化学反应盒及其使用方法

专利名称：化学反应盒及其使用方法
技术领域：
本发明涉及化学反应盒及其使用方法，所述化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，从而输送其中所容纳的物质，由此产生化学反应。
背景技术：
人们已经开发出这样一种化学反应盒该化学反应盒可以在外力作用于其上时发生变形，从而通过输送其中所容纳的物质来产生化学反应。
JP 2004-226068A发明内容在专利文献JP 2004-226068A中，公开了一种结合有DNA芯片的盒，用于同时对大量DNA进行检测。所述的这种DNA芯片可用于同时对大量被测靶物进行测量，但是，在被测靶物的量很少的情况下，除了发挥作用的探针以外，其它探针都是无效的。
在SNP(单核苷酸多态性)的分析中，需要高的S/N比例，诸如例如，从25个碱基中检测出1个碱基的差异。在这种情况下，使用Invader(商品名)方法比使用杂交方法具有更高的实用性、并且更便宜。
本发明的目的是充分利用与化学反应盒相关的技术，从而提供适用于多种测量形式的化学反应盒。
本发明的一个方面是提供这样一种化学反应盒该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送或封闭其中所容纳的物质，由此产生化学反应。所述化学反应盒包括以下部分样品容器，用于接收来自外部的样品；分离部分，用于根据该盒发生的变形来分离样品容器中所容纳的样品，从而将样品分配到多个通道中；反应器，用于使经过分离部分分离的样品的各部分独立地进行化学反应；以及测量部分，用于对各反应产物(由各个反应器中发生的化学反应所产生)进行测量。
根据本发明的化学反应盒，对样品进行化学处理所用的操作方法是由化学反应盒的结构来预先确定的，因此可实施稳定的化学处理。根据这种化学反应盒，所述样品不限于液体，只要其具有流动性即可。样品可以是凝胶或气体。对各个反应器中的化学反应的类型没有限制。对测量部分所采用的测量内容及测量方法都没有限制。
在测量部分中，可测量各反应产物的产量。
在反应器中，可进行DNA扩增或酶反应。
在反应器中，可进行包括氧化还原反应、催化反应、光反应、交联反应、聚合反应以及化学改性反应在内的化学反应类型中的任意一种。
在测量部分中，可实施包括荧光测定法、测色法、吸光度测定法、发光测定法、基于伏安特性曲线的氧化还原电流测定法、电泳测定法、及色谱法在内的测量方法中的任意一种。
在反应器中，可采用包括PCR法、LAMP法、NASBA法、RCA法、ICAN法、以及实时PCR法在内的方法中的任意一种。
样品可以是生物聚合物，但是，所述样品必需含有在反应器内产生化学反应的化学物质。
在反应器中，可以使相同的样品同时进行不同的反应。在这种情况下，样品的一致性以及同时性得到了保证。
本发明的化学反应盒还可包括预处理部分，用于对样品容器中所容纳的样品进行预处理。
可将导光光路设置在测量部分以及化学反应盒的外部之间。在这种情况下，所述光路可以是由化学反应盒的构成材料而制成的，或者是由不同于所述构成材料的材料而制成的。
本发明的化学反应盒可以是这样一种化学反应盒该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送或封闭其中所容纳的物质，由此产生化学反应；并且所述化学反应盒具有至少两个第一容池和至少两个第二容池，第一容池和第二容池分别被设定为不同温度，其中，通过使各个样品响应于所述化学反应盒的变形而往复于第一容池和第二容池之间，从而进行DNA扩增。
关于这种化学反应盒，可设置至少三个第一容池和至少三个第二容池，各个样品分别往复于第一容池和第二容池之间。
本发明的化学反应盒可以是这样一种化学反应盒该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送或封闭其中所容纳的物质，由此产生化学反应；并且所述化学反应盒包括以下部分输送部分，用于根据所述反应盒的变形，来输送样品；以及用于电泳的流体通道，所述流体通道与所述输送部分中的各个样品的输送方向相互交叉，以此方式来接收各个被输送的样品。
根据这种化学反应盒，可以高度精确地控制用于电泳的各个流体通道中所接收的各个样品的量、以及各个样品的接收位置，从而可以提高电泳的精确性。
本发明的另一个方面是提供使用化学反应盒的方法，该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送或封闭其中所容纳的物质，由此产生化学反应，所述方法包括提供所述反应盒的步骤，从而进行样品的注入、反应和测量，该反应盒具有样品容器，用于接收来自外部的样品；分离部分，用于根据所述反应盒发生的变形来分离所述样品容器中容纳的样品，从而将所述样品分配到多个通道中；反应器，用于使经过所述分离部分分离的样品的各部分独立地进行化学反应；以及测量部分，用于对各个反应器中发生的化学反应所产生的各反应产物进行测量；以及丢弃所述反应盒的步骤。
