專(zhuān)利名稱(chēng)：：再循環(huán)微流體設(shè)備和使用方法再循環(huán)微流體設(shè)備和使用方法本申請(qǐng)要求2005年6月10日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)60/689720的權(quán)益，本文引入其全文作為參考。本申請(qǐng)的主題按CSRESS合同號(hào)NYC-123-404和國(guó)家健康協(xié)會(huì)資助(NationalInstitutesofHealthGrant)編號(hào)1R01HD37109-01A1受到美國(guó)政府支持進(jìn)行。美國(guó)政府可以具有某些權(quán)利。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及樣i流體設(shè)備和使用它的方法。發(fā)明背景用于檢測(cè)致病微生物的基于分子生物學(xué)的技術(shù)如聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)正逐漸代替基于培養(yǎng)物的檢測(cè)方法(Kow等，JournalofMedicalEntomology378(4):475-479(2001);Laue等，JournalofClinicalMicrobiology37(8):2543-2547(1999);和Killen等，JournalofVirol.Methods41(2):135-146(1993))。盡管分子方法往往比基于培養(yǎng)物的方法更靈敏、更有針對(duì)性和更快速，但它們也受到昂貴設(shè)備要求的限制(Baeumner等，AnalyticalChemistry74:1442-1448(2002))。科學(xué)家們正通過(guò)將分子測(cè)定小型化成微流體格式來(lái)克服這種限制(Mondesire等，IVDMagazine9-14(2000);Yu等，MicroTotalAnalysisSystemsConference,Enschede，Netherlands545-548(2000);Kopp等，Science280:1046-1048(1998);和Manz等，JournalofChromatography593:253-258(1992))。微流體是開(kāi)發(fā)能在微米范圍內(nèi)使流體體積移動(dòng)、混合、控制和反應(yīng)的微型設(shè)備的有效技術(shù)基礎(chǔ)。微流體在減少試劑消耗方面提供明顯優(yōu)點(diǎn)；由于過(guò)程如擴(kuò)散和傳質(zhì)的增強(qiáng)效應(yīng)而提供更快和更靈敏的反應(yīng)；通過(guò)并行處理增加總處理能力；和在電力和試劑消耗方面降低費(fèi)用。最重要地，微流體設(shè)備的制造不昂貴并允許集成數(shù)個(gè)模塊使分析過(guò)程自動(dòng)化(Duffy等，AnalyticalChemistry70:4974-4984(1998);Jingdong等，AnalyticalChemistry72:1930-1933(2000);和Marty謂a等，AnalyticalChemistry69(23):4783-4789(1997))。微測(cè)定芯片和微通道中所有核酸檢測(cè)方法的共同特征是使用結(jié)合到靶特異性探針的標(biāo)記物。通常，這些標(biāo)記物為能發(fā)熒光、改變或產(chǎn)生顏色從而向探針表明靶雜交的分子(Ramsay,G.,NatureBiotech16:40-44(1998))。還使用納米顆粒如磁珠(Edelstein等，Biosensors&Bioelect讓cs14:805(2000))、月旨質(zhì)體(Esch等，AnalyticalChemistry73:2952-2958(2001))和金顆粒(Taton等，Science289:1756畫(huà)1760(2002)和Cao等，Science297:1536-1540(2002))作為標(biāo)記物。在大多數(shù)情況下，這些顆粒標(biāo)記的測(cè)定已證實(shí)更靈敏，因?yàn)樗鼈兲峁┝顺Ｒ?guī)標(biāo)記物不可能的進(jìn)一步信號(hào)放大的方式。例如，Taton等在他們的測(cè)定中利用銀還原增強(qiáng)金顆粒的可視性(Taton等，Science289:1756-1760(2002))。利用脂質(zhì)體已實(shí)現(xiàn)了最不昂貴并或許是最簡(jiǎn)單的信號(hào)放大方案。脂質(zhì)體是捕獲幾十萬(wàn)標(biāo)記分子以提供大的信號(hào)放大和增強(qiáng)的靈敏性(是單一熒光團(tuán)檢測(cè)的3個(gè)數(shù)量級(jí)大)的磷脂泡嚢(Lee等，AnalyticaChimicaActa354:23-28(1997))。微流體混合器是微尺度總分析系統(tǒng)(pTAS)的集成部件，其在緊湊的系統(tǒng)中包含各種模塊單元(Manz等，"Miniaturizedtotalchemicalanalysissystems.Anovelconceptforchemicalsensing",Transducers'89:Proceedingsofthe5thInternationalConferenceonSolid-StateSensorsandActuatorsandEurosensorsIII.Part1,Montreux,Switzerland(6月25-30,1989);vandenBerg等，ProceedingsoftheInternationalSymposiumonMicromechantronicsandHumanScience,181-184頁(yè)(1994);和Dhawan等，AnalyticalandBioanlyticalChemistry,373:421-426(2002))。紊流是宏觀尺度混合的主要機(jī)理，在大多數(shù)微流體系統(tǒng)中在正常條件下由于低雷諾數(shù)而實(shí)際上缺乏。因此，必須在微流體系統(tǒng)中利用替代的混合策略。近年來(lái)已根據(jù)各種不同原理建議了數(shù)種不同策略。被動(dòng)式混合器(passivemixer)只利用通道的幾何形狀實(shí)現(xiàn)混合。被動(dòng)式混合器的例子包括使用魚(yú)骨形結(jié)構(gòu)的剛性排列產(chǎn)生橫流以增加要^皮混合的液體之間界面面積的那些(Stroock等，Science295:647-651(2002));使用蛇形通道模擬色譜柱部分裝填床的那些(He等,"APicoliterVolumeMixerforMicrofluidicAnalyticalSystems",AnalyticalChemistry73:1942(2001));和使用具有深井結(jié)構(gòu)的T型結(jié)混合器的那些(Johnson等，"RapidMicrofluidicMixing",AnalyticalChemistry74:45(2002))。被動(dòng)式微混合器的完全概述給出了微尺度混合系統(tǒng)中涉及的基本物理學(xué)綜述和微混合器中目前使用的各種幾何結(jié)構(gòu)的討"i侖(Nguyen等,"Micromixers-Areview"，丄Micromech.Microeng.15:R1-R16(2005))。主動(dòng)式混合器(activemixer)通常使用物理運(yùn)動(dòng)引起混合。這種設(shè)備的例子是基于磁場(chǎng)影響下的攪拌棒運(yùn)動(dòng)的那種(Barbie等,"Electromagneticmicromotorformicrofluidicsapplications",AppliedPhysicsLetters79:1399(2001))。另一4艮道的設(shè)備包括能在封閉的微流體通道內(nèi)再循環(huán)毫微升體積的微流體設(shè)備，其采用平衡性液壓來(lái)對(duì)抗在死端室中電滲透產(chǎn)生的流(Lammertink等，Anal.Chem.76:3018-3022(2004))。但是，仍需要不具有缺陷(上述)的微流體混合器。本發(fā)明涉及克服本領(lǐng)域中的上述缺陷。發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的微流體測(cè)試設(shè)備(microflmdictestdevice)。該設(shè)備包括非吸收性基底，基底具有乂人中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口。進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接。所述至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分。該設(shè)備還包括位于分析部分處或其上游的非特異性捕獲設(shè)備。該設(shè)備還包括延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的方法。該方法包括提供至少一種測(cè)試混合物，其中所述測(cè)試混合物包括測(cè)試樣品、捕獲綴合物(captureconjugate)和標(biāo)記綴合物(markerconjugate)，其中測(cè)試樣品可能包含分析物。捕獲綴合物包括捕獲載體和第一結(jié)合材料，其中第一結(jié)合材料經(jīng)選擇以與分析物的一部分結(jié)合。標(biāo)記綴合物包括顆粒、標(biāo)記物和第二結(jié)合材料，其中第二結(jié)合材料經(jīng)選擇以與分析物的不同于針對(duì)其選擇第一結(jié)合材料的那部分的一部分結(jié)合。方法還包括提供微流體測(cè)試設(shè)備用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中的分析物。測(cè)試設(shè)備包括非吸收性基底，基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，其中進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接，和其中所述至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分。測(cè)試設(shè)備還包括位于分析部分處或其上游的非特異性捕獲設(shè)備。測(cè)試設(shè)備還包括延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。在微流體測(cè)試設(shè)備內(nèi)，允許反應(yīng)在測(cè)試混合物中在測(cè)試樣品中存在的分析物和第一與第二結(jié)合材料之間發(fā)生，從而形成包括測(cè)試樣品中存在的分析物、捕獲綴合物和標(biāo)記綴合物的產(chǎn)物復(fù)合體(productcomplex)。使反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物接觸非特異性捕獲設(shè)備(例如對(duì)捕獲載體具有非特異性親合力的設(shè)備)，于是從反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中固定反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中存在的產(chǎn)物復(fù)合體。在微流體測(cè)試設(shè)備分析部分處檢測(cè)來(lái)自固定的產(chǎn)物復(fù)合體的標(biāo)記物的存在或數(shù)量，并分別與測(cè)試樣品中分析物的存在或數(shù)量關(guān)聯(lián)。本發(fā)明的另一方面涉及檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的方法，如下該方法包括提供至少一種測(cè)試混合物，測(cè)試混合物包括可能包含分析物的測(cè)試樣品、包括捕獲載體和第一偶聯(lián)組中第一成員的捕獲載體復(fù)合體、經(jīng)選擇以與分析物的一部分結(jié)合并包括第一偶聯(lián)組中第二成員的第一結(jié)合材料、標(biāo)記復(fù)合體(包括顆粒、標(biāo)記物和第二偶聯(lián)組中第一成員)、和經(jīng)選擇以與分析物的不同于針對(duì)其選擇第一結(jié)合材料的那部分的一部分結(jié)合并包括第二偶聯(lián)組中第二成員的第二結(jié)合材料。該方法還包括提供微流體測(cè)試設(shè)備用于沖企測(cè)或量化測(cè)試樣品中的分析物。測(cè)試設(shè)備包括非吸收性基底，基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，其中進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接，和其中所述至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分。測(cè)試設(shè)備還包括位于分析部分處或其上游的非特異性捕獲設(shè)備。測(cè)試設(shè)備還包括延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。在微流體測(cè)試設(shè)備內(nèi)，允許反應(yīng)在所述至少一種測(cè)試混合物中在第一偶聯(lián)組中的第一和第二成員之間、在第二偶聯(lián)組中第一和第二成員之間、和在測(cè)試樣品中存在的分析物和第一與笫二結(jié)合材料之間發(fā)生。結(jié)果，形成包括測(cè)試樣品中存在的分析物、捕獲載體復(fù)合體、第一結(jié)合材料、標(biāo)記綴合物和第二結(jié)合材料的產(chǎn)物復(fù)合體。使反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物接觸到非特異性捕獲設(shè)備(例如對(duì)捕獲載體具有非特異性親合力的設(shè)備)，于是從反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中固定反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中存在的產(chǎn)物復(fù)合體。在微流體測(cè)試設(shè)備分析部分處檢測(cè)來(lái)自固定的產(chǎn)物復(fù)合體的標(biāo)記物的存在或數(shù)量，并分別與測(cè)試樣品中分析物的存在或數(shù)量關(guān)聯(lián)。