微流控检测系统和微流控盒的制作方法

本发明涉及一种适于执行样本的光学分析的微流控检测系统以及一种适用于这种微流控检测系统的微流控盒。

背景技术：

微流控检测系统和该系统的微流控盒在本领域中是公知的。这样的微流控检测系统通常包括检测器组件和至少一个微流控盒，其中微流控盒成形为在微流控盒的流体通道中保持样本，例如液体样本。微流控盒能够被插入到检测器组件的狭槽内用于光学分析。该微流控检测系统通常用于非常快速地且相当低成本地执行液体分析。通常这样的微流控检测系统用于高通过量分析。由于能够在医生处或甚至在患者家里执行的标准分析的发展，要求用于微流控检测系统的一般费用相对较低。

许多标准分析要求样本应当使用具有不同波长的光源经受数次检测。

US 3,910,701公开了一种用于测量光反射、吸收和/或透射的装置，其具有：多个发光二极管(LED)，布置以朝向试样检测光发射，其中各个二极管选择以发射不同波长的光线；以及至少一个光响应传感器，其布置以接收由试样反射和/或透射的、并起源于每个发光二极管的光线。电驱动电路装置设置用于对多个不同波长的LED交替地或顺序地供电，以使得由传感器接收的反射光或透射光是相应LED的不同波长的函数。这多个LED源和光响应传感器安装在尺寸和形状类似于摄像头的独立模块中，并且该模块可拆卸地连接至用于该器械的便携式壳体。这样，可简单地通过移动该模块来针对每个检测位点提供多个不同的源模块。

US 7,791,728公开了一种用于光学地分析物质的微流控分析系统，其包括具有多个可选择单波长光源的光源、光学地耦接至光源的物质展示构件、以及与物质展示构件关联的光学检测系统。光源和波长选择系统包括光生成传送带，其具有耦接至它的多个单波长光源。传送带能够旋转用于检测的所需单波长光源的位置。由于使用具有多个单波长光源(诸如，发光二极管(LED)或激光器)的多波长选择器结构，微流控分析系统适用于完成毫米或毫升级液体体积上的光学分析。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种微流控检测系统，其能够应用于以非常快速且简单的方式执行多种分析。

本发明的目的是提供一种微流控检测系统，其能够应用于以相对较低的成本执行非常高精度的分析。

本发明的其他目的是提供一种微流控检测系统，其是稳定的且具有长期耐久性。

在一个实施方式中，本发明的目的是提供一种微流控盒，其适于执行多种不同分析以及其中微流控盒有利地能够用作为微流控检测系统的部件。

在一个实施方式中，目的是提供一种微流控检测系统，其能够应用于在非常小的液体样本上执行分析，诸如体液样本，其中微流控检测系统能够应用于多种不同分析，包括使用不同波长的光束，而同时该微流控检测系统的成本相对较低。

通过如权利要求书中限定的以及下文中描述的本发明已经解决了这些和其他目的。

已经发现本发明及其各个实施方式具有多个其他优点，这通过下述描述对于本领域技术人员来说是显而易见的。

本发明的微流控检测系统是非常紧凑型系统，其能够应用于许多各种不同的分析以及其中针对每次分析仅需要少量的液体样本。该检测能够以非常快速的方式执行并因此该微流控检测系统能够应用来进行高通过量的分析。

术语“检测”和“分析”可互换地使用。

本发明的微流控检测系统包括微流控盒和检测器组件。

微流控盒在原则上能够是适于光学读出的任意微流控盒。微流控盒包括第一和第二侧面以及至少一个流体通道和针对该一个或多个流体通道的至少一个入口用于进给液体样本。该一个流体通道或多个流体通道包括多个第一光学检测位点。

相配的微流控盒的示例例如是在WO13189502、US2011045492、US2009317793或US2007286774中描述的那些微流控盒，它们可选地修改以具有多个检测位点。其他优选的微流控盒在下文描述。

检测器组件包括用于插入微流控盒的狭槽，以及具有光路的第一固定光源和用于从第一光学检测位点读出光信号的光学阅读器。检测器的狭槽成形以使得在微流控盒插入到狭槽内时，微流控盒的各第一光学检测位点中的至少一个定位在第一光源的光路中。在一个实施方式中，第一光源包括配置用于发射具有不同波长的多个不同光束的多色发光二极管(LED)，以及用于切换多个不同光束开关的电路。有利地，不同光束优选具有窄的谱宽。这将在下文进一步讨论。

术语“固定光源”指代可操作地仅处于检测器组件中一个物理位置中的光源。在使用中，该固定光源处于该单个可操作位置。在光源损坏或出于其他原因不可操作时，通过以替换的光源卸下该不可操作光源光源，可有利地更换光源。

光源是固定光源且是不可动光源的事实使得微流控检测系统相对于现有技术的微流控检测系统非常紧凑，且它同时是非常稳定的和/或鲁邦性的。

术语“光路”指代光线路径。光路可例如通过一个或多个透镜或平面镜或其他光学部件来操纵。有利地，至少一部分光路是LED和定位于光路内的光学检测位点之间的自由空间。

在一个实施方式中，LED布置以直接照射所述第一检测位点中的一个而无需使用其他光学元件，即在一个或多个光路中没有布置任何光学部件。

术语“光学检测位点”指代微流控盒的一个或多个流体通道中一个的一部分，其具有透明窗并包括或被构造以包括经由透明窗经受光学分析的样本部。光学检测位点有利地是所述至少一个流体通道的相对较小部位，优选地以所述至少一个流体通道的一段的形式和/或优选地与所述至少一个流体通道中的至少一个流体连接的腔室。

