專利名稱：生化反應(yīng)盒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配備有例如DNA微陣列等探針載體的生化反應(yīng)盒，該探針載體在檢查是否存在由試樣(例如血液試樣)中的病原微生物導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)遺傳因子以判定醫(yī)學(xué)檢查對(duì)象的健康狀況時(shí)可以使用。更具體地，本發(fā)明涉及使至少流入反應(yīng)室內(nèi)的液體的流速均勻的生化反應(yīng)盒的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
對(duì)于通過采用以DNA陣列為代表的探針載體來運(yùn)用雜交反應(yīng)以迅速且正確地分析核酸的堿基序列或檢測(cè)核酸試樣中的目標(biāo)核酸的方法，已提出許多方案。DNA微陣列是通過使具有與目標(biāo)核酸互補(bǔ)的堿基序列的探針剛性地且高密度地固定在例如焊珠(bead)或玻璃片等的固相上而形成的。利用DNA微陣列來檢測(cè)目標(biāo)核酸的操作一般包括以下步驟。
在第一步驟中，利用以PCR方法為代表的擴(kuò)增方法擴(kuò)增目標(biāo)核酸。更具體地，首先，把第一和第二引物加入核酸試樣中，并對(duì)其施加熱循環(huán)。第一引物特別地同目標(biāo)核酸的一部分結(jié)合，而第二引物特別地同與該目標(biāo)核酸互補(bǔ)的核酸的一部分結(jié)合。當(dāng)含有目標(biāo)核酸的雙鏈核酸與第一和第二引物結(jié)合時(shí)，該含有目標(biāo)核酸的雙鏈核酸就經(jīng)由延伸反應(yīng)擴(kuò)增。在含有目標(biāo)核酸的雙鏈核酸被擴(kuò)增至足夠程度以后，把第三引物加入核酸試樣中，并對(duì)其施加熱循環(huán)。第三引物用酶、熒光物質(zhì)、發(fā)光物質(zhì)或其類似物作標(biāo)記，且其特別地同與目標(biāo)核酸互補(bǔ)的核酸的一部分結(jié)合。當(dāng)?shù)谌锿c目標(biāo)核酸互補(bǔ)的核酸結(jié)合時(shí)，此用酶、熒光物質(zhì)、發(fā)光物質(zhì)或其類似物作標(biāo)記的目標(biāo)核酸就經(jīng)由延伸反應(yīng)擴(kuò)增。結(jié)果，當(dāng)核酸試樣中含有目標(biāo)核酸時(shí)就生成帶標(biāo)記的目標(biāo)核酸，而當(dāng)核酸試樣中不含有目標(biāo)核酸時(shí)就生成不帶任何標(biāo)記的目標(biāo)核酸。
在第二步驟中，使核酸試樣與DNA微陣列接觸，以令該試樣與DNA微陣列的探針之間發(fā)生雜交反應(yīng)。當(dāng)核酸試樣內(nèi)含有與探針互補(bǔ)的目標(biāo)核酸時(shí)，該探針和目標(biāo)核酸形成雜交體。
在第三步驟中，對(duì)目標(biāo)核酸進(jìn)行檢測(cè)。如果探針與目標(biāo)核酸形成雜交體，可利用目標(biāo)核酸的標(biāo)記物質(zhì)檢測(cè)到。由此，可確認(rèn)是否存在特定的堿基序列。
人們期待這種利用雜交反應(yīng)的DNA微陣列在鑒別病原微生物的醫(yī)療診斷領(lǐng)域以及檢查患者遺傳體質(zhì)的遺傳因子診斷領(lǐng)域獲得應(yīng)用。然而，擴(kuò)增核酸的步驟、雜交步驟以及檢測(cè)步驟大多采用單獨(dú)設(shè)備分別進(jìn)行。因此，總體操作復(fù)雜且花費(fèi)診斷時(shí)間。特別地，當(dāng)在載玻片上進(jìn)行雜交反應(yīng)時(shí)，因?yàn)樵嚇庸潭媛冻觯谑种赣|碰該載玻片時(shí)，該探針可能變得有缺陷和/或被污染。因此，需要極小心地操縱DNA微陣列。為排除上述問題，已提出一些針對(duì)生化反應(yīng)盒結(jié)構(gòu)的方案，其中，DNA微陣列設(shè)在反應(yīng)室內(nèi)，以在該反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行雜交反應(yīng)以及隨后的檢測(cè)雜交體的操作。
日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.H10-505410公開了一種用于形成空腔的結(jié)構(gòu)以及制造這種空腔的方法。此外，日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2003-302399和日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2004-093558公開了用于防止在初始液體充填階段氣泡殘留的室結(jié)構(gòu)。日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2002-243748公開了一種用于使液體均勻擴(kuò)散且形成此液體流的結(jié)構(gòu)。
