專利名稱：生物芯片自動反應(yīng)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及生物芯片領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種自動化的生物芯片反應(yīng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
生物芯片是近幾年在高科技領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的最具時(shí)代特征的重大科技進(jìn)展之一。它是將能反映樣本中大量生物信息的基因探針(寡核苷酸探針、cDNA克隆、PCR產(chǎn)物等)、抗原抗體等，有序固定在固相支持物(如醛基、氨基、巰基、羧基等活性基團(tuán)修飾的載玻片或硅片、尼龍膜、硝酸纖維素膜)上形成陣列，通過與實(shí)際樣本(或擴(kuò)增產(chǎn)物)進(jìn)行雜交反應(yīng)，只需一次實(shí)驗(yàn)，就可高通量獲得所有待檢基因、蛋白等方面的信息。這種平行檢測、高信息通量的特點(diǎn)使其在基因檢測、藥物檢測、臨床化學(xué)等方面的應(yīng)用受到廣泛的重視。關(guān)于生物芯片的應(yīng)用和發(fā)展的相關(guān)資料可參考馬立人、蔣中華主編的《生物芯片》，1-130頁，由化學(xué)工業(yè)出版社2000年出版。
生物芯片最顯著的特點(diǎn)就是高信息量和自動化。美國專利號5231029公開了一種全自動的可對生物芯片進(jìn)行雜交反應(yīng)的設(shè)備，采用常規(guī)流體控制技術(shù)，不僅試劑用量大，而且為了實(shí)現(xiàn)全自動，設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜。2002年國外率先推出了一種一次可進(jìn)行4張生物芯片雜交反應(yīng)的新一代雜交儀，PE公司的產(chǎn)品HybarrayTM12，但是由于設(shè)備采用常規(guī)流體控制技術(shù)，試劑用量大，關(guān)鍵的雜交液為了減少用量，還需要操作人員手工加入。由于在生物芯片反應(yīng)中所需樣本和試劑均十分珍貴，為減少樣品和試劑的用量，同時(shí)又便于操作，許多芯片制造商開始在芯片上貼一反應(yīng)艙，由于反應(yīng)艙的體積可大可小，貼、揭除方便、使用靈活受到市場用戶的廣泛歡迎[ABgene公司產(chǎn)品，產(chǎn)品編號AB-0576，AB-0577，AB-0630]。但貼有反應(yīng)艙的生物芯片在使用過程中，需要手工操縱微量移液器反復(fù)多次地加入或吸出各種試劑，操作非常繁瑣。實(shí)踐中有強(qiáng)烈的自動化需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種自動化的生物芯片反應(yīng)設(shè)備，滿足自動化需求。
按照本發(fā)明，提供一種生物芯片自動反應(yīng)儀，包括一平臺；一生物芯片微流體反應(yīng)裝置，放置于所述平臺之上，該生物芯片微流體反應(yīng)裝置包括一溫控平臺；一生物芯片承載臺，放置于所述溫控平臺上，生物芯片承載臺傾斜；一生物芯片，置于所述生物芯片承載臺上；該生物芯片上有微量反應(yīng)艙，粘貼在生物芯片上，微量反應(yīng)艙的頂部開有兩個(gè)小孔；一可升降結(jié)構(gòu)，連接于所述生物芯片承載臺；該可升降結(jié)構(gòu)連接有進(jìn)液毛細(xì)管和出液毛細(xì)管，可升降結(jié)構(gòu)和兩個(gè)毛細(xì)管的連接可以用膠粘的方式固定或采用其他密封連接結(jié)構(gòu)；其中進(jìn)液毛細(xì)管連接到試劑管，而出液毛細(xì)管連接到蠕動泵；所述蠕動泵可雙向轉(zhuǎn)動，首先正向轉(zhuǎn)動使所述試劑管中的試劑注滿所述微量反應(yīng)艙，之后以預(yù)定間隔反復(fù)進(jìn)行正向、反向的交替轉(zhuǎn)動；一自動進(jìn)樣系統(tǒng)，放置於所述平臺之上，包括一升降臂，由第一電機(jī)驅(qū)動，所述進(jìn)液毛細(xì)管固定在所述升降臂上；一水平移動臺，由第二電機(jī)驅(qū)動，所述試劑管放置在所述水平移動臺上；電源電路，與所述生物芯片微流體反應(yīng)裝置和自動進(jìn)樣系統(tǒng)相連，提供電力；控制系統(tǒng)，與所述生物芯片微流體反應(yīng)裝置和自動進(jìn)樣系統(tǒng)相連，控制其自動采樣以及自動反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述溫控平臺的傾斜角為5-60°。所述預(yù)定間隔為1-10秒鐘。
