專利名稱：化學(xué)反應(yīng)盒及其制造方法以及驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)反應(yīng)盒、制造化學(xué)反應(yīng)盒的方法以及驅(qū)動(dòng) 化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)。特別是涉及與溶液合成、溶解、檢測(cè)、分離等相 關(guān)的液體供應(yīng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前，試管、燒杯、移液管等一般用于溶液合成、溶解、檢測(cè)、 分離等。例如，預(yù)先將物質(zhì)A和物質(zhì)B裝入試管、燒杯或類似裝置中。 再將物質(zhì)A和B注入其它容器(例如試管或燒杯)，并且混合和攪拌 以制備物質(zhì)C。例如，利用光輻射、溫升、染色、比色等等手段來觀 察由此合成的物質(zhì)C。
或者將混合物質(zhì)過濾或離心分離，用于提取目標(biāo)物質(zhì)。 諸如試管或燒杯的玻璃器皿，也用于溶解，例如在有機(jī)溶劑中 的溶解。在檢測(cè)的情況下，試驗(yàn)物質(zhì)A和試劑同樣放入容器并觀察反 應(yīng)結(jié)果。
另一方面，在生物分析儀或類似裝置中使用一個(gè)稱為"生物芯 片"的袋，它是由柔性材料制成的并且形狀像一個(gè)平袋(例如，參見 JP — A—2002 —365299)。
JP — A—2002 — 365299作為相關(guān)技術(shù)被引用。
圖27A和27B是JP — A —2002 — 365299中描述的生物芯片的結(jié) 構(gòu)圖。圖27A是生物芯片的剖視圖，圖27B是生物芯片的平面圖。邊 緣密封的扁平采血袋41的中間部分形狀像魚狀的袋。此魚狀袋的開
口部分用橡膠塞42堵塞。
在采血袋41中，當(dāng)從塞42向內(nèi)看時(shí)，依次形成采集部分43、 預(yù)處理部分44、連接部分45和廢液貯存部分47。為了采集血液，將 塞42插入注射器中(未圖示)。在注射器內(nèi)部，注射器針頭伸出以 便穿透塞42。
為了采集血液，伸在注射器外部的針頭的針尖刺入受檢測(cè)人的 身體中。采血袋41的鉤431被向外拉伸，使血液被采集到采集部分
43。 血液采集后，從采血袋41上取下注射器。接著，如圖28所示， 采血袋41夾在旋轉(zhuǎn)輥61和62之間，并從采集部分43向預(yù)處理部分 44移動(dòng)，以便在擠壓的同時(shí)被壓扁。將采集的血液送到預(yù)處理部分44。
隨著輥61和62位置的前進(jìn)，袋部分48開始被壓扁，袋部分48 中的溶液沖開閥49，并流入預(yù)處理部分44。接著，袋部分50中的溶 液按與上述相同的方式流入預(yù)處理部分44。當(dāng)在預(yù)處理部分44內(nèi)完 成預(yù)處理時(shí)，輥繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便將處理過的血液輸送到連接部分45。
DNA芯片46布置在連接部分45中，用于進(jìn)行雜交 (hybridization)。從預(yù)處理部分44流出的多余血液或溶液貯存在 廢液貯存部分47中。通過布置在外部的閱讀器觀察雜交后的DNA芯 片狀態(tài)。
但是，在使用燒杯、移液管等等的背景技術(shù)方法中，操作復(fù)雜， 并且存在人為誤差大以及工作量大的問題。
此外，采血袋的問題在于，由于采血袋沒有彈性，所以不能容 易地移動(dòng)液體。
為了解決這些問題，嘗試提供如盒一樣的容器。如同生物芯片， 溶液被輸送到設(shè)置在盒中并彼此連接的室中(下面稱為"池")，用 于執(zhí)行諸如混合和化學(xué)反應(yīng)的處理。但提供如盒一樣的容器時(shí)，也存 在如下問題
(1) 當(dāng)溶液輸送到下一個(gè)池時(shí)，因?yàn)橄乱粋€(gè)池中事先含有空氣， 所以溶液與空氣混合。并且，溶液由于空氣的反壓力而往回移動(dòng)。
(2) 在輸送溶液時(shí)，溶液不但流入下一個(gè)池，而且也流到下一
個(gè)池后面的池或流動(dòng)通道中。
(3) 當(dāng)加熱或振動(dòng)溶液時(shí)，溶液流到其他池中。
(4) 當(dāng)開始注入樣品時(shí)，空氣混入樣品中。而且，由于樣品是
手工注入的，定量性差(即，樣品的預(yù)定量不能達(dá)到反應(yīng)的初始量)。
(5) 雖然易于簡(jiǎn)單地得到例如溶液A和B的混合物(A + B)， 但是不可能得到這樣一種結(jié)構(gòu)(交叉結(jié)構(gòu))通過使用二氧化硅、磁 粉或類似物質(zhì)從樣品中提取并提純DNA。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有高準(zhǔn)確度和高重復(fù)性的化學(xué)反應(yīng) 盒、制造所述化學(xué)反應(yīng)盒的方法以及驅(qū)動(dòng)所述化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)。
(1) 本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)盒，包括至少一部分是由彈性體 制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng)通 道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流動(dòng) 通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì)移 動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，流體物質(zhì)流入的至少一個(gè)室具有排氣 通道，所述排氣通道用于從自身的室中排放空氣。
(2) 本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)盒，包括至少一部分是由彈性體 制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng)通 道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流動(dòng) 通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì)移 動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，流動(dòng)通道和室二者中至少一個(gè)在流體 物質(zhì)流入流動(dòng)通道或室之前容積為零。
(3) 本發(fā)明提供一種制造如段落(2)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的方 法，包括如下步驟當(dāng)剛性體和彈性體彼此接合時(shí)，形成與流動(dòng)通道 或室不粘合的非粘合部分。
(4) 在如段落(3)所述的制造化學(xué)反應(yīng)盒的方法中，非粘合 部分形成的方式是在接合之前涂覆非粘合物質(zhì)。
(5) 在如段落(3)所述的制造化學(xué)反應(yīng)盒的方法中，非粘合 部分形成的方式是在等離子粘合處理時(shí)掩蓋相應(yīng)的區(qū)域，或者在相應(yīng)
區(qū)域涂覆不被等離子激活的物質(zhì)。
(6) 在如段落(3)所述的制造化學(xué)反應(yīng)盒的方法中，非粘合 部分形成的方式是在相應(yīng)區(qū)域的周圍涂覆粘合劑，而在非粘合部分不 涂覆粘合劑。
(7) 在如段落(3)所述的制造化學(xué)反應(yīng)盒的方法中，非粘合
部分形成非粘合面，其形成方式是在基體中嵌入具有至少一個(gè)非粘合 面的可埋入材料。
(8) 在如段落(3)所述的制造化學(xué)反應(yīng)盒的方法中，非粘合 部分形成的方式是將具有至少一個(gè)非粘合面的可埋入材料設(shè)置在預(yù) 先硬化的基體中或彈性體中，接著通過澆注來成形彈性體或基體的相 應(yīng)部分。
(9) 本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，所述化學(xué)反應(yīng)盒 具有至少一部分是由彈性體制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè) 室，以便多個(gè)室通過流動(dòng)通道連接或可連接地排列，外力從容器外部 施加到彈性體上，以使流動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng) 通道和室中的流體物質(zhì)移動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，所述機(jī)構(gòu)包 括加壓部分，所述加壓部分將連接到裝有流體物質(zhì)的室的所有輸入和 輸出流動(dòng)通道同時(shí)堵塞。
(10) 本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)如段落(1)或(2)所述的化學(xué)反 應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，包括加壓部分，所述加壓部分將連接到裝有流體物質(zhì)的 室的所有流動(dòng)通道同時(shí)堵塞。
(11) 在如段落(9)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，加壓部 分是用于使流體物質(zhì)移動(dòng)的輥。
(12) 在如段落(10)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，加壓 部分是用于使流體物質(zhì)移動(dòng)的輥。
(13) 在如段落(9)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，至少一個(gè) 加壓部分是閘板。
(14) 在如段落(10)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，至少一 個(gè)加壓部分是閘板。
(15) 在如段落(9)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，在一個(gè)盒
內(nèi)的多個(gè)位置同時(shí)堵塞流體物質(zhì)。
(16) 在如段落(10)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，在一個(gè) 盒內(nèi)的多個(gè)位置同時(shí)堵塞流體物質(zhì)。
(17) 在如段落(9)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，根據(jù)化學(xué)
反應(yīng)的每個(gè)步驟堵塞流體物質(zhì)。
(18) 在如段落(10)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，根據(jù)化
學(xué)反應(yīng)的每個(gè)步驟堵塞流體物質(zhì)。
(19) 在如段落(9)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，至少一個(gè) 加壓部分在堵塞流體物質(zhì)后移動(dòng)，用以改變室的內(nèi)壓。
(20) 在如段落(10)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，至少一 個(gè)加壓部分在堵塞流體物質(zhì)后移動(dòng)，用以改變室的內(nèi)壓。
(21) 本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)盒，包括至少一部分是由彈性體
制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng)通
道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流動(dòng)
通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì)移
動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，多個(gè)室以等間距來排列，至少一個(gè)室 是具有多個(gè)入口流動(dòng)通道以及至少一個(gè)出口流動(dòng)通道的公共室，所述
入口流動(dòng)通道流入不同流體物質(zhì)，以及至少一個(gè)室是空置室，用于調(diào) 節(jié)將預(yù)定流體物質(zhì)輸送到公共室的定時(shí)。
(22) 在如段落(1)或(2)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，多個(gè)室以 等間距排列，至少一個(gè)室是具有多個(gè)入口流動(dòng)通道以及至少一個(gè)出口 流動(dòng)通道的公共室，所述入口流動(dòng)通道流入不同流體物質(zhì)，以及至少 一個(gè)室是空置室，用于調(diào)節(jié)將預(yù)定流體物質(zhì)輸送到公共室的定時(shí)。
(23) 在驅(qū)動(dòng)如段落(21)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，具有 多個(gè)加壓部分，所述加壓部分設(shè)置在用于堵塞室的流動(dòng)通道的位置 上，其中，多個(gè)加壓部分沿一個(gè)方向同時(shí)移動(dòng)，從而逐個(gè)間距地輸送 溶液。
(24) 在驅(qū)動(dòng)如段落(22)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，具有 多個(gè)加壓部分，所述加壓部分設(shè)置在用于堵塞室的流動(dòng)通道的位置 上，其中，多個(gè)加壓部分沿一個(gè)方向同時(shí)移動(dòng)，從而逐個(gè)間距地輸送
溶液。
(25) 本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)盒中，包括至少一部分是由彈性
