專利名稱：實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生生物聚合物場(chǎng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生生物聚合物場(chǎng)的方法，用于改進(jìn)供分析之用而產(chǎn)生的生物聚合物排列的質(zhì)量。
現(xiàn)在基本通過兩種方法產(chǎn)生生物聚合物場(chǎng)或生物聚合物陣列。至今為止用于向載體材料轉(zhuǎn)移極小量生物聚合物溶液的一種方法中，借助于噴墨打印方法將極小量的生物聚合物溶液以小測(cè)定點(diǎn)施加到標(biāo)本載片的表面。然而，這一方法在樣品施加中，受到由于欲施加的樣品溶液存在粘滯性差異以及噴墨打印機(jī)中偶然形成氣泡所至的不確定性的困擾。
用于向標(biāo)本載片表面施加生物聚合物場(chǎng)的另一方法包括借助于筆尖向標(biāo)本載片表面施加極小量待分析的液體樣品。這里的術(shù)語‘筆尖’意思是指例如可用在自來水筆上的筆尖。為了施加以規(guī)則形式排列的生物聚合物，對(duì)于液體轉(zhuǎn)移而言，以待施加的液體樣品浸濕的筆尖或針必須每次形成與被加載的表面良好的液體接觸，因?yàn)榉駝t的話所需的樣品量不能以充足的量轉(zhuǎn)移或根本不能轉(zhuǎn)移。
直到生物聚合物陣列或生物聚合物場(chǎng)的所有樣品點(diǎn)已經(jīng)完全排列在各標(biāo)本載片的表面之前，往往不能注意到液體樣品轉(zhuǎn)移期間偶然出現(xiàn)的差錯(cuò)。保留在生物聚合物陣列排列中的間斷使得通過自動(dòng)裝置鑒定生物聚合物陣列較為困難。等待含有差錯(cuò)的生物聚合物陣列完全結(jié)束在經(jīng)濟(jì)上是不可接受的。
迄今，檢查在標(biāo)本載片表面上產(chǎn)生的生物聚合物場(chǎng)的完整性是使用攝像機(jī)進(jìn)行，但是這些攝像機(jī)由于其物理尺寸，在轉(zhuǎn)移區(qū)域的小型化環(huán)境中需要寶貴的空間。此外，來自攝像機(jī)的信號(hào)要通過相當(dāng)大的努力才能自動(dòng)化。
鑒于困擾先有技術(shù)解決方法的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是要實(shí)現(xiàn)所生產(chǎn)的生物聚合物場(chǎng)質(zhì)量的改進(jìn)，甚至是在其生產(chǎn)期間實(shí)現(xiàn)該目的。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過觀察在標(biāo)本載片表面產(chǎn)生生物聚合物場(chǎng)時(shí)樣品轉(zhuǎn)移的方法可實(shí)現(xiàn)這一目的，其中標(biāo)本載片表面包含導(dǎo)電材料，其通過樣品材料與饋送裝置的電連接作為確認(rèn)信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案的優(yōu)點(diǎn)主要在于，在所提出的方法中，在施加電壓之后，通過在饋送裝置與載片上的導(dǎo)電層之間流動(dòng)的電流，能夠確定液體接觸。由于在饋送裝置內(nèi)的液體因其中存在緩沖離子，因而是導(dǎo)電的，已經(jīng)施加到載片導(dǎo)電涂層的待分析生物聚合物樣品代表液體橋，它使具有導(dǎo)電材料的載片表面與饋送裝置之間的電路閉合。這使得能夠高度可靠地檢測(cè)施加到標(biāo)本載片上的足以供分析用的生物聚合物樣品，這樣，如果液體接觸沒有發(fā)生，通過對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生的并被放大的信號(hào)，向控制饋送裝置的計(jì)算機(jī)給出重復(fù)填充或轉(zhuǎn)移操作的命令，直到出現(xiàn)液體接觸的確認(rèn)，或者在多次不成功的嘗試之后，能夠?qū)崿F(xiàn)在控制計(jì)算機(jī)的出錯(cuò)記錄中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輸入。
