專(zhuān)利名稱(chēng)：液體回流型高速基因擴(kuò)增裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合于在基礎(chǔ)生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究以及醫(yī)療現(xiàn)場(chǎng)中迅速地進(jìn)行微量的基因分析的研究或臨床的使用了反應(yīng)容器的基因分析裝置，并涉及使用基于例如以人類(lèi)為首的動(dòng)物或植物的染色體組DNA、信使RNA等的核酸堿基序列，快速檢測(cè)特定的堿基序列的反應(yīng)裝置的基因分析。
背景技術(shù)：
聚合酶鏈反應(yīng)(Polymerase chain reaction,以下簡(jiǎn)記為PCR。)是基于各種核酸的混合物擴(kuò)增特定的核酸序列的方法。在混合物中放入從染色體組DNA或信使RNA逆轉(zhuǎn)錄而生成的互補(bǔ)DNA等的DNA模板(template)、兩種以上的引物(primer)和熱穩(wěn)定性酶、 鎂等的鹽以及四種脫氧核苷三磷酸(deoxyribonucleoside triphosphate) (dATP、dCTP、 dGTP、dTTP)，通過(guò)至少重復(fù)一次使核酸分離的工序、使所述引物結(jié)合的工序、以及通過(guò)熱穩(wěn)定性酶將結(jié)合有引物的核酸作為模板進(jìn)行雜交的工序，能夠擴(kuò)增特定的核酸序列。通過(guò)使在DNA擴(kuò)增反應(yīng)中使用的反應(yīng)容器進(jìn)行升溫、降溫來(lái)進(jìn)行熱循環(huán)。用于使溫度變化的機(jī)構(gòu)能夠舉出各種機(jī)構(gòu)，但是存在通過(guò)使用了加熱器、珀?duì)柼蚺L(fēng)的熱交換使含有試樣 (sample)的反應(yīng)容器的溫度變化的機(jī)構(gòu)、通過(guò)使反應(yīng)容器與不同溫度的加熱部件(heater block)或液體池交替接觸來(lái)使溫度變化的機(jī)構(gòu)、使試樣在具有不同的溫度的區(qū)域的流道中流動(dòng)來(lái)改變溫度的方法。在當(dāng)前市場(chǎng)銷(xiāo)售的裝置中，就作為最快的裝置的例如羅氏(Roche) 公司的PCR儀(Light Cycler)而言，在多個(gè)玻璃毛細(xì)管的每一個(gè)中導(dǎo)入試料、DNA聚合酶、 成為引物的DNA片段以及測(cè)量用的熒光標(biāo)記染料，并吹送例如55°C和95°C兩種溫度等與想要變化的液滴的溫度相同溫度的暖風(fēng)來(lái)使該毛細(xì)管內(nèi)的微量液滴的溫度變化，同時(shí)，向該玻璃毛細(xì)管照射熒光染料的激發(fā)光，并測(cè)量所得到的熒光強(qiáng)度。通過(guò)這些方法能夠使試樣的溫度反復(fù)變化。此外，提出了通過(guò)向含有試料區(qū)域的外壁噴射流體進(jìn)行沖擊，來(lái)控制試料溫度的流體沖擊熱循環(huán)控制裝置(日本特表2001-519224(專(zhuān)利文獻(xiàn)1))?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特表2001519224

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題加熱器或珀?duì)柼?Peltier)元件上的溫度速度慢至每秒數(shù)。C左右，此外，難以不對(duì)溫度過(guò)調(diào)節(jié)(overshoot)就使溫度變化?；旧希衾霉腆w中的熱傳導(dǎo)，則會(huì)在熱源和表面之間形成熱梯度，從而不能夠進(jìn)行嚴(yán)密的控制。此外，試樣在與加熱器或珀?duì)柼佑|的瞬間被奪走熱量，從而發(fā)生表面溫度恢復(fù)到規(guī)定溫度為止的延遲。此外，在使反應(yīng)槽與不同的加熱器或液體池接觸的情況下，移動(dòng)用的機(jī)構(gòu)復(fù)雜，或難以進(jìn)行加熱器或液體池的溫度控制。進(jìn)而，在使試樣在具有不同的溫度區(qū)域的流道中流動(dòng)的方法中，伴隨著試樣的移動(dòng)，流道自身的表面溫度發(fā)生變化，存在難以進(jìn)行溫度控制這樣的問(wèn)題。此外，在吹送暖風(fēng)來(lái)使溫度變化的情況下，由于空氣的熱容量少，必須吹送大量的空氣，此外，同樣由于空氣的熱容量少，將通過(guò)電熱絲等吹送的空氣的最終吹出溫度以rc為單位進(jìn)行嚴(yán)密的控制是很困難的。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠進(jìn)行正確的溫度控制、溫度測(cè)定以及迅速的升溫、降溫的反應(yīng)控制裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠進(jìn)行正確的溫度控制、溫度測(cè)定以及迅速的升溫、降溫，由此能夠進(jìn)行高速、高精度、高擴(kuò)增率的PCR反應(yīng)的DNA擴(kuò)增裝置。用于解決問(wèn)題的手段為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置具有以下特征使用于針對(duì)試樣液的溫度變化，針對(duì)想要變化的多個(gè)溫度，對(duì)維持各個(gè)溫度的熱容量大的液體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)中，以及使用了使該熱容量大的多個(gè)不同的溫度的液體高速變化的單元，和在該熱容量大的液體和試樣液之間迅速進(jìn)行熱交換微小反應(yīng)槽。具體地說(shuō)，由以下構(gòu)成微小反應(yīng)槽， 其以適合熱交換結(jié)構(gòu)以及材質(zhì)構(gòu)成；熱交換槽，使適合各反應(yīng)的溫度的液體在微小反應(yīng)槽外部循環(huán)；多個(gè)液體儲(chǔ)存箱，含有高精度維持液體的溫度的熱源；切換閥系，為了使微小反應(yīng)槽的溫度迅速變化，用于從任意的液體儲(chǔ)存箱向反應(yīng)槽外部引導(dǎo)液體；混合防止機(jī)構(gòu)，其在所述閥系切換時(shí)防止不同的溫度的液體混合。S卩，本發(fā)明提供以下的液體回流型反應(yīng)控制裝置。(1) 一種液體回流型反應(yīng)控制裝置，具有反應(yīng)槽，其具有用于放入試樣的一個(gè)或多個(gè)凹部，熱交換槽，其與所述反應(yīng)槽相接觸設(shè)置，以便向所述反應(yīng)槽傳遞熱量，并且，該熱交換槽具有分別用于導(dǎo)入以及排出規(guī)定的溫度的液體的入口以及出口，多個(gè)液體儲(chǔ)存箱，具有能夠控制溫度的熱源，所述熱源用于將所述多個(gè)液體儲(chǔ)存箱的液體分別保持在規(guī)定的溫度，管狀的流道，其將所述熱交換槽的所述入口以及所述出口與所述液體儲(chǔ)存箱相連接，泵，其設(shè)置在所述管狀的流道上，用于使所述液體在所述熱交換槽與所述液體儲(chǔ)存箱之間循環(huán)，切換閥，其設(shè)置在所述管狀的流道上，用于控制所循環(huán)的所述液體的流動(dòng)，通過(guò)以規(guī)定的時(shí)間間隔切換來(lái)自所述多個(gè)液體儲(chǔ)存箱的規(guī)定的溫度的所述液體向所述熱交換槽流入，由此將所述反應(yīng)槽的溫度控制在所希望的溫度；所述試樣的量在每個(gè)凹部為數(shù)μ L以下，所循環(huán)的所述液體的總?cè)莘e在每個(gè)液體儲(chǔ)存箱為數(shù)十HiL以上。(2)如上述(1)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述液體回流型反應(yīng)控制裝置作為PCR裝置來(lái)使用。(3)如上述(1)或(2)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，還具有熒光檢測(cè)單元，在所述試樣中含有熒光染料的情況下，所述熒光檢測(cè)單元與對(duì)所述反應(yīng)槽的溫度切換動(dòng)作連動(dòng)地檢測(cè)所述凹部?jī)?nèi)的所述熒光染料發(fā)出的熒光，以此測(cè)定熒光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。(4)如上述(3)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述熒光檢測(cè)單元設(shè)置為與所述反應(yīng)槽的各所述凹部相對(duì)應(yīng)。