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一种多孔平底容器及样品成像检测方法

文献发布时间:2023-06-19 09:49:27



技术领域

本申请涉及分子生物学领域,具体涉及一种多孔平底容器及样品温控反应和成像检测方法。

背景技术

微液滴式数字PCR(droplet digital polymerase chain reaction,ddPCR)技术是一种对核酸分子进行绝对定量的方法。相较于定量PCR(quantitative PCR,qPCR),其在精密度、准确度和灵敏度方面具有显著的优势;同时,ddPCR消除了对定量标准曲线的依赖,提高了对扩增抑制物的耐受能力;因此,ddPCR被称作第三代PCR技术。基于ddPCR类似原理还发展了一系列等温数字核酸扩增(digital isothermal nucleic acidsamplification,dNAA)技术,包括数字RPA(Recombinase Polymerase Amplification,RPA),数字LAMP(digital loop-mediated amplification,dLAMP)等。上述技术统称为数字核酸扩增技术。

ddPCR的工作原理是在PCR扩增前对反应液进行微滴化处理,即将含有核酸模板的反应液分散成数万个纳升级的微液滴,每个微液滴不含或含有一至数个待检核酸靶分子,且每个微液滴都作为一个独立的PCR反应单元。经PCR扩增后,含有待检核酸靶分子的微液滴产生荧光信号,不含待检核酸靶分子的微液滴不产生荧光信号。最终根据泊松分布原理以及阳性微液滴的比例,计算出待检核酸靶分子的起始浓度或拷贝数。

微量多孔板(Microwell Plate)是现代生化分析、高通量筛选和临床诊断实验的一种标准化工具,广泛应用于酶联免疫分析(Enzyme-linked ImmunosorbentAssay,ELISA)、定量聚合酶链式反应(Quantitative Polymerase Chain Reaction,qPCR)、细胞培养、组织培养、药物筛选、晶体生长等技术领域。对微量多孔板孔内的生物样品,如细胞、组织、微液滴阵列等,通常需要进行实时荧光或明场成像观察和图像分析,以分析在相关反应或刺激条件下生化反应的过程。目前,绝大多数微量多孔板采用透明平整底部设计以进行倒置显微明场或荧光成像分析。

当微量多孔板配合液滴加样针,应用于微液滴式数字PCR时,需要在孔板底部设置不透明的导热温控加热模块以实现孔内微液滴的程序温控操作,而此操作导致无法从底部同时进行倒置成像分析。同时数字PCR温控扩增过程中还存在产生气泡,产生气溶胶污染等一系列难题,具体包括如下几个问题:

(1)在向多孔板中加入液滴时,难以精确控制添加到孔内的液滴数量,导致难以在面积固定的孔底部形成单层平铺液滴阵列。液滴过多会出现液滴重叠,导致成像分析结果不理想;液滴过少时,会导致单层液滴阵列出现空洞,影响数字PCR检测的精密度。

(2)进行数字PCR温控时,目前常用的绝大多数孔板所采用的塑料材料往往导热性能较差,导致对孔板进行程序温控操作时,升降温速度缓慢;而导热性能良好的金属材料,往往无法透光,并且金属材料会反射明场光源和荧光激发光源发射的光,影响正置成像分析。

(3)进行数字PCR温控时,导热性能良好的金属材料制成的多孔板与高温热盖接触时会迅速向下传导热量,导致多孔板孔间温度不均一;此外,导热性能良好的金属材料制成的多孔板如结构设计不合理,在成型制备过程中往往出现应力释放和弯曲,底面难以保持高度平整,使其与温控加热模块间存在间隙,导致多孔板孔间温度不均一。

(4)在进行数字PCR温控时,通常需要施加封膜或封盖进行密封方污染控制,但是高温加热导致孔板内的油相和水相产生大量气泡,停留在封膜或封盖表面,严重影响后续正置成像质量;此外,在温控过程结束后,由于空气冷却收缩,导致孔板密封膜或封盖塌陷或平整度下降,影响透过封膜或封盖直接进行正置成像的质量。

(5)对于平底孔内微液滴阵列进行正置成像分析时,多孔板材料的反光光滑孔壁会倒映样品池内的液滴样品,严重影响成像质量和数据统计分析。

(6)对于孔内微液滴阵列进行正置成像分析时,由于孔板内油性液体往往会浸润孔壁,使油性液体与孔壁的接触位置产生弯曲液面,导致成像时孔壁边缘模糊。同时,不同孔内的油性液体的体积难以保持一致,导致对不同孔进行成像分析的焦距不一致,在不进行再次聚焦的情况下,不同孔的成像清晰度难以保证。

上述众多问题的存在,对我们开发新型数字PCR多孔平底容器提出了新要求。

发明内容

有鉴于此,本申请提出的多孔平底容器是针对微液滴式数字PCR需要同时进行底部快速程序循环温控,上部高温热盖防止溶液冷凝并实现保温,以及孔内微液滴阵列大面积成像检测的需求而设计开发的。

本申请的一个主要目的是提供一种设置有边缘加强筋的多孔平底容器,避免了由油性液体浸润内孔隔板产生的弯曲液面所导致的观测误差。

本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种正置成像分析时油性液体在平底样品池上方的液面高度一致的多孔平底容器,避免由不同平底样品池中油性液体体积和液位差异所引起的观测误差。

本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种由高导热性塑料或金属材料制成的多孔平底容器,且其底板厚度较小,从而保证了平底样品池内微液滴的快速程序温控操作。

本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种设置有边缘加强筋和内孔加强筋的多孔平底容器,在保证底板厚度较小的情况下使底板的平整度更高,抵抗孔板热加工和保存运输过程中可能出现的平面度下降,从而使所述多孔平底容器与温控加热模块贴合得更加紧密,保证了平底样品池内微液滴的精确程序温控操作。

本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种在平底样品池内设置边缘台阶的多孔平底容器,从而避免平底样品池周围边缘加强筋、内孔加强筋或内孔隔板的光滑侧面倒映平底样品池及隔间内的边缘微液滴,对成像检测后的数据统计分析的影响。

本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种添加黑色染料或经发黑处理的高导热性金属或塑料材料制成的多孔平底容器,避免金属材料反射的明场光源和荧光激发光源的强反射光对正置成像分析的影响。

本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种设置有与高温热盖直接接触的密封隔热组件的多孔平底容器,当所述密封隔热组件与所述环绕组件密闭连接时,由绝热材料制成的密封隔热组件阻隔了热量从高温热盖向所述开口容器传递,从而使所述多孔平底容器孔间温度更均一,同时有效避免了扩增过程中发生气溶胶泄漏和核酸污染。