在根據(jù)本發(fā)明提出的方法的又一實(shí)施例中，對(duì)樣品與標(biāo)本載片表面的的液體接觸的監(jiān)視是實(shí)時(shí)進(jìn)行的。
特別有利的是確認(rèn)信號(hào)由饋送裝置和標(biāo)本載片的導(dǎo)電表面之間所檢測(cè)的電流產(chǎn)生。樣品液在這里有利地被用作為饋送裝置與標(biāo)本載片之間的液體橋。
為了獲得可被進(jìn)一步處理的有意義的確認(rèn)信號(hào)，從被檢測(cè)的電流發(fā)出的信號(hào)由高阻抗放大器配置放大。例如10兆歐的預(yù)置電阻(pre-resistance)可用安裝在高阻抗放大器的上游。
如果檢測(cè)到在饋送裝置與標(biāo)本載片表面之間沒有產(chǎn)生電流的液體橋，則對(duì)應(yīng)的放大確認(rèn)信號(hào)可用于自動(dòng)啟動(dòng)通過饋送裝置的對(duì)應(yīng)尋址而重復(fù)轉(zhuǎn)移操作。
根據(jù)本發(fā)明，還提出一種裝置用于檢測(cè)生物聚合物樣品量從饋送裝置到標(biāo)本載片表面的轉(zhuǎn)移，其中饋送裝置包括一導(dǎo)體，該導(dǎo)體通過樣品液與含有導(dǎo)電材料的標(biāo)本載片表面的連接實(shí)現(xiàn)電流并產(chǎn)生信號(hào)。
先有技術(shù)解決方案使用攝像機(jī)監(jiān)視生物聚合物場(chǎng)的質(zhì)量并進(jìn)而處理它們的信號(hào)，在與這種已知的方案對(duì)比中，根據(jù)本發(fā)明的解決方案明顯表現(xiàn)出更簡(jiǎn)單且更為可靠的實(shí)時(shí)監(jiān)視功能。與標(biāo)本載片的電連接一同操作的電導(dǎo)體能夠有利地嵌入在作為用于樣品液的饋送裝置的毛細(xì)管安裝件中，并能夠與標(biāo)本載片的連接一同連接到電壓源。
根據(jù)本發(fā)明所基于的思想的另一改進(jìn)方法，標(biāo)本載片表面能夠由導(dǎo)電塑料構(gòu)成，同時(shí)標(biāo)本載片本身能夠由廉價(jià)的材料制成。標(biāo)本載片的表面能夠由金屬材料構(gòu)成，例如施加了薄金屬板的材料。
最后，還可用設(shè)想由玻璃或塑料制成樣品載片，并通過施加導(dǎo)電材料使其成為可導(dǎo)電的。由廉價(jià)材料制成的標(biāo)本載片的導(dǎo)電涂層可用是導(dǎo)電的聚合物。此外導(dǎo)電涂層可用由金屬或半導(dǎo)體材料構(gòu)成?？捎貌捎玫陌雽?dǎo)體材料的一例是銦-錫氧化物，其中由于成本的原因，標(biāo)本載片涂層的整個(gè)表面不必以導(dǎo)電材料覆蓋，而是在某些應(yīng)用中，標(biāo)本載片表面的部分區(qū)域涂層帶有導(dǎo)電材料即可。
以下參照附圖更為詳細(xì)地說明本發(fā)明。
單一的圖示示出用作為實(shí)時(shí)監(jiān)視生物聚合物陣列的配置的示意表示。
根據(jù)

圖1中所示的配置，毛細(xì)管11的毛細(xì)管尖端1位于標(biāo)本載片3的表面4。標(biāo)本載片3的表面4包括導(dǎo)電涂層14。導(dǎo)電涂層14可由導(dǎo)電的聚合物構(gòu)成。它可由金屬制成或包含半導(dǎo)體材料。銦-錫氧化物已證明可成功地用作為施涂到標(biāo)本載片3的表面4的半導(dǎo)體材料。當(dāng)然也可以向標(biāo)本載片3的表面4施涂其它作為導(dǎo)電材料的半導(dǎo)體材料。
反之，標(biāo)本載片3由廉價(jià)材料構(gòu)成，例如塑料、金屬或玻璃。在毛細(xì)管11的安裝件13中裝有電導(dǎo)體2，且電導(dǎo)體2與出現(xiàn)在毛細(xì)管11內(nèi)部的樣品液電連接，該液體在毛細(xì)管尖端1的區(qū)域中向著標(biāo)本載片3表面14的方向離開毛細(xì)管11的下端。導(dǎo)線2連接到放大器7的輸入，并通過例如10兆歐姆的預(yù)置電阻5連接到電壓源9。帶有導(dǎo)電材料14的表面4通過以彈性方式位于對(duì)面的連接點(diǎn)6經(jīng)由供電線路連接到電壓源9。彈性連接點(diǎn)6類似地連接到放大器的輸入，該放大器特別具有高阻抗設(shè)計(jì)，在其中產(chǎn)生確認(rèn)信號(hào)8。在電壓接點(diǎn)15，導(dǎo)線2連接到電壓源9的預(yù)置電阻5，且以彈性方式位于表面4的接點(diǎn)6連接到高阻抗放大器7的輸入。
