组合靶基因自动检测仪制造技术

本发明专利技术涉及的是一种组合靶基因自动检测仪；该检测仪包括进样系统、微型石英谐振阵列基因传感器芯片、杂交反应系统、和数据处理系统，本发明专利技术主要是利用微细加工技术直接在压电石英晶体上刻蚀出超薄石英谐振器阵列，然后固化大量的探针，所以一次可以对大量的ＤＮＡ分子或ＲＮＡ分子进行检测分析而得到所需要的数据，从而解决了传统核酸印迹杂交技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少等不足；本发明专利技术所述的靶基因自动检测仪具备可原位测定、无需标记、随时可获得检测信息、体积较小、便于携带、使用方便、成本低廉等优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种组合靶基因自动检测仪。随着人类基因组计划的逐步实施以及分子生物学相关学科的迅猛发展，基因序列数据库正以前所未有的速度迅速增长。然而，如何研究众多基因的生物信息及其在生命过程中所担负的功能成了本领域研究人员需要解决的课题，这就对大量的脱氧核糖核酸DNA、核糖核酸RNA序列测定及其分析提出了准确快速的要求。基因芯片又称DNA芯片或生物芯片的出现为解决此类课题提供了可能的解决办法。本专利技术的主要目的在于提供一种利用体外基因芯片技术对人类遗传病、肿瘤和传染性疾病进行基因诊断、基因分型以及法医学和环境分析的靶基因自动检测仪。本专利技术所述的检测方法是利用微细加工技术直接在石英晶体上刻蚀出超簿石英谐振器阵列或单一的石英谐振器，然后将大量探针分子固定于镀有金或银膜层的石英晶体支持物上(晶体两侧通过银电极施加一定的电压)，而后在探针与标本进行杂交。由于杂交与否及数量会导致石英晶体谐振频率的改变，将石英晶体谐振频率的变化值输入数据处理系统，即可直观地显示标本的杂交情况和数量。下面是本专利技术的附图说明，通过下面的说明并结合以下的详细描述，可以更清楚地理解本专利技术的原理和构造，其中附图1是本专利技术所述的组合靶基因自动检测仪中采用的微型石英谐振阵列基因传感器芯片示意图；附图2是附图1所述的芯片的A-A向剖视图；附图3是本专利技术所述的组合靶基因自动检测仪中电极和探针固定情况示意图；附图4本专利技术所述的组合靶基因检测仪对HPV及LT检测结果示意图，其中，Y轴是频率减少值，X轴是时间；附图5是本专利技术所述的组合靶基因自动检测仪组成的流程示意图；附图6是本专利技术所述的组合靶基因自动检测仪的电路和各部件连接方式示意图。下面是本专利技术上述附图的各部件的标号，其中，1探针层，2是上金(或银)膜层，3是石英晶体，4是下金(或银)膜层，5基座，6是银电极，7是探针(或者称已知基因片断)，8是支撑物。下面是对本专利技术所述检测仪进行详细描述。所谓基因芯片(Gene chip)，是指将大量探针分子固定于支持物上，然后与样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱而判断样品中靶分子的存在极其数量。由于用该技术可以将极其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的DNA分子或RNA分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少等不足。本专利技术的特点是将基因芯片技术与压电传感器技术结合应用，现有技术中存在着多种基于不同原理而制作的基因芯片传感器，而本专利技术的贡献在于将基因芯片技术与压电传感器技术相结合，构成独特的检测方法。由于本专利技术采用的是利用微细加工技术直接在石英晶体上刻蚀出超簿石英谐振器阵列，石英晶体谐振频率对晶体表面质量微细改变十分敏感，因而其质量检出限可达pg级。并且由于微细加工技术使其易于成批制备，可大大降低成本。本专利技术所述的检测仪所采用的基本技术原理如下1、压电现象及压电原理晶体受外界机械压力的作用，在其表面上产生电荷的现象，称为压电效应。1880年，雅克.居里和皮埃尔.居里兄弟首先发现石英等一些晶体的压电现象并指出，某些电介质物质，在沿一定方向受到外力的作用变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷；当外力去掉以后，又重新回到不带电的状态；而且，晶体表面所形成的电荷和外加压力成正比。