根据使用化学反应盒的所述方法，对样品进行化学处理所用的操作方法是由化学反应盒的结构来预先确定的，因此可实施稳定的化学处理。此外，由于所述处理是在密闭系统中进行的，并且所述反应盒在使用后被丢弃，所以可保证高度安全，并且不需要后处理。样品不限于液体，只要其具有流动性即可。该样品可以是凝胶或者气体。对各个反应器中的化学反应类型没有限制。对测量部分采用的测量内容或测量方法没有限制。
根据本发明，使用化学反应盒的方法可以是使用这样一种化学反应盒的方法该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送或封闭其中所容纳的物质，由此产生化学反应，所述方法包括提供所述反应盒的步骤，该反应盒具有至少两个第一容池和至少两个第二容池，从而将所述第一容池和所述第二容池分别设定为不同的温度；以及使各个样品响应于所述化学反应盒的变形而往复于所述第一容池和所述第二容池之间、从而进行DNA扩增的步骤。
这种化学反应盒还可以具有至少三个第一容池和三个第二容池，所述第一容池和第二容池分别被设定为不同的温度，各个样品分别往复于第一容池和第二容池之间。
根据本发明的化学反应盒，对样品进行化学处理所用的操作方法是由化学反应盒的结构来预先确定的，因此可实施稳定的化学处理。
根据本发明的化学反应盒，可以高度精确地控制用于电泳的各个流体通道中所接收的各个样品的量、以及各个样品的接收位置，从而可以提高电泳的精确性。
此外，根据使用本发明的化学反应盒的方法，对样品进行化学处理所用的操作方法是由化学反应盒的结构来预先确定的，因此可实施稳定的化学处理。


图1是本发明实施例1的化学反应盒的结构图，其中，图1(A)是实施例1的化学反应盒的平面图，并且图1(B)是沿图1(A)中的容池和流体通道截取的、显示反应盒剖面的剖面图。
图2是化学反应盒的结构实例的平面图，该结构用于均匀地控制进行电泳的样品的量。
图3是本发明实施例2的化学反应盒的结构图，其中，图3(A)是实施例2的反应盒的平面图，并且图3(B)是沿图3(A)中所示的容池和流体通道截取的、显示反应盒剖面的剖面图。
图4是实施例3的化学反应盒的结构图，其中，图4(A)是实施例3的反应盒的平面图，并且图4(B)是沿图4(A)中所示的容池和流体通道截取的、显示反应盒剖面的剖面图。
图5是实施例4的化学反应盒的结构图，其中，图5(A)是实施例4的化学反应盒的平面图，并且图5(B)是沿图5(A)中的容池和流体通道截取的、显示反应盒剖面的剖面图。
图6是示出具有三级温度条件变化的循环实例的图。
图7是实施例5的化学反应盒的结构图，其中，图7(A)是实施例5的化学反应盒的平面图，并且图7(B)是沿图7(A)中的容池和流体通道截取的、显示反应盒剖面的剖面图。
图8是示出在反应盒中形成光波导的情况的图。
图9是示出在反应盒中形成光波导的情况的图，其中，图9(A)是示出使用柔性光波导线的情况的图，并且图9(B)是示出其中形成有突出在反应盒之外的容池的情况的图。
具体实施例方式
以下描述本发明化学反应盒的实施方式。
实施例1以下参考图1和2描述本发明实施例1的化学反应盒。实施例1表示这样的反应盒，其中实施PCR(聚合酶链式反应)扩增，从而通过电泳来分析PCR副产物。
图1(A)是实施例1的化学反应盒的平面图，以及图1(B)是沿图1(A)中的容池和流体通道截取的、显示反应盒剖面的剖面图。
如图1(B)所示，实施例1的反应盒容器包括基底1和覆盖在基底1上的弹性部件2。在弹性部件2的底面(图1(B)中的弹性部件2的下表面)中，形成了分别以预定形状向弹性部件2的顶面(图1(B)中的弹性部件2的上表面)凹进的凹部。所述凹部在基底1和弹性部件2之间产生空间，并且如图1(A)和1(B)所示，形成了用于接收样品的容池21，用于预装液体溶剂的容池22，用于将样品和液体溶剂混合的容池23，用于进行PCR扩增的容池31、32和33，分别与容池31、32和33连接的容池31a、32a和33a，用于将样品注入容池21中的注入通道24，使容池21和容池23相连的流体通道25，使容池22和容池23相连的流体通道26，使容池23和容池31相连的流体通道27，使容池23和容池32相连的流体通道28，以及使容池23和容池33相连的流体通道29。
此外，作为弹性部件2的各个凹部，形成了分别与容池31、32和33连接的流体通道41、42和43。
如图1所示，在反应盒内嵌有电极51和52，各电极分别在垂直于流体通道41、42和43的方向上延伸。引出电极51a和52a分别与电极51和52连接。各个流体通道41、42和43中与夹在电极51和52之间的区域55对应的部分中都充满了凝胶53。如下文所述，在区域55内进行电泳分析。
