【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。更具体地, 本专利技术涉及适用于诊断和检测流体中的少量物质的薄膜类型的设备的薄膜化学分析设备,例如芯片上实验室(lab-on-a-chip)、蛋白质芯片或者DNA芯 片,以及利用该设备的分析方法。
技术介绍
本专利技术为名称为NUCLEIC HYBRIDIZATION ASSAY METHOD AND DEVICE USING CLEAVAGE TECHNIQUE SPECIFICALLY RESPONSIVE TO SPECIFIC SEQUENCE OF COMPLEMENTARY DOUBLE BOND STRAND OF NUCLEIC ACID AND OLIGONUCLEOTIDE的韩国专利申请 No. 10-2001-0003956(2001 年 1月 27 日);名称为 NUCLEIC HYBRIDIZATION ASSAY METHOD AND DEVICE USING A CLEAVAGE TECHNIQUE RESPONSIVE TO THE COMPLEMENTARY DOUBLE STRAND OR THE SINGLE STRAND OF NUCLEIC ACIDS OR OLIGONUCLEOTIDES的PCT申请No. PCT/KR 02/00126 (2002年1月27 日);名称为A MICRO VALVE APPARATUS USING MICRO BEAD AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME 的韩国专利申请No. 10-2001-0031284 (2001年5月3 ...
【技术保护点】
一种薄膜化学分析设备,包括: 至少一个适于存储生物学或者生物化学分析或者进行生物学或者生物化学反应所需的流体的腔室; 用于流体连接所述腔室的通道; 安置在所述通道之间或者内部并连接到所述通道的孔; 可旋转的主体,其具 有集成到该主体的所述腔室、所述通道和所述孔;和 具有用于闭合所述孔并密封流体在所述腔室中的密封装置的破裂阀,该密封装置通过所述主体旋转产生的离心力从所述孔撕去从而打开所述孔。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2006-8-2 10-2006-00735971. 一种薄膜化学分析设备,包括至少一个适于存储生物学或者生物化学分析或者进行生物学或者生物化学反应所需的流体的腔室;用于流体连接所述腔室的通道;安置在所述通道之间或者内部并连接到所述通道的孔;可旋转的主体,其具有集成到该主体的所述腔室、所述通道和所述孔;和具有用于闭合所述孔并密封流体在所述腔室中的密封装置的破裂阀,该密封装置通过所述主体旋转产生的离心力从所述孔撕去从而打开所述孔。2. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,还包括在一通道处串联连 接到所述破裂阀的薄膜阀,所述破裂阀安置在所述通道中,并适于可逆地 打开/闭合所述通道以使得可逆的打开/闭合是可能的,同时保证所述腔室的 密封性能。3. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述孔适于在当所 述主体旋转产生的离心力超过所述密封装置相对于所述孔的闭合强度时被 打开。4. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述薄膜化学分析 设备包括具有所述密封装置的不同水平的闭合强度的多个破裂阀,并且所 述主体的旋转速度被控制以使得所述多个破裂阀的打开/闭合被选择性地或 者独立地控制。5. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述薄膜化学分析 设备还包括用于施加热到所述破裂阀的热照射装置,并且所述破裂阀通过 离心力和由所述热照射装置施加的热的结合打开。6. 