光学检测位点可确定为光路所照射的、并且信号从其指向光学阅读器的位点。

术语“光学检测位点”可以是第一光学检测位点中的至少一个。

以单数形式使用的术语“光学检测位点”还应该解释为包括复数形式的“光学检测位点”，除非另有指定。

术语“第一光学检测位点”指代为指示将由第一固定光源照射的光学检测位点。

术语“光路”在本文中指代由LED发射的光线的定向投射。光路不是连续的但可具有足以执行所需分析的所需持续时间。合适的持续时间可以例如是多至10秒，诸如从约1毫秒至约5秒。

术语“光线”用于指示光路的一部分，即光路包括多条光线。

检测器组件中的狭槽适于微流控盒。通常微流控检测系统将包括多个微流控盒，它们一个接一个地可插入到检测器组件中用于执行至少一个分析。

检测器组件中的狭槽在一个实施方式中可适用于不同形状和/或尺寸的微流控盒。

在一个实施方式中，检测器组件的狭槽和微流控盒构造为使得在微流控盒完全插入到狭槽内时，微流控盒的第一检测位点中的至少一个定位于第一光源的光路中。因此插入微流控盒并将光学检测位点准确地插入到检测器组件内是简单的。

检测器组件的狭槽和微流控盒构造为使得在微流控盒插入到狭槽内的预定位置时，微流控盒的第一检测位点中的至少一个定位在第一光源的光路中。微流控盒不需要完全插入。微流控盒进入狭槽内的预定位置由将微流控盒保持在临时固定位置的棘爪装置确定。因此微流控盒可具有若干光学检测位点，它们一个接一个地能够定位在处于光源(例如，同一光源)的光路中的检测器组件内。

该棘爪装置以公知的并可在微流控盒和/或检测器组件上的选定位置处包括凸出的凸缘和/或空腔，棘爪装置啮合或卡扣就位以将微流控盒定位在检测器组件内。

在一个实施方式中，检测器组件布置以将微流控盒定位在一个或多个期望位置。该微流控盒的自动或半自动操作是在其他现有技术系统中公知的。

光学检测位点具有透明窗用于至少两个不同光束。透明窗例如是以至少一个流体通道的透明壁段的形式。

微流控盒可有利地至少部分地是透明玻璃或聚合物。在优选实施方式中，微流控盒包括聚合物基底，其具有一个或多个通道形状的空腔，它们由箔片罩住，箔片至少在光学检测位点是透明的进而以形成一个流体通道或多个流体通道。

在一个实施方式中，该盒包括在光学检测位点中或附近布置的一个或多个集成透镜和/或反射镜。该一个或多个集成透镜和/或反射镜可用于指引、和/或聚焦光束至光学检测位点。

一个或多个集成透镜和/或反射镜和/或其他光学部件可布置在微流控分析系统中的任意期望位置处，从而引导光束、指引光束、限定光束、聚焦光束和/或准直光束或其他方式操纵光束。

第一检测位点中的至少一个具有透明窗用于从光学检测位点读出光学信号。在一个实施方式中，第一检测位点中的至少一个具有透明窗用于至少两个不同光束和用于读出光学信号。

如下文中更加详细地描述的，有利地是从基底提供微流控盒，基底具有空腔和/或通道以及用于基底的罩和优选地其他元件，诸如电力传输线、阳极、阴极和/或其他部件，其中基底和罩中的至少一个是透明材料以进而提供透明窗。

在一个实施方式中，在盒插入到检测器组件的狭槽内时，LED和光阅读器定位在微流控盒的相反侧面上。LED布置以指引光束的方向朝向光学检测位点，以及光阅读器布置以读出以未吸收光或反射光(即穿过光学检测位点的光)形式的信号。在该布置中，光阅读器还可以布置以读出来自激发荧光团的光线发射的信号。

优选地，在盒插入到检测器组件的狭槽内时，LED和光阅读器定位在微流控盒的同一侧面上。LED布置以指引光束的方向朝向光学检测位点，以及光阅读器布置以读出以反射光形式的信号或来自激发荧光团的光线发射的信号。

在一个实施方式中，光阅读器定位以收集超出全内反射的临界角的光线形式的信号。该构造特别有利地用于执行超临界角荧光(SAF)分析，其中待确定的靶标以荧光团标记。通过使用SAF，能够以简单且有效的方式获得非常高的分辨率。SAF方法在现有技术中已经初步地用于简单的显微镜检查，诸如Thomas Ruckstuhl和Dorinel Verdes的《超临界角荧光(SAF)显微镜检查》(《Optics Express》，2004年第12卷第18期，第4246-4254页)中描述的。这些SAF结构和方法能够以简单方式修改以应用于本发明的微流控检测系统中。

SAF方法和结构特别地有助于执行免疫分析。

在一个实施方式中，在盒插入到检测器组件的狭槽内时，光阅读器布置用于从至少一个第一检测位点中的液体样本读出至少一个吸收特性。

在一个实施方式中，在盒插入到检测器组件的狭槽内时，光阅读器布置用于从至少一个第一检测位点中的液体样本读出至少一个反射特性。

在一个实施方式中，在盒插入到检测器组件的狭槽内时，光阅读器布置用于从至少一个第一检测位点中的液体样本读出至少一个发射特性。

光阅读器原则上能够是任意类型的光检测器，其能够感测考虑中的波长，即具有期望从光检测位点获得的(例如通过光学检测位点发射、反射或穿过的)波长的光线。

有利地，光阅读器是多波长阅读器。

在一个实施方式中，阅读器包括光电二极管阵列和/或光电倍增管。合适的检测器可例如从美国布里奇沃特的Hamamatsu公司或从美国圣何塞的Atmel公司获得。

在一个实施方式中，光阅读器是数字成像阅读器，优选地以电荷耦合器件(CCD)阅读器形式。

有利地，CCD阅读器是彩色阅读器，诸如3CCD阅读器或滤色镜镶嵌CCD阅读器。

3CCD阅读器是包括将图像分割为红色、绿色和蓝色分量的二向色分束器棱镜的CCD阅读器。

滤色镜镶嵌CCD阅读器是包括滤色镜的CCD阅读器，诸如Bayer掩模、RGBW掩模(红、绿、蓝、白色滤光镜阵列)、或CYGM掩模(青色、黄色、绿色、洋红色滤光镜阵列)。