對(duì)于如上述專利文獻(xiàn)中公開的生化反應(yīng)盒的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)室的體積小到數(shù)十μL且反應(yīng)室的高度也小，以呈現(xiàn)平面狀延伸的輪廓。這種結(jié)構(gòu)具有僅需要少量試劑或者一些其它液體的優(yōu)點(diǎn)以及在反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生層流的優(yōu)點(diǎn)。另外，可攪拌反應(yīng)室內(nèi)的液體，以有效地引發(fā)固相上的探針與目標(biāo)核酸的雜交反應(yīng)。攪拌液體的最簡(jiǎn)單方法是在注入口推壓和牽引該液體并搖動(dòng)反應(yīng)室內(nèi)的液體。
附圖11，12A和12B表示生化反應(yīng)盒的一例。所示生化反應(yīng)盒包括基板111和外殼112。假定液體被注入生化反應(yīng)盒110的反應(yīng)室103內(nèi)。如果更多液體從生化反應(yīng)盒110的注入口106送入，反應(yīng)室103中央處及其附近的液體流速122就變得高于該反應(yīng)室103相對(duì)端部處及其附近的液體流速121和123。因此，當(dāng)在注入口106或排出口107處推壓和牽引內(nèi)部液體以搖動(dòng)反應(yīng)室103內(nèi)的液體時(shí)，固相上探針與目標(biāo)核酸的接觸頻率在反應(yīng)室103中央處及其附近與該反應(yīng)室103相對(duì)端部處及其附近之間有差異。此外，雜交反應(yīng)結(jié)束后為移除殘留在內(nèi)部的未反應(yīng)核酸，使清洗液在反應(yīng)室103內(nèi)流動(dòng)。此時(shí)同樣，因?yàn)榉磻?yīng)室103中央處及其附近的流速與該反應(yīng)室103相對(duì)端部處及其附近的流速之間的差異，未反應(yīng)核酸的移除比率以及已與固相上探針反應(yīng)的目標(biāo)核酸被剝離的可能性在兩者之間有差異。結(jié)果，亮度會(huì)隨著檢測(cè)時(shí)探針上的不同位置而發(fā)生變化，從而負(fù)面影響診斷結(jié)果。
對(duì)于日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.H10-505410的構(gòu)造，盡管空腔內(nèi)產(chǎn)生層流，但沒有解決該空腔中央處及其附近的流速與該空腔相對(duì)端部處及其附近的流速之間存在差異的問題。此外，對(duì)于日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2003-302399和No.2004-093558的構(gòu)造，盡管初始充填階段液體在室內(nèi)均勻擴(kuò)散，但在用液體填充該室時(shí)沒有使該室內(nèi)的液體流速均勻化。最后，對(duì)于日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2002-243748的構(gòu)造，其結(jié)構(gòu)不可避免地復(fù)雜，因此這種盒的制造成本降低有限。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，因此，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計(jì)用以通過采用簡(jiǎn)單的額外構(gòu)造來使反應(yīng)室內(nèi)的液體流均勻化的生化反應(yīng)盒。
在本發(fā)明的一方面中，上述目的通過提供這樣一種具有流路的生化反應(yīng)盒來實(shí)現(xiàn)，該流路包括反應(yīng)室、注入口和排出口，該反應(yīng)室具有用于固定目標(biāo)核酸檢測(cè)用探針的區(qū)域，該注入口用于把試樣注入反應(yīng)室，該排出口用于從反應(yīng)室排出試樣，該反應(yīng)室適于使試樣與探針固定區(qū)域接觸以令該試樣與探針反應(yīng)，該盒還具有液體阻擋部，該液體阻擋部設(shè)在包括注入口、反應(yīng)室和排出口的流路中以減小該流路的橫截面積，利用該液體阻擋部控制反應(yīng)室內(nèi)的液流。
在本發(fā)明的另一方面中，上述目的通過提供這樣一種具有流路的生化反應(yīng)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該流路包括反應(yīng)室、注入口和排出口，該反應(yīng)室具有用于固定目標(biāo)核酸檢測(cè)用探針的區(qū)域，該注入口用于把試樣注入反應(yīng)室，該排出口用于從反應(yīng)室排出試樣，該反應(yīng)室適于使試樣與探針固定區(qū)域接觸以令該試樣與探針反應(yīng)，該設(shè)備還具有液體阻擋部，該液體阻擋部設(shè)在包括注入口、反應(yīng)室和排出口的流路中以減小流路的橫截面積，利用液體阻擋部控制反應(yīng)室內(nèi)的液流。
在本發(fā)明的又另一方面中，提供這樣一種生化反應(yīng)盒，該盒包括反應(yīng)室，具有用于生化反應(yīng)的反應(yīng)部位；注入口，用于把試樣注入反應(yīng)室；以及緩沖室，設(shè)在注入口與反應(yīng)室之間，該緩沖室適于控制供應(yīng)給反應(yīng)室的試樣的流速。
