CN205635562U - 一种pcr仪芯片夹持装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PCR仪芯片夹持装置，包括传热底板、夹具基座、PCR管盖、热盖和密封件，所述热盖为直径与PCR管盖一致的热传导圆柱体；所述夹具基座开有一个或多个用于定位PCR管盖和放置热盖的通孔；在夹具基座的底面，对应于通孔设有一个或多个用于放置PCR芯片的定位槽；所述密封件上开有对应于所述通孔的孔；组装在一起时，夹具基座固定于传热底板上，PCR芯片定位于夹具基座底面的定位槽中；PCR芯片上方依次为密封件、PCR管盖和热盖，其中PCR管盖和热盖定位于夹具基座的通孔中；PCR芯片的反应面和PCR管盖通过密封件上的孔连通，并紧密贴合。该夹持装置结构简单，拆装方便，可重复利用，工作效率高。

Description

一种PCR仪芯片夹持装置

技术领域

本实用新型涉及一种PCR仪芯片夹持装置，主要应用于基因测序、基因诊断、基因识别、药物筛选以及新药研发等生物化学领域。

背景技术

聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，简称PCR)，是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火(复性)及适温延伸等反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究，还可用于病原体检测、产前诊断、肿瘤基因检测、疗效评估、食品安全检测、食品转基因检测等医疗、食品、卫生领域。

PCR反应过程中产生的DNA拷贝数是呈指数方式增加的，随着反应循环数的增加，最终PCR反应不再以指数方式生成模板，从而进入平台期。在传统的PCR中，常用凝胶电泳分离并用荧光染色来检测PCR反应的最终扩增产物，因此用此终点法对PCR产物定量存在不可靠之处。而且凝胶电泳需要开盖检测，极易造成PCR产物的污染。

实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR)，在PCR扩增过程中，通过添加荧光物质，对PCR进程进行实时检测，有效地解决了传统定量只能终点检测的局限，实现了每一轮循环均检测一次荧光信号的强度，并记录在电脑软件之中，通过对每个样品Ct值的计算，根据标准曲线获得定量结果。荧光定量PCR仪由基本PCR部分、荧光检测部分和上位计算机部分等组成，其中荧光检测部分包括激励光源、光电倍增管、信号采集与处理等部分，因此设计复杂、机体庞大、成本较高，难以基层推广使用。

电化学芯片为PCR检测提供了一种有效方法，无需使用特定光源，不必进行光电转化倍增等步骤，因此简单易行，易于实现仪器小型化和便携化。电化学芯片研究已开展多年，但目前大部分电化学芯片都是在PCR扩增完成之后，将扩增产物加入到芯片中，根据阴阳性样本给出的不同电信号进行判断，一方面操作繁琐，不能实现实时监测，另一方面PCR产物的开盖操作大大增加了被污染的可能性。因此电化学芯片虽然具备一系列优点，但尚未实现大规模使用。

电化学实时PCR近年来在文献中已有报道，Thibaut等利用在反应体系中加入杂交指示剂，实时监测PCR扩增过程中循环方波伏安曲线，在有模板存在的情况下，随着PCR扩增的进行，循环方波伏安曲线的峰值电流逐渐降低(Thibaut Deféver et al.Real-TimeElectrochemical PCR with a DNA Intercalating Redox Probe.Anal.Chem.,2011,83(5),pp1815–1821)。该方法不涉及引物/探针的修饰，对反应电极的设计和加工没有特殊要求。

为了增加电化学实时PCR的特异性，我们考虑通过在引物/探针上引入电化学活性官能团，实时监测PCR体系的扩增情况，需要设计合理、加工精密的电化学实时PCR芯片，该电化学实时PCR芯片已申请了专利，而这样的芯片需要设计配套的夹具。

实用新型内容

本实用新型为解决传统PCR仪存在的不足而提供一种对PCR仪芯片进行夹持、对反应试剂密封良好的装置。该装置可以同时对一个或多个(优选8个)PCR芯片进行装夹，进行一个或多个(优选8个)通道的PCR扩增和试剂反应所产生电信号的采集。该装置具有对试剂热传导效率高的特点，能提高实时定量PCR扩增反应的升降温效率，并且与PCR芯片结合相较于传统实时定量PCR而言，该装置可提高信号实时采集的效率。同时该装置具有操作简单、组合方便、体积小等优点。