有利地，光阅读器是分光计，分光计优选地构造为以包括该至少两个不同光束的带宽操作。

分光计也通常被称作分光镜并用于测量各特性，诸如特定带宽上光强或光偏振。

优选地，分光计配置为确定包括可见光的带宽上的光强。

在一个实施方式中，分光计配置为确定包括至少两个不同光束的带宽上的光强。

在一个实施方式中，分光计配置为确定至少约20nm的带宽上、优选地至少约100nm、诸如多至800nm的带宽上的光强。在一个实施方式中，分光计具有从约0.5至约20nm、诸如从约5至约1nm的光谱分辨率。

在一个实施方式中，光阅读器是光纤分光计，其包括多根光纤，布置以从光检测位点接收光线。光纤分光计可例如布置以使得各个光纤在其一端捆成束并布置以从光检测位点收集光线，以及在光纤的另一端，光纤束被分为两根或多根单光纤或光纤子束，每个第二端单光纤或子束连接至分光计用于分析各自预先波长范围内的光线。

分光计可包括CCD阅读器。

在一个实施方式中，第一光源的电路配置为彼此独立地切换多个不同光束的开和关，优选地，检测器组件编程以控制第一光源的电路。

LED有利地构造为使得每次仅发射一个光束并使得能够一个接一个地切换多个不同光束的开和关。各个光束的持续时间可以是相同的或不同的，并且有利地，持续时间是几秒，诸如达到10秒。

在一个实施方式中，检测器组件编程以预定模式每次一个的切换多个不同光束的开和关，该预定模式有利地是基于待执行的检测分析来选择。

在一个实施方式中，检测器组件编程以切换多个不同光束的开和关以使得每次仅打开LED的不同光束的一个。

在一个实施方式中，多个不同光束包括至少两个不同光束，诸如从2至5个不同光束。

通常，期望的是每个光束具有窄的谱宽，优选是100nm或更小。优选地，彼此独立的不同光束具有达到约50nm的谱宽。通过使用具有该窄谱宽的光束，微流控检测系统能够应用于以高分辨率检测不同分量或以不同荧光团标记的分量，即使其中浓度非常小或非常大，以及此外该确定可以既是定性的又是定量的。

术语“带宽”在本文中用于指代“波长带宽”。

术语“谱宽”在本文中用于指代从光源发射的、并以最大功率级一半的功率级围绕中心波长的光束的波长范围。

在一个实施方式中，彼此独立的多色LED的多个不同光束中的每个具有达到约25nm的谱宽。

在一个实施方式中，彼此独立的多色LED的多个不同光束中的每个具有达到约5nm的谱宽。

在一个实施方式中，彼此独立的多色LED的多个不同光束中的每个具有达到约2nm的谱宽。

有利地，多色LED的多个不同光束是单色光束。

原则上，多色LED可包括具有任意中心波长和/或峰值波长的光束，其优选地适于待分析的靶标。

各个光束的中心波长和峰值波长可以彼此相同或不同。针对任选的分析，微流控检测系统可在执行分析之前进行校准以排除系统性误差或考虑偏移或温度变化。

在一个实施方式中，多色LED的多个不同光束包括具有约575nm至约625nm的中心波长的光束。

在一个实施方式中，多色LED的多个不同光束包括具有约425nm至约475nm、优选为约450nm的中心波长的光束。

在一个实施方式中，多色LED的多个不同光束包括红色光束和蓝色光束。

在一个实施方式中，多色LED包括下述光束：

红色：610<λ<760。

橙色：590<λ<610。

黄色：570<λ<590。

绿色：500<λ<570。

蓝色：450<λ<500。

在一个实施方式中，多色LED的多个不同光束包括至少三个单色光束，选自红色、橙色、黄色、绿色或蓝色光束。

合适的多色LED的示例是由Marubeni美国公司市售的双色LED(双芯片)和多色LED(多芯片)，http://tech-led.com/LED_die_bare_chips.shtml.

多色LED有利地是例如通过包括集成放大器或通过分体式放大器或放大结构来放大。

在一个实施方式中，来自LED的光束沿光路限制以使光点直径变窄从而优选地使得处于至少一个第一检测位点的光点直径具有期望的狭窄光点直径和期望的高强度。

有利地，微流控盒具有多个光学检测位点。

在一个实施方式中，微流控盒的一个流体通道或多个流体通道包括多个第一光学检测位点，检测器组件和微流控盒构造为使得在微流控盒在第一预定位置处插入到狭槽内时，微流控盒的第一光学检测位点中的一个定位在第一光源的光路中，以及在盒在第二预定位置处插入到狭槽时，微流控盒的第一光学检测位点中的另一个定位在第一光源的光路中，其中狭槽内微流控盒的第一和第二预定位置中的每个优选地由将微流控盒保持在暂时固定位置的棘爪装置来确定。

