專利名稱：用于在一次性卡盒中進(jìn)行集成式自動(dòng)dna或蛋白質(zhì)分析的布置、所述卡盒的制備方法和使 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在一次性卡盒中進(jìn)行集成式自動(dòng)DNA或蛋白質(zhì)分析的布置。其中，所謂的“卡盒”指的是一儲(chǔ)蓄卡形式的平面卡片。此外，本發(fā)明還涉及一種制備所述卡盒的方法。最后，本發(fā)明還涉及一種使用所述卡盒進(jìn)行DNA或蛋白質(zhì)分析的操作方法。
背景技術(shù)：
為進(jìn)行以解答人類基因問題為目的的核酸分析，例如對(duì)全血中的白細(xì)胞的分析，必須先在作為試樣制備步驟的第一階段使細(xì)胞破碎，隨后將在此過程中釋放出來的DNA分離。第二階段是進(jìn)行用于選擇性DNA繁殖(擴(kuò)增)的PCR(Polymerase Chain Reaction，聚合酶鏈反應(yīng))，借此將需要檢測的DNA的濃度提高至足以在第三階段時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢測的程度。
最后幾個(gè)分步驟在實(shí)驗(yàn)室中是根據(jù)已知的現(xiàn)有技術(shù)分開進(jìn)行的。上文所述的三個(gè)階段都包括多個(gè)工作步驟，且彼此獨(dú)立由不同儀器實(shí)施。各工作步驟大部分為手動(dòng)實(shí)施的。
這些步驟的實(shí)現(xiàn)依賴于實(shí)驗(yàn)室儀器的存在，例如一細(xì)胞破碎儀、一PCR儀(即所謂的熱循環(huán)器)、可能需要的一適用于定量PCR的PCR儀、一電泳儀、雜交臺(tái)、一光閱讀器、所謂的Eppendorf管、多個(gè)移液器與一用于冷卻試劑的冷卻盒，并且必須由受過訓(xùn)練的人員在遵守有關(guān)感染危險(xiǎn)、廢物處理或諸如此類的安全規(guī)章的情況下實(shí)施。尤其是必須對(duì)試劑溶液進(jìn)行多次測定體積(即精確)的調(diào)配(移液)。這些步驟不僅費(fèi)時(shí)，且成本高昂。
現(xiàn)有技術(shù)中已知有用于生化分析的設(shè)備，其根據(jù)WO 02/073153 A1特別使用基于硅的測量模塊，這些測量模塊可集成在一芯片卡中。另外，根據(jù)WO 02/072262 A1，進(jìn)行分析所需使用的試劑已以干燥存放的形式集成在分析模塊內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是在一小型卡盒中實(shí)現(xiàn)一成本低廉、操作簡單的完整DNA或蛋白質(zhì)分析過程。特別要實(shí)現(xiàn)下列相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室方法的改進(jìn)—將所有物質(zhì)(可能情況下除水之外)全部集成在一封閉的一次性卡盒中；—在室溫條件下以儲(chǔ)存穩(wěn)定的形式準(zhǔn)備試劑；
—所有步驟在卡盒中自動(dòng)進(jìn)行；—除分析用試樣(例如血液)的注入外，不存在手動(dòng)工作步驟；—與有損健康的物質(zhì)之間不發(fā)生直接接觸(血液和試劑廢物廢物滯留在卡盒中)；—卡盒的幾何結(jié)構(gòu)允許進(jìn)行快速有效的熱循環(huán)；—所有檢測過程以電方式進(jìn)行，且易于讀??；—所用卡盒尺寸較小，制備成本低廉。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有一卡盒的布置而達(dá)成。權(quán)利要求34涉及的是所述卡盒的制備方法。所述卡盒的操作方法是獨(dú)立權(quán)利要求38和42的說明對(duì)象。其中，權(quán)利要求38針對(duì)DNA分析，權(quán)利要求42針對(duì)蛋白質(zhì)分析。各從屬權(quán)利要求說明的是所述布置、所述制備方法和分析過程中的操作方法的改進(jìn)方案。
本發(fā)明特別以WO 02/072262 A1及其所述的其他現(xiàn)有技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)。這一文獻(xiàn)對(duì)一種分析設(shè)備進(jìn)行了說明，所述分析設(shè)備帶有干燥儲(chǔ)存在流體通道內(nèi)、在室溫條件下穩(wěn)定的試劑，正常使用所述試劑前加入水將其調(diào)成溶液。本發(fā)明還以未公開的DE 10 2004 021780 A1和DE 10 2004 021822 A1為出發(fā)點(diǎn)。此外，使用可以電方式讀取的檢測模塊也是一種已知方法。
