專利名稱：化學(xué)反應(yīng)盒和化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由外力產(chǎn)生變形而使液體在其內(nèi)部中輸送從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)盒，以及用于操縱該化學(xué)反應(yīng)盒的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道這樣的化學(xué)反應(yīng)盒該反應(yīng)盒由于外力的作用產(chǎn)生變形而使液體在其內(nèi)部中輸送，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(參見專利文獻(xiàn)JP-A-2005-37368)。此外，其中液滴在晶片上的移動是靠庫侖力或者電泳實(shí)現(xiàn)的常規(guī)目的試驗(yàn)系統(tǒng)也是已知的(參見日本專利No.3166144)。
在上述常規(guī)目的試驗(yàn)系統(tǒng)中，液滴按照規(guī)定的程序移動，以進(jìn)行所需的試驗(yàn)。然而，當(dāng)液滴位于晶片上時(shí)會暴露于外部空氣中，所以液滴的蒸發(fā)是不可避免的。此外還存在的一個(gè)問題是，難以進(jìn)行多種處理，例如，難以進(jìn)行將多種液滴混合、將液滴加熱或者對液滴施壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而做出的，并且本發(fā)明提供了化學(xué)反應(yīng)盒和化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)，其中所述的反應(yīng)盒由于在外力的作用下產(chǎn)生變形而使液體輸送，從而使一般處理以及多種處理能夠得以實(shí)施。
在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明的反應(yīng)盒在外力作用下產(chǎn)生變形而使液體在該反應(yīng)盒的內(nèi)部中輸送，從而引起化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)盒包括基體；
彈性元件，該彈性元件覆蓋在該基體上；以及由所述彈性元件提供的多個(gè)通道，其中所述的多個(gè)通道在所述反應(yīng)盒的所述內(nèi)部中彼此相連，并且通過外力的作用，該各個(gè)通道能夠分別在開放狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
依據(jù)本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)盒，由于多個(gè)通道在反應(yīng)盒內(nèi)部中彼此相連，并且通過外力作用該各個(gè)通道均能夠在開放狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)間轉(zhuǎn)換，所以該反應(yīng)盒可用于多種目的。
本發(fā)明的反應(yīng)盒還可以包括多個(gè)連接點(diǎn)，每一個(gè)所述的連接點(diǎn)連接著所述多個(gè)通道中的至少兩個(gè)。
本發(fā)明的反應(yīng)盒在每一個(gè)連接點(diǎn)處還可以設(shè)有容池。
在本發(fā)明的反應(yīng)盒中，當(dāng)外力作用于所述的容池上時(shí)，該容池中的液體被擠壓出來而通過與該容池相連的通道進(jìn)行輸送。
本發(fā)明的反應(yīng)盒還可以包括引入通道，該通道用于將樣品由反應(yīng)盒的外部引入反應(yīng)盒的內(nèi)部。
本發(fā)明的反應(yīng)盒還可以包括排放通道，該通道用于通過外力作用將液體排放到反應(yīng)盒外部。
在一些實(shí)施方案中，一種操縱化學(xué)反應(yīng)盒的本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)包括第一致動器，用于將第一外力施加到所述的反應(yīng)盒上，以使在反應(yīng)盒內(nèi)形成的多個(gè)通道分別在開放狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)間轉(zhuǎn)換；其中，所述的通道在反應(yīng)盒內(nèi)部中彼此相互連接；以及當(dāng)將包括所述第一外力的外力施加到所述的反應(yīng)盒上時(shí)，該反應(yīng)盒產(chǎn)生變形，使液體在反應(yīng)盒的內(nèi)部中輸送而引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)，由于所述的致動器被設(shè)置用來將外力施加到反應(yīng)盒上，以使各個(gè)通道在開放和關(guān)閉狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，因此，該反應(yīng)盒可以適用于各種目的。
在本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)中，所述的反應(yīng)盒包括多個(gè)連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)中的每一個(gè)將所述多個(gè)通道中的至少兩個(gè)連接起來。
在本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)中，所述反應(yīng)盒包括在每一個(gè)連接點(diǎn)處的容池，而且該化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)還包括第二致動器，該第二致動器用于將作為外力的第二外力施加到反應(yīng)盒上，以使得所述容池內(nèi)的液體被從容池內(nèi)擠壓出來而通過與該容池相連的通道進(jìn)行輸送。
