微阵列芯片高通量自动清洗系统及使用方法

摘要

本发明提供了微阵列芯片高通量自动清洗系统，包括1—洗板机，2—清洗板条，3—微阵列芯片。所述清洗系统使用方法包括(1)准备上述微阵列芯片高通量自动清洗系统各组成部件，并按所述顺序组装；(2)注液，注液后芯片悬浮在清洗板条内；(3)震荡清洗；(4)吸液，吸液后芯片贴附在清洗板条底部。本发明的清洗系统及使用方法具有洗效率高，洗针全程与芯片无直接接触，减少损伤，节约人工等优势。

说明书

技术领域

本发明属生物技术领域，特别涉及微阵列芯片高通量自动清洗系统及使用方 法。

背景技术

微阵列芯片是指以阵列方式设定在基片上能够并行处理和分析样本中生物 或化学信息的微型器件，点阵排布点径在500μm以内(GB/T27990-2011《生 物芯片基本术语》),相邻两点中心间距最小距离以不产生信号交叉为准。

因微阵列芯片体积小，点径为微米级别，而为了实现高密度点样，点间距经 常小于点径，阵列大小为毫米级别，芯片表面多为生物大分子，基片材质以尼龙 膜玻璃等为主，对机械损伤敏感。

目前对玻璃基片的清洗开发有自动化清洗系统，而对于尼龙膜基片的微阵列 芯片难以实现高通量自动化清洗。

现有技术CN102527658A公开了自动酶标洗板机压力平衡系统及自动酶标 洗板机，包括清洗头、真空泵及为清洗头的洗液针提供洗液的若干洗液瓶，压力 平衡系统包括连接真空泵与各洗液瓶、用于平衡各洗液瓶所受压力的第一多通路 接头，以及均与第一多通路接头连接、用于向外排气的主排气管和至少一辅排气 管，辅排气管上设有开关，开关连接有用于控制开关通断的控制电路。本发明通 过在酶标洗板机中设置压力平衡系统，可自动调节酶标洗板机中管路压力，使真 空泵产生的压力与清洗头上洗液针的流量自动匹配，清洗头在任何状态下为洗液 针分配的洗液流速保持基本一致，防止大洗板机清洗较少孔板时，因关闭部分冲 洗通道而使过多的溢液溢出托盘，进入机器内部，造成仪器损坏。但是此洗板机 只能对板底进行清洗，无法完成板内悬浮物体清洗，例如微阵列芯片为尼龙材质 基膜，因此急需一种配套的适配装置来完成对微阵列芯片的清洗任务。

现有技术CN201280550Y公开了一种高通量基因检测与分型的微孔板装置， 其涉及一种装置，尤其是一种高通量基因检测与分型的多孔微孔板装置；该实用 新型的装置由多孔微孔板与嵌在微孔内的基因芯片组成，多孔微孔板可以是各种 孔型，不同孔数的微孔板，包括圆形，方形或其他孔型的12孔，24孔，48孔， 96孔，384孔等，嵌在微孔内的基因芯片可以是以尼龙膜，硅片，玻璃片或塑胶 片为基质，含有针对基因分型的特异性探针阵列；本实用新型革新了传统基因检 测的单一手段，充分结合了基因芯片一次能同时检测一份样品中多个基因的优点 和利用多孔微孔板一次能对多份样品进行检测的优点，将基因芯片嵌在多孔微孔 板内构造成高通量检测装置，具有操作简单，省时省力省试剂，减少交叉污染， 检测精确，结果判断直观等优点。但是该微孔板装置只适用多通道移液器进行清 洗液的加入和吸取，因其没有自动化洗板机的适配接口，无法适配自动化洗板机 完成微阵列芯片的清洗。

发明内容

鉴于现有技术存在的技术问题，本发明提供了微阵列芯片高通量自动清洗系 统及使用方法。

本发明的发明目的之一在于注入洗液的清洗板条内实现微阵列芯片悬浮，通 过洗板机的震荡，实现清洗，洗板机的自动注液及洗液实现洗液的自动更换。

本发明微阵列芯片高通量自动清洗系统，包括1—洗板机，2—清洗板条，3 —微阵列芯片，其中，清洗板条上设置有一个以上的正方形孔，微阵列芯片为尼 龙基质膜，微阵列芯片置于正方形孔中，微阵列芯片对角线长度大于正方形孔边 长。