體制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng) 通道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流 動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì)移 動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，流體物質(zhì)的入口是由在其內(nèi)部連接的 多個(gè)注入部分構(gòu)成的，以及流體物質(zhì)從一個(gè)注入部分注入，以將空氣 從其它注入部分排出。
(26) 在如段落(1)或(2)所述的化學(xué)反應(yīng)盒，流體物質(zhì)的 入口是由在其內(nèi)部連接的多個(gè)注入部分構(gòu)成的，以及流體物質(zhì)從一個(gè) 注入部分注入，以將空氣從其它注入部分排出。
(27) 本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)盒，包括至少一部分是由彈性 體制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng) 通道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流 動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì) 移動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，所述化學(xué)反應(yīng)盒還包括用于貯存 預(yù)定量流體物質(zhì)的入口；以及抽吸部分，用于將貯存在所述入口內(nèi)的 預(yù)定量的流體物質(zhì)抽吸到內(nèi)部。
(28) 在如段落(1)或(2)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，還具有
用于ie存預(yù)定量流體物質(zhì)的入口；以及抽吸部分，用于將貯存在所述
入口內(nèi)的預(yù)定量的流體物質(zhì)抽吸到內(nèi)部。
(29) 本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)盒，包括至少一部分是由彈性 體制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng) 通道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流 動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì) 移動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，至少一個(gè)室是具有多個(gè)入口流動(dòng)通 道以及至少兩個(gè)出口流動(dòng)通道的公共室，兩種或更多種不同的流體物 質(zhì)分別流入入口流動(dòng)通道，以及當(dāng)一種流體物質(zhì)流入公共室和從公共 室流出時(shí)，通過外力堵塞其他流體物質(zhì)的入口流動(dòng)通道以及出口流動(dòng) 通道。
(30) 在如段落(1)或(2)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，至少一個(gè)
室是具有多個(gè)入口流動(dòng)通道以及至少兩個(gè)出口流動(dòng)通道的公共室，兩 種或更多種不同的流體物質(zhì)分別流入入口流動(dòng)通道，以及當(dāng)一種流體 物質(zhì)流入公共室和從公共室流出時(shí)，通過外力堵塞其他流體物質(zhì)的入 口流動(dòng)通道以及出口流動(dòng)通道。
(31) 在如段落(29)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，所述其他流體物 質(zhì)流入和流出的流動(dòng)通道形成在被用于輸送所述一種流體物質(zhì)的外 力堵塞的位置上。
(32) 在如段落(30)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，所述其他流體物 質(zhì)流入和流出的流動(dòng)通道形成在被用于輸送所述一種流體物質(zhì)的外 力堵塞的位置上。
(33) 在如段落(29)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，多個(gè)室具有凸出 部分，所述凸出部分位于所述容器外部，并且在施加外力時(shí)被壓下， 以及輸送所述一種流體物質(zhì)的流動(dòng)通道形成在凸出部分之間的凹下 部分中。
(34) 在如段落(30)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，多個(gè)室具有凸出 部分，所述凸出部分位于所述容器外部，并且在施加外力時(shí)被壓下， 以及輸送所述一種流體物質(zhì)的流動(dòng)通道形成在凸出部分之間的凹下 部分中。
(35) 在驅(qū)動(dòng)如段落(29)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，所述 其它流體物質(zhì)流入和流出的流動(dòng)通道被輪型的加壓部分同時(shí)堵塞。
(36) 在驅(qū)動(dòng)如段落(30)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，所述 其它流體物質(zhì)流入和流出的流動(dòng)通道被輪型的加壓部分同時(shí)堵塞。
(37) 在如段落(35)或(36)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu) 中，所述輪型加壓部分沿著與輸送溶液的加壓部分的軸線相同的軸線 方向移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，用以堵塞所述其它流體物質(zhì)流入和流出的流動(dòng)
通道o
(38) 在驅(qū)動(dòng)如權(quán)利要(29)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，公 共室的入口流動(dòng)通道和出口流動(dòng)通道是自公共室呈輻射狀形成，以及 通過流動(dòng)通道輸送溶液的加壓部分，在與容器表面的每個(gè)流動(dòng)通道相
應(yīng)的不同軸線方向上移動(dòng)。
(39) 驅(qū)動(dòng)如權(quán)利要(30)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，公共室
的入口流動(dòng)通道和出口流動(dòng)通道是自公共室呈輻射狀形成，以及通過 流動(dòng)通道輸送溶液的加壓部分，在與容器表面的每個(gè)流動(dòng)通道相應(yīng)的 不同軸線方向上移動(dòng)。
(40) 本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)盒，包括至少一部分是由彈性 體制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng) 通道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流 動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì) 移動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，至少一個(gè)室是具有多個(gè)入口流動(dòng)通 道以及至少兩個(gè)出口流動(dòng)通道的公共室，兩種或更多種不同的流體物 質(zhì)分別流入入口流動(dòng)通道，以及穿過公共室的多個(gè)流動(dòng)通道設(shè)置在所 述盒的每個(gè)背面和正面。
(41) 在如段落(1)或(2)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，至少一個(gè) 室是具有多個(gè)入口流動(dòng)通道以及至少兩個(gè)出口流動(dòng)通道的公共室，兩
種或更多種不同的流體物質(zhì)分別流入入口流動(dòng)通道，以及穿過公共室 的多個(gè)流動(dòng)通道設(shè)置在所述盒的每個(gè)背面和正面。
(42) 本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)盒，包括至少一部分是由彈性 體制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng) 通道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流 動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì) 移動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，至少一個(gè)室是具有多個(gè)流動(dòng)通道的 公共室，通過所述流動(dòng)通道兩種或更多種不同的流體物質(zhì)流入和流出 所述公共室，公共室的流動(dòng)通道以公共室為中心鄰近地并成直線地排 列，以及當(dāng)一種流體物質(zhì)流入和流出公共室時(shí)，通過外力堵塞其它流 體物質(zhì)流入公共室的流動(dòng)通道。
(43) 在如段落(1)或(2)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，至少一個(gè) 室是具有多個(gè)流動(dòng)通道的公共室，通過所述流動(dòng)通道，兩種或更多種
不同的流體物質(zhì)流入和流出所述公共室，公共室的流動(dòng)通道以公共室 為中心鄰近地并成直線地排列，以及當(dāng)一種流體物質(zhì)流入和流出公共
室時(shí)，通過外力堵塞其它流體物質(zhì)流入公共室的流動(dòng)通道。
(44) 在驅(qū)動(dòng)如段落(42)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，用于
將流體物質(zhì)輸送到公共室的加壓部分設(shè)置成夾緊裝有將被輸送流體 物質(zhì)的室，并且所述加壓部分在容器表面上沿直線方向移動(dòng)。
(45) 在驅(qū)動(dòng)如段落(43)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，用于 將流體物質(zhì)輸送到公共室的加壓部分設(shè)置成夾緊裝有將被輸送流體 物質(zhì)的室，并且所述加壓部分在容器表面上沿直線方向移動(dòng)。
(46) 本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)盒，包括至少一部分是由彈性 體制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng) 通道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流 動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì) 移動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，多個(gè)室以等間距排列，至少一個(gè)室 是具有多個(gè)入口流動(dòng)通道以及至少兩個(gè)出口流動(dòng)通道的公共室，所述
入口流動(dòng)通道分別流入兩種或更多種的不同流體物質(zhì)，以及當(dāng)一種流 體物質(zhì)流入和流出公共室時(shí)，通過外力堵塞其他流體物質(zhì)流入的入口 流動(dòng)通道。
(47) 在如段落(1)或(2)所述的化學(xué)反應(yīng)盒，多個(gè)室以等 間距排列，至少一個(gè)室是具有多個(gè)入口流動(dòng)通道以及至少兩個(gè)出口流 動(dòng)通道的公共室，所述入口流動(dòng)通道分別流入兩種或更多種的不同流 體物質(zhì)，以及當(dāng)一種流體物質(zhì)流入和流出公共室時(shí)，通過外力堵塞其 他流體物質(zhì)流入的入口流動(dòng)通道。
(48) 在驅(qū)動(dòng)如段落(46)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，輸送 不同流體物質(zhì)的加壓部分是獨(dú)立移動(dòng)的一組加壓部分。
(49) 在驅(qū)動(dòng)如段落(47)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，輸送 不同流體物質(zhì)的加壓部分是獨(dú)立移動(dòng)的一組加壓部分。
(50) 在如段落(48)或(49)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu) 中，所述一組加壓部分在容器表面沿至少兩個(gè)不同方向移動(dòng)。
(51) 在如段落(50)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，所述 兩個(gè)方向彼此垂直。
(52) 在如段落(46)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，被施加外力的加
壓部分的移動(dòng)方向與流動(dòng)通道的方向在容器表面互不相同。
(53) 在如段落(47)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，被施加外力的加
壓部分的移動(dòng)方向與流動(dòng)通道的方向在容器表面互不相同。
(54) 在如段落(52)或(53)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，所述流 動(dòng)通道的方向相對(duì)于加壓部分的移動(dòng)方向呈90°或小于90°的角 度。
(55) 在如段落(46)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，在流動(dòng)通道的容 器側(cè)形成剛性體，以及對(duì)一部分流動(dòng)通道施加外力，以便剛性體形成 部分完全堵塞流動(dòng)通道。
