CN114308162B - 辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，包括：水浴恒温加热器、温度与湿度控制系统、多用途基片摆台和水合箱四部分，本发明的方法使芯片水合固定条件可控，减少人工参与，节省操作时间；水合箱内放置的吸湿剂促进了Schiff base的发生，从而加速探针与基片结合，提高了探针与基片结合的效率，保证了产品质量的稳定性；解决了芯片生产过程中缺少的辅助固定设备，使芯片生产设备配套，从而实现芯片的批量化，自动化生产。

Description

辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置

技术领域

本发明涉及基因芯片合成领域，尤其是涉及辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置。

背景技术

生物芯片技术已经广泛应用于临床疾病诊断、健康管理、药物研究开发、动植物检疫、食品检测、环境监测、科学研究、法医学检测等众多领域，有广阔的应用前景，市场需求量非常大。

基因芯片是生物芯片中的一种。芯片固定是指探针片段与基片结合的过程，是芯片生产过程的一道关键工序。依据探针的修饰基团与基片修饰基团的不同，采用的辅助固定方式与设备不同。经过氨基修饰的探针与醛基修饰的基片连列方式是化学键连接。反应机理：由含羰基的醛化合物与一级胺类化合物进行亲核加成反应，亲核试剂为胺类化合物，其化合物结构中带有孤电子对的氮原子进攻羰基基团上带有正电荷的碳原子，完成亲核加成反应，形成中间物α－羟基胺类化合物，然后进一步脱水形成Schiff base。Schiff base是可逆反应，想要使探针片段与基片更多的结合，去除Schiff base产生的水是关键。目前多采用水浴或干燥方式辅助固定。干燥虽然可以除去水，但是也会破坏Schiff base的条件，影响探针与基片的结合。水浴的设备多数采用湿盒与水浴锅或恒温恒湿箱结合使用。湿盒内为纯化水，只能保证反应需要的环境，无法做到除水的目的。此种方式在点样结束后需要人工将点样后的芯片取下摆放到湿盒内，再将湿盒转入水浴锅或恒温恒湿箱内进行辅助固定。固定完成后再由人工取下，插入到基片架上进入下一道工序。此方式存在以下问题：一是操作繁琐，且手动移取基片时易造成人为剐蹭，人员参与过多，无法大批量生产；二是水浴锅或恒温恒湿箱都是通过热传导的间接手段控制湿盒内的条件，尤其是温度和湿度，湿盒内的真实条件无法准确测量。三是湿盒放入水浴锅内会受到水量产生的浮力影响而晃动。四是水浴固定的耗时长，一般需要过夜12小时以上的时间。

以上问题的产生无法保证芯片质量的一致性，影响产品的成品率，造成不必要的浪费，也是限制芯片产量化、自动化生产的原因之一。目前在市面上没有解决这些问题的设备，使得芯片的生产过程不能自动化及产量化。

发明内容

本发明的目的在于克服部分基因芯片制备过程中的操作问题，提供基因芯片制备过程中辅助探针与基片结合固定且减少在各个步骤中进行手动操作的工序。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：构造辅助基因芯片探针与基片16结合固定的装置，包括水浴恒温加热器1、温度与湿度控制系统2、水合箱3和多用途基片摆台4四部分；水浴恒温加热器1一侧箱体上设有控制面板，控制面板上设有显示屏5，温度设置按钮7，湿度设置按钮6，电源开关8；水浴恒温加热器1内部设有与底侧箱体平行的加热管10，用于加热水浴恒温加热器1中的水；控制面板侧的箱体上设有水浴温度传感器用于控制水的温度；控制面板侧的箱体上设有进水孔，用于给水合箱3内部加湿；控制面板的对侧箱体上设有排水阀门，用于更换水浴恒温加热器1内部的水；水浴恒温加热器1上设有分开的带把手的盖子，用于密封水浴加热器水浴部分的箱体，达到精准控温目的；水浴恒温加热器1内部设有水合箱3，水合箱3通过四角位置的立柱13固定在水浴恒温加热器1内部；水浴恒温加热器1的控制面板侧的箱体上设有单独的温度与湿度传感器19，传感器穿过水合箱3一侧箱体进入水合箱3内部，达到检测水合箱3内部温度与湿度的目的；水浴恒温加热器1的控制面板侧的箱体上设有加湿管道24，加湿管道24穿过水合箱3一侧箱体进入水合箱3内部，在水合箱3内部的加湿管道24上设有多个喷头23，加湿管道24连接在水浴恒温加热器1的湿度控制系统上，湿度控制系统从水浴恒温加热器1上的进水孔取水后，通过加湿系统雾化，再由加湿管道24上的喷头23喷到水合箱3内部，通过湿度传感器19反馈，达到控制水合箱3内部湿度的目的；水合箱3的一侧箱体底部上设有带阀门的排水孔道，排水孔道穿过水浴恒温加热器1箱体壁延伸到外面，用于定期更换水合箱3中的吸湿剂；水合箱3的内侧靠上边沿部位设有支架22，用于支撑多用途基片摆台4；多用途基片摆台4上设有固定扣，基片16可以通过基片固定扣15固定在多用途基片摆台4上；多用途基片摆台4两端的长边上还设有可拆卸的把手；多用途基片摆台4底部的四周设有底层延展板17，当多用途摆台倒置放置在水合箱3上后用于密封水合箱3，达到对水合箱3进行精准控温与控湿的目的，保证探针与基片16的结合效率。