棘爪装置可以如上所述。

有利地，微流控检测系统包括彼此相同或不同的多个固定光源。

根据本发明的微流控检测系统还包括一个实施方式，其中微流控盒的一个流体通道或多个流体通道包括至少第二光学检测位点，以及检测器组件包括具有光路的至少第二固定光源，检测器的狭槽成形以使得在微流控盒插入到狭槽内时，微流控盒的第二光学检测位点定位在第二光源的光路中，第二光源优选地包括配置为发射具有不同波长的多个不同光束的多色发光二极管(LED)和用于切换多个不同光束开和关的电路。

有利地，布置用于从第一光学检测位点读出信号的光阅读器配置用于从第二光学检测位点读出光信号。

术语“布置用于”和“配置用于”可互换地使用。

在一个实施方式中，检测器组件包括第二光阅读器，其配置用于从第二光学检测位点读出光信号。

有利地，微流控盒的一个流体通道或多个流体通道包括多个另外的光学检测位点，以及检测器组件包括具有各自光路的多个另外的固定光源。检测器的狭槽成形以使得在微流控盒插入到狭槽内时，微流控盒的多个另外光学检测位点定位在多个另外光源的各自光路中。多个另外光源中的每个优选地包括配置为发射具有不同波长的多个不同光束的多色发光二极管(LED)和用于切换多个不同光束开和关的电路。因而能够同时执行多种分析。

检测器组件可包括一个或多个相同的或不同的阅读器用于从多个光学检测位点读出信号。

为了避免或减少由不同LED发射的光束之间或来自不同光学检测位点的信号之间的干扰的风险，例如由于入射光引起，微流控检测系统可有利地包括光导。光导可优选地布置以限定光路和/或信号。可任选地，微流控检测系统可包括用于进一步指引光束的准直部件。透镜和反射镜可在一个实施方式中应用于聚焦和/或指引光线。

在一个实施方式中，检测器组件包括用于一个或多个固定光源的光隧道，用于阻止来自各个固定光源的光束同时传输光线至两个或多个检测位点。优选地，光隧道构造为避免来自固定光源的入射光传输至未布置在光源的光路中的检测位点。

在一个实施方式中，微流控盒的一个流体通道或多个流体通道包括多个检测位点，它们配置用于执行多个不同分析。检测位点可包括例如如下文所述的任意类型的检测位点。

多个检测位点可有利地包括至少一个电检测位点。电检测位点是流体通道内的位点，其配置用于通过电极读出电信号。因此，电检测位点不需要是透明的。

电检测位点包括布置用于在电检测位点处执行电化学检测的电极。电极包括连接至微流控盒连接焊盘的电线。

电线能够以任意类型的电力传输线的形式，诸如印刷金属线。其他优选选择如下所述。

微流控盒的连接焊盘配置用于提供电触点至检测器组件的读出。

检测器组件包括至少一个电阅读器用于经由所述连接焊盘从电检测位点读出电信号。

在一个实施方式中，电阅读器包括电压表，其电连接至布置于狭槽内的电压表连接焊盘，从而使得在微流控盒插入到狭槽内时，微流控盒连接焊盘与电压表连接焊盘电连接。由此微流控盒能够以简单的方式相对于检测器组件精确地定位，例如还使用上述的棘爪装置。

有利地，检测器组件还包括至少一个输出接口，诸如显示器和/或打印机，以及处理器。处理器可以是任意类型的处理器，优选为集成到检测器组件内的可编程计算机。在一个实施方式中，检测器组件经有线或经由无线连接来连接至计算机。

检测器组件可以例如连接至中心数据库，其包括患者日志，并通过例如扫描与患者相关的条形码或芯片，例如患者手腕上的条形码或患者内的芯片，来确定患者，以确保结果被输入到中心数据库的患者日志内，或检测器组件可从患者日志接收关于在来自患者的样本上将执行何种分析的指令。

处理器可通过软件编程来执行一个或多个期望分析。

在一个实施方式中，检测器组件可编程以执行多路读出信号。

在一个实施方式中，微流控盒包括机器可读码，其包括关于使用盒将执行的分析的指令，以及检测器组件包括代码阅读器用于读出机器可读码并输送关于将要执行的分析的指令到处理器，其中处理器编程以至少部分地基于从机器可读码获得的指令控制至少一个阅读器和输出接口，优选地，所述至少一个阅读器是光学阅读器和电阅读器中的至少一种。

条形码可以是任意类型的条形码，诸如1D、2D或3D条形码。

在一个实施方式中，检测器组件包括多个微流控盒，其包括用于不同分析的不同条形码。

有利地，微流控盒的相应条形码每个编码用于执行预定数量的检测位点的读出。

条形码系统可例如用于指示客户端应该访问哪个分析和/或客户端应该访问哪个分配位点以阅读出。

由此，制备用于数个不同分析的微流控盒应该与不同条形码一起销售，其中各自条形码编码以允许使用相应分析。由此，不需要针对不同的分析或分析组合来制造不同的微流控盒，以及用于多种不同分析的一种或数种类型的微流控盒的大量生产，而不是制造许多不同类型的微流控盒，极大地降低了成本。

在一个实施方式中，至少一个微流控盒包括条形码，其编码用于从仅读出一些检测位点。

检测器组件有利地使用合适的软件编程。软件有利地包括中心数据库，其能够用于分析所得到的检测，例如用于通过在具有已知成分的样本上执行校准测试。

在一个实施方式中，软件包括数据库，其具有确定预选疾病的数据，以及在患者具有这些疾病中的一种时，它能够在从来自该患者的样本上执行分析时确定出。由此例如在一个区域中的传染病的发作能够非常快速地确定。

