适配于蜂巢芯片的微量引物溶液加注装置的制作方法

1.本实用新型涉及生物芯片领域的辅助工具，具体涉及一种适配于蜂巢芯片的微量引物溶液加注装置。


背景技术：

2.生物芯片是指将蛋白、核酸等各种生物分子高密度有序地固定在各种介质载体上，从而能够高通量对生物学样本进行分析和检测。但在实际实验中往往需要向介质载体、微小容器或管道内预先加入检测试剂，而由于这些试剂用量少，体积微小，通常以人工逐个加样的方式进行加注。这种加注方式极大耗费实验人员的操作时间，而且因为载体体积微小，加注时有错加、少加或漏加的风险，不能保证在大规模检测时的可靠性和一致性，且不利于芯片的批量化生产制作。
3.我们在前期基于毛细管开发了一种能够进行多重核酸检测的蜂巢芯片(shao n,chen j,hu j,et al.lab chip.2017jan 31；17(3):521-529；专利号cn06854674a)，其基本原理就是利用毛细管之间的物理隔离，将不同的引物对预先固定在不同的毛细管内，然后加入待测样本及反应液进行核酸扩增与检测。但它也同样面临着上述需要人工点制引物的问题，由于毛细管尺寸较小(外经1mm、内径0.7mm、长4mm)，且不同的毛细管内固定不同的引物对，所以需要使用移液器逐根毛细管、逐对引物进行添加，不仅费时费力，而且很难保证一致性。
4.因此，本发明的目的是提供一种适配于该种蜂巢芯片的加注装置，从而实现引物的自动化和均一性点制是必要的。