與此不同，本發(fā)明涉及的是一種具有一由微型通道和/或微型空穴構(gòu)成的系統(tǒng)的一次性卡盒，所述系統(tǒng)用于接收試樣后進(jìn)行一預(yù)定的處理過程，其中，所述卡盒具有用于容納干燥試劑的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)分配有用于進(jìn)行細(xì)胞破碎和PCR的構(gòu)件以及用于進(jìn)行電化學(xué)檢測的構(gòu)件。其中，所述通道特別具有各種針對(duì)問題的結(jié)構(gòu)。尤其是破碎通道有利地具有能使干燥試劑達(dá)到最佳濕潤效果的階梯形橫截面，而PCR室和Elisa試劑通道則具有盆形凹陷。
借此可達(dá)到在一操作過程中進(jìn)行試樣引入和制備、DNA擴(kuò)增和真正意義上的DNA檢測的目的。
通過本發(fā)明用于容納干燥試劑的微型通道或微型空穴幾何結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可獲得適合進(jìn)行DNA分析和蛋白質(zhì)分析的條件。所述系統(tǒng)包括下列重要特征和措施—送入微型通道或微型空穴中的試劑為蒸氣壓力可忽略的可干燥物質(zhì)。由于所述物質(zhì)在室溫條件下保持穩(wěn)定，因而其也保持有適合進(jìn)行細(xì)胞破碎和/或PCR和/或檢測的特性。另外，由所述物質(zhì)與添加物構(gòu)成的混合物可形成薄膜，且所述混合物可用石蠟薄層水密覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明，所述試劑添加物在制備卡盒時(shí)就以干燥物質(zhì)的形式送入卡盒通道的凹陷中。由此產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)在于—制備卡盒時(shí)對(duì)試劑簡單而精確的應(yīng)用；—充填試劑通道時(shí)對(duì)試劑的保護(hù)，也就是說，保證試劑不會(huì)被水流沖走，而是在充填整個(gè)通道過程中都保持。通道充填過程完畢后才通過擴(kuò)散過程溶解試劑斑點(diǎn)，從而產(chǎn)生一均勻的試劑溶液。
根據(jù)另一特別的實(shí)施方式，凹陷以預(yù)先選定的間距沿試劑通道定位。其中，所述間距可等距布置或特別優(yōu)選按一可變的間距樣式布置。
可優(yōu)選用劑量可變的干燥試劑充填凹陷。通過將不同的干燥試劑劑量與凹陷的間距樣式相結(jié)合，可經(jīng)調(diào)節(jié)后使制成的試劑溶液具有預(yù)期的濃度分布。
為實(shí)現(xiàn)某些特定功能，例如有磁珠和溶解試劑參與的細(xì)胞破碎，要求不可溶解的成分(即磁珠)必須均勻分布在干燥試劑中。為此，以懸浮物形式將磁珠分配入溶解通道。溶劑蒸發(fā)時(shí)可觀察到，磁珠退回到溶解通道的邊緣區(qū)域中，因此而無法形成均勻的分布。通過將溶解通道橫截面建構(gòu)成階梯狀結(jié)構(gòu)，可使磁珠分布在各梯級(jí)上，從而形成均勻的分布。
為達(dá)到可借助本發(fā)明的卡盒進(jìn)行細(xì)胞破碎、PCR和所謂的DNA/蛋白質(zhì)ELISA試驗(yàn)，優(yōu)選的做法為，微型通道或微型空穴中存在具有DNA結(jié)合特性的基質(zhì)，尤其是DNA結(jié)合磁珠。其中，溶解試劑和磁珠可共同包含在一唯一的干燥基質(zhì)(Matrix)中。此外，卡中還存在用于ELISA分析的試劑。具體而言，ELISA分析需要兩種試劑，即作為第一試劑的標(biāo)記酶和作為第二試劑的酶基質(zhì)。
卡盒中特別布置有一用于對(duì)雜交過程進(jìn)行電檢測的檢測模塊。所述檢測模塊優(yōu)選由一貴金屬/塑料復(fù)合物或一具有貴金屬電極的半導(dǎo)體處理硅芯片構(gòu)成。其中，電化學(xué)測量方法、磁測量方法或壓電測量方法特別適用于進(jìn)行電檢測。
為應(yīng)用本發(fā)明，在本發(fā)明的卡盒中特別存在一用于輸入一全血試樣的輸入口。此外還存在用于輸送水的構(gòu)件，例如可連接在一外設(shè)供水設(shè)備或一集成式蓄水器上的流入口。微型通道或微型空穴中的干燥緩沖物質(zhì)在供水后具有選定離子強(qiáng)度。
