專利名稱：一種加樣筆及其加樣方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于生物化學技術應用領域，具體涉及一種添加微量樣品的裝置及使用方法和應用。
背景技術：
在生物、化學檢測分析中，常需要量取微量(納升)的液體。尤其是近年來及時診斷技術的興起，醫學診斷化學分析趨向于一種家庭化的發展模式，對于量取儀器的成本、操作技術要求以及簡便程度提出了新的要求。微量加樣器作為一種簡便、快捷、精密的液體計量器具，已被廣泛應用于臨床實驗室，其是實驗室對各種液體樣品或試劑進行定量移取必不可少的儀器設備。目前市場上存在的產品大多利用空氣排放原理進行工作，如移液器，以活塞在活塞套內移動的距離確定移液器的容量。然而這種移液器成本高，進口品牌需千元，而國產品牌也需要百元。并且這種移液器體積大，不利于攜帶，使用需要專業訓練，雖然已經廣泛用于各實驗室，卻不利于推廣至未經培訓的家庭個體。因此，發明成本低廉、使用簡單甚至無需培訓的微量加樣器對于未來發展家庭醫療具有重要意義。
發明內容
本發明的目的在于提供一種成本低、使用方便的加樣筆及其加樣方法和應用。為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案:一種加樣筆，該加樣筆包括筆頭以及筆桿，所述筆頭的前端開設有樣品流出孔，樣品流出孔內設置有可以轉動的球珠，筆頭的后端與筆桿相連通，筆桿內設置有由待加樣品構成的填充物。所述填充物隨球珠轉動而流出筆頭。所述填充物包括含生物分子的溶液、無機試劑、有機試劑、培養基、生物緩沖劑、含活細胞的培養液、膠體或水凝膠。所述球珠的直徑為100nm-lcm。所述加樣筆的加樣量范圍為10_300nL/cm。所述加樣筆還包括用于連接筆頭與筆桿的連接裝置，筆桿內設置有用于封裝填充物的密封油。上述加樣筆的加樣方法，該加樣方法包括以下步驟:用加樣筆在基底上進行書寫。所述加樣方法的具體步驟為:將筆頭前端接觸基底，然后驅動筆頭在基底上移動，使筆頭前端的球珠轉動，帶動填充物流出，流出的填充物涂敷于基底上，實現微量加樣。通過調整書寫速度、球珠直徑、基底材料或筆桿內填充物高度改變加樣筆的加樣量，書寫速度是指筆頭前端在基底上移動的速度，書寫速度可以通過驅動機構進行控制，同時，可以在筆桿后端連接填充物補充機構，使筆桿內填充物保持穩定的高度。上述加樣筆在微量加樣中的應用。本發明的有益效果為:本發明所述加樣筆具有結構簡單，攜帶方便，容易使用，成本低廉，適用范圍廣泛的優點，與傳統加樣器相比成本降低了一萬多倍，同時微量加樣的準確性、可靠性極佳，且容易控制。
圖1為本發明所述加樣筆的結構示意圖；圖1中:1筆頭，2筆桿，3球珠，4連接裝置，5填充物，6密封油；圖2為本發明所述加樣筆加樣量隨書寫速度的變化；圖3為本發明所述加樣筆加樣量隨前端球珠大小的變化；圖4為本發明所述加樣筆加樣量隨筆桿內填充物高度的變化；圖5為本發明所述加樣筆加樣量隨基底材料的變化；圖6為本發明所述加樣筆在A4紙上添加羅丹明B溶液的加樣效果；圖7為本發明所述加樣筆在玻璃表面添加玻璃珠溶液的加樣效果；圖8為本發明所述加樣筆在紙上添加核酸溶液的加樣效果。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。參見圖1，本發明所述加樣筆包括筆頭I以及筆桿2，所述筆頭I的前端開設有樣品流出孔，樣品流出孔內設置有可以轉動的球珠3，筆頭I的后端與筆桿2相連通，筆桿2內設置有由待加樣品構成的填充物5。所述填充物5隨球珠3轉動而流出筆頭I。所述加樣筆還包括用于連接筆頭I與筆桿2的連接裝置4，筆桿內設置有用于封裝填充物5的密封油
