專利名稱：應(yīng)用微流體傳送及分析系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體傳送及分析匣及一外接式線性致動器。特別是一種在微流體傳送及分析匣中進(jìn)行不同程序的系統(tǒng)，該程序包括篩選、免疫學(xué)診斷、DNA診斷。
背景技術(shù)：
近年來，高度并行方法已被發(fā)展用于生物物質(zhì)(例如蛋白質(zhì)及DNA)的分析。大量的不同結(jié)合物質(zhì)可被固定化于固體表面，且在此等物質(zhì)及其它化合物的交互反應(yīng)可以高度并行方式測得。近年來，盡管固體表面的大小已被顯著地降低，且被固定化物種的密度亦已被戲劇性地增加，但典型地，此種分析仍需要一些液體操作步驟，在沒有液體操作的自動控制裝置或類似的裝置下，使得其自動化變得困難。
最近，已發(fā)展一些微流體平臺，以解決此等液體操作問題，降低反應(yīng)試劑消耗及增加此等方法的速度。此種平臺的范例敘述于美國專利第5,856,174及5,922,591號中。如Anderson等人在1997年的Tranducers‘97，1997 International Conference on Solid-State Sensors and Actuators的議程中所發(fā)表的「微流體生化分析系統(tǒng)」第477-480頁所述，此裝置后來顯示可針對HIV病毒樣品進(jìn)行核酸抽取、增幅及雜交。藉由利用氣體控制的閥、疏水性排氣孔及差別的壓力來源，液體反應(yīng)物可在微流體匣中操作以進(jìn)行核酸分析。
此種微流體平臺的另一范例是描述于美國專利第6,063,589號中，其中向心力的使用系用于灌注液體以通過一個包含在光盤上液體流體匣的毛細(xì)網(wǎng)絡(luò)中。被動缺口閥是用以控制液體流動以進(jìn)行生物分析，如Kellog等人在2000年的uTas 2000討論會議程中的Micro Total Analysis System2000所發(fā)表的「Centrifugal MicrofluidicsApplicaions」所敘述。被動表面在此種微型及微流裝置的進(jìn)一步利用，已被敘述于美國專利第6,296,020號中，以控制微型裝置的液體。
另一種壓力驅(qū)動液體操作裝置是藉由電場的利用，以控制液體及分子移動。利用此等電動方法以驅(qū)動反應(yīng)物通過液體介質(zhì)，及利用電泳方法在此種系統(tǒng)中分離及進(jìn)行特定分析中，在微流體傳送及分析系統(tǒng)中已有許多工作已被完成。利用此種方法的裝置已被敘述于美國專利第4,908,112號、美國專利第6,033,544號及美國專利第5,858,804號中。
其它利用靜電閥矩陣(美國專利第6,240,944號)，含鐵流體微泵(美國專利第6,318,970號)，及流體流度調(diào)節(jié)器(美國專利第5,839,467號)的微流體操作裝置亦已被敘述。
此種微流體操作裝置的應(yīng)用，具有增加分析產(chǎn)率、降低反應(yīng)物消耗、簡化診斷設(shè)備及降低分析成本的潛力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種進(jìn)行流體樣品免疫學(xué)診斷分析或DNA分析程序的微流體傳送及分析系統(tǒng)。
本發(fā)明的系統(tǒng)包括一具有至少一個透過毛細(xì)通道及外接式線性致動器的塑料流體裝置，其連接至灌注結(jié)構(gòu)的反應(yīng)室。此裝置包括二個塑料基層，一第一基層及一第二基層，其含有毛細(xì)通道，反應(yīng)室及泵/閥室，及一介于第一及第二基層的可彎曲中間隔板，其可提供流體結(jié)構(gòu)及閥及泵隔板的密閉界面。被動止回閥結(jié)構(gòu)在此三層裝置中形成，其是由提供一種用于氣體或流體元件，利用中間隔板的彎曲，自下基層的通道流至第一基層的通道。再者，在相反方向的流動是以第二基層限制隔板彎曲動作。或者，被動止回閥結(jié)構(gòu)可被做成藉由輕擊該裝置結(jié)構(gòu)可使第一基層流動至第二基層。泵結(jié)構(gòu)在該裝置的形成是由組合泵室及二個操作相同方向的被動止回閥結(jié)構(gòu)而成。在底層也有對應(yīng)于泵室的孔洞。線性致動器-在塑料流體裝置的外部-可置于該孔洞中以彎曲泵中間隔板，因此可提供泵作用至裝置中的流體。此種泵結(jié)構(gòu)本來就為單向的。
本發(fā)明的有益效果在于在一較佳實例中，上述系統(tǒng)可用于進(jìn)行免疫分析，其是以泵灌注來自入口貯存槽的不同的反應(yīng)物，通過一個含有一或多種固定化抗體或抗原反應(yīng)室，最后流至出口。在另一較佳實例中，此系統(tǒng)可用于進(jìn)行DNA分析的檢測，例如對固定在反應(yīng)室的DNA探針的雜交。此系統(tǒng)可用于在反應(yīng)室中合成一系列的寡核苷酸。盡管本發(fā)明的系統(tǒng)非常適合在反應(yīng)室中進(jìn)行固相反應(yīng)及提供分散來自反應(yīng)室的不同反應(yīng)物及將不同反應(yīng)物分散至反應(yīng)室，其并非限制至僅進(jìn)行固相反應(yīng)。
