专利名称：化学反应盒和化学反应处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及由外力产生变形而使液体在其内部中输送从而发生化学反应的化学反应盒，以及用于操纵该化学反应盒的化学反应处理系统。
背景技术：
已经知道这样的化学反应盒该反应盒由于外力的作用产生变形而使液体在其内部中输送，从而发生化学反应(参见专利文献JP-A-2005-37368)。此外，其中液滴在晶片上的移动是靠库仑力或者电泳实现的常规目的试验系统也是已知的(参见日本专利No.3166144)。
在上述常规目的试验系统中，液滴按照规定的程序移动，以进行所需的试验。然而，当液滴位于晶片上时会暴露于外部空气中，所以液滴的蒸发是不可避免的。此外还存在的一个问题是，难以进行多种处理，例如，难以进行将多种液滴混合、将液滴加热或者对液滴施压。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而做出的，并且本发明提供了化学反应盒和化学反应处理系统，其中所述的反应盒由于在外力的作用下产生变形而使液体输送，从而使一般处理以及多种处理能够得以实施。
在一些实施方案中，本发明的反应盒在外力作用下产生变形而使液体在该反应盒的内部中输送，从而引起化学反应，该反应盒包括基体；
弹性元件，该弹性元件覆盖在该基体上；以及由所述弹性元件提供的多个通道，其中所述的多个通道在所述反应盒的所述内部中彼此相连，并且通过外力的作用，该各个通道能够分别在开放状态和关闭状态之间转换。
依据本发明的化学反应盒，由于多个通道在反应盒内部中彼此相连，并且通过外力作用该各个通道均能够在开放状态和关闭状态间转换，所以该反应盒可用于多种目的。
本发明的反应盒还可以包括多个连接点，每一个所述的连接点连接着所述多个通道中的至少两个。
本发明的反应盒在每一个连接点处还可以设有容池。
在本发明的反应盒中，当外力作用于所述的容池上时，该容池中的液体被挤压出来而通过与该容池相连的通道进行输送。
本发明的反应盒还可以包括引入通道，该通道用于将样品由反应盒的外部引入反应盒的内部。
本发明的反应盒还可以包括排放通道，该通道用于通过外力作用将液体排放到反应盒外部。
在一些实施方案中，一种操纵化学反应盒的本发明的化学反应处理系统包括第一致动器，用于将第一外力施加到所述的反应盒上，以使在反应盒内形成的多个通道分别在开放状态和关闭状态间转换；其中，所述的通道在反应盒内部中彼此相互连接；以及当将包括所述第一外力的外力施加到所述的反应盒上时，该反应盒产生变形，使液体在反应盒的内部中输送而引发化学反应。
根据本发明的化学反应处理系统，由于所述的致动器被设置用来将外力施加到反应盒上，以使各个通道在开放和关闭状态之间转换，因此，该反应盒可以适用于各种目的。
在本发明的化学反应处理系统中，所述的反应盒包括多个连接点，该连接点中的每一个将所述多个通道中的至少两个连接起来。
在本发明的化学反应处理系统中，所述反应盒包括在每一个连接点处的容池，而且该化学反应处理系统还包括第二致动器，该第二致动器用于将作为外力的第二外力施加到反应盒上，以使得所述容池内的液体被从容池内挤压出来而通过与该容池相连的通道进行输送。
本发明的化学反应处理系统还包括存储部分和致动器控制部分，所述存储部分用来存储第一致动器和第二致动器的操作程序，所述致动器控制部分用来根据存储的操作程序操作第一致动器和第二致动器。
在这种情况下，由于致动器是根据存储的操作程序而操作的，所以即使程序很复杂，也可以较为容易地对致动器进行操作。
本发明的化学反应处理系统还包括检测部分和状态控制部分，所述检测部分用来检测反应盒的状态，所述状态控制部分用来根据检测部分的检测结果控制反应盒的状态。
根据用于化学反应的本发明的反应盒，由于该盒内部中的多个通道彼此相连，并且在外力的作用下，各个通道能分别在开放状态和关闭状态间相互转换，所以该反应盒可用于多种目的。
根据本发明的化学反应处理系统，由于所述的致动器被设置用来将外力施加到反应盒上，以使各个通道在开放和关闭状态之间转换，因此，该反应盒可以适用于各种目的。
图1A是一个实施例的化学反应盒的结构示意图和该盒的平面图。
图1B是一个实施例的化学反应盒的结构示意图和沿图1A中的直线Ib-Ib截取的剖视图。
图2是显示化学反应处理系统结构的框图。
图3A是显示由致动器驱动的控制部件的排列的示意图。
图3B是显示由致动器驱动的控制部件的排列的示意图，并显示出了反应盒和控制部件之间的位置关系。
图4A-4C是剖视图，显示了反应盒的控制部件的功能。
图5A-5D显示了使用本发明反应盒的操作程序的例子。
图6是显示通过滑动件打开和关闭通道的结构的图。
具体实施例方式
下面，参考附图1A-图6来描述本发明的化学反应盒的实施例。
