專利名稱：核酸檢測盒、利用核酸檢測盒的核酸檢測裝置和利用核酸檢測盒的核酸檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測核酸的核酸檢測盒，一種利用該核酸檢測盒的核酸檢測裝置和利用該裝置的核酸檢測系統(tǒng)，特別的，涉及一種適用于在檢測目標(biāo)核酸的全部步驟中進行自動連續(xù)處理的核酸檢測封閉盒，所述全部檢測步驟包括將包括核酸的樣品放入核酸檢測盒，核酸擴增(amplification)以及其它必需步驟，檢測目標(biāo)核酸。還涉及利用所述特定的核酸檢測盒的一種核酸檢測裝置和一種核酸檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為核酸擴增技術(shù)的出現(xiàn)以及核酸檢測技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，已經(jīng)開始對特定的DNA鏈進行檢測。然而，在核酸擴增過程中，該擴增的核酸可能會污染環(huán)境。而且，由于核酸檢測中涉及到復(fù)雜的操作，例如，溫度條件，溶液注射，溶液混合，依靠這些技術(shù)應(yīng)用的核酸檢測僅僅限制在試驗和研究領(lǐng)域中。
例如，美國專利NO.5229297建議了一種即拋型封閉檢測容器，在其中自動連續(xù)實施一系列操作，開始于對包括核酸的樣品進行處理，終止于對目標(biāo)核酸進行檢測。還公開了一種利用該檢測容器的檢測裝置。在上述美國專利文獻中公開的該檢測容器和檢測裝置試圖克服上述問題，從而使核酸檢測可應(yīng)用于，例如，醫(yī)院，臨床試驗室，和檢疫室。
更具體的，上述美國專利文獻中公開了一種通道結(jié)構(gòu)，在其中可連續(xù)進行一系列步驟，開始于擴增并終止于核酸檢測，其利用了一種袋型試管。然而，該袋型試管形狀是不穩(wěn)定的，由此導(dǎo)致的問題是，在溶液注射步驟中不希望進入的空氣泡總是不可避免。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于在檢測目標(biāo)核酸的全部步驟中進行自動連續(xù)處理的核酸檢測封閉盒，所述全部檢測步驟包括核酸擴增以及其他必須步驟，檢測目標(biāo)核酸。以及提供利用所述特定的核酸檢測盒的一種核酸檢測裝置和一種核酸檢測系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種核酸檢測盒，其中通過一個固定構(gòu)件和一個彈性構(gòu)件聯(lián)合形成了一個檢測樣品中核酸的通道，其中該盒包括一個可改變內(nèi)部容積的流體容置通道；一個連接流體容置通道的進-出口，該進-出口可選擇在打開狀態(tài)時可實現(xiàn)與檢測盒外部連通，可選擇在封閉狀態(tài)時斷開與核酸檢測盒外部的連通；一個與流體容置通道相連的連接通道，該連接通道可選擇在打開狀態(tài)時使流體轉(zhuǎn)移到流體容置通道，并可選擇在封閉時中斷流體轉(zhuǎn)移到流體容置通道；一種可以保持進-出口在封閉狀態(tài)的進-出口開關(guān)裝置；以及一個可以保持連接通道封閉狀態(tài)的連接通道開關(guān)裝置，。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種核酸檢測裝置，包括如上所定義的核酸檢測盒，核酸檢測盒流體容置通道中裝載的所有必需試劑，和一種固定在核酸檢測盒的檢測通道中并具有與被檢測核酸互補堿基序列的單鏈核酸的核酸探針。
更進一步，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種核酸檢測系統(tǒng)，包括如上所定義的核酸檢測裝置；一種用于保持所述核酸檢測裝置的保持裝置；一個第一驅(qū)動機構(gòu)，對應(yīng)于被所述保持裝置保持的核酸檢測裝置中流體容置通道的第一區(qū)域來使彈性構(gòu)件變形從而使流體容置通道變形；一個第二驅(qū)動機構(gòu)，用于對應(yīng)于被所述保持裝置保持的核酸檢測裝置中流體容置通道的第二區(qū)域來使彈性構(gòu)件變形從而使流體容置通道變形；一個連接通道開關(guān)的驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動連接通道開關(guān)裝置；和一種控制流體容置通道和檢測通道的溫度的溫度控制裝置。
本發(fā)明涉及到的以上提到的核酸檢測裝置和核酸檢測系統(tǒng)還組成了一個利用該核酸檢測裝置和核酸檢測系統(tǒng)的方法發(fā)明。


圖1是示意性顯示本發(fā)明第一實施例的核酸檢測盒結(jié)構(gòu)的傾斜視圖；圖2是顯示圖1所示核酸檢測盒的拆卸狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)的傾斜視圖；圖3是顯示圖2所示的中間部件塊的結(jié)構(gòu)的部分分解斜視圖；
圖4是詳細顯示圖2所示的中間部件塊，邊緣部件塊和檢測部件塊的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖5A和5B分別是顯示沿著圖3中V-V線的中間部件塊的主要部分結(jié)構(gòu)的橫切面視圖；圖6A，6B和6C是顯示沿著圖3中VI-VI線的中間部件塊的主要部分結(jié)構(gòu)的橫切面視圖；圖7A和7B是顯示沿著圖3中VII-VII線的中間部件塊的主要部分結(jié)構(gòu)的橫切面視圖；圖8A和8B是顯示沿著圖3所示VIII-VIII線的中間部件塊的主要部分結(jié)構(gòu)的橫切面視圖；圖9是顯示圖1和2所示所有桿棒都處在關(guān)閉狀態(tài)時的中間部件塊結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖10是顯示省略圖9所示所有桿棒的中間部件塊結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖11是顯示圖9所示進出口通道的桿棒選擇性的關(guān)閉且其他桿棒被省略時的中間部件塊結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖12是圖9所示連接通道的桿棒選擇性的關(guān)閉且其他桿棒被省略時的中間部件塊結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖13是圖9所示中間桿棒選擇性的關(guān)閉且其他桿棒被省略時的中間部件塊結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖14是圖9所示左部桿棒選擇性的關(guān)閉且其他桿棒被省略時的中間部件塊結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖15是圖9所示右部桿棒選擇性的關(guān)閉且其他桿棒被省略時的中間部件塊結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖16是圖9所示中間，左部，右部桿棒選擇性的關(guān)閉且其他桿棒被省略時的中間部件塊結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖17是圖9所示推壓塊各個組成部件的分解結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖18A到18D是顯示流體容置通道被圖9所示推壓塊打開或關(guān)閉以改變其內(nèi)部容積的不同樣式的橫切面示意圖；圖19是部分顯示圖9所示各個中間部件塊和推壓塊的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖20是部分顯示圖9所示各個中間部件塊和推壓塊的結(jié)構(gòu)的斜視圖；
圖21是部分顯示圖9所示各個中間部件塊和推壓塊的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖22是部分顯示圖9所示各個中間部件塊和推壓塊的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖23是部分顯示圖9所示各個中間部件塊和推壓塊的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖24是部分顯示圖9所示各個中間部件塊和推壓塊的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖25A和25B是顯示連接通道被圖9所示推壓塊打開或關(guān)閉時的結(jié)構(gòu)的橫切面示意圖；圖26A和26B是顯示其中形成有被圖9所示推壓塊打開或關(guān)閉的進出口通道的中間部件塊時結(jié)構(gòu)的橫切面示意圖；圖27A到27E示意性的顯示了在圖2所示流體容置通道中轉(zhuǎn)移試劑的全過程；圖28A到28D示意性地顯示了其中形成有包括在圖2所示試劑轉(zhuǎn)移機構(gòu)中的流體容置通道的中間部件塊的結(jié)構(gòu)的部分橫切面示意圖；圖29A和29B示意性地顯示了其中形成有圖2所示打開部分的中間部件塊的結(jié)構(gòu)的部分橫切面示意圖；圖30A到30C示意性地顯示了注射樣品到圖2所示流體容置通道中的全過程；圖31A到31C示意性地顯示了在圖2所示流體容置通道中轉(zhuǎn)移指定量溶液的全過程；圖32A到32D示意性地顯示了在圖2所示流體容置通道中轉(zhuǎn)移最大保持量溶液的全過程；圖33A和33B示意性地顯示了通過增加作為圖2所示通道之一的流體容置通道中的壓力而轉(zhuǎn)移流體的全過程；圖34A和34B示意性地顯示了在作為圖2所示通道之一的流體容置通道中的等壓狀態(tài)下的流體轉(zhuǎn)移的全過程；圖35A和35B示意性地顯示了在作為圖2所示兩個通道的流體容置通道之間往復(fù)轉(zhuǎn)移流體的全過程；圖36是示意性顯示圖2所示核酸檢測芯片的結(jié)構(gòu)的放大斜視圖；圖37是示意性顯示如圖36所示附著有檢測通道密封件的核酸檢測芯片的斜視圖；圖38是示意性顯示從前部看的檢測部件塊結(jié)構(gòu)斜視圖，該檢測部件塊包括如圖2所示通道底板；圖39是示意性顯示從前部看的圖38所示檢測部件塊的透視斜視圖；圖40是示意性顯示從后部看的圖38所示檢測部件塊的斜視圖；圖41是顯示沿著圖38所示線XLI-XLI的檢測部件塊結(jié)構(gòu)的橫切面示意圖；圖42示意性顯示了通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，所有必需試劑已經(jīng)注射入其中，該通道系統(tǒng)包括在圖2所示核酸檢測盒中；圖43示意性顯示了在形成一種單鏈核酸的反應(yīng)過程中包括在圖2所示核酸檢測盒中的通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖44示意性顯示了在給予一種保護性鏈的反應(yīng)過程中包括在圖2所示核酸檢測盒的通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖45示意性顯示了在雜交過程中包括在圖2所示核酸檢測盒中的通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖46示意性顯示了在用空氣吹掃的部分1的過程中包括在圖2所示的核酸檢測盒中的通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖47示意性顯示了在流體地轉(zhuǎn)移使用過的反應(yīng)產(chǎn)物的部分1的過程中包括在圖2所示核酸檢測盒中的通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖48示意性顯示了在流體地轉(zhuǎn)移使用過的反應(yīng)產(chǎn)物的部分2的過程中包括在圖2所示核酸檢測盒中的通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖49示意性顯示了在清洗過程中包括在圖2所示核酸檢測盒中的通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖50示意性顯示了在用空氣吹掃的部分2的過程中包括在圖2所示核酸檢測盒中的通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖51示意性顯示了在流體地轉(zhuǎn)移插入劑(intercalating agent)的過程中包括在圖2所示核酸檢測盒中的通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖52示意性顯示了在流體地轉(zhuǎn)移插入劑的過程中以及在電化學(xué)測量過程中包括在圖2所示的核酸檢測盒中的通道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖53是作為例子示意性顯示了在傳熱到核酸檢測盒的步驟中安置在圖2所示核酸檢測封閉盒中的傳熱單元系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖54是示意性顯示圖53所示傳熱單元從核酸檢測盒上分離開時的橫切面視圖；圖55是示意性顯示圖53所示傳熱單元與核酸檢測盒接觸時的橫切面視圖；圖56是示意性顯示圖53所示傳熱單元與核酸檢測盒接觸時的橫切面視圖；圖57是顯示利用圖2所示核酸檢測盒的核酸檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖；圖58是例示圖57所示核酸檢測系統(tǒng)的自動控制機構(gòu)的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖59是顯示圖58所示自動控制機構(gòu)的各個組成元件在拆卸狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖60是示意性顯示本發(fā)明第二實施例的核酸檢測盒的結(jié)構(gòu)的橫切面視圖；圖61是示意性顯示圖60所示核酸檢測盒的結(jié)構(gòu)的一個橫切面視圖；圖62是示意性顯示圖60所示核酸檢測盒的結(jié)構(gòu)的一個橫切面視圖；圖63是示意性顯示圖60所示核酸檢測盒的結(jié)構(gòu)的一個橫切面視圖；圖64是示意性顯示圖60所示核酸檢測盒的結(jié)構(gòu)的一個橫切面視圖；圖65A和65B示意性顯示了圖42到52所示再處理通道和檢測通道作了修改的核酸檢測盒的結(jié)構(gòu)；圖66是作為例子示意性地顯示包括在圖77所示核酸檢測盒中的多元核酸檢測盒的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖67是顯示在拆卸狀態(tài)，也就是組裝之前時，使用根據(jù)圖65A和65B所示對再處理通道和檢測通道的修改的容積可變的U形通道的核酸檢測盒的結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖68是示意性顯示根據(jù)采用圖67所示容積可變的U形通道的核酸檢測盒所組裝之后的核酸檢測盒結(jié)構(gòu)斜視圖；圖69示意性例示了在圖65A和65B所示核酸檢測盒的生產(chǎn)階段中U形通道系統(tǒng)；圖70示意性例示了圖65A和65B所示核酸檢測盒的在運送階段中U形通道系統(tǒng)；圖71A和71B示意性顯示了圖65A和65B所示具有可變內(nèi)部容積的U形通道的基本結(jié)構(gòu)；圖72A到72C示意性顯示了使用了圖71A和71B所示增壓墊的通道的開或關(guān)狀態(tài)；圖73是解釋將溶液注射入使用了圖71A和71B所示自我封閉型出口的核酸檢測盒的操作的斜視圖；圖74詳細顯示了圖67所示通道塊的結(jié)構(gòu)；圖75A到75D示意性顯示了將溶液在無空氣泡狀態(tài)下注射入圖67和68所示核酸檢測盒的操作；圖76示意性顯示了一種對圖67和68所示核酸檢測盒中的用于承載試劑的通道的修改；圖77是解釋圖67和68所示核酸檢測盒在傳熱階段的熱量循環(huán)操作的斜視圖；圖78A和78B是詳細顯示在熱量循環(huán)時使用了圖77所示傳熱單元的核酸檢測盒中的通道的狀態(tài)的斜視圖；圖79是解釋使用了圖77所示傳熱單元的核酸檢測盒中在傳熱階段中熱量循環(huán)操作的斜視圖；圖80是作為例子解釋圖77所示核酸檢測盒的溶液轉(zhuǎn)運過程的斜視圖；圖81A到81D示意性顯示了在圖80所示核酸檢測盒中的全部溶液轉(zhuǎn)運過程；和圖82顯示了在圖81A到81D所示流體容置通道中安裝一個過濾器的例子。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖對根據(jù)本發(fā)明實施方案的檢測核酸的核酸檢測盒、利用特定核酸檢測盒的核酸檢測裝置和利用特定核酸檢測裝置的核酸檢測系統(tǒng)進行描述。
(第一實施方案)(1)盒的基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)在將參考圖1和2首先描述檢測核酸的核酸檢測盒的基本結(jié)構(gòu)。
(1)-1檢測盒的結(jié)構(gòu)圖1是示意性顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的核酸檢測盒100的外觀的斜視圖。如圖所示，核酸檢測盒100是通道關(guān)閉型，包括一個固定底板1，一個安置在固定底板1上的柔性片2，一個安置在柔性片2上的覆蓋板3。固定底板1是由剛性材料制成，其中形成有連續(xù)的通道。
