专利名称：微流体装置和利用该微流体装置的分析物检测方法
技术领域：
与示例性实施例一致的设备和方法涉及一种微流体装置和利用该微流体装置的分析物检测方法，更具体地讲，涉及一种在单个微流体装置中检测多个不同分析物的微流体装置以及一种利用上述微流体装置的分析物检测方法。
背景技术：
微流体装置指的是一种使用少量流体进行生物或化学反应所用的设备。通常，微流体装置的微流体结构具有至少一个独立的功能，它通常包括适于在其中容纳流体的室和流体可经其流动的通道。如本领域所已知的，具有微流体结构的装置以芯片的形式安装在基底上，从而可在小芯片上进行一些包括生物和/或化学反应的实验， 从而在该结构上执行若干实验工序和/或操作，这种装置被称作“芯片上的实验室”。为了在微流体结构内使流体移动，通常需要驱动压力。如此，可使用驱动压力、毛细管压力或利用其它泵产生的压力。近年来，提供了这样的盘型微流体装置，该装置具有安装在旋转平台上的微流体结构，该旋转平台利用离心力来移动流体和/或执行一系列任务。这种装置通常包括存储用于分析分析物的各种试剂的空间以及分析物和试利发生反应的空间。由于微流体装置内的空间有限，所以在将要在单个微流体装置中评估多个分析物的情况下，用作反应空间的地方少。尽管增大微流体装置的尺寸可增大分析空间，但是这样做增大了制造微流体装置的成本，因此这种做法用处不大。因此，期望提供评估多个分析物而不需要改变微流体装置的尺寸的能力。
发明内容
示例性实施例提供了一种具有多个反应室以在单个微流体装置中同时检测多个不同分析物的微流体装置以及一种利用该微流体装置的分析物的测试方法。根据示例性实施例的一方面，提供了一种微流体装置，所述微流体装置包括至少一个微流体结构，所述微流体结构包括多个反应室，容纳多个捕获材料，每个捕获材料将与不同的分析物结合；多个通道，连接所述多个反应室；多个阀，位于所述多个通道上以控制流经所述多个通道的流体。通道位于所述多个反应室之间并可提供所述多个反应室中的两个或更多个反应室的流体连通。每个阀可为开阀，从而在施加能量之前使流体流动。所述阀可为包括相变材料和发热流体的混合物。相变材料可从由蜡、凝胶和热塑性树脂组成的组中选择。所述发热流体可包括载体油和分散在载体油中的多个微加热颗粒。在示例性实施例中，微加热颗粒可从由微金属氧化物、聚合物颗粒、量子点和磁珠组成的组中选择。所述微流体装置还可包括对阀提供能量的外部能量源。外部能量源可为激光光源。
捕获材料可包括从由抗体、抗原、受体、配体、寡核苷酸、半抗原和适配体组成的组中选择的任意一种或多种材料，但不限于此。捕获材料可与聚苯乙烯珠或聚苯乙烯板中的任意一种或多种结合。反应室可包括固定并放置捕获材料的固定区域。固定区域可为包括由从聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯烃共聚物(COC)、聚苯乙烯和聚碳酸酯(PC)中选择的材料的基底。所述微流体装置还可包括第一缓冲室，容纳与不同的分析物结合的多个结合物 (通常称作“共轭物”)；第二缓冲室，容纳与共轭物反应的基质材料(例如，着色剂)；第三缓冲室，容纳终止基质反应的停止溶液。共轭物可为从由抗体、抗原、受体、配体、寡核苷酸、半抗原和适配体组成的组中选择的任意一种。根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种分析物检测方法，所述方法包括将包含多个分析物的样品和共轭物输送至多个反应室并且将样品和共轭物与容纳在所述多个反应室中的捕获材料结而形成组合物。在形成所述组合物之后，关闭连接所述多个反应室的通道。在关闭通道之后，将基质材料输送至所述多个反应室，以使基质材料与所述组合物反应。然后，测量基质材料和所述组合物之间的反应产生的光和/或颜色变化，以计算包含在样品中的所述多个分析物中的每个分析物的浓度。