專利名稱：流體處理單元和使用該單元的流體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及流體處理單元和使用該單元的流體處理裝置。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā) 明涉及能用作為分析試樣的試樣分析裝置一部分的流體處理單元和使用該單元的 流體處理裝置，所述試樣是諸如代表功能性物質(zhì)的生物物質(zhì)。
背景技術(shù)：
就用來(lái)特別地檢測(cè)諸如蛋白質(zhì)之類生物物質(zhì)的傳統(tǒng)方法來(lái)說(shuō)，已知有各種方法 來(lái)造成抗原-抗體的反應(yīng)，其使用抗體作用于特定的生物物質(zhì)，以便對(duì)由此獲得的 反應(yīng)物實(shí)施肉眼識(shí)別或分光鏡測(cè)量，從而檢測(cè)該生物物質(zhì)。
作為定量通過(guò)生物物質(zhì)(諸如蛋白質(zhì))的抗原-抗體反應(yīng)獲得反應(yīng)物數(shù)量的方
法，己經(jīng)廣泛地采用了諸如ELISA (酶連接的免疫吸收劑化驗(yàn))之類的某些方法。 在這些方法中，使用了一種稱之為微板的試樣分析裝置，其中，排列著許多微小的 凹坑部分，它們通常稱之為微井(下文中將稱其為"井")。諸井的壁表面涂上與特 定生物物質(zhì)(目標(biāo)物質(zhì))作用的抗體，其作為一種俘獲(或捕獲)材料，利用該俘 獲材料來(lái)俘獲(或捕獲)目標(biāo)物質(zhì)，通過(guò)測(cè)量反應(yīng)物來(lái)檢測(cè)目標(biāo)物質(zhì)，反應(yīng)物的獲 得是利用熒光、發(fā)光的或諸如此類的反應(yīng)劑在目標(biāo)物質(zhì)和抗體之間發(fā)生抗原-抗體 反應(yīng)。
在諸如ELISA那樣的使用微板的典型方法中，井內(nèi)填充諸如含有目標(biāo)物質(zhì)或 抗體反應(yīng)物的樣本那樣的液體，其作為反應(yīng)溶液以造成反應(yīng)。該反應(yīng)直到井內(nèi)填充 液體中的各種成分通過(guò)分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而到達(dá)井底和內(nèi)壁時(shí)才發(fā)生。為此原因，如果 使微板豎立，則理論的反應(yīng)時(shí)間取決于井內(nèi)填充液體中各種成分的擴(kuò)散時(shí)間。由于 液體中分子運(yùn)動(dòng)，同時(shí)與周圍分子碰撞，所以擴(kuò)散速度非常慢。如果目標(biāo)物質(zhì)是分 子量約為70,000的蛋白質(zhì)，則在稀釋的水溶液中(室溫)擴(kuò)散速度約為0.5至IX l(T6Cm2/seC。因此，填充在井內(nèi)的液體中，遠(yuǎn)離井底和內(nèi)壁的目標(biāo)物質(zhì)在實(shí)際的測(cè) 量時(shí)間內(nèi)很難發(fā)生反應(yīng)。此外，由于有效地是要使作為反應(yīng)部分的井底表面和壁表 面均勻地接觸反應(yīng)溶液以便提高微板內(nèi)的反應(yīng)效率，所以，要求使用大量的比反應(yīng)所需液體量大的液體量。
因此，在諸如ELISA的使用微板的傳統(tǒng)方法中，抗原-抗體反應(yīng)僅在涂有俘獲 抗體的井的壁表面上進(jìn)行。因此，必須使液體豎立，直到目標(biāo)物質(zhì)、抗體和饋送到 井內(nèi)的液體中所含培養(yǎng)基懸浮、循環(huán)和下沉到達(dá)井壁表面為止，于是，存在著反應(yīng) 效率差的問(wèn)題。此外，在細(xì)分為大量井的微板中，饋送到每個(gè)井內(nèi)的液體量很有限， 于是，存在的問(wèn)題是測(cè)量靈敏度降低。
為了提高測(cè)量靈敏度并縮短ELISA等的測(cè)量時(shí)間，有人提出了一種能夠增加 反應(yīng)表面(俘獲表面)的表面積的微板，其通過(guò)在作為反應(yīng)表面的各個(gè)井底面上形 成微小的不規(guī)則形(例如，見(jiàn)日本專利公開(kāi)No.9-159673)來(lái)提高測(cè)量靈敏度。還 有人提出了一種能夠增加反應(yīng)表面的表面積的微片，其通過(guò)在微片的微槽內(nèi)布置微 小的實(shí)心顆粒(微珠)作為反應(yīng)的固相來(lái)提高細(xì)微空間內(nèi)的反應(yīng)效率(例如，見(jiàn)日 本專利公開(kāi)No.2001-4628)。此外，還提出了一種能夠增加反應(yīng)表面的表面積并節(jié) 約試樣量的微板，其通過(guò)在各個(gè)井底的中心部分內(nèi)形成小直徑的凹陷部分來(lái)達(dá)到上 述目的(例如，見(jiàn)日本專利公開(kāi)No.9-101302)。