(1)-2檢測盒的材料柔性片2是由柔性構(gòu)件制成，并布置成覆蓋在由固定底板1形成的通道的表面上。而且，柔性片2包夾在覆蓋板3和固定底板1之間，覆蓋3上設(shè)有一個推動塊4，用以局部推動柔性片2并使柔性片2變形。
固定底板1是由如下材料制成，聚合物如聚丙烯、聚碳酸酯、POM、或PMMA，硅，玻璃，陶瓷材料，或金屬如不銹鋼或鋁。柔性片由高分子彈性體制成，如硅橡膠，聚丙烯橡膠，或氨基甲酸乙酯橡膠。進一步的，覆蓋板3由如下材料形成，聚合物如聚丙烯、聚碳酸酯、POM、或PMMA，或金屬如硅，不銹鋼或鋁。在固定底板1、柔性片2和覆蓋板3各由多個部件形成時，可選擇上述材料或其他材料并可進行適當(dāng)組合來制備上述部件。
(1)-3檢測盒的塊的結(jié)構(gòu)核酸檢測盒100分為具有在后續(xù)部分中描述的功能的多個塊。在圖1所示的結(jié)構(gòu)的實例中，一個邊緣部件塊102，兩個中間部件塊101，一個檢測部件塊106，另一中間部件塊101，和另一個邊緣部件塊103按照從樣品的通道的上游側(cè)、也就是附圖的左側(cè)朝下游側(cè)觀察所看到的上述順序排布在核酸檢測盒100中。檢測部件塊106專門用來檢測核酸，其他區(qū)塊、也就是邊緣部件塊102、103和中間部件塊101排布為用做檢測核酸以外的各種反應(yīng)。這些區(qū)塊互相連接起來使在這些區(qū)塊表面形成的通道彼此相連。通過連接部件(未示出)或連接部(未示出)將這些區(qū)塊互相連接。順便提及，很顯然這些區(qū)塊可以一體形成一個單獨構(gòu)件。
圖2是顯示圖1所示核酸檢測盒100拆卸狀態(tài)時的斜視圖。如圖2所示，提供通道固定部件的通道形成于固定底板1的上表面。而且，柔性片2的下表面以覆蓋所述通道的方式與固定底板1的上表面連接或焊接或接觸，從而這些通道可被柔性片2關(guān)閉以界定通道。更明確的說，形成的通道具有被固定底板1界定的底表面和側(cè)面以及被柔性片2覆蓋的上表面。在邊緣部件塊102和中間部件塊101上形成的通道行使流體容置通道111的功能即承載流體。另一方面，在檢測部件塊106上形成的通道行使再處理通道131的功能即允許流體再處理。流體容置通道111和再處理通道131通過一個通道相互連接。覆蓋板3的下表面與柔性片2的上表面連接或焊接或粘附，從而使得如果安裝在覆蓋板3上表面的推壓塊4推壓柔性片2時，柔性片2的被推壓部分會彎曲以關(guān)閉通道。
一種檢測核酸的核酸檢測芯片500固定的安裝在檢測部件塊106的下表面。
一種檢測通道密封件520包夾在核酸檢測芯片500和檢測部件塊106的下表面之間以形成檢測通道。而且，兩個從前表面延伸出到達后表面的接觸點開口151在檢測部件塊106中形成。一個電子連接器(未顯示)插入接觸點開口151中以與核酸檢測芯片500的暴露表面接觸，導(dǎo)致從芯片表面產(chǎn)生的電子信號通過電子連接器輸出。
(2)通道和推壓機構(gòu)現(xiàn)在將參考圖3到28描述允許推壓塊4使柔性片2變形以改變通道的期望部分的內(nèi)部容積的結(jié)構(gòu)和該特定結(jié)構(gòu)的操作。
(2)-1中間部件塊101圖3是顯示與其他區(qū)塊分離的中間部件塊101結(jié)構(gòu)的部分斜視圖。如圖3所示，進出口通道114和115各自與基本呈矩形的流體容置通道111的通道的起始端和終止端連接。這些進出口通道114和115排布為用來將試劑和包括核酸的樣品注射到核酸檢測盒100中或?qū)⒃噭┖蜆悠放懦鏊龊怂釞z測盒100之外。而且，一個連接通道116與通道起始邊緣部相連，另一個連接通道117與通道終止邊緣部相連。這些連接通道116和117延伸到中間部件塊101的外圍，并可連接到在連接于中間部件塊101的另一相鄰塊中形成的通道上。這些連接通道116，流體容置通道111，和連接通道117彼此以上述順序連接以形成一個大的通道。更具體地說，一種液體或氣體物質(zhì)，下面簡單稱為流體，從另一個塊中通過連接通道116和117之一轉(zhuǎn)移到流體容置通道111。而且，還可以將流體容置通道111中的流體通過連接通道116和117之一轉(zhuǎn)移到另外的塊中。
(2)-2邊緣部件塊102，103和檢測部件塊106圖4是詳細顯示中間部件塊101，邊緣部件塊102，103和檢測部件塊106的結(jié)構(gòu)的斜視圖。
如同中間部件塊101一樣，邊緣部件塊102提供有基本呈矩形的流體容置通道111來承載流體。而且，進出口通道114和115各自與流體容置通道111的通道起始邊緣部和終止端相連，一個連接通道117進一步與通道終止邊緣部連接。與中間部件塊101不同的是，在通道起始邊緣部處，邊緣部件塊102上沒有設(shè)置與其他塊的通道連接的連接通道。
檢測部件塊106提供有基本呈矩形的再處理通道131，用來再處理流體容置通道111中的流體。再處理通道131具有與流體容置通道111基本等同的結(jié)構(gòu)。連接通道116和117各自與再處理通道131的通道起始邊緣部和終止邊緣部相連，再處理通道131中沒有進出口通。而且，通道118進一步與連接通道116相連，通道119進一步與連接通道117相連。這些通道118和119各自與左端引導(dǎo)孔126(未顯示)和右端引導(dǎo)孔127(未顯示)相連。左端引導(dǎo)孔126和右端引導(dǎo)孔127成型為延伸到檢測部件塊106的背表面。形成于檢測部件塊106的背表面的檢測通道通過上述左端引導(dǎo)孔126和右端引導(dǎo)孔127與通道118和119相連，從而流體可以在再處理通道131和檢測通道之間轉(zhuǎn)移。
如中間部件塊101一樣，邊緣部件塊103提供有基本呈矩形的流體容置通道111，用來承載流體。進出口通道114和115各自與流體容置通道111的通道起始邊緣部和通道終止邊緣部相連。進一步的，連接通道116與上述通道起始邊緣部相連。然而，與中間部件塊101不同的是，邊緣部件塊103在通道終止邊緣部沒有設(shè)置通道。
(2)-3通道的主要尺寸和形狀圖3和4所示區(qū)塊的各組成部件的尺寸如下所述。
流體容置通道111和再處理通道131中每個的深度約為0.5mm，到相鄰?fù)ǖ谰嚯x，也就是通道起始邊緣部和通道終止邊緣部之間的距離，大約是10mm，與朝向相鄰?fù)ǖ婪较虻拇怪狈较虻拈L度，也就是通道的寬度，大約是10mm，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部容置容積大約是40μl(微升)到48μl。在推壓塊4朝外打開的結(jié)構(gòu)中，柔性片2可以向外擴展，使得流體容置通道111和再處理通道131的內(nèi)容積都可以保持大約2-3倍于上述標(biāo)準(zhǔn)容置容積。順便提及，再處理通道131在核酸檢測操作開始之前保持收縮狀態(tài)以具有小的內(nèi)容積，再處理通道131的內(nèi)容積在檢測操作的初始階段可以擴大。必須一提的是再處理通道131的擴張狀態(tài)和收縮狀態(tài)之間的內(nèi)容積差應(yīng)設(shè)置為不小于檢測通道中承載的流體體積。
進出口通道114和115中每一個的深度約為0.25mm，與流體容置通道的距離大約2到3mm，與朝向流體容置通道方向的垂直方向的長度，也就是通道的寬度，大約是2mm?？蓪⑦M出口通道114和115設(shè)置成完全封閉的狀態(tài)，使它們的內(nèi)容積基本為零。
連接通道116和117的深度各約為0.25mm，與相鄰?fù)ǖ赖木嚯x大約2到3mm，與朝向流體容置通道方向的垂直方向的長度，也就是通道的寬度，大約是2mm。可以將連接通道116和117都設(shè)置成完全封閉的狀態(tài)，使它們的內(nèi)容積基本為零。
必須一提的是界定通道的從通道底表面延伸到側(cè)表面的壁平滑彎曲，以使得甚至當(dāng)柔性片2彎曲時也可以設(shè)立一種不會產(chǎn)生內(nèi)部過應(yīng)力的狀態(tài)，并且該狀態(tài)下柔性片2可成功地與通道底表面緊密接觸以使通道的內(nèi)容積達到基本為零。
柔性片2厚0.2到0.5mm，可以由具有橡膠硬度JIS-A20°到30°的相對堅硬的材料或具有橡膠硬度ASKER C20°到40°相對軟的材料來形成。
(2)-4推壓墊圖3還顯示了推壓元件，也就是在與柔性片2一起與固定底板1連接以前分離的推壓塊4。順便提及，圖3顯示了作為推壓塊4的一部分的單獨的墊以便于描述。柔性片2和推壓塊4設(shè)置在其它塊以及中間部件塊101上。但還必須提及的是位于其他塊上的柔性片2和推壓塊4的那些部分在圖中省略了，圖3選擇性地顯示了位于中間部件塊101上的柔性片2和推壓塊4。流體容置通道111，進出口通道114，115、和連接通道116和117被安置在中間部件塊101中。柔性片2覆蓋了所有這些通道的開口以形成封閉通道。而且，柔性片2上設(shè)置了多個墊塊。
柔性片2的布置成面對流體容置通道111的區(qū)域上安置了一個中心墊401，一個左側(cè)墊402和一個右側(cè)墊403。左側(cè)墊402和右側(cè)墊403各自安置在流體容置通道111的通道起始邊緣部和終止端的上部并在所述上部的附近。另一方面，中心墊401面對流體容置通道111的通道寬度擴張的區(qū)域。另外，中心墊401與左側(cè)墊402和右側(cè)墊403接觸。流體容置通道111的上部基本被這些墊401，402，403所覆蓋。在圖3所示結(jié)構(gòu)的實例中，左側(cè)墊402和右側(cè)墊403面積基本相同，中心墊401的面積基本上等于左側(cè)墊402和右側(cè)墊403的面積之和。
左側(cè)進出口墊404和右側(cè)進出口墊405各自安置在進出口通道114和115的頂部部分之上。
而且，左側(cè)連接墊406和右側(cè)連接墊407各自安置在連接通道116和117的上部。
這些墊都成形為使得當(dāng)柔性片2從前面向固定底板1垂直推壓時，柔性片2可以與固定底板1中形成的相應(yīng)通道緊密接觸以降低通道的容積到基本為零。
(2)-5通道橫切面結(jié)構(gòu)；圖5A和5B是沿著圖3所示線V-V的中間部件塊101的部分橫切面圖，詳細顯示了流體進出口部分的結(jié)構(gòu)。更詳細的，圖5A顯示了通道的打開狀態(tài)，圖5B顯示的是封閉狀態(tài)。進出口通道114和115各自在底表面?zhèn)扰c開口121和122相連。開口121和122延伸到固定底板1的背表面?？梢詮耐獠繉⒃噭┖蜆悠返确謩e通過開口121和122注射到進出口通道114和115中。
如圖5A所示，當(dāng)左側(cè)進出口墊404和右側(cè)進出口墊405不向柔性片2推壓時，進出口通道114，115和開口部分121，122使得流體，如試劑，可以在核酸檢測盒100外部和通道內(nèi)部之間轉(zhuǎn)移。另一方面，在用外部驅(qū)動力將左側(cè)進出口墊404和右側(cè)進出口墊405沿圖5B所示箭頭方向推向柔性片2時，柔性片2變形以關(guān)閉進出口通道114和115中液流，導(dǎo)致核酸檢測盒100外部和通道內(nèi)部的流體轉(zhuǎn)移被中斷。
圖6A到6C是沿著圖3所示線VI-VI的中間部件塊101的部分橫切面視圖，詳細顯示了連接通道116和117附近的結(jié)構(gòu)。更詳細的，圖6A顯示了通道的打開狀態(tài)，圖6B顯示了通道的半打開狀態(tài)，圖6C顯示了通道的關(guān)閉狀態(tài)。
如圖6A所示，當(dāng)左側(cè)墊402和右側(cè)墊403不向柔性片2推壓時，流體可以容納在由流體容置通道111底表面和柔性片2界定的空間中。如圖6B所示，當(dāng)用外部驅(qū)動力(未顯示)把左側(cè)墊402向柔性片2推壓，而右側(cè)墊403不向柔性片2推壓，柔性片2變形以便關(guān)閉在流體容置通道111的左側(cè)部分上的通道起始邊緣部。在這種情況下，流體容置通道111底表面和柔性片2之間所界定的通道內(nèi)容積降低到圖6A所示狀態(tài)的一半。同樣的，當(dāng)右側(cè)墊403單獨向柔性片2推壓時，上述通道內(nèi)容積也類似的降低。更進一步，如圖6C所示，當(dāng)用外力把左側(cè)墊402和右側(cè)墊403同時向柔性片2推壓時，柔性片2變形以便關(guān)閉在流體容置通道111的右側(cè)部分上的通道終止邊緣部附近的區(qū)域。在這種情況下，可以將連接通道116和117附近和由流體容置通道111底表面和柔性片2之間所界定的通道的內(nèi)容積降至基本為零，并可將流體容置通道111的全部通道內(nèi)容積降至約1/4。
圖7A和7B是沿著圖3所示線VII-VII的中間部件塊101的部分橫切面視圖，詳細顯示了遠離連接通道116和117的區(qū)域的結(jié)構(gòu)。更詳細的，圖7A顯示了通道的打開狀態(tài)，圖7B顯示了通道的封閉狀態(tài)。如圖7A所示，當(dāng)中間墊401不向柔性片2推壓時，流體可以包容在由流體容置通道111和柔性片2之間所界定的空間中。而且，如圖7B所示，當(dāng)用外力(未顯示)把中間墊401向箭頭所示方向推壓時，柔性片2變形以關(guān)閉流體容置通道111。在這種情況下，遠離連接通道116和117而且由流體容置通道111底表面和柔性片2之間所界定的通道的內(nèi)容積可降至基本為零，流體容置通道111的全部通道容積可降至約1/4。
圖8A和8B是沿著如圖3所示線VIII-VIII的中間部件塊101的部分橫切面視圖，詳細顯示了連接通道117的結(jié)構(gòu)。更詳細的，圖8A顯示了通道的打開狀態(tài)，圖8B顯示了封閉狀態(tài)。如圖8A所示，當(dāng)右側(cè)連接墊407不向柔性片2推壓時，流體可以轉(zhuǎn)移和包容在由連接通道117底表面和柔性片2之間所界定的空間中。而且如圖8B所示，當(dāng)用外部驅(qū)動力(未顯示)把右側(cè)連接墊407向箭頭所示方向推壓時，柔性片2變形以封閉連接通道117中的液流。在這種情況下，由連接通道117底表面和柔性片2之間所界定的通道內(nèi)容積可降至基本為零。而且，連接通道116的通道的容積也會類似的改變。
無須說明，再處理通道131的容積也可以如前面參考圖6A到8B所描述的流體容置通道111一樣發(fā)生前述類似的改變。
(2)-6推壓塊4的開關(guān)機構(gòu)(2)-6-1推壓塊的基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)在將參考圖9到28描述圖1和2所示的推壓塊4和覆蓋板3的元件的相關(guān)運動。在下述描述中，將以中間部件塊101為例對推壓塊4的開關(guān)機構(gòu)進行描述。
推壓墊401到408的移動和固定可應(yīng)用不同的方法。根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的核酸檢測盒，應(yīng)用了如下所述的的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括具有一個支點的一個活動桿和用來臨時固定所述活動桿的邊緣區(qū)的一個鎖定部件。
圖9到16是詳細描述推壓塊4的結(jié)構(gòu)的斜視圖，顯示了不同的打開和封閉狀態(tài)。圖17是顯示拆卸狀態(tài)下推壓塊4組成元件的結(jié)構(gòu)的斜視示意圖。
如圖17所示，一個中間桿411，一個左側(cè)桿412，一個右側(cè)桿413，活動桿414，415和活動桿416，417作為活動桿安裝在推壓塊4上。一個中間墊401，一個左側(cè)墊402，一個右側(cè)墊403，一個左側(cè)進出口墊404，一個右側(cè)進出口墊405，一個左側(cè)連接墊406和一個右側(cè)連接墊407都分別一體地形成于活動桿411和417上。
圖9到16是顯示推壓塊4的各種打開封閉狀態(tài)的中間部件塊101的斜視圖。必須提及的是圖9到16中部分省略了推壓塊4。圖9顯示了所有桿411到417都封閉的狀態(tài)。圖10顯示了圖9所示中間部件塊101中的所有桿411到417都被省略的狀態(tài)。圖11顯示了圖9所示中間部件塊101中桿414和415單獨關(guān)閉，而其他桿411到413，416和417都在圖中被省略的狀態(tài)。圖12顯示了圖9所示中間部件塊101中桿416和417單獨關(guān)閉，而其他桿411到415都在圖中被省略的狀態(tài)。圖13顯示了圖9所示中間部件塊101的中間桿411單獨關(guān)閉，而其他桿412到417都在圖中被省略的狀態(tài)。圖14顯示了圖9所示中間部件塊101中左側(cè)桿412單獨關(guān)閉，而其他桿411，413，和414到417都在圖中被省略的狀態(tài)。圖15顯示了圖9所示中間部件塊101中右側(cè)桿413單獨關(guān)閉，而其他桿411，412，和414到417都在圖中被省略的狀態(tài)。更進一步，圖16顯示了圖9所示中間部件塊101的中間桿411，左側(cè)桿412，和右側(cè)桿413桿單獨關(guān)閉，而其他桿414到417都在圖中被省略的狀態(tài)。
活動桿411到417主要可通過兩種方法固定。其中一個方法中，在鎖定部件上形成的凹形區(qū)中配置一個用于維持推壓和固定狀態(tài)的爪形元件以下推和固定所述桿?；顒訔U411到413，416和417用這種方法固定。在另一個固定方法中，推壓和固定狀態(tài)是靠將固定銷插入桿和覆蓋板3之間的區(qū)域來保持以推起并固定所述桿。活動桿414和415用這種方法推起和固定。