本發(fā)明的另一方面涉及檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的方法，如下該方法包括提供至少一種測(cè)試混合物，測(cè)試混合物包括可能包含分析物的測(cè)試樣品、捕獲綴合物(包括捕獲載體和第一結(jié)合材料)和標(biāo)記綴合物(包括顆粒、標(biāo)記物和分析物類(lèi)似物)，其中第一結(jié)合材料經(jīng)選擇以與分析物的一部分結(jié)合。該方法還包括提供微流體測(cè)試設(shè)備用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中的分析物。測(cè)試設(shè)備包括非吸收性基底，基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，其中進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接，和其中所述至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分。測(cè)試設(shè)備還包括位于分析部分處或其上游的非特異性捕獲設(shè)備。測(cè)試設(shè)備還包括延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。在微流體測(cè)試設(shè)備內(nèi)，允許在所述至少一種測(cè)試混合物中在須'J試樣品中存在的分析物和所述分析物類(lèi)<以物之間針對(duì)第一結(jié)合材料發(fā)生竟?fàn)?。結(jié)果，形成包括捕獲綴合物和標(biāo)記綴合物的產(chǎn)物復(fù)合體。使反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物接觸到非特異性捕獲設(shè)備(例如對(duì)捕獲載體具有非特異性親合力的設(shè)備)，于是從反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中固定反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中存在的產(chǎn)物復(fù)合體。在分析部分處檢測(cè)固定的產(chǎn)物復(fù)合體。將來(lái)自固定的產(chǎn)物復(fù)合體的標(biāo)記物的存在或數(shù)量分別與測(cè)試樣品中分析物的存在或數(shù)量關(guān)聯(lián)。本發(fā)明還涉及微流體設(shè)備(在本文中也稱(chēng)為再循環(huán)微流體設(shè)備、或微流體混合設(shè)備等)。該設(shè)備包括非吸收性基底和一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)，非吸收性基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口。所述至少一個(gè)進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接。所述一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，與脂質(zhì)體信號(hào)放大方案組合的微流體保證為以下技術(shù)的強(qiáng)烈需要提供了廉價(jià)的解決方案所述技術(shù)可緊跟最近的生物恐怖主義威脅快速且精確地檢測(cè)環(huán)境、臨床和食物樣品中的致病生物。脂質(zhì)體技術(shù)已用在模擬膜檢測(cè)系統(tǒng)中，并取得巨大成功(Baeumner等，AnalyticalChemistry74:1442-1448(2002);Esch等，AnalyticalChemistry73:3162-3167(2001);和Rule等，ClinicalChemistry42:206隱1209(1996)，本文包括它們的全文作為參考)。還報(bào)道了通過(guò)將用于小球隱孢子蟲(chóng)(Cryptosporidiumparvum)的脂質(zhì)體基膜檢測(cè)測(cè)定轉(zhuǎn)化成微流體格式獲得敏感性增益(Esch等，AnalyticalChemistry73:3162-3167(2001);和Rule等，ClinicalChemistry42:206-1209(1996);和Taton等，Science289:1756-1760(2002),本文引入它們?nèi)淖鳛閰⒖?(還參見(jiàn)Goral等,"Electrochemicalmicrofluidicbiosensorforthedetectionofnucleicacidsequences,'LabonaChip6(6):414-421(2006);Zaytseva等，"Microfluidicbiosensorfortheserotype-specificdetectionofdenguevirusRNA"，AnalyticalChemistry77(23):7520-7527(2005);和Zaytseva等,"Developmentofamicrofluidicbiosensormoduleforpathogendetection",LabonaChip5(8):805-811(2005),本文引入它們?nèi)淖鳛閰⒖?。本發(fā)明的被動(dòng)式微流體混合器能在移動(dòng)的并且開(kāi)放的體積內(nèi)建立從毫微升到微升范圍的再循環(huán)流。設(shè)備中的混合不是由于產(chǎn)生垂直于通道長(zhǎng)度的橫流而發(fā)生(參見(jiàn)Stroock等，Science295:647-651(2002),本文引入其全文作為參考)，而且通過(guò)產(chǎn)生平行于通道長(zhǎng)度的橫流發(fā)生，從而在通道不同長(zhǎng)度處的流線段可彼此接觸。其利用流體-交換原理的優(yōu)點(diǎn)(Chung等的美國(guó)專(zhuān)利6331073中所述，本文引入其全文作為參考)該設(shè)備提供次序變化功能(order-changingfunction)給樣i流體，即，允許由通道長(zhǎng)度分割的流體段直接相互作用。該設(shè)備有效地"折疊(fold)"溶液以使得通常被線性分割的流線可以接觸。在一種實(shí)施方案中，微流體設(shè)備為在使用外部電機(jī)控制的附連注射器在端部開(kāi)口室(叩en-endchamber)中壓力驅(qū)動(dòng)的微流體混合器。學(xué)微/毫微系統(tǒng)，如(但不限于)微流體傳感器、微-TotalAnalysisSystems。例如，其可用于數(shù)種溶液的有效和快速混合，其可用于減少核酸序列基擴(kuò)增(NASBA)反應(yīng)或任何催化衍生反應(yīng)、任何雜交反應(yīng)、任何結(jié)合反應(yīng)(例如，利用脂質(zhì)體和具有固定的DNA寡核苷酸的》茲珠的RNA-DNA雜交反應(yīng))所需的時(shí)間。附圖簡(jiǎn)述圖1顯示了基于DNA/RNA雜交的本發(fā)明生物傳感器的原理方案。圖2A-B顯示了使用硅晶片作為模具并采用第二硅晶片作為蓋來(lái)控制PDMS層的平直度和厚度以制造聚二曱基硅氧烷("PDMS")微通道。圖2A顯示了排列中的這些部件，其中PDMS層在第一和第二硅晶片之間，這是正形成PDMS層的情況。圖2B顯示了分解圖，其中第一石圭晶片、PDMS層和第二硅晶片在形成PDMS層后^皮彼此分開(kāi)。圖3A-B顯示了用于熒光和電化學(xué)檢測(cè)的通道布置圖。圖3A顯示了信號(hào)檢測(cè)的熒光方法的通道布置圖。通道靠近出口110的放大區(qū)域106為檢測(cè)區(qū)，具有進(jìn)口102的通道為主雜交通道。圖3B顯示了信號(hào)檢測(cè)的電化學(xué)方法的通道布置圖。在進(jìn)口102和進(jìn)口108合并的位置和出口110的位置之間的較寬通道106代表才企測(cè)區(qū)。圖4顯示了微流體通道設(shè)備20的組裝。具有微通道24的PDMS層22被擱置在玻璃板26上面以便為通道結(jié)構(gòu)提供罩。圖5顯示了在殼中的微流體設(shè)備32的組裝。使用由兩個(gè)板28和4-8個(gè)螺釘30組成的殼通過(guò)施加輕微壓力將PDMS22-玻璃板26結(jié)構(gòu)夾持到一起。圖6A-B顯示了根據(jù)本發(fā)明的交指型(interdigitated)超微電極陣列("IDUA")。圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的熒光檢測(cè)設(shè)備。圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明磁體在雙通道微流體設(shè)備捕獲區(qū)中的定位。使用熒光顯微法測(cè)量磁體上面檢測(cè)區(qū)(捕獲區(qū))中的熒光。盡管可使用其它熒光檢測(cè)設(shè)備，但這里選擇焚光顯微鏡以便在反應(yīng)發(fā)生的同時(shí)光學(xué)地觀察分析中的不同步驟。圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)檢測(cè)設(shè)備。圖IO顯示了根據(jù)本發(fā)明PDMS微通道層在玻璃板上IDUA變換器上面的定位。圖11顯示了分析系統(tǒng)儀表設(shè)備的簡(jiǎn)化框圖。圖12顯示了初始恒電位儀電路。用1.2V參考電壓(Vref)設(shè)置IDUA電勢(shì)，并用1MQ電位計(jì)調(diào)節(jié)。首先將傳感器輸出轉(zhuǎn)化成電壓，放大，并輸出到連接到計(jì)算機(jī)上的LCD或數(shù)據(jù)記錄器。用開(kāi)關(guān)S2調(diào)整電流-電壓放大器的增益。圖13顯示了檢測(cè)0.1M六鐵氰化鐘(potassiumferrihexacyanide)和六亞纟失氰4匕鐘(potassiumferrohexacyanide)的傳感器輸出對(duì)時(shí)間的關(guān)系。通道1圖示在400mV保持不變的偏壓電勢(shì)，而通道2為以mV表示的電流-電壓放大器輸出。圖14A顯示了六鐵氰化物/六亞鐵氰化物檢測(cè)的劑量響應(yīng)曲線。圖14B顯示了0、0.1和ljaM濃度的圖14A的放大圖。圖15顯示了微控制器程序流程。操作為中斷驅(qū)動(dòng)的，其中微控制器("MCU，，)停留在低功率模式下直到中斷發(fā)生。然后它進(jìn)入活動(dòng)模式并執(zhí)行中斷要求的事件。圖16顯示了樣品中沒(méi)有RNA(本底)和存在復(fù)合體(具有耙RNA和結(jié)合的未裂解脂質(zhì)體(A)/裂解脂質(zhì)體(B))時(shí)的捕獲的超順磁珠的熒光圖象。圖17顯示了熒光強(qiáng)度對(duì)脂質(zhì)體量的關(guān)系。圖18顯示了焚光強(qiáng)度對(duì)磁珠量的關(guān)系。圖19顯示了用于測(cè)定^f全測(cè)下限的標(biāo)準(zhǔn)曲線。誤差^f奉對(duì)應(yīng)于3x標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖20顯示了當(dāng)注入20nL、50nL、100nL的IO4MFe2+/Fe3"^t微通道中的IDUA響應(yīng)。緩沖液流速為ljuL/mm。緩沖液本底信號(hào)-0.27±0.01nA,20nL信號(hào)-0.95士0.03nA,50nL信號(hào)-2.06士0.05nA，lOOnL信號(hào)-4.15士0.1nA。圖21顯示了存在分析的RNA和不存在分析的RNA時(shí)微通道中IDUA的信號(hào)響應(yīng)。圖22A-B為顯示微流體混合器設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。上部圖象(圖22A)顯示了一個(gè)鋸齒單元的設(shè)計(jì)。下部圖象(圖22B)為設(shè)備的橫截面?；疑珔^(qū)域指PDMS設(shè)備自身，白色區(qū)域?yàn)橛蒔MMA制成的殼。頂部PMMA和PDMS層中的孔用于允許到達(dá)通道，所述通道被才莫制在底部PDMS層內(nèi)。PMMA層用于結(jié)構(gòu)支撐和用于宏觀互連放置(未示出)。圖23顯示了從上方觀察的二維速度分布圖。上部圖象為左至右流向，下部圖象為右至左流向。所示微通道的長(zhǎng)度為150pm。按左側(cè)上的尺度[m/s]，以顏色編碼速度大小。圖24為三個(gè)流線沿一個(gè)鋸齒單元長(zhǎng)度的左至右流向的速度分布圖。在y-軸上以m/s給出速度。"上部，，流線為從圖2中離下壁37.5)um—0.75傘50)um)開(kāi)始的那種(流線都為處于紙平面中的2D函數(shù))。"中間"流線為從離上壁和下壁25pm開(kāi)始的那種。"下部"流線為從離下壁12.5)um開(kāi)始的那種。圖25為三個(gè)流線沿一個(gè)鋸齒單元長(zhǎng)度的右至左流向的速度分布圖。在y-軸上以m/s給出速度。"上部，，流線為從圖2中離下壁37.5(1111=(0.75*50|^1)開(kāi)始的那種(流線都為處于紙平面中的2D函數(shù))。"中間"流線為從離上壁和下壁都為25pm開(kāi)始的那種。"下部"流線為^v離下壁12.5|um開(kāi)始的那種。圖26顯示了在四個(gè)鋸齒單元上向右(前四幀)和向左(下面7幀)移動(dòng)的標(biāo)記的DMSO/未標(biāo)記的烴塞子/標(biāo)記的DMSO的時(shí)間推移圖。圖27A-B顯示了彼此鄰接再循環(huán)的四個(gè)獨(dú)立體積元件的照片和圖示。手動(dòng)進(jìn)行快速的前后循環(huán)得到這個(gè)圖象。通道填充二分之一的熒光標(biāo)記的DMSO和二分之一的未標(biāo)記DMSO,并快速與往復(fù)流混合。在照片(圖27A)中可看到明顯不同濃度的四個(gè)區(qū)域，并圖示在下面(圖27B)。圖28顯示了微通道的構(gòu)造。"進(jìn)口1"口是反應(yīng)溶液的主要進(jìn)口。"進(jìn)口2"用作脂質(zhì)體裂解的表面活性劑進(jìn)口。兩個(gè)進(jìn)口使用位于檢測(cè)區(qū)末端的相同出口。圖29顯示了鋸齒形微通道的尺寸。所有測(cè)量值都以微米計(jì)。每個(gè)微設(shè)備都包含各自具有166個(gè)鋸齒的20個(gè)列(5cm)。圖30為表示用于混合研究的通道的圖。為了研究目的，在通道寬度變成50|im處設(shè)為0長(zhǎng)度。圖31顯示了鋸齒形通道的橫截面。沿著延伸通過(guò)兩個(gè)鋸齒之間中間的橫截面的線測(cè)量像素強(qiáng)度。圖32顯示了鋸齒形通道和直線形通道之間混合分布圖的比較。在鋸齒之間中點(diǎn)處和在光滑通道中的等同距離處獲取像素強(qiáng)度分布。0的長(zhǎng)度代表進(jìn)口進(jìn)入通道的點(diǎn)。