專利名稱：化學(xué)分析設(shè)備和基因診斷設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)分析設(shè)備，該設(shè)備用于從例如血液或尿之類的生物試樣中提取特定的化學(xué)物質(zhì)，例如核酸。所提取的例如核酸之類的化學(xué)物質(zhì)與檢測(cè)試劑混合，并分析該混合物。本發(fā)明也涉及一種裝備有化學(xué)分析設(shè)備的基因診斷設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為用于從包含多種化學(xué)物質(zhì)的試樣中提取并分析諸如核酸之類的特定化學(xué)物質(zhì)的一種化學(xué)分析設(shè)備的例子，第2001-527220(WO99/33559)號(hào)JP專利公布(PCT譯文)公開了一種集成流體操作筒(integrated fluid manipulation cartridge)。這種設(shè)備包括一種例如溶解(lysing)液、沖洗液、或洗提液之類的試劑，和一種用于俘獲核酸的俘獲部件(capturing component)。包括核酸的試樣被注入筒中并與溶解液混合，并且該混合物被通過(guò)俘獲部件。此外，沖洗液被通過(guò)俘獲部件，并且然后洗提液被通過(guò)俘獲部件。在通過(guò)俘獲部件之后，洗提液被與一種PCR試劑接觸，并被導(dǎo)致流向反應(yīng)室。
作為在上述第一現(xiàn)有技術(shù)中采用的提取核酸的方法的例子，第8-501321(WO95/01359)號(hào)JP專利公布(PCT譯文)公開了一種通過(guò)色譜法提純并分離核酸混合物的方法。在這種方法中，舉例說(shuō)來(lái)，核酸混合物被從含高濃度鹽的水吸附液中吸附在硅膠的礦物襯底上。該襯底被通過(guò)沖洗液沖洗，并且核酸被使用一種含有低濃度鹽的溶液洗提。硅膠被安裝在空心圓柱內(nèi)，通過(guò)吸收或離心法待分離的核酸混合物溶液被注入該圓柱內(nèi)并通過(guò)礦物襯底。
WO00/78455還公開了一種微觀結(jié)構(gòu)和基于放大的檢驗(yàn)方法。所公開的設(shè)備，利用按照上述第8-501321(WO95/01359)號(hào)JP專利公布(PCT譯文)的核酸混合物提純和分離方法，將DNA混合物通過(guò)作為礦物襯底的玻璃濾器，并隨后將其通過(guò)沖洗液和洗提液，從而僅收集DNA。玻璃濾器被提供在可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上，并且例如沖洗液和洗提液之類的試劑被儲(chǔ)存在相同結(jié)構(gòu)內(nèi)的單獨(dú)的試劑容器中。通過(guò)由該構(gòu)造旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力移動(dòng)各試劑，并且通過(guò)打開提供在連接各試劑容器與玻璃濾器的微通道上的閥門，使試劑通過(guò)玻璃濾器。
第2001-502793(WO98/13684)號(hào)JP專利公布(PCT申請(qǐng))公開一種化學(xué)分析的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括一種盤形部件，該部件帶有室、通道、容器、和分析單元。血液樣本被引入離心室并被離心以從血清中分離血細(xì)胞。僅血清被導(dǎo)致流入帶有小珠的反應(yīng)室，小珠的表面已經(jīng)涂有試劑。隨后，沖洗液流入反應(yīng)室，再流入洗提液。然后，洗提液被從反應(yīng)室中移至分析單元。
在第一現(xiàn)有技術(shù)中，也就是按照第2001-527220(WO99/33559)號(hào)JP專利公布(PCT譯文)的集成流體操作筒，當(dāng)通過(guò)泵輸送單獨(dú)試劑時(shí)，提供在連接各試劑室與俘獲部件的微通道上的閥門等被打開，從而使該試劑通過(guò)俘獲部件。通過(guò)控制提供在俘獲部件和各室之間的通道上的閥門等，在已經(jīng)通過(guò)俘獲部件的試劑中，沖洗液被導(dǎo)致流至廢液室而洗提液被導(dǎo)致流至反應(yīng)室。當(dāng)通過(guò)泵輸送多種試劑時(shí)，試劑保留在通道壁上，特別是當(dāng)有閥門之類的障礙物時(shí)。一旦這種液體被保留，它們決不移動(dòng)，對(duì)于一種試劑可能導(dǎo)致連接點(diǎn)處的污染。此外，當(dāng)通過(guò)切換閥門等導(dǎo)致已經(jīng)通過(guò)俘獲部件的沖洗液和洗提液流至單獨(dú)室時(shí)，首先被流至廢液室的沖洗液可以污染用來(lái)切換至反應(yīng)室的閥門等的通道上游，有可能導(dǎo)致沖洗液與洗提液混合。
按照第二現(xiàn)有技術(shù)，即在第8-501321(WO95/01359)號(hào)JP專利公布(PCT譯文)中公開的有關(guān)提純和分離方法，核酸混合物被導(dǎo)入其中安裝有硅膠的空心圓柱中。在通過(guò)離心力使核酸混合物通過(guò)硅膠之后，多種試劑被通過(guò)，從而僅收集核酸。但是，本公布沒有公開將單獨(dú)試劑導(dǎo)入空心圓柱的方法，或收集已經(jīng)被通過(guò)硅膠的沖洗液和洗提液的方法。