本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种在油性液体储液部和密封隔热组件之间设置有隔离腔的多孔平底容器,进行温控扩增时,高温加热导致孔板内的油相和水相产生的气泡被隔离腔吸收,从而有效避免气泡漂浮在油相和密封隔热组件中间,对后续正置荧光成像的影响。

本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种在密封隔热组件的高透光密封件的边缘设置至少一个贴有防水透气膜的透气小孔,从而避免在温控过程结束后,由于空气冷却收缩,导致密封隔热组件塌陷或平面度下降,影响透过密封隔热组件直接进行正置荧光成像的质量。

本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种只需进行加注一次油性液体从而使液面高度保持水平一致地用于均一平铺微液滴阵列正置成像分析的检测方法;该方法利用控温热盖通过多孔平底容器上部的密封隔热组件实现密封、隔热,并避免油相和水相在密封隔热组件上冷凝,从而在温控结束后实现高清晰荧光成像和分析。

为实现上述目的,根据本申请的一个方面,提供了一种用于微液滴平铺阵列温控和成像的多孔平底容器。

1、一种用于微液滴平铺阵列温控和成像的多孔平底容器,其特征在于,包括开口容器和环绕组件,其中,

所述开口容器包括底板以及边缘外壁,所述边缘外壁环绕所述底板的边缘设置,所述开口容器内设置有多个依次排列设置的平底样品池,所述平底样品池由所述底板与位于所述底板上的边缘加强筋和内孔加强筋围绕形成或所述平底样品池由所述底板与位于所述底板上的内孔加强筋围绕形成;

所述环绕组件沿所述边缘外壁的顶部设置。

2、根据项1所述的多孔平底容器,其特征在于,在所述边缘外壁的内侧与底板之间设置有环绕所述边缘外壁的边缘加强筋;

所述边缘加强筋的高度小于所述边缘外壁的高度。

3、根据项1所述的多孔平底容器,其特征在于,在所述环绕组件的上部可拆卸地设置有密封隔热组件,所述密封隔热组件包括高透光密封件和与环绕组件紧密配合的密封隔热边框。

4、根据项3所述的多孔平底容器,其特征在于,所述密封隔热组件的高透光密封件为具有高透光性的薄膜或薄板,优选地,高透光密封件选自透光塑料膜、透明塑料板或透明平板玻璃中的一种。

5、根据项3所述的多孔平底容器,其特征在于,所述密封隔热边框还包括沿高透光密封件周边设置的粘合层或弹性胶圈,所述密封隔热边框与环绕组件密闭黏合或压合。

6、根据项3所述的多孔平底容器,其特征在于,在所述高透光密封件边缘设置至少一个贴有防水透气膜的透气小孔。

7、根据项1所述的多孔平底容器,其特征在于,靠近所述边缘加强筋的平底样品池由所述底板以及位于所述底板上的所述边缘加强筋和内孔加强筋围绕构成,远离所述边缘加强筋的平底样品池由所述底板以及位于所述底板上的内孔加强筋围绕构成;

所述内孔加强筋的高度不大于所述边缘加强筋的高度。

8、根据项1所述的多孔平底容器,其特征在于,每个所述平底样品池内设置有至少两个隔间,所述隔间由底板以及位于所述底板上的内孔加强筋和内孔隔板围绕构成;

所述内孔隔板的高度不大于所述内孔加强筋的高度。

9、根据项1所述的多孔平底容器,其特征在于,所述开口容器包括384、96、48、32、24、16或6个体积相等的所述隔间。

10、根据项8所述的多孔平底容器,其特征在于,所述底板的长度为40-200mm,优选为80-150mm;宽度为40-120mm,优选为60-100mm;底板的厚度为0.1-3mm,优选为0.5-2mm;

所述底板的平面度公差值<100μm,优选为<50μm;

所述内孔加强筋和边缘加强筋的高度为1.1-10mm,优选为1.5-5mm;

所述内孔隔板的高度低于所述内孔加强筋的高度,高度为0.2-1.5mm,优选为0.2-0.5mm。

11、根据项8所述的多孔平底容器,其特征在于,在平底样品池的底部设置有环绕所述平底样品池的边缘台阶,所述边缘台阶的宽度为0.1~0.5mm,优选为0.1~0.2mm;所述边缘台阶的高度不高于所述内孔隔板的高度。

12、根据项1所述的多孔平底容器,其特征在于,在所述多孔平底容器的边缘加强筋上设置有滴液孔;

所述滴液孔的数量为一个或多个;

所述多个滴液孔等间距线性排列。

13、根据项1-12任一项所述的多孔平底容器,其特征在于,制作所述开口容器的材料的导热系数为不小于1W/m·K,优选为不小于5W/m·K。

14、根据项1-12任一项所述的多孔平底容器,其特征在于,所述环绕组件与所述开口容器一体成型,制作所述环绕组件和开口容器的材料的导热系数为不小于1W/m·K,优选为不小于5W/m·K;

制作所述密封隔热组件的材料的导热系数为小于2W/m·K,优选为小于0.5W/m·K。

15、根据项1所述的多孔平底容器,其特征在于,所述开口容器由塑料或金属材料制成,

其中,所述塑料由基料和添加在基料中的导热填料形成,其中,基料选自聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰胺及聚丙烯中的一种,导热填料选自铝粉、石墨、碳粉、氧化铝、氧化镁、氮化铝和碳化硅中的一种;

所述金属材料经发黑处理,所述发黑处理为利用氧化着色法处理所述金属材料表面产生黑色氧化膜,或采用电泳漆法或喷漆法均匀覆上黑色漆质涂层,所述金属材料选自铝合金、镁合金、铜合金、钛合金、镍合金、锌合金、铁合金中的一种。

16、根据项15所述的多孔平底容器,其特征在于,所述开口容器制备用的塑料材料中还添加了黑色染料。

17、根据项1所述的多孔平底容器,其特征在于,所述密封隔热组件由低热导率材料制成,低热导率材料为导热系数低且耐高温材料,选自玻璃、石英、聚丙烯、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚氨酯、橡胶、硅橡胶以及氟橡胶中的一种或多种。

18、一种微液滴平铺阵列温控和成像检测方法,包括以下步骤:

提供项1~17任一项所述的多孔平底容器;

向所述多孔平底容器注入油性液体,使所述油性液体的液面高度高于所述边缘加强筋;

利用加样针在所述多孔平底容器的平底样品池中加入微液滴,微液滴沉降并平铺在所述平底样品池底部,形成均一平铺微液滴阵列;

在所述多孔平底容器上覆盖所述密封隔热组件,并热压密封;利用一个设置于底部的加热平板通过多孔平底容器高导热底板,对装有均一平铺微液滴阵列的多孔平底容器进行程序温控,利用一个控温热盖通过多孔平底容器上部的密封隔热组件实现密封、隔热和防止油相和水相在密封隔热组件上冷凝;

