本体(100)的前后方向依次设置的预流道(111)和加温流道(112)，所述预流道(111)和所述加温流道(112)均贯通至所述芯片本体(100)的底面；所述预流道(111)的出口与所述加温流道(112)的入口连通；所述预流道(111)和所述加温流道(112)均呈蛇形往复状，所述预流道(111)和所述加温流道(112)均为沿着左右方向往复回折的结构；所述芯片本体(100)的底面设有第一导流槽(120)和第二导流槽(130)，所述第一导流槽(120)的槽体出口与所述预流道(111)的进口连通；第二导流槽(130)的槽体进口与所述加温流道(112)的出口连通；

上膜体(210)，与所述芯片本体(100)的顶面键合，所述流道部(110)上覆盖所述上膜体(210)；

下膜体(220)，与所述芯片本体(100)的底面键合，所述流道部(110)、所述第一导流槽(120)和所述第二导流槽(130)上覆盖所述下膜体(220)；

加样件(300)，设置在所述芯片本体(100)的顶面上，所述加样件(300)上设有竖向加样口(310)，所述第一导流槽(120)的槽体进口与所述竖向加样口(310)连通；

试样驱动件，包括承接件(400)和负压泵，所述承接件(400)上设有承接通道(410)，所述承接通道(410)的下端与所述第二导流槽(130)的槽体出口连通，所述承接通道(410)的上端连接负压泵；

至少两个上加热件(510)，所有的上加热件(510)处于所述上膜体(210)的顶面上，所有的所述上加热件(510)沿着所述芯片本体(100)的左右方向依次设置；所有的所述上加热件(510)均用于加热所述加温流道(112)中的液体；

至少两个下加热件(520)，所有的下加热件(520)处于所述下膜体(220)的底面上，所有的所述下加热件(520)沿着所述芯片本体(100)的左右方向依次设置；所有的所述下加热件(520)均用于加热所述加温流道(112)中的液体；

所述上加热件(510)与所述下加热件(520)一一对应，所述上加热件(510)处于相应的所述下加热件(520)的正上方。

2.根据权利要求1所述的PCR芯片组件，其特征在于：所述承接通道(410)中设有防水透气膜(600)。

3.根据权利要求1所述的PCR芯片组件，其特征在于：所述流道部(110)还包括中间连接流道(113)，所述预流道(111)的出口与所述加温流道(112)的入口通过所述中间连接流道(113)连通，所述中间连接流道(113)沿着所述芯片本体(100)的前后方向延伸。

4.根据权利要求1所述的PCR芯片组件，其特征在于：所述上膜体(210)采用透明材质，两个相邻的所述上加热件(510)之间具有上部间隔(501)；所述下膜体(220)采用透明材质，两个相邻的所述下加热件(520)之间具有下部间隔(502)。