CN1815233B - 在封闭系统中利用泵和阀控制的杂交系统 - Google Patents

在封闭系统中利用泵和阀控制的杂交系统 Download PDF

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Abstract

提供一种用于生物芯片杂交的杂交系统，包括：腔室装置，包括至少一个杂交腔室，其包括生物芯片支持物和具有样品入口的第一盖；混合装置，包括：两个与杂交腔室端部相连的空气通道；两个设置在该空气通道中的阀；与上述两个空气通道相连接的集成式空气通道；以及设置在该集成式空气通道中的气泵；以及洗涤和干燥装置，包括：通过分支阀与上述两个空气通道之一连接的流动通道，设置在该流动通道内的流动泵，以及与该流动通道相对设置的缓冲液入口。

Description

在封闭系统中利用泵和阀控制的杂交系统
技术领域
本发明涉及一种杂交系统，更具体来说，涉及一种用于自动进行生物芯片的杂交操作，如样品分散、样品混合、芯片洗涤，以及芯片干燥的杂交系统。
背景技术
生物芯片是通过高密度地将被分析的生物分子探针固定在支持物上而制成的。生物分子探针可以是DNA、蛋白质等等。通过检测该探针是否与样品中包含的靶物质进行了杂交，可以对基因表达特征、遗传缺陷、蛋白质分布、反应特性等等进行分析。生物芯片根据所使用的探针类型可分为DNA芯片、蛋白质芯片等等。此外，生物芯片根据其固定的对象可分为固定在固相支持物上的微阵列芯片，和固定在微通道上的芯片实验室(lab-on-chip)。生物芯片需要杂交腔室，混合系统，以及洗涤/干燥系统以使样品中包含的靶物质与探针之间获得有效的杂交。
按照常规，杂交过程是在如图1所示的载玻片和盖玻片之间形成的杂交腔室中手动实施的。根据使用者、16至17小时的长测定时间、和对达到100μl左右样品的需要，这会导致试验条件的改变。
为了克服这些缺点，已经开发出可自动执行杂交、洗涤和干燥过程的自动化系统。利用波动的自动化系统的使用，使得提高了杂交效率，减少了使用者之间的差异，检测时间减少到2小时或更短，并且只需要达到50μl或更少的样品。
图2A和2B是Affymetrix公司开发的常规自动化杂交系统的视图，其在美国专利6391623中有所公开。参见图2A和2B，杂交腔室通过流体输送系统与泵相连，杂交过程被流体循环所促进。此外，样品加载、混合、洗涤、和干燥都在一个系统中进行。然而，对该设备来说，由于使用了蠕动泵和循环流体通道，因而需要大量的样品。因此，在杂交进行了16小时之后，要洗涤该DNA芯片并用旋转炉干燥。此外，其插槽只能使用从Affymetrix公司购得的芯片，也就是说，该设备不具有兼容性。
图3A和3B是Tecan公司开发的常规自动化杂交系统的视图，其在US20030013184中有所公开。参见图3A和3B，溶液的混合与载玻片的干燥在一块板上进行，在样品注入之后，杂交、洗涤和干燥自动进行。杂交腔室的两端与两条通道相连接，每条通道中包括用于混合的膜件和两个微泵以帮助芯片上固定的探针与靶溶液之间发生杂交。为了在腔室中有效地混合，在加入靶溶液至腔室的盖处之后再混合样品，这样杂交腔室会被严重地污染。
图4A和4B是Memorec公司开发的常规自动化杂交系统的视图。参见图4A和4B，在样品注入之后，杂交、洗涤和干燥自动进行。该杂交系统包括用于获得主动循环的隔膜泵。然而，在这种情况下，因为样品必须进行循环，所以需要大量的样品，多达220μl。
图5A和5B是购自Biomicro公司的MAUI杂交系统的视图。参见图5A和5B，可在同一条件下测定四个芯片。然而，在这种情况下，在芯片上贴上衬片或衬垫并注入样品之后，必须分别进行洗涤和干燥过程。
图6A和6B是购自Genomic Solution公司的杂交系统的视图，其在美国专利No.6432696中有所公开。参见图6A和6B，可控制多个芯片中流体的流动和温度。然而，在这种情况下，该杂交系统不包含用以分散样品的混合装置。
