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1、(10)授权公告号 CN 202766515 U (45)授权公告日 2013.03.06 CN 202766515 U *CN202766515U* (21)申请号 201220130089.X (22)申请日 2012.03.31 13096914 2011.04.28 US C12M 1/00(2006.01) C12M 1/38(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/34(2006.01) (73)专利权人 苏州晋翌生物医学仪器有限公司 地址 江苏省苏州市常熟市常熟沿江经济技 术开发区四海路 11 号科创园 203 室 (72)发明人 连彬 (74)专利。
2、代理机构 南京理工大学专利中心 32203 代理人 朱显国 (54) 实用新型名称 微孔板 (57) 摘要 本实用新型公开了一种微孔板， 其中， 微孔板 包括一个平整的顶吊框架上设有许多开孔， 在每 个开孔的位置下面悬挂着称为微孔的容器， 微孔 由侧壁和一个平的或稍呈凸形的底面组成 ； 本实 用新型提高了试剂通过微孔底壁向温度控制模块 表面的传热效率， 最大限度地提高光信号的产生 和收集效率 ； 并且能够对微孔板阵列中样品迅速 升温和降温、 同时能够实时采集样品信息。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附。
3、图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种微孔板， 其特征在于 ： 包括一个平整的顶吊框架上设有许多开孔， 在每个开孔 的位置下面悬挂着称为微孔的容器， 微孔由侧壁和一个平的或稍呈凸形的底面组成 ； 顶吊 框架有足够的柔韧性， 当压力负荷垂直施加到顶吊框架上时， 可使负荷均匀分布到每个微 孔上， 使其底面保持平坦并紧密地对接到位于下面的刚性平面上。 2. 根据权利要求 1 所述的一种微孔板， 其特征在于， 所述的侧壁完全呈圆柱形或圆锥 形， 在沿着其垂直轴向施加压缩负荷时变形量应最小 ； 。
4、所述的微孔底面是平面形的 ； 所述 的微孔侧壁与底面的接合边缘呈圆角形以使其平滑地过渡到底面上， 当一个垂直负荷施加 到顶吊框架上时， 微孔底面紧密地接合到位于下面的一个刚性平面上 ； 所述的顶吊框架、 微 孔侧壁及底面是用具有导热性和化学惰性的材料模铸的， 其厚度为 0.05mm 至 0.5mm。 权 利 要 求 书 CN 202766515 U 2 1/3 页 3 微孔板 技术领域 0001 本实用新型属于通过温度控制的化学或生化反应的领域， 特别是一种微孔板。 背景技术 0002 许多应用科学如分子生物学， 遗传病诊断， 法医， 食品科学等当中， 只有少量的 DNA 可供分析 , 直接检。
5、测非常困难。聚合酶链反应 （PCR） 能够从微量 DNA 样本中生产出大量可 用于测序和基因分型的复制 DNA 片段 , 使 DNA 检测成为可能 , 从而使之成为非常有价值的 技术。 0003 在 PCR 过程中， 试剂通过温度循环在每个周期中对原始 DNA 片段进行复制倍增。 每个温度周期通常由三步构成 ：（1） 变性 （95 C） ；（2） 退火 （50 C） ；（3） 扩展 / 延伸 （70 C） 。 0004 有两个重要的因素对 PCR 检测来说非常关键 ： 一是置放在微孔板中的样品能快速 达到其温度设定点以便在较短的时间内能完成整个测试 ； 二是对于每个温度设定点， 反应 模块保持。
6、微孔阵列所有微孔反应温度的均匀度。 0005 在筛选实验， 统计分析， 或大型检测项目实施过程中， 在相似的试验条件下能同时 处理许多样品最为理想。最常见的 PCR 样品盘 （微孔板） 的构造是带有一个硬实的、 以二维 型式开有许多微孔的顶吊框架， 通常包括 12x8（共 96 孔） 格式， 24x16（共 384 孔） 格式。如 美国专利 No.6015534 （珀金埃默尔公司 Perkin-Elmer, 埃特悟 Atwood） 所述 , 微孔设 计通常是锥形的 （图 8A B） , 便于从温度控制模快中压入和取出。温度控制模快中的匀 热模块有相匹配的加工成的锥形空腔。 温度控制模快底面通常。
7、包括一个控制加热和冷却的 电热模块， 或者通过加热或冷却液流通于靠近底部加工成型的通道， 从而实现温度控制的 目的。 0006 这样的温度控制模快设计上相当复杂和昂贵， 为了达到所要求的均匀加热 / 冷却 条件， 微孔板必须具有锥形孔以使之与空腔的几何形状完全匹配。 其它不足还包括 ： 通向样 品的传热要需要较长一段时间， 因为它必须从热源底部上行一段距离才能到达微孔的顶部 部位 ; 由于微孔底部达到温度设定点要比顶部早， 导致了样品溶液从上至下有不同的加热 / 冷却的历史。从光学性能的角度来看， 这样的设计结构也远远欠佳， 因为激励光和发射荧 光都必须穿过整个微孔的深度， 这会明显导致光强衰。
8、减。 0007 对这样的设计方案近年已经有了一些改进。美国专利申请 No.2010/0055743 A1 （博奥瑞实验室 Bio-Rad Laboratories,Inc., 班讷纪 Banerji) 所提出的一个范例是， 对 温度控制模快进行改进并通过减少其体积来改善反应时间。 这样的小改进使热单元的设计 和制造更加复杂， 从而造成额外成本。而且这还不能解决微孔在不同深度加热和冷却不均 匀的问题。 0008 市场上产品的另一种设计方案是使用玻璃毛细试剂管。 装有样品溶液的细长玻璃 管置于环形的温度控制模块里面， 通过具有温度可控的空气把对流加热 / 冷却空气流吹入 到该玻璃管环型阵列中 , 。