DI水進(jìn)口在標(biāo)記為通道寬度50的側(cè)上，50mM焚光素在通道寬度0處。圖33顯示了通道不同長(zhǎng)度處像素強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差。相對(duì)直線通道(--),鋸齒通道(-'-)在給定長(zhǎng)度上似乎達(dá)到較小的標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖34A-B顯示了IDUA的示意圖(圖34A)和IDUA在1.25x、5x和20x放大倍數(shù)下的光學(xué)照片(圖34B)(參見(jiàn)Goral等，"Electrochemicalmicrofluidicbiosensorforthedetectionofnucleicadds叫uences",LabonaChip6(6):414-421(2006),本文引入其全文作為參考)。圖35為顯示具有延伸到微通道200內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)300的微通道各種實(shí)施方案的示意圖。該圖顯示了通道的頂視圖(例如在PDMS800中)(通過(guò)敞開(kāi)面通道，顯示出鋸齒結(jié)構(gòu))。圖36A-C為顯示具有鋸齒結(jié)構(gòu)的微通道(例如PDMS微通道)的示意圖。圖36A顯示了本發(fā)明的封裝設(shè)備的側(cè)視圖。關(guān)鍵點(diǎn)微通道400;載玻片蓋500;殼600(例如丙烯酸樹(shù)脂殼)；和螺釘700。圖36B顯示了通道的側(cè)視圖(例如在PDMS中)。關(guān)鍵點(diǎn)PDMS800;和微通道400。圖36C顯示了PDMS中通道的頂一見(jiàn)圖(通過(guò)敞開(kāi)面通道，顯示鋸齒結(jié)構(gòu)900)。關(guān)鍵點(diǎn)PDMS800;和樣i通道400。箭頭指示流體流動(dòng)通過(guò)設(shè)備。圖37為顯示具有兩個(gè)進(jìn)口通道890的PDMS800中通道的頂視圖的示意圖(通過(guò)敞開(kāi)面通道，顯示鋸齒結(jié)構(gòu)900)。發(fā)明詳述本發(fā)明涉及用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的微流體測(cè)試設(shè)備。該設(shè)備包括非吸收性基底，基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口。進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接。所述至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分。設(shè)備還包括位于分析部分處或其上游的非特異性捕獲設(shè)備。設(shè)備還包括延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。在一種實(shí)施方案中，具有多個(gè)延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的固定式混合結(jié)構(gòu)。這些固定式混合結(jié)構(gòu)可延伸不同的長(zhǎng)度到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)微通道都具有相對(duì)的側(cè)，至少一些固定式混合結(jié)構(gòu)沿著通常彼此相對(duì)的方向從相對(duì)側(cè)延伸到微通道內(nèi)。在又一實(shí)施方案中，微流體測(cè)試設(shè)備可包括以一定傾斜角度延伸到所述一個(gè)或多個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)?？纱嬖诙鄠€(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)，其中至少一些以不同角度延伸到所述一個(gè)或多個(gè)微通道內(nèi)。在還一實(shí)施方案中，可存在多個(gè)到每個(gè)樣i通道的進(jìn)口。本文使用的術(shù)語(yǔ)固定式混合結(jié)構(gòu)也可稱(chēng)為鋸齒。鋸齒可具有變化的長(zhǎng)度(以便捕捉不同流線)。鋸齒可具有變化的角度。鋸齒排列可包括換向鋸齒(即，具有一組如所示的鋸齒加上在通道第二部分的與其成鏡像的一組)，或在通道壁的任何一側(cè)或兩側(cè)上設(shè)置鋸齒。例子顯示在圖35中。通道長(zhǎng)度不是關(guān)鍵性的，并將簡(jiǎn)單地提供或多或少的體積。因此，已經(jīng)制造了可具有5nL總體積的設(shè)備和可具有15nL體積的那些(作為例子)。混合器可由PDMS以外的材料制成，包括(但不限于)Si、Si02、SU8、石英、丙烯酸樹(shù)脂等(見(jiàn)圖36)。任何流體都可進(jìn)行混合，所述流體還可包含顆粒物或較大分子，包括但不限于脂質(zhì)體、磁珠、細(xì)胞、核酸、酶等。設(shè)計(jì)可用于NASBA反應(yīng)(基于核酸序列的擴(kuò)增)和用于脂質(zhì)體測(cè)定。在又一實(shí)施方案中，微流體設(shè)備包括通向主鋸齒通道的兩個(gè)進(jìn)口通道(見(jiàn)圖37)。在一種實(shí)施方案中，描述了微流體設(shè)備能再循環(huán)微升體積。設(shè)備由具有玻璃蓋密封的壓力進(jìn)口和出口孔的模制聚二甲基硅氧烷(PDMS)通道構(gòu)成(參見(jiàn)圖36)。通過(guò)在多重鋸齒結(jié)構(gòu)上反復(fù)改變流向?qū)崿F(xiàn)再循環(huán)。鋸齒結(jié)構(gòu)用于根據(jù)流體在結(jié)構(gòu)上是向后流還是向前流而不同地改變各個(gè)流線的流體速度。按照這種方式，可相對(duì)于其它流線加速或減速單個(gè)流線以使得流體將相互作用的部分通常被線性分割。低雷諾數(shù)表明過(guò)程可逆，忽略擴(kuò)散。使用熒光指示劑來(lái)驗(yàn)證數(shù)值模擬。發(fā)現(xiàn)羧基熒光素標(biāo)記的DMSO塞和未標(biāo)記DMSO塞在不混溶性烴塞上的混合在7.1min后在具有鋸齒結(jié)構(gòu)的通道內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，而在沒(méi)有鋸齒結(jié)構(gòu)的通道內(nèi)是在34.8mm后，這證實(shí)了根據(jù)數(shù)值;漠?dāng)M所預(yù)期的。本發(fā)明的再循環(huán)微流體混合器可用在各種生物分析和化學(xué)微/毫微系統(tǒng)中，如(但不限于)微流體傳感器、微-TotalAnalysisSystems。例如，它可用于數(shù)種溶液的有效快速混合，它可用于減少基于核酸序列的擴(kuò)增(NASBA)反應(yīng)或任何催化衍生反應(yīng)、任何雜交反應(yīng)、任何結(jié)合反應(yīng)所需要的時(shí)間。微流體設(shè)備還可用在NASBA反應(yīng)中，并隨后還用于利用脂質(zhì)體和具有固定的DNA寡核苦酸的磁珠的RNA-DNA雜交反應(yīng)中。非吸收性基底由材料如石英、玻璃、聚曱基丙烯酸酯、聚二曱基硅氧烷或聚合材料形成。微流體測(cè)試設(shè)備可以另外在分析部分上游包括培育部分。當(dāng)捕獲設(shè)備和分析部分在相同位置時(shí)，可在捕獲設(shè)備處檢測(cè)包含分析物、捕獲綴合物和標(biāo)記綴合物的復(fù)合體。當(dāng)分析部分在捕獲設(shè)備下游時(shí)，標(biāo)記物從固定到捕獲設(shè)備的復(fù)合體中釋放，并在它在從進(jìn)口102到出口110的方向上隨流體一起移動(dòng)時(shí)檢測(cè)。在第三種實(shí)施方案中，分析部分位于捕獲設(shè)備的上游，從而當(dāng)標(biāo)記物從固定的復(fù)合體中釋放時(shí)，它然后通過(guò)在從出口110到進(jìn)口102的方向上的流體逆流攜帶到分析部分。電化學(xué)檢測(cè)組裝包括基于微控制器的分析系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的例子描述在下面段落中。目前的儀器設(shè)備同時(shí)為微流體生物傳感器的電化學(xué)檢測(cè)用恒電位儀、數(shù)據(jù)獲取/儲(chǔ)存系統(tǒng)、和有源元件(如泵致動(dòng)器和電磁體)用控制器。利用使用盡可能少元件的電子設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)便攜性、低功率消耗和小波形因數(shù)的要求。系統(tǒng)的核心為T(mén)exasInstruments的低功率、高度集成的MSP430FG439微控制器("MPU")。TexasInstruments生產(chǎn)大量?jī)H僅在I/0針腳數(shù)量、集成外圍設(shè)備、存儲(chǔ)器和價(jià)格方面不同的設(shè)備。所有MCU的基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)是相同的。因此，為一個(gè)MCU寫(xiě)的代碼將只需對(duì)初始化設(shè)置作出很小變化就能在所有MCU上工作。MCU選擇提供的靈活性允許制造廉價(jià)基礎(chǔ)分析系統(tǒng)以及使用相同編碼庫(kù)的高級(jí)系統(tǒng)。此外，利用高級(jí)MCU可容易地升級(jí)系統(tǒng)。MSP430具有4個(gè)主要部分-CPU、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和外圍設(shè)備。見(jiàn)圖11。CPU執(zhí)行所有計(jì)算和數(shù)據(jù)操作。MSP430FG439具有60KB程序存儲(chǔ)器和2KSRAM。程序存儲(chǔ)器為閃存并可自編程。這種特征允許為以1秒間隔獲取的1分鐘測(cè)量?jī)?chǔ)存約IOO個(gè)數(shù)據(jù)文件。可利用外加永久性存儲(chǔ)模塊增加儲(chǔ)存容量。時(shí)鐘系統(tǒng)非常靈活，允許設(shè)備在極低功率模式下工作，例如對(duì)于自動(dòng)定期測(cè)量在32KHz下操作，對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取、分析、傳送和顯示在最高快速的8MHz下操作。大部分系統(tǒng)功能由MCU外圍設(shè)備提供。MSP430FG439具有內(nèi)置液晶顯示器("LCD")控制器、1個(gè)通用同步異步接受器收發(fā)器("USART")、8通道12位模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換("ADC")口、2通道12位數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換("DAC")口、3個(gè)運(yùn)算放大器、內(nèi)置電源電壓監(jiān)控器、6個(gè)通用輸入/輸出(I/O)口和4個(gè)計(jì)時(shí)器。在這個(gè)申請(qǐng)中，基本計(jì)時(shí)器用于保持實(shí)時(shí)時(shí)鐘和記錄數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)。它還提供LCD幀頻率速度。計(jì)時(shí)器A用于在蜂鳴器上產(chǎn)生警報(bào)和與眾不同的狀態(tài)蜂鳴聲。計(jì)時(shí)器B用于產(chǎn)生用來(lái)控制MCU外部外圍設(shè)備的PWM輸出。任何一個(gè)計(jì)時(shí)器可以經(jīng)設(shè)置以跟蹤測(cè)量間隔和持續(xù)時(shí)間。當(dāng)操作中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，監(jiān)控計(jì)時(shí)器還可復(fù)位設(shè)備。MCU的固件主要用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，并用微控制器MSP430線的開(kāi)放源碼MSPGCC編譯器來(lái)編譯。微控制器可通過(guò)JTAG接口在線路中編程。目前的設(shè)計(jì)要求JTAG接頭(header)留在線路中，從而可升級(jí)并容易地調(diào)試固件。但是，也可去掉接口以防止竄改。用C語(yǔ)言編寫(xiě)代碼為這種系統(tǒng)提供了另一與眾不同的優(yōu)點(diǎn)，為零件和外圍設(shè)備增加了硬件配置文件，任何可能的微控制器都可代替微控制器的MSP430線。系統(tǒng)的其它主要部件為到MCU的ADC和DAC通道的才莫擬鏈形偶聯(lián)器(analoguechaincoupling)。每個(gè)ADC通道都被偶聯(lián)到可編程增益電流-電壓放大器上。放大器將在IDUA傳感器中感應(yīng)的電流轉(zhuǎn)換成電壓并放大。然后通過(guò)MCU的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器捕捉并記錄信號(hào)。在顯示前，電位信號(hào)在軟件中被轉(zhuǎn)換回電流。內(nèi)置DAC外圍設(shè)備為IDUA提供至多2.5V的偏壓電勢(shì)。通過(guò)下面更詳細(xì)描述的用戶接口由用戶調(diào)節(jié)電勢(shì)。ADC和DAC模擬鏈形成生物傳感器電化學(xué)檢測(cè)方案的恒電位儀。如前所述，這種電路來(lái)源于經(jīng)過(guò)充分測(cè)試的獨(dú)立^t擬形式。圖12、13、14A和14B顯示了初始恒電位儀電路和在400mV電勢(shì)下在金IDUA上氧化還原對(duì)，六鐵氰化鉀/六亞鐵氰化鉀，的電化學(xué)檢測(cè)結(jié)果。IDUA具有400個(gè)指(finger)。指平均1000A高和2pm寬，指之間有0.9pm間隙大小。電流-電壓放大器的電阻被設(shè)為200KQ(傳感器電流=電壓/200000)。除非指明，都以l秒間隔進(jìn)行測(cè)量，持續(xù)時(shí)間為l分鐘?；谖⒖刂破鞯脑O(shè)備的操作是中斷驅(qū)動(dòng)的。大多數(shù)時(shí)間，MCU停留在低功率模式。在這種模式下，實(shí)時(shí)時(shí)鐘是開(kāi)的，但大多數(shù)外圍設(shè)備被關(guān)閉。