在本發(fā)明的又另一方面中，提供這樣一種生化反應(yīng)設(shè)備，該設(shè)備包括反應(yīng)室，具有用于生化反應(yīng)的反應(yīng)部位；注入口，用于把試樣注入反應(yīng)室；及緩沖室，設(shè)在注入口與反應(yīng)室之間，該緩沖室適于控制供應(yīng)給反應(yīng)室的試樣的流速。
由此，依據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵O(shè)置有用于減小包括注入口、反應(yīng)室和排出口的流路的橫截面積的部件，所以控制進(jìn)入反應(yīng)室的液流以可使該反應(yīng)室內(nèi)的流速均勻化。液體阻擋部利用頂部低于反應(yīng)室的狹縫部、從頂部突起的突起部、柱狀件或者具有大量通孔的隔壁件形成。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下結(jié)合附圖的說明中顯而易見，在附圖中，相同參考符號(hào)自始至終都指示相同或類似部件。


圖1是生化反應(yīng)盒的第一實(shí)施例的示意性透視圖，表示其結(jié)構(gòu)；圖2A和2B是生化反應(yīng)盒的第一實(shí)施例的俯視圖和剖視圖，表示其結(jié)構(gòu)；圖3A和3B是生化反應(yīng)盒的第一實(shí)施例的俯視圖，表示其液體流；圖4是生化反應(yīng)盒的第二實(shí)施例的示意性透視圖，表示其結(jié)構(gòu)；
圖5A和5B是生化反應(yīng)盒的第二實(shí)施例的俯視圖和剖視圖，表示其結(jié)構(gòu)；圖6A和6B是生化反應(yīng)盒的第二實(shí)施例的俯視圖，表示其液體流；圖7是生化反應(yīng)盒的第三實(shí)施例的示意性透視圖，表示其結(jié)構(gòu)；圖8A和8B是生化反應(yīng)盒的第三實(shí)施例的俯視圖和剖視圖，表示其結(jié)構(gòu)；圖9A和9B是生化反應(yīng)盒的第四實(shí)施例的示意性透視圖，表示其結(jié)構(gòu)；圖10A和10B是生化反應(yīng)盒的第四實(shí)施例的俯視圖和剖視圖，表示其結(jié)構(gòu)；圖11是已知生化反應(yīng)盒的示意性透視圖，表示其結(jié)構(gòu)；以及圖12A和12B是已知生化反應(yīng)盒的俯視圖和剖視圖，表示其結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例現(xiàn)在將依據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1是依據(jù)本發(fā)明的生化反應(yīng)設(shè)備的第一實(shí)施例的示意性透視圖，表示其結(jié)構(gòu)，該第一實(shí)施例是一種盒式實(shí)施例。圖2A和2B是生化反應(yīng)盒的第一實(shí)施例的俯視圖和剖視圖，表示其結(jié)構(gòu)。圖3A和3B是生化反應(yīng)盒的第一實(shí)施例的俯視圖，表示液體如何在內(nèi)部流動(dòng)。
首先，說明盒結(jié)構(gòu)。盒10由相互接合的玻璃基板11和外殼12組成，該外殼12由聚碳酸酯制成。外殼可按照包括所示方式在內(nèi)的各種不同方式與基板接合。外殼12的材料不限于聚碳酸酯，也可選擇性地從聚碳酸酯以外的塑料、玻璃、橡膠、硅橡膠以及它們中至少兩種的復(fù)合材料中選擇。外殼12提供有凹進(jìn)，該凹進(jìn)具有預(yù)定截面形狀且沿著其與玻璃基板11接合的表面設(shè)置，以使第一緩沖室1、第一狹縫部2、反應(yīng)室3、第二狹縫部4以及第二緩沖室5形成在該玻璃基板11與外殼12之間。形成在玻璃基板11與外殼12之間且構(gòu)成緩沖室、反應(yīng)室和狹縫部的各空間的底面都由該玻璃基板11的表面的一部分形成。因?yàn)闃?gòu)成緩沖室、反應(yīng)室和狹縫部的空間都形成在外殼12內(nèi)，所以這些空間的底面位于同一平面上。然而，緩沖室、狹縫部和反應(yīng)室的一些或者全部也可形成為玻璃基板11內(nèi)的許多凹進(jìn)，于是這些空間的底部可不位于同一平面上。
對(duì)于圖1，2A和2B所示的構(gòu)造，由許多突起件形成的狹縫部具有各自的頂板部分2a和4a，該頂板部分2a和4a比緩沖室和反應(yīng)室的頂板低，狹縫部的上部作為該緩沖室和反應(yīng)室的分隔部。
探針固定區(qū)域13設(shè)在玻璃基板11的作為反應(yīng)室3底面的一部分表面上，以便如果注入該反應(yīng)室3內(nèi)的液體含有目標(biāo)核酸，該目標(biāo)核酸就與探針固定區(qū)域13內(nèi)的探針相互反應(yīng)。目標(biāo)核酸與探針的適當(dāng)組合可依據(jù)檢測(cè)目的來選擇，該目標(biāo)核酸和探針可以都是DNA。
液體從注入口6注入第一緩沖室1，按順序通過第一狹縫部2、反應(yīng)室3、第二狹縫部4和第二緩沖室5，之后其經(jīng)由與該第二緩沖室5連接的排出口7排出到盒10的外部。簡(jiǎn)而言之，液體流路由上列部件形成。