本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)還包括存儲部分和致動器控制部分，所述存儲部分用來存儲第一致動器和第二致動器的操作程序，所述致動器控制部分用來根據(jù)存儲的操作程序操作第一致動器和第二致動器。
在這種情況下，由于致動器是根據(jù)存儲的操作程序而操作的，所以即使程序很復(fù)雜，也可以較為容易地對致動器進(jìn)行操作。
本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)還包括檢測部分和狀態(tài)控制部分，所述檢測部分用來檢測反應(yīng)盒的狀態(tài)，所述狀態(tài)控制部分用來根據(jù)檢測部分的檢測結(jié)果控制反應(yīng)盒的狀態(tài)。
根據(jù)用于化學(xué)反應(yīng)的本發(fā)明的反應(yīng)盒，由于該盒內(nèi)部中的多個(gè)通道彼此相連，并且在外力的作用下，各個(gè)通道能分別在開放狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)間相互轉(zhuǎn)換，所以該反應(yīng)盒可用于多種目的。
根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)，由于所述的致動器被設(shè)置用來將外力施加到反應(yīng)盒上，以使各個(gè)通道在開放和關(guān)閉狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，因此，該反應(yīng)盒可以適用于各種目的。


圖1A是一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)反應(yīng)盒的結(jié)構(gòu)示意圖和該盒的平面圖。
圖1B是一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)反應(yīng)盒的結(jié)構(gòu)示意圖和沿圖1A中的直線Ib-Ib截取的剖視圖。
圖2是顯示化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3A是顯示由致動器驅(qū)動的控制部件的排列的示意圖。
圖3B是顯示由致動器驅(qū)動的控制部件的排列的示意圖，并顯示出了反應(yīng)盒和控制部件之間的位置關(guān)系。
圖4A-4C是剖視圖，顯示了反應(yīng)盒的控制部件的功能。
圖5A-5D顯示了使用本發(fā)明反應(yīng)盒的操作程序的例子。
圖6是顯示通過滑動件打開和關(guān)閉通道的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參考附圖1A-圖6來描述本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)盒的實(shí)施例。
圖1A是優(yōu)選實(shí)施例的化學(xué)反應(yīng)盒的平面圖，而圖1B是沿圖1A中的直線Ib-Ib截取的剖面圖。
正如圖1A和1B所示，優(yōu)選實(shí)施例的化學(xué)反應(yīng)盒10包含基體1和覆蓋于基體1上的彈性元件2。
在彈性元件2的后表面(圖1B中的底面)上形成了特定形狀的凹陷部分，并且凹向前表面(圖1B中的頂面)。該凹陷部分構(gòu)成了在盒的基體1和彈性元件2之間的空間，以形成以矩陣形式排列的容池21和用于將相鄰的容池21連接起來的通道22。
在凹陷部分以外的區(qū)域，基體1與彈性元件2接合在一起。因此，盛裝在凹陷部分內(nèi)的溶液被密封在盒中以阻止溶液泄露出來。此外，也無需擔(dān)心盒中的溶液蒸發(fā)。
與容池21a相連的通道22a通過盒10的側(cè)面與外部相通，起到了將樣品引入到容池21a的引入通道的功能。連接容池21b的通道22b和連接容池21c的通道22c同樣與外部相通，并且也起到引入通道的作用。
此外，連接容池21d的通道22d通過盒10的側(cè)面與外部相通，并作為排放通道用于排出容池21d中的溶液。
圖2顯示的是與盒10結(jié)合使用的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)50的結(jié)構(gòu)的框圖。
正如圖2所示，化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)50包括多個(gè)致動器51，另外的多個(gè)致動器53，分別獨(dú)立地驅(qū)動多個(gè)致動器51的多個(gè)驅(qū)動電路52，分別獨(dú)立地驅(qū)動所述的另外的多個(gè)致動器53的多個(gè)驅(qū)動電路54，用于控制驅(qū)動電路52和驅(qū)動電路54的控制部分55，以及用于儲存程序及數(shù)據(jù)的存儲部分56。
圖3A和3B顯示了由致動器51和致動器53驅(qū)動的控制部件的排列的示意圖。圖3A顯示了控制部件的排列，而圖3B顯示了盒10與控制部件之間的位置關(guān)系。
如圖3A和3B所示，致動器51驅(qū)動的容池控制部件61被布置在與盒10中以矩陣方式排列的容池21相對應(yīng)的位置上。由致動器53驅(qū)動的通道控制部件63被布置在與盒10中的通道22相對應(yīng)的位置上。如圖3B所示，通道控制部件63被布置在該通道控制部件63的縱向與相對應(yīng)的通道22垂直相交的方向上。
下面，將要描述化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)50的操作。
當(dāng)將盒10放置于化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)50的指定部位時(shí)，圖3B所示的位置關(guān)系將得以保證。此時(shí)如圖4A所示，容池控制部件61被置于容池21之上，通道控制部件63被置于通道22之上。