优选的，所述水浴恒温加热器1的箱体材料为不锈钢，使得水浴恒温加热器1不会轻易被腐蚀生锈。

优选的，所述加热管10有两根，采用双端加热方式，两根加热管10放置位置距离对称，加热管10距离箱体底部高度为0.5cm-1.0cm，不予温度传感器交叉。

优选的，水合箱3选用不锈钢材质，不锈钢可以有效避光保证荧光基团不会淬灭以及保证水合箱3不会被吸湿剂腐蚀，并能均匀、快速的传热，水合箱3的长、宽内径尺寸与多用途基片摆台4的长宽尺寸一致，高度为35.0cm-40.0cm。

优选的，所述装置将水浴恒温加热器1与水合箱3通过立柱13固定在一起，立柱13高度为2.0cm-3.0cm；水合箱3内的水合箱3温度传感器的位置距离箱体底部高度为1.0cm，水合箱3温度传感器的精度控制在0.01℃；水合箱3内湿度传感器19放置位置距离水合箱3底部的高度为水合箱3整体高度三分之二处，悬空放置，其控制精度在0.1％，能够对水合箱3内的湿度进行恒湿控制，解决了现有技术中湿盒内温湿度无法控制的问题以及湿盒会受水浮力的影响产生晃动。

优选的，所述的多用途基片摆台4的长为60.0cm-70.0cm，宽为40.0cm-45.0cm，厚度在0.5cm-0.8cm，要求台面水平，材质可以是不锈钢，具有一定的磁性；所述的多用途基片摆台4上基片固定扣15设置在每张基片摆放位置的四角部位，固定扣的材质具有弹性的耐腐蚀软硅胶材质、固定扣的类型为圆柱形，固定扣高度在3mm-5mm；所述的多用途基片摆台4可以直接放置在点样仪上，点样完成后，无需将芯片从多用途基片摆台4上取下，只需将多用途基片摆台4倒置放入水合箱3上，即可进行探针与基片16的结合，减少了人员的操作，避免了操作时可能会出现的剐蹭问题，节约时间。

优选的，所述的支架22距离水合箱3的上边沿的高度为0.4cm-0.7cm，支架22距离水合箱3上边沿的高度与多用途基片摆台4的厚度一致，支架22的宽度在0.5cm，保证多用途基片摆台4倒置摆放在水合箱3上时，延展板能够对水合箱3密封。

优选的，所述的多用途基片摆台4的两端长边上设有可拆卸的把手，方便多用途基片摆台4的移动；所述的多用途基片摆台4的底部设有延展板，延展板的宽度在2.0cm-3.0cm，当多用途基片摆台4被倒置在水合箱3上时，可以对水合箱3进行密封。

优选的，所述的加湿管道24穿过水合箱3的箱体一侧，伸入水合箱3内，在水合箱3内的加湿管道24上设有多个喷头23，管道的直径在0.5cm，喷头23的直径在0.1cm，喷头23与喷头23的间距在6.0cm-7.0cm。

