CN1453586A - 生物芯片工作平台 - Google Patents

Abstract

一种生物芯片工作平台，主要提供生物芯片与样本溶液进行交互作用及定性、定量分析检验，其包括有一供生物芯片放置的定位装置、一作用于生物芯片上样本溶液的震荡装置、一用以抽离生物芯片上未作用的样本溶液的抽离装置及一用以检测生物芯片反应结果的判断装置，这样提供一完整有效的一体化工作平台。

Description

生物芯片工作平台

技术领域

本发明涉及一种生物芯片工作平台，特别涉及一种提供生物芯片与样本溶液进行交互作用及定性、定量分析检测的工作平台。

背景技术

生物芯片主要是运用分子生物学、蛋白化学、生物信息、分析化学与光电等原理进行设计，结合微机电、精密制造及其它自动化，所制作的高科技生物组件，其可应用的领域涵盖生命科学基础研究、医疗诊断、新药研发及食品安全等领域。

其技术是将生物探针(biological probe)(主要来源有核酸、蛋白质、醣类、细胞或组织等)固定在基材上，之后将欲检测含有目标物(target)的生物样本溶液(如血液、尿液、体液或是唾液等)在芯片上进行混合；并且，由于目标物与相对应芯片上的生物探针具有特异性(specificity)而能进行分子间的交互作用(interaction)，其包括有：结合反应(binding reaction)或酵素催化反应(catalytic reaction)，并引起讯号(包括光学、压电、电化学、能量讯号)的改变，或利用萤光、冷光、吸收值或是放射性等各种标示方法对(生物探针-目标物)复合物进行光学或放射强度检测定量及图像资料分析，以取得检测生物样本的分析信息。

然而，许多传统处理生物芯片有关固定生物探针、与样本溶液混合、进行交互作用以及清洗分离的过程都以人工方式进行，不具有连续性，同时耗时耗力。其一般的处理方法，是依次固定生物探针，并加入样本溶液后，将生物芯片静置在一侧，待分子间进行一定时间的结合反应后，以人工手动的方式连续操作清洗数次，或以另一震荡装置进行混合搅拌及人工置换数次清洗溶液予以清洗分离，这样不连续的操作步骤与不同的装置，很容易因为(1)人为手动控制的时间差、(2)震荡清洗的力度不一导致破坏结合、(3)生物芯片各阵列点无法定位造成溶液间彼此的溢流污染、(4)清洗抽离不完全残留液体或是(4)未能及时扫描检测生物芯片反应讯号等等问题，而造成讯号或图像定量分析上的误差。

发明内容

本发明的主要目的，在于解决上述的问题，避免缺陷的存在，本发明提供一完整的工作平台，减少如上所述可能造成的误差，并结合生物芯片阵列点的定位、震荡混合、反应、清洗分离及扫描判断各功能于同一机体，用以方便使用者一体化操作、使用。

为达到上述目的，本发明为一种生物芯片工作平台，其包括有一供生物芯片放置的定位装置、一作用于生物芯片上样本溶液的震荡装置、一用以抽离生物芯片上未作用样本溶液的抽离装置及一用以检测生物芯片反应结果的判断装置，使固定有生物探针的生物芯片置入定位装置中，或待芯片置入后再依次固定生物探针并加入样本溶液，继以震荡装置对应于生物芯片上的各阵列点进行混合搅拌，再以抽离装置将生物芯片上未作用的样本溶液清洗抽离，然后以判断装置对生物芯片各阵列点的反应结果进行分析比对，这样提供一可进行完整操作流程并减少误差的生物芯片工作平台。

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，是本发明的外观立体示意图；

图2、3，是本发明的结构分解示意图；

图4-1、4-2、4-3、4-4、4-5，是本发明的使用示意图；

第5图，是本发明图4-5的局部放大示意图；

图6-1、6-2，是本发明另一实施例示意图。

具体实施方式

请参阅图1、2、3，是本发明外观立体及结构分解示意图，如图所示：本发明为一种生物芯片70工作平台，主要提供生物芯片70上各阵列点71的生物探针72与样本溶液80进行交互作用及定性、定量分析检验，其包括有一供生物芯片70放置的定位装置10、一作用于生物芯片70上样本溶液80的震荡装置20、一用以抽离生物芯片70上未作用样本溶液80的抽离装置30及一用以检测生物芯片70反应结果的判断装置40，使固定有生物探针72的生物芯片70置入定位装置10中，或待生物芯片70置入后再依次固定生物探针72并加入样本溶液80，以震荡装置20透过分隔单元15对应于生物芯片70上的各阵列点71进行混合搅拌，再以抽离装置30将生物芯片70上未作用的样本溶液80抽离、干燥，继以判断装置40对生物芯片70的反应结果进行分析比对，这样提供一完整有效的生物芯片70工作平台。