通过将样品和共轭物输送至多个反应室以与捕获材料结合来制备组合物的步骤可包括将样品引入微流体装置，并将样品输送至所述多个反应室。之后，当样品被馈送至多个反应室时，样品与容纳在多个反应室中的捕获材料结合以制备第一组合物。在制备第一组合物之后，共轭物可被输送至多个反应室，从而共轭物与每个第一组合物反应以制备第二组合物。制备第一组合物的步骤可包括将包含在样品中的多个不同的分析物与容纳在多个反应室中的不同的捕获材料结合，以形成多个不同的第一组合物。在形成任意的组合物之后，可将清洗缓冲物引入至多个反应室中，以去除未形成组合物的任意残留物。关闭连接多个反应室的通道的步骤可包括将能量施加至安装在每个通道上的阀， 以熔化阀的组分，从而关闭通道。将基质材料输送至多个反应室的步骤可包括将基质材料引入到多个反应室中的每个反应室中，从而使基质材料与作为组合物的组分的共轭物反应。所述方法还可包括将停止溶液引入到多个反应室中的每个反应室中，以停止基质材料与组合物之间的反应。
从下面结合附图对示例性实施例进行的描述，以上和/或其它方面将变得清楚和更容易被理解，在附图中图I是示出了根据示例性实施例的微流体装置的示意图；图2A至图3B是示出了根据示例性实施例的阀的结构的剖视图；图4是示出了根据示例性实施例的利用微流体装置的分析物的测试工序的流程图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图来描述示例性实施例。然而，本公开可以以各种其它的形式实施，并不具体限于这里描述的实施例。在附图中，相同的标号在整个附图中表示大致具有相同构造或执行相似功能和动作的元件。简单地示出了诸如室、通道等的单独的结构，所述单独的结构的尺寸比例可与其实际的比例尺不同。在诸如“微流体装置”、“微颗粒”等的表达中，术语“微”不应该被解释为尺寸的单位，而是以与术语“巨大”的意思相反的意思使用。图I是示出了根据一个实施例的微流体装置的构造的示意图。如图I所示，根据本发明实施例的微流体装置210可包括至少一个微流体结构 190，所述至少一个微流体结构190包括平台200 ;多个室(100、110、120、130、140、150、 160、170和180)，设置在平台200上；至少一个通道185，所述室通过至少一个通道185连接；至少一个阀187 (用黑色圆形表示)，用于打开和关闭通道；及检测单元(未示出)。平台200可包括圆形盘状平台，但不限于此。可利用丙烯酸类树脂(acrylic)或其它塑料材料来形成平台，每个平台易于成型且具有生物惰性表面。然而，在没有具体限制的情况下，可充分使用具有化学或生物稳定性、光学透明性和/或机械可加工性的任何材料。即，可使用从由塑料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、云母、硅石、硅晶圆材料等组成的组中选择的至少一种材料来制造平台。在示例性实施例中，考虑到经济上的优势和简单的可加工性，选择塑料材料。因此，示例性常用的塑料材料可包括聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯等，但不限于此。在一个示例性实施例中，平台可包括多层的板。例如，可在两个板相互面对的侧面上形成与室或通道对应的下陷的凹刻结构。因此，当相对的板上的两个或两个以上凹刻结构结合时，可在平台内形成空的空间和/或通道。可使用粘合剂、双面胶带、超声焊接等来实现这种板的结合。可在平台上设置一个或多个微流体结构190。例如，在将平台划分成若干部分之后，单个的微流体结构190可视情况彼此独立地设置在每个所述部分中。在这里使用的术语“微流体结构”指的是包括多个室、多个通道和多个阀的普通结构，并包括流体流。因此，“微流体结构”可根据室、通道、阀和/或容纳在该结构中的材料的种类形成具有一个功能或多个不同功能的特定单元。