微阵列载体总成的制作方法

本发明涉及一种供在生物技术应用中使用的样品载体总成，具体来说涉及一种在生物分子检测中使用的微阵列载体总成。

背景技术

微阵列技术已快速发展并广泛用于遗传学、蛋白质组学、药物研究、临床检测等的研究中。另外，由于近来对高通量检测（high-throughputassay）的需求，已开发出上面固定有数十万个探针的高密度微阵列。然而，传统的阵列板不能实现客制化高通量应用，因为传统的微阵列板具有标准形式，且每一传统的微阵列板仅能够实现单一检测。使用传统的微阵列板进行多次检测以达成多样的检测形式是一项耗时的过程。因此，人们需要一种能够同时处理多种检测形式（assayformat）的客制化高通量微阵列载体。

技术实现要素：

本发明提供一种通过以下而能够实现高通量的微阵列载体总成：将多个微阵列积木容置在单个扫描托盘上，从而同时处理客制化检测形式。

本发明提供一种微阵列载体总成，其包括扫描托盘及以可拆卸方式设置在所述扫描托盘上的多个微阵列积木。所述扫描托盘包括：框架，包括开口及狭槽；以及透明衬底，覆盖所述框架的所述开口。所述微阵列积木中的每一者包括：主体；探针阵列，分布在所述主体上且面朝所述扫描托盘的所述透明衬底；以及多个导引销，设置在所述主体上且环绕所述探针阵列，其中所述导引销的与所述主体相对的顶表面区域小于所述导引销的与所述主体连接的底表面区域，且所述导引销以可拆卸方式插入到所述扫描托盘的所述框架的所述狭槽中。

作为进一步改进：

本发明提供一种微阵列载体总成，其包括扫描托盘及以可拆卸方式组装到所述扫描托盘的至少一个微阵列积木。所述微阵列积木包括：主体，具有第一侧及与所述第一侧相对的第二侧；探针阵列，分布在所述主体的所述第一侧上且包括多个柱及接合在所述多个柱上的多个生物芯片；以及导引销，设置在所述主体的所述第一侧的周边上。所述扫描托盘包括：框架，包括开口及狭槽；以及透明衬底，覆盖所述框架的所述开口。所述至少一个微阵列积木的所述导引销以可拆卸方式插入到所述框架的所述狭槽中，并且所述导引销的最大高度和所述导引销与所述狭槽的底表面之间的间隙的组合减去所述探针阵列的高度得到第一高度，且所述第一高度大于所述生物芯片中的一者的厚度。

基于以上内容，微阵列载体总成包括以可拆卸方式设置在扫描托盘上的至少一个微阵列积木。每一微阵列积木包括探针阵列，且探针阵列的数量可被客制化。此外，可将多个微阵列积木组装到扫描托盘与积木固持器上，且每一微阵列积木可为不同的分析（assay），使得扫描托盘与积木固持器在这些微阵列积木上承载多种分析形式。因此，使用者可使用这些微阵列积木同时进行多种检测。另外，导引销的最大高度高于探针阵列，以防止污染。此外，可使用卸载板轻易地将微阵列积木与积木固持器分离。

为使上述内容更易理解，结合图式如下详细地阐述若干实施例。

附图说明

包含附图是为了实现对本发明的进一步理解，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。图式示出本发明的示例性实施例，且与本说明一起用于解释本发明的原理。

图1a是根据本发明实施例的微阵列载体总成的示意性分解侧视图。

图1b是根据本发明实施例沿着微阵列积木的长度方向的图1a所示虚线框a的示意性剖视图。

图2a是示出根据本发明实施例的被组装到积木固持器的微阵列积木的示意性侧视图。

图2b是根据本发明实施例的图2a的示意性俯视图。

图3是示出根据本发明实施例的图2a所示总成被设置在扫描托盘上的示意性侧视图。

图4是示出根据本发明实施例的通过卸载板将微阵列积木与积木固持器分离以设置在扫描托盘上的示意性侧视图。

图5a是示出根据本发明实施例的设置在扫描托盘上的微阵列积木的示意性俯视图。

图5b是沿着线a-a所截取的示意性剖视图。

图5c是沿着线b-b所截取的示意性剖视图。

图中:

10：微阵列载体总成；100：微阵列积木；110：主体；112：凸形部分；

114：凹形部分；120：探针阵列；122：柱；124：生物芯片；130：导引销；

132：销本体；132a：第一端；132b：第二端；134：基脚部分；140：卡合元件；200：积木固持器；210：壳体；210a：凹槽；212：突出部分；220：卡合单元；222：子卡合部件；230：缓冲销；240：横向沟槽；300：扫描托盘；310：框架；310a：开口；310b：狭槽；310c：销孔；315：胶层；320：透明衬底；320a：突出部分；400：卸载板；410：板；420：卸载销；a：虚线框；a1：顶表面区域；a2：底表面区域；a-a、b-b：线；d：高度方向；h1、h2：高度；id：识别标签；ls：l形表面；ls1：横向表面；ls2：表面；mh1：最大高度；s1：第一侧；s2：第二侧；td：总深度；th：贯通孔。

具体实施方式

以下所述的详细说明旨在作为对根据本发明各方面所提供的本发明示例性装置的说明，且并非旨在表示其中可制备或利用本发明的仅有形式。而是，应理解，可通过也旨在囊括在本发明的精神及范围内的不同实施例来实现相同或等效的功能及组件。

除非另有定义，否则本文中所使用的所有技术用语及科学用语均具有与本发明所属领域中的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。虽然可使用与所述的那些相似或等效的任何方法、装置及材料来实践或测试本发明，然而现在将阐述示例性方法、装置及材料。

图1a是根据本发明实施例的微阵列载体总成的示意性分解侧视图，图1b是根据本发明实施例沿着微阵列积木的长度方向的图1a所示虚线框a的示意性剖视图，图2a是示出根据本发明实施例的被组装到积木固持器的微阵列积木的示意性侧视图，图2b是根据本发明实施例的图2a的示意性俯视图。本发明中的图式以透视图呈现，且虚线中的一些表示在物体内部形成或设置的结构。参照图1a至图2b，微阵列载体总成（microarraycarrierassembly）10包括至少一个微阵列积木（microarrayblock）100。在一些实施例中，微阵列载体总成10进一步包括积木固持器（blockholder）200，且微阵列积木100可以可拆卸方式设置在积木固持器200上，使得积木固持器200承载微阵列积木100。在某些实施例中，可省略积木固持器200，且稍后将在其他实施例中阐述详细说明。应注意，图式中所示的设置在积木固持器200上的微阵列积木100的数目仅充当示例性说明，且用于容置微阵列积木的积木固持器的空位（例如图2a至图2b中所示）是为了示出积木固持器在不具有微阵列积木的情况下的内部结构，且此种空位可由微阵列积木来填充，或者积木固持器可基于需求而具有更多空位并承载更少微阵列积木。

举例来说，微阵列积木100包括主体110、探针阵列（probearray）120、导引销130及卡合元件140。主体110具有第一侧s1及与第一侧s1相对的第二侧s2。探针阵列120分布在主体110的第一侧s1上，且导引销130设置在主体110的第一侧s1的周边上。卡合元件140设置在主体110的第二侧s2上。导引销130的数目可多于一个。举例来说，可在主体110上环绕探针阵列120而设置若干导引销130以用于进行定位，且稍后将结合各图来阐述细节。在一些实施例中，探针阵列120包括排列成阵列的多个柱122，且每一柱122包括接合在其上的生物芯片124。换句话说，可制备不同数目的生物探针并将其固定到柱122，因此每一柱122可用作生物探针微阵列。举例来说，每一柱122可在顶部上具有正方形横截面，因而在两个相邻的柱中间隔是均匀的。在一些其他实施例中，每一柱122可具有相同或不同的横截面形状，例如圆形、椭圆形、多边形等。