在將本發(fā)明用于分析全血中的白細(xì)胞時(shí)，優(yōu)選存在用于將一全血試樣與水或一緩沖溶液混合的構(gòu)件。同時(shí)，存在用于使血液或血液/水混合物或血液/緩沖物混合物流經(jīng)涂覆有溶解/磁珠試劑的微型通道或微型空穴的構(gòu)件。
此外，針對(duì)專為DNA分析而須在本發(fā)明的卡盒中進(jìn)行PCR的情況，還存在用于生成一磁場來將DNA/磁珠復(fù)合體固定在一PCR空穴中的構(gòu)件。為達(dá)成這一目的，所述PCR空穴必須可以適當(dāng)?shù)姆绞椒忾]，且必須存在用于進(jìn)行熱循環(huán)的構(gòu)件。
最后，本發(fā)明的卡盒中必須存在用于存放使用過的試樣材料和使用過的試劑的構(gòu)件，這些構(gòu)件構(gòu)成廢物儲(chǔ)存器。同時(shí)，所述構(gòu)件必須適用于對(duì)至少一個(gè)廢物儲(chǔ)存器進(jìn)行抗菌、無細(xì)胞或無微粒式排氣。為在一并非為本發(fā)明涉及對(duì)象的讀取設(shè)備中對(duì)卡盒進(jìn)行讀取，最后還必須存在用于固定卡盒的構(gòu)件。


下面借助附圖所示的實(shí)施例并結(jié)合權(quán)利要求對(duì)本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說明，其中
圖1為一卡盒及其各個(gè)微型通道/微型空穴系統(tǒng)的一概要圖，所述微型通道/微型空穴系統(tǒng)帶有相應(yīng)的功能標(biāo)示；圖2為一細(xì)胞破碎通道的俯視圖；圖3為圖5所示的細(xì)胞破碎通道的橫截面圖；圖4為通流通道橫截面的兩種可選方案的放大圖；圖5為圖1所示的PCR室的俯視圖；圖6和圖7為圖5所示的PCR室的橫截面圖；圖8為圖1所示的一ELISA試劑通道的俯視圖；圖9和圖10為圖8所示的ELISA試劑通道的橫截面圖；以及圖11至圖23為圖1所示的卡盒在進(jìn)行一自動(dòng)分析過程中處于各處理狀態(tài)時(shí)的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
相同的或作用相同的元件在各附圖中用相同的參考符號(hào)表示。下文將圖1至圖10以及圖11至圖23結(jié)合在一起說明。
圖1顯示的是一用于進(jìn)行ELISA(“Enzyme Linked Immuno SorbentASSAY”，“酶聯(lián)免疫吸附”)試驗(yàn)的卡盒100和存在于其中的微型通道或微型空穴系統(tǒng)的正視圖，其中，為清晰起見，額外圖示有相應(yīng)的功能標(biāo)示。具體而言，卡盒100由一帶有流體結(jié)構(gòu)的塑料底板101構(gòu)成，所述流體結(jié)構(gòu)上覆蓋有一塑料膜。下文中將借助圖2至圖10對(duì)所述結(jié)構(gòu)加以說明。
從圖1所示的俯視圖中可以看到上面連接有一分配段105的一試樣入口102，通過所述試樣入口可用選定方式送入特別用于核酸分析的液態(tài)試樣，所述液態(tài)試樣例如用于以解答人類基因問題為目的對(duì)全血中的白細(xì)胞進(jìn)行分析。所述分配段上依次連接有一用于對(duì)試樣進(jìn)行細(xì)胞破碎的通道區(qū)110與一以進(jìn)行DNA分析為目的的區(qū)域120，在這一區(qū)域內(nèi)可進(jìn)行用于選擇性DNA繁殖(擴(kuò)增)的PCR，借此將需要檢測的DNA的濃度提高至足以在第三階段時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢測的程度。通過閥122、122′可將真正意義上的PCR室密封。在區(qū)域130中特別根據(jù)ELISA法對(duì)通過這種方式制成的試樣進(jìn)行檢測。
從圖1中還可看到入水口103至103。準(zhǔn)備試樣時(shí)可通過這些入水口在卡盒100中輸入用作輸送劑和溶劑的水。此外，還存在排氣口104至104。
如上文所述，卡盒100特別具有一用于輸入一全血試樣的輸入口102。另外存在用于引入水的構(gòu)件?？纱嬖谝慌c一外設(shè)供水設(shè)備相連的流入口，或者存在一與一集成式蓄水器連接的饋入口。
正常情況下，微型通道或微型空穴101至131中充填有干燥的緩沖物質(zhì)，其確保在供水后具有選定離子強(qiáng)度。為進(jìn)行血液分析，存在有用于將全血試樣與水或緩沖溶液混合的構(gòu)件和/或用于使血液或血液-水混合物或血液-緩沖物混合物流經(jīng)一涂覆有溶解磁珠試劑的微型通道或微型空穴的構(gòu)件。