按照第三現(xiàn)有技術(shù)，即在WO00/78455中公開的有關(guān)構(gòu)造，當(dāng)因?yàn)樘峁┰谶B接各試劑容器與玻璃濾器的微通道上的閥門被打開從而通過(guò)離心力被移動(dòng)時(shí)，單獨(dú)試劑通過(guò)玻璃濾器。當(dāng)閥門由當(dāng)加熱時(shí)熔化的蠟制成時(shí)，已經(jīng)被通過(guò)的試劑就有可能保留在閥門處并污染所收集的DNA。具體說(shuō)來(lái)，DNA混合物或沖洗液可能保留在閥門中，并且當(dāng)洗提液被通過(guò)玻璃濾器時(shí)，當(dāng)洗提液被由離心力通過(guò)玻璃濾器時(shí)，保留的DNA混合物或沖洗液可能流入玻璃濾器。
按照第四現(xiàn)有技術(shù)，即從第2001-502793(WO98/13684)號(hào)JP專利公布(PCT譯文)已知的有關(guān)設(shè)備，當(dāng)血清被分離時(shí)，盤形部件圍繞盤形部件外部的中心軸回轉(zhuǎn)(回轉(zhuǎn))，而當(dāng)血清被導(dǎo)入反應(yīng)室時(shí)，盤形部件沿它內(nèi)部的中心軸旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))。因此，回轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)需要單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)裝置，這使得設(shè)備復(fù)雜化。此外，當(dāng)沖洗液和洗提液被導(dǎo)入反應(yīng)室時(shí)，被提供在盤形部件內(nèi)的圓柱中的活塞被驅(qū)動(dòng)，這進(jìn)一步使得設(shè)備復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是解決上述問(wèn)題的至少其中之一，并且從而提供一種用于從液體試樣中高精度地分析特定化學(xué)物質(zhì)的廉價(jià)的化學(xué)分析設(shè)備。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種包括化學(xué)分析設(shè)備的基因診斷設(shè)備。
通過(guò)本發(fā)明能達(dá)到上述目標(biāo)，在本發(fā)明中，提供一種洗提液裝載器，用于在特定的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)從俘獲部件中洗提出來(lái)之后裝載洗提液，而且提供與洗提液裝載器相連接的洗提液處置部分，用于處置部分洗提液。在用于連接洗提液裝載器與洗提液處置部分的連接通道中，連接洗提液裝載器的連接部分位于與連接洗提液處置部件的連接部分相比更靠近旋轉(zhuǎn)中心的位置。
作為選擇，通過(guò)本發(fā)明能夠達(dá)到目標(biāo)。在本發(fā)明中，裝載已通過(guò)俘獲部件的洗提液的洗提液裝載器具有用于排放部分洗提液的出口和用于處置除洗提液之外的其他液體的處置開口，洗提液出口位于與處置開口相比更靠近旋轉(zhuǎn)中心的位置。
作為選擇，能夠達(dá)到目標(biāo)的本發(fā)明包括洗提液裝載器，用于在特定的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)從俘獲部件中洗提出來(lái)之后裝載洗提液；廢液處置通道，用于處置除洗提液裝載器中的洗提液之外的其他液體；和洗提液處置通道，用于處置洗提液裝載器中的部分洗提液，其中洗提液裝載器和洗提液處置通道間的連接部分位于與洗提液處置通道的最內(nèi)部分相比更靠近外圍的部分。
作為選擇，能夠達(dá)到目標(biāo)的本發(fā)明包括洗提液裝載器，用于在特定的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)從俘獲部件中洗提出來(lái)之后裝載洗提液；和檢測(cè)試劑供給通道，用于向洗提液裝載器中供給檢測(cè)試劑，其中洗提液裝載器和檢測(cè)試劑供給通道間的連接部分位于與洗提液處置通道的最內(nèi)部分相比更靠近旋轉(zhuǎn)中心的位置。
作為選擇，通過(guò)本發(fā)明能夠達(dá)到目標(biāo)，在本發(fā)明中，為已通過(guò)俘獲部件的試液和洗提液分別提供裝載器，其中，在試液通過(guò)俘獲部件之后，洗提液裝載器的通風(fēng)孔被打開，以便洗提液能夠通過(guò)俘獲部件。
作為選擇，能夠達(dá)到目標(biāo)的本發(fā)明包括洗提液裝載器，用于在特定的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)從俘獲部件中洗提出來(lái)之后裝載洗提液；和檢測(cè)試劑容器，用于向洗提液裝載器中提供檢測(cè)試劑，其中用于控制檢測(cè)試劑流量的檢測(cè)試劑控制器被定位于向洗提液裝載器中提供檢測(cè)試劑的檢測(cè)試劑出口的上游，而且提供用于處置洗提液裝載器中的部分洗提液的洗提液處置通道，其中在部分洗提液從洗提液處置通道中被處置后檢測(cè)試劑被致使流向洗提液裝載器。
特別是，試劑控制器可能包括可打開的通風(fēng)孔和開孔裝置。
試劑控制器可以是試劑分注器。
能夠達(dá)到目標(biāo)的本發(fā)明包括洗提液裝載器，用于裝載已經(jīng)通過(guò)俘獲部件的洗提液；和流動(dòng)通道，用于溶液從洗提液裝載器的流動(dòng)，其中連接洗提液裝載器和流動(dòng)通道的流動(dòng)通道入口位于與流動(dòng)通道另一端的流動(dòng)通道出口相比更靠近旋轉(zhuǎn)中心的位置。