为了解决这些出现在常规杂交系统中的问题人们进行了研究，结果，本发明的发明者发现，通过控制封闭系统中的泵和阀可以实现自动化的杂交系统，并完成了本发明。
发明内容
本发明提供了一种杂交系统，其中在封闭的系统中控制泵和阀。
本发明还提供了一种杂交系统，包括集成于杂交腔室上的密封垫。
本发明还提供了一种杂交系统，其中样品的加载、混合、洗涤和干燥通过一个通道实施。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于杂交生物芯片的杂交系统，包括：腔室装置，包括至少一个杂交腔室，其含有生物芯片支持物和具有样品入口的第一盖；混合装置，包括：两个与杂交腔室端部相连的空气通道；两个设置在该空气通道中的阀；与上述两个空气通道相连接的集成式空气通道；以及设置在该集成式空气通道中的气泵；以及洗涤和干燥装置，包括：与上述两个空气通道之一通过一分支阀连接的流动通道，设置在该流动通道内的流动泵，以及与该流动通道相对设置的缓冲液入口。
被固定在支持物上以制成生物芯片的生物分子可选自由以下物质构成的组：DNA、RNA、PNA(肽核酸)、LNA(锁核酸)、肽和蛋白质，但不仅限于此。支持物可以是固相支持物，例如玻璃、硅和塑料。如果需要的话，生物芯片可以从其它的公司购到。将根据本发明的杂交系统的盖打开之后，可将生物芯片放在生物芯片支持物上。
所述盖的一边与支持物通过铰链连接，使得杂交腔室可通过该盖的另一边的运动而打开或关闭。
该杂交系统可进一步包括第二盖，其包括遮盖住第一盖的样品入口的盖帽。
第二盖的一边可与第一盖通过铰链连接，使得样品入口可通过该盖的另一边的运动而打开或关闭。
该杂交系统还可以进一步包括一排气孔，其形成于与盖帽相接触的样品入口上部的侧表面中，或者在与样品入口相接触的盖帽下部的侧表面中。
该杂交系统还可以进一步包括一密封元件，其集成在所述盖的下表面上并环绕着杂交腔室。
该密封元件可包括形成于杂交腔室内部的凸部和形成于杂交腔室外部的凹部。
该杂交系统可包括设置在所述杂交腔室下方的加热器。
该杂交系统可以利用Peltier装置来加热或冷却。
与杂交腔室端部相连的空气通道可以与样品入口的侧壁连接。
该空气通道或流动通道可具有圆形的横截面，并且可以由具有半圆形横截面凹槽的上下基板重叠来形成。
该杂交系统可进一步包括一密封元件，其集成在所述上基板或下基板上并环绕着上基板或下基板上的凹槽。
该空气通道或流动通道的密封元件可包括形成于空气通道或流动通道内部的凸部和形成于空气通道或流动通道外部的凹部。
杂交腔室中容纳的溶液可以通过重复操作进行混合，所述操作包括：当其中一个阀打开而其它的阀关闭时，将空气压送到气泵中；当上述打开的阀关闭而其它的阀打开时，将空气从该气泵中抽吸出；当阀的开关状态未改变时，将空气压送到气泵中；当闭合的阀打开而打开的阀关闭时，将空气从该气泵中抽吸出。
在这种情况下，混合装置的气泵的推压作用表示利用气泵来推压空气，而非气泵本身的升高。同样，混合装置的气泵的抽拉作用表示利用气泵来抽拉空气，而非气泵本身的下降。
混合装置的阀可以具有分支阀来控制对多个杂交腔室的空气供应。
分支阀指与多个通道相连接的阀。在这种情况下，每个通道可以独立地打开或关闭。
所述阀可以是具有少量死体积的电磁阀，但不仅限于此。
集成式空气通道可以设置在气泵中。在这种情况下，两个空气通道在一个气泵中。
任何通过使用电信号可升高或降低空气通道中气压的泵都可用于本发明中。然而，优选使用可控制到微米级单位体积的步进电动式微泵。
洗涤/干燥装置的流动通道可以通过分支阀与混合装置的空气通道相连，并且该空气通道与样品入口的侧壁相连。
该杂交系统可进一步包括用于干燥的空气管线，其通过分支阀与该洗涤/干燥装置的流动通道相连。
该杂交系统可以通过该空气管线被提供N2。
该流动泵可以为电磁式操作的微泵。然而，也可以采用任何能够利用电信号来使流体在第一和第二空气通道中流动的泵。
该杂交系统可进一步包括控制供给多股缓冲液的分支阀，其与设置成与该洗涤/干燥装置的流动通道相对的多个缓冲液入口连接。