(5)如上述(3)或(4)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，還具有估算單元，其基于在所述反應(yīng)槽的一個(gè)或多個(gè)凹部中配置的所述試樣液的熒光強(qiáng)度變化，來(lái)估算試樣液的溫度變化；變化單元，其基于所述估算的結(jié)果，使所述反應(yīng)槽的溫度迅速變化。(6)如上述(1) (5)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述液體儲(chǔ)存箱的數(shù)量與所述反應(yīng)槽的要設(shè)定的溫度的數(shù)量相同。(7)如上述(6)所記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述液體儲(chǔ)存箱的數(shù)量為2個(gè)或3個(gè)。(8)如上述⑴ (7)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述反應(yīng)槽的底面以及壁面的厚度為1微米至100微米且由金屬或硅形成，所述金屬包括鋁、鎳、鎂、 鈦、鉬、金、銀、銅。(9)如上述(1) (8)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述凹部的底面的形狀為平底狀、半球狀、三棱錐狀或球狀。(10)如上述⑴ (9)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，在所述凹部的每一個(gè)中預(yù)先內(nèi)置反應(yīng)中所需的干燥狀態(tài)的試劑，該試劑與試樣溶液接觸時(shí)溶出并進(jìn)行反應(yīng)。(11)如上述⑴ (10)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述反應(yīng)槽還具有用于使對(duì)于來(lái)自該反應(yīng)槽內(nèi)的所述試樣的光學(xué)信號(hào)的測(cè)定變得容易的孔或光學(xué)窗。(12)如上述⑴ (11)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述反應(yīng)槽設(shè)置為相對(duì)于所述熱交換槽能夠裝卸。(13)如上述(12)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述反應(yīng)槽相對(duì)于所述熱交換槽的裝卸方式為以下方式中任一方式(a)方式，在所述反應(yīng)槽的外周設(shè)置筒狀的框，在所述熱交換槽上設(shè)置筒狀的反應(yīng)槽支座，并且，在所述反應(yīng)槽的所述框的外表面和所述熱交換槽的反應(yīng)槽支座的內(nèi)表面上設(shè)置有螺紋牙，通過(guò)沿著該螺紋牙的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將所述反應(yīng)槽能夠裝卸地安裝在所述熱交換槽上；(b)方式，將所述反應(yīng)槽的外周的所述筒狀的框以及所述熱交換槽的所述筒狀的反應(yīng)槽支座分別設(shè)置成錐狀，將所述反應(yīng)槽能夠裝卸地壓接在所述反應(yīng)槽支座上；(c)方式，將所述反應(yīng)槽固定在載玻片狀的反應(yīng)槽框內(nèi)，在所述熱交換槽的反應(yīng)槽支座上設(shè)置有導(dǎo)軌，將所述載玻片狀的反應(yīng)槽框沿著該導(dǎo)軌能夠裝卸地進(jìn)行安裝；以及(d)方式，將所述載玻片狀的反應(yīng)槽框插入具有鉸鏈的滑動(dòng)支座，通過(guò)基于該鉸鏈機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，將所述載玻片狀的所述反應(yīng)槽框能夠裝卸地安裝在所述熱交換槽的所述反應(yīng)槽支座上。(14)如上述(12)或(13)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，還具有在特定狀態(tài)下將所述反應(yīng)槽從所述熱交換槽卸下的機(jī)構(gòu)，該特定狀態(tài)是指，既能夠維持使所述液體回流的狀態(tài)，又能夠不使所述液體向所述液體回流型反應(yīng)控制裝置的外部漏出的狀態(tài)。(15)如上述(1) (14)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述液體儲(chǔ)存箱具有熱源控制系統(tǒng)，所述熱源控制系統(tǒng)具有熱源、溫度計(jì)、液體攪拌系統(tǒng)，該液體攪拌系統(tǒng)對(duì)該液體儲(chǔ)存箱內(nèi)的液體連續(xù)地或以占空(duty cycle)比在10%以上進(jìn)行攪拌，能夠?qū)⒃撘后w儲(chǔ)存箱內(nèi)的該液體的溫度分布抑制在5°C以?xún)?nèi)。(16)如上述(1) (15)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，還具有對(duì)所述切換閥的動(dòng)作進(jìn)行控制的切換閥控制機(jī)構(gòu)。(17)如上述(1) (16)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制系統(tǒng)，其中，所述切換閥能夠?qū)⑺龆鄠€(gè)液體儲(chǔ)存箱中的任意的液體儲(chǔ)存箱的液體導(dǎo)入所述熱交換槽，并能夠使所述熱交換槽中的所述液體返回到原來(lái)的液體儲(chǔ)存箱。(18)如上述(16)或(17)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，控制所述切換閥，使得在通過(guò)控制所述切換閥來(lái)置換所述熱交換槽內(nèi)的所述液體時(shí)，將所述熱交換槽內(nèi)部的所述液體導(dǎo)入至保持與所述液體的溫度最接近的溫度的液體儲(chǔ)存箱。(19)如上述(1) (18)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，還具有輔助溫度控制機(jī)構(gòu)，該輔助溫度控制機(jī)構(gòu)包括絕熱材料、加熱器以及冷卻機(jī)構(gòu)，用于抑制將所述切換閥與所述液體儲(chǔ)存箱相連接的所述流道內(nèi)部的所述液體的溫度的變動(dòng)。(20)如上述(1) (19)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，在所述切換閥內(nèi)還具有抑制溫度變化的機(jī)構(gòu)，不管用于將所述切換閥與所述液體儲(chǔ)存箱相連接的所述流道內(nèi)部的所述液體是否導(dǎo)入至所述熱交換槽，通過(guò)與來(lái)自所述液體儲(chǔ)存箱的所述液體連續(xù)置換，來(lái)抑制溫度的變化。(21)如上述⑴ (20)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述切換閥由在剖面為圓形或多邊形的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)滑動(dòng)的活塞構(gòu)成，通過(guò)該活塞的位置來(lái)控制與所述反應(yīng)槽相接觸的液體的溫度。(22)如上述(21)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，在所述切換閥中，(a)對(duì)與該活塞相連接的活塞桿施加機(jī)械外力；(b)使用自身為磁性體的活塞或在內(nèi)部安裝有磁性體的活塞，借助該活塞與在所述切換閥外部配置的含有電磁線圈的磁場(chǎng)發(fā)生機(jī)構(gòu)之間的相互作用；或者(c)在活塞兩端產(chǎn)生因循環(huán)的所述液體的流動(dòng)而引起的壓力差，來(lái)使所述活塞滑動(dòng)。(23)如上述(1) (20)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，在所述切換閥中，旋轉(zhuǎn)體插入至所述熱交換槽并能夠旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)體為圓柱狀、圓盤(pán)狀或圓錐狀，在外表面上形成有多個(gè)槽，所述槽成為從所述液體儲(chǔ)存箱送出的液體的流道，并且，所述旋轉(zhuǎn)體還形成有能夠分別與各所述槽以流體連通的方式相連接的隧道狀的流道，所述隧道狀的流道的端部分別發(fā)揮所述切換閥的入口或出口的功能，通過(guò)使所述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，來(lái)使導(dǎo)入至所述入口的不同的溫度的液體在流過(guò)所述槽部分時(shí)與反應(yīng)槽外部相接觸。