图1A是优选实施例的化学反应盒的平面图，而图1B是沿图1A中的直线Ib-Ib截取的剖面图。
正如图1A和1B所示，优选实施例的化学反应盒10包含基体1和覆盖于基体1上的弹性元件2。
在弹性元件2的后表面(图1B中的底面)上形成了特定形状的凹陷部分，并且凹向前表面(图1B中的顶面)。该凹陷部分构成了在盒的基体1和弹性元件2之间的空间，以形成以矩阵形式排列的容池21和用于将相邻的容池21连接起来的通道22。
在凹陷部分以外的区域，基体1与弹性元件2接合在一起。因此，盛装在凹陷部分内的溶液被密封在盒中以阻止溶液泄露出来。此外，也无需担心盒中的溶液蒸发。
与容池21a相连的通道22a通过盒10的侧面与外部相通，起到了将样品引入到容池21a的引入通道的功能。连接容池21b的通道22b和连接容池21c的通道22c同样与外部相通，并且也起到引入通道的作用。
此外，连接容池21d的通道22d通过盒10的侧面与外部相通，并作为排放通道用于排出容池21d中的溶液。
图2显示的是与盒10结合使用的化学反应处理系统50的结构的框图。
正如图2所示，化学反应处理系统50包括多个致动器51，另外的多个致动器53，分别独立地驱动多个致动器51的多个驱动电路52，分别独立地驱动所述的另外的多个致动器53的多个驱动电路54，用于控制驱动电路52和驱动电路54的控制部分55，以及用于储存程序及数据的存储部分56。
图3A和3B显示了由致动器51和致动器53驱动的控制部件的排列的示意图。图3A显示了控制部件的排列，而图3B显示了盒10与控制部件之间的位置关系。
如图3A和3B所示，致动器51驱动的容池控制部件61被布置在与盒10中以矩阵方式排列的容池21相对应的位置上。由致动器53驱动的通道控制部件63被布置在与盒10中的通道22相对应的位置上。如图3B所示，通道控制部件63被布置在该通道控制部件63的纵向与相对应的通道22垂直相交的方向上。
下面，将要描述化学反应处理系统50的操作。
当将盒10放置于化学反应处理系统50的指定部位时，图3B所示的位置关系将得以保证。此时如图4A所示，容池控制部件61被置于容池21之上，通道控制部件63被置于通道22之上。
如图4B所示，当相应的致动器53向下驱动通道控制部件63时，通道控制部件63使相应的通道22塌陷，导致通道22关闭。当通道控制部件63向上复位时，通道22的形状依靠弹性元件2的恢复力得到恢复，通道22打开。以这种方式，通道22起到了阀门的作用。
如图4C所示，当相应的致动器51向下驱动容池控制部件61时，容池控制部件61使相应的容池21塌陷。当容池控制部件61向上复位时，容池21的形状依靠弹性元件2的恢复力得到恢复。
在化学反应处理系统50中，容池控制部件61和通道控制部件63是由规定的程序驱动的，因此，可以独立地控制通道22的开、关操作和容池22的状态，并且能够执行各种操作。
图5A-图5D显示了使用盒10的示例操作。
图5A显示出通道22e、通道22f和通道22g处于关闭状态，而通道22h处于开通状态，容池21e处于塌陷状态。因此，溶液由容池21e通过通道22h注入到容池21f中。
图5B显示出通道22e和通道22f处于关闭状态，通道22g和通道22h处于开通状态，容池21e处于塌陷状态。因此，溶液由容池21e通过通道22h和通道22g分别向着容池21f和容池21g两个方向进行输送。
图5C显示出通道22f处于关闭状态，通道22e、通道22g和通道22h处于开通状态，容池21e处于塌陷状态。因此，溶液由容池21e通过通道22h、通道22g和通道22e分别向着容池21f、容池21g和容池21h三个方向进行输送。
图5D显示出只有通道22p和通道22q处于开通状态，容池21p和容池21q同时处于塌陷状态。因此，容池21p和容池21q中的溶液均注入到容池21r中，并且来自两个容池中的溶液在容池21r中得到混合。
在优选的实施例中，容池控制部件61和通道控制部件63是由计算机控制的，按照储存在存储部分56中的程序依次地执行规定的操作。因此，包括多种操作的复杂程序也可以容易地执行。用户可以通过程序或数据自由地设计操作程序。从而，盒10可以被用于任意的目的，并且化学反应处理系统50还适用于常规目的的试验系统。当用户向盒内注射规定的试剂以执行规定的操作时，所希望的操作程序将被自动地执行。
化学反应的类型并不局限于特定的化学反应。例如，可以进行用于检测各种材料的化学反应，或者通过化学反应生产指定的产物，如环氧树脂。用来检测规定材料的检测芯片可以装在盒的内部。这样，检测芯片被装在盒的内部，将光线或电场施加到盒上用来执行各种预处理和检测。
依据使用盒的目的可以省去排放通道。因为当盒保持密封状态时，即使丢弃盒，安全也能够得到保障。当盒由可燃材料(例如PDMS)制成时，还可以避免病毒感染的可能。
