CN217359611U

CN217359611U - 一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片

Info

Publication number: CN217359611U
Application number: CN202221128052.3U
Authority: CN
Inventors: 杨薇; 吴蓥男; 王淑静
Original assignee: Wenzhou Research Institute Of Guoke Wenzhou Institute Of Biomaterials And Engineering
Current assignee: Wenzhou Research Institute Of Guoke Wenzhou Institute Of Biomaterials And Engineering
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2022-05-12
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2032-05-12

Abstract

一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片，其属于荧光检测仪器的技术领域。该芯片中设置测试模块，测试模块的两侧分别设置氧气通道，测试模块的两端分别设置测试模块入口和测试模块出口。测试模块采用测试通道两侧对称设置测试腔室，测试通道中可以通入氧气敏感探针的溶液。利用芯片中微米级的腔室构建氧气分压微环境，气体平衡时间快、用气量少，装置简单、测试快速且高通量。该芯片适用于多种实验及检测场景，测试稳定性好、平行性高，应用范围广。

Description

一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片

技术领域

本实用新型涉及一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片，其属于荧光检测仪器的技术领域。

背景技术

氧在自然界中分布较广，占地壳质量的48.6%，是丰度较高的元素。因此，科研工作者开发了许多种氧气敏感探针，来探测氧气在化学反应或者细胞和组织中的氧气浓度变化，比如利用荧光成像/荧光寿命成像，图像结果中像素的亮度代表荧光强度/荧光寿命，对待测微环境进行高分辨率、高灵敏度的定量探测。但是，要想获得准确的测试结果，氧气敏感探针对氧气的响应曲线就需要准确标定。目前氧气敏感探针响应曲线的标定和测试存在以下问题：1. 标定过程中难以避免大气环境中氧气对测试体系的干扰，导致测试结果很难准确和定量；2. 使用传统鼓气的方法构建标定体系中的氧气环境，存在用气量大、平衡时间长、氧气浓度环境单一等劣势，难以实现多实验条件的同步、快速、高通量的平行测试。

发明内容

为解决现有技术中存在的难题，本实用新型提供一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片，实现用气量小、平衡时间短，避免大气环境干扰，多条件同步、快速、高通量的平行测试，一次实验就能准确获取一个氧气敏感探针对不同氧气环境的响应曲线。

本实用新型提供如下技术方案：一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片，它采用上芯块通过键合膜与下芯块连接，下芯块固定在玻璃片上；所述下芯块中设置测试模块，测试模块的两侧分别设置第一氧气通道和第二氧气通道，测试模块的一端通过进样通道连通测试模块入口，另一端通过出样通道连接测试模块出口。

所述测试模块采用测试通道的两侧对称设置测试腔室，测试腔室通过腔室通道连通测试通道。

测试腔室按列均布在第一氧气通道和第二氧气通道之间。该芯片中设置3-10组的测试模块。一组测试模块中设置10-50个测试腔室。

所述测试通道包括3-10条通道。

所述测试通道为3条时，分别为第一测试通道、第二测试通道和第三测试通道，测试通道两侧的测试腔室分别为第一列测试腔室、第二列测试腔室、第三列测试腔室、第四列测试腔室、第五列测试腔室、第六列测试腔室，第一测试通道、第二测试通道、第三测试通道均匀分布在第一气体通道与第二气体通道之间。

所述每列测试腔室包括10-50个重复单元。

该装置有两个气体通道，用于构建芯片中的氧气环境。中间有三个测试通道，用于通入待测试的氧气敏感探针溶液，三个通道等分两个气体通道之间的距离，有一个入口和一个出口。如果两边的气体通道通入相同的氧气分压，那么不同通道中的氧气环境是一致的。如果两边的气体通道通入不同的氧气分压，那么该氧气环境是线性梯度变化的。比如左边通入0%氧气分压的混合气体，右边通入21%氧气分压的混合气体，那么理论上中间六列测试腔室的氧气分压环境约为3%、6%、9%、12%、15%、18%。不同材质的层之间都用氧等离子体进行键合。