(24)如上述⑴ (23)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，作為循環(huán)的所述液體，使用沸點(diǎn)比水的沸點(diǎn)高的液體。(25)如上述(1) (24)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，作為循環(huán)的所述液體，使用沸點(diǎn)比水的沸點(diǎn)高的液體。(26)如上述(1) (25)中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，作為循環(huán)的所述液體，使用凝固點(diǎn)比水的凝固點(diǎn)低的液體。(27)如上述(1)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，還具有試樣蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)，該試樣蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)包括構(gòu)件，其密封并覆蓋所述反應(yīng)槽的所述凹部側(cè)的表面，并且至少一部分光學(xué)上透明，以便能夠以光學(xué)的方式對(duì)該凹部中的試樣溶液進(jìn)行觀察；加熱機(jī)構(gòu)，其對(duì)所述構(gòu)件的所述光學(xué)上透明的部分進(jìn)行加熱。(28)如上述(27)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述構(gòu)件與所述反應(yīng)槽的所述凹部側(cè)的表面之間的距離在3mm以下。(29)如上述(27)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，通過(guò)所述加熱機(jī)構(gòu)加熱的所述構(gòu)件的所述光學(xué)上透明的部分的溫度在8o°c至iio°c的范圍內(nèi)。發(fā)明效果以回流的液體控制反應(yīng)槽的溫度的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)能夠舉出如下優(yōu)點(diǎn)。首先，能夠解決溫度的過(guò)調(diào)節(jié)問(wèn)題。即，總是回流的液體的溫度大致恒定，因此能夠瞬時(shí)使反應(yīng)槽表面的溫度和液體的溫度之間的溫度大致平衡化。在本發(fā)明中，反應(yīng)槽以及試樣的熱容量與回流的液體相比是微不足道的，此外，即使局部地從液體帶走熱量，由于液體連續(xù)流動(dòng)，所以基本上也不會(huì)發(fā)生熱梯度。當(dāng)然，反應(yīng)槽的溫度不會(huì)超過(guò)液體的溫度。根據(jù)本發(fā)明的代表的實(shí)施方式，通過(guò)使不同的溫度的液體順次流入熱交換槽，能夠在0. 5秒以?xún)?nèi)使溫度變化 30°C以上。從而，根據(jù)本發(fā)明，能夠極大縮短溫度變更所需的時(shí)間，因此，與現(xiàn)有的裝置相比能夠極大縮短用于進(jìn)行例如PCR反應(yīng)的總時(shí)間。在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中，通過(guò)使溫度保持恒定的液體與熱傳導(dǎo)率良好的反應(yīng)槽的外部接觸，進(jìn)一步以不同溫度的液體迅速置換，能夠高精度控制試樣溫度，以及能夠迅速地進(jìn)行升溫、降溫。根據(jù)本發(fā)明，能夠進(jìn)行高速、高精度、高擴(kuò)增率的PCR反應(yīng)。此外，本發(fā)明能夠防止由于加熱試樣溶液而導(dǎo)致的試樣液的蒸發(fā)，因此有利于使用微量試樣的PCR反應(yīng)。


圖1是示出了本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的熱交換槽的示意圖。圖3是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的反應(yīng)槽的形態(tài)和凍結(jié)干燥試劑的溶解方法的示意圖。圖4是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的圓柱形的反應(yīng)框和向熱交換槽安裝的安裝方法的示意圖。圖5是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的閥的切換順序的示意圖。圖6的㈧是示出了使用本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置進(jìn)行的與溫度變化相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖，圖6的(B)是示出了使用本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置進(jìn)行的PCR反應(yīng)的結(jié)果的圖。圖7是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的載玻片型反應(yīng)框和向熱交換槽安裝的安裝方法的示意圖。圖8是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的滑動(dòng)型活塞閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。圖9是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的滑動(dòng)型活塞閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。圖10是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的回轉(zhuǎn)閥式閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。圖11是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的利用隔膜(membranev)的溫度變化機(jī)構(gòu)的示意圖。圖12是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的溫度設(shè)定型閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。圖13是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的熱交換槽的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的示意圖。
具體實(shí)施例方式接下來(lái)，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但這些實(shí)施方式是例示，本發(fā)明的范圍不限于此。圖1是表示本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置主要具有反應(yīng)槽(reaction vessel) 1、反應(yīng)槽框2、熱交換槽(heat exchange vessel) 3、液體儲(chǔ)存箱(liquid reservoir tank) 4、熱源 5、攪拌機(jī)構(gòu) 6、泵 7、切換閥8、旁通流道9以及輔助溫度控制機(jī)構(gòu)10。優(yōu)選還具有熒光檢測(cè)器201、用于傳送控制信號(hào)203的控制分析部202以及光學(xué)窗(或孔)204。雖然反應(yīng)槽1主要能夠由具有多個(gè)凹部(well)的金屬薄板或硅等的薄板等構(gòu)成， 金屬包括鋁、鎳、鎂、鈦、鉬、金、銀以及銅等，但只要是熱傳導(dǎo)性高且不妨礙PCR的材料即可，并不限于此。此外，也可以用塑料等具有親水性且防止金屬的腐蝕的材料覆蓋金屬薄膜的表面。優(yōu)選薄板在凹部區(qū)域的厚度為比周?chē)。蕴岣邿醾鲗?dǎo)性，一般為10至30微米左右的厚度，但不限于此。為了確保整體強(qiáng)度，相鄰的凹部之間的區(qū)域優(yōu)選形成得更厚，厚度一般在100微米至500微米的范圍內(nèi)，但不限于此。反應(yīng)槽1 一般固定在方形、圓形等形狀的反應(yīng)槽框2的底面并形成為一體。