在用推壓和固定方法固定的活動桿中，整體形成了一個支點區(qū)，一個桿樣元件，一個爪形元件和一個墊。而且，鎖定部件包括一個爪形元件和一個凹形區(qū)。如圖17所示，支軸孔451，461，471，481，和491各自位于活動桿411到413，416和417的一側(cè)邊緣區(qū)。繞支軸孔451，461，471，481，和491傾斜的桿樣元件452，462，472，482和492分別安裝在這些支軸孔451，461，471，481，和491中。而且，爪形元件453，463，473，483和493各自安裝到桿樣元件452，462，472，482和492的頂端，墊401，402，403，406和407固定到中間部件塊上。
支軸孔451，461，471，481和491各自活動地安裝到固定到覆蓋盤3上的一系列背面支軸孔446上。更詳細的，活動桿411到413，416和417在可移動范圍內(nèi)可轉(zhuǎn)動地支撐，以致通過使一個支軸桿穿過背部支軸孔446和支軸孔451，461，471，481，和491的每個孔，使活動桿411到413，416和417可分別圍繞支軸孔451，461，471，481進行轉(zhuǎn)動。
鎖定部件431，432，433，436和437可以安置在覆蓋盤3上以保證活動桿411到413，416和417可以保持相應(yīng)通道部分的封閉狀態(tài)。更詳細的，如果分別形成于桿411到413，416和417上的爪形元件453，463，473，483和493被從外面向下推動以在鎖定部件431，432，433，436和437的凹形部分中裝配和固定時，桿411到413，416和417處于下推狀態(tài)以關(guān)閉對應(yīng)于墊401，402，403，406和407的通道。
鎖定部件431，432，433，436和327的爪形元件453，463，473，483和493的部分受到從外部施加的驅(qū)動力會發(fā)生彈性彎曲，以松開爪形元件453，463，473，483和493與鎖定部件431，432，433，436和327的裝配，導(dǎo)致活動桿411，412，413，416和417各自打開。如果活動桿411，412，413，416和417打開，柔性片2通過自身彈力會回復(fù)到彈性彎曲之前的初始狀態(tài)，以打開相應(yīng)通道部分。但是必須一提的是，活動桿411，412，413，416和417的打開力可被從外部施加的驅(qū)動力制動以控制上述活動桿的打開速度。
順便提及，再處理通道131的每個通道可被類似的機構(gòu)打開或關(guān)閉。
可通過上推和固定方法固定的活動桿的結(jié)構(gòu)上包括整體形成的一個桿樣元件，一個支點，和一個墊。而且，固定鍵包括一個鍥形區(qū)。進出口墊404和405各自固定到活動桿414和415的桿樣元件414a和415a的一邊的邊緣。而且，支軸孔414b和415b各自安裝到桿樣元件414a和415a的中間部分。
支軸孔414b和415b各自可旋轉(zhuǎn)地安裝在固定在覆蓋盤3上的一系列前面支軸孔444a和444b上。更具體的，可將一根支點條(未顯示)穿過前面支軸孔444a和444b中的每個孔和支軸孔414b和415b中的每個孔，以保證活動桿414和415可以各自在可轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)圍繞支軸孔414b和415b旋轉(zhuǎn)。
安裝在覆蓋盤3上的鎖定鍵434和435使得活動桿414和415可以各自維持進出口通道114和115的封閉狀態(tài)。更詳細的，如果鎖定鍵434插入活動桿414和覆蓋盤3之間的區(qū)域以便上推并固定活動桿414，進出口通道114就會被活動桿414關(guān)閉。用從核酸檢測盒100外部施加的驅(qū)動力將鎖定鍵434從活動桿414和覆蓋盤3之間的區(qū)域移出，導(dǎo)致活動桿414打開，從而進出口通道114也打開。在這種情況下，彈性片2通過其自身彈力回復(fù)到原始狀態(tài)。也可依靠類似的機構(gòu)用活動桿415和固定銷435維持或打開進出口通道115的關(guān)閉狀態(tài)。
(2)-6-2流體容置通道111和再處理通道131現(xiàn)在將參考圖18A到24詳細描述流體容置通道111和再處理通道131的開關(guān)操作。
流體容置通道111和再處理通道131都可以通過中間桿411，左側(cè)桿412和右側(cè)桿413的單獨驅(qū)動實現(xiàn)通道的各種內(nèi)容積構(gòu)型。
現(xiàn)在將參考圖18A到18D和圖19到24描述流體容置通道111的完全封閉狀態(tài)和完全打開狀態(tài)之間的各種狀態(tài)的實例。圖18A到18D每個都顯示了中間部件塊101的橫切面，圖19到24每個都是中間部件塊101的結(jié)構(gòu)的拆卸狀態(tài)的斜視圖。
如圖18A和19所示，如果中間桿411，左側(cè)桿412和右側(cè)桿413分別被鎖定部件431，432和433鎖定，流體容置通道111處于完全的封閉狀態(tài)。可以將如圖19所示的完全封閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變成如圖20所示的右側(cè)桿413單獨打開的狀態(tài)。在這種情況下，流體容置通道111在通道終止邊緣部附近置于一個的半打開的狀態(tài)。順便提及，左側(cè)桿412在圖20中省略。進一步，如果左側(cè)桿412和右側(cè)桿413如圖18B和21所示打開，流體容置通道111在前面部分上置于半打開狀態(tài)，所述前面部分也就是靠近通道起始邊緣部和終止邊緣部的區(qū)域。另一方面，如果中間桿411如圖18C和22所示單獨打開，流體容置通道111在后面部分上將置于半打開狀態(tài)，所述后面部分也就是遠離通道起始邊緣部分和終止邊緣部的區(qū)域。順便提及，左側(cè)桿412和右側(cè)桿413在圖22中省略。進一步，如果所有中間桿411，左側(cè)桿412，和右側(cè)桿413都如圖18D和23所示打開，則維持流體容置通道111的完全打開狀態(tài)。順便提及，圖24顯示了中間桿411，左側(cè)桿412和右側(cè)桿413進一步打開的狀態(tài)，以保證墊401，402和403的表面暴露于外界。
前面的說明書是針對流體容置通道111的打開和閉合狀態(tài)進行描述的。因為再處理通道131的打開和閉合與流體容置通道111一樣，所以說明書省略關(guān)于再處理通道131的打開與閉合情況的描述。
(2)-6-3連接通道116和117連接通道116和117的打開-閉合操作將參考圖25A和25B進行描述。如圖25A，當(dāng)可移動桿416被鎖定部件436鎖定時，連接通道116處于完全閉合狀態(tài)。如圖25B，當(dāng)在該狀態(tài)下鎖定被解除時，連接通道116處于完全打開狀態(tài)。具體的說，如圖25B，當(dāng)鎖定部件436在外部驅(qū)動力的作用下發(fā)生變形，從而使得可移動桿416從鎖定部件436上釋放出來，連接通道112就可維持在完全打開狀態(tài)。
附帶的說，連接通道117的打開-閉合的控制與連接通道116一樣，因此，說明書省略關(guān)于連接通道117的描述。
(2)-6-4入口-出口通道114和115入口-出口通道114和115的打開-閉合操作將參考圖26A和26B進行描述。如圖26A，當(dāng)可移動桿416被鎖定鍵434鎖定時，入口-出口通道114處于完全閉合狀態(tài)。更具體的，該鎖定鍵434被插入可移動桿414和蓋板3之間的區(qū)域，使得鎖定鍵434的楔形部分與可移動桿414的邊緣部分的接觸。結(jié)果是，可移動桿414圍繞支軸孔414b旋轉(zhuǎn)，從而將位于與墊所在面相對的面上的部分向上推。接著左側(cè)入口-出口墊404以支點孔414b為旋轉(zhuǎn)軸被向下推，結(jié)果是完全閉合狀態(tài)得以維持。
另外，如圖26B，當(dāng)鎖定鍵434在外部驅(qū)動力的作用下退出，使得可移動桿414從鎖定鍵434中釋放，入口-出口通道115則處于完全打開狀態(tài)。至于鎖定鍵434的退出，例如如果鎖定鍵434按照圖26箭頭所示方向退出，上推可移動桿414的力則消除。接著，左側(cè)入口-出口墊404以支軸孔414b為旋轉(zhuǎn)軸被向上推動，結(jié)果通過柔性片2的彈力使完全打開狀態(tài)得以維持。
附帶的說，入口-出口通道115的打開-閉合的控制與入口-出口通道114一樣，因此，說明書省略關(guān)于入口-出口通道115的描述。
(3)控制流體移動的方法下面將描述控制通道內(nèi)流體的移動的方法。上文所述的推動機構(gòu)被應(yīng)用于該控制方法中，允許改變通道及其內(nèi)部的容積。
(3)-1試劑與樣品的注入(3)-1-1試劑溶液的注入通過使用位于核酸檢測試劑盒100背面中形成的開口的部分121和122，例如，入口-出口端口，將試劑注入流體容置通道111中。試劑溶液注入流體容置通道111的過程將參考圖27A至27E，28A至28D和圖29A至29B進行描述。
具體的，圖27A至27E一起示意了參考內(nèi)部容積可變化類型的流體容置通道111的示意圖注入試劑溶液的過程。另一方面，圖28A至28D是橫斷面示意圖，顯示了與試劑溶液注入過程相一致的流體容置通道的狀態(tài)。
圖27A至27E顯示了入口-出口閥314和315。入口-出口閥314是由入口-出口通道114，入口-出口墊404和柔性片2結(jié)合形成的。同樣的，入口-出口閥315是由入口-出口通道115，入口-出口墊405和柔性片2結(jié)合所形成的。換句話說，由入口-出口通道114、115，入口-出口墊404、405，和柔性片2結(jié)合所實現(xiàn)的閥門機構(gòu)可以由圖27A至27E所示的入口-出口閥314和315等效的表示。
另一方面，由連接通道116、117，連接墊406、407，和柔性片2組合所實現(xiàn)的閥門裝置可以由圖27A至27E所示的連接閥316和317等效的表示。
關(guān)于可以改變內(nèi)部容積的流體容置通道111，其內(nèi)部容積的平面形狀如圖27A至27E所示。附帶的，再處理通道131，未在圖27A至27E中顯示，也可以像流體容置通道111那樣改變內(nèi)部容積，因此，參考附圖的再處理通道131的描述被省略。
a.通道初始內(nèi)部容積的設(shè)定第一步，如圖27A所示，連接閥316和317保持閉合時，入口-出口閥314和315打開。然后，中心墊401被推入，減小了流體容置通道111的寬度，由此將通道內(nèi)部容積設(shè)定在初始狀態(tài)所需的值。在這一階段，流體容置通道111內(nèi)的氣體304流經(jīng)入口-出口閥314和315，再由打開的部分121和122排出至流體容置通道111的外部。換句話說，流體(氣體)被排出至流體容置通道111外部的量對應(yīng)于如圖28A所示的由流體容置通道111所變化的內(nèi)部容積。
b.試劑注入的啟動若流體容置通道111的初始內(nèi)部容積在上述方法(a)，即、設(shè)置通道初始內(nèi)部容積的方法中確定，則試劑溶液的注入開始進行。圖29A和29B是其中形成有打開部分121和122的中間部件塊101的橫斷面示意圖，該打開部分用于試劑溶液的注入。更具體的，圖29A是試劑注入中間部件塊101之前的狀態(tài)的橫斷面示意圖。另一方面，圖29B是中間部件塊101在吸液管300端頭301和另一端頭302被分別插入打開部分121和122中的狀態(tài)下的橫斷面示意圖。如圖29A所示，核酸檢測試劑盒100保持為，使得打開部分121和122位于相對于流體容置通道111的上側(cè)。然后，裝有數(shù)量略大于待注入的試劑303的體積的試劑的吸液管300備用，吸液管300的端頭301插入打開部分121中。同時，未裝入試劑并且開口至外部的端頭302也備用，并且在與打開部分121相反側(cè)插入打開部分122中，所述打開部分121中已插入裝有試劑的吸液管300。
下一步，如圖27B所示，試劑303由端頭301注入。應(yīng)注意流體容置通道111具有足夠小的寬度。因此，在該階段，呈液體的試劑303以及注入通道內(nèi)部空間的氣體304之間的界面由于表面張力的作用呈一彎曲的平面，這使得試劑303可與氣體304分離而不混合。換句話說，試劑303可以被裝入流體容置通道111中，而不被混合，同時防止氣體304進入試劑溶液中形成氣泡。
c.試劑溶液注入的終止如圖27C和28B所示，試劑溶液303被注入直到試劑溶液303流入位于氣體出口側(cè)的端頭302中。當(dāng)所需量的試劑溶液303被注入流體容置通道111中，試劑溶液303的注入則停止，操作前進到步驟“入口-出口閥的閉合”，這將在下面描述。同樣，如圖28D所示，當(dāng)試劑溶液進一步注入的量達流體容置通道111內(nèi)部容積最大值時，在試劑溶液注入完成后操作前進到下文所述的步驟“補充試劑溶液的注入”。
d.補充試劑溶液的注入如圖27D所示，位于氣體出口側(cè)的閥315閉合，而中心墊401打開，則可進一步注入試劑溶液303。如圖28C所示，當(dāng)中心墊401打開時，流體容置通道111內(nèi)部的壓力呈輕微的負值。然而由于吸液管300中的試劑溶液有足夠大的量，氣體不可能進入試劑溶液中形成氣泡。
試劑溶液進一步的注入直到試劑303在位于試劑溶液進口側(cè)的端頭301中僅存微量，試劑303被推入直到流體容置通道111的內(nèi)部區(qū)域輕微受壓。然后，使端頭301打開部分內(nèi)的壓力和流體容置通道111內(nèi)部的壓力基本上與大氣壓相等，這就確保了端頭301內(nèi)的試劑溶液303的量略微增加。在這種情況下，當(dāng)試劑303保持于端頭301內(nèi)部時，即使當(dāng)流體容置通道內(nèi)部的壓力為負值，使得位于端頭301內(nèi)部的試劑303被輕微的吸入流體容置通道111中時，氣體也不會進入試劑溶液中。
e.入口-出口閥的閉合最后，如圖27E所示，入口-出口閥314和315閉合，端頭301和302分別與打開部分121和122分離。
通過上述的步驟，可在兩階段設(shè)定數(shù)量下將試劑溶液注入流體容置通道111中同時防止氣體進入試劑溶液中形成氣泡。在注入試劑溶液階段，柔性片2內(nèi)的壓力等于柔性片2外部的壓力，使得柔性片2保持預(yù)定的形狀以維持試劑溶液恒定的加入量。而且，由于不向試劑溶液施加極高的負壓或正壓，氣體不可能從外部進入流體容置通道111，或者試劑溶液也不可能從通道內(nèi)部漏出。另外，由于通道內(nèi)部沒有氣態(tài)部分，這就防止了在長期儲存時氣體溶解入試劑溶液中。
(3)-1-2樣品的注入將含有新待檢測核酸物質(zhì)的液體樣品305注入事先裝有預(yù)定量試劑溶液的流體容置通道111中的方法將參考顯示樣品注入過程的圖30A至30C進行描述。
a.樣品注入的開始如圖30A所示，入口-出口閥314和315是打開的，連接閥316和317保持閉合。
下一步，核酸檢測盒100保持為，使得打開部分121和122位于其上側(cè)。在這種情況下，裝有待注入的樣品305的吸液管300的端頭301被插入打開部分121中。同時，開口至外部的端頭302被插入打開部分121對面的打開部分122中。經(jīng)過安放這些端頭301和302，檢測盒的設(shè)置完成了，由端頭301注入樣品305的過程開始了。
b.樣品注入的終止如圖30B所示，樣品305被注入直到試劑溶液303被推入位于出口側(cè)的端頭302中。
c.入口-出口閥的閉合最后，如圖30C所示，入口-出口閥314和315閉合，端頭301和302分別與打開部分121和122分離。
在樣品305的比重大于試劑303而擴散系數(shù)小于試劑303、并且樣品305所受重力的方向如圖30C箭頭所示，從流體容置通道111中心看去，是與入口-出口閥314和315相對的一側(cè)的情況下，如圖30C所示，樣品305經(jīng)沉降位于流體容置通道111的正下方一側(cè)。
通過上述的步驟，可將待測核酸物質(zhì)注入事先裝有規(guī)定量試劑的流體容置通道111中，同時避免氣體進入樣品和試劑中形成氣泡。
(3)-2流體轉(zhuǎn)移現(xiàn)在描述轉(zhuǎn)移在多個流體容置通道111中的流體的方法，所述通道具有由流體注入步驟向其中注入的試劑。下述的流體轉(zhuǎn)移方法包括規(guī)定量的流體轉(zhuǎn)移的情況和最大容納量流體轉(zhuǎn)移的另一種情況。而且，下文還包括在流體容置通道111a和流體容置通道111b之間流體轉(zhuǎn)移的情況。
(3)-2-1規(guī)定量流體的轉(zhuǎn)移在規(guī)定量流體的轉(zhuǎn)移中，規(guī)定量的流體被從含有最大量的流體的流體容置通道111a轉(zhuǎn)移到含有最小量流體的流體容置通道111b中，從而增加在流體容置通道111b中的流體量達到最大容納量。最小容納量表示當(dāng)圖27所示的左側(cè)墊402和右側(cè)墊403處于打開狀態(tài)而圖27所示的中心墊401處于閉合狀態(tài)下的內(nèi)部容積。另一方面，最大容納量表示當(dāng)所有的左側(cè)墊402，右側(cè)墊403以及中心墊401處于打開狀態(tài)下的內(nèi)部容積。
下面將詳細描述轉(zhuǎn)移規(guī)定量流體的方法a.連接閥的打開如圖31A所示，在流體容置通道111a和流體容置通道111b之間的連接閥317被置于打開狀態(tài)。另一方面，其它連接閥和入口-出口閥保持閉合狀態(tài)。
