本發(fā)明涉及生物檢測分析設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種微滴式數(shù)字PCR芯片模塊。

背景技術(shù)：

微滴式數(shù)字PCR(droplet digital PCR，ddPCR)是近年來新出現(xiàn)的一種PCR技術(shù)。微滴式數(shù)字PCR系統(tǒng)在傳統(tǒng)的PCR擴(kuò)增前對樣品進(jìn)行微滴化處理，即將含有核酸分子的反應(yīng)體系分成成千上萬個納升級的微滴，其中每個微滴或不含待檢核酸靶分子，或者含有一個至數(shù)個待檢核酸靶分子。經(jīng)PCR擴(kuò)增后，逐個對每個微滴進(jìn)行檢測，有熒光信號的微滴判讀為1，沒有熒光信號的微滴判讀為0，根據(jù)泊松分布原理及陽性微滴的個數(shù)與比例即可得出靶分子的起始拷貝數(shù)或濃度。

微滴式數(shù)字PCR裝置的核心模塊是芯片模塊，芯片模塊包括微尺度管道，微尺度管道控制微小流體(體積一般為皮升至納升)進(jìn)行流動、傳熱、傳質(zhì)以生成微小的液滴。

目前，應(yīng)用較多的是美國伯樂生命醫(yī)學(xué)產(chǎn)品有限公司的微滴式數(shù)字PCR儀，其微滴式數(shù)字PCR儀具體的結(jié)構(gòu)如中國發(fā)明專利(授權(quán)公告日CN 103429331 B授權(quán)公告日2016.09.28)，該發(fā)明公開了用于形成乳液的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括儀器和由該儀器接收的微流體芯片。該儀器可以向由芯片保持的預(yù)期的乳液相施加壓力以便在芯片中驅(qū)動乳液的形成和收集。該芯片中包括若干組乳液生成組件，其中一組包括一個油相蓄液池，一個樣本蓄液池以及一個乳液收集池，使用氣體施加壓力驅(qū)動油相蓄液池中的液體和與其不混溶的樣本蓄液池中的液體分別通過液滴產(chǎn)生器并沿著液滴產(chǎn)生器連接到乳液收集池中。但是，一個乳液收集池難以收集足夠多的乳液微滴，而且這種三排蓄液池的芯片結(jié)構(gòu)注塑加工的難度較大，制作的成本大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種微滴式數(shù)字PCR芯片模塊，該模塊能夠大量收集乳液微滴而且具有方便塑模以及能較好地緊固芯片的特點。

微滴式數(shù)字PCR芯片模塊，包括芯片，所述芯片包括芯片基板、與芯片基板底面貼合的芯片底板以及設(shè)置在芯片基板上若干組乳液微滴生成單元；它還包括芯片的夾固裝置，所述夾固裝置包括底板與卡盤；

所述卡盤為矩形框體結(jié)構(gòu)，所述卡盤的四條側(cè)邊圍和形成放置芯片的矩形內(nèi)腔；所述卡盤相對的兩條長邊分別為第一側(cè)邊與第二側(cè)邊，所述卡盤相對的兩條寬邊分別為橫板與擋板，所述橫板底面設(shè)有卡盤凸塊，所述擋板一端與第一側(cè)邊鉸接，擋板另一端與第二側(cè)邊卡接；

所述底板上開有底板凹槽，所述底板凹槽內(nèi)一側(cè)設(shè)有滑塊，所述卡盤通過卡盤凸塊插入底板凹槽另一側(cè)，所述滑塊與卡盤凸塊之間設(shè)有彈簧；

所述卡盤矩形內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有芯片，所述芯片一端抵頂在滑塊上，所述芯片另一端抵靠在擋板上，所述彈簧處于壓縮狀態(tài)；