在示例性实施例中，平台可为可旋转的盘式平台，并且离心力可用作驱动压力以运输流体。然而，平台不具体限于这种盘式，并可以采用放置并固定在可旋转的框架上的任意圆形盘形形状或可旋转的扇形形状。为了使平台转动，可包括旋转驱动部件(未示出) 以使平台高速旋转。微流体结构190可包括样品室100、缓冲室110、130和140、清洗缓冲室120、反应室150和160以及检测室170和180。样品室100可提供容纳诸如血液的流体样品的空间。样品室100可具有样品入口 105和样品容纳部件107，其中，样品经样品入口 105 注入。容纳部件107可具有通过通道185连接到反应室150的出口，并且还可具有安装在出口上以控制经过通道185的流体样品的流动的阀187。阀187可为从不同类型的微流体阀中选择的任意一种。例如，阀187可为所谓的“常闭阀”，其中，阀关闭通道以防止流体流动，除非阀由于外部电源的供应而打开。在示例性实施例中，样品室100还可包括毛细管阀结构，仅在施加预定压力时样品通过毛细管阀结构。当毛细管阀结构设置在样品入口 105 和样品容纳部件107之间时，毛细管阀结构在防止流体样品回流到样品入口的同时使得注入的样品在注入压力的作用下从样品入口 105向样品容纳部件107流动。样品室100可容纳诸如血液的流体，并且还可以包括样品分离部件作为将流体离心分离成上层清液(即，血清、血浆等)和沉淀(即，血细胞)的结构。用于使流体样品离心分离的样品分离部件可具有多种形态。样品分离部件可包括上层清液收集部件(未示出) 和位于上层清液收集部件的端部的沉淀收集部件(未示出)，沉淀收集部件收集具有相对高的比重的沉淀。上层清液收集部件可具有通道，以将离心分离的上层清夜分布到反应室中。阀可控制穿过通道的样品的流动。阀可采用各种形状的任意微流体阀。例如，阀可为如上所述的所谓的“常闭阀”，“常闭阀”关闭通道以阻挡流体流动直到阀接收外部电源而打开。用于确定上层清液的量的上层清液计量室可设置在样品分离部件和反应室150 之间。为了检查，上层清液计量室可具有用以容纳期望量的上层清液的体积。在上层清液计量室的出口处，可设置阀以控制流体流动。如上所述，阀可以为所谓的“常闭阀”。上层清液计量室可通过通道185连接到反应室150。尽管在图中未示出，但是在样品分离部件和上层清液计量室之间还可以设置室和通道，以容纳计量之后剩余的过量的流体样品。缓冲室110、130和140可容纳分析物的检查(分析)所需的反应溶液。在示例性实施例中，第一缓冲室110可容纳第一缓冲物。第一缓冲物可为通过抗原-抗体反应、配体-受体结合等与分析物结合的共轭缓冲物。共轭物可包括与分析物结合的结合物和用于检测分析物的标记。结合物可为结合分析物的捕获探针，结合物包括抗原、抗体、受体、配体、寡核苷酸、半抗原、适配体等，并且可根据正被测试的分析物的类型而进行选择。标记可包括诸如乳胶珠、金胶体、银胶体等的金属胶体、酶(HRP、ALP等)、着色材料、荧光材料或包含荧光材料的纳米颗粒、磷光体材料或包含磷光体材料的纳米颗粒、夜间发光材料(nocti-luminescent materials)、发光材料、含有颜料的脂质体、金属纳米颗粒、 碳纳米颗粒、有色聚合物纳米颗粒、超顺磁材料或含有超顺磁材料的纳米颗粒、镧系(III) 螯合物或含有镧系(III)螯合物的纳米颗粒、放射性同位素等，但不限于此。在示例性实施例中，第一缓冲室110可容纳多个共轭物，每个共轭物特定地与多个不同分析物中的一个或多个分析物结合。例如，分别特定地与前列腺特异性抗原(PSA) 和睾丸激素结合的两种类型的共轭物可容纳在第一缓冲室110中。在另一示例中，为了检测甲状腺疾病，分别特定地与促甲状腺激素(TSH)和自由T4蛋白(fT4)结合的两种可选类型的共轭物可容纳在第一缓冲室110中。