该杂交系统可进一步包括：计算机CPU，其自动地控制着所述阀的开合、泵的工作、以及加热器的温度；以及用于显示系统的操作的监视器。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种集成在上基板和下基板之一的表面上的集成式密封元件，其环绕着由上基板和下基板重叠而成的空间，该密封元件包括：形成于该空间内部的凸部；和形成于该空间外部的凹部。
所述空间可以是芯片实验室、MEMS等中常用的腔室或者通道。然而，也可以采用通过上下基板重叠而形成空间所需的任何空间。
所述集成式密封元件可以由受到挤压时可发生形变的柔性聚合物构成，优选为硅。
所述凸部可以朝着空间的内部倾斜。当上基板和下基板重叠时，凸部的变形被该凸部附近的凹部所吸收。
根据本发明，上基板和下基板中只有一个具有凸部和凹部。而另一方面，按照常规，上基板和下基板中每一个都具有凹部，从而使得需要O形橡胶环。因此，根据本发明，简化了该微流动通道或腔室的制造过程，并且防止了对该微流动通道和腔室的污染。此外，将密封元件和基板集成在一起有助于简化分离和清洁过程。
该杂交系统可用于有效地将靶溶液分散到芯片上。为了有效地将靶溶液连接到固定于芯片上的探针上，利用微泵可选择性地将空气抽吸到两个方向上并且在封闭的系统中控制阀。
泵和阀的尺寸可以减小到几到几十μm，从而适用于微阵列或者芯片实验室中，但并不仅限于此。
附图说明
参考附图，通过详细描述本发明的示例性实施例，本发明上述的以及其它一些特征和优点将更加显而易见，其中：
图1表示了用于常规手动杂交的载玻片和盖玻片。
图2A和2B是购自Affymetrix公司的常规自动化杂交系统的视图；
图3A和3B是购自Tecan公司的常规自动化杂交系统的视图；
图4A和4B是购自Memorec公司的常规A-Hyb自动化杂交系统的视图，其中采用了主动循环过程；
图5A和5B是购自Biomicro公司的常规MAUI杂交系统的视图；
图6A和6B是购自Genomic Solution公司的常规杂交系统的视图；
图7是根据本发明实施例的杂交系统示意图；
图8A是根据本发明实施例的杂交系统剖面视图；
图8B是图8A中所示的杂交系统的平面视图；
图8C是图8A中所示的杂交系统的前视图；
图9是图8A中所示的杂交系统的图片；
图10A是图8A中所示的杂交系统的水平截面视图；
图10B是沿着图10A中所示的粗线的剖面视图，其示出一密封元件；
图11A至11C表示了一种操作密封元件的方法；
图12A是图8A中所示的杂交系统的空气通道或流动通道的水平截面视图；
图12B至12D是沿着图12A中所示的粗线的剖面视图，其示出一密封元件；
图13A是图8A中所示的杂交系统的样品入口和空气通道的水平截面视图；
图13B是沿着图13A中所示的粗线的剖面视图，以及表示盖的放大剖面视图；
图13C是图8A中所示的杂交系统的填塞装置；以及
图13D是图8A中所示的杂交系统的填塞装置。
具体实施方式
从图1可看出。
现在将参考附图更为详细地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。
图7是根据本发明实施例的杂交系统示意图。参见图7，该杂交系统包括腔室装置10、混合装置20、以及洗涤/干燥装置30。腔室装置10包括至少一个杂交腔室11，其包括生物芯片12的支持物和带样品入口的盖。混合装置20包括与杂交腔室11的两头连接着的空气通道21和21’，设置在该空气通道21和21′中的阀22和22′，与该空气通道21和21′相连的集成式空气通道24，以及设置在该集成式空气通道24中的气泵25。洗涤/干燥装置30包括与所述空气通道21′通过第一分支阀27连接的流动通道31，与该流动通道31连接的流动泵32，以及设置成与该流动通道31相对的缓冲液入口33。
图7中，腔室装置10包括四个杂交腔室11。载玻片#1至#4用作生物芯片，分别设置在该杂交腔室11的支持物上。通过压下设置在支持物上的盖而形成了杂交腔室11。该腔室可以是与该生物芯片的形状相对应的矩形形式，并优选为流线型的，这样通过向空气通道21和21′中注入空气可以向该杂交腔室11施加均匀的压力。利用微量移液管可以通过形成于盖上的样品入口来手工加载样品。然而，也可以利用自动化样品引入装置加载样品。加载样品中包含的靶分子与杂交腔室11中固定在生物芯片上的探针进行杂交。