本發(fā)明的系統(tǒng)也非常適合用于丟棄式診斷應(yīng)用。本系統(tǒng)的利用可減少消耗品至僅為塑料流體匣，并去除普遍在高量應(yīng)用時使用固定吸管尖式自動化滴管造成的交叉污染問題。


圖1A為在本發(fā)明塑料流體裝置的泵結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖1B為在本發(fā)明塑料流體裝置的泵結(jié)構(gòu)的橫切面圖。
圖2為本發(fā)明塑料流體裝置裝配為單一流體傳送及分析裝置的俯視圖。
圖3為本發(fā)明塑料流體裝置裝配為五種流體傳送及分析裝置的俯視圖。
圖4為本發(fā)明塑料流體裝置裝配為再循環(huán)三種流體傳送及分析裝置的俯視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的流體傳送及分析系統(tǒng)，包括一流體匣，其包括第一基層、第二基層及密閉位于該第一及第二基層間的界面的可彎曲性中間層隔板以在其中形成一或多個毛細(xì)尺寸的通道、至少一流體貯存槽、至少一接口、至少一泵室，及至少一透過該等管道連接至該泵室的反應(yīng)室；一流體流動控制結(jié)構(gòu)，其在該流體匣中形成，限制流體僅單向地經(jīng)由該等管道流動通過該反應(yīng)室；及一線性制動器，其系在該泵室中提供一泵作用，以將該流體自該流體貯存槽通過該反應(yīng)室及該等管道而灌注至該接口。
本發(fā)明另提供一種用于流體傳送及分析系統(tǒng)的流體裝置，其包括第一基層、第二基層及密閉位于該第一及第二基層間的界面的可彎曲性中間層隔板以在其中形成一或多個毛細(xì)尺寸的通道，及至少一連接至該等管道的反應(yīng)室；及限制流體僅單向地經(jīng)由該等管道流動通過該反應(yīng)室的元件。
圖1B顯示在本發(fā)明塑料流體裝置的泵結(jié)構(gòu)的橫切面圖。如圖1B所示，該塑料流體匣包括三個主要基層第一基層21、第二基層22，及一個可彎曲性中間層23。此三層可由不同塑料組裝方法所組裝，例如螺釘組裝、熱壓、超音波結(jié)合、夾模、或適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)性/粘著性結(jié)合方法。該第一及第二基層均含有在匣中不同定義為毛細(xì)尺寸通道及泵室、閥室、反應(yīng)室、貯存槽及入口/出口的特征。圖1A為圖1B的泵結(jié)構(gòu)的俯視圖。該泵結(jié)構(gòu)定義為一泵室14及二個被動止回閥15可提供高阻抗使流動僅為單向。被動止回閥15包括一第二基層通道13及一第一基層通道11，由中間層所分隔，使得通過中間層12的孔洞包含在第一基層通道11但不在第二基層通道13中。此種被動止回閥結(jié)構(gòu)可提供低阻抗使氣體/流體自第二基層通道13流動至第一基層通道11，同樣地也提供高阻抗使氣體/流體自第一基層通道11流動至第二基層通道13。泵室14具有一個第一基層室及一個在第二基層的入口孔洞以釋放中間層作為隔板。外接在流體匣的線性致動器24可提供必要的力量使隔板變形。其中該二個被動檢查閥的每一個包括由該中間層分隔的一個第一基層管道及一個第二基層管道，其中通過在該中間層形成的孔洞系包含在該第一基層管道但不包含在第二基屋管道。
圖2顯示本發(fā)明塑膠流體裝置裝配為單一流體傳送及分析裝置的俯視圖。首先將流體以人工或自動方式利用滴管或相似的設(shè)備放入貯存槽31中，類似圖1A的泵結(jié)構(gòu)32包括在此裝置中。藉由重復(fù)地致動外部線性致動器，在貯存槽31中的流體經(jīng)泵灌注經(jīng)過泵結(jié)構(gòu)32、毛細(xì)通道33并進(jìn)入反應(yīng)室34。反應(yīng)室34包括數(shù)個與該流體進(jìn)行獨特固相反應(yīng)的固定化生物分子35。在一特定反應(yīng)時間后，該流體經(jīng)泵灌注通過反應(yīng)室34及通出開口36。
本發(fā)明塑膠流體匣的第一及第二基層可利用不同塑膠材料，例如甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯或聚乙烯氯所制成。由于在反應(yīng)室中反應(yīng)結(jié)果的光學(xué)特性，第一基層較佳為用透明塑膠材料所制成。毛細(xì)管、反應(yīng)室及泵室可利用例如注射成形、壓縮成形、熱壓成形或機(jī)械加工的方法在此種基層中形成。第一及第二基層的厚度較適合但不限制在1毫米至3毫米范圍的厚度。可彎曲中間層可以多種聚合物及橡膠材料所形成，例如乳膠、矽彈性體、聚乙烯氯及氟彈性體所形成。在中間層形成此種特征的方法，包括模切、旋轉(zhuǎn)模切、雷射雕刻、注射成形及反應(yīng)注射成形。
