專利名稱：化學反應盒及其使用方法
技術領域：
本發明涉及化學反應盒及其使用方法，所述化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，從而輸送其中所容納的物質，由此產生化學反應。
背景技術：
人們已經開發出這樣一種化學反應盒該化學反應盒可以在外力作用于其上時發生變形，從而通過輸送其中所容納的物質來產生化學反應。
JP 2004-226068A發明內容在專利文獻JP 2004-226068A中，公開了一種結合有DNA芯片的盒，用于同時對大量DNA進行檢測。所述的這種DNA芯片可用于同時對大量被測靶物進行測量，但是，在被測靶物的量很少的情況下，除了發揮作用的探針以外，其它探針都是無效的。
在SNP(單核苷酸多態性)的分析中，需要高的S/N比例，諸如例如，從25個堿基中檢測出1個堿基的差異。在這種情況下，使用Invader(商品名)方法比使用雜交方法具有更高的實用性、并且更便宜。
本發明的目的是充分利用與化學反應盒相關的技術，從而提供適用于多種測量形式的化學反應盒。
本發明的一個方面是提供這樣一種化學反應盒該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送或封閉其中所容納的物質，由此產生化學反應。所述化學反應盒包括以下部分樣品容器，用于接收來自外部的樣品；分離部分，用于根據該盒發生的變形來分離樣品容器中所容納的樣品，從而將樣品分配到多個通道中；反應器，用于使經過分離部分分離的樣品的各部分獨立地進行化學反應；以及測量部分，用于對各反應產物(由各個反應器中發生的化學反應所產生)進行測量。
根據本發明的化學反應盒，對樣品進行化學處理所用的操作方法是由化學反應盒的結構來預先確定的，因此可實施穩定的化學處理。根據這種化學反應盒，所述樣品不限于液體，只要其具有流動性即可。樣品可以是凝膠或氣體。對各個反應器中的化學反應的類型沒有限制。對測量部分所采用的測量內容及測量方法都沒有限制。
在測量部分中，可測量各反應產物的產量。
在反應器中，可進行DNA擴增或酶反應。
在反應器中，可進行包括氧化還原反應、催化反應、光反應、交聯反應、聚合反應以及化學改性反應在內的化學反應類型中的任意一種。
在測量部分中，可實施包括熒光測定法、測色法、吸光度測定法、發光測定法、基于伏安特性曲線的氧化還原電流測定法、電泳測定法、及色譜法在內的測量方法中的任意一種。
在反應器中，可采用包括PCR法、LAMP法、NASBA法、RCA法、ICAN法、以及實時PCR法在內的方法中的任意一種。
樣品可以是生物聚合物，但是，所述樣品必需含有在反應器內產生化學反應的化學物質。
在反應器中，可以使相同的樣品同時進行不同的反應。在這種情況下，樣品的一致性以及同時性得到了保證。
本發明的化學反應盒還可包括預處理部分，用于對樣品容器中所容納的樣品進行預處理。
可將導光光路設置在測量部分以及化學反應盒的外部之間。在這種情況下，所述光路可以是由化學反應盒的構成材料而制成的，或者是由不同于所述構成材料的材料而制成的。
本發明的化學反應盒可以是這樣一種化學反應盒該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送或封閉其中所容納的物質，由此產生化學反應；并且所述化學反應盒具有至少兩個第一容池和至少兩個第二容池，第一容池和第二容池分別被設定為不同溫度，其中，通過使各個樣品響應于所述化學反應盒的變形而往復于第一容池和第二容池之間，從而進行DNA擴增。
關于這種化學反應盒，可設置至少三個第一容池和至少三個第二容池，各個樣品分別往復于第一容池和第二容池之間。
本發明的化學反應盒可以是這樣一種化學反應盒該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送或封閉其中所容納的物質，由此產生化學反應；并且所述化學反應盒包括以下部分輸送部分，用于根據所述反應盒的變形，來輸送樣品；以及用于電泳的流體通道，所述流體通道與所述輸送部分中的各個樣品的輸送方向相互交叉，以此方式來接收各個被輸送的樣品。
根據這種化學反應盒，可以高度精確地控制用于電泳的各個流體通道中所接收的各個樣品的量、以及各個樣品的接收位置，從而可以提高電泳的精確性。
本發明的另一個方面是提供使用化學反應盒的方法，該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送或封閉其中所容納的物質，由此產生化學反應，所述方法包括提供所述反應盒的步驟，從而進行樣品的注入、反應和測量，該反應盒具有樣品容器，用于接收來自外部的樣品；分離部分，用于根據所述反應盒發生的變形來分離所述樣品容器中容納的樣品，從而將所述樣品分配到多個通道中；反應器，用于使經過所述分離部分分離的樣品的各部分獨立地進行化學反應；以及測量部分，用于對各個反應器中發生的化學反應所產生的各反應產物進行測量；以及丟棄所述反應盒的步驟。
