基于磁镊系统中纳米孔检测芯片的便携式装夹装置

1.本发明涉及芯片装夹装置，尤其涉及基于磁镊系统中纳米孔检测芯片的便携式装夹装置。


背景技术：

2.随着第四代测序技术的兴起，纳米孔已经在快速单分子检测领域展现出高灵敏的性能，但是在区分dna内部碱基上还是面临很多挑战。由于dna通过纳米孔的速度非常快，在这样的速度下，单个碱基引起的电流变化难以被现有的仪器捕捉到，自由状态下单一的dna通过纳米孔进行测序是无法实现的，因此纳米孔测序的一个重大难点就是有效降低dna通过纳米孔的速度。通过很多研究小组的不断探索，已经寻找出多种方式来降低dna分子通过纳米孔的速度。，一旦dna分子通过纳米孔的速度降低，得到的数据量相应会得到提升，对dna碱基的辨识度也会得到提升。
3.纳米孔测序是最有希望实现快速、高通量、高准确率的第三代技术之一，针对纳米孔的第三代dna检测遇到的在有效电压下，dna穿过纳米孔速度太快无法有效分辨碱基的问题，提出一种使用磁镊控制dna通过纳米孔的方式，设计一套磁镊装置，搭建实验平台，进行dna在纳米孔中速度的控制。改进实验仪器与装置、简化实验步骤对于提高实验效率、加速研究进程具有十分重要的意义。
4.目前，实验室中用于特定磁镊实验中装夹纳米孔芯片的装置主要由两个大小相同，中间有凹槽的亚克力板通过胶水贴合而成，然后在凹槽中打一个小孔。其装夹步骤主要为：1、在液池凹槽的小孔上均匀的涂抹pdms胶水；2、用镊子将芯片放置于粘在凹槽中的小孔上并通过目测定位；3、冷却一段时间并通过目测观察胶水是否起效，并用去离子水检查芯片四周是否漏水；4、将液池放置在外部螺栓架上，并将螺栓拧紧使液池固定。
5.上述装夹纳米孔的装置在操作便捷性、定位准确性、可靠性方面普遍存在几个问题：1、便捷性方面，每次换用芯片时要先将旧芯片取走，旧芯片背面用胶水粘过，导致旧芯片无法再使用。2、定位准确性方面，无论是芯片还是液池都需要靠目测定位，液池虽有用于定位的凹凸槽，但还有一个维度需要通过目测定位，可能会出现定位不准确导致实验因出现较大误差而失败。3、可靠性方面，更换芯片时芯片暴露于外界环境中，此过程中极易对芯片造成污染甚至破坏，对实验造成不可挽回的影响。4、人员操作要求上，由于芯片很小，需用镊子小心将其放置在垫圈中央以保证良好的密封性与定位的准确性。同时，用胶水涂抹的过程中，涂抹要求均匀，若胶水涂的过少或者不均匀易出现密封性差导致漏液的现象；胶水涂的太多则易使芯片和小孔不平行，换新的芯片时不好分离，旧芯片破碎和液池表面受损。
6.以上问题使得实验过程复杂繁琐，实验结果准确性下降，对人员的操作要求较高，极大地影响了实验效率，拖慢了研究进程。