技术实现要素：

5.针对现有蜂巢芯片在引物点制过程中的低效率和一致性不高的问题，本实用新型提供了一种适配于蜂巢芯片的八连管微量引物溶液加注装置。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
7.本实用新型提供一种适配于蜂巢芯片的微量引物溶液加注装置，包括加注结构和多通头(6)；所述加注结构包括加注头(1)、基座(2)、限位套(3)，所述加注头设置在基座(2)上，所述加注结构还包括依次穿过限位套(3)和加注头(1)的第一毛细管(4)，第一毛细管(4)的两端分别延伸至限位套(3)和加注头(1)的外侧；所述多通头(6)上设置有第二毛细管(7)，且多通头(6)与外部进样装置连通；所述第一毛细管(4)和第二毛细管(7)通过第三毛细管(8)连通。
8.优选地，所述基座(2)上设置有一组或多组第一毛细管(4)；每一组的第一毛细管(4)数量与所采用的引物溶液种类相同。
9.优选地，每一种引物溶液对应一个多通头(6)；每个多通头(6)上的第二毛细管(7)的数量与加注结构上第一毛细管(4)的组数相同。
10.优选地，所述第一毛细管(4)与第二毛细管(7)之间还设置有分液盘(5)，分液盘
(5)上设置有通孔盘(9)，通孔盘(9)上的通孔(10)数量与对应多通头(6)上的第二毛细管(7)数量相同，且各通孔在通孔盘(9)上以圆周阵列排布；通孔用于第三毛细管(8)通过。
11.优选地，所述通孔盘(9)为一个或多个，通孔盘(9)的数量与各组第一毛细管(4)的数量相同，也与引物溶液的种类相同。
12.优选地，所述多通头(6)还包括底座(11)和倒锥形圆柱结构(12)，倒锥形圆柱结构(12)与底座(11)同轴连接；所述倒锥形圆柱结构(12)的内部设置有凸起圆台(13)，锥形圆柱凸起(13)的高度高于倒锥形圆柱结构(12)的高度；所述倒锥形圆柱结构(12)与锥形圆柱凸起(13)之间与底座(13)连接处为环形底面，第二毛细管(7)穿过环形底面和底座(11)并延伸至底座(11)以外。
13.优选地，所述倒锥形圆柱结构(12)外侧套设有套管(14)，套管(14)的另一端连接泵(15)。所述套管(14)为薄壁硅胶管，薄壁硅胶管内径为8-10mm。
14.所述锥形圆柱凸起(13)的作用是改变套管(14)中液体的横截面积，使得泵入多通头(6)的环形底面处液体流速缓慢增加，液体压强缓慢减小，减少阻力损失，减少第二毛细管(7)进液端气泡的产生。
15.优选地，所述第一毛细管(4)延伸至加注头(1)以外的一端超出加注头(1)端面1-2mm；各第一毛细管(4)的位置与蜂巢芯片上的各毛细管位置对应。
16.优选地，所述第一毛细管(4)、第二毛细管(7)各为不锈钢毛细管，第三毛细管(8)为硅胶毛细管或聚四氟乙烯塑料毛细管；
17.所述加注头(1)包括窄柱段(16)和宽柱段(17)，窄柱段(16)套设在基座(2)的内孔中，宽柱段(17)延伸至基座(2)外侧，宽柱段(17)呈圆盘结构。
18.本实用新型还提供了一种检测装置，包括前述的微量引物溶液加注装置和蜂巢芯片。
19.与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
20.1)本实用新型适配蜂巢芯片，具有同时向多连管排列的蜂巢芯片或一个或多个单独的蜂巢芯片进行高效加注引物液体的功能，其模块化的设计使其能够单独使用，也可以多组排列，是蜂巢芯片的理想加注辅助工具。
21.2)本实用新型的加注装置省去了人工逐个加样的步骤，提高了加样效率，同时其模块化设计便于安装、检查和更换，是提升多重检测蜂巢芯片生产速度、改进检测人员使用体验感的有效辅助工具。
附图说明
22.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
23.图1为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置的装配平面图；
24.图2为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置的三维结构图；
25.图3为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置加注头的正视图；
26.图4为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置加注头的俯视图；
27.图5为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置加注头的侧视图；
28.图6为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置加注头的立体图；
29.图7为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置基座的正视图；
30.图8为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置基座的俯视图；
31.图9为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置基座的侧视图；
32.图10为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置基座的立体图；
33.图11为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置限位套的正视图；
34.图12为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置限位套的俯视图；
35.图13为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置限位套的侧视图；
36.图14为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置限位套的立体图；
37.图15为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置分液盘的正视图；
38.图16为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置分液盘的俯视图；
39.图17为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置分液盘的侧视图；
40.图18为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置分液盘的立体图；
