线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法
【技术领域】
[0001] 本发明方法涉及一种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法。
【背景技术】
[0002] 生物芯片技术是目前医学、生物领域前端产品，主要以生物样品微阵列的形式存 在。通过采用生物芯片点样仪（或亦可称作"点样装置"）将生物样品如DNA，RNA，蛋白质 及其他生物成分以高密度和高精度的方式按矩阵点形式固定在硅片、玻璃片或陶片等固相 密质载体上，形成生物微阵列。
[0003] 现有点样设备多采用压电喷头进行喷印样品静态制备生物芯片。因为压电喷头上 存在许多喷嘴，每一个喷嘴均是由相应压电晶体独立控制以实现按需喷射。由于压电喷头 单个喷嘴喷射出的液滴容积较小（PL级），而生物芯片上样点的容积较大（nL级），因此一 般采用的方式是静止喷样，即对准样点的相应喷嘴静止、喷样数次、完成该批样点的制备。 制备完毕后，喷头再移至下一批样点处，由相应喷嘴喷样数次制备。该种方式严重制约了生 物芯片的点样效率。另外，由于加工问题，压电喷头上喷嘴孔径不一，因此采用上述静态喷 印方式，易造成制备样点一致性下降，影响后期研宄工作。
【发明内容】
[0004] 本发明方法的之一是提供线阵喷头同时制备多样点的方法以改善点样效率，提高 生物芯片的加工效率。
[0005] 根据本发明的生物芯片点样方法包括步骤：
[0006] 通过线阵喷头（压电喷头线性排列组合）按照下面叙述方式将样品喷印至生物芯 片基质上生物芯片的相应样点上；
[0007] 在本发明的一个优选实施例中，通过线阵喷头形式（压电喷头线性排列组合），实 现喷头有效喷印宽度可喷印多个样点。通过纵向移动线阵喷头，压电喷头对多个样点的多 路同步喷射，使得生物芯片上多个样点同时制备。
[0008] 在本发明的另一个优选实施例中，通过纵向移动线阵喷头的方式，由位移传感器 检测组合喷头移动的距离，在组合喷头移动指定距离后，发送反馈信号传送给控制器；继而 控制器发出脉冲信号控制喷嘴处的压电晶体变形，迫使样品从喷嘴喷射出。压电喷头通过 纵向移动连续或间隔多个喷嘴可对同一样点依次动态多次喷样，完成样点制备；避免传统 点样设备中为满足样点容积要求，需要在样点处静止、喷射多次的状态，大幅度提高点样效 率，缩短生物芯片的加工时间。
[0009] 在本发明的另一个优选实施例中，因喷头上各个喷嘴孔径大小不一易造成喷射出 液滴容积差异。采用纵向移动喷头进行喷印点样的方式，不同连续或间隔h个喷嘴对同一 样点依次喷射，平均单个喷嘴喷射出的容积偏差，有效降低喷嘴孔径不一带来的影响，提升 制备样点的一致性。
[0010] 在本发明的另一个优选实施例中，因加工问题，喷头上各个喷嘴孔径不一。采用纵 向移动喷头进行喷印点样的方式，不同连续或间隔h个喷嘴对同一样点依次喷嘴，平均喷 嘴孔径的固有误差S/ni;改善传统点样中单个喷嘴喷射同一样点造成误差累积的情况，提 升制备样点的一致性。
[0011] 在本发明的另一个优选实施例中，该生物芯片制备方式采用的是线阵喷头的形 式。可对组合喷头中的不同喷头添加不同的样品，从而实现多样品的同时喷射点样，减少了 传统点样过程中因换样品所需的清洗、干燥以及加样的时间，进而再次缩短生物芯片的加 工时间，提尚生物芯片的制备效率。
[0012] -种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法，包括：
[0013] 通过多个压电喷头线性排列组合的线阵喷头形式，实现喷头在有效喷印宽度上可 喷印多个样点；
[0014] 通过纵向移动组合喷头，压电喷头对多个样点的多路同步喷射，使得生物芯片上 多个样点同时制备。
[0015] 如上所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法，其特征在于：
[0016] 其中喷头单个喷嘴喷射出的液滴容积为生物芯片样点容积为需单个喷 嘴喷射n次：
[0017] n=V样点/V喷点
[0018] 压电喷头通过纵向移动，连续或间隔依次进行多个喷嘴对同一样点的动态n次喷 样，完成样点制备。
[0019] 如上所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法，其中喷印过程线阵喷 头的移动喷样方式如下：
[0020] 第i次喷射：第i号喷嘴对准该行样点中的第i个样点，第k+i号喷嘴对准该行样 点中的第i+1个样点，以此类推，第j?k+i号喷嘴对准该行样点中的第i+j个样点；
[0021] 第i+1次喷射：喷头纵向移动喷嘴间距山第i+1号喷嘴对准第i号样点，第k+i+1 号喷嘴对准该行样点中的第i+1个样点，以此类推，第j?k+i+1号喷嘴对准该行样点中的 第i+j个样点
[0022] 其中k为相邻样点间的喷嘴数。
[0023] 如上所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法，其中喷头中每个喷嘴 由各自压电晶体独立控制，位移传感器检测线阵喷头移动指定距离，将反馈信号传送给控 制器；继而控制器发出喷射的脉冲信号，在喷头的有效打印范围内同时完成多样点的喷印。
[0024] 如上所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法，其中生物芯片样点间 距为D，相邻喷嘴的间距为d，则相邻芯片样点间的喷嘴数k为：
[0025] k=D/d，k不包括与起始样点相对的第一个喷嘴；
[0026] 其中由于压电喷头喷嘴间距不一，芯片样点间距要求不一，D/d可不被整除，此时 k值向下取整。
