CN2596359Y - 用于制备生物分子芯片和即时进行检测的一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是涉及用于制备生物分子芯片和即时进行检测的一体化装置。它包括：一微阵列模板，该模板由一块弹性材料块表面上按列阵式排列刻有凹槽，其凹槽两端分别开通孔，其中每凹槽的通孔包括一进一出两条微流道；一刚性固体材料块的表面上也刻有凹槽，该凹槽的两端分别开第二通孔，弹性材料块的刻有凹槽一面与刚性固体材料块不带凹槽一面相对固定在一起，其通孔错开对应相通；固体材料块两侧面分别开有一个待测液体进口和一出口，其进口上安装一开关，芯片紧密接触在弹性材料片上。
Description
技术领域
本实用新型是涉及一种用于制备生物分子芯片的工具，特别是涉及一种用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的一体化装置。
背景技术
生物芯片是近几年才发展起来的一种集成并行生物检测技术，在微小的几何尺度上可以集成多种配基，这样就可以对微量样品的多种指标进行同时检测。生物样品量少价高的特点要求生物芯片的微型化，这也就要求芯片加样和反应装置微型化。目前，生物芯片的加样主要采用的是点样仪。根据点样方式的不同分为两类，一类是接触式，首先用点样针蘸取待点的配基，然后通过接触芯片表面把配基点在芯片上；一类是喷印式，首先用空心点样针吸取少量的待点的配基，然后通过类似喷墨打印机的方式把配基加到芯片表面上。这两种方式的共同缺点是点样量不均匀，单个点内面密度的分布也不均匀，这将严重影响检测结果的质量。当前，生物芯片反应采用的大多是整体反应方式，就是把芯片整个浸泡在待测溶液中反应。这种方法需要的待测溶液量较多，反应时间长，灵敏度不高。
另外一种芯片加样和反应是采用微流道技术。目前，普遍使用的微流道技术的芯片是一体化的，即芯片与微流道是制作在同一块材料上，即是一次性使用的，该微流道制作工艺复杂，生产成本较高。
发明内容
本实用新型的目的是克服上述生物芯片加样和反应装置的缺点；为了大幅度降低生物芯片的制作成本，达到制作装置能够重复使用和加样、反应一次在同一装置中完成；从而提供一种制作简单的用于制备生物分子芯片和即时进行检测的一体化装置。
本实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型提供的一种用于制备生物分子芯片和即时进行检测的一体化装置，包括：微流道5，还包括与其相匹配的微阵列模板；其中微阵列模板包括：一表面上刻有至少2个凹槽2的弹性材料块3，弹性材料块3有凹槽2的面朝上，每个凹槽2的两端分别开一通孔10，弹性材料块3的另一面与芯片1表面紧密接触；微流道包括：一弹性材料膜片13，在弹性材料膜片13上制有凹沟14，其凹沟14的一端对应微阵列上凹槽2的通孔10位置上制作出的，另一端口6与外界联通；每个凹槽的通孔10对应一条凹沟14；并且把弹性材料膜片13上相对应的微阵列弹性材料膜片13通孔处的膜打通成孔，再在带凹沟14的弹性材料膜片13上面再覆盖一层弹性材料膜16，并把两层膜周边粘合在一起，由凹沟14形成了微流道5，微流道5之间互相连通，在节点位置，通过外力挤压的方法形成第一、第二开关15、17。
还包括一刚性固体材料块4，该固体材料块4固定在弹性材料块3带凹槽2的面上，弹性材料块3凹槽2的两端开的通孔10贯穿刚性固体材料块4，不带有凹沟的弹性材料膜片16与微阵列的固体材料块4的表面粘合在一起。
所述的弹性材料块和膜片包括：硅胶、橡胶、塑料或其它具有弹性的材料。所述的制作基片的固体材料包括：硅胶、橡胶、塑料、金属、玻璃等材料。所述的凹槽为条形凹槽，其面积从0.01mm2-1mm2；深度从0.01mm-1mm；其凹槽的数目可以从1-几百个或更多，及凹槽的排列可以是不规则排列或阵列式排列。所述的微流道的截面积可以从0.01mm2到1mm2。