然而，在日本專利公開(kāi)No.9-159673中提出的微板中，存在的問(wèn)題在于，盡管 它能夠提高測(cè)量靈敏度，但它不能提高反應(yīng)效率。此外，日本專利公開(kāi)No.2001-4628 中提出的微片不適用于測(cè)量大量的樣品，盡管它能提高反應(yīng)效率，因?yàn)樗蔷哂形?槽結(jié)構(gòu)的微片，而不是通常用于ELISA之類的微板。此外，在日本專利公開(kāi) No.9-101302中提出的微板中，盡管它能夠一定程度上提高反應(yīng)表面的表面積而提 高反應(yīng)效率和測(cè)量靈敏度，但它還不能足夠地提高反應(yīng)效率和測(cè)量靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是消除上述的問(wèn)題并提供一種用于流體處理裝置內(nèi)的流體 處理單元以及使用該單元的流體處理裝置，當(dāng)該裝置用作為測(cè)量大量樣品的裝置 時(shí)，該裝置能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高反應(yīng)效率和測(cè)量靈敏度并縮短反應(yīng)時(shí)間和測(cè)量時(shí) 間。
本發(fā)明的另一 目的是允許上述流體處理單元或使用該流體處理單元的流體處 理裝置能進(jìn)一步提高分析精度，即使用于分析的反應(yīng)物或樣品量非常少，也能達(dá)到 高的精度。
為了實(shí)現(xiàn)上述的和其它的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 一種流體處理單元包 括容器本體，其具有用于其中形成流體容納部分的底部和側(cè)部，該容器本體在其上端具有開(kāi)口；從底部延伸的分隔壁部分，用于將容器本體的流體容納部分分隔成 為第一流體容納腔和第二流體容納腔；以及通過(guò)分隔壁部分而在第一流體容納腔和
第二流體容納腔之間建立連通的連通通道，其中，連通通道與第一和第二流體容納 腔相連，用于當(dāng)從容器本體開(kāi)口饋送到流體容納部分內(nèi)的液體量不大于預(yù)定量時(shí)， 使第一流體容納腔內(nèi)的液體因毛細(xì)作用可進(jìn)入到第二流體容納腔，同時(shí)阻止第二流 體容納腔內(nèi)的液體進(jìn)入第一流體容納腔，而當(dāng)從容器本體開(kāi)口饋送到流體容納部分 內(nèi)的液體量超過(guò)預(yù)定量時(shí)，則允許第二流體容納腔內(nèi)的液體進(jìn)入第一流體容納腔。 在該流體處理單元中，分隔壁部分的高度最好低于容器本體側(cè)面部分的高度。 連通通道最好包括一個(gè)或多個(gè)狹縫，它們通過(guò)分隔壁部分，并從分隔壁部分的底端 延伸到其上端。
在上述的流體處理單元中，第一流體容納腔最好被第二流體容納腔包圍。在此 情形中，容器本體較佳地具有大致的圓柱形形狀，分隔壁部分較佳地具有基本上與 容器本體同軸的大致圓柱形形狀。容器本體較佳地具有大致圓柱形的大直徑部分和
大致圓柱形的小直徑部分，大致圓柱形的小直徑部分布置在大致圓柱形的大直徑部
分下方，而分隔壁部分較佳地布置在大致圓柱形的小直徑部分內(nèi)。連通通道較佳地
包括多個(gè)狹縫，它們沿分隔壁部分的圓周方向以等距離間隔布置。分隔壁部分較佳
地具有朝向內(nèi)向下傾斜的上端面。
在上述的流體處理單元中，第二流體容納腔的底面部分隨著離第一流體容納腔
的距離的減小而向下傾斜，而第二流體容納腔底面部分的最下部分的高度最好基本 上等于第一流體容納腔底面部分的最下部分的高度。每個(gè)狹縫在第一流體容納腔那
側(cè)上的寬度較佳地大于在第二流體容納腔那側(cè)上的寬度。當(dāng)從容器本體開(kāi)口饋送到 流體容納部分內(nèi)的液體量不大于預(yù)定量時(shí)，第一流體容納腔內(nèi)大部分液體較佳地進(jìn) 入到第二流體容納腔。流體處理單元最好是一體模制而成。
在上述流體處理單元中，當(dāng)從容器本體開(kāi)口饋送到流體容納部分內(nèi)的液體量不 大于預(yù)定量時(shí)，通過(guò)施加在第一流體容納腔內(nèi)的毛細(xì)作用力和施加在第二流體容納 腔內(nèi)的毛細(xì)作用力之差，連通通道較佳地致使第一流體容納腔內(nèi)的液體進(jìn)入到第二 流體容納腔，而阻止第二流體容納腔內(nèi)液體進(jìn)入第一流體容納腔。在此情形中，施 加在第二流體容納腔內(nèi)的毛細(xì)作用力較佳地大于施加在第一流體容納腔內(nèi)的毛細(xì) 作用力。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種流體處理裝置包括裝置本體；以及多個(gè)布置在 裝置本體上的流體處理單元，其中，多個(gè)流體處理單元中的每個(gè)單元就是上述的流體處理單元。