如权利要求5所述的薄膜化学分析设备,其中,所述热照射装置是 激光束照射装置。7. 如权利要求5所述的薄膜化学分析设备,还包括耦合到所述热照射 装置的阀搜索装置以使得待打开的破裂阀能够被选取。8. 如权利要求5所述的薄膜化学分析设备,其中,所述热的施加通过在所述主体的旋转过程中每当所述热照射装置的位置与所述破裂阀的位置 重合时施加热到所述破裂阀的脉沖束操作而进行。9. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述主体是包括上 基底、中基底和下基底的可旋转薄膜盘。10. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述流体的运动通 过所述主体的旋转力产生的离心力或者通过毛细现象进行,或者经由涂覆 有亲水材料的通道进行。11. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述主体是由选自 包括硅晶片、塑料、聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚曱基丙 烯酸曱酯、环烯烃共聚物和聚碳酸酯的组的至少一种材料形成。12. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述主体涂覆有铝或者具有附着到所述主体表面的铝片。13. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述密封装置是胶 粘到所述孔以密封所述流体在所述腔室中的孔闭合膜,并且所述孔闭合膜 通过所述主体的旋转所致的离心力产生的流体液压从所述孔撕去以使得所 述孔^皮打开。14. 如权利要求13所述的薄膜化学分析设备,其中,所述孔闭合膜是 包括胶粘剂或者膜材料的薄膜胶带。15. 如权利要求14所述的薄膜化学分析设备,其中,所述胶粘剂由选 自包括硅、基于橡胶的材料、基于改性硅的材料、丙烯酸材料、聚酯和环 氧树脂的组的材料形成。16. 如权利要求13所述的薄膜化学分析设备,其中,所述主体包括堆 叠在彼此之上的上基底、中基底和下基底,所述薄膜化学分析设备还包括 堆叠在所述上和中基底之间以结合所述上和中基底的第 一薄膜胶带;和堆 叠在所述中和下基底之间以结合所述中和下基底的第二薄膜胶带。17. 如权利要求16所述的薄膜化学分析设备,其中, 一部分第一或者 第二薄膜胶带胶粘到所述孔以形成密封流体的孔闭合膜。18. 如权利要求14所述的薄膜化学分析设备,其中,所述膜具有疏水 表面或者由选自包括聚合物、聚乙烯、聚丙烯、聚砜、聚烯烃、纤维素、 聚乙烯、聚碳酸酯和聚酰胺的组的材料制成。19. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述密封装置是油脂或者油脂涂覆的固体颗粒,所述油脂或者油脂涂覆的固体颗粒胶粘到所 述孔以密封所述流体在所述腔室中,并且所述油脂或者油脂涂覆的固体颗 粒通过由所述主体旋转所致的离心力从所述孔撕开或者分离以使得所述孔 被打开。20. 如权利要求19所述的薄膜化学分析设备,其中,所述油脂是选自 包括基于硅的油、TFE油、基于硅的油脂和基于硅的真空油脂的组的凝胶 相的油。21. 如权利要求19所述的薄膜化学分析设备,还包括用于当所述油脂 或者油脂涂覆固体颗粒通过由所述主体旋转所致的离心力从所述孔分离时 接收所述油脂或者油脂涂覆固体颗粒的辅助通道。22. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述密封装置是胶 粘到所述孔以密封所述流体在所述腔室中的塞子,并且所述塞子通过由所 述主体旋转所致的离心力从所述孔分开,从而打开所述孔。23. 如权利要求22所述的薄膜化学分析设备,其中,所述塞子是具有 锥形、球形、薄膜圓柱形状的金属颗粒或者具有较大头部的颗粒。24. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,还包括用于通过所述主体 的径向搜索过程和角向搜索过程搜索所述主体的特定位置的搜索装置。