可作为超微孔分析板的微池阵列芯片加工方法
专利名称可作为超微孔分析板的微池阵列芯片加工方法
技术领域本发明涉及一种超微孔分析板的加工方法，特别涉及一种可作为超微孔分析板的微池阵列芯片加工方法。
背景技术目前，在医学上和生物分析化学领域对生化样品进行高通量筛选特别是酶催化底物的筛选主要依赖96孔板(96-well plates)，在孔板上有96个孔，将96个样品加到96个孔中，再向各个孔中加入试剂进行显色反应，产生具有颜色或者荧光性质的产物，再把加样品的多孔板放置到96孔板分析仪中，一次完成对96个样品的分析。孔板分析仪实际上是一台比色计或者荧光计，检测96孔板上各个孔内液体的吸光度或者荧光强度对孔内被测物质的浓度进行定量。
目前，随着生命科学研究的深入，一些新的生化样品需要检验。这些样品往往数量少，难以提取，所以价格昂贵。96孔板上每个孔需要加入大约0.5mL样品，样品量较大，这对于测量痕量生物样品是不利的。此外，医药学家需要从几十万种化合物中筛选出可供用作药用的化合物，需要在一个批次内测定尽可能多的样品。为了解决这个问题，国外推出了384孔板和1536孔板，样品量分别降到了10μL和1μL左右，但是这些产品价格昂贵，而且需要从国外进货，进口一箱德国Greiner公司384孔板(40块)需要17000元左右(2007年2月中国市场售价)，1536孔板价格就更高。
目前世界上生产微孔板的工艺如下美国Matrical，Inc的96孔板和384孔板，是采用模具将聚丙烯成型，并且在成型过程中填充陶瓷玻璃微珠以增强刚性。该公司生产的1536孔板，采用聚丙烯成型，并配以玻璃底或透明塑料底。
这些工艺已被国外生产厂家申请了专利，如果我国国内厂家按照此工艺生产的话，要向国外商家支付高额专利使用费，大大增加了成本，因此这些微孔板我国基本不生产，医学和生命科学领域用到的微孔板大量依赖进口。
发明内容本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种可作为超微孔分析板的微池阵列芯片加工方法，具有加工微孔尺寸稳定，加工方法适合于工业化，加工成本低。
本发明是通过以下措施来实现的本发明涉及一种可作为超微孔分析板的微池阵列芯片加工方法，其特征在于采用以下步骤(1)制片选取透明材料，制成尺寸相同的两块薄片；(2)打孔取1片薄片，用激光打孔机在薄片上均匀打上若干通孔；(3)封合将打孔的薄片和未打孔的薄片对齐夹紧，封合为一体，即得。
本发明所述的加工方法，所述的透明材料最好为有机玻璃。有机玻璃最好采为加热封合的方法，加热温度为106～110℃，加热时间为5-15min。
采用本发明的加工方法，具有加工微孔尺寸稳定，加工方法适合于工业化，加工成本低。
附图1为本发明的加工示意中，1-打孔的薄片，2-未打孔的薄片，3-载玻片，4-微池阵列芯片。
具体实施方式
1.采用本发明的加工方法，制备样品量小于1μL的超微孔分析板，比国外1536孔板更加节省试剂，而成本却非常低廉。
2.制作工艺2.1材料的选择和切割。
选择厚度为1.4mm的有机玻璃板，用数控雕刻机将其切割为长度为5.0cm，宽度2.5cm的矩形片，这样切割几片打孔的薄片1；2.2矩形片打孔选1片切割好的打孔的薄片1，用工业用数控激光切割机在片上激光打孔，孔直径0.80mm，孔中心距离都是2.5mm，形成17×6的阵列，每个芯片上有102个微孔。
2.3微阵列池的热封合将打孔的薄片1与未打孔的薄片2贴在一起，用两片玻璃载玻片3(显微镜用)将它们夹紧(如图1所示)，在烘箱中106℃保温10min，两片有机玻璃矩形片就紧密结合在一起。一片上有孔，另一片没有孔，就得到了微池阵列芯片4。
3.微池阵列芯片的指标3.1基本数据芯片长度50.0mm，宽度25.0mm，厚度2.80mm