根據使用化學反應盒的所述方法，對樣品進行化學處理所用的操作方法是由化學反應盒的結構來預先確定的，因此可實施穩定的化學處理。此外，由于所述處理是在密閉系統中進行的，并且所述反應盒在使用后被丟棄，所以可保證高度安全，并且不需要后處理。樣品不限于液體，只要其具有流動性即可。該樣品可以是凝膠或者氣體。對各個反應器中的化學反應類型沒有限制。對測量部分采用的測量內容或測量方法沒有限制。
根據本發明，使用化學反應盒的方法可以是使用這樣一種化學反應盒的方法該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送或封閉其中所容納的物質，由此產生化學反應，所述方法包括提供所述反應盒的步驟，該反應盒具有至少兩個第一容池和至少兩個第二容池，從而將所述第一容池和所述第二容池分別設定為不同的溫度；以及使各個樣品響應于所述化學反應盒的變形而往復于所述第一容池和所述第二容池之間、從而進行DNA擴增的步驟。
這種化學反應盒還可以具有至少三個第一容池和三個第二容池，所述第一容池和第二容池分別被設定為不同的溫度，各個樣品分別往復于第一容池和第二容池之間。
根據本發明的化學反應盒，對樣品進行化學處理所用的操作方法是由化學反應盒的結構來預先確定的，因此可實施穩定的化學處理。
根據本發明的化學反應盒，可以高度精確地控制用于電泳的各個流體通道中所接收的各個樣品的量、以及各個樣品的接收位置，從而可以提高電泳的精確性。
此外，根據使用本發明的化學反應盒的方法，對樣品進行化學處理所用的操作方法是由化學反應盒的結構來預先確定的，因此可實施穩定的化學處理。
圖1是本發明實施例1的化學反應盒的結構圖，其中，圖1(A)是實施例1的化學反應盒的平面圖，并且圖1(B)是沿圖1(A)中的容池和流體通道截取的、顯示反應盒剖面的剖面圖。
圖2是化學反應盒的結構實例的平面圖，該結構用于均勻地控制進行電泳的樣品的量。
圖3是本發明實施例2的化學反應盒的結構圖，其中，圖3(A)是實施例2的反應盒的平面圖，并且圖3(B)是沿圖3(A)中所示的容池和流體通道截取的、顯示反應盒剖面的剖面圖。
圖4是實施例3的化學反應盒的結構圖，其中，圖4(A)是實施例3的反應盒的平面圖，并且圖4(B)是沿圖4(A)中所示的容池和流體通道截取的、顯示反應盒剖面的剖面圖。
圖5是實施例4的化學反應盒的結構圖，其中，圖5(A)是實施例4的化學反應盒的平面圖，并且圖5(B)是沿圖5(A)中的容池和流體通道截取的、顯示反應盒剖面的剖面圖。
圖6是示出具有三級溫度條件變化的循環實例的圖。
圖7是實施例5的化學反應盒的結構圖，其中，圖7(A)是實施例5的化學反應盒的平面圖，并且圖7(B)是沿圖7(A)中的容池和流體通道截取的、顯示反應盒剖面的剖面圖。
圖8是示出在反應盒中形成光波導的情況的圖。
圖9是示出在反應盒中形成光波導的情況的圖，其中，圖9(A)是示出使用柔性光波導線的情況的圖，并且圖9(B)是示出其中形成有突出在反應盒之外的容池的情況的圖。
具體實施例方式
以下描述本發明化學反應盒的實施方式。
實施例1以下參考圖1和2描述本發明實施例1的化學反應盒。實施例1表示這樣的反應盒，其中實施PCR(聚合酶鏈式反應)擴增，從而通過電泳來分析PCR副產物。
圖1(A)是實施例1的化學反應盒的平面圖，以及圖1(B)是沿圖1(A)中的容池和流體通道截取的、顯示反應盒剖面的剖面圖。
如圖1(B)所示，實施例1的反應盒容器包括基底1和覆蓋在基底1上的彈性部件2。在彈性部件2的底面(圖1(B)中的彈性部件2的下表面)中，形成了分別以預定形狀向彈性部件2的頂面(圖1(B)中的彈性部件2的上表面)凹進的凹部。所述凹部在基底1和彈性部件2之間產生空間，并且如圖1(A)和1(B)所示，形成了用于接收樣品的容池21，用于預裝液體溶劑的容池22，用于將樣品和液體溶劑混合的容池23，用于進行PCR擴增的容池31、32和33，分別與容池31、32和33連接的容池31a、32a和33a，用于將樣品注入容池21中的注入通道24，使容池21和容池23相連的流體通道25，使容池22和容池23相連的流體通道26，使容池23和容池31相連的流體通道27，使容池23和容池32相連的流體通道28，以及使容池23和容池33相連的流體通道29。
此外，作為彈性部件2的各個凹部，形成了分別與容池31、32和33連接的流體通道41、42和43。
如圖1所示，在反應盒內嵌有電極51和52，各電極分別在垂直于流體通道41、42和43的方向上延伸。引出電極51a和52a分別與電極51和52連接。各個流體通道41、42和43中與夾在電極51和52之間的區域55對應的部分中都充滿了凝膠53。如下文所述，在區域55內進行電泳分析。
