CN202705345U - 一种微阵列生物芯片制备装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种微阵列生物芯片制备装置，包括M个打印喷头组成喷头组、生物芯片基质和驱动器，M个打印喷头平行于X方向安装，沿Y方向排列；驱动器驱动生物芯片基质沿Y方向与喷头组相对步进运动，M个喷头将M个指标的生物分子溶液依次逐行喷射到生物芯片基质的预定位置上，形成点样阵列。此装置可以实现多指标、多人份并行检测用微阵列生物芯片的制备；与目前已有的产品相比，速度快、精度高、适用性广、效率高、交叉污染少、维护使用简便、制造成本低等特点，非常适用于生物芯片的规模化生产，也适合于科研和应用。

Description

一种微阵列生物芯片制备装置
技术领域
本实用新型涉及一种生物芯片制备技术，特别涉及一种微阵列并行检测用微阵列生物芯片的制备装置。 
背景技术
现有生物芯片的制备方法，基本上可分为两类：一类是原位合成(即在支持物表面直接原位合成寡核苷酸探针)；一类是预合成后直接点样，将微量DNA溶液直接以微阵列的形式点放并固化在生物芯片基质上。由于原位合成方法非常复杂，所以大多数的DNA微阵列芯片都是采用合成点样法。而蛋白芯片的制备，由于方法的限制，都是采用先合成后点样的方法制备。合成点样法是将预先通过液相化学合成好的探针经纯化、定量分析后，通过微阵列点样平台，准确、快速地将不同探针样品定量点样于带正电荷的尼龙膜或硅片等相应位置上，固化后即得到DNA微阵列或蛋白芯片。 
传统点样的方式分两种，其一为接触式点样，即点样针直接与生物芯片基质表面接触，将样品留在基质上；其二为非接触式点样，使用压电原理或微量电磁阀通断原理制作的专用微喷点样喷头，通过毛细管将样品喷至生物芯片基质表面。 
接触式点样中，点样针需要先浸入源板中蘸取样品，提起后在针的顶端形成一定体积的液滴，移动到相应的玻片位置上，接触基片把样品转移，形成样点，不断重复这一过程，直至芯片制备完成。接触式点样缺点明显：实心点样针携带样品量很小，每次取样只能点样一次，生产过程很慢；每张芯片离源板的距离不一，点样针从微孔板转移样品到芯片需时间不等，蒸发对液滴的影响程度变化很大，使得样点直径均一性较差：离源板近的样点直径较大，远的直径则较小。 
非接触式点样中，空心点样针先浸入源板中吸取少量的样品，然后点样针喷嘴把样品逐点喷射到芯片表面上。相比于接触式点样，非接触式点样针可以一次吸样多次点样，可以相对提高点样效率，但仍需要逐点喷样，无法同时进行多人份、多指标点样。 
经过调研和实验表明，工业用喷墨头物理精度可以达到185dpi-360dpi，墨滴容积最小可达14pL-80pL不等，完全能够用于生物芯片的喷制。 
发明内容
本实用新型是针对现在的生物制备效率低、无法多份同时点样的问题，提出了一种微阵列生物芯片制备装置，使用工业喷墨打印喷头的“喷印式”微阵列生物芯片制备装置，可以实现多指标、多人份检测用微阵列生物芯片的快速生产。 
本实用新型的技术方案为：一种微阵列生物芯片制备装置，包括M个打印喷头组成喷头组、生物芯片基质和驱动器，M个打印喷头平行于X方向安装，沿Y方向排列；驱动器驱动生物芯片基质沿Y方向与喷头组相对步进运动，M个喷头将M个指标的生物分子溶液依次逐行喷射到生物芯片基质的预定位置上，形成点样阵列。 
所述点样的大小由驱动信号的振幅大小和频率控制。 
所述每个喷头只喷射一种指标的生物分子溶液。 
所述点样阵列中样点在X方向和Y方向上间距相同，为喷嘴间距的整数倍。 
所述X方向上排列的同一指标的样品点所对应的喷嘴由同一驱动信号驱动。 
所述生物芯片基质可以是一张或多张膜基质，也可以是一个或多个玻片，还可以是一块或多块多孔板。 