9、以实现温控条件。为了获得良好的传热效果， 这种玻璃管必须非 说 明 书 CN 202766515 U 3 2/3 页 4 常薄， 这就使得它相当脆弱易碎 ； 出于其同样考虑， 玻璃管横截面必须尽量小， 使得它难以 注入样品溶液并影响均匀度。 此外， 这种设计在提升生产规模、 加大样品数量时都有一定困 难。 0009 为了进一步提高 PCR 热模块的性能， 也有人提出了一些其它解决方法。例如， 美国 专利 No.5459300( 卡斯曼 Kasman) 所介绍一种方案是在微孔板和温控表面之间加上一层 导热兼容层， 用以适应不同微孔板底部的几何形状 （扁平形、 U 形、 V 形） 。这种兼容层即使。
10、添 加了导热填料， 与铝， 铜金属相比， 通常热性能也很差， 它也引进了额外的热界面， 所有这些 因素都将导致系统热响应时间慢。 此外， 在垂直负荷压力作用下， 传热对兼容层的厚度变化 非常敏感， 在这种环境下很难控制这个参数， 这将导致微孔之间加热不均匀和响应时间不 一致。 此外， 大多数微孔板产品都未对微孔底部传热进行优化， 这有可能进一步恶化系统的 热性能。 0010 美国专利 No.7074368 （鲁尔茨 Lurz 等） 所介绍的另一种方法是使用一个与样品单 元相接的静态微孔板， 让数个恒温单元 （设定在不同的温度） 与其底面相接触。如何使接触 面实现有效的热接触从而达到最佳化 （低。
11、接触热阻、 整个表面上均匀性） 显然是一个挑战。 这种解决方案仍然存在传统设计那样的热响应慢、 均匀性差的问题。 0011 还有一些其它平底结构型式的微孔板， 例如美国专利 No.6232114（奥罗拉公司 Aurora Bioscience Corporation, 寇尔辛 Coassin 等） 所介绍的方案， 主要是解决光学通 透性的问题， 而不是解决 PCR 过程中所遇到的热响应和均匀性问题。 0012 目前， 公知的 PCR 系统在热响应速度 , 均匀性问题 , 以及制造成本方面都存在许 多不足。并且系统通用性差 , 同一设备不能兼容不同孔数的微孔板。 实用新型内容 0013 本实用新。
12、型的目的在于提供一种提高了试剂通过微孔底壁向温度控制模块表面 的传热效率， 同时最大限度地提高光信号的产生和收集效率的具有独特的薄壁微孔板和平 底设计结构的微孔板。 0014 实现本实用新型目的的技术解决方案为 ： 0015 一种微孔板， 包括一个平整的顶吊框架上设有许多开孔， 在每个开孔的位置下面 悬挂着称为微孔的容器， 微孔由侧壁和一个平的或稍呈凸形的底面组成 ； 顶吊框架有足够 的柔韧性， 当压力负荷垂直施加到顶吊框架上时， 可使负荷均匀分布到每个微孔上， 使其底 面保持平坦并紧密地对接到位于下面的刚性平面上。 0016 本实用新型与现有技术相比， 其显著优点 ： 0017 1、 本实用。
13、新型提供的微孔板以及相应的反应温度控制模块和光学检测系统 , 能 够对微孔板阵列中样品迅速升温和降温、 同时能够实时采集样品信息 ； 0018 2、 本实用新型独特的薄壁微孔板和平底设计结构， 结合在每个微孔上的均匀压力 分布， 提高了试剂通过微孔底壁向温度控制模块表面的传热效率， 同时最大限度地提高光 信号的产生和收集效率 ； 0019 3、 本实用新型的有效实施将改善了热响应速度和热循环时间， 减少了试剂用量， 同时节省了每个周期所消耗的能量 , 同时降低了微孔板这样的一次性产品塑料材料耗量。 0020 下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。 说 明 书 CN 202766515 U 。
14、4 3/3 页 5 附图说明 0021 图 1 是本实用新型的顶面立体图。 具体实施方式 0022 本实用新型一种微孔板， 包括一个平整的顶吊框架上设有许多开孔， 在每个开孔 的位置下面悬挂着称为微孔的容器， 微孔由侧壁和一个平的或稍呈凸形的底面组成 ； 顶吊 框架有足够的柔韧性， 当压力负荷垂直施加到顶吊框架上时， 可使负荷均匀分布到每个微 孔上， 使其底面保持平坦并紧密地对接到位于下面的刚性平面上。 0023 所述的侧壁完全呈圆柱形或圆锥形， 在沿着其垂直轴向施加压缩负荷时变形量应 最小 ； 所述的微孔底面是平面形的 ； 所述的微孔侧壁与底面的接合边缘呈圆角形以使其平 滑地过渡到底面上， 。
15、当一个垂直负荷施加到顶吊框架上时， 微孔底面紧密地接合到位于下 面的一个刚性平面上 ； 所述的顶吊框架、 微孔侧壁及底面是用具有导热性和化学惰性的材 料模铸的， 其厚度为 0.05mm 至 0.5mm。 0024 图1表示的是本实用新型的微孔板100， 它包括一个平面顶吊框架120和凹陷到顶 吊框架下面的多个微孔 110。 微孔板 100 可以用任何适宜加工工艺加工， 最好用导热材料 薄膜进行模铸加工。图 1 是微孔板实施方式的斜视图。 0025 微孔侧壁的形状呈圆柱形或圆锥形， 起着结构支撑的作用， 当垂直负荷压力施加 到顶吊框架 120 时， 微孔侧壁可将垂直负荷传递到微孔的底面上。 说 明 书 CN 202766515 U 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 202766515 U 6 。