通道系統(tǒng)中設(shè)置有用作可容納廢物的儲(chǔ)存器的較寬區(qū)域106、107、108、109。此外，還存在有一帶有通道131或131′的區(qū)域，所述通道用于容納不同的ELISA試劑。
圖2至圖4所示的參考符號(hào)101仍表示卡盒底板。所述底板包括一專門用于細(xì)胞破碎(“溶解”)、以特殊方式成形的通流通道111，所述通流通道具有由側(cè)邊構(gòu)成、用于容納試劑的階梯狀凹陷112。其中，所述凹陷具有多個(gè)級(jí)高為10μm至500μm的梯級(jí)，凹陷延伸度約為ca.1mm，深度約為100μm。
圖4a顯示的是一可選方案，即，在通流通道沒有附加凹陷的情況下只將通流通道111的邊緣區(qū)域113用于容納溶解試劑。與此不同，圖4b所示的試劑特別還含有用于結(jié)合被釋放的DNA的磁珠，且均勻分布在通流通道111上的梯級(jí)112之間。如果磁珠接受過相應(yīng)的預(yù)處理，其就具有DNA結(jié)合和蛋白質(zhì)結(jié)合的特性。磁珠上可涂覆DNA結(jié)合的特性，必要時(shí)也可涂覆抗體。至于引入干燥物質(zhì)作為含有溶解試劑與磁珠的基質(zhì)的方法，特請(qǐng)參見申請(qǐng)人先前的專利申請(qǐng)DE 10 2004 021780 A1和DE 10 2004 021822。
圖5至圖7顯示的是卡盒底板101中的一PCR室120的結(jié)構(gòu)，其具有流體通道111。此處未對(duì)正常使用時(shí)用于封閉PCR室的閥布置進(jìn)行顯示。PCR室120中必須存在圓柱形凹陷124、124′，其用于容納進(jìn)行PCR所需的特殊試劑127、127′。特別如圖7所示，一干燥的可儲(chǔ)存的并且在室溫條件下穩(wěn)定的PCR試劑127、127′上先覆蓋有一石蠟層128、128′。
具體而言，申請(qǐng)人具有相同申請(qǐng)優(yōu)選權(quán)的平行申請(qǐng)DE 10 2004 050576.4和DE 10 2004 050510.1對(duì)在一卡盒中通過閥控?zé)嵫h(huán)來正確進(jìn)行PCR的方法進(jìn)行了說明，這兩份申請(qǐng)?jiān)诖艘砸玫姆绞讲⑷氡疚闹小Ｆ渲刑貏e對(duì)用于DNA結(jié)合的磁珠的應(yīng)用以及通過可控磁場并借助PCR室120中的DNA來聚集磁珠的方法進(jìn)行了說明，在此就不再贅述。
圖8至圖10顯示的是圖1所示的ELISA試劑通道131和131′的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)。如圖9所示，盆形凹陷132至1326′適用于容納預(yù)先分配的預(yù)定劑量的ELISA用試劑。這在開篇描述現(xiàn)有技術(shù)時(shí)所提及的WO 02/072262 A1中已詳細(xì)說明，這份申請(qǐng)同樣以引用的方式并入本文中。在圖10中，圓柱形凹陷132至1326′已充填有干燥試劑133至1336′。其中，如借助特殊的捕獲探針對(duì)必要時(shí)通過PCR進(jìn)行試樣雜交所要求的那樣，第一試劑實(shí)現(xiàn)標(biāo)記酶，第二試劑實(shí)現(xiàn)酶基質(zhì)。在僅用示意表示的檢測區(qū)130中，用于檢測生化反應(yīng)的不同傳感器可位于一由貴金屬/塑料復(fù)合物構(gòu)成的模塊中。特別在用半導(dǎo)體處理芯片(尤指硅基傳感器)進(jìn)行電化學(xué)測量時(shí)，可以電方式檢測信號(hào)，并直接對(duì)其進(jìn)行再處理。除電化學(xué)測量方法外，還可使用通過相關(guān)傳感器而實(shí)現(xiàn)的磁測量方法和/或壓電測量方法。
圖11至圖23顯示的均是圖1所示的卡盒100的俯視圖，其中，卡盒100中參與分析過程的區(qū)域分別有所標(biāo)示為此將卡盒100插入一附圖未作詳細(xì)圖示的分析設(shè)備內(nèi)，所述分析設(shè)備并非為本專利申請(qǐng)的涉及對(duì)象。
下面借助十一個(gè)具體操作步驟a)至m)對(duì)分析過程進(jìn)行說明，進(jìn)行分析前先將卡盒插入一具有用于容納卡盒的構(gòu)件的分析設(shè)備中，將卡盒固定在分析設(shè)備中后，分析設(shè)備便開始工作。結(jié)合圖1，具體有以下幾個(gè)步驟a)約注入10μl血液作為測量試樣。通過分配毛細(xì)管自動(dòng)分配成1μl。