當(dāng)用X(寬度)×Y(長(zhǎng)度)×Z(高度從底面至頂部的距離)的坐標(biāo)系表示圖1中各空間的尺寸時(shí)，第一緩沖室1的尺寸為10×2×0.5mm，第一狹縫部2的尺寸為10×1×0.1mm，而反應(yīng)室3的尺寸為10×10×0.5mm。另外，第二狹縫部4的尺寸為10×1×0.1mm，第二緩沖室5的尺寸為10×2×0.5mm。然而注意，各空間的尺寸不限于以上所列出的那些，也可采用其它值，只要第一狹縫部2和第二狹縫部4的頂部的高度小于第一緩沖室1、反應(yīng)室3和第二緩沖室5的高度且提供狹縫的預(yù)期功能特征。
盡管在上述說明中反應(yīng)室3的頂部平坦且因此相對(duì)于底面表現(xiàn)為恒定高度(相對(duì)于作為參考平面的底面，整個(gè)反應(yīng)室內(nèi)表現(xiàn)為恒定高度)，但可在需要時(shí)適當(dāng)變更該反應(yīng)室3的頂部形狀。類似地，每個(gè)狹縫部2和4的頂部形狀不一定平坦(且因此相對(duì)于作為參考平面的底面，整個(gè)狹縫部?jī)?nèi)表現(xiàn)為恒定高度)。換句話說，可在需要時(shí)適當(dāng)變更。然而，從簡(jiǎn)化盒結(jié)構(gòu)以及其制造過程的觀點(diǎn)來看，所示結(jié)構(gòu)代表優(yōu)選的實(shí)施形式。
另一方面，第一緩沖室1、反應(yīng)室3和第二緩沖室5的頂部1a，3a和5a的高度不一定相互一致。此外，第一狹縫部2和第二狹縫部4的頂部2a和4a的高度不一定相互一致。
在所示例中，緩沖室、狹縫部和反應(yīng)室從流路方向看的寬度(圖1中X軸方向的長(zhǎng)度)相同。然而，它們不一定相同。但是，從不使制造過程復(fù)雜化以及在反應(yīng)室內(nèi)有效地實(shí)現(xiàn)均勻流速的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使它們相互一致。
另一方面，從實(shí)現(xiàn)均勻流的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選如圖所示那樣使每個(gè)緩沖室的頂部的高度在整個(gè)緩沖室內(nèi)恒定以及使反應(yīng)室的頂部的高度在整個(gè)反應(yīng)室內(nèi)恒定。此觀點(diǎn)也適用于隨后將要描述的第二實(shí)施例。
以下將說明利用此生化反應(yīng)盒實(shí)施例來檢測(cè)目標(biāo)核酸的方法。首先，準(zhǔn)備核酸試樣，如果有必要，利用前述方法擴(kuò)增目標(biāo)核酸。當(dāng)目標(biāo)核酸存在于核酸試樣中時(shí)，在擴(kuò)增過程中生成用熒光物質(zhì)標(biāo)記的目標(biāo)核酸。盡管在以上說明中熒光物質(zhì)用作標(biāo)記物質(zhì)，但其也可用發(fā)光物質(zhì)、酶或其類似物來替代熒光物質(zhì)。此核酸試樣的溶液利用液體注入裝置(未表示)從注入口6注入盒10內(nèi)。當(dāng)此溶液充滿第一緩沖室1、第一狹縫部2、反應(yīng)室3、第二緩沖室4以及第二狹縫部5時(shí)，加熱該溶液以使溶液中的目標(biāo)核酸與探針固定區(qū)域13上的探針進(jìn)行雜交反應(yīng)。此時(shí)，當(dāng)在雜交反應(yīng)所需要的溫度條件下使溶液在反應(yīng)室3內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)該溶液被攪拌，以增大該溶液中的目標(biāo)核酸接觸探針固定區(qū)域13上的探針的頻率。注意，第一緩沖室1、第一狹縫部2、反應(yīng)室3、第二狹縫部4和第二緩沖室5需要總是充滿溶液。
當(dāng)核酸試樣溶液從注入口6一側(cè)送入以進(jìn)行攪拌時(shí)，生成圖3A所示的液流。如果液體通道不提供任何阻擋，溶液就基本沿著直線從注入口6朝向排出口7流動(dòng)。然而，由于第一狹縫部2阻擋溶液流，就生成了溶液流，例如液流21，22和23，該溶液擴(kuò)散到整個(gè)第一緩沖室1。那么結(jié)果，第一緩沖室1的總壓力上升，因此，壓力均勻施加給第一狹縫部2。從第一狹縫部2擠壓出的溶液在反應(yīng)室3中變得表現(xiàn)出如24，25和26所示的均勻流速。在從注入口6送入攪拌所需量的核酸試樣溶液之后，從排出口7一側(cè)送入核酸試樣溶液。類似于從注入口6一側(cè)送入溶液的情況，對(duì)應(yīng)于如圖3B所示的溶液流例如31，32和33，在反應(yīng)室3內(nèi)以相同方式生成如34，35和36所示的均勻流速。在從排出口7送入攪拌所需量的核酸試樣溶液之后，再從注入口6一側(cè)送入核酸試樣溶液。隨后，重復(fù)自排出口7和自注入口6交替送入溶液，以攪拌反應(yīng)室3內(nèi)的溶液。因?yàn)樵诜磻?yīng)室3內(nèi)生成均勻流速，所以探針固定區(qū)域13上探針的任何部分與核酸試樣中目標(biāo)核酸的接觸頻率都相同。換句話說，雜交反應(yīng)過程不會(huì)由于探針固定區(qū)域13上的位置差異而表現(xiàn)出任何不同。