在另一示例中，特定地与前述四种不同材料结合的四种类型的共轭物可容纳在第一缓冲室110中。列出上述共轭物仅出于示出的目的，并不具体限制本发明。阀187可位于第一缓冲室110的出口处。阀可为闭阀，如上所述。然后可将第一缓冲物引入第一缓冲室110中，并且阀使所述缓冲物保持在密封的状态下直到阀被打开。第一缓冲室可连接到第一计量室(未示出)，以将检查所需的预定量的第一缓冲物提供给反应室。第一计量室可通过阀187连接到第一缓冲室110，并且另一阀187可设置在第一计量室的出口处。上述阀中的任意一个或者二者可为常闭阀，如上所述。通过打开阀，第一计量室测量的预定量的第一缓冲物可被提供给反应室。第二缓冲室130可容纳第二缓冲物。在示例性实施例中，第二缓冲物可接受 (receive)诸如3，3'，5，5'-四甲基联苯胺(TMB)的基质材料，基质材料在与由共轭物得到的产物反应或竞争反应时产生特定的颜色。阀187可设置在第二缓冲室130的出口处， 并且阀可为如上所述的常闭阀，以使第二缓冲室130保持在密闭条件下直到阀被打开。第二缓冲室130可连接到第二计量室(未示出)以将预定量的第二缓冲物提供给反应室。第二计量室可通过阀187连接到第二缓冲室130，而另一阀187可设置在第二计量室的出口处。阀可为如上所述的常闭阀。通过打开阀，第二计量室测量的预定量的第二缓冲物可被提供给反应室150。参照图1，在示例性实施例中，第二缓冲室130连接到第一反应室150， 且单独的第二缓冲室130首先连接到第二反应室160。在另一示例性实施例中，通过第二计量室(未示出)从第二缓冲室130提供定量的基质材料，并且定量的基质材料可通过连接到第一反应室150的通道185被传送到第一反应室150，然后通过通道185被传送到第二反应室160。第三缓冲室140可容纳第三缓冲物。在示例性实施例中，第三缓冲物为使基质反应停止的停止溶液。阀187可设置在第三缓冲室140的出口处，并且阀可为如上所述的常闭阀，以使第三缓冲室140保持在密闭条件下直到阀被打开。第三缓冲室140可连接到第三计量室(未示出)以将预定量的第三缓冲物提供给反应室150。第三计量室可通过阀187 连接到第三缓冲室140，而另一阀187可设置在第三计量室的出口处。阀可为如上所述的常闭阀。通过打开阀，第三计量室测量的预定量的第三缓冲物可被提供给反应室150。参照图 1，在示例性实施例中，第三缓冲室140连接到第一反应室150，并且单独的第三缓冲室140 可连接到第二反应室160，然而，这仅是示出性的示例。在另一示例性实施例中，通过第三计量室(未示出)从第三缓冲室140提供定量的基质材料，并且定量的基质材料可通过连接到第一反应室150的通道185被传送到第一反应室150，然后通过连接到第二反应室160 的通道185被传送到第二反应室160。清洗缓冲室120可容纳清洗缓冲物，以在分析物和缓冲物反应之后清理残余物。 清洗缓冲室120可通过阀187连接到反应室150。阀187可为如上所述的常闭阀，以使清洗缓冲室120保持在密闭条件下直到阀被打开。在示例性实施例中，反应室150可容纳捕获材料,捕获材料通过抗原-抗体反应、 配体-受体结合等与包含在液体样品或上层清夜中的分析物结合。捕获材料为用于结合分析物的捕获探针，并可包括抗体、抗原、受体、配体、寡核苷酸、半抗原或适配体等，并且可根据分析物的类型而进行选择。例如，在分析物为氨基甲酸酯类杀虫剂的情况下，捕获材料可为乙酰胆碱酯酶(AChE)。在另一示例中，如果分析物为抗原，则捕获材料可为捕获抗体。反应室可具有固定并放置捕获材料的固定区域。用于形成固定区域的示例性材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯烃共聚物(COC)、聚苯乙烯和聚碳酸酯(PC)，但不限于此。在一个示例性实施例中，捕获材料可容纳在反应室150中，同时被粘附到聚苯乙烯珠 157或聚苯乙烯板。