本發(fā)明的線性致動器較佳為但不限制為電磁螺線管。其它適合的線性致動器包括馬達(dá)/凸輪/活塞結(jié)構(gòu)、壓電線性致動氣及馬達(dá)/線性齒輪結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明另提供一種應(yīng)用本發(fā)明系統(tǒng)進(jìn)行含有未知濃度的數(shù)種生物分子的流體樣品免疫分析的方法，其包括下列步驟(a)將該流體樣品或該與共軛物摻合的流體樣品放至流體匣中的至少一個流體貯存槽；(b)將該流體樣品或該與共軛物摻合的流體樣品自該流體貯存槽以泵灌注至該流體匣中含有一種或數(shù)種的固定化抗原或抗體的反應(yīng)室中；(c)使得該流體樣品或該與共軛物摻合的流體樣品與該固定化抗原或抗體反應(yīng)一段預(yù)定反應(yīng)時間；及(d)將該流體樣品或該與共軛物摻合的流體樣品自該反應(yīng)室通過排出口排出。
較佳地，該方法可進(jìn)一步包括下列步驟
(e)將含有與可偵測分子共軛化的特異性二級抗體溶液放至該流體貯存槽中；(f)將該抗體溶液自該流體貯存槽以泵灌注至該反應(yīng)室；(g)在一段預(yù)定反應(yīng)時間后將該抗體溶液以泵灌注通過排出口排出；(h)產(chǎn)生一可偵測的訊號。
此外，該方法可進(jìn)一步包括至少一個將放在該流體貯存槽中的清洗緩沖液以泵灌注通過該反應(yīng)室及通過排出口排出的清洗步驟?；蛟诓襟E(d)之后，進(jìn)一步包括將基質(zhì)緩沖液放入使得基質(zhì)與該與共軛摻合的流體樣品混合的步驟。
在上述方法中，該流體貯存槽、該反應(yīng)室及該排出口是由一或多個毛細(xì)尺寸的通道所連接，其中該流體匣包括包括第一基層、第二基層及密閉位于該第一及第二基層間的界面以在其中形成該流體貯存槽、該等管道、該反應(yīng)室及該排出口的可彎曲性中間層隔板，其中該流體匣進(jìn)一步提供流體流動控制結(jié)構(gòu)以限制該流體樣品僅單向地經(jīng)由該等管道流動通過該反應(yīng)室。
本發(fā)明另提供一種應(yīng)用本發(fā)明系統(tǒng)進(jìn)行含有一或數(shù)種未知濃度的生物分子的樣品免疫分析方法，其包括下列步驟(a’)將該樣品放至流體匣中的至少一個樣品貯存槽；(b’)將清洗緩沖液放至流體匣中的緩沖液貯存槽；(c’)在該流體匣中提供一個保持空的空氣清洗貯存槽以提供空氣清洗；(d’)將對二級抗體共軛物特異的基質(zhì)溶液放至該流體匣的一個基質(zhì)貯存槽中；(e’)將二級抗體共軛物放至該流體匣的一個抗體貯存槽中；(f’)將該樣品、該清洗緩沖液、該基質(zhì)溶液及該二級抗體共軛物以泵結(jié)構(gòu)灌注通過第一反應(yīng)室一段預(yù)定反應(yīng)時間；(g’)提供一個第二反應(yīng)室作為對照并由止回閥自該第一貯存槽的該樣品分離出；(h’)由光學(xué)測量方法確認(rèn)免疫分析結(jié)果。
較佳地，在該方法中的步驟(f’)進(jìn)一步可包括下列步驟(f-1’)將該樣品自該樣品貯存槽以泵灌注至該第一反應(yīng)室直到該樣品充滿該第一反應(yīng)室；(f’-2)將該樣品在一段第一預(yù)定反應(yīng)時間后自該第一貯存槽以泵灌注至該廢液槽；(f’-3)將該清洗緩沖液自該緩沖液貯存槽以泵灌注至該第一反應(yīng)室中；(f’-4)將該二級抗體共軛物自該抗體貯存槽以泵灌注至該第一反應(yīng)室中；(f’-5)將該二級抗體共軛物在一段第二預(yù)定反應(yīng)時間后自該第一反應(yīng)室以泵灌注至該廢液槽中；(f’-6)將該基質(zhì)溶液自該基質(zhì)貯存槽以泵灌注至該第一反應(yīng)室中；及(f’-7)將該基質(zhì)溶液在一段第三預(yù)定反應(yīng)時間后自該第一反應(yīng)室以泵灌注至該廢液槽中，并將該第一反應(yīng)槽以自該請洗緩沖液貯存槽的清洗緩沖液取代。
在上述方法中，其中該流體貯存槽及該反應(yīng)室由一或多個毛細(xì)尺寸的通道所連接，其中該流體匣包括包括第一基層、第二基層及密閉位于該第一及第二基層間的界面以在其中形成該流體貯存槽、該緩沖液貯存槽、該空氣清洗貯存槽、該基質(zhì)貯存槽、該抗體貯存槽、該等管道及該反應(yīng)室的可彎曲性中間層隔板，其中該流體匣進(jìn)一步提供流體流動控制結(jié)構(gòu)以限制該樣品、該清洗緩沖液、該基質(zhì)溶液、該二級抗體共軛物僅單向地經(jīng)由該等管道流動通過該反應(yīng)室。