設(shè)備只有在響應(yīng)通過(guò)按下一個(gè)按鈕、USART上接受的通訊信息、通電復(fù)位、電池不足警報(bào)或任何一個(gè)計(jì)時(shí)器產(chǎn)生的中斷時(shí)才進(jìn)入活動(dòng)模式。操作匯總在圖15中。設(shè)備以電池為電源。當(dāng)連接時(shí)，通電復(fù)位起動(dòng)MCU。它經(jīng)歷初始化順序并準(zhǔn)備好它的外圍設(shè)備和計(jì)時(shí)器。MCU然后進(jìn)入和停留在低功率模式的主循環(huán)中，所述主循環(huán)具有由其它中斷產(chǎn)生的活動(dòng)脈沖。按優(yōu)先順序處理接受的每個(gè)中斷。每個(gè)中斷都喚醒MCU并置它于活動(dòng)模式以執(zhí)行要求的任何活動(dòng)。一旦以活動(dòng)模式處理完全部指令，MCU又回到低功率模式等待下一個(gè)事件。四個(gè)按鈕產(chǎn)生將LCD顯示器打開(kāi)或關(guān)閉、啟動(dòng)測(cè)量、啟動(dòng)參數(shù)變化和將設(shè)備置于監(jiān)控模式的中斷，在處于監(jiān)控模式時(shí)，定期喚醒設(shè)備以以預(yù)定間隔進(jìn)行測(cè)量。功能不是固定的，可按照需要重新編程。當(dāng)設(shè)備接受其USART口上的輸入時(shí)也被喚醒。這種輸入可為例如檢索記錄數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。電池不足中斷使大部分MCU活動(dòng)無(wú)法動(dòng)作，并產(chǎn)生可包括蜂鳴和/或LCD上電池不足信號(hào)閃爍的警報(bào)。如果指令執(zhí)行n存在問(wèn)題，則監(jiān)控計(jì)時(shí)器產(chǎn)生中斷。這種中斷將使設(shè)備利用默認(rèn)參數(shù)重新初始化自身并相應(yīng)通知用戶。用戶接口目前包括LCD、到計(jì)算機(jī)的串聯(lián)接線、4個(gè)按鈕以及到鍵盤(pán)的接線。接口還包括具有訪問(wèn)基礎(chǔ)平臺(tái)因特網(wǎng)能力的交互平臺(tái)圖形用戶接口("GUI"),客戶可使用它改變測(cè)量或控制參數(shù)、上傳/下載數(shù)據(jù)和使傳感器輸出可視化。系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)允許其它通信方案如以太網(wǎng)、紅外和無(wú)線在需要時(shí)容易集成。GUI提供了容易使用的菜單驅(qū)動(dòng)接口來(lái)調(diào)整傳感器電勢(shì)、滿刻度測(cè)量范圍、測(cè)量間隔、通信設(shè)置和設(shè)置正確時(shí)間。目前，傳感器電勢(shì)可為0-1500mV。滿刻度范圍(+/-)可為10nA-lmA。測(cè)量間隔此時(shí)為0.5秒最小值。如果MCU不需要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，則對(duì)測(cè)量持續(xù)時(shí)間沒(méi)有限制。此時(shí)MCU的容量被限制到6000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。持續(xù)時(shí)間因此依賴于容量。因此，對(duì)于l秒間隔，測(cè)量持續(xù)時(shí)間應(yīng)不超過(guò)IOO分鐘?？稍贛CU閃存中增加容量到30000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。另外，如前所述，可利用外部數(shù)據(jù)閃存增加容量。GUI還允許用戶從MCU下載的圖形或者圖形數(shù)據(jù)上實(shí)時(shí)觀察傳感器信號(hào)變化。數(shù)據(jù)還可被保存為逗號(hào)分割文件用于在第三方應(yīng)用中察看和分析。本發(fā)明還涉及檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的方法。該方法包括提供至少一種測(cè)試混合物，其中測(cè)試混合物包括測(cè)試樣品、捕獲綴合物和標(biāo)記綴合物，其中測(cè)試樣品可能包含分析物。捕獲綴合物包括捕獲載體和第一結(jié)合材料，其中第一結(jié)合材料經(jīng)選擇以與分析物的一部分結(jié)合。標(biāo)記綴合物包括顆粒、標(biāo)記物和第二結(jié)合材料，其中第二結(jié)合材料經(jīng)選擇以與分析物的不同于針對(duì)其選擇第一結(jié)合材料的那部分的一部分結(jié)合。方法還包括提供微流體測(cè)試設(shè)備用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中的分析物。測(cè)試設(shè)備包括非吸收性基底，基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，其中進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接，和其中所述至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分。測(cè)試設(shè)備還包括位于分析部分處或其上游的非特異性捕獲設(shè)備。測(cè)試設(shè)備還包括延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。在微流體測(cè)試設(shè)備內(nèi)，允許反應(yīng)在測(cè)試混合物中在測(cè)試樣品中存在的分析物和第一與第二結(jié)合材料之間發(fā)生，從而形成包括測(cè)試樣品中存在的分析物、捕獲綴合物和標(biāo)記綴合物的產(chǎn)物復(fù)合體。使反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物接觸到非特異性捕獲設(shè)備(例如對(duì)捕獲載體具有非特異性親合力的設(shè)備)，于是從反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中固定反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中存在的產(chǎn)物復(fù)合體。在微流體測(cè)試設(shè)備分析部分處檢測(cè)來(lái)自固定的產(chǎn)物復(fù)合體的標(biāo)記物的存在或數(shù)量，并分別與測(cè)試樣品中分析物的存在或數(shù)量關(guān)聯(lián)。在一種實(shí)施方案中，通過(guò)在所述至少一個(gè)微通道中以相對(duì)方向循環(huán)測(cè)試混合物，進(jìn)行使反應(yīng)發(fā)生和接觸的步驟。術(shù)語(yǔ)"分析物"意思包括要被測(cè)量或檢測(cè)的化合物或組合物。它能結(jié)合到第一和第二結(jié)合材料上。合適的分析物包括但不限于抗原(例如蛋白質(zhì)抗原)、半抗原、細(xì)胞和耙核酸分子。優(yōu)選的分析物是耙核酸分子。本發(fā)明適用于用于測(cè)定各種分析物的過(guò)程和產(chǎn)品。作為分析物類(lèi)型的典型例子，可提到環(huán)境和食品污染物，包括殺蟲(chóng)劑和有毒工業(yè)化學(xué)品；藥物，包括治療藥物和濫用藥物；激素，維生素，蛋白質(zhì)，包括酶、受體和所有類(lèi)別的抗體；朊病毒；肽；類(lèi)固醇；細(xì)菌；真菌；病毒；寄生蟲(chóng)；細(xì)菌、真菌、病毒或寄生蟲(chóng)的組分或產(chǎn)物；適體；各種類(lèi)型的變應(yīng)原；正?；驉盒约?xì)胞的產(chǎn)物或組分；等。作為具體例子，可提到T4;T3;地高辛；hCG;胰島素；茶堿；促黃體生成激素；和導(dǎo)致或與各種病態(tài)有關(guān)的有機(jī)體，如膿鏈球菌(組A)、I和II型單純皰疹、巨細(xì)胞病毒、衣原體等。本發(fā)明還可用于測(cè)定相對(duì)抗體親合性，用于相對(duì)核酸雜交試驗(yàn)，利用核酸的限制酶測(cè)定，結(jié)合蛋白質(zhì)或其它材料列。較優(yōu)選的分析物為存在于有機(jī)體中的靶核酸分子，所述有機(jī)體選自細(xì)菌、真菌、酵母、病毒、原生動(dòng)物、寄生蟲(chóng)、動(dòng)物(例如人)和植物。合適的有機(jī)體包括但不限于小球隱孢子蟲(chóng)、大腸桿菌、炭疽桿菌、登革病毒和人免疫缺陷病毒(HIV-1)。術(shù)語(yǔ)"結(jié)合材料，，意在包括在其表面上或空穴中具有如下面積的生物受體分子如免疫球蛋白或它的衍生物或片段所述面積特異性結(jié)合到另一分子一一在這種情況下是分析物上，并因此被定義為與所述另一分子的具體空間和極性組織互補(bǔ)。合適的結(jié)合材料包括抗體、抗原、核酸分子、適體、細(xì)胞受體、生物素、抗生蛋白鏈菌素和其它合適的配體。當(dāng)分析物為靶核酸分子時(shí)，第一結(jié)合材料可為核酸分子(例如受體探針，其經(jīng)選擇以與靶核酸分子的一部分雜交)，第二結(jié)合材料可為核酸分子(例如捕獲探針，其經(jīng)選擇以與靶核酸分子的另一部分雜交)，或其它部分，如能結(jié)合到分析物上并與其相互作用的抗體或其它試劑?？贵w結(jié)合材料可為單克隆、多克隆或基因工程化的(例如單鏈抗體、催化抗體)，并可通過(guò)本領(lǐng)域中眾所周知的技術(shù)制備，如宿主免疫反應(yīng)和血清收集、雜交細(xì)胞系技術(shù)或通過(guò)基因工程。結(jié)合材料還可為特異性地結(jié)合感興趣的分析物的任何天然存在或合成化合物。第一和第二結(jié)合材料經(jīng)選擇以特異性地結(jié)合到分析物的分開(kāi)部分上。例如，當(dāng)分析物為核酸序列時(shí)，需要為耙核酸序列的分開(kāi)部分選擇探針。設(shè)計(jì)這種探針的技術(shù)是眾所周知的。適合實(shí)施本發(fā)明的探針必須與靶分析物序列互補(bǔ)，即能雜交到靶上，并應(yīng)對(duì)靶分析物有高度特異性。探針優(yōu)選在17和25個(gè)核苷酸長(zhǎng)之間，以提供需要的特異性，同時(shí)避免過(guò)長(zhǎng)的雜交時(shí)間和使在測(cè)定條件下形成二級(jí)結(jié)構(gòu)的可能性最小。因此，在這種實(shí)施方案中，第一結(jié)合材料為報(bào)道探針，其經(jīng)選擇以并確實(shí)與靶核酸序列的一部分雜交。第二結(jié)合材料在本文中稱(chēng)為核酸檢測(cè)/測(cè)量實(shí)施方案的捕獲探針，經(jīng)選擇以并確實(shí)與靶核酸序列的不同于和報(bào)道探針雜交的那部分的部分雜交。捕獲探針可被固定在微通道的捕獲部分中或磁珠上。另外，第一和第二結(jié)合材料(報(bào)道和捕獲探針)應(yīng)能不彼此相互作用或相互作用受限制。確定適合本發(fā)明實(shí)施的探針和反應(yīng)條件的才支術(shù)描述在Sambrook等，MolecularCloning:ALaboratoryManual,ColdSpringHarborLaboratoryPress(1989)中，本文引入其全文作為參考?？扇芜x地使用可從DNASTAR得到的稱(chēng)為"Lasergene"的軟件程序或類(lèi)似產(chǎn)品。本發(fā)明的方法使用標(biāo)記復(fù)合體，其包括顆粒、標(biāo)記物和偶聯(lián)組中的一個(gè)成員。合適的顆粒包括脂質(zhì)體(標(biāo)記物可被包封在脂質(zhì)體內(nèi)，或并入到雙層中)、膠乳珠、金顆粒、二氧化硅顆粒、枝狀大分子、量子點(diǎn)、磁珠(例如抗體示蹤的磁珠和核酸探針示蹤的磁珠)或適合衍生的任何其它顆粒。使用多種標(biāo)記復(fù)合體時(shí)，每種復(fù)合體中的標(biāo)記物可相同或不同。本申請(qǐng)中描述的脂質(zhì)體的使用提供了超越使用例如酶的傳統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括增強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度、貯存穩(wěn)定性和即時(shí)釋放信號(hào)產(chǎn)生標(biāo)記物，如Siebert等，AnalyticaChimicaActa282:297-305(1993);Yap等，AnalyticalChemistry63:2007(1991);Plant等，AnalyticalBiochemistry176:420-426(1989);Locascio-Brown等，AnalyticalChemistry62:2587-2593(1990);和Durst等，Eds.,FlowInjectionAnalysisBasedonEnzymesorAntibodies,第14巻,VCH,Weinheim(1990)中所述，本文引入它們中每一個(gè)的全文作為參考。脂質(zhì)體可由各種脂類(lèi)制備，包括磷脂、糖脂、類(lèi)固醇、較長(zhǎng)鏈烷基酯；例如磷酸烷基酯、脂肪酸酯；例如卵磷脂、脂肪胺等。可使用脂肪材料的混合物，如中性類(lèi)固醇、帶電兩性分子和磷脂的組合。磷脂的示例性例子包括卵磷脂、神經(jīng)鞘磷脂和二棕櫚酰磷脂酰膽堿等。典型的類(lèi)固醇包括膽固醇、chlorestanol、羊毛甾醇等。典型的帶電兩性分子化合物通常包含12-30個(gè)碳原子。單或二烷基磷酸酯或烷基胺例如磷酸二鯨蠟酯、硬脂酰胺、十六碳烷基胺、二月桂基磷酸酯等是代表性的。在包含標(biāo)記物的水溶液中制備脂質(zhì)體泡嚢，于是泡嚢將在它們的內(nèi)部包括標(biāo)記物?？赏ㄟ^(guò)在溶液中強(qiáng)烈攪拌、然后除去未包封的標(biāo)記物來(lái)制備脂質(zhì)體泡嚢?；蛘撸墒褂梅聪嗾舭l(fā)加超聲處理。美國(guó)專(zhuān)利4342826和PCT國(guó)際公布WO80/01515中闡述了關(guān)于脂質(zhì)體制備的更多細(xì)節(jié)，本文引入它們兩者的全文作為參考。通常調(diào)整介質(zhì)中電解質(zhì)的濃度以實(shí)現(xiàn)與脂質(zhì)體內(nèi)部中的等滲性或等-同滲質(zhì)量摩爾濃度(或至多約50至約100mmol/kg高滲)以防止它們皺縮或溶脹。在通過(guò)電分析儀施加的激發(fā)波形有一些增加的復(fù)雜性的情況下，也可使用溶出伏安法(strippingvoltammetry)進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)測(cè)量，使用例如脂質(zhì)體包封的金屬離子用于檢測(cè)和測(cè)量。