技术实现要素：

7.发明目的：为了克服上述现有基于磁镊系统中纳米孔检测芯片的便携式装夹装置的不足，本发明提供了基于磁镊系统中纳米孔检测芯片的便携式装夹装置，它体积小便于携带，能方便快捷、准确高效地完成液池与芯片连接时的定位与夹紧，简化操作步骤，缩短芯片装夹时间，并且做到一个芯片可多次重复实验，提高实验效率。
8.技术方案：本发明首先设计了基于磁镊系统中纳米孔检测芯片的便携式装夹装置，包括左上液池、左下液池、c型装载台、紧定螺钉、橡胶垫圈和右液池；其中左下液池和右液池之间紧密连接固定，所述左上液池和左下液池之间上下贴合布置；所述左上液池和左下液池上都设有橡皮垫圈；将氮化硅芯片放入在左下液池上的橡皮垫圈内；同时将装配好的液池放置在c型装载台上，其中所述左上液池和左下液池的侧面与所述c型装载台侧面紧密贴合。
9.本发明进一步改进在于：左上液池、左下液池、右液池、紧定螺钉和c型装载台的材料均为有机玻璃pmma。
10.本发明进一步改进在于：所述左上液池和左下液池之间通过旋转位于位于c型装载台上端的四个紧定螺钉进行紧密贴合。
11.本发明进一步改进在于：所述左下液池和右液池之间通过胶水永久紧密贴合。
12.本发明的由三块小液池组装而成，其中左下液池和右液池通过胶水永久紧密贴合，右液池作为与左下液池相通的溶液存储容器。左上液池和左下液池可自由组装和拆分，左上液池和左下液池之间有密封性良好的橡胶垫圈，首先用针管将实验用的溶液注入到左下液池和右液池中，将芯片放置于左下液池的橡胶垫圈上，再用左上液池贴合到左下液池，保证上下液池的垫圈将芯片包裹良好，然后将整个液池放置于c型装载台，通过旋转c型装载台上的4个紧定螺钉将左上液池紧密贴合在左下液池上，再在左上液池中注入实验需要的溶液。
13.有益效果：本发明通过紧定螺钉对左上液池的压力使左上液池和左下液池夹紧内部纳米孔芯片，达到在磁镊纳米孔检测实验过程中快速、便捷地装卸、换用所需芯片的目的。
14.与现有装置相比较，本发明首先通过c型装载台上4颗紧定螺钉使得左上液池和左下液池夹紧微小的芯片，可直接拆分和组装左上液池和左下液池来对芯片进行移动与替换。定位上，本新型装置可通过液池上的橡胶垫圈进行定位，橡胶垫圈可以保证液池良好的密封性，使得液池和芯片之间不会漏水，同时缓冲左上液池和左下液池在夹紧时对芯片的压力，避免夹紧时对芯片左下液池就可实现液池的分离，就可以取出芯片，并且没有损坏芯的压迫导致芯片破损。装卸上，只需旋松紧定螺钉，拆分左上液池和片，芯片可以多次使用。相比于涂胶的方法，芯片可以多次重复使用。该操作更加简单快捷。可靠性上，可极大程度上减少对芯片的污染甚至破坏。本发明其体积小便于携带。
15.利用上述新型装置，可简化芯片装夹步骤，在实验过程中快速更换所需芯片，并提高了装夹时的定位准确性与可靠性。这对于减短实验时间、提高研究效率具有重要意义。
附图说明
16.图1是本发明的液池结构示意图；
图2是左上液池的剖视图；图3是左下液池的剖视图；图4是右液池的剖视图；图5是c型装载台的俯视图；图6是装置装配示意图；图7是本装置的爆炸图。
具体实施方式
17.下面结合附图与具体实施方式，对本发明作进一步详细描述：如图1所示，本发明由包括左上液池1、左下液池2、和右液池3。左下液池2和右液池3用1507胶水永久紧密连接。
18.如图2
‑
5所示，为具体零件加工尺寸图。
19.如图6为整体装配图和图7爆炸图，包括左上液池1、左下液池2、c型装载台5、紧定螺钉4、橡胶垫圈6和右液池5。
20.c型装载台5上的四颗紧定螺钉4和c型装载台上的4颗螺孔通过螺纹连接，通过旋转四颗紧定螺钉，可以压紧放置在c型装载台上的左上液池1和左下液池2，保证左上液池和左下液池之间密封性良好。
21.使用时，首先用针管将实验用的溶液注入到左下液池2和右液池3中，将芯片放置于左下液池2的橡胶垫圈6上，再用左上液池1贴合到左下液池2，保证上下液池2的橡胶垫圈6将芯片包裹良好，然后将整个液池放置于c型装载台5，通过旋转c型装载台上的4个紧定螺钉4将左上液池1紧密贴合在左下液池2上，再在左上液池1中注入实验需要的溶液。


技术特征：
1.基于磁镊系统中纳米孔检测芯片的便携式装夹装置，其特征在于：包括左上液池(1)、左下液池(2)、c型装载台(5)、紧定螺钉(4)、橡胶垫圈(6)和右液池(3)；其中左下液池(2)和右液池(3)之间紧密连接固定，所述左上液池(1)和左下液池(2)之间上下贴合布置；所述左上液池(1)和左下液池(2)上分别设有橡皮垫圈(6)；将氮化硅芯片放入在所述左下液池(2)上的橡皮垫圈(6)内；同时将装配好的液池放置在c型装载台(5)上，其中所述左上液池(1)和左下液池(2)的侧面与所述c型装载台(5)侧面紧密贴合。2.根据权利要求1所述的基于磁镊系统中纳米孔检测芯片的便携式装夹装置，其特征在于：左上液池(1)、左下液池(2)、右液池(3)、紧定螺钉(4)和c型装载台(5)的材料均为有机玻璃pmma。3.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的基于磁镊系统中纳米孔检测芯片的便携式装夹装置，其特征在于：所述左上液池(1)和左下液池(2)均有橡胶垫圈(6)，左上液池(1)和左下液池(2)可通过旋转位于c型装载台(5)上端的四个紧定螺钉(4)进行紧密贴合。4.根据权利要求1所述的基于磁镊系统中纳米孔检测芯片的便携式装夹装置，其特征在于：所述左下液池(2)和右液池(3)之间通过胶水永久紧密贴合。

技术总结
本发明公开了基于磁镊系统中纳米孔检测芯片的便携式装夹装置，包括左上液池、左下液池、C型装载台、紧定螺钉、橡胶垫圈和右液池，通过胶水将左下液池和右液池紧密连接固定，右液池作为与左下液池相通的溶液存储容器。将氮化硅芯片放入有橡皮垫圈的左下液池和左上液池之间。同时将装配好的液池放置在C型装载台上，使得左上液池和左下液池侧面紧贴C型装载台侧面。位于芯片和上、下液池之间的橡胶垫圈保证芯片与左上液池和左下液池之间的密封连接，通过旋转位于C型装载台上端的四个紧定螺钉，紧定左上液池和左下液池，保证左上液池和左下液池紧密贴合。本发明利用组合可拆装式液池设计，能够方便快捷、准确高效地实现液池与芯片连接时的定位与夹紧，从而快速更换所需芯片且不会损坏芯片。不会损坏芯片。不会损坏芯片。


技术研发人员：沙菁 王刚 徐伟
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2021.08.12
技术公布日：2021/11/5