本發(fā)明另提供一種應(yīng)用本發(fā)明系統(tǒng)進(jìn)行DNA雜交分析的方法，其包括下列步驟(a″)將數(shù)種DNA探針固定在流體匣中的反應(yīng)室；(b″)將含有一或多種經(jīng)螢光標(biāo)記并擴(kuò)增的未知序列DNA的流體樣品放至流體匣的樣品貯存槽中；(c″)將第一嚴(yán)格清洗緩沖液放至該流體匣的第一清洗緩沖液貯存槽中；(d″)將第二嚴(yán)格清洗緩沖液放至該流體匣的第二清洗緩沖液貯存槽中；(e″)在一恒定溫度下維持一反應(yīng)室；(f″)將該流體樣品自該樣品貯存槽以泵灌注通過該反應(yīng)室至該流體匣的一循環(huán)貯存槽中一段預(yù)定雜交時間；(g″)將該流體樣品自該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室以泵灌注排出；(h″)將該第一嚴(yán)格清洗緩沖液自該第一清洗緩沖液貯存槽以泵灌注至該循環(huán)貯存槽并循環(huán)該第一嚴(yán)格清洗緩沖液通過該反應(yīng)室一段第一預(yù)定清洗時間；(i″)將該第一嚴(yán)格清洗緩沖液自該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室以泵灌注排出；(j″)將該第二嚴(yán)格清洗緩沖液自該第二清洗緩沖液貯存槽以泵灌注至該循環(huán)貯存槽并循環(huán)該第二嚴(yán)格清洗緩沖液通過該反應(yīng)室一段第二預(yù)定清洗時間；(k″)將該第二嚴(yán)格清洗緩沖液自該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室以泵灌注排出；及(l″)達(dá)成DNA雜交。
在上述方法中，其中該樣品貯存槽、該第一緩沖液清洗貯存槽、第二緩沖液清洗貯存槽、該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室是由一或多個毛細(xì)尺寸的通道所連接，其中該流體匣包括第一基層、第二基層及密閉位于該第一及第二基層間的界面以在其中形成該樣品貯存槽、該第一清洗緩沖液貯存槽、第二清洗緩沖液貯存槽、該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室的可彎曲性中間層隔板，其中該流體匣進(jìn)一步提供流體流動控制結(jié)構(gòu)以限制該流體樣品、該第一及第二嚴(yán)格清洗緩沖液僅單向地經(jīng)由該等管道流動通過該反應(yīng)室。
本發(fā)明將利用本發(fā)明的塑膠流體匣及外部致動器，在一系列敘述進(jìn)行不同分析的不同結(jié)構(gòu)的實例中進(jìn)一步描述。
本發(fā)明經(jīng)由下列實施例進(jìn)一步加以詳細(xì)描述，但這些實施例僅用以例示說明本發(fā)明的具體實施態(tài)樣，并非用以對本發(fā)明范圍作任何限制。任何熟悉此項技術(shù)的專家可輕易達(dá)成的修飾及改變均包含在說明書及權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
實施例1免疫分析圖2的塑膠流體匣可在反應(yīng)室34中固定化一或多種抗體35而用于進(jìn)行免疫分析。首先，將含有未知濃度的一或多種抗原或抗體或生物分子核酸放入貯存槽31中，然后將線性致動器重復(fù)地驅(qū)動將樣品自貯存槽31以泵灌注至反應(yīng)室34。然后使樣品與固定化抗體35反應(yīng)一段設(shè)定時間。在一段設(shè)定的反應(yīng)時間后，然后將樣品自反應(yīng)室34經(jīng)過出口36排出。然后將清洗緩沖液放入貯存槽31中并重復(fù)驅(qū)動外部線性致動器將清洗緩沖液以泵灌注經(jīng)過反應(yīng)室34并排出出口36。此種清洗步驟可視需要重復(fù)進(jìn)行。含有與可偵測分子，例如辣根過氧化物酵素、堿性磷酸酵素及螢光標(biāo)簽共軛化的特異性二級抗體溶液，放入貯存槽31中，然后將二級抗體溶液重復(fù)地驅(qū)動線性致動器以泵灌注至反應(yīng)室34中。在一段預(yù)定時間后，將溶液以泵灌注排出出口36。然后將反應(yīng)室34以前述的相似方式清洗。使用酵素共軛物時，將基質(zhì)溶液放入貯存槽31中并以泵灌注至反應(yīng)室34中。然后基質(zhì)將與先前與提供可偵測分子的固定化抗體反應(yīng)所捕獲的酵素進(jìn)行反應(yīng)。為增進(jìn)分析效果，反應(yīng)室34可維持在恒定37℃下。
根據(jù)本發(fā)明，塑膠流體匣不需構(gòu)裝成單一流體傳送及分析裝置。圖3顯示構(gòu)裝成五種流體傳送及分析裝置的塑膠匣。此種裝置可由在反應(yīng)室34中提供固定化抗體而進(jìn)行免疫分析。在此反應(yīng)室并不構(gòu)裝成廣角矩形區(qū)域，而為類似毛細(xì)尺寸的彎曲通道空間。此種構(gòu)形以浪費的空間提供更均勻的流動通過反應(yīng)室。為進(jìn)行免疫分析，將含有未知濃度的一或多種抗體放入貯存槽34中，并將清洗緩沖液放入貯存槽42中。貯存槽43保持空的以提供空氣清洗，并將對二級抗體共軛物特異的基質(zhì)溶液放入貯存槽45中。將所有的貯存槽連接至相似于圖1的泵結(jié)構(gòu)并自所連接的貯存槽經(jīng)過反應(yīng)室46提供泵灌注至廢液槽49。另提供第二反應(yīng)室47作為對照，并由止回閥48將貯存槽的樣品分離出。在此裝置中進(jìn)行免疫分析的方法相當(dāng)于前述用于單一流體構(gòu)形，但不同的是每種個別分離的反應(yīng)試劑系包含在個別的貯存槽中，并利用個別的外部線性致動器以個別的泵結(jié)構(gòu)灌注。首先，連接至貯存槽41相對于泵的外部線性致動器重復(fù)地驅(qū)動，直到樣品填滿反應(yīng)室46。