DY-2003生物芯片点样仪的研制（图）

1、概述

生物芯片是90年代中期发展起来的一项尖端技术。它可以使一些生物分析手段能够在更小的空间范围内、以更快的速度完成。因而具有十分广阔的应用前景。如可以应用于寻找新基因、DNA测序、疾病诊断等等。生物芯片技术的深入研究和广泛应用，将对21世纪人类生活和健康产生极其深远的影响。

生物芯片的制备方法有2种：原位合成法、合成点样法。从目前生物芯片制作的技术来看，原位合成法技术难度大，并且该技术受专利保护，使用此种方法制作芯片的公司很少。现在国内外绝大部分芯片公司采用的合成点样法。

点样方式有两种：接触点样法（contacting printing）和非接触喷印法（inkjet printing），接触点样法是将硬质点样针头浸入样品中，蘸取少量样品，当针头与固相表面接触时，由于针头、液体以及玻片之间的表面能发生变化，样品会粘着于玻片表面。

接触点样法的优点具有样品点直径小、密度高、样品种类多、点样位置精度高等优点，缺点是定量准确性及重复性不好。非接触喷印法是将样品直接喷射到玻片上。虽然非接触喷印法具有点样速度快、喷样量准确等优点，但在技术上还存在一些问题以及样品点直径大、密度低等缺点。

接触式点样法制备生物芯片的关键设备是点样机器人。目前国内生物芯片制造公司及生物研究机构使用的点样机均为国外产品。这些产品用户普遍感觉价格比较高，而且操作界面为英文，使用起来极不方便。点样片数在50～100片左右。

而价格在1万五美金以下的机器自动化程度不够，重复定位精度不尽人意。点样过程还有需要人工干预之处。此外众多的中小型的生物研究机构也需要购买点样机用于自制芯片以进行研究，但由于价格问题而不得不暂时搁置计划。

由此可见开发价格低廉操作简便而且自动化程度较高的点样机器人是很有用户需求的。DY-2003生物芯片点样仪正是面向这一用户群体而研制的。

2、系统设计

DY-2003生物芯片点样仪的目标市场为小型生物研究机构，如医院等对一次加工芯片数量要求不是很高的的客户。这些客户需求的点样仪应价格较低（10多万人民币），使用方便，体积较小便于移动等。经过与用户的交流和对同类产品性能指标的研究，对系统的应达到的技术参数要求如下：

①系统重复定位精度为±10μm；

②点样密度2500点/cm2；

③支持96孔板与384孔板，16根针；9块基片（含一块预点样基片）；

④运动速度500mm/s，加速度5m/s2。

从以上技术参数出发对系统具体设计如下：

2.1　机械部分设计

为了尽量的减小体积，系统采用了悬挂式的结构。将X轴固定在顶板上，Y轴联接在X轴上，Z轴联接在Y轴上。这样的设计尽可能的利用了台面，减小了系统的体积。在传动方式上为达到点样要求的精度，采用精密滚珠丝杠。

由于点样机工作时启动频繁，为减小传动副之间间隙对系统精度的影响，将电机与丝杠直接用连轴器连接，省去了减速器。

具体部件选择为：Panasonic的MINAS伺服电机与控制器，THK的运动单元。此种选择使系统的运动速度可达500mm/s，所以本系统虽然一次点样的芯片数量不多（8片），但速度并不低。能够满足大多数小型用户的需要。