如圖4B所示，當(dāng)相應(yīng)的致動器53向下驅(qū)動通道控制部件63時(shí)，通道控制部件63使相應(yīng)的通道22塌陷，導(dǎo)致通道22關(guān)閉。當(dāng)通道控制部件63向上復(fù)位時(shí)，通道22的形狀依靠彈性元件2的恢復(fù)力得到恢復(fù)，通道22打開。以這種方式，通道22起到了閥門的作用。
如圖4C所示，當(dāng)相應(yīng)的致動器51向下驅(qū)動容池控制部件61時(shí)，容池控制部件61使相應(yīng)的容池21塌陷。當(dāng)容池控制部件61向上復(fù)位時(shí)，容池21的形狀依靠彈性元件2的恢復(fù)力得到恢復(fù)。
在化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)50中，容池控制部件61和通道控制部件63是由規(guī)定的程序驅(qū)動的，因此，可以獨(dú)立地控制通道22的開、關(guān)操作和容池22的狀態(tài)，并且能夠執(zhí)行各種操作。
圖5A-圖5D顯示了使用盒10的示例操作。
圖5A顯示出通道22e、通道22f和通道22g處于關(guān)閉狀態(tài)，而通道22h處于開通狀態(tài)，容池21e處于塌陷狀態(tài)。因此，溶液由容池21e通過通道22h注入到容池21f中。
圖5B顯示出通道22e和通道22f處于關(guān)閉狀態(tài)，通道22g和通道22h處于開通狀態(tài)，容池21e處于塌陷狀態(tài)。因此，溶液由容池21e通過通道22h和通道22g分別向著容池21f和容池21g兩個(gè)方向進(jìn)行輸送。
圖5C顯示出通道22f處于關(guān)閉狀態(tài)，通道22e、通道22g和通道22h處于開通狀態(tài)，容池21e處于塌陷狀態(tài)。因此，溶液由容池21e通過通道22h、通道22g和通道22e分別向著容池21f、容池21g和容池21h三個(gè)方向進(jìn)行輸送。
圖5D顯示出只有通道22p和通道22q處于開通狀態(tài)，容池21p和容池21q同時(shí)處于塌陷狀態(tài)。因此，容池21p和容池21q中的溶液均注入到容池21r中，并且來自兩個(gè)容池中的溶液在容池21r中得到混合。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，容池控制部件61和通道控制部件63是由計(jì)算機(jī)控制的，按照儲存在存儲部分56中的程序依次地執(zhí)行規(guī)定的操作。因此，包括多種操作的復(fù)雜程序也可以容易地執(zhí)行。用戶可以通過程序或數(shù)據(jù)自由地設(shè)計(jì)操作程序。從而，盒10可以被用于任意的目的，并且化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)50還適用于常規(guī)目的的試驗(yàn)系統(tǒng)。當(dāng)用戶向盒內(nèi)注射規(guī)定的試劑以執(zhí)行規(guī)定的操作時(shí)，所希望的操作程序?qū)⒈蛔詣拥貓?zhí)行。
化學(xué)反應(yīng)的類型并不局限于特定的化學(xué)反應(yīng)。例如，可以進(jìn)行用于檢測各種材料的化學(xué)反應(yīng)，或者通過化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)指定的產(chǎn)物，如環(huán)氧樹脂。用來檢測規(guī)定材料的檢測芯片可以裝在盒的內(nèi)部。這樣，檢測芯片被裝在盒的內(nèi)部，將光線或電場施加到盒上用來執(zhí)行各種預(yù)處理和檢測。
依據(jù)使用盒的目的可以省去排放通道。因?yàn)楫?dāng)盒保持密封狀態(tài)時(shí)，即使丟棄盒，安全也能夠得到保障。當(dāng)盒由可燃材料(例如PDMS)制成時(shí)，還可以避免病毒感染的可能。
在上述的實(shí)施例中，控制部件是在一個(gè)方向上壓靠在盒上的。然而，控制部件也可以從兩面壓靠在盒上。另外，一個(gè)容池可以被分成多個(gè)區(qū)域，而控制部件也可以被分別分配到這些區(qū)域。這種情況下，控制部件的驅(qū)動時(shí)間將隨溶液的提供方向而改變，以便能夠流暢、準(zhǔn)確地提供溶液。
在上述的實(shí)施例中，彈性元件2的變形導(dǎo)致了通道的開、關(guān)。然而，還可以在通道中設(shè)置閥門機(jī)構(gòu)，并依靠外力來驅(qū)動閥門機(jī)構(gòu)。例如，如圖6所示，通過密封部件71將滑動部件7連接于通道22A的中部，驅(qū)動滑動部件7便可以開通和關(guān)閉通道22A。
通道和容池的排列方法并不局限于上述的實(shí)施例。另外，上述實(shí)施例中，通道是按二維的方式排列，但是通道也可以按三維排列。例如可將彈性元件安置在基體的兩側(cè)以便從基體的兩側(cè)形成通道。兩側(cè)的通道可以按照需要由在基體上形成的通孔連接在一起。
盒內(nèi)可以設(shè)置傳感器9，例如熱電偶，以基于來自控制部分55中的傳感器9(如圖2所示)的信息，執(zhí)行反饋控制。依靠反饋控制可以精確地控制盒內(nèi)的溫度。
控制部件也可以作為加熱器和振蕩器使用。另外，所述容池可以受控制部件的擠壓。可以給控制部件提供傳感器如溫度傳感器。因此，這些附帶的功能使盒的操作單元具有多功能性。