(56) 在如段落(47)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中， 器側(cè)形成剛性體，以及對(duì)一部分流動(dòng)通道施加外力， 部分完全堵塞流動(dòng)通道。
(57) 在如段落(52)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中， 器側(cè)形成剛性體，以及對(duì)一部分流動(dòng)通道施加外力， 部分完全堵塞流動(dòng)通道。
(58) 在如段落(53)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中， 器側(cè)形成剛性體，以及對(duì)一部分流動(dòng)通道施加外力， 部分完全堵塞流動(dòng)通道。
(59) 在如段落(21)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，用于捕獲預(yù)定物 質(zhì)的捕獲材料永久地或臨時(shí)地固定在公共室中。
(60) 在如段落(59)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，預(yù)定物質(zhì)是生物 聚合物。
(61) 在如段落(60)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，生物聚合物是DNA、 RNA、蛋白質(zhì)、代謝物或糖鏈。
(62) 在如段落(59)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，提供的捕獲材料 是用于捕獲的表面改性的珠、過濾器、纖維或柱。
(63) 在如段落(62)所述的化學(xué)反應(yīng)盒中，所述珠是二氧化 硅、磁性珠、金屬珠或樹脂珠。
(64) 本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，所述化學(xué)反應(yīng) 盒具有至少一部分是由彈性體制成的容器，其中，所述容器中形成多
在流動(dòng)通道的容 以便剛性體形成
在流動(dòng)通道的容 以便剛性體形成
在流動(dòng)通道的容 以便剛性體形成
個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng)通道連接或可連接地排列，外力從容器外 部施加到彈性體上，以使流動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流 動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì)移動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，外力是通 過從彈性體側(cè)的一個(gè)方向擠壓二維板而產(chǎn)生的。
(65) 在驅(qū)動(dòng)在如段落(1)或(2)所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)
中，外力是通過從彈性體側(cè)的一個(gè)方向擠壓二維板而產(chǎn)生的。
(66) 在如段落(64)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，二維 板在其對(duì)流動(dòng)通道或室施加外力的表面上具有曲率。
(67) 在如段落(65)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，二維 板在其對(duì)流動(dòng)通道或室施加外力的表面上具有曲率。
(68) 本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，所述化學(xué)反應(yīng) 盒具有至少一部分是由彈性體制成的容器，其中，所述容器中形成多 個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng)通道連接或可連接地排列，外力從容器外 部施加到彈性體上，以使流動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流 動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì)移動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，所述機(jī)構(gòu) 包括擠壓化學(xué)反應(yīng)盒的多個(gè)加壓部分；以及設(shè)置有加壓部分的基座部分。
(69) 在如段落(68)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，多個(gè) 室以等間距排列，以及加壓部分以與室間距相等的等間距來排列。
(70) 在如段落(68)或(69)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu) 中，所述基座部分具有開口，致動(dòng)器插入在所述開口中。
(71) 在如段落(68)或(69)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu) 中，還包括閘板，其堵塞沿垂直于加壓部分移動(dòng)方向的方向流動(dòng)的 流體物質(zhì)。
(72) 在如段落(68)或(69)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu) 中，加壓部分包括擠壓化學(xué)反應(yīng)盒的多個(gè)輥；以及分別支撐所述輥 的多個(gè)輥支撐部分。
(73) 在如段落(72)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，每個(gè) 輥支撐部分具有所述輥之一插入的槽，以及所述槽夾持輥，以在大于 180°角度范圍內(nèi)包裹輥。
(74) 在如段落(72)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，每個(gè)
輥支撐部分在其側(cè)面具有輥止動(dòng)件。
(75) 在如段落(68)或(69)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu) 中，每個(gè)加壓部分具有末端部分，所述末端部分具有擠壓化學(xué)反應(yīng)盒 的彎曲表面。
(76) 在如段落(75)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，彎曲 表面是圓形彎曲表面或非圓形彎曲表面。
(77) 在如段落(75)所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)中，還包 括設(shè)置在化學(xué)反應(yīng)盒與加壓部分之間并且用于減小摩擦的構(gòu)件。
根據(jù)在段落(1)到(8)中所述的化學(xué)反應(yīng)盒以及制造化學(xué)反 應(yīng)盒的方法，由于從室中排放空氣的排氣通道設(shè)置在流體物質(zhì)流入的 室中，因此可以防止流體物質(zhì)在被擠出的空氣反壓下返回，并且防止 空氣進(jìn)入。而且，由于流動(dòng)通道和室中的任一個(gè)具有零容積結(jié)構(gòu)，因 此可以達(dá)到與上述相同的效果。
根據(jù)在段落(9)到(24)中所述的化學(xué)反應(yīng)盒以及驅(qū)動(dòng)化學(xué)反 應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，由于設(shè)置加壓部分用于同時(shí)堵塞裝有流體物質(zhì)的室的全 部輸入和輸出流動(dòng)通道，因此可以防止在輸送流體物質(zhì)時(shí)流體物質(zhì)流 入下一個(gè)室以及下一個(gè)室之后的室。并且，可以防止在加熱或振動(dòng)流 體物質(zhì)時(shí)流體物質(zhì)流到其它室中。
根據(jù)在段落(25)到(28)中所述的化學(xué)反應(yīng)盒，由于流體物 質(zhì)中的空氣可以從入口處排放，因此可以防止流體物質(zhì)在注入樣品時(shí) 與空氣混合。并且，可以將預(yù)定量的樣品輸送到盒中。
根據(jù)在段落(29)到(63)中所述的化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)化學(xué)反 應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，由于至少一個(gè)室是公共室，此公共室具有兩種或更多種 不同流體物質(zhì)通過其流入公共室的入口流動(dòng)通道，并且具有至少兩個(gè) 出口流動(dòng)通道，當(dāng)一種流體物質(zhì)流入或流出公共室時(shí)，其它流體物質(zhì) 流入或流出的流動(dòng)通道被外力堵塞，因此不同流體可以在公共室中彼 此交叉。因此，可以實(shí)現(xiàn)從樣品中提取或提純預(yù)定物質(zhì)的步驟。
根據(jù)在段落(64)到(67)中所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)， 使用在接觸容器的表面具有曲率的二維板，從而在擠壓容器的同時(shí)移
動(dòng)所述板。因此，由于流動(dòng)通道和室被表面擠壓，因此可以防止溶液 和空氣在反壓作用下回流。
根據(jù)在段落(68)和(69)中所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，
由于裝有流體物質(zhì)的室的所有輸入和輸出流動(dòng)通道同時(shí)被盒驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)的加壓部分堵塞，因此可以防止在輸送流體物質(zhì)時(shí)流體物質(zhì)流入下 一個(gè)室以及下一個(gè)室以后的室。并且，可以防止在加熱或振動(dòng)流體物 質(zhì)時(shí)流體物質(zhì)流到其它室中。并且，不會(huì)由于空氣的反壓而將溶液擠 回。另外，可以實(shí)現(xiàn)通過使用二氧化硅、磁粉或類似物質(zhì)從樣品中提
取和提純DNA的結(jié)構(gòu)(交叉結(jié)構(gòu))。
根據(jù)在段落(70)中所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，可以插入 致動(dòng)器，并且可以施加振動(dòng)和加熱等等作用。
根據(jù)在段落(71)中所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，沿垂直于 加壓部分移動(dòng)方向的方向移動(dòng)的流體物質(zhì)可以被閘板堵塞。
根據(jù)在段落(72)到(77)中所述的驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)， 由于在加壓部分中設(shè)置有輥或者加壓部分的末端設(shè)置為彎曲表面，可 以減小盒與加壓部分之間的摩擦。當(dāng)加壓部分的末端設(shè)置為彎曲表面 時(shí)，彎曲表面可以設(shè)置為適合于盒材料的圓形或非圓形彎曲表面。在 盒與彎曲表面之間可以設(shè)置由減摩件制成的板，或者盒的表面可以涂 覆相同的件，用于使加壓部分的移動(dòng)平滑。


圖1A和1B是表示本發(fā)明化學(xué)反應(yīng)盒一個(gè)實(shí)施例的外觀視圖； 圖2是解釋本發(fā)明溶液輸送和空氣排放的說明圖3A到3D是表示本發(fā)明化學(xué)反應(yīng)盒另一個(gè)實(shí)施例(零容積結(jié) 構(gòu))的說明圖4A到4C是解釋制造化學(xué)反應(yīng)盒的方法的第一實(shí)施例的說明
圖5A和5B是解釋制造化學(xué)反應(yīng)盒的方法的第二實(shí)施例的說明
圖6是解釋制造化學(xué)反應(yīng)盒的方法的第三實(shí)施例的說明圖7A到7C是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第一實(shí)施例的說
明圖8A到8D是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第二實(shí)施例的說
明圖9A到犯是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第三實(shí)施例的說
明圖10A到10C是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第四實(shí)施例的 說明圖11A和11B是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第五實(shí)施例的 說明圖12A和12B是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第六實(shí)施例的 說明圖13A和13B是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第七實(shí)施例的 說明圖14A到14C是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第八實(shí)施例的 說明圖15A到15C是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第九實(shí)施例的 說明圖16A到16E是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第十實(shí)施例的 說明圖17A到17G是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第十一實(shí)施例 的說明圖18A到18F是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第十二實(shí)施例 的說明圖19A到19C是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第十三實(shí)施例 的說明圖20是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第十四實(shí)施例的說明