应注意，图2b示出64阵列形式微阵列积木100（例如每一微阵列积木100由呈直线阵列的64个柱构成）仅充当示例性说明。每一微阵列积木100中柱122的数目及配置可被客制化。举例来说，探针阵列120可被配置为24阵列形式、48阵列形式、96阵列形式等等。在本发明的界限内，可利用其他数量、尺寸、形状及间隔的柱122来形成探针阵列120。在一些实施例中，视获得客制化且高密度的微阵列的要求而定，可将多个微阵列积木100组装到积木固持器200。在一些实施例中，微阵列积木100中的每一者可具有其自身的检测形式，且平行排列的多个微阵列积木100能够多样化地进行大量的检测。换句话说，具有用于多种检测中的各种各样的生物探针的若干微阵列积木100可由单个积木固持器200承载。

继续参照图1a，在一些实施例中，导引销130的与主体110相对的顶表面区域a1小于导引销130的与主体110连接的底表面区域a2。举例来说，导引销130包括销本体132及与销本体132连接的基脚部分（footingportion）134。举例来说，销本体132包括与主体110连接的第一端132a及与第一端132a相对的第二端132b。每一导引销130的基脚部分134可从销本体132的第二端132b沿着导引销130的高度方向d延伸，因此，每一导引销130具有由基脚部分134的高度与销本体132的高度组合而成的最大高度mh1。也就是说，最大高度mh1是从基脚部分134的顶表面至第第一端132a的表面而测得。在一些实施例中，基脚部分134的尺寸可小于销本体132的尺寸。顶表面区域a1是基脚部分134的顶表面，且底表面区域a2可等于第一端132a的表面积或第二端132b的表面积。

图1b中所示的虚线框a是微阵列积木100的沿着微阵列积木长度方向的一部分的示意性剖视图。参照图1b中的虚线框a，每一柱122具有从与主体110连接的表面至与生物芯片124接合的表面而测得的高度h2。在一些实施例中，销本体132的从第一端132a至第二端132b而测得的高度h1小于探针阵列120的高度h2。在一些实施例中，最大高度mh1大于由柱122的高度h2与生物芯片124的厚度组合而成的总高度。在一些实施例中，导引销130中的每一者包括l形表面ls，l形表面ls是由基脚部分134的横向表面ls1及销本体132的第二端132b的被基脚部分134暴露出的表面ls2所界定。举例来说，第二端132b的表面ls2实质上垂直于基脚部分134的横向表面ls1。导引销130的基脚部分134可如图2b中所示呈截头锥的形式（例如在顶部处窄且在底部处宽）。视设计要求而定，环绕探针阵列120的导引销130可呈相同或不同的形态。在一些替代实施例中，销本体132的尺寸实质上等于基脚部分134的尺寸。举例来说，第二端132b的表面ls2被基脚部分134完全覆盖，且销本体132的侧壁与基脚部分134的侧壁实质上齐平。

在一些实施例中，每一微阵列积木100可通过卡合元件140（例如凸块、突出部等）与积木固持器200卡合。举例来说，积木固持器200可包括具有凹槽210a的壳体210及设置在凹槽210a内的多个卡合单元220。壳体210的凹槽210a可充当容置空间，使得微阵列积木100可被组装到壳体210的凹槽210a中且通过卡合单元220与积木固持器200以可拆卸方式卡合。在一些实施例中，每一卡合单元220包括分布在凹槽210a的表面上的多个子卡合部件222，且子卡合部件222可界定卡合区域。在一些实施例中，当微阵列积木100被设置在积木固持器200上时，如图2b中所示，每一微阵列积木100的所述多个卡合元件140被设置成环绕卡合区域并实体上地紧靠（physicallyabutted）卡合单元220中的一者的子卡合部件222的边缘，使得微阵列积木100中的每一者与积木固持器200牢固地卡合，且微阵列积木100的探针阵列120面朝向与积木固持器200相反的方向。在一些替代实施例中，微阵列积木100的卡合元件140可为凹槽，且积木固持器200的卡合单元220可为呈形状与卡合元件140互补的形式的突出部，使得当微阵列积木100被组装到积木固持器200时，微阵列积木100的卡合元件140可与积木固持器200的卡合单元220稳定地卡合。然而，微阵列积木100的卡合元件140及积木固持器200的卡合单元220的配置、形状或形态不应解释为限制本发明，只要微阵列积木100在转移或处理期间可由积木固持器200稳定地承载即可。