完成程序温控后,移去加载在平底容器上方的控温热盖,对所述平底样品池内的均一平铺微液滴阵列进行光学成像检测。

19、根据项18所述的微液滴平铺阵列温控和成像检测方法,其特征在于,所述加样针先在所述滴液孔中滴液,然后所述加样针再移动到所述平底样品池中以固定体积加入微液滴,以确保所述平底样品池中加入微液滴数量的精确性。

20、根据项18所述的微液滴平铺阵列温控和成像检测方法,其特征在于,所述油性液体的密度小于所述微液滴的密度。

与现有技术相比,本申请公开的一种多孔平底容器的有益效果是:

根据本申请所述的多孔平底容器,通过设,且油性液体的液面高度高于所述边缘加强筋的高度,避免了由油性液体浸润孔壁产生的弯曲液面所导致的观测误差。

根据本申请所述的多孔平底容器,通过向所述开口容器加注油性液体,油性液体充满所述平底样品池,且油性液体的液面位于所述平底样品池上方的连通空间,避免了由不同平底样品池中油性液体的体积差异所引起的观测误差。

根据本申请所述的多孔平底容器,采用热传导性良好的塑料或金属材料制作所述多孔平底容器,且其底板厚度较小,从而保证了平底样品池内微液滴的快速程序温控操作。

根据本申请所述的多孔平底容器,通过设置所述边缘加强筋和内孔加强筋结构,在保证底板厚度较小的情况下使底板的平面度更高,抵抗加工过程和使用过程中由于底部过薄导致出现的弯曲形变,从而使所述多孔平底容器与温控加热模贴合得更加紧密,保证了平底样品池内微液滴的精确程序温控操作。

根据本申请所述的多孔平底容器,通过在平底样品池边缘设置直角形状或斜面形状的边缘台阶,可以避免多孔平底容器中平底样品池周围边缘加强筋、内孔加强筋或内孔隔板的光滑侧面倒映池内的边缘液滴,对成像检测后的数据统计分析的影响。

根据本申请所述的多孔平底容器,采用添加黑色染料或经发黑处理的高导热性金属或塑料材料制作的多孔平底容器,避免了金属材料反射的明场光源和荧光激发光源的强反射光对正置成像分析的影响。

根据本申请所述的多孔平底容器,通过在所述环绕组件上设置密封隔热组件,能够减少热量从高温热盖向开口容器的传递,避免了多孔平底容器孔间温度不均一,同时有效避免了扩增过程中发生气溶胶泄漏和核酸污染。

根据本申请所述的多孔平底容器,通过在油性液体储液部和密封隔热组件之间设置隔离腔,可以吸收高温加热导致孔板内的油相和水相产生的气泡,避免了气泡漂浮在油相和密封隔热组件中间,对后续正置荧光成像产生不利影响。

根据本申请所述的多孔平底容器,通过在密封隔热组件的高透光密封件的边缘设置至少一个贴有防水透气膜的透气小孔,避免了在温控过程结束后,由于空气冷却收缩,导致孔板密封膜或封盖塌陷或平面度下降,影响透过封膜或封盖直接进行正置荧光成像的质量。

根据本申请所述的用于均一平铺微液滴阵列正置成像分析的检测方法,在加注油性液体的过程中,只需进行一次加注,不需要向不同的平底样品池分别加注,提高了操作的便利性。

根据本申请所述的用于均一平铺微液滴阵列正置成像分析的检测方法,采用控温热盖通过多孔平底容器上部的密封隔热组件实现密封、隔热,同时避免了油相和水相在密封隔热组件上冷凝,从而在温控结束后实现高清晰荧光成像和分析。

附图说明

附图用于更好地理解本申请,不构成对本申请的不当限定。其中:

图1是根据本申请的多孔平底容器的结构示意图。

图2是根据本申请的多孔平底容器的分解结构示意图和局部放大视图。

图3是根据本申请的多孔平底容器的分解结构3D侧视图和正侧视图。

图4是根据本申请的多孔平底容器的开口容器和环绕组件结构示意图。

图5是根据本申请的多孔平底容器的内孔隔板和内孔加强筋放大结构示意图。

图6是根据本申请的微液滴平铺阵列温控和成像检测方法的示意图。

图7是根据本申请试验例1的微液滴正置成像检测的实验结果统计图。

图8是根据本申请试验例2的微液滴正置成像检测的实验结果统计图。

图9是根据本申请试验例3的微液滴正置成像检测的实验结果统计图。

图10是根据本申请试验例4的微液滴正置成像检测的实验结果统计图。

图11是根据本申请试验例5的微液滴正置成像检测的实验结果统计图。

图12是根据本申请试验例6的微液滴正置成像检测的实验结果统计图。

图13是根据本申请试验例7的微液滴正置成像检测的实验结果统计图。

图14是根据本申请试验例8的微液滴正置成像检测的实验结果统计图。

图15是根据本申请的试验例12微液滴正置成像检测的实验结果统计图。

图16是根据本申请试验例1的数字PCR微液滴阵列正置成像检测的实验结果图。

图17是根据本申请试验例9的罗丹明B微液滴阵列正置成像检测的实验结果图。

图18是根据本申请试验例10采用的现有技术微量多孔容器的结构示意图。

图19是根据本申请试验例10采用现有技术微量多孔容器对容器内的微液滴阵列进行明场正置成像检测的实验结果图。

图20是根据本申请的试验例11罗丹明B微液滴正置成像检测的实验结果图。

图21是根据本申请的试验例13微液滴正置成像检测的实验结果图。

图22是根据本申请的一个实施例的多孔平底容器程序温控装置示意图。

图23是根据本申请的一个实施例的多孔平底容器正置荧光成像检测装置示意图。

附图标记列表:

100-开口容器;200-环绕组件;300-密封隔热组件;400-滴液孔;500-储液部;600-隔离腔;101-底板;102-边缘外壁;103-平底样品池;104-边缘加强筋;105-内孔加强筋;106-内孔隔板;107-隔间;108-边缘台阶;301-高透光密封件;302-密封隔热边框;303-防水透气孔;501-允许设置液面;502-油性液体;503-微液滴阵列;714-温控加热平板;715-温控加热热盖;716-正置成像检测器;717-电控位移台;718-定位支撑架。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例作出说明,其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解,应当将它们认为仅仅是示范性的。因此,本领域普通技术人员应当认识到,可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改,而不会背离本申请的范围和精神。同样,为了清楚和简明,以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