其中在旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)部件的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)已經(jīng)通過(guò)俘獲部件的試劑流過(guò)流動(dòng)通道后，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)部件被停下來(lái)，再旋轉(zhuǎn)，然后再停下來(lái)，而且此后洗提液被致使通過(guò)俘獲部件。
此外，通過(guò)包括上述化學(xué)分析設(shè)備的基因診斷設(shè)備也能夠達(dá)到目標(biāo)。


圖1表示依照本發(fā)明的遺傳分析設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)。
圖2表示依照本發(fā)明的分析盤的結(jié)構(gòu)。
圖3表示依照本發(fā)明的流動(dòng)通道部分的結(jié)構(gòu)。
圖4表示依照本發(fā)明的分析操作流程。
圖5表示分析過(guò)程中的單獨(dú)操作并說(shuō)明它們與單獨(dú)圖形的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
圖6說(shuō)明依照本發(fā)明在血清分離過(guò)程中的流動(dòng)通道部分的操作。
圖7說(shuō)明依照本發(fā)明在血清分離過(guò)程中的流動(dòng)通道部分的操作。
圖8說(shuō)明依照本發(fā)明在血清分離過(guò)程中的流動(dòng)通道部分的操作。
圖9說(shuō)明依照本發(fā)明當(dāng)血清與溶解液混合時(shí)流動(dòng)通道部分的操作。
圖10說(shuō)明依照本發(fā)明當(dāng)血清與溶解液混合并起反應(yīng)時(shí)流動(dòng)通道部分的操作。
圖11說(shuō)明依照本發(fā)明在結(jié)合過(guò)程中流動(dòng)通道部分的操作。
圖12說(shuō)明依照本發(fā)明在沖洗過(guò)程中流動(dòng)通道部分的操作。
圖13說(shuō)明依照本發(fā)明在沖洗過(guò)程中流動(dòng)通道部分的操作。
圖14說(shuō)明依照本發(fā)明在沖洗過(guò)程中流動(dòng)通道部分的操作。
圖15說(shuō)明依照本發(fā)明當(dāng)洗提液的流動(dòng)被控制時(shí)流動(dòng)通道部分的操作。
圖16說(shuō)明依照本發(fā)明在洗提過(guò)程中流動(dòng)通道部分的操作和保持一定量的洗提液的操作。
圖17說(shuō)明依照本發(fā)明在放大過(guò)程中流動(dòng)通道部分的操作。
圖18(a)和圖18(b)為依照本發(fā)明每個(gè)試劑容器的試劑入口和通風(fēng)孔的橫斷面視圖。
圖19表示依照本發(fā)明定位裝置的電路圖。
圖20表示依照本發(fā)明定位操作的時(shí)間圖。
圖21表示依照本發(fā)明遺傳分析設(shè)備的另一個(gè)實(shí)例的整體結(jié)構(gòu)。
圖22表示依照本發(fā)明分析操作步驟的另一個(gè)實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施例1)將參照?qǐng)D1到17描述本發(fā)明化學(xué)分析設(shè)備的一種實(shí)施方式。
圖1是依照本發(fā)明的遺傳分析設(shè)備1的整體視圖。該遺傳分析設(shè)備1包括由電動(dòng)機(jī)11可旋轉(zhuǎn)地支撐的裝載盤12、多個(gè)經(jīng)由裝載盤12上的突起121定位的扇形分析盤2、控制溶液流動(dòng)的穿孔器13、用于加熱和檢測(cè)的兩個(gè)光學(xué)器件，也就是上光學(xué)器件14和下光學(xué)器件15、和定位傳感器16，該傳感器將在下文(圖19)進(jìn)行描述。該裝載盤12包含用于下光學(xué)器件15的裝載盤光學(xué)窗口122。
圖2表示分析盤2的結(jié)構(gòu)，該分析盤包括上蓋20和連成一體的液體通道部分30。該上蓋20包含試樣入口210，多個(gè)試劑入口220、230、240、250、260和270，多個(gè)通風(fēng)孔212、222和223、以及多個(gè)有蓋的通風(fēng)孔221、231、241、251、261、271、272、273和274。該液體通道部分30包含定位孔710、在后面描述的容器、和通道。當(dāng)定位孔710與分析盤2上的突起121裝配在一起時(shí)分析盤2被定位。
圖3表示液體通道部分30的一個(gè)示例，它包括當(dāng)血清從全血中分離出來(lái)、血清中的病毒包含的核酸被提取出來(lái)時(shí)、提取出來(lái)的核酸溶液被定量測(cè)定、以及添加檢測(cè)試劑來(lái)分析溶液時(shí)所使用的通道。
下面，將以全血用作試樣的案例說(shuō)明病毒核酸的提取和分析的操作。提取和分析的流程在圖4和圖5中描述。在流動(dòng)通道部分30中的流態(tài)將參照?qǐng)D6到17進(jìn)行逐步描述。
操作員通過(guò)分析盤2的上蓋20上的試劑入口220、230、240、250、260和270將試劑分注到每個(gè)試劑容器320、330、340、350、360和370中，并且蓋上蓋子。根據(jù)分析的數(shù)量，將試劑注入所需的許多分析盤中。然后將分析盤固定在裝載盤12上。