接著，以下描述使用實施例1的化學反應盒的分析方法。
使用注射器等將樣品經注入通道24注入到容池21中。
然后，如圖1(B)所示，使輥6向右滾動、同時保持與反應盒在壓力下接觸，由此使彈性部件2發生彈性變形，從而使容池21中容納的樣品和容池22中容納的液體溶劑分別經過流體通道25和26到達容池23，由此使樣品與液體溶劑混合。
當輥6進一步滾動時，混合液體被分流而分別進入流體通道27、28和29中，由此分別到達容池31、32和33。此外，在這一時刻，使預裝在各個容池31a、32a和33a中的引物(其上附著有特定的DNA)和DNA合成酶分別流入容池31、32和33中。
接著，分別控制容池31、32和33中的溫度，由此在各個特定的DNA區段進行擴增。
然后，通過輥6將各個容池31、32和33中擴增的PCR副產物分別輸送到流體通道41、42和43。PCR副產物一直被輸送到電極51附近的位置中，該位置位于流體通道41、42和43在區域55中充滿凝膠53的部分處。
隨后，經引出電極51a和引出電極52a在電極51(其作為負極)和電極52(其作為正極)之間施加電壓，由此使PCR副產物進行電泳。
使用通過激發光的作用而處于發光狀態的熒光標記，可通過獲取圖1(A)中所示的區域55的圖像來分析電泳結果。此外，為了獲取區域55的圖像，可使用(例如)在專利文獻JP 2003-028799A中公開的讀取裝置等。對于讀取裝置，可以將用于拍攝DNA芯片的圖像的照相機和激發光源兼用為用來對電泳結果進行分析的裝置。
分析之后丟棄該反應盒。
因此，根據實施例1的反應盒，化學處理所用的操作方法是由反應盒的結構而預先確定的，從而不會由于個體間技術上的差異而產生結果差異，因此能夠增強分析的可靠性。如果輥6是自動驅動的，則這樣可以始終保證在不變的條件下進行處理。此外，由于所述處理是在密封系統中進行的，所以可阻止病毒混入反應盒中以及從反應盒泄漏到外部，從而可以保證分析的可靠性以及反應盒在投入使用時的安全性。
根據實施例1的反應盒，可以以較低的成本對量少的、不適于雜交的特定DNA進行分析，并且還可使用傳統的DNA芯片讀取裝置。
根據實施例1的反應盒，上述分析操作是對3種DNA進行的，但是，可任意選擇分析靶物的數目。例如，假設電泳區域55(圖像照相區域)的寬為大約10mm，并且各個流體通道位置之間的距離被限定為約0.5mm，則可分析多達約20種DNA。
此外，一般而言，電泳方法的一個方面是位置重復性不穩定，所以，為了使用已知的DNA作為對照，就需要設置與一個電泳槽等相對應的流體通道。例如，對照DNA被設計成使得其電泳圖案根據DNA的量的不同而形成梯帶狀，可以將這樣的對照DNA裝在反應盒中，并且可以按照與樣品相同的方式對對照DNA進行PCR擴增和電泳。
圖2是化學反應盒結構實例的平面圖，該結構用于均勻地控制進行電泳的樣品的量。
關于圖2所示的反應盒，形成了分別輸送PCR副產物的流體通道45a到45e、以及分別充滿了凝膠的流體通道61a到61e，使得這兩種通道彼此交叉。沿著流體通道45a到45e的方向驅動輥。在流體通道45a到45e和流體通道61a到61e的各個交叉處，在反應盒的厚度方向中形成了用于將兩種流體通道連接到一起的連接孔62a到62e。
當通過輥使PCR副產物分別在流體通道45a到45e中向右輸送時，PCR副產物經各個連接孔62a到62e，而分別到達流體通道61a到61e。然后，在電極51A和52A之間施加電壓，由此使PCR副產物進行電泳。
在這種情況下，通過各個連接孔62a到62e，可以使被輸送到流體通道61a到61e中的各PCR副產物的量相等。此外，由于PCR副產物的位置是由各個連接孔62a到62e來規定的，所以可提高電泳開始時刻的位置精確度。因此，能夠以更高的精確性進行分析。
實施例2以下參照圖3來描述本發明實施例2的化學反應盒。實施例2表示將所述反應盒應用于由第三浪潮技術公司(Third WaveTechnologies)開發的Invader(商品名)方法的情況。Invader方法是通過將DNA樣品與用于溫育的Invader試劑混合，從而在熒光測量之前先進行Invader反應，由此來檢測基因型變異的技術。Invader方法也用于SNP(單核苷酸多態性)分析等。
圖3(A)是實施例2的反應盒的平面圖，以及圖3(B)是沿圖3(A)中所示的容池和流體通道截取的、顯示反應盒剖面的剖面圖。
如圖3(B)所示，實施例2的反應盒容器包括基底101和覆蓋在基底101上的彈性部件102。