现有技术将这种机械能转变为电能的现象，称为“顺压电效应”。相反，在电介质极化的方向上施加电场，它会产生机械变形；当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失。这种将电能转变成机械能的现象，被称为“逆压电效应”。现有技术中将具有压电效应的电介质物质统称为压电材料。在自然界中，大多数晶体都具有压电效应。但多数晶体的压电效应过于微弱，没有实用价值。比较常见的压电材料有石英、陶瓷等，还包括一些合成和天然的聚合物，如聚偏氟乙烯及DNA、蛋白质等具有一定取向的生物结构，其中石英因其良好的机械、电化学和温度等综合性能，成为压电传感，特别是压电化学和压电生物传感的主要元件。石英是一种各向异性晶体，按不同方向切割晶体，其物理性质(如弹性、压电效应、温度特性等)相差很大。研究人员发现，当交变激励电压施加于压电晶体两侧的电极时，晶体会产生机械变形振荡，当交变电压频率达到晶体固有频率时，振幅加大，形成压电谐振，此特定频率称为谐振频率。依据压电传感的敏感机理，用压电晶体为谐振结构，可以发现其输出信号(谐振频率)与晶体的物理尺寸和性质密切相关。人们还观察到当晶体被涂上薄层物质以后，其振荡频率会发生相应变化。Sauerbrey通过AT切割石英晶体在气相中振动首先推导出来有关晶体表面所载物质质量与谐振频移的关系式(2-1)，并以此为依据提出将压电晶体用做灵敏的微天平，故此式常称为Sauerbrey方程。ΔF=-2×Fq2μqρq×ΔmA---(2-1)]]>△F由涂层引起的频率变化值(Hz)。Fq基本响应频率。Fq=ν2tq=12tqμqρq]]>ν声波在空气中的传播速度。tq石英的厚度(cm)。μqAT-cut石英的剪切模数(2.947×1011g.cm-1.s-2)。ρq石英的密度(2.648 g.cm-3)。△m石英晶片的表面的涂层质量(g)。A石英晶片的表面积(cm2)。(注意△m是石英晶片两面的涂层总质量，A是石英晶片的一面的表面积。)对于AT切割的石英晶体，其剪切模数(μq=2.95×1011dyn/cm2)和密度(ρq=2.648 g.cm-3)都是定值，将μq和ρq的值代入(2-1)式得到ΔF=-2.26×10-6×Fq2A×Δm---(2-2)]]>以上两式导出的前提是假定石英晶片上均匀沉积的涂层薄膜等效于增加同样质量的一层石英。即要求薄膜与石英是刚性结合的，也就是说电极表面上的质量在晶体振荡时不经受任何剪切形变，这样便可忽略膜层对于石英晶体密度和弹性的差异。从Sauerbrey等式可以看出，石英晶片在气相中振荡时，△f与△m呈简单的线性关系，因此石英晶片可用来做非常敏感的质量检测器，其检测限可以达到ng级，甚至pg级水平。不过，已经有人证实将Sauerbrey等式应用于“刚性”涂层的研究时，△m/m应该小于等于2％(m是未被沉积前单位面积石英的质量)。2、晶体液相振荡理论由于压电传感器均是通过测量振荡频率的变化来获取所需的信息，因而对在液相中振荡的晶体，首先遇到并必需了解的两个问题是①影响晶体振荡活性(活力)的因素有哪些，或者说晶体在不同性质溶液中的振荡区间由什么决定；②溶液性质对晶体振荡频率影响如何。只有解决了这两个问题，才能使晶体振荡(应用)体系拓宽，也才能准确地根据晶体振荡频率变化来获取质量传感的信息。近年来，随着石英晶体液相振荡获得成功，人们对石英晶体液相振荡特性的认识越来越深入。石英晶体的应用范围也得到拓宽，特别是在生物学中的应用。研究人员发现，在液相中，石英晶体微天平不仅对质量敏感，而且会受到外界温度、气压、磁场起伏、冲击震荡、和液体密度、粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合靶基因自动检测仪，其特征在于所述的检测仪包括进样系统、杂交反应系统、数据采集及处理系统、多道测试采集系统和实时中央信号处理系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：府伟灵，汪江华，刘明华，王颖莹，
申请(专利权)人：重庆西南医院，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]