若核酸試樣保持部分地容納在反應(yīng)室3內(nèi)或者該核酸試樣保持附著在反應(yīng)室3的壁面上，那么在檢測(cè)時(shí)背景水平就升高。因此，這部分核酸試樣需要被洗除。在清洗時(shí)，使清洗液從注入口6流入預(yù)定時(shí)間。此時(shí)同樣，在反應(yīng)室3內(nèi)生成如圖3A中24，25和26所示的均勻流速。類似于使攪拌時(shí)送入的核酸試樣溶液的流速均勻的情況，以相同方式使清洗液的流速均勻。因?yàn)榍逑匆罕憩F(xiàn)出均勻流速，所以附著在反應(yīng)室3的壁面上的核酸試樣被洗除至相同程度，而與反應(yīng)室3內(nèi)的位置無關(guān)。另外，與探針結(jié)合的目標(biāo)核酸相當(dāng)可能被清洗液流剝離。但是，即便目標(biāo)核酸被部分地剝離探針固定區(qū)域，由于清洗液的流速均勻，該目標(biāo)核酸被剝離的可能性在探針固定區(qū)域13的任何位置都相同。因此，在清洗操作后，當(dāng)利用光學(xué)系統(tǒng)(未表示)檢測(cè)是否存在用熒光物質(zhì)標(biāo)記的目標(biāo)核酸時(shí)，可使熒光強(qiáng)度的變化變小。
如上詳細(xì)說明的那樣，因?yàn)槭乖诜磻?yīng)室3內(nèi)流動(dòng)的溶液和清洗液具有均勻流速，所以目標(biāo)核酸以相同比率與探針結(jié)合而與反應(yīng)室3內(nèi)的位置無關(guān)，從而提高了檢測(cè)精度。
(第二實(shí)施例)圖4是依據(jù)本發(fā)明的生化反應(yīng)盒的第二實(shí)施例的示意性透視圖，表示其結(jié)構(gòu)。圖5A和5B是生化反應(yīng)盒的第二實(shí)施例的俯視圖和剖視圖，表示其結(jié)構(gòu)。圖6A和6B是生化反應(yīng)盒的第二實(shí)施例的俯視圖，表示液體如何在其內(nèi)部流動(dòng)。
首先，說明盒結(jié)構(gòu)。盒60包括相互接合的玻璃基板61和外殼62。外殼62提供有凹進(jìn)，該凹進(jìn)具有預(yù)定截面形狀且沿著其與玻璃基板61接合的表面設(shè)置，以使緩沖室51、狹縫部52、反應(yīng)室53以及漸縮部54形成在該玻璃基板61與外殼62之間。構(gòu)成緩沖室、反應(yīng)室、狹縫部以及漸縮部的各空間的底面都由玻璃基板61的表面的一部分形成。因?yàn)闃?gòu)成緩沖室、反應(yīng)室和狹縫部的空間形成為外殼62內(nèi)的許多凹進(jìn)，所以這些空間的底面位于同一平面上。然而，緩沖室、狹縫部和反應(yīng)室的一些或者全部也可形成在玻璃基板61內(nèi)，于是這些空間的底部可不位于同一平面上。
狹縫部52的頂部比緩沖室51和反應(yīng)室53的頂部低，該狹縫部52的上部作為緩沖室51與反應(yīng)室53的分隔部。
探針固定區(qū)域63設(shè)在玻璃基板61的作為反應(yīng)室53壁面的一部分表面上，以使注入該反應(yīng)室53內(nèi)的溶液中所含有的目標(biāo)核酸與探針固定區(qū)域63內(nèi)的探針相互反應(yīng)。液體從注入口56注入緩沖室51，按順序通過狹縫部52和反應(yīng)室53，之后其經(jīng)由與該反應(yīng)室53連接的排出口57排出到盒60的外部。當(dāng)利用如上述第一實(shí)施例的X(寬度)×Y(長(zhǎng)度)×Z(高度)坐標(biāo)系來表示各空間的尺寸時(shí)，緩沖室51的尺寸為10×2×0.5mm且狹縫部52的尺寸為10×1×0.1mm，而反應(yīng)室53的尺寸為10×13×0.5mm。另外，漸縮部54從反應(yīng)室53的側(cè)壁面起相對(duì)于Y方向傾斜45°。然而注意，各空間的尺寸不限于以上所列出的那些，也可采用其它值，只要狹縫部52的高度低于緩沖室51和反應(yīng)室53的高度且提供狹縫的預(yù)期功能特征即可。另外，緩沖室51的高度和反應(yīng)室53的高度不需要相互一致，只要它們提供自身預(yù)期的功能特征即可。
在所示例中，除漸縮部以外的反應(yīng)室、緩沖室以及狹縫部從流路方向看的寬度都相同。然而，它們不是一定要相同。但是，從不使制造過程復(fù)雜化以及在反應(yīng)室內(nèi)有效地實(shí)現(xiàn)均勻流速的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使它們相互一致。
以下將說明利用此生化反應(yīng)盒實(shí)施例來檢測(cè)目標(biāo)核酸的方法。首先，準(zhǔn)備核酸試樣，如果有必要，利用前述方法擴(kuò)增目標(biāo)核酸。當(dāng)目標(biāo)核酸存在于核酸試樣中時(shí)，在擴(kuò)增過程中生成用熒光物質(zhì)標(biāo)記的目標(biāo)核酸。盡管在以上說明中熒光物質(zhì)用作標(biāo)記物質(zhì)，但其也可用發(fā)光物質(zhì)、酶或其類似物來替代。此核酸試樣的溶液利用液體注入裝置(未表示)從注入口56注入盒60內(nèi)。當(dāng)此溶液充滿緩沖室51、狹縫部52以及反應(yīng)室53時(shí)，加熱該溶液以使溶液中的目標(biāo)核酸與探針固定區(qū)域63上的探針進(jìn)行雜交反應(yīng)。