在彈性部件102的底面(圖3(B)中的彈性部件102的下表面)中，形成了分別以預定形狀向彈性部件102的頂面(圖3(B)中的彈性部件102的上表面)凹進的凹部。所述凹部在基底101和彈性部件102之間產生空間，并且如圖3(A)和3(B)所示，形成了用于接收樣品的容池121，用于預裝液體溶劑的容池122，用于將樣品和液體溶劑混合的容池123，用于進行PCR擴增的容池131、132和133，分別與容池131、132和133連接的容池131a、132a和133a，用于將樣品注入容池121中的注入通道124，使容池121和容池123相連的流體通道125，使容池122和容池123相連的流體通道126，使容池123和容池131相連的流體通道127，使容池123和容池132相連的流體通道128，以及使容池123和容池133相連的流體通道129。
此外，作為彈性部件102的各個凹部，形成了分別與容池131、132和133連接的流體通道141、142和143、以及與流體通道141、142和143的各個末端連接的容池171、172和173。
接著，以下描述使用實施例2的反應盒的分析方法。
使用注射器等將樣品經注入通道124注入到容池121中。
然后，如圖3(B)中所示，使輥6向右滾動、同時保持與反應盒在壓力下接觸，由此使彈性部件102發生彈性變形，從而使容池121中容納的樣品和容池122中容納的液體溶劑分別經過流體通道125和126到達容池123，由此使樣品與液體溶劑混合。
當輥6進一步滾動時，混合液體被分流而分別進入流體通道127、128和129中，由此分別到達容池131、132和133。此外，在這一時刻，使預裝在各個容池131a、132a和133a中的等位寡聚體(invader寡聚體)和DNA合成酶分別流入容池131、132和133中。
分別在容池131、132和133中，通過溫育進行Invader過程。
隨后，通過輥6，使容池131、132和133中的各反應產物分別經流體通道141、142和143進行輸送，從而分別被轉移到容池171、172和173中。
然后，使用照相機拍攝圖3(A)中所示的區域175的圖像，從而進行分析。
在這種情況下，使用通過激發光的作用而處于發光狀態的熒光標記，通過用照相機對區域175拍照，由此對分別被容納于容池171、172和173中的DNA的含量進行分析。此外，為了對區域175進行拍照，可使用(例如)專利文獻JP 2003-028799A中公開的讀取裝置等。對于讀取裝置，可以將用于拍攝DNA芯片的圖像的照相機和激發光源兼用為進行上述分析所用的裝置。
分析之后丟棄反應盒。
因此，根據實施例2的反應盒，化學處理所用的操作方法是由反應盒的結構而預先確定的，從而不會由于個體間技術上的差異而產生結果差異，因此能夠增強分析的可靠性。如果輥6是自動驅動的，則這樣可以始終保證在不變的條件下進行處理。此外，由于所述處理是在密封系統中進行的，所以可阻止病毒混入反應盒中以及從反應盒泄漏到外部，從而可以保證分析的可靠性以及反應盒在投入使用時的安全性。
根據實施例2的反應盒，可以以較低的成本對量少的、不適于雜交的特定DNA進行分析，并且還可使用傳統的DNA芯片讀取裝置。
根據實施例2的反應盒，上述分析操作是對3種DNA進行的，但是，可任意選擇分析靶物的數目。例如，假設圖像照相區域的寬為大約10mm，并且各個流體通道位置之間的距離被限定為約0.5mm，則可分析多達約20種DNA。
實施例3以下參考圖4描述本發明實施例3的化學反應盒。
實施例3表示將反應盒應用于實時PCR方法的情況。實時PCR方法是通過實時監控PCR擴增的量，從而進行分析的方法，該方法在速度和定量方面表現優異，而不需要電泳。根據這種方法，使濃度未知的樣品在給定的條件下進行溫度循環，以引起PCR擴增，從而確定直到獲得指定量的擴增產物所經歷的循環次數。如果預先制作了工作曲線(該工作曲線表示在與上述條件相同的條件下，由含量已知的DNA(通過分步稀釋而得到)獲得與上述的量相等的擴增產物所經歷的循環次數)，則可基于工作曲線來測量樣品中DNA的量。
圖4(A)是實施例3的反應盒的平面圖，以及圖4(B)是示出沿圖4(A)中所示的容池和流體通道截取的、顯示反應盒剖面的剖面圖。
如圖4(B)所示，實施例3的反應盒容器包括基底201和覆蓋在基底201上的彈性部件202。
在彈性部件202的底面(圖4(B)中的彈性部件202的下表面)中，形成了分別以預定形狀向彈性部件202的頂面(圖4(B)中的彈性部件202的上表面)凹進的凹部。所述凹部在反應盒的基底201和彈性部件202之間產生空間，并且如圖4(A)和4(B)所示，形成了用于接收樣品的容池221，用于預裝液體溶劑的容池222，用于將樣品和液體溶劑混合的容池223，用于進行PCR擴增的容池231、232和233，分別與容池231、232和233連接的容池231a、232a和233a，用于將樣品注入容池221中的注入通道224，使容池221和容池223相連的流體通道225，使容池222和容池223相連的流體通道226，使容池223和容池231相連的流體通道227，使容池223和容池232相連的流體通道228，以及使容池223和容池233相連的流體通道229。