根据另一示例性实施例的微流体结构190可包括多个反应室(100、160)，以容纳能够特定地与各个分析物结合的捕获材料，从而同时检测多个不同的分析物。图I示出了两个反应室，即，第一反应室150和第二反应室160，然而，这仅是示出性的示例。因此,微流体结构可包括两个或更多个反应室。例如，为了检测前列腺癌，第一反应室可容纳与前列腺特异性抗原特定结合的捕获材料，而第二反应室可包括与睾丸激素特定结合的捕获材料。 在另一示例性实施例中，为了检查甲状腺疾病，第一反应室可容纳与促甲状腺激素(TSH) 特定结合的捕获材料，而第二反应室可容纳与自由T4蛋白(fT4)特定结合的捕获材料。在另一示例性实施例中，微流体结构可包括四个反应室，每个反应室分别包含与上述四种材料特定结合的捕获材料。前面的描述仅为示出性示例，并不具体限制本发明。这样，通过包含与不同分析物特定结合的捕获材料的多个反应室，在各个反应室内可以同时检测多个不同的分析物。在下文中，仅出于示出的目的，第一反应室150被用于检测前列腺特异抗原(PSA)，第二反应室160被用于检测睾丸激素，从而解释多个反应室的结构特性。多个反应室可通过位于反应室之间的通道185而连接，并且多个反应室可以在任意反应室之间提供受一个或多个阀188控制的流体连通。任意的一个阀或多个阀188可为所谓的常开阀，如上面所讨论的，常开阀指的是接收外部能量或电源时关闭而在提供电源前打开从而使流体流过的阀。图I示出了常开阀188，常开阀188位于第一反应室150和第二反应室160之间的通道185处。常开阀188被示出为大的黑色圆圈，而常闭阀187用小的黑色圆圈表不。因此，多个反应室被流体连接直到通道185被关闭。由于多个反应室被流体连接， 所以任意一个或多个流体样品或上层清液、共轭缓冲物和清洗缓冲物可被传送到反应室中的任意一个，并且可视情况通过通道185被顺序地运输到任意的其它反应室。这样，如果需要，在单个反应室中的任何材料可被运输到任意的其它反应室。因此，增加仅与被测试的分析物的数量对应的反应室的数量可以是足够的，而不是增加样品室100的数量，从而在有限的空间内同时检测多个不同的分析物。在每个反应室内完成如上所述的检测分析物所需的步骤(即，传送上述上层清液、共轭物和清洗缓冲物到反应室)之后，开阀188可被关闭，并且分别从连接到每个反应室的第二缓冲室130输送基质材料。在一个示例性实施例中，输送至每个反应室的基质材料可与共轭物反应。检测室170和180通过通道185与多个反应室中的每个反应室流体连通，并且可容纳完成全部反应之后的来自反应室的用于检测的最终流体。可在检测室170和180中进行分析物的检测，或者，在全部反应完成之后可在反应室内直接检测分析物。然而，捕获材料可以在反应室中所粘附的机械结构(例如，珠157)可反射用于检测分析物而照射的光， 从而难以进行检测。因此，当出现这种情况时，可在检测室170和180中执行分析物的检测， 检测室170和180中的每个容纳完成各个反应之后的来自反应室的最终流体。检测部件(未示出)可设置在微流体结构190的外部，并感测诸如荧光性、光发射和/或光吸收的光学性质。在示例性实施例中，检测部件可包括光源；光接收部件，被布置成与光源对应并接收穿过检测室170和180的光；分析部件，分析光接收部件接收的光的光学性质然后计算分析物的浓度。光源可包括以预定频率闪烁的光源、诸如发光二极管(LED)的半导体发光器件、