上述的接口裝置中，所述可升降結(jié)構(gòu)包括
一外殼；一工字架；一接口板，接口板與工字架相連；一升降螺桿，通過一連接軸承與工字架相連，升降螺桿上有一結(jié)合螺母，升降螺桿的外螺紋與結(jié)合螺母的內(nèi)螺紋相咬合，結(jié)合螺母固定在外殼上，外殼兩側(cè)固定有兩個(gè)固定軸承，分別與生物芯片承載臺兩側(cè)滑動軸相連，可升降結(jié)構(gòu)可沿滑動軸滑動；升降螺桿的頂端有一升降鈕，升降鈕可帶動升降螺桿旋轉(zhuǎn)，通過結(jié)合螺母來調(diào)節(jié)工字架相對于外殼的高度。
上述的接口裝置中，所述接口板包括接口板框，接口板框上具有一個(gè)或多個(gè)接口滑桿；接口滑條，可滑動地連接在接口滑桿上；接口板框和接口滑條上有一對或者數(shù)對小孔，每一對小孔包括一出液孔和一進(jìn)液孔，總是選擇在設(shè)備使用時(shí)水平位置較高的孔為出液孔，出液孔固定出液毛細(xì)管而進(jìn)液孔固定進(jìn)液毛細(xì)管。
所述接口板框和接口滑條上的小孔對的數(shù)量和承載臺上可放置的生物芯片的數(shù)量相對應(yīng)；如果放置有多片生物芯片，小孔對之間的間距等于生物芯片上反應(yīng)艙進(jìn)、出口的間距。
接口板框和接口滑條上有一對或者數(shù)對小孔通過O型密封圈密封出液毛細(xì)管和進(jìn)液毛細(xì)管與反應(yīng)艙出、進(jìn)液口的結(jié)合部位。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，毛細(xì)管的材質(zhì)是硅橡膠或者聚四氟乙烯。所述生物芯片是以標(biāo)準(zhǔn)載玻片按陣列方式固定生物分子而構(gòu)成。生物芯片承載臺是金屬或者其他具有較佳導(dǎo)熱性的材料制成。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可實(shí)現(xiàn)生物芯片進(jìn)樣、反應(yīng)的全自動化操作，滿足本領(lǐng)域內(nèi)對此的需求。


本發(fā)明的上述和其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下述結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述而變得更加明顯，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征，其中圖1是按照本發(fā)明的生物芯片自動反應(yīng)儀的結(jié)構(gòu)圖；
圖2是按照本發(fā)明的生物芯片自動反應(yīng)儀中的可升降結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖3是按照本發(fā)明的生物芯片自動反應(yīng)儀中可升降結(jié)構(gòu)的分解結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
圖1示出了本發(fā)明的生物芯片自動反應(yīng)儀100的結(jié)構(gòu)圖，其包括一平臺102；一生物芯片微流體反應(yīng)裝置，放置于平臺102之上，該生物芯片微流體反應(yīng)裝置包括一溫控平臺104，溫控平臺104在該實(shí)施例中與由半導(dǎo)體加熱塊和線性溫度傳感器及相關(guān)電路組成的溫控電路105相連。
一生物芯片承載臺106，放置于溫控平臺上，該生物芯片承載臺106傾斜；在該實(shí)施例中，傾斜角為5-60°，溫控平臺104需要有一個(gè)傾斜角是因?yàn)槲⒘糠磻?yīng)艙的寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于毛細(xì)管的直徑，要借助蠕動泵正反轉(zhuǎn)從流路中排出或壓入空氣使反應(yīng)艙中的液體往復(fù)運(yùn)動，則反應(yīng)艙的入口與出口連線必須有一定角度，否則空氣不能推動液體移動，只會在反應(yīng)艙中產(chǎn)生大量氣泡，從而影響反應(yīng)進(jìn)行。該生物芯片承載臺是金屬或者其他具有較佳導(dǎo)熱性的材料制成。生物芯片承載臺106的溫度由溫控平臺104借助熱傳導(dǎo)來控制。
