專利名稱：用于制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的一體化裝置的制作方法
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)的一體化裝置。
另外一種芯片加樣和反應(yīng)是采用微流道技術(shù)。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，即是一次性使用的，該微流道制作工藝復(fù)雜，生產(chǎn)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制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的一體化裝置，包括微流道5，還包括與其相匹配的微陣列模板；其中微陣列模板包括一表面上刻有至少2個(gè)凹槽2的彈性材料塊3，彈性材料塊3有凹槽2的面朝上，每個(gè)凹槽2的兩端分別開(kāi)一通孔10，彈性材料塊3的另一面與芯片1表面緊密接觸；微流道包括一彈性材料膜片13，在彈性材料膜片13上制有凹溝14，其凹溝14的一端對(duì)應(yīng)微陣列上凹槽2的通孔10位置上制作出的，另一端口6與外界聯(lián)通；每個(gè)凹槽的通孔10對(duì)應(yīng)一條凹溝14；并且把彈性材料膜片13上相對(duì)應(yīng)的微陣列彈性材料膜片13通孔處的膜打通成孔，再在帶凹溝14的彈性材料膜片13上面再覆蓋一層彈性材料膜16，并把兩層膜周邊粘合在一起，由凹溝14形成了微流道5，微流道5之間互相連通，在節(jié)點(diǎn)位置，通過(guò)外力擠壓的方法形成第一、第二開(kāi)關(guān)15、17。
還包括一剛性固體材料塊4，該固體材料塊4固定在彈性材料塊3帶凹槽2的面上，彈性材料塊3凹槽2的兩端開(kāi)的通孔10貫穿剛性固體材料塊4，不帶有凹溝的彈性材料膜片16與微陣列的固體材料塊4的表面粘合在一起。
所述的彈性材料塊和膜片包括硅膠、橡膠、塑料或其它具有彈性的材料。所述的制作基片的固體材料包括硅膠、橡膠、塑料、金屬、玻璃等材料。所述的凹槽為條形凹槽，其面積從0.01mm2-1mm2；深度從0.01mm-1mm；其凹槽的數(shù)目可以從1-幾百個(gè)或更多，及凹槽的排列可以是不規(guī)則排列或陣列式排列。所述的微流道的截面積可以從0.01mm2到1mm2。
在外壓力的作用下微陣列上的凹槽可以與光滑的芯片表面緊密接觸形成一個(gè)個(gè)密封的空腔。加樣時(shí)，通過(guò)外力擠壓使微流道間的通道關(guān)閉，也就是關(guān)閉第二開(kāi)關(guān)17。每個(gè)凹槽都有獨(dú)立的進(jìn)出流道。在泵浦的驅(qū)動(dòng)下，不同的配基蛋白質(zhì)溶液進(jìn)入到空腔中與芯片表面反應(yīng)，從而固定在表面上。然后使用緩沖液清洗，去除未固定在表面上的配基蛋白質(zhì)。這樣就實(shí)現(xiàn)了在芯片上的不同區(qū)域上進(jìn)行微量加樣。進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)時(shí)，打開(kāi)微流道間的第二開(kāi)關(guān)17，關(guān)閉微流道上的第一開(kāi)關(guān)15，這樣就把多個(gè)空腔串聯(lián)在一起，只留下一個(gè)進(jìn)口，一個(gè)出口。待測(cè)的蛋白質(zhì)溶液沿進(jìn)口依次進(jìn)入各個(gè)空腔與已固定在表面上的配基蛋白質(zhì)反應(yīng)。反應(yīng)后，使用緩沖液清洗。芯片從裝置上取下檢測(cè)。然后，該裝置可以用于下一個(gè)芯片的制作和反應(yīng)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于由于本實(shí)用新型的用于制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的一體化裝置可以將制備生物芯片和即時(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(guò)緩沖液沖洗，可以使表面上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模板可以重復(fù)使用，進(jìn)行芯片上生物分子固定與反應(yīng)。


圖1b是本實(shí)用新型的裝置中微陣列模板側(cè)視圖；圖2是本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的微流道的平面示意圖；圖4是本實(shí)用新型的裝置的另一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
實(shí)施例2在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上還包括一有機(jī)玻璃塊4作為剛性固體塊4，該固體材料塊4為25mm×25mm的有機(jī)玻璃塊；一面積為20mm×20mm的橡膠片3，該橡膠片3粘結(jié)在有機(jī)玻璃塊4上，在橡膠片3上刻有深度0.01mm的條形凹槽2，共100個(gè)，每個(gè)條形凹槽2截面積為0.1m2。100個(gè)分為10排有規(guī)則地排列在橡膠片3上，一排有10個(gè)凹槽2。該基片的橡膠片3上的100個(gè)凹槽2的兩端分別開(kāi)一通孔10，該通孔10內(nèi)徑為0.1mm，共200條。微流道制作在硅膠膜13上，在硅膠膜13上開(kāi)有寬0.1mm，深0.1mm凹溝14(如圖2所示)。