上述定位装置10包含有一固定生物芯片70的导槽11及一设置在导槽11上用以区隔生物芯片70上各阵列点71的分隔单元15，其前述导槽11两侧分别设有一具有一按压部13的定位体12，且该定位体12受一弹性体14约束，以使插入套设有芯片夹套60的生物芯片70，使芯片夹套60两侧受按压部13压制，并使芯片夹套60的检测口61周边的止渗体62压迫在芯片上形成一共通所有阵列点的溶液混合区，以避免样本溶液80外流；

此外，前述分隔单元15底部设有一用以驱动平行升降的第一位移机构19，且该分隔单元15上设有多个对应生物芯片70上各阵列点71的分隔孔16，并在该分隔单元15底部设有一对应于上述分隔孔16开设有穿孔18的防渗体17，以使分隔单元15位移下降，使分隔单元15底部的防渗体17压迫生物芯片70，用以由防渗体17上的穿孔18分别对应于各阵列点71形成反应区间，其中，该防渗体17是以如橡胶或聚二甲基硅氧烷(polybimethyl siloxane)的柔性材质制成；

上述震荡装置20配置在上述定位装置10上，其包含一可穿设于上述分隔单元15并对应于各阵列点71上的样本溶液80进行混合、搅拌的搅拌单元22，以及有一驱动搅拌单元22且以压电陶瓷材料(piezoelectric ceramic material)产生动力的震荡单元21，用以有效混合生物芯片70上的生物探针72与样本溶液80，此外，该震荡装置20底部设有一第二位移机构24，用以驱动震荡装置20位移下降进行混合动作；

上述抽离装置30其包含有一可提供预定抽取速率的动力单元31及一连接于动力单元31且邻接于生物芯片70的抽取单元32，该动力单元31延伸有至少一个以上的吸取管33及排出管37，并于吸取管33自由端连接有一连接抽取单元32的转接头34，且在抽取单元32上具有一组邻接于生物芯片70的吸取针35，该吸取针35具有一切角角度平缓的头端部36，且头端部36与生物芯片上的阵列点71具有一特定间距，用以避免在抽离时破坏反应结果，另外在搅拌单元22上设有至少一个供吸取针35插置的定位孔23，；

上述判断装置40对于经过交互作用、清洗抽离后的生物芯片70上各阵列点71进行定性、定量扫描分析，其具有一供生物芯片70插设的置入口41，并且，该判断装置40可依不同基材及薄膜特性的生物芯片70采用光学穿透式或反射式扫描仪42；

此外，上述定位装置10、震荡装置20、抽离装置30及判断装置40配置在一机体50上，且该机体50表面具有至少一个以上用以操控各装置的控制面板51及至少一个以上用以连接计算机或其它工作系统进行控制及资料分析的转接插槽52，其可为并列传输端口、串行传输端口，如RS-232或USB接口，另外在机体50上相对于定位装置10两侧设有至少一组供样本溶液80的盛装容器放置的容置孔53，用以方便使用者取放试剂及样本溶液80。

请参阅图4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、5，是本发明的使用及图4-5局部放大示意图，使用时，可将套设有芯片夹套60的生物芯片70先加入生物探针72，或待生物芯片70插入定位装置10后再依次加入生物探针72及样本溶液80，其步骤如下：

1.首先，如图4-1、4-2所示，将生物芯片70对准导槽11插入定位装置10，该芯片夹套60两侧会受到两侧定位体12的弹性体14约束并受按压部13压制，并使芯片夹套60的检测口61周边的止渗体62压迫在芯片上形成一包含全部阵列点71的溶液混合区，此时可加入一种样本溶液80对所有阵列点71进行交互作用；

2.接着，如图4-2、4-3所示，操作控制面板51使分隔单元15下移，以防渗体17压制生物芯片70，并以防渗体17上的穿孔18对应于每个阵列点71形成个别作用区间，此时可再分别对于各阵列点71加入不同的生物探针72及样本溶液80；

3.之后，如图4-4、4-5、5所示操作控制面板51使震荡装置20及抽取单元32位移至生物芯片70上一预定高度，且将转接头34连接在抽取单元32上，并启动震荡单元21且以搅拌单元22进行混合搅拌，以利交互作用，待震荡搅拌后，再操作控制面板51启动动力单元31，以一定抽取速率抽离芯片表面未作用的样本溶液80；