在該流體處理裝置中，多個(gè)流體處理單元較佳地在裝置本體上布置成矩陣。在 此情形中，多個(gè)流體處理單元連同裝置本體一起可一體地模制而成。裝置本體較佳 地包括框架和多個(gè)基本上平行地布置在框架上的支承構(gòu)件，多個(gè)流體處理單元最好 以等距離間距在每個(gè)支承構(gòu)件上布置成一排。在此情形中，多個(gè)流體處理單元連同 各個(gè)支承構(gòu)件可以 一體模制而成。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種用于流體處理裝置內(nèi)的流體處理單元以及使用該單 元的流體處理裝置，當(dāng)該裝置用作為測(cè)量大量樣品的試樣分析裝置時(shí)，該單元能夠 以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高反應(yīng)效率和測(cè)量靈敏度并縮短反應(yīng)時(shí)間和測(cè)量時(shí)間。
還可允許流體處理單元或使用該流體處理單元的流體處理裝置進(jìn)一步提高分 析精度，即使用于分析的反應(yīng)物或樣品量非常少，也能達(dá)到高的精度。


從以下給出的詳細(xì)描述和本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖中，將會(huì)更完全地理解本發(fā) 明。然而，附圖并不意圖將本發(fā)明局限于具體的實(shí)施例，附圖只是用于解釋和便于 理解。
在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的流體處理裝置的優(yōu)選實(shí)施例的立體圖2是一立體圖，示出圖1流體處理裝置的裝置本體的框架和支承構(gòu)件；
圖3是圖2的流體處理單元的支承構(gòu)件的放大平面圖4是沿圖3中線IV-IV截取的截面圖5是示出某一狀態(tài)的立體圖，流體處理單元安裝在圖2的流體處理單元支承 構(gòu)件上；
圖6是其中一個(gè)流體處理單元的放大平面圖，每個(gè)流體處理單元安裝在圖1 流體處理裝置的對(duì)應(yīng)的一個(gè)安裝凹陷部分內(nèi)； 圖7是沿圖6中線VII-VII截取的截面圖8A是圖1流體處理裝置的流體處理單元之一的放大平面圖； 圖8B是沿圖8A中線VniB-VIIIB截取的截面圖8C是沿圖8B中線vmc-vnic截取的截面圖8D是圖8C —部分的放大圖9A是一放大的平面圖，示出少量的液體饋送到根據(jù)本發(fā)明的流體處理單元的優(yōu)選實(shí)施例中的狀態(tài)，其對(duì)應(yīng)于圖8A;
圖9B是截面圖，示出少量的液體饋送到根據(jù)本發(fā)明的流體處理單元的優(yōu)選實(shí)
施例中的狀態(tài)，其對(duì)應(yīng)于圖8B;
圖IOA是圖8A至8D中所示流體處理單元的修改實(shí)例的放大平面圖10B是沿圖IOA中線XB-XB截取的截面圖11是顯示實(shí)例和對(duì)比實(shí)例中所測(cè)得的吸收率結(jié)果的圖表；
圖12是根據(jù)本發(fā)明流體處理裝置的修改實(shí)例的立體圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參照附圖，下面將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的流體處理單元和使用該單元的流體 處理裝置。
圖1至9B顯示根據(jù)本發(fā)明的流體處理單元和流體處理裝置的優(yōu)選實(shí)施例。例
如，該優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理裝置io可用作為用來(lái)分析含有諸如蛋白質(zhì)之類生
物物質(zhì)試樣的裝置，所述生物物質(zhì)代表了功能性的物質(zhì)。 一般來(lái)說(shuō)，流體處理裝置 10可用作為稱之為微井板的試樣分析裝置，其可對(duì)大量樣品實(shí)施測(cè)量。如圖l所 示，流體處理裝置10包括裝置本體12;以及多個(gè)流體處理單元16(在該優(yōu)選實(shí) 施例中為96^8X12)個(gè)流體處理單元)，它們安裝在裝置本體12上布置成一矩陣。 如圖1和2所示，裝置本體12由諸如聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)或聚甲基 丙烯酸甲酯(PMMA)之類的樹(shù)脂材料或玻璃材料制成，并包括大致矩形的框架ll， 框架的中心具有大致矩形的通孔lla，框架厚度為幾個(gè)毫米，框架11各側(cè)的長(zhǎng)度 在幾厘米到十多厘米范圍之內(nèi)；以及多個(gè)安裝在框架11上的流體處理單元支承構(gòu) 件13(在此優(yōu)選實(shí)施例中為12個(gè)流體處理單元支承構(gòu)件)。此外，框架11的通孔 lla可用帶有底部的凹陷部分所代替?；蛘撸蚣躭l可以是標(biāo)準(zhǔn)框架，例如用于 SBS(生物分子篩協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)的微板的框架。流體處理單元支承構(gòu)件13可由透明材料 制成。然而，如果該優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理裝置IO用來(lái)測(cè)量熒光，則流體處理 單元支承構(gòu)件13最好用光線難于通過(guò)的構(gòu)件制成(例如，黑色構(gòu)件)，以在測(cè)量熒