此外，作為彈性部件202的各個凹部，形成了分別用于進行PCR擴增的容池271、272和273，使容池231和容池271相連的流體通道241，使容池232和容池272相連的流體通道242，以及使容池233和容池273相連的流體通道243。
接著，以下描述使用實施例3的反應盒的分析方法。
使用注射器等將樣品經注入通道224注入到容池221中。
然后，如圖4(B)中所示，使輥6向右滾動、同時保持與反應盒在壓力下接觸，由此使彈性部件202發生彈性變形，從而使容池221中容納的樣品和容池222中容納的液體溶劑分別經過流體通道225和226到達容池223，由此使樣品與液體溶劑混合。
當輥6進一步滾動時，混合液體被分流而分別進入流體通道227、228和229中，由此分別到達容池231、232和233。此外，在這一時刻，使預裝在各個容池231a、232a和233a中的引物(其上附著有特定的DNA)、DNA合成酶和實時檢測探針分別流入容池231、232和233中，從而與混合液體混合。
作為加入檢測探針的方法，已知有插入法等。根據這種方法，使用一種與雙鏈DNA結合時發射熒光的插入劑{例如，SYBR(商品名)Green 1}作為檢測探針。插入劑與通過PCR反應合成的雙鏈DNA結合，并且通過激發光的輻射而發射熒光。通過檢測熒光強度，可監控擴增產物的產量。此外，還可測量擴增DNA的解鏈溫度。
如圖4(B)所示，由使用加熱器或者珀耳帖元件的溫度控制裝置281來分別控制容池231、232和233中的溫度，并且由使用加熱器或者珀耳帖元件的溫度控制裝置282來分別控制容池271、272和273中的溫度，從而達到各自的指定溫度(例如，分別為60℃和90℃)。
通過驅動輥6，使PCR副產物分別按照預定的循環在容池231和容池271之間、在容池232和容池272之間、以及在容池233和容池273之間往復。在這種情況下，可使用分別由虛線表示的兩個輥6a和6b。
在各PCR副產物分別被輸送通過流體通道241、242和243的同時，用照相機對各PCR副產物(其在上述這些彼此連通的容池之間往復)進行照相，由此基于熒光的光量而實時測出各種擴增產物的量。圖4(A)中所示的區域250表示用照相機進行照相的區域。
此外，為了對區域250進行照相，可使用(例如)專利文獻JP2003-028799A中公開的讀取裝置等。對于讀取裝置，可以將用于拍攝DNA芯片的圖像的照相機和激發光源兼用為進行上述分析所用的裝置。
分析之后丟棄反應盒。
因此，根據實施例3的反應盒，化學處理所用的操作方法是由反應盒的結構而預先確定的，從而不會由于個體間技術上的差異而產生結果差異，因此能夠增強分析的可靠性。如果輥6是自動驅動的，則這樣可以始終保證在不變的條件下進行處理。此外，由于所述處理是在密封系統中進行的，所以可阻止病毒混入反應盒中以及從反應盒泄漏到外部，從而可以保證分析的可靠性以及反應盒在投入使用時的安全性。
根據實施例3的反應盒，可以以較低的成本對量少的、不適于雜交的特定DNA進行分析，并且還可使用傳統的DNA芯片讀取裝置。
根據實施例3的反應盒，上述分析操作是對3種DNA進行的，但是，可任意選擇分析靶物的數目。例如，假設照相區域的寬為大約10mm，并且各個流體通道位置之間的距離被限定為約0.5mm，則可分析多達約20種DNA。
根據實施例3的反應盒，已經描述了應用具有兩級溫度條件變化的循環的情況，然而，可將溫度條件設定為不少于三級。
實施例4圖5顯示了本發明實施例4的化學反應盒的結構，該結構與三級溫度條件變化的情況相對應。
圖5(A)是實施例4的化學反應盒的平面圖，以及圖5(B)是沿圖5(A)中的容池和流體通道截取的、顯示反應盒剖面的剖面圖。以下將描述實施例4的化學反應盒與圖4中所示的化學反應盒的不同點。
如圖5(B)所示，實施例4的反應盒包括基底201A和覆蓋在基底201A上的彈性部件202A。
根據圖5中所示的反應盒，其在實施例3的反應盒上，另外又形成了分別用于進行PCR擴增的容池261、262和263。此外，容池261通過流體通道291與容池271連接，容池262通過流體通道292與容池272連接，容池263通過流體通道293與容池273連接。
如圖5(B)所示，通過溫度控制裝置283來分別控制容池261、262和263中的溫度。
圖6是具有三級溫度條件變化的循環實例的圖。根據該實例，溫度條件分別被規定為55℃、75℃和95℃。例如，通過將圖5(B)中所示的溫度控制裝置281、282和283分別設定為55℃、75℃和95℃的設定溫度，就可以把對應于各個溫度控制裝置的各個容池的溫度分別保持為上述這些設定的溫度。
與使用圖4所示的反應盒的情況類似，當各PCR副產物按照圖6所示的循環，在彼此相通的各個容池之間移動時，用照相機對區域250中的圖像進行照相，由此能夠實時測出擴增產物的量。
實施例5