下一步，流體容置通道111a的中心墊401a被輕微推進，給流體增壓使得連接閥317完全打開。應(yīng)該注意的是，在加壓步驟之前，構(gòu)成連接閥317的柔性片2被推抵連接閥117的底面，使得完全消除柔性片2和連接通道117底面之間的間隙。接下來，即使鎖定連接通道117的可移動桿417的鎖定部件437釋出，在那個部分上的柔性片2在柔性片2的彈力很弱的情況下，通過大氣壓仍可推抵住底面。在這種情況下，連接閥317可能不能完全打開。然而，通過給流體容置通道111a加壓為柔性片2施以回復(fù)力，使得連接閥317成功打開。
b.液體轉(zhuǎn)移的啟動如圖31B所示，在流體容置通道111b的中心墊401打開后立即推進流體容置通道111a的中心墊401a，從而啟動流體轉(zhuǎn)移操作。
在這種情況下，在流體容置通道111a的中心墊401a被推進之前，可以起動流體轉(zhuǎn)移，使流體容置通道111b的壓力等于流體容置通道111a的壓力。
可在連接通道117打開之前將流體容置通道111b的中心墊401b置于打開狀態(tài)。然而在這種情況下，流體容置通道111b內(nèi)部成負壓，導(dǎo)致連接通道117不能平穩(wěn)打開。
c.流體轉(zhuǎn)移的終止和連接閥的閉合如圖31C所示，流體容置通道111a的中心墊401a被設(shè)定為完全閉合狀態(tài)，接著設(shè)定連接通道117為完全閉合狀態(tài)。在這種情況下，連接通道117內(nèi)剩余的少量液體物質(zhì)被轉(zhuǎn)移至流體容置通道111a和流體容置通道111b內(nèi)，導(dǎo)致連接通道117內(nèi)部的液體物質(zhì)被完全排出。
在上述轉(zhuǎn)移規(guī)定定量的流體的過程中，轉(zhuǎn)移的液體體積Vt在流體容置通道的鎖定機構(gòu)為單一階段結(jié)構(gòu)時，近于滿足Vt＝Vmax-Vmin的關(guān)系式，其中Vmax表示流體留置通道的最大容納量，Vmin表示流體留置通道的最小容納量。
(3)-2-2最大容納量的流體的轉(zhuǎn)移在最大容納量流體轉(zhuǎn)移的操作中，最大容納量的流體由裝有最大容納量的流體容置通道111a轉(zhuǎn)移至處于完全閉合狀態(tài)下的流體容置通道111b中，流體容置通道111b中的流體量被設(shè)定為流體容置通道的最大容納量。
完全閉合狀態(tài)下的內(nèi)部容積對應(yīng)于在所有中心墊401，左側(cè)墊402和右側(cè)墊403處于閉合狀態(tài)下的內(nèi)部容積。除非柔性片2的橡膠硬度很大并且除非流體容置通道111和每一個入口-出口通道114，115以及連接通道116，117之間的接縫被加工得很平滑，否則即使在完全閉合狀態(tài)下，流體容置通道111內(nèi)也可產(chǎn)生間隙。然而，由于介于最小容納量和最大容納量之間的中間數(shù)量的液體物質(zhì)或流體初始被注入流體容置通道111內(nèi)，上述的間隙充有殘余的液體物質(zhì)或殘余的流體，這使得氣泡不可能進入流體容置通道111中。
現(xiàn)在描述最大容納量流體的轉(zhuǎn)移過程。
a.打開連接閥如圖32A所示，位于流體容置通道111a和流體容置通道111b之間的連接閥被置于打開狀態(tài)，其它的連接閥和入口-出口閥處于閉合狀態(tài)。
下一步，流體容置通道111a的中心墊401a被輕微的推進，產(chǎn)生的加壓作用使得連接閥317完全打開。
b.液體轉(zhuǎn)移的啟動如圖32B所示，在流體容置通道111b和左側(cè)墊402b被置于打開狀態(tài)下之后立即推進流體容置通道111a的中心墊401，從而啟動流體轉(zhuǎn)移的操作。
c.流體轉(zhuǎn)移的中間階段如圖32C所示，在流體容置通道111a的中心墊401a被置于完全閉合狀態(tài)下后將流體容置通道111b的右側(cè)墊403b置于打開狀態(tài)。然后，流體容置通道111a的左側(cè)墊402a的推進操作開始。通過該流體轉(zhuǎn)移操作的中間階段，流體容置通道111a內(nèi)的流體被平穩(wěn)的引向連接閥317。當(dāng)流體容置通道111a的左側(cè)墊402a和右側(cè)墊403a被同時推進時，因為外部推動力的作用和定位的準(zhǔn)確，右側(cè)墊403a有可能首先被置于完全閉合狀態(tài)。這種情況下，位于左側(cè)墊402a之下的少量的液體物質(zhì)有可能不能被轉(zhuǎn)移至連接閥317。
d.流體轉(zhuǎn)移的終止和連接閥的閉合如圖32D所示，右側(cè)墊403a的進一步推進操作在左側(cè)墊402a被置于完全閉合狀態(tài)下后開始，最終導(dǎo)致右側(cè)墊403a也被置于完全閉合狀態(tài)下。通過這一系列操作，流體容置通道111a的所有推進墊都被置于完全閉合狀態(tài)，因而，連接通道117在下一階段被置于完全閉合狀態(tài)。
應(yīng)當(dāng)注意流體容置通道111b的最大容納量Vmax滿足Vmax＝Vi-Vr的關(guān)系式，其中Vi表示進入流體留置通道的總的流入量，Vr表示流體容置通道內(nèi)殘余的量。
(3)-2-3流體轉(zhuǎn)移的效果上述的流體轉(zhuǎn)移的方法可獲得如下的效果a.可能在小壓力差的情況下轉(zhuǎn)移相等的體積的流體。
每個通道的內(nèi)部容積都是可變的。但是，整個通道的內(nèi)部容積是基本恒定的。同時，流體轉(zhuǎn)移所需的壓力差通過改變可變?nèi)莘e的通道自身的內(nèi)部容積來產(chǎn)生。這樣，與施加壓力于整個通道的兩邊的流體轉(zhuǎn)移系統(tǒng)相對比，可減少通道間的壓力差以及通道內(nèi)部區(qū)域與外部之間的壓力差。接下來，液體物質(zhì)的封閉和流體轉(zhuǎn)移的控制可以無誤的實施。
上述的流體轉(zhuǎn)移的方法也可產(chǎn)生如下的效果b.可實現(xiàn)相對運動流體的轉(zhuǎn)移。
可以通過位于流體轉(zhuǎn)移側(cè)和流體接受側(cè)的流體容納通道的加壓墊的相對移動來驅(qū)動系統(tǒng)。在這種情況下，位于流體轉(zhuǎn)移側(cè)的加壓墊的推進速度基本上與位于流體接受側(cè)的加壓墊的釋放速度相等。這就使得進一步減少通道之間的壓力差以及通道內(nèi)部區(qū)域和外部的壓力差成為可能。
(3)-2-4連接通道的無氣泡閉合:
為確保連接通道的無氣泡閉合，可以將小量的試劑引入連接通道，使得當(dāng)液體物質(zhì)注入流體容置通道時或在液體物質(zhì)注入階段之前，甚至小的間隙也載有液體物質(zhì)。這種情況下，必需使用對在位于連接通道兩側(cè)上的流體容置通道上的反應(yīng)不會帶來不利于效果的液體物質(zhì)。
(3)-3混合:
在對完整系統(tǒng)連續(xù)進行所需處理的步驟中，需要多個反應(yīng)，所述連續(xù)處理步驟包括放置含有核酸的樣品，核酸的擴增和其它所需處理，以及目標(biāo)核酸的檢測。在按照本發(fā)明第一個實施方案的通道系統(tǒng)中，通過例如如下步驟來連續(xù)進行各種反應(yīng)a.將在前的流體容置通道中的反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至后續(xù)的流體容置通道內(nèi)；b.將事先裝入后續(xù)通道內(nèi)的試劑與轉(zhuǎn)移至后續(xù)通道內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物混合；并且c.將新的反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至后續(xù)的流體容置通道內(nèi)。
在該方式中，可能實現(xiàn)連續(xù)的處理?，F(xiàn)在將上述連續(xù)處理所需的試劑的混合方法分為以下幾種(1)在單個通道內(nèi)在加壓狀態(tài)下的流體轉(zhuǎn)移，(2)在單個通道內(nèi)的等壓流體轉(zhuǎn)移，和(3)在兩個通道之間的往復(fù)的流體轉(zhuǎn)移，它們將按照所述分類形式進行描述。
(3)-3-1在單個通道內(nèi)在加壓狀態(tài)下的流體轉(zhuǎn)移圖33A示意顯示了將規(guī)定量的流體由流體容置通道111a轉(zhuǎn)移至流體容置通道111b的通道系統(tǒng)，流體容置通道111a的中心墊401a處于完全閉合狀態(tài)，接著使連接閥317處于完全閉合狀態(tài)。當(dāng)通道系統(tǒng)的尺寸與上述實例的尺寸一致時，轉(zhuǎn)移的液體物質(zhì)的量約為36μl。
在如圖33A所示的中心墊401a處于完全閉合狀態(tài)以及連接閥317也處于完全閉合狀態(tài)的狀態(tài)下，事先裝入流體容置通道111b內(nèi)的試劑已經(jīng)與從流體容置通道111a轉(zhuǎn)移來的反應(yīng)產(chǎn)物混合。然而，所述混合物可能是不均一的。在按下文中描述進行單一通道內(nèi)的加壓狀態(tài)下的流體轉(zhuǎn)移，就是這樣的情況。
如圖33B所示，流體容置通道111b的左側(cè)墊402b，右側(cè)墊403b和中心墊401b用來按照左側(cè)墊402b，右側(cè)墊403b和中心墊401b的順序連續(xù)推進規(guī)定量的流體，得以在流體容置通道111b內(nèi)進行流體的轉(zhuǎn)移。進一步，通過改變例如推進墊的推進順序、推進桿的推進速度和每秒的循環(huán)值，反應(yīng)產(chǎn)物可以被均勻的混入流體容置通道111b內(nèi)的試劑中。
在該混合方法中，流體容置通道111b容納了高達最大留置量的流體。因此，如果推進墊401b，402b，和403b的推進量很大，流體容置通道111b的內(nèi)壓會增加，引起流體的滲漏。在這種情況下，需要去控制推進墊401b，402b，和403b的推進量。如圖33B所示，對應(yīng)于流體容置通道111b、在單一通道內(nèi)對流體加壓從而導(dǎo)致在單一通道內(nèi)的流體轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移方法被稱為單一通道內(nèi)加壓狀態(tài)下的流體轉(zhuǎn)移。
(3)-3-2單一通道內(nèi)的等壓流體轉(zhuǎn)移無需過量提高流體容置通道的內(nèi)壓就能夠增加流體容置通道111b內(nèi)的流體的轉(zhuǎn)移量。在這種情況下，通過用于單一通道內(nèi)等壓轉(zhuǎn)移方法中所采用的兩階段的流體轉(zhuǎn)移，將足夠大數(shù)量的流體加入流體容置通道111b中，見下文所述，從而實現(xiàn)了以等壓方式在單一通道內(nèi)的流體轉(zhuǎn)移。
a.初始流體轉(zhuǎn)移如圖34A所示，僅有流體容置通道111a的左側(cè)墊402被壓下，用于流體的最初轉(zhuǎn)移，使得轉(zhuǎn)移的流體量約為24μl。
b.初始混合:
在約24μl的流體被轉(zhuǎn)移后，連接閥317被置于完全閉合狀態(tài)。在該狀態(tài)下，如圖33B連續(xù)所示，左側(cè)墊402b，右側(cè)墊403b和中心墊401b連續(xù)的以預(yù)定量被推下。結(jié)果是流體的轉(zhuǎn)移在流體容置通道111b內(nèi)進行，從而實現(xiàn)流體的初始混合。
在上述的實例中，約24μl的流體被轉(zhuǎn)移。由于最大容納量約48μl相對于已轉(zhuǎn)移的流體的24μl的量來說，具有足夠的余量，即使推進墊壓下的量被設(shè)置得相對較大，流體容置通道111b的內(nèi)壓也不會增高到超出外壓的程度。因而沒有必要擔(dān)心流體的滲漏。在這種狀態(tài)下，可在流體容置通道111b內(nèi)轉(zhuǎn)移的流體的量足以進行混合。
c.后續(xù)階段流體轉(zhuǎn)移如圖34B所示，連接閥317被置于完全打開狀態(tài)，接下來將流體容置通道111a的左側(cè)墊402b設(shè)定為完全打開狀態(tài)。在上述情況下，進行后續(xù)階段的流體轉(zhuǎn)移，即，將流體容置通道111a的中心墊401a設(shè)定為完全閉合狀態(tài)。在流體轉(zhuǎn)移的這一后續(xù)階段中，約12μl的剩余流體被轉(zhuǎn)移。結(jié)果導(dǎo)致在初始流體轉(zhuǎn)移操作和后續(xù)流體轉(zhuǎn)移操作中共有約36μl的流體被轉(zhuǎn)移。
d.后續(xù)混合階段在上述約36μl的流體已被轉(zhuǎn)移的情況下，進行后續(xù)階段混合。在后續(xù)流體轉(zhuǎn)移階段后，流體容置通道111a處于與圖33A所示的相同狀態(tài)下。然后，如圖33B，33C和33D連續(xù)所示，混合在加壓狀態(tài)下進行。
在后續(xù)階段混合中，超過一半量的流體已經(jīng)混合。結(jié)果是，即使每個墊的壓下量不過量增加，充足的混合也能夠?qū)崿F(xiàn)。
在上述實例中，操作通過由墊調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)移流體的量所控制。然而，可將推進墊保持在可選擇的位置，將連接閥317設(shè)定為完全閉合狀態(tài)，以及在可選擇的流體轉(zhuǎn)移量下在流體容置通道111b內(nèi)進行流體混合都是可能的。
(3)-3-3在兩個通道之間往復(fù)的液體轉(zhuǎn)移當(dāng)規(guī)定量的流體由流體容置通道111a被轉(zhuǎn)移至流體容置通道111b中時，在某些情況下，可采用允許流體由流體容置通道111b反流入流體容置通道111a中的中間階段。在這種情況下，流體可在兩個通道之間往復(fù)。
圖35A和35B示意顯示了流體如何在兩個通道間往復(fù)的情況。在第一步中，如圖35A所示，通過壓下流體容置通道111a的中心墊401a，將液體由流體容置通道111a轉(zhuǎn)移至流體容置通道111b。然后，如圖35B所示，通過壓下流體容置通道111b的中心墊401b，將液體由流體容置通道111b回返至流體容置通道111a。因為圖35A和35B所示的操作是交替進行的，流體可在流體容置通道111a和流體容置通道111b中均勻混合。
(3)-3-4混合比的不同在上述的流體的混合方法中，其中可在流體容置通道111a和流體容置通道111b之間進行流體回返轉(zhuǎn)移的情況A與其中不能進行上述流體的回返轉(zhuǎn)移的情況B不同。具體的，上述情況A和B在試劑和反應(yīng)產(chǎn)物之間的混合比值彼此不同。舉例來說，在其中不能進行回返轉(zhuǎn)移的情況B中的試劑反應(yīng)產(chǎn)物的混合比值為B0∶A1，而在其中可以進行回返轉(zhuǎn)移的情況A中的試劑反應(yīng)產(chǎn)物的混合比值為B0∶A0，其中A0表示在流體容置通道111a內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物的量，A1表示轉(zhuǎn)移至流體容置通道111b內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物的量，B0表示在流體容置通道111b內(nèi)的試劑的量。
同時，其中反應(yīng)產(chǎn)物可以呈殘留物的形式被部分允許保留在轉(zhuǎn)移出流體的流體容置通道111a中的情況與其中在這種混合方法中不能進行流體回返轉(zhuǎn)移的情況相對應(yīng)，所述殘留物對于在流體容置通道111b中進行的反應(yīng)是有害的。
(3)-3-5混合的效果
當(dāng)多種反應(yīng)連續(xù)地在氣-液雙層系統(tǒng)中進行的情況下，過去習(xí)慣每次在單一反應(yīng)室內(nèi)進行反應(yīng)時來提供所需的試劑。在該方法中，反應(yīng)室內(nèi)的流體的量在每個反應(yīng)中都增加，以至于需要有廢液室，這樣就造成了復(fù)雜的通道系統(tǒng)。同時，如果試劑的量下降，控制流體的轉(zhuǎn)移就很困難，這就導(dǎo)致了少量的液體殘留，尤其是在長通道內(nèi)。因而帶來了試劑的浪費和流體轉(zhuǎn)移量的不均的問題需要解決。
在微細(fine)通道系統(tǒng)中，在混合不同流體物流中難以在通道內(nèi)攪拌流體。甚至在使用例如其中合并不同流體物流的聯(lián)合通道的情況下，也很難實現(xiàn)均勻混合。
另一方面，按照上述實施方案，盡管轉(zhuǎn)移的試劑量相對較小，但反應(yīng)產(chǎn)物本身相對較大的量被轉(zhuǎn)移。在這種情況下，流體的轉(zhuǎn)移和混合可以容易的控制。
應(yīng)該注意的是，在流體的混合中，可以使用與流體和反應(yīng)條件一致的各種方式。進一步的，混合可以在無氣泡狀態(tài)下進行。這導(dǎo)致沒必要使用離心分離裝置來將流體分離為氣-液雙層。
(3)-4修正通過將推進墊分為更多數(shù)目的節(jié)段和/或形成鎖定系統(tǒng)來以在試劑和樣品的注入、轉(zhuǎn)移和混合步驟中具有多級結(jié)構(gòu)的方式固定推進墊，可以在更多種的容納流體體積、更多種的流體轉(zhuǎn)移量、更多種的流體轉(zhuǎn)移方法、以及更多種流體混合方法下來進行流體的轉(zhuǎn)移和混合。這導(dǎo)致可以本發(fā)明的操作可容易的與各種流體和反應(yīng)條件相一致。
