线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法
技术领域tt
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。tt
背景技术tt
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tt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tt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tt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tt上，形成生物微阵列。tt
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。tt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tt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tt(pL级)，而生物芯片上样点的容积较大(nL级)，因此一般采用的tt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tt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tt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tt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，tt易造成制备样点一致性下降，影响后期研究工作。tt
发明内容tt
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tt善点样效率，提高生物芯片的加工效率。tt
根据本发明的生物芯片点样方法包括步骤：tt
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tt品喷印至生物芯片基质上生物芯片的相应样点上；tt
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tt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tt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tt多个样点同时制备。tt
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tt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tt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tt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tt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tt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、tt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。tt
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tt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tt式，不同连续或间隔ni个喷嘴对同一样点依次喷射，平均单个喷嘴tt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tt点的一致性。tt
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tt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ttni个喷嘴对同一样点依次喷嘴，平均喷嘴孔径的固有误差δ/ni；改善tt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tt点的一致性。tt
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tt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tt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tt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tt高生物芯片的制备效率。tt
一种线阵喷头多样点动态制备生物芯片的方法，包括：tt
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tt效喷印宽度上可喷印多个样点；tt
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，tt使得生物芯片上多个样点同时制备。tt
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tt征在于：tt
其中喷头单个喷嘴喷射出的液滴容积为V样点，生物芯片样点容积tt为V喷点，需单个喷嘴喷射n次:tt
n＝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tt点的动态n次喷样，完成样点制备。tt
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tt喷印过程线阵喷头的移动喷样方式如下：tt
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+itt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tt对准该行样点中的第i+j个样点；tt
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itt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，tt第j·k+i+1号喷嘴对准该行样点中的第i+j个样点tt
其中k为相邻样点间的喷嘴数。tt
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tt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tt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tt冲信号，在喷头的有效打印范围内同时完成多样点的喷印。tt
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tt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tt喷嘴数k为：tt
k＝D/d，k不包括与起始样点相对的第一个喷嘴；tt
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tt被整除，此时k值向下取整。tt
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tt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，tt喷头移动距离S补偿距离误差，使得喷嘴对准相应样点；tt
其中S的计算方式为：tt
S＝(k+1)·d-D。tt
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tt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tt嘴数N：tt
N≥k·(m-1)+n+1tt
其中m为同时点样的样点个数。tt
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tt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tt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tt备的样点容积Li为：tt
其中L0为单个喷嘴设定喷射容积，δi为单个喷嘴的容积误差。tt
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ttn个喷嘴为不同的连续喷嘴或每两个喷嘴之间间隔ni个喷嘴的喷嘴。tt
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tt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tt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tt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tt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tt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、tt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。tt
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tt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tt式，不同连续或间隔ni个喷嘴对同一样点依次喷射，平均单个喷嘴tt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tt点的一致性。tt
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tt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tt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tt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tt高生物芯片的制备效率。tt
附图说明tt
图1生物芯片基质示意图tt
图2生物芯片微阵列示意图tt
图3动态点样方式示意图tt
具体实施方式tt
下面结合附图详细描述本发明的一种组合喷头多样点动态制备tt生物芯片的方法流程，本领域技术人员应当理解，下面描述的实施例tt仅是对本发明的示例性说明，而非用于对其作出任何限制。tt
在每一张生物芯片基质上存在多个生物芯片以阵列(A行B列)tt形式有序排列而成；其中每个芯片又是由多个微阵列以阵列(a行btt列)有序排列而成，如图1所示；tt
其中单个微阵列上又是由不同样品的样点以阵列(p行q列)形tt式有序排列而成，如图2所示；为方便说明，采用线阵组合喷头形式，tt而非用于对其作出任何限制。tt
一个样点所需容积为V样点；单个喷嘴一次喷射出的样品液滴容积tt为V喷点。因此，在单个样点处需要一个喷嘴喷射的次数n：tt
n＝V样品/V喷点
其中，若不能整除则n四舍五入，tt
单个喷头中喷嘴的间距为d；生物芯片样点间距为D；相邻芯片tt样点间的喷嘴数k，(不包括与第一个样点相对的第一个喷嘴)：tt
k＝D/dtt
若不被整除，此时k值向下取整；tt
启动点样装置，在预点样确认喷头各个喷嘴喷射情况良好，无堵tt塞后，将喷头移动至起始位置，完成定位后，进行喷射；由于压电喷tt头中每一个喷嘴均是由相应的压电原件独立控制，因此满足线阵喷嘴tt的按需喷射液滴达到制备要求。控制器发出相应的脉冲电压信号控制tt喷头将液体喷射出。tt
如图3所示，喷头中的第1号喷嘴对准该行样点中的第1个样点，tt第2个样点对准该行样点中的第k+1号喷嘴(两样点间k个喷嘴)，tt以此类推，第(Q-1)×k+1号喷嘴对准该行样点中的第Q个样点，随后tt完成第一次喷印；tt
在完成第一次液滴喷射，生物样点远未达到需求尺寸。控制器控tttttt制压电喷头沿导轨作横向运动,移动喷嘴间距d，使得下一批喷嘴：tt第2号、第k+2号、第2k+2号…第(Q-1)×k+2号再次分别对准第tt1个、第2个…第Q个样点。通过位移传感器检测喷头移动距离，tt当达到间距d后，将反馈信号传送给控制器。继而控制器发出脉冲信tt号控制相应喷嘴进行第二次喷射，在完成第二次喷射之后，重复上述tt动作。直至第n号、第k+n号、第2k+n号…第(Q-1)×k+n号完成对tt准相应样点的第n次喷射，此时Q个样点制备完成。tt
重复上述动作，直至生物芯片基质上该行所有样点点样完毕，然tt后该喷头移至下一行的待点样处进行喷射。如此重复，直至生物芯片tt上的所有样点全部点样完成，将已完成的生物芯片基质取下，换另一tt张生物芯片基质吸附在工作平台上，为下一轮的点样做好准备。同时tt多喷头组合阵列准备开始下一轮的清洗、取样、吸干和点样动作。tt
由于压电喷头的喷嘴间距不一，芯片样点间距要求不一，D/d可tt不被整除，即单次喷射时，相应喷嘴未能全部对准样点。故此时Qtt个样点不能同时喷射，在已对准样点的喷嘴完成一次喷射后，未对准tt样点的喷嘴需移动S距离：tt
S＝(k+1)·d-Dtt
待喷嘴对准相应样点后，控制器控制相应喷嘴喷射液滴完成该次喷tt射。tt
由于，采用线阵喷头的形式对生物芯片上的多个样点同时点样，tt因此所需的喷嘴数N：tt
N≥k·(m-1)+n+1tt
其中m为同时点样的样点个数。tt
另外，因喷头上各个喷嘴孔径大小不一造成喷射出液滴容积差，tt采用纵向移动喷头进行喷印点样的方式，不同的连续n个喷嘴或每两tt个喷嘴之间间隔ni个喷嘴的n个喷嘴对同一样点依次喷射，所制备tt的样点容积Li为：tt
其中L0为单个喷嘴设定喷射容积，δi为单个喷嘴的容积误差。tt由于不同喷嘴所喷射液滴的容积误差δi不一，采用不同连续或间隔ttttttni个喷嘴对同一样点依次喷射，可平均单个喷嘴喷射出的容积偏差，tt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。tt