在上述的实施例中，控制部件是在一个方向上压靠在盒上的。然而，控制部件也可以从两面压靠在盒上。另外，一个容池可以被分成多个区域，而控制部件也可以被分别分配到这些区域。这种情况下，控制部件的驱动时间将随溶液的提供方向而改变，以便能够流畅、准确地提供溶液。
在上述的实施例中，弹性元件2的变形导致了通道的开、关。然而，还可以在通道中设置阀门机构，并依靠外力来驱动阀门机构。例如，如图6所示，通过密封部件71将滑动部件7连接于通道22A的中部，驱动滑动部件7便可以开通和关闭通道22A。
通道和容池的排列方法并不局限于上述的实施例。另外，上述实施例中，通道是按二维的方式排列，但是通道也可以按三维排列。例如可将弹性元件安置在基体的两侧以便从基体的两侧形成通道。两侧的通道可以按照需要由在基体上形成的通孔连接在一起。
盒内可以设置传感器9，例如热电偶，以基于来自控制部分55中的传感器9(如图2所示)的信息，执行反馈控制。依靠反馈控制可以精确地控制盒内的温度。
控制部件也可以作为加热器和振荡器使用。另外，所述容池可以受控制部件的挤压。可以给控制部件提供传感器如温度传感器。因此，这些附带的功能使盒的操作单元具有多功能性。
本发明的化学反应盒和化学反应处理系统并非局限于上述的实施例。本发明广泛地适用于化学反应盒和用于操纵此盒的系统，所述的反应盒在外力作用下产生变形，使得溶液在该盒的内部中输送。
对于本领域的技术人员来说，很明显可以在不脱离本发明的精髓和范围的前体下，对本发明的上述优选实施例做各种修改和改变。因此，本发明包括对本发明所做的与所附权利要求书及其等同物范畴相符的所有修改和改变。
权利要求
1.一种化学反应盒，该反应盒在有外力作用时产生变形，使液体在该反应盒的内部中输送而引起化学反应，该反应盒包括基体；弹性元件，该弹性元件覆盖在该基体上；以及由所述弹性元件提供的多个通道，其中所述的多个通道在所述反应盒的所述内部中彼此相连，并且通过外力的作用，该各个通道能够分别在开放状态和关闭状态之间转换。
2.根据权利要求1所述的反应盒，该反应盒还包括多个连接点，每个所述的连接点连接所述的多个通道中的至少两个。
3.根据权利要求2所述的反应盒，该反应盒还包括位于每个连接点处的容池。
4.根据权利要求3所述的反应盒，其中，当外力作用于所述容池上时，该容池内的液体被从该容池中挤压出来而通过与该容池相连的通道进行输送。
5.根据权利要求1所述的反应盒，该反应盒还包括引入通道，该通道用于将样品由该反应盒的外部引入该反应盒的所述内部。
6.根据权利要求1所述的反应盒，该反应盒还包括排放通道，该通道用于通过外力作用将液体排放到该反应盒的外部。
7.一种操纵化学反应盒的化学反应处理系统，该化学反应处理系统包括第一致动器，用于将第一外力施加到所述的反应盒上，以使在该反应盒的内部形成的多个通道分别在开放状态和关闭状态间转换；其中，所述的通道在该反应盒的所述内部中彼此相连；以及当将包括所述第一外力的外力施加到所述反应盒上时，该反应盒产生变形，使液体在该反应盒的所述内部中输送而引发化学反应。
8.根据权利要求7所述的化学反应处理系统，其中，所述反应盒包括多个连接点，每个所述的连接点连接所述的多个通道中的至少两个。
9.根据权利要求8所述的化学反应处理系统，其中，所述反应盒在每个连接点处包括容池，以及该化学反应处理系统还包括第二致动器，用于将作为外力的第二外力施加到该反应盒上，以使得所述容池内的液体被从该容池内挤压出来而通过与该容池相连的通道进行输送。
10.根据权利要求9所述的化学反应处理系统，该化学反应处理系统还包括存储部分，用来存储所述第一致动器和所述第二致动器的操作程序；以及致动器控制部分，用来根据存储的操作程序操作所述第一致动器和所述第二致动器。
11.根据权利要求7所述的化学反应处理系统，该化学反应处理系统还包括检测部分，用来检测所述反应盒的状态；以及状态控制部分，用来根据检测部分的检测结果控制该反应盒的状态。
全文摘要
化学反应盒具有内部以及彼此相连的多个通道，该内部在外力作用下产生变形，随之使液体在该内部进行输送，使得化学反应得以进行，并且，通过所述的外力作用，所述通道能够在开放状态和关闭状态间转换。由于所述反应盒内的多个通道彼此相连，所以该反应盒适于多种应用。该多个通道可连成网状。在通道的连接点处可设置有容池。当外力作用于该容池上时，液体从该容池中通过与该容池相连的通道被压出。还可以设置用于将样品从反应盒的外部导入该反应盒内部的通道。
文档编号B01L3/00GK1899681SQ20061010320
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月14日 优先权日2005年7月15日
发明者田名纲健雄 申请人:横河电机株式会社