通常使用溫和的、并希望基本不變的溫度用于進(jìn)行測(cè)定。用于所述測(cè)定和產(chǎn)生可檢測(cè)信號(hào)的溫度通常在約4-65。C的范圍內(nèi)，更通常在約20-38。C的范圍內(nèi)，更經(jīng)常為約15-45°C。測(cè)試混合物用溶劑通常為水溶性介質(zhì)，其可以是達(dá)到其它極性溶劑的約60wtQ/。，尤其是具有l(wèi)-6個(gè)、更通常1-4個(gè)碳原子的溶劑，包括醇、甲酰胺、二甲基甲酰胺和二甲基亞砜、二噹烷等。通常，存在少于約30-40wt。/。的助溶劑。在一些情況下，根據(jù)樣品性質(zhì)，可由樣品本身提供部分或全部水溶性介質(zhì)。介質(zhì)的pH通常在2-11的范圍內(nèi)，通常為5-9,并優(yōu)選在約6-8的范圍內(nèi)。選擇pH以保持結(jié)合成員結(jié)合親合性的顯著水平和信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)的最佳信號(hào)產(chǎn)生?？墒褂酶鞣N緩沖劑獲得所需的pH，并在測(cè)定期間保持所述pH。示例性緩沖劑包括硼酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、三羥曱基氨基曱烷(tris)、巴比妥等。使用的具體緩沖劑通常不是關(guān)鍵性的，但在各個(gè)測(cè)定中，可能與另外一個(gè)相比而優(yōu)選一種緩沖劑。對(duì)于核酸分析物，必需選擇合適的緩沖劑。這類(lèi)緩沖劑包括SSC、氯化鈉、檸檬酸鈉緩沖劑和SSPE(氯化鈉、磷酸鈉、EDTA)?？衫冒悠分苽淠K和生物傳感器模塊的生物分析微系統(tǒng)執(zhí)行這種方法。優(yōu)選在微流體平臺(tái)中制備整個(gè)系統(tǒng)。本發(fā)明的生物傳感器的基本原理基于DNA/RNA雜交系統(tǒng)和脂質(zhì)體信號(hào)放大(圖1)。如圖1中所示，兩組探針特異性地與把RNA雜交。參考被設(shè)計(jì)以結(jié)合到四種Dengue病毒血清型的一般探針描述這種系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)四種特異性探針只結(jié)合到所述四種血清型上(Wu等，"DetectionofDengueViralRNAUsingaNucleicAcidSequence-basedAmplificationAssay",J.Clin.Microbiol.39:2794-2798(2001),本文引入其全文作為參考)。報(bào)道探針被偶聯(lián)到具有包封的焚光染料或電化學(xué)活性化合物的脂質(zhì)體上，并可雜交到靶RNA的特異性序列上。第二特異性探針(捕獲探針)通過(guò)生物素-抗生蛋白鏈菌素相互作用被固定到超順磁微珠的表面上。利用等溫核酸序列基擴(kuò)增("NASBA")反應(yīng)擴(kuò)增靶RNA。在引入混合物到微通道前，利用擴(kuò)增的耙序列培育具有報(bào)道探針的脂質(zhì)體和具有捕獲探針的珠，夾層復(fù)合體隨后被捕獲到磁體上面用于熒光或電化學(xué)檢測(cè)。本發(fā)明的微流體設(shè)備可以經(jīng)設(shè)計(jì)以進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)的焚光或電化學(xué)方法。構(gòu)建微流體設(shè)備的途徑基于在體積和流速方面提供精確的樣品處理、在進(jìn)口和出口點(diǎn)處的零死體積(在分析期間沒(méi)有樣品損失和100%廢物處理)、拆卸設(shè)備以替換微流體通道或變換器零件的能力。如同以前在開(kāi)發(fā)用于Dengue病毒檢測(cè)的基于膜剝離的生物傳感器中進(jìn)行的試驗(yàn)中所優(yōu)化的，使用脂質(zhì)體、Dengue病毒RNA、報(bào)道和捕獲探針以及雜交和洗滌緩沖液(Baeumner等,"ABiosensorforDengueVirusDetection:Sensitive,RapidandSerotypeSpecific",AnalyticalChemistry,74(6):1442-1448(2002)和Zaytseva等，"Multi-AnalyteSingle-MembraneBiosensorforSerotype-SpecificDetectionofDengueVirus",Anal.Bioanal.Chem.380:46-53(2004),本文引入它們的全文作為參考)?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)光刻方法在4英寸硅酮晶片上將微流體通道制造成凸起結(jié)構(gòu)。將lmL新制備的體積比為7:1的硅酮彈性體和硅酮彈性體固化劑的混合物(Sylgard,184硅酮彈性體試劑盒)倒入到硅酮;f莫板上并用另一平的硅酮晶片蓋住。用硅酮晶片蓋住得到的聚二甲基硅氧烷(PDMS)層允許控制層的厚度和厚度均勻性。在65。C的烘箱中固化得到的夾層結(jié)構(gòu)(圖2)2小時(shí)。從晶片上剝離固化的PDMS層，人工切出通道。PDMS層為170微米厚。通道為50mm深，寬度從100微米變化到500孩t米。本發(fā)明微流體設(shè)備中使用的微流體通道應(yīng)滿足以下要求1)通道的幾何形狀和尺寸應(yīng)適合在液流進(jìn)入它時(shí)避免液流中大的壓降。根據(jù)試-瞼，發(fā)現(xiàn)100微米寬、50微米深通道滿足這個(gè)要求；2)通道應(yīng)具有小的區(qū)域，與它其余部分相比，該區(qū)域具有5倍慢的線性流體流動(dòng)。在這個(gè)區(qū)域中，捕獲在分析中使用的磁珠。信號(hào)變換器被放置在捕獲珠區(qū)域的下游；和3)具有嵌入通道結(jié)構(gòu)的PDMS層應(yīng)具有垂直經(jīng)過(guò)PDMS整個(gè)寬度并具有不大于鄰近通道寬度的直徑的進(jìn)口和出口孔。為了避免分析期間出現(xiàn)一定體積的停滯流，尤其需要這些合適的進(jìn)口尺寸。具有微米尺寸的典型通道幾何形狀提供在圖3中。圖3A和3B顯示了本發(fā)明的2種實(shí)施方案，其中每一個(gè)都具有通往檢測(cè)段106并最終到達(dá)出口110的進(jìn)口102和108。在圖3A中，進(jìn)口102具有迂回區(qū)域104，其給予正通過(guò)的材料更多的停留時(shí)間來(lái)進(jìn)行反應(yīng)。具有嵌入通道24的PDMS22的形成顯示在圖2A-2B中。如圖2A中所示，通過(guò)在頂模板T和底模板B之間模塑形成具有嵌入通道24的PDMS22。PDMS22形成有沿PDMS22—個(gè)表面縱向暴露的嵌入通道24。通過(guò)從才莫板T和B中取出可恢復(fù)這種結(jié)構(gòu)，如圖2B中所示。具有嵌入通道24的PDMS22被安裝到玻璃板26上形成單元20,如圖4中所示。這種安裝使PDMS中縱向暴露的通道24被玻璃板26蓋住。對(duì)于利用熒光檢測(cè)的微流體設(shè)備，玻璃板26是透明的。在電化學(xué)檢測(cè)的情況下，玻璃板26設(shè)有圖案化的交指型超微電極陣列(IDUA),其與通道24流體連通，從而通過(guò)通道24的材料可^皮IDUA接觸和分析。通過(guò)從上面PDMS層22和下面玻璃板26施加壓力實(shí)現(xiàn)不漏密封。為此，使用兩個(gè)板28和4-8個(gè)螺釘30,如圖5中所示。在光學(xué)檢測(cè)的情況下，至少靠近玻璃板26的板28是透明的，以允許在通道內(nèi)可視?；蛘?，可在板28和玻璃板26之間安裝光學(xué)檢測(cè)設(shè)備。應(yīng)注意，上板具有膠合到與PDMS設(shè)備的進(jìn)口102和出口110對(duì)直的位置內(nèi)的管32和34。施加到PDMS-玻璃板設(shè)備上面的壓力也為PDMS-Plexiglas界面提供了密封。開(kāi)始時(shí)，在Plexiglas進(jìn)口和出口孔中使用金屬管。但是，由于電化學(xué)檢測(cè)中高的本底信號(hào)，因此用塑料管代替它們。為了容納捕獲區(qū)中分析期間捕獲磁珠所需要的磁體，可在上Plexiglas板中做槽。通過(guò)槽的深度和PDMS層的厚度可精確控制磁體和PDMS通道上壁之間的距離。這些參數(shù)和磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)在變化的流速下在分析期間定量捕獲珠的能力有很大影響。磁體位置相對(duì)于微通道上壁越近，在分析過(guò)程中就可使用越高的流速。在本發(fā)明的微流體設(shè)備中，磁體(35DNE1304-NI,MagnetApplications,Inc.)被放在離通道上壁270|um的距離處。這使得所有珠(l|iim直徑)以0.2m/min或5|iiL/min的線性流速被捕獲。上述結(jié)合材料的使用p)'。i場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備或具有結(jié)二材料的過(guò)濾器是尤其的捕獲載體。尤其;尤選使用磁珠作為捕獲載體，同時(shí)捕獲設(shè)備包^磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備。在這種實(shí)施方案中，如圖i中所示，在允許靶結(jié)合到捕獲探針上的條件下，使具有對(duì)靶材料有特異性的捕獲探針的順磁顆粒接觸可能包含靶材料的樣品。然后用磁體從樣品混合物中除去得到的復(fù)合體。當(dāng)選擇代替磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備的過(guò)濾器時(shí)，必須改變圖5的排列使得過(guò)濾器與通道24相通。優(yōu)選地，它們可處于相對(duì)于進(jìn)口102和出口108與》茲體36位置對(duì)齊的位置(這不會(huì)存在于這類(lèi)實(shí)施方案中)。當(dāng)使用過(guò)濾器作為捕獲設(shè)備時(shí)，可使用孔尺寸為約O.lpm-約100jum、優(yōu)選約lpm-約30pm的允許水性介質(zhì)從中流過(guò)的任何多孔材料。孔尺寸對(duì)設(shè)備性能有重要影響。孔尺寸必須大于標(biāo)記物的平均直徑。另外，孔不應(yīng)太大，以便可得到良好的體積對(duì)表面比和阻止磁珠、聚合物珠或二氧化硅珠偶聯(lián)到捕獲探針上。另外，過(guò)濾器可用作常規(guī)過(guò)濾器和截留大的顆粒。因此，結(jié)合到二氧化硅或其它顆粒上的脂質(zhì)體(二氧化質(zhì):將通過(guò)過(guò)濾器。、、因此，、可利用截留:^濾器上的經(jīng)由把結(jié)合到二氧化硅或其它顆粒上的脂質(zhì)體數(shù)量測(cè)量存在的耙數(shù)量。本發(fā)明的設(shè)備和方法的合適過(guò)濾器膜包括硝基纖維素膜、硝基纖維素混合酯、聚酯膜、基于聚磺酰基的膜、普通濾紙、玻璃纖維膜和具有規(guī)定孔尺寸的任何塑料材料膜，如聚碳酸酯過(guò)濾器、多孔金和多孔磁性材料。還可使用微制造工具使用光刻膠材料，如SU-8或者以及PDMS，直接在微通道內(nèi)內(nèi)部制造。過(guò)濾器膜可具有各種形狀，包括矩形、圓形、橢圓形、或者三角形等。當(dāng)使用本發(fā)明的光學(xué)檢測(cè)實(shí)施方案時(shí)，光學(xué)標(biāo)記物被固定在脂質(zhì)體中。合適的光學(xué)標(biāo)記物包括熒光染料、可見(jiàn)染料、生物-或化學(xué)-發(fā)光材料、量子點(diǎn)和酶標(biāo)記物。當(dāng)使用可見(jiàn)染料作為標(biāo)記物時(shí)，可用肉眼進(jìn)行所關(guān)心的分析物存在或數(shù)量的定性或半定量測(cè)量。對(duì)于半定量測(cè)量，可將顏色強(qiáng)度可視地與一系列參考標(biāo)準(zhǔn)如在比色圖表中比較?；蛘?，當(dāng)需要較大的精確度時(shí)，或當(dāng)使用的標(biāo)記物需要儀器分析時(shí)，可使用定量?jī)x器如反射計(jì)、熒光計(jì)、分光光度計(jì)、電分析儀等在膜上直接測(cè)量標(biāo)記物的強(qiáng)度。當(dāng)使用脂質(zhì)體作為顆粒時(shí)，可以無(wú)需裂解脂質(zhì)體來(lái)測(cè)量存在的標(biāo)記物材料的數(shù)量。但是，可利用裂解以增強(qiáng)這種可視性。這可通過(guò)應(yīng)用脂質(zhì)體裂解劑來(lái)完成。合適的脂質(zhì)體裂解材料包括表面活性劑如辛基吡喃葡糖苷、二氧膽酸鈉、十二烷基硫酸鈉、皂角香、Sigma以商標(biāo)Tween-20出售的聚氧乙烯山梨聚糖單月桂酸酯和Sigma以商標(biāo)TritonX-100出售的非離子表面活性劑，其為叔辛基苯氧基聚乙氧基乙醇。對(duì)于許多測(cè)定，辛基吡喃葡糖苷是優(yōu)選的裂解劑，因?yàn)樗芸焖倭呀庵|(zhì)體而且似乎不干擾信號(hào)測(cè)量?；蛘?，可利用脂質(zhì)體的補(bǔ)充裂解，或可用電、光、熱或其它物理手段使脂質(zhì)體破裂。使用光學(xué)檢測(cè)的本發(fā)明實(shí)施方案的合適布置顯示在圖7-8中。操作時(shí)，如圖8中具體顯示，通過(guò)進(jìn)口102注入測(cè)試混合物，測(cè)試混合物包含可能含有耙分析物的測(cè)試樣品、包括順磁珠的捕獲綴合物和標(biāo)記綴合物。從進(jìn)口102引出的通^各可具有迂回構(gòu)造104以為這些反應(yīng)物提供更多的停留時(shí)間來(lái)彼此接觸，允許形成包括靶分析物、捕獲綴合物和標(biāo)記物的產(chǎn)物復(fù)合體。一旦測(cè)試混合物達(dá)到磁體112,產(chǎn)物復(fù)合體就被固定。將洗滌液注入到最終通往石茲體112的進(jìn)口102(或108)內(nèi)，從而可處理固定的產(chǎn)物復(fù)合體以除去未結(jié)合的標(biāo)記物(例如脂質(zhì)體)，通過(guò)出口110將其排出。如果磁體U2位于光學(xué)檢測(cè)區(qū)域106中，則可利用固定在磁體112上的洗滌產(chǎn)物進(jìn)行這種光學(xué)檢測(cè)?；蛘撸还軝z測(cè)區(qū)域106是位于磁體112處還是其下游，都可例如用通過(guò)進(jìn)口108注入的試劑來(lái)處理固定的產(chǎn)物復(fù)合體以釋放標(biāo)記物。例如，如果標(biāo)記物為包含熒光染料的脂質(zhì)體，則將能破壞脂質(zhì)體的試劑通過(guò)進(jìn)口108注入。因此，可通過(guò)光閱讀器檢測(cè)測(cè)試樣品中耙分析物的存在。