光過(guò)程中抑制背景的出現(xiàn)。
如圖2所示，每個(gè)流體處理單元支承構(gòu)件13包括細(xì)長(zhǎng)的支承構(gòu)件本體13a， 其具有大致長(zhǎng)方體的形狀，它的長(zhǎng)度基本上等于框架ll通孔lla的寬度；以及一 對(duì)從支承構(gòu)件本體13a的上部突出出來(lái)的基本上呈矩形的突出部分13b，它們?cè)趦?端處沿縱向方向沿著支承構(gòu)件本體13a的上表面延伸。如圖1所示，流體處理單元支承構(gòu)件13的支承構(gòu)件本體13a插入到框架11的通孔lla內(nèi)，以便基本上平行地 和彼此鄰近地安裝在框架ll上，這樣，突出部分13b支承在沿縱向方向延伸的框 架ll的一對(duì)上表面llb上。因此，組裝起裝置本體12。
如圖3和4所示，多個(gè)直徑和深度為幾毫米的大致圓柱形的凹陷部分14(在此 優(yōu)選實(shí)施例中為八個(gè)凹陷部分14)(下文中將稱其為"安裝凹陷部分14")形成在每 個(gè)流體處理單元支承構(gòu)件13的支承構(gòu)件本體13a上表面內(nèi)，以等距離的間隔布置 成一排。在每個(gè)安裝凹陷部分14中，其中一個(gè)流體處理單元16如圖5所示地進(jìn)行 安裝。
圖6至犯是放大的詳圖，示出其中一個(gè)流體處理單元16，在本優(yōu)選實(shí)施例中， 每個(gè)流體處理單元安裝在流體處理裝置10的安裝凹陷部分14的對(duì)應(yīng)凹陷內(nèi)。圖6 是流體處理單元16之一的平面圖，每個(gè)流體處理單元安裝在流體處理裝置10的安 裝凹陷部分14的對(duì)應(yīng)部分內(nèi)，圖7是沿圖6中線VII—VII截取的截面圖。圖8A 是該優(yōu)選實(shí)施例中流體處理裝置10的流體處理單元16之一的平面圖，而圖8B是 沿圖8A中線VIIIB—VIIIB截取的截面圖。圖8C是沿圖8B中線VIIIC—VIIIC截 取的截面圖，而8D是圖8C—部分的放大詳圖。圖9A和9B示出少量液體饋送到流 體處理單元16內(nèi)的狀態(tài)，圖9A是對(duì)應(yīng)于圖8A的平面圖，而圖9B是對(duì)應(yīng)于圖8B 的截面圖。
每個(gè)流體處理單元16由諸如聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲 酯(PMMA)之類的樹(shù)脂材料制成。如圖6至8B所示，每個(gè)流體處理單元16基本上具 有與對(duì)應(yīng)的安裝凹陷部分14的深度相同的高度，并包括大的外直徑的圓柱形部分 16a和小的外直徑的圓柱形部分16b，以及內(nèi)圓柱形部分16c，它們一體地模制而 彼此形成一體。
大的外直徑的圓柱形部分16a基本上是這樣一個(gè)圓柱形部分，其具有對(duì)應(yīng)于一 個(gè)流體處理單元16的半高度，其外直徑基本上等于對(duì)應(yīng)一個(gè)安裝凹陷部分14的內(nèi) 直徑。大的外直徑的圓柱形部分16a設(shè)計(jì)成配裝到對(duì)應(yīng)一個(gè)安裝凹陷部分14內(nèi)， 以便在每個(gè)流體處理單元16插入到對(duì)應(yīng)一個(gè)安裝凹陷部分14內(nèi)而安裝在其中時(shí)， 使圓柱形部分16a固定在安裝凹陷部分14上。大的外直徑的圓柱形部分16a的底 端部分呈弧形并朝向內(nèi)向下傾斜以延伸到小的外直徑的圓柱形部分16b，從而連接 到小的外直徑的圓柱形部分16b的上端部。
小的外直徑的圓柱形部分16b基本上是這樣一個(gè)圓柱形部分，其具有對(duì)應(yīng)于一 個(gè)流體處理單元16的半高度，其外直徑小于大的外直徑的圓柱形部分16a的外直徑。小的外直徑的圓柱形部分16b沿與大的外直徑的圓柱形部分16a相同的軸向方 向延伸。小的外直徑的圓柱形部分16b的底端部分具有朝向內(nèi)向下傾斜的部分。從 該朝向內(nèi)向下傾斜的部分的底端起，底面部分沿基本上垂直于小的外直徑的圓柱形 部分16b的軸向方向的方向延伸。小的外直徑的圓柱形部分16b的底面部分的底側(cè) 具有凹陷部分16e，該凹陷部分的直徑基本上等于內(nèi)圓柱形部分16c的內(nèi)直徑。