反應(yīng)槽1以及反應(yīng)槽框2 —般構(gòu)成為相對(duì)于熱交換槽 3能夠裝卸(參照?qǐng)D4)。在熱交換槽3中導(dǎo)入熱交換用的液體來(lái)使用。被導(dǎo)入的液體的溫度通過(guò)在液體儲(chǔ)存箱4的內(nèi)部配置的熱源5來(lái)控制。為從熱源5的表面迅速帶走熱量，并使液體儲(chǔ)存箱4 內(nèi)部的溫度均勻，優(yōu)選具有攪拌機(jī)構(gòu)6。液體儲(chǔ)存箱4中的液體通過(guò)泵7被導(dǎo)入流道內(nèi)部。 借助切換閥8，液體被導(dǎo)入熱交換槽3，或者通過(guò)導(dǎo)入旁通流道9而直接返回液體儲(chǔ)存箱4。 根據(jù)需要，通過(guò)輔助溫度控制機(jī)構(gòu)10精細(xì)地控制液體的溫度，從而抑制液體儲(chǔ)存箱4內(nèi)部的溫度變動(dòng)。作為向熱交換槽3中導(dǎo)入的液體，可以使用水，但不限于此，只要是熱容量大且粘性低的液體(例如液體氨)即可，能夠使用任意的液體。此外，通過(guò)使用例如與水相比沸點(diǎn)高的液體，能夠確實(shí)地使試樣液達(dá)到100°C，或者，通過(guò)使用與水相比凝固點(diǎn)低的液體，能夠一邊確實(shí)地防止在裝置內(nèi)循環(huán)的液體的凝固，一邊進(jìn)行到水的凝固點(diǎn)為止的溫度的變化。如圖1所示，優(yōu)選在反應(yīng)槽框2上配置使熒光染料的激發(fā)光及熒光透過(guò)的光學(xué)窗 204，以便能夠針對(duì)一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)槽的每一個(gè)測(cè)量因反應(yīng)槽1內(nèi)的試樣液的反應(yīng)而變化的試樣液中的熒光染料的熒光強(qiáng)度的變化。此外，通過(guò)配置熒光檢測(cè)器201，能夠測(cè)量所測(cè)量出的各反應(yīng)槽1的熒光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。在圖1的實(shí)施例中，多個(gè)熒光檢測(cè)器201中的每一個(gè)內(nèi)具有激發(fā)光照射機(jī)構(gòu)和熒光檢測(cè)機(jī)構(gòu)，例如，在進(jìn)行PCR反應(yīng)時(shí)，能夠獨(dú)立測(cè)量滴落有不同的引物或不同的試樣的多個(gè)反應(yīng)槽1各自的不同的PCR擴(kuò)增信息。此外，由熒光檢測(cè)器201取得的熒光強(qiáng)度數(shù)據(jù)被控制分析部202記錄，控制分析部202具有用于估算通過(guò)PCR反應(yīng)所得到的試樣液內(nèi)的DNA量或mRNA量的功能?？刂品治霾?02還具有如下功能以及基于該結(jié)果來(lái)控制閥切換的機(jī)構(gòu)，該功能為，取得切換閥8的切換信息，并根據(jù)熒光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化來(lái)估算閥切換后的試樣液的溫度變化是否達(dá)到目標(biāo)溫度的功能。這是， 利用熒光染料普遍具有的基于水分子的運(yùn)動(dòng)的熒光猝滅依存于液體溫度的這一現(xiàn)象，基于熒光強(qiáng)度在單位時(shí)間的變化量變小或變成零的情況來(lái)估算的，尤其對(duì)確認(rèn)是否處于使DNA 變性的高溫狀態(tài)很有效。此外，在圖1所示的實(shí)施例中，雖然示出了在各反應(yīng)槽1上分別配置一個(gè)檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)，但是也可以組合熒光激發(fā)用光源和冷卻型CCD照相機(jī)等能夠進(jìn)行熒光定量檢測(cè)的照相機(jī)，來(lái)測(cè)量多個(gè)反應(yīng)槽1的熒光強(qiáng)度變化?；蛘?，在使用比反應(yīng)槽1的數(shù)量少的檢測(cè)器時(shí)， 可以將在X-Y面上能夠高速移動(dòng)的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與檢測(cè)器組合來(lái)測(cè)量全部反應(yīng)槽1的熒光強(qiáng)度。此外，雖然試樣液的容量通常在每個(gè)凹部為數(shù)μ L以下，但是能夠使用在每個(gè)凹部為0. 1 μ L 100 μ L的范圍，優(yōu)選在每個(gè)凹部為0. 5 μ L 10 μ L，更優(yōu)選在每個(gè)凹部為 IyL 10 μ L，在每個(gè)凹部為IyL 5μ L更佳，在每個(gè)凹部為IyL 2μ L最佳。在凹部中除了試樣液，也可以含有用于防止試樣液蒸發(fā)的礦物油(mineral oil)等。作為礦物油的容量，優(yōu)選為數(shù)PL(例如3 4yL)左右，但不限于此，根據(jù)凹部的大小和試樣量適當(dāng)變更對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。圖2是在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的熱交換槽3的示意圖。作為基本結(jié)構(gòu)，熱交換槽3具有導(dǎo)入不同溫度的液體的入口(inlet)A(ll)、入口 Β(12)。此外，熱交換槽3具有用于使熱交換槽3的液體返回液體儲(chǔ)存箱4的多個(gè)出口即出口 Α(13)以及出口 B (14)。圖 2的A示意地示出從入口 A(Il)導(dǎo)入來(lái)自液體儲(chǔ)存箱4的某種溫度的液體，并從出口 Α(13) 將液體排出的狀況，圖2的B示意地示出從入口 B (12)導(dǎo)入來(lái)自液體儲(chǔ)存箱4的另一種溫度的液體，并從出口 B(14)將液體排出的狀況。入口的數(shù)量不限定于兩個(gè)，能夠準(zhǔn)備與試樣液的溫度的變化目標(biāo)溫度的數(shù)量一致的多個(gè)入口，即可以準(zhǔn)備兩個(gè)以上的多個(gè)入口。例如， 在要實(shí)現(xiàn)具有三種溫度的系統(tǒng)時(shí)，入口的數(shù)量變?yōu)槿齻€(gè)。出口的數(shù)量也與入口的情況相同， 不限定于兩個(gè)。另外，圖2中的箭頭大致示出了導(dǎo)入熱交換槽3或從熱交換槽3排出的液體的流動(dòng)方向?？紤]液體的熱容量或溫度的穩(wěn)定性等，在熱交換槽3和液體儲(chǔ)存箱4之間循環(huán)的液體的總?cè)莘e通常在數(shù)十HiL以上，優(yōu)選為IOOmL以上，為200mL以上更佳，為300mL以上最佳?？紤]裝置的可搬運(yùn)性等，能夠適當(dāng)設(shè)定容積的上限。優(yōu)選熱交換槽3的容量為每個(gè)凹部的試樣量的約10倍以上，為約100倍以上更佳，若為約1000倍以上則最佳。一般地，相對(duì)于1個(gè)凹部，優(yōu)選熱交換槽的容量為約 0. OlmL IOmL,為約0. 05mL 5mL更佳，為約0. ImL 2mL最佳。圖3是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的反應(yīng)槽的形態(tài)和凍結(jié)干燥試劑的溶解方法的示意圖。能夠使用各種形狀的反應(yīng)槽或凹部，圖3的A作為一個(gè)例子分別示出了與熱交換槽的液體接觸的面為平底狀的反應(yīng)槽A (21)、與熱交換槽的液體接觸的面為半球狀的反應(yīng)槽B(22)、與熱交換槽的液體接觸的面為三棱錐狀的反應(yīng)槽C(23)、與熱交換槽的液體接觸的面為球狀的反應(yīng)槽D (24)。若考慮熱傳導(dǎo)的效率，則本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易理解，與熱交換槽的液體接觸的面的面積越大效率越高。若事先凍結(jié)干燥反應(yīng)中需要的試劑則很便利。如圖3的B所示，能夠在反應(yīng)槽26 的底部事先調(diào)制凍結(jié)干燥試劑25。此外，若在分配試樣時(shí)使用的分配器27內(nèi)部事先形成柱塞狀的凍結(jié)干燥試劑25，則能夠通過(guò)使試樣液28上下移動(dòng)來(lái)使試劑溶解在試樣中?；蛘撸?也能夠通過(guò)事先在捆綁有尼龍纖維等的纖維球29表面上形成凍結(jié)干燥試劑25，然后向反應(yīng)槽26內(nèi)部的試樣28中插入并攪拌來(lái)溶解凍結(jié)干燥試劑。圖4是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的圓柱形反應(yīng)框32以及向熱交換槽37安裝的安裝方法的示意圖。