微电磁分配头及其在微小颗粒分发中的应用制造技术

一种微电磁分配头，包括由磁芯、信号源和隔磁罩，磁芯包括磁芯体及位于其前端、用于吸取微粒的吸取端，磁芯部周围绕着线圈，信号源给线圈供电，用于隔离磁场的隔磁罩包裹在线圈外部。该微电磁分配头能够有效并快速地输送和分发磁性微粒，可用于分发固态微粒或微量液态物，分发效率高，且清洗方便。本发明专利技术还提出微电磁分配头阵列之结构、磁性微粒的分发方法和微量液态样品的运送方法，以实现有效并快速地输送和分发。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微小颗粒的输送装置和输送方法，具体是关于微电磁分配头及其利用微电磁分配头进行微小颗粒的分发，该微小颗粒包括核苷、抗体、受体、酶、细胞及组织等生物样品以及化学分子、固态微粒等等。在生物、医学和化学领域中，经常要进行微小颗粒的输运和分发，例如输送液态或固态样品。对于大体积液态样品进行精确的输运和分发较容易实现，但是在很多实验中需要对微小体积的液态样品进行输运和分发，如在很多分子生物学实验中就需要精密的移液器操作微升或亚微升量级的样品，这也是目前在一般实验室中所能达到的极限。同时，在输运和分发这些样品时还需要防止样品被污染，通常的办法是采用一次性的输运分发器械或是对输运分发器械进行清洗，但是相对而言这些方法都不是很方便。随着技术的发展，特别是生物芯片(biochip)技术的出现，对样品的输运和分配技术有了更高的要求，一般需要分发的样品量更少，同时需要分发的样品种类也更多，所以对分配技术的要求就更高了。以目前生物芯片领域中研究的最热门的微阵列(microarray)技术为例，微阵列芯片的制作过程就是在各种材料(如玻璃、硅、尼龙膜等)表面固定一定密度的探针，固定的探针可以是DNA、RNA、蛋白、细胞或组织，这些探针包含着特定意义的生物生物信息，如对应于某些疾病的特定基因片段、药物待作用的特定细胞或组织。目前一般是通过精密的机械手控制微量样品分配头的运动并对微量样品分配头进行精确定位，这样利用微量样品分配头可以将液体样品精确地分配到微阵列上的不同位置处，一般液体样品的分配量为几百皮升到几个纳升，同时为了达到高通量的目的，一般每个微阵列上的探针数量多的可达几万到几十万种，这就要求有很高的分配技术。因为精密机械手在现代工业中已经被广泛地采用，技术已经比较成熟，所以目前在制作微阵列芯片中精密的机械手技术不是瓶颈所在，比较困难的还是在微量样品分配头上，目前常用的分配头有点样钢针、毛细管和压电喷射头等，但是由于这类分配头的制作成本都比较高，所以一般无法做到一次性使用，通常都是重复多次使用，每换一种样品就需要对分配头进行清洗，但是由于液体有粘附性，并且分配头上用于承载液体样品的腔体都很小，所以清洗步骤都不简单，且有相当一部分样品被浪费，这样就降低了整个微量样品分配器的效率并有可能发生交叉污染。在其它种类的生物芯片中，同样需要对微量样品进行输运和分配，所以如何做到有效并快速的输运和分配样品是目前生物芯片领域急需解决的一个问题。本专利技术的目的之一在于提供一种用于分发微小颗粒的微电磁分配头，该微电磁分配头能够有效并快速地输送和分发磁性微粒，可用于分发固态微粒或微量液态物，分发效率高，且清洗方便。本专利技术的目的之二在于提供一种一次可分发多个、多种微小颗粒的微电磁分配头阵列，该微电磁分配头阵列能够有效并快速地输送和分发磁性微粒，可用于分发固态微粒或微量液态物，分发效率高，且清洗方便。本专利技术的目的之三在于提供一种磁性微粒的分发方法，该方法能够有效并快速地输送和分发磁性微粒，可用于分发固态微粒或微量液态物，分发效率高。本专利技术的目的之四在于提供一种微量液态样品的运送方法，该方法能够有效并快速地输送和分发微量液态样品。本专利技术的技术方案如下本专利技术的目的之一是这样实现的本专利技术之一种微电磁分配头，包括由磁芯、信号源和隔磁罩，磁芯包括磁芯体及位于其前端、用于吸取微粒的吸取端，磁芯部周围绕着线圈，信号源给线圈供电，用于隔离磁场的隔磁罩包裹在线圈外部。为吸取低温固态微粒，防止微电磁分配头之吸取端因温度较高而使低温固态微粒融化，在该微电磁分配头中可设有使该微电磁分配头处于低温状态的制冷装置。