所述乳液微滴生成單元包括設(shè)置在芯片基板頂面上的4個蓄液池以及開設(shè)在芯片基板底面上連通各蓄液池的網(wǎng)絡(luò)通槽，所述4個蓄液池分兩排分布在芯片基板的兩側(cè)，所述4個蓄液池分別為油相蓄液池、樣本蓄液池、第一收集蓄液池與第二收集蓄液池；所述網(wǎng)絡(luò)通槽包括與油相蓄液池連通的油相微滴生成槽以及與樣本蓄液池連通的樣品微滴生成槽，所述油相微滴生成槽和樣品微滴生成槽交匯于乳液生成槽，所述乳液生成槽的出口分為兩路，一路與第一收集蓄液池連通，另一路與第二收集蓄液池連通；所述芯片基板與芯片底板貼合后網(wǎng)絡(luò)通槽形成用于流體流動的密封管道。

作為優(yōu)選方案，所述油相蓄液池的底部開有油相進(jìn)樣微孔，所述樣本蓄液池的底部開有樣本進(jìn)樣微孔，所述第一收集蓄液池的底部開有第一收集微孔，所述第二收集蓄液池的底部開有第二收集微孔；所述油相微滴生成槽通過油相進(jìn)液槽與油相進(jìn)樣微孔連通，所述樣品微滴生成槽通過樣品進(jìn)液槽與樣本進(jìn)樣微孔連通，所述乳液生成槽通過乳液緩沖槽分別與第一收集微孔和第二收集微孔連通；所述網(wǎng)絡(luò)通槽中各通槽的深度相同，且深度為10～40um，所述油相微滴生成槽的寬度為油相進(jìn)液槽的0.2～0.3倍，所述樣品微滴生成槽的寬度為樣品進(jìn)液槽的0.2～0.3倍，所述乳液生成槽的寬度為乳液緩沖槽的0.2～0.3倍。

作為優(yōu)選方案，所述油相微滴生成槽設(shè)有兩個，兩個油相微滴生成槽分別通過油相進(jìn)液槽與油相進(jìn)樣微孔連通。通過兩路油相進(jìn)液槽形成的兩路油相液流剪切擠壓樣本液流生成微滴的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于油包水的過程，更容易得到乳液微滴。

作為優(yōu)選方案，所述油相進(jìn)樣微孔與樣本進(jìn)樣微孔中均設(shè)有過濾柱群。

作為優(yōu)選方案，所述芯片基板上設(shè)有4組乳液微滴生成單元；4組乳液微滴生成單元沿芯片基板的長度方向依次均勻分布。

作為優(yōu)選方案，所述芯片基板底面設(shè)有凹陷，所述芯片底板頂面設(shè)有與凹陷對應(yīng)的凸起。

作為優(yōu)選方案，它還包括設(shè)置在芯片上的蓋片，所述蓋片上設(shè)有向芯片中油相蓄液池與樣本蓄液池中注入氣體的通氣孔。

作為優(yōu)選方案，所述蓋片上設(shè)有定位孔，所述卡盤上設(shè)有定位柱，所述定位柱穿入定位孔中。

作為優(yōu)選方案，所述卡盤的第一側(cè)邊與第二側(cè)邊的內(nèi)側(cè)開有與芯片配合的安裝槽，所述卡盤橫板上設(shè)有與蓄液池配合的弧形定位槽。

作為優(yōu)選方案，所述卡盤通過螺釘與底板固定。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1，由于微滴式數(shù)字PCR裝置對緊密度的要求較高，芯片的震動，微晃都會對生成微小液滴產(chǎn)生不利的影響，本發(fā)明夾固裝置主要采用單邊裝夾的方式，其中擋板、滑塊、彈簧的配合可將芯片夾緊卡盤內(nèi)。

2，乳液微滴生成單元中設(shè)有兩個收集蓄液池，第一收集蓄液池與第二收集蓄液池，相比于一個收集蓄液池可以實現(xiàn)乳液的大量收集。

3，芯片主要是通過注塑加工而成，在注塑工藝中模具的制作是關(guān)鍵，對于緊密零件，要求模具中心部位的模仁具有更高的精確度；現(xiàn)有技術(shù)中，制作三排分布蓄液池的芯片的模具模仁結(jié)構(gòu)極端復(fù)雜，加工難度非常大，造價很高；本發(fā)明將三排分布蓄液池的芯片改造為二排分布蓄液池的芯片，減小了模具和模仁的加工難度，尤其便于環(huán)烯烴共聚物(COC)材料的芯片的注塑成型。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的分解圖；