优选的，所述的温度传感器和湿度传感器19采用数字式电子控温控湿技术，控制的精密度高、读数直观准确，在使用范围内可任意调节。

优选的，所述的水合箱3的一侧底部设有带阀门的排水管道21，排水管道21穿过水浴恒温加热器1的箱体伸出，排水管道21的直径在0.5cm，方便更换水合箱3内的吸湿剂。

优选的，水合箱3内加入具有吸湿性试剂为过饱和的氯化钙溶液，能够去除Schiffbase产生的水，为Schiff base正向反应提供条件，能够较大程度地缩短反应时间。

附图说明

图1辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置主视图；

图2是图1水浴加热装置的局部细节图；

图3是图1多用途基片摆台装置的局部细节图；

图4是图1水合箱装置的局部细节图；

图中：1、水浴恒温加热器；2、温度与湿度控制系统；3、水合箱；4、多用途基片摆台；5、显示屏；6、湿度设置按钮；7、温度设置按钮；8、电源开关；9、水浴恒温加热器温度传感器；10、加热管；11、水合箱排水阀门；12、水浴恒温加热器排水阀门；13、立柱；14、取水孔；15、基片固定扣；16、基片；17、底层延展板；18、把手及把手固定螺孔；19、湿度传感器；20、水合箱温度传感器；21、排水管道；22、支架；23、喷头；24、加湿管道。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本公开的示例性的实施例，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置包括：水浴恒温加热器1、温度与湿度控制系统2、水合箱3和多用途基片摆台4组成；所述的水浴恒温加热器1一侧箱体上设有控制面板；所述的控制面板上设有显示屏5，温度设置按钮6，湿度设置按钮7，电源开关8；所述的水浴恒温加热器1箱体上设有与底侧箱体平行的加热管10，用于加热水浴恒温加热器1中的水；所述的控制面板侧的箱体上设有水浴恒温加热器温度传感器9，用于控制水的温度；所述的控制面板侧的箱体上设有进水孔14，用于给水合箱3内加湿系统供水；所述的控制面板的对侧箱体上设有带阀门的排水管道，用于更换水浴恒温加热器1内部的水及清洁；所述的水浴恒温加热器1上设有分开的带把手的盖子，用于密封水浴恒温加热器1水浴部分的箱体，达到精准控温目的；所述的水浴恒温加热器1内部设有水合箱3；所述的水合箱3通过四角位置的立柱13固定在水浴恒温加热器1内部；所述的控制面板侧的箱体上设有单独的水合箱温度传感器20和湿度传感器19，传感器穿过水合箱3一侧箱体进入水合箱3内部，达到检测水合箱3内部温度与湿度的目的；所述的控制面板侧的箱体上设有加湿管道24，加湿管道24穿过水合箱3一侧箱体进入水合箱3内部，在水合箱3内部的加湿管道24上设有多个喷头23；所述的加湿管道24连接在水浴恒温加热器1的湿度控制系统上；所述的湿度控制系统从水浴恒温加热器1上的进水孔14取水后，通过加湿系统雾化，再由加湿管道24上的喷头23喷到水合箱3内部，通过湿度传感器19反馈后，达到控制水合箱3内部湿度的目的；所述的水合箱3的一侧箱体底部设有带阀门的排水孔道21，排水孔道21通过水浴恒温加热器1箱体壁延伸到外面；用于定期更换水合箱3中的吸湿剂；所述的水合箱3的内侧靠上边沿部位设有支架22，用于支撑多用途基片摆台4；所述的多用途基片摆台4上设有基片固定扣15，基片16可以通过基片固定扣15固定在多用途基片摆台4上；所述的多用途基片摆台4的两端的长边上还设有可拆卸的把手；所述的多用途基片摆台4底部的四周设有底层延展板17，当多用途基片摆台4倒置放置在水合箱3上后用于密封水合箱3，达到对水合箱3进行精准控温与控湿的目的，保证探针与基片16结合的效率；具体方法是将一定量的纯化水加入到水浴恒温加热器1内，加水量应没过水合箱3底部，向水合箱3内加入3L过饱和的氯化钙溶液，接通电源后，打开电源开关8，在控制面板上设置水浴恒温加热器1的温度为37.00℃，水合箱3温度37.00℃，水合箱3湿度40.0％，将基片用基片固定扣15固定到多用途基片摆台4上，放置在点样仪上，卸掉把手，进行点样。点样完成后，把手装回，将多用途基片摆台4倒置放置在水合箱3上，多用途基片摆台4上的延展板对水合箱3进行密封，盖上水浴恒温加热器1的盖子，当温度与湿度达到设定条件后，开始计时，水合时间6h-8h，水合完成后，将基片取下进行其他工序即可。