圖21A到21C是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第十五實(shí)施例 的說明圖
圖22是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第十六實(shí)施例的說明
圖23A到23C是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第十七實(shí)施例 的說明圖24A和24B是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第十八實(shí)施例 的說明圖25是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第十九實(shí)施例的說明
圖26是表示與化學(xué)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第二十實(shí)施例的說明
圖27A和27B是根據(jù)背景技術(shù)的生物芯片的結(jié)構(gòu)圖；以及 圖28是解釋根據(jù)背景技術(shù)的生物芯片的操作方法的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。圖1A和1B表示本發(fā)明化學(xué)反 應(yīng)盒一個(gè)實(shí)施例的外觀視圖。
圖1A是盒的透視圖，圖1B是盒的平面圖。盒101具有彈性體 102，如氣密性彈性橡膠，以及由剛性材料制成的扁平的基體103。 另外，可以使用粘彈性體或塑性體作為盒的彈性體102。此實(shí)施例將 在使用彈性體作為例子的情況下進(jìn)行說明。
基體103的材料例子可以包括玻璃、金屬、剛性樹脂和彈性體。 彈性體102和基體103可以通過粘接或通過其它手段彼此結(jié)合，其他 手段例如是吸著(如，PDMS(聚二甲基硅氧烷)和玻璃之間)、超聲波 處理、加熱、等離子粘合處理或振動(dòng)焊接。
池Al到A7、流動(dòng)通道105a到105f 、進(jìn)氣通道104a到104c、 公共進(jìn)氣通道104、排氣通道106a到106c以及公共排氣通道106形 成在彈性體102的背面，從而朝向彈性體102上表面形成凹陷。與池 和通道對(duì)應(yīng)的區(qū)域朝彈性體102的上表面凸出地隆起。池Al到A7 是在其中忙存溶液的穴。流動(dòng)通道105a到105f將池彼此連接。空氣 通過進(jìn)氣通道104a到104c流入供應(yīng)到池A1、A2和A4。進(jìn)氣通道104a
到104c連接到公共進(jìn)氣通道104?？諝饨?jīng)過排氣通道106a到106c 從池A3、 A5和A7排放。排氣通道106a到106c連接到公共排氣通道 106。彈性體102的背面除了池、流動(dòng)通道、進(jìn)氣通道和排氣通道以 外的平坦部分結(jié)合到基體103的正面。結(jié)果，池、流動(dòng)通道、進(jìn)氣通 道和排氣通道與彈性體102和基體103密封，從而形成這樣一種可以 防止溶液泄露的結(jié)構(gòu)。
下面說明這樣形成的盒的溶液輸送操作。
圖2是解釋本發(fā)明中溶液輸送和空氣排放的說明圖。在圖2中， 池Bl和B2通過流動(dòng)通道107a彼此連接。流動(dòng)通道107a和107b在 池Bl和B2出口附近的開口面積比排氣通道108a和108b的窄，從而 形成限制器(例如，流動(dòng)通道107a和107b的開口面積，等于排氣通 道108a和108b開口面積的1/3到1/5范圍內(nèi)的數(shù)值)。結(jié)果，阻止 空氣排放到流動(dòng)通道107a和107b的阻力增大，從而空氣流入排氣通 道108a和108b。具體地講，盒操作如下
輥109從上方擠壓盒，從而盒正面的凹下部分被壓扁。當(dāng)在這 種狀態(tài)下，輥109旋轉(zhuǎn)并且沿實(shí)線箭頭方向向右移動(dòng)，池B1中的溶 液被排到右側(cè)。結(jié)果，溶液通過流動(dòng)通道107a流入池B2。在這個(gè)時(shí) 候，池B2中的空氣110被流入池B2中的溶液擠壓，從而空氣110 通過排氣通道108b從池B2中排放出去，如虛線箭頭所示。
由于溶液供應(yīng)側(cè)的排氣通道108a被輥109堵塞，因此溶液不會(huì) 泄露到排氣通道一側(cè)，但排氣通道108a中殘余的溶液將隨著輥109 的移動(dòng)而輸送到池B2。結(jié)果，可以提供這樣的盒，以便可以防止被 排出的溶液在空氣反壓作用下返回，并可以防止空氣與溶液混合。
圖3A到3D是表示本發(fā)明化學(xué)反應(yīng)盒(零容積結(jié)構(gòu))另一個(gè)實(shí)施 例的說明圖。
圖3A是盒的平面圖。如圖3B所示，盒111以與上面實(shí)施例相 同的方式包括具有氣密性和彈性的彈性體117，以及扁平的基體 118。例如，彈性體117和基體118可以由PDMS(聚二甲基硅氧垸)制 成。池Cl和流動(dòng)通道112和113設(shè)置于彈性體117的背面。池Cl 是貯存溶液的穴。溶液通過流動(dòng)通道112和113流入池Cl。
除了池Cl，還設(shè)置了池C2和C3。池C2通過流動(dòng)通道114連接 到池Cl。池C3通過流動(dòng)通道115連接到池C2。在流動(dòng)通道114和 115以及池C2和C3的各個(gè)區(qū)域，彈性體117和基體118并不粘合在 一起，而是互相接觸著，從而當(dāng)溶液流入此區(qū)域之前或溶液流過此區(qū) 域之后，此區(qū)域的容積變?yōu)榱?。結(jié)果，由于在每個(gè)流動(dòng)通道和池中沒 有空氣，因此不需要排除空氣。
在圖3A中用實(shí)線表示的池Cl和流動(dòng)通道112和113是可見的， 因?yàn)樗鼈兺钩龅芈∑鹪诤?11的表面上。相反，圖3A中用虛線表示 的流動(dòng)通道114和115以及池C2和C3是看不見的。
為了輸送溶液，盒的操作如下
如圖3A所示，輥116從上方擠壓盒111，以便將盒111的正面(流 動(dòng)通道112和113以及池Cl)壓扁。當(dāng)輥116旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向向右 移動(dòng)時(shí)，貯存在池Cl中的溶液流動(dòng)，以便經(jīng)過流動(dòng)通道114流入池 C2。如圖3C所示，表現(xiàn)出零容積的流動(dòng)通道114和池C2此時(shí)變成溶 液通道(流動(dòng)通道114)和貯液器(池C2)，因?yàn)樵诿總€(gè)流動(dòng)通道114 和池C2朝向基體118的部分上，彈性體117被流入的溶液推起。當(dāng) 溶液流過每個(gè)流動(dòng)通道114和池C2之后，由于彈性體117的恢復(fù)力 而使每個(gè)流動(dòng)通道114和池C2的容積變?yōu)榱恪?br> 如圖3D所示，流動(dòng)通道115和池C3以與上述相同的方式工作， 從而隨著輥116的移動(dòng)，溶液從池C2經(jīng)過流動(dòng)通道115流到池C3。 在溶液流入之前，每個(gè)流動(dòng)通道115和池C3的容積為零。隨著溶液 的流入而形成溶液通道(流動(dòng)通道115)和貯液器(池C3)。可以形成這 種結(jié)構(gòu)是因?yàn)樵撊萜魇怯蓮椥泽w117制成的。
下面將說明制造具有這種零容積結(jié)構(gòu)的盒的方法的一個(gè)實(shí)施例。
圖4A到4C是解釋盒制造方法的第一實(shí)施例的說明圖。下面將 參考圖4A到4C說明盒制造方法的步驟。
(1) 制備掩模119和基體120 (圖4A);
(2) 將掩模119置于基體120上并進(jìn)行等離子粘合處理(圖4B)。 結(jié)果，基體120上除掩模119以外的部分(陰影線部分)受到等離子
粘合處理以便被粘接(圖4C);
(3)將掩模119取下，基體120結(jié)合到彈性體(未圖示)上。 附帶說明，可以使用不被等離子激活的物質(zhì)替代掩模119，在等離子 粘合處理之前將此物質(zhì)涂覆在基體120的非粘合部分121上。
與PDMS相關(guān)的等離子粘合處理是一項(xiàng)公知的技術(shù)(例如，參見 Plasma Materials Science Handbook, Ohmsha， Ltd. ， 1992)， 因 此省略其說明。
圖5A和5B是說明化學(xué)反應(yīng)盒制造方法的第二實(shí)施例的說明圖。 下面將參考圖5A和5B說明盒制造方法的步驟。
(1) 在基體122的非粘合部分125周圍形成缺口并加入粘合劑 124，從而將缺口充滿粘合劑124。缺口可以以這樣的方式形成，艮P， 如圖5A所示，切除非粘合部分以外的部分；或者以這樣的方式形成， 即，如圖5B所示，在非粘合部分周圍形成凹槽。
(2) 將基體122結(jié)合到彈性體123上。
附帶說明，設(shè)置基體122中的缺口用于防止粘合劑124流入非 粘合部分。如果在結(jié)合之前在非粘合部分125上涂覆非粘合物質(zhì)，就 不必要在基體122中設(shè)置缺口。
圖6是說明化學(xué)反應(yīng)盒制造方法的第三實(shí)施例的說明圖。下面 將參考圖6說明盒制造方法的步驟。
(1) 將具有非粘合面的可埋入材料128置于彈性體127的非粘 合部分129上。
(2) 將基體126的原料從上方澆到彈性體127上并固化(例如， 澆鑄成形)。
結(jié)果，除了可埋入材料128之外，彈性體127和基體126彼此 結(jié)合。附帶說明，例如，可埋入材料128可以由PDMS制成。
下面將說明化學(xué)反應(yīng)盒的結(jié)構(gòu)以及在盒中輸送溶液的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
圖7A到7C是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第一實(shí)施例 的說明圖。
在圖7A中，輥130a擠壓盒，將作為溶液進(jìn)入池Dl的入口的流
動(dòng)通道131a堵塞。輥130b堵塞作為出口的流動(dòng)通道131b。當(dāng)池的 所有入口和出口被多個(gè)輥按此方式同時(shí)堵塞時(shí)，可以防止輸送溶液時(shí)
溶液流入下一個(gè)池以及下一個(gè)池以外的流動(dòng)通道和池。
如圖7B所示，池D1的溶液出口附近被輥130b堵塞，并將輥130b 鎖定使得輥130b不能移動(dòng)。當(dāng)在此狀態(tài)下輥130a旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向 移動(dòng)以便池Dl夾在輥130a和130b之間時(shí)，池Dl內(nèi)的溶液可以被加 壓。
如圖7C所示，池D1的溶液入口附近被輥130a堵塞，并將輥130a 鎖定使的輥130a不能移動(dòng)。當(dāng)輥130b旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向移動(dòng)以便離 開池D1時(shí)，池Dl內(nèi)的溶液壓力可以減小。
圖8A到8D是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)的第二實(shí)施例 的說明圖。
圖8A、 8B和8C表示隨著輥132a、 132b和132c沿箭頭方向移 動(dòng)時(shí)的狀態(tài)變化。陰影部分表示存在溶液。雖然此實(shí)施例表示零容積 結(jié)構(gòu)被用作池結(jié)構(gòu)的情況，但也可以使用設(shè)置有排氣通道的結(jié)構(gòu)。
在圖8A中，池El和E2中分別設(shè)置有作為溶液入口的流動(dòng)通道 133a和133b。池El通過流動(dòng)通道133c連接到池E3。池E2通過流 動(dòng)通道133d連接到池E3。池E3設(shè)置有作為溶液出口的流動(dòng)通道 133e。池E1和E2彼此對(duì)齊，從而可以通過一個(gè)輥同時(shí)輸送溶液。
輥132a堵塞流動(dòng)通道133a和133b。輥132b堵塞流動(dòng)通道133c 和133d。結(jié)果，可以防止池El和E2內(nèi)的溶液流到池E3中。
圖8B表示輥132a、 132b和132c移動(dòng)，使得輥132a位于池El 和E2上，而輥132b位于池E3上的狀態(tài)。池E1和E2內(nèi)的溶液被輥 132a擠出，從而處于輥132a和132b之間的池和流動(dòng)通道中，如圖
中陰影部分所示。
圖8C表示輥132a、 132b和132c (132c未圖示)進(jìn)一步移動(dòng)， 使得輥132a位于流動(dòng)通道133c和133d上，而輥132b位于流動(dòng)通道 133e上的狀態(tài)。池El和E2中的所有溶液被輥132a擠出，以便流入 池E3中，如圖中陰影部分所示。
由于輥132a堵塞流動(dòng)通道133c和133d，因此可以防止池E3
中的溶液回流。同時(shí)，由于輥132b堵塞流動(dòng)通道133e，因此可以防 止池E3中的溶液流入下一個(gè)池(未圖示)中。
由于使用了堵塞每個(gè)池的溶液入口和出口這樣的結(jié)構(gòu)，因此， 即使來自盒外部的熱或振動(dòng)對(duì)貯存在池中的溶液施加作用的情況下， 也可防止溶液從池中流出。
雖然這個(gè)實(shí)施例表示兩個(gè)池中的溶液移動(dòng)到一個(gè)池中并在該池 中互相混合的情況，但是，當(dāng)然本發(fā)明也可以應(yīng)用于將溶液從一個(gè)池 中輸送到另一個(gè)池的情況，或者應(yīng)用于設(shè)置含有待混合溶液的兩個(gè)或 多個(gè)池從而可以使兩種或更多種溶液混合的情況。
如圖8D所示，本發(fā)明可以應(yīng)用于將一個(gè)池中的溶液分配到兩個(gè) 池中的情況。在圖8D中，各個(gè)輥的運(yùn)行與圖8A到8C中所示的輥的 運(yùn)行相同。
在圖8D中，池E4中的溶液被輥132e的移動(dòng)擠出，并經(jīng)過流動(dòng) 通道133f和133g分配到池E5和E6。由于流動(dòng)通道133f和133g被 輥132e堵塞，同時(shí)流動(dòng)通道133h和133i被輥132f堵塞，因此可以 防止溶液流出池E5和E6。
雖然此實(shí)施例表示溶液的流出被平行于盒正面移動(dòng)的輥堵塞， 但也可以使用諸如在垂直于盒正面方向移動(dòng)的堵塞裝置，如閘板，用 于堵塞流動(dòng)通道。