[0027] 如上所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法，其中当喷嘴不能全部 对准于相应样点时，在完成已对准样点喷嘴喷样后，喷头移动距离S补偿距离误差，使得喷 嘴对准相应样点；
[0028] 其中S的计算方式为：
[0029] S= (k+1) ?d-D〇
[0030] 如上所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法，其中采用线阵喷头的 形式对生物芯片上的多个样点同时点样，则所需的喷嘴数N:
[0031] N彡k? (m-l)+n+l
[0032] 其中m为同时点样的样点个数。
[0033] 如上所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法，其中因喷头上各个喷 嘴孔径大小不一造成喷射出液滴容积差，采用纵向移动喷头进行喷印点样的方式，n个喷嘴 对同一样点依次喷射，所制备的样点容积1^为：
[0034]
【主权项】
1. 一种线阵喷头多样点动态制备生物巧片的方法，包括： 通过多个压电喷头线性排列组合的线阵喷头形式，实现喷头在有效喷印宽度上可喷印 多个样点； 通过纵向移动组合喷头，压电喷头对多个样点的多路同步喷射，使得生物巧片上多个 样点同时制备。
2. 根据权利要求1所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物巧片的方法，其特征在 于： 其中喷头单个喷嘴喷射出的液滴容积为V|M，生物巧片样点容积为需单个喷嘴喷 射n次： n二V样点/V喷点 压电喷头通过纵向移动，连续或间隔依次进行多个喷嘴对同一样点的动态n次喷样， 完成样点制备。
3. 根据权利要求1所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物巧片的方法，其中喷印过 程线阵喷头的移动喷样方式如下： 第i次喷射：第i号喷嘴对准该行样点中的第i个样点，第k+i号喷嘴对准该行样点中 的第i+1个样点，W此类推，第j ? k+i号喷嘴对准该行样点中的第i+j个样点； 第i+1次喷射：喷头纵向移动喷嘴间距d，第i+1号喷嘴对准第i号样点，第k+i+1号 喷嘴对准该行样点中的第i+1个样点，W此类推，第j ? k+i+1号喷嘴对准该行样点中的第 i+j个样点 其中k为相邻样点间的喷嘴数。
4. 根据权利要求3所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物巧片的方法，其中喷头中 每个喷嘴由各自压电晶体独立控制，位移传感器检测线阵喷头移动指定距离，将反馈信号 传送给控制器；继而控制器发出喷射的脉冲信号，在喷头的有效打印范围内同时完成多样 点的喷印。
5. 根据权利要求3所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物巧片的方法，其中生物巧 片样点间距为D，相邻喷嘴的间距为d，则相邻巧片样点间的喷嘴数k为： k = D/d，k不包括与起始样点相对的第一个喷嘴； 其中由于压电喷头喷嘴间距不一，巧片样点间距要求不一，D/d可不被整除，此时k值 向下取整。
6. 根据权利要求5所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物巧片的方法，其中当喷嘴 不能全部对准于相应样点时，在完成已对准样点喷嘴喷样后，喷头移动距离S补偿距离误 差，使得喷嘴对准相应样点； 其中S的计算方式为： S =化+1) ? d-D。
7. 根据权利要求5所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物巧片的方法，其中采用线 阵喷头的形式对生物巧片上的多个样点同时点样，则所需的喷嘴数N : N > k ? (m-1)+n+l 其中m为同时点样的样点个数。
8. 根据权利要求1-7之一所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物巧片的方法，其中 因喷头上各个喷嘴孔径大小不一造成喷射出液滴容积差，采用纵向移动喷头进行喷印点样 的方式，n个喷嘴对同一样点依次喷射，所制备的样点容积Li为：
其中L。为单个喷嘴设定喷射容积，5 i为单个喷嘴的容积误差。
9.根据权利要求8所述的一种线阵喷头多样点动态制备生物巧片的方法，其中n个喷 嘴为不同的连续喷嘴或每两个喷嘴之间间隔个喷嘴的喷嘴。
【专利摘要】一种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法，实现生物芯片的多点同步动态点样，提高生物芯片的制备效率。采用线阵喷头方式，使得喷头有效打印宽度内同时覆盖生物芯片多个样点。因喷头中每个喷嘴由各自压电晶体独立控制，实现多样点同时喷印，提高生物芯片的制备速度。通过纵向移动线阵喷头实现对生物芯片的多样点动态同时点样；避免传统点样中喷嘴在样点位置静止、喷射多次的达到需要的样品量；在纵向移动过程中，连续或间隔多个喷嘴依次对多样点动态喷样，替代传统点样时同一喷嘴对同一样点喷样，避免因喷嘴孔径不一带来的喷射液滴容积偏差累积，提高生物芯片样点的一致性。
【IPC分类】C40B50-18
【公开号】CN104593870
【申请号】CN201510053905
【发明人】蔡锦达, 刘劲阳, 邹亿, 许智, 姚尚金, 郭振云, 张治亚, 杨宝山
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月2日