以下參考圖7描述本發明實施例5的化學反應盒。在實施例5的反應盒表示的實例中，將本發明應用于對多個樣品進行同時測量的情況。
圖7(A)是實施例5的化學反應盒的平面圖，以及圖7(B)是沿圖7(A)中的容池和流體通道截取的、顯示反應盒剖面的剖面圖。
如圖7(B)所示，實施例5的反應盒包括基底301和覆蓋在基底301上的彈性部件302。
在彈性部件302的底面(圖7(B)中的彈性部件302的下表面)中，形成了分別以預定形狀向彈性部件302的頂面(圖7(B)中的彈性部件302的上表面)凹進的凹部。所述凹部在基底301和彈性部件302之間產生空間，并且如圖7(A)和7(B)所示，形成了分別用于接收樣品的容池321A和321B，分別用于預裝液體溶劑的容池322A和322B，分別用于將樣品和液體溶劑混合的容池323A和323B，分別用于進行PCR擴增的容池331、332和333，分別與容池331、332和333連接的容池331a、332a和333a，分別用于將樣品注入容池321A和321B中的注入通道324A和324B，使容池321A和容池323A相連的流體通道325A，使容池321B和容池323B相連的流體通道325B，使容池323A和容池331相連的流體通道327，使容池323A和容池332相連的流體通道328，以及使容池323B和容池333相連的流體通道329。
此外，作為彈性部件302的各個凹部，形成了分別用于進行PCR擴增的容池371、372和373，分別用于進行PCR擴增的容池361、362和363，使容池331和容池371相連的流體通道341，使容池332和容池372相連的流體通道342，以及使容池333和容池373相連的流體通道343，使容池361和容池371相連的流體通道391，使容池362和容池372相連的流體通道392，以及使容池363和容池373相連的流體通道393。
接著，以下描述使用實施例5的反應盒的分析方法。
使用注射器等將樣品經注入通道324A注入到容池321A中。另一個樣品經注入通道324B注入到容池321B中。
然后，如圖7(B)中所示，使輥6向右滾動、同時保持與反應盒在壓力下接觸，由此使彈性部件302發生彈性變形，從而使容池321A中容納的樣品和容池322A中容納的液體溶劑到達容池323A，由此混合到一起。同時，使容池321B中容納的樣品和容池322B中容納的液體溶劑到達容池323B，由此混合到一起。
當輥6進一步滾動時，容池323A中的混合液體被分流而分別進入流體通道327和328中，由此分別到達容池331和332。此外，在這一時刻，使預裝在各個容池331a和332a中的引物(其上附著有特定的DNA)和DNA合成酶分別流入容池331和332中，從而與混合液體混合。
同時，使容池323B中的混合液體通過流體通道329到達容池333。在這一時刻，使預裝在容池333a中的引物(其上附著有特定的DNA)和DNA合成酶流入容池333中，從而與混合液體混合。
如圖7(B)所示，由使用加熱器或者珀耳帖元件的溫度控制裝置381來分別控制容池331、332和333中的溫度，由使用加熱器或者珀耳帖元件的溫度控制裝置382來分別控制容池371、372和373中的溫度，并且由使用加熱器或者珀耳帖元件的溫度控制裝置383來控制容池361、362和363中的溫度，從而處于各自的指定溫度(例如，各溫度依次為55℃、75℃和90℃)。
通過驅動輥6，分別使各PCR副產物按照預定的循環進行輸送，所述輸送方式為經容池371在容池331和容池361之間輸送、經容池372在容池332和容池362之間輸送、以及經容池373在容池333和容池363之間輸送。
當各PCR副產物分別被輸送通過流體通道341、342和343時，用照相機對各PCR副產物(其在上述這些彼此連通的容池之間移動)進行照相，由此基于熒光的光量而實時測出各種擴增產物的量。圖7(A)中所示的區域350表示用照相機進行照相的區域。
此外，為了對區域350進行照相，可使用(例如)在專利文獻JP 2003-028799A中公開的讀取裝置等。對于讀取裝置，可以將用于拍攝DNA芯片的圖像的照相機和激發光源兼用為進行上述分析所用的裝置。
分析之后丟棄反應盒。
因此，根據實施例5的反應盒，可在同一區域內對多種樣品進行同時測量。可以把這種能夠對多種樣品進行同時測量的構造應用于采用其它測量方法(例如電泳等)的反應盒中。這種構造在有參照物(所謂的“對照物”，例如作為參照的DNA片段等)同時擴增的情況下特別有用。
根據前面所述的實施例1到5，使用了一個輥，但是，如果如圖4(B)所示使用多個輥，并且作為輸送靶物的液體以夾在兩個輥之間的狀態進行輸送，那么這樣就可以在各個輥處于與反應盒在壓力下接觸的狀態時使各個輥受到驅動，從而可以更為可靠地進行輸送，同時可以可靠地防止作為輸送靶物的液體泄漏到輸送范圍之外。這在要求進行往復輸送的情況下是特別有效的。