內(nèi)圓柱形部分16c基本上是這樣一個(gè)圓柱形部分，其沿著與小的外直徑的圓柱 形部分16b相同的軸向方向從小的外直徑的圓柱形部分16b的底面部分的上表面向 上延伸。內(nèi)圓柱形部分16c上端的高度低于小的外直徑的圓柱形部分16b的上部， 而內(nèi)圓柱形部分16c的外直徑小于小的外直徑的圓柱形部分16b的內(nèi)直徑。內(nèi)圓柱 形部分16c具有多個(gè)狹縫16d(在此優(yōu)選實(shí)施例中八個(gè)狹縫16d)，它們基本上彼此 平行地從內(nèi)圓柱形部分16c的底端大致線性地延伸到其上端。多個(gè)狹縫16d通過(guò)內(nèi) 圓柱形部分16c并沿其圓周方向等距離地布置。每個(gè)狹縫16d的寬度從幾微米到幾 百微米，而內(nèi)圓柱形部分16c內(nèi)表面一側(cè)上的每個(gè)狹縫16d的寬度大于其外表面一 側(cè)上的寬度。
此外，在大的外直徑的圓柱形部分16a中，形成一用作為注射部分26的空間， 該注射部分26用來(lái)注射諸如液體試樣的流體。在小的外直徑的圓柱形部分16b和 內(nèi)圓柱形部分16c之間，形成外流體容納腔28(例如，具有不大于約30ul的體積)， 它是可用作為反應(yīng)腔的大致環(huán)形空間。在內(nèi)圓柱形部分16c中，形成內(nèi)流體容納腔 30，它是可用作為測(cè)量腔的大致圓柱形腔。
如果少量的(例如，不大于約30ul)諸如反應(yīng)物那樣的液體被饋送到注射部分 26內(nèi)，則該液體被饋送到內(nèi)流體容納腔30和外流體容納腔28之一或兩者內(nèi)。由 于毛細(xì)作用上升(被毛細(xì)作用力提升起來(lái)的液位高度)Z可表達(dá)為Z=2TC0Se/YXr
Xg(e:接觸角，T:表面張力，p液體密度，r:毛細(xì)作用半徑，g:重力加速度)，
所以，作用在外流體容納腔28內(nèi)液體上的毛細(xì)作用力大于作用在內(nèi)流體容納腔30 內(nèi)液體上的毛細(xì)作用力，所述外流體容納腔28沿徑向方向的寬度小于內(nèi)流體容納 腔30的直徑。因此，如圖9A和9B所示，饋送到注射部分26內(nèi)的大部分液體由于 毛細(xì)作用而被抽吸到外流體容納腔28內(nèi)并如附圖標(biāo)記32所示地保持在外流體容納 腔28內(nèi)。因此，可合適地確定出形成在內(nèi)圓柱形部分16c內(nèi)的每個(gè)狹縫16b的寬 度Wl，以及大致環(huán)形外流體容納腔28的寬度W2(小的外直徑的圓柱形部分16b的 內(nèi)直徑和內(nèi)圓柱形部分16c的外直徑之間的差)，這樣，饋送到注射部分26內(nèi)的大 部分液體被抽吸到外流體容納腔28內(nèi)。此外，在饋送到注射部分26內(nèi)的大部分液體積聚在外流體容納腔28內(nèi)之后， 如果通過(guò)將液體附加地饋送到注射部分26內(nèi)而使液體總量超過(guò)預(yù)定量(例如，約 30ul)，則液體通過(guò)內(nèi)圓柱形部分16c頂端的開(kāi)口和/或狹縫16d流入內(nèi)圓柱形部 分16c內(nèi)，這樣，液體可填充在外流體容納腔28內(nèi)和內(nèi)圓柱形部分16c的內(nèi)部以 全部地延伸在流體處理單元16內(nèi)。
因此，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理單元16，如果諸如反應(yīng)物的少量液體 被饋送到注射部分26內(nèi)，則饋送到注射部分26內(nèi)的大部分液體被抽吸到外流體容 納腔28內(nèi)，并在外流體容納腔28內(nèi)沿圓周方向流動(dòng)以便被保持住外流體容納腔 28內(nèi)。因此，即使外流體容納腔28用作為反應(yīng)腔室以便通過(guò)少量反應(yīng)物來(lái)檢測(cè)樣 品，也可大大地提高液位高度來(lái)增加反應(yīng)壁表面的表面積(外流體容納腔28的內(nèi)壁 表面)，并還可減小樣品和反應(yīng)壁表面之間的距離。因此，它能夠提高反應(yīng)效率而 縮短反應(yīng)時(shí)間，并能夠減小用作為反應(yīng)物的數(shù)量而降低成本。
根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理單元16，即使用于分析的反應(yīng)物量非常少， 該反應(yīng)物也可穩(wěn)定地保持在用作為反應(yīng)腔的外流體容納腔28內(nèi)，這樣，能夠進(jìn)一 步提高分析精度。此外，如果可供樣品量非常少而使含有樣品的溶液內(nèi)的樣品濃度 非常低，則由于溶液中的樣品不能到達(dá)井壁表面的反應(yīng)部分，就有傳統(tǒng)微井板不能 獲得穩(wěn)定分析結(jié)果的某些情形。然而，本優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理單元16能穩(wěn)定 地將樣品饋送到起作反應(yīng)腔的外流體容納腔28內(nèi)，這樣，與傳統(tǒng)微井板相比，就 能進(jìn)一步提高分析精度。