9激光二极管(LD)、诸如卤素灯的气体放电灯、氙灯等。光接收部件可根据入射光的强度产生电信号，并可包括例如耗尽层光电二极管、雪崩光电二极管(APD)、光电倍增管(PMT)等。根据一个示例性实施例的检测部件的光源和光接收部件可布置成彼此相对，微流体结构190被置于光源和光接收部件之间。另外，可通过镜子或导光构件引导光路。分析部件可利用存储在其中的标准曲线来计算分析物的浓度。下面将更详细地描述上述的常闭阀187及常开阀188。开阀和闭阀均积极应对外部电源或能量。图2A和图2B是示出了适用于微流体结构190中的常闭阀187的示例性实施例。 闭阀187可包含在室温下为固体的阀材料VI。阀材料Vl以固体状态存在于通道185中并阻挡通道185，如图2A所示。阀材料Vl可在高温下熔化，并移动到通道185内的空间，如图 2B所示，并可被再次固化同时打开通道185。外部辐射的能量E可为电磁波，并且能量源可为照射激光的激光光源、照射可见光或红外光的发光二极管或者氙灯。作为激光光源，包括至少一个激光二极管。外部能源300可根据可被包含在阀材料Vl中的发光颗粒吸收的电磁波的波长而进行适当地选择。这种阀材料Vl可包含热塑性树脂。在一个示例性实施例中，阀材料Vl可包括在室温下为固体的相变材料，诸如蜡。蜡在室温下可为固体，当被加热时变成液体。示例性的蜡包括石蜡、微晶蜡、合成蜡、自然蜡等，但不限于此。相变材料可为凝胶或热塑性树脂。在凝胶的情况下，可采用聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯酰胺等。在另一示例性实施例中，阀材料Vl可包括分散在其中的大量微加热颗粒310 以吸收电磁波，然后产生热。微加热颗粒可具有大约Inm至大约100 μ m的直径，以自由穿过宽度为大约O. Imm至大约Imm的微通道185。微加热颗粒310可具有热性质,其中，当暴露于例如激光束的电磁能量时，微加热颗粒310的温度快速升高，从而产生热。而且，微加热颗粒310可均匀地分散在蜡中。为了表现出上述性质，每个微加热颗粒310可具有包含金属组分的核和疏水的表面结构。例如，微加热颗粒310可具有Fe核和包括多个围绕Fe 的表面活性剂的分子结构。在另一示例性实施例中，微加热颗粒310可以以分散状态储存在载体油(carrier oil)中。载体油还可为疏水的，以使具有疏水表面结构的微加热颗粒 310均匀地分散在载体油中。因此，可通过形成均匀分散的熔融转变材料和包含微加热颗粒 310的载体油，并将混合物引入通道185来关闭通道185。微加热颗粒310并不具体限制为如出于示出目的在这里所提供的聚合物颗粒。在另一示例性实施例中，微加热颗粒310可为量子点形式或磁珠形式。在另一示例性实施例中，微加热颗粒可为诸如A1203、TiO2, Ta2O3> Fe203、Fe3O4或HfO2的微金属氧化物。在另一示例性实施例中，常开阀188可包括具有或不具有微加热颗粒的相变材料。图3A和图3B是示出了常开阀188的一个示例的剖视图。开阀188可包括连接到通道 185的一部分的阀室VC和容纳在阀室VC中的阀材料V2。阀材料V2可为与常闭阀187的阀材料Vl的材料相同的材料。如图3A所示，在施加外部能量之前，阀材料V2存在于阀室 VC中，因此通道185为开的。然后，当外部能量E被施加到阀材料V2时，阀材料V2熔化、膨胀并流入到通道185中。在进入通道185时，阀材料V2固化以阻挡流经通道185的流体。 参照图1，用小的黑色圆圈表示常闭阀187，而用大的黑色圆圈表示常开阀188。图4是示出了根据一个示例性实施例的利用微流体装置210检测分析物的方法的流程图。
诸如从实验者收集的全部血液的流体样品被引入样品室100中( 呆作10),然后通过样品分离部件中的离心分离，分离出包含血清或血浆的上层清液与包含血细胞的沉淀 (操作11)。在分离出上层清液之后，打开连接样品分离部件和第一反应室150的通道的常闭阀187，然后利用平台200的旋转产生的离心力作为驱动压力将上层清液运送至第一反应室150 (操作12)。这里，上层清液还可通过连接第一反应室150和第二反应室160的通道被运送至第二反应室160。