本实用新型的有益效果在于：本实用新型微阵列生物芯片制备装置，可以实现多指标、多人份并行检测用微阵列生物芯片的制备；与目前已有的产品相比，速度快、精度高、适用性广、效率高、交叉污染少、维护使用简便、制造成本低等特点，非常适用于生物芯片的规模化生产，也适合于科研和应用。 
附图说明
图1为本实用新型用于制备生物芯片的点样仪喷头组示意图； 
图2为本实用新型微阵列生物芯片制备装置实例示意图；
图3为本实用新型微阵列生物芯片制备装置所制备的生物芯片微阵列结构图。
具体实施方式
如图1或图2所示，1-8为喷头组成的喷头组，9为生物芯片基质，10-17为工作喷嘴的示意位置，a、b为典型阵列结构中的两种不同指标样点。生物芯片基质9沿Y方向移动，当芯片基质9的预定位置运动到第一个喷头 1 的位置时，驱动信号控制喷头1的10、11和12、13处对应的喷嘴动作，将生物分子溶液样品a喷射到基质上。 
当芯片预定位置运动到第二个喷头2所在位置时，驱动信号控制喷头的14、15和16、17处对应的喷嘴动作，将生物溶液样品b喷射到基质上。这样就在X方向上完成了第一列点样列。其它点样列的制备方法相同，分别由3到8号喷头完成，最终结果如图3所示生物芯片微阵列结构图。 
点样密度和点样阵列的间距通过驱动信号控制一定间距上喷嘴的选通实现。若相邻喷嘴10、11的间距为e，则点样阵列中样点间距为n·e，即两个工作喷嘴间距为n·e，n为两个工作喷嘴之间的喷嘴间隔个数。选通的工作喷嘴之间的喷嘴间隔个数越小，样点间距越小，点样密度越高。点样阵列的间距控制方法相似，记相邻两个点样阵列间距为m·e，即相隔m个喷嘴间距。 
样点的大小由驱动信号的振幅大小和频率控制，振幅较小的驱动信号产生小液滴，振幅较大的信号能产生中型液滴，而两个紧密的脉冲可以连续喷出小液滴和中型液滴，它们在空中完成合并过程，落在基质上形成较大的样点。 
本实用新型方法可以实现多指标、多人份并行检测用微阵列生物芯片的制备。与目前已有的产品相比，速度快，比接触式机械点样方法和非接触式微喷点样针式点样速度快，尤其是大规模生产；精度高，喷墨式点样液滴小，密度高，精度好，定量准确、样点均一，重现性好；适用性广，可以对多种材料的片基进行点样，可以是一张或多张尼龙膜 或者硝酸纤维膜等膜基质，也可以是一个或多个玻片等刚性基质，还可以是一块或多块多孔板；效率高，本点样平台横向可以对喷墨范围内多个人份同时点样，也多个喷头组同时作业；纵向可以对多人份流水作业，并且可以进行多指标样品的点样，大大提高了点样效率；交叉污染少，一个喷头单元只负责点其中一个指标的样品，节省了更换样品时清洗时间，还有效的减少了不同样品间的交叉污染。 

Claims (6)

1.一种微阵列生物芯片制备装置，其特征在于，包括M个打印喷头组成喷头组、生物芯片基质和驱动器，M个打印喷头平行于X方向安装，沿Y方向排列；驱动器驱动生物芯片基质沿Y方向与喷头组相对步进运动，M个喷头将M个指标的生物分子溶液依次逐行喷射到生物芯片基质的预定位置上，形成点样阵列。
2.根据权利要求1所述微阵列生物芯片制备装置，其特征在于，所述点样的大小由驱动信号的振幅大小和频率控制。
3.根据权利要求1所述的微阵列生物芯片制备装置，其特征在于，所述每个喷头只喷射一种指标的生物分子溶液。
4.根据权利要求1所述的微阵列生物芯片制备装置，其特征在于，所述点样阵列中样点在X方向和Y方向上间距相同，为喷嘴间距的整数倍。
5.根据权利要求1所述的微阵列生物芯片制备装置，其特征在于，所述X方向上排列的同一指标的样品点所对应的喷嘴由同一驱动信号驱动。
6.根据权利要求1所述的微阵列生物芯片制备装置，其特征在于，所述生物芯片基质可以是一张或多张膜基质，也可以是一个或多个玻片，还可以是一块或多块多孔板。
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