由于不方便直接用手操作由薄膜構(gòu)成的反應(yīng)槽，所以如圖 4的A所示，若將反應(yīng)槽31固定在反應(yīng)槽框32上則很便利。優(yōu)選反應(yīng)槽框32用作為絕熱材質(zhì)的聚苯乙烯、聚碳酸酯、PEEK、丙烯等形成。此外，優(yōu)選抑制與反應(yīng)槽31的結(jié)合面積使其盡可能小(例5mm2以下)，以便使反應(yīng)槽31迅速且高精度地升溫、降溫。圖4的B示出了作為在熱交換槽37上安裝反應(yīng)槽31的一個(gè)形態(tài)，事先在反應(yīng)槽框32的表面上形成螺紋牙34，將反應(yīng)槽框32擰入熱交換槽37的反應(yīng)槽支座33的方法。 如圖4的B所示，為了保持水密性，優(yōu)選在開(kāi)口部安裝密封件35。圖4的C還示出了其它安裝方法。如圖4的C所示，也能夠采用錐狀反應(yīng)槽框36，僅靠壓力安裝在熱交換槽38上。圖5示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的閥的切換機(jī)構(gòu)的具體例子。示出了用于向反應(yīng)槽導(dǎo)入液體的入口閥A(41)、入口閥B(43)、用于將液體向外部導(dǎo)出的出口閥 A(42)和出口閥B(44)。從入口閥A(41)導(dǎo)入的液體從出口閥A(42)返回液體儲(chǔ)存箱4，從入口閥A(43)導(dǎo)入的液體從出口閥B(44)返回其它液體儲(chǔ)存箱4。通過(guò)交替更換這兩個(gè)狀態(tài)， 能夠使反應(yīng)槽中的試樣反應(yīng)。作為最優(yōu)選的閥切換方法，除上述的兩個(gè)狀態(tài)以外，通過(guò)瞬間同時(shí)開(kāi)放入口閥B(43)和出口閥A(42)，或瞬間同時(shí)開(kāi)放入口閥A(41)和出口閥B(44)，能夠抑制不同溫度的液體混合，使各系統(tǒng)的液體儲(chǔ)存箱的溫度控制變得容易。液體的循環(huán)速度沒(méi)有特別的限定，但是通常約ImL/秒 IOOmL/秒，5mL/秒 50mL/秒更佳，7mL/秒 15mL/秒最佳。圖6的A示出了基于與通過(guò)使用所述機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的溫度控制相關(guān)的數(shù)據(jù)所得到的曲線圖。如圖6的A所示，在1.5秒這樣短的時(shí)間內(nèi)，能夠使溫度從60°C上升至92°C，然后返回60°C。圖6的B示出了實(shí)時(shí)PCR的結(jié)果的曲線圖。進(jìn)行PCR時(shí)的溶液條件如下。以反應(yīng)緩沖液 1. 0μ L、2mM dNTP (dATP、dCTP、dGTP、dTTP) 1 μ L、25mM 硫酸鎂 1. 2 μ L、10%胎牛血清 0· 125 μ L,SYBR Green I (核酸染料)0. 5 μ L、引物 2 種各 0. 6 μ L、殺菌水 3. 725 μ L、K0D plus polymerase (高保真聚合酶)0. 25 μ L、染色體組DNA1. 0 μ L的比例混合。作為溫度條件，首先以95°C進(jìn)行10秒，接著以95°C進(jìn)行1秒、以60°C進(jìn)行3sec的這樣的溫度變化進(jìn)行 40個(gè)周期。液體的循環(huán)速度約在IOmL/秒。圖7示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的反應(yīng)槽59以及反應(yīng)槽框51相對(duì)于熱交換槽裝卸的裝卸方法的變形例。反應(yīng)槽59安裝在載玻片型反應(yīng)槽框51上(圖7的 A)。在將該載玻片型反應(yīng)槽框51安裝在熱交換槽上時(shí)，能夠使反應(yīng)槽框51沿著導(dǎo)軌53橫向滑動(dòng)，并按壓固定在密封件54上(圖7的B)?；蛘?，也能夠?qū)⑤d玻片型反應(yīng)框51插入滑動(dòng)支座55，通過(guò)活用鉸鏈56按壓在密封件57上(圖7的C)。圖8是示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的閥的切換機(jī)構(gòu)的變形例的示意圖，示出了與圖5表示的不同的滑動(dòng)型活塞閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。作為改變反應(yīng)槽66的溫度的閥機(jī)構(gòu)，使用能夠左右滑動(dòng)的活塞65。在活塞65的左側(cè)，從入口 A(61)將液體導(dǎo)入熱交換槽 67，從出口 A(62)將液體向外部導(dǎo)出。在活塞65的右側(cè)，從入口 B(63)將液體導(dǎo)入熱交換槽67，從出口 B(64)將液體向外部導(dǎo)出。若活塞65相對(duì)于反應(yīng)槽66向右滑動(dòng)，則反應(yīng)槽 66達(dá)到與從入口 A(61)導(dǎo)入的液體的溫度平衡的狀態(tài)，相反若向左側(cè)滑動(dòng)，則達(dá)到與從入口 B(63)導(dǎo)入的液體的溫度平衡的狀態(tài)。此外，當(dāng)活塞65位于反應(yīng)槽66的正下方時(shí)，能夠不漏出液體地卸下反應(yīng)槽66。優(yōu)選活塞65用絕熱良好的材料制作，或者，活塞65的內(nèi)部成為空洞，用氣體充滿或處于真空狀態(tài)。另外，圖8中的箭頭大致示出了液體的流動(dòng)方向。圖9示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的活塞閥的活塞的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的幾個(gè)變形例。作為一個(gè)方法，使活塞71與活塞桿72成為一體，從外部直接使活塞移動(dòng)(圖9的 A)。作為另一個(gè)方法，用鐵、鎳等的強(qiáng)磁性材料制作活塞73，或在用其它材料所制作的活塞的內(nèi)部裝入磁鐵74，并且，在外部設(shè)置電磁線圈75，通過(guò)控制電流，使活塞73左右滑動(dòng)(圖 9的B)。作為又一個(gè)方法，通過(guò)控制入口側(cè)的壓力或出口的流體阻力，利用活塞76的兩側(cè)的壓力差使活塞76左右滑動(dòng)(圖9的C)。另外，圖9中的空心箭頭示出了活塞的運(yùn)動(dòng)方向，黑色箭頭示出流體的流動(dòng)，利用箭頭的方向大致示出流體的流動(dòng)方向，利用箭頭的粗細(xì)大致示出流量大小。圖10示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的閥的切換機(jī)構(gòu)的其他方式。結(jié)合了作為旋轉(zhuǎn)軸的棒82的由傾斜的橢圓形板構(gòu)成的回轉(zhuǎn)閥81插入剖面為圓形的熱交換槽83 的內(nèi)部?；剞D(zhuǎn)閥81將熱交換槽83分為左側(cè)部分和右側(cè)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸82，能夠?qū)臒峤粨Q槽的右側(cè)部分或左側(cè)部分導(dǎo)入的液體導(dǎo)向反應(yīng)槽84。作為圖10中的回轉(zhuǎn)閥81的形狀，為傾斜的平板，但也能夠是其它螺旋螺紋等的形狀，只要是通過(guò)使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生出同樣效果的形狀即可。另外，圖10中的黑色箭頭大致示出旋轉(zhuǎn)軸82的旋轉(zhuǎn)方向，空心箭頭大致示出液體的流動(dòng)狀況。圖11示出了通過(guò)閥以外的結(jié)構(gòu)置換液體的結(jié)構(gòu)。熱交換槽98通過(guò)隔膜A (95)和隔膜B(96)被隔開(kāi)。從入口 A(91)所導(dǎo)入的液體通過(guò)出口 A(92)導(dǎo)出至外部。由于存在隔膜，不會(huì)從入口 B(93)或出口 B(94)導(dǎo)出(圖11的A)。從入口 A(91)導(dǎo)入的液體的壓力大于從入口 B(93)導(dǎo)入的液體的壓力時(shí)，通過(guò)向左側(cè)推壓隔膜A(95)和隔膜B(96)，從入口 A (91)導(dǎo)入液體的熱量傳遞至反應(yīng)槽97 (圖11的B)。當(dāng)從入口 A (91)和入口 B (93)導(dǎo)入的液體的壓力的關(guān)系相反時(shí)，反應(yīng)槽97的溫度達(dá)到與從入口 B (93)導(dǎo)入的液體的溫度平衡的狀態(tài)(圖11的C)。優(yōu)選隔膜由耐熱橡膠等耐熱性良好的薄的膜制作。另外，圖11中的箭頭大致示出液體的流動(dòng)方向。