DNA擴增的方法不限于PCR，并且本發明的反應盒可適用于包括LAMP、NASBA、RCA和ICAN等在內的方法中的任意一種。
本發明的反應盒可適用于以下化學反應類型中的任意一種，所述化學反應類型不僅包括DNA擴增和Invader處理中所示的酶反應，而且還包括基于伏安特性曲線的氧化還原反應、催化反應、光反應(馬來酰亞胺反應等)、交聯反應、聚合反應及化學改性反應等。
此外，本發明的反應盒可適用于以下測量或分析方法中的任意一種，所述測量或分析方法不僅包括熒光測定法，而且還包括測色法、吸光度測定法、發光測定法等。還可以通過使用被嵌在反應盒中的電極來測量還原電流而無需使用照相機。此外，通過對反應盒中容納的物質(聚苯胺等)施加還原電流，可以使該物質變色。
此外，可將電泳和色譜法與上述利用光和電流進行測量的方法相結合。
此外，被測靶物不限于諸如DNA、RNA、蛋白質、糖鏈和代謝物之類的生物聚合物，并且本發明的反應盒可廣泛應用于具有化學反應性的其它分子。
根據前面所述的實施例1到5，已經示出了其中對樣品進行預處理的構造。然而，還可以采用其中直接測量樣品、而無需對樣品進行預處理的構造。
圖8是示出在反應盒中形成光波導的情況的圖。在這種情況下，顯示了在實施例2的反應盒中形成光波導的構造。
如圖8所示，根據這種反應盒，各個光波導(由(例如)折射率大于彈性部件102的材料制成)91、92和93的基端分別與容池171、172和173連接，并且各個光波導91、92和93的末端暴露于反應盒的側面。根據所采取的這種構造，可分別通過光波導91、92和93來進行激發光的輻射以及熒光的獲取，所以即使在溫度控制裝置被分別設置在容池171、172和173的上部或下部的情況下，也可以在溫度控制裝置保持工作狀態的條件下進行熒光測定。
如圖9(A)所示，可將柔性光波導線94與容池75連接，并且可通過光波導線94來進行激發光的輻射和熒光的獲取。
此外，如圖9(B)所示，可以形成容池76，使其突出在反應盒外，并且可以使光波導96(其圍繞容池76設置)和柔性光波導線95(其與光波導96連接)互為一體地形成。
需要指出的是，本發明不限于以上所述的這些實施例的應用范圍，本發明可廣泛地適用于這樣一種化學反應盒及其使用方法，該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送其中所容納的物質，由此產生化學反應。
權利要求
1.一種化學反應盒，該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送或封閉其中所容納的物質，由此產生化學反應，所述反應盒包括樣品容器(21；121；221；321A、321B)，用于接收來自外部的樣品；分離部分(27、28、29；127、128、129；227、228、229；327、328)，用于根據所述反應盒發生的變形而將所述樣品容器(21；121；221；321A、321B)中容納的所述樣品分離，從而將該樣品分配到多個通道中；反應器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)，用于使經過所述分離部分(27、28、29；127、128、129；227、228、229；327、328)分離的所述樣品的各部分獨立地進行化學反應；以及測量部分(55；175；250；350)，用于對所述的各個反應器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)中發生的化學反應所產生的各反應產物進行測量。
2.根據權利要求1所述的化學反應盒，其中在所述測量部分(55；175；250；350)中測量所述的各反應產物的產量。
3.根據權利要求1所述的化學反應盒，其中在所述反應器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)中進行DNA擴增或酶反應。
4.根據權利要求1所述的化學反應盒，其中在所述反應器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)中，進行包括氧化還原反應、催化反應、光反應、交聯反應、聚合反應及化學改性反應在內的化學反應類型中的任意一種。
5.根據權利要求1所述的化學反應盒，其中在所述測量部分(55；175；250；350)中，實施包括熒光測定法、測色法、吸光度測定法、發光測定法、基于伏安特性曲線的氧化還原電流測定法、電泳測定法及色譜法在內的測量方法中的任意一種。
6.根據權利要求1所述的化學反應盒，其中在所述反應器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)中，采用包括PCR法、LAMP法、NASBA法、RCA法、ICAN法及實時PCR法在內的方法中的任意一種。