本实用新型的技术方案是：

一种PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，包括传热底板、夹具基座、PCR管盖、热盖和密封件，其中：所述热盖为直径与PCR管盖一致的热传导圆柱体；所述夹具基座开有一个或多个用于定位PCR管盖和放置热盖的通孔；在夹具基座的底面，对应于通孔设有一个或多个用于放置PCR芯片的定位槽；所述密封件上开有对应于所述通孔的孔；组装在一起时，夹具基座固定于传热底板上，PCR芯片定位于夹具基座底面的定位槽中；PCR芯片上方依次为密封件、PCR管盖和热盖，其中PCR管盖和热盖定位于夹具基座的通孔中；PCR芯片的反应面和PCR管盖通过密封件上的孔连通，并紧密贴合。

进一步的，所述传热底板优选为导热良好的金属板，如铝板；所述热盖由导热性能良好的金属制成的圆柱体，如铝等。

所述PCR管盖作为试剂容器，可直接采用行业通行的联排PCR管盖，比如八联排PCR管盖，优选八联排PCR凸盖。

所述密封件为热稳定的弹性密封垫片，采用不抑制PCR反应、生物兼容性优良、化学兼容性优良、热稳定性优良、弹性优良、密封性优良的高分子材料及其它新型材料，如PP(聚丙烯)等。

所述夹具基座用于放置PCR管盖、PCR芯片、热盖及密封件，以化学稳定性好、导热性差、不易形变的材料制成，如PEEK(聚醚醚酮)等。在夹具基座的底面开有放置PCR芯片的定位槽，其宽度尺寸与PCR芯片宽度尺寸相配合，用来定位PCR芯片。夹具基座还开有一个或多个PCR管盖的定位孔，例如开有与八联排PCR管盖相配合的八个通孔，与PCR管盖和热盖直径相配合，用来定位PCR管盖以及放置热盖。在夹具基座的底面设有密封件定位凸台，可防止密封件位移。

优选的，传热底板和夹具基座通过螺钉和螺母固定连接。在传热底板和夹具基座上都开有连接螺钉穿过的孔，进一步的，在夹具基座的顶面开有放置六角螺母的六角孔。

优选的，在夹具基座的顶面开有为了降低夹具基座热容量的不规则凹槽。

本实用新型的PCR仪芯片夹持装置的组装过程如下：先将夹具基座的顶面朝下放置，将PCR管盖定位在夹具基座的通孔处；在PCR管盖内加入相应的试剂后在其上放置密封件，通过夹具基座上定位凸台使密封件的孔对准PCR管盖(也就是使密封件的孔与夹具基座的通孔同心)；然后将PCR芯片放在夹具基座底面的定位槽中，带电极的面和密封件紧密贴合；接着把导热底板压在PCR芯片上，使PCR芯片处于区域封闭状态，同时其信号输出引线为开放式；最后用螺钉使导热底板与夹具基座连接起来压紧，保证芯片夹持的稳定和试剂的密封良好。这时，将已装配好的部件整体翻过来，使夹具基座的顶面朝上，把热盖放进通孔中，和PCR管盖底部良好接触，完成整个夹持装置的组装。

本实用新型的技术效果主要体现在：

该夹持装置同时具备芯片夹具、试剂密封容器、导热介体三项功能。该夹持装置的芯片区域密封方式能够在PCR反应的同时支持芯片实时输出PCR反应信号结果，满足了实时定量电化学PCR所需的使用体系。

利用该夹持装置，PCR试剂用量仅为传统PCR仪的五分之一，大大节约试验运行成本。

该夹持装置结构简单，拆装方便，可以重复利用。PCR芯片夹紧力大小可调，能同时对一个或多个芯片进行装夹，同时进行一个或多个通道的PCR反应，工作效率高。此外，由于PCR管盖和芯片之间添加了密封件，有效避免了试剂的泄漏，为PCR反应的顺利进行提供了稳定可靠的环境。并且该芯片夹持装置热容量小，升温降温快，大大提升PCR扩增效率。

附图说明

图1是本实用新型的八联排芯片夹持装置的总体结构图，其中：1-夹具基座；2-PCR管盖；3-密封件；4-PCR芯片；5-传热底板；6-连接螺钉；7-螺母；8-热盖。