设置在混合装置20的空气通道21和21′中的阀22和22′可以是分支阀以控制向杂交腔室11的空气供给。在本实施例中，使用了4路混合阀作为分支阀向载玻片#1至#4提供空气。当阀22和22′交替打开和关闭时，通过向气泵25抽吸和压送空气可以使杂交腔室11中包含的样品分散开。具体来说，通过重复以下操作可以混合杂交腔室11中包含的样品：当阀22打开而阀22′关闭时，将空气从气泵25中抽出；当阀22关闭而阀22′打开时，将空气压送至气泵25；当阀22关闭而阀22′打开时，将空气从气泵25中抽出；当阀22打开而阀22′关闭时，将空气压送至气泵25。通过重复这些操作可以混合杂交腔室11中包含的溶液。气泵25附近的阀23是一种3路阀并起到连接单元的作用，其向空气通道21和21′发送气泵25产生的预定量的传递压力，阀26将杂交腔室11和空气通道21和21′的压力释放到外界。
洗涤/干燥装置30的流动通道31与空气通道21′通过第一分支阀27相连接。在本实施例中，该第一分支阀27为4路混合阀。具体来说，该第一分支阀27具有四个支路，其分别连接着与杂交腔室11相连的通道，与气泵24相连的通道，流动通道31，以及排气孔。因此，该洗涤/干燥装置30的流动通道31通过空气通道21′与杂交腔室11相连。在这种情况下，混合空气、洗涤缓冲液和干燥的空气可以通过一个通道，即空气通道21。
提供干燥空气的空气管线37可以直接与第一分支阀27连接，也可以通过设置在该洗涤/干燥装置30的流动通道31中的第二分支阀36间接地与第一分支阀27连接。第二分支阀36是一种3路阀，其具有三个支路分别连接着与杂交腔室11相连的流动通道，与缓冲液相连的流动通道，以及与空气管线37相连的通道。通过空气管线37可以供给N2气体。
在该洗涤/干燥装置30的相对于流动通道31的一侧，缓冲液入口33连接着缓冲液容器34。缓冲液容器34可以设置在该杂交系统的内部或外部。当缓冲液容器34设置在该杂交系统的外部时，缓冲液入口33通过位于该杂交系统中的缓冲液管线入口与外部相连。优选地，可进一步在流动通道31和缓冲液入口33之间设置第三分支阀35。该第三分支阀35与多个缓冲液入口33连接，并控制着多个缓冲液的供应。该第三分支阀35可以为6路混合阀，以接收来自六个缓冲液容器33中的缓冲液。
图8A是根据本发明实施例的杂交系统的剖面透视图。参见图8A，通过铰链112连接到主体400的第一盖110通过卡钩111而合闭。通过铰链122连接到第一盖110的第二盖120从卡钩121上释放。利用微量移液管15将样品通过样品入口13注入杂交腔室11中。第二盖120包括可遮盖住第一盖110的样品入口13的盖帽14。加热器410设置在杂交腔室11的下方。主体400包括混合装置(未示出)；包括了第一分支阀27、第二分支阀36和第三分支阀35的洗涤/干燥装置；与设置在该系统外部的缓冲液容器相连的缓冲液管线入口450；可将主体400内部产生的热量排出的风扇430；以及气泵440。此外，显示系统的操作的LCD监视器420设置在该主体400的一个外部倾斜面上。
图8B是图8A中所示的杂交系统的平面视图。参见图8B，包括四个杂交腔室11的腔室装置设置在该杂交系统的左下部，显示系统的操作的LCD监视器420设置在该杂交系统的右部，缓冲液管线入口450设置在该杂交系统的外表面上。
图8C是根据本发明实施例的杂交系统前视图。参见图8C，第一盖110设置在主体400上，加热器设置在杂交腔室的下方，显示系统的操作的LCD监视器420设置在该杂交系统的右上部，计算机CPU 460自动地控制泵和加热器410的温度并设置在主体400的下部，还有提供电力的供电单元470。