(4)流體轉(zhuǎn)移的構(gòu)型(pattern)和流體轉(zhuǎn)移步驟的順序(4)-1檢測通道(4)-1-1核酸的檢測方法例如，在使用具有與待測目標(biāo)核酸互補的堿基(base)序列以及固定在檢測通道內(nèi)的單鏈核酸的核酸探針的情況下，可以使用已知的光學(xué)系統(tǒng)或電化學(xué)系統(tǒng)作為目標(biāo)核酸的檢測方法。
由日本專利No.2573443中公開的電化學(xué)檢測方法，可基本上應(yīng)用于按照本發(fā)明這種實施方案的檢測方法中。同時，也可以通過使用發(fā)光物質(zhì)形成固定的底板1來采用光學(xué)方法。
(4)-1-2核酸檢測芯片
可以使用由固定部件構(gòu)成的檢測底板500a作為用作檢測傳感器的核酸檢測芯片500。更具體的說，使用的是如日本專利公開No.2002-195997所披露的核酸檢測傳感器。在本發(fā)明中使用的檢測傳感器采用例如相同的檢測方法，并具有相同的使用材料，以及相同的電極結(jié)構(gòu)，盡管在本發(fā)明中采用被上面引用的專利文獻中作為現(xiàn)有文獻披露的結(jié)構(gòu)來作為檢測底板500a的結(jié)構(gòu)。
圖36示意顯示了核酸檢測芯片500的構(gòu)造。如上面引用的日本專利公開No.2002-195997中所公開的，在玻璃檢測底板500a上形成核酸固定電極501，反(counter)電極503和參比電極504。進一步的，在玻璃檢測底板500a上形成核酸固定電極的電接觸點511，反電極的電接觸點513和參比電極的電接觸點514，作為在這些電極501，503，504和檢測系統(tǒng)之間電信號交換的電接觸點。
同時，具有與待測目標(biāo)核酸互補堿基序列的單鏈核酸的核酸探針502通過由上述日本專利公開No.2002-195997中所披露的方法固定于核酸固定電極501上。
(4)-1-3檢測通道的結(jié)構(gòu)圖37顯示了檢測通道密封件520被置于核酸檢測芯片500上的確定的位置上的結(jié)構(gòu)。該檢測通道密封件520，其為一彈性部件，可通過使用等同于柔性片2的材料來形成。然而，由于該檢測通道密封件520不會受推進墊的作用發(fā)生局部形變，還可以使用具有相對高橡膠硬度的材料來制備檢測通道密封件520。如圖37所示，該檢測通道密封件520具有Z字形的通道開口521。所有的核酸固定電極521，反電極503以及參比電極504都位于通道開口521內(nèi)。同時，每個電極501，503和504都被設(shè)置在不被檢測通道密封件520所遮蓋的部位，核酸檢測芯片500設(shè)備為與檢測通道密封件520相接觸。
(4)-1-4檢測通道與底板的結(jié)合圖38是顯示從前面觀看的檢測部件塊106的結(jié)構(gòu)的傾斜視圖，圖39是顯示從前面觀看的圖38中所示檢測部件塊106的傾斜透視圖，圖40是顯示從后面觀看時由圖38所示的檢測部件塊106的結(jié)構(gòu)的傾斜圖。芯片凹陷128的深度與核酸檢測芯片500的厚度相等，并且具有與核酸檢測芯片500基本相等的面積，所述芯片凹陷128形成在檢測部件塊106的背面上。接觸點開口151以延伸至檢測部件塊106的形式形成于芯片凹陷128的一部分中。
深度基本上等于檢測通道密封件520的厚度、還自芯片凹陷128的底面延伸的密封件凹陷125也形成于芯片凹陷128的一部分中。檢測通道密封件520與密封件凹陷125的最深的平面部分接觸結(jié)合。進一步的，核酸檢測芯片500與芯片凹陷128最深的平面部分接觸結(jié)合，使得核酸檢測芯片500與檢測通道密封件520接觸。
由于上述的結(jié)構(gòu)，形成了與外部隔離并且由核酸檢測芯片500、檢測通道密封件520和檢測部件塊106構(gòu)成的檢測通道531。核酸檢測芯片500，檢測通道密封件520和檢測部件塊106可以彼此結(jié)合或焊接或附著在一起。同時，核酸檢測芯片500，檢測通道密封件520和檢測部件塊106還可通過使用固定部件或固定部分來彼此整體結(jié)合，以致形成核酸檢測封閉盒100。
(4)-1-5再處理通道和檢測通道的關(guān)系如圖38所示的檢測部件塊106為一包括再處理通道131的部件塊，檢測通道531排列在再處理通道131的低部部分中。左側(cè)的引流口126和右側(cè)的引流口127，它們延伸穿過檢測部件塊106形成，以及檢測通道邊緣部分118和119，它們在檢測部件塊106的上表面形成，都包括在檢測通道531中，形成了單一的通道。
圖39是顯示從圖38所示的前面看時，檢測部件塊106的傾斜結(jié)構(gòu)圖。在背面形成的檢測通道531、每一凹陷等的位置關(guān)系在圖39中以虛線表示。
圖41是顯示圖38所示的沿線XLI-XLI的檢測部件塊106的橫斷面示意圖。如圖38和41所示，檢測通道531通過兩個通道的邊緣部分，即，排列于左側(cè)引流口126和右側(cè)引流口127中的檢測通道邊緣部分118和119，與連接通道116和117連接。
具體的說，檢測通道邊緣部分118的左側(cè)通過連接通道117a與流體容置通道111a連接，檢測通道邊緣部分118的右側(cè)通過連接通道116b與再處理通道131連接。這些連接通道可以通過相應(yīng)的連接墊407a和406a打開和閉合。
類似的，連接通道邊緣部分119的左側(cè)通過連接通道117b與再處理通道131連接，連接通道邊緣部分119的右側(cè)通過連接通道116c與流體容置通道111c連接。這些連接通道可以通過相應(yīng)的連接墊407b和406c開發(fā)和閉合。
(4)-1-6接觸點的打開部分如圖38所示，用于將核酸固定電極的電接觸點511，反電極的電接觸點513和參比電極的電接觸點514(這些電接觸點都位于核酸檢測芯片500上)連接到檢測盒外部的檢測系統(tǒng)的接觸點開口151位于檢測部件塊106中。確定核酸檢測芯片500的位置，并且以使接觸點511，513和514排列在接觸點開口151內(nèi)的方式來固定核酸檢測芯片500。
(4)-2初始注入圖42顯示了用于本發(fā)明實施方案中的核酸檢測試劑盒100的通道系統(tǒng)。
如同圖1，42顯示了通道系統(tǒng)，其中邊緣部件塊102、兩個中間部件塊101、檢測部件塊106、中間部件塊101、和邊緣部件塊103按照圖中由左側(cè)觀察所提及的順序排列。邊緣部件塊102包括一個流體容置通道811a，挨著邊緣部件塊102的第一中間部件塊101包括一個流體容置通道811b，挨著第一中間部件塊101的第二中間部件塊101包括一個流體容置通道811c。挨著第二中間部件塊101的檢測部件塊106包括一個再處理通道811d和一個設(shè)置為再處理通道811d旁路(bypass)的檢測通道531。挨著位于圖右側(cè)的檢測部件塊106的中間部件塊101包括一個流體容置通道811e。還有，位于圖右側(cè)的邊緣部件塊103包括一個流體容置通道811f。相鄰的通道通過連接通道彼此連接，并且每一個連接通道都安了一個閥門，以便打開或關(guān)閉連接通道。
日本專利公開No.2002-195997和日本專利公告No.2573443中所披露的方法，除非特別說明，可以應(yīng)用于所述方法各步驟，因而，對應(yīng)于各方法步驟應(yīng)關(guān)注這些專利文獻。首先，對初始狀態(tài)進行敘述，在該狀態(tài)下，所有需要的試劑都被注入以使得核酸檢測系統(tǒng)準(zhǔn)備好以發(fā)售到市場。同時公開的是使用每一試劑的反應(yīng)過程。
(4)-2-1核酸的擴增在流體留置通道811a中，例如聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)這樣的反應(yīng)在含有核酸的樣品中進行，使得樣品中的核酸得以擴增。核酸擴增的方法沒有特別的限制?？梢允褂貌煌暮怂釘U增方法，包括伴有溫度改變的方法，例如聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)以及等溫擴增方法。舉例來說，可以應(yīng)用活體樣本，例如，血液，血清，尿，唾液和口腔粘膜，作為含有核酸的樣本。例如，在PCR方法中，按照如下所示應(yīng)用熱循環(huán)來連續(xù)地擴增核酸。
a.在92℃-95℃下加熱10-15秒以使雙鏈核酸變性，接著進行雙鏈核酸的解鏈和分離以形成單鏈核酸的核酸。
b.然后，將核酸冷卻并在55℃-65℃下保持10-15秒以使引物(primer)退火，由此使得兩種引物與分離的單鏈核酸配對，從而部分形成雙鏈的核酸。
c.接下來，將核酸保持在70℃-72℃下持續(xù)10-15秒，以延長與用于核酸合成起始點的兩種引物互補的額外的核酸鏈。
在進行PCR的方法中，將含有dNTP，引物，聚合酶，以及其它PCR方法所需的試劑的緩沖液加入流體容置通道811a中。如需要，還可以在樣品溶液中加入有效降低抑制核酸擴增物質(zhì)的效果的試劑。例如，可以在樣品溶液中加入由Shimazu Seikakusho K.K.制作的“Ampdirect”。有效降低抑制核酸擴增物質(zhì)的效果的試劑是允許直接在血液中直接取出核酸進行PCR方法的試劑。在流體容置通道811a中所加入的試劑總量為約48μl。
(4)-2-2單鏈核酸產(chǎn)生在流體容置通道811b中，在流體容置通道811a中進行的核酸擴增過程中所擴增的雙鏈核酸，通過，例如核酸外切酶(λexonuclease)的方法得到單鏈核酸。在這一階段，樣品被保持在35℃-39℃下約30分鐘至3小時以維持該酶反應(yīng)。最后，樣品被在92℃-95℃下加熱3-6分鐘以滅活該酶。用于該階段的共約12μl的含于緩沖液中的核酸外切酶和試劑被加入流體容置通道811b中。
(4)-2-3保護鏈的給予(Impartation)在流體容置通道811c內(nèi)，將與不與核酸探針502互補的擴增的單鏈核酸樣品部分的序列互補的保護鏈核酸鏈通過日本專利公開No.6-70799所披露的方法加入到所使用的擴增的單鏈核酸樣品中。結(jié)果，擴增的核酸樣品的自身雜交被抑制，以提高檢測的靈敏性。在該階段，若需要，雜交反應(yīng)在保護鏈和核酸樣品之間進行，所述雜交反應(yīng)按下述進行，即，將核酸樣品維持在95-98℃下約1-5分鐘，以使核酸熱變性，接下來以2℃/min的冷卻率將核酸樣品溫和地冷卻至25℃。該過程所使用的總量約12μl的試劑被加入流體容置通道811b中。
(4)-2-4雜交在檢測通道531中，將進行了擴增和預(yù)處理的核酸樣品和在核酸固定電極501上的核酸探針502保持在一個規(guī)定的反應(yīng)溫度下(例如，20-40℃下30-60分鐘)，以進行雜交反應(yīng)。為了保存可以將核酸探針502進行干燥，并將干凈和消毒過的氣體物質(zhì)，例如氮氣和空氣裝入檢測通道531內(nèi)。在雜交反應(yīng)階段，檢測通道531被加入含有核酸樣品的液體。在閉合系統(tǒng)的核酸檢測試劑盒內(nèi)，不可能將先前裝入的氣體物質(zhì)排出到外部。因此，再處理通道811d具有一個可以再處理上述氣體物質(zhì)的內(nèi)部空間。再處理通道811d的內(nèi)部空間在初始狀態(tài)下基本為零，并且再處理通道811完全關(guān)閉。作為替代方案，可以在檢測通道531內(nèi)加入例如緩沖液或生理鹽水的流體來代替氣體物質(zhì)。
(4)-2-5洗滌在檢測通道531內(nèi)，核酸固定電極501在完成雜交反應(yīng)后進行洗滌，沒有參加雜交反應(yīng)的核酸樣品被從核酸固定電極501表面除去。在該過程中，使用緩沖液作為洗滌液。用于該過程的洗滌液被加入流體容置通道811e并且當(dāng)使用洗滌液時，轉(zhuǎn)移到檢測通道531內(nèi)?？偭考s48μl的所有試劑被加入流體容置通道811e中。
(4)-2-6電化學(xué)測量在檢測通道531內(nèi)，螯合劑(螯合物)，該物質(zhì)為一可選擇性的與雙鏈核酸的雜交部分結(jié)合的雙鏈核酸識別體，在洗滌階段后可作用于雜交的核酸樣品，以進行電化學(xué)測量。在該電化學(xué)測量中，施加高于螯合劑進行電化學(xué)反應(yīng)的電勢的電勢，來測量來自螯合劑的反應(yīng)電流值。在該階段，電勢以恒定速率掃描(Swept)。目標(biāo)核酸的檢測以獲得的電流值為基礎(chǔ)進行判斷。同時在檢測過程中，將溫度保持在，例如，20-25℃。將所使用的螯合劑注入到流體容置通道811f中并且當(dāng)使用螯合劑時，轉(zhuǎn)移至檢測通道531中。總量約48μl的所有試劑被注入到流體容置通道811f中。
(4)-3流體轉(zhuǎn)移的順序用于檢測的核酸檢測盒100按照圖42所示的在所需試劑已被加入的狀態(tài)下提供給使用者。
(4)-3-1核酸擴增第一步，通過打開入口-出口閥814和815來注入含有核酸的樣品。加入樣品后，關(guān)閉入口-出口閥814和815。然后，如圖42所示，由熱傳遞裝置(未顯示)將預(yù)定的溫度循環(huán)應(yīng)用到連接閥831處于閉合狀態(tài)下的流體容置通道811a以擴增核酸。
(4)-3-2生成單鏈核酸如圖43所示，在核酸擴增完成后打于連接閥831，以推進流體容置通道811a的中心墊401a。結(jié)果是，作為反應(yīng)后所形成的產(chǎn)物的擴增的核酸樣品被從流體容置通道811a中轉(zhuǎn)移到流體容置通道811b中，轉(zhuǎn)移的量約為36μl。在該階段，轉(zhuǎn)移到流體容置通道811b中的反應(yīng)產(chǎn)物與已加入流體容置通道811b中的試劑充分混合。完成混合后，連接閥831關(guān)閉。然后，使流體容置通道811b達到預(yù)定的溫度，以開始生產(chǎn)單鏈和的反應(yīng)。
(4)-3-3保護鏈的加入如圖44所示，在產(chǎn)生單鏈核酸的反應(yīng)完成后打開連接閥832，并且流體容置通道811b的中心墊401b被推進，以使作為已被轉(zhuǎn)化為單鏈核酸的反應(yīng)產(chǎn)物的核酸樣品由流體容置通道811b轉(zhuǎn)移至流體容置通道811c中，轉(zhuǎn)移的量約為36μl。在該階段，轉(zhuǎn)移至流體容置通道811c中的反應(yīng)產(chǎn)物與已加入流體容置通道811c中的試劑充分混合。完成混合后，連接閥832閉合。然后，如需要，賦予預(yù)定的溫度，以開始反應(yīng)以便加入保護鏈。
(4)-3-4雜交雜交過程包括(4a)雜交，(4b)用空氣的凈化，部分1，(4c)所用反應(yīng)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，部分1，以及(4d)所用反應(yīng)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，部分2。
(4)-3-4a雜交如圖45所示，在加入保護鏈的反應(yīng)完成后，打開連接閥833和835。然后，流體容置通道811c的中心墊401c，左側(cè)墊402c和右側(cè)墊403c被推進以使得具有加入保護鏈的核酸樣品的反應(yīng)產(chǎn)物由流體容置通道811c被轉(zhuǎn)移至檢測通道531內(nèi)，轉(zhuǎn)移的量約為48μl。同時，對應(yīng)于再處理通道811d的中心墊401d，左側(cè)墊402d和右側(cè)墊403d的鎖定部件被釋出，使得加入檢測通道531內(nèi)的氣體在再再處理通道811d內(nèi)被再處理，處理的量約為48μl。
為了使固定在檢測通道531內(nèi)的核酸探針502與被轉(zhuǎn)移至檢測通道531內(nèi)的核酸樣品充分相容，或為了使在轉(zhuǎn)移核酸樣品階段中核酸樣品的濃度在檢測通道531的所有區(qū)域呈一致，除了以恒定轉(zhuǎn)移速率轉(zhuǎn)移核酸樣品外，還可以以往復(fù)方式或以脈沖轉(zhuǎn)移方式來轉(zhuǎn)移核酸樣品。在采用的核酸樣品的特定轉(zhuǎn)移方法的情況下，可以減少電流測量值的不均一。在轉(zhuǎn)移核酸樣品的往復(fù)方式中，核酸樣品可以由檢測通道531向流體容置通道811c轉(zhuǎn)移，通過推進再處理通道811d的推進墊，即中心墊401d，左側(cè)墊402d和右側(cè)墊403d來進行。在核酸樣品的轉(zhuǎn)移完成后，連接閥833和835閉合。進一步的，在連接閥833和835閉合后，檢測通道531被維持在規(guī)定的溫度下，以起動雜交反應(yīng)。
(4)-3-4b用空氣的凈化，部分1
如圖46所示，在雜交反應(yīng)完成后打開連接閥835和833。然后，再處理通道811d的中心墊401d，左側(cè)墊402d和右側(cè)墊403d被推進，使得再處理通道811d中的已加入的氣體物質(zhì)被重新加入檢測通道531中，加入的量約為48μl。在該階段，對應(yīng)于流體容置通道811c的中心墊401c，左側(cè)墊402d和右側(cè)墊403d的鎖定部件被同時釋出，使得雜交反應(yīng)后的核酸樣品由檢測通道531轉(zhuǎn)移至流體容置通道811c中，數(shù)量約為48μl。核酸樣品的轉(zhuǎn)移完成后，連接閥833和835閉合，從而完成用空氣的凈化，部分1。
(4)-3-4c所用反應(yīng)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，部分1如圖47所示，在用空氣凈化部分1完成后，打開檢測通道531的連接閥831。然后，流體容置通道811b的左側(cè)墊402b和右側(cè)墊403b被進一步推進，形成完全閉合狀態(tài)。結(jié)果是，流體容置通道811b內(nèi)剩余的液體物質(zhì)被轉(zhuǎn)移至流體容置通道811a中，量約為12μl。在該階段，流體容置通道811a處于僅有左側(cè)墊402閉合的狀態(tài)下，并且流體容置通道811a的內(nèi)部空間維持在約24μl下。結(jié)果是，流體容置通道811a內(nèi)沒有形成負壓。在完成剩余液體物質(zhì)的轉(zhuǎn)移后，連接閥831閉合。
