RU88674U1

RU88674U1 - FLOW CAMERA FOR INCUBATION AND WASHING THE BIOCHIP

Info

Publication number: RU88674U1
Application number: RU2009130647/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Валентинович Шишкин
Original assignee: Александр Валентинович Шишкин
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2009-11-20

Abstract

1. Проточная камера для инкубации и отмывки биочипа, содержащая корпус, капилляр для размещения биочипа, трубки для подведения и отведения жидкости, отличающаяся тем, что корпус содержит секции, герметично соединенные с отсеком, содержащим капилляр, при этом корпус установлен на основании, а секции соединены с трубками. ! 2. Проточная камера по п.1, отличающаяся тем, что является прозрачной в проекции расположения рабочей области биочипа. ! 3. Проточная камера по п.1, отличающаяся тем, что снабжена располагающейся в отсеке выдвижной платформой, на которой закреплен биочип. ! 4. Проточная камера по пп.1 и 3, отличающаяся тем, что в боковых стенках отсека выполнены пазы для крепления биочипа или выдвижной платформы, на которой закреплен биочип. ! 5. Проточная камера по п.1, отличающаяся тем, что секции выполнены съемными. ! 6. Проточная камера по пп.1 и 5, отличающаяся тем, что секции имеют запирающие приспособления. ! 7. Проточная камера по п.1, отличающаяся тем, что имеет одно или несколько самогерметизирующихся отверстий для дополнительного введения растворов или клеточных суспензий. ! 8. Проточная камера по п.1, отличающаяся тем, что основание и корпус имеют узлы крепления, обеспечивающие расположение капилляра строго параллельное основанию. ! 9. Проточная камера по п.1, отличающаяся тем, что содержит приспособление для улавливания пузырей воздуха и их удаления.1. A flow chamber for incubation and washing of the biochip, comprising a housing, a capillary for accommodating the biochip, a tube for supplying and discharging liquid, characterized in that the housing contains sections hermetically connected to the compartment containing the capillary, while the housing is mounted on the base and sections connected to the tubes. ! 2. The flow chamber according to claim 1, characterized in that it is transparent in the projection of the location of the working area of the biochip. ! 3. The flow chamber according to claim 1, characterized in that it is equipped with a retractable platform located in the compartment, on which the biochip is fixed. ! 4. The flow chamber according to claims 1 and 3, characterized in that in the side walls of the compartment there are grooves for fastening the biochip or a sliding platform on which the biochip is mounted. ! 5. The flow chamber according to claim 1, characterized in that the sections are removable. ! 6. The flow chamber according to claims 1 and 5, characterized in that the sections have locking devices. ! 7. The flow chamber according to claim 1, characterized in that it has one or more self-sealing holes for the additional introduction of solutions or cell suspensions. ! 8. The flow chamber according to claim 1, characterized in that the base and the housing have attachment points ensuring the location of the capillary strictly parallel to the base. ! 9. The flow chamber according to claim 1, characterized in that it contains a device for trapping air bubbles and removing them.

Description

Полезная модель относится к области медицины, а также может быть использована в области биологии и ветеринарии и предназначена для проведения исследований клеток с помощью биочипов.The utility model relates to the field of medicine, and can also be used in the field of biology and veterinary medicine and is intended for cell research using biochips.

Известна проточная камера, предназначенная для инкубации биочипа с клеточной суспензией и выполнения его отмывки, содержащая приводящую и отводящую трубки, а также корпус, в котором находится капилляр, одну из стенок которого образует биочип (см. А.В.Шишкин, И.И.Шмырев, С.А.Кузнецова, Н.Г.Овчинина, А.А.Бутылин, Ф.И.Атауллаханов, А.И.Воробьев «Иммунологические биочипы для исследования эритроцитов человекам, журнал «Биологические мембраны». - 2008. - №4 - С.267-276), взятая в качестве прототипа.A flow chamber is known for incubating a biochip with a cell suspension and washing it, containing a lead and a return tube, as well as a housing in which a capillary is located, one of the walls of which forms a biochip (see A.V. Shishkin, I.I. Shmyrev, S. A. Kuznetsova, N. G. Ovchinina, A. A. Butylin, F. Ataullakhanov, A. I. Vorobyov “Immunological biochips for the study of red blood cells in humans, the journal“ Biological membranes. ”- 2008. - № 4 - S.267-276), taken as a prototype.