接着，以下描述使用实施例1的化学反应盒的分析方法。
使用注射器等将样品经注入通道24注入到容池21中。
然后，如图1(B)所示，使辊6向右滚动、同时保持与反应盒在压力下接触，由此使弹性部件2发生弹性变形，从而使容池21中容纳的样品和容池22中容纳的液体溶剂分别经过流体通道25和26到达容池23，由此使样品与液体溶剂混合。
当辊6进一步滚动时，混合液体被分流而分别进入流体通道27、28和29中，由此分别到达容池31、32和33。此外，在这一时刻，使预装在各个容池31a、32a和33a中的引物(其上附着有特定的DNA)和DNA合成酶分别流入容池31、32和33中。
接着，分别控制容池31、32和33中的温度，由此在各个特定的DNA区段进行扩增。
然后，通过辊6将各个容池31、32和33中扩增的PCR副产物分别输送到流体通道41、42和43。PCR副产物一直被输送到电极51附近的位置中，该位置位于流体通道41、42和43在区域55中充满凝胶53的部分处。
随后，经引出电极51a和引出电极52a在电极51(其作为负极)和电极52(其作为正极)之间施加电压，由此使PCR副产物进行电泳。
使用通过激发光的作用而处于发光状态的荧光标记，可通过获取图1(A)中所示的区域55的图像来分析电泳结果。此外，为了获取区域55的图像，可使用(例如)在专利文献JP 2003-028799A中公开的读取装置等。对于读取装置，可以将用于拍摄DNA芯片的图像的照相机和激发光源兼用为用来对电泳结果进行分析的装置。
分析之后丢弃该反应盒。
因此，根据实施例1的反应盒，化学处理所用的操作方法是由反应盒的结构而预先确定的，从而不会由于个体间技术上的差异而产生结果差异，因此能够增强分析的可靠性。如果辊6是自动驱动的，则这样可以始终保证在不变的条件下进行处理。此外，由于所述处理是在密封系统中进行的，所以可阻止病毒混入反应盒中以及从反应盒泄漏到外部，从而可以保证分析的可靠性以及反应盒在投入使用时的安全性。
根据实施例1的反应盒，可以以较低的成本对量少的、不适于杂交的特定DNA进行分析，并且还可使用传统的DNA芯片读取装置。
根据实施例1的反应盒，上述分析操作是对3种DNA进行的，但是，可任意选择分析靶物的数目。例如，假设电泳区域55(图像照相区域)的宽为大约10mm，并且各个流体通道位置之间的距离被限定为约0.5mm，则可分析多达约20种DNA。
此外，一般而言，电泳方法的一个方面是位置重复性不稳定，所以，为了使用已知的DNA作为对照，就需要设置与一个电泳槽等相对应的流体通道。例如，对照DNA被设计成使得其电泳图案根据DNA的量的不同而形成梯带状，可以将这样的对照DNA装在反应盒中，并且可以按照与样品相同的方式对对照DNA进行PCR扩增和电泳。
图2是化学反应盒结构实例的平面图，该结构用于均匀地控制进行电泳的样品的量。
关于图2所示的反应盒，形成了分别输送PCR副产物的流体通道45a到45e、以及分别充满了凝胶的流体通道61a到61e，使得这两种通道彼此交叉。沿着流体通道45a到45e的方向驱动辊。在流体通道45a到45e和流体通道61a到61e的各个交叉处，在反应盒的厚度方向中形成了用于将两种流体通道连接到一起的连接孔62a到62e。
当通过辊使PCR副产物分别在流体通道45a到45e中向右输送时，PCR副产物经各个连接孔62a到62e，而分别到达流体通道61a到61e。然后，在电极51A和52A之间施加电压，由此使PCR副产物进行电泳。
在这种情况下，通过各个连接孔62a到62e，可以使被输送到流体通道61a到61e中的各PCR副产物的量相等。此外，由于PCR副产物的位置是由各个连接孔62a到62e来规定的，所以可提高电泳开始时刻的位置精确度。因此，能够以更高的精确性进行分析。
实施例2以下参照图3来描述本发明实施例2的化学反应盒。实施例2表示将所述反应盒应用于由第三浪潮技术公司(Third WaveTechnologies)开发的Invader(商品名)方法的情况。Invader方法是通过将DNA样品与用于温育的Invader试剂混合，从而在荧光测量之前先进行Invader反应，由此来检测基因型变异的技术。Invader方法也用于SNP(单核苷酸多态性)分析等。
图3(A)是实施例2的反应盒的平面图，以及图3(B)是沿图3(A)中所示的容池和流体通道截取的、显示反应盒剖面的剖面图。
如图3(B)所示，实施例2的反应盒容器包括基底101和覆盖在基底101上的弹性部件102。