圖9A到9E是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第三實(shí)施例 的說明圖。在將提取生物聚合物作為例子的情況下說明此實(shí)施例，所 述生物聚合物例如是DNA (脫氧核糖核酸)、脂A (核糖核酸)、蛋 白質(zhì)或糖鏈。
在圖9A到犯中，盒中設(shè)置有池Fl到F13。池F6到F8連接到 作為公共池的池F9。池F6到F8在池F9的左側(cè)排成一列。池Fl和 F2連接到作為公共池的池F6。池Fl和F2在池F6的左側(cè)排成一列。 池F3和F5排列在池Fl和F2所排成的相同列中。池F3連接池F7， 池F5連接池F8。池F4連接池F5，位于池F5的左側(cè)。
池F10連接池F9，位于池F9的右側(cè)。池Fll到F13排成一行， 與池F10形成級(jí)聯(lián)。
這些池在橫向方向(輥移動(dòng)方向)上以等間距來排列。輥(為
了方便，用參考標(biāo)號(hào)134a、 134b和134c表示)以與池的橫向間距相 同的等間距來排列。
附帶說明，相似的池圖案表示相似的內(nèi)容物。雖然此實(shí)施例表 示使用零容積結(jié)構(gòu)作為池結(jié)構(gòu)，但也可以使用設(shè)置有排氣通道的結(jié) 構(gòu)。雖然此實(shí)施例表示使用輥?zhàn)鳛榧訅翰糠?，但也可以使用活塞型?動(dòng)器。
圖9A表示將輥設(shè)定為與池的入口和出口對(duì)齊的狀態(tài)。樣品溶液 預(yù)先裝在池F1中，溶解溶液預(yù)先裝在池F2中，DNA捕獲材料(表面 改性的磁粉)預(yù)先裝在池F3中，清洗溶液預(yù)先裝在池F4中。其它池 處于零容積狀態(tài)。
每個(gè)輥旋轉(zhuǎn)并沿實(shí)線箭頭方向移動(dòng)。輥134a、 134b和134c壓 住池Fl到F5的入口和出口，從而防止諸如樣品溶液的流體流出。
圖9B表示各個(gè)輥旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向移動(dòng)一個(gè)池的距離的狀態(tài)。 因此，隨著輥134b的移動(dòng)，池Fl中的樣品溶液和池F2中的溶解溶 液在池F6中相互混合，同時(shí)池F3中的捕獲材料流入池F7。
隨著輥134a的移動(dòng)，池F4中的清洗溶液流入池F5。池F7、 F5 和F8在開始時(shí)是空池，并作為空置池而調(diào)節(jié)將捕獲材料和清洗溶液 輸送到池F9的定時(shí)。池F7、 F5和F8的存在，使得隨著輥僅在一個(gè) 軸線上移動(dòng)而將目標(biāo)溶液以任意定時(shí)輸送到目標(biāo)池中成為可能。
在池F6中，執(zhí)行加熱混合溶液以進(jìn)行反應(yīng)的步驟。例如，使用 帕爾貼元件(Peltier element)加熱混合溶液。
附帶說明，每個(gè)空置池的容積設(shè)定為等于初始裝有溶液的池的 容積。
圖9C表示圖9B中所示狀態(tài)的各個(gè)輥沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)移動(dòng)一個(gè) 池的距離的狀態(tài)。因此，隨著輥134b的移動(dòng)，池F6中的混合溶液與 池F7中的DNA捕獲材料在池F9中互相混合。隨著輥134a的移動(dòng)， 池F5中的清洗溶液進(jìn)入池F8。
在池F9中，DNA被捕獲在DNA捕獲材料中，同時(shí)作為捕獲材料 的磁粉本身由于磁場(chǎng)的作用而停留在池F9中。
圖9D表示圖9C中所示狀態(tài)的各個(gè)輥沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)移動(dòng)一個(gè)
池的距離的狀態(tài)。因此，隨著輥134b的移動(dòng)，在池F9中捕獲DNA 之后的廢液進(jìn)入池FIO。隨著輥134a的移動(dòng)，池F8中的清洗溶液進(jìn) 入池F9。在池F9中，清洗溶液清洗磁粉。
圖9E表示圖9D中所示狀態(tài)的各個(gè)輥沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)移動(dòng)一個(gè) 池的距離的狀態(tài)。因此，隨著輥134b的移動(dòng)，池F10中的廢液進(jìn)入 池Fll。隨著輥134a的移動(dòng)，清洗池F9之后的清洗溶液進(jìn)入池F10。
如上所述，被捕獲在磁粉中的DNA累積在池F9中，從而可以提 取DNA。
另外，珠、過濾器、柱等等可以用于捕獲DNA。珠的例子包括二 氧化硅、磁性珠、金屬珠和樹脂珠。
上述的溶液輸送機(jī)構(gòu)類似于數(shù)字電路的移位寄存器的動(dòng)作。這 種溶液輸送結(jié)構(gòu)可以稱為"時(shí)鐘型溶液輸送結(jié)構(gòu)"。與電子系統(tǒng)的不 同點(diǎn)在于流動(dòng)通道是單獨(dú)設(shè)置的，因?yàn)楸仨毞乐谷芙馊芤罕磺逑慈?液污染(混合)。
圖10A到10C是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第四實(shí)施 例的說明圖。
圖10A到10C表示盒135的入口，通過該入口輸入溶液。在圖 IOA中，入口 137設(shè)置有U形通道，用于引導(dǎo)溶液從盒135的外部流 到盒的內(nèi)部，并引導(dǎo)溶液從盒的內(nèi)部流到容器的外部。U形入口137 連接到流動(dòng)通道138，用于盒135內(nèi)部的處理。無論是否存在溶液， 入口 137都具有預(yù)定的容積。流動(dòng)通道138具有如上所述的零容積結(jié) 構(gòu)。
溶液通過注射器136注入到注入部分140a。注入部分140a在入 口 137的一側(cè)。開始存在于入口 137的空氣被溶液擠出，從而使空氣 從另一個(gè)注入部分140b排出，如實(shí)線箭頭所示。
接著，如圖10B所示，輥139a和139b從上方擠壓盒135，使得 注入部分140a和140b同時(shí)被輥139a堵塞，而流動(dòng)通道138被輥139b 堵塞。兩個(gè)輥旋轉(zhuǎn)并沿虛線箭頭方向移動(dòng)，以便將入口 137內(nèi)的溶液 擠出進(jìn)入到流動(dòng)通道138中，如實(shí)線箭頭所示。
以這種方式可以防止溶液與空氣混合。而且，可以將U形部分 中預(yù)定量的溶液輸送到盒中。
另外，如圖10C所示，入口 137的盒表面可以向著每個(gè)注入部 分逐漸變薄。在這種情況下，入口 137可以容易地被輥139a堵塞， 從而可以防止溶液與空氣混合。
圖IIA和11B是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第五實(shí)施
例的說明圖。
圖11A和11B表示盒的入口。在圖11A中，入口 141通過流動(dòng) 通道144a連接圓頂型池Gl。池Gl還連接到用于將溶液輸送到盒內(nèi) 的流動(dòng)通道144b。
雖然此實(shí)施例表示使用零容積結(jié)構(gòu)作為流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)的情況， 但也可以使用設(shè)置有排氣通道的結(jié)構(gòu)來替代。雖然使用輥?zhàn)鳛榧訅翰?分，但也可以使用活塞型致動(dòng)器來替代。
輥143a先從池Gl的右側(cè)移動(dòng)到左側(cè)，以便將圓頂內(nèi)的空氣從 入口 141一側(cè)排放出去。輥143a擠壓并堵塞流動(dòng)通道144a。在此狀 態(tài)下，大量的樣品溶液142注入入口 141。接著，輥143a沿箭頭方 向移動(dòng)，從而擠壓池G1。由于隨著輥143a的經(jīng)過池Gl努力恢復(fù)其 原始狀態(tài)，因此溶液142被吸入池Gl中。結(jié)果，可以將預(yù)定量的溶 液吸入池Gl中。當(dāng)輥143a經(jīng)過池Gl并擠壓和堵塞流動(dòng)通道144b 時(shí)，輥143b擠壓并堵塞流動(dòng)通道144a。
如上所述， 一部分與空氣混合的溶液殘留在入口 141，從而可以 防止空氣進(jìn)入溶液中。并且，可以提供預(yù)定量的溶液作為反應(yīng)的起始
附帶說明，此入口可以與上述的U形入口聯(lián)合使用。入口的盒 表面結(jié)構(gòu)可以按與U形入口相同的方式逐漸變薄。
圖12A和12B是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第六實(shí)施 例的說明圖。
此實(shí)施例將在提取生物聚合物作為例子的情況下進(jìn)行說明，所 述生物聚合物例如可以是DNA、 RNA、蛋白質(zhì)、代謝物或糖鏈。
在圖12A和12B中，諸如血液和溶解溶液的樣品混合溶液裝在
池H1中，諸如二氧化硅和氨基磁粉(表面改性的磁粉)的DNA捕獲 材料裝在池H2中，廢液裝在池H3中，提取溶劑裝在池H4中，提取 過DNA的溶液裝在池H5中。
這些池以十字交叉的方式排列，使得至少兩種不同的溶液可以 從不同流動(dòng)通道流入具有至少兩個(gè)出口流動(dòng)通道的公共池中。這種盒 具有這樣的交叉結(jié)構(gòu)其中公共池位于中央，而其它池從公共池放射
狀地布置并通過流動(dòng)通道與公共池連接，該盒是按如下步驟驅(qū)動(dòng)的
(1) 捕獲步驟
裝在池Hl中的DNA帶有負(fù)電，處于池H2中的二氧化硅和氨基 磁粉帶有正電?；诖嗽颍?dāng)溶液從池H1輸送到池H3時(shí)，DNA被 捕獲(捕捉)在池H2中。殘余溶液作為廢液輸送到池H3中。
(2) 排放步驟
當(dāng)在捕獲步驟之后將池H4中的提取溶劑輸送到池H2中以調(diào)節(jié) pH值和溫度時(shí)，DNA從捕獲材料上脫離。將DNA輸送到池H5，從而 得到提取過DNA的溶液。
在此步驟中，對(duì)于溶液從池Hl輸送到池H3的情況，必須防止 溶液被輸送到池H4和H5中。對(duì)于溶液從池H4輸送到池H5的情況， 必須同樣防止溶液輸送到池Hl和H3。
基于此原因，當(dāng)池Hl中的溶液被輸送到池H3時(shí)，通向池H4和 H5的流動(dòng)通道被閘板145a和145b堵塞，如圖12A所示。并且，當(dāng) 池H4中的溶液被輸送到池H5時(shí)，池Hl和H3的流動(dòng)通道被閘板145c 和145d的堵塞，如圖12B所示。附帶說明，每個(gè)閘板可以是輸送溶 液的輥。
雖然此實(shí)施例表示使用零容積結(jié)構(gòu)作為每個(gè)池和流動(dòng)通道的結(jié) 構(gòu)的情況，但也可以使用設(shè)置有排氣通道的結(jié)構(gòu)來替代。雖然未圖示 的輥用作加壓部分用以輸送溶液，但也可以使用活塞型致動(dòng)器來替 代。
珠、過濾器、柱、纖維等等可以作為磁粉。珠的例子包括二氧 化硅、磁性珠、金屬珠和樹脂珠。
如上所述，例如，可以實(shí)現(xiàn)在PCR (聚合物鏈反應(yīng))放大之后通
過使用二氧化硅、磁粉或類似物質(zhì)從樣品中提取核酸并進(jìn)行提純(例 如，從未反應(yīng)物質(zhì)中分離產(chǎn)品)的結(jié)構(gòu)(交叉結(jié)構(gòu))。
圖13A和3B是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第七實(shí)施例
的說明圖。
此實(shí)施例也可以實(shí)現(xiàn)捕獲步驟和排放步驟。
在圖13A和13B中，諸如血液和溶解溶液的樣品混合溶液裝在 池I1中。諸如二氧化硅、氨基磁粉(表面改性的磁粉)等的DNA捕獲 材料裝在池I2中。廢液貯存在池I3中，提取溶劑裝在池I4中，提 取過DNA的溶液裝在池15中。池II、 13、 14和I5通過流動(dòng)通道連 接到池12。設(shè)置用于施加外力的輥，以便溶液通過特定池或流動(dòng)通 道輸送，而堵塞不用于輸送溶液的流動(dòng)通道。這種池的排列是十字交 叉的，以便至少兩種不同溶液從不同流動(dòng)通道流入具有至少兩個(gè)出口 流動(dòng)通道的公共池。
具體地講，如圖13A所示，輥146a和146b旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向 移動(dòng)，從而將池II中的溶液擠出以將溶液輸送到池12。陰影部分表 示通過其來輸送溶液的通道。此時(shí)，輥146b堵塞使池12和14相互 連接以及使池12和15相互連接的流動(dòng)通道。因此，當(dāng)樣品中的生物 聚合物被捕獲在池12后，輸送到池12的溶液作為廢液輸送到池13。
當(dāng)輥146a和146b進(jìn)一步移動(dòng)到圖13B所示位置時(shí)，輥146a將 池13中的提取溶劑擠出并堵塞使池12和II相互連接以及使池12 和13相互連接的流動(dòng)通道?；诖嗽?，池14中的提取溶劑被輸送 到池12。在池12中，DNA從捕獲材料上脫離。由此得到的提取過DNA 的溶液被輸送到池15。雖然此實(shí)施例表示使用零容積結(jié)構(gòu)作為池結(jié) 構(gòu)的情況，但也可以使用設(shè)置有排氣通道的結(jié)構(gòu)來替代。雖然使用輥 作為加壓部分，但也可以使用活塞型致動(dòng)器來替代。
如上所述，例如，盡管這是一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，但是也可以實(shí)現(xiàn) 在PCR放大之后通過使用二氧化硅、磁粉或類似物質(zhì)從樣品中提取核 酸并進(jìn)行提純(例如，從未反應(yīng)物質(zhì)中分離產(chǎn)品)的結(jié)構(gòu)(交叉結(jié)構(gòu))。
圖14A到14C是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第八實(shí)施 例的說明圖。
此實(shí)施例也能實(shí)現(xiàn)生物聚合物捕獲步驟和排放步驟。
在圖14A到14C中，諸如血液和溶解溶液的樣品混合溶液裝在
池J1中。諸如二氧化硅、氨基磁粉(表面改性的磁粉)等的DNA捕獲 材料裝在池J2中。廢液貯存在池J3中，提取溶劑裝在池J4中。提 取過DNA的溶液裝在池J5中。池J1、 J3、 J4和J5通過流動(dòng)通道連 接到池J2。布置用于施加外力的輥，以便這些輥之一將溶液輸送到 特定池或流動(dòng)通道中，而其它輥堵塞未用于輸送溶液的流動(dòng)通道。這 些池的布置是十字交叉的，從而至少兩種不同溶液從不同流動(dòng)通道流 入具有至少兩個(gè)出口流動(dòng)通道的公共池。