由于微阵列芯片为尼龙基质膜，具备一定的机械强度，可以在清洗液中借助 洗液的流动而悬浮在清洗板条的孔内。

本发明设计的微阵列芯片尺寸刚好可以放入清洗板条孔内，并因微阵列芯片 对角线长度大于杂交孔边长，因此芯片不会在杂交孔内发生旋转，避免了因芯片 旋转导致的芯片后续扫描过程中的方向发生改变。

其中，优选清洗板条上共设置有8行(A、B、C——H)，12列(1、2、3 ——12)共计96个正方形杂交孔，每个正方形孔开口大小为7.23×7.23mm，深 度为12.70mm，优选微阵列芯片为6.40×6.40mm正方形大小。

该孔位用于容纳尼龙微阵列芯片以及清洗系统注入的清洗液，完成对尼龙膜 微阵列芯片的清洗。

另外，本发明的另一目的在于自动注液和清洗，清洗板条底边设置有边框， 该边框具有承托清洗板条以及将清洗板条与洗板机托盘连接的作用，边框尺寸与 洗板机托盘卡口大小一致，刚好可以放入洗板机托盘内，并卡死，通过洗板机托 盘的移动和震动，完成不同孔位的注液清洗动作。

优选边框为长宽高分别为125.70mm、85.40mm和3.20mm。

优选清洗板条底部长边两侧各设置5个支撑臂，底部宽边两侧各设置4个支 撑臂，可以更好的实现清洗板条的固定。

清洗板条通过边框与洗板机托盘卡榫式连接。

本案例实现了一种尼龙基片微阵列芯片高通量自动清洗系统，该系统具有通 量高，达到了96片芯片/次；自动化，洗液及自动加入及吸出，行实现震动洗涤 功能。

本发明进一步提供一种微阵列芯片高通量自动清洗系统的使用方法，包括： 步骤：

(1)准备上述微阵列芯片高通量自动清洗系统各组成部件，并按所述顺序 连接；

(2)注液，注液针点位应为杂交孔相对中间位置，避免因洗液注入冲击力 将芯片翻转，注液后，尼龙基质的芯片因自身浮力和注液的水流动力而悬浮在清 洗板条杂交孔内，但注液量不能超出100μL，否则因液面高出芯片边长，悬浮 的芯片会发生侧面翻转。

(3)震荡清洗，震荡幅度及速度以芯片不会在洗液内翻转以及洗液不会溢 出的最大振幅和最大速度，由于芯片自身浮力以及洗液震荡所带来的液体流动， 芯片会悬浮在杂交孔内，每次清洗时间3分子；

(4)吸液，吸液针点位使用中间与边缘双点吸液方式，中间点吸液可以吸 出大部分液体，并使芯片保持在杂交孔相对中间的位置，边缘点吸液可以将因表 面张力而滞留在边缘的液体吸干，吸干洗液后，芯片将因表面张力的作用贴附在 清洗板条底部。

具体地，清洗液经洗板机泵系统吸出并经由注液针注入“清洗板条”内。清 洗板条内承载了“微阵列芯片”，芯片悬浮于清洗液中，通过板条的震荡，芯片 在清洗液中完成清洗。清洗后的废液经洗板机吸液针吸出并排放。

本发明微阵列芯片为尼龙基质膜的微阵列芯片，由尼龙基质膜与DNA特异 性探针组成。

实现方式：商业酶标板洗板机+清洗板条实现尼龙微阵列芯片的悬浮清洗。

1、尼龙膜条可以在注入洗液的清洗板条内悬浮。通过洗板机的震荡，实现 清洗。洗板机的自动注液及洗液实现洗液的自动更换。

2、尼龙膜在洗液减少的情况下，可以借助洗液的表面张力吸附在清洗板条 底部，通过离心或者拍打的力量，将残余的洗液清除。

本发明提供的微阵列芯片高通量自动清洗系统相较与手工洗涤及低通量洗 涤等现有技术具有一定优势，详述如下：

1.清洗效率高

清洗系统通过洗涤板条与清洗机配合联动，实现了96片芯片同时清洗，高 于目前已知的微阵列芯片自动化清洗机清洗能力。

2.清洗针全程与芯片无直接接触，减少损伤

目前人工清洗多使用多通道微量移液器，在洗液过程中，会有移液器一次性 移液头与芯片表面接触，照成微阵列芯片上固化的生物大分子或基片本身机械损 伤，影响芯片对样本信息的真实反馈。而清洗系统适用机械臂对清洗板条进行洗 液的加入及吸取，加样针全程与芯片表面无接触，因此不会照成芯片机械损伤。