圖12示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的溫度設(shè)定型閥的又一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。在本發(fā)明中，能夠設(shè)定的溫度不限定于兩種。在圖12中，示出了能夠設(shè)定三種以上的反應(yīng)槽的溫度的結(jié)構(gòu)。在熱交換槽103中，插入有在側(cè)面形成有槽102的回轉(zhuǎn)閥 101。在回轉(zhuǎn)閥101的兩側(cè)設(shè)置有入口和出口，例如從入口 A(104)所導(dǎo)入的液體經(jīng)過(guò)流道 108流入槽102，將熱量傳遞至反應(yīng)槽109之后，從出口 A(105)向外導(dǎo)出。與此相對(duì)，從入口 B (106)所導(dǎo)入的液體不與反應(yīng)槽109接觸，從出口 B (107)向外導(dǎo)出。然而，通過(guò)使回轉(zhuǎn)閥101旋轉(zhuǎn)，能夠使從任意的入口所導(dǎo)入的液體與反應(yīng)槽接觸(圖12的C)。伴隨經(jīng)過(guò)的時(shí)間111，通過(guò)使回轉(zhuǎn)閥101旋轉(zhuǎn)，能夠如圖12的C的曲線所示那樣使溫度110變化。優(yōu)選回轉(zhuǎn)閥101由絕熱材料制作。圖13示出了在本發(fā)明的反應(yīng)控制裝置中使用的熱交換槽的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的示意圖。上方圖A是其側(cè)視圖，下方圖B是俯視圖。參照?qǐng)D13，反應(yīng)槽1具有用于放入試樣的配置成陣列狀的凹狀的多個(gè)凹部306。在反應(yīng)槽1的下部，經(jīng)由0形環(huán)305接觸配置熱交換槽3，利用從入口 All以及入口 A12導(dǎo)入至熱交換槽3的熱交換液來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)槽1的溫度。在反應(yīng)槽1的上部，緊貼配置有蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)301。通過(guò)該蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)301，能夠防止試樣液因被來(lái)自熱交換槽1的熱量加熱而蒸發(fā)散失。蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)301主要具有緊貼構(gòu)件302、光學(xué)上透明的構(gòu)件(例如玻璃加熱器)303以及根據(jù)需要的高分子片材304。高分子片材304能夠提高緊貼構(gòu)件302與反應(yīng)槽 1的緊貼性。對(duì)于放入凹部306的試樣溶液，由熒光檢測(cè)器202經(jīng)光學(xué)上透明的構(gòu)件303， 檢測(cè)試樣的熒光強(qiáng)度的變化，該熒光檢測(cè)器202由控制分析部201控制動(dòng)作。在圖13所示的實(shí)施例中，能夠反復(fù)使在各凹部306中裝載的液量為1微升至10微升的微量反應(yīng)液的液滴快速地進(jìn)行溫度變化，來(lái)進(jìn)行PCR反應(yīng)。首先，將載有PCR溶液的液滴的反應(yīng)槽1配置為經(jīng)由0形環(huán)305緊貼在熱交換槽3上。在熱交換槽3上連接有熱交換液用的多個(gè)入口，從入口注入兩種以上的不同的溫度的熱交換液。在本實(shí)施例中，作為進(jìn)行兩種溫度的熱交換的一個(gè)例子，示出了入口 All和入口 B12，但入口數(shù)不限于此，根據(jù)需要， 同樣為了在反應(yīng)槽1實(shí)現(xiàn)三種以上的不同的溫度，能夠構(gòu)成三個(gè)以上的入口。為了能夠從外部通過(guò)熒光檢測(cè)器101等的光學(xué)裝置觀察反應(yīng)槽1的凹部306中的反應(yīng)液的液滴的熒光強(qiáng)度的變化等的光學(xué)指標(biāo)，蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)301的上面的光學(xué)透明構(gòu)件 303由玻璃或塑料等的光學(xué)上透光的透明材料構(gòu)成。進(jìn)而，該光學(xué)上透明的構(gòu)件303也可以做成玻璃加熱器，即，在上述的光學(xué)上透明的材料的表面上附加發(fā)熱部，使光學(xué)上透明的玻璃和發(fā)熱部一體化，該發(fā)熱部能夠由ITO(Indium Tin Oxide 氧化銦錫)等流經(jīng)電流能夠使溫度上升的光學(xué)上透明的材料制成。使用這樣的玻璃加熱對(duì)蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)的上表面進(jìn)行加熱，能夠防止使反應(yīng)槽1的PCR溶液的液滴蒸發(fā)。因此，蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)301的一個(gè)例示的實(shí)施方式包括使光學(xué)上透明的玻璃與發(fā)熱機(jī)構(gòu)一體化而成的玻璃加熱器303、密封構(gòu)件302、使反應(yīng)槽1與密閉構(gòu)件302緊貼的高分子片材304。通過(guò)以蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)301與熱交換槽3來(lái)夾持反應(yīng)槽1，即使存在微量的反應(yīng)液的蒸發(fā)，反應(yīng)槽1和蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)301之間的空間內(nèi)也立即變?yōu)轱柡驼魵鈮?。在變?yōu)樵擄柡驼魵鈮簳r(shí)，為了不使水蒸氣在密封構(gòu)件302以及玻璃加熱器303等的內(nèi)壁上結(jié)露，例如， 能夠通過(guò)使與外部空氣接觸的玻璃加熱器303溫度在80°C至110°C的范圍內(nèi)進(jìn)行加熱，來(lái)防止水蒸氣的結(jié)露。此外，這樣在被玻璃加熱器303加熱的玻璃表面具有防霧的效果，并具有不妨礙使用熒光檢測(cè)器101檢測(cè)反應(yīng)液的熒光量的優(yōu)點(diǎn)。能夠通過(guò)使用高分子片材304等來(lái)提高密封構(gòu)件301的密封性能。作為可使用的高分子片材，有橡膠、硅等，但不限于此。此外，由于使蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)與反應(yīng)槽1之間的空間的容積變得越小，就越能夠?qū)⑦_(dá)到水蒸氣壓的水蒸氣的全部容量抑制在更少量，因此使玻璃加熱器303和反應(yīng)槽1的表面之間的距離盡可能小是有利的。優(yōu)選玻璃加熱器303與反應(yīng)槽1的表面之間的距離在約 IOmm以下，優(yōu)選在約7mm以下，在約5mm以下更佳，約3mm以下最佳。此外，在本實(shí)施例中， 針對(duì)蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)301的上表面的加熱機(jī)構(gòu)，作為一個(gè)例子使用了玻璃加熱器303，但同樣也可以使用在具有加熱機(jī)構(gòu)或熱傳導(dǎo)系統(tǒng)的金屬板等上配置能夠由熒光檢測(cè)器101檢測(cè)液滴的熒光的光學(xué)上透明的窗而形成的構(gòu)件，來(lái)代替玻璃加熱器303。此外，在使用蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)時(shí)，即使是微量的液滴也能夠防止蒸發(fā)，所以可以不在液滴上配置礦物油等液層。這樣一來(lái)，在如圖13所示的實(shí)施例中，能夠防止由熱交換槽3的熱量使反應(yīng)槽的水滴的蒸發(fā)而導(dǎo)致的試樣液的散失。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明有利于作為用于進(jìn)行希望嚴(yán)密控制試樣的溫度的反應(yīng)的反應(yīng)裝置。本發(fā)明還有利于作為用于進(jìn)行希望使試樣的溫度迅速改變的反應(yīng)的反應(yīng)裝置。本發(fā)明尤其有利于作為能夠進(jìn)行高速、高精度、高擴(kuò)增率的PCR反應(yīng)的PCR裝置。 本發(fā)明的裝置能夠小型化，因此有利于作為便攜式PCR裝置。此外，本發(fā)明能夠防止由加熱試樣溶液導(dǎo)致的試樣液蒸發(fā)，因此有利于作為使用微量的試樣的PCR反應(yīng)。附圖標(biāo)記說(shuō)明如下1反應(yīng)槽2反應(yīng)槽框3熱交換槽4液體儲(chǔ)存箱5 熱源6攪拌機(jī)構(gòu)7 泵8切換閥9旁通流道10輔助溫度控制機(jī)構(gòu)11 入口 A12 入口 B13 出口 A14 出口 B21、22、23、24、26 反應(yīng)槽25凍結(jié)干燥試劑27分配器28 試樣