在一段預(yù)定反應(yīng)時間后，將樣品利用連接至相對于樣品貯存槽41的泵或連接至空氣清洗槽43的泵灌注至廢液貯存槽49中。隨后將清洗緩沖液由重復(fù)地驅(qū)動連接至相對于清洗貯存槽42的泵結(jié)構(gòu)的外部線性致動器，以泵灌注至反應(yīng)室46中。清洗循環(huán)及空氣清洗可視需要重復(fù)。然后將二級抗體藉由重復(fù)地驅(qū)動連接至相對于貯存槽45的泵結(jié)構(gòu)的外部線性致動器，以泵灌注至反應(yīng)室46中。在一段預(yù)定反應(yīng)時間后，將此二級抗體利用連接至貯存槽45的泵或連接至空氣清洗槽43的泵自反應(yīng)室46排出。反應(yīng)室46隨后以如前方式清洗。將基質(zhì)由重復(fù)地驅(qū)動連接至相對于貯存槽44的泵結(jié)構(gòu)的外部線性致動器，以泵灌注至反應(yīng)室46中。在一段預(yù)定反應(yīng)時間后，將基質(zhì)自反應(yīng)室排出并以貯存槽42的清洗緩沖液取代。免疫分析的結(jié)果可隨后透過第一基層以光學(xué)測量方法確定。
再者，以本發(fā)明塑膠流體匣進(jìn)行的反應(yīng)，不需限定為在靜止液體中所進(jìn)行的反應(yīng)。圖4顯示根據(jù)本發(fā)明塑膠流體匣建構(gòu)成提供經(jīng)過反應(yīng)室的連續(xù)流體移動。在此構(gòu)形中，貯存槽51，52及53連接至相似于圖3的五種流體構(gòu)形的個別泵結(jié)構(gòu)，但在此為連接至中間循環(huán)貯存槽56。泵結(jié)構(gòu)57連接至循環(huán)貯存槽56以提供流體連續(xù)循環(huán)，自循環(huán)貯存槽56通過反應(yīng)室55再流回至循環(huán)貯存槽56中。以此種方式，流體可循環(huán)通過反應(yīng)室而不停止。此種流體移動可提供較好的混合效果，較快的反應(yīng)時間及使樣品與反應(yīng)室55的固定化物質(zhì)反應(yīng)完全。將泵結(jié)構(gòu)58連接使得其可提供流體自循環(huán)貯存槽56以泵灌注至廢液槽54中。相似于前述的免疫分析可藉由在反應(yīng)室55中固定抗體在此裝置中進(jìn)行。
將含有未知濃度的抗原或抗體樣品放入循環(huán)貯存槽56中，將二級抗體共軛物溶液放入貯存槽52中，將基質(zhì)溶液放入貯存槽53中，并將清洗緩沖液放入貯存槽51中。剩余的方法與前述方法相同，并加上將流體轉(zhuǎn)移至循環(huán)貯存槽56及自循環(huán)貯存槽56轉(zhuǎn)移，并在所有反應(yīng)時間內(nèi)連續(xù)地循環(huán)。
實例2DNA雜交本發(fā)明的系統(tǒng)也可用于進(jìn)行DNA雜交分析。利用圖4的塑膠流體匣，將一或多種DNA探針固定在反應(yīng)室55中。將含有一或多種螢光標(biāo)記并擴(kuò)增的未知序列的DNA流體樣品放入貯存槽52中。將第一嚴(yán)格清洗溶液放入貯存槽51中，將第二嚴(yán)格清洗溶液放入貯存槽53中。將反應(yīng)室維持在52℃的恒定溫度下。將樣品藉由重復(fù)地驅(qū)動連接至相對于貯存槽52的泵結(jié)構(gòu)的線性致動器，移轉(zhuǎn)至循環(huán)貯存槽56中。然后將樣品藉由重復(fù)地驅(qū)動連接至相對于泵結(jié)構(gòu)57的線性致動器，循環(huán)經(jīng)過反應(yīng)室55。將樣品連續(xù)循環(huán)一段預(yù)定雜交時間，一般為三十分鐘至二小時。然后將樣品利用驅(qū)動泵結(jié)構(gòu)57及58以相反方式自循環(huán)貯存槽56及反應(yīng)室55排出。然后將第一嚴(yán)格清洗溶液由重復(fù)地驅(qū)動對應(yīng)于連接至貯存槽51的泵結(jié)構(gòu)的線性致動器，移轉(zhuǎn)至循環(huán)貯存槽中。隨后將緩沖液以前述相同方式循環(huán)經(jīng)過反應(yīng)室55。在一段預(yù)定清洗時間后，將緩沖液自反應(yīng)室55及循環(huán)貯存槽56排出。然后將第二嚴(yán)格清洗緩沖液以相似于前述的方式移轉(zhuǎn)至循環(huán)貯存槽56并循環(huán)經(jīng)過反應(yīng)室55。在第二清洗緩沖液排出后，DNA雜交的結(jié)果可以螢光顯影、比色法、冷光檢測或生物素-鏈霉抗生素蛋白-酵素檢測讀出。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用流體傳送及分析系統(tǒng)進(jìn)行含有未知濃度的數(shù)種生物分子的流體樣品免疫分析的方法，其特征在于，包括下列步驟(a)將該流體樣品或該與共軛物摻合的流體樣品放至流體匣中的至少一個流體貯存槽；(b)將該流體樣品或該與共軛物摻合的流體樣品自該流體貯存槽以泵灌注至該流體匣中含有數(shù)種的固定化抗原或抗體的反應(yīng)室中；(c)使得該流體樣品或該與共軛物摻合的流體樣品與該固定化抗原或抗體反應(yīng)一段預(yù)定反應(yīng)時間；及(d)將該流體樣品或該與共軛物摻合的流體樣品自該反應(yīng)室排出通過排出口。