参考图1~2所示,本申请涉及一种多孔平底容器,包括开口容器100、环绕组件200和密封隔热组件300。其中,所述开口容器100包括底板101以及边缘外壁102,所述边缘外壁102环绕所述底板101的边缘设置,在边缘外壁102的内侧与底板101之间设置有边缘加强筋104,所述边缘加强筋104环绕边缘外壁104内侧设置。所述开口容器内设置有多个依次排列设置的平底样品池103,所述平底样品池103由所述底板101与位于所述底板上的边缘加强筋104和内孔加强筋105围绕形成;或所述平底样品池103由所述底板101与位于所述底板101上的内孔加强筋105围绕形成。

所述边缘加强筋104的高度小于所述边缘外壁102的高度。

由于所述边缘加强筋104的高度小于所述边缘外壁102的高度,并且油性液体502的液面高度高于所述边缘加强筋104的高度,避免了由油性液体502浸润所述边缘加强筋104以及内孔加强筋105时产生的弯曲液面所导致的观测误差。所述边缘加强筋104的另一个作用是能够增加所述多孔平底容器的机械强度,在所述底板101厚度较小的情况下增加所述底板101的平面度,使所述多孔平底容器与温控加热模块紧密贴合,保证了平底样品池103内微液滴阵列503的精确程序温控操作。

在所述开口容器内,所述边缘加强筋的上方空间为储液部500,储液液面501高于所述边缘加强筋104且低于边缘外壁102顶端。在所述多孔平底容器边缘加强筋上设置有一个或多个滴液孔400。所述多个滴液孔400等间距线性排列设置。在所述储液部和密封隔热组件之间设置有隔离腔600,所述隔离腔600将所述密封隔热组件300与储液部500进行空气隔离。

所述底板101的平面度公差值<100μm,优选为<50μm。所述底板的平面度公差值越小,所述底板的平整度越高。

利用探针式表面轮廓仪(DektakXT,德国布鲁克道尔顿公司)测量所述底板101的平面度公差值。测量时,按照DektakXT的使用介绍,将孔板底板101(12cm*8cm)朝上固定放置于表面轮廓仪的平移台上,利用探针式表面轮廓仪自带软件,驱动探针从左往右以1mm的间距,11cm的扫描距离,从上到下扫描表面的轮廓,共扫描71条线条,并根据扫描的表面轮廓绘制二维表面轮廓图,在软件中绘制热图,测量底板101平面度公差值。

如图2所示,在平底样品池103的底部设置有环绕所述平底样品池103的边缘台阶108为直角形状台阶结构,所述边缘台阶108的宽度为0.1~0.5mm,优选为0.1~0.2mm。所述边缘台阶108与所述平底样品池一体成型,所述内孔加强筋105及边缘加强筋104与所述底板101一体成型。

所述开口容器100为立方体,所述环绕组件200沿所述边缘外壁102的顶部设置。所述环绕组件200与开口容器100一体成型,所述环绕组件200沿垂直方向上投影的长方形的长和宽大于所述开口容器100沿垂直方向上投影的长方形的长和宽。所述环绕组件200的设置有助于所述多孔平底容器的取放操作,且所述环绕组件200的顶部(在本申请中环绕组件200的顶部即为环绕组件200的上表面)可加工有所述隔间107的编号,便于所述隔间107的定位。所述密封隔热组件300与所述环绕组件200可拆卸连接,可密闭安装于所述环绕组件200的上方。所述密封隔热组件300包括高透光密封件301和与环绕组件200紧密配合的密封隔热边框302。

所述高透光密封件301与密封隔热边框302可以为可拆卸连接也可以为一体成型。所述高透光密封件301与密封隔热边框302可拆卸连接的方式可以为扣合连接或粘接。

在使用所述多孔平底容器进行微液滴阵列PCR温控扩增时,由绝热材料制成的密封隔热组件300阻隔了热量从高温热盖向所述开口容器100传递,从而使所述多孔平底容器孔间温度更均一。所述密封隔热组件300的另一个作用是与所述环绕组件200密闭连接,以密封所述多孔平底容器,避免微滴式数字PCR反应后多孔平底容器内的油性液体污染实验环境以及含有高浓度核酸的微液滴阵列503引起交叉污染。所述密封隔热组件300的密封隔热边框302与所述开口容器100上方的环绕组件200可通过粘合或压合实现密封封接。如图1和图2所示,所述密封隔热边框为具有粘性的胶圈,可与所述环绕组件200密封贴合。如图3所示,所述密封隔热边框302为具有弹性的胶圈,可与所述环绕组件200依靠过盈配合密封压合。

如图4所示,本申请公开的一种多孔平底容器,包括开口容器100,环绕组件200和密封隔热组件300,其中,

所述开口容器100包括底板101以及边缘外壁102,所述边缘外壁102环绕所述底板101的边缘设置,所述开口容器100内设置有多个依次排列设置的平底样品池103,所述平底样品池103由所述底板101与位于所述底板101上的边缘加强筋104和内孔加强筋105围绕形成;所述平底样品池103内设置有至少两个平底隔间(隔间的数量可以根据实际需要来确定);

如图4-图5所示,每个所述平底样品池103内设置有4个所述隔间107,所述隔间107由底板101以及位于所述底板101上的内孔加强筋105和内孔隔板106围绕构成;所述内孔隔板106可以将一个平底样品池103分割为四个尺寸相同的隔间107。所述隔间107将所述平底样品池103分隔为田字格结构。

所述隔间107为平底方形或平底圆形,所述隔间107的数量为384、96、32、24个、16或6个;所述隔间107的数量还可以根据实际应用和需求来确定,所述隔间107的数量可以为10个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个、100个等多个。所述隔间107的大小体积均相同。

如图1所示,所述环绕组件200沿所述边缘外壁102的顶部设置;所述密封隔热组件300设置于所述环绕组件200的顶部。

制作所述开口容器100的材料的导热系数为不小于1W/m·K,优选为不小于5/m·K;

在所述开口容器100和环绕组件200一体成型的情况下,制作所述开口容器100和环绕组件200的材料的导热系数为不小于1W/m·K,优选为不小于5W/m·K。

制作所述密封隔热组件的材料的导热系数为小于2W/m·K,优选为小于0.5W/m·K。

在一个具体实施方式中,所述高透光密封件301为具有高透光性的薄膜或薄板,如透光塑料膜,透明塑料板,透明平板玻璃等。

在一个具体实施方式中,所述高透光密封件301为具有高透光性的薄膜或薄板,如透光塑料膜,透明塑料板,透明平板玻璃等。

在一个具体实施方式中,所述密封隔热边框302包括沿高透光密封件周边设置的粘合层或弹性胶圈,所述密封隔热边框302可与环绕组件密闭黏合或压合。

在一个具体实施方式中,所述高透光密封件301上设置有至少一个贴有防水透气膜的透气小孔303,以避免在温控过程结束后,由于空气冷却收缩,导致孔板密封组件300塌陷或平面度下降,影响透过孔板密封组件300直接进行正置荧光成像的质量。

