CN112955536B - 手柄装置、定位装置、加载装置及基因测序仪 - Google Patents
手柄装置、定位装置、加载装置及基因测序仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112955536B CN112955536B CN201880005914.3A CN201880005914A CN112955536B CN 112955536 B CN112955536 B CN 112955536B CN 201880005914 A CN201880005914 A CN 201880005914A CN 112955536 B CN112955536 B CN 112955536B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- groove
- bare chip
- chip
- handle device
- positioning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 34
- 238000011068 loading method Methods 0.000 title claims description 31
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 48
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 38
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 abstract description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 19
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 206010003805 Autism Diseases 0.000 description 1
- 208000020706 Autistic disease Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007480 sanger sequencing Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000012070 whole genome sequencing analysis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6869—Methods for sequencing
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
一种手柄装置(100)，用于辅助裸芯片进行生化反应，该装置中段开设有芯片槽(110)以安装裸芯片(300)，芯片槽(100)内部开设密封槽(120)以固定连接裸芯片(300)，密封槽(120)内侧开设真空槽(130)，真空槽(130)与外部导通以负压吸附裸芯片(300)，芯片槽(110)侧边开设定位槽，用于运送过程的定位。该手柄装置(100)可配套裸芯片(300)应用于基因测序系统中，反应通量大，重复利用率高，提高测序面积的利用率，降低材料和制造成本，并且操作便捷，自动化程度高，测试效率好。
Description
技术领域
本发明涉及基因测序设备技术领域，特别是指一种用于测序芯片的手柄装置及其定位装置，加载装置和基因测序仪。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
第二代测序技术基于第一代Sanger测序技术发展而来，具有低成本，高通量，自动化等特征，应用于全基因组测序、转录组测序、宏基因组测序等，低成本和高通量是其未来发展的重要方向。目前的测序芯片通常是由整张8寸的芯片经过二次切割、特殊工艺封装后使用，其原材料浪费较多，不能最大化的利用芯片的测序面积，且芯片需进行二次切割和封装，增加芯片生产工序，同时每一片封装均需盖玻片等辅材，成本高，且盖玻片与芯片间隙通常控制在微米级乃至纳米级，形成的密封腔体厚度一致性控制难度大，影响流体加载的效率和效果；不仅如此，芯片运送、信息采集时只能通过芯片本身进行定位，易损坏芯片。因此，需要开发一种间接携带裸芯片进行基因分子加载、反应剂合成、信息采集的测序系统和辅助设备。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种改进的手柄装置，其可携带裸芯片进行生化反应，提高测序面积的利用率；而且可间接运送芯片，确保芯片安全；其次，提供一种配套的定位装置，用于芯片与手柄装置装配时的定位，确保两者的相对位置，提高装配和运送的效率和准确率。再次，提供一种加载装置，用于在裸芯片表面加载基因分子。最后，提供一种应用裸芯片测试的基因测序仪。
本发明提供的技术方案为：一种手柄装置，用于辅助裸芯片进行生化反应，所述装置中段开设有芯片槽以安装所述裸芯片，所述芯片槽内部开设密封槽以固定连接所述裸芯片，所述密封槽内侧开设真空槽，所述真空槽与外部导通以负压吸附所述裸芯片，所述芯片槽侧边开设定位槽，用于运送过程的定位。