102个微池，直径0.80mm，深度1.40mm计算出每个微池的容积为0.70μL3.2微池底部透明度的一致性为了比色和荧光分析的需要，芯片上微池的底部需要保持透明，而且各池底透明的程度相同。在加工过程中，微池的底是同一块有机玻璃板，厚度、透明度都是相同的。在封合过程中，作为微池底的部分未被覆盖，保持了原有的透明度。因此各个微池底的透明度保持高度一致。
3.3微池体积的一致性我们得到的微池是一个圆柱形的空间，圆柱的高度(微池的深度)就是被穿孔的矩形有机玻璃板的厚度，由于有机玻璃板的厚度均匀，因此所有微池的深度都是一致的。
在激光打孔过程中，由于光束直径恒定，烧蚀出的孔径也保持恒定，微池的直径恒定。微池的容积可以用圆柱体积公式V＝πr2h来加以计算，其中r为微池半径，h为微池深度。而各个微池的半径和深度一致，则各个微池的容积有很高的一致性。
4.讨论4.1芯片材料的选择我们需要选择透明的材料来制作芯片。易得的硬质透明材料有玻璃、有机玻璃等。在287-2600nm的光波长范围内，玻璃的透光率为89-92％，有机玻璃(PMMA)的透光率大于92％。因此，我们决定选用有机玻璃来加工芯片。
4.2有机玻璃加工工艺的选择4.2.1是否将有机玻璃板凿穿用有机玻璃加工微池阵列芯片，有两种选择。一种是在一块有机玻璃上开凿出凹坑，但是不把有机玻璃凿穿，留下一部分作为池底。另一种有机玻璃凿穿，另外再用一块透明有机玻璃板作池底。前一种方法，难于控制开凿的深度，难于保持上百个凹坑有相同的深度。后一种方法，可以保证所有凹坑的深度相同。
4.2.2凿孔方式我们需要开凿出上下直径一般粗(0.80mm)的圆孔，而且要求这些圆孔整齐排列成阵列形。由于要求这些孔整齐排列，所以需要用数控加工方式。普通的数控雕刻机的刻针是尖锥形，无法开凿出上下一般粗的圆孔，只能开出锥形孔，所以我们选择激光加工手段。
4.3超微孔分析板尺寸的选择我们选用有机玻璃薄板作为制作分析板的材料。我们将一块有机玻璃板用激光凿穿，其板厚就是微池深度，由于我们希望取得小的微池体积以尽可能减少样品消耗量，需要有机玻璃板尽可能的薄。此外，另一块有机玻璃板作为微池的底部，底板越薄则透光性越好。我们从市场上买到的有机玻璃板最薄的是1.4mm，所以我们的超微孔板厚度为2.8mm。
超微孔板的板材面积尺寸越大，可以在上面加工出的微池就越多，在一个批次能测量的样品就越多。但是，由于我们采用了薄有机玻璃板来加工，材质不够坚硬，如果有机玻璃板尺寸过大的话，容易弯曲，难于保证得到的超微孔板的平整。而且，在热封合过程中，需要将两块有机玻璃板夹持在一起，在夹持过程中，如果芯片面积过大，就难于保证在整个面积上受力均匀。我们选择长50mm，宽25mm的尺寸，便于用载玻片夹持。
4.4微池的直径就加工工艺而言，加工大直径的微孔更为容易，而加工均匀一致的小直径微孔更为困难。采用激光切割机在我们购置的有机玻璃板上打孔，激光束能打出的微孔最小直径经测量为0.80mm。
4.5芯片封合手段的选择有机玻璃是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的俗称，人们通常利用丙酮等有机溶剂能溶解PMMA的特点，利用有机溶剂对有机玻璃进行粘接。目前市场上销售的有机玻璃粘接剂主要成分也是有机溶剂。Zhou等利用混合有机溶剂实现了PMMA微流控芯片的低温常压封接。由于有机溶剂能够部分溶解PMMA，溶剂挥发后析出的PMMA附着在有机玻璃板表面，会影响透明度，因此我们不准备使用溶剂封接。同样，为了避免引入杂质影响透明度，我们也不准备采用其它的粘合剂。
PMMA是一种热塑性塑料，软化温度为105℃，我们在106℃下对孔板和底板进行加热封合，取得了良好的效果。这样的封合方式不引入任何杂质，微池形状均匀一致，池底保持了原有的透明度。
4.6封合过程中微孔的变形及及对分析测定的影响我们测量了封合前后的微孔直径和深度，发现封合后微孔直径变化和深度变化都在1％以内，经计算可知封合前后体积变化在3％以内((1.01)3-1≈3％)。