在一个具体实施方式中,所述密封隔热边框302与所述环绕组件200可以为贴附连接。

在一个具体实施方式中,所述密封隔热边框302与所述环绕组件200可以为扣合连接。

所述环绕组件200的高度为0.2-5mm,优选为0.5-2.5mm。

所述环绕组件200的高度可以为0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm以及5mm中的一种。

所述密封隔热边框302的高度为0.1-5mm;优选为0.3-2mm。

所述密封隔热边框302的高度可以为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm以及5mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述高透光密封件301的高度为0.1-5mm,优选为0.5-2.5mm。

在一个具体实施方式中,所述贴有防水透气膜的透气小孔303的直径为0.1-3mm,优选为0.2-1mm,所述防水透气膜的面积大于所述透气小孔303。

在一个具体实施方式中,所述底板101与所述边缘外壁102为一体成型。采用这样的工艺避免了所述底板101与所述边缘外壁102安装时的一致性问题,而且使用时无需再进行安装,简化了不必要的操作过程,同时气密性较好,不会出现渗漏的现象,不会影响检测结果。

在一个具体实施方式中,所述底板101的长度为40-200mm,宽度为40-120mm,厚度为0.1-3mm。

在一个具体实施方式中,所述底板101的长度为80-150mm,宽度为60-100mm,厚度为0.5-2mm。

在一个具体实施方式中,所述底板101的长度可以为40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、61mm、62mm、63mm、64mm、65mm、66mm、67mm、68mm、69mm、70mm、71mm、72mm、73mm、74mm、75mm、76mm、77mm、78mm、79mm、80mm、85mm、90mm、95mm、100mm、101mm、102mm、103mm、104mm、105mm、106mm、107mm、108mm、109mm、110mm、111mm、112mm、113mm、114mm、115mm、116mm、117mm、118mm、119mm、120mm、121mm、122mm、123mm、124mm、125mm、126mm、127mm、128mm、129mm、130mm、131mm、132mm、133mm、134mm、135mm、136mm、137mm、138mm、139mm、140mm、141mm、142mm、143mm、144mm、145mm、146mm、147mm、148mm、149mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm以及200mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述底板101的宽度为40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、61mm、62mm、63mm、64mm、65mm、66mm、67mm、68mm、69mm、70mm、71mm、72mm、73mm、74mm、75mm、76mm、77mm、78mm、79mm、80mm、81mm、82mm、83mm、84mm、85mm、86mm、87mm、88mm、89mm、90mm、91mm、92mm、93mm、94mm、95mm、96mm、97mm、98mm、99mm、100mm、105mm、110mm、115mm以及120mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述底板101的厚度可以为0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.5mm以及3mm中的一种。

所述内孔加强筋105的高度不大于所述边缘加强筋104的高度。

所述内孔加强筋105能够增加所述多孔平底容器的机械强度,在所述底板101厚度较小的情况下增加所述底板101的平面度,使所述多孔平底容器与温控加热模块紧密贴合,保证了平底样品池103内微液滴阵列503的精确程序温控操作。

在一个具体实施方式中,所述内孔加强筋105的高度等于所述边缘加强筋104的高度。由于所述边缘加强筋104的高度小于所述边缘外壁102的高度,同时所述内孔加强筋105的高度与所述边缘加强筋104的高度相同,当所述多孔平底容器用于微液滴阵列503成像检测时,储液部500内油性液体502的液面501高度高于所述边缘加强筋104以及内孔加强筋105的高度,即油性液体502充满所述平底样品池103,同时进入所述环绕区上方的连通空间内,这样可以避免由检测液体浸润所述边缘加强筋104以及内孔加强筋105时产生的弯曲液面所导致的成像观测误差。

在一个具体实施方式中,所述内孔加强筋105的高度小于所述边缘加强筋104的高度。由于所述边缘加强筋104的高度小于所述边缘外壁102的高度,同时所述边缘加强筋104的高度大于所述内孔加强筋105的高度,当所述多孔平底容器用于微液滴阵列503成像检测时,油性液体502的液面高度高于所述边缘加强筋104以及内孔加强筋105的高度,即油性液体502充满所述平底样品池103,同时进入所述环绕区上方的连通空间内,这样可以避免由检测液体浸润所述边缘加强筋104以及内孔加强筋105时产生的弯曲液面所导致的成像观测误差。

在所述开口容器100内所述环绕区的上方为连通空间(即连通空间由隔离腔和储液部组成),油性液体502充满所述平底样品池103,且油性液体502的液面高度高于所述边缘加强筋104的高度,且油性液体502的液面位于连通空间内,避免了由不同平底样品池中油性液体502的体积差异所引起的观测误差。

所述多孔平底容器在用于微液滴阵列503成像检测时,在加注油性液体502的过程中,只需进行一次加注(将油性液体502加注到所述平底样品池103以及所述环绕区上方的连通空间内),不需要向不同的平底样品池分别加注,提高了操作的便利性。

在一个具体实施方式中,所述边缘外壁102的高度为5-50mm,厚度为0.5-5mm。

在一个具体实施方式中,所述边缘外壁102的高度为10-20mm,厚度为0.5-2.5mm。

在一个具体实施方式中,所述边缘外壁102的高度可以为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、35mm、40mm、45mm以及50mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述边缘外壁102的厚度可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm 2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm以及5mm中的一种。

如图4-5所示所述内孔隔板106的高度不大于所述内孔加强筋105的高度(所述内孔隔板106的高度可以与所述内孔加强筋105的高度相同,所述内孔隔板106的高度也可以小于所述内孔加强筋105的高度)。所述内孔加强筋105和内孔隔板106底部包含斜面形状(C角)边缘台阶108。所述内孔隔板106的高度h1不超过所述内孔加强筋105的高度h2。所述边缘台阶108的高度不高于所述内孔隔板106的高度。

通过设置所述边缘台阶108,避免了多孔平底容器的内孔隔板106以及内孔加强筋105倒映所述平底样品池103及隔间107内的微液滴阵列503,避免了对成像检测和数据统计分析的影响。

在一个具体实施方式中,所述边缘加强筋104的高度为1.1-10mm,厚度为0.5-10mm。

在一个具体实施方式中,所述边缘加强筋104的高度为1.5-5mm,厚度为0.5-5mm。

在一个具体实施方式中,所述边缘加强筋104的高度可以为1.1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm以及10mm中的一种;

在一个具体实施方式中,所述边缘加强筋104的厚度可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4.0mm、4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm以及10mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述内孔隔板106的高度为0.2-1.5mm。