Недостатком данного устройства является неудобное крепление биочипа, требующее выполнения точных манипуляций при закреплении в нем биочипа и его последующем извлечении. Это повышает риск повреждения биочипа. Кроме того, устройство камеры не исключает разгерметизацию ее капилляра и попадание в него пузырей воздуха. Прохождение пузырей воздуха через капилляр может приводить к отрыву клеток, связавшихся с биочипом.The disadvantage of this device is the inconvenient fastening of the biochip, requiring precise manipulations when attaching the biochip in it and its subsequent removal. This increases the risk of damage to the biochip. In addition, the camera device does not exclude the depressurization of its capillary and air bubbles entering it. The passage of air bubbles through the capillary can lead to the separation of cells bound to the biochip.

Задачей заявленной полезной модели является снижение риска повреждения поверхности биочипа за счет его более удобного крепления в проточной камере, а также повышение надежности работы устройства за счет исключения возможности разгерметизации капилляра.The objective of the claimed utility model is to reduce the risk of damage to the surface of the biochip due to its more convenient mounting in the flow chamber, as well as increasing the reliability of the device by eliminating the possibility of depressurization of the capillary.

Поставленная задача решается за счет того, что согласно полезной модели, в проточной камере для инкубации и отмывки биочипа, содержащей корпус, капилляр для размещения биочипа, трубки для подведения и отведения жидкости, корпус содержит секции, герметично соединенные с отсеком, содержащим капилляр, при этом корпус установлен на основании, а секции соединены с трубками.The problem is solved due to the fact that, according to a utility model, in a flow chamber for incubation and washing of a biochip containing a housing, a capillary for accommodating a biochip, a tube for supplying and discharging liquid, the housing contains sections hermetically connected to the compartment containing the capillary, the housing is mounted on the base, and the sections are connected to the tubes.

Проточная камера является прозрачной в проекции расположения рабочей области биочипа.The flow chamber is transparent in the projection of the location of the working area of the biochip.

Проточная камера снабжена располагающейся в отсеке выдвижной платформой, на которой закреплен биочип.The flow chamber is equipped with a retractable platform located in the compartment, on which the biochip is fixed.

В боковых стенках отсека выполнены пазы для крепления биочипа или выдвижной платформы, на которой закреплен биочип.In the side walls of the compartment, grooves are made for attaching the biochip or a sliding platform to which the biochip is mounted.

Секции выполнены съемными.The sections are removable.

Секции имеют запирающие приспособления.Sections have locking devices.

Проточная камера имеет одно или несколько самогерметизирующихся отверстий для дополнительного введения растворов или клеточных суспензий.The flow chamber has one or more self-sealing openings for additional administration of solutions or cell suspensions.

Основание и корпус имеют узлы крепления, обеспечивающие расположение капилляра строго параллельное основанию.The base and body have attachment points that ensure the location of the capillary is strictly parallel to the base.

Проточная камера содержит приспособление для улавливания пузырей воздуха и их удаления.The flow chamber contains a device for trapping air bubbles and removing them.

Использование заявленной полезной модели уменьшает риск повреждения поверхности биочипа за счет его более удобного крепления в устройстве. При этом отсутствует необходимость выполнения сложных манипуляций при его закреплении в корпусе проточной камеры и последующем извлечении. Это достигается за счет того, что корпус проточной камеры выполнен разъемным.Using the claimed utility model reduces the risk of damage to the surface of the biochip due to its more convenient mounting in the device. At the same time, there is no need to perform complex manipulations when securing it in the body of the flow chamber and subsequent extraction. This is achieved due to the fact that the housing of the flow chamber is made detachable.

