阵列式一体化生物自动反应芯片及其使用方法技术

本发明专利技术提供了一种阵列式一体化生物自动反应芯片。具体地，一种阵列式一体化生物自动反应芯片，包括二个或二个以上的反应装置单元、可同时开启各个所述反应装置单元的第一控制装置、第二控制装置及外壳体（1）；所述反应装置单元包括：第一存放室（2）、第二存放室（3）、反应室（4）及设于反应室下部的出口（14）；以及使各个存放室、反应室及出口之间处于流体不连通状态的薄膜结构。以及一种使用所述反应芯片体外无细胞合成蛋白质的方法。

Array integrated biological automatic reaction chip and its application

【技术实现步骤摘要】
阵列式一体化生物自动反应芯片及其使用方法
本专利技术涉及生物
，具体地涉及一种用于生物反应的阵列式自动反应芯片以及应用所述反应芯片体外无细胞合成蛋白的方法。
技术介绍
本世纪最重要的前沿技术之一的微流控技术在生物、化学、医药等领域发挥着重要的作用，逐渐成为科学家手中流动的“芯”。微流控芯片具有流体可控、低样品耗损、易集成、反应快速、低成本等特征，在生物分子的体外合成、体外分离、体外检测方面具有广泛的应用。微流控芯片可由多种不同类型的材料制备，如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、3D打印材料、玻璃、纸基材料、塑料等，我们既可利用不同材料的制备方法制得结构功能多样的反应芯片，又可根据不同类型的生物反应选择合适的制备材料。然而具有多功能区的反应芯片往往需要专业人士对其进行严格规范的专业化操作，同时配备相关专业设备；并且生物反应通常也涉及诸多的反应原料和试剂，多步骤的实验操作和重复性的多组实验既增加了对操作人员的专业性要求，也增大了发生操作错误的概率。因此，阵列式一体化生物自动反应、检测芯片的研制是未来微流控芯片发展的趋势，以降低芯片使用过程中对专业化的要求，易于操作，提高反应、检测效率，并便于此类芯片的商业化推广。综上，本领域迫切需要开发一种阵列式的反应芯片，这种芯片通过一次人工操作可以同时实现对多组重复性实验的操作（例如，开启反应，添加试剂等），可有效减少重复实验中的人为误差或者同时且操作简单地通过体外无细胞系统合成多种不同的蛋白质。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一种阵列式的反应芯片，这种芯片通过一次人工操作可以同时实现对多组重复性实验的操作（例如，开启反应，添加试剂等），可有效减少重复实验中的人为误差或者同时且操作简单地通过体外无细胞系统合成多种不同的蛋白质。本专利技术的第一方面提供了一种阵列式一体化生物自动反应芯片，包括二个或二个以上的反应装置单元、可同时开启各个所述反应装置单元的第一控制装置、第二控制装置及外壳体（1）；其中，所述反应装置单元位于外壳体内，且所述第一控制装置及所述第二控制装置可活动地固定于外壳体上；所述反应装置单元包括：第一存放室（2）、第二存放室（3）、反应室（4）及设于反应室下部的出口（14）；第一存放室与第二存放室之间设有第一薄膜结构（5），第二存放室与反应室之间设有第二薄膜结构（6），反应室与出口之间设有第三薄膜结构（7）；各个薄膜结构用于使各个存放室、反应室及出口之间处于流体不连通状态；且所述第一存放室位于所述第二存放室上方、所述第二存放室位于所述反应室上方；所述第一控制装置包括：二个或二个以上的第一穿刺结构以及第一联动结构；其中，各个第一穿刺结构固定于第一联动结构上并通过第一联动结构实现联动控制，且所述的第一穿刺结构用于破坏第一薄膜结构及第二薄膜结构，使第一存放室与第二存放室之间、及第二存放室与反应室之间从流体不连通状态变为流体连通状态；所述第二控制装置包括：二个或二个以上的第二穿刺结构以及第二联动结构；其中，各个第二穿刺结构固定于第一联动结构上并通过第二联动结构实现联动控制，且所述的第二穿刺结构用于破坏第三薄膜结构，反应室与出口之间从流体不连通状态变为流体连通状态。