在一个具体实施方式中,所述内孔隔板106的高度为0.2-0.5mm。

在一个具体实施方式中,所述内孔隔板106的高度可以为0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm、0.65mm、0.7mm、0.75mm、0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm、1mm以及1.5mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述内孔隔板106的厚度为0.1-0.8mm。

在一个具体实施方式中,所述内孔隔板106的厚度为0.2-0.6mm。

在一个具体实施方式中,所述内孔隔板106的厚度可以为0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm、0.26mm、0.27mm、0.28mm、0.29mm、0.3mm、0.31mm、0.32mm、0.33mm、0.34mm、0.35mm、0.36mm、0.37mm、0.38mm、0.39mm、0.4mm、0.41mm、0.42mm、0.43mm、0.44mm、0.45mm、0.46mm、0.47mm、0.48mm、0.49mm、0.5mm、0.51mm、0.52mm、0.53mm、0.54mm、0.55mm、0.56mm、0.57mm、0.58mm、0.59mm、0.6mm、0.65mm、0.7mm、0.75mm以及0.8mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述内孔加强筋105的高度为1.1-10mm。

在一个具体实施方式中,所述内孔加强筋105的高度为1.5-5mm。

在一个具体实施方式中,所述内孔加强筋105的高度可以为1.1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm以及10mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述内孔加强筋105的厚度为0.5-5mm。

在一个具体实施方式中,所述内孔加强筋105的厚度为0.5-2mm。

在一个具体实施方式中,所述内孔加强筋105的上部组件的厚度可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm以及5mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述储液部500距离平底样品池底部的高度大于内孔加强筋的高度,所述储液部500距离平底样品池底部的高度为0.6-7mm。

在一个具体实施方式中,所述储液部500距离平底样品池底部的高度可以为0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm,5mm,5.5mm、6mm、6.5mm、7mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述隔离腔的高度等于储液部液面501到高透光密封件301的距离,所述隔离腔的高度可以为1-10mm。

所述隔离腔的厚度可以为1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm、10mm中的一种。

在一个具体实施方式中,所述开口容器100与所述边缘加强筋104一体成型,采用这样的工艺避免了所述开口容器100与所述边缘加强筋104安装时的一致性问题,而且使用时无需再进行安装,简化了不必要的操作过程,同时气密性较好,不会出现渗漏的现象,不会影响检测结果。

在一个具体实施方式中,所述开口容器100与所述平底样品池103一体成型,采用这样的工艺避免了所述开口容器100与所述平底样品池103安装时的一致性问题,而且使用时无需再进行安装,简化了不必要的操作过程,同时气密性较好,不会出现渗漏的现象,不会影响检测结果。

在一个具体实施方式中,所述平底样品池103与所述内孔加强筋105一体成型,采用这样的工艺避免了所述平底样品池103与所述内孔加强筋105安装时的一致性问题,而且使用时无需再进行安装,简化了不必要的操作过程,同时气密性较好,不会出现渗漏的现象,不会影响检测结果。

在一个具体实施方式中,所述开口容器100由热传导性良好的塑料或金属材料制成,本申请所述的多孔平底容器是针对微液滴式数字PCR需要同时进行底部程序温控操作以及孔内微液滴阵列503大面积成像检测的需要而设计开发的,因此需要导热性能较好的材料来制造所述开口容器100。

在一个具体实施方式中,所述热传导性良好的塑料的基料选自聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰胺及聚丙烯中的一种;聚碳酸酯(简称PC)无色透明,耐热,抗冲击,折射率高,阻燃BI级,在普通使用温度内都有良好的机械性能;丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(简称ABS),是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑性高分子材料,抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强,也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解,具有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等优点;聚醚醚酮(简称PEEK)具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学性能,是一类半结晶高分子材料,熔点334℃,软化点168℃,拉伸强度132~148MPa,可用作耐高温结构材料和电绝缘材料;聚苯硫醚(简称PPS)是一种特种工程塑料,有优异的理化性能,主要表现在:具有机械强度高、耐高温、高阻燃、耐化学药品性能强、抗辐射、硬度高、热稳定性好、电性能优良等方面;聚酰胺(简称PA俗称尼龙)是在聚酞胺纤维基础上发展起来的,是最早出现能够承受负荷的热塑性塑料,也是五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种;聚丙烯(简称PP)是一种半结晶的热塑性塑料,具有较高的耐冲击性,机械性质强韧,抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀;在工业界有广泛的应用,是平常常见的高分子材料之一。所述热传导性良好的塑料的导热填料选自具有高导热系数的铝粉、石墨、碳粉、氧化铝、氧化镁、氮化铝和碳化硅中的一种。所述热传导性良好的塑料的基料具体为聚丙烯M180R、尼龙6和尼龙66;所述热传导性良好的塑料的导热填料具体为粒径为50μm、150μm和250μm粒径的铝粉和碳化硅。

在一个具体实施方式中,所述开口容器制备用的塑料材料中还添加了黑色染料,避免塑料材料反射的明场光源和荧光激发光源发射的光对正置成像分析的影响。

在一个具体实施方式中,所述金属材料经发黑处理,所述发黑处理为利用氧化着色法处理所述金属材料表面产生黑色氧化膜,或采用电泳漆法或喷漆法均匀覆上黑色漆质涂层,所述热传导性良好的金属材料选自铝合金、镁合金、铜合金、钛合金、镍合金、锌合金和铁合金中的一种。采用经发黑处理的导热性良好的金属材料制作多孔平底容器,避免了金属材料反射的明场光源和荧光激发光源发射的光对正置成像分析的影响。

在一个具体实施方式中,所述环绕组件200与所述开口容器100一体成型,均由导热性能良好的塑料或金属材料制成,通过加盖密封隔热边框302与高透光密封件实现隔热,以保证所述开口容器温控的均一性。

在一个具体实施方式中,所述绝热材料为选自聚丙烯、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚碳酸酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚氨酯、橡胶、硅橡胶、氟橡胶、环氧树脂中的一种;聚丙烯(简称PP)是一种半结晶的热塑性塑料,导热系数为0.15-0.18W/m·K,具有较高的耐冲击性,机械性质强韧,抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀;在工业界有广泛的应用,是平常常见的高分子材料之一;环烯烃共聚物或环烯烃聚合物(简称COC或COP)是具有环状烯烃结构的非晶态高分子聚合物,导热系数为0.12-0.15W/m·K,高透光,高刚性,高耐热,水蒸气气密性好;聚碳酸酯简称PC是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物,导热系数为0.19W/m·K,具有抗弱酸、抗弱碱、抗中性油、耐热以及耐冲击的特点;聚酰胺(简称PA俗称尼龙),是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称,导热系数为0.26-0.35W/m·K,具有耐热、耐摩擦、力学性能优良、电绝缘性高等特点。聚苯硫醚(简称PPS)是分子主链中带有苯硫基的热塑性树脂,导热系数为0.32W/m·K,具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良等优点;聚醚醚酮(简称PEEK),是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元所构成的高聚物,导热系数为0.25W/m·K,具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学性能,是一类半结晶高分子材料,熔点334℃,软化点168℃,拉伸强度132~148MPa,可用作耐高温结构材料和电绝缘材料。所述热传导性良好的塑料的基料具体为氟塑料46和聚丙烯M180R。

