一種線陣噴頭動態制備生物芯片的方法和系統的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種線陣噴頭動態制備生物芯片的方法和系統。
【背景技術】
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[0002]生物芯片以樣品點的微陣列存在形式為主要特征，微陣列的密度為從幾十到上萬點每平方厘米，一塊芯片上有多個方陣，方陣內的樣品點不同，有的樣品點需復制幾次。生物芯片的制備方法主要采用生物芯片點樣儀(或亦可稱作“點樣裝置”)把所要研宄或檢驗用的DNA，RNA，蛋白質及其他生物成分按所希望的矩陣點以高密度和高精度的方式固定在硅片、玻璃片或陶片等固相密質載體上，進而形成生物分子點陣。
[0003]非接觸式點樣法是點樣設備的主要發展方向，但目前的點樣方式均局限在以單噴頭(針)或多噴頭(針)組合進行噴印樣品制備生物芯片。該種方式不僅點樣工藝繁瑣，同時由于單次噴嘴噴出的樣品液滴容積過小，無法滿足樣點需求，故多采用靜止、噴射多次的方式達到要求，但該方式的點樣速度較低；為提高點樣速度，一些企業采用多噴頭(針)組合提升點樣速度，但由于加工精度，導致每個噴嘴孔徑不一，采用這種點樣方式易造成誤差累積，造成所制備的生物芯片樣點均一性較低；再者多噴頭(針)組合造成點樣設備工作空間較大、制作成本較高，以至于大多數科研機構難以接受。
【發明內容】
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[0004]本發明方法的之一是提供線陣噴頭制備生物芯片的方法以改善點樣效率，提高生物芯片的加工效率。
[0005]根據本發明的生物芯片點樣方法包括步驟:
[0006]將生物芯片基質固定在托盤上，基質上存在有多個生物芯片有序陣列分布；
[0007]通過線陣噴頭(壓電噴頭線性排列組合)按照下面敘述方式將樣品噴印至生物芯片基質上生物芯片的相應樣點上；
[0008]以規定的點樣路徑，通過系統控制組合噴頭同時取樣、同時噴射、同時清洗、同時干燥等環節并重復執行上述步驟，完成點樣過程；
[0009]在本發明的一個優選實施例中，通過縱向移動組合噴頭的方式，由位移傳感器檢測組合噴頭移動的距離，達到設定距離后，將反饋信號傳送給控制裝置；繼而控制裝置發出脈沖信號控制噴嘴處的壓電晶體變形，迫使樣品從噴嘴噴射出。
[0010]通過該方法實現噴頭所有噴嘴在縱向移動的過程中對同一樣點的依次連續噴印，滿足生物芯片上樣點容積要求；避免傳統點樣設備為滿足樣點容積要求，需在樣點處靜止、噴射多次的狀態，大幅度提高點樣效率，縮短生物芯片的制備時間。
[0011]在本發明的另一個優選實施例中，該線陣噴頭中每個噴嘴由各自壓電晶體獨立控制，可使得在移動過程中的多噴嘴多路噴射。若噴頭的有效打印寬度大于生物芯片樣點間距，可實現多路噴射制備多個樣點，進一步縮短生物芯片的制備時間。
[0012]在本發明的另一個優選實施例中，因為采用噴頭縱向移動完成樣點逐一制備有效降低對所需噴嘴數量，減少設備工作空間，降低點樣設備制作成本。
[0013]在本發明的另一個優選實施例中，由于加工問題，噴頭上不同噴嘴孔徑不一，造成所噴射出的液滴容積大小不一，導致制備的生物芯片樣點一致性不高。采用縱向移動噴頭進行噴印點樣的方式，使得所制備的生物芯片樣點均是多個相同噴嘴制備而成，保證制備樣點的一致性。
[0014]在本發明的另一個優選實施例中，該生物芯片制備方式采用的是線陣噴頭的形式。可對組合噴頭中的不同噴頭添加不同的樣品，從而實現多樣品的同時噴射點樣，進而再次縮短生物芯片的加工時間，提高生物芯片的制備效率。
[0015]一種線陣噴頭動態制備生物芯片的方法，其特征在于:
[0016]采用線陣式組合噴頭即將多個壓電噴頭以線性排列起來的噴頭形式，對生物芯片上樣點的動態點樣；
[0017]通過縱向移動組合噴頭，實現噴頭上多個噴嘴對生物芯片上同一樣點進行依次連續噴射，以達到樣點容積要求。
[0018]如上所述的一種線陣噴頭制備生物芯片的方法，其中點樣過程線陣噴頭的移動噴印方式如下:
[0019]噴頭中的第i號噴嘴對準該行樣點中的第k號樣點，控制裝置發出脈沖信號控制該噴嘴完成對第k號樣點的第I次噴樣；噴頭移動md即每移動噴嘴間距d的m倍噴射一次，此時第i+m號噴嘴對準第k號樣點，完成對第k號樣點的第2次噴樣，以此類推，第i+(n-l) Xm號噴嘴完成對第k號樣點的第η次噴樣，此時該樣點制備完成，
