一种数字PCR仪的制作方法

本发明涉及生物检测设备技术领域，特别涉及一种数字pcr仪。

背景技术：

数字pcr(digitalpolymerasechainreaction，dpcr)作为dna定量的新技术，实现了单分子dna绝对定量。目前在临床诊断、转基因成分定量、单细胞基因表达、环境微生物检测和下一代测序等方面的研究发挥了重要作用。在数字pcr进样过程中，需要将微流体注入微流体芯片中，以便进行后续的检测。其中，微流体芯片技术是目前迅速发展的高新技术和多学科交叉科技前沿领域之一，是生命科学、化学科学与信息科学信号检测和处理方法研究的重要技术平台。

在微流体芯片注样步骤中，流体驱动和控制是关键，可分为压力驱动、电驱动、热驱动、表面张力驱动，其中压力驱动是流体驱动的主流技术。目前压力驱动主要是利用正压将流体压入芯片，其过程简单来说，就是通过对流体样品增加压力，将样品挤入芯片的微流体通道内，但随着微流控芯片尺寸的减小及微流道的日趋复杂，正压方式便暴露出以下缺点：第一，流体注入时所受到的流动阻力大，提高了样品的注入难度。第二，流体样品注入后，流体通道内的气体残留可能性大，样品很难压入残留气体所占据的容积，就很难实现样品充满的均一性，甚至造成进样失败；第三，正压方式一般需要有一定余量的样品才可实现顺利进样，这对一些珍贵的试剂或样品造成很大浪费。针对这一问题，现有技术中，利用微阀、微泵控制流动，但该种系统成本高，且对流体压力、流量等要求苛刻。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种能实现正压驱动和负压驱动的微流体芯片注样的数字pcr仪，并能实现注入样品充满微流体芯片的均一性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种数字pcr仪，包含：

操作平台，用于放置微流体芯片，所述微流体芯片具有流体通道，并且所述流体通道具有通道入口和通道出口；所述微流体芯片设有与所述通道入口连通的第一柔性阀体，以及与所述通道出口连通的第二柔性阀体；

第一执行机构，用于挤压所述第一柔性阀体，所述第一柔性阀体被挤压后封闭所述通道入口；

第二执行机构，用于挤压所述第二柔性阀体，所述第二柔性阀体被挤压后封闭所述通道出口；

定位架，用于放置第一适配管和第二适配管，其中，所述第一适配管用于和所述第一柔性阀体相互连通，所述第二适配管用于和所述第二柔性阀体相互连通；

第一气压产生机构，用于向所述第一适配管产生气压；

第二气压产生机构，用于向所述第二适配管产生气压；

主控设备，用于分别控制所述第一执行机构、所述第二执行机构、所述第一气压产生机构、所述第二气压产生机构。

本发明实施方式相对于现有技术而言，利用具有通道入口和通道出口的微流体芯片、设在通道入口的第一柔性阀体、设在通道出口的第二柔性阀体、第一执行机构、第二执行机构、第一气压产生机构、第二气压产生机构以及主控设备，实现了微流体芯片的进样。具体来说，通过第一执行机构挤压第一柔性阀体，并配合第二执行机构挤压第二柔性阀体，可以选择性的控制通道入口和通道出口的通断，从而使微流体芯片可选择性地封闭，再配合与第一柔性阀体相互连通的第一适配管、与第二柔性阀体相互连通的第二适配管，以及用于向第一适配管产生气压的第一气压产生机构、用于向第二适配管产生气压的第二气压产生机构，利用第一气压产生机构和第二气压产生机构所产生的正压或负压，将微流体样品注入流体通道内，并具有充满的均一性。

优选的，在该数字pcr仪中，所述操作平台设有承插槽，所述承插槽与所述微流体芯片的形状配合，用于供所述微流体芯片插入，用以固定微流体芯片。

优选的，在该数字pcr仪中，所述承插槽包括滑槽部，所述滑槽部延伸至所述操作平台边缘，使微流体芯片更容易安装。

优选的，在该数字pcr仪中，所述定位架包括：

第一固定部，用于固定所述第一柔性阀体；

第二固定部，用于固定所述第二柔性阀体。定位架在固定第一适配管和第二适配管的同时，还固定第一柔性阀体和第二柔性阀体，使得第一适配管和第一柔性阀体的连接，以及第二适配管和第二柔性阀体的连接更为稳固，并且利用同个定位架，使得该数字pcr仪的结构更为紧凑。