在一个实施方式中，软件包括数据库，其具有识别预选病原体组分的数据，诸如能够针对该病原体微生物执行分析，通过执行该分析，能够非常快速地确定该病原体组分在来自患者的样本中的浓度，以及能够在患者治疗期间执行相比于其他类似患者的治疗进程的监视。

在一个实施方式中，软件包括用于执行用于多种分析结果的嵌入决策树的程序，进而基于样本上运行的实际分析数量提供自适应响应。

在一个实施方式中，微流控盒的批量信息处于中心数据库中以及检测器组件能够通过条形码或通过批号访问该信息。由此需要关于微流控盒的有限数据。

检测器组件可优选地包括温度控制元件，其布置用于在微流控盒插入到检测器组件内的狭槽中时接触狭槽内的微流控盒并优选地靠近至少一个检测位点。

该温度控制元件能够例如包括珀耳帖(peltier)元件、薄膜加热元件和/或其他电阻电热元件。

在一个实施方式中，检测器组件构造为在微流控盒的流体通道内通过在微流控盒的泵吸室内交替地施加加热和冷却空气来执行泵吸效应，其中泵吸室与流体通道流体接触。通过在泵吸室内交替地施加加热和冷却空气，泵吸室内的压力将交替地升高和降低进而导致泵吸效应。

在一个实施方式中，检测器组件包括可动针用于促动流体通道内的液体样本。能够应用于该实施方式中的微流控盒包括柔性隔膜，例如以箔片的形式，其罩住流体通道的一部分或与流体通道流体连通的腔室，以及针布置为被按压到通道或腔室内以执行泵吸效应。

该泵吸效应可应用以填满期望区域，例如流体通道的腔室，和/或用于执行液体和固体的混合。

在一个实施方式中，检测器组件包括例如以可动针的形式的促动器，用于暂时性地压下或可选地封闭流体通道。

促动器例如是步进马达驱动的促动器，例如在WO2012016107中所公开的。

促动器可形成隔膜泵，其与流体阻力结合能够确保一个或多个腔室，诸如所有腔室的填充。

在使用中，液体样本输送至微流体盒以及微流体盒例如手动地或使用例如盒式机器人功能的机器人来插入到检测器组件的狭槽内。

优选地，微流控设备将在下文进一步描述。

术语“液体样本”指代含有液体的任意样本，包括含有固体部分的液体样本，诸如弥散系和悬浮液。样本在执行该方法时包括液体。

原则上，能够应用任何液体样本，包括但不限于含有颗粒的液体样本，诸如离散颗粒。在一个实施方式中，液体样本是任选地与水混合的碾碎食物或组织，或它可以是其提取物。因此，微流控检测系统能够例如应用于执行组织、蔬菜、肉类等的定性和/或定量检测。

在一个实施方式中，液体样本包括例如以水悬浮液形式的人类或动物的粪便。

在一个实施方式中，液体样本包括废水或大自然资源的水，例如湖或河。

在一个实施方式中，液体样本包括标记物，诸如优选地结合至将要执行至少一个分析的靶标组分的荧光团。荧光团在一个实施方式中可结合至磁性颗粒。

通常，期望的是选择具有相对特定的发射波长和能量的荧光团，用于靶标组分的更简单的定性或定量确定。特别地，期望的是发射波长是相对特定的，即它能够优选地具有在该确定方法中足够地窄以至于能够与其他发射物区分的波段。

术语“相对特定波长”指代的是该波长能够与该检测中其他发射波长区分开。

特别地，在具有数个不同荧光团和可任选地数个靶标成分的情形中，优选地是荧光团具有相对特定发射波长以使得来自相应荧光团的发射能够与来自其他的进行区分。

荧光团能够是任意类型的荧光团，其能够配置为结合至磁性颗粒的俘获位点。荧光团对于本领域技术人员来说是公知的并是商业可得的，

量子点的示例在US 7498177中描述，以及可从Life Technologies Europe BV.可得的量子点包括超过150种不同的产品配置，其具有跨越宽泛波长范围的发射波长，例如具有如下相应发射波长的量子点：525、545、565、585、605、625、655和IR 705及800nm。在一个实施方式中，抗生物素蛋白链菌素、生物素、抗体和多种不同的官能体能够与Invitrogen/Life Technologies portfolio的量子点产品缀合。

量子点的示例还包括从Arkansas 72764斯普林顿的Ocean NanoTech可得的量子点，包括超过40种不同产品配置，其具有在nm上跨度的发射波长和PEG或其他生物兼容涂层的官能外核，例如具有下述相应发射波长：530、550、580、590、600、610、620和630nm。来自Ocean NanoTech的量子点包括具有不同官能团的量子点，例如胺、COOH、苯硼酸(PBA)，以及具有两亲性聚合物和PEG涂层的量子点。从Ocean NanoTech可得的量子点的其他示例是具有设置于甲苯中的单核，并仅具有十八胺涂层或具有两亲性聚合物和PEG涂层。

在一个实施方式中，荧光团是量子点或芳香族探针和/或耦联探针，诸如荧光素、苯的衍生物、金属硫化物荧光团或它们的组合物。

在一个实施方式中，荧光团可配置为结合例如微流控盒的光学检测位点内的选定俘获位点。

本发明还涉及一种适于作为微流控检测系统的部件的优选微流控盒。本发明的微流控盒也可以单独地或与现有技术检测器组件结合地使用。

本发明的微流控盒如上文所述。

本发明的微流控盒设计用于执行多种不同分析。盒包括至少一个流体通道和到达流体通道用于输送液体样本的入口。流体通道包括多个检测位点，该多个检测位点包括至少一个电检测位点，其包括布置用于在电检测位点处执行电机械检测的电极，以及至少一个光学检测位点，其具有用于在光学检测位点光学读出的透明窗。