根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理單元16，為了將反應(yīng)物饋送到外流體容納腔 28，即使反應(yīng)物不是沿注射部分26內(nèi)壁饋送，從注射部分26饋送到內(nèi)流體容納腔 30內(nèi)的反應(yīng)物也可被抽吸到外流體容納腔28內(nèi)并保持住其中。因此，不管反應(yīng)物 饋送位置如何，反應(yīng)物總能自動(dòng)地移入外流體容納腔28內(nèi)并被保持在其中，這樣， 能夠容易地對(duì)反應(yīng)物饋送實(shí)施操作。
此外，如本優(yōu)選本實(shí)施例中的流體處理單元16那樣，如果內(nèi)圓柱形部分16c 內(nèi)面一側(cè)上的每個(gè)狹縫16d的寬度大于其外面一側(cè)上的寬度，則外流體容納腔28 內(nèi)的液位可以基本上保持平坦。此外，即使饋送到注射部分26內(nèi)的諸如反應(yīng)物的 液體量很小(不大于外流體容納腔28的體積)，也可在多個(gè)流體處理單元16之間和 測(cè)量操作之間，抑制接觸外流體容納腔28的內(nèi)壁表面的液體面積的變化。
此外，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理單元16，在足夠量的清潔溶液饋送到 注射部分26內(nèi)并填充在流體處理單元16內(nèi)部(注射部分26、外流體容納腔28和內(nèi)流體容納腔30的內(nèi)部)之后，能夠容易地排出該清潔溶液。因此，本優(yōu)選實(shí)施例
中的流體處理單元16具有優(yōu)秀的清潔特性，并在測(cè)量過(guò)程中可降低背景。此外， 由于內(nèi)圓柱形部分16c上端的高度低于大的外直徑的圓柱形部分16a上端的高度， 所以，足夠量的清潔溶液可饋送到注射部分26內(nèi)，以使要除去的成分飄浮起來(lái)， 這樣，借助于吸液管之類的裝置就可排出這些成分。因此，與內(nèi)圓柱形部分16c 上端的高度等于大的外直徑的圓柱形部分16a上端的高度的情形相比，本優(yōu)選實(shí)施 例中的流體處理單元16具有更優(yōu)秀的清潔特性。
此外，本優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理單元16可以用注塑等方法一體模制而成， 使它可容易地進(jìn)行制造。作為本優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理裝置10的一個(gè)修改的實(shí) 例，可以用注塑等方法一體模制形成支承構(gòu)件13，以使多個(gè)流體處理單元16等距 離地布置在成一排。或者，如圖12所示，板形的裝置本體212可用注塑等方法一 體模制而成，以使多個(gè)流體處理單元16布置成矩陣，而無(wú)需提供任何流體處理單 元的支承構(gòu)件。
圖10A和10B示出本優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理單元16的一種修改實(shí)例。該修 改實(shí)例中的流體處理單元116具有與流體處理單元16結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，例外的是， 內(nèi)圓柱形部分116c的上端面朝向內(nèi)向下傾斜。因此，對(duì)與流體處理單元16結(jié)構(gòu)部 分相同的那些結(jié)構(gòu)部分所給出的附圖標(biāo)記再加上IOO，以省略對(duì)其重復(fù)描述。如果 內(nèi)圓柱形部分116c的上端面朝向內(nèi)向下傾斜而形成如該修改實(shí)例那樣的傾斜表面 116f,則當(dāng)借助于吸液管將液體饋送到流體處理單元116內(nèi)時(shí)，即使吸液管的末端 部分碰撞到內(nèi)圓柱形部分116c的上端，吸液管的末端部分也可光滑地引向內(nèi)流體 容納腔130內(nèi)。因此，能夠防止內(nèi)圓柱形部分116c因吸液管與內(nèi)圓柱形部分116c 碰撞而引起的變形和破損。
作為本優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理單元16的一種實(shí)例，下面將描述用作為試樣 分析單元的流體處理單元的一個(gè)實(shí)例。
首先，將100ul的抗-TNF-a抗體饋送到流體處理單元16的注射部分26內(nèi)， 在25。C下保持兩個(gè)小時(shí)，以在流體處理單元16的內(nèi)壁上固定不動(dòng)地俘獲(或捕獲) 抗體。此后，將170u 1的清潔溶液(PBS-O. 02%突文(Tween) 20)饋送到注射部分 26，然后，將其排出而清潔流體處理單元16內(nèi)部。