在另一优选例中，所述第一穿刺结构和/或所述第二穿刺结构与所述反应装置单元的数量相等且一一对应。在另一优选例中，所述的反应芯片用于体外无细胞蛋白质的合成。在另一优选例中，所述的第一存放室设有第一进样口（15）、所述第二存放室设有第二进样口（16）和/或所述反应室设有第三进样口（17）。在另一优选例中，所述反应芯片还包括可与第一进样口和/或第三进样口密封连接的第一密封盖（18），且所述的第一密封盖的中心位置设有薄膜结构（8）；和/或所述反应芯片还包括可与第二进样口密封连接的第二密封盖（19）。在另一优选例中，所述第一穿刺结构还用于破坏与第一进样口密封连接的所述第一密封盖上的薄膜结构；和/或所述第二穿刺结构还用于破坏与第三进样口密封连接的所述第一密封盖上的薄膜结构。在另一优选例中，所述各个反应装置单元、第一密封盖、第二密封盖通过3D打印一体成型技术制作。在另一优选例中，所述反应芯片的反应装置单元中的各个进样口与与其相对应的密封盖连接后，各个反应装置单元在开开启第一控制装置前处于密封状态。在另一优选例中，与第一进样口密封连接的第一密封盖上的薄膜结构（8）、第一薄膜结构（5）、及第二薄膜结构（6）部分或全部位于同一轴线上；和/或与第三进样口密封连接的第一密封盖上的薄膜结构（8）、及第三薄膜部分或全部位于同一轴线上。在另一优选例中，所述第一穿刺结构包括：柱体（9）及尖头结构（10）；所述尖头结构设于所述柱体的一端，所述柱体的另一端与所述第一联动结构连接；和/或所述第二穿刺结构包括：柱体（11）及尖头结构（12）；所述尖头结构设于所述柱体的一端，所述柱体的另一端与所述第二联动结构连接。在另一优选例中，所述反应装置单元还包括内气压平衡装置。在另一优选例中，所述内气压平衡装置为通气管（29），所述通气管设于所述第一存放室与所述反应室之间。在另一优选例中，所述密封盖与所述进样口的连接方式选自下组：螺纹啮合结构结构、塞封结构、搭扣密封结构、旋转卡扣密封结构、或其组合。在另一优选例中，所述第一密封盖与所述第一进样口和/或第三进样口的连接方式为旋转卡扣密封结构；所述结构包括：设于所述第一进样口和/或第三进样口上的二个及二个以上（2-6个）的第一凸台结构以及设于所述第一密封盖上并与所述第一凸台结构相对应的第一空轨A（20）、第一空轨B（21）及第一挡板（22）；其中，所述的第一凸台可沿所述的第一空轨A及第一空轨B移动，并由所述第一挡板限制所述密封盖的最大旋转角度。在另一优选例中，所述第二密封盖与所述第二进样口的连接方式为旋转卡扣密封结构；所述结构包括：设于所述第二进样口的二个及二个以上（2-6个）的第二凸台结构以及设于所述第二密封盖上并与所述第二凸台结构相对应的第二空轨A（23）、第二空轨B（24）及第二挡板（25）；其中，所述的第二凸台可沿所述的第二空轨A及第二空轨B移动，并由所述第二挡板限制所述密封盖的最大旋转角度。在另一优选例中，所述第一控制装置或第二控制装置可活动地固定于外壳体上是通过安装在外壳体内部的薄片结构实现；当在无额外作用力施加于所述控制装置时，所述控制装置固定于所述的外壳体上；当对所述控制装置施加额外作用力时，所述控制装置向下活动，且其中的各个穿刺结构同时向下并破坏相应的薄膜结构。在另一优选例中，所述薄片结构包括3到8个绕圆柱均匀分布的薄片结构单元（13）。在另一优选例中，所述第一存放室、第二存放室和/或所述反应室的底面为斜面结构（30），且倾斜角为20到40°。在另一优选例中，所述外壳内还设有摇晃装置，和/或所述反应芯片外部还配有摇晃装置。在另一优选例中，所述的反应芯片包括2~10个反应装置单元。在另一优选例中，所述薄膜结构的厚度为20~1000μm；优选地，60~300μm。