基因微滴顆粒晶片製作裝置及方法與流程
2024-01-22 03:57:15
本發明涉及微生物研究領域和醫學分子診斷領域，尤其是涉及一種可製成任意體積的基因微滴顆粒晶片製作裝置及方法。
背景技術：
基因微滴顆粒形成為微生物研究領域和醫學分子診斷領域精準數據分析帶來了質的轉變，目前，此兩大領域所採用的手段大都為螢光定量PCR檢測系統，利用其擴增過程的閾值(CT值)與標準值對比，逆向追溯原始模板的拷貝數，初步判斷結果的陰陽性，是一種粗放型的判斷。而基因微滴顆粒形成後可以進一步製成各種不同規格的生物晶片，直接讀取原始樣本中的拷貝數，為人類基因組工程學，法醫學、腫瘤學、組織和群體生物學、古生物學、動物學、植物學等研究領域及病毒、腫瘤、遺傳病等定量檢測數據分析帶來質的跳躍。
目前，國內外微滴製成市場還處於空白，微流晶片製造正處於萌芽狀態，各商家所投入的資源也與日劇增，但主要在微小的體積內製成各種反應室和通道，並藉助外界的溫度環境進行反應，再對反應後的晶片進行各種檢測，這類晶片穩定性太差，檢測誤差偏大，滯留在定性方面的判斷，無法對其中的樣本含量給出絕對數量的表達。
國際領域研究證明，由基因微滴顆粒製成的晶片的樣本量，完全可以用數字表達。目前，此類晶片的內部架構、流道設計和製作工藝上不夠完備，仍在摸索中。
技術實現要素：
本發明的發明目的是為了克服現有技術中無法製作出任意體積的微滴顆粒的不足，提供了一種可製成任意體積的基因微滴顆粒晶片製作裝置及方法。
為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：
一種基因微滴顆粒晶片製作裝置，包括控制器、第一微流恆流恆壓泵，第二微流恆流恆壓泵，第一透明容器，第二透明容器和集液容器；第一透明容器內盛有基因水相溶液試劑，第一透明容器的口部設有第一密封塞，第一微流恆流恆壓泵與第一壓力管一端連接，第一壓力管另一端穿過第一密封塞進入基因相溶液試劑上方，第一透明容器上還設有第一容器蓋；第二透明容器內盛有油相溶液，第二透明容器上設有第二容器蓋，第一密封塞上還設有毛細軟管，毛細軟管一端穿過第一密封塞並伸入第一透明容器底部，毛細軟管另一端設有擺動器，與擺動器連接的毛細鋼管穿過設於第二容器蓋上的第二密封塞並伸入油相溶液上部；
第二容器蓋上還設有第二氣壓管和透明軟管，集液容器上設有顆粒託架，第二氣壓管一端與第二微流恆流恆壓泵連接，第二氣壓管另一端穿過第二容器蓋並伸入油相溶液上方，透明軟管一端穿過第二容器蓋並伸入油相溶液上部，透明軟管另一端位於顆粒託架上，顆粒託架上設有若干個排列的槽穴，每個槽穴底部均設有漏液孔；控制器分別與第一微流恆流恆壓泵、第二微流恆流恆壓泵和擺動器電連接。
首先，第一微流恆流恆壓泵工作，通過第一壓力管給第一透明容器內的基因水相溶液試劑加壓，促使第一透明容器內的基因水相溶液試劑通過毛細軟管流到與之相連的毛細鋼管中，由於表面張力的作用，在毛細鋼管的下埠形成一個球珠，在擺動器的作用下，毛細鋼管的下埠在油相溶液中擺動，當球珠體積達到一定大小後，由於油相溶液的阻力作用，迫使球珠脫離毛細鋼管的下埠，而形成一顆顆基因微滴顆粒，使基因水相溶液試劑在毛細鋼管內的流速和毛細鋼管的擺動速率都保持均勻，所產生的基因微滴顆粒的大小也是一致均勻的。同時也可以通過改變毛細鋼管的內徑，擺動器的擺動頻率及毛細鋼管內基因水相溶液試劑的流速，製成所需的各種體積大小的顆粒，滿足各種檢測的需要。
本發明便於加工，易於組裝，成本低，可製成任意體積的微滴顆粒，為微生物研究領域和醫學分子診斷領域真正實現數字數據化分析判斷奠定了堅實的基礎。
作為優選，所述第二氣壓管和透明軟管均通過矽膠密封塞與第二容器蓋連接。
作為優選，第一壓力管和毛細軟管均通過壓力矽膠密封圈與第一密封塞連接。
作為優選，所述擺動器固定在第一容器蓋上，擺動器的傳動軸與毛細鋼管連接。
作為優選，顆粒託架邊緣上設有環形擋板，其高度與基因微滴顆粒的直徑相等。
一種微滴基因晶片製作裝置的方法，包括如下步驟：
(6-1)工作人員通過控制器控制第一微流恆流恆壓泵和擺動器工作，第一微流恆流恆壓泵通過第一氣壓管向第一透明容器通入空氣；
在壓力的作用下，基因水相溶液試劑通過毛細軟管流到毛細鋼管中；其中，毛細軟管和毛細鋼管均經過疏水性處理；
(6-2)擺動器使毛細鋼管在油相溶液中勻速運動，在液體的表面張力作用，毛細鋼管下端逐步形成球珠，當球珠達到一定的體積後，在油相溶液的阻力作用下，球珠脫離毛細鋼管的埠形成微滴顆粒；
(6-3)當形成的微滴顆粒數量滿足要求後，工作人員通過控制器控制第一微流恆流恆壓泵和擺動器停止工作；