在弹性部件102的底面(图3(B)中的弹性部件102的下表面)中，形成了分别以预定形状向弹性部件102的顶面(图3(B)中的弹性部件102的上表面)凹进的凹部。所述凹部在基底101和弹性部件102之间产生空间，并且如图3(A)和3(B)所示，形成了用于接收样品的容池121，用于预装液体溶剂的容池122，用于将样品和液体溶剂混合的容池123，用于进行PCR扩增的容池131、132和133，分别与容池131、132和133连接的容池131a、132a和133a，用于将样品注入容池121中的注入通道124，使容池121和容池123相连的流体通道125，使容池122和容池123相连的流体通道126，使容池123和容池131相连的流体通道127，使容池123和容池132相连的流体通道128，以及使容池123和容池133相连的流体通道129。
此外，作为弹性部件102的各个凹部，形成了分别与容池131、132和133连接的流体通道141、142和143、以及与流体通道141、142和143的各个末端连接的容池171、172和173。
接着，以下描述使用实施例2的反应盒的分析方法。
使用注射器等将样品经注入通道124注入到容池121中。
然后，如图3(B)中所示，使辊6向右滚动、同时保持与反应盒在压力下接触，由此使弹性部件102发生弹性变形，从而使容池121中容纳的样品和容池122中容纳的液体溶剂分别经过流体通道125和126到达容池123，由此使样品与液体溶剂混合。
当辊6进一步滚动时，混合液体被分流而分别进入流体通道127、128和129中，由此分别到达容池131、132和133。此外，在这一时刻，使预装在各个容池131a、132a和133a中的等位寡聚体(invader寡聚体)和DNA合成酶分别流入容池131、132和133中。
分别在容池131、132和133中，通过温育进行Invader过程。
随后，通过辊6，使容池131、132和133中的各反应产物分别经流体通道141、142和143进行输送，从而分别被转移到容池171、172和173中。
然后，使用照相机拍摄图3(A)中所示的区域175的图像，从而进行分析。
在这种情况下，使用通过激发光的作用而处于发光状态的荧光标记，通过用照相机对区域175拍照，由此对分别被容纳于容池171、172和173中的DNA的含量进行分析。此外，为了对区域175进行拍照，可使用(例如)专利文献JP 2003-028799A中公开的读取装置等。对于读取装置，可以将用于拍摄DNA芯片的图像的照相机和激发光源兼用为进行上述分析所用的装置。
分析之后丢弃反应盒。
因此，根据实施例2的反应盒，化学处理所用的操作方法是由反应盒的结构而预先确定的，从而不会由于个体间技术上的差异而产生结果差异，因此能够增强分析的可靠性。如果辊6是自动驱动的，则这样可以始终保证在不变的条件下进行处理。此外，由于所述处理是在密封系统中进行的，所以可阻止病毒混入反应盒中以及从反应盒泄漏到外部，从而可以保证分析的可靠性以及反应盒在投入使用时的安全性。
根据实施例2的反应盒，可以以较低的成本对量少的、不适于杂交的特定DNA进行分析，并且还可使用传统的DNA芯片读取装置。
根据实施例2的反应盒，上述分析操作是对3种DNA进行的，但是，可任意选择分析靶物的数目。例如，假设图像照相区域的宽为大约10mm，并且各个流体通道位置之间的距离被限定为约0.5mm，则可分析多达约20种DNA。
实施例3以下参考图4描述本发明实施例3的化学反应盒。
实施例3表示将反应盒应用于实时PCR方法的情况。实时PCR方法是通过实时监控PCR扩增的量，从而进行分析的方法，该方法在速度和定量方面表现优异，而不需要电泳。根据这种方法，使浓度未知的样品在给定的条件下进行温度循环，以引起PCR扩增，从而确定直到获得指定量的扩增产物所经历的循环次数。如果预先制作了工作曲线(该工作曲线表示在与上述条件相同的条件下，由含量已知的DNA(通过分步稀释而得到)获得与上述的量相等的扩增产物所经历的循环次数)，则可基于工作曲线来测量样品中DNA的量。
图4(A)是实施例3的反应盒的平面图，以及图4(B)是示出沿图4(A)中所示的容池和流体通道截取的、显示反应盒剖面的剖面图。
如图4(B)所示，实施例3的反应盒容器包括基底201和覆盖在基底201上的弹性部件202。
在弹性部件202的底面(图4(B)中的弹性部件202的下表面)中，形成了分别以预定形状向弹性部件202的顶面(图4(B)中的弹性部件202的上表面)凹进的凹部。所述凹部在反应盒的基底201和弹性部件202之间产生空间，并且如图4(A)和4(B)所示，形成了用于接收样品的容池221，用于预装液体溶剂的容池222，用于将样品和液体溶剂混合的容池223，用于进行PCR扩增的容池231、232和233，分别与容池231、232和233连接的容池231a、232a和233a，用于将样品注入容池221中的注入通道224，使容池221和容池223相连的流体通道225，使容池222和容池223相连的流体通道226，使容池223和容池231相连的流体通道227，使容池223和容池232相连的流体通道228，以及使容池223和容池233相连的流体通道229。