然后，全血用真空血液收集試管收集起來(lái)，例如，經(jīng)由試樣入口210引入到試樣容器310中。(圖6)全血501被引入后，電動(dòng)機(jī)11帶動(dòng)裝載盤12旋轉(zhuǎn)。由于裝載盤12旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，引入到試樣容器310中的全血向外圍移動(dòng)。這樣全血充滿血細(xì)胞儲(chǔ)存容器311及血清定量測(cè)定容器312中，而且多余的全血經(jīng)由窄溢流通道313和寬溢流通道314流到全血處置容器315中(圖7)。全血處置容器315具有用于處置全血的通風(fēng)通道318。此外，在上蓋20上與全血處置通風(fēng)通道318的最內(nèi)部分相應(yīng)的位置有一個(gè)用于處置全血的、允許空氣自由流通的通風(fēng)孔212。在窄溢流通道313和寬溢流通道314間的連接部分尺寸突然增加而且位于窄溢流通道313的最內(nèi)一側(cè)(半徑位置601)。這樣，全血僅充滿窄溢流通道313而且不會(huì)繼續(xù)流動(dòng)而超出連接部分。因此，在超出半徑位置601之外盤中心處沒有流體存在，而且血清定量測(cè)定容器312的液位與半徑位置601平齊。全血也流入從血清定量測(cè)定容器312分支出來(lái)的血清毛細(xì)管316中，其中全血的最內(nèi)部分也處于半徑位置601。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步繼續(xù)下去，全血501分離成血細(xì)胞和血清(離心分離)。結(jié)果是，血細(xì)胞502移動(dòng)到外側(cè)的血細(xì)胞儲(chǔ)存容器311中，以便血清定量測(cè)定容器僅充滿血清503(圖8)。
在上述血清分離操作順序中，上蓋20的每個(gè)試劑容器的通風(fēng)孔221、231、241、251、261和271被蓋子關(guān)閉，因而是氣密的。雖然單獨(dú)的試劑由于離心力易于從試劑容器的外側(cè)流出，但容器的氣密性降低內(nèi)部壓力，這平衡離心力從而避免試劑流出。然而，隨著旋轉(zhuǎn)速度增加而且離心力增大，每個(gè)試劑容器內(nèi)部的壓力逐漸進(jìn)一步降低，而且一旦壓力降低到試劑的飽和氣壓以下時(shí)，形成氣泡。因此，一種流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)(反向通道322、332、342、352、362和372)被采用，如圖6所示，借以使得從每個(gè)試劑容器外側(cè)流出的試劑能夠朝旋轉(zhuǎn)中心返回，因而控制試劑容器中的壓力降低而且防止氣泡產(chǎn)生。這樣，單獨(dú)的試劑被保持在試劑容器的內(nèi)部而不會(huì)在血清分離操作過(guò)程中流出。
在分析盤旋轉(zhuǎn)預(yù)定的時(shí)段并且血清分離操作結(jié)束后，分析盤2停下來(lái)。由于毛細(xì)現(xiàn)象，通過(guò)表面張力血清定量測(cè)定容器312中的部分血清503移至毛細(xì)管316中，到達(dá)混合部分入口411，其中混合部分410和血清毛細(xì)管316是相連的。因此，血清毛細(xì)管316充滿血清。
此后，當(dāng)穿孔器13在每個(gè)試劑容器上方的通風(fēng)孔的蓋上逐個(gè)穿孔時(shí)，電動(dòng)機(jī)11旋轉(zhuǎn)，從而通過(guò)離心力移動(dòng)單獨(dú)的試劑。如圖18(a)分析盤的橫斷面視圖所示，上蓋20在單獨(dú)試劑的上方具有試劑入口(240、250、260)和通風(fēng)孔(241、251、261)，并且每個(gè)通風(fēng)孔被蓋有蓋子。通過(guò)用穿孔器13在蓋上穿孔，空氣被允許進(jìn)入試劑容器。此外，如圖18(b)所示，為防止穿孔器13的污染，在通風(fēng)孔和試劑容器間提供過(guò)濾器242、252和262。
以下，將血清分離完成后的操作進(jìn)行描述。
用于溶解在血清中的病毒的膜蛋白質(zhì)的溶解液521被分注到溶解液容器320中。溶解液通風(fēng)孔221的蓋被穿孔器13穿孔后，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，以便溶解液容器320中的溶解液521在離心力作用下經(jīng)由溶解液反向通道322流向混合部分410。當(dāng)血清定量測(cè)定容器312中的血清(在完成血清分離時(shí)位于半徑位置601)的最內(nèi)部分位于比混合部分入口411(在半徑位置602)更靠近旋轉(zhuǎn)中心的位置時(shí)，由于離心力產(chǎn)生的壓頭差(head difference)，血清定量測(cè)定容器312中和血清毛細(xì)管316中的血清經(jīng)由混合部分入口411流向混合部分410(圖9)?；旌喜糠?10包含混合血清和溶解液的部件。該部件的示例包括由樹脂、玻璃或紙、纖維、和硅或通過(guò)蝕刻或加工制成的金屬突起制成的多孔過(guò)濾器。
血清和溶解液在混合部分410被混合并導(dǎo)致流向反應(yīng)容器420(圖10)。反應(yīng)容器420有反應(yīng)容器通風(fēng)通道423，而且反應(yīng)容器通風(fēng)孔222被安裝在上蓋20上與反應(yīng)容器通風(fēng)通道423的最內(nèi)部分相對(duì)應(yīng)的位置，從而允許空氣自由流入和流出反應(yīng)容器420。由于從血清定量測(cè)定容器312分支出來(lái)到血清毛細(xì)管316的分支部分317(半徑位置603)位于比混合部分入口411(半徑位置602)更靠近中心的位置，血清毛細(xì)管316中的所有血清由于虹吸效應(yīng)被致使流出到混合部分410中。同時(shí)，血清定量測(cè)定容器312中的血清由于離心力被致使流到血清毛細(xì)管316，所以血清流入混合部分410，直到血清定量測(cè)定容器312中血清的液位達(dá)到分支部分317(半徑位置603)的位置。當(dāng)血清的液位達(dá)到分支部分317時(shí)，空氣進(jìn)入血清毛細(xì)管316并且當(dāng)管是空的時(shí)流動(dòng)停止。因此，導(dǎo)致存在于血清定量測(cè)定容器312、窄溢流通道313和半徑通道601和603間的血清毛細(xì)管通道316中的血清分離已經(jīng)完成的血清流入混合部分410并在此與溶解液混合。
