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)中的病原微生物導致的一個或多個遺傳因子以判定醫(yī)學檢查對象的健康狀況時可以使用。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)：
對于通過采用以DNA陣列為代表的探針載體來運用雜交反應(yīng)以迅速且正確地分析核酸的堿基序列或檢測核酸試樣中的目標核酸的方法，已提出許多方案。DNA微陣列是通過使具有與目標核酸互補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微陣列來檢測目標核酸的操作一般包括以下步驟。
在第一步驟中，利用以PCR方法為代表的擴增方法擴增目標核酸。更具體地，首先，把第一和第二引物加入核酸試樣中，并對其施加熱循環(huán)。第一引物特別地同目標核酸的一部分結(jié)合，而第二引物特別地同與該目標核酸互補的核酸的一部分結(jié)合。當含有目標核酸的雙鏈核酸與第一和第二引物結(jié)合時，該含有目標核酸的雙鏈核酸就經(jīng)由延伸反應(yīng)擴增。在含有目標核酸的雙鏈核酸被擴增至足夠程度以后，把第三引物加入核酸試樣中，并對其施加熱循環(huán)。第三引物用酶、熒光物質(zhì)、發(fā)光物質(zhì)或其類似物作標記，且其特別地同與目標核酸互補的核酸的一部分結(jié)合。當?shù)谌锿c目標核酸互補的核酸結(jié)合時，此用酶、熒光物質(zhì)、發(fā)光物質(zhì)或其類似物作標記的目標核酸就經(jīng)由延伸反應(yīng)擴增。結(jié)果，當核酸試樣中含有目標核酸時就生成帶標記的目標核酸，而當核酸試樣中不含有目標核酸時就生成不帶任何標記的目標核酸。
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)。當核酸試樣內(nèi)含有與探針互補的目標核酸時，該探針和目標核酸形成雜交體。
在第三步驟中，對目標核酸進行檢測。如果探針與目標核酸形成雜交體，可利用目標核酸的標記物質(zhì)檢測到。由此，可確認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，擴增核酸的步驟、雜交步驟以及檢測步驟大多采用單獨設(shè)備分別進行。因此，總體操作復(fù)雜且花費診斷時間。特別地，當在載玻片上進行雜交反應(yīng)時，因為試樣固定面露出，在手指觸碰該載玻片時，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)進行雜交反應(yīng)以及隨后的檢測雜交體的操作。
日本專利申請?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?zhí)亻_No.2003-302399和日本專利申請?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?zhí)亻_No.2002-243748公開了一種用于使液體均勻擴散且形成此液體流的結(jié)構(gòu)。
對于如上述專利文獻中公開的生化反應(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)點以及在反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生層流的優(yōu)點。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核酸的雜交反應(yīng)。攪拌液體的最簡單方法是在注入口推壓和牽引該液體并搖動反應(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相對端部處及其附近的液體流速121和123。因此，當在注入口106或排出口107處推壓和牽引內(nèi)部液體以搖動反應(yīng)室103內(nèi)的液體時，固相上探針與目標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。此時同樣，因為反應(yīng)室103中央處及其附近的流速與該反應(yīng)室103相對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)的目標核酸被剝離的可能性在兩者之間有差異。結(jié)果，亮度會隨著檢測時探針上的不同位置而發(fā)生變化，從而負面影響診斷結(jié)果。
對于日本專利申請?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端部處及其附近的流速之間存在差異的問題。此外，對于日本專利申請?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)均勻擴散，但在用液體填充該室時沒有使該室內(nèi)的液體流速均勻化。最后，對于日本專利申請?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)計用以通過采用簡單的額外構(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核酸檢測用探針的區(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核酸檢測用探針的區(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，因為設(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)。
具體實施例現(xiàn)在將依據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
(第一實施例)圖1是依據(jù)本發(fā)明的生化反應(yīng)設(shè)備的第一實施例的示意性透視圖，表示其結(jié)構(gòu)，該第一實施例是一種盒式實施例。圖2A和2B是生化反應(yīng)盒的第一實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)盒的第一實施例的俯視圖，表示液體如何在內(nèi)部流動。
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，該凹進具有預(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。因為構(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，于是這些空間的底部可不位于同一平面上。
對于圖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)的液體含有目標核酸，該目標核酸就與探針固定區(qū)域13內(nèi)的探針相互反應(yīng)。目標核酸與探針的適當組合可依據(jù)檢測目的來選擇，該目標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。簡而言之，液體流路由上列部件形成。
當用X(寬度)×Y(長度)×Z(高度從底面至頂部的距離)的坐標系表示圖1中各空間的尺寸時，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于底面表現(xiàn)為恒定高度(相對于作為參考平面的底面，整個反應(yīng)室內(nèi)表現(xiàn)為恒定高度)，但可在需要時適當變更該反應(yīng)室3的頂部形狀。類似地，每個狹縫部2和4的頂部形狀不一定平坦(且因此相對于作為參考平面的底面，整個狹縫部內(nèi)表現(xiàn)為恒定高度)。換句話說，可在需要時適當變更。然而，從簡化盒結(jié)構(gòu)以及其制造過程的觀點來看，所示結(jié)構(gòu)代表優(yōu)選的實施形式。
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)有效地實現(xiàn)均勻流速的觀點來看，優(yōu)選使它們相互一致。
另一方面，從實現(xiàn)均勻流的觀點來看，優(yōu)選如圖所示那樣使每個緩沖室的頂部的高度在整個緩沖室內(nèi)恒定以及使反應(yīng)室的頂部的高度在整個反應(yīng)室內(nèi)恒定。此觀點也適用于隨后將要描述的第二實施例。
以下將說明利用此生化反應(yīng)盒實施例來檢測目標核酸的方法。首先，準備核酸試樣，如果有必要，利用前述方法擴增目標核酸。當目標核酸存在于核酸試樣中時，在擴增過程中生成用熒光物質(zhì)標記的目標核酸。盡管在以上說明中熒光物質(zhì)用作標記物質(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，加熱該溶液以使溶液中的目標核酸與探針固定區(qū)域13上的探針進行雜交反應(yīng)。此時，當在雜交反應(yīng)所需要的溫度條件下使溶液在反應(yīng)室3內(nèi)往復(fù)運動時該溶液被攪拌，以增大該溶液中的目標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。