(4)-3-3d用過的反應(yīng)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移部分2如圖48所示，在將流體容置通道811b中的殘余液體材料轉(zhuǎn)移之后將連接閥832打開并且，接下來，流體容置通道811c的中心墊401c、左側(cè)墊402c以及右側(cè)墊403c被推入。其結(jié)果，完成雜交反應(yīng)的核酸樣品被進一步從流體容置通道811c轉(zhuǎn)移進入流體容置通道811b，其量大約為48μl。在這一階段，流體容置通道811b的中心墊401b、左側(cè)墊402b以及右側(cè)墊403b的鎖定部件處于開啟狀態(tài)。核酸樣品的轉(zhuǎn)移完成之后，連接閥832被關(guān)閉。
(4)-3-5清洗清洗步驟包括(5a)清洗和(5b)空氣吹洗，部分2。
(4)-3-5a清洗如圖49所示，在將流體容置通道811c中的殘余液體材料轉(zhuǎn)移之后打開連接閥834和836。接下來，流體容置通道811e的中心墊401e、左側(cè)墊402e以及右側(cè)墊403e被推入，以致允許清洗溶液從流體容置通道811e被轉(zhuǎn)移至檢測通道531，其量大約為48μl。同時，再處理通道811d的中心墊401d、左側(cè)墊402d以及右側(cè)墊403d的鎖定部件打開，以允許檢測通道531中載入的氣體材料進入再處理通道811d被再處理，其量大約為48μl。
在轉(zhuǎn)移清洗溶液階段，為了從核酸固定電極501表面無誤地去除沒有與核酸探針502雜交的核酸樣品，對清洗溶液的轉(zhuǎn)移方式除了以衡量的液體轉(zhuǎn)移速率之外，也可按往復(fù)方式或者以脈沖方式來轉(zhuǎn)移該清洗溶液。在這種情況下，可以抑制電流測量值的不均勻性。
在轉(zhuǎn)移清洗溶液的往復(fù)方式中，通過再處理通道811d的推動墊的推動，可將清洗溶液從檢測通道531中轉(zhuǎn)移到流體容置通道811e中。完成清洗溶液的轉(zhuǎn)移之后，連接閥834和836被關(guān)閉。
(4)-3-5b空氣吹洗，部分2如圖50所示，完成清洗處理后連接閥835和833被打開，并且再處理通道811d的中心墊401d、左側(cè)墊402d以及右側(cè)墊403d被推入。其結(jié)果，裝載入再處理通道811d的氣體材料被再裝載入檢測通道531中，其量大約為48μl。同時，流體容置通道811c的中心墊401c、左側(cè)墊402c以及右側(cè)墊403c的鎖定部件處于開啟狀態(tài)，以允許完成清洗處理后的清洗溶液從檢測通道531中轉(zhuǎn)移進入流體容置通道811c中，其量大約為48μl。完成清洗溶液的轉(zhuǎn)移之后，連接閥833和835被關(guān)閉，從而完成檢測通道531的空氣吹洗，部分2。
(4)-3-6電化學(xué)測量電化學(xué)測量包括(6a)插入劑的轉(zhuǎn)移，以及(6b)插入劑的轉(zhuǎn)移和電化學(xué)測量。
(4)-3-6a插入劑的轉(zhuǎn)移如圖51所示，完成空氣吹洗、部分2后，連接閥837被打開，并且流體容置通道811f的中心墊401f、左側(cè)墊402f以及右側(cè)墊403f被推入以允許插入劑從流體容置通道811f中被轉(zhuǎn)移進入流體容置通道811e，其量大約為48μl。在該階段，流體容置通道811e的中心墊401e、左側(cè)墊402e以及右側(cè)墊403e的鎖定部件處于開啟狀態(tài)。完成插入劑的轉(zhuǎn)移后，連接閥837被關(guān)閉。
(4)-3-6b插入劑的轉(zhuǎn)移和電化學(xué)測量如圖52所示，完成插入劑的轉(zhuǎn)移之后連接閥834和836被打開，并且流體容置通道811e的中心墊401e、左側(cè)墊402e以及右側(cè)墊403e被推入。其結(jié)果，插入劑被從流體容置通道811e中轉(zhuǎn)移進入檢測通道531，其量大約為48μl。同時，對應(yīng)于再處理通道811d的中心墊401d、左側(cè)墊402d以及右側(cè)墊403d的鎖定部件被打開，以允許裝載于檢測通道531中的氣體材料進入再處理通道811d中被再處理，其量大約為48μl。
為了使插入劑與固定在檢測通道531內(nèi)的雜交核酸探針502反應(yīng)充分，或者為了使得位于檢測通道531整個區(qū)域上的插入劑濃度均勻，可以允許除以恒定轉(zhuǎn)移速率的轉(zhuǎn)移方式之外以往復(fù)方式或者脈沖方式來轉(zhuǎn)移插入劑。在這種情況下，可以抑制電流測量值的不均勻性。
在轉(zhuǎn)移插入劑的往復(fù)方式中，通過推入再處理通道811d的推壓墊，插入劑可以從檢測通道531被轉(zhuǎn)移至流體容置通道811e中。完成插入劑的轉(zhuǎn)移之后，連接閥834和836被關(guān)閉。834和836被關(guān)閉之后，檢測通道531被維持在預(yù)定溫度下以啟動電化學(xué)測量。
(4)-3-7連續(xù)反應(yīng)操作所產(chǎn)生的效果如上所述，具有可變?nèi)莘e通道結(jié)構(gòu)的核酸檢測封閉試劑盒100產(chǎn)生了顯著的總結(jié)如下的效果a、在反應(yīng)以及液體材料的轉(zhuǎn)移過程中，可注入試劑而不會摻入導(dǎo)致危害的空氣泡。
b、由于連接通道可設(shè)置為最小長度，在連接通道中幾乎不存在空余空間和殘留液體材料。
c、由于試劑流體保持通道的內(nèi)外側(cè)沒有壓力差，在長期的試劑儲存過程中不必擔(dān)心流體泄漏。
d、在液體材料的轉(zhuǎn)移階段不必擔(dān)心流體泄漏，這是因為試劑流體保持通道的內(nèi)外側(cè)沒有壓力差。
e、試劑和反應(yīng)產(chǎn)物可被輕易的混合，并可滿意地進行反應(yīng)。
f、在雜交過程、清洗過程以及與插入試劑的反應(yīng)過程中，流體材料轉(zhuǎn)移可采用復(fù)雜的構(gòu)型，從而可抑制電流測量值的最終不均勻性。
(5)熱傳遞單元現(xiàn)在參照圖53-56對熱傳遞單元的結(jié)構(gòu)進行詳細描述。
圖53是例證熱傳遞單元600結(jié)構(gòu)的斜視圖，所述傳遞單元600由兩個熱傳遞塊600a和600b組成，熱傳遞單元600在將熱傳遞給核酸檢測試劑盒100的階段使用。圖54是一個橫斷面視圖，展示了熱傳遞塊600a和600b與核酸檢測試劑盒100間隔設(shè)置的狀態(tài)。更進一步的，圖55是一個橫斷面視圖，展示了熱傳遞塊600a和600b與核酸檢測試劑盒100相接觸的狀態(tài)。
(5)-1熱傳遞單元的結(jié)構(gòu)如圖54所示，熱傳遞單元600被用于為PCR過程提供溫度循環(huán)，因而，熱傳遞單元600必需能夠進行加熱和冷卻。處于這種情況下，熱傳遞塊600a由珀耳帖效應(yīng)(Peltier)元件601a、具有高熱導(dǎo)性能的如鋁或銅金屬制成的接觸點604a、散熱片602a以及冷卻風(fēng)扇603a組成。將具有高熱導(dǎo)的粉末如鋁粉與基油如硅油混合得到的潤滑脂被用于實現(xiàn)珀耳帖效應(yīng)元件601a與接觸點604a之間的粘結(jié)以及珀耳帖效應(yīng)元件601a與散熱片602a之間的粘結(jié)。熱傳遞單元600還具有一個溫度傳感器(未示)用于測量核酸檢測試劑盒100或熱傳遞塊600a、600b、610a以及610b規(guī)定部分的溫度，或者用于控制核酸檢測試劑盒100或熱傳遞塊600a、600b、610a以及610b規(guī)定部分的溫度。附帶地，熱傳遞塊600a、600b、610a以及610b在結(jié)構(gòu)上基本彼此相等。
(5)-2熱傳遞單元與試劑盒的接觸圖54顯示了熱傳遞單元600排列的初始狀態(tài)。由中心墊401、左側(cè)塊402和右側(cè)塊403組成并且對應(yīng)于流體容置通道111的推動塊4處于關(guān)閉的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，熱傳遞單元600以及610相對于核酸檢測試劑盒100是可移動的，并可被設(shè)置在核酸檢測試劑盒100的任意位置。
圖55顯示了熱傳遞單元600對核酸檢測試劑盒100的熱傳遞狀態(tài)。在該階段中，由處于打開狀態(tài)的推動塊4進一步打開獲得了推動塊4的完全打開狀態(tài)。在推動塊4處于完全打開狀態(tài)的情況下，熱傳遞塊600a可通過柔性片2傳遞熱至通道內(nèi)的液體材料。在這種情況下，柔性片2具有大約0.3mm的厚度，形成流體容置通道111后表面的固定底板1的厚度設(shè)置為0.4mm，以創(chuàng)造熱從兩表面相對傳遞時事實上相同的條件。在這種方式下，熱傳遞塊600a和600b使熱傳遞至流體容置通道111再將熱傳遞至核酸檢測試劑盒100。應(yīng)當(dāng)注意的是熱轉(zhuǎn)移塊600a和600b與流體容置通道111的兩面相接觸，因此，熱轉(zhuǎn)移到流體容置通道111是由流體容置通道111的兩邊完成的。
(5)-3柔性片向外的擴張圖56概略的示意了通道內(nèi)液體材料605獲得來自熱傳遞單元600的熱傳遞之后熱膨脹的情景。通過推動用于推動熱傳遞單元的彈簧604a和604b將規(guī)定載荷施與熱傳遞塊600a和600b。如果通道內(nèi)的液體材料605發(fā)生了熱膨脹，柔性片2向核酸檢測試劑盒100的外側(cè)擴張以增加通道內(nèi)部的體積。其結(jié)果，即使在加熱階段通道內(nèi)壓力的上升也得以減緩，從而使得可防止通道內(nèi)液體材料605泄漏到核酸檢測試劑盒100的外側(cè)以及因壓力上升泄漏到其它通道內(nèi)部。特別地，在由PCR方法進行的核酸擴增階段中，可將快速溫度循環(huán)所件有的通道內(nèi)的快速的壓力波動減緩。這導(dǎo)致本發(fā)明熱傳遞單元可有效防止在核酸擴增階段通道內(nèi)的流體泄漏。
為了通過柔性片2向核酸檢測試劑盒100的外側(cè)擴張來調(diào)節(jié)通道內(nèi)壓力的升高以及為了通過保持柔性片2與接觸點604a的接觸實現(xiàn)熱傳遞，位于柔性片2側(cè)面的熱傳遞塊的推動彈簧604a應(yīng)是低負載彈簧。優(yōu)選的，一種恒定負載的彈簧被用作上述的推動彈簧604a。還應(yīng)注意到，將熱傳遞到柔性片2和熱膨脹的要求只要接觸點604a和柔性片2彼此位置靠近就可以同時被滿足，既使接觸點604a和柔性片2彼此并沒有完全或部分接觸。
如上所述，柔性片2的伸縮性同時具有下述三種功能a.柔性片2向通道的內(nèi)區(qū)變形以施壓于通道內(nèi)的流體。其結(jié)果，通道內(nèi)的流體通過連接通道117被轉(zhuǎn)移至鄰近的流體容置通道111b。
b.隨著例如熱膨脹導(dǎo)致的流體體積的增加，柔性片2向通道外變形。其結(jié)果，通道內(nèi)流體壓力的上升被調(diào)節(jié)以防止流體的泄漏。
c.即使在熱膨脹階段中柔性片2也與接觸點604a保持良好接觸或被設(shè)置的很接近，以實現(xiàn)傳熱。
(5)-4鄰近流體容置通道的冷卻圖53顯示了熱傳遞塊600a、600b、610a以及610b與核酸檢測試劑盒100的接觸狀態(tài)。如圖53所示，熱傳遞塊600a以及600b被設(shè)置的與用于擴增核酸的流體容置通道811a的位置相一致。例如，當(dāng)采用PCR法擴增核酸時，流體容置通道811a的溫度被升至約98℃。并且，在采用等溫擴增反應(yīng)的LAMP方法的情況下，流體容置通道811a的溫度被維持在60-65℃。在該階段，含酶試劑已經(jīng)被裝入鄰近的流體容置通道811b。由于裝在流體容置通道811b的酶的功能在不低于50℃的溫度下開始退化，所以必須防止流體容置通道811b的的溫度因流體容置通道811a正在進行核酸擴增的熱傳導(dǎo)而被升至50℃或更高。在這種情況下，與鄰近的流體容置通道811b相接觸的熱傳遞單元610a以及610b也發(fā)揮冷卻單元的作用用于冷卻鄰近的流體容置通道811b。
(5)-5系列相連的通道同樣，流體容置通道811c中的試劑，尤其是，檢測通道531中的核酸探針，不耐熱。因此，在進行核酸擴增時有必要冷卻的不僅僅是鄰近的流體容置通道811b還包括流體容置通道811c以及檢測通道531。如圖53所示，流體容置通道例如各種流體容置通道111以及再處理通道131被串連于核酸接測試劑盒100內(nèi)。在這種情況下，源自正被加熱的流體容置通道的熱傳遞可被鄰近的流體容置通道吸收。其結(jié)果，可抑制所述鄰近流體容置通道下游的流體容置通道的溫度升高。
(5)-6熱傳遞單元的效果由熱傳遞單元600、610與具有可變體積通道結(jié)構(gòu)的核酸檢測試劑盒100組合產(chǎn)生的顯著效果總結(jié)如下a.由于通道串連設(shè)置，通過簡單的冷卻鄰近流體容置通道，可抑制未使用的試劑溫度的升高。
b.由于用于可變體積通道中的推動塊是可移動的，可將推動塊設(shè)置為完全開發(fā)狀態(tài)。其結(jié)果，可由流體容置通道的兩側(cè)實現(xiàn)熱傳遞從而抑制熱損失。
(6)自動控制設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)(6)-1自動控制組成部件(6)-1-1方塊57是展示核酸檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方塊圖，所述系統(tǒng)包括用于自動控制核酸檢測系統(tǒng)每一組件的結(jié)構(gòu)。如圖57所示，根據(jù)個人計算機主機751給出的指令，通過對核酸檢測試劑盒100施加各種操作，可自動進行核酸檢測。在檢測設(shè)備體752中設(shè)置控制部件753，所述控制部件753根據(jù)個人計算機主機751所發(fā)出的指令產(chǎn)生控制信號，來控制核酸檢測系統(tǒng)的各種組件?？刂撇考?53包括一個主控制器754、一個受主控制器754指令操縱的傳動驅(qū)動器755、一個溫度控制驅(qū)動器756、以及一個流體測量驅(qū)動器757。主控制器754被連接于位于控制部件753外側(cè)的動力源風(fēng)扇758上。
(6)-1-2運動控制傳動驅(qū)動器755由，例如，步進馬達驅(qū)動器形成。根據(jù)位置傳感器764檢測的核酸檢測試劑盒的位置，傳動驅(qū)動器755用于驅(qū)動流體轉(zhuǎn)移傳動裝置762以及可分離的傳動裝置763，從而轉(zhuǎn)移流體或執(zhí)行連接-分離操作。位置傳感器764，其在展示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的附圖上沒有被特別示出，被設(shè)置在核酸檢測試劑盒100的驅(qū)動單元701以及702移動位置的附近，后文將對所述驅(qū)動單元進行敘述。在本發(fā)明的這一實施方案中，流體轉(zhuǎn)移傳動裝置762以及可分離的傳動裝置763由驅(qū)動單元701和702來實現(xiàn)。
(6)-1-3溫度控制溫度控制驅(qū)動器756基于由溫度傳感器766探測到的溫度用于控制加熱器/散熱器765以控制溫度。在本發(fā)明的該實施方案中，加熱器/散熱器765由熱傳遞單元600和610來實現(xiàn)。
(6)-1-4電流測量控制電流測量驅(qū)動器757通過連接到核酸檢測試劑盒100上的電連接器703取得電流信號，所述核酸檢測試劑盒100由試劑盒支撐器721支持以通過電流測量終端部件761獲得電流信號。
(6)-2運動控制機構(gòu)圖58以及59分別例示了用于自動執(zhí)行上述各反應(yīng)的自動控制機構(gòu)。更特別的，圖58是一斜視圖展示了在該機構(gòu)使用過程中自動控制機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。另外，為了描述的方便，圖59是一斜視圖以分解方式展示自動控制機構(gòu)組成部件的結(jié)構(gòu)。
(6)-2-1X方向運動控制如圖58所示，試劑盒支撐器721以及固定X-平板(stage)722以固定方式被設(shè)置于支撐平臺720上。試劑盒支撐器721包括橫桿721a和721b用于支撐核酸檢測試劑盒100的兩側(cè)以引導(dǎo)核酸檢測試劑盒100在X軸方向上接近操作部件。可移動的X-平板723被安置在固定X-平板722上?？赏ㄟ^X-驅(qū)動裝置714在固定X-平板722的X-方向上確定可動X-平板723的位置。
設(shè)置在操作部件中的是電連接器703，兩個驅(qū)動單元701，702以及作為被驅(qū)動目標(biāo)的兩個熱傳遞單元600、610。通過上述X-方向上的驅(qū)動系統(tǒng)和沿Y-以及Z-方向上的驅(qū)動系統(tǒng)，操作部件可自由的沿X-，Y-以及Z-方向運動。
(6)-2-2Y-方向運動控制
Y-方向的驅(qū)動系統(tǒng)包括固定Y-平板731、可動Y-平板713a、以及與可動Y平板713a一起移動的可動裝配板713b，所述可動Y-平板731a可由Y-驅(qū)動裝置732沿Y-方向相對于固定Y-平板731移動以獲得在Y-方向上確定的位置。固定Y平板731被固定于可動X-平板723。這導(dǎo)致固定Y-平板731可隨X-平板723沿X-方向的運動一起沿X-方向移動。