进一步地，所述裸芯片反应表面及边缘与所述试剂槽不触碰。
进一步地，所述芯片槽外侧分别为夹持部和限位部，所述限位部的中部朝所述芯片槽延伸出定位部，所述夹持部、所述限位部、所述定位部与所述裸芯片卡合。
进一步地，所述夹持部与所述真空槽之间开设有若干导通的内部通道。
进一步地，所述限位部与所述真空槽之间开设有若干导通的内部通道。
进一步地，所述手柄装置在所述限位部与所述真空槽之间的外侧壁与所述真空槽之间开设若干导通的内部通道。
进一步地，所述密封槽胶粘连接所述裸芯片。
进一步地，所述夹持部设有若干安装孔以安装至其他设备上。
本发明还提供一种定位装置，用于所述手柄装置与裸芯片的装配定位，包括底座，及设于所述底座上若干凸部、滑块及紧固部，其中所述滑块位于所述夹持部的侧上方，所述凸部及所述紧固部包围于所述芯片槽和所述限位部的外侧，与所述限位部接触的所述凸部和所述滑块端部的凸起包围于所述裸芯片的外侧。
进一步地，所述紧固部设于所述手柄装置的同一侧壁外，每一所述紧固部包括紧固件和从所述紧固件内部穿出并抵触于所述手柄装置侧壁的销钉，所述紧固件与所述销钉螺纹装配。
进一步地，所述滑块在移动方向的两侧分别设置限位块，用于约束所述滑块的位移，所述底座上开设滑槽，用于安装与所述滑块配合的滑轨。
本发明还提供一种加载装置，用于在裸芯片表面加载基因分子，所述装置包括底板和盖板，所述底板上设置凹槽以固定负压吸附有裸芯片的所述手柄装置，所述盖板朝向裸芯片的底面上设有第二密封槽和流道槽，所述第二密封槽与裸芯片贴合形成腔体，所述流道槽或所述第二密封槽开设进液口和出液口。
进一步地，每一所述第二密封槽为扇形，合围为圆形；所述流道槽位于所述第二密封槽的边缘内侧。
进一步地，所述第二密封槽边缘固定有胶，所述胶贴合于所述裸芯片上。
本发明进一步提供一种基因测序仪，包括机械手、换液系统、裸芯片和携带所述裸芯片的所述手柄装置，所述机械手连接于所述夹持部，用于运送所述裸芯片进入所述换液系统的若干试剂槽中进行生化反应，每一所述试剂槽顶部为开口，且侧壁设有与所述定位槽配合的伸出部，用于所述手柄装置、所述裸芯片的限位。
进一步地，所述试剂槽的底部及远离所述手柄装置的侧壁与所述裸芯片互不接触。
与现有技术相比，本发明提供的一种手柄装置，用于辅助裸芯片进行生化反应，所述装置中段开设有芯片槽以安装所述裸芯片，所述芯片槽内部开设密封槽以固定连接所述裸芯片，所述密封槽内侧开设真空槽，所述真空槽与外部导通以负压吸附所述裸芯片，所述芯片槽侧边开设定位槽，用于运送过程的定位。该手柄装置可配套裸芯片应用于基因测序系统中，重复利用率高，提高测序面积的利用率，降低材料和制造成本。结合本发明的定位装置，每一裸芯片与手柄装置的装配关系的重复性和再现性高，配位关系一致性好。与本发明的加载装置组合，可直接在每一裸芯片上加载基因分子。应用于基因测序仪上，一方面测序通量大，测序精度高；另一方面操作便捷，自动化程度高，测试效率好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的基因测序仪的部分结构示意图。
图2为图1所示的手柄装置的示意图。
图3为图2所示的手柄装置在Ⅳ-Ⅳ位置的剖面图。
图4为本发明的定位装置、手柄装置、裸芯片的组合图。
图5为图4所示整体结构的分解图。
图6为本发明一实施方式中的加载装置、手柄装置、裸芯片的装配图。
图7为图6所示结构从另一角度的示意图。
图8为图1中所示的试剂槽的结构示意图。
附图标记说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明实施例。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明实施例保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。
二代测序技术目前是分析生物的进化与分类，研究癌症，自闭症等疾病相关基因，以及进行体外诊断等的有力工具，促进了人们对于生命科学的进一步了解，也推动了健康产业的发展。经过十年的发展，二代测序技术已相对较为成熟，新的测序平台和产品也代次更迭，朝着低成本和高通量的趋势迅猛发展。因此，本发明设计将加载有基因分子(如DNA纳米球)的8寸测序芯片(下称裸芯片300)定位在一手柄上进行测序，大大降低了测序成本和大大提高了测序通量。
下面将结合图1对本发明的基因测序仪500的组成结构进行详细的阐述。
图1示出了基因测序仪500的部分组成，其为浸泡式测序体系，包括机械手510、换液系统、裸芯片300和手柄装置100，其中所述裸芯片300由所述手柄装置100携带，且所述机械手510夹持住所述手柄装置100的上端，所述机械手510可上下左右移动以运送所述裸芯片300进入不同的所述换液系统的试剂槽520中进行生化反应。
其中，
测序芯片为测试中不可或缺的元件，贯穿测试程序的始终，二代测序技术包括在测序芯片上加载基因分子，然后对分子上的碱基进行逐一配对、标记、采集信息等过程，最终获得完整的基因序列信息。因此，本文中裸芯片300的主要使用过程包括：
1)与手柄装置100的装配；
2)基因分子的加载；
3)碱基配对反应；
4)获取荧光图像。
下面将结合图2和图3对本发明的手柄装置100进行详细的阐述。
该手柄装置100，如图2所示(中间长度段省略)，为长条形，所需携带的裸芯片300为圆形，其中：
芯片槽110，开设于所述手柄装置100中段，用于安装所述裸芯片300；