尽管已经示出和描述了本公开的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本公开的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化。本公开的适用范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，其特征在于，所述装置包括：水浴恒温加热器(1)、温度与湿度控制系统(2)、水合箱(3)和多用途基片摆台(4)四部分；所述的水浴恒温加热器(1)一侧箱体上设有控制面板；所述的控制面板上设有显示屏(5)，温度设置按钮(6)，湿度设置按钮(7)，电源开关(8)；所述的水浴恒温加热器(1)箱体上设有与底侧箱体平行的加热管(10)，用于加热水浴恒温加热器(1)中的水；所述的控制面板侧的箱体上设有水浴恒温加热器温度传感器(9)，用于控制水的温度；所述的控制面板侧的箱体上设有进水孔(14)，用于给水合箱(3)内加湿系统供水；所述的控制面板的对侧箱体上设有水浴恒温加热器排水阀门(12)，用于更换水浴恒温加热器(1)内部的水及清洁；所述的水浴恒温加热器(1)上设有分开的带把手的盖子，用于密封水浴恒温加热器(1)水浴部分的箱体，达到精准控温目的；所述的水浴恒温加热器(1)内部设有水合箱(3)；所述的水合箱(3)通过四角位置的立柱(13)固定在水浴恒温加热器(1)内部；所述的控制面板侧的箱体上设有单独的水合箱温度传感器(20)和湿度传感器(19)，传感器穿过水合箱(3)一侧箱体进入水合箱(3)内部，达到检测水合箱(3)内部温度与湿度的目的；所述的控制面板侧的箱体上设有加湿管道(24)，加湿管道(24)穿过水合箱(3)一侧箱体进入水合箱(3)内部，在水合箱(3)内部的加湿管道(24)上设有多个喷头(23)；所述的加湿管道(24)连接在水浴恒温加热器(1)的湿度控制系统上；所述的湿度控制系统从水浴恒温加热器(1)上的进水孔(14)取水后，通过加湿系统雾化，再由加湿管道(24)上的喷头(23)喷到水合箱(3)内部，通过湿度传感器(19)反馈后，达到控制水合箱(3)内部湿度的目的；所述的水合箱(3)的一侧箱体底部设有带阀门的排水管道(21)，排水管道(21)通过水浴恒温加热器(1)箱体壁延伸到外面；用于定期更换水合箱(3)中的吸湿剂；所述的水合箱(3)的内侧靠上边沿部位设有支架(22)，用于支撑多用途基片摆台(4)；所述的多用途基片摆台(4)上设有基片固定扣(15)，基片(16)可以通过基片固定扣(15)固定在多用途基片摆台(4)上；所述的多用途基片摆台(4)的两端的长边上还设有可拆卸的把手；所述的多用途基片摆台(4)底部的四周设有底层延展板(17)，当多用途基片摆台(4)倒置放置在水合箱(3)上后用于密封水合箱(3)；

所述的多用途基片摆台(4)的长为60.0cm-70.0cm，宽为40.0cm-45.0cm，厚度在0.5cm-0.8cm，要求台面水平，材质是不锈钢或其他不受温湿度影响不变形的材质，具有一定的磁性；多用途基片摆台(4)上基片固定扣(15)设置在每张基片摆放位置的四角部位，基片固定扣(15)的材质包括具有弹性的材料，基片固定扣(15)的类型包括圆柱形、圆锥形、方形或弹簧夹，基片固定扣(15)高度在3mm-5mm；

多用途基片摆台(4)的两端长边上设有可拆卸的把手，方便多用途基片摆台(4)的移动；多用途基片摆台(4)的底部设有延展板(17)，延展板(17)的宽度在2.0cm-3.0cm，当多用途基片摆台(4)被倒置在水合箱(3)上时，可以对水合箱(3)进行密封；