此時(shí)，當(dāng)在雜交反應(yīng)所需要的溫度條件下使溶液在反應(yīng)室53內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)該溶液被攪拌，以增大該溶液中的目標(biāo)核酸接觸探針固定區(qū)域63上的探針的頻率。注意，緩沖室51、狹縫部52以及反應(yīng)室53需要總是充滿溶液。當(dāng)核酸試樣溶液從注入口56一側(cè)送入以進(jìn)行攪拌時(shí)，生成圖6A所示的液流。如果液體通道不提供任何阻擋，溶液就基本沿著直線從注入口56朝向排出口57流動(dòng)。然而，由于狹縫部52阻擋溶液流，就生成了溶液流例如液流71，72和73，該溶液擴(kuò)散到整個(gè)緩沖室51。那么結(jié)果，緩沖室51的總壓力上升，因此，壓力均勻施加給狹縫部52。從狹縫部52擠壓出的溶液在反應(yīng)室53中變得表現(xiàn)出如74，75和76所示的均勻流速。在從注入口56送入攪拌所需量的核酸試樣溶液之后，從排出口57一側(cè)送入核酸試樣溶液。當(dāng)從排出口57一側(cè)送入溶液時(shí)，因?yàn)楠M縫部不阻擋此溶液流，所以在反應(yīng)室53內(nèi)出現(xiàn)如圖6B中81，82和83所示的不同流速。另外，在狹縫部52的前面生成液流例如84，85和86。
在從排出口57送入攪拌所需量的核酸試樣溶液之后，再從注入口56一側(cè)送入核酸試樣溶液。隨后，重復(fù)自排出口57和自注入口56交替送入溶液，以攪拌反應(yīng)室53內(nèi)的溶液。因?yàn)槿芤阂罁?jù)溶液送入方向而以不同方式流動(dòng)，所以反應(yīng)室53內(nèi)的攪拌效率提高。結(jié)果，注入反應(yīng)室53內(nèi)的溶液中的目標(biāo)核酸的濃度分布總是保持恒定水平，而與該反應(yīng)室53內(nèi)的位置無關(guān)。換句話說，雜交反應(yīng)過程不會(huì)由于探針固定區(qū)域63上的位置差異而表現(xiàn)出任何不同。
若核酸試樣保持部分地容納在反應(yīng)室53內(nèi)或者該核酸試樣保持附著在反應(yīng)室53的壁面上，那么在檢測(cè)時(shí)背景水平就升高。因此，這部分核酸試樣需要被洗除。在清洗時(shí)，使清洗液從注入口56流入預(yù)定的時(shí)間段。此時(shí)同樣，在反應(yīng)室53內(nèi)生成如圖6A中74，75和76所示的均勻流速。類似于使攪拌時(shí)從注入口56一側(cè)送入的核酸試樣溶液的流速均勻的情況，以相同方式使清洗液的流速均勻。因?yàn)榍逑匆罕憩F(xiàn)出均勻流速，所以附著在反應(yīng)室53的壁面上的核酸試樣被洗除至相同程度，而與反應(yīng)室53內(nèi)的位置無關(guān)。另外，與探針結(jié)合的目標(biāo)核酸相當(dāng)可能被清洗液流剝離。但是，即便目標(biāo)核酸被部分地剝離探針固定區(qū)域，由于清洗液的流速均勻，該目標(biāo)核酸被剝離的可能性在探針固定區(qū)域63的任何位置都相同。因此，在清洗操作后，當(dāng)利用光學(xué)系統(tǒng)(未表示)檢測(cè)是否存在用熒光物質(zhì)標(biāo)記的目標(biāo)核酸時(shí)，可使熒光強(qiáng)度的變化更小。
在第二實(shí)施例的反應(yīng)室53內(nèi)，液體依據(jù)液流方向而不同地流動(dòng)，以便提高在反應(yīng)室53內(nèi)攪拌目標(biāo)核酸的效率，以及使雜交反應(yīng)過程保持恒定水平而與該反應(yīng)室53內(nèi)的位置無關(guān)。另外，由于清洗液以相同流速流動(dòng)，目標(biāo)核酸被清除至相同程度而與反應(yīng)室53內(nèi)的位置無關(guān)，以提高檢測(cè)精度。
如以上通過第一實(shí)施例和第二實(shí)施例詳細(xì)說明的那樣，由于在反應(yīng)室的上游側(cè)至少設(shè)置緩沖室且狹縫部設(shè)于兩者之間，當(dāng)使液體從注入口朝向排出口流動(dòng)時(shí)，可抑制反應(yīng)室內(nèi)的流速變化。換句話說，可把液體試樣均勻地供應(yīng)給探針區(qū)域。更具體地，當(dāng)在緩沖室、狹縫部和反應(yīng)室充滿液體的狀態(tài)下使液體從注入口流至排出口時(shí)，因?yàn)樵摢M縫部阻擋液流，供應(yīng)給緩沖室的液體趨向于擴(kuò)散到整個(gè)緩沖室。于是結(jié)果，緩沖室內(nèi)的壓力上升以從狹縫部朝向反應(yīng)室擠壓液體。此時(shí)，緩沖室內(nèi)把液體擠出狹縫部的壓力沿著該狹縫部的橫向均勻分布，以使液體在反應(yīng)室內(nèi)以均勻流速流動(dòng)。
另一方面，當(dāng)除了上游側(cè)以外在反應(yīng)室的下游側(cè)也設(shè)置緩沖室且狹縫部介于其間時(shí)，若搖動(dòng)液體以進(jìn)行攪拌，也使反應(yīng)室內(nèi)的液體流速均勻化。