6。所述加樣筆的加樣量范圍為10-300nL/cm。所述填充物5包括同位素及標記化合物、生化試劑、氨基酸及其衍生物、蛋白質、多肽、核苷酸及其衍生物、核酸、單糖、多糖、酶、輔酶、抗生素、維生素、染料、色素、層析介質、電泳介質、含生物分子(蛋白質、核酸和碳水化合物等)的溶液、無機試劑、有機試劑、培養基、生物緩沖劑、含活細胞的培養液、膠體或水凝膠。用加樣筆在基底上進行書與。將筆頭如端接觸基底，然后驅動筆頭在基底上移動，使筆頭前端的球珠轉動，帶動填充物流出，流出的填充物涂敷于基底上，實現微量加樣。通過調整書寫速度、球珠直徑、基底材料或筆桿內填充物高度改變加樣筆的加樣量，書寫速度是指筆頭前端在基底上移動的速度，書寫速度可以通過驅動機構進行控制，同時，可以在筆桿后端連接填充物補充機構，使筆桿內填充物保持穩定的高度。實施例生物加樣筆的結構如圖1所示，由6部分組成，筆頭I主要提供球珠3的支持點，筆桿2用于儲存填充物5，球珠3在基底上摩擦轉動時提供足夠的剪切力，帶動生物加樣筆內填充物5流出，連接裝置4用于連接筆桿2和筆頭I，填充物5為待添加樣品，密封油6防止樣品揮發。當生物加樣筆在基底上書寫時(類似于圓珠筆或中性筆的書寫過程)，筆頭I前端的球珠3轉動，帶動填充物5流出。具體介紹如下:步驟1:將樣品注入生物加樣筆的筆桿形成填充物，其后用礦物油(密封油)密封。此處樣品種類極為廣泛，不僅可用于書寫普通化學試劑，如超純水，還可以用于書寫含有固體顆粒的液體，如膠體金溶液，甚至可以書寫生物大分子，如核酸，蛋白質等。而且根據加樣量的需要，球珠可在IOOnm到Icm范圍內適當選擇。步驟2:持筆在目標基底上書寫，筆頭的球珠在基底上摩擦轉動，筆內樣品受到剪切力的作用，從而流出至基底上。本方法所適用的基底范圍也非常廣泛，包括紙，玻璃，金屬，塑料等。生物加樣筆的加樣量可通過書寫速度、球珠大小、生物加樣筆內樣品液面高度及基底的性質來調控。例I用生物加樣筆在A4紙上定量書寫水溶液步驟1:將水溶液注入三種不同型號的生物加樣筆筆桿內形成填充物，型號(指球珠的直徑)分別為0.38mm, 0.5mm, 0.7mm，填充物后用礦物油密封。步驟2:持三種生物加樣筆在A4紙上以2cm/s和4cm/s速度書寫，筆頭的鋼球(球珠)在A4紙上摩擦轉動，水溶液受到剪切力的作用，從而流出至A4紙上。結果表明，筆頭前端球珠越大，加樣單位長度的水溶液量越多(見圖3)。圖3中的標準差很小，表明生物加樣筆的加樣精度高。步驟3:通過改變生物加樣筆書寫速度，調節水溶液樣品添加量。采用型號0.5mm的生物加樣筆在A4紙上以2、4、6、8、10cm/s的速度書寫。結果表明，書寫速度越快，加樣單位長度的水溶液越多(見圖2)。結果表明生物加樣筆的輸出流量可在一定范圍內精細調控，而且準確性極佳。步驟4:通過改變生物加樣筆內液面高度調節水溶液樣品添加量。采用型號0.5mm的生物加樣筆在A4紙上以6cm/s的速度書寫，改變生物加樣筆內水溶液的高度分別為2、4、
6、8、10cm，結果表明(見圖4 )水溶液流出量與高度存在一定關系，通過高度可對輸出量進行微調，證明生物加樣筆的可控性與準確性。步驟5:通過改變基底的性質調節水溶液樣品添加量。采用型號0.5mm的生物加樣筆分別在A4紙、試紙(waterman )和玻璃表面書寫，結果表明(見圖5)輸出量與基底的性質存在一定關系，改變基底的性質，可調控生物加樣筆的加樣流量，該實驗表明生物加樣筆加樣的可控性。例2用生物加樣筆在A4紙上定量書寫羅丹明B溶液步驟1:將羅丹明B溶液注入三種不同型號的生物加樣筆形成填充物，型號分別為
