[发明专利]一种生物芯片及芯片控制方法

说明书

本发明公开了一种生物芯片及芯片控制方法。所述生物芯片包括芯片基体，设置在芯片基体上的定量取样装置、多个试剂腔、以及反应器；每个所述试剂腔设有与所述反应器连通的管道，在每根管道中设有常闭微阀；所述定量取样装置具有样本出口，所述样本出口与所述反应器连通。本发明的生物芯片结合了集成大型自动化分析仪器以及生物芯片的所有优点，不仅严格实现了传统自动化分析仪器的分析精度，甚至在有些功能方面超过了传统自动化分析仪器。

技术领域

本发明涉及一种生物芯片及芯片控制方法，属于生物芯片领域。

背景技术

目前市场上现有技术分为两种：传统大型自动化分析仪器检测技术和串行生物芯片技术。

如图1和2所示，传统大型自动化分析仪器是采用并行式技术，这种技术优点是能做到高精度定量分析检测。而并行式技术的特点是每种试剂单独存储，根据检测反应需要，试剂依次通过独立的液路进入到同一个反应器，实现对样本的分析检测。

传统大型自动化分析仪器检测技术的优点是：

1、样本及试剂都可以采用样品针精确定量加入到反应器。

2、独立管路避免了试剂间的交叉污染。

3、各种试剂独立储存，便于处理有特殊要求的试剂。

4、反应清洗彻底，清洗残余物可以控制在很小CV。

5、因为是独立反应器，可以便于对反应器做各种检测处理。

6、基于以上的优点，可以得出一个精确定量的分析结果。

传统检测分析仪器在实现精确定量分析结果的同时，也存在一些缺点：

1、结构复杂，维护不便。

2、存在较多液路及废液排放。

3、需要对样品针进行清洗等作业，消耗试剂量大。

4、无法做到便携式及现场即时诊断。

由于存在上述缺陷，微加工技术及材料技术的发展使得生物芯片成为一种可能。而生物芯片是把生物、化学、医学等领域分析样品的过程，包括制备、反应、分离、检测等基本单元集成到一块几平方厘米甚至更小的芯片上，自动完成分析的全过程，其中比较典型的技术是串行微流控芯片技术。

如图3和4所示，串行微流控芯片技术比较典型的例如深圳华迈兴微的M2型分析芯片。其中串行式技术在加入样本后，样本每经过一种试剂存储管道或是存储腔的时候，把该管道或是存储腔当作反应器，进行反应。反应结束后，在驱动力作用下，反应后的混合液再流往下一种试剂继续下一步的生物反应，直到最终的结果检测。这种串行微流控芯片技术存在的优点是：芯片制备技术简单，设计制造成本低，操作简易，可以实现现场即时诊断等。

但因为这种串行微流控芯片技术基于上述固有特性，它无法达到大型自动化分析仪器的精度，存在以下缺点：

1、这种方法无法避免交叉污染。

2、这种方法无法达到试剂量的精准加样。

3、混匀过程不可逆，存在混匀程度不一致的风险。

4、清洗过程不可逆，存在清洗不彻底的风险。

基于以上这些缺点，串行式生物芯片无法完成样本的高精度定量分析。

生物芯片技术在近20年得到了快速发展，尤其是微流控技术、新材料技术以及人工智能技术的快速发展，使得生物芯片技术逐渐走向产业化。但是，现在生物芯片中的微量定量取样是一个普遍性的难题。