图9是图8A中所示的杂交系统的图片。该杂交系统的最大尺寸可以为30×30×25(单位：cm)，可以以$7500以下的价格大规模生产。而且，该杂交系统可以具有PC机接口；该杂交系统可以连接多个HS装置；该杂交系统包括控制器和LCD面板，使得该杂交系统能够独立地操作；可同时使用四个测试芯片；该杂交系统可在0至80℃的温度下工作；利用泵可实现杂交过程中的混合；利用泵产生的流体流动可进行洗涤过程；而可以利用吹气过程进行干燥。
图10A是图8A中所示的杂交系统的杂交腔室11的水平剖面视图。参见图10A，杂交腔室11通过形成在该杂交腔室11端部的样品入口13与空气通道21和21′连接。空气通道21和21′设置在朝着铰链的同一方向上，从而可以打开和关闭盖。图10B是沿着图10A中所示的粗线得到的水平剖面视图，示出了密封元件113。参见图10B，放在杂交腔室11的支持物上的生物芯片12被第一盖11所覆盖。加热器410设置在杂交腔室11的下方。密封元件113集成并设置在第一盖110的下表面上，沿着该杂交腔室11的边缘。该杂交腔室11的密封元件113包括在杂交腔室11内部的凸部113a和在杂交腔室11外部的凹部113b。该密封元件113可以由任何受到挤压时有柔性的聚合物构成，优选为硅聚合物。
图11A至11C表示了一种操作密封元件113的方法。参见图11，放在支持物上的杂交腔室中的生物芯片12被第一盖110遮盖住。最初，第一盖110没有完全关闭，密封元件113的凸部113a未发生形变(图11A)。此时，杂交腔室11的高度为0.7mm，这是0.2mm的杂交腔室11的自身高度与0.5mm的凸部113a的高度之和。然后，第一盖110完全关闭，凸部113a受到挤压，因此发生形变(图11B)。凸部113a的形变被该凸部113a附近的凹部113b吸收。此时，杂交腔室11的高度等于该杂交腔室11自身的高度0.2mm。接着，杂交腔室11被压至0.15mm的高度，因而减少了样品的量(图11C)。
图12A是图8A中所示的杂交系统的空气通道21和21′的水平剖面视图。参见图12A，杂交腔室11通过通过形成在该杂交腔室11端部的样品入口13与空气通道21和21′连接。空气通道21和21′设置成朝着铰链的同一方向，从而可以打开和关闭盖。图12B至12D是沿着图12A中所示的粗线得到的剖面视图，示出密封元件213。参见图12B，具有圆形横截面的通道或流动通道由具有半圆形横截面凹槽的上基板220和下基板210重叠形成。集成在上基板220和下基板210上的密封元件213形成于上基板220和下基板210的凹槽外部。通道或流动通道的密封元件包括形成于通道或流动通道内部的凸部213a和形成于通道或流动通道外部的凹部213b。密封元件213可以由任何受到挤压时有柔性的聚合物构成，优选为硅聚合物。参见图12C，上基板220没有完全与下基板220耦合。参见图12D，上基板220完全与下基板210耦合而凸部213a受到挤压因而发生形变。凸部213a的形变被该凸部213a附近的凹部213b吸收。结果，就形成了通道21。
图13A是图8A中所示的杂交系统的样品入口13和空气通道21和21′的水平剖面视图。参见图13A，杂交腔室11通过形成在该杂交腔室11端部的样品入口13连接着空气通道21和21′。空气通道21和21′设置成朝着铰链的同一方向，从而使盖可以打开和关闭。图13B是沿着图13A中所示的粗线得到的剖面视图，以及第一盖110和第二盖120的放大图示。参见图13B，样品入口13形成于盖110上，利用形成在第二盖120上的盖帽14可以关闭该样品入口13。空气通道21与样品入口13的侧壁连接，并最终连接到杂交腔室11的端部。排气孔14b位于样品入口13上部的一个部分上。当盖帽14的下表面14a触及第一盖110的上表面并且盖帽尖14c进入样品入口13时，排气孔14b的存在使得样品入口13中的气压降低。因此，可以避免杂交腔室11中所包含的样品由于气压而造成的运动。盖帽尖14c与样品入口13的侧表面有间隔。因而在洗涤之后残留的缓冲液通过毛细作用可以渗到盖帽尖14c与样品入口13的侧表面之间形成的空隙中。因此，可以避免由于残余缓冲液造成的污染。如果没有形成这个空隙，在干燥操作时残余的缓冲液则可能很容易渗入杂交腔室11中，从而污染杂交腔室11。