密封槽120，开设于所述芯片槽110内部，用于固定连接所述裸芯片300，比如胶粘连接；
真空槽130，开设于所述密封槽120内侧，且所述真空槽130与外部导通，用于负压吸附所述裸芯片300；
定位槽170，开设于长度方向上所述芯片槽110侧边，用以避免裸芯片300与试剂槽520触碰。
本实施方式中，所述芯片槽110与所述裸芯片300的轮廓匹配，厚度一致，装配完成后，所述裸芯片300的待加载表面与所述手柄装置100的端面平齐；且所述密封槽120、所述真空槽130轮廓为长方形框，对应边之间的距离相同，所述密封槽120的深度、宽度小于所述真空槽130的深度、宽度。所述定位槽170为所述芯片槽110侧边的条形槽，该条形槽延伸至所述手柄装置100的尾端，形成与外部连通的平面滑槽，所述定位槽170的深度大于所述真空槽130的深度，所述定位槽170的宽度大于所述真空槽130的宽度。可以理解，所述密封槽120、所述真空槽130的形状、大小不限定为本实施方式，所述定位槽170的形状、大小依据实际需要而设计，在此不赘述。
该手柄装置100，可以被辅助设备(如机械手510)夹持，且具有部分定位功能，如图2所示，所述芯片槽110外侧分别为夹持部150和限位部140，所述限位部140的中部朝所述芯片槽110延伸出定位部141，所述夹持部150、所述限位部140、所述定位部141与所述裸芯片300卡合。在具体实施方式中，所述夹持部150与所述真空槽130之间开设有若干导通的内部通道160。所述夹持部150设有若干安装孔151以安装至其他设备上。所述密封槽120胶粘连接所述裸芯片300；所述胶也可以不粘连在所述硅芯片上，充当柔性或弹性的密封材料挤压在所述裸芯片300背面，便于所述裸芯片300的重复利用，有助于降低材料成本。
本实施方式中，所述定位部141为优弓形(指包含圆心的长圆弧段，此处弧角大于180°)，从所述限位部140的中部朝所述芯片槽110方向凸起，交界处端部向所述限位部140内部凹陷，用于卡住所述裸芯片300；视所述芯片槽110表面为横截面方向，所述通道160从所述真空槽130靠近所述夹持部150的角区竖直向下开设，然后横向导通至所述夹持部150的侧面(如图3所示)，该通道160截面为圆形(如图2所示)。可以理解，所述定位部141与所述限位部140的相对关系不限定为本实施方式，同时所述定位部的形状大小依据实际需要而设计，也可以是方形或三角形等等。在其他实施方式中，所述通道160可以从所述真空槽130与所述限位部140之间形成，或者从所述限位部140与所述夹持部150之间的外侧壁任意位置导通外部，当手柄装置100以芯片槽110置为顶部且水平放置时，该外侧壁包括底壁及竖直的两侧壁；当手柄装置100被竖直夹持时，该外侧壁包括远离芯片槽110的背壁及竖直的两侧壁，如此所述通道160的位置不限定为本实施方式。
所述手柄装置100与所述裸芯片300的连接原理为：所述密封槽120内进行点胶，正确装配所述裸芯片300，并以负压吸附方式固定一段时间，使得所述手柄装置100与所述裸芯片300贴合、密封且不掉落，足以完成后续反应及作业过程的运送。当然，贴合可以是粘连，也可以是挤压密实，运送过程亦可一直以负压吸附的形式进行。
为实现正确装配所述手柄装置100与所述裸芯片300，下面将结合图4和图5对本发明的定位装置200进行详细的阐述。
所述定位装置200，包括底座220，及设于所述底座220上若干凸部221、滑块210及紧固部225，
其中：
所述滑块210位于所述夹持部150的侧上方，所述凸部221及所述紧固部225包围于所述芯片槽110和所述限位部140的外侧，与所述限位部140接触的所述凸部221和所述滑块210端部的凸起211包围于所述裸芯片300的外侧。
所述紧固部225设于所述手柄装置100的同一侧壁外，每一所述紧固部225包括紧固件2252和从所述紧固件2252内部穿出并抵触于所述手柄装置100侧壁的销钉2251。本实施方式中，紧固件2252固定安装于底座220，销钉2251带有螺纹，螺旋于紧固件2252的螺纹孔内，安放手柄装置100后，锁紧销钉2251使其一端挤压手柄装置100，就能将手柄装置100固定。
所述滑块210在移动方向的两侧分别设置限位块(222、223)，用于约束所述滑块210的位移，所述底座220上开设滑槽，用于安装与所述滑块210配合的滑轨224。
本实施方式中，如图5所示，所述凸部221为圆柱体，设有3个，其中2个设于所述手柄装置100的同一侧的端部，特别是芯片槽110的一侧端部，2个所述凸部221的高度不大于所述手柄装置100的厚度(所述芯片槽110表面至所述手柄装置100的底面之间的垂直距离)。另1个所述凸部221设于所述限位部140的中点外侧，本实施方式中，该凸部221的高度高于所述手柄装置100的厚度，3个所述凸部221形成三个不在一条直线的定位点，可以对所述手柄装置100进行定位。可以理解，所述凸部221的数量、形状不限定为本实施方式，在此不赘述。