(6)-2-3Z-方向運動控制Z-方向第一驅(qū)動系統(tǒng)包括固定的Z-平板725a和可動Z-平板726a，所述可動Z-平板726a可被第一Z-驅(qū)動裝置711驅(qū)動，從而確定在Z-方向上可動的Z-平板726a相對于固定Z-平板725a的位置。固定Z-平板725a被固定于第一Z-平板裝配板724a上，而第一Z-平板裝配板724a被固定在一可動裝配板713b上。其結(jié)果，固定Z-平板725a也可沿X-以及Y-方向隨著沿X-以及Y-方向運動的第一Z-平板裝配板724a而一起移動。
Z-方向第二驅(qū)動系統(tǒng)包括固定的Z-平板725b和可動Z-平板726b，所述可動Z-平板726b可被第二Z-驅(qū)動裝置712驅(qū)動，從而確定在Z-方向上可動的Z-平板726b相對于固定Z-平板725b的的位置。固定Z-平板725b被固定于第二Z-平板裝配板724b上，而所述第二Z-平板裝配板724b被固定在可動裝配板713b上。其結(jié)果，固定Z-平板725b也可沿X-以及Y-方向隨著沿X-以及Y-方向運動的第二Z-平板裝配板724b而一起移動。
(6)-2-4相關(guān)運動控制驅(qū)動單元701以及702分別通過裝配板727a和727b被固定于可動Z-平板726a和726b上。其結(jié)果，驅(qū)動單元701以及702可自由地沿X-，Y-以及Z-方向上隨著沿X-，Y-以及Z-方向運動的可動Z-平板726a和726b而一起移動。
同樣，熱傳遞單元600和610通過裝配桌741和742且還通過轉(zhuǎn)配板727a和727b被固定于可動Z-平板726a和726b上，使得熱傳遞單元600和610可選擇性的移動。類似的，電連接器703也被固定于可動Z-平板726a和726b上，使得電連接器703被置于驅(qū)動單元701和702正上方的鄰近區(qū)域并可選擇性的移動。其結(jié)果，熱傳遞單元600、610以及電連接器703也可自由地沿X-，Y-以及Z-方向上與X-，Y-以及Z-方向上的可動Z-平板726a和726b一起移動。應(yīng)該注意到，然而，熱傳遞單元600、610以及電連接器703可選擇性的沿Z-方向移動以使得可單獨將熱傳遞單元600、610以及電連接器703置于核酸檢測試劑盒100的鄰近位置或者與核酸檢測試劑盒100相接觸。
本發(fā)明設(shè)置了兩個驅(qū)動器單元701和702并且這兩個驅(qū)動器單元可單獨驅(qū)動。其結(jié)果，通過使這些驅(qū)動單元中的一個完成施壓于墊的操作而另一個驅(qū)動單元來解除壓力，可以實現(xiàn)流體轉(zhuǎn)移操作。例如，可以利用驅(qū)動單元701推動通道的中部以及通過驅(qū)動器單元702解除作用于流體容置通道左側(cè)的壓力來實現(xiàn)在流體容置通道中循環(huán)試劑。
類似的，本發(fā)明設(shè)置了兩個熱傳遞單元600和610，且這兩個熱傳遞單元的溫度可被單獨控制。其結(jié)果，可以實行單一控制以便例如在一個通道中加熱而在另外一個通道中冷卻。
(6)-3核酸檢測系統(tǒng)的效果如上所述，按照本發(fā)明第一實施方案的核酸檢測試劑盒100和配備了核酸檢測試劑盒100以及驅(qū)動系統(tǒng)和用于自動控制核酸檢測試劑盒100的控制系統(tǒng)的核酸檢測系統(tǒng)，可以連續(xù)自動實施系列操作，包括核酸擴增以及其他所需處理以及在封閉系統(tǒng)中對目標(biāo)核酸的檢測。
(7)第一實施方案的修改順便指出，本發(fā)明不局限于上述的第一實施方案。
具體來說，固定基板1、柔性片2以及覆蓋板3的材料不局限于前述的那些。
同樣，本發(fā)明不局限于圖1所示塊101、102、103以及106的結(jié)構(gòu)?？梢曰谒璺磻?yīng)的類型而設(shè)置不同類型的塊。例如，可以省略中間部件塊101以允許核酸檢測試劑盒由邊側(cè)塊102、檢測部件塊106以及邊側(cè)塊103單獨構(gòu)成。作為替代的方案，如圖1所示也可增加置于核酸檢測試劑盒100內(nèi)的中間部件塊101的數(shù)量。
推動每一柔性片2墊的形狀不限于上述第一實施方案。在本實施方案中，流體容置通道111或再處理通道131的墊由三個墊組成。然而，可以允許上述墊由至多兩塊墊或至少四塊墊組成。
同樣，本發(fā)明第一實施方案中，每一通道的開關(guān)由兩個驅(qū)動單元701和702控制。然而，也可使用三個或更多驅(qū)動單元。類似的，除熱傳遞單元600和610以外也可使用很多其他熱傳遞單元。
(第二實施方案)現(xiàn)在敘述本發(fā)明的第二實施方案，其對應(yīng)于參照圖1-59所述的第一實施方案的修改。第二實施方案對試劑盒結(jié)構(gòu)以及通道式樣進行了修改。應(yīng)該注意到在本發(fā)明的第二實施方案中使用了類似于第一實施方案的構(gòu)造或結(jié)構(gòu)。
(1)試劑盒結(jié)構(gòu)的修改圖60-64是橫截圖，顯示了本發(fā)明第二實施方案對試劑盒結(jié)構(gòu)的修改。這些圖所示的橫截面是對應(yīng)于圖41中虛線F所指示的橫截面。
(1) -1成型于固定板上的通道圖60顯示了一個實例，其中一個通道成型于固定底板上。人外觀上與圖41比較，圖60所示的結(jié)構(gòu)類似圖41所示結(jié)構(gòu)的實例。在圖60所示的結(jié)構(gòu)中，通道772成型于固定底板771上，柔性片773連接于固定底板771上。換言之，通道成型于固定底板771的側(cè)面上，且如此成型的通道可用作通道772。
(1)-2成型于柔性片中的通道圖61顯示了結(jié)構(gòu)的實例，其中通道成型于柔性片中。如圖61所示，固定底板776由其中沒有形成通道的平板形成，且其中形成有通道777的柔性片778連接在固定底板777上。換言之，通道成型于柔性片778的側(cè)面上，且如此成型的通道可用作通道777。
(1)-3成型于各固定板和柔性片中的通道圖62顯示了一個結(jié)構(gòu)的實例，其中通道成型于各固定板和柔性片中。如圖62所示，通道772成型于固定底板771中。同樣，其中成型有通道777的的柔性片778連接到其中成型有通道772的固定底板771上。
(1)-4由柔性片膨脹成型的通道圖63顯示了一個結(jié)構(gòu)的實例，其中通道由源于通道內(nèi)流體壓力的升高導(dǎo)致柔性片的膨脹而形成。如圖63所示，柔性片779，其被膨脹，被連接到固定底板776上，因而空間780形成于柔性片779和固定底板776之間。如此形成的空間780執(zhí)行了通道的功能?？臻g780形成的狀態(tài)表明通道被打開。如此形成的通道可通過使用蓋膨脹調(diào)節(jié)部件(未示)將柔性片779推向固定底板776來關(guān)閉。
(1)-5涂覆的通道更進一步的，圖64顯示了一個結(jié)構(gòu)的實例，其中通道成型于固定底板中。在該實例中，在固定底板的表面涂覆了一種涂層。如圖所示，粘接有涂層部件781，其粘接方式為覆蓋其中成型有通道772的固定底板771的表面。設(shè)置在固定底板771上的柔性片773用介入在兩者之間的涂層部件781結(jié)合到固定底板771上。
附帶的，圖60-64所示的實例只是可被應(yīng)用于本發(fā)明實例中的幾個。同樣，根據(jù)這些實例的功能可以將它們中的幾個組合在一個核酸探測試劑盒中。
(2)通道構(gòu)型的修改(2)-1一層結(jié)構(gòu)通道(2)-1-1每一通道的結(jié)構(gòu)圖65A和65B概要的示意了核酸檢測試劑盒790的結(jié)構(gòu)，其分別針對的是再處理通道的修改以及檢測通道的修改。具體來說，圖65A對應(yīng)于圖42-52的示意圖，圖65B是一鄰近于流體容置通道的截面圖。
如圖65A所示，從圖左側(cè)起依次排列了流體容置通道791a、791b、791c、再處理通道791d、檢測通道791e，以及流體容置通道791g和791h。
流體容置通道791a被用作用于執(zhí)行核酸擴增反應(yīng)的反應(yīng)室。流體容置通道791a和791b通過安裝有連接閥792a的連接通道彼此相連?？梢酝ㄟ^兩個閥793a和794a注射試劑以及樣品進入流體容置通道791a。
流體容置通道791b用作進行產(chǎn)生單鏈核酸反應(yīng)的反應(yīng)室。流體容置通道791b和791c通過安裝有連接閥792b的連接通道彼此相連。可以通過閥794b注射試劑進入流體容置通道791b。
流體容置通道791c被用作進行提供保護鏈的反應(yīng)的反應(yīng)室。流體容置通道791c通過安裝有連接閥792c的連接通道連接到檢測通道791e上?？梢酝ㄟ^閥794c注射試劑進入流體容置通道791c。
再處理通道791d被用作檢測通道791e的再處理通道。再處理通道791d通過連接閥792d連接到檢測通道791d上?？梢酝ㄟ^閥794d注射流體進入再處理通道791d。
檢測通道791e被用作進行如雜交反應(yīng)的反應(yīng)或用于檢測的反應(yīng)室。轉(zhuǎn)移進檢測通道791e的流體由載于再處理通道791d中的氣體材料清除(purge)進入流體容置通道791g。轉(zhuǎn)移進再處理通道791e的流體也由載于再處理通道791f中的氣體材料清除進入流體容置通道791c。
再處理通道791f被用作檢測通道791e的再處理通道。再處理通道791f通過連接閥792e連接到檢測通道791e上。可以通過閥794f注射流體進入再處理通道791f。
流體容置通道791g被用作雜交反應(yīng)后在檢測通道791e中進行清洗處理所使用的清洗溶液的容置室。流體容置通道791g通過連接閥792f連接到檢測通道791e上?？梢酝ㄟ^閥794g注射試劑進入流體容置通道791g。
流體容置通道791h被用作雜交反應(yīng)和清洗處理后用來在檢測通道791e內(nèi)賦予插入劑的插入劑溶液的容置室。流體容置通道791h通過裝有連接閥792g的連接通道連接到檢測通道791e上。可以通過閥794h或閥793b注射試劑進入流體容置通道791h。
(2)-1-2一層結(jié)構(gòu)的效果如圖65B所示，通過形成于位于固定底板795上的柔性片796的通道，通道791a至791h成型在單平面上，因而，在這方面第二實施方案與第一實施方案不同，其中檢測通道和再處理通道由包括上層和下層的兩層結(jié)構(gòu)形成。因此，在由平面排列方式形成通道的情況下試劑盒結(jié)構(gòu)的厚度可降低。附帶的，在如圖65B所示的實例中，形成了兩個再處理通道。然而，可以省略這些再處理通道中的一個而單獨在試劑盒結(jié)構(gòu)中保留另外一個再處理通道。
同樣，除圖65A和65B所示的結(jié)構(gòu)以外，還可以按各種方式來修改通道結(jié)構(gòu)。例如，在上述實施方案中，反應(yīng)室的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容積被設(shè)置為每個流體容置通道、再處理通道以及檢測通道均48μl。然而，可以減小上述標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容積從而使試劑盒結(jié)構(gòu)小型化。
同樣，在使用單一柔性片796形成如圖65A和65B所示實例中各流體容置通道791a等以及檢測通道791e的情況下，還可將柔性片796用作柔性部件。
在有關(guān)本發(fā)明第一實施方案的實例中，核酸檢測芯片500被固定于玻璃底板500a上。然而本發(fā)明不局限于該特定結(jié)構(gòu)。例如，可通過在固定底板1上形成電極例如核酸固定電極501、反電極503以及參比電極504來整體制備核酸檢測芯片500。在如圖65A和65B所示使用固定底板795的實例中，可在固定底座盤795上形成核酸固定電極501、反電極503以及參比電極504。
還應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明第一實施方案的實例中，核酸檢測芯片500被固定到固定底板1上。然而，本發(fā)明不局限于該特定結(jié)構(gòu)。在使用例如玻璃底板作為固定底座盤1時，可通過在玻璃底板上形成核酸固定電極501、反電極503以及參比電極504來整體制備核酸檢測芯片500。
(2)-2多元檢測裝置同樣，在本發(fā)明第一實施方案的實例中，流體容置通道以及再處理通道被排列在一條線上。然而，也可以將流體容置通道以及再處理通道排列在多條直線上以獲得一種多元檢測裝置。圖66是一斜視圖，概要顯示了一個多元核酸檢測試劑盒797結(jié)構(gòu)的實例，其對應(yīng)于本發(fā)明第一實施方案中圖4所示結(jié)構(gòu)。如圖66所示，n個數(shù)量的流體容置通道111a、111b、...111n，其結(jié)構(gòu)上彼此相同，形成于邊緣部件塊102中。同樣，均具有相同結(jié)構(gòu)的n個數(shù)量的流體容置通道形成于兩個中間部件塊101的每一個中。進一步，均具有相同結(jié)構(gòu)的n個數(shù)量的再處理通道形成于檢測部件塊106中，所述檢測部件塊106鄰近左側(cè)的中間部件塊101。再進一步，n個數(shù)量的相同流體容置通道形成于鄰近檢測部件塊101左側(cè)的中間部件塊101中。再進一步，其彼此結(jié)構(gòu)相同n個數(shù)量的流體容置通道形成于邊緣部件塊103中。附帶的，所述n個數(shù)量的流體容置通道在外圍部分(未示)結(jié)構(gòu)上彼此相同。應(yīng)當(dāng)注意到第二實施方案與第一實施方案在塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面是相同的，雖然塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)在本發(fā)明第二實施方案的構(gòu)造中沒有詳細描述。在使用包括n個數(shù)量通道的多元系統(tǒng)的情況下，可以獲得各種優(yōu)點。例如，可以同時執(zhí)行多個反應(yīng)以及檢測。同樣，多個不同類型的目標(biāo)核酸可被同時檢測。進一步的，可同時檢測多個樣品。更進一步的，檢測數(shù)據(jù)可實現(xiàn)一致。附帶的，在如圖66所示實例中，形成單一接觸點開口151來用于n數(shù)量的再處理通道131，即n數(shù)量的檢測通道。然而也可以為每一個n數(shù)量的再處理通道131、即n數(shù)量的檢測通道531設(shè)置接觸點開口151。
(3)第二實施方案的效果以及修改進一步的，作為另一種通道構(gòu)型，可通過增加或減少反應(yīng)室的數(shù)量來形成連續(xù)通道。例如，在如圖65A和65B所示的構(gòu)造中，6個包括再處理通道的流體容置通道被連續(xù)排列。在如圖65A和65B所示實例的構(gòu)造中，7個包括再處理通道的流體容置通道以及一個檢測通道被連續(xù)排列。不用再說，然而，通道的數(shù)量不受局于上述實例。
如上所述，按照本發(fā)明的第二實施方案(它是由對本發(fā)明第一實施方案構(gòu)造的修改而實現(xiàn)的)，可以提供一種核酸檢測封閉試劑盒，所述核酸檢測封閉試劑盒可被用于整個系統(tǒng)的自動連續(xù)處理，所述處理包括核酸擴增以及其它所需處理以及目標(biāo)核酸檢測，如本發(fā)明第一實施方案。
(第三實施方案)第三實施方案對應(yīng)于對上述第一和第二實施方案中的可變?nèi)莘e通道如流體容置通道和再處理通道的形狀的修改。在第一實施方案中，通道基本為矩形。然而，在本發(fā)明第三實施方案中可以采用，例如，U形可變?nèi)莘e通道。在第三實施方案中采用與第一實施方案基本相同的構(gòu)造，除非另外指明。
(1)試劑盒基本構(gòu)造圖67和68例示了使用了U形可變?nèi)莘e通道的核酸檢測試劑盒900的基本構(gòu)造。特別地，圖67是一斜視圖，以拆開方式展示了在組裝之前的核酸檢測試劑盒900，圖68是一斜視圖，展示了已投入實際使用的組裝好的核酸檢測試劑盒900的結(jié)構(gòu)。
如圖67所示，核酸檢測試劑盒900包括芯片支撐器901、核酸檢測芯片902、芯片蓋903、通道塊904、柔性片905、和密封塊906。電極(未示)被設(shè)置在核酸檢測芯片902中。通道911以覆蓋設(shè)置在核酸檢測芯片902中的電極的方式成型于檢測通道密封912中，檢測通道密封912被結(jié)合到芯片蓋903上。在由芯片蓋903覆蓋檢測通道密封912之后，核酸檢測芯片902、檢測通道密封912以及芯片蓋903被芯片支撐器901固定。
其內(nèi)部體積可變的多個U形通道913成型于通道塊904的表面。相鄰U形通道913用連接閥914彼此連接。在由圖左側(cè)所見的第四個U形通道913執(zhí)行再處理通道的功能。與核酸檢測芯片902制成整體的芯片支撐器901被固定于上述第四個U形通道913的后表面上。同樣，所有的U形通道913由柔性片905覆蓋，密封塊906被結(jié)合到柔性片905上。其結(jié)果，形成了圖68所示的核酸檢測試劑盒900。
(2)U形通道的通道系統(tǒng)(2)-1通道系統(tǒng)的全部結(jié)構(gòu)圖69例示了制備的U形通道913的結(jié)構(gòu)。如圖所示，排列了6個U形通道913a至913f。這些U形通道913a-913f分別執(zhí)行核酸擴增反應(yīng)室的功能、制備單鏈核酸的反應(yīng)室的功能、賦予保護鏈的反應(yīng)室的功能、再處理通道的功能、清洗液留置室功能、和插入劑留置室功能。同樣，相鄰U形通道通過連接閥916a-916g彼此連接。同樣，自密封型端口917a-917l成型于這些U形通道913a-913f中。應(yīng)當(dāng)注意，每個U型通道上設(shè)置了兩個自密封型端口。同樣，檢測通道918被連接到作為再處理通道的U型通道913d的兩邊。