四纖維球31反應(yīng)槽32反應(yīng)槽框33反應(yīng)槽支座34螺紋牙35密封件36錐狀反應(yīng)槽框37、38熱交換槽41 入口閥 A42 出口閥 A43 入口閥 B44 出口閥 B51載玻片型反應(yīng)槽框52、58熱交換槽的反應(yīng)槽支座53 導(dǎo)軌54、57 密封件55滑動(dòng)支座56 鉸鏈59反應(yīng)槽61 入口 A62 出口 A63 入口 B64 出口 B65 活塞66反應(yīng)槽67熱交換槽71 活塞72活塞桿73 活塞74 磁鐵75電磁線圈76 活塞81回轉(zhuǎn)閥82旋轉(zhuǎn)軸83熱交換槽84反應(yīng)槽91 入口 A92 出口 A93 入口 B
94 出□ B
95隔膜A
96隔膜B
97反應(yīng)槽
98熱交換槽
101回轉(zhuǎn)閥
102槽
103熱交換槽
104 人□ A
105 出口 A
106 入口 B
107 出口 B
108流道
109反應(yīng)槽
110溫度
111經(jīng)過(guò)時(shí)間
201熒光檢測(cè)器
202控制分析部
203控制信號(hào)
204光學(xué)窗
301蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)
302密封構(gòu)件
303玻璃加熱器
304高分子片材
305 0形環(huán)
306 凹部(well)
權(quán)利要求
1.一種液體回流型反應(yīng)控制裝置，具有反應(yīng)槽，其具有用于放入試樣的一個(gè)或多個(gè)凹部，熱交換槽，其與所述反應(yīng)槽相接觸設(shè)置，以便向所述反應(yīng)槽傳遞熱量，并且，該熱交換槽具有分別用于導(dǎo)入以及排出規(guī)定的溫度的液體的入口以及出口，多個(gè)液體儲(chǔ)存箱，具有能夠控制溫度的熱源，所述熱源用于將所述多個(gè)液體儲(chǔ)存箱中的液體分別保持在規(guī)定的溫度，管狀的流道，其將所述熱交換槽的所述入口及所述出口與所述液體儲(chǔ)存箱相連接， 泵，其設(shè)置在所述管狀的流道上，用于使所述液體在所述熱交換槽與所述液體儲(chǔ)存箱之間循環(huán)，切換閥，其設(shè)置在所述管狀的流道上，用于控制所循環(huán)的所述液體的流動(dòng)，通過(guò)以規(guī)定的時(shí)間間隔切換來(lái)自所述多個(gè)液體儲(chǔ)存箱的規(guī)定的溫度的所述液體向所述熱交換槽流入， 由此將所述反應(yīng)槽的溫度控制在所希望的溫度；所述試樣的量在每個(gè)凹部為數(shù)PL以下，所循環(huán)的所述液體的總?cè)莘e在每個(gè)液體儲(chǔ)存箱為數(shù)十mL以上。
2.如權(quán)利要求1記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中， 所述液體回流型反應(yīng)控制裝置作為PCR裝置來(lái)使用。
3.如權(quán)利要求1或2記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，還具有熒光檢測(cè)單元，在所述試樣中含有熒光染料的情況下，所述熒光檢測(cè)單元與對(duì)所述反應(yīng)槽的溫度切換動(dòng)作連動(dòng)地檢測(cè)所述凹部?jī)?nèi)的所述熒光染料發(fā)出的熒光，以此測(cè)定熒光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。
4.如權(quán)利要求3記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述熒光檢測(cè)單元設(shè)置為分別與所述反應(yīng)槽的各所述凹部相對(duì)應(yīng)。
5.如權(quán)利要求3或4記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中， 還具有估算單元，其基于在所述反應(yīng)槽的一個(gè)或多個(gè)凹部中配置的所述試樣液的熒光強(qiáng)度變化，來(lái)估算試樣液的溫度變化；變化單元，其基于所述估算的結(jié)果，使所述反應(yīng)槽的溫度迅速變化。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中， 所述液體儲(chǔ)存箱的數(shù)量與所述反應(yīng)槽的要設(shè)定的溫度的數(shù)量相同。
7.如權(quán)利要求6記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中， 所述液體儲(chǔ)存箱的數(shù)量為2個(gè)或3個(gè)。
8.如權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述反應(yīng)槽的底面以及壁面的厚度為1微米至100微米且由金屬或硅形成，所述金屬包括鋁、鎳、鎂、鈦、鉬、金、銀、銅。
9.如權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中， 所述凹部的底面的形狀為平底狀、半球狀、三棱錐狀或球狀。
10.如權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，在所述凹部的每一個(gè)中預(yù)先內(nèi)置有反應(yīng)所需的干燥狀態(tài)的試劑，該試劑與試樣溶液接觸時(shí)溶出并進(jìn)行反應(yīng)。
11.如權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述反應(yīng)槽還具有用于使對(duì)于來(lái)自該反應(yīng)槽內(nèi)的所述試樣的光學(xué)信號(hào)的測(cè)定變得容易的孔或光學(xué)窗。
12.如權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述反應(yīng)槽設(shè)置為相對(duì)于所述熱交換槽能夠裝卸。
13.如權(quán)利要求12記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述反應(yīng)槽相對(duì)于所述熱交換槽的裝卸方式為以下方式中任一方式(a)方式，在所述反應(yīng)槽的外周設(shè)置筒狀的框，在所述熱交換槽上設(shè)置筒狀的反應(yīng)槽支座，并且，在所述反應(yīng)槽的所述框的外表面和所述熱交換槽的反應(yīng)槽支座的內(nèi)表面上設(shè)置有螺紋牙，通過(guò)沿著該螺紋牙的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將所述反應(yīng)槽能夠裝卸地安裝在所述熱交換槽上；(b)方式，將所述反應(yīng)槽的外周的所述筒狀的框以及所述熱交換槽的所述筒狀的反應(yīng)槽支座分別設(shè)置成錐狀，將所述反應(yīng)槽能夠裝卸地壓接在所述反應(yīng)槽支座上；(c)方式，將所述反應(yīng)槽固定在載玻片狀的反應(yīng)槽框內(nèi)，在所述熱交換槽的反應(yīng)槽支座上設(shè)置有導(dǎo)軌，將所述載玻片狀的反應(yīng)槽框沿著該導(dǎo)軌能夠裝卸地進(jìn)行安裝；以及(d)方式，將所述載玻片狀的反應(yīng)槽框插入具有鉸鏈的滑動(dòng)支座，通過(guò)基于該鉸鏈機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，將所述載玻片狀的所述反應(yīng)槽框能夠裝卸地安裝在所述熱交換槽的所述反應(yīng)槽支座上。