因此，通過(guò)設(shè)計(jì)血清定量測(cè)定容器312、窄溢流通道313和半徑通道601和603間的血清毛細(xì)管通道316，以具有預(yù)定的容量(所需的血清的量)，即便當(dāng)血清與全血的比例由于每種血樣的不同而不同時(shí)，用于分析的血清也能夠定量測(cè)定。例如，當(dāng)血細(xì)胞儲(chǔ)存容器的容積為250μl并且所需的血清容量是200μl時(shí)，如果分注500μl的全血，50μl的全血溢流到全血處置容器315中，剩下的450μl被分離成血清和血細(xì)胞，而且200μl分離出來(lái)的血清流入混合部分410。也就是說(shuō)，依照本發(fā)明的設(shè)備能分析包含相對(duì)于450μl全血的200μl或更多的血清的全血試樣?？紤]到含小比例血清的全血，為增加全血試樣的容量，可以增加血細(xì)胞儲(chǔ)存容器的容量。
在反應(yīng)容器420中，已經(jīng)混合的血清和溶解液相互反應(yīng)。當(dāng)血清和溶解液的混合液流入反應(yīng)容器420后，反應(yīng)容器420中的液位的位置比反應(yīng)溶液通道421的最內(nèi)部分(半徑位置604)更靠近外圍。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)混合液不能越過(guò)反應(yīng)流動(dòng)通道最內(nèi)部分而因此保留在反應(yīng)容器420中。
通過(guò)溶解病毒或細(xì)菌的膜，溶解液起到從血清中的病毒或細(xì)菌中洗提核酸的作用。此外，溶解液有利于核酸在核酸結(jié)合部件301上的吸附，該部件301被本發(fā)明稱作俘獲部件。溶劑的示例包括溶解并吸附DNA的鹽酸胍、和RNA的硫氰酸胍。核酸結(jié)合部件可以由石英或玻璃的多孔部件、或纖維過(guò)濾器制成。
血清和溶解液被保留在反應(yīng)容器420中之后，電動(dòng)機(jī)11停止，附加溶液通風(fēng)孔231被穿孔器13穿孔，以供給空氣至附加溶液容器330。當(dāng)電動(dòng)機(jī)11被再次旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)離心力，附加溶液531從附加溶液容器330流出，通過(guò)附加溶液通道332至反應(yīng)容器420。因此，反應(yīng)容器中的混合物的液位被向盤的中心移動(dòng)(圖11)。當(dāng)液位到達(dá)反應(yīng)溶液通道421的最內(nèi)部分(半徑位置604)時(shí)，混合物流動(dòng)超過(guò)反應(yīng)溶液通道的最內(nèi)部分，通過(guò)合并通道422進(jìn)入核酸結(jié)合部件301。例如，附加溶液可以是上述溶解液。
根據(jù)實(shí)例，混合物具有良好的對(duì)壁表面的浸潤(rùn)性，因此當(dāng)盤靜止時(shí)混合物可以在反應(yīng)溶液通道421內(nèi)由于毛細(xì)作用而流動(dòng)。在這種情況下，不需要附加溶液531。
當(dāng)溶解液和血清的混合物以上述方式通過(guò)核酸結(jié)合部件時(shí)，核酸被吸附在核酸結(jié)合部件上。該混合物進(jìn)一步通過(guò)廢液通道431流入廢液儲(chǔ)存容器430。多個(gè)容器和通道被提供在洗提液通道451的下游，并且在隨后步驟中產(chǎn)生穿孔以供給空氣進(jìn)入這些容器。但是，當(dāng)混合物通過(guò)核酸結(jié)合部件301時(shí)，容器被密封，以使混合物不流入洗提液通道451。廢液容器430通過(guò)壓力控制通道432被連接至壓力控制容器440。壓力控制容器440提供有壓力控制通風(fēng)通道441，并且在上蓋20中對(duì)應(yīng)于壓力控制通風(fēng)通道441的最內(nèi)部分的位置提供壓力控制通風(fēng)孔223。因此，空氣可以自由進(jìn)出壓力控制容器440。
然后，電動(dòng)機(jī)11被停止，并且第一沖洗液通風(fēng)孔241的蓋被穿孔器13穿孔，以供給空氣至第一沖洗液容器340。當(dāng)電動(dòng)機(jī)11再次旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一沖洗液541由于離心力而流出第一沖洗液容器340。第一沖洗液541進(jìn)一步通過(guò)第一沖洗液反向通道342流入核酸結(jié)合部件301，并沖洗已附著至核酸結(jié)合部件301的不需要的成分，例如蛋白質(zhì)(圖12)。第一沖洗液可以上述溶解液、或具有降低鹽濃度的這種溶液。
沖洗后的廢液流經(jīng)廢液通道431進(jìn)入廢液儲(chǔ)存容器430，混合物也一樣。
相同的沖洗操作被重復(fù)數(shù)次。例如，第一沖洗液之后，在電動(dòng)機(jī)停止的情況下，第二沖洗液通風(fēng)孔241的蓋被穿孔器13穿孔，以提供空氣至第二沖洗液容器350。隨后，電動(dòng)機(jī)11被再次旋轉(zhuǎn)，附著至核酸結(jié)合部件301的諸如鹽之類的不需要成分被沖洗。第二沖洗液可以是乙醇或乙醇的水溶液。