在外压力的作用下微阵列上的凹槽可以与光滑的芯片表面紧密接触形成一个个密封的空腔。加样时，通过外力挤压使微流道间的通道关闭，也就是关闭第二开关17。每个凹槽都有独立的进出流道。在泵浦的驱动下，不同的配基蛋白质溶液进入到空腔中与芯片表面反应，从而固定在表面上。然后使用缓冲液清洗，去除未固定在表面上的配基蛋白质。这样就实现了在芯片上的不同区域上进行微量加样。进行检测反应时，打开微流道间的第二开关17，关闭微流道上的第一开关15，这样就把多个空腔串联在一起，只留下一个进口，一个出口。待测的蛋白质溶液沿进口依次进入各个空腔与已固定在表面上的配基蛋白质反应。反应后，使用缓冲液清洗。芯片从装置上取下检测。然后，该装置可以用于下一个芯片的制作和反应。
本实用新型的优点在于：
由于本实用新型的用于制备生物分子芯片和即时进行检测反应的一体化装置可以将制备生物芯片和即时进行检测反应在同一装置中进行，而该芯片上配基生物分子固定的区域是严格限定的，固定和反应后的表面再经过缓冲液冲洗，可以使表面上生物分子的固定和反应均匀一致，有效地提高了检测的质量。芯片反应被限定在微小区域内，并且在流动状态下，加速了生物分子的传质速率，有效地缩短了反应时间，提高了灵敏度。与制作好的芯片分离后的微阵列模板可以重复使用，进行芯片上生物分子固定与反应。
附图说明
图1a是本实用新型的装置中微阵列模板平面示意图；
图1b是本实用新型的装置中微阵列模板侧视图；
图2是本实用新型的装置结构示意图；
图3是本实用新型的微流道的平面示意图；
图4是本实用新型的装置的另一种实施例结构示意图；
图面说明如下：
1-芯片 2-第一凹槽
3-弹性材料块 4-固体材料块
5-微流道 6-液体进出口
9-封闭用弹性膜(图中未示出) 10-第一通孔
11-第二通孔(图中未示出) 13-带凹沟的弹性材料膜片
14-凹沟 15-第一开关
16-弹性材料膜片(图中未示出) 17-第二开关
具体实施方式
实施例1
本实施例的装置，包括：微流道5和与其相匹配的微阵列模板(如图1所示)；其中微阵列模板包括：一面积为20mm×20mm的橡胶片作为弹性材料块3，其表面上刻有100个凹槽2的弹性材料块3，每个条形凹槽2深度为0.01mm、截面积为0.1mm2。100个分为10排有规则地排列在橡胶片3上，一排有10个凹槽2。弹性材料块3有凹槽2的面朝上，每个条形凹槽2的两端分别开一通孔10，该通孔10内径为0.1mm，共200条。橡胶块3的另一面与芯片1表面紧密接触；微流道制作在硅胶膜13上，在硅胶膜13上制有宽0.1mm，深0.1mm的凹沟14，其凹沟14的一端对应微阵列上凹槽2的通孔10位置上制作出的，凹沟14的另一端口6延长至硅胶膜13边缘与外界联通；每个凹槽的通孔10对应一条凹沟14(如图3所示)；并且把硅胶膜13上相对应的微阵列硅胶膜13通孔处的膜打通成孔，再在带凹沟14硅胶膜13上面再覆盖一层塑料膜16，并把硅胶膜13与塑料膜16两层膜周边粘合在一起，由凹沟14形成了微流道5，微流道5之间开有宽0.1mm，深0.1mm的凹沟，使其互相连通，在节点位置，通过外力挤压的方法形成第一、第二开关15、17(如图4所示)。
实施例2
在实施例1的基础上还包括一有机玻璃块4作为刚性固体块4，该固体材料块4为25mm×25mm的有机玻璃块；一面积为20mm×20mm的橡胶片3，该橡胶片3粘结在有机玻璃块4上，在橡胶片3上刻有深度0.01mm的条形凹槽2，共100个，每个条形凹槽2截面积为0.1m2。100个分为10排有规则地排列在橡胶片3上，一排有10个凹槽2。该基片的橡胶片3上的100个凹槽2的两端分别开一通孔10，该通孔10内径为0.1mm，共200条。微流道制作在硅胶膜13上，在硅胶膜13上开有宽0.1mm，深0.1mm凹沟14(如图2所示)。
在外压力的作用下，硅片与微阵列紧密接触，形成100个空腔。加样时，关闭微流道间的第二开关17，每个凹槽都有独立的进出流道。在柱塞泵的驱动下，不同的蛋白质溶液进入到空腔中与硅片表面反应，从而固定在表面上。然后使用缓冲液清洗，去除未固定在表面上的蛋白质。打开微流道间的第二开关17，关闭微流道上的第一开关15，这样就把100个空腔串联在一起，只留下一个进口6，一个出口。待测的蛋白质溶液沿进口6依次进入各个空腔与已固定在表面上的蛋白质反应。反应后，使用缓冲液清洗。硅片从装置上取下检测。