14.如權(quán)利要求12或13記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，還具有在特定狀態(tài)下將所述反應(yīng)槽從所述熱交換槽卸下的機(jī)構(gòu)，該特定狀態(tài)是指，既能夠維持使所述液體回流的狀態(tài)，又能夠不使所述液體向所述液體回流型反應(yīng)控制裝置的外部漏出的狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求1 14中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述液體儲(chǔ)存箱具有熱源控制系統(tǒng)，所述熱源控制系統(tǒng)具有熱源、溫度計(jì)、液體攪拌系統(tǒng)，該液體攪拌系統(tǒng)對(duì)該液體儲(chǔ)存箱內(nèi)的液體連續(xù)地或以占空比在10%以上進(jìn)行攪拌，能夠?qū)⒃撘后w儲(chǔ)存箱內(nèi)的該液體的溫度分布抑制在5°C以?xún)?nèi)。
16.如權(quán)利要求1 15中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，還具有對(duì)所述切換閥的動(dòng)作進(jìn)行控制的切換閥控制機(jī)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求1 16中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制系統(tǒng)，其中，所述切換閥能夠?qū)⑺龆鄠€(gè)液體儲(chǔ)存箱中的任意的液體儲(chǔ)存箱的液體導(dǎo)入所述熱交換槽，并能夠使所述熱交換槽中的所述液體返回到原來(lái)的液體儲(chǔ)存箱。
18.如權(quán)利要求16或17記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，控制所述切換閥，使得在通過(guò)控制所述切換閥來(lái)置換所述熱交換槽內(nèi)的所述液體時(shí)， 使所述熱交換槽內(nèi)部的所述液體導(dǎo)入至保持與所述液體的溫度最接近的溫度的液體儲(chǔ)存箱。
19.如權(quán)利要求1 18中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，還具有輔助溫度控制機(jī)構(gòu)，該輔助溫度控制機(jī)構(gòu)包括絕熱材料、加熱器以及冷卻機(jī)構(gòu)， 用于抑制用于將所述切換閥與所述液體儲(chǔ)存箱相連接的所述流道內(nèi)部的所述液體的溫度的變動(dòng)。
20.如權(quán)利要求1 19中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，在所述切換閥內(nèi)還具有抑制溫度變化的機(jī)構(gòu)，不管用于將所述切換閥與所述液體儲(chǔ)存箱相連接的所述流道內(nèi)部的所述液體是否導(dǎo)入至所述熱交換槽，通過(guò)與來(lái)自所述液體儲(chǔ)存箱的所述液體連續(xù)置換，來(lái)抑制溫度的變化。
21.如權(quán)利要求1 20中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述切換閥由在剖面為圓形或多邊形的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)滑動(dòng)的活塞構(gòu)成，通過(guò)該活塞的位置來(lái)控制與所述反應(yīng)槽相接觸的液體的溫度。
22.如權(quán)利要求21記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中， 在所述切換閥中，(a)對(duì)與該活塞相連接的活塞桿施加機(jī)械外力，(b)使用自身為磁性體的活塞或在內(nèi)部安裝有磁性體的活塞，借助該活塞與在所述切換閥外部配置的含有電磁線圈的磁場(chǎng)發(fā)生機(jī)構(gòu)之間的相互作用，或者(c)在活塞兩端產(chǎn)生因循環(huán)的所述液體流動(dòng)而引起的壓力差， 來(lái)使所述活塞滑動(dòng)。
23.如權(quán)利要求1 20中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中， 在所述切換閥中，旋轉(zhuǎn)體插入至所述熱交換槽并能夠旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)體為圓柱狀、圓盤(pán)狀或圓錐狀，在外表面上形成有多個(gè)槽，所述槽成為從所述液體儲(chǔ)存箱送出的液體的流道，并且，所述旋轉(zhuǎn)體上還形成有能夠分別與各所述槽以流體連通的方式相連接的隧道狀的流道， 所述隧道狀的流道的端部分別發(fā)揮所述切換閥的入口或出口的功能， 通過(guò)使所述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，來(lái)使導(dǎo)入至所述入口的不同的溫度的液體在流過(guò)所述槽部分時(shí)與反應(yīng)槽外部相接觸。
24.如權(quán)利要求1 23中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，作為循環(huán)的所述液體，使用熱容量大且粘性低的液體。
25.如權(quán)利要求1 24中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中， 作為循環(huán)的所述液體，使用沸點(diǎn)比水的沸點(diǎn)高的液體。
26.如權(quán)利要求1 25中任一項(xiàng)記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中， 作為循環(huán)的所述液體，使用凝固點(diǎn)比水的凝固點(diǎn)低的液體。
27.如權(quán)利要求1記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中， 還具有試樣蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)，該試樣蒸發(fā)防止機(jī)構(gòu)包括構(gòu)件，其密封并覆蓋所述反應(yīng)槽的所述凹部側(cè)的表面，并且至少一部分光學(xué)上透明，以便能夠以光學(xué)的方式對(duì)該凹部中的試樣溶液進(jìn)行觀察；加熱機(jī)構(gòu)，其對(duì)所述構(gòu)件的所述光學(xué)上透明的部分進(jìn)行加熱。
28.如權(quán)利要求27記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，所述構(gòu)件與所述反應(yīng)槽的所述凹部側(cè)的表面之間的距離在3mm以下。
29.如權(quán)利要求27記載的液體回流型反應(yīng)控制裝置，其中，通過(guò)所述加熱機(jī)構(gòu)加熱的所述構(gòu)件的所述光學(xué)上透明的部分的溫度在80°C至110°C 的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液體回流型反應(yīng)控制裝置，具有反應(yīng)槽，其具有用于放入試樣的一個(gè)或多個(gè)凹部，熱交換槽，其與所述反應(yīng)槽相接觸設(shè)置，以便向所述反應(yīng)槽傳遞熱量，并且，該熱交換槽具有分別用于導(dǎo)入以及排出規(guī)定的溫度的液體的入口以及出口，多個(gè)液體儲(chǔ)存箱，具有能夠控制溫度的熱源，所述熱源用于將所述多個(gè)液體儲(chǔ)存箱中的液體分別保持在規(guī)定的溫度，管狀的流道，其將所述熱交換槽的所述入口以及所述出口與所述液體儲(chǔ)存箱相連接，泵，其設(shè)置在所述管狀的流道上，用于使所述液體在所述熱交換槽與所述液體儲(chǔ)存箱之間循環(huán)，切換閥，其設(shè)置在所述管狀的流道上，用于控制所循環(huán)的所述液體的流動(dòng)，通過(guò)以規(guī)定的時(shí)間間隔切換來(lái)自所述多個(gè)液體儲(chǔ)存箱的規(guī)定的溫度的所述液體向所述熱交換槽流入，由此將所述反應(yīng)槽的溫度控制在所希望的溫度；所述試樣的量在每個(gè)凹部為數(shù)μL以下，所循環(huán)的所述液體的總?cè)莘e在每個(gè)液體儲(chǔ)存箱為數(shù)十mL以上。
文檔編號(hào)C12M1/00GK102439130SQ20108002250
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者安田賢二, 寺薗英之, 竹井弘之 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人東京醫(yī)科齒科大學(xué), 財(cái)團(tuán)法人神奈川科學(xué)技術(shù)研究院