這些池在接觸輥的部分具有凸出部分176a到176h，所述輥從盒 容器外部施加外力。將兩個(gè)池互相連接的每個(gè)流動(dòng)通道形成在兩個(gè)池 的凸出部分之間凹進(jìn)部分。
附帶說明，凸出部分可以形成在盒上或輥上。當(dāng)兩個(gè)池被一個(gè) 輥擠壓時(shí)，凸出部分可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，即凸出部分不延伸到流動(dòng) 通道，從而不堵塞流動(dòng)通道。
雖然此實(shí)施例表示使用零容積結(jié)構(gòu)作為池結(jié)構(gòu)的情況，但也可 以使用設(shè)置有排氣通道的結(jié)構(gòu)來替代。雖然使用輥?zhàn)鳛榧訅翰糠?，?也可以使用活塞型致動(dòng)器來替代。
具體地講，如圖14A所示，輥147a旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向移動(dòng)，同 時(shí)擠壓凸出部分176a和176b。結(jié)果，池J1中的溶液被擠出，以便 被輸送到池J2。陰影部分表示S形流動(dòng)通道，通過該流動(dòng)通道輸送 溶液。此時(shí)，輥147b堵塞位于凸出部分176d下方并且使池J2和J4 互相連接以及使池J2和J5互相連接的流動(dòng)通道。因此，輸送到池 J2的樣品溶液在樣品中的生物聚合物被捕獲在池J2后，作為廢液輸 送到池J3中。
當(dāng)輥147a和147b進(jìn)一步移動(dòng)到圖14B所示位置時(shí)，輥147b將 池J4中的提取溶劑擠出。此時(shí)，輥147a堵塞位于凸出部分176a下 方并且使池J2和Jl互相連接以及使池J2和J3互相連接的流動(dòng)通道。 基于此原因，池J4中的提取溶劑被輸送到池J2中。在池J2中，DNA 從捕獲材料上脫離。將如此得到的提取過DNA的溶液輸送到池J5。
雖然圖14A和14B表示在池之間設(shè)置S形流動(dòng)通道的情況，但 也可以使用圖14C所示的池外側(cè)的流動(dòng)通道來替代。
如上所述，例如，可以實(shí)現(xiàn)在PCR放大之后通過使用二氧化硅、 磁粉或類似物質(zhì)從樣品中提取核酸并進(jìn)行提純(例如，從未反應(yīng)物質(zhì) 中分離產(chǎn)品)的結(jié)構(gòu)(交叉結(jié)構(gòu))。
圖15A到15C是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第九實(shí)施 例的說明圖。
此實(shí)施例也可以實(shí)現(xiàn)生物聚合物捕獲步驟和排放步驟。
在圖15A到15C中，諸如血液和溶解溶液的樣品混合溶液裝在 池K1中。諸如二氧化硅、氨基磁粉(表面改性的磁粉)等的DNA捕獲 材料裝在池K2中。廢液貯存在池K3中，提取溶劑裝在池K4中，提 取過DNA的溶液裝在池K5中。
雖然此實(shí)施例表示使用零容積結(jié)構(gòu)作為池結(jié)構(gòu)的情況，但也可 以使用設(shè)置有排氣通道的結(jié)構(gòu)來替代。雖然使用輥?zhàn)鳛榧訅翰糠?，?也可以使用活塞型致動(dòng)器來替代。池K1、 K3、 K4和K5通過流動(dòng)通道 連接到池K2。這些池的布置是交叉的，從而至少兩種不同溶液從不 同流動(dòng)通道流入具有至少兩個(gè)出口流動(dòng)通道的公共池。除了經(jīng)過公共 池的流動(dòng)通道以外的任何其它流動(dòng)通道的(通向公共池的)輸入和輸 出側(cè)同時(shí)被一個(gè)輥堵塞。
具體地講，如圖15A所示，輥148a旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向移動(dòng)，以 將池K1中的溶液擠出并將該溶液輸送到池K2。陰影部分表示通過其 來輸送溶液的通道。此時(shí)，輥148c堵塞通過池K2使池K4和K5相互 連接的流動(dòng)通道，所述輥148c形狀像輪子并具有在相對(duì)端加壓的結(jié) 構(gòu)。因此，輸送到池K2的樣品溶液在樣品中的生物聚合物被捕獲在 池K2后，作為廢液輸送到池K3中。
接著，輥148c在與輥148a和148b相同的軸線上后移，并堵塞 使池K2和Kl相互連接以及使池K2和K3相互連接的流動(dòng)通道。當(dāng)輥 148a和148b進(jìn)一步移動(dòng)到圖15B所示位置時(shí)，輥148a將池K4中的 提取溶劑擠出。因此，將池K4中的提取溶劑輸送到池K2中。在池 K2中，DNA從捕獲材料上脫離。由此得到的提取過DNA的溶液被輸送
到池K5中。
如果用于輸送溶液的流動(dòng)通道不像圖15A和15B所示是平行的， 而是交叉的，則輥H8c不能平行移動(dòng)，而是如圖15C所示轉(zhuǎn)動(dòng)，以 改變將被堵塞的流動(dòng)通道。
如上所述，例如，可以實(shí)現(xiàn)在PCR放大之后使用二氧化硅、磁 粉或類似物質(zhì)從樣品中提取核酸并進(jìn)行提純(例如，從未反應(yīng)物質(zhì)中 分離產(chǎn)品)的結(jié)構(gòu)(交叉結(jié)構(gòu))。
圖16A到16E是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第十實(shí)施 例的說明圖。
此實(shí)施例也可以實(shí)現(xiàn)生物聚合物捕獲步驟和排放步驟。
在圖16A到16E中，諸如血液和溶解溶液的樣品混合溶液裝在 池L1中。諸如二氧化硅、氨基磁粉(表面改性的磁粉)等的DNA捕獲 材料裝在池L2中。廢液貯存在池L3中，提取溶劑裝在池L4中，提 取過DNA的溶液裝在池L5中。
雖然此實(shí)施例表示使用零容積結(jié)構(gòu)作為池結(jié)構(gòu)的情況，但也可 以使用設(shè)置有排氣通道的結(jié)構(gòu)來替代。雖然使用輥?zhàn)鳛榧訅翰糠?，?也可以使用活塞型致動(dòng)器來替代。
池L1、 L3、 L4和L5通過流動(dòng)通道連接到池L2。這些池的布置
是交叉的，從而至少兩種不同溶液從不同流動(dòng)通道流入具有至少兩個(gè) 出口流動(dòng)通道的公共池。除了穿過公共池的流動(dòng)通道以外的任何其它 流動(dòng)通道的(通向公共池的)輸入和輸出側(cè)同時(shí)被一個(gè)輥堵塞。提供 一種交叉結(jié)構(gòu)，其中公共池布置在中央，而其它池自公共池輻射狀地 布置并通過流動(dòng)通道與公共池連接。
用于通過流動(dòng)通道輸送溶液的輥分別在盒表面的不同軸線方向 上移動(dòng)，如垂直方向(Y)和水平方向(X)。
具體地講，如圖16A所示，輥149a和14%旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向 移動(dòng)，以將池L1中的溶液擠出，并將該溶液輸送到池L2。陰影部分 表示通過其來輸送溶液的通道。此時(shí)，輥149c堵塞使池L2和L4相 互連接的流動(dòng)通道，而輥149d堵塞使池L2和L5相互連接的流動(dòng)通 道。因此，輸送到池L2的樣品溶液在樣品中的生物聚合物被捕獲在
池L2后，作為廢液輸送到池L3中。
接著，輥149c移動(dòng)到池L4入口附近(未圖示)，以將池L4中 的提取溶劑擠出。為了堵塞使池Ll和L2相互連接的流動(dòng)通道以及使 池L3和L2相互連接的流動(dòng)通道，輥149a和149b移動(dòng)到流動(dòng)通道。
當(dāng)輥149c和H9d沿圖16B所示箭頭方向移動(dòng)時(shí)，池L4中的提 取溶劑被輸送到池L2中。在池L2中，DNA從捕獲材料上脫離。這樣 得到的提取過DNA的溶液被輸送到池L5中。此時(shí)，如果需要，輥149c 可以移動(dòng)以從盒的表面離開一次。
另一方面，輥可以設(shè)計(jì)成如圖16C所示的結(jié)構(gòu)，通過輥149e和 149f從池L6輸送到池L4和L7的溶液，通過輥149c和149d從池L4 進(jìn)一步被輸送到池L2中。
如圖16D所示，彼此交叉的流動(dòng)通道的數(shù)量可以是三個(gè)或更多。 相鄰流動(dòng)通道之間的角度不必是90° 。另外，在此實(shí)施例中，如果 輥彼此碰撞，則可以提供一種使所述輥之一置于相對(duì)側(cè)(盒背面)的 結(jié)構(gòu)，如圖16E所示。在圖16E中，盒150具有由不透氣彈性橡膠或 類似物質(zhì)制成的彈性體151a和151b，以及由剛性材料制成的扁平的 基體152?；w152夾在彈性體15la和151b之間并與之結(jié)合。在彈 性體151a和基體152之間以及在彈性體151b和基體152之間分別設(shè) 置流動(dòng)通道156a和156b。這些流動(dòng)通道是穿過公共池的流動(dòng)通道。
基體152設(shè)置有通孔153，使得流動(dòng)通道156a和156b通過通孔 153彼此連接。在盒150的正面154—側(cè)具有輥149m，以便通過流動(dòng) 通道156a輸送溶液。在盒150的背面155 —側(cè)設(shè)置有輥149n，以便 通過流動(dòng)通道156b輸送溶液。因此，輥149ra和149n從不相互碰撞。
附帶說明，可以使用粘彈性體或塑性體作為盒的彈性體151a和 151b。
玻璃、金屬、剛性樹脂或彈性體可以被用作基體152的材料。 通過粘接或通過其它手段(例如吸引(如，P畫S和玻璃之間)、超 聲波處理、加熱、等離子粘合處理或振動(dòng)焊接)，可以將彈性體151a 和151b和基體152彼此結(jié)合。
如上所述，例如，可以實(shí)現(xiàn)在PCR放大之后通過使用二氧化硅、
磁粉或類似物質(zhì)從樣品中提取核酸并進(jìn)行提純(例如，從未反應(yīng)物質(zhì) 中分離產(chǎn)品)的結(jié)構(gòu)(交叉結(jié)構(gòu))。
圖17A到17G是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第十一實(shí)
施例的說明圖。
此實(shí)施例也可以實(shí)現(xiàn)生物聚合物捕獲步驟和排放步驟。附帶說
明，此實(shí)施例也可以在以提取DNA作為例子的情況下進(jìn)行說明。
在圖17A到17G中，樣品158是諸如血液和溶解溶液的樣品混 合溶液，它裝在池M1中。諸如二氧化硅、氨基磁粉(表面改性的磁粉) 等的DNA捕獲材料159裝在池M2中。捕獲材料通過設(shè)置于外部的磁 體的磁力而固定在池M2中。提取緩沖溶液160裝在池M3中。池M1 和M3通過流動(dòng)通道連接到池M2，并被布置以便所述輥之一施加外力 輸送特定池或者流動(dòng)通道的溶液，同時(shí)其它輥堵塞未用于輸送溶液的 流動(dòng)通道。這些池交叉排列，以便用于輸送溶液的流動(dòng)通道和將被堵 塞的流動(dòng)通道穿過公共池。穿過公共池的流動(dòng)通道直線排列，以便以 公共池為中心而彼此靠近。將溶液分別輸送到流動(dòng)通道的多個(gè)加壓部 分在盒表面的流動(dòng)通道的排列線上移動(dòng)。
雖然未圖示，用于注入樣品的流動(dòng)通道以及作為提取產(chǎn)品出口 的流動(dòng)通道分別設(shè)置在池M1和M3上。具體地講，圖17A所示的狀態(tài) 變化到圖17G所示狀態(tài)。如圖17A所示，輥157a堵塞池Ml的入口 ， 輥157b堵塞使池Ml和M2相互連接的流動(dòng)通道，輥157c堵塞池M3 的出口。
輥157a和157b旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向移動(dòng)。輥157a將池Ml中的 樣品158擠出，接著堵塞連接池M1和M2的流動(dòng)通道。輥157b從使 池Ml和M2相互連接的流動(dòng)通道開始移動(dòng)以堵塞連接池M2和M3的通 道。結(jié)果，將池M1中的樣品輸送到池M2。
接著，如圖17B所示，輥157a移動(dòng)回到(沿箭頭方向)其原始 位置。當(dāng)重復(fù)此往復(fù)移動(dòng)時(shí)，樣品158和捕獲材料在池M2中有效地 彼此混合。這樣，完成了將DNA捕獲到磁粉中的步驟。當(dāng)捕獲步驟完 成時(shí)，輥157a返回初始位置，輥157b堵塞連接池M2和M3的流動(dòng)通 道(圖17C)。
接著，如圖17D所示，輥157b和157c沿箭頭方向移動(dòng)。輥157b 返回其原始位置(圖17A所示)，同時(shí)擠壓池M2，從而去除池M2中 殘余的一部分樣品158。輥157c將池M3中的提取緩沖溶液160擠出， 將提取緩沖溶液160輸送到池M2中，并堵塞使池M2和M3相互連接 的流動(dòng)通道(圖17E)。在這種狀態(tài)下，在保持M2的同時(shí)來執(zhí)行DNA 脫離處理。
當(dāng)完成DNA脫離處理時(shí)，輥157b和157c沿圖17F所示箭頭方 向移動(dòng)(與圖17D所示方向相反)。輥157b將池M2中的提取產(chǎn)品擠 出并接著堵塞使池M2和M3相互連接的流動(dòng)通道。輥157c從使池M2 和M3相互連接的流動(dòng)通道開始移動(dòng)，并返回初始位置(圖17G)。 結(jié)果，提取產(chǎn)品被輸送到池M3。這樣，完成DNA提取步驟。
圖18A到18F是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第十二實(shí) 施例的說明圖。
此實(shí)施例也可以實(shí)現(xiàn)生物聚合物捕獲步驟和排放步驟。附帶說 明，此實(shí)施例也可以在以提取DNA作為例子的情況下進(jìn)行說明，與第
十一實(shí)施例類似。
在圖18A到18F中，樣品162是諸如血液和溶解溶液的樣品混 合溶液，樣品162裝在池N1中。諸如二氧化硅、氨基磁粉(表面改性 的磁粉)等的DNA捕獲材料163裝在池N2中。捕獲材料通過設(shè)置于外 部的磁體的磁力而固定在池N2中。提取緩沖溶液164裝在池N3中。 池Nl和N3通過流動(dòng)通道連接到池N2，并被這樣布置使得施加外力 的輥之一輸送特定池或流動(dòng)通道的溶液，而其它輥堵塞未用于輸送溶 液的流動(dòng)通道。這些池交叉排列，以便用于輸送溶液的流動(dòng)通道和將 被堵塞的流動(dòng)通道穿過公共池。穿過公共池的流動(dòng)通道直線排列，以 便以公共池為中心而彼此靠近。將溶液分別輸送到流動(dòng)通道的多個(gè)加 壓部分在盒表面流動(dòng)通道的排列線上移動(dòng)。雖然未圖示，用于注入樣 品的流動(dòng)通道以及作為提取產(chǎn)品出口的流動(dòng)通道分別設(shè)置在池Nl和 N3上。