此外，作为弹性部件202的各个凹部，形成了分别用于进行PCR扩增的容池271、272和273，使容池231和容池271相连的流体通道241，使容池232和容池272相连的流体通道242，以及使容池233和容池273相连的流体通道243。
接着，以下描述使用实施例3的反应盒的分析方法。
使用注射器等将样品经注入通道224注入到容池221中。
然后，如图4(B)中所示，使辊6向右滚动、同时保持与反应盒在压力下接触，由此使弹性部件202发生弹性变形，从而使容池221中容纳的样品和容池222中容纳的液体溶剂分别经过流体通道225和226到达容池223，由此使样品与液体溶剂混合。
当辊6进一步滚动时，混合液体被分流而分别进入流体通道227、228和229中，由此分别到达容池231、232和233。此外，在这一时刻，使预装在各个容池231a、232a和233a中的引物(其上附着有特定的DNA)、DNA合成酶和实时检测探针分别流入容池231、232和233中，从而与混合液体混合。
作为加入检测探针的方法，已知有插入法等。根据这种方法，使用一种与双链DNA结合时发射荧光的插入剂{例如，SYBR(商品名)Green 1}作为检测探针。插入剂与通过PCR反应合成的双链DNA结合，并且通过激发光的辐射而发射荧光。通过检测荧光强度，可监控扩增产物的产量。此外，还可测量扩增DNA的解链温度。
如图4(B)所示，由使用加热器或者珀耳帖元件的温度控制装置281来分别控制容池231、232和233中的温度，并且由使用加热器或者珀耳帖元件的温度控制装置282来分别控制容池271、272和273中的温度，从而达到各自的指定温度(例如，分别为60℃和90℃)。
通过驱动辊6，使PCR副产物分别按照预定的循环在容池231和容池271之间、在容池232和容池272之间、以及在容池233和容池273之间往复。在这种情况下，可使用分别由虚线表示的两个辊6a和6b。
在各PCR副产物分别被输送通过流体通道241、242和243的同时，用照相机对各PCR副产物(其在上述这些彼此连通的容池之间往复)进行照相，由此基于荧光的光量而实时测出各种扩增产物的量。图4(A)中所示的区域250表示用照相机进行照相的区域。
此外，为了对区域250进行照相，可使用(例如)专利文献JP2003-028799A中公开的读取装置等。对于读取装置，可以将用于拍摄DNA芯片的图像的照相机和激发光源兼用为进行上述分析所用的装置。
分析之后丢弃反应盒。
因此，根据实施例3的反应盒，化学处理所用的操作方法是由反应盒的结构而预先确定的，从而不会由于个体间技术上的差异而产生结果差异，因此能够增强分析的可靠性。如果辊6是自动驱动的，则这样可以始终保证在不变的条件下进行处理。此外，由于所述处理是在密封系统中进行的，所以可阻止病毒混入反应盒中以及从反应盒泄漏到外部，从而可以保证分析的可靠性以及反应盒在投入使用时的安全性。
根据实施例3的反应盒，可以以较低的成本对量少的、不适于杂交的特定DNA进行分析，并且还可使用传统的DNA芯片读取装置。
根据实施例3的反应盒，上述分析操作是对3种DNA进行的，但是，可任意选择分析靶物的数目。例如，假设照相区域的宽为大约10mm，并且各个流体通道位置之间的距离被限定为约0.5mm，则可分析多达约20种DNA。
根据实施例3的反应盒，已经描述了应用具有两级温度条件变化的循环的情况，然而，可将温度条件设定为不少于三级。
实施例4图5显示了本发明实施例4的化学反应盒的结构，该结构与三级温度条件变化的情况相对应。
图5(A)是实施例4的化学反应盒的平面图，以及图5(B)是沿图5(A)中的容池和流体通道截取的、显示反应盒剖面的剖面图。以下将描述实施例4的化学反应盒与图4中所示的化学反应盒的不同点。
如图5(B)所示，实施例4的反应盒包括基底201A和覆盖在基底201A上的弹性部件202A。
根据图5中所示的反应盒，其在实施例3的反应盒上，另外又形成了分别用于进行PCR扩增的容池261、262和263。此外，容池261通过流体通道291与容池271连接，容池262通过流体通道292与容池272连接，容池263通过流体通道293与容池273连接。
如图5(B)所示，通过温度控制装置283来分别控制容池261、262和263中的温度。
图6是具有三级温度条件变化的循环实例的图。根据该实例，温度条件分别被规定为55℃、75℃和95℃。例如，通过将图5(B)中所示的温度控制装置281、282和283分别设定为55℃、75℃和95℃的设定温度，就可以把对应于各个温度控制装置的各个容池的温度分别保持为上述这些设定的温度。
与使用图4所示的反应盒的情况类似，当各PCR副产物按照图6所示的循环，在彼此相通的各个容池之间移动时，用照相机对区域250中的图像进行照相，由此能够实时测出扩增产物的量。
实施例5
以下参考图7描述本发明实施例5的化学反应盒。在实施例5的反应盒表示的实例中，将本发明应用于对多个样品进行同时测量的情况。