水合箱(3)通过立柱固定在水浴恒温加热器(1)内，水合箱(3)的箱体顶部低于水浴恒温加热器(1)的箱体高度，立柱(13)高度为2.0cm-3.0cm；水合箱(3)的材质选择不锈钢或其他导热性好，耐腐蚀的材料；水合箱(3)宽边的内径尺寸与多用途基片摆台(4)的宽边尺寸一致；水合箱(3)的高度为35.0cm-40.0cm；水合箱(3)的长度根据摆放的多用途基片摆台(4)的数量进行调整；

所述的支架(22)距离水合箱(3)的上边沿的高度为0.4cm-0.7cm，支架(22)距离水合箱(3)上边沿的高度与多用途基片摆台(4)的厚度一致，支架(22)的宽度在0.4cm-0.6cm，保证多用途基片摆台(4)倒置摆放在水合箱(3)上时，延展板(17)能够对水合箱(3)密封。

2.根据权利要求1所述的辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，其特征在于，所述的控制面板上设有温度设置按钮(6)，湿度设置按钮(7)，显示屏(5)，电源开关(8)；所述的温度设置按钮(6)可以同时对水浴恒温加热器(1)与水合箱(3)的温度进行设置，主要是通过控制水合箱(3)内温度，反馈到温控系统来调节水浴恒温加热器(1)的温度，最终达到控制水合箱(3)内温度的目的；所述的湿度设置按钮(7)可以控制水合箱(3)内的湿度，对水合箱(3)内湿度的控制方式主要是通过湿度控制系统中的加湿功能将水雾化喷洒到水合箱内部，经湿度传感器(19)反馈，达到对水合箱(3)内湿度控制的目的；所述的显示屏设有水浴恒温加热器(1)温度，水合箱(3)温度以及水合箱(3)湿度的显示功能。

3.根据权利要求1所述的辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，其特征在于，所述的温度传感器有两支，水合箱(3)内的水合箱温度传感器(20)的位置要高于水浴恒温加热器(1)内的水浴恒温加热器温度传感器(9)，水合箱温度传感器(20)和水浴恒温加热器温度传感器(9)距离箱体底部高度为1.0cm，水合箱温度传感器(20)和水浴恒温加热器温度传感器(9)的精度控制在0.01℃。

4.根据权利要求1所述的辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，其特征在于，所述的湿度传感器(19)有1支，伸入水合箱(3)内部的部位，距离水合箱(3)底部的高度为水合箱(3)整体高度的三分之二，悬空放置，其控制精度在0.1％，能够对水合箱(3)内的湿度进行恒湿控制。

5.根据权利要求1所述的辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，其特征在于，所述的加热管(10)有两根，采用双端加热方式，两根加热管(10)放置位置距离对称，加热管(10)距离水浴恒温加热器(1)箱体底部0.5cm-1.0cm，不与温度传感器交叉。

6.根据权利要求1所述的辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，其特征在于，所述进水孔(14)的直径在0.5-1.0cm，与湿度控制系统中的加湿系统连接，用于加湿系统的取水供应。

7.根据权利要求1所述的辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，其特征在于，所述的加湿管道(24)穿过水合箱(3)的箱体一侧，伸入水合箱(3)内，在水合箱(3)内的加湿管道(24)上设有多个喷头(23)，加湿管道(24)的直径在0.4cm-0.6cm，喷头(23)的直径在0.1cm-0.2cm，喷头与喷头的间距在6.0cm-7.0cm。

8.根据权利要求1所述的辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，其特征在于，所述的水合箱(3)的一侧底部设有带阀门的排水管道(21)；排水管道(21)穿过水浴恒温加热器(1)的箱体伸出，排水管道(21)的直径在0.5cm，方便更换水合箱(3)吸湿剂。

9.根据权利要求1所述的辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，其特征在于，所述的吸湿剂是固体粉末，或者某些具有吸湿性的试剂。

10.根据权利要求9所述的辅助基因芯片探针与基片结合固定的装置，其特征在于，所述的吸湿剂是过饱和的氯化钠、过饱和的氯化钙或者甘油。

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