优选的，在该数字pcr仪中，所述第一执行机构包括第一按压顶针和第一伸缩装置，所述第一伸缩装置用于带动所述第一按压顶针移动，在所述第一按压顶针挤压所述第一柔性阀体后，所述通道入口封闭。该种结构相对简单，并且可以完全实现通道入口的封闭，并且第一伸缩装置配合主控设备可以实现远距离操作，更为实用。

优选的，在该数字pcr仪中，所述操作平台设有第一镂空部，所述第一按压顶针穿过所述第一镂空部，使得该数字pcr仪的结构更为紧凑。

优选的，在该数字pcr仪中，所述第一柔性阀体具有第一内部通道以及第一按压槽，所述第一按压槽向所述第一内部通道方向延伸，所述第一按压槽用于供所述第一按压顶针伸入。以较少第一柔性阀体受按压部的壁厚，使第一柔性阀体更容易变形，以便通道入口的封闭。

优选的，在该数字pcr仪中，所述第一柔性阀体还具有第一支撑槽，所述第一支撑槽向所述第一内部通道方向延伸；

所述定位架还包括第一支撑顶针，用于伸入所述第一支撑槽内，并且所述第一支撑顶针与所述第一按压顶针相对设置。以进一步较少第一柔性阀体受按压部的壁厚，并提供给第一按压顶针一支撑力，使第一柔性阀体更容易变形，以便通道入口的封闭。

优选的，在该数字pcr仪中，所述第二执行机构包括第二按压顶针和第二伸缩装置，所述第二伸缩装置用于带动所述第二按压顶针移动，在所述第二按压顶针挤压所述第二柔性阀体后，所述通道出口封闭。该种结构相对简单，并且可以完全实现通道入口的封闭，并且第二伸缩装置配合主控设备可以实现远距离操作，更为实用。

优选的，在该数字pcr仪中，所述操作平台设有第二镂空部，所述第二按压顶针穿过所述第二镂空部，使得该数字pcr仪的结构更为紧凑。

优选的，在该数字pcr仪中，所述第二柔性阀体具有第二内部通道以及第二按压槽，所述第二按压槽向所述第二内部通道方向延伸，所述第二按压槽用于供所述第二按压顶针伸入。以较少第二柔性阀体受按压部的壁厚，使第二柔性阀体更容易变形，以便通道入口的封闭。

优选的，在该数字pcr仪中，所述第二柔性阀体还具有第二支撑槽，所述第二支撑槽向所述第二内部通道方向延伸；

所述定位架还包括第二支撑顶针，用于伸入所述第二支撑槽内，并且所述第二支撑顶针与所述第二按压顶针相对设置。以进一步较少第二柔性阀体受按压部的壁厚，并提供给第二按压顶针一支撑力，使第二柔性阀体更容易变形，以便通道入口的封闭。

优选的，在该数字pcr仪中，所述第一气压产生机构包括第一气压产生装置以及和所述第一气压产生装置连通的第一接头；

所述数字pcr仪还包括第一活动板，所述第一接头设置在第一活动板上，所述第一活动板通过第一行程机构相对所述定位架移动，用于带动所述第一接头和所述第一适配管连通。提高了数字pcr仪的操作灵活性能，便于第一适配管更换。

优选的，在该数字pcr仪中，所述第二气压产生机构包括第二气压产生装置以及和所述第二气压产生装置连通的第二接头；

所述数字pcr仪还包括第二活动板，所述第二接头设置在第二活动板上，所述第二活动板通过第二行程机构相对所述定位架移动，用于带动所述第二接头和所述第二适配管连通。提高了数字pcr仪的操作灵活性能，便于第二适配管更换。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中的数字pcr仪的结构示意图一；

图2是本发明第一实施方式中的数字pcr仪的结构示意图二；

图3是本发明第一实施方式中的数字pcr仪的结构示意图三；

图4是本发明第一实施方式中的微流体芯片的内部结构示意图；

图5是本发明第一实施方式中的定位架的结构示意图；

图6是第一实施方式中的微流体芯片的结构示意图一；

图7是第一实施方式中的微流体芯片的结构示意图二；

图8是第一实施方式中的操作平台的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种数字pcr仪，如图1-8所示，主要包含：操作平台1、第一执行机构2、第二执行机构3、定位架4、第一气压产生机构5、第二气压产生机构6、主控设备(图中未示)。