Крепление биочипа (или выдвижной платформы, на которой располагается биочип) в пазах боковых стенок отсека корпуса еще более способствует этому. Герметичное соединение секций и отсека для размещения биочипа, а также наличие улавливающего приспособления исключает попадание пузырей воздуха в капилляр. В результате повышается надежность работы устройства. Наличие самогерметизирующихся отверстий делает более удобным введение в проточную камеру клеточной суспензии или небольших объемов иных жидкостей, которое осуществляется с помощью шприца. Выполнение проточной камеры прозрачной в проекции биочипа или его рабочей области позволяет осуществлять контроль качества отмывки биочипа с использованием микроскопии. Наличие узлов крепления, фиксирующих капилляр строго параллельно основанию, облегчает проведение микроскопического исследования.The fastening of the biochip (or the sliding platform on which the biochip is located) in the grooves of the side walls of the housing compartment further contributes to this. The tight connection of the sections and the compartment for placing the biochip, as well as the presence of a catching device, eliminates the entry of air bubbles into the capillary. As a result, the reliability of the device. The presence of self-sealing holes makes it more convenient to introduce a cell suspension or small volumes of other liquids into the flow chamber, which is carried out using a syringe. The implementation of the flow chamber transparent in the projection of the biochip or its working area allows you to control the quality of washing the biochip using microscopy. The presence of attachment points fixing the capillary strictly parallel to the base facilitates microscopic examination.

Описание полезной модели поясняется чертежом, где:The description of the utility model is illustrated in the drawing, where:

на фиг.1 представлен общий вид проточной камеры (в разрезе)figure 1 presents a General view of the flow chamber (in section)

на фиг.2 представлен вид сверху проточной камеры,figure 2 presents a top view of the flow chamber,

на фиг.3 разрез А-А на фиг.2figure 3 section aa in figure 2

на фиг.4 разрез В-В на фиг.2figure 4 section bb in figure 2

на фиг.5 представлен общий вид (сверху) биочипа (тип 1).figure 5 presents a General view (top) of the biochip (type 1).

на фиг.6 представлен общий вид (сверху) биочипа (тип 2)figure 6 presents a General view (top) of the biochip (type 2)