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括下列步驟(e)將含有與可偵測分子共軛化的特異性二級抗體溶液放至該流體貯存槽中；(f)將該抗體溶液自該流體貯存槽以泵灌注至該反應(yīng)室；(g)在一段預(yù)定反應(yīng)時間后將該抗體溶液以泵灌注排出該開口；(h)提供一可偵測的訊號。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于進(jìn)一步包括將放在該流體貯存槽中的清洗緩沖液以泵灌注通過該反應(yīng)室及排出該開口的清洗步驟。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在步驟(d″)之后，進(jìn)一步包括將基質(zhì)緩沖液放入使得基質(zhì)與該與共軛物摻合的流體樣品混合的步驟。
5.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，在步驟(d)及步驟(g)之后，進(jìn)一步包括將放在該流體貯存槽中的清洗緩沖液以泵灌注通過該反應(yīng)室及排出該開口的清洗步驟。
6.如權(quán)利要求1或3的方法，其特征在于，其中該流體樣含有多種不同的抗體。
7.如權(quán)利要求2或4的方法，其特征在于，其中該可偵測分子是選自包括辣根過氧化物酵素、堿性磷酸酶酵素及螢光標(biāo)簽所構(gòu)成群組。
8.如權(quán)利要求2或4的方法，其特征在于，其中該抗體溶液為一基質(zhì)溶液，可與在步驟(g)中被提供可偵測訊號的固定化抗體所捕獲的任何酵素反應(yīng)。
9.如權(quán)利要求1或3的方法，其特征在于，其中該流體貯存槽、該反應(yīng)室及該排出口是由一或多個毛細(xì)尺寸的管道所連接，其中該流體匣包括第一基層、第二基層及密閉位于該第一及第二基層間的界面以在其中形成該流體貯存槽、該等管道、該反應(yīng)室及該排出口的可彎曲性中間層隔板，其中該流體匣進(jìn)一步提供流體流動控制結(jié)構(gòu)以限制該流體樣品僅單向地經(jīng)由該等管道流動通過該反應(yīng)室。
10.如權(quán)利要求1或3的方法，其特征在于，其中在該泵灌注步驟(b)及(d)中，該流體樣品系由線性致動器在流體匣中的泵室提供泵作用，將該流體自該流體貯存槽以泵灌注經(jīng)由該等管道通過該反應(yīng)室而至該排出口。
11.如權(quán)利要求2或4的方法，其特征在于，其中該流體貯存槽、該反應(yīng)室及該排出口系由一或多個毛細(xì)尺寸的管道所連接，其中該流體匣包括包括第一基層、第二基層及密閉位于該第一及第二基層間之界面以在其中形成該流體貯存槽、該等管道、該反應(yīng)室及該排出口的可彎曲性中間層隔板，其中該流體匣進(jìn)一步提供流體流動控制結(jié)構(gòu)以限制該流體樣品及抗體溶液僅單向地經(jīng)由該等管道流動通過該反應(yīng)室。
12.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，其中在該泵灌注步驟(b)、(d)、(f)及(g)中，該流體樣品及該抗體溶液系分別由線性致動器在流體匣中的泵室提供泵作用，將該流體及該抗體溶液自該流體貯存槽以泵灌注經(jīng)由該等管道通過該反應(yīng)室至該排出口。
13.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于，其中該泵室含有在該第一基層上形成的一基質(zhì)室及在第二基層上形成的一孔洞，以釋放該中間層以作為泵中間層隔板，其中該線性制動器在該孔洞中移動以彎曲該泵中間層隔板且因此提供一種必要力量以使該泵中間層隔板變形，以在該泵室中提供該泵作用以將該流體樣品自該流體貯存槽以泵灌注經(jīng)由該等管道通過該反應(yīng)室至該排出口。
14.如權(quán)利要求11的方法，其特征在于，其中該泵室含有在該第一基層上形成的一基質(zhì)室及在第二基層上形成的一孔洞，以釋放該中間層以作為泵中間層隔板，其中該線性制動器在該孔洞中移動以彎曲該泵中間層隔板且因此提供一種必要力量以使該泵中間層隔板變形，以在該泵室中提供該泵作用以將該流體樣品自該流體貯存槽以泵灌注經(jīng)由該等管道通過該反應(yīng)室至該排出口。
15.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于，其中該流體流動控制結(jié)構(gòu)包括二個在該流體匣中位于該泵室前及后的被動檢查閥，以提供較低阻抗至該流體樣品自該流體貯存槽通過該反應(yīng)室并經(jīng)由該等管道而流動至該排出口，及提供較高阻抗至該流體樣品自該排出口流至該流體貯存槽。