本实施方式中，如图5所示，所述紧固部225设于所述凸部221的相对侧，也即是芯片槽110的另一侧，设有2个，每一所述紧固部225设有一紧固件2252和一销钉2251，所述紧固件2252垂直于所述芯片槽110的方向开设两个孔，所述紧固件2252内部平行于所述芯片槽110的方向开设1个通孔，该1个横向通孔设于2个垂直孔之间，该横向通孔内设螺纹，用于插入销钉2251，抵触所述手柄装置100的侧壁，所述垂直孔用于所述紧固件2252与所述底座220锁紧(相应所述底座220上配有螺纹孔，相互以螺钉即可锁紧)，实现紧固件2252位置的固定，从而将所述手柄装置100固定住。可以理解，所述紧固部225的数量、形状、结构不限定为本实施方式，仅需与所述凸部221组合能够固定所述手柄装置100即可，如销钉2251插入一定深度，至抵触手柄装置100的侧壁，然后拧紧紧固件2252的两侧螺钉，使得销钉2251的位置固定，从而销钉2251、所述凸部221合围在手柄装置100的侧壁周围。
本实施方式中，如图5所示，所述滑块210设于所述底座220的端部，所述夹持部150的侧上方，所述滑块210上设有凸起211，用于抵触所述裸芯片300，本实施方式中所述凸起211为圆柱体，设有2个，对称分布于所述滑块210水平中轴线(裸芯片300平面视为水平面)的两侧，而同时一所述凸部221位于所述滑块210水平中轴线的延长线上，其设于所述限位部140外侧，所述凸起211(定位部141)、所述凸部221形成等腰三角，该三点用于定位所述裸芯片300，图4所示的所述滑块210可以沿水平中轴线滑动，图4和图5还示出所述滑块210在移动方向的两侧设有限位块(222、223)，用于约束所述滑块210的位移。本实施方式中，所述限位块(222、223)分内限位块222和外限位块223，所述内限位块222靠近所述裸芯片300，设有1个，相应所述外限位块223设于所述滑块210面向外部且垂直于所述裸芯片300表面的一侧，设有2个，分别位于所述滑块210的端部，所述内限位块222、外限位块223固定于所述底座220上。另外，本实施方式中，所述底座220上开设滑槽，用于安装与所述滑块210配合的滑轨224，相应地所述滑槽设有2个，所述滑轨224也设有2个；此外，如图4和图5所示，所述底座220对应所述夹持部150的端部的区域设有开口，且所述滑块210位于所述夹持部150上方，对应区域也设有开口，所述夹持部150与所述滑块210不接触，仅所述凸起211与所述裸芯片300碰触。可以理解，所述滑块210、所述凸起211的形状、数量不限定为本实施方式。
所述定位装置200、所述手柄装置100、所述裸芯片300的装配顺序：
所述底座220置于平台上，所述密封槽120进行点胶待凝固，然后将所述手柄装置100按正确方式抵触所述凸部221放置于所述底座220上；
调节所述紧固部225的销钉2251与所述凸部221共同包围于所述手柄装置100外侧并将其固定；
将所述滑块210移动至与所述外限位块223接触，放置所述裸芯片300，该裸芯片300上的缺口对应所述定位部141；
将所述滑块210向所述裸芯片300移动直至抵触；
将所述夹持部150的通道160连接至气泵上，并开启气泵，所述裸芯片300正确负压吸附于所述手柄装置100上，移除所述定位装置200。
可以理解，所述胶也可粘附于所述裸芯片300的背面，如此在胶凝固后，可同时拆除气泵和所述定位装置200。
由于裸芯片300与手柄装置100连接在一起，未接触的裸芯片300表面即可充分利用其面积来加载基因分子，反应通量可以大大提高。下面将结合图6和图7对基因分子的加载过程进行说明。
首先，裸芯片300加载基因分子需要一定时间和苛刻的反应条件，其中包括反应过程中裸芯片300不得与空气接触，也即是说需要对裸芯片300反应表面进行密封处理，本文列举了一种用于裸芯片300密封和加载试剂的加载装置400。
图6示出了加载装置400设有盖板410和底板420，该底板420上开设凹槽，与手柄装置100相匹配，可直接嵌入，其嵌入深度为手柄装置100的厚度(此处为支持部150或限位部140的顶面与底面之间的距离)；如图7所示，所述盖板410底面设有扇形的第二密封槽411，该第二密封槽411的弧边及直角边(两条垂直的半径)内侧均开设有流道槽412，弧边流道槽412的中点、直角边流道槽412靠近弧边处设有出液口(463、462、464)，直角边流道槽412靠近圆心处设有进液口461，且第二密封槽411的轮廓点胶封闭，贴合于裸芯片300上形成扇形腔体。本实施方式中，第二密封槽411设有4个，每一个为四分之一圆，合围成一个整圆，相应胶为含内十字的圆形，贴合于裸芯片300上，形成4个独立的扇形腔体。
加载过程：首先定位装配好的裸芯片300与手柄装置100，然后将手柄装置100正确嵌入底板420上，盖设盖板410(第二密封槽411已点胶且凝固)，并锁紧盖板410与底板420，形成腔体；连接进、出液口(461、462、463、464)和液泵，排空管道气体，开启进液口461和相邻出液口(462、464)对应的液泵，将流道槽412充满液体试剂；关闭前一出液口(462、464)，同时开启出液口463对应的液泵，液体平铺流向弧边中点处；当到达出液口463时，液体充满整个腔体。换液过程与上述步骤类似。
另一种实施方式是，开启进液口461后，先开启出液口462产生负压吸入液体试剂，使液体试剂充满对应的直角边流道槽；然后关闭出液口462，打开出液口464产生负压吸入液体试剂，使液体试剂充满对应的直角边流道槽；最后关闭出液口464，打开出液口463产生负压吸入液体试剂，使液体试剂充满对应的弧边流道槽，于是液体充满整个腔体。
可以理解，上述加载装置400的形状、构造不限定为本实施方式，仅需使得裸芯片300反应表面加载试剂过程中不与空气接触、且完成后便于拿取(如设置与手柄装置100嵌套结构)即可。相应加载装置400的各组的数量、形状、连接关系等也依据实际情形而定，在此不赘述。