Проточная камера (фиг.1) содержит корпус, состоящий из отсека 1 закрепленного в выемках съемных секций 2. Корпус крепятся на основании 3. При закреплении в отсеке 1 биочипа образуется капилляр 4. Съемные секции 2 имеют полости, которые сообщаются с капилляром 4 при соединении секций 2 с отсеком 1. Одна из съемных секций 2 соединяется с приводящей трубкой 5, а другая с отводящей трубкой 6. При этом соединение осуществляется с помощью патрубков 7. Соединение отсека 1 и съемных секций 2 герметизируется с помощью резиновых прокладок 8. В съемных секциях 2 размещены запирающие приспособления (краны) 9, предназначенные для перекрывания потока жидкости, проходящей через капилляр 4. В отсеке 1 (фиг.2) и запирающих приспособлениях (кранах) 9 (фиг.3) имеются самогерметизирующиеся отверстия 10, заполненные резиной, и предназначенные для введения небольших объемов жидкости в капилляр 4 (фиг.1). Приводящая трубка 5 (фиг.1) снабжена приспособлением 11 для улавливания пузырей воздуха, которое имеет самогерметизирующееся отверстие 12, заполненное резиной. Самогерметизирующееся отверстие 12 предназначено для удаления скопившегося в улавливающем приспособлении 11 воздуха с помощью шприца. Каждая съемная секция 2 (фиг.3) крепится к основанию 3 с помощью выступа 13, входящего в выемку 14, таким образом, что образуется соединение типа «ласточкин хвост». Кроме того, съемные секции 2 имеют кронштейны 15, через отверстия в которых проходят винты 16, обеспечивающие крепление к основанию 3. Отсек 1 (фиг.4) имеет выступы 17, обеспечивающие его крепление к основанию 3, имеющему кронштейны 18. Выступы 17 заходят под кронштейны 18, чем обеспечивается жесткая фиксация отсека 1 по вертикали. Отсек 1 имеет верхнюю стенку 19, боковые стенки 20 и нижнюю стенку 21. В верхней стенке 19 выполнено отверстие 22, закрытое вставкой 23 из прозрачного материала. В нижней стенке 21 имеется отверстие 24 закрытое вставкой 25, выполненной из прозрачного материала. Боковые стенки 20 имеют пазы 26, в которые вставлена выдвижная платформа 27, имеющая выемку 28, в которой расположен биочип 29. В основании 3 выполнено отверстие 30. Отверстие 30, а также закрытые прозрачными вставками 23 и 25 отверстия 22 и 24 расположены таким образом что биочип 29 находится в их проекции.The flow chamber (Fig. 1) contains a housing consisting of a compartment 1 fixed in the recesses of the removable sections 2. The housing is mounted on the base 3. When fixed in the compartment 1 of the biochip, a capillary is formed 4. The removable sections 2 have cavities that communicate with the capillary 4 when connected sections 2 with compartment 1. One of the removable sections 2 is connected to the lead tube 5, and the other to the lead tube 6. In this case, the connection is made using pipes 7. The connection of the compartment 1 and the removable sections 2 is sealed with rubber gaskets 8. In the removable sections 2 p locking devices (taps) 9 are designed to block the flow of fluid passing through the capillary 4. In the compartment 1 (figure 2) and locking devices (taps) 9 (figure 3) there are self-sealing holes 10 filled with rubber, and designed for introducing small volumes of liquid into the capillary 4 (figure 1). The lead tube 5 (Fig. 1) is equipped with a device 11 for trapping air bubbles, which has a self-sealing hole 12 filled with rubber. Self-sealing hole 12 is designed to remove air accumulated in the catching device 11 with a syringe. Each removable section 2 (FIG. 3) is attached to the base 3 by means of a protrusion 13 included in the recess 14, so that a dovetail joint is formed. In addition, the removable sections 2 have brackets 15, through the holes in which screws 16 pass, which provide fastening to the base 3. The compartment 1 (Fig. 4) has projections 17, which ensure its fastening to the base 3, having brackets 18. The protrusions 17 extend under brackets 18, which ensures rigid fixation of the compartment 1 vertically. The compartment 1 has an upper wall 19, side walls 20 and a lower wall 21. An opening 22 is made in the upper wall 19, closed by an insert 23 of transparent material. In the bottom wall 21 there is an opening 24 closed by an insert 25 made of a transparent material. The side walls 20 have grooves 26 in which a sliding platform 27 is inserted, having a recess 28 in which the biochip 29 is located. At the base 3, a hole 30 is made. The hole 30, as well as the openings 22 and 24 closed by transparent inserts 23 and 25, are located so that biochip 29 is in their projection.

Возможно использование проточной камеры для работы с биочиами двух различных типов.It is possible to use a flow chamber for working with biocheses of two different types.

Биочип 29 (тип 1) (фиг.5) представляет собой тонкую твердую прозрачную подложку 31 на которой в тестовых участках (пятнах) 32 иммобилизованы молекулы антител. Пятна 32 отделены друг от друга фоновыми участками 33, не содержащими иммобилизованных антител. Биочип 29 крепится в выемке 28 (фиг.4) выдвижной платформы 27.Biochip 29 (type 1) (Fig. 5) is a thin solid transparent substrate 31 on which antibody molecules are immobilized in test sections (spots) 32. Spots 32 are separated from each other by background areas 33 that do not contain immobilized antibodies. The biochip 29 is mounted in the recess 28 (figure 4) of the sliding platform 27.