如果檢測(cè)區(qū)域106在磁體112上游，則也可通過(guò)在標(biāo)記物釋放后在通道內(nèi)造成反流條件來(lái)實(shí)現(xiàn)這種4僉測(cè)?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)光刻和脫離技術(shù)在玻璃晶片上制造交指型超微電極陣列("IDUA")。通過(guò)在圖案化Pyrex玻璃晶片(7740,Corning,NY)上蒸發(fā)沉積70nmTi然后是500nmAu制備典型的IDUA。研究了不同尺寸的IDUA在六亞鐵/鐵氰化鉀對(duì)，F(xiàn)e2+/Fe3+(CN)6,的氧化-還原反應(yīng)中作為信號(hào)轉(zhuǎn)換器。表明本底噪聲和特異性信號(hào)兩者都取決于微電極的指/間隙比以及指的總數(shù)量(Min等，"CharacterizationandOptimizationofInterdigitatedUltramicroelectrodeArraysasElectrochemicalBiosensorTransducers",Electroanalysis,16(9):724-729(2004)，本文引入其全文作為參考)。設(shè)計(jì)有3.8)am寬指和2.5pm寬間隙并具有總計(jì)1000個(gè)電極指的IDUA在靈敏性和信噪比方面表現(xiàn)出最佳特性。IDUA的典型微觀照片提供在圖6中。上述一般原理已用于設(shè)備組裝。使用在玻璃板上制造的IDUA作為電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)方案的信號(hào)轉(zhuǎn)換器。組裝過(guò)程中，以IDUA檢測(cè)區(qū)位于捕獲區(qū)下游的方式將PDMS通道定位于玻璃上。另外，PDMS通道應(yīng)在有源微電極指的上面(圖10)。當(dāng)使用本發(fā)明的電化學(xué)檢測(cè)實(shí)施方案時(shí)，在標(biāo)記物例如脂質(zhì)體中包封電活性物種，如六亞鐵氰化鉀和六鐵氰化鉀。將微通道放置在可重復(fù)使用電極如上述交指型電極陣列的上面。在脂質(zhì)體裂解后，測(cè)定電活性物種的數(shù)量。合適的電化學(xué)標(biāo)記物以及選擇它們和使用它們的方法公開(kāi)在例如以下專(zhuān)利中Durst等的美國(guó)專(zhuān)利5789154、Durst等的美國(guó)專(zhuān)利5756362、Durst等的美國(guó)專(zhuān)利5753519、Roberts等的美國(guó)專(zhuān)利5958791、Durst等的美國(guó)專(zhuān)利6086748、Durst等的美國(guó)專(zhuān)利6248956、Roberts等的美國(guó)專(zhuān)利6159745、Roberts等的美國(guó)專(zhuān)利6358752和2002年10月2曰提交的待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)10/264159,本文引入它們的全文作為參考。簡(jiǎn)單地說(shuō)，測(cè)試設(shè)備可被設(shè)計(jì)用于電活性標(biāo)記物的電流測(cè)定或量化。在這種實(shí)施方案中，測(cè)試設(shè)備包括在微流體設(shè)備中的工作電極部分、參比電極部分和反電極部分。工作電極部分、參比電極部分和反電極部分各自適合經(jīng)由到恒電位儀的接線彼此電連接。測(cè)試設(shè)備可改為包括工作電極部分和反電極部分。或者，微流體設(shè)備可被設(shè)計(jì)用于電活性標(biāo)記物的電勢(shì)測(cè)定或量化。在這種實(shí)施方案中，設(shè)備包括指示電極部分和參比電極部分。指示電極部分和參比電極部分適合電連接到電位儀上。在另一實(shí)施方案中，測(cè)試設(shè)備可包括交指型電極陣列，所述陣列經(jīng)定位以在脂質(zhì)體裂解時(shí)誘導(dǎo)從脂質(zhì)體釋放的電活性標(biāo)記物的氧化還原循環(huán)。合適的電活性標(biāo)記物為具有電化學(xué)活性但不降解顆粒(例如脂質(zhì)體)或以其它方式浸出顆粒的那些。它們包括金屬離子、有機(jī)化合物如醌、酚和NADH,和有機(jī)金屬化合物如衍生的二茂鐵。在一種實(shí)施方案中，電化學(xué)標(biāo)記物為可逆氧化還原對(duì)?？赡嫜趸€原對(duì)由如下化學(xué)物種組成對(duì)于所述化學(xué)物種而言，異相電子轉(zhuǎn)移速度(heterogeneouselectrontransferrate)快并且氧化還原反應(yīng)表現(xiàn)出最小的超電勢(shì)。可逆氧化還原對(duì)的合適例子包括但不限于二茂鐵衍生物、二茂镥(fe畫(huà)im腦)衍生物、二茂鐵衍生物和二茂輸(fe薩in讓)衍生物的混合物、氯化銅、氯化亞銅、氯化銅和氯化亞銅的混合物、釕-三-雙吡咬、六亞鐵氰化鉀、六鐵氰化鉀、以及六亞鐵氰化鉀和六難失氰化鉀的混合物。優(yōu)選地，電化學(xué)標(biāo)記物被包封在脂質(zhì)體內(nèi)，在雙層中或附著到脂質(zhì)體膜表面上。使用電檢測(cè)的本發(fā)明實(shí)施方案的合適布置顯示在圖9和10中。工作時(shí)，具體如圖10中所示，測(cè)試混合物包括可能含有靶分析物的測(cè)試樣品和捕獲綴合物102。同樣，盡管在圖IO中未示出，但從進(jìn)口彼此接觸，從而允許形成包括靶分析物、捕獲綴合物和標(biāo)記物的產(chǎn)物復(fù)合體。一旦測(cè)試混合物達(dá)到磁體112,產(chǎn)物復(fù)合體就被固定。將洗滌液注入到最終通往磁體112的進(jìn)口102內(nèi)，從而可處理固定的產(chǎn)物復(fù)合體以除去未結(jié)合的標(biāo)記物(例如脂質(zhì)體)。如圖IO所示，當(dāng)包含IDUA114的電才僉測(cè)區(qū)域106位于》茲體112下游時(shí)，則可利用通過(guò)進(jìn)口108注入的試劑處理固定的產(chǎn)物復(fù)合體以釋放標(biāo)記物。例如，如果標(biāo)記物為包含熒光染料的脂質(zhì)體，則將能破壞脂質(zhì)體的試劑通過(guò)進(jìn)口108注入。因此，可通過(guò)IDUA114檢測(cè)測(cè)試樣品中耙分析物的存在。IDUA114由分別從連接器120和122伸出的交指型指116和118形成。如上文所示，所述測(cè)定可為定性的(存在或不存在一定含量的靶)或定量的或半定量的。從本文教導(dǎo)中，認(rèn)為合適標(biāo)準(zhǔn)物和/或標(biāo)準(zhǔn)曲線(術(shù)語(yǔ)"標(biāo)準(zhǔn)曲線"以通用含義使用，包括比色圖表)的制備在本領(lǐng)域那些技術(shù)人員的范圍內(nèi)。在一種實(shí)施方案中，測(cè)試設(shè)備包括多個(gè)捕獲部分，其中每一個(gè)都被改進(jìn)以結(jié)合對(duì)數(shù)種分析物中的一種有特異性的與眾不同的第二結(jié)合材料。因此，可通過(guò)分配每種綴合物/分析物到它自身的濃度測(cè)量部分并測(cè)量來(lái)確定每種分析物?；蛘?，在本發(fā)明的這種實(shí)施方案中，要被確定的每種分析物的綴合物可包括和其它標(biāo)記物可以區(qū)別檢測(cè)出來(lái)的標(biāo)記物。利用不同的包封的染料(例如焚光染料)或量子點(diǎn)，測(cè)定結(jié)果可為"色彩編碼的"。特別地，可在捕獲部分中使用多波長(zhǎng)檢測(cè)器。為方便起見(jiàn)，本設(shè)備可以以與預(yù)定數(shù)量的用于測(cè)定一種分析物或多種分析物的試劑的包裝組合被提供在試劑盒中。試劑盒內(nèi)包括穩(wěn)定劑、緩沖劑等。可寬范圍地改變各種試劑的相對(duì)數(shù)量，以提供能大大優(yōu)化測(cè)定靈敏度的試劑溶液的濃度。試劑可作為干粉被提供，通常為凍干的，包括賦形劑，其在溶解時(shí)提供具有進(jìn)行測(cè)定的合適濃度的試劑溶液。試劑盒或包裝可包括其它組分，如所述一種或多種分析物的標(biāo)準(zhǔn)物(具有已知分析物濃度的分析物樣品)。如上所述，本發(fā)明的方法和設(shè)備可用在各種測(cè)定中，如竟?fàn)幗Y(jié)合測(cè)定和夾心法測(cè)定，如以下專(zhuān)利中所述Durst等的美國(guó)專(zhuān)利5789154、Durst等的美國(guó)專(zhuān)利5756362、Durst等的美國(guó)專(zhuān)利5753519、Roberts等的美國(guó)專(zhuān)利5958791、Durst等的美國(guó)專(zhuān)利6086748、Durst等的美國(guó)專(zhuān)利6248956、Roberts等的美國(guó)專(zhuān)利6159745、Roberts等的美國(guó)專(zhuān)利6358752、2000年10月27日提交的待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)09/698564和2002年10月2日提交的待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)10/264159，本文引入它們的全文作為參考。本發(fā)明的另一方面涉及檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的方法，如下該方法包括提供至少一種測(cè)試混合物，測(cè)試混合物包括可能包含分析物的測(cè)試樣品、包括捕獲載體和第一偶聯(lián)組中第一成員的捕獲載體復(fù)合體、經(jīng)選擇以與分析物的一部分結(jié)合并包括所述第一偶聯(lián)組中第二成員的第一結(jié)合材料、包括顆粒、標(biāo)記物和第二偶聯(lián)組中第一成員的標(biāo)記復(fù)合體、和經(jīng)選擇以與分析物的不同于針對(duì)其選擇第一結(jié)合材料的那部分之外的一部分結(jié)合并包括第二偶聯(lián)組中第二成員的第二結(jié)合材料。該方法也包括提供微流體測(cè)試設(shè)備用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中的分析物。測(cè)試設(shè)備包括非吸收性基底，基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，其中進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接，和其中所迷至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分。測(cè)試設(shè)備還包括位于分析部分處或其上游的非特異性捕獲設(shè)備。測(cè)試設(shè)備還包括延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。在微流體測(cè)試設(shè)備內(nèi)，允許反應(yīng)在所述至少一種測(cè)試混合物中在第一偶聯(lián)組的第一和第二成員之間、在第二偶聯(lián)組的第一和第二成員之間和在測(cè)試樣品中存在的分析物和第一與第二結(jié)合材料之間發(fā)生。結(jié)果，形成包括測(cè)試樣品中存在的分析物、捕獲載體復(fù)合體、第一結(jié)合材料、標(biāo)記綴合物和第二結(jié)合材料的產(chǎn)物復(fù)合體。使反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物接觸到非特異性捕獲設(shè)備(例如對(duì)捕獲載體具有非特異性親合力的設(shè)備)，于是從反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中固定反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中存在的產(chǎn)物復(fù)合體。在微流體測(cè)試設(shè)備分析部分處檢測(cè)固定的產(chǎn)物復(fù)合體中標(biāo)記物的存在或數(shù)量，并分別與測(cè)試樣品中分析物的存在或數(shù)量關(guān)聯(lián)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，標(biāo)記物在接觸前和在檢測(cè)步驟后從固定的產(chǎn)物中釋放。用于進(jìn)行本發(fā)明這方面的部件和步驟與上述那些基本相同。本發(fā)明的另一方面涉及檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的方法，如下該方法包括提供至少一種測(cè)試混合物，測(cè)試混合物包括可能包含分析物的測(cè)試樣品、捕獲綴合物(包括捕獲載體和第一結(jié)合材料)和標(biāo)記綴合物(包括顆粒、標(biāo)記物和分析物類(lèi)似物)，其中選擇第一結(jié)合材料以與分析物的一部分結(jié)合。該方法也包括提供微流體測(cè)試設(shè)備用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中的分析物。測(cè)試設(shè)備包括非吸收性基底，基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，其中進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接，和其中所述至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分。測(cè)試設(shè)備還包括位于分析部分處或其上游的非特異性捕獲設(shè)備。測(cè)試設(shè)備還包括延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。在微流體測(cè)試設(shè)備內(nèi)，允許在所述至少一種測(cè)試混合物中在淚'J試樣品中存在的分析物和所述分析物類(lèi)4以物之間針對(duì)第一結(jié)合材料發(fā)生竟?fàn)?。結(jié)果，形成包括捕獲綴合物和標(biāo)記綴合物的產(chǎn)物復(fù)合體。使反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物接觸到非特異性捕獲設(shè)備(例如對(duì)捕獲載體具有非特異性親合力的設(shè)備)，于是從反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中固定反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中存在的產(chǎn)物復(fù)合體。