上一阶段，裸芯片300完成了基因分子的加载，接下来，裸芯片300携带的基因分子中碱基需逐一进行碱基配对反应，才可间接获取每一合成碱基的信息，从而获取基因分子的完整信息来进行疾病的诊断、预防等。下面结合图1和图8对该过程进行简要阐述。
首先，与基因分子加载过程一样，配对反应过程也需要隔绝空气，该基因测序仪500设计开发了自动化完成加液和换液操作的含有敞开式试剂槽520的换液系统，控制裸芯片300反应时完全浸没(浸泡)于试剂槽520中，且在系列反应的不同试剂槽520之间自动运送，自动控制反应时长。
本实施方式中，该换液系统包括若干试剂槽520，该试剂槽520用于加载各种与基因分子产生反应的试剂；每一试剂槽520的顶部设置开口，用于裸芯片300的进入，同时避免试剂的泄露及试剂液面的波动(主要是下降现象，会使得裸芯片300浸没不完全，从而反应不充分)；每一试剂槽520的一侧壁上设有与定位槽170配合的伸出部521，用于准确插入和上下移动手柄装置100。本实施方式中，手柄装置100两侧开设定位槽170后也可以理解其两侧为伸出薄壁(亦可称为“翼”或“翅膀”或“法兰”等)，相应试剂槽520的内壁开设凹槽，该凹槽的横截面从内表面至外表面来看呈“凸”字形，内壁形成两臂环抱状，此处称伸出部521，也即是说，手柄装置100从上向下移动进入该凹槽即卡住，只可上下移动，不会倾斜，避免裸芯片300与试剂槽520的内壁磕碰损坏；同时夹持部150与机械手510装配在一起(机械手510包围在夹持部150周围并夹紧固定)，装配部位的厚度大于手柄装置100的厚度，且装备部位可调节，一方面限定裸芯片300没入试剂中深度；另一方面结合自动化控制可大大提高测试效率；此外，裸芯片300反应表面和边缘与试剂槽520互不触碰，可最大化利用裸芯片300的反应面积，提高利用率。可以理解，定位槽170和伸出部521只需满足定位与滑动关系，不限定为本实施方式，如手柄装置100的背部可设有伸出结构，定位槽170的内侧设有滑槽，两者配合也能实现该功能，需根据实际需要和制造成本综合考虑。
该换液系统还包括水浴锅(加热组件)、加液组件、排液组件、冷藏箱等部分，水浴锅用于加热试剂槽520，从而确保生化反应所需的温度，此处试剂槽设置顶部开口，也避免与水产生换液，影响反应进行；加液组件、排液组件通过控制系统完成试剂的加载和控制；冷藏箱用于保证反应剂的活性。
综上，上述浸泡式基因测序仪500，借助手柄装置100能够对裸芯片300直接进行基因分子加载反应、测序反应等，大大提高测序面积的利用率，节省辅材消耗，节约成本；且采用定位装置200可以统一安装裸芯片300至同一正确位置，装配精度和效率高；组合机械手510可以自动化程序控制运送、反应进程等，提高了测序效率，自动化程度高。
以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。
Claims (14)
1.一种手柄装置，用于辅助裸芯片进行生化反应，其特征在于：所述装置中段开设有芯片槽以安装所述裸芯片，所述芯片槽内部开设密封槽以固定连接所述裸芯片，所述芯片槽与所述裸芯片的轮廓匹配且厚度一致，所述密封槽内侧开设真空槽，所述真空槽与外部导通以负压吸附所述裸芯片，所述芯片槽长度方向的侧边开设条形的定位槽，用于运送过程的定位，所述芯片槽外侧设有夹持部，所述夹持部用于供机械手夹持，以运送所述裸芯片，所述芯片槽外侧还设有限位部，所述限位部的中部朝所述芯片槽延伸出定位部，所述夹持部、所述限位部、所述定位部与所述裸芯片卡合。
2.根据权利要求1所述的手柄装置，其特征在于：所述密封槽胶粘连接所述裸芯片。
3.根据权利要求1所述的手柄装置，其特征在于：所述夹持部与所述真空槽之间开设有若干导通的内部通道。
4.根据权利要求1所述的手柄装置，其特征在于：所述限位部与所述真空槽之间开设有若干导通的内部通道。
5.根据权利要求1所述的手柄装置，其特征在于：所述手柄装置在所述限位部与所述真空槽之间的外侧壁与所述真空槽之间开设有若干导通的内部通道。
6.根据权利要求1所述的手柄装置，其特征在于：所述夹持部设有若干安装孔以安装至其他设备上。
7.一种定位装置，其特征在于，用于如权利要求1至6中任一项所述的手柄装置与裸芯片的装配定位，包括底座，及设于所述底座上若干凸部、滑块及紧固部，其中所述滑块位于所述夹持部的侧上方，所述凸部及所述紧固部包围于所述芯片槽和所述限位部的外侧，与所述限位部接触的所述凸部和所述滑块端部的凸起包围于所述裸芯片的外侧。
8.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于：所述紧固部设于所述手柄装置的同一侧壁外，每一所述紧固部包括紧固件和从所述紧固件内部穿出并抵触于所述手柄装置侧壁的销钉，所述紧固件与所述销钉螺纹装配。
9.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于：所述滑块在移动方向的两侧分别设置限位块，用于约束所述滑块的位移，所述底座上开设滑槽，用于安装与所述滑块配合的滑轨。
10.一种加载装置，用于在裸芯片表面加载基因分子，其特征在于：所述装置包括底板和盖板，所述底板上设置凹槽以固定负压吸附有裸芯片的如权利要求1至6中任一项所述的手柄装置，所述盖板朝向裸芯片的底面上设有第二密封槽和流道槽，所述第二密封槽与裸芯片贴合形成腔体，所述流道槽或所述第二密封槽开设进液口和出液口。