4.最后，将表面清洗多次并抽干后的生物芯片70由导槽11取出并放入判断装置40的置入口41，即可对于生物芯片70上各阵列点71进行光学反射或穿透扫描，并通过机体50上的转接插槽52，将判断信息传送至计算机或其它分析系统，可进一步对于反应结果作定性、定量分析判断。

再者，请参阅图6-1、6-2，是本发明另一实施例示意图，本发明也可将定位孔23’开在定位装置10后方，并将具有吸取针35’的抽取单元32’配置在定位孔23’内，以配合另一种具有芯片微流道73的生物芯片70的操作，在抽离未作用样本溶液80时，将转接头34结合抽取单元32’且以水平方式将吸取针35’插入芯片微流道73进行抽取，这样，形成一种可使用兼具反应芯片(reactive chip)与微流道(microfluidic chip)的生物芯片工作平台。

Claims (10)

1.一种生物芯片工作平台，用于提供生物芯片(70)与样本溶液(80)进行作用反应及定性、定量分析检验，其特征在于：

所述工作平台包括有一供生物芯片(70)放置的定位装置(10)，其包含有一固定生物芯片(70)的导槽(11)及一设置在导槽(11)上用以区隔生物芯片(70)上各阵列点(71)的分隔单元(15)；

一作用于生物芯片(70)上样本溶液(80)的震荡装置(20)，配置在上述定位装置(10)上，具有一可穿设于上述分隔单元(15)并对应于各阵列点(71)上的样本溶液(80)进行混合、搅拌的搅拌单元(22)；

一用以抽离生物芯片(70)上未作用样本溶液(80)的抽离装置(30)，其包含有一可提供预定抽取速率的动力单元(31)及一连接于动力单元(31)且邻接于生物芯片(70)的抽取单元(32)；

一用以检测生物芯片(70)反应结果的判断装置(40)，对于经过交互作用、清洗抽离后的生物芯片(70)进行定性、定量分析扫描；

使固定有生物探针(72)的生物芯片(70)置入定位装置中(10)，或待生物芯片(70)置入后再依次固定生物探针(72)并加入样本溶液(80)，继以震荡装置(20)透过分隔单元(15)对应于生物芯片(70)上的各阵列点(71)进行混合搅拌，再以抽离装置(30)将生物芯片(70)上未作用的样本溶液(80)抽离，然后以判断装置(40)对生物芯片(70)的反应结果进行分析比对，这样提供一可进行完整操作的生物芯片工作平台。

2.根据权利要求1所述的生物芯片工作平台，其特征在于，所述导槽(11)两侧分别设有一具有一按压部(13)的定位体(12)。

3.根据权利要求1所述的生物芯片工作平台，其特征在于，所述分隔单元(15)底部设有一用以驱动平移升降的第一位移机构(19)，且所述分隔单元(15)上设有多个对应生物芯片(70)上各阵列点(71)的分隔孔(16)，并在所述分隔单元(15)底部设有一对应于上述分隔孔(16)开设有穿孔(18)的防漏体(17)。

4.根据权利要求1所述的生物芯片工作平台，其特征在于，所述震荡装置(20)底部设有一用以驱动平移升降的第二位移机构(24)，且所述震荡装置(20)另包含有一驱动搅拌单元(22)且以压电陶瓷材料产生动力的震荡单元(21)。

5.根据权利要求1所述的生物芯片工作平台，其特征在于，所述抽取单元(32)包含有至少一个以上邻接于生物芯片(70)的吸取针(35)，且所述吸取针(35)具有一特定切角角度的头端部(36)，并所述头端部(36)与阵列点(71)上的生物探针(72)保持一特定距离。

6.根据权利要求1所述的生物芯片工作平台，其特征在于，所述判断装置(40)对应不同基材及薄膜的生物芯片(70)采用光学穿透式或反射式扫描仪(42)。

7.根据权利要求1所述的生物芯片工作平台，其特征在于，所述定位装置(10)、震荡装置(20)、抽离装置(30)及判断装置(40)配置在一机体(50)上，且所述机体(50)表面具有至少一个以上用以操控各装置的控制面板(51)及至少一个以上用以连接计算机或其它工作系统进行控制、分析的转接插槽(52)。

8.根据权利要求3所述的生物芯片工作平台，其特征在于，所述防漏体(17)可利用如橡胶或聚二甲基硅氧烷的柔性材质制造而成。

9.根据权利要求5所述的生物芯片工作平台，其特征在于，所述吸取单元(32)也可配合具有芯片微流道(73)的生物芯片(70)，以水平方式接合芯片微流道(73)进行抽取。

10.根据权利要求7所述的生物芯片工作平台，其特征在于，所述机体(50)上相对于定位装置(10)两侧设有至少一组供样本溶液(80)的盛装容器放置的容置孔(53)。

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