圖3為圖2中卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖2中芯片的分解示意圖；

圖5為圖4中芯片基板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5中I部分的放大圖；

圖7為圖5的主視圖；

圖8為圖7的A-A剖視圖；

圖9為圖7的B-B剖視圖；

圖中各部件標(biāo)號如下：芯片1(其中，包括芯片基板11、凹陷11a、芯片底板12、凸起12a、乳液微滴生成單元13、網(wǎng)絡(luò)通槽130、油相蓄液池131、油相進(jìn)樣微孔131a、樣本蓄液池132、樣本進(jìn)樣微孔132a、第一收集蓄液池133、第一收集微孔133a、第二收集蓄液池134、第二收集微孔134a、油相進(jìn)液槽135、油相微滴生成槽135a、樣品進(jìn)液槽136、樣品微滴生成槽136a、乳液緩沖槽137、乳液生成槽137a、過濾柱群138)、夾固裝置2(其中，包括底板21、底板凹槽21.1、滑塊21.2、卡盤22、矩形內(nèi)腔22.1、第一側(cè)邊22.2、第二側(cè)邊22.3、橫板22.4、擋板22.5、卡盤凸塊22.6、定位柱22.7、安裝槽22.8、弧形定位槽22.9)、彈簧3、蓋片4(其中，包括通氣孔41、定位孔42)、螺釘5。

具體實施方式

為更好地理解本發(fā)明，以下將結(jié)合附圖和具體實例對發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

結(jié)合圖1與圖2所示，微滴式數(shù)字PCR芯片模塊，包括芯片1以及芯片1的夾固裝置2；如圖3所示，芯片1包括芯片基板11、與芯片基板11底面貼合的芯片底板12以及設(shè)置在芯片基板11上4組乳液微滴生成單元13，4組乳液微滴生成單元13沿芯片基板11的長度方向依次均勻分布；結(jié)合圖1與圖2所示，夾固裝置2包括底板21與卡盤22，卡盤22的底面與底板21貼合，并且卡盤22通過螺釘5與底板21固定。

如圖2所示，卡盤22為矩形框體結(jié)構(gòu)，卡盤22的四條側(cè)邊圍和形成用于放置芯片1的矩形內(nèi)腔22.1；卡盤22相對的兩條長邊分別為第一側(cè)邊22.2與第二側(cè)邊22.3，卡盤22相對的兩條寬邊分別為橫板22.4與擋板22.5，擋板22.5一端與第一側(cè)邊22.2鉸接，擋板22.5另一端與第二側(cè)邊22.3卡接；卡盤22的第一側(cè)邊22.2與第二側(cè)邊22.3的內(nèi)側(cè)開有與芯片1配合的安裝槽22.8；卡盤22橫板22.4上設(shè)有與蓄液池配合的弧形定位槽22.9。

如圖2所示，底板21上開有底板凹槽21.1，底板凹槽21.1內(nèi)一側(cè)設(shè)有滑塊21.2，如圖3所示，卡盤22的橫板22.4底面設(shè)有卡盤凸塊22.6，卡盤凸塊22.6插入底板凹槽21.1另一側(cè)，滑塊21.2與卡盤凸塊22.6之間設(shè)有彈簧3；

卡盤22矩形內(nèi)腔22.1內(nèi)設(shè)有芯片1，芯片1一端抵頂在滑塊21.2上，芯片1另一端抵靠在擋板22.5上，彈簧3處于壓縮狀態(tài)；此時，芯片1被夾固裝置2夾緊。

結(jié)合圖4與圖5所示，乳液微滴生成單元13包括設(shè)置在芯片基板11頂面上的4個蓄液池以及開設(shè)在芯片基板11底面上連通各蓄液池的網(wǎng)絡(luò)通槽130，如圖7，4個蓄液池分兩排分布在芯片基板11的兩側(cè)，4個蓄液池分別為油相蓄液池131、樣本蓄液池132、第一收集蓄液池133與第二收集蓄液池134；如圖7～9所示，油相蓄液池131的底部開有油相進(jìn)樣微孔131a，樣本蓄液池132的底部開有樣本進(jìn)樣微孔132a，第一收集蓄液池133的底部開有第一收集微孔133a，第二收集蓄液池134的底部開有第二收集微孔134a；

