CN1746673A - 生物芯片制造装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于在生物芯片基板上排列多种不同的生物高分子的生物芯片制造装置，包括：能够在任何方向上移动的支撑体；固定在支撑体上的印模；以及生物高分子溶液供给单元，其供应多种将被附着在印模表面上的生物高分子溶液。生物高分子溶液供给单元将生物高分子溶液附着在印模的表面上，然后附着有生物高分子溶液的印模压在基板的表面上，从而以与印模上相同的排列将生物高分子溶液附着在生物芯片基板的表面上来同时形成多个位点。
Description
本申请基于2004年9月10日提出的申请号为2004-263727的日本在先专利申请，并要求该申请的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于制造生物芯片的生物芯片制造装置。
背景技术
已经出现这样一种生物芯片：其中诸如DNA、蛋白质等生物高分子以高密度来固定。例如，这种类型的生物芯片这样形成，使得几十到几万种不同种类的生物高分子排列在基板上。
作为通过在基板上排列生物高分子来制造生物芯片的方法的相关技术，参照JP-A-2002-243736。
图10示出了用于实现JP-A-2002-243736中所述的生物芯片制造方法的分配装置。分配装置1包括具有细长的开放式毛细管通道4的试剂分配器2。毛细管通道4由一对细长的部件2a和2b构成。部件2a和2b彼此靠近，这样使得毛细管通道4逐渐变细直至收敛于通道4下端的尖端，也就是说，直至收敛于通道4的尖端区域3。在尖端区域3中储存有一定量的试剂溶液5。
试剂分配器2连接到连接部件8，这样使得随着螺线管6的螺线管活塞7的上/下运动，试剂分配器2也能够上下移动。螺线管6连接到机械臂9上，从而能够通过机械臂9将分配装置1作为一个整体而适当地上、下、左、右移动到预定位置。
依据该分配装置，当分配装置1向左和向右移动后，试剂分配器2通过螺线管活塞7迅速移动而靠近或远离支撑表面(未图示)，也就是说，移动到垂直于图10所在的纸表面的平面(X-Y平面)中的预定位置，然后移动到合适的上下位置时，能够将储存在分配装置1的前端区域3中的溶液点样在置于支撑表面上的支撑体(例如，生物芯片)上。
然而，上述的试剂分配器存在以下问题。
(1)用新的试剂溶液将试剂分配器2充满需要花费很长时间，这是因为必须执行以下步骤：将试剂分配器2浸在清洗液中；除去吸进毛细管通道4中的清洗液；以及将毛细管通道4浸在新的试剂溶液中。
(2)因为使用一个试剂分配器2来点样不同种类的试剂溶液，所以不同种类的试剂溶液会被污染。
(3)在通过试剂分配器2点样的过程中，很难获得均匀的位点分布，这是因为在支撑表面(生物芯片基板的表面)上始终附着恒定量的试剂并不容易。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物芯片制造装置，其中，能够缩短制造生物芯片所需时间，能够防止不同种类的生物高分子的溶液(称作生物高分子溶液)被污染，以及能够容易地获得均匀的位点。
本发明提供一种用于在生物芯片基板上排列多种不同的生物高分子的生物芯片制造装置，该装置具有：能够在任何方向上移动的支撑体；固定在支撑体上的印模；以及生物高分子溶液供给单元，其供应多种将被附着在印模表面上的生物高分子溶液。
在该生物芯片制造装置中，生物高分子溶液供给单元将生物高分子溶液附着在印模的表面上，然后附着有生物高分子溶液的印模压在基板的表面上。
依据该生物芯片制造装置，当多种生物高分子附着在印模的局部位置时，将该印模压在生物芯片基板上。结果，在基板上能够同时形成与在印模中的排列相同的多个位点。由于多个位点同时形成，因此与现有技术相比，这种生物芯片能够在相当短的时间内制成。
另外，由于使用印模，所以能够容易地获得均匀的位点。
在该生物芯片制造装置中，在印模表面上形成多个凹凸部分。另外，在该生物芯片制造装置中，印模表面由多孔材料制成，并且平坦地形成。
在该生物芯片制造装置中，印模由橡胶、树脂、金属或玻璃制成。
在该生物芯片制造装置中，印模包括溶液储存部分，所述溶液储存部分在形成于印模表面的凸起的外围或内部储存生物高分子溶液。另外，在该生物芯片制造装置中，溶液储存部分是沟、穴或通孔。
在该生物芯片制造装置中，通过气动、磁性或机械作用将印模固定在支撑体上。
在该生物芯片制造装置中，印模可以固定在支撑体上，也可以从支撑体上拆下。
在该生物芯片制造装置中，将能与生物高分子溶液中的生物高分子结合的结合基附着在基板上，然后印模将生物高分子溶液附着在结合了结合基的基板部分上。
