專利名稱：對可通過導管進入測量室中的液態(tài)測量樣品進行電化學測量的方法和相應的布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對可通過導管進入的測量室中的一液態(tài)測量樣品進行電化學測量的方法，為進行電化學測量輸送至少一種液態(tài)試劑。此外，本發(fā)明還涉及一種用于實施所述方法的相應布置和所述布置的應用。
背景技術(shù)：
為了解答人類基因問題，核酸分析，例如對全血中的白細胞的分析，必須先在樣品制備步驟第一階段破碎所述的白細胞，隨后將在此過程中釋放出來的DNA隔離。第二階段使用聚合酶鏈反應(Polymerase Chain Reaction，PCR)實現(xiàn)選擇性的DNA復制(擴增)，以便將需要檢測的DNA濃度提高，從而在第三階段時可對其進行檢測。
后面的幾個子步驟在實驗室中根據(jù)已知的現(xiàn)有技術(shù)分別地進行。上文所述的三個階段分別包括兩個以上的工作步驟，且所述三個階段彼此分別地使用不同儀器實施。各工作步驟實質(zhì)上為手動實施。
這些步驟的實現(xiàn)依賴于實驗室儀器，例如細胞破碎儀；一PCR儀(即所謂的熱循環(huán)儀)，可選的為一個適用于定量PCR的PCR儀；一電泳儀；一雜交站；一光閱讀器，所謂的微量離心管(Eppendorf-Tubes)；兩個以上的吸液器與一用于冷卻試劑的冷卻容器；并且必須由受過訓練的人員在遵守有關(guān)感染危險、廢料清理或諸如此類的安全規(guī)章的情況下實施。尤其是必須對試劑溶液進行兩次以上的容積定量，即精確定量(吸液)。這些步驟不僅費時，且成本高昂。
現(xiàn)有技術(shù)中已知有用于生物化學分析的設備，其根據(jù)WO 02/073153特別使用基于硅的測量模塊，這些測量模塊可集成在一芯片中。其中，根據(jù)另一份WO 02/072262 A1中，在分析模塊內(nèi)以干燥存放的形式集成有用于分析所需的試劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是在一小型樣品管中實現(xiàn)一成本低廉、操作簡單的完整DNA或蛋白質(zhì)分析過程。從這一目標出發(fā)，本發(fā)明的目的是在一測量室中進行一電化學測量，并為此以不產(chǎn)生氣泡的方式輸送測量樣品和所用的液態(tài)試劑，所述測量樣品和液態(tài)試劑均以泵入方式被送入所述測量室內(nèi)(本發(fā)明特別適用于這樣一種分析，但本發(fā)明的用途并不僅限于此)。此外，本發(fā)明還提供一種用于實施所述方法的布置。
這個目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理步驟序列而達成。權(quán)利要求11中講述的是一種相應的布置。從屬權(quán)利要求涉及的是所述方法和所述的相應裝置的細化方案。
本發(fā)明涉及一種借助一相應布置而實現(xiàn)的方法，用于將液體輸送至一測量室內(nèi)進行電化學測量，所述液體特別為一液態(tài)樣品和至少一種液態(tài)試劑，實施所述方法時，所有參與的液體內(nèi)都不會出現(xiàn)氣泡。在通過溶解固體試劑來制備液態(tài)試劑的情況下，這一點特別有意義。
液態(tài)樣品和液態(tài)試劑存在于通向所述測量室的不同導管中，所述液態(tài)樣品和液態(tài)試劑彼此之間被空氣所隔離，并且所述液態(tài)樣品和液態(tài)試劑與所述測量室之間也同樣被空氣隔離，通過本發(fā)明可以以不產(chǎn)生氣泡的方式將所述液態(tài)樣品和液態(tài)試劑輸送到測量室內(nèi)，并借此確保測量室內(nèi)實際測量過程不受到干擾。
實施本發(fā)明時，從不同側(cè)向所述測量室輸送測量樣品和試劑是有利的。在與此相關(guān)的布置中，所述測量室的不同側(cè)存在用于排氣的廢料通道。
借助這種布置和本發(fā)明的方法可在測量之前對用于向測量室輸送液態(tài)物質(zhì)的導管進行排氣。這一點在下述情況下特別重要，即，用于核酸診斷的樣品管使用的是干燥試劑，在進行真正意義上的診斷或測量過程之前，所述干燥試劑在水中被直接“就地”溶解，形成一液態(tài)試劑，并被輸送至測量室。這是因為在此過程中，通過主動泵入依次進入測量室的液態(tài)試劑和測量用液體的前方會不可避免地出現(xiàn)氣泡。對于測量室而言不期望出現(xiàn)這種氣泡，因為可能再也無法排出空氣，并因而對電化學測量造成干擾或阻礙。
本發(fā)明特別應用在所述樣品管中進行實際檢測的子區(qū)域中。所述檢測包括酶聯(lián)DNA雜交檢測。其中，用一合適的酶(例如與鏈霉親和素結(jié)合的堿性磷酸酶)標示雜交結(jié)果，并通過測量一因酶活性而產(chǎn)生的產(chǎn)物(例如p-氨基酚)對雜交結(jié)果進行檢測。但本發(fā)明也可用于其他液態(tài)樣品的測量過程，該液態(tài)樣品最初需要通過主動泵入與試劑溶液一起進入測量室，例如酶聯(lián)免疫吸附實驗(ELISAEnzyme linked Immuno sorbed Assay)。