图2是夹具基座的结构示意图，其中(a)为底面示意图，(b)为剖视图，(c)为顶面示意图，11-密封件定位凸台；12-放置芯片的槽；13-管盖定位和放置热盖的通孔；14-放置螺母的定位槽；15-减轻夹具基座热容量的凹槽。

图3是导热底板的结构示意图。

图4是热盖的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，PCR仪八联排芯片夹持装置包括：夹具基座1、管盖2、密封件3、传热底板5、热盖8、密封件3和连接螺钉6、螺母7。

夹具基座1用于放置PCR管盖2、PCR芯片4及热盖8，由化学稳定性好、导热性差、不易形变的材料制成，如图2所示，其上开有八个用于管盖定位和放置热盖的通孔13，在夹具基座1的底面设有密封件定位凸台11和放置芯片的槽12，在夹具基座1的顶面开有放置螺母的定位槽14和减轻夹具基座热容量的凹槽15。

PCR管盖2直接采用行业通行的八联排PCR管盖，作为试剂容器，管盖2为耐热性及稳定性良好的高分子材料做成。密封件3在PCR管盖2和PCR芯片4之间，起密封作用，防止试剂挥发泄漏，由PP材料或其他高分子聚合物材料制成；密封件3上开有十个孔，中间的八个孔与夹具基座1的八个通孔13对应，两端的两个孔用于定位，与夹具基座1底面的定位凸台11相配合。PCR芯片4为硅基芯片或聚合物软基印刷芯片。传热底板5由导热良好的金属材料制成，如铝等，边缘开有连接螺钉用的孔，如图3所示。热盖8由导热性能良好的金属制成，如铝等，如图4所示。

在使用时，先把PCR管盖2放置在夹具基座1的相应位置，PCR管盖2内加入相应的试剂后再在管盖顶端放上密封件3。通过夹具基座1底面上的定位凸台11使密封件3的孔与8联排PCR管盖2的孔同心。PCR芯片4放在芯片定位槽12上面，带电极的面和密封件3紧密贴合，使芯片处于区域封闭状态，同时其信号输出引线为开放式。最后把导热底板5压在PCR芯片4上，和夹具基座1用螺钉连接起来压紧，保证芯片夹持的稳定和试剂的密封良好。在夹具基座1的另一面把热盖放进去，和PCR管盖2底部良好接触，完成整个夹具的组装。把装配好的夹具放入PCR仪中进行反应。

Claims (10)

1.一种PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，包括传热底板、夹具基座、PCR管盖、热盖和密封件，其中：所述热盖为直径与PCR管盖一致的热传导圆柱体；所述夹具基座开有一个或多个用于定位PCR管盖和放置热盖的通孔；在夹具基座的底面，对应于通孔设有一个或多个用于放置PCR芯片的定位槽；所述密封件上开有对应于所述通孔的孔；组装在一起时，夹具基座固定于传热底板上，PCR芯片定位于夹具基座底面的定位槽中；PCR芯片上方依次为密封件、PCR管盖和热盖，其中PCR管盖和热盖定位于夹具基座的通孔中；PCR芯片的反应面和PCR管盖通过密封件上的孔连通，并紧密贴合。

2.如权利要求1所述的PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，所述传热底板为金属板。

3.如权利要求1所述的PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，所述热盖为金属圆柱体。

4.如权利要求1所述的PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，所述PCR管盖为八联排PCR管盖。

5.如权利要求4所述的PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，所述PCR管盖为八联排PCR凸盖。

6.如权利要求1所述的PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，所述密封件为热稳定的弹性密封垫片。

7.如权利要求1所述的PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，在夹具基座的底面设有防止密封件位移的定位凸台。

8.如权利要求1所述的PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，传热底板和夹具基座通过螺钉和螺母固定连接。

9.如权利要求1所述的PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，在夹具基座的顶面开有不规则凹槽。

10.如权利要求1所述的PCR仪芯片夹持装置，其特征在于，所述夹具基座为PEEK基座，开有与八联排PCR管盖相配合的八个通孔；对应于所述通孔，在夹具基座的底面开有八个放置PCR芯片的定位槽；夹具基座底面两端设有防止密封件位移的定位凸台；在夹具基座的顶面开有不规则凹槽。