在该生物芯片制造装置中，印模由一个部件或由多个部件的组合而一体地形成。
在该生物芯片制造装置中，多次将印模压在基板表面上，以将生物高分子溶液转印到基板上。
在该生物芯片制造装置中，印模是一次性的。这种情况下，能够防止不同种类的生物高分子溶液被污染。
根据该生物芯片制造装置，能够获得如下优点。
(1)当形成排列在印模上的不同种类生物高分子的位点时，由于印模是一次性的，因此能够防止不同种类的溶液在印模中污染。
(2)由于所有的位点能够被同时压印，因此能够在短时间内制造生物芯片。
(3)由于使用橡胶或类似物质的印模，所以能够通过均匀的压力将印模压在基板的整个表面上，以便容易地获得均匀的位点。
附图说明
图1是示出根据本发明一个实施方式的生物芯片制造装置主要部分的结构图；
图2示出了印模的另一个实例图；
图3A到3C示出了印模的又一个实例图；
图4示出了印模的又一个实例图；
图5示出了基板表面的另一个实例图；
图6示出了印模前端部分的又一个实例图；
图7示出了对应于图6所示印模的溶液板的另一个实例图；
图8A和8B示出了在基板上使用结合基情况下的结构实例图；
图9示出了印模的结构实例图；以及
图10是示出用于实现相关技术中生物芯片制造方法的分配装置
实例的结构图。
具体实施方式
下文将参考附图详细描述本发明的实施方式。在本实施方式中，当具有大量凸起的印模(stamp)与具有大量溶液储存器的溶液板接触后，储存在各溶液储存器中的生物高分子溶液分别附着在印模的各凸起上。将其上附着有生物高分子溶液的印模压在生物芯片基板的表面上，以将生物高分子溶液转印到生物芯片基板的表面上，从而制造出生物芯片。
在将生物高分子溶液注入溶液板的溶液储存器时，可使用众所周知的注入装置来将生物高分子溶液分别注入各溶液储存器(穴)。根据不同种类的生物高分子溶液，分别制备注入装置。
图1是示出根据本发明一个实施方式的生物芯片制造装置主要部分的结构图。图1中，印模10例如由橡胶成型。形状像山峰的多个凸起11在印模的下端表面形成为阵列。印模10的上端部分由支撑体20可拆卸地夹持。
支撑体20连接到机械臂21。机械臂21这样形成，使得机械臂21能够通过驱动装置(未图示)而上、下、左、右自由移动。
参考标号30表示溶液板。该溶液板30具有大量形成穴状的溶液储存器31，各种生物高分子溶液能够分别储存在这些穴中。
这样设置生物芯片基板40，使得生物高分子溶液能够通过印模10而附着在基板的表面上。
下文将描述在这种生物芯片制造装置中制造生物芯片的操作。制备具有多个溶液储存器31的溶液板30，多个溶液储存器31中分别充满有生物高分子溶液。驱动机械臂21来移动印模10以使印模10的各凸起11与各溶液储存器31接触，从而将生物高分子溶液分别附着在各凸起11的前端。
生物高分子溶液附着后，驱动机械臂21将印模10向上移动到预定位置并且向基板40横向移动，然后将印模10从基板40的正上方向下移动到基板40上。将印模10的凸起11压在基板40上，这样使得附着在各凸起11上的生物高分子溶液同时压印在基板40的所有位点上。压印后，印模10向上移动。
另外，可以两次或更多次地将印模10压在基板上来将溶液附着在基板上。
为了制造相同的生物芯片，可以重复前述操作来制造生物芯片。当印模10前端部分的生物高分子溶液不足时，可以从溶液板中补充相同的溶液，以便溶液再次附着在凸起11上。当溶液板30上的溶液不足时，可以使用注入装置(未图示)来补充相应的溶液。
当印模老化或当要制造不同种类生物高分子的另一种排列时，旧的印模被废弃并且更换新的印模。禁止将旧印模清洗后循环使用。
在依据本实施方式的生物芯片的制造中，因为印模是一次性的，所以不同种类的生物高分子溶液不会污染。此外，由于所有的位点能够被同时压印，因此可以在短时间内制造出生物芯片。此外，由于印模由橡胶制成使得能够利用均匀的压力将印模压在基板上，所以可以容易地获得均匀的位点。
本发明不只局限于前述实施方式，只要不脱离本发明的实质，还可以包括各种变化和改进。
例如，可以使用下述方法，即，利用空气等来吸附印模10的方法、机械夹持印模10的方法或者事先将磁粒和印模10的材料混合并通过固定在支撑体20上的磁体来吸附印模10的方法，这样使得支撑体20能够夹持印模10。
印模10不只局限于前述实施方式中由橡胶制成的印模。可以使用能够用于制造印模的树脂、金属或玻璃。印模10的主要部分可以由多孔材料形成。在这种情况下，如图2所示，印模10只是局部注入了生物高分子溶液32，从而能防止生物高分子溶液32相互污染。
当印模10由树脂、金属或玻璃制成时，在凸起11上可以分别形成如图3A到3C所示的用于储存溶液的沟、槽、穴等。