其中，操作平台1，用于放置微流体芯片7，如图4所示，微流体芯片7具有流体通道71，并且流体通道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分别开设在该微流体芯片7的表面，而流体通道71则埋设在该微流体芯片7的内部，如图6、图7所示，该微流体芯片7设有与通道入口72连通的第一柔性阀体74，以及与通道出口73连通的第二柔性阀体75，第一柔性阀体74和第二柔性阀体75由聚合材料制成，具有优异的弹性变形能力，第一柔性阀体74和第二柔性阀体75通过粘接剂粘接在该微流体芯片7的表面，该种连接方式为可拆式连接，拆卸后的第一柔性阀体74和第二柔性阀体75或者微流体芯片7经清洗后可反复利用。

第一执行机构2，用于挤压第一柔性阀体74，第一柔性阀体74被挤压后封闭通道入口72。具体来说，在本实施方式的数字pcr仪中，第一执行机构2包括第一按压顶针21和第一伸缩装置22，其中，第一伸缩装置22为一气动或电动伸缩装置，例如气缸或电缸，该第一伸缩装置22用于带动第一按压顶针21移动，在第一按压顶针21挤压第一柔性阀体74后，通道入口72封闭，当第一按压顶针21撤离后，第一柔性阀体74因弹性变形恢复原状，继续保持畅通状态。该种结构相对简单，并且可以完全实现通道入口72的封闭，并且第一伸缩装置22配合主控设备可以实现远距离操作，更为实用。

需要说明的是，为了数字pcr仪的结构更为紧凑，操作平台1设有第一镂空部11，第一按压顶针21穿过第一镂空部11，即第一按压顶针21在操作平台1范围内作往复运动。作为优选，第一柔性阀体74具有第一内部通道741以及第一按压槽742，第一按压槽742向第一内部通道741方向延伸，第一按压槽742用于供第一按压顶针21伸入。以较少第一柔性阀体74受按压部的壁厚，使第一柔性阀体74更容易变形，以便通道入口72的封闭。本实施方式中，第一按压槽742的延伸方向与第一内部通道741方向相互垂直，第一按压槽742的延伸方向也与第一伸缩装置22的运行方向一致，第一按压槽742槽口至槽底孔径逐渐减小，这样有利于第一按压顶针21的伸入，使装配时的允许误差范围大，更易装配。同样不难理解，第二执行机构3，用于挤压第二柔性阀体75，第二柔性阀体75被挤压后封闭通道出口73。本实施方式中，第二执行机构3与第一执行机构2平行且对称设置，运行方向亦相同，与第一执行机构2类似的，第二执行机构3包括第二按压顶针31和第二伸缩装置32，第二伸缩装置32用于带动第二按压顶针31移动，在第二按压顶针31挤压第二柔性阀体75后，通道出口73封闭。操作平台1设有第二镂空部，第二按压顶针31穿过第二镂空部，使得该数字pcr仪的结构更为紧凑。本实施方式中，第二镂空部与第一镂空部11连通，也可以说第二镂空部与第一镂空部11在操作平台1上形成了一个完整的镂空结构，当然，如果第二镂空部与第一镂空部11相互不连通也可以实现近似的效果。第二柔性阀体75具有第二内部通道751以及第二按压槽752，第二按压槽752向第二内部通道751方向延伸，第二按压槽752用于供第二按压顶针31伸入。以较少第二柔性阀体75受按压部的壁厚，使第二柔性阀体75更容易变形，以便通道入口72的封闭。

定位架4，如图5所示，用于放置第一适配管41和第二适配管42，其中，第一适配管41用于和第一柔性阀体74相互连通，第二适配管42用于和第二柔性阀体75相互连通。本实施方式中，第一适配管41和第二适配管42均呈尖嘴形，即具有尖嘴形出口，二者各自的出口分别承插在第一柔性阀体74的第一内部通道741口和第二柔性阀体75的第一内部通道741口，以方便连接。此外，定位架4还包括用于固定第一柔性阀体74的第一固定部，用于固定第二柔性阀体75的第二固定部。如图1-4所示，定位架4在固定第一适配管41和第二适配管42的同时，还固定第一柔性阀体74和第二柔性阀体75，使得第一适配管41和第一柔性阀体74的连接，以及第二适配管42和第二柔性阀体75的连接更为稳固，并且利用同个定位架4，使得该数字pcr仪的结构更为紧凑。为了进一步辅助这两个柔性阀体的工况，如图5、图7所示，第一柔性阀体74还具有第一支撑槽743，第一支撑槽743向第一内部通道741方向延伸，同时，定位架4还包括第一支撑顶针43，用于伸入第一支撑槽743内，并且第一支撑顶针与第一按压顶针21相对设置。以进一步较少第一柔性阀体74受按压部的壁厚，并提供给第一按压顶针21一支撑力，使第一柔性阀体74更容易变形，以便通道入口72的封闭。定位架4与第一支撑顶针为一体化结构，第一支撑槽743槽口至槽底孔径逐渐减小，以便第一支撑顶针的伸入。与之作相同的理解，第二柔性阀体75还具有第二支撑槽753，第二支撑槽753向第二内部通道751方向延伸；定位架4还包括第二支撑顶针44，用于伸入第二支撑槽753内，并且第二支撑顶针与第二按压顶针31相对设置。以进一步较少第二柔性阀体75受按压部的壁厚，并提供给第二按压顶针31一支撑力，使第二柔性阀体75更容易变形，以便通道入口72的封闭。