在分析部分處檢測(cè)固定的產(chǎn)物復(fù)合體。將固定的產(chǎn)物復(fù)合體中標(biāo)記物的存在或數(shù)量分別與測(cè)試樣品中分析物的存在或數(shù)量關(guān)聯(lián)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，標(biāo)記物在接觸前和在檢測(cè)步驟后從固定的產(chǎn)物中釋放。在本發(fā)明的這種實(shí)施方案中，使用分析物類(lèi)似物，因?yàn)檫@種實(shí)施方案涉及竟?fàn)幗Y(jié)合測(cè)定形式。因此，術(shù)語(yǔ)"分析物類(lèi)似物，，意在包括結(jié)合到捕獲綴合物上的類(lèi)似物。但是，當(dāng)使用類(lèi)似物時(shí)，在竟?fàn)幏磻?yīng)中被第一結(jié)合材料識(shí)別所需要的分析物特定特征必需存在于與標(biāo)記物復(fù)合體結(jié)合的分析物類(lèi)似物中。在所有其它方面中，用于進(jìn)行本發(fā)明這方面的部件和步驟與上述那些基本相同。本發(fā)明還涉及微流體設(shè)備(在本文中也稱(chēng)為再循環(huán)微流體設(shè)備、微流體混合設(shè)備等)。該設(shè)備包括非吸收性基底和一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)，非吸收性基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口。至少一個(gè)進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接。所述一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)。在所有其它方面中，用于進(jìn)行本發(fā)明這方面的部件和步驟與上述那些基本相同。在一種具體實(shí)施方案中，微流體設(shè)備能再循環(huán)微升體積。設(shè)備的這種實(shí)施方案包括具有玻璃蓋密封的壓力進(jìn)口和出口孔的模制聚二曱基硅氧烷(PDMS)通道。通過(guò)在多重鋸齒結(jié)構(gòu)上反復(fù)改變流向?qū)崿F(xiàn)再循環(huán)。鋸齒結(jié)構(gòu)用于根據(jù)流體在結(jié)構(gòu)上是向后流還是向前流而不同地改變單個(gè)流線的流體速度。按照這種方式，可相對(duì)于其它流線加速或減速單個(gè)流線以允許流體段相互作用，其通常是被線性分割的。低雷諾數(shù)表明過(guò)程可逆，忽略擴(kuò)散。使用熒光指示劑確認(rèn)數(shù)值模擬。發(fā)現(xiàn)羧基熒光素標(biāo)記的DMSO塞和未標(biāo)記的DMSO塞在不混溶烴塞上的混合在7.1min后在具有鋸齒結(jié)構(gòu)的通道內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，而在沒(méi)有鋸齒結(jié)構(gòu)的通道內(nèi)是在34.8min后，這驗(yàn)證了根據(jù)數(shù)值模擬會(huì)預(yù)期到的結(jié)果。實(shí)施例實(shí)施例1-使用熒光檢測(cè)法研究脂質(zhì)體裂解通過(guò)圖8中所示和上述的微流體設(shè)備的進(jìn)口102,引入包含珠-靶RNA-脂質(zhì)體的復(fù)合體的樣品混合物。通過(guò)進(jìn)口102注入包含包封磺基羅丹明B(sulforhodamineB)的脂質(zhì)體、磁珠、靶RNA和雜交緩沖液(60%曱酰胺、6xSSC、0.8%Ficoll型400、0.01%TritonX-IOO、0.15M蔗糖)的混合物。通過(guò)注入洗滌緩沖液(10%曱酰胺、3xSSC、0.2%Ficoll型400、0.01%TritonX-IOO、0.2M蔗糖)到入口102中從未結(jié)合的脂質(zhì)體上洗滌被捕獲的珠。此時(shí)，可使用連接到熒光顯微鏡的CCD相機(jī)檢測(cè)信號(hào)。曝光時(shí)間被優(yōu)化(l秒)，并使用ImageProExpress軟件分析信號(hào)?；蛘撸瑸榱送ㄟ^(guò)裂解脂質(zhì)體和得到因釋放磺基羅丹明B染料引起的明顯更高的熒光信號(hào)而增加信噪比，將25mM|3-辛基吡喃葡糖苷(OG)的溶液注入到進(jìn)口108內(nèi)進(jìn)行脂質(zhì)體裂解。利用連接到顯微鏡上的CCD相機(jī)測(cè)量脂質(zhì)體釋放的染料的熒光強(qiáng)度?？稍陬A(yù)定程序的0.01-80nL/min體積流速下操作設(shè)備。檢測(cè)未裂解的(圖16A)和裂解的(圖16B)脂質(zhì)體的熒光。實(shí)施例2-微流體通道中RNA4企測(cè)的優(yōu)化進(jìn)行一系列試驗(yàn)以優(yōu)化在微流體通道中的RNA檢測(cè)。在沒(méi)有任何脂質(zhì)體裂解的情況下進(jìn)行這些試驗(yàn)，并使用熒光顯微鏡監(jiān)測(cè)。針對(duì)信噪比優(yōu)化具有固定的報(bào)道探針的脂質(zhì)體的數(shù)量(對(duì)于在PBS+蔗糖緩沖液中1/100稀釋?zhuān)琌D值為1.61,緩沖液pH7.0,同滲質(zhì)量摩爾濃度630nmol/kg)(圖17)、具有固定的捕獲探針的珠(圖18)和洗滌緩沖液(至多14pL)。因此，得到Dengue病毒RNA分析的檢測(cè)極限。報(bào)道探針的量為脂類(lèi)總量的0.013mol%。按照生產(chǎn)商規(guī)程，將生物素化的捕獲探針固定在珠(DynabeadsMyOneStreptavin)表面上。lmg珠結(jié)合大約3000pmol的游離生物素。實(shí)施例3-微流體設(shè)備中脂質(zhì)體捕獲的電化學(xué)分析為測(cè)試樣i流體系統(tǒng)中的IDUA響應(yīng)，如圖10中所示，以ljil/min的流速將不同體積(20nL-100nL)的10pM六鐵氰化鉀/六亞鐵氰化鉀溶液注入到進(jìn)口108內(nèi)，而緩沖溶液以l|ul/min的流速通過(guò)進(jìn)口102被引入。單次連續(xù)運(yùn)行中IDUA響應(yīng)的典型結(jié)果提供在圖20中。這些結(jié)果表明，基于IDUA的系統(tǒng)確實(shí)能快速響應(yīng)通道內(nèi)的電化學(xué)組成變化。注射和達(dá)到的最大信號(hào)之間的延遲時(shí)間為約5-7秒。在全部試驗(yàn)中，IDUA自身都表現(xiàn)出良好的可再現(xiàn)性和能長(zhǎng)時(shí)間工作而不需要機(jī)械清洗的能力。利用電化學(xué)檢測(cè)的RNA分析的典型結(jié)果提供在圖21中。在這個(gè)試驗(yàn)中，用l|dg附有捕獲探針的超磁珠和脂質(zhì)體(150mM六鐵/亞鐵氰化鉀包封劑溶液)培育2^1Dengue血清型4擴(kuò)增子(1:100稀釋)。將雜交混合物以3pl/min注入到進(jìn)口102內(nèi)。在全部珠被捕獲到磁體上后，用15|ul緩沖液洗滌，將25mM的OG溶液以0.8|ul/min注入到進(jìn)口108內(nèi)裂解脂質(zhì)體。在雜交混合物中存在和不存在RNA時(shí)IDUA的電化學(xué)響應(yīng)提供在圖21中?？稍谄浞逯堤幓蛞哉麄€(gè)曲線的積分值估計(jì)IDUA對(duì)RNA存在的信號(hào)響應(yīng)(表l)。<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>開(kāi)發(fā)了通過(guò)病原體的核酸序列來(lái)高度特異性和敏感性檢測(cè)病原體的微流體生物傳感器。生物傳感器模塊利用兩種可替換的檢測(cè)方法，熒光或電化學(xué)方法。微制造方法允許使用微升量的試劑進(jìn)行單次分析。利用Dengue病毒靶序列模型測(cè)試和優(yōu)化微流體系統(tǒng)。表明使用微流體平臺(tái)、熒光檢測(cè)方法和未裂解的脂質(zhì)體可檢測(cè)低至0.5fmol的合成靶。實(shí)施例4-具有新型鋸齒結(jié)構(gòu)的再循環(huán)被動(dòng)式微混合器在該實(shí)施例4中和在下面的實(shí)施例5-9中，描述了能再循環(huán)毫微升至微升體積以便有效混合溶液的微流體設(shè)備有關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。設(shè)備由模制的聚二甲基硅氧烷(PDMS)通道構(gòu)成，所述通道具有用玻璃蓋密封的壓力進(jìn)口和出口孔。通過(guò)多重鋸齒結(jié)構(gòu)上的反復(fù)往復(fù)流實(shí)現(xiàn)再循環(huán)。鋸齒結(jié)構(gòu)用于根據(jù)流體在結(jié)構(gòu)上是向后流還是向前流而不同地改變單個(gè)流線的流體速度。因此，可相對(duì)于其它流線加速或減速單個(gè)流線以允許流體段相互作用，所述流體段通常是被線性分割開(kāi)的。低雷諾數(shù)表明過(guò)程可逆，忽略擴(kuò)散。使用FLUENT(Fluent,Inc.)進(jìn)行計(jì)算機(jī)才莫擬。隨后，使用熒光指示劑從試驗(yàn)上證實(shí)再循環(huán)原理的這些數(shù)值模擬。最后，研究跨越不混溶烴塞的羧基焚光素標(biāo)記的DMSO塞和未標(biāo)記的DMSO塞的混合。在經(jīng)過(guò)5個(gè)鋸齒單元的lHz循環(huán)率下，記錄通道中達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間，即直到兩個(gè)DMSO塞都具有相同的熒光強(qiáng)度。在鋸齒結(jié)構(gòu)情況下，比在沒(méi)有鋸齒結(jié)構(gòu)的通道中5倍快達(dá)到穩(wěn)態(tài)，這證實(shí)了基于數(shù)值模擬所預(yù)期的結(jié)果。微流體混合器是獨(dú)特的，因?yàn)樗诎幢壤s放方面的通用性、還能混合包含小顆粒如珠和細(xì)胞的溶液方面的潛力，以及易于制造和使用。實(shí)施例5-微流體混合器的制造4吏用L-Edit(TannerResearch,Inc.)CAD軟件設(shè)計(jì)樣i流體結(jié)構(gòu)，并使用硅母模和PDMS彈性體(DowCorning,Corning,NY)制造。在Cornell-NanoScaleScienceandTechnologyFacility通過(guò)DRIE在光刻膠圖案化的100mmSi晶片內(nèi)形成模具。清洗后，倒入TeflonAF(601S1-100-6),旋轉(zhuǎn)，并在烘箱中在17(TC固化30分鐘。通過(guò)將7份PDMS彈性體和1份固化劑倒在平整的硅模具上至lmm厚度并在真空烘箱中在0.5bar在6(TC下焙燒55分鐘，形成通道。固化后，使用打孔器在PDMS中打出0.75mm孑L。然后將PDMS切成獨(dú)立通道，使用Tesla線圈氧化，并放置接觸清潔的玻璃蓋，在玻璃蓋處使其停留至少30分鐘以永久密封。使用丙烯酸樹(shù)脂底座和蓋來(lái)緊閉通道，并將它們精確地與一組壓力進(jìn)口和出口對(duì)齊(圖22)。一個(gè)進(jìn)口連接到KDScientific型210注射泵上。實(shí)施例6-混合試-瞼羧基焚光素得自Sigma-AldrichCo。DMSO得自FisherScientific。礦物油得自本地。在純DMSO和lmM羧基熒光素標(biāo)記的DMSO的流之間注入礦物油塞，在所述塞的兩側(cè)都有具有羧基熒光素標(biāo)記的DMSO的流，使用Leica型DMLB顯微鏡和Coolsnap相機(jī)和軟件包觀察，曝光時(shí)間為ls，使用300WUV弧光燈，隨后只使用自動(dòng)對(duì)比和自動(dòng)校平功能在Photoshop7.0(AdobeSystems,Inc.)中增強(qiáng)顏色。實(shí)施例7-模擬使用FLUENT軟件(Fluent,Inc.)進(jìn)行才莫擬。使用GAMBIT(Fluent,Inc.)構(gòu)建網(wǎng)眼。沖莫擬具有固定壁和壓力進(jìn)口-出口口的二維通道。使用才莫擬的顆粒注入追蹤在140lum通道長(zhǎng)度和50jam通道寬度上的三十個(gè)流線(在進(jìn)口和出口處，在鋸齒頂端處25|um)。應(yīng)注意，模擬的結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)鋸齒單元(出于計(jì)算實(shí)踐性的原因)，而試驗(yàn)設(shè)備由200個(gè)鋸齒單元構(gòu)成，每個(gè)150jum長(zhǎng)，在3cm通道上連接在一起，總體積為大約0.5nL。制造具有更大長(zhǎng)度的相同設(shè)備，以便容納約15pL溶液。實(shí)施例8-結(jié)果和討論具有新型鋸齒結(jié)構(gòu)的再循環(huán)被動(dòng)式微混合器設(shè)計(jì)微混合器的鋸齒結(jié)構(gòu)以使微通道中的溶液基于再循環(huán)來(lái)混合。因此，通過(guò)反復(fù)往復(fù)溶液流，部分溶液將相對(duì)于它們相鄰的體積元被重新定位。通過(guò)產(chǎn)生平行于通道長(zhǎng)度的橫流發(fā)生混合，從而可使通道不同長(zhǎng)度處的流線段可以彼此接觸。使用利用GAMBIT和FLUENT的計(jì)算模擬來(lái)理解鋸齒單元對(duì)流動(dòng)分布的影響。圖23顯示了從上面觀察的向左和向右流的二維速度分布。沖莫擬中兩個(gè)通道入口處可見(jiàn)的形成區(qū)是由于通道外部的有限尺寸模型假設(shè)(le-2m/s的恒定流速)。拋物線型流動(dòng)分布發(fā)展到通道內(nèi)大約10pm，距離必須考慮鋸齒單元的影響還很遠(yuǎn)(wellbeforetheeffectsofthesawtoothunitmustbeconsidered)。各個(gè)流線速度和它們的分布顯示在圖24和25中。每個(gè)流線的最大速度值提供在表2中，為了比較，最高速度流線(中間，右至左流)指定為100%的值。表2-顯示了六個(gè)流線中每一個(gè)的最大速度、每個(gè)流線和最高速度流線之間的差異百分?jǐn)?shù)。最高速度流線是R至L中間流線。使用這個(gè)速度作為參比點(diǎn)用于與其它流線速度比較并因此設(shè)定為100%。最大流線速度[m/s]R至L中間流線速度的百分?jǐn)?shù)[%]<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>選擇三種流線用于分析鋸齒單元對(duì)流線的分隔效率。