然后，在將170ii 1的阻塞溶液(PBS-1XBSA)饋送到注射部分26并在4'C下保 持16小時(shí)而阻塞流體處理單元16的內(nèi)壁之后，可排去該阻塞溶液。
然后，將100 u 1的TNF- a抗體饋送到注射部分26并在25"C下保持1小時(shí)而造成抗原反應(yīng)(樣品反應(yīng))。此后，將170 u 1的清潔溶液(PBS-O. 02^Tween20)饋送 到注射部分26，然后，將其排出而清潔流體處理單元16內(nèi)部。
然后，將100ul的標(biāo)有生物素的抗體饋送到注射部分26并在25X:下保持1小 時(shí)而造成對(duì)抗體反應(yīng)的檢測(cè)，此后，將170ul的清潔溶液(PBS-0.02XTween20)饋 送到注射部分26，然后，將其排出而清潔流體處理單元16內(nèi)部。
然后，將100u 1的酶(HRP過(guò)氧化酶抗生蛋白鏈菌素)饋送到注射部分26并在 25°C下保持20分鐘而致使酶反應(yīng)，此后，將170 " 1的清潔溶液(PBS-O. 02%Tween20) 饋送到注射部分26，然后，將其排出而清潔流體處理單元16內(nèi)部。
然后，將50u 1的培養(yǎng)基(TMB)饋送到注射部分26并在25。C下保持10分鐘而 致使培養(yǎng)基反應(yīng)，然后，將50ul的反應(yīng)停止溶液(lNHCl)饋送到注射部分26以停 止反應(yīng)。然后，用波長(zhǎng)為450nm的光沿縱向方向(垂直方向)照射內(nèi)流體容納腔30， 以測(cè)量?jī)?nèi)流體容納腔30內(nèi)的反應(yīng)溶液吸收強(qiáng)度。
作為一比較實(shí)例，具有與本優(yōu)選實(shí)施例中的流體處理裝置10的安裝凹陷部分 14相同形狀的大致圓柱形井被用來(lái)實(shí)現(xiàn)該相同的測(cè)量。
其結(jié)果，從圖11中可見(jiàn)，在采用本優(yōu)選實(shí)施例的流體處理單元16的實(shí)例中， 其吸收率是比較實(shí)例的吸收率的兩倍或兩倍以上。因此，即使液體量(俘獲或(捕獲) 抗體的數(shù)量，用作樣品的抗原，檢測(cè)抗體等)基本上等于比較實(shí)例的量，也能夠大 大地提高測(cè)量強(qiáng)度，即使液體量遠(yuǎn)少于比較實(shí)例的數(shù)量，也能夠獲得基本上等于比 較實(shí)例數(shù)量的測(cè)量強(qiáng)度。
盡管為了便于更好地理解本發(fā)明而借助于優(yōu)選實(shí)施例來(lái)描述了本發(fā)明，但應(yīng)該 認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以各種方式實(shí)施而不脫離本發(fā)明的原理。因此，本發(fā)明應(yīng)理解為 包括所有可能的實(shí)施例和對(duì)所示實(shí)施例的各種修改，實(shí)施這些實(shí)施例不會(huì)脫離由附 后權(quán)利要求書(shū)所闡述的本發(fā)明的原理。
1權(quán)利要求
1. 一種流體處理單元，包括容器本體，所述容器本體具有用于其中形成流體容納部分的底部和側(cè)部，所述 容器本體在其上端具有開(kāi)口；分隔壁部分，所述分隔壁部分從所述底部延伸，用于將所述容器本體的所述流 體容納部分分隔成為第一流體容納腔和第二流體容納腔；以及連通通道，所述連通通道通過(guò)所述分隔壁部分，以便在所述第一流體容納腔和 所述第二流體容納腔之間建立連通，其中，所述連通通道與所述第一和第二流體容納腔相連，用于當(dāng)從所述容器本 體的所述開(kāi)口饋送到所述流體容納部分內(nèi)的液體量不大于預(yù)定量時(shí)，使所述第一流 體容納腔內(nèi)的液體因毛細(xì)作用而進(jìn)入到所述第二流體容納腔中，同時(shí)又阻止所述第 二流體容納腔內(nèi)的液體進(jìn)入所述第一流體容納腔，而當(dāng)從所述容器本體的所述開(kāi)口 饋送到所述流體容納部分內(nèi)的液體量超過(guò)預(yù)定量時(shí)，則允許所述第二流體容納腔內(nèi) 的液體進(jìn)入所述第一流體容納腔。
2. 如權(quán)利要求1所述的流體處理單元，其特征在于，所述分隔壁部分的高度低于所述容器本體的所述側(cè)面部分的高度。
3. 如權(quán)利要求1所述的流體處理單元，其特征在于，所述連通通道包括一個(gè) 或多個(gè)狹縫，所述狹縫通過(guò)所述分隔壁部分，并從所述分隔壁部分的底端延伸到其 上端。
4. 如權(quán)利要求1所述的流體處理單元，其特征在于，所述第一流體容納腔被 所述第二流體容納腔包圍。
5. 如權(quán)利要求4所述的流體處理單元，其特征在于，所述容器本體具有大致 圓柱形形狀，所述分隔壁部分具有與所述容器本體大致同軸的大致圓柱形形狀。
