線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明方法涉及一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物芯片技術(shù)是目前醫(yī)學(xué)、生物領(lǐng)域前端產(chǎn)品，主要以生物樣品微陣列的形式存 在。通過(guò)采用生物芯片點(diǎn)樣儀（或亦可稱作"點(diǎn)樣裝置"）將生物樣品如DNA，RNA，蛋白質(zhì) 及其他生物成分以高密度和高精度的方式按矩陣點(diǎn)形式固定在硅片、玻璃片或陶片等固相 密質(zhì)載體上，形成生物微陣列。
[0003] 現(xiàn)有點(diǎn)樣設(shè)備多采用壓電噴頭進(jìn)行噴印樣品靜態(tài)制備生物芯片。因?yàn)閴弘妵婎^上 存在許多噴嘴，每一個(gè)噴嘴均是由相應(yīng)壓電晶體獨(dú)立控制以實(shí)現(xiàn)按需噴射。由于壓電噴頭 單個(gè)噴嘴噴射出的液滴容積較?。≒L級(jí)），而生物芯片上樣點(diǎn)的容積較大（nL級(jí)），因此一 般采用的方式是靜止噴樣，即對(duì)準(zhǔn)樣點(diǎn)的相應(yīng)噴嘴靜止、噴樣數(shù)次、完成該批樣點(diǎn)的制備。 制備完畢后，噴頭再移至下一批樣點(diǎn)處，由相應(yīng)噴嘴噴樣數(shù)次制備。該種方式嚴(yán)重制約了生 物芯片的點(diǎn)樣效率。另外，由于加工問(wèn)題，壓電噴頭上噴嘴孔徑不一，因此采用上述靜態(tài)噴 印方式，易造成制備樣點(diǎn)一致性下降，影響后期研宄工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明方法的之一是提供線陣噴頭同時(shí)制備多樣點(diǎn)的方法以改善點(diǎn)樣效率，提高 生物芯片的加工效率。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的生物芯片點(diǎn)樣方法包括步驟：
[0006] 通過(guò)線陣噴頭（壓電噴頭線性排列組合）按照下面敘述方式將樣品噴印至生物芯 片基質(zhì)上生物芯片的相應(yīng)樣點(diǎn)上；
[0007] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)線陣噴頭形式（壓電噴頭線性排列組合），實(shí) 現(xiàn)噴頭有效噴印寬度可噴印多個(gè)樣點(diǎn)。通過(guò)縱向移動(dòng)線陣噴頭，壓電噴頭對(duì)多個(gè)樣點(diǎn)的多 路同步噴射，使得生物芯片上多個(gè)樣點(diǎn)同時(shí)制備。
[0008] 在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)縱向移動(dòng)線陣噴頭的方式，由位移傳感器 檢測(cè)組合噴頭移動(dòng)的距離，在組合噴頭移動(dòng)指定距離后，發(fā)送反饋信號(hào)傳送給控制器；繼而 控制器發(fā)出脈沖信號(hào)控制噴嘴處的壓電晶體變形，迫使樣品從噴嘴噴射出。壓電噴頭通過(guò) 縱向移動(dòng)連續(xù)或間隔多個(gè)噴嘴可對(duì)同一樣點(diǎn)依次動(dòng)態(tài)多次噴樣，完成樣點(diǎn)制備；避免傳統(tǒng) 點(diǎn)樣設(shè)備中為滿足樣點(diǎn)容積要求，需要在樣點(diǎn)處?kù)o止、噴射多次的狀態(tài)，大幅度提高點(diǎn)樣效 率，縮短生物芯片的加工時(shí)間。
[0009] 在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，因噴頭上各個(gè)噴嘴孔徑大小不一易造成噴射出 液滴容積差異。采用縱向移動(dòng)噴頭進(jìn)行噴印點(diǎn)樣的方式，不同連續(xù)或間隔h個(gè)噴嘴對(duì)同一 樣點(diǎn)依次噴射，平均單個(gè)噴嘴噴射出的容積偏差，有效降低噴嘴孔徑不一帶來(lái)的影響，提升 制備樣點(diǎn)的一致性。
[0010] 在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，因加工問(wèn)題，噴頭上各個(gè)噴嘴孔徑不一。采用縱 向移動(dòng)噴頭進(jìn)行噴印點(diǎn)樣的方式，不同連續(xù)或間隔h個(gè)噴嘴對(duì)同一樣點(diǎn)依次噴嘴，平均噴 嘴孔徑的固有誤差S/ni;改善傳統(tǒng)點(diǎn)樣中單個(gè)噴嘴噴射同一樣點(diǎn)造成誤差累積的情況，提 升制備樣點(diǎn)的一致性。
[0011] 在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該生物芯片制備方式采用的是線陣噴頭的形 式?？蓪?duì)組合噴頭中的不同噴頭添加不同的樣品，從而實(shí)現(xiàn)多樣品的同時(shí)噴射點(diǎn)樣，減少了 傳統(tǒng)點(diǎn)樣過(guò)程中因換樣品所需的清洗、干燥以及加樣的時(shí)間，進(jìn)而再次縮短生物芯片的加 工時(shí)間，提尚生物芯片的制備效率。
[0012] -種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法，包括：
[0013] 通過(guò)多個(gè)壓電噴頭線性排列組合的線陣噴頭形式，實(shí)現(xiàn)噴頭在有效噴印寬度上可 噴印多個(gè)樣點(diǎn)；
[0014] 通過(guò)縱向移動(dòng)組合噴頭，壓電噴頭對(duì)多個(gè)樣點(diǎn)的多路同步噴射，使得生物芯片上 多個(gè)樣點(diǎn)同時(shí)制備。
[0015] 如上所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法，其特征在于：
