CN2601404Y - 用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是涉及用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置。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，在固体材料块的通孔中安有管子，微流道是通过管子同微阵列固体材料上的通孔相连接形成。

Description

用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置

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技术是微流道。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，大多是一次性使用的，制作复杂，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分子芯片的制作成本，达到制作装置能够重复使用，加样和反应在同一装置中完成；从而提供一种制作简单的用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置。

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直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置，该装置包括：一块表面上刻有凹槽2的弹性材料片3，其凹槽2按列阵式排列，凹槽2两端分别开有第一通孔10；其中每个凹槽的通孔包括一进一出两条微流道；一块刚性固体材料块4的一表面上也刻有凹槽2’，凹槽2’的两端分别开有第二通孔11，弹性材料片3的刻有凹槽一面与刚性固体材料块4不带凹槽一面相对固定在一起；该刚性固体材料块4上的通孔与弹性材料片3上的通孔错开一个对应并相通，即第一凹槽2的一个通孔作为溶液出口与凹槽2’的一个通孔作为溶液进口相通，凹槽2’的出口与下一个凹槽2的进口相通；固体材料块4两侧面分别开有一个待测液体进口7和一个待测液体出口8，进口上安装一开关；芯片1紧密接触在弹性材料片3上，在固体材料块4的通孔中插装直径相近的管子12，微流道是通过管子12同微阵列模板上的通孔相连接形成。

在外压力的作用下微阵列模板上的凹槽与光滑的芯片表面紧密接触形成一个个密封的空腔。需要固定的配基生物分子样品在泵浦的驱动下，可以通过微流道进入空腔与芯片表面进行反应，反应后的样品再通过微流道排出。这样就实现了在芯片上的不同区域内进行微量加样。

还包括一块弹性膜，和在固体材料块两侧面分别开有一个进口和一个出口，或者在固体材料块一侧面开有一个进口，再在弹性材料块一侧面开有一个出口；其进口上安装一开关；加样后的芯片不必从装置上取下，可以直接进行检测反应。从微阵列上取下微细的管子，使用一块弹性膜盖在固体材料块上，封闭凹槽2，把弹性材料片上的凹槽串联起来，与溶液进口相对的在弹性膜处开一孔，作为检测液进口，和把固体材料块侧面开的孔作为检测溶液出口。待检测的生物样品通过溶液进口依次进入每个空腔，与芯片表面上已固定的生物样品反应后再通过溶液出口排出。反应后的芯片可以从装置上取下，通过检测器对结果进行检测。

所述的弹性材料片包括：硅胶、橡胶、塑料或其它具有弹性的材料。

所述的固体材料块包括：硅胶、橡胶、塑料、金属、玻璃等材料，其厚度1mm到10mm。

所述的凹槽为条形凹槽，其面积从0.01mm²-1mm²；深度从10μm-1mm；其条形凹槽的数目至少2个，例如可以从2-几百个。

所述的通孔内径可以从10μm到1mm。

所述的微流道的内径可以从10μm到1mm。

本实用新型的优点在于：

由于本实用新型的用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置可以将制备生物分子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，可以使表面上配基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是本实用新型装置中开有4个凹槽的微阵列模板平面示意图

图1b是图1a的微阵列模板侧视图

图2是本实用新型的装置用于直接制备生物分子芯片时的结构图

(微阵列模板凹槽两端的通孔与刚性固体材料块凹槽两端的通孔错开对应相通形成微流道配合示意图)

图3是本实用新型的装置用于即时进行检测反应时的装置结构图

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

7-待测液体进口     8-待测液体出       9-封闭用弹性膜

10-第一通孔        11-第二通孔        2’-第二凹槽

12-管子

具体实施方式

实施例1

按图1-2制作一微阵列模板；采用厚度为1mm的橡胶做弹性材料块3，其上列阵式排列有十二个条形凹槽2，该凹槽2面积为1mm²，深为0.1mm；该凹槽2两端开一内径0.5mm的第一通孔10(如图1所示)。采用厚度为5mm的有机玻璃做固体材料块4，在有机玻璃块4上列阵式排列有十二个凹槽2’，该凹槽2’面积为1mm²，深为0.1mm；该凹槽2’两端开一内径0.5mm的第二通孔11；其中每凹槽的通孔包括一进一出两条微流道5；该橡胶片3带凹槽的面与有机玻璃块4不带凹槽的面相对固定在一起；该有机玻璃块4上的第二通孔11与橡胶片3上的第一通孔10相通，并且橡胶片3表面上的凹槽2两端的第一通孔10与有机玻璃块4凹槽2’两端的通孔11错开对应，即凹槽2’的第二通孔11中的一个作为溶液出口与凹槽2的第一通孔10作为溶液进口相通，凹槽2’的出口与凹槽2的进口相通；有机玻璃块4两侧面分别开有2个孔，其中一个孔作为检测时检测液的进口7，并且该进口7安装一开关，另一个孔作为检测液的出口8；芯片1紧密接触在橡胶片3上，在有机玻璃块4的第二通孔11中插装一直径与其相匹配的微细管子12，微流道5是通过微细管子12同有机玻璃块4上的第二通孔11相连接到弹性材料块3上形成(如图2所示)。本实施例形成的微流道5用的管子12为聚四氟乙烯，芯片1材料为硅。

使用本实用新型的装置直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置，进行十二种蛋白质的固定和检测。工作时在外压力的作用下(如图2所示)，硅片1与微阵列紧密接触，这样硅片1与凹槽2之间就形成了12个独立的密封的空腔。每个空腔有一进一出两根微流道5。在微量柱塞泵的推动下，12种蛋白质溶液通过微流道进入空腔与硅片表面接触反应，从而把蛋白质固定在硅片表面上。再使用缓冲液清洗硅片表面、空腔和微流道，把未固定在硅片表面上的蛋白质排出。