迄今为止，从来没有提出提供一种微流控盒，其能够同时地应用于从同一样本执行光学和电学读出。本发明的微流控检测系统因此提供了一种新的概念，其打开了非常快速地且在同一样本上执行一种新系列的组合分析。该微流控盒既节省时间，并且所获得的结果可以更加精确，这是因为电和光学检测能够同时且在同一样本上执行。

有利地，盒包括多个电检测位点和/或多个光学检测位点。

优选地，所述一个或多个检测位点中的每个是以腔室的形式，具有比引导至腔室的流体通道的横截面大至少约25％、诸如至少约50％、诸如至少100％的横截面。

各个腔室可具有相同或不同尺寸。

有利地，光学检测位点中的一个或多个包括试剂，优选地所有光学检测位点包括试剂。试剂能够在原则上是任意试剂，诸如现有技术公知的试剂。

在一个实施方式中，盒的至少一个光学检测位点是吸收光学检测位点，其配置用于吸收检测，吸收光学检测位点优选地包括至少一种试剂，其选自凝集试剂、凝结试剂、抗体和/或抗原。

在一个实施方式中，盒的至少一个光学检测位点是比色检测位点，其配置用于比色检测，优选地比色检测位点包括至少一种试剂，其选自显色试剂。

显色试剂能够是任意类型的试剂，其在与针对使用微流控盒进行检测的靶标反应时诱发颜色变化。

能够经受比色检测、例如经由显色反应化学地转换位为有色产物的靶标包括酶底物和辅助因子。该靶标的非限制性示例包括葡萄糖、胆固醇、和甘油三酸酯。特别地，体液内总的胆固醇水平(例如，游离和酯化胆固醇的总和)能够通过将液体与包括胆固醇酯酶、胆固醇氧化酶、以及诸如N,N-二(4-磺丁基)-3-甲基苯胺、二钠盐(TODB)、4-氨基安替比林、和辣根过氧化物酶的可氧化染料反应的公知显色分析来分光谱地测量。

大量的显色反应剂可用于催化有色产物的形成。这些显色反应剂的示例包括丙氨酸转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶。丙氨酸转氨酶(ALT)是指示肝功能的反应剂。其他合适的显色反应剂包括α酮戊二酸、丙酮酸氧化酶、以及诸如N,N-二(4-磺丁基)-3-甲基苯胺、二钠盐(TODB)、4-氨基安替比林、和辣根过氧化物酶的可氧化染料。

通过显色比色检测可检测的其他靶标包括通过免疫测定可发现的靶标，诸如酶联免疫吸附试验(ELISA)。在典型的ELISA中，靶标由抗体特定结合，其转而由二次酶联抗体检测。联酶(显色反应剂)催化显色反应。该酶包括但不限于β-牛乳糖、碱性磷酸酶、和辣根过氧化物酶。

合适的显色试剂的选择将基于待检查的特定靶标。通常，能够与靶标直接或间接地反应以生成有色产物的显色试剂适用于本发明的微流控盒中。

在一个实施方式中，盒的至少一个光学检测位点是光谱检测位点，其配置用于光谱检测，优选地，光谱检测位点包括选自例如荧光团(诸如上述的荧光团)的标记物的至少一种试剂。

在一个实施方式中，盒包括实心基底，其具有至少一个通道形腔室，用于形成流体通道，其具有用于分配位点的腔室的以及可选地另外腔室，例如泵吸腔室和下沉段，诸如WO2012016107中描述的。

柔性箔片结合至实心基底以形成流体通道。箔片优选地通过焊接结合至实心基底。

在一个实施方式中，箔片是半透箔片，用于毛细管通气，例如选定气体的蒸发。

在一个实施方式中，实心基底负载针对至少一个电检测位点的电极和用于从电极读出的电传输线路。电极和电传输线路可有利地是模基体上的印刷电极，用于大量生产中的增加鲁棒性。

在一个实施方式中，箔片是聚合物，其负载针对至少电检测位点的电极和用于从电极读出的电传输线路。

在一个实施方式中，电极设置在箔片的两侧上，优选地通过贯通孔，以方便连接性并改进电极的鲁棒性。

有利地，电极和/或电传输线路通过蒸汽沉积、溅射和/或印刷来施加，优选地，至少一个电极和/或电传输线路是印刷的。

印刷能够是丝网印刷、照相凹版印刷、或传输打印。

在一个实施方式中，至少部分电传输线路嵌入在聚合物内，可选地箔片包括层压在至少部分电传输线路上的覆膜聚合物膜，以进而嵌入至少部分电传输线路。

聚合物箔片可例如包括热塑性聚合物，其优选地选自聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、或聚酰亚胺(PI)。

微流控盒能够以任意合适材料制成，例如用于现有技术的微流控盒的材料。

微流控盒可例如由聚合物制成的一种或多种单体制成，诸如选自如下的聚合物：环烯烃共聚物(COC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基戊烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚四氟乙烯(PTFE)、聚亚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯、苯乙烯丙烯酸共聚物、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚氯丁烯、聚异丁烯、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、硅树脂、环氧树脂、聚醚共聚乙酰胺、聚酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯酸、赛璐珞、醋酸纤维素、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯乙烯醇(EVAL)、氟塑料、聚缩醛(POM)、聚丙烯酸酯(丙烯酸)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚芳基甲酮(PAEK)、聚丁二烯(PBD)、聚丁烯(PB)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸环己烷二甲酯(PCT)、聚酮(PK)、聚酯/聚乙烯/聚乙烯、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、氯化聚乙烯(PEC)、聚酰亚胺(PI)、聚乳酸(PLA)、聚甲基戊烯(PMP)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、以及它们的混合物。