25. 如权利要求24所述的薄膜化学分析设备,还包括安置在所述主体 的特定位置以提供所述搜索装置基准点的薄膜类型磁体。26. 如权利要求24所述的薄膜化学分析设备,其中,所述搜索装置适 于搜索在所述主体上的阀、腔室或者化验场所的位置。27. 如权利要求26所述的薄膜化学分析设备,还包括至少一个耦合到 所述搜索装置并选自包括阀打开装置、激光照射装置、腔室混合装置和反 应检测装置的组的装置。28. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述主体包括至少 两个堆叠在彼此之上的基底,并且所述薄膜化学分析设备还包括堆叠在所 述基底之间以结合所述基底的薄膜胶带;和形成的以使得一部分所述薄膜 胶带消失并通过毛细现象形成通道的薄膜通道。29. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,还包括 生物拾取光学模块;装备有所述生物拾取光学模块并适于搜索所述主体上的特定位置的滑动器;和用于控制所述滑动器的运动的滑动器电机。30. 如权利要求29所述的薄膜化学分析设备,其中,所述生物拾取光 学模块包括激光束产生装置、薄膜阀打开/闭合装置或者反应结果检测装置。31. 如权利要求29所述的薄膜化学分析设备,其中,所述滑动器适于 基于所述主体的径向搜索过程、角向搜索过程或者向上/向下运动过程搜索 所述主体上的特定位置。32. 如权利要求29所述的薄膜化学分析设备,还包括用于高速旋转所 述主体的心轴电机;用于旋转所述主体预定角度的步进电机;和用于控制 所述步进电机和所述心轴电机到所述主体的连接的齿轮连接装置。33. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述至少一个腔室 包括液体存储腔室和试剂腔室,所述液体存储腔室包含液相试剂而所述试 剂腔室是空的,并且当所述破裂阀打开时,存储在所述液体存储腔室中的 液相试剂提供给所述试剂腔室,或者所述液体存储腔室和所述试剂腔室分 别包含稀释緩沖液和固相试剂颗粒,并且当所述破裂阀打开时,存储在所 述液体存储腔室中的稀释緩冲液提供给所述试剂腔室,以使得存储在所述 试剂腔室中的固相试剂颗粒溶解在所述稀释緩冲液中并转变为液相试剂。34. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述至少一个腔室 包括液体存储腔室、试剂腔室和处理腔室,所述薄膜化学分析设备还包括 用于可逆地打开/闭合连接所述腔室的孔的薄膜阀,从所述液体存储腔室到 所述试剂腔室的流体运动通过打开所述破裂阀进行,从所述试剂腔室到所 述处理腔室的流体运动或者所述处理腔室之间的流体运动通过打开所述薄 膜阀进行。35. 如权利要求2或者34所述的薄膜化学分析设备,其中,所述薄膜 化学分析设备还包括用于控制所述薄膜阀打开/闭合的薄膜阀打开/闭合装 置;和耦合到所述薄膜阀打开/闭合装置以使得待打开的薄膜阀能够被选取 的阀搜索装置,并且所述薄膜阀通过所述薄膜阀打开/闭合装置打开薄膜阀 而打开,所述薄膜阀已经通过所述阀搜索装置选取。36. 如权利要求2或者34所述的薄膜化学分析设备,其中,所述薄膜 阀包括安置在所述孔上面的永久磁体;安置在所述孔下面的电磁体或者可移动永久磁体;以及 用于通过所述磁体建立的磁力选择性地打开/闭合所述孔的微珠或者薄 膜圓柱磁体。37. 如权利要求2或者34所述的薄膜化学分析设备,其中,所述薄膜 阀适于通过来自安置在所述孔上面的所述永久磁体的磁力在整个流通和存 储期间闭合所述孔。38. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述薄膜化学分析 设备还包括存储在所述至少一个腔室内的小磁性球体;适于在所述主体下 面快速移动的滑动器;和安置在所述滑动器上以施加吸引力或者排斥力到 所述小磁性球体以使得所述小磁性球体可以移动的永久磁体,并且当所述 滑动器快速移动时,在所述腔室中的所述小磁性球体通过来自所述磁体的 吸引力一起运动,以使得液体在所述腔室中进行混合。39. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述薄膜化学分析 设备还包括存储在所述至少一个腔室中的小磁性球体;适于在所述主体下 面快速移动的滑动器;和安装在所述滑动器上以施加吸引力或者排斥力到 所述小磁性球体以使得所述小磁性球体能够移动的永久磁体,并且每当通 过旋转所述主体或者通过重复向前/向后旋转同时所述永久磁体保持静止在 所述腔室的相应半径处的所述球体面对所述永久磁体时,在所述腔室中的 所述小磁性球体通过来自所述磁体的所述吸引力一起运动,以使得在所述 腔室中混合所述液体。40. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述薄膜化学分析 设备还包括存储在所述至少一个腔室中的小磁性球体;适于在所述主体下 面快速移动的滑动器;和安置在所述滑动器上以施加吸引力或者排斥力到 所述小磁性球体以使得所述小磁性球体可以移动的电磁体,并且在所述腔 室中的小磁性球体通过所述电磁体的开/关控制或者通过改变磁场方向而振 动以使得在所述腔室中混合所述液体。41. 如权利要求1或者2所述的薄膜化学分析设备,其中,在所述至少 一个腔室之间的流体运动通过由所述主体的旋转所致的离心力引起的流体 运动、通过由亲水通道表面所致的亲水性流体运动、通过重复打开/闭合所 述薄膜阀所致的泵送流体运动或者通过由所述通道的毛细现象所致的流体运动而进行。42. 如权利要求2所述的薄膜化学分析设备,其中,所述薄膜化学分析设备还包括用于控制所述薄膜阀的打开/闭合的薄膜阀打开/闭合装置;和耦合到所述薄膜阀打开/闭合装置以使得待打开的薄膜阀能够被选取的阀搜索 装置,并且在所述至少一个腔室之间的流体移动通过当所述阀搜索装置重 复地选择所述薄膜阀时产生的泵送力而进行。43. 如权利要求42所述的薄膜化学分析设备,其中,所述泵送力通过 在所述主体的旋转过程中每当所述薄膜阀打开/闭合装置与所述薄膜阀的位 置重合时打开所述薄膜阀的脉冲阀操作产生。44. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,还包括用于防止在所述主 体的旋转过程中离心力导致流体从所述腔室渗漏的液体阀。45. 如权利要求44所述的薄膜化学分析设备,其中,所述液体阀是当 以所述主体的旋转中心为基准观看时U或者V形状的通道。46. 如权利要求44所述的薄膜化学分析设备,其中,所述液体阀具有 用亲水材料处理过的表面,并且当所述主体停止时,在所述主体的旋转过 程中通过所述液体阀保持在腔室中的流体通过亲水性流体运动移动到不同 的腔室。47. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述至少一个腔室 包括多余腔室以使得当过多的流体注入到不同腔室中时,多余部分存储在 该多余腔室中并且不同的腔室存储预定量的流体。48. 如权利要求47所述的薄膜化学分析设备,还包括连接在所述多余 腔室和所述不同的腔室之间的定量通道以在所述主体的旋转过程中转移过 多的流体。49. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述至少一个腔室 具有当以所述主体的旋转中心作为基准观看时的倒V类型的楔形形状,并 且所述破裂阀安置在所述腔室中的楔形部分的末端上,液压集中在该末端。50. 如权利要求49所述的薄膜化学分析设备,其中,所述楔形形状的 腔室用作用于从被分析物制备样品的制备腔室,并且安置在所述楔形部分 末端的破裂阀具有足够的闭合强度以使得在离心分离过程中所述破裂阀不 -波打开。51. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,还包括安置在所述通道上 以分离样品的过滤器。52. 如权利要求51所述的薄膜化学分析设备,其中,所述过滤器是具 有微孔或者多孔过滤器的膜。53. 