CN1453585A - 使用于生物芯片上的搅拌构造 - Google Patents

Abstract

一种使用于生物芯片上的搅拌构造，包括有一可控制震荡频率的震荡单元，一受震荡单元震荡传动的传动部，一与传动部连接并位于生物芯片上方特定距离的搅拌单元，使震荡单元对要检验的生物样本溶液产生特定频率的震荡，以带动传动部带动搅拌单元，使搅拌单元对生物样本溶液产生特定频率的震动予以搅拌、混合，并使生物样本溶液中的目标物(Target)与生物芯片上的生物探针(Probe)相互作用，且将未作用的其它干扰物(Interferent)予以清洗分离，这样，构成一种有效混合与分离生物样本溶液的生物芯片搅拌构造。

Description

使用于生物芯片上的搅拌构造

技术领域

本发明涉及一种使用于生物芯片上的搅拌构造，尤指一种能够有效混合与分离生物芯片固-液界面生物样本溶液的搅拌构造。

背景技术

1990年开始的人类基因组计划(Human Genome Project)已于2000年6月由美国赛雷拉(Celera)公司及跨国组织“人类基因组计划”正式完成人类基因染色体中DNA(脱氧核醣核酸)排序初稿，在2002年前完成全部人类基因的译码。这项21世纪生物医学革命新里程碑的计划完成，可与1960年代登陆月球计划媲美。

随着人类基因组图谱即将定序完成，科学家的下一个课题便是了解数万个基因所代表的意义和其相互关系，以及蛋白质体(Proteomics)的功能研究。而生物芯片正是解决此复杂难题的最佳利器。生物芯片技术的主要特点是其分析精确性高、分析速度快，所需使用的检体样品及试剂少，并且一次实验就可获得整体性(平行化)的实验数据。因此，生物芯片的可应用范围涵盖了基因功能研究、新药开发、临床检验、菌种筛选、环境控制等等。

生物芯片的原理是利用微电子、微机械等工业技术，将生物探针(Probe)(主要来源有有机化合物、核酸、蛋白质、醣类、细胞或组织等)固定在拇指大小的基片(Substrate)(其材质可为玻璃、硅片、塑料等)上，将所欲检测的生物样品溶液(含有目标物(Target)的血液、尿液、体液或是溶液)在芯片上进行混合，由于目标物与相对应芯片上的生物探针具有特异性并且能够相互作用(相互结合或相互反应)而引起信号(包括光学、压电、电化学、能量信号)的改变，或是在进一步的分离过程中将结合的目标物与未结合的干扰物(Interferent)予以清洗分离，之后利用光学(萤光、酵素比色)或是放射物质等各种标示方法对生物探针-目标物复合物进行光学或放射强度检测定量及数据分析，这样便可取得检测生物样本的分析信息。

但是，传统混合以及分离的步骤非常简单，是将加入生物样品溶液的芯片放置一侧，待预定时间后，直接用水冲洗将结合的目标物与其它干扰物予以清洗分离，这样粗糙的方法，很容易因为预定混合时间的误差以及清洗液体的加入造成定量分析上的困扰。

发明内容

本发明的主要目的，在于解决上述的缺点，避免缺陷的存在，本发明是利用能将电压震荡转化为机械性震动的压电陶瓷(Piezoelectic ceramic)转换器(Transducer)制造成为生物芯片上的搅拌构造，应用在生物芯片分析步骤(包括固定化、清洗、相互作用)中，其构造包括有一可控制震荡频率的震荡单元，一受震荡单元传动震荡的传动部，一与传动部连接并受传动部带动的搅拌单元，在该搅拌单元组装有一个以上的搅拌棒，使震荡单元产生特定频率的震荡，通过传动部带动搅拌单元，使位于生物芯片上特定距离的搅拌棒产生震动，并使固定在生物芯片上的生物探针与溶液中特定的目标物相互作用，且将未作用的目标物予以分离，通过精确控制震荡频率、震幅及震荡的时间，达到增加生物检验的迅速、及敏感性、简易性和经济性的目的。

有关本发明的详细说明及技术内容，现就结合附图说明如下：

附图说明

图1，是本发明的结构示意图；

图2，是本发明的剖面示意图；

图3，是本发明的使用状态示意图；

图4图，是本发明的水平动作示意图；

图5，是本发明的垂直动作示意图；

图6，是本发明的整体配置图。

具体实施方式

请参阅图1，是本发明的结构示意图，如图所示，本发明其构造主要包括有一可控制震荡频率的震荡单元1，一受震荡单元1震荡传动的传动部2，一连接于传动部2并受传动部2带动的搅拌单元3，在传动部2与搅拌单元3之间由一连接件4固定(或该传动部2与搅拌单元3可一体成形制造)，其中，该搅拌单元3组装有一个以上的搅拌棒31，并在该搅拌棒31自由端连接一增加震动范围的搅拌环32，使震荡单元1对要检验的生物样本溶液5产生特定频率的震荡，以带动传动部2带动搅拌单元3，使搅拌单元3在生物样本溶液5上特定距离位置产生特定频率的震动予以搅拌、混合，并使生物样本溶液样本5中的目标物51与生物芯片上的生物探针61相互作用，且将未作用的其它干扰物52予以分离，这样，构成一种有效混合与分离生物样本溶液5的生物芯片6搅拌构造。