Биочип 34 (тип 2) (фиг.6) представляет собой прозрачную подложку 35, имеющую такие же размеры, как у выдвижной платформы 27 (фиг.1, 4). На подложке 35 (фиг.6) имеется рабочая область 36, где в тестовых участках (пятнах) 32 иммобилизованы молекулы антител. Пятна 32 отделены друг от друга фоновыми участками 33, не содержащими иммобилизованных антител. Биочип 34 данного типа крепится в отсеке 1 (фиг.4) непосредственно в пазах 26 боковых стенок 20. Выдвижная платформа 27 при этом не используется. У биочипа 34, находящегося в проточной камере, рабочая область 36 также расположена в проекции отверстия 30 (фиг.1) и отверстий 22 и 24, закрытых прозрачными вставками 23 и 25.The biochip 34 (type 2) (FIG. 6) is a transparent substrate 35 having the same dimensions as the slide platform 27 (FIGS. 1, 4). On the substrate 35 (Fig.6) there is a working area 36, where antibody molecules are immobilized in test areas (spots) 32. Spots 32 are separated from each other by background areas 33 that do not contain immobilized antibodies. The biochip 34 of this type is mounted in the compartment 1 (Fig. 4) directly in the grooves 26 of the side walls 20. The retractable platform 27 is not used. At the biochip 34 located in the flow chamber, the working area 36 is also located in the projection of the hole 30 (Fig. 1) and the holes 22 and 24, closed by transparent inserts 23 and 25.

Проточная камера работает следующим образом.The flow chamber operates as follows.

