專利名稱：用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及一種用于制備生物分子芯片的工具，特別是涉及一種用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置。
另外一種芯片加樣和反應(yīng)技術(shù)是微流道。目前，普遍使用的微流道技術(shù)的芯片是一體化的，即芯片與微流道是制作在同一塊材料上，大多是一次性使用的，制作復(fù)雜，成本較高。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型提供的一種用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置，該裝置包括一塊表面上刻有凹槽2的彈性材料片3，其凹槽2按列陣式排列，凹槽2兩端分別開有第一通孔10；其中每個(gè)凹槽的通孔包括一進(jìn)一出兩條微流道；一塊剛性固體材料塊4的一表面上也刻有凹槽2’，凹槽2’的兩端分別開有第二通孔11，彈性材料片3的刻有凹槽一面與剛性固體材料塊4不帶凹槽一面相對(duì)固定在一起；該剛性固體材料塊4上的通孔與彈性材料片3上的通孔錯(cuò)開一個(gè)對(duì)應(yīng)并相通，即第一凹槽2的一個(gè)通孔作為溶液出口與凹槽2’的一個(gè)通孔作為溶液進(jìn)口相通，凹槽2’的出口與下一個(gè)凹槽2的進(jìn)口相通；固體材料塊4兩側(cè)面分別開有一個(gè)待測(cè)液體進(jìn)口7和一個(gè)待測(cè)液體出口8，進(jìn)口上安裝一開關(guān)；芯片1緊密接觸在彈性材料片3上，在固體材料塊4的通孔中插裝直徑相近的管子12，微流道是通過管子12同微陣列模板上的通孔相連接形成。
在外壓力的作用下微陣列模板上的凹槽與光滑的芯片表面緊密接觸形成一個(gè)個(gè)密封的空腔。需要固定的配基生物分子樣品在泵浦的驅(qū)動(dòng)下，可以通過微流道進(jìn)入空腔與芯片表面進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的樣品再通過微流道排出。這樣就實(shí)現(xiàn)了在芯片上的不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行微量加樣。
還包括一塊彈性膜，和在固體材料塊兩側(cè)面分別開有一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，或者在固體材料塊一側(cè)面開有一個(gè)進(jìn)口，再在彈性材料塊一側(cè)面開有一個(gè)出口；其進(jìn)口上安裝一開關(guān)；加樣后的芯片不必從裝置上取下，可以直接進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)。從微陣列上取下微細(xì)的管子，使用一塊彈性膜蓋在固體材料塊上，封閉凹槽2，把彈性材料片上的凹槽串聯(lián)起來，與溶液進(jìn)口相對(duì)的在彈性膜處開一孔，作為檢測(cè)液進(jìn)口，和把固體材料塊側(cè)面開的孔作為檢測(cè)溶液出口。待檢測(cè)的生物樣品通過溶液進(jìn)口依次進(jìn)入每個(gè)空腔，與芯片表面上已固定的生物樣品反應(yīng)后再通過溶液出口排出。反應(yīng)后的芯片可以從裝置上取下，通過檢測(cè)器對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。
所述的彈性材料片包括硅膠、橡膠、塑料或其它具有彈性的材料。
所述的固體材料塊包括硅膠、橡膠、塑料、金屬、玻璃等材料，其厚度1mm到10mm。
所述的凹槽為條形凹槽，其面積從0.01mm2-1mm2；深度從10μm-1mm；其條形凹槽的數(shù)目至少2個(gè)，例如可以從2-幾百個(gè)。
所述的通孔內(nèi)徑可以從10μm到1mm。
所述的微流道的內(nèi)徑可以從10μm到1mm。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于由于本實(shí)用新型的用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置可以將制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)在同一裝置中進(jìn)行，而該芯片上配基生物分子固定的區(qū)域是嚴(yán)格限定的，固定和反應(yīng)后的表面再經(jīng)過緩沖液沖洗，可以使表面上配基生物分子的固定和反應(yīng)均勻一致，有效地提高了檢測(cè)的質(zhì)量。芯片反應(yīng)被限定在微小區(qū)域內(nèi)，并且在流動(dòng)狀態(tài)下，加速了生物分子的傳質(zhì)速率，有效地縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高了靈敏度。與制作好的芯片分離后的微陣列可以重復(fù)使用，進(jìn)行芯片上生物分子固定與反應(yīng)。