3.节约人工

本发明微阵列芯片高通量自动清洗系统所包含的清洗板条设计了自动化洗 板机的适配接口，该接口具备将清洗板条与洗板机托盘卡榫式连接，完成清洗板 条内微阵列芯片自动清洗任务。清洗系统可以自动完成洗液的加入及吸出，并带 有震动功能，减少芯片的人工操作时间，在芯片使用过程中，可以大大的释放劳 动力，并实现多台仪器同时操作的可能性，提高了检测的并行数量。

附图说明

图1本发明微阵列芯片高通量自动清洗系统示意图。

图2清洗板条正面示意图。

图3清洗板条背面示意图。

图4清洗板条外部尺寸示意图。

图5清洗板条内部尺寸示意图。

图6尼龙膜放入杂交孔示意图。

其中，1—洗板机，2—清洗板条，3—微阵列芯片。

具体实施方式

为了解释本发明，下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明，但 本发明不限于此。

具体实施方式一：

如图1所示，微阵列芯片高通量自动清洗系统，包括1—洗板机，2—清洗 板条，3—微阵列芯片。

其中，清洗板条其形状如图2所示，清洗板条共有8行(A、B、C——H)， 12列(1、2、3——12)共计96个正方形杂交孔；如图5所示，每个孔开口大 小为7.23×7.23mm，深度为12.70mm；

如图6所示，微阵列芯片为尼龙基质膜，微阵列芯片优选为DNA微阵列芯 片，微阵列芯片尺寸为6.40×6.40mm，微阵列芯片置于孔内；

如图3所示，清洗板条底边设计了边框，该边框具有承托清洗板条以及将清 洗板条与洗板机托盘连接的作用；如图4所示，边框为长宽高125.70mm、 85.40mm、3.20mm，该尺寸与洗板机托盘卡口大小一致，清洗板条底部长边两 侧各设置5个支撑臂，底部宽边两侧各设置4个支撑臂，清洗板条通过边框与洗 板机托盘卡榫式连接。

清洗系统使用方法包括：步骤：

(1)准备上述微阵列芯片高通量自动清洗系统各组成部件，并按所述顺序 连接；

(2)设定洗板机参数：

(3)冲洗管路；设置完以上参数后返回主页面依次按下面板上的“冲洗”、 “开始”键，开始用纯化水冲洗管路8秒。

(4)预杂交：将放好芯片的96孔板置于洗板机微孔板载物台对应位置，启 动洗板程序(选择程序代号1)。完毕后，拍干孔内残留液体。

(5)变性；中和与杂交等步骤使用移液器操作。

(6)清洗1：将完成杂交步骤的96孔板置于洗板机微孔板载物台对应位置， 启动洗板程序(选择程序代号2)。完毕后拍干孔内残留液体。

(7)清洗2：将预热好的洗液A倒入洗液瓶2内，并旋紧洗液瓶盖。切换 洗液瓶至“2#”。将酶标结束的96孔板置于洗板机微孔板载物台对应位置，启动 洗板程序(选择程序代号3)。

(8)清洗3：将预热好的洗液C倒入洗液瓶3内，并旋紧洗液瓶盖。切换 洗液瓶至“3#”。启动洗板程序(选择程序代号4)。完毕后拍干孔内残留液体。

(9)显色；终止显色等步骤使用移液器操作。

(10)吸干：将显色结束的96孔板置于洗板机微孔板载物台对应位置，启 动洗板程序(选择程序代号5)。完毕后拍干孔内残留液体。45℃风干后即可观 察结果。

效果总结：使用自动化清洗系统代替部分移液器操作后，试验时间与未替代 前变化不大，但是试验人员摆脱了繁重的重复性清洗工作，同时清洗工作有机械 化自动完成，96个清洗孔的孔间清洗差异大为降低，漏洗错洗现象不再发生。 在试验耗材方面，由于使用了洗板机中的清洗头代替了一次性移液器Tip头，大 大降低了耗材的使用量，每次试验可以节约40根Tip头。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能 认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。