图3A示出了在每个凸起11的侧面形成沟12的结构实例。图3B示出了这样的结构实例，即，在每个凸起11的前端部分设置圆形穴13以及在凸起11的外围部分形成直径小于穴13的直径的穴14。外围部分中各个穴14的形状可以使用任何形状。例如，各个穴14可以是半圆形、椭圆形或者圆形。
图3C示出了这种情况的结构图，即，在每个凸起11的前端部分设置圆形穴15以及在凸起11的外围部分形成沟16或槽。
如图4所示，可以在每个凸起11的中心形成纵向穿过印模10的孔17，使得能够从后面借助于空气等来适当地吸附或压印模10，以向凸起11的前端补充适量的生物高分子溶液32。
基板40的表面不必如本实施方式中那样平坦。例如，如图5所示，基板40可以具有凹凸部分41，该凹凸部分41与印模10的凸起11的凹凸结构相对应地形成，这样使得至少凹凸部分41的前端部分是平坦的。
如图6所示，可以在印模10的表面形成穴18，这样能够在穴18中分别储存生物高分子溶液32。例如，如图7所示，具有凸起51的溶液板50可以用于向印模10供应生物高分子溶液，凸起51相对于印模10的表面互补地形成。分别在各凸起51的中心部分设置穴52，这样能够利用毛细现象沿着穴52分别向凸起51的前端部分供应生物高分子溶液。
如侧视图8A所示，可以事先将圆形的诸如氨基硅烷的结合基(bonding group)60结合到基板40的表面上，这样使得生物高分子溶液32能够通过印模10而分别附着在结合基60上。这种情况下，很容易局部地限制每个位点的形状。
另外，每个结合基60的形状不只限于圆形。例如，如平面图8B所示，结合基60 以为线形。
印模不必要由一个部件形成。例如，如图9所示，可以通过将两个或更多个部件组合(例如，图9中的两个部件10a和10b)来整体形成印模。总之，可以利用任何结构，只要这些部件能够以单元的形式彼此固定和废弃。
Claims (13)
1.一种生物芯片制造装置，用于在生物芯片基板上布置多种不同的生物高分子，所述生物芯片制造装置包括：
能够在任何方向上移动的支撑体；
固定在支撑体上的印模；以及
生物高分子溶液供给单元，其供应多种将被附着在印模表面上的生物高分子溶液。
2.如权利要求1所述的生物芯片制造装置，
其中，生物高分子溶液供给单元将生物高分子溶液附着在印模的表面上，然后附着有生物高分子溶液的印模压在基板的表面上。
3.如权利要求1所述的生物芯片制造装置，
其中，在印模表面上形成多个凹凸部分。
4.如权利要求1所述的生物芯片制造装置，
其中，印模表面由多孔材料制成，并且平坦地形成。
5.如权利要求1所述的生物芯片制造装置，
其中，印模由橡胶、树脂、金属或玻璃制成。
6.如权利要求1所述的生物芯片制造装置，
其中，印模包括溶液储存部分，所述溶液储存部分在形成于印模表面的凸起的外围或内部储存生物高分子溶液。
7.如权利要求6所述的生物芯片制造装置，
其中，溶液储存部分是沟、穴或通孔。
8.如权利要求1所述的生物芯片制造装置，
其中，通过气动、磁性或机械作用将印模固定在支撑体上。
9.如权利要求1所述的生物芯片制造装置，
其中，印模可以固定在支撑体上，也可以从支撑体上拆下。
10.如权利要求1所述的生物芯片制造装置，
其中，将与生物高分子溶液中的生物高分子结合的结合基附着在基板上，然后印模将生物高分子溶液附着在结合了结合基的基板部分上。
11.如权利要求1所述的生物芯片制造装置，
其中，印模由一个部件或由多个部件的组合而一体地形成。
12.如权利要求2所述的生物芯片制造装置，
其中，多次将印模压在基板表面上，以将生物高分子溶液转印到基板上。
13.如权利要求1所述的生物芯片制造装置，
其中，印模是一次性的。
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| CN107407868A (zh) * | 2014-11-03 | 2017-11-28 | 武汉大学 | 一种用于毛细纳米印刷的装置和使用该装置进行毛细纳米印刷的方法及其应用 |
| CN107407868B (zh) * | 2014-11-03 | 2021-08-03 | 武汉大学 | 一种用于毛细纳米印刷的装置和使用该装置进行毛细纳米印刷的方法及其应用 |
| CN104897758A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-09 | 王利兵 | 电化学发光电极阵列的制备和修饰方法 |
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