第一气压产生机构5，用于向第一适配管41产生气压；第二气压产生机构6，用于向第二适配管42产生气压。第一气压产生机构5和第二气压产生机构6可以按需求选用双正压产生机构、双负压产生机构、一正压一负压产生机构，通过不同的操作流程均可以实现微流体芯片7的进样，值得补充说明的是，负压进样相对于正压进样，具有无残留气体的优点，负压能确保样品充满整个流体通道71，样品充满的均一性更佳。此外，负压也能有效节省珍贵的试剂或样品的用量。

主控设备，分别与控制第一执行机构2、第二执行机构3、第一气压产生机构5、第二气压产生机构6电性连接，用于分别控制第一执行机构2、第二执行机构3、第一气压产生机构5、第二气压产生机构6。

通过上述内容不难发现，本实施方式所提供的数字pcr仪，利用具有通道入口72和通道出口73的微流体芯片7、设在通道入口72的第一柔性阀体74、设在通道出口73的第二柔性阀体75、第一执行机构2、第二执行机构3、第一气压产生机构5、第二气压产生机构6以及主控设备，实现了微流体芯片7的进样。具体来说，通过第一执行机构2挤压第一柔性阀体74，并配合第二执行机构3挤压第二柔性阀体75，可以选择性的控制通道入口72和通道出口73的通断，从而使微流体芯片7可选择性地封闭，再配合与第一柔性阀体74相互连通的第一适配管41、与第二柔性阀体75相互连通的第二适配管42，以及用于向第一适配管41产生气压的第一气压产生机构5、用于向第二适配管42产生气压的第二气压产生机构6，利用第一气压产生机构5和第二气压产生机构6所产生的正压或负压，将微流体样品注入流体通道71内，并具有充满的均一性。

值得指出的是，在本实施方式的数字pcr仪中，如图8所示，操作平台1设有承插槽12，承插槽12与微流体芯片7的形状配合，用于供微流体芯片7插入，用以固定微流体芯片7。进一步的，承插槽12包括滑槽部13，滑槽部13延伸至操作平台1边缘，使微流体芯片7更容易安装。

本发明的第二实施方式涉及一种数字pcr仪。第二实施方式是对第一实施方式的改进，主要改进之处在于：在本实施方式的数字pcr仪中，同样可参见图1-图3所示，第一气压产生机构5包括第一气压产生装置51以及和第一气压产生装置51连通的第一接头52；数字pcr仪还包括第一活动板8，第一接头52设置在第一活动板8上，第一活动板8通过第一行程机构9相对定位架4移动，第一行程机构9可在一坐标系内朝x轴方向和z轴方向动作，也可以将第一行程机构9理解为有至少两个行程方向的气缸或电缸组合而成，用于带动第一接头52和第一适配管41连通，使第一接头52盖合在第一适配管41管口，该种结构提高了数字pcr仪的操作灵活性能，便于第一适配管41更换。与之对应的，在该数字pcr仪中，第二气压产生机构6包括第二气压产生装置以及和第二气压产生装置连通的第二接头62，第二气压产生装置即为第一气压产生装置51，当然也可以额外设置一个第二气压产生装置，第二接头62和第一接头52平行且对称设置，同样设置在第一活动板8上，由第一活动板8带动移动，同样提高了数字pcr仪的操作灵活性能，便于第二适配管42更换。本领域技术人员因当理解，若数字pcr仪还包括第二活动板，第二接头62设置在第二活动板上，第二活动板通过第二行程机构相对定位架4移动，用于带动第二接头62和第二适配管42连通，可以实现相近的技术效果。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。