同時(shí)，當(dāng)僅在反應(yīng)室的上游側(cè)設(shè)置緩沖室且狹縫部介于其間(因此，下游側(cè)既未提供緩沖室，也未提供狹縫部)時(shí)，出于上述理由，當(dāng)使液體從注入口流入時(shí)，該液體以均勻流速流動(dòng)。然而，當(dāng)使液體從排出口流入時(shí)，該液體沿著橫向以不同流速流動(dòng)。因此，當(dāng)搖動(dòng)液體以進(jìn)行攪拌時(shí)，其在正向與反向以不同方式流動(dòng)，結(jié)果提高反應(yīng)室內(nèi)的攪拌效率。
利用上述任一構(gòu)造，由于一個(gè)或多個(gè)狹縫部的作用，可提供流速均勻性提高以及攪拌效率提高的生化反應(yīng)盒，該盒具有用于確保緩沖室和反應(yīng)室所需液體的體積。
盡管使上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)狹縫部具有比緩沖室和反應(yīng)室低的頂部以形成低輪廓流路，但也可通過設(shè)置這樣一種突起來形成具有狹縫部功能特征的分隔部，該突起從頂部朝向底面向下突起并確保其前端與該底面之間具有預(yù)定間距，且該突起延伸過頂部的整個(gè)寬度。
(第三實(shí)施例)圖7是生化反應(yīng)盒的第三實(shí)施例的示意性透視圖，表示其結(jié)構(gòu)。圖8A和8B是生化反應(yīng)盒的第三實(shí)施例的俯視圖和剖視圖，表示其結(jié)構(gòu)。
此盒具有通過這樣改變第一實(shí)施例得到的結(jié)構(gòu)，其中，第一柱狀件14和第二柱狀件15分別用作第一狹縫部2和第二狹縫部4。液體流經(jīng)由第一柱狀件14形成的間隙以及由第二柱狀件15形成的間隙。在其他方面，此實(shí)施例具有同第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)。
此實(shí)施例的盒是通過一體模制外殼12制造的。但是注意，此實(shí)施例的盒制造方法不限于上述方法，而是選擇性地也可把第一柱狀件14和第二柱狀件15粘結(jié)到圖11，12A和12B所示的外殼112上。在圖12A中，參考附號(hào)113表示探針固定區(qū)域。
對(duì)于上述構(gòu)造，第一柱狀件14和第二柱狀件15減小流路的橫截面積，以提供與第一實(shí)施例的第一狹縫部2和第二狹縫部4相類似的效果。換句話說，因?yàn)槭沽魅敕磻?yīng)室3內(nèi)的核酸試樣溶液和清洗液具有均勻流速，所以目標(biāo)核酸以相同比率與探針結(jié)合而與該反應(yīng)室3內(nèi)的位置無關(guān)，結(jié)果提高了檢測(cè)精度。
(第四實(shí)施例)圖9A是生化反應(yīng)盒的第四實(shí)施例的示意性透視圖，表示其結(jié)構(gòu)。圖10A和10B是生化反應(yīng)盒的第四實(shí)施例的俯視圖和剖視圖，表示其結(jié)構(gòu)。
此盒具有通過這樣改變第一實(shí)施例得到的結(jié)構(gòu)，其中，第一隔壁件16和第二隔壁件17分別用作第一狹縫部2和第二狹縫部4。第一隔壁件16和第二隔壁件17沿圖9A所示的Y方向提供有大量用于允許液體流經(jīng)它們的通孔。在其它方面，此實(shí)施例具有同第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)。
圖9B表示一種制造本實(shí)施例盒的方法。外殼12設(shè)有槽部91和92，第一隔壁件16和第二隔壁件17分別裝配到該槽部91和92內(nèi)且利用外殼12和玻璃基板11夾緊。然而注意，此實(shí)施例盒的制造方法不限于上述方法，而是選擇性地也可把第一隔壁件16和第二隔壁件17剛性粘接到圖11，12A和12B所示外殼112上。
采用上述構(gòu)造，第一隔壁件16和第二隔壁件17減小流路的橫截面積，以提供與第一實(shí)施例的第一狹縫部2和第二狹縫部4類似的效果。換句話說，因?yàn)槭沽魅敕磻?yīng)室3內(nèi)的核酸試樣溶液和清洗液具有均勻流速，所以目標(biāo)核酸以相同比率與探針結(jié)合而與該反應(yīng)室3內(nèi)的位置無關(guān)，結(jié)果提高檢測(cè)精度。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)可做出各種變化和修正。因此，為告知公眾本發(fā)明的范圍，撰寫以下權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種具有流路的生化反應(yīng)盒，所述流路包括反應(yīng)室、注入口和排出口，所述反應(yīng)室具有用于固定目標(biāo)核酸檢測(cè)用探針的區(qū)域，所述注入口用于把試樣注入所述反應(yīng)室，所述排出口用于從所述反應(yīng)室排出所述試樣，所述反應(yīng)室適于使所述試樣與所述探針固定區(qū)域接觸以令所述試樣與所述探針反應(yīng)，所述盒還具有液體阻擋部，設(shè)在包括所述注入口、所述反應(yīng)室和所述排出口的所述流路中以減小所述流路的橫截面積，利用所述液體阻擋部控制所述反應(yīng)室內(nèi)的液流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的盒，其特征在于所述液體阻擋部是一狹縫部，所述狹縫部是通過設(shè)置從所述流