优选的聚合物包括聚酰亚胺，例如亚苯基-均苯四酰二亚胺，诸如聚(4,4’-氧基二亚苯基-均苯四酰二亚胺)，例如

在一个实施方式中，通过提供包括一个或多个通道和可选的腔室盒/或孔的刚性基底，并且通过一片或多片薄膜覆盖所述一个或多个通道和可选的腔室盒/或孔，从而制造微流控盒。通过注射成型来有利地制成刚性基底，然而也可以利用其他的模制方法。薄膜可以是聚合物或金属薄膜或包括聚合物和/或金属的分层膜，例如聚合物涂层的金属膜或金属溅射的聚合物膜。

基底和薄膜中的至少一个优选在可见区针对至少一个波长是透明的。有利地，基底和薄膜中的至少一个针对设定将要一起使用的检测器组件的不同光束中的至少一个是透明的。

薄膜可有利地焊接至基底。也可以提供胶粘。

通过提供来自如上述的基底和薄膜的微流控盒，微流控盒将具有基底侧盒薄膜侧。

应该强调的是，术语“包括”(comprises/comprising)在本文中使用时应该解释为开放式术语，即应该用于指定特别声明的特征的存在，诸如元件、单元、整数、步骤、部件和它们的组合物，然而不能排除一个或多个其他声明特征的存在或添加。

包括范围和优选范围的本发明的特征能够在本发明的范围内以各种方式组合，除非具有不能组合这些特征的特定原因。

附图描述

本发明将在下文中结合优选实施方式并参照附图进行更加详细地说明，其中：

图1示出了根据本发明的检测器组件；

图2示出了根据本发明的微流控盒；

图3示出了以侧视图的微流控盒；

图4示出了微流控盒的可替代实施方式；

图5示出了微流控盒的又一个实施方式；

图6示出了通过LED和CCD检测；

图7示出了通过LED和CCD的可替代检测；

图8示出了通过分光计检测；

图9示出了电检测；

图10示出了光隧道；以及

图11示出了适于电检测的微流控盒。

具体实施方式

附图是示意性的且仅旨在示出本发明的原理并且出于清楚起见进行简化。在全文中，相同参照数字用于相同或对应部件。

本发明的其他可应用范围将通过下文中给出的详细描述而变得显而易见。然而，应该理解的是，尽管指示本发明的优选实施方式的详细描述和特定示例仅通过示意给出，然而在本发明的精神和范围内的各种变化和改动将对于本领域技术人员通过详细描述而变得显而易见。

本发明由独立权利要求的特征限定。优选实施方式在从属权利要求中限定。权利要求书中任意参照数字对于它们的范围来说旨在为非限制性的。

前文中已经示出了一些优选实施方式，但应该强调的是，本发明不限于这些，而是可以在后面权利要求书限定的主题内以各种方式体现。

图1示出了根据本发明的检测器组件1。检测器组件包括屏幕2，其用于可视地设置检测器组件以及可视地显示在检测器组件1上执行的测量结果。

检测器组件1包括控制按钮3，其用于设置并操作检测器组件。检测器组件还包括用于与诸如计算机或打印机的其他硬件连接的工具。

检测器组件1还包括狭槽4，其中可插入微流控盒。微流控盒在下面更加详细描述。检测器组件的内部包括用于在盒插入到狭槽内时保持微流控盒处于固定位置的工具。

因此，在包括感兴趣样本的微流控盒插入到检测器组件1的狭槽4内时，检测器组件可在样本上执行测量。测量可例如是光学测量，诸如光度或比色测量。还可以基于电荷耦合设备的测量或磁性测量。

图2示出了适用于本发明的微流控盒10。在该实施方式中，微流控盒10包括基底12，其具有以通道11形式的五个腔室。每个通道11包括入口13和水槽14，其具有未示出的柔性壁段。

微流控盒10还包括凹入部，其提供针对通道11的读出段16，其中通道包括透明窗以及其中磁性颗粒可使用未示出的磁体被暂时性固定。

在该实施方式中，每个通道11包括临时固定的磁性颗粒和临时固定的荧光团。微流控设备分割为各个区，包括区0，其是入口区，区1和区2，其包括临时固定的荧光团和磁性颗粒17，布置以使得它们不反应直至它们与液体样本接触，区3，其是读出区，以及区4，其是水槽区。

在一个实施方式中，区1包括临时固定的荧光团以及区2包括临时固定的磁性颗粒。

在一个实施方式中，区1包括临时固定的磁性颗粒以及区2包括临时固定的荧光团。

微流控10在需要时可包括区1和区2的数个子区。

在使用中，液体样本输送至入口13，样本使用柔性壁段吸入通道的区1，这将在后面详细描述。可选地，液体样本在区1中脉动以在区1内溶解或回溶固定元件17。然后液体样本进一步吸入到通道11内到达区2，用于在区2内溶解或回溶固定元件17。在预选的孵化时间后，液体样本被完全地吸入到水槽14内。磁性颗粒在读出区3中固定。此外，在需要时，液体样本能够通过使用水槽14的柔性壁被重新引入到通道11内，以及使用液体样本能够冲洗固定的磁性颗粒从而移除未固定的荧光团和可能会提供噪音的其他元件。