6. 如權(quán)利要求5所述的流體處理單元，其特征在于，所述容器本體具有大致 圓柱形的大直徑部分和大致圓柱形的小直徑部分，所述大致圓柱形的小直徑部分布 置在所述大致圓柱形的大直徑部分下方，而所述分隔壁部分布置在所述大致圓柱形 的小直徑部分內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求5所述的流體處理單元，其特征在于，所述連通通道包括多個(gè) 狹縫，所述狹縫沿所述分隔壁部分的圓周方向以等距離間隔布置。
8. 如權(quán)利要求4所述的流體處理單元，其特征在于，所述分隔壁部分具有朝向內(nèi)向下傾斜的上端面。
9. 如權(quán)利要求1所述的流體處理單元，其特征在于，所述第二流體容納腔的 所述底面部分隨著離所述第一流體容納腔的距離的減小而向下傾斜，而所述第二流 體容納腔的所述底面部分的最下部分的高度基本上等于所述第一流體容納腔的底 面部分的最下部分的高度。
10. 如權(quán)利要求1所述的流體處理單元，其特征在于，每個(gè)所述狹縫在所述 第一流體容納腔那側(cè)上的寬度大于在所述第二流體容納腔那側(cè)上的寬度。
11. 如權(quán)利要求1所述的流體處理單元，其特征在于，當(dāng)從所述容器本體的 所述開(kāi)口饋送到所述流體容納部分內(nèi)的液體量不大于所述預(yù)定量時(shí)，所述第一流體 容納腔內(nèi)的大部分液體進(jìn)入所述第二流體容納腔。
12. 如權(quán)利要求1所述的流體處理單元，其特征在于，所述流體處理單元是 一體模制而成。
13. 如權(quán)利要求1所述的流體處理單元，其特征在于，當(dāng)從所述容器本體的 所述開(kāi)口饋送到所述流體容納部分內(nèi)的液體量不大于所述預(yù)定量時(shí)，通過(guò)施加在所 述第一流體容納腔內(nèi)的毛細(xì)作用力和施加在所述第二流體容納腔內(nèi)的毛細(xì)作用力 之差，所述連通通道致使所述第一流體容納腔內(nèi)的液體進(jìn)入到所述第二流體容納 腔，同時(shí)阻止所述第二流體容納腔內(nèi)液體進(jìn)入所述第一流體容納腔。
14. 如權(quán)利要求13所述的流體處理單元，其特征在于，施加在所述第二流 體容納腔內(nèi)的所述毛細(xì)作用力大于施加在所述第一流體容納腔內(nèi)的所述毛細(xì)作用 力。
15. —種流體處理裝置，包括-裝置本體；以及多個(gè)布置在所述裝置本體上的流體處理單元，其中，所述多個(gè)流體處理單元中的每個(gè)單元就是如權(quán)利要求1所述的流體處理 單元。
16. 如權(quán)利要求15所述的流體處理裝置，其特征在于，所述多個(gè)流體處理 單元在所述裝置本體上布置成矩陣。
17. 如權(quán)利要求15所述的流體處理裝置，其特征在于，所述多個(gè)流體處理 單元連同所述裝置本體一起一體地模制而成。
18. 如權(quán)利要求15所述的流體處理裝置，其特征在于，所述裝置本體包括框架和多個(gè)基本上平行地布置在所述框架上的支承構(gòu)件，所述多個(gè)流體處理單元以 等距離間距在每個(gè)所述支承構(gòu)件上布置成一排。
19. 如權(quán)利要求18所述的流體處理裝置，其特征在于，所述多個(gè)流體處理 單元連同各個(gè)所述支承構(gòu)件一體模制而成。
全文摘要
一種流體處理單元(16)具有大直徑的外圓柱形部分(16a)、小直徑的外圓柱形部分(16b)以及內(nèi)圓柱形部分(16c)，它們一體模制而彼此形成一體。內(nèi)圓柱形部分(16c)具有多個(gè)狹縫(16d)，它們從內(nèi)圓柱形部分(16c)的下端延伸到其上端，以在內(nèi)流體容納腔(30)和外流體容納腔(28)之間建立一種連通，所述內(nèi)流體容納腔(30)形成在內(nèi)圓柱形部分(16c)內(nèi)，而外流體容納腔(28)形成在內(nèi)圓柱形部分(16c)和小直徑的外圓柱形部分(16b)之間。多個(gè)狹縫(16d)設(shè)計(jì)成當(dāng)饋送到流體處理單元(16)內(nèi)的液體量不大于預(yù)定量時(shí)，由于毛細(xì)作用使內(nèi)流體容納腔(30)內(nèi)大部分液體進(jìn)入到外流體容納腔(28)，并在饋送到流體處理單元(16)內(nèi)的液體量超過(guò)預(yù)定量時(shí)，允許外流體容納腔(28)內(nèi)的液體進(jìn)入內(nèi)流體容納腔。
文檔編號(hào)G01N35/00GK101311727SQ200810108740
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者山田恭平, 池谷聰, 河原紀(jì)之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社恩普樂(lè)