如图6所示,本申请还涉及一种微量多孔容器,包括密封隔热组件300以及所述多孔平底容器。在微液滴式数字PCR反应后,所述多孔平底容器中含有油性液体502和含有高浓度核酸的微液滴阵列503,为了防止在之后的处理过程中发生核酸交叉污染以及油性液体502污染实验环境,将所述密封隔热组件300利用所述密封隔热组件300热压在所述多孔平底容器的顶部,用于密封所述多孔平底容器。

如图6所示,本申请还涉及一种微液滴平铺阵列温控和成像检测方法,包括以下步骤:

提供所述多孔平底容器;

向所述多孔平底容器注入油性液体502,使所述油性液体502的液面高度高于所述边缘加强筋104;

在所述多孔平底容器的液面501下采用加样针振动生成微液滴(参考专利:基于微液滴的数字核酸扩增定量分析方法及系统,杜文斌等。中国专利,授权公告号:CN104450891B;申请号:2014106553094),微液滴沉降并平铺在所述平底样品池103底部,形成均一平铺微液滴阵列503阵列;

在所述多孔平底容器上覆盖所述密封隔热组件300,并热压密封;

利用一个设置于底部的加热平板714通过多孔平底容器高导热底板101,对装有均一平铺微液滴阵列503的多孔平底容器进行程序温控,利用一个控温热盖715通过多孔平底容器上部的密封隔热组件300实现密封、隔热和防止油相和水相在密封隔热组件上冷凝;

完成程序温控后,移去加载在平底容器上方的控温热盖715,对所述平底样品池103内的均一平铺微液滴阵列503进行光学成像检测。

所述油性液体502的密度小于所述微液滴阵列503的密度,这样所述微液滴能够沉降于所述平底样品池103的底部形成均一平铺微液滴阵列503阵列。均一平铺微液滴阵列503具有较大的温控面积和较小的热惯量,同时均一平铺微液滴阵列503适用于使用图像传感器进行图像化荧光拍照检测,具有较高的通量和速度。

如图22-23所示,本申请还涉及一种样品温控和成像检测的使用方法,包括:利用一个设置于底部的加热平板714,通过平底容器高导热底板101进行程序温控,利用一个温控加热热盖715通过平底容器上部的密封隔热组件实现密封、隔热和保温;

温控结束后,移去温控加热热盖715,在平底样品池103内的均一平铺微液滴阵列503上方形成一个检测空间;在所述平底上方利用定位支撑架718,搭载一个一维、二维或三维的电控位移台717,并在电控位移台上安装正置成像检测器716,使所述均一平铺微液滴阵列503处于成像检测器的聚焦成像位置;

对所述微量多孔板的多个平底样品池内的多个平铺微液滴阵列503阵列进行成像检测,利用电控位移台717的一维、二维或三维移动实现多个平底样品池的定位、聚焦和成像。

在一个具体实施方式中,所述的微液滴平铺阵列温控和成像检测方法,为保证在所述平底样品池中加入微液滴数量的精确性,加样针在平底样品池中生成液滴之前,预先在滴液孔中滴液,再移动到所述平底样品池中以固定体积加入微液滴。

在一个具体实施方式中,所述的微液滴平铺阵列温控和成像检测方法,所述油性液体的密度小于所述微液滴的密度。

在一个具体实施方式中,所述的微液滴平铺阵列温控和成像检测方法,所述油性液体为矿物油、植物油、合成油等密度小于所述微液滴的油类。

在一个具体实施方式中,所述的微液滴平铺阵列温控和成像检测方法,所述油性液体中包含维持液滴稳定性的表面活性剂。

实施例

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊要求,均为常规方法。

下述实施例中所使用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。

实施例1

本申请所述的多孔平底容器,以图2所示的平底容器为例,底板101的尺寸为80mm×40mm,底板101的厚度为1mm;边缘外壁102的高度为10mm,边缘外壁102的厚度为3mm,环绕组件200的高度为3mm;密封隔热边框302与高透光密封件301一体成型,且所述密封隔热边框302的高度为2mm,所述高透光密封件301的高度为1mm,围绕密封隔热边框边缘有EVA胶层,以实现环绕组件和密封隔热边框的粘合密封连接;边缘加强筋104的高度为5mm,边缘加强筋104的厚度为5mm;内孔加强筋105的高度为5mm,内孔加强筋105的厚度为1mm。在内孔加强筋105和边缘加强筋104底部,围绕平底样品池设置有边缘台阶108,边缘台阶108宽度为0.2mm,高度为1mm。使用时所述环绕组件200和密封隔热组件300为黏合连接,所述开口容器100和环绕组件200为一体成型,由6061铝合金(江苏扬东铝业)机加工或真空压铸制成;所述密封隔热组件为聚丙烯材质制成。由6061铝合金制成的所述开口容器经氧化发黑处理,其操作流程为:

1)用60℃碱性化学脱脂液(NaOH、Na

2)在60℃的NaOH溶液50g/L中碱蚀所述多孔平底容器约2min,除去其表面残di存的自然氧化膜及变质合金层,并调整其表面,使之均匀一致;

3)利用H

4)在60℃的氧化液(Na

5)以K

6)采用水解法(NiSO

实施例2-8

实施例2-实施例8所述的多孔平底容器,其操作流程如实施例1,与实施例1中的多孔平底容器不同之处的具体参数如表1所示。

对比例1

对比例1采用如图18所示的现有技术微量96多孔平底孔板(美国Corning,货号9018),其操作流程如实施例1,与实施例1中的多孔平底容器不同之处的具体参数如表1所示。

对比例2-3

对比例2-对比例3所述的多孔平底容器,其操作流程如实施例1,与实施例1中的多孔平底容器不同之处的具体参数如表1所示。

对比例4

对比例4所述的多孔平底容器,其操作流程如实施例1,与实施例1中的多孔平底容器不同之处在于平底样品池边缘没有边缘台阶108,其他具体参数如表1所示。

对比例5

对比例5所述的多孔平底容器,其操作流程如实施例1,与实施例1中的多孔平底容器不同之处在于所述储液部的液面与密封隔热组件的高透光密封件直接接触,中间不设置空气隔离腔体,其他具体参数如表1所示。