当进行检测时：上述加样后的芯片不必从装置上取下，可以直接进行检测反应。从微阵列模板上上取下微细的管子12，使用一块硅胶膜9密封有机玻璃4上的凹槽2’，把弹性材料片3上12个凹槽串联起来，与溶液进口相对的在弹性膜处开一孔，作为检测液进口7，和把固体材料块侧面开的孔作为检测溶液出口8，待检测的生物样品通过溶液进口7依次进入每个空腔，与芯片1表面上已固定的生物样品反应后再通过溶液出口8排出。反应后的芯片1可以从装置上取下，通过检测器对结果进行检测。

实施例2

使用直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置，进行100种蛋白质的固定和检测。本实施例的弹性材料块3为硅胶，其上包括刻有100个凹槽2。该凹槽2面积为0.1mm²，深为0.1mm；凹槽2两端开有内径为0.2mm的第一通孔10，一块固体材料4为铝，其上包括刻有100个凹槽2’。该凹槽2’面积为0.1mm²，深为0.1mm；凹槽2’两端开有内径为0.2mm的第二通孔11。弹性材料块带凹槽的面与固体材料4不带凹槽的面相对固定，其中第一通孔10、第二通孔11错位相通，形成微流道5，其微流道5内径0.2mm，微流道5的上口插有不锈钢管子12，不锈钢管子12的上口为液体进口(6)，其余结构同实施例1。

当进行检测时还包括一用于封闭用的硅胶膜9，该硅胶膜9盖在有机玻璃4的凹槽2’上，镀金的玻璃材料做为芯片1，其余结构同实施例1。

当进行制备生物分子芯片时，在外压力的作用下，硅片与微阵列模板紧密接触，这样硅片与凹槽之间就形成了100个独立的密封的空腔。每个空腔有一进一出两根微流道。在微量柱塞泵的推动下，100种蛋白质溶液通过微流道进入空腔与硅片表面接触反应，从而把蛋白质固定在硅片表面上。再使用缓冲液清洗硅片表面、空腔和微流道，把未固定在硅片表面上的蛋白质排出。取下不锈钢管子，使用硅胶膜密封有机玻璃上的凹槽，把100个凹槽串联起来。在微量柱塞泵的推动下，待测的溶液从有机玻璃块侧面的进口进入空腔与已固定在硅片表面上的蛋白质反应。待测的溶液依次流过100个空腔，最后从出口排出，然后使用缓冲液清洗。反应完的硅片从微阵列上取下检测。

当进行检测时：上述加样后的芯片不必从装置上取下，可以直接进行检测反应。从微阵列模板上上取下微细的管子12，使用一块硅胶膜9密封有机玻璃4上的凹槽2’，把弹性材料片3上100个凹槽串联起来，与溶液进口相对的在弹性膜处开一孔，作为检测液进口7，和把固体材料块侧面开的孔作为检测溶液出口8，待检测的生物样品通过溶液进口7依次进入每个空腔，与芯片1表面上已固定的生物样品反应后再通过溶液出口8排出。反应后的芯片1可以从装置上取下，通过检测器对结果进行检测。

Claims (7)

1.一种用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置，该装置包括：微流道；其特征在于：还包括与其微流道相匹配的微阵列模板；该微阵列模板包括：一块表面上刻有凹槽(2)的弹性材料片(3)，其凹槽(2)按列阵式排列，凹槽(2)两端分别开有第一通孔(10)；一块刚性固体材料块(4)的一表面上也刻有凹槽(2’)，凹槽(2’)的两端分别开有第二通孔(11)，弹性材料片的刻有凹槽一面与刚性固体材料块(4)不带凹槽一面相对固定在一起；该刚性固体材料块(4)上的通孔与弹性材料片(3)上的通孔错开一个对应并相通，固体材料块(4)两侧面分别开有一个待测液体进口(7)和一个待测液体出口(8)，进口上安装一开关；芯片(1)紧密接触在弹性材料片(3)上，在固体材料块(4)的通孔中插装直径相近的管子(12)，微流道是通过管子(12)同微阵列模板上的通孔相连接形成。

2.按权利要求1所述的用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置；其特征在于：还包括一块封闭凹槽(2)用的弹性膜(9)；从固体材料块(4)上取下微细的管子(12)，将该弹性膜(9)盖在固体材料块(4)上，在与溶液进口相对的弹性材料块(3)侧壁处开一孔，作为检测液进口(7)，和把固体材料块(4)侧面开的孔作为检测溶液出口(8)，或者在与溶液进口相对的固体材料块(4)两侧面分别开有一个作为检测溶液出口(8)和进口(7)的孔。

3.按权利要求1所述的用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置；其特征在于：所述的弹性材料片(3)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所述的用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置；其特征在于：所述的固体材料块(4)包括：硅胶、橡胶、塑料、金属、玻璃等材料，其厚度1mm到10mm。

5.按权利要求1所述的用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置；其特征在于：所述的凹槽(2)或(2’)为条形凹槽，至少包括2个；其条形凹槽面积从0.1mm²-1mm²；深度从10μm-1mm。

6.按权利要求1所述的用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置；其特征在于：所述的通孔(10)或(11)的内径从10μm到1mm。

7.按权利要求1所述的用于直接制备生物分子芯片和即时进行检测反应的装置；其特征在于：所述的微流道(5)的内径从10μm到1mm。

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