(6-4)控制器控制第二微流恆流恆壓泵工作，在壓力的作用下，微滴顆粒和油相溶液通過透明軟管一起流到顆粒託架的各個槽穴中，油相溶液通過漏液孔進入集液容器中，當工作人員發現每個槽穴中均盛滿平鋪的微滴顆粒後，工作人員通過控制器控制第二微流恆流恆壓泵停止工作；
(6-5)從集液容器上取下顆粒託架，並用透明膜包裹密封顆粒託架，得到製作好的微滴基因晶片。
作為優選，擺動器的擺動頻率與微滴顆粒的體積呈反比。
作為優選，步驟(6-1)還包括如下步驟：控制器控制第一微流恆流恆壓泵的氣體流速，使第一透明容器中的氣體壓力維持在恆定的壓強下。
因此，本發明具有如下有益效果：便於加工，易於組裝，成本低，可製成任意體積的微滴顆粒，為微生物研究領域和醫學分子診斷領域真正實現數字數據化分析判斷奠定了堅實的基礎。
附圖說明
圖1是本發明的微滴顆粒形成部分的一種結構示意圖；
圖2是本發明的基因微滴顆粒晶片製作部分的一種結構示意圖；
圖3是本發明製成的基因微滴顆粒晶片的一種結構示意圖；
圖4是本發明的一種流程圖。
圖中：第一微流恆流恆壓泵1、第二微流恆流恆壓泵2、第一透明容器3、第二透明容器4、集液容器5、第一壓力管6、擺動器7、毛細鋼管8、環形擋板9、微滴顆粒10、基因水相溶液試劑31、第一密封塞32、第一容器蓋33、油相溶液41、第二容器蓋42、第二密封塞43、顆粒託架51、毛細軟管321、壓力矽膠密封圈322、第二氣壓管421、透明軟管422、矽膠密封塞423、槽穴511。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步的描述。
如圖1、圖2所示的實施例是一種基因微滴顆粒晶片製作裝置，包括控制器、第一微流恆流恆壓泵1，第二微流恆流恆壓泵2，第一透明容器3，第二透明容器4和集液容器5；第一透明容器內盛有基因水相溶液試劑31，第一透明容器的口部設有第一密封塞32，第一微流恆流恆壓泵與第一壓力管6一端連接，第一壓力管另一端穿過第一密封塞進入基因相溶液試劑上方，第一透明容器上還設有第一容器蓋33；第二透明容器內盛有油相溶液41，第二透明容器上設有第二容器蓋42，第一密封塞上還設有毛細軟管321，毛細軟管一端穿過第一密封塞並伸入第一透明容器底部，毛細軟管另一端設有擺動器7，與擺動器連接的毛細鋼管8穿過設於第二容器蓋上的第二密封塞43並伸入油相溶液上部；
如圖2所示，第二容器蓋上還設有第二氣壓管421和透明軟管422，集液容器上設有如圖3所示的顆粒託架51，第二氣壓管一端與第二微流恆流恆壓泵連接，第二氣壓管另一端穿過第二容器蓋並伸入油相溶液上方，透明軟管一端穿過第二容器蓋並伸入油相溶液上部，透明軟管另一端位於顆粒託架上，如圖3所示，顆粒託架上設有40個排列的槽穴511，每個槽穴底部均設有漏液孔；控制器分別與第一微流恆流恆壓泵、第二微流恆流恆壓泵和擺動器電連接。
如圖2所示，第二氣壓管和透明軟管均通過矽膠密封塞423與第二容器蓋連接。如圖1所示，第一壓力管和毛細軟管均通過壓力矽膠密封圈322與第一密封塞連接。
擺動器固定在第一容器蓋上，擺動器的傳動軸與毛細鋼管連接。如圖3所示，顆粒託架邊緣上設有環形擋板9，其高度與基因微滴顆粒的直徑相等。
如圖4所示，一種基因微滴顆粒晶片製作裝置的方法，包括如下步驟：
步驟100，給第一透明容器中輸入空氣，使第一透明容器內壓力恆定
工作人員通過控制器控制第一微流恆流恆壓泵和擺動器工作，第一微流恆流恆壓泵通過第一氣壓管向第一透明容器通入空氣；控制器控制第一微流恆流恆壓泵的氣體流速，使第一透明容器中的氣體壓力維持在恆定的壓強下；
在壓力的作用下，基因水相溶液試劑通過毛細軟管流到毛細鋼管中；其中，毛細軟管和毛細鋼管均經過疏水性處理；
步驟200，形成微滴顆粒
擺動器使毛細鋼管在油相溶液中勻速運動，在液體的表面張力作用下，毛細鋼管下端逐步形成球珠，當球珠達到一定的體積後，在油相溶液的阻力作用下，球珠脫離毛細鋼管的埠形成如圖1所示的微滴顆粒10；
步驟300，微滴顆粒製作完成
當形成的微滴顆粒數量滿足要求後，工作人員通過控制器控制第一微流恆流恆壓泵和擺動器停止工作；
步驟400，將微滴顆粒輸送到顆粒託架的各個槽穴中
控制器控制第二微流恆流恆壓泵工作，在壓力的作用下，微滴顆粒和油相溶液通過透明軟管一起流到顆粒託架的各個槽穴中，油相溶液通過漏液孔進入集液容器中，當工作人員發現每個槽穴中均盛滿平鋪的微滴顆粒後，工作人員通過控制器控制第二微流恆流恆壓泵停止工作；
步驟500，微滴基因晶片製作完成
從集液容器上取下顆粒託架，並用透明膜包裹密封顆粒託架，得到製作好的基因微滴顆粒晶片。其中，擺動器的擺動頻率與微滴顆粒的體積呈反比。
應理解，本實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。