b)將剩余血液沖入空腔106(廢物1)。
c)接著用水稀釋1μl血液試樣，并將其輸入細(xì)胞破碎通道110。在此進(jìn)行血液細(xì)胞的細(xì)胞破碎(溶解)和被釋放的DNA與磁珠的結(jié)合。
d)接著將磁珠輸入PCR室，并在此處聚集磁珠。進(jìn)行一清洗過程，其中，將清洗溶液匯集在空腔107(廢物2)中。
e)結(jié)束清洗過程。
f)接著封閉PCR室閥122、122′，并進(jìn)行PCR。
g)進(jìn)行PCR的同時(shí)在含有酶基質(zhì)的ELISA試劑通道131內(nèi)注水。
h)進(jìn)行PCR的同時(shí)在含有標(biāo)記酶的ELISA試劑通道131′內(nèi)注水。
i)PCR結(jié)束后打開PCR室閥122、122′，引導(dǎo)PCR產(chǎn)物流過檢測模塊130，在此處借助特殊的捕獲探針進(jìn)行雜交(形成廢物3，通道108)。
j)進(jìn)行從酶基質(zhì)通道至廢物通道108(廢物3)的排氣。
k)進(jìn)行從標(biāo)記酶通道至廢物通道108(廢物3)的排氣。
l)標(biāo)記酶溶液經(jīng)過用于進(jìn)行標(biāo)記的檢測模塊130流動(dòng)至廢物區(qū)109(廢物4)內(nèi)。
m)酶基質(zhì)溶液經(jīng)過對(duì)雜交過程進(jìn)行酶-電化學(xué)檢測的檢測模塊130流動(dòng)至廢物區(qū)109(廢物4)內(nèi)。
分析過程至此結(jié)束。特別在進(jìn)行電化學(xué)檢測時(shí)，可以電方式讀取生成的信號(hào)，并由處理器按規(guī)定程序分析所述信號(hào)。
根據(jù)圖1詳細(xì)借助通道和空穴說明的卡盒例如通過注模成型工藝用一聚合材料制成，所述聚合材料例如為聚碳酸酯。其中，先制備具有朝上敞開結(jié)構(gòu)的卡片底板101，將試劑置入起初敞開的通道或空穴內(nèi)，再對(duì)試劑進(jìn)行干燥處理。以適當(dāng)?shù)姆绞綄z測模塊裝入卡盒內(nèi)，尤其是粘附在卡盒中。最后，例如用一彈性膜覆蓋在通道和空穴的上方，從而使其達(dá)到可進(jìn)行正常使用時(shí)的封閉狀態(tài)。
也可在卡盒封閉和制成之前，在覆蓋物側(cè)上在敞開的卡片基板101上安裝某些例如用作密封材料和/或排氣材料的特殊設(shè)備。
借助圖11至圖23所示的對(duì)一全血試樣的特殊DNA分析示例對(duì)具體的測量方法進(jìn)行說明。通常將所述卡盒用于DNA分析和/或蛋白質(zhì)分析，其中，(如上文所述)使用一適當(dāng)?shù)淖x取設(shè)備和相應(yīng)的分析算法。借此可產(chǎn)生選定的操作方法，通過所述操作方法可將借助示例加以說明的卡盒實(shí)用地用于醫(yī)學(xué)上的“Point of Care(床旁分析)”的分散性應(yīng)用中。
最后，專門針對(duì)DNA分析對(duì)上文詳細(xì)說明的卡盒的集成式操作方法進(jìn)行總結(jié)，所述操作方法可歸結(jié)為下列各分步驟的組合—將試樣裝入卡盒—將卡盒插入讀取設(shè)備—開始全自動(dòng)的分析過程
—通過分配段進(jìn)行試樣分配—清洗分配段—稀釋試樣，并將其送入溶解通道—滯留在溶解通道中—通過磁珠聚集器將DNA-磁珠復(fù)合體聚集在PCR室中—用水清洗DNA-磁珠復(fù)合體—封閉PCR室—進(jìn)行PCR—進(jìn)行PCR時(shí)在兩個(gè)ELISA試劑通道中注水—打開PCR室—將PCR產(chǎn)物輸送入檢測室—在檢測室中進(jìn)行雜交—對(duì)兩個(gè)ELISA試劑通道進(jìn)行排氣—用ELISA試劑1填滿和清洗檢測室—用ELISA試劑2填滿和清洗檢測室—進(jìn)行電化學(xué)測量。
進(jìn)行電化學(xué)測量時(shí)，先用載有酶標(biāo)記的抗體溶液(ELISA試劑1)徹底清洗檢測室。再用酶基質(zhì)(ELISA試劑2)清洗檢測室。在可事先規(guī)定的不同溫度下和在酶基質(zhì)溶液流速可變的情況下，以已知方式進(jìn)行電化學(xué)測量。
進(jìn)行蛋白質(zhì)分析時(shí)使用相應(yīng)的操作方式，不過在此情況下不使用PCR。
權(quán)利要求