[0020]其中:d為單個噴頭中噴嘴的間距；D為生物芯片樣點間距；n為單個樣點需要單個噴嘴噴射的次數；單個樣點所需容積為Vim ;單個噴嘴一次噴射出的樣品液滴容積為V ￠,&故有:
[0021]η = V樣點/V噴點；η不能整除則四舍五入取整。
[0022]當位移傳感器檢測噴頭生物芯片樣點間距D，第i號噴頭對準該行樣點中的第k+1號樣點，該噴嘴完成對此樣點的第I次噴樣，移動D+md距離時，第i+m號噴頭對準該行樣點中的第k+Ι號樣點，該噴嘴完成對此樣點的第2次噴樣，以此類推，第i+(n-l) Xm號噴嘴對準該行樣點中的第k+Ι號樣點，該噴嘴完成對該樣點的第η次噴樣，此時該樣點制備完成；
[0023]噴頭移至下一行，重復上述噴樣方式，直至點樣基質上所有樣點制備完成。
[0024]如上所述的一種線陣噴頭動態制備生物芯片的方法，其中采用的線陣噴頭噴嘴數N為:
[0025]N ^ no
[0026]一種線陣噴頭系統，包括線陣噴頭，控制裝置和位移傳感器，其中:
[0027]線陣噴頭采用將多個壓電噴頭以線性排列起來的線陣式組合噴頭形式，，對生物芯片上的樣點動態點樣；
[0028]控制裝置根據位移傳感器反饋的線陣噴頭的位置信息通過縱向移動組合噴頭，實現噴頭上多個噴嘴對生物芯片上同一樣點進行依次連續噴射，以達到樣點容積要求。
[0029]如上所述的一種線陣噴頭系統，其中點樣過程線陣噴頭的移動噴印方式如下:
[0030]噴頭中的第i號噴嘴對準該行樣點中的第k號樣點，控制裝置發出脈沖信號控制該噴嘴完成對第k號樣點的第I次噴樣；噴頭移動md即每移動噴嘴間距d的m倍噴射一次，此時第i+m號噴嘴對準第k號樣點，完成對第k號樣點的第2次噴樣，以此類推，第i+(n-l) Xm號噴嘴完成對第k號樣點的第η次噴樣，此時該樣點制備完成，
[0031]其中:d為單個噴頭中噴嘴的間距；D為生物芯片樣點間距；n為單個樣點需要單個噴嘴噴射的次數;m取值為正整數；
[0032]單個樣點所需容積為;單個噴嘴一次噴射出的樣品液滴容積為V ，故有:
[0033]η = V樣點/V噴點；
[0034]當位移傳感器檢測噴頭生物芯片樣點間距D，使第i號噴嘴對準該行樣點中的第k+Ι號樣點，該噴嘴完成對此樣點的第I次噴樣，移動D+md距離時，第i+m號噴嘴對準該行樣點中的第k+Ι號樣點，該噴嘴完成對此樣點的第2次噴樣，以此類推，第i+(n-l) Xm號噴嘴對準該行樣點中的第k+Ι號樣點，該噴嘴完成對該樣點的第η次噴樣，此時該樣點制備完成;
[0035]噴頭移至下一行，重復上述噴樣方式，直至點樣基質上所有樣點制備完成。
[0036]如上所述的一種線陣噴頭系統，其中采用的線陣噴頭噴嘴數N為:
[0037]N ^ no
[0038]如上所述的一種線陣噴頭系統，其中縱向移動線陣噴頭使多個相同噴嘴依次對某個樣點噴印點樣，使得生物芯片中的每一個樣點均是由多個相同噴嘴制備，避免因噴嘴孔徑不一帶來的噴射液滴容積差異，保證制備的生物樣點一致性。
[0039]如上所述的一種線陣噴頭動態制備生物芯片的方法，其中縱向移動線陣噴頭使多個相同噴嘴依次對某個樣點噴印點樣，使得生物芯片中的每一個樣點均是由多個相同噴嘴制備，避免因噴嘴孔徑不一帶來的噴射液滴容積差異，保證制備的生物樣點一致性。
【附圖說明】
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[0040]圖1生物芯片基質不意圖
[0041]圖2生物芯片微陣列示意圖
[0042]圖3動態點樣方式示意圖
[0043]圖4線陣噴頭系統示意圖
【具體實施方式】
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[0044]下面結合附圖詳細描述本發明的一種線陣噴頭動態制備生物芯片的方法流程，本領域技術人員應當理解，下面描述的實施例僅是對本發明的示例性說明，而非用于對其作出任何限制。
[0045]在每一張生物芯片基質上存在多個生物芯片以陣列(A行B列)形式有序排列而成；其中每個芯片又是由多個微陣列以陣列(a行b列)有序排列而成，如圖1所示；
[0046]其中單個微陣列上