专利名称：滴定板，它的阅读器和检测分析物的方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测分析物的滴定板和它的阅读器。本发明还涉及一种用于 检测分析物的方法。此外本发明涉及这种方法的应用、滴定板的应用以及滴定板-阅读器 的一种组合。
背景技术：
借助分子诊断分析，例如确定HI病毒、丙肝和乙肝病毒的病毒性负荷。在中心实 验室如今这种分析往往在滴管自动机设备上实施。作为反应容器使用小型滴定板，尤其包 括例如8行每行12个凹穴的所谓96式板。这些凹穴按彼此标准化的间距约0. 9cm排布。 试样材料和试剂由滴管自动机可自由编程地借助用塑料或可清洗和可重新使用的尖端组 成的滴管端，移液到滴定板预定的凹穴内或孔洞内。此外，在滴管自动机设备中还实施一些 工作步骤，如在规定温度下培育、混合过程或例如磁力分离过程。分子诊断的一种几乎不可缺少的方法是，通过热循环反应，例如所谓的聚合酶链 反应(Polymerase Chain Reaktion)，简称PCR，扩增一个所谓的靶物，亦即分析物。在此过 程中，分析物分子最小的不能直接证实的量，指数般复制到可证实的量。要扩增或已扩增试样的处理极为关键。例如通过气溶胶形成，有可能用甚至仅个 别分子最小的污染物，便导致试样材料有错误的数量上正的或增大的结果。因此在分子诊 断时通常在隔离的空间内实施试样的准备和扩增。然而这非常麻烦和需要实验室合作者处 理试样。一种解决途径在于如在DE102005059535A1中介绍的那样，在实施PCR前用薄膜密 封地封闭滴定板。接着，滴定板应该在同一个空间内不再打开。所述采用隔离空间的措施， 与使分析过程集成化和自动化的趋势对立。为了分析形成的PCR产物连同扩增的分析物，例如考虑使用基于所谓的 Real-Time-PCR的光学方法。不过有一些在分子诊断时进行电检测的测量方法，其中实施杂 交反应。由W099/07879A1已知此类方法。为此将形成的PCR产物从反应容器转移到用于 杂交的另一个容器内。一种防污染地转移的方案在于，将用于PCR和杂交的容器密封地组 合在一个封闭的盒内，例如在一个所谓quicklab Point of Care盒内。然而这种方案对 于按常规的许多种用途往往太昂贵，而且只允许比较小的处理量。为了有效检测，可以检测一种与扩增的分析物杂交反应的产物。例如在 DE10233212A1中公开了作为举例提及的quicklab 。由DE10058397A1已知用于生物芯片 的另一种装置。DE10126341A1说明了一种生物芯片，它通过与分析物杂交改变可电检测的 特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种滴定板，它可以改进扩增试样的自动化操作。4
上述技术问题问题采取按权利要求1所述简单的技术措施得以解决。本发明尤其包括按权利要求1的滴定板第一种实施形式。按本发明的滴定板优选地有一些凹穴，它们按间距布设，这一间距与标准小型滴 定板中的间距一致，因此按本发明的滴定板可以由滴管自动机操作。所述标准间距例如为 9mm。此外，滴定板优造地有标准滴定板的长度和宽度，它们例如优选地与有12X8个凹穴 的标准滴定板规格一致。按本发明的滴定板的厚度优选地较大，目的是容有分别包围一个 生物芯片和多个凹穴的壁，如下面还要更详细地说明的那样。按本发明的滴定板优选地可通过滴管自动机操作，它有一个新滴管端的备用库。 它可以抓取滴管端，移动到标准滴定板上凹穴的例如12X8 = 96个位置中的任意一个处， 滴管端在那里下沉以及从凹穴抽吸或注射液体。此外，它将已使用的滴管端存放在一个废 料罐内，抓取一个新的干净的滴管端并用它继续工作。为了检测分析物，按本发明在滴定板上设至少一个生物芯片。“生物芯片，，理解为 一个适用于检测分析物，例如某种DNA的芯片，以及尤其在存在分析物时产生一个电信号。 典型地，生物芯片有一个或多个具有捕捉分子的传感面，捕捉分子总是专与分析物结合。可 以在一个生物芯片上设多个有不同捕捉分子的传感面，例如8至400，特别优选地60或1 个传感面或“Spots (斑点)”。生物芯片例如涉及一种有通用Zip-Code捕捉器的CMOS芯 片。优选地，在滴定板上存在多个生物芯片，尤其6至M个，优选地12个生物芯片，所以可 以实施例如12个随机存取多通道测定法(12Random Access Multiplex Assays)。当分析物分子与捕捉分子结合时，例如与其杂交，可以促使传感面改变容量，它可 以电读出。这优选地实现如下分析物或靶物生物素化。在分析物分子与捕捉分子结合后， 添加标记酶，例如链霉抗生物素蛋白(Sti^ptavidin)或AG磷酸酶。这种酶与靶物的生物 素结合。当此后添加一种底物时形成一种反应产物，它产生一个可以从生物芯片读出的电 信号。特别优选地，设用于借助与适用的捕捉分子杂交检测DNA的生物芯片。优选地，生物芯片一个/多个传感面设在生物芯片的一侧，尤其上侧，而在这里可 以读出电信号的触点设在生物芯片的与之相对置的那一侧。优选地，在一个生物芯片上设5 至100个，尤其8至12个传感面和相应多个触点，所以可同时对多个不同的分析物进行测 试ο生物芯片优选地埋入滴定板内，例如将生物芯片放入一个塑料环中，再将塑料环 装入滴定板的一个适用的凹槽内，从而可以将试样材料或反应材料置于与生物芯片优选地 面朝上的传感面接触的状态。优选地，生物芯片在传感面例如方向向上的那一侧设有密封 件，它防止杂质可能侵入捕捉分子。所述密封件例如是一个弹性体材料和/或热塑性塑料 制的盖。在这里生物芯片优选地沿一个区域延伸，标准滴定板在这一区域设数量固定的凹 穴，例如2、4、6或8个。滴管自动机可以停在一个凹穴的标准位置上，吸取或排出材料。由 此，生物芯片可以由滴管自动机充填试样材料、反应材料或标记酶和底物。在每个DNA芯片旁分别设多个凹穴或孔洞，可在其中例如借助PCR反应实施例如 靶物的扩增或制备其他试剂。因此，一个生物芯片和多个凹穴总是构成一个单元，在此单元 内部实施某种分析。所述单元被壁围绕。在此单元中可以实施所有必要的检测步骤。通过 单元在空间上隔离，可以在很小的面积上安置许多单元，没有各试样受污染的危险。可以快速而经济地实现许多试样完全平行的检验。例如2、4、6、8或10个凹穴和一个、两个或三个生物芯片属于一个被壁包围的单 元。特别优选地，4个凹穴和1个生物芯片构成一个单元，其中生物芯片占用一个在标准滴 定板中同样被4个凹穴占据的面积。因此一个优选的单元相应于8个凹穴并因而有8个位 置，滴管自动机可在这些位置内操作滴管端。因此一块按标准12X8规格的滴定板有12个 单元，它们分别通过壁彼此隔离。按本发明的滴定板例如是一个高度约20-70mm的块体，优选地高度为45 士 10mm， 其中，在各单元之间的壁，通过将每个单元安置在块体内一种凹槽内形成。凹穴和生物芯片 布置在凹槽的底部上。滴管自动机可以在凹槽内部将一个滴管端从一个凹穴移到下一个凹 穴，或移向生物芯片。包围生物芯片和多个凹穴的壁是凹槽的壁，以及优选地大体如滴定板 的高度那么高，亦即优选地高约20-70mm，优选地高度为45士 10mm。由此极为有效地防止， 在滴定时个别飞沫会从一个单元到达位于其旁边的那个单元内。因此，滴定板优选地有与 单元一样多的凹槽，这些单元分别由多个凹穴和一个生物芯片组成。这种凹槽优选地仅朝滴定板的第一侧，尤其朝滴定板上侧的方向开口。在每个单 元内可在凹槽上方置入一个滴定管，以及在试样例如从凹穴向生物芯片转移期间，留在单 元的被围绕的空间内部。在与第一侧相对置的那一侧，优选地下侧，制备用于生物芯片的安 装座并设有拱顶，它们分别与一个凹穴相应。特别优选地，这些凹槽分别设计为长孔的形状，以及对于每个单元有例如大体“E” 字形。在这里，凹槽与一个滴管自动机的运动过程相匹配。长孔沿所有四个凹穴和在至少 一个位置沿生物芯片延伸，可以说在凹穴与生物芯片之间形成单一的连线。如此带来的优 点是，壁不仅设置在各单元之间，而且还部分设置在单元内部的各凹穴之间。若滴管端一旦 与试样材料发生接触，此尖端便可以留在该单元内部。与已知的滴定板不同，最小的飞沫也 不可能进入其他分析单元并将它们污染，因为一个已用过的滴管端不移动经过其他凹穴或 芯片。按一项扩展设计，凹槽设计为使一个或多个滴管端可以留在凹槽内。滴定板优选地用塑料制造。因为它优选地配备有朝一侧方向开口的凹槽，所以滴 定板(没有生物芯片时)可以用压注法制造。优选地，壁或凹槽和凹穴制成整体式塑料压 注件，以后在其中埋入生物芯片。与之不同，滴定板也可以设计为带凹穴和生物芯片安装座 的扁平板，在滴定板上各个单元之间安装壁构件。然而由于在这种情况下必须保证壁构件 与板之间的密封，所以不优选这种实施形式。生物芯片优选地以这样的方式埋在滴定板内，S卩，令生物芯片的每个角处于按标 准规格的小型滴定板上一个凹穴的相应位置上。在这些位置中至少一个处，在生物芯片的 弹性体盖或密封件内存在一个充填口。弹性体密封件用于防止污染生物芯片的传感面。它 例如可以用双成分压注法在制造滴定板时集成在滴定板内。与之不同，密封件或盖通过其 中放入生物芯片的塑料环夹紧。特别优选地，弹性体密封件与生物芯片的传感面有小的间 距，由此在两者之间形成一个生物芯片腔，它与生物芯片的传感面处于液体连接状态。优选地，液体可通过充填口注入生物芯片腔，此时液体与捕捉分子发生接触，并因 而由生物芯片进行分析。因为生物芯片的充填口可以说与滴定板凹穴的标准位置之一“对 齐”，所以一个滴定管可以借助滴管自动机自动将试样转移给生物芯片。特别优选地，在生物芯片的弹性体密封件上方规定至少一个，以及优选地两个滴管端存放位置，确切地说在例如4个位置中的一个或优选地两个处，它们分别与标准滴定 板上的一个凹穴相对应并因而可以通过滴管自动机到达。一个与试样材料发生接触的滴定 管可以存放在所述位置，并因而留在单元内部，即使当必要时在该单元内使用新滴管端的 情况下。此外，另外四个滴管端可留在4个凹穴的位置上。此外优选地为每个单元设一个溢流库，以容纳多余的液体。按一种优选的实施形 式，溢流库与生物芯片腔直接连接或可与之连接。因此充填在生物芯片腔内的液体直接进 一步流入溢流库内。由于生物芯片优选地放入滴定板的底部，所以溢流库优选地处于生物 芯片腔上方。因为溢流库优选地配备有一个芯或另一种有吸附能力的材料，它将液体从芯 片腔吸出。以此方式，所有被芯片腔排挤的液体由溢流库容纳。溢流库优选地盛装0. 5ml 至5ml，特别优选地Ι-aiil。此外，溢流库优选地配备有一个溢流壁，它防止液体回流到生物 芯片腔内。与之不同，溢流库也可以例如通过一个在标准位置之一处的进口充填，所述标准 位置与标准滴定板上的凹穴相对应。按另一种可选择的实施形式，本发明包括一块用于检测分析物的滴定板，它有至 少一个生物芯片，所述至少一个生物芯片设计用于检测分析物并被壁包围，其中，密封件， 优选地弹性体密封件，安放在所述至少一个生物芯片(14)上，它与生物芯片共同确定一个 生物芯片腔，以及溢流库直接与生物芯片腔连接或可以与之连接。因此充填在生物芯片腔 内的液体直接进一步流入溢流库内。由于生物芯片优选地放入滴定板的底部，所以溢流库 优选地处于生物芯片腔上方。因此溢流库优选地配备有一个芯或另一种有吸附能力的材 料，它将液体从芯片腔吸出。以此方式，所有被芯片腔排挤的液体由溢流库容纳。按这种可 选择的实施形式，在滴定板内不需要其他凹穴，所以滴定板的整个底面可以完全被生物芯 片占用。结合按权利要求1的本发明第一种实施形式所列举的其他所有优选的发明特征， 也可以在按本发明的滴定板另一种可选择的实施形式中采用。按选择，本发明的滴定板可以被至少一个孔穿透。所述孔横向于滴定板的托座材 料延伸，以及优选地通入凹穴与生物芯片之间。在孔的上方施加负压，以便从滴定板上面的 空腔内吸出可能的飞沫杂质。优选地，每个单元或凹槽配备有一个自己的孔。此外，本发明提供滴定板的阅读器，它设计用于保证进一步改善对试样的自动操 作。阅读器制备至少一个用于生物芯片的电接触面或阅读面。优选地，阅读面可以加热，因 为生物芯片的阅读结果通常只有在经适当热处理后才能读出。此外阅读器包括用于凹穴的盆地，它优选地设计为可加热的支座(热块)。在将滴 定板安放在阅读器上时，在所述盆地内分别容纳一个凹穴，优选地凹穴尽可能紧密地被盆 地包围，以保证良好的热传导。优选地总是如设计在一个单元内的凹穴这么多个盆地，构成 一个独立的热循环单元，下文也称为热块。通过恰当加热盆地，可以在凹穴内例如实施PCR。优选地，一个阅读器有一些彼此独立的单元，它们分别包括四个盆地和一个接触本发明另一个要解决的技术问题是，提供一种用于借助生物芯片检测分析物的 改进的方法。通过使用按本发明的滴定板，可以借助滴管自动机进行所谓的“液体处理 (Liquid Handling)，，。本方法除了在滴定板的其中一个凹穴内放入试样外，优选地还包括扩增分析物，以及带来将生物芯片的杂交区在空间上集成在一个公共腔内的优点。有效避免被其他试样 材料污染，因为滴管端留在该腔内。按本方法的一种优选的实施形式，可以为每个单元通过滴管自动机使用多个滴管 端，它们在使用后分别留在单元内部。这样做的优点是，相邻的单元不会因滴管端经过它们 向外送出时被扩增的材料污染。特别优选地，使用后的滴管端存放在生物芯片的盖或密封 件上的存放位置上。例如不仅将一种试样，而是例如将同一个病人不同组织的多种试样，加入一个单 元的不同凹穴内。在PCR后可以先后将反应混合物用不同的滴管端从不同的凹穴转移到生 物芯片腔内，以及阅读此生物芯片。在此过程中滴管端在生物芯片腔上面完全排空，多余的 液体流入溢流库内。在这之后，滴管端优选地存放在从那里转移PCR反应混合物的同一个 凹穴内。为了进一步操作使用新的滴管端，它仍留在单元或凹槽内。优选地，在将PCR反应混合物转移后，将另一种液体，尤其一种标记液体，用滴管 端转移到生物芯片上或生物芯片腔内。所述标记例如是链霉抗生物素蛋白或AG磷酸酶，它 与生物素化的分析物结合。借助它转移标记的那个滴管端还尚未排空，因为它必要时再次 使用于其他试样，因此停放在其中一个存放或停放位置上。此后，用另一个滴管端优选地将一种底物滴定在生物芯片腔内。它形成一种反应 产物，这种反应产物在生物芯片上触发一个电信号。借助它转移所述底物的那个滴管端还 尚未排空，因为它必要时再次使用于其他试样，因此停放在第二个存放或停放位置上。由此，所述优选的方法其特征在于，多个滴管端例如留在凹槽内部的不同存放位 置上或凹穴内。为了扩增分析物，优选地使用热循环反应。在这方面按本发明方法的一项扩展设 计，可考虑使用聚合酶链反应(Polymerase Kettenreaktion)，简称PCR，等位基因特异性引 物表达(allelspezifische Primer Expression)，简称ASPE，和/或所谓的扩增阻碍突变 系统(Amplification Refracory Mutation System),简称 ARMS。在这里除了分析物的温度控制的扩增外，还可以采用借助生物芯片的温度控制的 杂交。此外，通过温度控制的电学尤其电化学检测，可以达到更好地检测分析物。此外，为了改善对试样的自动操作，提供一种分析仪，包括一个由阅读器和滴定板 组成的组合。所述组合与标准的滴管自动机相配。本发明另一个方面涉及按本发明滴定板的应用。一个单元的凹穴可通过四种不 同的参考浓度使用于定量地确定。这可以考虑用于在整合的DNA技术中的表达实验，或在 所谓的单核苷酸多态性(Single Nukleotide Polymorphism)中，简称SNP，用于多重倍增 (Multiplexing)。
下面参见
本发明优选的实施例。其中图1表示按本发明的滴定板一种实施例的透视图；图2表示按本发明的滴定板阅读器一种实施例的透视图3表示按图1的滴定板与按图3的阅读器组合的透视图；图4表示按本发明的滴定板上侧面的局部俯视图；图5表示通过按第二种实施形式的部分滴定板和阅读器的纵剖面；图6表示本发明方法的流程图。
具体实施例方式下面参见
本发明的实施例。图1表示用于检测分析物的滴定板10下侧面22。滴定板10有多个排列成行的凹 穴12，作为拱顶12'它们可以从下侧面22看出。在这里凹穴12彼此隔开距离并定向为， 使滴管自动机可以用滴管端将需要的试剂、溶剂和/或要在分析物上测试的试样加入凹穴 12内。在各两排凹穴12旁，还设一排生物芯片14。这些生物芯片14同样相对于凹穴12 定位为，使自动机能将滴管端自动程序控制地移到它们那里去。生物芯片14设计用于例如 借助杂交来检测DNA，此时改变生物芯片14的至少一种电特性。此类生物芯片14必要时也 可以含有芯片卡实验室(Chipkartenlabor)。滴定板10是模件式结构，它包括一个其中成形有凹穴12或拱顶12 ‘的塑料块体， 例如压注件，和生物芯片14。生物芯片14安装在块体中的安装座14'内。生物芯片14下面 优选地设置一个用热塑性塑料的弹性体制的密封件，它使安装座14'朝滴定板上侧面(在 图1中处于下面)的方向密封。在密封件内优选地设一些漏斗状孔，它们形成一个输入口、 一个出口和必要时一些存放位置。此外，生物芯片14可以分别嵌入一个固定在、例如粘结 或焊接在安装座14'内的塑料环内。为了能在一块滴定板10上检查多种试样，分别由多个(在这里四个)凹穴12与 一个生物芯片14组合成一个单元21，它在图1中用点划线划界。壁16至少沿此线21延 伸，它围绕四个凹穴12和一个生物芯片14以及防止污染。为此压注件有一个厚度d，亦即 壁高，从约50mm至约60mm。滴定板10有16个这样的单元21。图2表示用于滴定板10的阅读器26。在阅读器26上首先设一排盆地13，它们用 作滴定板凹穴12可加热的安装座。尤其是，图1中表示的拱顶12'配合在盆地13内。一 个单元21的四个盆地13总是组成一个热块11，以及优选地可以彼此独立和尤其与其他热 块11无关地加热。因此图示的阅读器26包括12个独立的4式热块11。在凹穴12内的分 析物，可以通过一个热块11借助扩增反应倍增为能良好检测的量。此外，阅读器26制备几个用于生物芯片14的电阅读面或接触面15。每一个生物 芯片14安放在一个阅读面15上，所以生物芯片14上相应的触头被触点接通和读出。优选 地，可以控制阅读面15的温度。在一个阅读面15上例如设8个电触头。接触面15和盆地13被边界17包围，边界17可使图1中表示的滴定板10在阅读 器26上定向和固定。阅读器26的底面及高度，优选地与已知的STARlet 系统兼容，因此尺寸为例如 150 X IlOX IlOmm3以及配合在一个7线(track)托座内。阅读器26优选地包括12个独立 的4式热块 或热循环11，借助它们可以实施任何可编程的PCR，以及包括12个独立的可温 度控制的电生物芯片阅读块。这种集成的电子设备优选地有通信界面、24个独立的温度控制单元以及12个独立的用于生物芯片阅读的数字接口。图3表示图1所示滴定板10的上侧面，如它已安放在按图2的阅读器26上时那 样。在这里滴定板10受边界17支承。在滴定板10的上侧面20可以看到16个凹槽18，它 们分别有一种大体E字形长孔的形状。凹槽18除了滴定板10的底部外穿过滴定板，也就 是说，如同在一个块体内被“铣削”那样。因此每个凹槽18以比较厚的壁16为界，它们一直 达到滴定板 10内的凹穴12。壁16为各个由凹穴12和生物芯片14组成的单元提供界壁。 这些单元布置在凹槽18的底部19上以及可以借助滴管自动机到达。滴管自动机运动滴管 端40，沿长孔18将扩增的试样混合物从凹穴12移注到生物芯片14内。图4从上侧面20示意表示滴定板10的单个包括一个生物芯片和四个凹穴的单元 21的俯视图。在此滴定板10内加工有一个凹槽18。凹槽18设计为长孔并被壁16包围。 凹槽18朝上侧面20的方向开口。通过凹槽18可以看到滴定板10的底部19，其中置入了四个表示在右方的凹穴 12。在左侧，生物芯片14位于虚线的下方。生物芯片14例如被密封件30覆盖，在密封件 30中留出一个充填口 32，借助滴管端40可通过它将试样置于与生物芯片14接触。在生物 芯片14上的密封件30在位置33和35处没有穿透，但设有用于滴管端的一个小的承接座。 此承接座可例如是密封件30内的一个小的凹坑，其中可以容纳一个滴管端。然而这种凹坑 并非绝对必须的。但无论如何可以在位置33和35处存放一个滴管端。因此这些位置33和 35还与长孔18连接。在这里滴管端的口通过密封件30的弹性体材料密封，所以当它停放 在这些存放位置33和35之一上时，滴管端仍可以充填有例如底物或标记酶。在位置34处 设一个溢流库的口。这一位置不与长孔18连接，因为没有必要将滴管端移到在此位置上。为了在凹穴12内操作试样，设计形式上为多节肢长孔的凹槽18，它尤其造成可以 说是“从上方”进入的四个凹穴。也就是说，滴管端40可以借助滴管自动机在长孔18上方 进入以及沿长孔18移动。插入的滴管端不仅能到达所有的凹穴12，而且可以到达生物芯 片14，无须为此离开凹槽18。扩增的含有靶物的试样，可以由滴定管从其中一个凹穴12提 �。约熬沙涮羁� 32转移到生物芯片14内。充填口 32穿透为了保护而安置在生物芯片 14上的弹性体密封件或敷层30。液态试样从滴管端40通过充填口 32流入生物芯片腔36，生物芯片腔毗邻于生物 芯片14传感面地设置，以及尤其在生物芯片14与密封件30之间延伸。溢流库24从生物 芯片腔36出发，它朝上侧方向开口。在溢流库24内设一个芯件31，在这种情况下是一个用 吸收性材料制的圆柱段，例如泡沫塑料或棉花。因此来自滴管端40的液态试样，从生物芯 片腔34进一步流入溢流库24内。滴管端在使用后可以留在凹槽18的内部6个不同的位置上若滴管端仍充填有 例如标记或底物，尤其一种以后再次需要的液体，则可将滴管端停放在两个存放位置33、35 之一上，在那里它的口通过密封件30封闭。使用后空的滴管端，例如将其中一个凹穴12的 PCR产物，通过充填口 32滴定在生物芯片腔36内之后，可以存放在各自的凹穴12内。在将 PCR产物转移到生物芯片腔36内后，滴管端完全排空，因为生物芯片腔36与溢流库24直接 连接，在溢流库24内所有多余的液体被吸出。图5用纵剖面表示滴定板10和阅读器26的一种组合，其中仍然只表示一个单元 21。滴定板10包括多个凹穴12，它的拱顶12'置入热块11的盆地13内。加入的试样材料借助热循环反应，如PCR复制许多倍。为避免被来自其他凹穴12的试样材料污染，在其 中一个凹穴12内设阻隔介质28，在这里是一个矿物油膜。凹穴12与朝第一侧20开口的壁 16连接。因此，滴管端40可以由滴管自动机置入，到达凹穴12。分别在两个凹穴12之间 以及在左凹穴12与生物芯片14之间的壁14没有剖切，但可以在俯视图中看到。生物芯片14以塑料环41为边界，它优选地有密封唇并使生物芯片14相对于滴定 板10或密封件30密封。生物芯片14作为防污染措施向上有例如用聚丙烯制的密封件30。 在密封件30与在生物芯片14上具有分析物捕捉分子的表面之间，形成一个生物芯片腔36， 其中可容纳试样。扩增的试样可以用滴管端40通过充填口 32传输到生物芯片腔36内，在 此过程中不离开圈定的凹槽18。在凹穴12与充填口 32之间设一个孔38。该孔38穿过整个滴定板10。通过施加 负压或造成真空，可以产生连续的气流，它进一步降低受试样材料污染的可能性。在这里， 气流通过第一侧20进入滴定板10。然后，气溶胶、飞沫或类似物随气流一起通过孔38排 出。由此为按本发明的滴定板10提供一种所谓的提取系统。此外孔38可以配备过滤材料 39。试样通过充填口 32进入生物芯片14上面的芯片腔36。如果在生物芯片腔36内 充填过多的液体，则液体经密封件30中的出口 34流入溢流库24内。为了使处于溢流库24 内的液体不能回流，设置隔板37起溢流保护作用，如图5所示。例如吸芯处于隔板37与壁 16之间的空隙内，它可以吸收多余的试样液体，以及借助毛细力导入溢流库24内，溢流库 可以容纳约1.3ml液体。按另一种没有表示的实施形式，溢流库24直接设在出口 34上方，但通过一个间隙 与生物芯片腔36分开。溢流库24几乎完全填满一个芯件，如图4所示，它可以留住约l-2ml 液体。在出口 34排出的液体被芯吸收。基于此间隙，当不再补充供应液体时，液体流立即 中断。以此方式不形成回流，也不通过毛细力形成回流。采用滴定板10可以实施用于借助生物芯片14检测分析物的按本发明的方法。生 物芯片14如上所述集成在滴定板10内。本方法包括下列步骤在滴定板10的其中一个凹 穴12内加入试样以及在这些凹穴12内加入试剂。接着用掺入试剂的试样实施扩增反应， 在这里可考虑PCR反应、ASPE和/或ARMS反应。在这之后将形成的反应混合物转移给生 物芯片14，以及阅读生物芯片14，它通过与分析物杂交，改变至少一种可电检测的特性。按 本发明方法的特征在于，液体借助滴管自动机用滴管端40转移，以及，该滴管端40留在围 绕的空腔18内部。为此将它存放在其中一个凹穴12内或存放位置33、35之一上。通过使用滴管自动机，使分析过程显著加速，较少产生误差并除此之外成本较低。 尤其可以应用于定量分析、整合的DNA技术，简称IDT，或在SNP框架内的多重倍增。在图6中表示按本发明用于借助生物芯片14检测分析物方法的流程。流程首先 包括步骤102，将一种或多种要试验的试样加入滴定板10的一个或多个凹穴12内。滴定板 10如上所述优选地是一块按本发明的滴定板。在这之后，被置于与试样接触的滴管端40可 由滴管自动机以期望的方式作为废物排除。 在另一个方法的步骤104中，将为分析物的扩增反应所需要的试剂加入这些凹穴 12内。为此由滴管自动机将另一个滴管端40置入凹槽18内，以及优选地在这之后以普通 的方式作为废物排除在凹槽之外。按选择，试样在扩增反应前可以用矿物油层覆盖。在试剂与试样聚集在一起后实施温度程序106，使PCR反应能够进行。接着，为了改善检测，反应 混合物含有大量复制形式的分析物。然后，步骤108，滴管自动机提取一个新的干净的滴管端40。用这一滴管端，在步 骤110中将具有扩增试样的反应混合物，从第一凹穴12转移给生物芯片14。可能过多提取 的反应混合物通过出口 34流入溢流库24内。用过的滴管端在完全排空后存放在第一凹穴 12处，这是步骤114，也就是说，将它留在凹槽18内部。于是，在步骤116， 滴管自动机首先提取另一个新的干净的滴管端40。用这一滴管 端在步骤118中从处于凹槽18外部的储罐取出标记酶并转移给生物芯片14。在这之后滴 管端40尚未排空，并因而在步骤120存放在第一存放位置33上，也就是说，将它留在凹槽 18内部。然后在步骤122滴管自动机提取另一个新的干净的滴管端40。用这一滴管端在步 骤124中将一种底物从处于凹槽18外部的储罐取出并转移给生物芯片14。在这之后滴管 端40尚未排空，并因而在步骤126存放在第二存放位置35上，也就是说，将它留在凹槽18 内部。在这之后可以阅读生物芯片14，亦即步骤128。步骤110至128还可以多次重复，确切地说用来自其他凹穴12的其他反应混合 物。那些用于将凹穴12中的反应混合物滴定的滴管端，回到各自的凹穴12并留在那里，直 到它与滴定板10 —起作为废物排除。用它们转移标记酶和底物的那些滴管端重新使用，并 在这之后停放在存放位置33、35上。因此本发明允许用过的滴管端不必经过其他在其中试验其他试样的凹槽18作为 废物排除，并因而避免污染危险。
权利要求
1.一种用于检验分析的滴定板(10)，包括多个凹穴(12)和至少一个生物芯片(14)，其 特征为所述至少一个生物芯片(14)设计用于检测分析物；以及，所述至少一个生物芯片 (14)与多个凹穴(1 共同被壁(16)包围。
2.按照权利要求1所述的滴定板(10)，其特征为，生物芯片(14)布置在凹穴(12)旁； 以及，至少一个凹槽(18)以壁(16)为边界以及各有多个凹穴(12)和一个生物芯片(14) 布置在其底部(19)上。
3.按照权利要求2所述的滴定板(10)，其特征为，它有多个凹槽(18)。
4.按照权利要求2至4之一所述的滴定板(10)，其特征为，所述至少一个凹槽(18)朝 滴定板(10)第一侧00)方向开口，以及在相对置侧02)设有用于安装生物芯片(14)的 安装座(14')和凹穴(12)的拱顶(12')。
5.按照权利要求2至5之一所述的滴定板(10)，其特征为，所述至少一个凹槽(18)设 计为长孔(M)，它经由被壁(16)包围的所有凹穴(12)和生物芯片(14)延伸。
6.按照前列诸权利要求之一所述的滴定板(10)，其特征为，在所述至少一个生物芯片 (14)上安放一个具有充填口(3 的弹性体密封件(30)。
7.按照前列诸权利要求之一所述的滴定板(10)，其特征为，在生物芯片(14)的弹性体 密封件(30)上设有至少一个用于存放滴管端GO)的存放位置。
8.按照前列诸权利要求之一所述的滴定板(10)，其特征为，生物芯片腔(36)与生物芯 片(14)的传感面处于液体连接状态。
9.按照权利要求8所述的滴定板(10)，其特征为，生物芯片腔(36)可与溢流库04) 连接，以容纳来自生物芯片腔(36)的液体。
10.按照权利要求9所述的滴定板(10)，其特征为，在溢流库04)内设芯件(31)，用于 从生物芯片腔(36)吸取液体。
11.按照权利要求1至10之一所述的滴定板(10)，其特征为，在凹槽(18)内存在一个 穿透滴定板(10)的孔(38)。
12.按照权利要求1至11之一所述的滴定板(10)，其特征为，生物芯片(14)设计用于 借助杂交检测DNA。
13.一种用于滴定板(10)、尤其用于按照前列诸权利要求之一所述滴定板(10)的阅读 器(26)，其特征为它具有至少一个用于生物芯片(14)的电接触面(15)以及具有容纳滴 定板(10)凹穴(12)的盆地(13)。
14.按照权利要求13所述的阅读器( )，其特征为，用于滴定板(10)凹穴(12)的盆 地(1 可选择性加热。
15.按照权利要求13或14所述的阅读器(沈)，其特征为，分别将多个用于滴定板(10) 凹穴(1 的盆地(1 组合成一个热块(11)，以及，阅读器06)包括多个可彼此独立工作 的热块(11)。
16.一种分析仪，包括至少一块按照权利要求1至12之一所述的滴定板(10)以及一个 按照权利要求13至15之一所述的阅读器。
17.一种用于借助生物芯片(14)检测分析物的方法，生物芯片(14)集成在按照权利要 求1至12之一所述的滴定板(10)内，包括下列步骤-从其中一个凹穴(1 向生物芯片(14)转移一种物质，尤其一种液体(110)，其特征为将所述物质借助滴管自动机用滴管端GO)转移给生物芯片(14)，以及将该 滴管端GO)留在凹槽(18)内部。
18.按照权利要求17所述用于借助生物芯片(14)检测分析物的方法，生物芯片(14) 集成在按照权利要求1至12之一所述的滴定板(10)内，包括下列步骤a)在其中一个凹穴(12)内加入试样(102)；b)在其中至少一个凹穴(12)内加入试剂；c)用掺入试剂的试样实施扩增反应；d)将形成的反应混合物转移给生物芯片(14)(110)；以及e)阅读生物芯片(14)，它由于与分析物杂交，改变至少一种可电检测的特性， 其特征为，将反应混合物和/或试样借助滴管自动机用滴管端GO)加入或转移给生物芯片(14)；以及，将该滴管端GO)留在凹槽(18)内部。
19.按照权利要求18所述的方法，其特征为，在步骤d)后，将一种液体、尤其一种标记 液体，用滴管端GO)转移给生物芯片(14)。
20.按照权利要求17至19之一所述的方法，其特征为，将多个滴管端00)留在凹槽 (18)内部。
21.按照权利要求17至20之一所述的方法，其特征为，滴管端00)在滴定后，尤其在 将形成的反应混合物从其中一个凹穴(1 转移给生物芯片(14)后(110)，从液体转移，存 放在该凹穴(12)内。
22.按照权利要求17至21之一所述的方法，其特征为，滴管端G0)在滴定后，尤其在 从标记液体转移给生物芯片(14)后，存放在凹槽(18)内部一个存放位置(33、3幻上，它将 滴管端G0)向下密封，从而没有液体能从滴管端G0)排出。
23.按照权利要求17至22之一所述的方法，其特征为，用另一种试样实施步骤a)至e) 。
24.一种按照前列诸权利要求1至12之一所述滴定板(10)的应用，应用于定量分析、 IDT、SNP (单核苷酸多态性)或表达分析。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测分析物的滴定板(10)和方法以及其应用。按本发明建议，滴定板(10)的多个凹穴(12)和设在它们旁边的生物芯片(14)用壁(16)包围，以有效地避免在空间高集成度的情况下试样被污染。
文档编号G01N35/10GK102046290SQ200980120047
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月22日 优先权日2008年5月30日
发明者彼得·保利卡, 沃尔特·甘布里克特 申请人:西门子公司
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