所述的制冷装置可采取以下二种结构在磁芯上开有小孔，该孔内可注入低温物质；或是在微电磁分配头中设置制冷器件。本专利技术的目的之二是这样实现的本专利技术之一种微电磁分配头阵列，由多个上述的微电磁分配头组合构成，即每个微电磁分配头都包括由磁芯、信号源和隔磁罩，每个微电磁分配头都可以单独控制，以吸取微粒。上述之微电磁分配头阵列也可采用另一结构，即磁芯之磁芯体的尺寸较大，其前端设置有多个吸取端组成阵列。在这一结构中，所有吸取端受到统一的控制。在上述微电磁分配头阵列中，为便于一次性取得所需微粒，其中的各个微电磁分配头吸取端之间的距离可与待运样品承载器上各个孔的间距相配合。本专利技术的目的之三是这样实现的本专利技术之一种磁性微粒的分发方法，包括以下步骤(1)利用微电磁分配头产生的磁力吸取待分发的磁性微粒，并移送至目的地上方；(2)撤去微电磁分配头的磁力，让磁性微粒落下。根据该分发方法，在吸取磁性微粒时，可控制微电磁分配头上线圈中电流的大小，使微电磁分配头产生适当的磁力，以确保每次只吸取所需的磁性微粒。适当的磁力是参考每一微粒的重量、每次吸取的微粒个数等，例如控制吸取端每次只吸取一个磁性微粒，根据需要也可控制吸取端每次吸取多个磁性微粒。控制微电磁分配头上线圈中电流的大小以使微电磁分配头产生适当的磁力的方法之一是将微电磁分配头之磁芯部周围所绕线圈固定，在上下方向调节磁芯部的位置，以使微电磁分配头产生适当的磁力。控制微电磁分配头上线圈中电流的大小以使微电磁分配头产生适当的磁力的方法之二是将微电磁分配头之磁芯部固定，在上下方向调节磁芯部周围所绕线圈的位置，以使微电磁分配头产生适当的磁力。为确保磁性微粒被运送至目的地上方后，撤去微电磁分配头的磁力即可下落，可在微粒运送目的地之下方放置一磁体，产生更大的磁场以吸引磁性微粒下落。也可在微粒运送目的地设有一电磁单元，该电磁单元可产生吸引磁性微粒下落的磁场；当微电磁分配头运送磁性微粒到达目的地上方时，断去微电磁分配头上的电信号，同时接通该电磁单元以产生吸引磁性微粒的磁场。本专利技术的目的之四是这样实现的本专利技术之一种微量液态样品运送方法，包括以下步骤(1)利用微电磁分配头吸取顺磁性磁珠，并将该顺磁性磁珠运送到样品承载器上的样品池中；(2)冷却样品池，使样品与顺磁性磁珠凝成低温的固态小球，形成带样品的磁珠；(3)利用微电磁分配头吸取带样品的磁珠，将其运送到目的地上方；(4)撤去微电磁分配头的磁力，让带样品的磁珠落下。该方法是通过将微量液态样品与磁珠结合为带样品的磁珠，即磁性微粒，再进行分发。本专利技术之微电磁分配头及微电磁分配头阵列能够有效并快速地输送和分发磁性微粒，可用于分发固态微粒或液态微粒，分发效率高，且清洗方便。本专利技术之磁性微粒的分发方法，能够有效并快速地输送和分发磁性微粒，可用于分发固态微粒或液态微粒，分发效率高。本专利技术之微量液态样品的运送方法，能够有效并快速地输送和分发微量液态样品。该方法通过在样品中加入微磁珠并降温冷冻形成固态颗粒，通过微电磁分配头依次吸取固态的样品颗粒并将其运送到指定的位置，这样在分配头上就没有多少样品残留，使微电磁分配头清洗方便，并提高整个样品运送系统的效率。以下结合附图对本专利技术优选实施例进行详细描述。附图说明图1为本专利技术所述微电磁分配头之实施例的结构示意图；图2为本专利技术所述的带有降温装置的微电磁分配头之实施例的结构示意图；图3为本专利技术所述的微电磁阵列分配头阵列之实施例的结构示意图；图4为本专利技术所述的微电磁分配头运送微量液态样品方法之实施例的过程示意图。本专利技术提出的一种微电磁分配头，其优选的实施例为该微电磁分配头包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电磁分配头，包括由磁芯、信号源和隔磁罩，磁芯包括磁芯体及位于其前端、用于吸取微粒的吸取端，磁芯部周围绕着线圈，信号源给线圈供电，用于隔离磁场的隔磁罩包裹在线圈外部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许俊泉，赖亚明，李志明，刘理天，周玉祥，
申请(专利权)人：清华大学，北京博奥生物芯片有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]