當核酸試樣溶液從注入口6一側(cè)送入以進行攪拌時，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。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，該溶液擴散到整個第一緩沖室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。因為在反應(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核酸的接觸頻率都相同。換句話說，雜交反應(yīng)過程不會由于探針固定區(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，那么在檢測時背景水平就升高。因此，這部分核酸試樣需要被洗除。在清洗時，使清洗液從注入口6流入預(yù)定時間。此時同樣，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。因為清洗液表現(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)合的目標核酸相當可能被清洗液流剝離。但是，即便目標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，當利用光學系統(tǒng)(未表示)檢測是否存在用熒光物質(zhì)標記的目標核酸時，可使熒光強度的變化變小。
如上詳細說明的那樣，因為使在反應(yīng)室3內(nèi)流動的溶液和清洗液具有均勻流速，所以目標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)，從而提高了檢測精度。
(第二實施例)圖4是依據(jù)本發(fā)明的生化反應(yīng)盒的第二實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)盒的第二實施例的俯視圖，表示液體如何在其內(nèi)部流動。
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，該凹進具有預(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。因為構(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，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。當利用如上述第一實施例的X(寬度)×Y(長度)×Z(高度)坐標系來表示各空間的尺寸時，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)有效地實現(xiàn)均勻流速的觀點來看，優(yōu)選使它們相互一致。
以下將說明利用此生化反應(yīng)盒實施例來檢測目標核酸的方法。首先，準備核酸試樣，如果有必要，利用前述方法擴增目標核酸。當目標核酸存在于核酸試樣中時，在擴增過程中生成用熒光物質(zhì)標記的目標核酸。盡管在以上說明中熒光物質(zhì)用作標記物質(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)。當此溶液充滿緩沖室51、狹縫部52以及反應(yīng)室53時，加熱該溶液以使溶液中的目標核酸與探針固定區(qū)域63上的探針進行雜交反應(yīng)。此時，當在雜交反應(yīng)所需要的溫度條件下使溶液在反應(yīng)室53內(nèi)往復(fù)運動時該溶液被攪拌，以增大該溶液中的目標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。當核酸試樣溶液從注入口56一側(cè)送入以進行攪拌時，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。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，該溶液擴散到整個緩沖室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。當從排出口57一側(cè)送入溶液時，因為狹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。因為溶液依據(jù)溶液送入方向而以不同方式流動，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，那么在檢測時背景水平就升高。因此，這部分核酸試樣需要被洗除。在清洗時，使清洗液從注入口56流入預(yù)定的時間段。此時同樣，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。因為清洗液表現(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)合的目標核酸相當可能被清洗液流剝離。但是，即便目標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，當利用光學系統(tǒng)(未表示)檢測是否存在用熒光物質(zhì)標記的目標核酸時，可使熒光強度的變化更小。
在第二實施例的反應(yīng)室53內(nèi)，液體依據(jù)液流方向而不同地流動，以便提高在反應(yīng)室53內(nèi)攪拌目標核酸的效率，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，目標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)，以提高檢測精度。
如以上通過第一實施例和第二實施例詳細說明的那樣，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，當使液體從注入口朝向排出口流動時，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，因為該狹縫部阻擋液流，供應(yīng)給緩沖室的液體趨向于擴散到整個緩沖室。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，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。
另一方面，當除了上游側(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，若搖動液體以進行攪拌，也使反應(yīng)室內(nèi)的液體流速均勻化。
同時，當僅在反應(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，出于上述理由，當使液體從注入口流入時，該液體以均勻流速流動。然而，當使液體從排出口流入時，該液體沿著橫向以不同流速流動。因此，當搖動液體以進行攪拌時，其在正向與反向以不同方式流動，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，由于一個或多個狹縫部的作用，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。
盡管使上述第一實施例和第二實施例的一個或多個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寬度。
(第三實施例)圖7是生化反應(yīng)盒的第三實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，此實施例具有同第一實施例相同的結(jié)構(gòu)。
此實施例的盒是通過一體模制外殼12制造的。但是注意，此實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113表示探針固定區(qū)域。
對于上述構(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，因為使流入反應(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)果提高了檢測精度。
(第四實施例)圖9A是生化反應(yīng)盒的第四實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，此實施例具有同第一實施例相同的結(jié)構(gòu)。
圖9B表示一種制造本實施例盒的方法。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，因為使流入反應(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)果提高檢測精度。
本發(fā)明不限于上述實施例，在本發(fā)明的實質(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核酸檢測用探針的區(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)室的所述頂部相對于所述底面的高度在所述反應(yīng)室的整個區(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，所述頂部相對于所述底面的高度在所述狹縫部的整個區(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于所述反應(yīng)室設(shè)在上游，所述反應(yīng)室具有相對于所述探針固定區(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核酸檢測用探針的區(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)計用于通過采用簡單的額外構(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C12Q1/68GK1892220SQ20061010008
公開日2007年1月10日 申請日期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 申請人:佳能株式會社