在另一优选例中，所述第一存放室容积为1mL~50mL、第二存放室的容积为100µL~1000µL，和/或所述反应室的容积为2mL~80mL。在另一优选例中，各个反应装置单元中的第一存放室中装有或未装有用于反应的试剂或原料。在另一优选例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列式一体化生物自动反应芯片，包括二个或二个以上的反应装置单元、可同时开启各个所述反应装置单元的第一控制装置、第二控制装置及外壳体（1）；其中，所述反应装置单元位于外壳体内，且所述第一控制装置及所述第二控制装置可活动地固定于外壳体上；所述反应装置单元包括：第一存放室（2）、第二存放室（3）、反应室（4）及设于反应室下部的出口（14）；第一存放室与第二存放室之间设有第一薄膜结构（5），第二存放室与反应室之间设有第二薄膜结构（6），反应室与出口之间设有第三薄膜结构（7）；各个薄膜结构用于使各个存放室、反应室及出口之间处于流体不连通状态；且所述第一存放室位于所述第二存放室上方、所述第二存放室位于所述反应室上方；所述第一控制装置包括：二个或二个以上的第一穿刺结构以及第一联动结构；其中，各个第一穿刺结构固定于第一联动结构上并通过第一联动结构实现联动控制，且所述的第一穿刺结构用于破坏第一薄膜结构及第二薄膜结构，使第一存放室与第二存放室之间、及第二存放室与反应室之间从流体不连通状态变为流体连通状态；所述第二控制装置包括：二个或二个以上的第二穿刺结构以及第二联动结构；其中，各个第二穿刺结构固定于第一联动结构上并通过第二联动结构实现联动控制，且所述的第二穿刺结构用于破坏第三薄膜结构，反应室与出口之间从流体不连通状态变为流体连通状态。...

【技术特征摘要】
1.一种阵列式一体化生物自动反应芯片，包括二个或二个以上的反应装置单元、可同时开启各个所述反应装置单元的第一控制装置、第二控制装置及外壳体（1）；其中，所述反应装置单元位于外壳体内，且所述第一控制装置及所述第二控制装置可活动地固定于外壳体上；所述反应装置单元包括：第一存放室（2）、第二存放室（3）、反应室（4）及设于反应室下部的出口（14）；第一存放室与第二存放室之间设有第一薄膜结构（5），第二存放室与反应室之间设有第二薄膜结构（6），反应室与出口之间设有第三薄膜结构（7）；各个薄膜结构用于使各个存放室、反应室及出口之间处于流体不连通状态；且所述第一存放室位于所述第二存放室上方、所述第二存放室位于所述反应室上方；所述第一控制装置包括：二个或二个以上的第一穿刺结构以及第一联动结构；其中，各个第一穿刺结构固定于第一联动结构上并通过第一联动结构实现联动控制，且所述的第一穿刺结构用于破坏第一薄膜结构及第二薄膜结构，使第一存放室与第二存放室之间、及第二存放室与反应室之间从流体不连通状态变为流体连通状态；所述第二控制装置包括：二个或二个以上的第二穿刺结构以及第二联动结构；其中，各个第二穿刺结构固定于第一联动结构上并通过第二联动结构实现联动控制，且所述的第二穿刺结构用于破坏第三薄膜结构，反应室与出口之间从流体不连通状态变为流体连通状态。2.如权利要求1所述的反应芯片，其特征在于，所述的反应芯片用于体外无细胞蛋白质的合成。3.如权利要求1所述的反应芯片，其特征在于，所述的第一存放室设有第一进样口（15）、所述第二存放室设有第二进样口（16）和/或所述反应室设有第三进样口（17）。4.如权利要求3所述的反应芯片，其特征在于，所述反应芯片还包括可与第一进样口和/或第三进样口密封连接的第一密封盖（18），且所述的第一密封盖的中心位置设有薄膜结构（8）；和/或所述反应芯片还包括可与第二进样口密封连接的第二密封盖（19...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，吴亮，于雪，
申请(专利权)人：康码上海生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31