图7(A)是实施例5的化学反应盒的平面图，以及图7(B)是沿图7(A)中的容池和流体通道截取的、显示反应盒剖面的剖面图。
如图7(B)所示，实施例5的反应盒包括基底301和覆盖在基底301上的弹性部件302。
在弹性部件302的底面(图7(B)中的弹性部件302的下表面)中，形成了分别以预定形状向弹性部件302的顶面(图7(B)中的弹性部件302的上表面)凹进的凹部。所述凹部在基底301和弹性部件302之间产生空间，并且如图7(A)和7(B)所示，形成了分别用于接收样品的容池321A和321B，分别用于预装液体溶剂的容池322A和322B，分别用于将样品和液体溶剂混合的容池323A和323B，分别用于进行PCR扩增的容池331、332和333，分别与容池331、332和333连接的容池331a、332a和333a，分别用于将样品注入容池321A和321B中的注入通道324A和324B，使容池321A和容池323A相连的流体通道325A，使容池321B和容池323B相连的流体通道325B，使容池323A和容池331相连的流体通道327，使容池323A和容池332相连的流体通道328，以及使容池323B和容池333相连的流体通道329。
此外，作为弹性部件302的各个凹部，形成了分别用于进行PCR扩增的容池371、372和373，分别用于进行PCR扩增的容池361、362和363，使容池331和容池371相连的流体通道341，使容池332和容池372相连的流体通道342，以及使容池333和容池373相连的流体通道343，使容池361和容池371相连的流体通道391，使容池362和容池372相连的流体通道392，以及使容池363和容池373相连的流体通道393。
接着，以下描述使用实施例5的反应盒的分析方法。
使用注射器等将样品经注入通道324A注入到容池321A中。另一个样品经注入通道324B注入到容池321B中。
然后，如图7(B)中所示，使辊6向右滚动、同时保持与反应盒在压力下接触，由此使弹性部件302发生弹性变形，从而使容池321A中容纳的样品和容池322A中容纳的液体溶剂到达容池323A，由此混合到一起。同时，使容池321B中容纳的样品和容池322B中容纳的液体溶剂到达容池323B，由此混合到一起。
当辊6进一步滚动时，容池323A中的混合液体被分流而分别进入流体通道327和328中，由此分别到达容池331和332。此外，在这一时刻，使预装在各个容池331a和332a中的引物(其上附着有特定的DNA)和DNA合成酶分别流入容池331和332中，从而与混合液体混合。
同时，使容池323B中的混合液体通过流体通道329到达容池333。在这一时刻，使预装在容池333a中的引物(其上附着有特定的DNA)和DNA合成酶流入容池333中，从而与混合液体混合。
如图7(B)所示，由使用加热器或者珀耳帖元件的温度控制装置381来分别控制容池331、332和333中的温度，由使用加热器或者珀耳帖元件的温度控制装置382来分别控制容池371、372和373中的温度，并且由使用加热器或者珀耳帖元件的温度控制装置383来控制容池361、362和363中的温度，从而处于各自的指定温度(例如，各温度依次为55℃、75℃和90℃)。
通过驱动辊6，分别使各PCR副产物按照预定的循环进行输送，所述输送方式为经容池371在容池331和容池361之间输送、经容池372在容池332和容池362之间输送、以及经容池373在容池333和容池363之间输送。
当各PCR副产物分别被输送通过流体通道341、342和343时，用照相机对各PCR副产物(其在上述这些彼此连通的容池之间移动)进行照相，由此基于荧光的光量而实时测出各种扩增产物的量。图7(A)中所示的区域350表示用照相机进行照相的区域。
此外，为了对区域350进行照相，可使用(例如)在专利文献JP 2003-028799A中公开的读取装置等。对于读取装置，可以将用于拍摄DNA芯片的图像的照相机和激发光源兼用为进行上述分析所用的装置。
分析之后丢弃反应盒。
因此，根据实施例5的反应盒，可在同一区域内对多种样品进行同时测量。可以把这种能够对多种样品进行同时测量的构造应用于采用其它测量方法(例如电泳等)的反应盒中。这种构造在有参照物(所谓的“对照物”，例如作为参照的DNA片段等)同时扩增的情况下特别有用。
根据前面所述的实施例1到5，使用了一个辊，但是，如果如图4(B)所示使用多个辊，并且作为输送靶物的液体以夹在两个辊之间的状态进行输送，那么这样就可以在各个辊处于与反应盒在压力下接触的状态时使各个辊受到驱动，从而可以更为可靠地进行输送，同时可以可靠地防止作为输送靶物的液体泄漏到输送范围之外。这在要求进行往复输送的情况下是特别有效的。