为了保证测试腔室氧气含量的稳定，气体通道的高度是测试通道高度的两倍以上。

本实用新型的有益效果为：该芯片中设置多个测试模块，可以将氧气敏感探针的响应曲线上的不同测试点在一次实验中同步、快速获取，测试模块数目越多，对响应曲线的绘制越精细。测试模块采用测试通道两侧对称设置重复测试腔室，极大的提高了测试通量，响应曲线上的每一个点相当于都进行了多次重复实验，使得响应曲线更加精准，具有测试稳定性好、平行性高的优势。测试模块两侧设置两个气体通道，其间距在1-3厘米之间，气体扩散距离短，气体平衡时间短，进而大大缩短氧气响应曲线的测试时间，具有用气量少，装置简单、测试快速的优点。测试通道中通入的氧气敏感探针，可以是长寿命荧光探针，也可以是短寿命荧光探针；其可以溶解在不同的溶剂中，比如纯水、DMSO、细胞培养液等，因此芯片的测试范围广。以上优点都是传统方法难以实现的。

附图说明

图1是一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片的结构图。

图2是一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片的剖视图。

图中：1、上芯块，2、键合膜，3、下芯块，4、玻璃片，5、测试模块，5a、测试通道，5b、上列测试腔室，5c、腔室通道，5d、下列测试腔室，6、第一氧气通道，7、第二氧气通道，8、测试模块入口，9、测试模块出口，10、进样通道，11、出样通道。

具体实施方式

图1和图2示出了一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片，它采用上芯块1通过键合膜2与下芯块3连接，下芯块3固定在玻璃片4上。下芯块3中设置测试模块5，测试模块5的两侧分别设置第一氧气通道6和第二氧气通道7，测试模块5的一端通过进样通道10连通测试模块入口8，另一端通过出样通道11连接测试模块出口9。测试模块5采用测试通道5a的两侧对称设置测试腔室5b，测试腔室5b通过腔室通道5c连通测试通道5a。测试腔室5b按列均布在第一氧气通道6和第二氧气通道7之间。

图1中示出了设置3组的测试模块5的芯片，一组测试模块5中设置20个测试腔室5b。该装置有两个气体通道，用于构建芯片中的氧气环境。中间有六列荧光分子测试条件，每个测试条件有20个重复测试腔室，可以实现高通量、精准的平行重复测试。

芯片的制作：通过氧等离子体将玻璃片4做基底、下芯块3（带通道结构的PDMS）、键合膜2（氧气透过率低的薄膜，比如PVDC膜）、与上芯块1（无结构的PDMS）进行键合。在芯片结构中添加PVDC膜结构，该膜的氧气透过率极低，保证芯片中的氧气环境不受空气中氧气分压的影响。

芯片中氧气环境的构建：将溶解在溶剂中的待测试氧气敏感探针溶液由测试模块入口8经进样通道10进入到测试模块5中，再由测试通道5a进入到两侧的测试腔室5b中，六列测试腔室等分两个气体通道之间的距离，共用一个测试模块入口8和一个测试模块出口9。如果两侧的第一氧气通道6和第二氧气通道7通入相同的氧气分压，那么该氧气环境是均一的。如果第一氧气通道6和第二氧气通道7通入不同的氧气分压，那么该氧气环境是线性梯度变化的。比如第一氧气通道6中通入0%氧气分压的混合气体，第二氧气通道7通入21%氧气分压的混合气体，那么理论上六列测试腔室的氧气分压环境约为3%、6%、9%、12%、15%、18%，这样可以在一块芯片上同步、快速获取氧气响应探针对不同氧气浓度的响应曲线，测试模块数目越多，对响应曲线的绘制越精细。两个气体通道的间距在1-3厘米之间，气体扩散距离短，气体平衡时间短，进而大大缩短氧气响应曲线的标定时间。

Claims

1.一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片，它采用上芯块（1）通过键合膜（2）与下芯块（3）连接，下芯块（3）固定在玻璃片（4）上；其特征在于：所述下芯块（3）中设置测试模块（5），测试模块（5）的两侧分别设置第一氧气通道（6）和第二氧气通道（7），测试模块（5）的一端通过进样通道（10）连通测试模块入口（8），另一端通过出样通道（11）连接测试模块出口（9）；

所述测试模块（5）采用测试通道（5a）的两侧对称设置测试腔室（5b），测试腔室（5b）通过腔室通道（5c）连通测试通道（5a）；

测试腔室（5b）按列均布在第一氧气通道（6）和第二氧气通道（7）之间。

2.根据权利要求1所述的一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片，其特征在于：该芯片中设置3-10组的测试模块（5）。

3.根据权利要求1所述的一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片，其特征在于：一组测试模块（5）中设置10-50个测试腔室（5b）。

4.根据权利要求1所述的一种快速标定氧气敏感探针响应曲线的高通量芯片，其特征在于：所述第一氧气通道（6）的高度是测试通道（5a）高度的两倍以上。