需要说明的是，光分析方法，不论是比色法还是荧光法，都是相对测量方法，其测量值的取得依赖于标准溶液的测定值与被测溶液的测定值之比较，因此只要封合后同一芯片上各个微池的形状、体积、尺寸保持一致，微池对标准样品和被测样品的影响就是相同的，就不会影响最终测定值。通过测量，我们发现，封合后微池的深度和直径都均匀一致。
4.7芯片上微池密度的确定人们希望在一块分析板上有尽可能多的微池，这样可以在一个批次分析对尽可能多的样品进行测量。但是我们采用了加热封合手段，如果微池密度过大，则孔板上空隙所占面积大，而有机玻璃所占空间小，在夹持加热过程中可能会产生形变，不利于微孔形状的保持。所以，微池间应当保留足够的间隔，通过实验我们选择2.5mm的微池中心间距。
4.8同现有的微孔分析板的比较样品消耗量我们制作的超微孔分析板，其微池的全容积为0.70微升(样品池一般不加满，可方便地测定0.2-0.6微升样品)，其消耗样品量少于目前的1536孔板、384孔板和96孔板。
分析通量我们制作的微孔分析板上有102个微池，分析通量略高于96孔板，但是低于384孔板和1536孔板。
透光率由于我们采用的PMMA的透光率高于玻璃和聚丙烯，而聚丙烯和玻璃是商品化微孔分析板的材料，因此我们制作的微孔分析板透光率略高于目前商品化的96孔板，384孔板和1536孔板。
5.结论我们摸索出微孔分析板的制作工艺，制得的微孔分析板有较高的分析通量(102样品/块)和非常低的样品消耗量(小于0.70微升)。利用这种工艺，可以生产出规格与商业化产品相同规格的产品。
1.一种可作为超微孔分析板的微池阵列芯片加工方法，其特征在于采用以下步骤(1)制片选取透明材料，制成尺寸相同的两块薄片；(2)打孔取1片薄片，用激光打孔机在薄片上均匀打上若干通孔；(3)封合将打孔的薄片和未打孔的薄片对齐夹紧，封合为一体，即得。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于所述的透明材料为有机玻璃。
3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于所述的封合为加热封合，加热温度为106～110℃，加热时间为5-15min。
本发明涉及一种超微孔分析板的加工方法，特别涉及一种可作为超微孔分析板的微池阵列芯片加工方法。本发明的加工方法，其特征在于采用以下步骤(1)制片选取透明材料，制成尺寸相同的两块薄片；(2)打孔取1片薄片，用激光打孔机在薄片上均匀打上若干通孔；(3)封合将打孔的薄片和未打孔的薄片对齐夹紧，封合为一体，即得。采用本发明的加工方法，具有加工微孔尺寸稳定，加工方法适合于工业化，加工成本低。
文档编号G01N21/00GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者李文鹏, 刘慧玲, 张硕 申请人:李文鹏想请问大家~在加工中心上用10mm厚，宽100mm内的铝板，想阵列加工出多个8mm厚的工件，有什么好办法装夹？_百度知道
想请问大家~在加工中心上用10mm厚，宽100mm内的铝板，想阵列加工出多个8mm厚的工件，有什么好办法装夹？
在加工中心上用10mm厚，宽100mm内的铝板，想阵列加工出多个8mm厚的工件，有什么好办法装夹？或是有什么好的工具？在网上看到有种类似强磁吸盘的真空吸盘用的上吗？还蛮贵的，150X150mm就要几千，真的能管用吗？
提问者采纳
一个很简单实用的做法是用真空发生器。到百度搜就可以了。
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压板压住四个角。先飞面。零点方到工作台上，进给给快点，下刀量小点。最后深度留15丝量，防止工件铣掉。
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