具體的講，圖18A所示的狀態(tài)變化到圖18F所示狀態(tài)。如圖18A 所示，輥161a堵塞池Nl的入口，輥161b堵塞使池Nl和N2相互連
接的流動(dòng)通道，輥161c堵塞池N3的出口。
輥161a和161b旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向移動(dòng)。輥161a將池Nl中的 樣品162擠出，接著堵塞連接池N1和N2的流動(dòng)通道。輥161b從使 池Nl和N2相互連接的流動(dòng)通道開始移動(dòng)以堵塞連接池N2和N3的流 動(dòng)通道。結(jié)果，將池Nl中的樣品162輸送到池N2。
接著，如圖18B所示，輥161a和161b移動(dòng)回到(沿箭頭方向) 其原始位置。當(dāng)重復(fù)此往復(fù)移動(dòng)時(shí)，樣品162和捕獲材料163在池 M2中有效地彼此混合。這樣，完成將DNA捕獲到磁粉中的操作。當(dāng) 完成捕獲步驟時(shí)，輥161a和161b返回初始位置(圖18C)。結(jié)果， 去除并干燥殘余在池N2中的樣品。
接著，如圖18C所示，輥161c沿箭頭方向移動(dòng)。輥161c將池 N3中的DNA緩沖溶液164擠出，將DNA緩沖溶液164輸送到池N2中， 并堵塞使池N2和N3相互連接的流動(dòng)通道(圖18D)。在這種狀態(tài)下， 在保持N2的同時(shí)執(zhí)行DNA與磁粉脫離處理。
當(dāng)畫A脫離處理完成時(shí)，輥161b和161c沿圖18E所示箭頭方 向移動(dòng)(與圖18C所示方向相反)。輥161b將池N2中的提取產(chǎn)品擠 出并接著堵塞使池N2和N3相互連接的流動(dòng)通道。輥161c從使池N2 和N3相互連接的流動(dòng)通道開始移動(dòng)，并返回初始位置(圖18F)。 結(jié)果，提取產(chǎn)品被輸送到池N3。這樣，DNA提取步驟完成。
圖19A到19C是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第十三實(shí) 施例的說明圖。此實(shí)施例在提取生物聚合物作為例子的情況下進(jìn)行說 明，其中的生物聚合物例如是DNA、脂A、蛋白質(zhì)或糖鏈。
在圖19A到19C中，盒中設(shè)置有池01到023。池01到014設(shè)置 在上段Pl，池07到09連接到作為公共池的池010并在池010的左 側(cè)排成一列。池01和02連接到作為公共池的池07并在池07的左側(cè) 排成一列。池03和06與池01和02排在相同的列中。池03連接到 池08，池06連接到池09。池05和04逐級(jí)連接到池06，從而在池 06的左側(cè)排列成一行。
池011連接到池010，以便排在池010的右側(cè)。池012到014 逐級(jí)連接到池Oll，從而排成一行。這些池在橫向方向上(輥移動(dòng)方
向)以等間距來排列。用陰影部分表示的輥以與池的橫向間距相同的
間距間隔來排列。池015到023設(shè)置于下段P2，以便以等間距排成 一行，與上段池的垂直位置一致。池019和020連接到池010。池019 的排列位置對(duì)應(yīng)于池07到09的列。池020的排列位置對(duì)應(yīng)于池011 的列。池010下方設(shè)置有一個(gè)空間。池019到015在此空間左側(cè)逐級(jí) 排列，池020到023在此空間右側(cè)逐級(jí)排列。
上段Pl和下段P2的輥以與池的橫向間距相同的間距間隔來排 列，并分別堵塞連接池的流動(dòng)通道。雖然此實(shí)施例表示使用零容積結(jié) 構(gòu)作為池的結(jié)構(gòu)的情況，但也可以使用設(shè)置有排氣通道的結(jié)構(gòu)來替 代。雖然使用輥?zhàn)鳛榧訅翰糠?，但也可以使用活塞型致?dòng)器來替代。
在圖19A中，樣品溶液裝在池01中，溶解溶液裝在池02中， DNA捕獲材料(表面改性的磁粉)裝在池03中，清洗溶液裝在池04 和05中，提取緩沖溶液裝在池015中。任何其它池的容積為零。
在圖19A中，上段Pl中的各個(gè)輥旋轉(zhuǎn)并沿實(shí)線箭頭方向移動(dòng)。 隨著輥的移動(dòng)，池內(nèi)所裝物質(zhì)的移動(dòng)與圖9A到9E中描述的相同，將 在下面簡(jiǎn)要說明。但是，因?yàn)榍逑慈芤貉b在池04和05中，所以池 010被清洗兩次。
當(dāng)上段Pl中的輥旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向移動(dòng)一個(gè)池的距離時(shí)，池01 中的樣品溶液和池02中的溶解溶液在池07中相互混合。池03中的 捕獲材料移動(dòng)到池08。池04和05中的清洗溶液移動(dòng)到池05和06 中。
在池07中，混合溶液被加熱并進(jìn)行反應(yīng)過程。例如，使用帕爾 貼元件加熱混合溶液。
當(dāng)輥進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向移動(dòng)一個(gè)池的距離時(shí)，池07中的 混合溶液與池08中的DNA捕獲材料在池010中彼此混合。池05和 06中的清洗溶液移動(dòng)到池06和09。
在池010中，DNA被捕獲到DNA捕獲材料中。作為捕獲材料的磁 粉本身被施加的磁場(chǎng)捕獲在池010中。
當(dāng)輥進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)并沿實(shí)線箭頭方向移動(dòng)一個(gè)池的距離時(shí)，在池 010中被捕獲了 DNA之后的廢液移動(dòng)到池011中，池09中的清洗溶
液移動(dòng)到池010中，池06中的清洗溶液移動(dòng)到池09。在池010中， 利用磁粉清洗溶液執(zhí)行清洗，這作為第一清洗循環(huán)。
當(dāng)輥進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)并沿箭頭方向移動(dòng)一個(gè)池的距離時(shí)，池Oil中 的廢液移動(dòng)到池012。池010中清洗后的清洗溶液移動(dòng)到池011。第 二清洗循環(huán)的清洗溶液輸送到池010中。隨著輥的下一次移動(dòng)，從池 010中移出清洗溶液。第一清洗循環(huán)的清洗溶液167a輸送到池012 中，第二清洗循環(huán)的清洗溶液167b輸送到池Oil中。
結(jié)果，其中含有被捕獲的DNA的磁粉166保留在池010中，從 而可以提取出DNA。與上述操作同時(shí)地，下段P2的輥沿實(shí)線箭頭方 向與上段Pl的輥同步移動(dòng)。提取緩沖溶液165移動(dòng)到池019中，如 虛線箭頭所示。
附帶說明，池016到018開始是空池，其用作調(diào)節(jié)提取緩沖溶 液165輸送到池010的定時(shí)的空置池?？罩贸氐拇嬖谑沟酶鶕?jù)輥的單 軸向移動(dòng)來任意地調(diào)節(jié)溶液輸送定時(shí)成為可能。
在此時(shí)間點(diǎn)上，池010中的兩個(gè)清洗循環(huán)完成。清洗溶液已經(jīng) 從池010中移出。接著，上段P1的輥組鎖定，僅有下段P2的輥組移 動(dòng)。結(jié)果，下段P2的池019中的提取緩沖溶液輸送到池010，如虛 線箭頭所示。在池010中，DNA脫離出來(圖19B)。
在此，上段Pl和下段P2的輥組同時(shí)移動(dòng)。結(jié)果，池010中的 提取過DNA的溶液168 (產(chǎn)品)輸送到池020中。這樣，DNA提取步 驟完成(圖19C)。上述溶液輸送機(jī)構(gòu)與數(shù)字電路的移位寄存器或類 似裝置的動(dòng)作類似。因此， 一般可以認(rèn)為輥組的移動(dòng)是時(shí)鐘型的。
圖20是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第十四實(shí)施例的說 明圖。此實(shí)施例以這樣的方式配置將第十三實(shí)施例(圖19A到19C) 中陰影部分表示的輥的排列由兩級(jí)結(jié)構(gòu)改為三級(jí)結(jié)構(gòu)，以等間距的輥 組添加到中段P3，池010的列位置處于中段P3,而水平位置關(guān)系未 變。在上段Pl和下段P2中的輥以與池的橫向間距相同的間距間隔來 排列，并分別堵塞連接池的流動(dòng)通道。
在圖20中，樣品溶液裝在池01中，溶解溶液裝在池02中，DNA 捕獲材料(表面改性的磁粉)裝在池03中，清洗溶液裝在池04和
05中，提取緩沖溶液裝在池015中，任何其它池的容積為零。
雖然此實(shí)施例表示使用零容積結(jié)構(gòu)作為池的結(jié)構(gòu)的情況，但也 可以使用設(shè)置有排氣通道的結(jié)構(gòu)來替代。雖然使用輥?zhàn)鳛榧訅翰糠郑?br> 但也可以使用活塞型致動(dòng)器來替代。每級(jí)的輥沿實(shí)線箭頭方向移動(dòng)5 個(gè)池的距離。結(jié)果，樣品溶液與溶解溶液的混合溶液以及DNA捕獲材 料被輸送到池010中。DNA被捕獲在磁粉中。清洗溶液167a和167b 輸送到池010中。清洗之后，清洗溶液167a和167b輸送到池011 和012中。結(jié)果，池010中存在含有被捕獲的DNA的磁粉166。
此時(shí)，由于下段P2的輥按與上述相同的方式移動(dòng)，如虛線箭頭 所示，池015中的提取緩沖溶液165移動(dòng)到池019。接著，當(dāng)上段P1 的輥組停止時(shí)，中段P3和下段P2的輥組沿實(shí)線箭頭方向移動(dòng)一個(gè)池 的距離。池019中的提取緩沖溶液165輸送到池010，從而將DNA從 捕獲材料中脫離出來。接著，中段P3和下段P2的輥組再移動(dòng)一個(gè)池 的距離。由此得到的提取過DNA的溶液從池010輸送到池020。
如上所述，由于將池010和池07、 08、 09和011連接的流動(dòng)通 道在DNA提取步驟被上段P1的輥堵塞，因此可以防止DNA被DM捕
獲材料和清洗溶液的殘余溶液污染(混合)。
圖21A到21C是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第十五實(shí) 施例的說明圖。
在圖21A中，豎線表示的池沿長度方向和寬度方向排列，使得 在長度方向和寬度方向彼此相鄰的池通過流動(dòng)通道相互連接。在這種 排列結(jié)構(gòu)中，用陰影部分表示的輥獨(dú)立排列，以便池在每行或每列中 都夾在相鄰輥之間。垂直軸(X軸)和水平軸(Y軸)的輥組順次移 動(dòng)，以便每種溶液都可以移動(dòng)到位于任意位置的池中。
為了防止X和Y輥之間的干涉，當(dāng)通過X和Y輥組從相同表面 依靠加壓進(jìn)行溶液輸送時(shí)，在X移動(dòng)時(shí)Y從盒上離開。X和Y可以優(yōu) 選地分別排列在背面和正面。在這種情況下，所用的盒是具有如下結(jié) 構(gòu)的盒圖16E所示的基體夾在彈性體之間，并且流動(dòng)通道設(shè)置于基 體相對(duì)表面上并通過通孔相互連接。輥組這樣設(shè)計(jì)，使得一行或一列 輥可以整體移動(dòng)，或者一行或一列中的幾個(gè)輥可以整體移動(dòng)。附帶說
明，流動(dòng)通道的結(jié)構(gòu)并不限于圖21A所示的長度方向和寬度方向的網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)。相鄰池之間可以存在無流動(dòng)通道的區(qū)域。如圖21B所示，流 動(dòng)通道可以傾斜地設(shè)置。池彼此間的尺寸和深度可以不同。
在圖21B中，當(dāng)流動(dòng)通道被傾斜地設(shè)置時(shí)，即使在輥是單向移 動(dòng)的輥的情況下，每種溶液也可以在XY的任意方向上移動(dòng)。
例如，當(dāng)如圖21B所示設(shè)置的三個(gè)輥組移動(dòng)、并且上段R1的輥 組、中段R2的輥組以及下段R3的輥組彼此同步移動(dòng)時(shí)，池Q1中的 溶液移動(dòng)到池Q2和Q3。當(dāng)上段Rl的輥組和中段R2的輥組移動(dòng)并且 彼此同步移動(dòng)時(shí)，池Q3中的溶液移動(dòng)到池Q4、 Q5和Q6。當(dāng)中段R2 的輥組和下段R3的輥組進(jìn)一步移動(dòng)時(shí)，溶液移動(dòng)到池Q7中。
附帶說明，在輥被這樣設(shè)置在X和Y軸上的結(jié)構(gòu)中，存在溶液 殘留在輥之間的流動(dòng)通道的趨勢(shì)。在這種情況下，如圖21C所示，剛 性體170可以設(shè)置在彈性體171和基體172之間的一部分流動(dòng)通道 中，從而當(dāng)輥169擠壓剛性體170時(shí)可以完全堵塞流動(dòng)通道。例如， 剛性體170可以按這樣的方式形成剛性體170嵌在彈性體171中；
或者以這樣的方式形成將一部分彈性體171硬化。
圖22是表示與化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的第十六實(shí)施例的說明圖。
雖然上述實(shí)施例表示使用輥或活塞型致動(dòng)器作為加壓部分的情 況，但可以使用二維板或履帶(Caterpillar (注冊(cè)商標(biāo)))作為加 壓部分173，此二維板或履帶在其與諸如池175的容器接觸的表面上 具有曲率，從而二維板或履帶可以沿箭頭方向移動(dòng)，同時(shí)擠壓盒174， 如圖22所示。根據(jù)這個(gè)措施，由于流動(dòng)通道或池受到一個(gè)表面擠壓， 因此可以防止溶液或空氣因反壓作用而回流。
圖23A到23C是表示本發(fā)明化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第十七實(shí) 施例的配置圖。
圖23A是表示第十七實(shí)施例的透視圖。在圖23A中，輥201a、 201b和201c分別由作為輥支撐部分的臂202a、 202b和202c支撐。 臂202a、 202b和202c固定在基座部分203上，基座部分203形狀像 平板并且作為保持臂的基座?；蛘呋糠?03可以被鑄造以便與臂