请参阅图2，是本发明的剖面示意图，本发明的震荡单元1主要包括有一压电致动器11(Peizoelectric actuator)，该压电致动器11是由多个陶瓷压电组件111(Peizoelectric ceramicelements)堆栈而成，其中，每一个陶瓷压电组件111经过极化处理(Poling process)且具有极性，能够通过电压震荡所造成的相位转换而产生机械性震动，此外，在上述压电致动器11外侧包覆有一具有屏蔽效果的壳体12，并在该压电致动器11一端连接一贯穿上述壳体12的传动部2，通过该传动部2以连接并带动上述搅拌单元3。

使用时，先将生物样本溶液5以及相对应的生物芯片6准备好，其生物样本溶液5含有欲检测的目标物51以及干扰物52，另外，其生物芯片6是其上固定有生物探针61的基片，该生物探针61能够与相对应目标物51进行亲合性结合或进行催化性反应，之后，将生物芯片6插入本发明搅拌单元3下方，启动本发明下降至芯片上方特定位置并以特定频率开始震荡，即可进行生物样本溶液5混合、相互作用与清洗分离的步骤。

其混合与分离的过程，请参阅图3、4、5，是本发明的使用状态、水平动作以及垂直动作示意图，如图所示，将外加有生物样本溶液5的生物芯片6置于本发明搅拌单元3的下方，并且将生物芯片6上具有生物探针61的区域对准相对应的搅拌棒31，且由于搅拌棒31下端的搅拌环32可容纳生物样品液体5，当启动震荡单元1产生针对生物样本溶液5的特定频率震动时，该搅拌单元3受到传动部2带动，其连接于搅拌单元3下端的搅拌环32即在生物芯片6上由生物探针61与生物样本溶液5形成的固液接口开始扰动，其扰动方向可垂直或平行作用于该生物样本溶液5，由于生物探针61与目标物51具有单一对应的特性，并且其搅拌单元3扰动频率所产生的能量恰小于生物探针61与目标物51结合的能量，使得搅拌时所产生的扰动不但能够促进生物探针61与目标物51结合，并且清洗、分离生物探针61上的其它干扰物52，用以达到有效混合与分离生物样本溶液5的功效。

请参阅图6，是本发明的整体配置图，本发明生物芯片6的搅拌构造设置在一具有芯片插槽7的生物芯片6的分析仪上，在本发明与芯片插槽7之间设有一固定座8，并于该固定座8上开设有供相对应搅拌棒31穿过的穿孔9，且本发明与固定座8可供使用者上下调整，用使生物芯片6置入芯片插槽7，并且方便使用者加入检测生物样品溶液5。

Claims (9)

1.一种使用于生物芯片(6)上的搅拌构造，其特征在于：所述搅拌构造包括有一可控制震荡频率的震荡单元(1)、一受震荡单元(1)震荡传动的传动部(2)、一与传动部(2)连接并位于生物芯片(6)上方特定距离的搅拌单元(3)，使震荡单元(1)对要检验的生物样本溶液(5)产生特定频率的震荡，以带动传动部(2)带动搅拌单元(3)，使搅拌单元(3)对生物样本溶液(5)产生特定频率的震动予以搅拌、混合，并使生物样本溶液(5)中的目标物(51)与生物芯片(6)相互作用，且将未作用的其它干扰物(52)予以清洗分离，这样，构成一种有效混合与分离生物样本溶液(5)的生物芯片(6)搅拌构造。

2.根据权利要求1所述的生物芯片(6)的搅拌构造，其特征在于，所述震荡单元(1)可对应于有机化合物、核酸、蛋白质、醣类等不同生物样本溶液(5)调整不同震荡频率。

3.根据权利要求1所述的生物芯片(6)的搅拌构造，其特征在于，所述搅拌单元(3)可对应于生物样本溶液(5)进行垂直于生物芯片(6)表面方向的震荡。

4.根据权利要求1所述的生物芯片(6)的搅拌构造，其特征在于，所述搅拌单元(3)可对应于生物样本溶液(5)进行平行于生物芯片(6)表面方向的震荡。

5.根据权利要求1所述的生物芯片(6)的搅拌构造，其特征在于，震荡单元(1)包含有一压电致动器，一包覆所述压电致动器具有屏蔽效果的壳体(12)。

6.根据权利要求5所述的生物芯片(6)的搅拌构造，其特征在于，所述压电致动器系由多个陶瓷压电组件(111)堆栈而成。

7.根据权利要求1所述的生物芯片(6)的搅拌构造，其特征在于，所述搅拌单元(3)连接有至少一个以上的搅拌棒(31)。

8.根据权利要求7所述的生物芯片(6)的搅拌构造，其特征在于，所述搅拌棒(31)的底端配置一垂直于搅拌棒(31)的搅拌环(32)，用以增加搅拌范围。

9.根据权利要求1所述的生物芯片(6)的搅拌构造，其特征在于，所述生物芯片(6)上点设有至少一个以上与上述目标物(51)作用的生物探针(61)。

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