1.一種用于在一充填有干燥試劑的一次性卡盒(卡片)中對(duì)一測量試樣進(jìn)行集成式自動(dòng)DNA或蛋白質(zhì)分析的布置，其所具有的下列特征用于自動(dòng)實(shí)施在所述卡盒中進(jìn)行由各個(gè)分步驟構(gòu)成的過程分析必需的全部措施所述卡盒(100)中存在一適用微流體處理技術(shù)的微型通道和/或微型空穴系統(tǒng)(101至131)，所述微型通道或微型空穴(101至131)具有用于容納試劑的規(guī)定幾何結(jié)構(gòu)，其中，所述試劑以一儲(chǔ)存穩(wěn)定的形式儲(chǔ)存在所述卡盒(100)的微型通道或微型空穴(101至131)中的特定位置上，存在用于以適當(dāng)?shù)男问綖橄嚓P(guān)分步驟提供干燥儲(chǔ)存的試劑的構(gòu)件，所述的適當(dāng)形式特別為液態(tài)試劑的形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于，所述用于容納儲(chǔ)存穩(wěn)定的干燥試劑的結(jié)構(gòu)具有凹陷(112，132)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的布置，其特征在于，所述凹陷具有至少一個(gè)級(jí)高為10μm至500μm的梯級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的布置，其特征在于，所述凹陷的延伸度約為ca.1mm，深度約為100μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的布置，其特征在于，所述凹陷為圓柱形，其中，所述延伸度表示直徑。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，所述裝入微型通道或微型空穴(101至131)的試劑具有下列特性所述試劑為蒸氣壓力可忽略的可干燥物質(zhì)，所述物質(zhì)在室溫條件下保持穩(wěn)定，因而特性保持不變而適合進(jìn)行細(xì)胞破碎或PCR或生化量檢測。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，由所述物質(zhì)與添加物構(gòu)成的混合物可形成粘附在壁上的薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的布置，其特征在于，裝入部分所述微型通道或微型空穴(101至131)的物質(zhì)或混合物上水密地覆蓋有薄石蠟層。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，所述裝入部分微型通道或微型空穴(101至131)的物質(zhì)具有DNA結(jié)合或蛋白質(zhì)結(jié)合的特性。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，所述裝入部分微型通道或微型空穴(101至131)的物質(zhì)為具有特殊結(jié)合特性的磁珠。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的布置，其特征在于，所述磁珠上涂覆有抗體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的布置，其特征在于，所述磁珠上涂覆有DNA結(jié)合的物質(zhì)。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其中，同時(shí)存在溶解試劑和磁珠，其特征在于，所述溶解試劑和所述磁珠包含在一唯一的干燥基質(zhì)中。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，可進(jìn)行一所謂的DNA-ELISA分析或蛋白質(zhì)-ELISA分析(130，131)，其中，存在用作所述ELISA分析(130，131)的試劑的一標(biāo)記酶(試劑1)與一酶基質(zhì)(試劑2)。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，存在一用于對(duì)雜交過程進(jìn)行電檢測的檢測模塊(130)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的布置，其特征在于，所述檢測模塊(130)由一貴金屬/塑料復(fù)合物構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的布置，其特征在于，所述檢測模塊(130)由一具有貴金屬電極的半導(dǎo)體處理硅芯片構(gòu)成。