一生物芯片108，置于生物芯片承載臺106上；該生物芯片108上有微量反應(yīng)艙110，粘貼在生物芯片108上，微量反應(yīng)艙110的頂部開有兩個(gè)小孔；生物芯片108是以標(biāo)準(zhǔn)載玻片(2.5cm×7.5cm)按陣列方式固定生物分子而構(gòu)成。承載臺106的兩側(cè)各具有一滑動軸160、162(參考圖2)。
一可升降結(jié)構(gòu)112，可升降結(jié)構(gòu)112的具體結(jié)構(gòu)圖可參考圖2，其通過兩個(gè)固定軸承164、166分別與滑動軸160、162相連，可升降結(jié)構(gòu)112可沿滑動軸滑動?？缮到Y(jié)構(gòu)112包括一外殼122，外殼上固定有結(jié)合螺母132，結(jié)合螺母132和一升降螺桿128相咬合，升降螺桿128的頂端具有一升降鈕134。生物芯片承載臺106上放置生物芯片108的位置刻有凹槽168，這樣可以使生物芯片108每次放置的位置都固定。該可升降結(jié)構(gòu)112連接有進(jìn)液毛細(xì)管114和出液毛細(xì)管116，可升降結(jié)構(gòu)112和兩個(gè)毛細(xì)管的連接可以用膠粘的方式固定或采用其他密封連接結(jié)構(gòu)處有密封結(jié)構(gòu)；其中進(jìn)液毛細(xì)管114連接到試劑管118，而出液毛細(xì)管116連接到蠕動泵120，毛細(xì)管的材質(zhì)是硅橡膠或者聚四氟乙烯。可升降結(jié)構(gòu)112的分解結(jié)構(gòu)圖可參考圖3，如圖3所示，其包括外殼122(圖3中未示出，可參考圖2示出了外殼122)；工字架124；接口板126，接口板126與工字架124相連；升降螺桿128，通過一連接軸承130與工字架124相連，升降螺桿128上有一結(jié)合螺母132，升降螺桿128的外螺紋與結(jié)合螺母132的內(nèi)螺紋相咬合，結(jié)合螺母132固定在外殼122上，升降螺桿128的頂端有一升降鈕134，升降鈕134可帶動升降螺桿128旋轉(zhuǎn)，通過結(jié)合螺母132來調(diào)節(jié)工字架124相對于外殼122的高度，由于接口板126固定在工字架124上，因而接口板126相對于外殼122的高度可被一并調(diào)節(jié)。
上述的接口板126具有如下的結(jié)構(gòu)接口板框136，接口板框136上具有一個(gè)或多個(gè)接口滑桿138，在該實(shí)施例中示出了兩個(gè)滑桿138a和138b；接口滑條140，可滑動地連接在接口滑桿138上；接口板框136和接口滑條140上有一對或者數(shù)對小孔142、144，每一對小孔142、144包括一出液孔142和一進(jìn)液孔144，出液孔142固定出液毛細(xì)管116而進(jìn)液孔144固定進(jìn)液毛細(xì)管114，在該實(shí)施例中一共示出了3對小孔以及3對毛細(xì)管。在其它的應(yīng)用中，接口板框136和接口滑條140上的小孔對142、144的數(shù)量和承載臺106上可放置的生物芯片的數(shù)量相對應(yīng)；如果放置有多片生物芯片，小孔對142、144之間的間距等于生物芯片上反應(yīng)艙進(jìn)、出口的間距。對于不同的生物芯片上的反應(yīng)艙可能存在的孔距不同，可以使用接口滑條140在接口滑桿138上的滑動來調(diào)節(jié)。
在接口板框136和接口滑條140上的一對或者數(shù)對小孔142、144通過O型密封圈146密封出液毛細(xì)管116和進(jìn)液毛細(xì)管114與反應(yīng)艙的結(jié)合部位。
回到圖1，繼續(xù)討論生物芯片自動反應(yīng)儀100的結(jié)構(gòu)上述的蠕動泵120可雙向轉(zhuǎn)動，首先正向轉(zhuǎn)動使試劑管118中的試劑注滿微量反應(yīng)艙110，之后以預(yù)定間隔反復(fù)進(jìn)行正向、反向的交替轉(zhuǎn)動；在該實(shí)施例中，間隔時(shí)間一般為1-10秒鐘內(nèi)的一數(shù)值，轉(zhuǎn)動持續(xù)時(shí)間取決于微量反應(yīng)艙106的容量，每一次轉(zhuǎn)動持續(xù)時(shí)間應(yīng)該要移動反應(yīng)艙中5％-10％的液體體積。蠕動泵120如此反復(fù)直至雜交反應(yīng)完成。