本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)盒和化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)并非局限于上述的實(shí)施例。本發(fā)明廣泛地適用于化學(xué)反應(yīng)盒和用于操縱此盒的系統(tǒng)，所述的反應(yīng)盒在外力作用下產(chǎn)生變形，使得溶液在該盒的內(nèi)部中輸送。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，很明顯可以在不脫離本發(fā)明的精髓和范圍的前體下，對本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例做各種修改和改變。因此，本發(fā)明包括對本發(fā)明所做的與所附權(quán)利要求書及其等同物范疇相符的所有修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)反應(yīng)盒，該反應(yīng)盒在有外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，使液體在該反應(yīng)盒的內(nèi)部中輸送而引起化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)盒包括基體；彈性元件，該彈性元件覆蓋在該基體上；以及由所述彈性元件提供的多個(gè)通道，其中所述的多個(gè)通道在所述反應(yīng)盒的所述內(nèi)部中彼此相連，并且通過外力的作用，該各個(gè)通道能夠分別在開放狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)盒，該反應(yīng)盒還包括多個(gè)連接點(diǎn)，每個(gè)所述的連接點(diǎn)連接所述的多個(gè)通道中的至少兩個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)盒，該反應(yīng)盒還包括位于每個(gè)連接點(diǎn)處的容池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)盒，其中，當(dāng)外力作用于所述容池上時(shí)，該容池內(nèi)的液體被從該容池中擠壓出來而通過與該容池相連的通道進(jìn)行輸送。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)盒，該反應(yīng)盒還包括引入通道，該通道用于將樣品由該反應(yīng)盒的外部引入該反應(yīng)盒的所述內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)盒，該反應(yīng)盒還包括排放通道，該通道用于通過外力作用將液體排放到該反應(yīng)盒的外部。
7.一種操縱化學(xué)反應(yīng)盒的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)，該化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)包括第一致動器，用于將第一外力施加到所述的反應(yīng)盒上，以使在該反應(yīng)盒的內(nèi)部形成的多個(gè)通道分別在開放狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)間轉(zhuǎn)換；其中，所述的通道在該反應(yīng)盒的所述內(nèi)部中彼此相連；以及當(dāng)將包括所述第一外力的外力施加到所述反應(yīng)盒上時(shí)，該反應(yīng)盒產(chǎn)生變形，使液體在該反應(yīng)盒的所述內(nèi)部中輸送而引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)，其中，所述反應(yīng)盒包括多個(gè)連接點(diǎn)，每個(gè)所述的連接點(diǎn)連接所述的多個(gè)通道中的至少兩個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)，其中，所述反應(yīng)盒在每個(gè)連接點(diǎn)處包括容池，以及該化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)還包括第二致動器，用于將作為外力的第二外力施加到該反應(yīng)盒上，以使得所述容池內(nèi)的液體被從該容池內(nèi)擠壓出來而通過與該容池相連的通道進(jìn)行輸送。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)，該化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)還包括存儲部分，用來存儲所述第一致動器和所述第二致動器的操作程序；以及致動器控制部分，用來根據(jù)存儲的操作程序操作所述第一致動器和所述第二致動器。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)，該化學(xué)反應(yīng)處理系統(tǒng)還包括檢測部分，用來檢測所述反應(yīng)盒的狀態(tài)；以及狀態(tài)控制部分，用來根據(jù)檢測部分的檢測結(jié)果控制該反應(yīng)盒的狀態(tài)。
全文摘要
化學(xué)反應(yīng)盒具有內(nèi)部以及彼此相連的多個(gè)通道，該內(nèi)部在外力作用下產(chǎn)生變形，隨之使液體在該內(nèi)部進(jìn)行輸送，使得化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行，并且，通過所述的外力作用，所述通道能夠在開放狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。由于所述反應(yīng)盒內(nèi)的多個(gè)通道彼此相連，所以該反應(yīng)盒適于多種應(yīng)用。該多個(gè)通道可連成網(wǎng)狀。在通道的連接點(diǎn)處可設(shè)置有容池。當(dāng)外力作用于該容池上時(shí)，液體從該容池中通過與該容池相連的通道被壓出。還可以設(shè)置用于將樣品從反應(yīng)盒的外部導(dǎo)入該反應(yīng)盒內(nèi)部的通道。
文檔編號B01L3/00GK1899681SQ20061010320
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者田名綱健雄 申請人:橫河電機(jī)株式會社