路的頂部和/或底面起垂直延伸的分隔部形成的，所述分隔部形成與所述反應(yīng)室鄰接且與所述反應(yīng)室分開的緩沖室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的盒，其特征在于所述反應(yīng)室的所述頂部相對(duì)于所述底面的高度在所述反應(yīng)室的整個(gè)區(qū)域上一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的盒，其特征在于所述狹縫部具有形成所述分隔部的頂部，所述頂部相對(duì)于所述底面的高度在所述狹縫部的整個(gè)區(qū)域上一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的盒，其特征在于所述分隔部是設(shè)在所述流路中的突起件，以分開所述流路中的所述反應(yīng)室和所述緩沖室。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的盒，其特征在于所述緩沖室和所述狹縫部相對(duì)于所述流路方向的寬度與所述反應(yīng)室的寬度一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的盒，其特征在于所述緩沖室相對(duì)于所述反應(yīng)室至少設(shè)在上游。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的盒，其特征在于相對(duì)于所述反應(yīng)室設(shè)在上游的所述緩沖室具有所述注入口。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的盒，其特征在于所述緩沖室相對(duì)于所述反應(yīng)室設(shè)在上游，所述反應(yīng)室具有相對(duì)于所述探針固定區(qū)域位于下游的所述排出口且就寬度而言朝向所述排出口逐漸縮小。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的盒，其特征在于相對(duì)于所述反應(yīng)室設(shè)在上游的所述緩沖室具有所述注入口。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的盒，其特征在于所述緩沖室相對(duì)于所述反應(yīng)室分別設(shè)在上游和下游。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的盒，其特征在于所述上游緩沖室具有所述注入口，所述下游緩沖室具有所述排出口。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的盒，其特征在于所述液體阻擋部是設(shè)在所述反應(yīng)室內(nèi)的柱狀件，所述柱狀件把所述反應(yīng)室的一部分分隔為緩沖室。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的盒，其特征在于所述液體阻擋部是設(shè)在所述反應(yīng)室內(nèi)且提供有微孔的隔壁件，所述隔壁件把所述反應(yīng)室的一部分分隔為緩沖室。
15.一種具有流路的生化反應(yīng)設(shè)備，所述流路包括反應(yīng)室、注入口和排出口，所述反應(yīng)室具有用于固定目標(biāo)核酸檢測(cè)用探針的區(qū)域，所述注入口用于把試樣注入所述反應(yīng)室，所述排出口用于從所述反應(yīng)室排出所述試樣，所述反應(yīng)室適于使所述試樣與所述探針固定區(qū)域接觸以令所述試樣與所述探針反應(yīng)，所述設(shè)備還具有液體阻擋部，設(shè)在包括所述注入口、所述反應(yīng)室和所述排出口的所述流路中以減小所述流路的橫截面積，利用所述液體阻擋部控制所述反應(yīng)室內(nèi)的液流。
16.一種生化反應(yīng)盒，包括反應(yīng)室，具有用于生化反應(yīng)的反應(yīng)部位；注入口，用于把試樣注入所述反應(yīng)室；以及緩沖室，設(shè)在所述注入口與所述反應(yīng)室之間，所述緩沖室適于控制供應(yīng)給所述反應(yīng)室的所述試樣的流速。
17.一種生化反應(yīng)設(shè)備，包括反應(yīng)室，具有用于生化反應(yīng)的反應(yīng)部位；注入口，用于把試樣注入所述反應(yīng)室；以及緩沖室，設(shè)在所述注入口與所述反應(yīng)室之間，所述緩沖室適于控制供應(yīng)給所述反應(yīng)室的所述試樣的流速。
全文摘要
一種生化反應(yīng)盒設(shè)計(jì)用于通過采用簡(jiǎn)單的額外構(gòu)造使反應(yīng)室內(nèi)的液流均一化。一種用于減小包括注入口、反應(yīng)室和排出口的流路的橫截面積的部件設(shè)置在該流路中，且提供緩沖室。
文檔編號(hào)C12Q1/68GK1892220SQ20061010008
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者青柳孝陽 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社