下面借助附圖所示的實施例并結(jié)合權(quán)利要求對本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點進行說明，其中圖1為一具有一導管系統(tǒng)的樣品管示意圖，所述導管系統(tǒng)帶有相應的功能標識；圖2為導管的示意圖，所述導管具有用于儲存干燥試劑的凹槽；圖3、4為圖2所示的導管的橫截面圖，所述導管具有用于儲存干燥試劑的凹槽；圖5為本發(fā)明布置的第一實施例示意圖，其中，用于輸送試劑和測量樣品的導管布置在測量室的一側(cè)；以及圖6為本發(fā)明布置的第二實施例示意圖，其中，用于輸送測量樣品和試劑的導管布置在測量室的不同側(cè)。
具體實施例方式
相同的單元在各附圖中用相同的參考符號表示。下文分別將圖1至圖4以及圖5和圖6結(jié)合在一起進行充分說明。
圖1顯示的是一具有一導管系統(tǒng)的樣品管(Cartridge)100，所述導管系統(tǒng)具有復數(shù)個布置在所述樣品管底板中的微型通道或空腔，和一個將所述樣品管底板封閉的覆膜。樣品管100具體而言由一塑料殼體101構(gòu)成，所述塑料殼體帶有規(guī)定結(jié)構(gòu)的微流體系統(tǒng)，下文中將借助圖2至圖4對所述結(jié)構(gòu)加以說明。
從圖1所示的示意圖中可以看到一樣品入口102，其后連接一個定量段105。所述定量段后依次連接有一用于細胞破碎的通道區(qū)110和一用于進行PCR的區(qū)域120。通過閥122、122′可將實際的PCR室關(guān)閉。在區(qū)域130中特別根據(jù)酶聯(lián)DNA雜交法進行樣品檢測。
從圖1中還可看到入水口103至103。此外還存在排氣口104至104。
通道系統(tǒng)中存在用于容納廢料的其他區(qū)域106、107、108、109。此外還存在一用于容納試劑的區(qū)域131、131′。
圖2至圖4顯示的是圖1所示的試劑通道131、131′的布局和結(jié)構(gòu)。如圖3所示，凹槽132至1325′適用于容納干燥試劑133至1335′。在圖4中，凹槽132至1325′已充填有干燥試劑133至1335′。
圖5和圖6所示的參考符號150表示一用于進行電化學測量的測量室，所述電化學測量尤其為所謂的酶聯(lián)DNA雜交實驗。為進行這種測量，必須將一雜交測量樣品和特定的試劑送入測量室。圖5和圖6沒有顯示測量構(gòu)件和用于獲取電信號的構(gòu)件。
測量室在圖5和圖6中顯示為橢圓形空腔150，并在相對的兩側(cè)具有入口151和152，所述入口構(gòu)成通向?qū)Ч艿慕涌?。測量室150通過入口151與廢料通道W1相連。另一入口152以相同方式與廢料導管W2相連。廢料導管通過閥與外界相連。通過閥的開關(guān)可確定流體系統(tǒng)中的流動方向。所述閥的一特別功能是，其只能由空氣通過，因而可阻止試劑和測量樣品與外界接觸。
借此可實施下述處理過程通過一屬于樣品管100的外設泵將樣品輸送入測量室150，其中，液體前面可能存在的氣泡被向前推進。由于測量樣品的體積大于測量室的體積，因此，通過入口151或152分別產(chǎn)生了將氣泡和測量樣品推入廢料導管W1或W2的推進力。
隨后輸送一第一試劑R1，使得氣泡進入其中一個廢料通道W1或W2，而并不進入測量室150。這一過程也稱為“排氣”。在此之后，通過對上文所述的閥進行開關(guān)操作，可使試劑流過測量室150。
輸送第二試劑R2時實施相同的過程。
液態(tài)樣品和液態(tài)試劑存在于通向所述測量室的不同導管中，所述液態(tài)樣品和液態(tài)試劑彼此之間被空氣所隔離，并且所述液態(tài)樣品和液態(tài)試劑與所述測量室之間也同樣被空氣隔離，借此可以以不產(chǎn)生氣泡的方式將存在于不同導管中的液態(tài)樣品和液態(tài)試劑輸送到測量室內(nèi)，并確保測量室內(nèi)的實際測量過程不受到干擾。
圖6所示的布置與圖5所示的布置的區(qū)別在于，樣品導管161與用于輸送試劑的導管162和162′布置在測量室150相對的兩側(cè)。除此之外，所述布置與圖1所示的布置相一致。
通過所述方法和圖1與圖5所示的布置，或所述方法和圖1與圖6所示的布置，可進行所需求的排氣過程。此外，借助所述布置可在不產(chǎn)生負壓(吸力)的情況下達到使液體雙向(正向泵入和反向泵入)流過測量室的目的。借此可改善測量室內(nèi)的結(jié)合過程。
權(quán)利要求