圖1a是本實(shí)用新型裝置中開有4個(gè)凹槽的微陣列模板平面示意圖圖1b是圖1a的微陣列模板側(cè)視圖圖2是本實(shí)用新型的裝置用于直接制備生物分子芯片時(shí)的結(jié)構(gòu)圖(微陣列模板凹槽兩端的通孔與剛性固體材料塊凹槽兩端的通孔錯(cuò)開對(duì)應(yīng)相通形成微流道配合示意圖)圖3是本實(shí)用新型的裝置用于即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)時(shí)的裝置結(jié)構(gòu)圖圖面說明如下1-芯片 2-第一凹槽 3-彈性材料塊4-固體材料塊 5-微流道 6-液體進(jìn)出口7-待測(cè)液體進(jìn)口 8-待測(cè)液體出 9-封閉用彈性膜10-第一通孔11-第二通孔2’-第二凹槽12-管子使用本實(shí)用新型的裝置直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置，進(jìn)行十二種蛋白質(zhì)的固定和檢測(cè)。工作時(shí)在外壓力的作用下(如圖2所示)，硅片1與微陣列緊密接觸，這樣硅片1與凹槽2之間就形成了12個(gè)獨(dú)立的密封的空腔。每個(gè)空腔有一進(jìn)一出兩根微流道5。在微量柱塞泵的推動(dòng)下，12種蛋白質(zhì)溶液通過微流道進(jìn)入空腔與硅片表面接觸反應(yīng)，從而把蛋白質(zhì)固定在硅片表面上。再使用緩沖液清洗硅片表面、空腔和微流道，把未固定在硅片表面上的蛋白質(zhì)排出。
當(dāng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)上述加樣后的芯片不必從裝置上取下，可以直接進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)。從微陣列模板上上取下微細(xì)的管子12，使用一塊硅膠膜9密封有機(jī)玻璃4上的凹槽2’，把彈性材料片3上12個(gè)凹槽串聯(lián)起來，與溶液進(jìn)口相對(duì)的在彈性膜處開一孔，作為檢測(cè)液進(jìn)口7，和把固體材料塊側(cè)面開的孔作為檢測(cè)溶液出口8，待檢測(cè)的生物樣品通過溶液進(jìn)口7依次進(jìn)入每個(gè)空腔，與芯片1表面上已固定的生物樣品反應(yīng)后再通過溶液出口8排出。反應(yīng)后的芯片1可以從裝置上取下，通過檢測(cè)器對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。
當(dāng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)還包括一用于封閉用的硅膠膜9，該硅膠膜9蓋在有機(jī)玻璃4的凹槽2’上，鍍金的玻璃材料做為芯片1，其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。
當(dāng)進(jìn)行制備生物分子芯片時(shí)，在外壓力的作用下，硅片與微陣列模板緊密接觸，這樣硅片與凹槽之間就形成了100個(gè)獨(dú)立的密封的空腔。每個(gè)空腔有一進(jìn)一出兩根微流道。在微量柱塞泵的推動(dòng)下，100種蛋白質(zhì)溶液通過微流道進(jìn)入空腔與硅片表面接觸反應(yīng)，從而把蛋白質(zhì)固定在硅片表面上。再使用緩沖液清洗硅片表面、空腔和微流道，把未固定在硅片表面上的蛋白質(zhì)排出。取下不銹鋼管子，使用硅膠膜密封有機(jī)玻璃上的凹槽，把100個(gè)凹槽串聯(lián)起來。在微量柱塞泵的推動(dòng)下，待測(cè)的溶液從有機(jī)玻璃塊側(cè)面的進(jìn)口進(jìn)入空腔與已固定在硅片表面上的蛋白質(zhì)反應(yīng)。待測(cè)的溶液依次流過100個(gè)空腔，最后從出口排出，然后使用緩沖液清洗。反應(yīng)完的硅片從微陣列上取下檢測(cè)。
當(dāng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)上述加樣后的芯片不必從裝置上取下，可以直接進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)。從微陣列模板上上取下微細(xì)的管子12，使用一塊硅膠膜9密封有機(jī)玻璃4上的凹槽2’，把彈性材料片3上100個(gè)凹槽串聯(lián)起來，與溶液進(jìn)口相對(duì)的在彈性膜處開一孔，作為檢測(cè)液進(jìn)口7，和把固體材料塊側(cè)面開的孔作為檢測(cè)溶液出口8，待檢測(cè)的生物樣品通過溶液進(jìn)口7依次進(jìn)入每個(gè)空腔，與芯片1表面上已固定的生物樣品反應(yīng)后再通過溶液出口8排出。反應(yīng)后的芯片1可以從裝置上取下，通過檢測(cè)器對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。