202a、 202b和202c整體成形。例如，輥、臂和基座部分的材料可以 是金屬、氟樹脂或二者的組合。每對(duì)輥和臂形成對(duì)盒施加壓力的加壓 部分。
基座部分203固定在可以沿X、 Y和Z軸方向移動(dòng)的機(jī)械臺(tái)(未 圖示)上。當(dāng)機(jī)械臺(tái)上下移動(dòng)時(shí)，輥201a對(duì)盒205施加壓力。盒固 定在機(jī)械臺(tái)上。當(dāng)基座部分203在受機(jī)械臺(tái)控制的同時(shí)左右移動(dòng)時(shí)， 輥201a、 201b和201c旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)的同時(shí)擠壓盒，從而將盒205中的 溶液水平移動(dòng)。
基座部分203具有開口部分204a和204b。致動(dòng)器206a插入每 個(gè)開口部分中，如圖23B所示。圖23B是表示第十七實(shí)施例的側(cè)視圖。 例如，致動(dòng)器206a的形狀像金屬制成的棒。致動(dòng)器206a對(duì)盒205 施加壓力、振動(dòng)、加熱、冷卻或類似的作用，用于加速盒205中的化 學(xué)反應(yīng)。例如，使用壓電元件對(duì)盒加壓和振動(dòng)，使用帕爾貼元件加熱 和冷卻盒。
圖23C是表示輥固定到臂上的結(jié)構(gòu)。輥201a插入設(shè)置在臂202a 末端的槽207a中。臂202a的槽207a支撐輥201a，同時(shí)包裹輥201a 的角度超過180° ，如圖中單點(diǎn)劃線所示。g卩，由于輥201a的直徑 大于槽207a的開口，因此輥201a卡在臂202a的槽207a中，其原理 像圓珠筆中的球，從而可以防止輥201a從槽207a中脫落。
止動(dòng)件208a形狀像薄膜，例如，由氟樹脂制成。當(dāng)輥201a插 入槽207a后，止動(dòng)件208a結(jié)合到槽207a的相對(duì)側(cè)的表面，用于防 止輥201a脫落。附帶說明，可以將輥201a磁性地吸引到臂202a上。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以將輥組設(shè)置在盒上，以便相鄰地排列在兩 行或多行中，而不需要在側(cè)面上的任何多余空間來支撐輥。
圖24A和24B是表示本發(fā)明化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第十八實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)圖。圖24A是透視圖，表示的結(jié)構(gòu)是閘板209a設(shè)置在臂 202a和202b之間的側(cè)面上，而閘板209b設(shè)置在臂202b和202c之 間的側(cè)面上。閘板209a和20%可以擠壓盒，以將盒的流動(dòng)通道堵塞。 每個(gè)閘板可以由帕爾貼元件驅(qū)動(dòng)。
圖24B是平面圖，表示下述一種狀態(tài)輥組201a到201d以及
輥組201e到201h排列成彼此相鄰兩行。盒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)呈現(xiàn)為梯子形狀， 虛線表示輥。輥201a到201d通過臂固定到基座部分225上。輥201e 到201h通過臂固定到基座部分226上?；糠?25中設(shè)置有開口 部分204a到204c，基座部分226中設(shè)置有開口部分204d到204f。 致動(dòng)器(未圖示)插入開口部分204a到204c中，以及插入開口部分 204d到204f中。閘板209a到2091設(shè)置在基座部分225和226的側(cè) 面。這些閘板堵塞沿垂直于輥移動(dòng)方向的方向流動(dòng)的溶液。
圖25是表示本發(fā)明化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第十九實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖25表示輥組從上方和下方擠壓盒的狀態(tài)。輥212a和212b分 別由臂213a和213b支撐，臂213a和213b固定在扁平的基座部分 214上。
基于固定在機(jī)械臺(tái)(未圖示)上的基座部分214的垂直移動(dòng)， 輥212a和212b從上方擠壓盒210。當(dāng)基座部分214受機(jī)械臺(tái)控制的 同時(shí)左右移動(dòng)時(shí)，輥旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)的同時(shí)擠壓盒。這樣，使盒210內(nèi)的 溶液水平移動(dòng)。
輥216a和216b分別由臂217a和217b支撐，臂217a和217b 固定在扁平的基座部分218上?；诠潭ㄔ跈C(jī)械臺(tái)(未圖示)上的基 座部分218的垂直移動(dòng)，輥216a和216b從下方擠壓盒210。當(dāng)基座 部分218受機(jī)械臺(tái)控制的同時(shí)左右移動(dòng)時(shí)，輥旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)的同時(shí)擠壓 盒。這樣，使盒210內(nèi)的溶液水平移動(dòng)。
致動(dòng)器215從上方對(duì)盒210上表面施加壓力、振動(dòng)、加熱、冷 卻等等，從而加速盒210內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。致動(dòng)器219從下方對(duì)盒210 下表面施加壓力、振動(dòng)、加熱、冷卻等等，從而加速盒210內(nèi)的化學(xué) 反應(yīng)。
盒210在其內(nèi)部具有基體211?；w211由剛性材料(例如，玻 璃或樹脂)制成。這樣形成的盒210能經(jīng)受從上方和下方施加的壓力。 根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，流動(dòng)通道或池中的溶液可以單獨(dú)移動(dòng)，在所述流動(dòng)通 道或所述池之間基體211被夾在盒210中。如果在池所處的一部分基 體中形成小孔，如圖16E所示，可以移動(dòng)上部溶液和下部溶液穿過基
體211。附帶說明，還是此實(shí)施例，可以在側(cè)面設(shè)置閘板。
圖26是表示本發(fā)明化學(xué)反應(yīng)盒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二十實(shí)施例的結(jié)
構(gòu)圖。基座部分220具有按與上述相同的方式形成的致動(dòng)器的開口部 分223a和223b，以及不帶有任何輥的臂221a到221c。這提供了另 一種形式的加壓部分。臂221a到221c的末端形成彎曲表面222a、 222b和222c。彎曲表面的作用是來替代輥，用于減小盒224與每個(gè) 臂之間的摩擦。即使在用臂對(duì)盒加壓的情況下，盒也可以容易地水平 移動(dòng)。因此，無需任何輥就可以實(shí)現(xiàn)在盒內(nèi)輸送溶液。
例如，每個(gè)臂由氟樹脂制成。如果在盒表面上設(shè)置氟樹脂板或 者盒涂覆氟樹脂，則可以更顯著地減小摩擦。
在這種情況下，每個(gè)臂末端部分可以形成輥所不能形成的彎曲 表面。因此，當(dāng)每個(gè)臂末端部分形成非圓形彎曲表面(例如拋物面、 雙曲面或正弦曲線)時(shí)，每個(gè)臂末端部分可以根據(jù)盒的材料來成形， 從而可以實(shí)現(xiàn)有效的擠壓。
臂的數(shù)量、輥的數(shù)量、閘板的數(shù)量、致動(dòng)器的數(shù)量等等，不限 于附圖中所示的數(shù)量。如果需要可以改變這些數(shù)量。
例如，上述盒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以實(shí)施為圖9A到9E、圖19A到19C、 圖20或圖21B所示的盒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在這種情況下，輥以與盒中池的 間距相等的等間距來固定。
例如，在圖9A到犯所示的盒中，輥以與池的橫向間距相等的 等間距來排列。雖然圖9A到犯僅表示出輥，但圖9A到9E中所示的 部分是圖23A到23C中所示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且這些輥由固定在基座部 分的臂支撐，所述基座部分固定在機(jī)械臺(tái)上。以這種方式，盒驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)可以驅(qū)動(dòng)盒上下和左右移動(dòng)?；糠衷O(shè)置有開口，以便處于與池 對(duì)應(yīng)的位置。在致動(dòng)器插入開口的情形下，可以施加振動(dòng)、加熱等等。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，其中裝有流體物質(zhì)的室的輸入和輸出流動(dòng)通道 被盒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的每個(gè)加壓部分同時(shí)全部堵塞。因此，當(dāng)輸送流體物質(zhì) 時(shí)，不但可以防止流體物質(zhì)流入下一個(gè)室，而且防止流入下一個(gè)池以 后的室中。并且，當(dāng)溶液被加熱或振動(dòng)時(shí)，可以防止溶液流入另一個(gè) 室中。并且，可以防止溶液被空氣的反壓壓回。另外，可以實(shí)現(xiàn)通過
利用二氧化硅、磁粉或類似物質(zhì)從樣品中提取和提純DNA的結(jié)構(gòu)(交
叉結(jié)構(gòu))。
本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神的情況下， 可以包括更多的變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)反應(yīng)盒，包括至少一部分是由彈性體制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng)通道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì)移動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，至少一個(gè)室是具有多個(gè)入口流動(dòng)通道以及至少兩個(gè)出口流動(dòng)通道的公共室，兩種或更多種不同的流體物質(zhì)分別流入入口流動(dòng)通道，以及當(dāng)一種流體物質(zhì)流入公共室和從公共室流出時(shí)，通過外力堵塞其他流體物質(zhì)的入口流動(dòng)通道以及出口流動(dòng)通道。
2. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)盒，其中，所述其他流體物質(zhì)流入和流出的流動(dòng)通道形成在被用于 輸送所述一種流體物質(zhì)的外力堵塞的位置上。
3. 如權(quán)利要求l所述的化學(xué)反應(yīng)盒，其中，多個(gè)室具有凸出部分，所述凸出部分位于所述容器外部， 并且在施加外力時(shí)被壓下，以及輸送所述一種流體物質(zhì)的流動(dòng)通道形成在凸出部分之間的凹下 部分中。
4. 一種化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，其包括 如權(quán)利要求l所述的化學(xué)反應(yīng)盒；以及 驅(qū)動(dòng)如權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，其中，所述其它流體物質(zhì)流入和流出的流動(dòng)通道被輪型的加壓部分同時(shí)堵塞。
5. 如權(quán)利要求4所述的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)， 其中，所述輪型加壓部分沿著與輸送溶液的加壓部分的軸線相 同的軸線方向移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，用以堵塞所述其它流體物質(zhì)流入和流 出的流動(dòng)通道。
6. —種化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，其包括 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)盒；以及 驅(qū)動(dòng)如權(quán)利要1所述的化學(xué)反應(yīng)盒的機(jī)構(gòu)，其中，公共室的入口流動(dòng)通道和出口流動(dòng)通道是自公共室呈輻 射狀形成，以及通過流動(dòng)通道輸送溶液的加壓部分，在與容器表面的每個(gè)流動(dòng) 通道相應(yīng)的不同軸線方向上移動(dòng)。
全文摘要
一種化學(xué)反應(yīng)盒，包括至少一部分是由彈性體制成的容器，其中，所述容器中形成多個(gè)室，以便多個(gè)室通過流動(dòng)通道連接或可連接地排列，外力從容器外部施加到彈性體上，以使流動(dòng)通道或室中的流體物質(zhì)或同時(shí)存在于流動(dòng)通道和室中的流體物質(zhì)移動(dòng)，以便進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。其中，至少一個(gè)室是具有多個(gè)入口流動(dòng)通道以及至少兩個(gè)出口流動(dòng)通道的公共室，兩種或更多種不同的流體物質(zhì)分別流入入口流動(dòng)通道，以及當(dāng)一種流體物質(zhì)流入公共室和從公共室流出時(shí)，通過外力堵塞其他流體物質(zhì)的入口流動(dòng)通道以及出口流動(dòng)通道。
文檔編號(hào)B01F15/02GK101109760SQ20071014808
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者三森裕示, 平松仁, 片倉久雄, 田名綱健雄 申請(qǐng)人:橫河電機(jī)株式會(huì)社