如果需要可以重復(fù)相同的沖洗操作。
在沖洗步驟中，當(dāng)各沖洗液經(jīng)過(guò)廢液通道431流至廢液儲(chǔ)存容器430時(shí)，洗提液通道451的部分，具體說(shuō)來(lái)為靠近連接廢液通道的分支部分的區(qū)域，可能被污染。如隨后將說(shuō)明的那樣，因?yàn)閺暮怂峤Y(jié)合部件301洗提的核酸通過(guò)洗提液通道451，也需要沖洗洗提液通道451。
在圖6至17所示的第一實(shí)施方式中，兩種沖洗液，即第一沖洗液541和第二沖洗液551被用于沖洗。下文中將說(shuō)明使用第二沖洗液沖洗洗提液通道451的示例。
圖13表示所有的第一沖洗液已經(jīng)通過(guò)廢液通道431的狀態(tài)。廢液已經(jīng)從廢液儲(chǔ)存容器430通過(guò)壓力控制通道432溢流至壓力控制容器440。電動(dòng)機(jī)一旦停止，并且第二沖洗液通風(fēng)孔241的蓋被穿孔器13穿孔以傳送空氣進(jìn)入第二沖洗液容器350。檢測(cè)容器通風(fēng)孔272的蓋被穿孔，以使檢測(cè)容器450與外部聯(lián)系。最終沖洗液通風(fēng)孔273的蓋被穿孔，以使最終沖洗液處置容器460與外部聯(lián)系。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)11再次被旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力第二沖洗液551流出第二沖洗液容器350。第二沖洗液551進(jìn)一步通過(guò)第二沖洗液反向通道352流入核酸結(jié)合部件301，并且沖洗已附著至核酸結(jié)合部件301的第一沖洗液(圖14)。已通過(guò)核酸結(jié)合部件301的第二沖洗液趨于流入檢測(cè)容器450和廢液儲(chǔ)存容器430中。但是，第二沖洗液不能進(jìn)入廢液儲(chǔ)存容器430，這不僅歸因于當(dāng)溶液將進(jìn)入壓力控制通道432時(shí)遇到的壓頭差(h1)，而且歸因于從壓力控制通道432推動(dòng)空氣進(jìn)入壓力控制容器440所需的另一壓頭差(h2)。另一方面，由于通過(guò)上述穿孔操作所產(chǎn)生的通風(fēng)孔，溶液可以實(shí)際上無(wú)阻地流入檢測(cè)容器450。因此，第二沖洗液在通過(guò)核酸結(jié)合部件301之后，流經(jīng)洗提液通道451進(jìn)入檢測(cè)容器450，該檢測(cè)容器被本發(fā)明稱作洗提液裝載器。同時(shí)，靠近連接至已經(jīng)被混合物或第一沖洗液污染的廢液通道431的分支部分的區(qū)域被沖洗。
當(dāng)?shù)诙_洗進(jìn)入檢測(cè)容器450并且只要它的液位到達(dá)沖洗液處置通道452的最內(nèi)部分(半徑位置605)時(shí)，第二沖洗液開始流入最終沖洗液處置容器460。因?yàn)闆_洗液處置通道452和檢測(cè)容器之間的連接部分(半徑位置606)位于與通道的最內(nèi)部分(半徑位置605)相比更靠近外圍的位置，一旦溶液流入最終沖洗液處置容器460，由于虹吸效應(yīng)檢測(cè)容器450中的所有溶液傾向于被排出。但是，舉例說(shuō)來(lái)，殘留在核酸結(jié)合部件301中的微量溶液，可以在排出完成之后流入檢測(cè)容器450。如果這種情況發(fā)生，旋轉(zhuǎn)一旦停止，并且隨后在沖洗液處置通道452被通過(guò)毛細(xì)管流動(dòng)由殘留在檢測(cè)容器450中的溶液充滿之后被重新開始，以使殘留在檢測(cè)容器450中的溶液通過(guò)虹吸效應(yīng)被再次排出至最終沖洗液處置容器460。因此，關(guān)于最終沖洗液，最好在產(chǎn)生通風(fēng)孔之后重復(fù)旋轉(zhuǎn)及停止程序兩次。
在核酸結(jié)合部件301被如此沖洗以使僅在其上吸附核酸之后，執(zhí)行洗提核酸的步驟。
具體說(shuō)來(lái)，在電動(dòng)機(jī)停止的情況下，洗提液通風(fēng)孔261的蓋被穿孔器13穿孔以供給空氣至洗提液容器360。此外，洗提液處置通風(fēng)孔274的蓋被穿孔以使洗提液處置容器470與外部聯(lián)系，洗提液處置容器470被本發(fā)明稱作洗提液處置部分。電動(dòng)機(jī)11被再次旋轉(zhuǎn)，并且洗提液流至核酸結(jié)合部件301(圖15)。洗提液為一種從核酸結(jié)合部件301中洗提核酸的溶液，并且它可以為水或pH被調(diào)節(jié)為7至9之間的水溶液。該溶液最好被加熱至40℃以上以有利于洗提?？梢允褂脠D1所示的上光學(xué)器件14照射洗提液容器360進(jìn)行加熱。
在通過(guò)核酸結(jié)合部件301之后，洗提液通過(guò)洗提液通道451流入檢測(cè)容器450。當(dāng)洗提液處置容器470通過(guò)如上所述的穿孔與外部相通時(shí)，洗提液通過(guò)洗提液處置通道471流出至洗提液處置容器470。因?yàn)橄刺嵋禾幹猛ǖ?71和檢測(cè)容器450間的連接部分(半徑位置607)位于與連接到洗提液處置容器470的連接部分(半徑位置608)相比更靠近中心的位置，存在于超過(guò)半徑位置607靠近中心位置的檢測(cè)容器450中的洗提液通過(guò)虹吸效應(yīng)被排放至洗提液處置容器470。因而，檢測(cè)容器450中可能裝載一定量的含有核酸的洗提液(圖16)。