当上层清液流入第一反应室和第二反应室时，存在于上层清液中的待测分析物结合到容纳在第一反应室和第二反应室中的捕获材料。分析物和捕获材料的这种结合可提供第一组合物(操作13)。在这方面，为了有助于分析物和捕获材料的结合，平台200从一侧向另一侧摇晃数次。在形成第一组合物之后,连接第一缓冲室110和第一反应室150的通道185的闭阀187被打开，利用平台200的旋转产生的离心力作为驱动压力将共轭缓冲物输送至第一反应室150(操作14)。这里，输送至第一反应室150的共轭缓冲物还可通过连接第一反应室150和第二反应室160的通道185被传送至第二反应室160。当共轭缓冲物流入第一反应室和第二反应室时，共轭缓冲物与容纳在第一反应室和第二反应室中的每个中的对应的第一组合物结合。在一个示例性实施例中，共轭缓冲物可与包含在第一组合物中的分析物结合，以形成具有夹层结构的第二组合物(操作15)。在这方面，为了有助于共轭物和第一组合物的结合，平台200可以从一侧向另一侧摇晃数次。在形成第二组合物之后，连接清洗缓冲室120和第一反应室150的通道185的闭阀被打开，利用平台200的旋转产生的离心力作为驱动压力将清洗缓冲物输送至第一反应室150。这里，输送至第一反应室150的清洗缓冲物还可以通过连接第一反应室150和第二反应室160的通道被运送至第二反应室160。输送至第一反应室和第二反应室的清洗缓冲物可去除没有形成第二组合物而留在反应室中的残留物(操作16)。在去除了这种未结合的残留物之后，连接第一反应室和第二反应室的通道的阀被关闭(操作17)。因此，第一反应室和第二反应室之间的通道的阀可为常开阀，如上所述。在关闭了第一反应室和第二反应室之间的通道的情况下，连接第二缓冲室130和第一反应室150的通道的闭阀与连接第二缓冲室130和第二反应室160的通道的闭阀均被打开，利用平台200的旋转产生的离心力作为驱动压力将基质材料输送至第一反应室150 和第二反应室160 (操作18)。当基质材料被输送至第一反应室和第二反应室时，形成第二组合物的共轭物可与基质材料反应，因此引发颜色变化和/或产生特定的颜色。在预定时间之后，连接第二缓冲室140和第一反应室150的通道的闭阀与连接第二缓冲室140和第二反应室160的通道的闭阀均被打开，以利用平台200的旋转产生的离心力作为驱动压力将停止溶液输送至第一反应室150和第二反应室160 (操作19)。当停止溶液进入第一反应室和第二反应室时，第二组合物和基质材料之间的基质反应可被终止。在完成基质反应之后，在第一反应室150中形成的第二组合物和在第二反应室 160中形成的第二组合物均通过检测部件相对于着色程度进行测量，从而测量每个分析物的浓度(操作20)。在一个示例性实施例中，可在第一反应室和第二反应室中直接执行分析物浓度的测量。在另一示例性实施例中，在将清洗缓冲物输送至第一反应室和第二反应室之后，第二组合物与固定支撑件(诸如珠)分离，并且第二组合物被输送至第一检测室170 和第二检测室180，以测量分析物的浓度。根据示例性实施例的一方面，在单个微流体装置中可同时测试(或检测)若干分析物，从而对分析物提供快速且有效的测试同时降低制造该装置的成本。而且，正极和/或负极控制可包括在微流体结构中，以确保测试的质量。尽管上面已经参照附图描述了示例性实施例，但是清楚理解的是这些示例性实施例不具体限制本发明构思的范围。因此，本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明构思的原理和精神的情况下，可对这些示例性实施例进行改变和/或变型。因此，明显理解的是，本发明构思不限于上述示出的技术构造和布置。
权利要求
1.一种微流体装置，所述微流体装置包括多个反应室，分别容纳将与不同分析物结合的多个捕获材料；多个通道，连接所述多个反应室； 多个阀，设置在所述多个通道内并被构造为控制流经所述多个通道的流体。