除了生物芯片微流體反應(yīng)裝置之外，該生物芯片自動反應(yīng)儀100還包括一自動進(jìn)樣系統(tǒng)，放置與平臺102之上，包括一升降臂150，由第一電機(jī)152驅(qū)動，進(jìn)液毛細(xì)管114固定在升降臂150上；一水平移動臺154，由第二電機(jī)156驅(qū)動，試劑管118放置在水平移動臺154上；在第一和第二電機(jī)152、156的驅(qū)動下，進(jìn)液毛細(xì)管114可首先由升降臂150提升至高于試劑管118管口高度的位置，之后試劑管118在水平移動臺154的驅(qū)動下水平移動，移動到所需要的試劑的位置，之后升降臂150放下進(jìn)液毛細(xì)管114至所需要的試劑管118中進(jìn)行進(jìn)樣。
本發(fā)明的生物芯片自動反應(yīng)儀100還包括下述的部件電源電路156，與生物芯片微流體反應(yīng)裝置和自動進(jìn)樣系統(tǒng)相連，提供電力；控制系統(tǒng)158，與生物芯片微流體反應(yīng)裝置和自動進(jìn)樣系統(tǒng)相連，控制其自動采樣以及自動反應(yīng)，在該實(shí)施例中控制系統(tǒng)158為一計(jì)算機(jī)。
在該實(shí)施例中，選用的蠕動泵的輸出流量較佳的是為10～200ul/min，第一電機(jī)和第二電機(jī)的輸出扭矩較佳的為0.3N/m。
本發(fā)明的生物芯片自動反應(yīng)儀100的工作流程如下首先打開主機(jī)電源，先啟動計(jì)算機(jī)上的控制軟件，然后根據(jù)要求輸入生物芯片反應(yīng)的流程與參數(shù)預(yù)雜交、雜交、洗滌、顯色等步驟的溫度、時(shí)間及所用試劑的管號；將盛有相應(yīng)試劑的試劑管放入設(shè)備樣品板上的指定位置；旋轉(zhuǎn)升降旋鈕使接口升起，并將升降結(jié)構(gòu)向后滑動，露出生物芯片承載臺，將粘有反應(yīng)艙的生物芯片(一次不超過5片)置于承載臺上，再將升降結(jié)構(gòu)向前滑動，覆蓋生物芯片承載臺，反向旋轉(zhuǎn)升降旋鈕使接口下降后與反應(yīng)艙實(shí)現(xiàn)密封對接；然后開始運(yùn)行控制軟件，設(shè)備將自動按照軟件程序運(yùn)行先是升降臂水平移動到試劑管的上方，升降臂下降，毛細(xì)管插入試劑管中，蠕動泵正向轉(zhuǎn)動，吸入設(shè)定體積的試劑，提起升降臂，蠕動泵繼續(xù)正向轉(zhuǎn)動，將試劑完全吸入到反應(yīng)艙中，溫控器開始加溫，達(dá)到溫度后反應(yīng)一定時(shí)間，升降臂下降，插入試劑管(或廢液管)中，蠕動泵再反向蠕動，將試劑再送回試劑管(也可直接送入廢液管)，然后升降臂再移動到下一試劑管的上方依程序運(yùn)行，直到程序結(jié)束。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可實(shí)現(xiàn)生物芯片進(jìn)樣、反應(yīng)的全自動化操作，滿足本領(lǐng)域內(nèi)對此的需求。
上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種生物芯片自動反應(yīng)儀，其特征在于，包括一平臺；一生物芯片微流體反應(yīng)裝置，放置于所述平臺之上，該生物芯片微流體反應(yīng)裝置包括一溫控平臺；一生物芯片承載臺，放置于所述溫控平臺上，生物芯片承載臺傾斜；一生物芯片，置于所述生物芯片承載臺上；該生物芯片上有微量反應(yīng)艙，粘貼在生物芯片上，微量反應(yīng)艙的頂部開有兩個(gè)小孔；一可升降結(jié)構(gòu)，連接于所述生物芯片承載臺；該可升降結(jié)構(gòu)連接有進(jìn)液毛細(xì)管和出液毛細(xì)管，可升降結(jié)構(gòu)和兩個(gè)毛細(xì)管的連接為密封結(jié)構(gòu)；其中進(jìn)液毛細(xì)管連接到試劑管，而出液毛細(xì)管連接到蠕動泵；所述蠕動泵可雙向轉(zhuǎn)動，首先正向轉(zhuǎn)動使所述試劑管中的試劑注滿所述微量反應(yīng)艙，之后以預(yù)定間隔反復(fù)進(jìn)行正向、反向的交替轉(zhuǎn)動；一自動進(jìn)樣系統(tǒng)，放置於所述平臺之上，包括一升降臂，由第一電機(jī)驅(qū)動，所述進(jìn)液毛細(xì)管固定在所述升降臂上；一水平移動臺，由第二電機(jī)驅(qū)動，所述試劑管放置在所述水平移動臺上；電源電路，與所述生物芯片微流體反應(yīng)裝置和自動進(jìn)樣系統(tǒng)相連，提供電力；控制系統(tǒng)，與所述生物芯片微流體反應(yīng)裝置和自動進(jìn)樣系統(tǒng)相連，控制其自動采樣以及自動反應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的自動反應(yīng)儀，其特征在于，所述溫控平臺的傾斜角為5-60°。