此后，隨著電動(dòng)機(jī)停止，檢測(cè)溶液通風(fēng)孔271的蓋被穿孔器13穿孔以供給空氣至檢測(cè)溶液儲(chǔ)存容器370。電動(dòng)機(jī)11再次轉(zhuǎn)動(dòng)，并且檢測(cè)溶液571流至檢測(cè)容器450(圖17)。舉例說(shuō)來(lái)，該檢測(cè)溶液是放大并檢測(cè)核酸的試劑，并且它包括脫氧核苷三磷酸、DNA合成酶、或熒光試劑。根據(jù)放大方法，可以利用上光學(xué)器件14從上方通過(guò)檢測(cè)容器450加熱檢測(cè)溶液。
接著，舉例說(shuō)來(lái)，下光學(xué)器件15被移到檢測(cè)容器450的下方以檢測(cè)熒光值。
在穿孔、加熱、和檢測(cè)過(guò)程中，裝載盤12必須在預(yù)定位置停下來(lái)。如圖19所示，裝載盤12擁有定位突起17。這允許裝載盤的旋轉(zhuǎn)位置能被定位傳感器16檢測(cè)到，以便電動(dòng)機(jī)11的旋轉(zhuǎn)，穿孔器13的旋轉(zhuǎn)和垂直移動(dòng)，和上下光學(xué)器件14和15的移動(dòng)、照射、和檢測(cè)能受到控制器18的控制。
例如，圖20表示穿孔器13的操作定時(shí)。在全血或各試劑被移動(dòng)后，裝載盤12的旋轉(zhuǎn)速度被降低，并且保持用以定位的低旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)定位傳感器16檢測(cè)定位突起17時(shí)，裝載盤12被停止。然后穿孔器13被降低以為每個(gè)試劑儲(chǔ)存容器在通風(fēng)孔蓋上穿孔，并且然后再次升高。穿孔后，裝載盤12以低速旋轉(zhuǎn)從而使得穿孔后試劑不會(huì)流出單獨(dú)的試劑儲(chǔ)存容器。裝載盤12在下一個(gè)分析盤的位置停下來(lái)，就是說(shuō)，在六個(gè)分析盤被安裝的情況下旋轉(zhuǎn)60℃之后。重復(fù)相同的穿孔操作。分析盤的位置能夠通過(guò)從上方利用低光學(xué)器件照射光穿過(guò)流動(dòng)通道光學(xué)窗490和檢查反射光知道。當(dāng)所有的分析盤都穿孔后，裝載盤被高速旋轉(zhuǎn)以導(dǎo)致試劑流動(dòng)。
依照本實(shí)施例，不必在流動(dòng)通道中提供用于控制試樣和每種試劑流動(dòng)的閥門。因而，在流動(dòng)通道期間溶液保留在閥門處的問(wèn)題不存在，并且可以防止在預(yù)處理時(shí)被試劑污染。因此，液體試樣中諸如核酸等特定成分能夠被高純度地提取并且精確分析。
(實(shí)施例2)當(dāng)實(shí)施例1中試劑的流動(dòng)由使用穿孔器打開通風(fēng)孔控制時(shí)，可以采用試劑分注裝置。具體說(shuō)來(lái)，如圖21所示，用試劑分注器19從單獨(dú)試劑瓶400中分注預(yù)定的試劑到圖3所示的試劑儲(chǔ)存容器，分析盤旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致試劑流動(dòng)。該過(guò)程在圖22中說(shuō)明。
依照本實(shí)施例，不必在流動(dòng)通道中提供用于控制試樣和每種試劑流動(dòng)的閥門。因而，在流動(dòng)通道期間溶液保留在閥門處的問(wèn)題不存在，并且可以防止在預(yù)處理時(shí)被試劑污染。因此，液體試樣中諸如核酸等特定成分能夠被高純度地提取并且精確分析。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)分析設(shè)備，包括可旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)部件，該結(jié)構(gòu)部件包括用于在試樣中俘獲特定的化學(xué)物質(zhì)的俘獲部件，和多個(gè)用于裝載將通過(guò)俘獲部件的液體的試劑容器，該設(shè)備還包括洗提液裝載器，用于在特定的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)從俘獲部件中洗提出來(lái)之后裝載洗提液；以及與洗提液裝載器相通的洗提液處置部分，用于處置部分洗提液，其中在連接洗提液裝載器和洗提液處置部分的連接通道和洗提液裝載器之間的連接部分位于與連接通道和洗提液處置部分的連接部分相比更靠近旋轉(zhuǎn)中心的位置。
2.一種化學(xué)分析設(shè)備，包括可旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)部件，該結(jié)構(gòu)部件包括用于在試樣中俘獲特定的化學(xué)物質(zhì)的俘獲部件，和多個(gè)用于裝載將通過(guò)俘獲部件的液體的試劑容器，其中裝載已通過(guò)俘獲部件的洗提液的洗提液裝載器具有用于排放部分洗提液的出口和用于處置除洗提液之外的其他液體的處置開口，洗提液出口位于與處置開口相比更靠近旋轉(zhuǎn)中心的位置。
3.一種化學(xué)分析設(shè)備，包括可旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)部件，該結(jié)構(gòu)部件包括用于在試樣中俘獲特定的化學(xué)物質(zhì)的俘獲部件，和多個(gè)用于裝載將通過(guò)俘獲部件的液體的試劑容器，該設(shè)備還包括洗提液裝載器，用于在特定的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)從俘獲部件中洗提出來(lái)之后裝載洗提液；廢液處置通道，用于處置除洗提液裝載器中的洗提液之外的其他液體；以及洗提液處置通道，用于處置洗提液裝載器中的部分洗提液，其中洗提液裝載器和洗提液處置通道間的連接部分位于與洗提液處置通道的最內(nèi)部分相比更靠近外圍的位置。