继续参照图2b，在一些实施例中，每一微阵列积木100包括设置在主体110的周边上的识别标签id。识别标签id可包括射频识别（radiofrequencyidentification，rfid）标签、条形码、快速响应（quickresponse，qr）码等。举例来说，识别标签id被嵌入在第一侧s1（即与探针阵列120同侧）的周边处。在一些实施例中，识别标签id可设置在导引销130之间的区域中，其中在此区域中并无设置探针阵列120。在一些其他实施例中，识别标签id被配置在第二侧s2（即与探针阵列120相对的一侧）的周边处或主体110的与第一侧s1及第二侧s2连接的横向表面处。举例来说，每一微阵列积木100可用于执行不同的检测，且每一微阵列积木100的详细信息（例如检测内容、批号、制造日期、有效日期、微阵列芯片的数目、制造商、使用者id等）均可被记录在识别标签id中。

持续参照图2a及图2b，在一些实施例中，每一微阵列积木100在主体110的周边处包括凸形部分112及与凸形部分112连接的凹形部分114。举例来说，导引销130设置在主体110的凸形部分112上。在一些实施例中，凸形部分112及凹形部分114可设置在主体110的周边的一侧处，且主体110的周边的相对侧可设置或可不设置凸形部分112及凹形部分114。在某些实施例中，凸形部分112及凹形部分114设置在仅一侧处而不设置在相对的一侧处，则凸形部分112及凹形部分114可用作每一微阵列积木100的定向的区别性特征，从而有助于将微阵列积木100组装到积木固持器200。在一些实施例中，积木固持器200的壳体210可包括突出部分212，突出部分212设置在壳体210的凹槽210a的周边处且在形状上与微阵列积木100的凹形部分114互补。当微阵列积木100被组装到积木固持器200时，每一微阵列积木100的主体110的周边处的凹形部分114与积木固持器200的周边处的突出部分212可以互相配合方式卡合。

继续参照图1a及图2a，在一些实施例中，积木固持器200进一步包括设置在壳体210的周边处凹槽210a之外的至少一个缓冲销230。举例来说，在微阵列积木100被组装到积木固持器200之后，积木固持器200的缓冲销（bufferpin）230的高度大于微阵列积木100的每一导引销130的最大高度mh1，以防止微阵列积木100的生物芯片124受污染。在一些实施例中，可视需求而沿着积木固持器200的壳体210的侧壁设置横向沟槽240。积木固持器200的横向沟槽240可使得兼容式的自动机器人系统能够转移上面组装有微阵列积木100的积木固持器200。然而，横向沟槽240的配置及形态可取决于兼容式的自动机器人系统的要求，而非仅限于此。