图13C是图8A中所示的杂交系统的填塞装置视图。参见图13C，该填塞装置包括形成在与该盖帽14相接触的样品入口13上部侧表面中的排气孔14b。排气孔14b形成为凹槽的形状，离样品入口13的侧壁上表面一预定的深度。当盖帽14插入样品入口13中时，该排气孔14b可以使由于盖帽14的体积产生的气压按照箭头的方向(↑)被释放出来。
图13D是图8A中所示的杂交系统的填塞装置视图。参见图13D，排气口14b形成在与样品入口13相接触的盖帽14的下部侧表面中，其中样品入口形成在腔室的上盖中。排气孔14b为具有预定长度的凹部，形成于盖帽14的延伸部分中。当盖帽14插入样品入口13中时，该排气孔14b可以使由于盖帽14的体积产生的气压按照箭头的方向(↑)被释放出来。通过使盖帽14上部下表面14a与样品入口13紧密接触，该样品入口13得以密封。盖帽14的上部直径大于样品入口13的直径。
在下文中，将通过解说发明的示例性实施例来详细地描述本发明。
实施例：根据本发明的杂交系统的应用
将利用杂交系统的杂交方法杂交的MODY3芯片与利用常规的载玻片方法杂交的MODY3芯片进行比较。使用的探针如表1中所示。
[表1]
  WP   顺序   MP   顺序
 E02-01rwp   gacttgaccatcTTCgccacacg   E02-01rmp   gacttgaccatcTCCgccacacg
 E02-05rwp  tcccgctgtGGGatgttgtgctgc  E02-05rmp  tcccgctgtGTGatgttgtgctgc
 E02-08rwp  tggtatcgaccACCtcccgctgt  E02-08rmp  tggtatcgaccATCtcccgctgt
  WP   顺序   MP   顺序
 E02-10rwp  ttgggacaggTGGgactggttgag  E02-10rmp  ttgggacaggTAGgactggttgag
首先，将对应于靶核酸MODY3的探针固定在基板上，从而形成微阵列。具体来说，将野生型探针(WP)和突变型探针(MP)加入分子量为10000的聚二乙醇(PEG)、0.025M(pH 10)的碳酸钠缓冲液、以及甲酰胺的溶液混合物中，三种物质的重量比为1∶1∶2。利用生物自动点样机(PixSys5500型，购自Canesian Technologies，Inc.，CA，USA)将得到的溶液点样在硅片上，并将该硅片放置在潮湿孵育器内37℃下4小时。然后，控制环境噪声使得硅片上未点样的部分发生适当的反应，从而使附在该硅片表面上的氨基带上负电荷。这样可避免靶核酸吸附到硅片上。将得到的硅片放在干燥器中。在本实施例中，靶核酸(tgggttctgccctttgcgctgggatggtgaagcttccagcc)的主体或端部用Cy3-dUTP作为荧光物质标记。将187nM溶解于0.1％的6xSSPET溶剂中(含有0.1％的Trition X-100的磷酸钠盐EDTA缓冲液)的靶核酸与微阵列在37℃下反应16小时。分别地，将187nM溶解于0.1％的6xSSPET溶剂中(含有0.1％的Trition X-100的磷酸钠盐EDTA缓冲液)的靶核酸与微阵列采用根据本发明实施例的杂交系统进行杂交。将每个芯片用0.05％的6xSSPET洗涤5分钟，和0.05％的3xSSPET洗涤5分钟，在室温下干燥5分钟，然后用Axon扫描仪(GenePix 4000B型，Axon Instrument Inc.，CA，USA)扫描。用GenePixPro3.0(购自Axon Instrument Inc.，CA，USA)分析扫描数据，从而获得比例成分和强度成分。该过程的条件如表2中所示。
[表2]
Figure G2005101216305D00111
根据传统方法通过测试20份芯片和根据杂交系统通过测试20份芯片来测量平均点样密度、PM/MM比例、以及变异系数(CV)。该过程的条件如表3中所示。
[表3]
Figure G2005101216305D00121