16.如權(quán)利要求11的方法，其特征在于，其中該流體流動控制結(jié)構(gòu)包括二個在該流體匣中位于該泵室前及后的被動檢查閥，以提供較低阻抗至該流體樣品及該抗體溶液自該流體貯存槽通過該反應(yīng)室并經(jīng)由該等管道而流動至該排出口，及提供較高阻抗至該流體樣品及該抗體溶液自該排出口流至該流體貯存槽。
17.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于，其中該流體流動控制結(jié)構(gòu)包括二個在該流體匣中的被動檢查閥，以限制流體樣品自該第二基層上的一個該通道流動至該第一基層上的另一該通道，其系藉由該泵中間層隔板的彎曲以控制該流體樣品自該流體貯存槽流動至該排出口，其中自該排出口的該流體樣品的任何流動流回至該流體貯存槽系由以該第二基層限制該泵中間層隔板的彎曲所控制。
18.如權(quán)利要求11的方法，其特征在于，其中該流體流動控制結(jié)構(gòu)包括二個在該流體匣中的被動檢查閥，以限制流體樣品及該抗體溶液自該第二基層上的一個該通道流動至該第一基層上的另一該通道，其是由該泵中間層隔板的彎曲以控制該流體樣品及該抗體溶液自該流體貯存槽流動至該排出口，其中自該排出口的該流體樣品及該抗體溶液的任何流動流回至該流體貯存槽是由以該第二基層限制該泵中間層隔板的彎曲所控制。
19.一種應(yīng)用流體傳送及分析系統(tǒng)進(jìn)行含有未知濃度的數(shù)種生物分子的樣品免疫分析的方法，其特征在于，包括下列步驟(a’)將該樣品放至流體匣中的至少一個樣品貯存槽；(b’)將清洗緩沖液放至流體匣中的緩沖液貯存槽；(c’)在該流體匣中提供一個保持空的空氣清洗貯存槽以提供空氣清洗；(d’)將對二級抗體共軛物特異的基質(zhì)溶液放至該流體匣的一個基質(zhì)貯存槽中；(e’)將二級抗體共軛物放至該流體匣的一個抗體貯存槽中；(f’)將該樣品、該清洗緩沖液、該基質(zhì)溶液及該二級抗體共軛物以泵結(jié)構(gòu)灌注通過第一反應(yīng)室一段預(yù)定反應(yīng)時間；(g’)提供一個第二反應(yīng)室作為對照并由檢查閥自該第一貯存槽的該樣品分離出；(h’)由光學(xué)測量確認(rèn)免疫分析結(jié)果。
20.如權(quán)利要求18的方法，其特征在于，其中該步驟(f’)進(jìn)一步包括下列步驟(f’-1)將該樣品自該樣品貯存槽以泵灌注至該第一反應(yīng)室直到該樣品充滿該第一反應(yīng)室；(f’-2)將該樣品在一段第一預(yù)定反應(yīng)時間后自該第一貯存槽以泵灌注至該廢液槽；(f’-3)將該清洗緩沖液自該緩沖液貯存槽以泵灌注至該第一反應(yīng)室中；(f’-4)將該二級抗體共軛物自該抗體貯存槽以泵灌注至該第一反應(yīng)室中；(f’-5)將該二級抗體共軛物在一段第二預(yù)定反應(yīng)時間后自該第一反應(yīng)室以泵灌注至該廢液槽中；(f’-6)將該基質(zhì)溶液自該基質(zhì)貯存槽以泵灌注至該第一反應(yīng)室中；及(f’-7)將該基質(zhì)溶液在一段第三預(yù)定反應(yīng)時間后自該第一反應(yīng)室以泵灌注至該廢液槽中，并將該第一反應(yīng)槽以自該清洗緩沖液貯存槽的清洗緩沖液取代。
21.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，其中該泵結(jié)構(gòu)包括數(shù)個分別連接至該樣品貯存槽、該清洗緩沖液槽、該空氣清洗貯存槽、該基質(zhì)貯存槽及該抗體貯存槽的泵，分別將該樣品、該清洗緩沖液、該基質(zhì)溶液及該二級抗體共軛物以泵灌注通過該第一反應(yīng)槽至該廢液貯存槽中。
22.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，其中樣品貯存槽為一循環(huán)貯存槽，且該泵結(jié)構(gòu)連接至該循環(huán)貯存槽以提供液體自該循環(huán)貯存槽通過該第一反應(yīng)室連續(xù)循環(huán)至該廢液貯存槽中并流回至該循環(huán)貯存槽中，使得該樣品、該清洗緩沖液、該基質(zhì)溶液及該二級抗體共軛物能夠循環(huán)通過該第一反應(yīng)而不停止。
23.如權(quán)利要求19、20或21的方法，其特征在于，其中該流體貯存槽及該反應(yīng)室由一或多個毛細(xì)尺寸的管道所連接，其中該流體匣包括第一基層、第二基層及密閉位于該第一及第二基層間的界面以在其中形成該流體貯存槽、該緩沖液貯存槽、該空氣清洗貯存槽、該基質(zhì)貯存槽、該抗體貯存槽、該等管道及該反應(yīng)室的可彎曲性中間層隔板，其中該流體匣進(jìn)一步提供流體流動控制結(jié)構(gòu)以限制該樣品、該清洗緩沖液、該基質(zhì)溶液、該二級抗體共軛物僅單向地經(jīng)由該等管道流動通過該反應(yīng)室。
24.如權(quán)利要求22的方法，其特征在于，其中在該泵灌注步驟(f’)中，該樣品、該清洗緩沖液、該基質(zhì)溶液及該二級抗體共軛物，分別由數(shù)個線性致動器在流體匣中的泵室提供泵作用，將該樣品、該清洗緩沖液、該基質(zhì)溶液及該二級抗體共軛物分別自該樣品貯存槽、該緩沖液貯存槽、該空氣清洗貯存槽、該基質(zhì)貯存槽及該抗體貯存槽以泵灌注經(jīng)由該等管道通過該反應(yīng)室。