11.根据权利要求10所述的加载装置，其特征在于：每一所述第二密封槽为扇形，合围为圆形；所述流道槽位于所述第二密封槽的边缘内侧。
12.根据权利要求10所述的加载装置，其特征在于：所述第二密封槽边缘固定有胶，所述胶贴合于所述裸芯片上。
13.一种基因测序仪，其特征在于：包括机械手、换液系统、裸芯片和携带所述裸芯片的如权利要求1至6中任一项所述的手柄装置，所述机械手连接于所述夹持部，用于运送所述裸芯片进入所述换液系统的若干试剂槽中进行生化反应，每一所述试剂槽顶部为开口，且侧壁设有与所述定位槽配合的伸出部，用于所述手柄装置、所述裸芯片的限位。
14.根据权利要求13所述的基因测序仪，其特征在于：所述试剂槽的底部及远离所述手柄装置的侧壁与所述裸芯片互不接触。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2018/100817 WO2020034143A1 (zh) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | 手柄装置、定位装置、加载装置及基因测序仪 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112955536A CN112955536A (zh) | 2021-06-11 |
| CN112955536B true CN112955536B (zh) | 2024-05-17 |
Family
ID=69524850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880005914.3A Active CN112955536B (zh) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | 手柄装置、定位装置、加载装置及基因测序仪 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112955536B (zh) |
| WO (1) | WO2020034143A1 (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10267790B1 (en) | 2017-11-17 | 2019-04-23 | Ultima Genomics, Inc. | Systems for biological sample processing and analysis |
| US11499962B2 (en) | 2017-11-17 | 2022-11-15 | Ultima Genomics, Inc. | Methods and systems for analyte detection and analysis |
| US10512911B1 (en) | 2018-12-07 | 2019-12-24 | Ultima Genomics, Inc. | Implementing barriers for controlled environments during sample processing and detection |
| US10830703B1 (en) | 2019-03-14 | 2020-11-10 | Ultima Genomics, Inc. | Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis |
| US10900078B2 (en) | 2019-03-14 | 2021-01-26 | Ultima Genomics, Inc. | Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis |
| US11118223B2 (en) | 2019-03-14 | 2021-09-14 | Ultima Genomics, Inc. | Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis |
| US10852518B1 (en) | 2019-03-14 | 2020-12-01 | Ultima Genomics, Inc. | Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis |
| CN114317240A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-04-12 | 深圳清华大学研究院 | 固定装置、换液装置及测序仪 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101494186A (zh) * | 2008-01-23 | 2009-07-29 | 环隆电气股份有限公司 | 裸芯片的定位方法及其治具结构 |
| CN102169553A (zh) * | 2011-02-14 | 2011-08-31 | 江苏长电科技股份有限公司 | 带倒装裸芯片灌注胶料成型的sim贴膜卡封装制造方法 |