图3上示出了从侧面看的图1的微流控盒。尽管已知的微流控盒在原则上能够应用于本发明，所述的微流控盒特别地设计用于该目的并提供了如本文所述的本发明的另外益处。

微流控盒10包括基底12，具有以通道形式的5个腔室。通道11设置以箔片11a覆盖的沟槽的形式。每个通道11与入口13连接并且在通道11的相反端处连接有共用的水槽14。入口13具有井的形状。

通过按压水槽14的柔性壁段15，壁将运动且空气将从通道11按压出，并且在压力释放时，柔性壁15将返回至其初始位置以及布置于入口13内的液体样本将被吸入到通道11内到达期望位置。通过进一步操纵柔性壁段，液体样本能够被进一步吸入到通道11内或它将在通道内跳动。最后柔性壁段15将被操作以在水槽内手机样本并在需要时将样本重新冲洗到通道内。柔性壁段15因此提供了控制微流控设备内液体样本的简单且廉价的方法。

微流控盒还包括凹入部，其提供了针对通道11的读出段16。在通道11的读出段16，通道包括透明窗以及磁性颗粒能够使用未示出的磁体来临时性地固定。磁体安装于检测器组件内，其也包括用于通过读出段16读出信号的读数。

图4和5示出了微流控盒20的可替代实施方式。

在图4中，看出微流控盒20具有两个通道21，其在一端连接入口23以及在相反端连接水槽24。

沿两个通道21定位多个腔室27、28。每个腔室连接通道以及每个腔室可包括分析物，它们可与在从入口23穿过通道21至水槽24时填充腔室的液体样本反应。

通道21、入口23、水槽24、以及腔室27、28形成为基底22中的凹槽。通向通道21、水槽24、以及腔室27、28的通路由箔片21a密封，从而它们仅可经由入口23进入。

在通道21的每侧上成对地布置腔室27和28。腔室可包括相同或不同的分析物。例如，沿通道的每对可包括相同分析物，从而样本将由相同分析物检测两次，进而提供了所测量结果的确定性。因此，图4中所示的微流控盒20可例如能够通过十二种不同分析物测量，即微流控盒20包括沿通道21定位的十二对腔室27、28。分析物可以是分析物组合，其可以由不同手段测量，诸如光学、电学或磁性手段。因此，分析物例如可以是固定磁性颗粒或用作为显色反应剂的固定酶，其在样本进入腔室时将与液体样本反应。

图5示出了微流控盒20，其基本对应图4中所示的微流控盒4。然而，在该特定实施方式中省略了水槽。在液体样本置于入口23时，它将通过压力和毛细管力流入到通道21和腔室27和28中。

因此，微流控盒包括与两个通道21连接的入口23，其与沿通道的各对腔室27、28连接。腔室27和28对于来自诸如多色LED的光源的光线来说是透明的。这样，腔室27和28适于与光学检测装置一起使用。

在下面的图6-9中，图5中示意的微流控盒用作为一些测量的示例，其可与根据本发明的微流控检测系统一起执行。

图6示出了光学检测系统，其中LED 30朝微流控盒20内的腔室发射基本单色光束。光束基于腔室内的样本并转换为具有不同波长的光束32。光束32由微流控盒20下方的CCD检测器35来检测。

图7示出了另一光学检测系统，其中微流控盒20接收从LED 30发射的光束31。光束31由微流控盒的腔室内的样本反射。所反射的光被划分为具有两个不同波长32和33的光线，其由置于微流控盒20上与LED 30相同侧上CCD检测器35所检测。

图8示出了检测系统的又一实施方式。在该实施方式中，检测系统利用分光计36用于来自微流控盒20的腔室中样本所反射的光线的检测。光束31从LED 30发射并由微流控盒20内所保持的样本反射。反射光线反射为具有三种不同波长32、33和34的光线。反射光由分光计36检测并且得到的曲线在插入盒37中示出。

图9示意了检测系统的可替代实施方式。这是阵列或检测器38发送电流穿过微流控盒20内的一个或多个腔室的系统。由于样本内的电阻，检测系统将能够检测样本的特性。

图10示意了根据本发明的光隧道的原理。光隧道包括三个LED 30a、30b、30c，每个发射与其他两个LED的波长不同的波长。LED 30a可发射610<λ<760范围的光线，LED 30b可发射570<λ<590范围的光线，以及最后LED 30c可发射450<λ<500范围的光线。

每个LED目的为发射光线至一个或多个特定检测位点，并且避免入射光传输至不期望的检测位点，光隧道通过分区构件39来构造，这将确保避免不期望的入射光传输。

因此，每个LED 30a、30b、30c由分区部件39所封闭，这将确保来自LED发射的光线仅传输光线至光线所意向的检测位点。

光隧道使得能够同时通过两个或多个检测位点传输光线。如在图10中实施方式中能看出，LED 30a、30b、30c同时传输光线穿过微流控盒20上的三个不同检测位点。得到的光束由CCD检测器35检测到。

图11示出了根据本发明的微流控盒40的可替代实施方式。微流控盒40包括用于样本引入的入口43。入口43连接通道41，通道相反端连接水槽44。沿通道41的长度布置用于光学检测的两个检测位点47以及用于电学检测的另外两个检测位点48。

电检测位点48可包括电极，它们通过电布线49连接至连接焊盘50。电布线可以印刷在微流控盒40的基底42上。

连接焊盘50可与检测组件中的对应连接焊盘连接并连接至电阅读器，诸如电压表。

附图仅示意了根据本发明的有限数量的实施方式，并且本发明的整个范围在权利要求书中限定。然而，显然的是，许多组合是可能的并且光学检测可与磁性和/或电检测组合。