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的布置，其特征在于，使用電化學(xué)測量方法、磁測量方法和/或壓電測量方法來進(jìn)行所述電檢測。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，所述卡盒(100)具有一用于輸入一全血試樣的輸入口(102)。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，存在用于輸送水的構(gòu)件(103至103)，所述構(gòu)件特別為一流入口。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的布置，其特征在于，存在一可與一外設(shè)供水設(shè)備相連的流入口。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的布置，其特征在于，所述流入口連接在一集成式蓄水器上。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，所述微型通道或微型空穴(101至131)中充填有具有在供水后具有選定離子強(qiáng)度的干燥緩沖物質(zhì)。
24.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，存在用于將全血試樣與水或緩沖溶液混合的構(gòu)件。
25.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，存在用于使血液或血液-水混合物或血液-緩沖物混合物流經(jīng)涂覆有溶解磁珠試劑的微型通道或微型空穴的構(gòu)件。
26.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，存在用于生成一磁場的構(gòu)件，所述磁場用于固定DNA/磁珠復(fù)合體或蛋白質(zhì)/磁珠復(fù)合體。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，存在用于生成一磁場的構(gòu)件，所述磁場用于將所述DNA/磁珠復(fù)合體固定在一PCR空穴中。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的布置，其特征在于，存在用于封閉所述PCR空穴的構(gòu)件。
29.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，存在用于對(duì)所述試樣進(jìn)行熱循環(huán)的構(gòu)件。
30.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，所述卡盒(卡片)中存在用于存放使用過的試樣材料和/或使用過的試劑的構(gòu)件。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的布置，其特征在于，所述用于存放使用過的試樣材料和/或使用過的試劑的構(gòu)件構(gòu)成廢料儲(chǔ)存器。
32.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，存在用于對(duì)所述廢料儲(chǔ)存器進(jìn)行抗菌、無微?；驘o細(xì)胞式排氣的構(gòu)件。
33.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，存在用于將所述卡盒固定在一讀取設(shè)備中的構(gòu)件。
34.一種制備一卡盒的方法，所述卡盒用在根據(jù)權(quán)利要求1或根據(jù)權(quán)利要求2至33中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置中，所述方法包括下列處理步驟用一聚合物制備一帶通道和/或空穴的卡盒底板，將試劑置入敞開的通道中，并在此處對(duì)所述試劑進(jìn)行干燥處理，用一膜封閉所述通道或空穴。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制備方法，其特征在于，用注模成型法制備所述卡片底板。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制備方法，其特征在于，在所述卡體上涂覆特殊材料，例如密封薄膜、排氣薄膜或類似材料。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制備方法，其特征在于，密封所述卡體之前特別以粘貼方式裝入一具有測量構(gòu)件的檢測模塊。