DNA扩增的方法不限于PCR，并且本发明的反应盒可适用于包括LAMP、NASBA、RCA和ICAN等在内的方法中的任意一种。
本发明的反应盒可适用于以下化学反应类型中的任意一种，所述化学反应类型不仅包括DNA扩增和Invader处理中所示的酶反应，而且还包括基于伏安特性曲线的氧化还原反应、催化反应、光反应(马来酰亚胺反应等)、交联反应、聚合反应及化学改性反应等。
此外，本发明的反应盒可适用于以下测量或分析方法中的任意一种，所述测量或分析方法不仅包括荧光测定法，而且还包括测色法、吸光度测定法、发光测定法等。还可以通过使用被嵌在反应盒中的电极来测量还原电流而无需使用照相机。此外，通过对反应盒中容纳的物质(聚苯胺等)施加还原电流，可以使该物质变色。
此外，可将电泳和色谱法与上述利用光和电流进行测量的方法相结合。
此外，被测靶物不限于诸如DNA、RNA、蛋白质、糖链和代谢物之类的生物聚合物，并且本发明的反应盒可广泛应用于具有化学反应性的其它分子。
根据前面所述的实施例1到5，已经示出了其中对样品进行预处理的构造。然而，还可以采用其中直接测量样品、而无需对样品进行预处理的构造。
图8是示出在反应盒中形成光波导的情况的图。在这种情况下，显示了在实施例2的反应盒中形成光波导的构造。
如图8所示，根据这种反应盒，各个光波导(由(例如)折射率大于弹性部件102的材料制成)91、92和93的基端分别与容池171、172和173连接，并且各个光波导91、92和93的末端暴露于反应盒的侧面。根据所采取的这种构造，可分别通过光波导91、92和93来进行激发光的辐射以及荧光的获取，所以即使在温度控制装置被分别设置在容池171、172和173的上部或下部的情况下，也可以在温度控制装置保持工作状态的条件下进行荧光测定。
如图9(A)所示，可将柔性光波导线94与容池75连接，并且可通过光波导线94来进行激发光的辐射和荧光的获取。
此外，如图9(B)所示，可以形成容池76，使其突出在反应盒外，并且可以使光波导96(其围绕容池76设置)和柔性光波导线95(其与光波导96连接)互为一体地形成。
需要指出的是，本发明不限于以上所述的这些实施例的应用范围，本发明可广泛地适用于这样一种化学反应盒及其使用方法，该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送其中所容纳的物质，由此产生化学反应。
权利要求
1.一种化学反应盒，该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送或封闭其中所容纳的物质，由此产生化学反应，所述反应盒包括样品容器(21；121；221；321A、321B)，用于接收来自外部的样品；分离部分(27、28、29；127、128、129；227、228、229；327、328)，用于根据所述反应盒发生的变形而将所述样品容器(21；121；221；321A、321B)中容纳的所述样品分离，从而将该样品分配到多个通道中；反应器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)，用于使经过所述分离部分(27、28、29；127、128、129；227、228、229；327、328)分离的所述样品的各部分独立地进行化学反应；以及测量部分(55；175；250；350)，用于对所述的各个反应器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)中发生的化学反应所产生的各反应产物进行测量。
2.根据权利要求1所述的化学反应盒，其中在所述测量部分(55；175；250；350)中测量所述的各反应产物的产量。
3.根据权利要求1所述的化学反应盒，其中在所述反应器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)中进行DNA扩增或酶反应。
4.根据权利要求1所述的化学反应盒，其中在所述反应器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)中，进行包括氧化还原反应、催化反应、光反应、交联反应、聚合反应及化学改性反应在内的化学反应类型中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的化学反应盒，其中在所述测量部分(55；175；250；350)中，实施包括荧光测定法、测色法、吸光度测定法、发光测定法、基于伏安特性曲线的氧化还原电流测定法、电泳测定法及色谱法在内的测量方法中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的化学反应盒，其中在所述反应器(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法及实时PCR法在内的方法中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的化学反应盒，其中所述样品是生物聚合物。