4.一種化學(xué)分析設(shè)備，包括可旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)部件，該結(jié)構(gòu)部件包括用于在試樣中俘獲特定的化學(xué)物質(zhì)的俘獲部件，和多個(gè)用于裝載將通過(guò)俘獲部件的液體的試劑容器，該設(shè)備還包括洗提液裝載器，用于在特定的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)從俘獲部件中洗提出來(lái)之后裝載洗提液；以及檢測(cè)試劑供給通道，用于向洗提液裝載器中供給檢測(cè)試劑，其中洗提液裝載器和檢測(cè)試劑供給通道間的連接部分位于與洗提液處置通道的最內(nèi)部分相比更靠近旋轉(zhuǎn)中心的位置。
5.一種化學(xué)分析設(shè)備，包括可旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)部件，該結(jié)構(gòu)部件包括用于在試樣中俘獲特定的化學(xué)物質(zhì)的俘獲部件，和多個(gè)用于裝載將通過(guò)俘獲部件的液體的試劑容器，其中為已通過(guò)俘獲部件的試液和洗提液獨(dú)立地提供裝載器，其中，在試液通過(guò)俘獲部件之后，洗提液裝載器的通風(fēng)孔被打開，以便洗提液能夠通過(guò)俘獲部件。
6.一種化學(xué)分析設(shè)備，包括可旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)部件，該結(jié)構(gòu)部件包括用于在試樣中俘獲特定的化學(xué)物質(zhì)的俘獲部件，和多個(gè)用于裝載將通過(guò)俘獲部件的液體的試劑容器，該設(shè)備還包括洗提液裝載器，用于在特定的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)從俘獲部件中洗提出來(lái)之后裝載洗提液；以及檢測(cè)試劑容器，用于向洗提液裝載器供給檢測(cè)試劑，其中用于控制檢測(cè)試劑流動(dòng)的檢測(cè)試劑控制器位于向洗提液裝載器提供檢測(cè)試劑的檢測(cè)試劑出口的上游，并且提供用于處置洗提液裝載器中部分洗提液的洗提液處置通道，其中在部分洗提液從洗提液處置通道中被處置后導(dǎo)致檢測(cè)試劑流向洗提液裝載器。
7.如權(quán)利要求6的化學(xué)分析設(shè)備，其中試劑控制器包括可打開的通風(fēng)孔和開孔裝置。
8.如權(quán)利要求6的化學(xué)分析設(shè)備，其中試劑控制器是試劑分注器。
9.一種化學(xué)分析設(shè)備，包括可旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)部件，該結(jié)構(gòu)部件包括用于在試樣中俘獲特定的化學(xué)物質(zhì)的俘獲部件，和多個(gè)用于裝載將通過(guò)俘獲部件的液體的試劑容器，該設(shè)備還包括洗提液裝載器，用于裝載已經(jīng)通過(guò)俘獲部件的洗提液；以及廢液處置通道，用于處置除洗提液裝載器中的洗提液之外的其他液體；其中連接洗提液裝載器和流動(dòng)通道的流動(dòng)通道入口位于與流動(dòng)通道另一端的流動(dòng)通道上流動(dòng)通道出口相比更靠近旋轉(zhuǎn)中心的位置。其中在旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)部件的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，在已經(jīng)通過(guò)俘獲部件的試劑流過(guò)流動(dòng)通道后，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)部件被停下來(lái)，再旋轉(zhuǎn)，然后再停下來(lái)，而且此后導(dǎo)致洗提液通過(guò)俘獲部件。
10.一種包括如權(quán)利要求1-9的化學(xué)分析設(shè)備的基因診斷設(shè)備。
全文摘要
用于從包含多種化學(xué)物質(zhì)的試樣中提取諸如核酸之類的特定化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)分析設(shè)備，能夠通過(guò)閥門消除其中殘留的液體，該閥門用于控制液體的流動(dòng)并防止前步驟的試劑污染后續(xù)步驟的試劑，其中，在試劑流動(dòng)路徑中設(shè)有安裝控制液體流動(dòng)的閥門的條件下，恒量的溶液被保持并通過(guò)離心力被供給。采用穿孔器(13)開孔使得通風(fēng)孔(272，273，274)的蓋子與分析盤(2)中的檢測(cè)容器(450)和廢液容器(460)和(470)相通，分析盤(2)被旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)供給和固定量試樣的保持。
文檔編號(hào)B01L3/00GK1551982SQ0281470
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2002年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月8日
發(fā)明者宮原裕二, 長(zhǎng)岡嘉浩, 渡部成夫, 竹中啟, 大橋智樹, 夫, 樹, 浩 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立高新技術(shù)