图3是示出根据本发明实施例的图2a所示总成被设置在扫描托盘上的示意性侧视图。参照图1a至图3，举例来说，微阵列载体总成10包括微阵列积木100及扫描托盘300。在一些实施例中，扫描托盘300包括框架310及透明衬底320。举例来说，框架310包括开口310a、狭槽310b及销孔310c。透明衬底320可设置在框架310上以覆盖开口310a。在一些实施例中，框架310可具有多个狭槽310b，且狭槽310b的数目可对应于微阵列积木100的导引销130的数目。狭槽310b可设置在框架310的周边处并环绕开口310a。销孔310c的数目及形状可对应于积木固持器200的缓冲销230的数目及形状以使销孔310c与缓冲销230彼此卡合，且销孔310c可设置在框架310的周边处并环绕开口310a。举例来说，透明衬底320的尺寸与框架310的开口310a的尺寸可彼此匹配。在一些实施例中，透明衬底320的尺寸可大于开口310a的尺寸。举例来说，透明衬底320的周边处的突出部分320a可通过胶层315（在图5b及图5c中示出）附装到框架310。扫描托盘300的突出部分320a可对应于微阵列积木100的凹形部分114。

继续参照图3，在微阵列积木100被组装到积木固持器200之后，可接着将由积木固持器200承载的微阵列积木100翻转并定位到扫描托盘300。举例来说，微阵列积木100的导引销130及/或积木固持器200的缓冲销230可用于导引微阵列积木100对准扫描托盘300。随后，可将由积木固持器200承载的微阵列积木100卸除并设置在扫描托盘300上，使微阵列积木100的生物芯片124可面朝扫描托盘300的透明衬底320以进行扫描。举例来说，将微阵列积木100的导引销130的基脚部分134定位到框架310的狭槽310b，接着将导引销130的基脚部分134以可拆卸方式插入到扫描托盘300的框架310的狭槽310b中。在一些实施例中，生物芯片124可设置在探针阵列120齐平的表面上，且设置在各柱122上的生物芯片124的暴露表面可为齐平。在将微阵列积木100设置在扫描托盘300上之后，微阵列积木100的探针阵列120的生物芯片124的暴露表面与扫描托盘300的透明衬底320的表面可彼此非常靠近或通过水（未示出）而彼此紧密附着。

图4是示出根据本发明实施例的通过卸载板将微阵列积木与积木固持器分离以设置在扫描托盘上的示意性侧视图。参照图1a至图3及图4，举例来说，在某些利用积木固持器200来移转微阵列积木100的实施例中，微阵列载体总成10可进一步包括卸载板400。在一些实施例中，卸载板400包括板410及设置在板410上并沿着高度方向d延伸的至少一个卸载销420。积木固持器200可包括穿透壳体210的多个贯通孔th，且每一贯通孔th可设置在卡合单元220中的一者的卡合区域中。在一些实施例中，微阵列积木100的卡合元件140可对应于积木固持器200的贯通孔th中的至少一者。换句话说，当微阵列积木100与积木固持器200卡合时，如图2b中所示，每一贯通孔th被与子卡合部件222紧靠的多个卡合元件140环绕。在一些替代实施例中，微阵列积木100的卡合元件140的高度可实质上等于子卡合部件222的高度，使得主体110的第二侧s2接触积木固持器200的凹槽210a的底表面。

卸载销420的宽度（例如直径）可等于或小于积木固持器200的贯通孔th的宽度（例如直径）。卸载板400的卸载销420的长度可大于积木固持器200的贯通孔th的深度。卸载销420的数目可对应于贯通孔th的数目，以便可使用卸载板400同时将各微阵列积木100从积木固持器200拆卸。举例来说，使用者可手动地或控制兼容式自动机器人系统（图中未示出）将卸载板400的卸载销420定位到积木固持器200的贯通孔th并接着使卸载销420穿透贯通孔th以到达微阵列积木100的主体110的第二侧s2。使用者可推动卸载板400，以使卸载销420完全穿过贯通孔th，从而迫使微阵列积木100与积木固持器200分离。此后，可从扫描托盘300的销孔310c拉出积木固持器200的缓冲销230，接着，将微阵列积木100从积木固持器200拆卸并留在扫描托盘300上。

在某一替代实施例中，积木固持器200及卸载板400可被省略，使用者可手动地将微阵列积木100设置在扫描托盘300上使得生物芯片124面朝扫描托盘300的透明衬底320以进行扫描。