8.根据权利要求1所述的化学反应盒，其中在所述反应器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)中，对相同的样品同时进行不同的反应。
9.根据权利要求1所述的化学反应盒，所述的化学反应盒还包括预处理部分(23；123；223；323A)，用于对所述样品容器(21；121；221；321A、321B)中容纳的所述样品进行预处理。
10.根据权利要求1所述的化学反应盒，所述的化学反应盒还包括设置在所述测量部分(55；175；250；350)以及所述反应盒的外部之间的光路，用于导光。
11.一种化学反应盒，该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送或封闭其中所容纳的物质，由此产生化学反应，所述反应盒具有至少两个第一容池(231、232、233；331、332、333)和至少两个第二容(271、272、273；371、372、373)，所述第一容池和第二容池分别被设定为不同的温度，其中使各个样品响应于所述化学反应盒的变形而往复于所述第一容池(231、232、233；331、332、333)和所述第二容池(271、272、273；371、372、373)之间，从而进行DNA扩增。
12.一种化学反应盒，该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送或封闭其中所容纳的物质，由此产生化学反应，所述反应盒包括输送部分，用于根据所述反应盒的变形来输送样品；以及用于电泳的流体通道，所述流体通道与所述输送部分中的各个样品的输送方向相互交叉，由此来接收各个被输送的样品。
13.一种使用化学反应盒的方法，该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送或封闭其中所容纳的物质，由此产生化学反应，所述方法包括提供所述反应盒的步骤，从而进行样品的注入、反应和测量，该反应盒具有样品容器(21；121；221；321A、321B)，用于接收来自外部的样品；分离部分，用于根据所述反应盒发生的变形来分离所述样品容器(21；121；221；321A、321B)中容纳的样品，从而将所述样品分配到多个通道中；反应器(31、32、33；131、132、133；231、232、233；331、332、333)，用于使经过所述分离部分(27、28、29；127、128、129；227、228、229；327、328)分离的所述样品的各部分独立地进行化学反应；以及测量部分(55；175；250；350)，用于对所述的各个反应器中发生的化学反应所产生的各反应产物进行测量；以及丢弃所述反应盒的步骤。
14.一种使用化学反应盒的方法，该化学反应盒在外力作用于其上时，能够发生变形，并输送或封闭其中所容纳的物质，由此产生化学反应，所述方法包括提供所述反应盒的步骤，该反应盒具有至少两个第一容池(231、232、233；331、332、333)和至少两个第二容池(271、272、273；371、372、373)，从而将所述第一容池和所述第二容池分别设定为不同的温度；以及使各个样品响应于所述化学反应盒的变形而往复于所述第一容池(231、232、233；331、332、333)和所述第二容池(271、272、273；371、372、373)之间，从而进行DNA扩增的步骤。
全文摘要
本发明提供一种适用于多种测量形式的反应盒。样品经注入通道(24)被注入到容池(21)中。当辊(6)向右滚动、同时保持与反应盒在压力下接触时，使得容池(21)中容纳的样品和容池(22)中容纳的液体溶剂分别经过流体通道(25、26)到达容池(23)，由此将样品与液体溶剂混合。混合液体被分流而分别进入流体通道(27、28、29)，由此分别到达容池(31、32、33)，并使分别被预装在容池(31a、32a、33a)中的试剂分别流入容池(31、32、33)中。接着，分别控制容池(31、32、33)内的温度，由此进行DNA扩增。然后，将分别在容池(31、32、33)中扩增的PCR副产物经流体通道(41、42、43)一直输送到电极(51)附近的位置。随后，通过引出电极(51a)和引出电极(52a)在作为负极的电极(51)和作为正极的电极(52)之间施加电压，由此对PCR副产物进行电泳。
文档编号B01L3/00GK1940559SQ20061015228
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月27日 优先权日2005年9月30日
发明者田名纲健雄, 佐藤纱绫, 片仓久雄 申请人:横河电机株式会社