[发明专利]在封闭系统中利用泵和阀控制的杂交系统

说明书

本发明是申请人三星电子株式会社于2005年12月6日向中华人民共和国国家知识产权局提交的申请号为200510121630.5、名称为“在封闭系统中利用泵和阀控制的杂交系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种杂交系统，更具体来说，涉及一种用于自动进行生物芯片的杂交操作，如样品分散、样品混合、芯片洗涤，以及芯片干燥的杂交系统。

背景技术

生物芯片是通过高密度地将被分析的生物分子探针固定在支持物上而制成的。生物分子探针可以是DNA、蛋白质等等。通过检测该探针是否与样品中包含的靶物质进行了杂交，可以对基因表达特征、遗传缺陷、蛋白质分布、反应特性等等进行分析。生物芯片根据所使用的探针类型可分为DNA芯片、蛋白质芯片等等。此外，生物芯片根据其固定的对象可分为固定在固相支持物上的微阵列芯片，和固定在微通道上的芯片实验室(lab-on-chip)。生物芯片需要杂交腔室，混合系统，以及洗涤/干燥系统以使样品中包含的靶物质与探针之间获得有效的杂交。

按照常规，杂交过程是在如图1所示的载玻片和盖玻片之间形成的杂交腔室中手动实施的。根据使用者、16至17小时的长测定时间、和对达到100μl左右样品的需要，这会导致试验条件的改变。

为了克服这些缺点，已经开发出可自动执行杂交、洗涤和干燥过程的自动化系统。利用波动的自动化系统的使用，使得提高了杂交效率，减少了使用者之间的差异，检测时间减少到2小时或更短，并且只需要达到50μl或更少的样品。

图2A和2B是Affymetrix公司开发的常规自动化杂交系统的视图，其在美国专利6391623中有所公开。参见图2A和2B，杂交腔室通过流体输送系统与泵相连，杂交过程被流体循环所促进。此外，样品加载、混合、洗涤、和干燥都在一个系统中进行。然而，对该设备来说，由于使用了蠕动泵和循环流体通道，因而需要大量的样品。因此，在杂交进行了16小时之后，要洗涤该DNA芯片并用旋转炉干燥。此外，其插槽只能使用从Affymetrix公司购得的芯片，也就是说，该设备不具有兼容性。

图3A和3B是Tecan公司开发的常规自动化杂交系统的视图，其在US20030013184中有所公开。参见图3A和3B，溶液的混合与载玻片的干燥在一块板上进行，在样品注入之后，杂交、洗涤和干燥自动进行。杂交腔室的两端与两条通道相连接，每条通道中包括用于混合的膜件和两个微泵以帮助芯片上固定的探针与靶溶液之间发生杂交。为了在腔室中有效地混合，在加入靶溶液至腔室的盖处之后再混合样品，这样杂交腔室会被严重地污染。

图4A和4B是Memorec公司开发的常规自动化杂交系统的视图。参见图4A和4B，在样品注入之后，杂交、洗涤和干燥自动进行。该杂交系统包括用于获得主动循环的隔膜泵。然而，在这种情况下，因为样品必须进行循环，所以需要大量的样品，多达220μl。

图5A和5B是购自Biomicro公司的MAUI杂交系统的视图。参见图5A和5B，可在同一条件下测定四个芯片。然而，在这种情况下，在芯片上贴上衬片或衬垫并注入样品之后，必须分别进行洗涤和干燥过程。

图6A和6B是购自Genomic Solution公司的杂交系统的视图，其在美国专利No.6432696中有所公开。参见图6A和6B，可控制多个芯片中流体的流动和温度。然而，在这种情况下，该杂交系统不包含用以分散样品的混合装置。

为了解决这些出现在常规杂交系统中的问题人们进行了研究，结果，本发明的发明者发现，通过控制封闭系统中的泵和阀可以实现自动化的杂交系统，并完成了本发明。

发明内容

本发明提供了一种杂交系统，其中在封闭的系统中控制泵和阀。

本发明还提供了一种杂交系统，包括集成于杂交腔室上的密封垫。

本发明还提供了一种杂交系统，其中样品的加载、混合、洗涤和干燥通过一个通道实施。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于杂交生物芯片的杂交系统，包括：腔室装置，包括至少一个杂交腔室，其含有生物芯片支持物和具有样品入口的第一盖；混合装置，包括：两个与杂交腔室端部相连的空气通道；两个设置在该空气通道中的阀；与上述两个空气通道相连接的集成式空气通道；以及设置在该集成式空气通道中的气泵；以及洗涤和干燥装置，包括：与上述两个空气通道之一通过一分支阀连接的流动通道，设置在该流动通道内的流动泵，以及与该流动通道相对设置的缓冲液入口。