38.一種操作方法，其用于在一根據(jù)權(quán)利要求1或根據(jù)權(quán)利要求2至33中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置中進(jìn)行DNA分析，所述操作方法包括下列措施將所述試樣裝入所述卡盒，將所述卡盒插入所述讀取設(shè)備，開始全自動(dòng)分析。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的操作方法，其在進(jìn)行全自動(dòng)分析時(shí)包括下列步驟通過一分配段進(jìn)行試樣分配，清洗所述分配段，稀釋所述測量試樣，并將其裝入溶解通道，通過在溶解通道中的滯留進(jìn)行細(xì)胞破碎，形成的DNA-磁珠復(fù)合體被一液體流帶入PCR室，并通過一磁珠聚集器保持在所述PCR室中，用水清洗所述DNA-磁珠復(fù)合體，封閉所述PCR室，進(jìn)行PCR，PCR結(jié)束后將PCR產(chǎn)物輸送至檢測室，在所述檢測室中借助特殊捕獲探針進(jìn)行雜交，用標(biāo)記酶沖洗所述檢測室，用酶基質(zhì)沖洗所述檢測室，進(jìn)行電化學(xué)測量，在不同溫度下和酶基質(zhì)溶液流速不同的情況下進(jìn)行所述電化學(xué)測量。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的操作方法，其特征在于，進(jìn)行所述PCR時(shí)在ELISA試劑通道中注水。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的操作方法，其特征在于，所述雜交結(jié)束后對(duì)兩個(gè)ELISA通道進(jìn)行排氣，接著，以不產(chǎn)生氣泡的方式先用第一ELISA試劑，再用第二ELISA試劑沖洗所述檢測室，隨后再進(jìn)行所述電化學(xué)測量。
42.一種操作方法，其用于在一根據(jù)權(quán)利要求1或根據(jù)權(quán)利要求2至33中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置中進(jìn)行蛋白質(zhì)分析，所述操作方法包括下列措施將所述試樣裝入所述卡盒，將所述卡盒插入所述讀取設(shè)備，開始全自動(dòng)分析。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的操作方法，其在進(jìn)行全自動(dòng)分析時(shí)包括下列步驟通過一分配段進(jìn)行試樣分配，清洗所述分配段，稀釋所述測量試樣，并通過一液體流將其輸送入檢測室，在所述檢測室進(jìn)行所述測量試樣的蛋白質(zhì)與特殊捕獲抗體或捕獲蛋白質(zhì)之間的結(jié)合過程，用一載有一酶標(biāo)記的抗體溶液(ELISA試劑1)沖洗所述檢測室，用酶基質(zhì)(ELISA試劑2)沖洗所述檢測室，進(jìn)行電化學(xué)測量。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的操作方法，其特征在于，所述雜交結(jié)束后對(duì)兩個(gè)ELISA通道進(jìn)行排氣，接著，以不產(chǎn)生氣泡的方式先用第一ELISA試劑，再用第二ELISA試劑沖洗所述檢測室，隨后再進(jìn)行所述電化學(xué)測量。
全文摘要
使用一種具有一微型通道和/或微型空穴系統(tǒng)的卡盒(卡片)進(jìn)行自動(dòng)DNA或蛋白質(zhì)分析，其中，所述微型通道或微型空穴具有用于容納干燥試劑的幾何結(jié)構(gòu)。就工業(yè)生產(chǎn)而言，所述卡盒例如通過注模成型用一平面卡片底板制成。將所述試劑裝入敞開的通道內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行干燥處理，再用一膜密封所述通道。借此可為一完成的卡盒配備一試樣，通過將所述卡盒插入一讀出設(shè)備即可開始全自動(dòng)的測量過程。
文檔編號(hào)B01L3/00GK101039751SQ200580035224
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者海克·巴拉格, 西格弗里德·伯克爾, 沃爾特·岡布雷赫特, 丹尼拉·庫恩, 彼得·保利卡, 曼弗雷德·斯坦?jié)蔂?申請(qǐng)人:西門子公司