0.38mm,0.5mm,0.7mm,其后用礦物油密封。步驟2:持三種生物加樣筆在A4紙上以2cm/s和4cm/s速度書寫，筆頭的鋼球(球珠)在A4紙上摩擦轉動，羅丹明B溶液受到剪切力的作用，從而流出至A4紙上。結果表明，生物加樣筆前端球珠越大，加樣的寬度越寬(見圖6)。由此證明此加樣筆不僅在加樣體積上可實現控制，而且在平面空間分布(寬度)上也可進行控制。可用于光度測定金、鎵、汞、銻(V)、鉈(III)等重金屬元素的快速加樣。例3用生物加樣筆在玻璃板上書寫玻璃珠溶液步驟1:將三種不同濃度的玻璃珠(9-13 μ m)水溶液分別注入三只型號0.7mm的生物加樣筆形成填充物，其后用礦物油密封。步驟2:持生物加樣筆在玻璃板上以4cm/s速度書寫，筆頭的鋼球在玻璃板上摩擦轉動，液體受到剪切力的作用，從而流出至玻璃板上。結果表明，生物加樣筆可用于書寫不同濃度的玻璃珠溶液(見圖7)。由此證明，該加樣筆可用于書寫膠體溶液，在快速檢測中具有重要應用前景，如書寫前玻璃珠根據不同目的可進行不同特異性抗體的化學修飾，對修飾后玻璃珠的書寫，可簡化即時診斷微芯片的制備過程，適用范圍廣泛。例4用生物加樣筆在A4紙上書寫DNA溶液步驟1:將熒光DNA水溶液注入型號0.7mm的生物加樣筆形成填充物，其后用礦物油密封。步驟2:持生物加樣筆在A4紙上以4cm/s速度書寫，筆頭的鋼球(球珠)在玻璃板上摩擦轉動，液體受到剪切力的作用，從而流出至A4紙上。結果表明，生物加樣筆可用于書寫DNA溶液(見圖8)。可用于食品安全和重大疾病中核酸檢測技術，在制備側流檢測試紙中可取代昂貴大型儀器(DNA定量加樣儀)，極大的降低成本，對于即時檢測的實現具有重要意義，適用范圍廣泛。此外，生物加樣筆還可以用于制備微尺度水凝膠時完成水凝膠前體的涂敷、生物加樣筆還可以用于制備細胞芯片時在芯片上涂敷細胞培養液，以及用于制備微電極時在基底上涂敷電極材料。
權利要求
1.一種加樣筆，其特征在于:該加樣筆包括筆頭(I)以及筆桿(2)，所述筆頭(I)的前端開設有樣品流出孔，樣品流出孔內設置有可以轉動的球珠(3)，筆頭(I)的后端與筆桿(2)相連通，筆桿(2)內設置有由待加樣品構成的填充物(5)。
2.根據權利要求1所述一種加樣筆，其特征在于:所述填充物(5)隨球珠(3)轉動而流出筆頭(I)。
3.根據權利要求1所述一種加樣筆，其特征在于:所述填充物(5)包括含生物分子的溶液、無機試劑、有機試劑、培養基、生物緩沖劑、含活細胞的培養液、膠體或水凝膠。
4.根據權利要求1所述一種加樣筆，其特征在于:所述球珠(3)的直徑為lOOnm-lcm。
5.根據權利要求1所述一種加樣筆，其特征在于:所述加樣筆的加樣量范圍為10-300nL/cm。
6.根據權利要求1所述一種加樣筆，其特征在于:所述加樣筆還包括用于連接筆頭(I)與筆桿(2 )的連接裝置(4 )，筆桿內設置有用于封裝填充物(5 )的密封油(6 )。
7.—種如權利要求1所述加樣筆的加樣方法，其特征在于:該加樣方法包括以下步驟: 用加樣筆在基底上進行書寫。
8.根據權利要求7所述一種加樣方法，其特征在于:所述加樣方法的具體步驟為: 將筆頭(I)前端接觸基底，然后驅動筆頭(I)在基底上移動，使筆頭(I)前端的球珠(3 )轉動，帶動填充物(5)流出，流出的填充物(5)涂敷于基底上，實現微量加樣。
9.根據權利要求7所述一種加樣方法，其特征在于:通過調整書寫速度、球珠直徑、基底材料或筆桿內填充物高度改變加樣筆的加樣量。
10.一種如權利要求1所述加樣筆在微量加樣中的應用。
全文摘要
本發明提供一種加樣筆及其加樣方法和應用，該加樣筆包括筆頭以及筆桿，所述筆頭的前端開設有樣品流出孔，樣品流出孔內設置有可以轉動的球珠，筆頭的后端與筆桿相連通，筆桿內設置有由待加樣品構成的填充物，用加樣筆在基底上進行書寫，實現微量加樣，本發明所述加樣筆具有結構簡單，攜帶方便，容易使用，成本低廉，適用范圍廣泛的優點，與傳統加樣器相比成本降低了一萬多倍，同時微量加樣的準確性、可靠性極佳，且容易控制。
文檔編號B01L3/02GK103191794SQ201310077798
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者徐峰, 韓玉龍, 王琳, 盧天健 申請人:西安交通大學