2.根据权利要求I所述的微流体装置，其中，所述多个通道定位成在所述多个反应室之间提供流体连通。
3.根据权利要求I所述的微流体装置，其中，每个阀为开阀，在对所述阀施加能量之前为打开的以使流体流动，并且所述开阀包括包含相变材料和发热流体的混合物，其中，从由蜡、凝胶和热塑性树脂组成的组中选择相变材料。
4.根据权利要求3所述的微流体装置，其中，所述发热流体包括载体油和分散在载体油中的多个微加热颗粒，其中，从由微金属氧化物、聚合物颗粒、量子点和磁珠组成的组中选择微加热颗粒。
5.根据权利要求I所述的微流体装置，所述微流体装置还包括对阀提供能量的外部能量源，其中，外部能量源包括激光束源。
6.根据权利要求I所述的微流体装置，其中，从由抗体、抗原、受体、配体、寡核苷酸、半抗原和适配体组成的组中选择捕获材料，其中，捕获材料结合到聚苯乙烯珠或板。
7.根据权利要求I所述的微流体装置，其中，所述多个反应室中的至少一个具有固定并放置捕获材料的固定区域，其中，固定区域为由从聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃共聚物、聚苯乙烯和聚碳酸酯中选择的材料组成的基底。
8.根据权利要求I所述的微流体装置，所述微流体装置还包括第一缓冲室，容纳结合到不同分析物的多个共轭物；第二缓冲室，容纳与共轭物反应并产生颜色的基质材料；第三缓冲室，容纳终止与基质材料的反应的停止溶液。
9.根据权利要求8所述的微流体装置，其中，所述共轭物为从由抗体、抗原、受体、配体、寡核苷酸、半抗原和适配体组成的组中选择的任意一种。
10.一种分析物检测方法，所述方法包括将包含多个分析物的样品和共轭物输送至多个反应室；通过将样品和共轭物与容纳在所述多个反应室中的捕获材料结合而形成组合物；在形成所述组合物之后，关闭连接所述多个反应室的通道；在关闭通道之后，将基质材料输送至所述多个反应室，以使基质材料与所述组合物反测量基质材料和所述组合物之间的反应产生的光，以确定样品中的所述多个分析物的浓度。
11.根据权利要求10所述的分析物检测方法，其中，形成组合物的步骤包括将样品引入微流体装置，以将样品输送至所述多个反应室；在输送样品之后，使包含在样品中的所述多个分析物结合到容纳在所述多个反应室中的不同的捕获材料，从而形成多个不同的第一组合物；在形成第一组合物之后，将共轭物输送至所述多个反应室并使共轭物结合到所述第一组合物，从而形成第二组合物。
12.根据权利要求10所述的分析物检测方法，所述方法还包括在形成所述组合物之后，将清洗缓冲物引入所述多个反应室中的每个反应室，以去除未形成所述组合物的残留物。
13.根据权利要求10所述的分析物检测方法，其中，关闭连接所述多个反应室的通道包括将能量施加到通道的阀，以熔化阀的阀材料，从而关闭通道。
14.根据权利要求10所述的分析物检测方法，其中，将基质材料输送至多个反应室以使基质材料与所述组合物反应包括分别将基质材料输送至所述多个反应室，以执行基质材料与包含在所述组合物中的共轭物的基质反应。
15.根据权利要求10所述的分析物检测方法，所述方法还包括将停止溶液引入到所述多个反应室中的每个反应室中，以停止基质材料与所述组合物的反应。
全文摘要
提供了一种具有多个反应室以同时检测多个不同分析物的微流体装置以及利用该微流体装置的分析物检测方法。所述微流体装置包括多个反应室，容纳将与不同分析物结合的多个捕获材料；多个通道，连接所述多个反应室；多个阀，设置在所述多个通道内以控制流经所述多个通道的流体。
文档编号B01L3/00GK102580644SQ20121001460
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月10日 优先权日2011年1月10日
发明者李凡石, 金贵炫 申请人:三星电子株式会社