试验效果

对实施例1-实施例8以及对比例1-对比例4中的多孔平底容器进行性能测试。试验结果如下:

试验例1

利用实施例1中的多孔平底容器对其平底样品池103中的均一平铺微液滴阵列503阵列进行正置成像检测。向所述平底容器中注入含有3%ABIL EM90的矿物油,且矿物油的液面高度高于边缘加强筋104。在矿物油液面下生成PCR试剂的微液滴阵列503。所述PCR试剂包含:10×反应缓冲液2μL,10mM正向引物(5’-GGA CTC TGG ACA TGC AAG AT-3’)1.5μL,10mM反向引物(5’-ATA CCC TTC TTA ACA CCT GG-3’)1.5μL,10mMTaqman探针(5’-FAM-GTATCA ATT TAG AGA AAA CGC TCT GAA GGG-BHQ1-3’)0.5μL,4mM dNTP mix 1μL,100mMMgCl

试验例2

试验例2与试验例1不同的是采用实施例2中的多孔平底容器,实验结果,如图8所示,从图8中可以看到阴性液滴与阳性液滴的荧光强度相差较大。阳性液滴的荧光信号和试验例1相比,下降到5000-6000之间。

试验例3

试验例3与试验例1不同的是采用实施例3中的多孔平底容器,实验结果,如图9所示,从图9中可以看到阴性液滴与阳性液滴的荧光强度相差较大。阳性液滴的荧光信号和试验例1相比,下降到4000-5000之间。

试验例4

试验例4与试验例1不同的是采用实施例4中的多孔平底容器,实验结果,如图10所示,从图10中可以看到阴性液滴与阳性液滴的荧光强度相差较大。阳性液滴的荧光信号和试验例1相比,下降到4000左右。试验例1~4表明,底板的平面度公差会影响阳性液滴和阴性液滴的区分度,尤其是影响阳性液滴的扩增效率。本发明提出的采用边缘加强筋和内控加强筋的结构,有效保证了加工孔板的机械强度,增强了孔板底部的平整度和稳定性。对于提高多孔平底容器进行数字PCR温控的传热效率、温控均一性、可靠性具有显著的效果。

试验例5

试验例5与试验例1不同的是采用实施例5中的多孔平底容器,实验结果,如图11所示,从图11中可以看到阴性液滴与阳性液滴的荧光强度相差较大。试验例5表明,密封隔热组件可采用多种导热系数较低的隔热材料,如透明塑料或玻璃等制备。

试验例6

试验例6与试验例1不同的是采用实施例6中的多孔平底容器,其中底板的厚度为1mm,底板的平面度公差值为10μm。实验结果如图12所示,从图12中可以看到阴性液滴与阳性液滴的荧光强度相差较大。

试验例7

试验例7与试验例1不同的是采用实施例7中的多孔平底容器,其中底板的厚度为2mm,底板的平面度公差值为10μm。实验结果如图13所示,从图13中可以看到阴性液滴与阳性液滴的荧光强度相差较大。

试验例8

试验例8与试验例1不同的是采用实施例8中的多孔平底容器,其中底板的厚度为3mm,底板的平面度公差值为10μm。实验结果如图14所示,从图14中可以看到阴性液滴与阳性液滴的荧光强度相差较大。

试验例6~8的结果表明,本发明除了采用高导热的金属材料制备平底样品池之外,还可以采用具有高导热性的热塑性材料,如掺杂导热辅助材料的PP、PEEK、PC等塑料制备,因而可通过注塑,压塑等低成本工艺,大批量制备所述多孔平底容器,以减少多孔平底容器的材料和加工成本。

试验例6~8的结果进一步表明,孔板底部的厚度的增加会带来导热效率的下降,表现为阳性液滴扩增后荧光信号值的下降。为了保证数字PCR扩增的效率,采用较薄的底板对扩增的导热有利。然而,底板减薄后会导致刚性下降,不利于底板平整度的稳定和保持。本发明通过对孔板增加边缘加强筋和内孔加强筋的办法,有效保证了孔板底部的平面度公差值,为数字PCR温控扩增的传热效率、温控均一性提供了基础。

试验例9

试验例9利用实施例1中的多孔平底容器对其平底样品池103中的均一平铺微液滴阵列503阵列进行正置成像检测。所述平底样品池103内的均一平铺微液滴阵列503阵列为含有0.4mg/mL罗丹明B的水溶液,油性液体502为含有3%ABIL EM90的矿物油,且矿物油的液面高度高于所述边缘加强筋104。对所述多孔平底容器中的微液滴阵列503进行正置荧光成像检测(RFP通道),实验结果如图17所示,经氧化发黑处理的铝合金表面不会反射光源发出的光,对微液滴阵列503明场或荧光正置成像检测不产生影响。

试验例10

与试验例1不同的是采用对比例1(图18)中的多孔平底容器,实验结果如图19所示,微液滴阵列503采用正置成像技术进行成像时,处于边缘的微液滴阵列503会发生畸变,无法清晰成像。

试验例11

与试验例1不同的是采用对比例2中的多孔平底容器,实验结果如图20所示,未经氧化发黑处理的铝合金表面会反射荧光光源发出的光,对平底样品池103内的微液滴阵列503正置成像检测产生影响。

试验例12

与试验例1不同的是采用对比例3中的多孔平底容器,实验结果如图15所示,由于所述多孔平底容器由导热系数低的塑料制成,与所述多孔平底容器直接接触的温控加热模块的温度不能迅速传递至均一平铺的微液滴阵列503阵列,从而使微液滴式数字PCR实验失败,阳性液滴无扩增。

试验例13

与试验例1采用对比例4的多孔平底容器,不同的是所述平底样品池边缘没有边缘台阶108,实验结果如图21所示,由于3mm加强筋在成像时,对边缘液滴的反射作用,在液滴阵列边缘的加强筋壁面上出现液滴的倒影,液滴的倒影被软件识别并统计,造成检出液滴数量错误。

试验例14

与试验例1采用对比例5的多孔平底容器,不同的是所述储液部的液面与密封隔热组件的高透光密封件直接接触,中间不设置空气隔离腔体。实验结果表明,孔板在经过温控扩增后,产生了大量气泡,漂浮在油相和密封组件中间,对后续正置荧光成像造成严重影响。

表1为各实施例中的多孔平底容器的材料和尺寸的参数

注:H表示高度,S表示厚度。

尽管以上结合附图对本申请的实施方案进行了描述,但本申请并不局限于上述的具体实施方案和应用领域,上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的,而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本申请权利要求所保护的范围的情况下,还可以做出很多种的形式,这些均属于本申请保护之列。

相关技术
  • 一种多孔平底容器及样品成像检测方法
  • 用于使用多个曝光来对样品容器和/或样品进行成像的方法和装置
技术分类

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