1.一種對可通過導管進入測量室中的液態(tài)測量樣品進行電化學測量的方法，其中，為進行電化學測量輸送至少一種液態(tài)試劑，所述方法包括下列措施先通過一入口將所述測量樣品泵入所述測量室，將所述測量樣品的過量部分送入位于所述測量室與所述入口相對的另一側(cè)的廢料導管，隨后將所述的至少一種試劑從一導管輸送入一位于所述測量室的相同側(cè)的廢料導管，所述試劑先不流過所述測量室，以及再以與所述測量樣品發(fā)生相互作用為目的，以不產(chǎn)生氣泡的方式使所述試劑流過所述測量室并進入另一廢料導管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過不同的入口將所述測量樣品和所述的至少一種試劑輸送入所述測量室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述測量樣品和所述的至少一種試劑前面的氣泡輸送入不同的廢料導管。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述測量樣品和所述試劑流過所述測量室后，所述測量室中不存在空氣。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，使用兩種試劑。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，通過在預定劑量的固體干燥試劑中添加一溶劑來“就地”形成液態(tài)試劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將水用作所述溶劑。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法用在進行過PCR的酶聯(lián)DNA雜交檢測上，為此使用一具有PCR室和標記-酶-試劑導管或酶-底板-試劑導管的樣品管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進行PCR時在所述試劑導管中充水。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述雜交過程完成后對所述標記-酶-試劑導管或所述酶-底板-試劑導管進行排氣，然后先用不帶氣泡的第一試劑對所述檢測室進行沖洗，再用不帶氣泡的第二試劑對所述檢測室進行沖洗，以便隨后進行所述電化學測量。
11.一種用于實施根據(jù)權(quán)利要求1或根據(jù)權(quán)利要求2至10中任一項權(quán)利要求所述方法的布置，所述布置具有一測量室(150)，所述測量室具有至少兩個入口(151，152)，其中，第一入口(151)與一用于容納廢料(Waste 1)的第一導管(W1)相連，第二入口(152)與用于容納廢料(Waste 2)的另一導管(W2)相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的布置，其特征在于，所述的其中一個入口(151)既構(gòu)成所述測量樣品的輸送導管(161)的接口，又構(gòu)成所述廢料導管(W1或W2)的接口。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的布置，其特征在于，所述的另一入口(152)既構(gòu)成用于輸送至少一種試劑(R1，R2)的接口，又構(gòu)成一廢料導管(W1或W2)的接口。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，存在用于輸送兩種試劑(R1，R2)的復數(shù)個導管(162，162′)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，所述用于輸送試劑(R1，R2)的復數(shù)個導管(162，162′)和所述測量樣品入口(161)布置在所述測量室(150)相對的兩側(cè)。
全文摘要
特別在一具有一微流體系統(tǒng)的封閉樣品管中使用儲存干燥試劑來進行所謂的酶聯(lián)DNA雜交實驗時，必須在測量之前即時將所述試劑溶解在所述微流體系統(tǒng)中，并將其輸送至測量室。其中，必須避免在將所述試劑溶入水中時在液態(tài)試劑的前方產(chǎn)生不能進入所述測量室的氣泡。因此，本發(fā)明對液態(tài)測量樣品和液態(tài)試劑(R1，R2)的輸送方式為，先使所述氣泡進入廢料導管(W1，W2)，再以不產(chǎn)生氣泡的方式將所述測量樣品和所述試劑(R1，R2)送入所述測量室(150)。借此可避免出現(xiàn)誤測。
文檔編號B01L3/00GK101039750SQ200580035212
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者?？恕ぐ屠? 西格弗里德·伯克爾, 沃爾特·岡布雷赫特, 丹尼拉·庫恩, 彼得·保利卡, 曼弗雷德·斯坦?jié)蔂?申請人:西門子公司