参见表3，当使用根据本发明实施例的杂交系统方法时，强度CV和PM/MM比例CV比使用传统的对照方法时要小得多。
如上所述，在根据本发明的杂交系统中，用于杂交的要混合的样品量非常少，例如大约为45ul。构建根据本发明的杂交系统比传统的采用泵的杂交系统廉价。此外，只需要一个泵和两个阀就可在封闭系统中实现混合过程，这样根据本发明的杂交系统可以取代采用隔膜泵或常规蠕动泵的常规杂交系统。而且，还可以去除密封垫和腔室之间吸收的不想要的残余反应产物。
尽管本发明是通过参考其示例性实施例来进行详细表示和说明的，但本领域的普通技术人员都应当明白，可以不偏离如以下权利要求中所限定的本发明的实质和范围的而做出各种形式和细节上的改变。

Claims (18)

1.一种用于生物芯片杂交的封闭杂交系统，包括：
腔室装置，包括至少一个杂交腔室，其包括生物芯片支持物和具有样品入口的第一盖；
混合装置，包括：
两个与杂交腔室端部相连的空气通道；
两个设置在该空气通道中的阀；
与上述两个空气通道相连接的集成式空气通道；以及
设置在该集成式空气通道中的气泵；以及
洗涤和干燥装置，包括：
通过分支阀与上述两个空气通道之一连接的流动通道，
设置在该流动通道内的流动泵，以及
与该流动通道相对设置的缓冲液入口。
2.如权利要求1所述的封闭杂交系统，其中生物分子选自由以下物质构成的组：DNA、RNA、PNA、LNA、肽和蛋白质，并固定在所述生物芯片上。
3.如权利要求1所述的封闭杂交系统，还包括第二盖，其包括遮盖住所述第一盖的样品入口的盖帽。
4.如权利要求3所述的封闭杂交系统，还包括排气孔，其形成在与所述盖帽相接触的样品入口上部的侧表面中，或者在与样品入口相接触的所述盖帽下部的侧表面中。
5.如权利要求1所述的封闭杂交系统，还包括密封元件，其集成在所述盖的下表面上并环绕着所述杂交腔室。
6.如权利要求5所述的封闭杂交系统，其中所述密封元件包括设置在所述杂交腔室内部的凸部和设置在所述杂交腔室外部的凹部。
7.如权利要求1所述的封闭杂交系统，还包括设置在所述杂交腔室下方的加热器。
8.如权利要求7所述的封闭杂交系统，其中利用珀耳帖装置来加热或冷却所述杂交腔室。
9.如权利要求1所述的封闭杂交系统，其中与所述杂交腔室端部相连的空气通道与所述样品入口的侧壁连接。
10.如权利要求1所述的封闭杂交系统，其中所述空气通道或流动通道具有圆形横截面，并且由具有半圆形横截面凹槽的上下基板重叠形成。
11.如权利要求10所述的封闭杂交系统，进一步包括密封元件，其集成在所述上基板或下基板上并环绕着所述上基板或下基板上的凹槽。
12.如权利要求11所述的封闭杂交系统，其中所述密封元件包括设置在所述空气通道或流动通道内部的凸部和设置在所述空气通道或流动通道外部的凹部。
13.如权利要求1所述的封闭杂交系统，其中所述杂交腔室中容纳的溶液通过重复操作进行混合，所述操作包括：当其中一个阀打开而其它的阀关闭时，将空气压送到气泵中；当上述打开的阀关闭而其它的阀打开时，将空气从该气泵中抽吸出；当阀的开关状态未改变时，将空气压送到气泵中；当关闭的阀打开而打开的阀关闭时，将空气从该气泵中抽吸出。
14.如权利要求1所述的封闭杂交系统，其中所述混合装置的阀是分支阀以控制对多个杂交腔室的空气供应。
15.如权利要求1所述的封闭杂交系统，其中所述洗涤/干燥装置的流动通道通过分支阀与所述混合装置的空气通道相连，并且所述空气通道与样品入口的侧壁相连。
16.如权利要求1所述的封闭杂交系统，还包括用于干燥的空气管线，其通过分支阀与所述洗涤/干燥装置的流动通道相连。
17.如权利要求1所述的封闭杂交系统，还包括控制供给多股缓冲液的分支阀，其与设置成与该洗涤/干燥装置的流动通道相对的多个缓冲液入口连接。
18.如权利要求1所述的封闭杂交系统，还包括：计算机CPU，其自动地控制着所述阀的开合、泵的工作、以及加热器的温度；以及显示出系统的操作的监视器。
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