实施例3
按图2所示制作一用于直接制备生物芯片和即时进行检测反应的装置。本实施例的微阵列包括：一面积为10mm×8mm的橡胶片3，该橡胶片3粘结在有机玻璃固体材料块4上，在橡胶片3上刻有深度0.1mm的凹槽2，共20个，每个截面积为0.5mm2。20个分为4排有规则地排列在橡胶片上，一排有5个凹槽2。该基片的橡胶片3上的20个凹槽2的两端分别开一通孔10，该通孔10内径为0.4mm，共40条，如图1所示。该固体材料块4为16mm×12mm的有机玻璃块；微流道制作在硅胶膜上，宽0.2mm，深0.2mm。
在外压力的作用下，硅片与微阵列紧密接触，形成20个空腔。加样时，关闭微流道间的第二开关17，每个凹槽都有独立的进出流道。在柱塞泵的驱动下，不同的蛋白质溶液进入到空腔中与硅片表面反应，从而固定在表面上。然后使用缓冲液清洗，去除未固定在表面上的蛋白质。打开微流道间的第二开关17，关闭微流道上的第一开关15，这样就把20个空腔串联在一起，只留下一个进口，一个出口。待测的蛋白质溶液沿进口依次进入各个空腔与已固定在表面上的蛋白质反应。反应后，使用缓冲液清洗。硅片从装置上取下检测。
Claims (6)
1.一种用于制备生物分子芯片和即时进行检测的一体化装置，包括：微流道(5)，还包括与其相匹配的微阵列模板；其中微阵列模板包括：一表面上刻有至少2个凹槽(2)的弹性材料块(3)，弹性材料块(3)有凹槽(2)的面朝上，每个凹槽(2)的两端分别开一通孔(10)，弹性材料块(3)的另一面与芯片(1)表面紧密接触；微流道包括：一弹性材料膜片(13)，在弹性材料膜片(13)上制有凹沟(14)，其凹沟(14)的一端对应微阵列上凹槽(2)的通孔(10)位置上制作出的，另一端口(6)与外界联通；每个凹槽的通孔(10)对应一条凹沟(14)；并且把弹性材料膜片(13)上相对应的微阵列弹性材料膜片(13)通孔处的膜打通成孔，再在带凹沟(14)的弹性材料膜片(13)上面再覆盖一层弹性材料膜(16)，并把两层膜周边粘合在一起，由凹沟(14)形成了微流道(5)，微流道(5)之间互相连通，在节点位置，通过外力挤压的方法形成第一、第二开关(15、17)。
2.按权利要求1所述的用于制备生物分子芯片和即时进行检测的一体化装置，其特征在于：还包括一刚性固体材料块(4)，该固体材料块(4)固定在弹性材料块(3)带凹槽(2)的面上，弹性材料块(3)凹槽(2)的两端开的通孔(10)贯穿刚性固体材料块(4)，不带有凹沟的弹性材料膜片(16)与微阵列的固体材料块(4)的表面粘合在一起。
3.按权利要求1所述的用于制备生物分子芯片和即时进行检测的一体化装置，其特征在于：所述的弹性材料块和膜片包括：硅胶、橡胶、塑料或其它具有弹性的材料。
4.按权利要求1所述的用于制备生物分子芯片和即时进行检测的一体化装置，其特征在于：所述的制作基片的固体材料包括：硅胶、橡胶、塑料、金属、玻璃等材料。
5.按权利要求1所述的用于制备生物分子芯片和即时进行检测的一体化装置，其特征在于：所述的凹槽为条形凹槽，其数目为1-1000个；其面积从0.01mm2-1mm2；深度从0.01mm-1mm；凹槽的排列可以是不规则排列或阵列式排列。
6.按权利要求1所述的用于制备生物分子芯片和即时进行检测的一体化装置，其特征在于：所述的微流道的截面积从0.01mm2到1mm2。
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|---|---|---|---|---|
| CN101550396B (zh) * | 2009-05-08 | 2011-11-23 | 深圳先进技术研究院 | 高通量微流控细胞芯片 |
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