對(duì)于皮升和納升范圍的極小液量的轉(zhuǎn)移，例如使用玻璃毛細(xì)管1，該毛細(xì)管拉制成例如直徑為100微米的細(xì)尖并圍繞一細(xì)導(dǎo)線2，借助于該導(dǎo)線發(fā)生與被轉(zhuǎn)移的生物聚合物樣品的電連接。液體因存在于其中的緩沖離子所至是導(dǎo)電的。
用于生成生物聚合物場(chǎng)或陣列的標(biāo)本載片3可以是顯微鏡中通常的標(biāo)本載片，其帶有導(dǎo)電涂層14，導(dǎo)電涂層例如是銦-錫氧化物半導(dǎo)體材料，通過以彈性方法位于其上的連接點(diǎn)6提供電接觸。為了實(shí)現(xiàn)待轉(zhuǎn)移的生物聚合物與涂敷導(dǎo)電材料14的標(biāo)本載片3的表面4強(qiáng)的共價(jià)化學(xué)鍵和靜電結(jié)合，可將一薄層聚合物(例如聚賴氨酸或聚乙烯亞胺)施涂到導(dǎo)電涂層14上。
例如五伏特的電壓，通過例如10兆歐姆的預(yù)置電阻5，施加在標(biāo)本載片3及適配在其中包括導(dǎo)電涂層的表面4與毛細(xì)管11中的液體之間。如果液體接觸發(fā)生在毛細(xì)管尖端1與標(biāo)本載片3表面4上的導(dǎo)電涂層14之間，則由于導(dǎo)線2和與導(dǎo)電涂層14接觸的連接點(diǎn)6連接到電壓源9，使測(cè)量電壓短路。例如借助于高阻抗放大器7，觀察到在毛細(xì)管尖端1的小孔與設(shè)有導(dǎo)電涂層14的標(biāo)本載片表面4之間存在液體橋12，并作為由此而得的對(duì)已經(jīng)發(fā)生的液體接觸的確認(rèn)信號(hào)8被傳送到控制計(jì)算機(jī)。
對(duì)于業(yè)內(nèi)專業(yè)人員而言，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)液體接觸的電路的其它可能實(shí)施例是完全明顯的，并可用作替代。
如果以形成液體橋的形式的預(yù)期液體接觸沒有發(fā)生，則向控制饋送裝置1的計(jì)算機(jī)提交重復(fù)填充和轉(zhuǎn)移操作的命令，直到確認(rèn)毛細(xì)管尖端1與表面4的導(dǎo)電涂層14之間的以液體橋12形成液體接觸發(fā)生為止。對(duì)毛細(xì)管尖端1的小孔與標(biāo)本載片3的導(dǎo)電涂層14之間形成液體橋12進(jìn)行了多次不成功嘗試之后，在控制計(jì)算機(jī)的出錯(cuò)記錄中出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的記錄。
這使得在產(chǎn)生生物聚合物場(chǎng)或生物聚合物陣列期間，能夠直接檢測(cè)到由于不正確施加的樣品所至的錯(cuò)誤。于是根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的確認(rèn)信號(hào)8，除了自動(dòng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)移操作的重復(fù)之外，還能夠在生物聚合物轉(zhuǎn)移期間用于產(chǎn)生所觀察到的出錯(cuò)的文件。在本發(fā)明另一改進(jìn)方法中，毛細(xì)管移向表面14直到形成導(dǎo)電接觸為止。在這一實(shí)施例中，確認(rèn)信號(hào)是作為確認(rèn)轉(zhuǎn)移生物聚合物的工具例如毛細(xì)管的接觸移動(dòng)。
標(biāo)本載片3的表面4上的導(dǎo)電涂層14的形成，除了金屬材料或諸如所提及的銦-錫氧化物等半導(dǎo)體化合物之外，它們還可以由含有碳或碳的化合物的材料制成。
標(biāo)記符號(hào)列表1毛細(xì)管尖端/饋送裝置2導(dǎo)線3標(biāo)本載片4表面5預(yù)置電阻6彈性接觸7放大器8確認(rèn)信號(hào)9電壓源10毛細(xì)管頭部11毛細(xì)管12樣品液，生物聚合物樣品13夾持器14導(dǎo)電涂層15電壓接點(diǎn)
權(quán)利要求