Биочип 34 (тип 2) или выдвижную платформу 27 с закрепленным в выемке 28 биочипом 29 (тип 1) вставляют в отсек 1. Одну из съемных секций 2 закрепляют в основании 3, так чтобы выступ 13 входил в выемку 14. При этом секцию 2 фиксируют к основанию 3 винтами 16, проходящими через кронштейны 15. На основании 3 фиксируют отсек 1 таким образом, чтобы выступы 17 заходили под кронштейны 18, а край отсека 1 заходил в выемку съемной секции 2. После этого закрепляют вторую съемную секцию 2 на основании 3. При этом в ее выемку заходит свободный край отсека 1. С патрубками 7 соединяют приводящую трубку 5 и отводящую трубку 6. Проточную камеру заполняют жидкостью, таким образом, чтобы в ней отсутствовали пузыри воздуха. Приводящую трубку 5 соединяют резервуаром с жидкостью, а отводящую трубку 6 с насосом, работающим на всасывание. Проточную камеру устанавливают на предметном столике микроскопа. В капилляр 4 проточной камеры через одно из самогерметизирующихся отверстий 10 вводят клеточную суспензию и осуществляют инкубацию в отсутствие потока жидкости в течение времени, достаточного для осаждения клеток на поверхность биочипа 29 (34). При этом клетки, имеющие на своей поверхности соответствующие антигены, связываются с иммобилизованными на подложке 31 (35) биочипа 29 (34) антителами. Инкубация также может быть выполнена при подаче в капилляр 4 потока клеточной суспензии с небольшой скоростью. После завершения инкубации биочип 29 (34) отмывают. Для этого пропускают через капилляр 4 поток жидкости со скоростью, достаточной для устранения не специфически связавшихся клеток. Контроль качества отмывки осуществляют с помощью микроскопии. При этом используют длиннофокусные объективы. Критерием качества отмывки является устранение не специфически связавшихся клеток из фоновых участков 33 биочипа 29 (34). Связавшиеся с иммобилизованными антителами клетки при этом остаются в области пятен 32. После устранения не специфически связавшихся с биочипом клеток через капилляр 4 проточной камеры пропускают раствор вещества, повышающего прочность связывания с подложкой оставшихся связанными клеток. После этого проточную камеру разбирают и извлекают из нее биочип 29 (34), который подвергают дальнейшим исследованиям. В процессе работы, возможно попадание пузырей воздуха в приводящую трубку 5. При этом пузыри воздуха задерживаются в улавливающем приспособлении 11. Скопившийся в нем воздух при необходимости может быть удален шприцом, иглу которого вводят через самогерметизирующееся отверстие 12.A biochip 34 (type 2) or a sliding platform 27 with a biochip 29 fixed in a recess 28 (type 1) is inserted into the compartment 1. One of the removable sections 2 is fixed in the base 3, so that the protrusion 13 is included in the recess 14. In this section 2 is fixed to the base 3 with screws 16 passing through the brackets 15. On the base 3, the compartment 1 is fixed so that the protrusions 17 go under the brackets 18, and the edge of the compartment 1 goes into the notch of the removable section 2. After that, fix the second removable section 2 on the base 3. At the same time, the free edge of compartment 1 enters its recess. m resulting tube 5 and the drain pipe 6. The flow chamber is filled with liquid, so that there were no air bubbles. The lead tube 5 is connected by a reservoir with a liquid, and the lead tube 6 with a suction pump. A flow chamber is mounted on a microscope stage. Cell suspension is introduced into the capillary 4 of the flow chamber through one of the self-sealing openings 10 and incubated in the absence of a fluid flow for a time sufficient to precipitate cells on the surface of biochip 29 (34). Moreover, cells with corresponding antigens on their surface bind to antibodies immobilized on the substrate 31 (35) of the biochip 29 (34). Incubation can also be performed by feeding a stream of cell suspension into the capillary 4 at a low speed. After completion of the incubation, the biochip 29 (34) is washed. To do this, a fluid flow is passed through capillary 4 at a speed sufficient to eliminate non-specifically bound cells. Quality control washing is carried out using microscopy. They use telephoto lenses. The washing quality criterion is the elimination of non-specifically bound cells from the background sections 33 of biochip 29 (34). Cells bound to immobilized antibodies remain in the stain area 32. After eliminating cells that are not specifically bound to the biochip, a solution of a substance that increases the binding strength of the remaining bound cells to the substrate is passed through the capillary 4 of the flow chamber. After that, the flow chamber is disassembled and biochip 29 is removed from it (34), which is subjected to further studies. During operation, air bubbles may enter the lead tube 5. In this case, air bubbles are trapped in the catching device 11. The air that has accumulated in it can be removed if necessary by a syringe, the needle of which is inserted through a self-sealing hole 12.

Claims

1. A flow chamber for incubation and washing of the biochip, comprising a housing, a capillary for accommodating the biochip, a tube for supplying and discharging liquid, characterized in that the housing contains sections hermetically connected to the compartment containing the capillary, while the housing is mounted on the base and sections connected to the tubes.

2. The flow chamber according to claim 1, characterized in that it is transparent in the projection of the location of the working area of the biochip.

3. The flow chamber according to claim 1, characterized in that it is equipped with a retractable platform located in the compartment, on which the biochip is fixed.

4. The flow chamber according to claims 1 and 3, characterized in that in the side walls of the compartment there are grooves for fastening the biochip or a sliding platform on which the biochip is mounted.

5. The flow chamber according to claim 1, characterized in that the sections are removable.

6. The flow chamber according to claims 1 and 5, characterized in that the sections have locking devices.

7. The flow chamber according to claim 1, characterized in that it has one or more self-sealing holes for the additional introduction of solutions or cell suspensions.

8. The flow chamber according to claim 1, characterized in that the base and the housing have attachment points ensuring the location of the capillary strictly parallel to the base.

9. The flow chamber according to claim 1, characterized in that it contains a device for trapping air bubbles and removing them.