[實用新型]一種含超聲波系統的芯片實驗室

無效

• 申請號: 200620152270.5
• 申請日: 2006-12-31
• 公開（公告）號: CN201051091Y
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 劉津平;劉文韜;高霞
• 申請（專利權）人: 劉文韜
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型一般涉及用于化學及生物化學分析、化學及生物傳感、合成和檢測的微型儀器，尤其涉及一種生物、化學及醫藥實驗檢測領域的含超聲波系統的芯片實驗室。

背景技術

傳統的生物、化學及醫藥等實驗室操作過程包括試樣制備、化學/生物化學轉化、樣品分餾、信息信號檢測和數據處理。其中，通常需將各待測液體按容量精度進行測定、配比和混合，置入一種或多種不同物理或化學環境中(或儀器中)進行轉化或分餾。這種傳統的實驗室分析乃繁瑣復雜的分析過程，要獲取化學和生物化學信息資料需要昂貴的設備、專門的實驗室和受過專門訓練的技術人員。這種實驗室分析之特點是勞務成本高、試劑耗量大、反復時間長、人為誤差幾率大，乃至分析成本高、分析不精確以及重復性差。

近十多年來，人們不斷嘗試，研究一種高度集成式的、整體化微型實驗室，即芯片實驗室(Lab-on-chip)來解決上述問題，取得了很大成就。這種芯片實驗室是利用半導體及微加工技術等在面(體)積微小的芯片上制作微流道、微閥、微反應器、微流量傳感器、微檢測器等功能單元，構成微型生化系統，將樣品(試樣)的前處理、生物/化學反應、待測物分離、檢測等全生化/化學過程集成在微小的芯片上來實現的，并依靠一些檢測方法如電化學檢測法和光學檢測法，將化學信號轉換成電信號，再經計算機或其他信號處理裝置進行解釋。

然而，迄今出現的芯片實驗室之檢測效果仍然未能令人十分滿意，其缺陷主要體現在檢測靈敏度較低、檢測精度尚不太高。

發明內容

本實用新型提出了一種含超聲波系統的芯片實驗室，這種芯片實驗室結合了超聲波技術。本實用新型目的在于：克服現有技術中的芯片實驗室之檢測效果不高缺陷、提高芯片實驗室檢測靈敏度和精確度，擴大現有芯片實驗室的應用范圍以及擴大其檢測樣品種類。

本實用新型的技術方案適用于任何種類的芯片實驗室(含生物芯片實驗室)，尤其適用于分析和檢測具有堅韌細胞壁之細菌的芯片實驗室。

本實用新型的整個技術方案由如下兩部分組成，但不限于須同時應用這兩部分技術到同一芯片實驗室上，應用這兩部分技術中任一部分均能在不同程度上獲得提高檢測靈敏度和精度的目的。

1)在芯片實驗室的鏈擴增區(PCR區)之前樣品區設置與樣品池直接接觸(無需液介質)的超聲換能器，該換能器可在可調超聲電源作用下產生超聲波，更有效的破碎裂解樣品池內樣品細胞等或剪切其中目標大分子。換能器與樣品池接觸處形狀相似，可以是各種簡單幾何形狀，但最好是具有聚焦功能的凹面球形。

2)在芯片實驗室的鏈擴增區之后的雜交檢測區的外壁(液體流入端與流出端)設置與該外壁直接接觸的(無需液介質)的超聲換能器，該換能器可在可調超聲電源作用下產生超聲波，促進雜交反應以及加速增強雜交反應后的區內清洗工作。超聲換能器也可設置在雜交檢測區的內表面，但最好是外壁面，以避免產生交叉感染等。

本實用新型涉及的含超聲波系統的芯片實驗室至少包括樣品區，雜交檢測區和一套超聲聲源以及信號檢測控制裝置；其中，樣品區包括至少一個樣品池、相應數目的與樣品池直接接觸的超聲換能器。還包括：芯片實驗室的蓋板，樣品流入(或注入)流道，流道也可設計在蓋板上以通入樣品池腔，底板，控制導線，固定有至少一個探針的探針基質，清洗液體(如水)入口，樣品液或清洗液排出口道，樣品池腔。

本實用新型所涉及的樣品池是凹面球形、橢圓形、圓柱形、圓錐形或其他旋轉體型。

本實用新型所涉及的雜交檢測區包括至少一個可內置一種固定一種或多種與目標分子互補的生物探針基質的雜交檢測池、至少一個安置在雜交檢測池上方外表面或四周外表面上的超聲波換能器。該超聲換能器可在可調超聲電源作用下產生超聲波。

本實用新型所涉及的與樣品池相接觸的超聲換能器的內腔具有與樣品池外表形相似的形狀，是凹面球形、橢圓形、圓柱形、圓錐形或其他旋轉體型；所涉及的雜交檢測池的內腔是長方形、矩形、菱形、橢圓形、圓柱形、圓錐形或其他旋轉體型。

本實用新型所涉及的樣品池與雜交檢測池是一體式或分別制造的組合體式。它們的制造材料包括高分子材料，玻璃，石英玻璃，陶瓷，金屬以及它們的任何組合物。