結(jié)合圖5～6所示，網(wǎng)絡(luò)通槽130包括兩個油相微滴生成槽135a以及與樣品微滴生成槽136a，兩個油相微滴生成槽135a分別通過油相進(jìn)液槽135與油相進(jìn)樣微孔131a連通，兩路油相液流剪切擠壓樣本液流，這種結(jié)構(gòu)更容易得到乳液微滴；樣品微滴生成槽136a通過樣品進(jìn)液槽136與樣本進(jìn)樣微孔132a連通；油相微滴生成槽135a和樣品微滴生成槽136a交匯于乳液生成槽137a，乳液生成槽137a通過乳液緩沖槽137后分為兩路，一路通過乳液緩沖槽137與第一收集蓄液池133連通，另一路通過乳液緩沖槽137與第二收集蓄液池134連通；網(wǎng)絡(luò)通槽130中各通槽的深度相同，且深度為10um，油相微滴生成槽135a的寬度為油相進(jìn)液槽135的0.2倍，樣品微滴生成槽136a的寬度為樣品進(jìn)液槽136的0.2倍，乳液生成槽137a的寬度為乳液緩沖槽137的0.2倍。油相進(jìn)樣微孔131a與樣本進(jìn)樣微孔132a中均設(shè)有過濾柱群138。芯片基板11與芯片底板12貼合后網(wǎng)絡(luò)通槽130形成用于流體流動的密封管道。

如圖4與5所示，芯片基板11底面設(shè)有凹陷11a，芯片底板12頂面設(shè)有與凹陷11a對應(yīng)的凸起12a，芯片基板11與芯片底板12通過凹陷11a與凸起12a鍵合將所述芯片底板12緊密貼合在所述芯片基板11的底面上。

如圖2，所述微滴式數(shù)字PCR芯片模塊還包括設(shè)置在芯片1上的蓋片4，蓋片4上設(shè)有向芯片1中油相蓄液池131與樣本蓄液池132中注入氣體的通氣孔41，這里注入氣體是為了向油相蓄液池131與樣本蓄液池132中施加氣壓，保證油相蓄液池131中的油相與樣本蓄液池132中的樣本沿著網(wǎng)絡(luò)管道流通。其中，蓋片4上還設(shè)有定位孔42，卡盤22上設(shè)有定位柱22.7，定位柱22.7穿入定位孔42中，定位孔42與定位柱22.7配合將蓋片4上通氣孔41與油相蓄液池131和樣本蓄液池132一一對應(yīng)，防止因錯位氣體無法通入。

本實施例的安裝方法為：如圖2所示，將滑塊21.2放置在底板凹槽21.1的一側(cè)，將卡盤22放置在底板21上，且卡盤凸塊22.6插入至底板凹槽21.1的另一側(cè)，滑塊21.2與卡盤凸塊22.6之間裝入彈簧3，螺釘5將卡盤22與底板21固定，向上抬起擋板22.5，芯片1沿著安裝槽22.8插入矩形內(nèi)腔22.1中，直至芯片1一端抵頂在滑塊21.2上，迫使彈簧3處于壓縮狀態(tài)，將擋板22.5放下且卡接在卡盤22的第二側(cè)邊22.3上，此時芯片1另一端抵靠在擋板22.5上，彈簧3處于壓縮狀態(tài)；此時，芯片1被夾固裝置2夾緊。然后通過定位孔42與定位柱22.7配合將蓋片4蓋在芯片1上，蓋片4上通氣孔41與油相蓄液池131和樣本蓄液池132一一對應(yīng)。

微滴式數(shù)字PCR芯片模塊一方面通過夾固裝置2將芯片1夾緊，另一方面，芯片1上4個蓄液池以及網(wǎng)絡(luò)通槽130組成一組乳液微滴生成單元13，4個蓄液池中包括兩個用于收集乳液的蓄液池，可以實現(xiàn)乳液的大量收集，4個蓄液池分兩排分布在芯片基板11的兩側(cè)，這種結(jié)構(gòu)便于模板的注塑成型。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的1種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。