7.根據權利要求1所述的化學反應盒，其中所述樣品是生物聚合物。
8.根據權利要求1所述的化學反應盒，其中在所述反應器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)中，對相同的樣品同時進行不同的反應。
9.根據權利要求1所述的化學反應盒，所述的化學反應盒還包括預處理部分(23；123；223；323A)，用于對所述樣品容器(21；121；221；321A、321B)中容納的所述樣品進行預處理。
10.根據權利要求1所述的化學反應盒，所述的化學反應盒還包括設置在所述測量部分(55；175；250；350)以及所述反應盒的外部之間的光路，用于導光。
11.一種化學反應盒，該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送或封閉其中所容納的物質，由此產生化學反應，所述反應盒具有至少兩個第一容池(231、232、233；331、332、333)和至少兩個第二容(271、272、273；371、372、373)，所述第一容池和第二容池分別被設定為不同的溫度，其中使各個樣品響應于所述化學反應盒的變形而往復于所述第一容池(231、232、233；331、332、333)和所述第二容池(271、272、273；371、372、373)之間，從而進行DNA擴增。
12.一種化學反應盒，該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送或封閉其中所容納的物質，由此產生化學反應，所述反應盒包括輸送部分，用于根據所述反應盒的變形來輸送樣品；以及用于電泳的流體通道，所述流體通道與所述輸送部分中的各個樣品的輸送方向相互交叉，由此來接收各個被輸送的樣品。
13.一種使用化學反應盒的方法，該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送或封閉其中所容納的物質，由此產生化學反應，所述方法包括提供所述反應盒的步驟，從而進行樣品的注入、反應和測量，該反應盒具有樣品容器(21；121；221；321A、321B)，用于接收來自外部的樣品；分離部分，用于根據所述反應盒發生的變形來分離所述樣品容器(21；121；221；321A、321B)中容納的樣品，從而將所述樣品分配到多個通道中；反應器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)，用于使經過所述分離部分(27、28、29；127、128、129；227、228、229；327、328)分離的所述樣品的各部分獨立地進行化學反應；以及測量部分(55；175；250；350)，用于對所述的各個反應器中發生的化學反應所產生的各反應產物進行測量；以及丟棄所述反應盒的步驟。
14.一種使用化學反應盒的方法，該化學反應盒在外力作用于其上時，能夠發生變形，并輸送或封閉其中所容納的物質，由此產生化學反應，所述方法包括提供所述反應盒的步驟，該反應盒具有至少兩個第一容池(231、232、233；331、332、333)和至少兩個第二容池(271、272、273；371、372、373)，從而將所述第一容池和所述第二容池分別設定為不同的溫度；以及使各個樣品響應于所述化學反應盒的變形而往復于所述第一容池(231、232、233；331、332、333)和所述第二容池(271、272、273；371、372、373)之間，從而進行DNA擴增的步驟。
全文摘要
本發明提供一種適用于多種測量形式的反應盒。樣品經注入通道(24)被注入到容池(21)中。當輥(6)向右滾動、同時保持與反應盒在壓力下接觸時，使得容池(21)中容納的樣品和容池(22)中容納的液體溶劑分別經過流體通道(25、26)到達容池(23)，由此將樣品與液體溶劑混合。混合液體被分流而分別進入流體通道(27、28、29)，由此分別到達容池(31、32、33)，并使分別被預裝在容池(31a、32a、33a)中的試劑分別流入容池(31、32、33)中。接著，分別控制容池(31、32、33)內的溫度，由此進行DNA擴增。然后，將分別在容池(31、32、33)中擴增的PCR副產物經流體通道(41、42、43)一直輸送到電極(51)附近的位置。隨后，通過引出電極(51a)和引出電極(52a)在作為負極的電極(51)和作為正極的電極(52)之間施加電壓，由此對PCR副產物進行電泳。
文檔編號B01L3/00GK1940559SQ20061015228
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月27日 優先權日2005年9月30日
發明者田名綱健雄, 佐藤紗綾, 片倉久雄 申請人:橫河電機株式會社