1.在標(biāo)本載片(3)的表面(4)上產(chǎn)生生物聚合物場(chǎng)中，用于確定樣品物質(zhì)轉(zhuǎn)移的一種方法，其中標(biāo)本載片(3)的表面(4，14)包括導(dǎo)電材料(14)，其通過樣品液(12)與饋送裝置(1)的電連接充當(dāng)確認(rèn)信號(hào)(8)。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中在施加樣品液期間，實(shí)時(shí)進(jìn)行樣品液(12)和標(biāo)本載片(3)的表面(4)液體接觸的監(jiān)視。
3.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中確認(rèn)信號(hào)(8)是由饋送裝置(1)與標(biāo)本載片(3)的表面(4)之間的電流產(chǎn)生的。
4.如權(quán)利要求3中所述的方法，其中從被檢測(cè)的電流發(fā)出的測(cè)量信號(hào)由放大器裝置(7)轉(zhuǎn)換為能夠被進(jìn)一步處理的確認(rèn)信號(hào)(8)。
5.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中確認(rèn)信號(hào)(8)用來自動(dòng)啟動(dòng)通過饋送裝置(1)的對(duì)應(yīng)尋址的重復(fù)轉(zhuǎn)移操作。
6.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中確認(rèn)信號(hào)在轉(zhuǎn)移操作期間用來在Z方向精確定位樣品物質(zhì)載體。
7.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中在樣品液(12)向標(biāo)本載片(3)的表面(4)轉(zhuǎn)移期間，確認(rèn)信號(hào)(8)用來自動(dòng)建立出錯(cuò)文檔。
8.一種用于檢測(cè)生物聚合物樣品液(12)從饋送裝置(1)到標(biāo)本載片(3)表面(4)的轉(zhuǎn)移的裝置，其中饋送裝置(1)包括一導(dǎo)體(2)，該導(dǎo)體通過樣品液(12)與標(biāo)本載片(3)表面(4)以及電連接(6)實(shí)現(xiàn)電流并產(chǎn)生信號(hào)(8)，其中所述表面(4)包含導(dǎo)電材料(14)。
9.權(quán)利要求8中所述的裝置，其中標(biāo)本載片(3)的表面(4)由導(dǎo)電塑料構(gòu)成。
10.權(quán)利要求1中所述的裝置，其中標(biāo)本載片(3)的表面(4)包含金屬材料。
11.權(quán)利要求8中所述的裝置，其中標(biāo)本載片(3)由玻璃或塑料構(gòu)成，并通過施涂導(dǎo)電材料(14)使其成為導(dǎo)電的。
12.權(quán)利要求11中所述的裝置，其中導(dǎo)電涂層(14)是導(dǎo)電的聚合物。
13.權(quán)利要求11中所述的裝置，其中導(dǎo)電材料(14)是金屬。
14.權(quán)利要求11中所述的裝置，其中導(dǎo)電材料是半導(dǎo)體材料。
15.權(quán)利要求14中所述的裝置，其中半導(dǎo)體包含銦-錫氧化物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法和裝置，在產(chǎn)生生物聚合物場(chǎng)或生物聚合物陣列中用于確定樣品物質(zhì)向標(biāo)本載片(3)的表面(4)的轉(zhuǎn)移。其中標(biāo)本載片(3)的表面(4)包括導(dǎo)電材料(14)，其通過樣品液(12)與饋送裝置(1)的電連接充當(dāng)確認(rèn)信號(hào)(8)。
文檔編號(hào)B01L3/02GK1422186SQ01807862
公開日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2001年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月10日
發(fā)明者H·艾佩爾, M·拜爾, S·馬蒂西克 申請(qǐng)人:巴斯福股份公司, 德國(guó)癌癥研究中心