图5a是示出根据本发明实施例的设置在扫描托盘上的微阵列积木的示意性俯视图，图5b及图5c是分别沿着线a-a及线b-b所截取的示意性剖视图。参照图1a、图4及图5a，在积木固持器200被移除且微阵列积木100被设置在扫描托盘300上之后，微阵列积木100的面朝透明衬底320的生物芯片124准备好供检测读取设备（assayreadingequipment）进行处理。在某一实施例中，阵列读取系统（图中未示出）可执行光学扫描并读取（interrogate）探针阵列120上的生物芯片124，从而获得测试的结果。阵列读取系统还可通过扫描识别标签id来识别微阵列积木100中的每一者。

继续参照图5a至图5c，在一些实施例中，微阵列积木100的导引销130的l形表面ls对应于扫描托盘300的框架310的侧壁狭槽310b。在一些实施例中，导引销130的l形表面ls可与框架310的狭槽310b的侧壁在空间上分开。也就是说，导引销130不实体上地接触框架310。在一些替代实施例中，狭槽310b中的每一者可包括与导引销130的基脚部分134的形状互补的轮廓，使得当导引销130被插入到狭槽310b中时，狭槽310b内部的轮廓可与基脚部分134卡合或可卡住基脚部分134，且销本体132的横向表面ls1及/或第二端s2的被基脚部分134暴露出的表面ls2可实体上地接触扫描托盘300的框架310。换句话说，视狭槽310b的尺寸（例如长度、宽度或高度）及/或导引销130的尺寸而定，被插入到框架310的狭槽310b中的导引销130的基脚部分134可以或可不实体上地接触狭槽310b的表面。在一些实施例中，在生物芯片124与透明衬底320的表面之间存在微小间隙并通过水而填满此微小间隙而使生物芯片124紧密地贴附透明衬底320的表面或在生物芯片124与透明衬底320的表面之间不存在间隙，以使阵列读取系统更好地进行成像并更轻易地进行检测。

举例来说，每一导引销130的最大高度mh1和基脚部分134的顶表面与狭槽310b的底表面之间的间隙的组合被称为总深度td（图5c中所示）。基脚部分134的顶表面与狭槽310b的底表面之间的间隙可实质上等于透明衬底320的厚度或略小于透明衬底320的厚度。在一些替代实施例中，基脚部分134的顶表面与狭槽310b的底表面之间的间隙可略大于透明衬底320的厚度。在一些实施例中，由透明衬底320的厚度与生物芯片124的厚度而成的总厚度大于第一高度（第一高度即总深度td减去柱122的高度h2）。在一些实施例中，总深度td减去柱122的高度h2所得到的第一高度大于生物芯片124的厚度。举例来说，每一生物芯片124的厚度为约650μm，且透明衬底320的厚度为约1000μm。

综上所述，由于可使用多个微阵列积木来同时执行多种检测，因而实现了不同生物样品的高通量且提高了成像灵敏度。本发明的微阵列载体总成包括以可拆卸方式设置在扫描托盘上的至少一个微阵列积木。每一微阵列积木包括探针阵列，且探针阵列的数量可被客制化。此外，可将多个微阵列积木组装到扫描托盘与积木固持器上，且每一微阵列积木可为不同的分析，使得扫描托盘与积木固持器在这些微阵列积木上承载多种分析形式。因此，使用者可使用这些微阵列积木同时进行多种检测。另外，导引销的最大高度高于探针阵列，以防止污染。此外，可使用卸载板轻易地将微阵列积木与积木固持器分离。

对于所属领域中的技术人员来说将显而易见，可在不背离本发明的范围或精神的条件下对所公开实施例作出各种修改及变化。鉴于上述内容，本发明旨在涵盖修改及变化，前提是所述修改及变化归属于以上权利要求书及其等效内容的范围内。