25.一種應(yīng)用流體傳送及分析系統(tǒng)進(jìn)行DNA雜交分析的方法，其特征在于，包括下列步驟(a″)將數(shù)種DNA探針固定在流體匣中的反應(yīng)室；(b″)將含有一或多種經(jīng)螢光標(biāo)記并增幅DNA的未知序列的流體樣品放至流體匣的樣品貯存槽中；(c″)將第一嚴(yán)格清洗緩沖液放至該流體匣的第一清洗緩沖液貯存槽中；(d″)將第二嚴(yán)格清洗緩沖液放至該流體匣的第二清洗緩沖液貯存槽中；(e″)在一恒定溫度下維持一反應(yīng)室；(f″)將該流體樣品自該樣品貯存槽以泵灌注通過該反應(yīng)室至該流體匣的一循環(huán)貯存槽中一段預(yù)定雜交時間；(g″)將該流體樣品自該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室以泵灌注排出；(h″)將該第一嚴(yán)格清洗緩沖液自該第一清洗緩沖液貯存槽以泵灌注至該循環(huán)貯存槽并循環(huán)該第一嚴(yán)格清洗緩沖液通過該反應(yīng)室一段第一預(yù)定清洗時間；(i″)將該第一嚴(yán)格清洗緩沖液自該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室以泵灌注排出；(j″)將該第二嚴(yán)格清洗緩沖液自該第二清洗緩沖液貯存槽以泵灌注至該循環(huán)貯存槽并循環(huán)該第二嚴(yán)格清洗緩沖液通過該反應(yīng)室一段第二預(yù)定清洗時間；(k″)將該第二嚴(yán)格清洗緩沖液自該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室以泵灌注排出；及(l″)達(dá)成DNA雜交。
26.如權(quán)利要求24的方法，其特征在于，其中該樣品貯存槽、該第一緩沖液清洗貯存槽、第二緩沖液清洗貯存槽、該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室是由一或多個毛細(xì)尺寸的管道所連接，其中該流體匣包括包括第一基層、第二基層及密閉位于該第一及第二基層間之界面以在其中形成該樣品貯存槽、該第一清洗緩沖液貯存槽、第二清洗緩沖液貯存槽、該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室的可彎曲性中間層隔板，其中該流體匣進(jìn)一步提供流體流動控制結(jié)構(gòu)以限制該流體樣品、該第一及第二嚴(yán)格清洗緩沖液僅單向地經(jīng)由該等管道流動通過該反應(yīng)室。
27.如權(quán)利要求25的方法，其特征在于，其中在該泵灌注步驟(f″)至(k″)中，該流體樣品及該第一及第二嚴(yán)格清洗緩沖液，由線性致動器在流體匣中的至少一個泵室提供泵作用，將該流體樣品及該第一及第二嚴(yán)格清洗緩沖液自該樣品貯存槽、該第一嚴(yán)格清洗緩沖液貯存槽、該第二嚴(yán)格清洗緩沖液貯存槽以泵灌注經(jīng)由該等管道通過該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室。
28.如權(quán)利要求26的方法，其特征在于，其中該其中該泵室含有在該第一基層上形成的一基質(zhì)室及在第二基層上形成的一孔洞，以釋放該中間層以作為泵中間層隔板，其中該線性制動器在該孔洞中移動以彎曲該泵中間層隔板且因此提供一種必要力量以使該泵中間層隔板變形，以在該泵室中提供該泵作用以將該流體樣品及第一及第二嚴(yán)格清洗緩沖液自該樣品貯存槽、該第一嚴(yán)格清洗緩沖液貯存槽、該第二嚴(yán)格清洗緩沖液貯存槽以泵灌注經(jīng)由該等管道通過該循環(huán)貯存槽及該反應(yīng)室。
29.如權(quán)利要求24的方法，其特征在于，其中該達(dá)成DNA雜交系以螢光顯影、色計檢測、發(fā)光檢測或生物素-鏈霉抗生素蛋白-酵素檢測進(jìn)行。
全文摘要
應(yīng)用微流體傳送及分析系統(tǒng)的方法。包括一具至少一個透過毛細(xì)通道的流體單向流動控制結(jié)構(gòu)及外接式線性致動的塑膠流體裝置，其連接至灌注結(jié)構(gòu)的反應(yīng)室。此裝置包括二個塑料基層及密閉于二基層界面之間的可彎曲的中間層隔板，以在其中形成一個或多個毛細(xì)尺寸口管道、至少一個流體貯存槽、至少一接口、至少一泵室及至少一透過該管道連接至該泵室的反應(yīng)室。此系統(tǒng)宜用于進(jìn)行免疫分析和進(jìn)行DNA雜交分析，或用來在反應(yīng)室中合成一系列的寡核苷酸。并能避免普遍使用的自動化滴管所造成的交叉污染問題。
文檔編號G01N33/53GK1696694SQ20051006820
公開日2005年11月16日 申請日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者韋雅各, 張平, 王紹祖, 陳啟楨, 洪榮一 申請人:洹藝科技股份有限公司