圖70例示了運送到市場階段的結(jié)構(gòu)。所有所需的試劑均已被裝入U型通道913a-913f。在使用過程中，只要將含有核酸材料的樣品注入儀器就可完成檢測。
(2)-2U型通道的結(jié)構(gòu)圖71A和71B用于描述具有可變內(nèi)體積的U型通道913的基本結(jié)構(gòu)。圖71A是一頂視圖，以及圖71B是一橫截面圖。如圖所示，用于壓縮的推動墊918a-918c被排列在通道的右側(cè)、左側(cè)以及中間。自密封型端口917a和流體容置通道913a之間的開關(guān)由進口-出口閥924a控制，自密封型端口917b和流體容置通道913a之間的開關(guān)由進口-出口閥924b控制。其它U型通道具有類似的結(jié)構(gòu)。圖72A、72B以及72C展示了使用用于壓縮的推動墊918a-918c的通道的開關(guān)狀態(tài)。更特別地，圖72A展示了通道的完全打開狀態(tài)，圖72B展示了通道的半打開狀態(tài)，以及圖72C展示了通道的完全關(guān)閉狀態(tài)。
(2)-3自密封型端口圖73是一斜視圖，用于解釋使用了自密封型端口的試劑盒的流體注射操作。裝配了單向閥的流體注射端頭920a以及端頭920b被插入相應(yīng)的自密封型端口917a和917b中。試劑被注射進流體注射端頭920a，空氣被從裝有單向閥的端頭920b中排出。每個自密封型端口917a和917b都由可擴張或收縮的柔性部件形成。在沒有使用外力的擴張狀態(tài)下，端口被關(guān)閉以截斷試劑盒內(nèi)外之間的氣體和液體的通道。如果裝有單向閥的流體注射端頭920a和端頭920b被分別插入自密封型端口917a和917b中，則柔性部件的收縮量對應(yīng)于所述端頭尺寸，從而可獲得試劑盒內(nèi)芯片內(nèi)空間和通道之間的液體和氣體通道。
(2)-4密封塊圖74展示了密封塊906的外觀。通道加壓墊921a-921f是用于分別對通道913a-913f加壓的墊。更特別地，每一個加壓墊均由三個墊918a-918c形成。連接加壓墊922a-922g的是用于開閉連接通道的墊，所述連接通道用于使通道913a-913f彼此連接。連接閥916a-916g由這些連接加壓墊922a-922g實現(xiàn)。進一步的，進口-出口加壓墊923a-9231是用于開閉將通道913a-913f連接到自密封型端口917a-917l的進出口通道的墊。自密封型端口917a-917l和通道913a-913f之間的連接閥是由這些進口-出口加壓墊923a-923l實現(xiàn)的。
(2)-5液體注射圖75A-75D用于解釋無空氣氣泡的流體注射。如圖75A所示，流體容置通道913的內(nèi)體積通過使用加壓墊921a被設(shè)置為與注射體積相同的體積。在下一步中，裝有單向閥的流體注射端頭920a和端頭920b被分別插入自密封型端口917a和917b之后，溶液被緩慢的注射以免夾入氣泡，如圖75B所示。然后，注射溶液直到小量溶液流入裝有用于抽出空氣的單向閥的端頭920b中，如圖75C所示。進一步的，進口-出口加壓墊923a和923b被加壓以關(guān)閉進口-出口閥924a和924b，從而，完全關(guān)閉流體容置通道913。
(2)-6單獨容置的部件圖76展示了依照本發(fā)明一種修改方案的用于容置試劑的流體容置通道926。在不能儲存混合試劑的情況下，所需試劑被儲存于容置部件926中，用于單獨容置在使流體容置通道913連接到鄰近流體容置通道913的連接通道925中的試劑，如圖76所示。容置部件926提供有兩個自密封型進口-出口端口。
(3)熱傳遞系統(tǒng)圖77是一斜視圖，用于解釋在熱傳遞階段中的熱循環(huán)操作。熱傳遞單元610和600在圖77所示的Y-方向和Z-方向是可移動的。熱傳遞單元610與核酸檢測試劑盒900的前表面和后表面相接觸以使得核酸檢測試劑盒900位于熱傳遞單元610的前表面和后表面之間。在熱傳遞階段，熱傳遞單元610與柔性片905在通道加壓墊921a被舉起狀態(tài)下相接觸。圖78A和78B示意性詳細展示了熱循環(huán)階段中的通道。在第一步，熱傳遞單元610允許溶液聚集于通道的中部，如圖78A所示。然后，熱傳遞單元610與核酸檢測試劑盒900的前表面和后表面相接觸以重復(fù)加熱區(qū)域931以及然后冷卻區(qū)域931的循環(huán)，如圖78B所示。
完成用于在如圖78B所示過程中用于擴增核酸的流體容置通道931a的加熱冷卻后，核酸檢測試劑盒900沿圖79所示X軸方向移動，以加熱和冷卻鄰近流體容置通道913b以及冷卻流體容置通道913c。在該模式下，反應(yīng)被連續(xù)進行。
(4)流體轉(zhuǎn)移系統(tǒng)(4)-1流體轉(zhuǎn)移模塊
圖80是一斜視圖，用于解釋流體轉(zhuǎn)移過程的實例。用于開閉加壓墊的滾筒934和935被設(shè)置在流體轉(zhuǎn)移模塊933上，所述流體轉(zhuǎn)移模塊933在水平方向上即在圖80所示的X軸方向上可相對于核酸檢測試劑盒900移動。上述滾筒934和935用于解除成型于核酸檢測試劑盒900前表面的鎖定部件。作為可選擇的方案，可對所述墊進行加壓以使鎖定部件鎖定。在這種方式下，流體被轉(zhuǎn)移。
(4)-2流體轉(zhuǎn)移過程圖81A-81D概要展示了全部流體轉(zhuǎn)移過程。如圖81A所示，連接閥916a被打開以施壓于流體容置通道913a，其結(jié)果是開始了流體的轉(zhuǎn)移。通道913a在該壓送中不需要被一致的加壓。在這種情況下，轉(zhuǎn)移出流體的流體容置通道913a的左側(cè)部分被首先完全加壓，如圖81B所示。然后，流體容置通道913a的中部被加壓，如圖81C所示。最后，流體容置通道913a被完全加壓，如圖81D所示，接下來關(guān)閉連接閥916a。
(4)-3除去殘渣的過濾器圖82例示了過濾器937被排列在流體容置通道913上的結(jié)構(gòu)。在，例如，完成核酸擴增后樣品殘渣被轉(zhuǎn)移的情況下需要過濾器937。其中過濾器937被排列在流體容置通道913的末端邊緣部分，殘渣由過濾器937除去。
(5)第三實施方案的效果如上所述，按照本發(fā)明的第三實施方案(其是由本發(fā)明的第一和第二實施方案的構(gòu)造修改而成)，可以提供一種核酸檢測封閉試劑盒，所述核酸檢測封閉試劑盒可用于整個系統(tǒng)的自動持續(xù)處理，所述處理包括核酸擴增以及其它所需處理和目標(biāo)核酸的檢測，如本發(fā)明的第一和第二實施方案。
按照本發(fā)明，包括核酸擴增以及其它所需處理以及目標(biāo)核酸的檢測的所有步驟可連續(xù)自動執(zhí)行，而不會導(dǎo)致氣泡混入液體材料。
(所有實施方案的效果和修改)如上所述，本發(fā)明在核酸檢測封閉試劑盒以及核酸檢測裝置技術(shù)領(lǐng)域是有效的，其可被用作整個系統(tǒng)的自動持續(xù)處理，包括核酸擴增以及其它所需處理以及目標(biāo)核酸的檢測。本發(fā)明在使用了特殊核酸檢測試劑盒的核酸檢測系統(tǒng)以及使用了特殊核酸檢測試劑盒的核酸檢測裝置的技術(shù)領(lǐng)域也是有效的。
其它優(yōu)點和修改方案對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明在其保護范圍方面不局限于這里圖示和敘述的特定細節(jié)以及代表性實施方案。相應(yīng)的，可作出不同的修改而不背離附加的權(quán)利要求及其等同物所定義的本發(fā)明的一般概念的實質(zhì)或范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測包含在樣品中的核酸的核酸檢測盒，其特征在于包括一個固定構(gòu)件；一個提供在固定構(gòu)件上的彈性構(gòu)件，該固定構(gòu)件和彈性構(gòu)件組成一個流體容置通道，一個連接通道和兩者之間的一個進出口，所述流體容置通道制成能夠改變其內(nèi)容積并容置一種試劑，進出口與流體容置通道相連并可選擇性地將其設(shè)置為打開或封閉狀態(tài)，在打開狀態(tài)下流體容置通道通過所述進出口與盒外部連通，在封閉狀態(tài)下流體容置通道與盒外部隔離，所述連接通道與流體容置通道相連，并可選擇性地設(shè)置為打開狀態(tài)或封閉狀態(tài)，在打開狀態(tài)下與流體容置通道連通，在封閉狀態(tài)下與流體容置通道的連通被斷開；一個保持進出口封閉的第一開關(guān)部件；和一個保持連接通道封閉的第二開關(guān)部件。
2.權(quán)利要求1所述核酸檢測盒，其特征在于所述第一開關(guān)部件由一個彈性構(gòu)件組成，進出口由該彈性構(gòu)件封閉。
3.權(quán)利要求1所述核酸檢測盒，其特征在于所述第二開關(guān)部件由一個彈性構(gòu)件組成，連接通道由該彈性構(gòu)件封閉。
4.權(quán)利要求1所述核酸檢測盒，其特征在于所述核酸檢測盒包括一個形成于固定構(gòu)件和彈性構(gòu)件之間的檢測通道，其構(gòu)型為可固定具有與待檢測核酸互補堿基序列的單鏈核酸的核酸探針；所述檢測通道與所述流體容置通道通過連接通道連接。
5.權(quán)利要求1所述的核酸檢測盒，特征在于所述流體容置通道包括一個通道起始邊緣部分和一個通道終止邊緣部分，所述進出口形成于流體容置通道的通道起始邊緣部分和通道終止邊緣部分中的每一個中。
6.權(quán)利要求1所述核酸檢測盒，其特征在于所述流體容置通道包括一個通道起始邊緣部分和一個通道終止邊緣部分，所述連接通道至少提供給流體容置通道的通道起始邊緣部分和通道終止邊緣部分的其中之一。
7.權(quán)利要求1所述核酸檢測盒，其特征在于第一開關(guān)部件包括一個利用彈性構(gòu)件的活動性來開關(guān)所述進出口的部件。
8.權(quán)利要求1所述核酸檢測盒，其特征在于第二開關(guān)部件包括一個利用彈性構(gòu)件的活動性開關(guān)所述連接通道的部件。
9.權(quán)利要求4所述核酸檢測盒，其特征在于所述檢測通道進一步包括一個再處理通道，其中載有指定的加載物質(zhì)(loading material)，其構(gòu)型為用來在檢測檢測通道的核酸檢測階段中再處理所述加載物質(zhì)，再處理通道的內(nèi)部容積在核酸檢測階段起動之前保持在降低狀態(tài)，在檢測階段起動時能夠擴大，該通道的擴大和降低時兩者之間內(nèi)容積之差不小于檢測通道中所裝載的物質(zhì)的體積。
10.權(quán)利要求4所述核酸檢測盒，其特征在于將一種指定加載物質(zhì)裝載到檢測通道，流體容置通道用作再處理通道，以在檢測通道中在檢測核酸階段來再處理所述裝載的物質(zhì)。
11.權(quán)利要求4所述核酸檢測盒，其特征在于所述檢測通道為集合構(gòu)成流體容置通道和連接通道的固定構(gòu)件和彈性構(gòu)件中的至少一個上的一部分。
12.權(quán)利要求9所述核酸檢測盒，其特征在于所述檢測通道包括一個通道起始邊緣部分和一個通道終止邊緣部分；通道起始邊緣部分和通道終止邊緣部分分別配備第一和第二連接通道；第一連接通道與流體容置通道相連；而且第二連接通道與再處理通道相連。
13.權(quán)利要求1所述核酸檢測盒，其特征進一步包括一個推壓構(gòu)件，用以從核酸檢測盒外面推動構(gòu)成流體容置通道的彈性構(gòu)件，導(dǎo)致通過所述推壓構(gòu)件使流體容置通道的內(nèi)部容積降低或內(nèi)壓升高。
14.一種檢測樣品中所含核酸的核酸檢測裝置，其特征在于包括一個核酸檢測盒，包括一個固定構(gòu)件，一個提供在固定構(gòu)件上的彈性構(gòu)件，該固定構(gòu)件和彈性構(gòu)件組成一個流體容置通道、一個連接通道和這兩者之間的一個進出口，所述流體容置通道構(gòu)型為可以改變其內(nèi)容積，進出口與流體容置通道相連并可選擇性地設(shè)置為打開狀態(tài)或封閉狀態(tài)，在所述打開狀態(tài)下流體容置通道通過進出口同盒外連通，在所述封閉狀態(tài)下流體容置通道與盒外隔離，連接通道與流體容置通道相連并可選擇性地設(shè)置為打開狀態(tài)或封閉狀態(tài)，在所述打開狀態(tài)下與流體容置通道連通，在所述封閉狀態(tài)下與流體容置通道的連通被斷開，一個通過連接通道與流體容置通道連接的檢測通道，一個保持進出口封閉的第一開關(guān)部件，和一個保持連接通道封閉的第二開關(guān)部件；裝載在核酸檢測盒的流體容置通道中的一種試劑；和一種在核酸檢測盒的檢測通道中固定的具有與待檢測核酸互補堿基序列的單鏈核酸的核酸探針。
15.權(quán)利要求14所述核酸檢測裝置，其特征在于核酸檢測盒的檢測通道中裝載了一種指定加載物質(zhì)。
16.權(quán)利要求14所述核酸檢測裝置，其特征在于流體容置通道內(nèi)的壓力升高導(dǎo)致彈性構(gòu)件向核酸檢測盒外擴張，從而增加流體容置通道內(nèi)部容積。
17.一種檢測樣品中所含核酸的核酸檢測系統(tǒng)，使用一個核酸檢測裝置，包括一個固定構(gòu)件，一個提供在固定構(gòu)件上的彈性構(gòu)件，該固定構(gòu)件和彈性構(gòu)件組成一個流體容置通道、一個連接通道和這兩者之間的一個進出口，所述流體容置通道構(gòu)型為可以改變其內(nèi)容積，所述進出口與流體容置通道相連并可選擇性地設(shè)置為打開狀態(tài)或封閉狀態(tài)，在所述打開狀態(tài)下流體容置通道通過進出口同盒外連通，在所述封閉狀態(tài)下流體容置通道與盒外隔離，所述連接通道與流體容置通道相連并可選擇性地設(shè)置為打開狀態(tài)或封閉狀態(tài)，在所述打開狀態(tài)下與流體容置通道連通，在所述封閉狀態(tài)下與流體容置通道的連通被斷開，一個通過連接通道與流體容置通道連接的檢測通道，該檢測通道可以固定具有與待檢測核酸互補堿基序列的單鏈核酸的核酸探針，一個保持進出口封閉的第一開關(guān)部件，和一個保持連接通道封閉的第二開關(guān)部件；該核酸檢測系統(tǒng)包括一種保持該裝置的裝置支持部件；一個使對應(yīng)于被所述裝置支持部件保持的裝置中的流體容置通道第一區(qū)域的所述彈性構(gòu)件的第一部分變形從而使流體容置通道變形的第一驅(qū)動機構(gòu)；一個使對應(yīng)于被所述裝置支持部件保持的裝置中的流體容置通道第二區(qū)域的所述彈性構(gòu)件的第二部分變形從而使流體容置通道變形的第二驅(qū)動機構(gòu)；一個驅(qū)動第二開關(guān)部件的第三驅(qū)動機構(gòu)；和一個控制流體容置通道和檢測通道之中至少之一的溫度的溫度控制部件。
18.權(quán)利要求17所述的核酸檢測系統(tǒng)，其特征在于第一驅(qū)動機構(gòu)、第二驅(qū)動機構(gòu)、和第三驅(qū)動機構(gòu)中至少兩個由一個共同的驅(qū)動機構(gòu)構(gòu)成。
19.權(quán)利要求17所述的核酸檢測系統(tǒng)，其特征在于包括一個第一流體容置通道和一個第二流體容置通道的流體容置通道；使第一流體容置通道和第二流體容置通道互相連接的連接通道；和溫度控制部件，包括一個用以控制第一流體容置通道的溫度的第一溫度控制部件和一個用以控制第二流體容置通道的溫度的第二溫度控制部件。
20.權(quán)要求17所述的核酸檢測系統(tǒng)，其特征在于連接通道用來使流體容置通道和檢測通道相互連接；和溫度控制部件包括一個用以控制流體容置通道的溫度的第一溫度控制部件和一個用以控制檢測通道的溫度的第二溫度控制部件。
21.權(quán)利要求17所述的核酸檢測系統(tǒng)，其特征在于所述裝置包括一個構(gòu)型為從裝置外部推動構(gòu)成流體容置通道的彈性構(gòu)件的推壓構(gòu)件；和該核酸檢測系統(tǒng)進一步包括一個允許推壓構(gòu)件可選擇定位于朝向組成流體容置通道的彈性構(gòu)件的表面的位置和背離彈性構(gòu)件表面的位置的部件，當(dāng)推壓構(gòu)件在背離位置時，該溫度控制部件選擇性地定位于靠近、接觸和推壓彈性構(gòu)件的表面。
22.權(quán)利要求17所述核酸檢測系統(tǒng)，其特征在于該裝置包括至少兩個串連排布的流體容置通道和檢測通道，和該溫度控制部件包括一個控制一個流體容置通道和一個檢測通道之一的溫度的第一溫度控制部件和一個控制另一個流體容置通道和另一個檢測通道之一的溫度的第二溫度控制部件。
全文摘要
一種核酸檢測盒，包括一個可以改變內(nèi)部容積并包含一種試劑的流體容置通道，一個連接流體容置通道并可選擇打開狀態(tài)或封閉狀態(tài)的進出口(在所述打開狀態(tài)下可以實現(xiàn)從檢測盒(100)外部分向外注射流體，在所述封閉狀態(tài)下流體注射中斷)，與流體容置通道(111)相連并可選擇打開狀態(tài)或封閉狀態(tài)的連接通道(116和117)(在所述打開狀態(tài)下可實現(xiàn)流體向其它流體容置通道(111)的轉(zhuǎn)移，在所述封閉狀態(tài)下所述流體轉(zhuǎn)移中止)，可保持進出口封閉的進出口墊(404和405)，可保持連接通道(116和117)封閉的連接墊(406和407)。
文檔編號B01L3/00GK1661096SQ20041008209
公開日2005年8月31日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者大高善光 申請人:株式會社東芝, 東芝泰格有限公司