| CN204487425U (zh) * | 2015-03-17 | 2015-07-22 | 全成信电子（深圳）有限公司 | Pcb板真空吸附夹具 |
| CN105199951A (zh) * | 2015-10-27 | 2015-12-30 | 北京中科紫鑫科技有限责任公司 | 一种dna测序仪的供液系统 |
| CN106967600A (zh) * | 2016-01-13 | 2017-07-21 | 深圳华大基因研究院 | 芯片座、芯片固定构件及样品加载仪 |
| CN206607236U (zh) * | 2016-11-29 | 2017-11-03 | 深圳华大智造科技有限公司 | 一种用于基因测序仪的光学系统 |
| WO2018081920A1 (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-11 | 深圳华大智造科技有限公司 | 基因测序芯片及其安装框 |
| CN207452077U (zh) * | 2017-09-30 | 2018-06-05 | 深圳华大生命科学研究院 | 一种基因测序芯片加载装置 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102766574B (zh) * | 2012-05-24 | 2013-12-25 | 中国科学院北京基因组研究所 | 用于dna测序仪的反应仓 |
| CN102703312B (zh) * | 2012-05-24 | 2014-03-19 | 中国科学院北京基因组研究所 | 一种dna测序仪 |
| KR101570764B1 (ko) * | 2014-02-27 | 2015-11-20 | 주식회사 페코텍 | 반도체 다이 본딩용 콜렛 |
| CN105199953B (zh) * | 2015-10-28 | 2016-09-28 | 北京中科紫鑫科技有限责任公司 | 一种具有双重锁紧的dna测序反应装置 |
| CN105296328B (zh) * | 2015-10-28 | 2016-09-14 | 北京中科紫鑫科技有限责任公司 | 一种dna测序仪反应芯片装置 |
| CN105273979B (zh) * | 2015-10-29 | 2016-11-16 | 北京中科紫鑫科技有限责任公司 | 一种dna测序仪反应记录分系统 |
| CN105316214B (zh) * | 2015-10-30 | 2017-01-25 | 北京中科紫鑫科技有限责任公司 | 一种反应芯片内置式的箱式dna测序仪 |
| CN106653956B (zh) * | 2015-11-04 | 2019-07-05 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 晶圆片翻膜方法、定位装置 |
| CN205368331U (zh) * | 2016-01-08 | 2016-07-06 | 深圳华大基因研究院 | 核酸测序芯片 |
| CN205473785U (zh) * | 2016-01-13 | 2016-08-17 | 深圳华大基因研究院 | 芯片座、芯片固定构件及样品加载仪 |
| CN205576154U (zh) * | 2016-04-06 | 2016-09-14 | 深圳市瀚海基因生物科技有限公司 | 夹装平台 |
| CN205620290U (zh) * | 2016-05-05 | 2016-10-05 | 北京纳迅科技股份有限公司 | 一种微流控检测装置和系统 |
| CN207766688U (zh) * | 2018-02-05 | 2018-08-24 | 昆山英业特电子科技有限公司 | 一种用于smt基板的吸附装置 |
-
2018
- 2018-08-16 CN CN201880005914.3A patent/CN112955536B/zh active Active
- 2018-08-16 WO PCT/CN2018/100817 patent/WO2020034143A1/zh active Application Filing
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101494186A (zh) * | 2008-01-23 | 2009-07-29 | 环隆电气股份有限公司 | 裸芯片的定位方法及其治具结构 |
| CN102169553A (zh) * | 2011-02-14 | 2011-08-31 | 江苏长电科技股份有限公司 | 带倒装裸芯片灌注胶料成型的sim贴膜卡封装制造方法 |
| CN204487425U (zh) * | 2015-03-17 | 2015-07-22 | 全成信电子（深圳）有限公司 | Pcb板真空吸附夹具 |
| CN105199951A (zh) * | 2015-10-27 | 2015-12-30 | 北京中科紫鑫科技有限责任公司 | 一种dna测序仪的供液系统 |
| CN106967600A (zh) * | 2016-01-13 | 2017-07-21 | 深圳华大基因研究院 | 芯片座、芯片固定构件及样品加载仪 |
| WO2018081920A1 (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-11 | 深圳华大智造科技有限公司 | 基因测序芯片及其安装框 |