[0016] 其中噴頭單個(gè)噴嘴噴射出的液滴容積為生物芯片樣點(diǎn)容積為需單個(gè)噴 嘴噴射n次：
[0017] n=V樣點(diǎn)/V噴點(diǎn)
[0018] 壓電噴頭通過(guò)縱向移動(dòng)，連續(xù)或間隔依次進(jìn)行多個(gè)噴嘴對(duì)同一樣點(diǎn)的動(dòng)態(tài)n次噴 樣，完成樣點(diǎn)制備。
[0019] 如上所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法，其中噴印過(guò)程線陣噴 頭的移動(dòng)噴樣方式如下：
[0020] 第i次噴射：第i號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)該行樣點(diǎn)中的第i個(gè)樣點(diǎn)，第k+i號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)該行樣 點(diǎn)中的第i+1個(gè)樣點(diǎn)，以此類推，第j?k+i號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)該行樣點(diǎn)中的第i+j個(gè)樣點(diǎn)；
[0021] 第i+1次噴射：噴頭縱向移動(dòng)噴嘴間距山第i+1號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)第i號(hào)樣點(diǎn)，第k+i+1 號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)該行樣點(diǎn)中的第i+1個(gè)樣點(diǎn)，以此類推，第j?k+i+1號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)該行樣點(diǎn)中的 第i+j個(gè)樣點(diǎn)
[0022] 其中k為相鄰樣點(diǎn)間的噴嘴數(shù)。
[0023] 如上所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法，其中噴頭中每個(gè)噴嘴 由各自壓電晶體獨(dú)立控制，位移傳感器檢測(cè)線陣噴頭移動(dòng)指定距離，將反饋信號(hào)傳送給控 制器；繼而控制器發(fā)出噴射的脈沖信號(hào)，在噴頭的有效打印范圍內(nèi)同時(shí)完成多樣點(diǎn)的噴印。
[0024] 如上所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法，其中生物芯片樣點(diǎn)間 距為D，相鄰噴嘴的間距為d，則相鄰芯片樣點(diǎn)間的噴嘴數(shù)k為：
[0025] k=D/d，k不包括與起始樣點(diǎn)相對(duì)的第一個(gè)噴嘴；
[0026] 其中由于壓電噴頭噴嘴間距不一，芯片樣點(diǎn)間距要求不一，D/d可不被整除，此時(shí) k值向下取整。
[0027] 如上所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法，其中當(dāng)噴嘴不能全部 對(duì)準(zhǔn)于相應(yīng)樣點(diǎn)時(shí)，在完成已對(duì)準(zhǔn)樣點(diǎn)噴嘴噴樣后，噴頭移動(dòng)距離S補(bǔ)償距離誤差，使得噴 嘴對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)樣點(diǎn)；
[0028] 其中S的計(jì)算方式為：
[0029] S= (k+1) ?d-D〇
[0030] 如上所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法，其中采用線陣噴頭的 形式對(duì)生物芯片上的多個(gè)樣點(diǎn)同時(shí)點(diǎn)樣，則所需的噴嘴數(shù)N:
[0031] N彡k? (m-l)+n+l
[0032] 其中m為同時(shí)點(diǎn)樣的樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。
[0033] 如上所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法，其中因噴頭上各個(gè)噴 嘴孔徑大小不一造成噴射出液滴容積差，采用縱向移動(dòng)噴頭進(jìn)行噴印點(diǎn)樣的方式，n個(gè)噴嘴 對(duì)同一樣點(diǎn)依次噴射，所制備的樣點(diǎn)容積1^為：
[0034]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物巧片的方法，包括： 通過(guò)多個(gè)壓電噴頭線性排列組合的線陣噴頭形式，實(shí)現(xiàn)噴頭在有效噴印寬度上可噴印 多個(gè)樣點(diǎn)； 通過(guò)縱向移動(dòng)組合噴頭，壓電噴頭對(duì)多個(gè)樣點(diǎn)的多路同步噴射，使得生物巧片上多個(gè) 樣點(diǎn)同時(shí)制備。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物巧片的方法，其特征在 于： 其中噴頭單個(gè)噴嘴噴射出的液滴容積為V|M，生物巧片樣點(diǎn)容積為需單個(gè)噴嘴噴 射n次： n二V樣點(diǎn)/V噴點(diǎn) 壓電噴頭通過(guò)縱向移動(dòng)，連續(xù)或間隔依次進(jìn)行多個(gè)噴嘴對(duì)同一樣點(diǎn)的動(dòng)態(tài)n次噴樣， 完成樣點(diǎn)制備。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物巧片的方法，其中噴印過(guò) 程線陣噴頭的移動(dòng)噴樣方式如下： 第i次噴射：第i號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)該行樣點(diǎn)中的第i個(gè)樣點(diǎn)，第k+i號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)該行樣點(diǎn)中 的第i+1個(gè)樣點(diǎn)，W此類推，第j ? k+i號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)該行樣點(diǎn)中的第i+j個(gè)樣點(diǎn)； 第i+1次噴射：噴頭縱向移動(dòng)噴嘴間距d，第i+1號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)第i號(hào)樣點(diǎn)，第k+i+1號(hào) 噴嘴對(duì)準(zhǔn)該行樣點(diǎn)中的第i+1個(gè)樣點(diǎn)，W此類推，第j ? k+i+1號(hào)噴嘴對(duì)準(zhǔn)該行樣點(diǎn)中的第 i+j個(gè)樣點(diǎn) 其中k為相鄰樣點(diǎn)間的噴嘴數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物巧片的方法，其中噴頭中 每個(gè)噴嘴由各自壓電晶體獨(dú)立控制，位移傳感器檢測(cè)線陣噴頭移動(dòng)指定距離，將反饋信號(hào) 傳送給控制器；繼而控制器發(fā)出噴射的脈沖信號(hào)，在噴頭的有效打印范圍內(nèi)同時(shí)完成多樣 點(diǎn)的噴印。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物巧片的方法，其中生物巧 片樣點(diǎn)間距為D，相鄰噴嘴的間距為d，則相鄰巧片樣點(diǎn)間的噴嘴數(shù)k為： k = D/d，k不包括與起始樣點(diǎn)相對(duì)的第一個(gè)噴嘴； 其中由于壓電噴頭噴嘴間距不一，巧片樣點(diǎn)間距要求不一，D/d可不被整除，此時(shí)k值 向下取整。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物巧片的方法，其中當(dāng)噴嘴 不能全部對(duì)準(zhǔn)于相應(yīng)樣點(diǎn)時(shí)，在完成已對(duì)準(zhǔn)樣點(diǎn)噴嘴噴樣后，噴頭移動(dòng)距離S補(bǔ)償距離誤 差，使得噴嘴對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)樣點(diǎn)； 其中S的計(jì)算方式為： S =化+1) ? d-D。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物巧片的方法，其中采用線 陣噴頭的形式對(duì)生物巧片上的多個(gè)樣點(diǎn)同時(shí)點(diǎn)樣，則所需的噴嘴數(shù)N : N > k ? (m-1)+n+l 其中m為同時(shí)點(diǎn)樣的樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物巧片的方法，其中 因噴頭上各個(gè)噴嘴孔徑大小不一造成噴射出液滴容積差，采用縱向移動(dòng)噴頭進(jìn)行噴印點(diǎn)樣 的方式，n個(gè)噴嘴對(duì)同一樣點(diǎn)依次噴射，所制備的樣點(diǎn)容積Li為：
其中L。為單個(gè)噴嘴設(shè)定噴射容積，5 i為單個(gè)噴嘴的容積誤差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物巧片的方法，其中n個(gè)噴 嘴為不同的連續(xù)噴嘴或每?jī)蓚€(gè)噴嘴之間間隔個(gè)噴嘴的噴嘴。
【專利摘要】一種線陣噴頭多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)制備生物芯片的方法，實(shí)現(xiàn)生物芯片的多點(diǎn)同步動(dòng)態(tài)點(diǎn)樣，提高生物芯片的制備效率。采用線陣噴頭方式，使得噴頭有效打印寬度內(nèi)同時(shí)覆蓋生物芯片多個(gè)樣點(diǎn)。因噴頭中每個(gè)噴嘴由各自壓電晶體獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)多樣點(diǎn)同時(shí)噴印，提高生物芯片的制備速度。通過(guò)縱向移動(dòng)線陣噴頭實(shí)現(xiàn)對(duì)生物芯片的多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)同時(shí)點(diǎn)樣；避免傳統(tǒng)點(diǎn)樣中噴嘴在樣點(diǎn)位置靜止、噴射多次的達(dá)到需要的樣品量；在縱向移動(dòng)過(guò)程中，連續(xù)或間隔多個(gè)噴嘴依次對(duì)多樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)噴樣，替代傳統(tǒng)點(diǎn)樣時(shí)同一噴嘴對(duì)同一樣點(diǎn)噴樣，避免因噴嘴孔徑不一帶來(lái)的噴射液滴容積偏差累積，提高生物芯片樣點(diǎn)的一致性。
【IPC分類】C40B50-18
【公開(kāi)號(hào)】CN104593870
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510053905
【發(fā)明人】蔡錦達(dá), 劉勁陽(yáng), 鄒億, 許智, 姚尚金, 郭振云, 張治亞, 楊寶山
【申請(qǐng)人】上海理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日