在外壓力的作用下，硅片與微陣列緊密接觸，形成100個(gè)空腔。加樣時(shí)，關(guān)閉微流道間的第二開(kāi)關(guān)17，每個(gè)凹槽都有獨(dú)立的進(jìn)出流道。在柱塞泵的驅(qū)動(dòng)下，不同的蛋白質(zhì)溶液進(jìn)入到空腔中與硅片表面反應(yīng)，從而固定在表面上。然后使用緩沖液清洗，去除未固定在表面上的蛋白質(zhì)。打開(kāi)微流道間的第二開(kāi)關(guān)17，關(guān)閉微流道上的第一開(kāi)關(guān)15，這樣就把100個(gè)空腔串聯(lián)在一起，只留下一個(gè)進(jìn)口6，一個(gè)出口。待測(cè)的蛋白質(zhì)溶液沿進(jìn)口6依次進(jìn)入各個(gè)空腔與已固定在表面上的蛋白質(zhì)反應(yīng)。反應(yīng)后，使用緩沖液清洗。硅片從裝置上取下檢測(cè)。
實(shí)施例3按圖2所示制作一用于直接制備生物芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的裝置。本實(shí)施例的微陣列包括一面積為10mm×8mm的橡膠片3，該橡膠片3粘結(jié)在有機(jī)玻璃固體材料塊4上，在橡膠片3上刻有深度0.1mm的凹槽2，共20個(gè)，每個(gè)截面積為0.5mm2。20個(gè)分為4排有規(guī)則地排列在橡膠片上，一排有5個(gè)凹槽2。該基片的橡膠片3上的20個(gè)凹槽2的兩端分別開(kāi)一通孔10，該通孔10內(nèi)徑為0.4mm，共40條，如
圖1所示。該固體材料塊4為16mm×12mm的有機(jī)玻璃塊；微流道制作在硅膠膜上，寬0.2mm，深0.2mm。
在外壓力的作用下，硅片與微陣列緊密接觸，形成20個(gè)空腔。加樣時(shí)，關(guān)閉微流道間的第二開(kāi)關(guān)17，每個(gè)凹槽都有獨(dú)立的進(jìn)出流道。在柱塞泵的驅(qū)動(dòng)下，不同的蛋白質(zhì)溶液進(jìn)入到空腔中與硅片表面反應(yīng)，從而固定在表面上。然后使用緩沖液清洗，去除未固定在表面上的蛋白質(zhì)。打開(kāi)微流道間的第二開(kāi)關(guān)17，關(guān)閉微流道上的第一開(kāi)關(guān)15，這樣就把20個(gè)空腔串聯(lián)在一起，只留下一個(gè)進(jìn)口，一個(gè)出口。待測(cè)的蛋白質(zhì)溶液沿進(jìn)口依次進(jìn)入各個(gè)空腔與已固定在表面上的蛋白質(zhì)反應(yīng)。反應(yīng)后，使用緩沖液清洗。硅片從裝置上取下檢測(cè)。
權(quán)利要求1.一種用于制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的一體化裝置，包括微流道(5)，還包括與其相匹配的微陣列模板；其中微陣列模板包括一表面上刻有至少2個(gè)凹槽(2)的彈性材料塊(3)，彈性材料塊(3)有凹槽(2)的面朝上，每個(gè)凹槽(2)的兩端分別開(kāi)一通孔(10)，彈性材料塊(3)的另一面與芯片(1)表面緊密接觸；微流道包括一彈性材料膜片(13)，在彈性材料膜片(13)上制有凹溝(14)，其凹溝(14)的一端對(duì)應(yīng)微陣列上凹槽(2)的通孔(10)位置上制作出的，另一端口(6)與外界聯(lián)通；每個(gè)凹槽的通孔(10)對(duì)應(yīng)一條凹溝(14)；并且把彈性材料膜片(13)上相對(duì)應(yīng)的微陣列彈性材料膜片(13)通孔處的膜打通成孔，再在帶凹溝(14)的彈性材料膜片(13)上面再覆蓋一層彈性材料膜(16)，并把兩層膜周邊粘合在一起，由凹溝(14)形成了微流道(5)，微流道(5)之間互相連通，在節(jié)點(diǎn)位置，通過(guò)外力擠壓的方法形成第一、第二開(kāi)關(guān)(15、17)。
2.按權(quán)利要求1所述的用于制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于還包括一剛性固體材料塊(4)，該固體材料塊(4)固定在彈性材料塊(3)帶凹槽(2)的面上，彈性材料塊(3)凹槽(2)的兩端開(kāi)的通孔(10)貫穿剛性固體材料塊(4)，不帶有凹溝的彈性材料膜片(16)與微陣列的固體材料塊(4)的表面粘合在一起。
3.按權(quán)利要求1所述的用于制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于所述的彈性材料塊和膜片包括硅膠、橡膠、塑料或其它具有彈性的材料。
4.按權(quán)利要求1所述的用于制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于所述的制作基片的固體材料包括硅膠、橡膠、塑料、金屬、玻璃等材料。
5.按權(quán)利要求1所述的用于制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于所述的凹槽為條形凹槽，其數(shù)目為1-1000個(gè)；其面積從0.01mm2-1mm2；深度從0.01mm-1mm；凹槽的排列可以是不規(guī)則排列或陣列式排列。
6.按權(quán)利要求1所述的用于制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于所述的微流道的截面積從0.01mm2到1mm2。
專利摘要本實(shí)用新型是涉及用于制備生物分子芯片和即時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的一體化裝置。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(kāi)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(kāi)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(kāi)對(duì)應(yīng)相通；固體材料塊兩側(cè)面分別開(kāi)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(kāi)關(guān)，芯片緊密接觸在彈性材料片上。
文檔編號(hào)C12Q1/68GK2596359SQ03203889
公開(kāi)日2003年12月31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