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)定間隔為1-10秒鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的接口裝置，其特征在于，所述可升降結(jié)構(gòu)包括一外殼；一工字架；一接口板，接口板與工字架相連；一升降螺桿，通過一連接軸承與工字架相連，升降螺桿上有一結(jié)合螺母，升降螺桿的外螺紋與結(jié)合螺母的內(nèi)螺紋相咬合，結(jié)合螺母固定在外殼上，升降螺桿的頂端有一升降鈕，升降鈕可帶動升降螺桿旋轉(zhuǎn)，通過結(jié)合螺母來調(diào)節(jié)工字架相對于外殼的高度。
5.如權(quán)利要求4所述的接口裝置，其特征在于，所述接口板包括接口板框，接口板框上具有一個(gè)或多個(gè)接口滑桿；接口滑條，可滑動地連接在接口滑桿上；接口板框和接口滑條上有一對或者數(shù)對小孔，每一對小孔包括一出液孔和一進(jìn)液孔，總是選擇在設(shè)備使用時(shí)水平位置較高的孔為出液孔，出液孔固定出液毛細(xì)管而進(jìn)液孔固定進(jìn)液毛細(xì)管。
6.如權(quán)利要求5所述的接口裝置，其特征在于，所述接口板框和接口滑條上的小孔對的數(shù)量和承載臺上放置的生物芯片的數(shù)量相對應(yīng)；如果放置有多片生物芯片，小孔對之間的間距等于生物芯片上反應(yīng)艙進(jìn)、出液孔的間距。
7.如權(quán)利要求5所述的接口裝置，其特征在于，接口板框和接口滑條上有一對或者數(shù)對小孔通過O型密封圈密封出液毛細(xì)管和進(jìn)液毛細(xì)管與生物芯片反應(yīng)艙出、進(jìn)口的結(jié)合部位。
8.如權(quán)利要求1所述的接口裝置，其特征在于，毛細(xì)管的材質(zhì)是硅橡膠或者聚四氟乙烯。
9.如權(quán)利要求1所述的接口裝置，其特征在于，所述生物芯片是以標(biāo)準(zhǔn)載玻片按陣列方式固定生物分子而構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求1所述的接口裝置，其特征在于，所述生物芯片承載臺是金屬或者其他具有較佳導(dǎo)熱性的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種生物芯片自動反應(yīng)儀，包括一平臺；一生物芯片微流體反應(yīng)裝置，放置于平臺上，該生物芯片微流體反應(yīng)裝置包括一溫控平臺；一生物芯片承載臺；一粘貼有微量反應(yīng)艙生物芯片；一可升降結(jié)構(gòu)，該可升降結(jié)構(gòu)連接有進(jìn)液毛細(xì)管和出液毛細(xì)管，可升降結(jié)構(gòu)和兩個(gè)毛細(xì)管的連接為密封結(jié)構(gòu)；其中進(jìn)液毛細(xì)管連接到試劑管，而出液毛細(xì)管連接到可雙向轉(zhuǎn)動的蠕動泵；一自動進(jìn)樣系統(tǒng)，包括由第一電機(jī)驅(qū)動的一升降臂，與進(jìn)液毛細(xì)管相連；第二電機(jī)驅(qū)動的一水平移動臺，其上放置試劑管；該自動反應(yīng)儀還包括電源電路和控制系統(tǒng)。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可實(shí)現(xiàn)生物芯片進(jìn)樣、反應(yīng)的全自動化操作，滿足本領(lǐng)域內(nèi)對此的需求。
文檔編號G01N1/28GK1683562SQ200510024259
公開日2005年10月19日 申請日期2005年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月9日
發(fā)明者朱濱, 孫悅, 汪運(yùn)山, 邢軍芬, 張宇 申請人:上海百傲科技有限公司