如权利要求51所述的薄膜化学分析设备,其中,所述样品通过在 所述主体的旋转过程中每当所述薄膜阀打开/闭合装置与所述薄膜阀的位置 重合时打开所述薄膜阀的脉冲过滤操作而分离以使得所述样品通过离心力 从所述薄膜阀排出并通过所述过滤器。54. 如权利要求51所述的薄膜化学分析设备,其中,所述过滤器形成 在通道的出口处,并且通过与所述通道直角相交的过滤器通道,该过滤器 形成在所述通道中。55. 如权利要求54所述的薄膜化学分析设备,其中,所述过滤器通道 包含通过毛细现象的乳剂,所述乳剂能够通过乳剂光致聚合方法转变成过56. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,还包括用于控制所述腔室 的反应溫度的温度控制装置,所述温度控制装置包括温度测量装置、加热 装置和冷却装置。57. 如权利要求1所述的薄膜化学分析设备,其中,所述至少一个腔室 包括以下腔室的至少一个用于从被分析物制备样品的制备腔室; 用于扩增样品的扩增腔室;用于临时存储在所述制备腔室中获得的样品或者存储用于稀释样品的 稀释緩冲液或者待耦合到所述样品中的目标物质的示踪剂的缓冲腔室;具有固定的探针以使得与所述样品进行生物学或者生物化学反应的化 验场所;存储分析所需的酶或者緩冲溶液的液体存储腔室; 用于临时存储来自所述液体存储腔室的所述酶或者緩冲溶液并供应所 迷酶或者緩冲溶液到不同的腔室的试剂腔室;用于收集在脱水处理或者清洗处理中产生的废物的弃物腔室; 用于存储不同腔室的清洗处理所需的清洗液的清洗腔室;和 用于供应预定量的样品到不同腔室的定量腔室。58. 如权利要求57所述的薄膜化学分析设备,其中,所述示踪剂处于 液相或者包括固相颗粒。59. 如权利要求58所述的薄膜化学分析设备,其中,所述示踪剂是夜光示踪剂。60. 如权利要求58所述的薄膜化学分析设备,其中,所述固相颗粒是 通过将液相示踪剂转化为小片、球体、颗粒或者粉末获得的固体颗粒,或 者通过在多孔垫上将液相示踪剂转化为冻干形式获得的粒子。61. 如权利要求57所述的薄膜化学分析设备,其中,样品在所述制备 腔室中的制备通过利用所述主体的高速旋转的离心分离进行。62. 如权利要求57所述的薄膜化学分析设备,其中,在所述緩冲腔室 中的所述稀释緩沖液经由所述緩冲腔室的试剂注射孔供应或者通过从存储 所述稀释缓冲液的液体存储腔室的破裂阀打开操作供应。63. 如权利要求57所述的薄膜化学分析设备,其中,所述化验场所存 储用于反应分析的试剂。64. 如权利要求57所述的薄膜化学分析设备,其中,所述化验场所包 括硝化纤维膜、尼龙膜或者多孔膜和固定在所述膜上的俘获探针。65. 如权利要求63所述的薄膜化学分析设备,其中,用于反应分析的 所述试剂包括固相颗粒。66. 如权利要求58或者65所述的薄膜化学分析设备,其中,当所述破 裂阀打开时,存储在所述液体存储腔室中的稀释緩沖液将固相颗粒转化为 液相试剂或者示踪剂。67. 如权利要求66所述的薄膜化学分析设备,其中,所述固相颗粒包 括存储在多个化验场所的分别用于多种类型的生物化学反应的多种不同的 固相颗粒,并且所述多种不同的固相颗粒能够通过单一类型的稀释緩冲液 转化为液相试剂。68. 如权利要求67所述的薄膜化学分析设备,其中,用于存储所述稀 释緩沖液的所述液体存储腔室具有对应为所述多个化验场所的每个确定的 固相颗粒的稀释率的容积。69. 如权利要求57所述的薄膜化学分析设备,其中,所述液体存储腔 室包括中基底和上基底,所述中基底包括用于提供液体存储空间的腔室和 用于注入液体到所述腔室中的上开口,所述中基底的所述腔室的外周边的 高度小于所述腔室的中心的高度以使得当液体经由所述开口注入到所述腔 室中时,所述液体由于毛细现象集中在所述腔室的所述外周边,并且所述上基底在液体完全注入到所述腔室中后耦合到所述中基底以使得所述液体 存储腔室的顶部被密封。70. 如权利要求57所述的薄膜化学分析设备,其中,所述定量腔室安置在同心通道和所述化验...
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