權(quán)利要求1.一種用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置，該裝置包括微流道；其特征在于還包括與其微流道相匹配的微陣列模板；該微陣列模板包括一塊表面上刻有凹槽(2)的彈性材料片(3)，其凹槽(2)按列陣式排列，凹槽(2)兩端分別開有第一通孔(10)；一塊剛性固體材料塊(4)的一表面上也刻有凹槽(2’)，凹槽(2’)的兩端分別開有第二通孔(11)，彈性材料片的刻有凹槽一面與剛性固體材料塊(4)不帶凹槽一面相對(duì)固定在一起；該剛性固體材料塊(4)上的通孔與彈性材料片(3)上的通孔錯(cuò)開一個(gè)對(duì)應(yīng)并相通，固體材料塊(4)兩側(cè)面分別開有一個(gè)待測(cè)液體進(jìn)口(7)和一個(gè)待測(cè)液體出口(8)，進(jìn)口上安裝一開關(guān)；芯片(1)緊密接觸在彈性材料片(3)上，在固體材料塊(4)的通孔中插裝直徑相近的管子(12)，微流道是通過管子(12)同微陣列模板上的通孔相連接形成。
2.按權(quán)利要求1所述的用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置；其特征在于還包括一塊封閉凹槽(2)用的彈性膜(9)；從固體材料塊(4)上取下微細(xì)的管子(12)，將該彈性膜(9)蓋在固體材料塊(4)上，在與溶液進(jìn)口相對(duì)的彈性材料塊(3)側(cè)壁處開一孔，作為檢測(cè)液進(jìn)口(7)，和把固體材料塊(4)側(cè)面開的孔作為檢測(cè)溶液出口(8)，或者在與溶液進(jìn)口相對(duì)的固體材料塊(4)兩側(cè)面分別開有一個(gè)作為檢測(cè)溶液出口(8)和進(jìn)口(7)的孔。
3.按權(quán)利要求1所述的用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置；其特征在于所述的彈性材料片(3)包括硅膠、橡膠、塑料或其它具有彈性的材料。
4.按權(quán)利要求1所述的用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置；其特征在于所述的固體材料塊(4)包括硅膠、橡膠、塑料、金屬、玻璃等材料，其厚度1mm到10mm。
5.按權(quán)利要求1所述的用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置；其特征在于所述的凹槽(2)或(2’)為條形凹槽，至少包括2個(gè)；其條形凹槽面積從0.1mm2-1mm2；深度從10μm-1mm。
6.按權(quán)利要求1所述的用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置；其特征在于所述的通孔(10)或(11)的內(nèi)徑從10μm到1mm。
7.按權(quán)利要求1所述的用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置；其特征在于所述的微流道(5)的內(nèi)徑從10μm到1mm。
專利摘要本實(shí)用新型是涉及用于直接制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置。它包括一微陣列模板，該模板由一塊彈性材料塊表面上按列陣式排列刻有凹槽，其凹槽兩端分別開通孔，其中每凹槽的通孔包括一進(jìn)一出兩條微流道；一剛性固體材料塊的表面上也刻有凹槽，該凹槽的兩端分別開第二通孔，彈性材料塊的刻有凹槽一面與剛性固體材料塊不帶凹槽一面相對(duì)固定在一起，其通孔錯(cuò)開對(duì)應(yīng)相通；固體材料塊兩側(cè)面分別開有一個(gè)待測(cè)液體進(jìn)口和一出口，其進(jìn)口上安裝一開關(guān)，芯片緊密接觸在彈性材料片上，在固體材料塊的通孔中安有管子，微流道是通過管子同微陣列固體材料上的通孔相連接形成。
文檔編號(hào)G01N33/543GK2601404SQ0320389
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月17日
發(fā)明者王戰(zhàn)會(huì), 靳剛 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所