技术领域 本发明涉及一种利用生化反应分析标本中的细胞、微生物、染色 体、核酸等的技术。更具体地说，本发明涉及一种用于分析的生化 反应盒和一种实现该盒中生化反应的生化处理设备。 背景技术 许多用于分析标本，如血液的分析器，使用利用抗原-抗体反应 的免疫学方法或者利用核酸杂交的方法。例如，使用与要检测的材 料或物质特定连接的蛋白质，如抗体或抗原，或单链核酸，作为探 针并固定在固相如微粒、珠或玻璃片的表面，由此实现抗原-抗体反 应或核酸杂交。例如，通过标记抗原或标记核酸检测抗原-抗体复合 物或双链核酸，标记抗原或标记核酸引起特定的相互作用，使得具 有高检测敏感性的标记材料，如酶、荧光材料或发光材料，被承载， 从而实现检测是否存在要检测的材料或定量地确定检测到的材料。 作为此类技术的扩展，例如，U.S.Patent No.5,445,934公开了 所谓的DNA(脱氧核糖核酸)阵列，其中大量具有相互不同的碱基序列 的DNA探针以队列的形式排列在基质上。 此外，Anal.Biochem.，270(1)第103-111页(1999)公开了 一种制备蛋白质阵列的方法，和DNA阵列相似，多种蛋白质被安排 在薄膜滤器上。通过使用这些DNA、蛋白质阵列或相似物，有可能同 时实现对大量物件的测试。 进一步，在标本分析的多种方法中，为了实现被标本污染的缓解， 反应效率的提高，设备尺寸的减小和操作的简易化，也提出了在盒 中发生必要反应的一次性生化反应盒。例如，Japanese Laid-Open Patent Application(JP-A)(Tokuhyo)Hei 11-509094公开了一种生 化反应盒，包括DNA阵列，其中安排了多个室，且通过压差移动溶 液使得可以在该盒中进行标本中的DNA提取、扩大和杂交等反应。 U.S.Patent No.5,690,763公开了一种通过层叠起三维曲线状通道 作用的构造，且U.S.Patent No.6,167,910和6,494,230公开了 μ-TAS(微型全分析系统)结构，其中第一层和第二层之间和第二层 和第三层之间提供了一个通道，组成了一个三层结构，且各自的通 道也部分的相互连接。 作为一种将溶液外部注入到此生化反应盒内部的方法，可以利用 外部注射器或真空泵。进一步，作为用于在生化反应盒中移动溶液 的方法，已知那些利用重力、毛细现象和电泳的方法。进一步，作 为能在生化反应盒内部提供的紧凑性微泵，Japanese Patent No. 2832117公开了一种利用热生成元件的微泵，JP-A(Tokkai) 2000-274375公开一种利用压电元件的微泵，和JP-A(Tokuhyo)Hei 11-509094公开了一种膜片泵。 如上所述，从避免二次感染或污染和实用性的角度考虑，优选使 用包含必要溶液的一次性盒，但包含泵的盒是昂贵的。 进一步，在常规生化反应盒如μ-TAS中，没有公开关于如何适当 地使用通过仅在一个方向上注射例如一种试剂或液体标本实现的液 体移动方式和需要往复运动的反应液体的运动方式。特别是，前一 种运动伴随着这样一个问题，当全部数量的液体移动时，移动完成 后产生气泡，因此在避免气泡产生的情况下不能移动全部数量的液 体。 发明内容 本发明的一个目的是提供一种一次性生化反应盒，其结构无需本 身含有泵而能通过在外部泵作用下移动溶液导致一系列生化反应的 发生并能避免溶液流出此盒。 本发明的另一个目的是提供一种通过使用上述生化反应盒实现 盒内生化反应的生化处理设备。 本发明的另一个目的是提供一种使用生化反应盒的方法，此方法 能确保实现在生化反应盒中的液体的适当移动关于仅需要注射进随 后的室中的试剂或标本的移动和需要往复运动的反应液体的移动， 选择了最适合的通道并适当地使用它。 按照本发明，提供一种生化反应盒，其包括： 一个注射部，由此注射标本， 第一室，在其中装标本， 第二室，在其中装有利于生化反应的试剂， 一个通道，由此通过标本和/或试剂和/或反应液体，和 多个喷嘴端口，通过它们接受用于施加或降低压力的多个喷嘴， 其中多个喷嘴端口和第一室或第二室连通，且流体存在于在多个 喷嘴端口和第一室或第二室之间且通过多个喷嘴被加压或减压以移 动标本和/或试剂和/或反应液体，由此影响盒中生化反应序列。 按照本发明，还提供了一种生化处理设备，其包括： 盒安装部，用于安装具有多个室的盒，室中有用于生化处理标本 的溶液， 多个喷嘴部，每个连接到一个相关的管道，管道和相关的盒的室 连通，和 控制装置，用于通过喷嘴部控制盒中的流体压力， 其中控制装置控制流体压力以使盒中溶液仅在盒中移动。 按照本发明，进一步提供一个在盒中影响生化处理的方法生化处 理方法，该盒具有多个包含用于生化处理标本的溶液的室，此方法 包括： 连接步骤，连接每个喷嘴嘴到与盒的相关室连通的相关管道端 口，和 注射步骤，注射流体进入盒以移动盒中的溶液。 按照本发明，进一步还提供一个生化反应盒，包括： 存储室，用于积聚液体， 第一室， 第一管道，用于连接存储室到第一室以移动存储室中的液体到第 一室， 第二室，和 第二管道，用于连接第一室到第二室以移动第一室中的液体到第 二室， 其中用于连接存储室到第一室的第一管道的底表面高于用于连 接第一室到第二室的第二管道的底表面。 本发明的这些和其他目的，特征和优点在考虑到以下本发明具体 实施方式的描述和所附的附图会变得更明显。 附图说明 图1是按照本发明生化反应盒的一个实施例的透视图。 图2是生化反应盒的俯视图。 图3用于控制液体的移动和多种生化反应盒中反应的处理设备 的框图。 图4是处理过程的流程图。 图5是室一部分的纵向截面图。 图6是室的另一部分的纵向截面图。 图7是室的另一部分的纵向截面图。 图8是按照本发明的室的一部分的纵向截面图。 具体实施方式 下文中，将要参考附图更特定地描述本发明。 (实施方式1) 图1是本实施方式的生化反应盒1的外部视图。参照图1，在盒 1上，用于用喷射器(注射器)或类似物注射标本如血液的标本端口 2被用橡皮帽设置和封装。在盒1的一侧一个侧表面上，设置多个喷 嘴端口3，其中喷嘴插入以施加或减小压力，以便移动盒1中的溶液。 橡胶帽被固定在每个喷嘴端口3上。盒1的另一侧表面有相似的结 构。 生化反应盒体1包含透明或半透明的合成树脂，如聚甲基丙烯酸 甲酯(PMMA)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚苯乙烯， 聚碳酸酯，聚酯或聚氯乙烯。在不要求光学测量的情况下，盒1的 本体的材料不需要是透明的。 图2是生化反应盒1的俯视图。参照图2，在盒1的一侧表面， 提供了10个喷嘴端口3a到3j，且在另一侧表面，提供了10个喷嘴 端口3k到3t。喷嘴端口3a到3t分别与室5连通，室5是分别通过 相应的空气管道4a到4t分别存储溶液或引起反应的部分或地方。 在此实施例中，然而，喷嘴端口3n，3p，3q和3s没有被用到，这 些喷嘴端口不和室5连通仅作为保留端口。更特别地，在本实施例 中，喷嘴端口3a到3j通过管道4a到4j分别与室5a到5j连通。 在表面的另一侧，喷嘴端口3k，3l，3m，3o，3r和3t通过管道4k，4l， 4m，4o，4r和4t分别与室5k，5l，5m，5o，5r和5t连通。 标本端口2与室7连通。室5a，5b，5c和5k与室7连通，室5g 和5o与室8连通，室5h，5i，5j，5r和5t与室9连通。进一步，室7 与室8通过管道10连通，且室8与室9通过管道11连通。通过管 道10，室5d，5e，5f，5l和5m通过管道6d，6e，6f，6l和6m分别连通。 在室9的底部(底面)，提供一个方孔。在此方孔，DNA微阵列12， 贴在上面，在此阵列12上面，几十至几十万的不同种DNA探针高密 度排列在诸如具有以平方厘米计的尺寸的玻璃板的固相的表面上， 探针表面向上。 有可能通过使用微阵列12进行杂交反应来同时测试大量基因。 DNA探针规则地以矩阵形式排列，且每个DNA探针的地址(由矩 阵中行和列的数确定的位置)都容易地读出作为信息。待测试的基 因包括，例如除感染病毒，细菌和疾病相关基因之外的每个个体的 遗传变异。 在室5a和5b中，分别存有第一溶血剂，包含EDTA(乙二胺四乙 酸)用于破坏细胞膜和包含蛋白质改变剂如表面活性剂的第二溶血 剂。 在室5c中，存有包覆有吸收DNA的硅土的磁性材料的微粒。在 室5l和5m中，分别存有第一提取清理液体和第二提取清理液体， 用于提取DNA时纯化DNA。 用于从磁性微粒中洗提DNA的洗提液存于室5d，该洗提液包括 低浓缩盐的缓冲剂，在室5g中存储用于PCR(聚合酶链式反应)的 混合液，该混合液包括引物，聚合酶，dNTP(三磷酸脱氧核苷)， 缓冲剂，包含荧光剂等的Cy-3dUTP。在室5h和5j中，存有清理剂 和荧光标记，该清理剂包含表面活性剂，用于清理荧光标记的不进 行杂交的标本DNA。在室5i中，存有用于干燥包括DNA微阵列12 的室9内部的酒精。 室5e是其中积聚除血液的DNA外的碎片的室，室5f是室5l和 5m中的第一和第二提取清理液体的废弃物积聚其中的室，室5r是其 中积聚第一和第二清理液体的废液体的室，室5k，5o和5t是为了避 免溶液流入喷嘴端口的空室。 当液体标本如血液注射到如上所述的生化反应盒中且如下所述 生化反应盒1被设置在一个处理设备中，DNA等的提取和放大在盒1 中执行。进一步，执行放大的标本DNA和置于盒中的DNA微阵列上 的DNA探针之间的杂交，和没有被杂交的荧光标记标本DNA和荧光 标记的清理。 图3是控制生化反应盒中溶液移动和多种反应的处理设备的示 意图。 生化反应盒1安装在台面13上。进一步，在台面13上在从盒1 中的标本提取DNA等时驱动的电磁体14，用于在使用方法如PCR(聚 合酶链式反应)由标本放大DNA时进行温度控制的珀耳帖效应元件 15，和用于在执行放大的标本DNA和盒1中DNA微阵列上的DNA探 针之间的杂交时，和清理或清洗没有杂交的标本DNA时进行温度控 制的珀耳帖效应元件16，被安置和连接到用于控制整个处理设备的 控制单元17。 在台面13的两个表面上，设置电动(马达驱动的)注射器泵18 和19和泵组件22和23，每个泵组件是在空气中通过这些泵18和 19吸取或排放的端口且在其侧表面上设有10个泵喷嘴20或21。在 电动注射器泵18和19和泵喷嘴20和21之间，多个电动开关(选 择器)阀(未示出)被安置并与泵18和19一起连接到控制单元17。 控制单元17与输入单元24连接，通过一个测试者对输入单元执行 输入。控制单元17控制泵喷嘴20和21，以使10个泵喷嘴中的每个 分别可选择地相对于电动注射器泵18和19打开和关闭。 在此实施例中，当测试者用喷射器或注射器通过标本端口2的橡 胶帽注射作为标本的血液进入盒1时，血液流入室7。其后，测试者 放置生化反应盒1在台面13上且通过操作未示出的控制杆按图3中 所指箭头的I方向移动泵组件22和23，借此泵喷嘴20和21通过 盒1两边表面的相应的喷嘴端口3注射进盒1。 进一步，喷嘴3a到3t集中到生化反应盒1的两个表面，即，两 侧表面，使简化电动注射器泵18和19，电动开关阀，包含泵喷嘴的 泵组件22和23等的形状和排列成为可能。进一步，通过进行盒1 加在泵组件22和23之间同时保证必要的室5和管道这一简单操作， 有可能注入泵喷嘴20和21且简化泵组件22和23的结构。进一步， 所有喷嘴端口3a到3t被安置在同一水平上，即，直线排列，由此 所有连接到喷嘴端口3a到3t的通道4a到4t的高度相同。导致管 道4a到4t的准备变得容易。 进一步，图3所示处理设备，n个生化反应盒1排在一起时，考 虑到n个生化反应盒1，泵组件22和23的长度比原长度增加n倍， 可能对n个盒1同时执行必要的步骤。导致生化反应能在大量生化 反应盒中以很简单的设备结构执行。 处理开始于测试者在输入单元24输入过程进入命令。图4是本 实施例中处理设备中解释处理方法的流程图。 参照图4，在步骤S1中，控制单元17仅打开喷嘴端口3a和3k， 且空气由电动注射器泵18排放且由电动注射器泵19抽吸入盒1，由 此第一溶血剂1由室5a注射到包含血液的室7。此时，通过控制由 泵19的空气的抽吸以在空气由泵18排放启动后开始10-200毫秒， 溶液能缓慢流动，而不在它的前端引起飞溅或散乱，虽然它取决于 溶血剂的粘性和管道的阻力。 如上所述，通过改变空气的提供和抽吸的定时，从而控制压力施 加和压力减小的方式，可能使溶液平缓流动。在一个优选实施例中， 通过进行如下控制，即从启动泵18的空气排放开始线性增加空气的 抽吸度，能使溶液更平缓地流动。这在后续液体流动的情况下是成 立的。 此空气供给控制能容易地用电动注射器泵18和19实现。更特别 地，仅有喷嘴端口3a和3o打开后，空气的排放和吸取通过泵18和 19交替地重复以引起在管道10中的室7的溶液的反复流动和回流， 因此搅拌溶液。作为选择，溶液也可在连续由泵19排放空气以生成 气泡时搅拌。 图5是图2所示生化反应盒1沿切过盒5a，7和5k方向的横截面 的截面图，显示了这种状态，即喷嘴端口3a通过注入泵喷嘴20加 压，喷嘴端口3k通过注入泵喷嘴21减压，由此室5a中的第一溶血 剂通过管道6a流入室7。在图5中，为了澄清高度(水平)关系， 管道10的截面也被显示。 室5a中第一溶血剂的量被确定以保证需求。进一步，室5a和7 的尺寸和位置被确定以使当第一溶血剂流入室7时室7中液体水平 低于管道6a和室7之间连接部的底面25的高度(垂直位置)。 再参照图4，在步骤S2中，仅有喷嘴端口3b和3k打开且室5b 中的第二溶血剂以和第一溶血剂相同的方式被引流入室7。同样，在 步骤S3中，室5c中磁性微粒流入室7。在步骤S2和S3中，以步骤 S1中同样的方式进行搅拌。在步骤S3中，在步骤S1和S2中细胞分 解产生的DNA粘在磁性微粒上。 室5b和5c和管道6b和6c的截面形状与室5a和管道6a的相同。 第二溶血剂和磁性微粒溶液的量被确定以使它们确保它们的需要。 进一步，和步骤S1相同，室5b，5c和7的尺寸和位置被确定，以使 室7中的液体水平低于管道6b和6c和室7之间的连接部分的底面 高度。 附带地，在此实施例中，生化反应盒1通过超声波熔接三个注射 模塑的部件1A，1B和1C来准备，该部件由图5中的点划线所表示。 为了便于该部件的准备，管道6a，6b，和6c在高度(垂直位置)上相 互之间相同。因此，相关联的连接部分也在相同高度。进一步，和 室5a，5b和5c具有相同高度的室在图1中为室5k，在图2中为室 5g和5o。 通过如此方式，使试剂从比要移动的室高的位置引流，以使阻力 较小地平滑而可靠地移动全部存于储存室中的试剂成为可能。进一 步，避免产生气泡对于一些试剂是需要的。在这一情况下，当试剂 的移动按如上描述的方式执行，溶液的全部能用简单的方式移动时 避免了气泡的产生而不需要监控溶液移动的完成。 其后，在步骤S4中，电磁体14开启且仅有喷嘴端口3e和3k 打开。然后，空气由电注射器泵19排放，并由泵18吸入来使溶液 由室7向室5e移动。在移动时，磁性微粒和DNA收集在管道10的 电磁体14上。泵18和19造成的吸取和排放交替重复使溶液在室7 和5e之间往复两次，借此，DNA的收集效率提高。收集效率可进一 步通过增加往复次数提高。然而，此情况下，会增加处理时间。 由上所述，通过利用磁性微粒，DNA以流动状态被收集在宽大约 1-2毫米高大约0.2-1毫米的小管道上，所以DNA可以高效率被收集。 这对于RNA和蛋白质也是成立的。 图6是沿室5e，7和5k切开的横截面的图2所示的盒1的截面 图，显示了室5e和7和管道6e之间的高度关系。管道6e连接室 5e和7的底部以使溶液的移动方向在由泵18抽吸和泵19排放交换 时改变到相反方向。结果是当抽吸和排放交替重复时，在室7和5e 之间使溶液往复多次是可能的。 然后，在步骤S5中，电磁体14关闭，仅有喷嘴端口3f和3l 打开。其后，空气由电注射器泵19排放，由泵18吸入来使第一提 取清理液由室5l向室5f移动。此时，在步骤S4中收集的磁性微粒 和DNA和此提取清理液一起移动，为此清理被执行。以如步骤S4同 样的方式执行两次往复后，电磁体14被打开，两次的往复类似地执 行以发现管道10中电磁体14上的磁性微粒和DNA且返回溶液到室 5l。 在步骤S6中，通过使用室5m以及喷嘴端口3f和3m中的第二提 取清理液，以与步骤S5同样的方式进一步执行清理。 在步骤7中，仅有喷嘴端口3d和3o打开，同时电磁体14保持 开启，空气由泵18排放，并从泵19吸入，由此室5d中的洗提液移 动到室8。 此时，通过洗提液的作用磁性微粒和DNA被分开，所以仅有DNA 和洗提液一起移动到室8，且磁性微粒留在管道10中。因此，DNA 的提取和纯化被执行。如上所述，包含提取清理液的室和包含废液 的室在清理结束后被分开设置，所以在生化反应盒1中实现DNA的 提取和纯化成为可能。 其后，在步骤S8中，仅喷嘴端口3g和3o打开，且空气由电注 射器泵18排放，并由泵19吸入来使室5中的PCR试剂流入室8。进 一步，仅喷嘴端口3g和3t打开，空气排放和抽吸由泵18和19交 替重复以引起通道11中室8的溶液重复流动和回流，从而搅拌溶液。 然后，珀耳帖效应元件15被控制以保留溶液在室8中以96℃的温度 10分钟。其后，在96℃/10秒，55℃/10秒和72℃/1分钟的热循环被 重复30次，因此使洗提的DNA进行PCR以放大DNA。 在步骤S9中，仅喷嘴端口3g和3t打开，且空气由电注射器泵 18排放，并由泵19吸入来使室8中的溶液流入室9。进一步，通过 控制珀耳帖效应元件16，溶液在室9中以45℃的温度保持2小时， 实现杂交。此时，通过泵18和19的空气的排放和抽吸交替重复以 移动室9和通道6t之间的溶液，实现溶液的搅拌。 在步骤S10中，保持温度在45℃，仅喷嘴端口3h和3r打开，且 空气由电注射器泵18排放并由泵19吸入来使室5h中的第一清理液 通过室9流入室5r同时使室9中的溶液流入室5r。通过泵18和19 的排放和抽吸交替重复使溶液在室5h，9和5r之间往复两次且最后 返回溶液到室5h。因此，荧光标记标本DNA和没有杂交的荧光标记 被清除。 图7是沿室5h，9和5r切开的横截面的图2所示生化反应盒1 的截面图。盒1通过将泵喷嘴20插入喷嘴端口3h被加压，且通过 将泵喷嘴21插入喷嘴端口3r被减压。图7图示了此种状态，第一 清洗液被通过室9引流入室5r。 参照图4，在步骤S11中，保持温度在45℃时，以同步骤10相 同的方式进一步实现清理，步骤10使用室5j以及喷嘴端口3j和3r 的第二清理液且溶液最后返回到室5j。如上所述，包含清理液的室 5h和5j和包含清理后的废液的室5r被分开设置，所以实现生化反 应盒1中DNA微阵列12的清理是可能的。 在步骤12中，仅喷嘴端口3i和3r打开，且空气由电注射器泵 18排放并由泵19吸入来使室5i中的酒精通过室9流入室5r。其后， 仅喷嘴端口3i和3t打开，且空气由电注射器泵18排放并由泵19 吸入来使室9干燥。 当测试员操作一个控制杆(未示出)，泵组件22和23由生化反 应盒1移开。导致泵喷嘴20和21由盒1的喷嘴端口移开。然后， 测试员安装盒1到DNA阵列阅读器，如已知扫描器，进行测量和分 析。 (实施例2) 图8是本实施例生化反应盒1的截面图，显示了实施例1的图2 所示的沿室5a，7和5k切开的截面。进一步，实施例1中的图1至 4和7也可用于本实施例。 生化反应盒1通过将泵喷嘴20插入喷嘴端口3a被加压，且通过 将泵喷嘴21插入喷嘴端口3k被减压。图8图示了此种状态，即室 5a中的第一溶血剂被通过管道6a引流入包含血液的室7。为了阐明 高度关系，管道的截面也被示出。 在本实施例中，连接室5a和7的管道不仅在水平方向延伸也在 垂直方向延伸，所以在管道6a和室7之间的连接部分的底面25的 (垂直)高度增加，即，允许液面增加。导致室7中装的溶液量变 大。如果没必要增加溶液量，生化反应盒1的高度可减小。 进一步，在通过注模制备生化反应盒1的情况下，管道6a的垂 直部分在本实施例中是需要的。然而，通过使用两个在图8中以点 划线定义的注模部件A和B可被提供。作为选择，把两个部件相互 连接也是可能的。在此例中，管道6a可为倾斜的以便有个斜表面。 在上面的实施例中(实施例1和2)，相对于试剂执行从存储室 的移动，但也可相对于液体标本或清理液执行从存储室的移动。进 一步，在上面的实施例中，液体的移动通过利用压力施加和空气的 减少来执行，但是也可用其他方式执行，以便盒1在一侧表面被打 开且仅在另一表面加压或减压，使用直接移动被移动的液体的泵， 且采用电移动或利用磁力的移动。进一步，在上面的实施例中，预 定量的溶液存于存储室中且所有的溶液被移动，但是，移动溶液的 量可用液量传感器或流速传感器控制。 如上文中描述的，按照本发明的生化反应盒仅通过在用外部泵移 动溶液，无需结合一个泵引起必要的反应，所以有可能提供具有廉 价的结构且不引起溶液外流的一次性盒。结果，消除了二次感染和 污染的可能性。进一步，该盒中包括必要的溶液，所以不必准备试 剂和清理液。结果，可以减少劳动并避免错误选择试剂。 进一步，按照本发明，盒中的空气压力由在处理设备侧的(外部) 泵控制，仅在盒中移动溶液，因此引起必要的生化反应。因此，可 以通过使用廉价的生化反应盒实现盒中的生化反应。 进一步，按照本发明的生化反应盒可通过适当地使用相对于试剂 或标本的移动(该移动仅仅通过使试剂或标本流入后面的室就能进 行)和需要往复运动的反应液的运动，就能以可靠和简单的结构进 行移动。进一步，能够得到可能最有效地移动液体，如试剂或液体 标本到后继室而不产生气泡的效果。 参考所公开的结构描述了本发明，不限于阐明的细节且本申请打 算覆盖以下权利要求的范围或改进的目的之中的更改或改变。 本申请是申请日为2004年3月31日、申请号为200410030720.9、 发明名称为“生化反应盒及生化处理设备和方法”的专利申请的分 案申请。