41.图19为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置多通头的正视图；
42.图20为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置多通头的俯视图；
43.图21为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置多通头的侧视图；
44.图22为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置多通头的立体图；
45.图23为本实用新型蜂巢芯片微量引物溶液加注装置加注头与泵连接示意图；
46.其中：1、加注头；2、基座；3、限位套；4、第一毛细管；5、分液盘；6.多通头；7、第二毛细管；8、第三毛细管；9、通孔盘；10、通孔；11、底座；12、倒锥形圆柱结构；13、凸起圆台；14、套管；15、泵；16、窄柱段；17、宽柱段。
具体实施方式
47.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
48.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
49.实施例1
50.本实施例提供一种适配于蜂巢芯片的微量引物溶液加注装置，如图1-图23所示，包括加注结构和多通头6；所述加注结构包括基座2、加注头1、限位套3，所述加注头设置在基座2上，所述加注结构还包括依次穿过限位套3和加注头1的第一毛细管4，第一毛细管4的两端分别延伸至限位套3和加注头1的外侧；所述多通头6上设置有第二毛细管7，且多通头6与外部进样装置连通；所述第一毛细管4和第二毛细管7通过第三毛细管8连通。
51.所述基座2由尼龙3d打印制成，加注头1、限位套3、分液盘5和多通头6由树脂3d打印制成。
52.所述基座2上设置有一组或多组第一毛细管4；每一组的第一毛细管4数量与所采
用的引物溶液种类相同。
53.每一种引物溶液对应一个多通头6；每个多通头6上的第二毛细管7的数量与加注结构上第一毛细管4的组数相同。
54.所述第一毛细管4与第二毛细管7之间还设置有分液盘5，所述分液盘5上设置有通孔盘9，通孔盘9上的通孔10数量与对应多通头6上的第二毛细4管数量相同，且各通孔10在通孔盘9上以圆周阵列排布；通孔10用于第三毛细管8通过；
55.所述通孔盘9为一个或多个，通孔盘9的数量与各组第一毛细管4的数量相同，也与引物溶液的种类相同。
56.通过分液盘中穿入的第三毛细管可便于直观分清输送的不同液体。
57.所述多通头6还包括底座11和倒锥形圆柱结构12，倒锥形圆柱结构12与底座11同轴连接；所述倒锥形圆柱结构12的内部设置有凸起圆台13，凸起圆台13的高度高于倒锥形圆柱结构12的高度；所述倒锥形圆柱结构12与凸起圆台13之间与底座11连接处为环形底面，第二毛细管7穿过环形底面和底座11并延伸至底座11以外。
58.所述倒锥形圆柱结构12外侧套设有套管14，套管14的另一端连接泵15。所述套管14为薄壁硅胶管，薄壁硅胶管内径为8-10mm。所述泵15为蠕动泵。通过外接蠕动泵提供动力泵入引物溶液。
59.所述锥形圆柱凸起13的作用是改变套管14中液体的横截面积，使得泵入多通头6的环形底面处液体流速缓慢增加，液体压强缓慢减小，减少阻力损失，减少第二毛细管7进液端气泡的产生。
60.所述第一毛细管4延伸至加注头1以外的一端超出加注头1端面1-2mm；各第一毛细管4的位置与蜂巢芯片上的各毛细管位置对应。
61.所述第一毛细管4、第二毛细管7各为不锈钢毛细管，第三毛细管为硅胶毛细管或聚四氟乙烯塑料毛细管；
62.所述加注头1包括窄柱段16和宽柱段17，窄柱段16套设在基座2的内孔中，宽柱段17延伸至基座2外侧，宽柱段17呈圆盘结构。
63.本实施例还提供了一种检测装置，具体包括八连管排列的蜂巢芯片和前述的微量引物溶液加注装置；所述八连管排列的蜂巢芯片中，每一个蜂巢芯片上设置有10根毛细管，分别对应加入10种不同引物溶液。其中，所述加注装置的基座2上具体设置有8组第一毛细管4，8个加注头1和8个限位套3，各组第一毛细管4的位置与各蜂巢芯片上的毛细管位置对应；所述多通头6的数量为10个(对应10种不同引物溶液)，每个多通头6上的第二毛细管7数量为8根；所述分液盘5的数量为1个，分液盘5上的通孔盘9数量为10个，每一个通孔盘9上的通孔10数量为8个，每一个分液盘5对应一个多通头6。与每个多通头6上的8根第二毛细管7分别连接的8根第三毛细管穿过分液盘5上的8个通孔10后，分别与各组第一毛细管4上相同位置的一根第一毛细管4连接，用于将相同的引物溶液分别输送到各个蜂巢芯片上相同位置的毛细管内。
64.所述第一毛细管4、第二毛细管7的外径各为0.6mm、内径各为0.4mm；所述第三毛细管的内径为0.5-0.6mm；所述限位套3的外径为7mm、高度10mm；限位套3上设置的第二通孔内径为1mm,略大于第一毛细管4的外径，用于固定各第一毛细管4的位置；
65.所述分液盘5上的通孔10内径为1-1.3mm,略大于第三毛细管的外径；
66.所述多通头6上的凸起圆台13高度为8mm,母线和底半径夹角为83
°
。
67.所述多通头6上锥形圆柱凸起13与倒锥形圆柱结构12之间形成的凹槽、加注头宽柱段上的凹槽均用于承接紫外固化胶。
68.所述第一毛细管4、第二毛细管7均可用紫外固化胶进行固定和密封。
69.采用本实用新型的微量引物溶液加注装置进行加样时，每一个多通头6套上套管14后，外接蠕动泵，先使用蠕动泵在较高转速下泵入去离子水，冲洗加注装置内的管道(套管、第一毛细管、第二毛细管和第三毛细管)，并检查液滴形态，如整个加注装置无大量气泡残留、堵塞或漏液现象发生，则可以调低蠕动泵流速，维持管道压力。用去离子水冲洗后，直接将去离子水更换为引物溶液，泵入加注装置中，进行低流速洗涤，并继续检查液滴形态和管道堵漏现象，若正常，则调到尽可能低的流速，保持每2-3秒产生一个液滴的流速，即可使用。每一个多通头6通过蠕动泵泵入一种引物溶液，通过多通头6分液流入8根第二毛细管7中，再流经第三毛细管输送到基座2上8组同一位置的一根第一毛细管4上，最终通过第一毛细管4末端产生液滴，利用各蜂巢芯片上相对应的小毛细管的虹吸作用，将液滴吸入芯片上的小毛细管中，实现该种引物溶液的加注工作。
70.本实用新型的加注装置若发生加注装置零件渗漏或堵塞，可以直接拆除更换，而无需让整组装置报废。且整个加注装置的使用流程方便快捷，基座部分还可以安装在已编程的自动化机械装置上进行自动加样，实现大批量自动加样，帮助蜂巢芯片规模化制备。
71.以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。