| CN206607236U (zh) * | 2016-11-29 | 2017-11-03 | 深圳华大智造科技有限公司 | 一种用于基因测序仪的光学系统 |
| CN207452077U (zh) * | 2017-09-30 | 2018-06-05 | 深圳华大生命科学研究院 | 一种基因测序芯片加载装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 裸芯片封装技术的发展与挑战;吴少芳 等;;电子与封装;8(9);1-3, 7 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020034143A1 (zh) | 2020-02-20 |
| CN112955536A (zh) | 2021-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112955536B (zh) | 手柄装置、定位装置、加载装置及基因测序仪 | |
| US11738337B2 (en) | Systems, devices and methods for cartridge securement | |
| US8492165B2 (en) | Microfluidic interface | |
| JP4904285B2 (ja) | フィードバック制御によってマイクロ流体装置を事前準備する装置 | |
| US9011801B2 (en) | Fluidic interface | |
| US20050011764A1 (en) | Apparatus for the operation of a microfluidic device | |
| EP2086684B1 (en) | Chip holder, fluidic system and chip holder system | |
| CN105772125B (zh) | 基于3d打印的微流控芯片夹具实验平台 | |
| CN210176983U (zh) | 电镀设备 | |
| WO2021088304A1 (zh) | 电极修饰的重金属离子微流控检测芯片及制备方法 | |
| KR101421098B1 (ko) | 다중측정 및 유체의 유동 제어가 가능한 랩온어칩 | |
| JP4546779B2 (ja) | 微量液体制御装置及びそれを用いた微量液体制御方法 | |
| KR20150008234A (ko) | 미세 유체 유동 블럭과 미세 유체 유동 블럭 연결 방법. | |
| JP2009543055A (ja) | フロースルーアッセイ用の流体取扱システム | |
| CN113567219B (zh) | 一种蛋白凝胶电泳染色装置及方法 | |
| KR102156791B1 (ko) | 소재 변형 측정장치 | |
| KR20100056291A (ko) | 착탈식 유체배관부를 가진 순차주입분석 장치 | |
| CN108816301B (zh) | 微流控芯片及其封装方法、微流控芯片封装用封装配件 | |
| CN101295660B (zh) | 芯片封装块定位装置、固定装置和解封装装置 | |
| CN111948409B (zh) | 一种微流控测试卡、测试卡组件、设备及控制方法 | |
| CN110835598B (zh) | 加载装置、加载方法及基因测序系统 | |
| Tamanaha et al. | Reusable, compression-sealed fluid cells for surface mounting to planar substrates | |
| CN218962665U (zh) | 一种微流控芯片模块化封装结构 | |
| CN209052674U (zh) | 加载装置及基因测序系统 | |
| TWI843618B (zh) | 生物晶片及導流接頭模組 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 40051529 Country of ref document: HK |
|
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518083 the comprehensive building of Beishan industrial zone and 11 2 buildings in Yantian District, Shenzhen, Guangdong. Applicant after: Shenzhen Huada Zhizao Technology Co.,Ltd. Address before: 518083 the comprehensive building of Beishan industrial zone and 11 2 buildings in Yantian District, Shenzhen, Guangdong. Applicant before: MGI TECH Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |