[发明专利]存储和发放试剂用的药筒和方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种用来存储和发放化学试剂的装置和方法(System)。特别是涉及一种用来存储和发放生物化学试剂的装置和方法，这些试剂只是小量使用，因此对污染、氧化和试剂间的交叉反应都很敏感。

说明背景

近几十年来在医学诊断上，免疫学方法如RIA(RadioactiveImmuno Assay，放射免疫分析)、EIA(Enzyme linked Immuno Assay，酶联免疫分析)、和ELISA(Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay，酶联免疫吸附分析)得到广泛应用。这些方法迅速发展成为标准方法。为了满足需要以使能有效地操作手动和自动的移液管以及检测仪器，已经研制出能同时操作好几个试样的标准反应容器。这些容器在本文中将被称为多试样板。

微量滴定板通常具有一块由聚苯乙烯塑料注射模塑制成的长方形板，板上含有许多排列成格栅的空穴，这些空穴被称为孔并用作各个化学反应的反应容器。微量滴定板有三个最重要的标准，第一是其外部尺寸，该尺寸使它们能配合在标准仪器内，第二是所谓格栅间隔，这是在格栅的同一列或行内从一个孔的中心到相邻孔的中心的距离，最后是各孔相对于其他孔和板的外边的位置。最广泛使用的微量滴定板的规格为大约128×85×14mm，具有排列成8列和12行格栅的96个孔。各孔之间的格栅间隔约为9mm。但在上述规格也会有好几种其他的分割方式，通常遇到的是具有192、384或更多孔的板。构成上述规格一半的微量滴定板也在使用。最近除这种多试样板外又新添了用于所谓多阵列技术(Multiple array technology)的多试样板，在该板中极小体积的试剂要被注射到一个表面例如吸附表面上。这种技术的实例包括在使用高密度寡核苷酸阵列杂交技术的分析和方法中所用的多试样板或片，例如用于检测基因突变、基因组筛选或测序的操作。用于多阵列技术中的多试样板也被称为微量滴定板或微孔板。另外具有区域能接纳试剂和试样的硅片或硅薄片也应包括在“多试样板”的定义内。

板上的孔以格栅形式排列的微量滴定板是多试样板中最常用的形式。但孔的其他排列形式如圆形，也可在多试样板中见到。

当用微量滴定板进行常规操作时，特别是在临床应用的范围内，使用者常希望提高操作速率即处理试样的速率，为此对不同的步骤需引入各种水平的自动方法。一个这样的步骤就是对试剂的处理(handle)。

试剂可用手动操作的移液管如被称为柱塞式移液管的那一种来处理搬动。为了用微量滴定板来工作，开发了多通道移液管。这样便可用手工一次动作进行整列或整行孔的移液。为了进一步使移液工作自动化，还开发了具有各种复杂程度的电子仪器，例如包括带有电子驱动步进电动机的柱塞式移液管及带有各种泵的多通道移液管和分液器。

进一步将用来使反应容器相对于分液嘴而定位的单元与用来相对于移液过程而对这个定位进行计算机控制的单元连结成为一个整体便可得到高水平的自动化。具有这种高水平自动化的仪器常被称为移液机械手。换句话说，移液机械手具有三个主要功能单元。首先是一个具有一台或多台单独精密泵的分液单元。这种精密泵的功能是在规定的时间内通过管嘴发放规定体积的液体。其次，移液机械手具有一个定位单元，它可在准确的分液时刻杆对于反应容器而使分液嘴定位。第三，一个电子控制单元。

构造上述这种移液机械手的困难为在多个关键功能上精度都要达到足够高的水平。移液机械手的一个关键功能为所发放的液体的平均数量要准确，而不同次移液动作之间的差异要符合标准偏差。一般地说，小体积的移液比大体积的移液准确度低。另一个关键功能自然是以每单位时间内完全发放的试样数来衡量的操作速率。已经证实，在构造机械手时，既要在发放小量试剂时做到准确，又要足够地快，以满足例如临床环境下分子生物学工作的需要，是很不容易做到的。

移液机械手除了这些主要功能特性外，还有其他一些特性也可能是重要的。这些特性例如购买价格、对小批试样的成本效率、仪器尺寸、及为了有助于防止被外来材料和先前移液材料污染而对管嘴和其他零件的清洁要求。另外，反应容器试样和化学品应被保护起来不让它们与可能携带这种污染材料的空中悬浮微粒接触。