這三個(gè)流線代表通道中不同的位置，即在上部四分之一中(x=0pm,y=0.75*50pm)、通道中間(x=0|um,y=0.50*50^m)和下部四分之一(x=0fim,y=0.25*50|um)。由于壓力驅(qū)動(dòng)的微流體系統(tǒng)的拋物線型流動(dòng)分布，"中間"流線具有最高速度。在左至右流中，與右至左流相比，觀察到在"下部"和"中間"流線速度中每個(gè)鋸齒單元10%的顯著降低。正是這種在向右和向左流動(dòng)分布中的差異允許產(chǎn)生基于平行于通道長(zhǎng)度的橫流的獨(dú)特再循環(huán)混合?；诹鲃?dòng)模型研究的發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變單元長(zhǎng)度和鋸齒角度設(shè)計(jì)最佳鋸齒混合器。鋸齒角度以5。增量從20。變化到70°,長(zhǎng)度以2.5|iim增量從10pm變化到40nm。選擇45。的最佳角度和25pm的最佳長(zhǎng)度。隨后使用標(biāo)準(zhǔn)光刻和軟刻工藝制造設(shè)備。組裝由粘結(jié)到玻璃蓋上的成型PDMS組成的微流體系統(tǒng)，并使用機(jī)械加工的丙烯酸樹(shù)脂組裝連接到KDScientificModel210注射泵上，如圖22B中所示。選4奪PDMS作為彈性材料，因?yàn)樾枰牧慵叽缭谶@種材料中容易實(shí)現(xiàn)。單個(gè)泵用于微混合器，以便簡(jiǎn)化最終設(shè)計(jì)的要求。因此，使用流體流的正和負(fù)壓。通過(guò)在整個(gè)微通道上施加壓力梯度，形成拋物線型流分布。發(fā)現(xiàn)具有未氧化PDMS的設(shè)備在正壓流下泄漏。因此，通過(guò)使用Tesla線圏氧化來(lái)改性PDMS的表面以允許永久粘結(jié)到玻璃蓋上，這形成足夠強(qiáng)的粘結(jié)以允許從相同口施加正和負(fù)壓。理論上，產(chǎn)生圖24和25中所示改變的流線速度分布的向右(向前)和向左(向后)流之間的背壓差異，將引起溶液的實(shí)際再循環(huán)混合。對(duì)此i殳計(jì)兩個(gè)試-瞼來(lái)證實(shí)。首先，z使用雙溶液系統(tǒng)，以證實(shí)在向前泵送方向上留在鋸齒結(jié)構(gòu)后的溶液會(huì)在向后泵送方向期間祐j兆選到流體的不同體積位置中。因此，使用這樣的系統(tǒng)，其具有用烴塞隔開(kāi)的兩個(gè)羧基熒光素標(biāo)記的DMSO的塞。烴和DMSO之間;敗性的差異防止了這兩種溶液?jiǎn)为?dú)通過(guò)擴(kuò)散混合。認(rèn)識(shí)到DMSO/烴塞的表面張力和粘度與最終要在設(shè)備中混合的水溶液有很大不同。但是，目標(biāo)是以可視方式證實(shí)再循環(huán)混合器原理，因此不混溶塞體系對(duì)于完成此是最方便的。典型的試驗(yàn)顯示在圖26中，其顯示了在羧基熒光素標(biāo)記的DMSO的兩個(gè)大得多的塞之間向右然后向左移動(dòng)的烴塞的時(shí)間流逝圖象。盡管在理論上預(yù)測(cè)的再循環(huán)難以在這個(gè)具體圖象中觀察到，但基于鋸齒結(jié)構(gòu)的銳角中保留的樣品可觀察到再循環(huán)混合的替代形式；流體被臨時(shí)捕集在這個(gè)銳角中，并隨開(kāi)始不在附近的體積元一起自由擴(kuò)散。在第二個(gè)試驗(yàn)中，進(jìn)行再循環(huán)過(guò)程的照相研究，以便證實(shí)鋸齒結(jié)構(gòu)通過(guò)混合兩個(gè)DMSO塞產(chǎn)生的再循環(huán)的存在，兩個(gè)DMSO塞中一個(gè)用熒光標(biāo)記，一個(gè)未標(biāo)記，各占通道的一半。然后以lHz的頻率才黃跨鋸齒結(jié)構(gòu)前后快速移動(dòng)流體(以10lul/min的設(shè)定流速)。在這個(gè)過(guò)程中，取200口m段的照片(圖27A)。在給定時(shí)間，可觀察到至少四種不同的熒光強(qiáng)度，其對(duì)應(yīng)于四種不同的熒光指示劑濃度。這圖示在圖27B中。同一200ium窗口中這四種不同濃度的存在可以通過(guò)再循環(huán)得到最佳解釋。最后，將微混合器的混合效率與在通道長(zhǎng)度、高度和寬度方面具有相同尺寸的直線型通道(沒(méi)有鋸齒單元的通道)相比較。將烴塞注入在兩個(gè)DMSO流之間，不過(guò)這次只焚光標(biāo)記一個(gè)DMSO流。因此，第二個(gè)DMSO塞中熒光的出現(xiàn)同樣為基于不同流線間混合的再循環(huán)混合原理的指示。達(dá)到相同焚光強(qiáng)度的均勻熒光DMSO塞所需要的時(shí)間是混合效率的指示。通過(guò)利用由未標(biāo)記的DMSO/烴/羧基熒光素標(biāo)記的DMSO組成的塞在PDMS通道中保持不動(dòng)48小時(shí)，確定通過(guò)溶液塞的擴(kuò)散是不明顯的。在48小時(shí)結(jié)束時(shí)，未標(biāo)記的DMSO仍沒(méi)有表現(xiàn)出熒光。在表3中，通過(guò)提供達(dá)到穩(wěn)態(tài)需要的時(shí)間匯總了得到的典型試驗(yàn)數(shù)據(jù)，達(dá)到穩(wěn)態(tài)需要的時(shí)間被定義為在經(jīng)過(guò)5個(gè)鋸齒單元(在直線型通道中750pm)的大約lHz連續(xù)混合下，兩個(gè)DMSO塞表現(xiàn)出相等熒光所需要的時(shí)間量。表3-達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間在大約1Hz下前后橫跨5個(gè)鋸齒單元，混合由未標(biāo)記的DMSO/烴/羧基熒光素標(biāo)記的DMSO組成的塞。穩(wěn)態(tài)被定義為最初未標(biāo)記的DMSO塞中熒光水平等于最初羧基熒光素標(biāo)記的塞中熒光水平所需的時(shí)間。"直線型"通道為具有與鋸齒通道等同尺寸的微通道，沒(méi)有鋸齒元件。<table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table>實(shí)施例9-結(jié)論具有新穎鋸齒結(jié)構(gòu)的再循環(huán)被動(dòng)式微混合器混合過(guò)程中的再循環(huán)對(duì)于許多微流體應(yīng)用如酶催化反應(yīng)、雜交和結(jié)合反應(yīng)是必需的。這可通過(guò)本文描述的鋸齒結(jié)構(gòu)容易地實(shí)現(xiàn)。利用結(jié)構(gòu)得到再循環(huán)，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)在向后和向前流中引入不對(duì)稱(chēng)性，這種不對(duì)稱(chēng)性用于在鄰近流線中的先前相鄰元之間引入分隔。通過(guò)流體建模和利用三個(gè)獨(dú)立試驗(yàn)證實(shí)得到溶液再循環(huán)的事實(shí)。這個(gè)設(shè)計(jì)可在長(zhǎng)度上容易地放大以容納微升體積，并可在混合器段的任何一端承受更寬的直線型通道以允許全部溶液通過(guò)鋸齒結(jié)構(gòu)的整個(gè)長(zhǎng)度?？衫娩忼X放置上的更激進(jìn)變化，如在通道兩側(cè)上放置鋸齒、在單一通道中使用一個(gè)以上的鋸齒長(zhǎng)度、寬度和角度等。本文描述的微流體混合器是獨(dú)特的，這是因?yàn)樗诎幢壤s放方面的通用性、還能混合包含小顆粒如珠和細(xì)胞的溶液的潛力、以及易于制造和使用。實(shí)施例10-電化學(xué)微流體生物傳感器實(shí)施例10-15涉及關(guān)于本發(fā)明的電化學(xué)微流體生物傳感器和再循環(huán)微流體混合器的試驗(yàn)。開(kāi)發(fā)了用于檢測(cè)核酸序列的電化學(xué)生物傳感器(Goral等，"Electrochemicalmicrofluidicbiosensorforthedetectionofnucleicacidsequences",LabonaChip6(6):414-421(2006)，在此全文引入作為參考)?？傊紫葘蟹肿优c被固定在順磁珠上的捕獲探針和綴合到脂質(zhì)體上的報(bào)道探針雜交。脂質(zhì)體包封了鐵六氰化物和亞鐵六氰化物，F(xiàn)e2+/3+(CN)6。然后通過(guò)100pm通道泵送雜交溶液。將磁體放置在通道上以捕獲磁珠。未雜交的脂質(zhì)體將流過(guò)磁體并流出出口。然后向捕獲區(qū)泵送包含表面活性劑辛基吡喃葡糖苷(OG)的溶液。一旦OG在捕獲區(qū)中，通過(guò)核酸雜交結(jié)合到磁珠上的脂質(zhì)體就裂解，釋放氧化還原溶液到通道內(nèi)。正好在捕獲區(qū)下游，交指型超微電極陣列(IDUA)能測(cè)量與被捕獲的脂質(zhì)體濃度成比例的電流。劑量響應(yīng)曲線估計(jì)lfmol合成DNA耙的檢測(cè)極限。這種電化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括易于使用、節(jié)約成本和便攜性。同等的熒光系統(tǒng)除了激發(fā)源和過(guò)濾器外還要求使用復(fù)雜的檢測(cè)設(shè)備如光電倍增管或CCD相才幾。實(shí)施例ll-微:流體混合器在微流體混合器上進(jìn)行試驗(yàn)，微流體混合器可被包括在微流體設(shè)備的全部三個(gè)模塊中，以便增強(qiáng)反應(yīng)和結(jié)合動(dòng)力學(xué)和避免基于擴(kuò)散的限制。例如，研究了它的混合特性、更大尺寸的制造(從而能有效地進(jìn)行NASBA和脂質(zhì)體-RNA結(jié)合反應(yīng))和使用熱壓印而不是軟刻(soft-lithogmphy)的制造?？稍O(shè)計(jì)生物傳感器進(jìn)行三種不同的步驟mRNA分離、RNA擴(kuò)增和RNA檢測(cè)。設(shè)計(jì)單一流通道樣式適應(yīng)全部三種步驟需要的特性(見(jiàn)圖28)。因此，可串聯(lián)使用具有一定獨(dú)立改進(jìn)的三個(gè)類(lèi)似通道用于檢測(cè)，這將簡(jiǎn)化成為單一設(shè)備的總體集成。選擇lOO^mxlOOiLim的通道橫截面尺寸，以便保持小的樣品體積，產(chǎn)生更快的裝載時(shí)間。這里研究的微混合器為允許溶液和溶液內(nèi)分子在微通道層流區(qū)中快速混合的關(guān)鍵部件。將鋸齒型微混合器(Nichols等，"Recirculating,passivemicromixerwithanovelsawtoothstructure",LabonaChip6(2):242-246(2006),本文引入其全文作為參考)的成比例形式(圖29)設(shè)計(jì)到容積為IOiuL的通道內(nèi)。通道引入各自5cm長(zhǎng)并包含166個(gè)鋸齒的20行。在出口上引入500|um寬度的檢測(cè)區(qū)以允許放置IDUA(Goral等，"Electrochemicalmicrofluidicbiosensorforthedetectionofnucleicacidsequences"，LabonaChip6(6):414-421(2006)，本文引入其全文作為參考)，這只是檢測(cè)步驟所需要的。還在檢測(cè)區(qū)中引入第二個(gè)進(jìn)口，以允許在RNA檢測(cè)過(guò)程中引入另外的試劑。掩^t設(shè)計(jì)允許同時(shí)蝕刻兩個(gè)獨(dú)立的設(shè)備?？拷袖忼X的通道放置沒(méi)有鋸齒的通道，以便允許進(jìn)行平行測(cè)定來(lái)比較混合效果。使用原始往復(fù)混合器完成了初步工作，往復(fù)混合器使用寬度為50^im的鋸齒型通道，所述通道使用結(jié)合到玻璃顯微鏡載玻片上的聚二曱基硅氧烷(PDMS)主體。這種通道具有兩個(gè)獨(dú)立的進(jìn)口和單個(gè)出口(圖30)?！獋€(gè)進(jìn)口加載DI水，而另一個(gè)進(jìn)口加載50mM熒光素。熒光素的濃度高得足以經(jīng)歷自猝滅。因此，用DI水對(duì)熒光素的任何稀釋都導(dǎo)致激發(fā)過(guò)程中熒光的增加。使用注射泵控制流量。兩個(gè)進(jìn)口的流速都為lpL/min。使用裝有CCD相機(jī)的顯微鏡觀察整個(gè)通道的熒光。隨后使用Image-ProExpress(MediaCybernetics,SilverSpring,MD)量4IM象素強(qiáng)度。在第一個(gè)2厘米的鋸齒之間的中點(diǎn)處測(cè)量像素強(qiáng)度(圖31)。然后可在直線型和鋸齒型通道之間進(jìn)行并行比較。在與鋸齒通道等同距離處進(jìn)行直線型通道上的測(cè)量。并行比較表明，和僅僅依靠擴(kuò)散進(jìn)行混合的直線型通道相比，鋸齒結(jié)構(gòu)在更短的距離內(nèi)混合溶液(圖32)。還可使用橫跨通道的不同距離處的像素強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為熒光素濃度均勻性的度量(圖33)。這種比較證實(shí)，當(dāng)與直線型通道比較時(shí)，這種設(shè)計(jì)能有效作為靜態(tài)混合器。實(shí)施例124敖流體設(shè)備:光刻該設(shè)備部分在CornellNanoScaleFacility(Ithaca,NY)制造。使用剝離光刻法(liftoffphotolithography)將通道的負(fù)片(negativeprint)蝕刻到硅晶片上。開(kāi)始時(shí)，用底漆層然后是S1813光刻膠層涂敷空白晶片。焙燒步驟后，使用接觸校準(zhǔn)器(HTG系統(tǒng)in-HR，HybridTechnologyGroup)將掩模暴露到UV光下10秒。覆蓋的掩模允許僅僅暴露通道結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域。UV光暴露的區(qū)域變得可溶于光刻膠顯影劑。經(jīng)過(guò)1分鐘的9CTC暴露后焙燒，使用自動(dòng)MIF300在1165顯影器中使晶片顯影以除去光刻膠的暴露區(qū)域，導(dǎo)致下面的硅被暴露。然后將晶片放在UnaxisSLR770中蝕刻通道。以大約2)um/min的速度蝕刻暴露于室內(nèi)部感應(yīng)耦合等離子/反應(yīng)離子環(huán)境的硅。使蝕刻過(guò)程運(yùn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間以得到100|um深的蝕刻，產(chǎn)生該深度的通道高度。蝕刻后，用丙酮清洗晶片上任何殘余的光刻膠。使用TencorP10表面光度儀證實(shí)通道高度和寬度。實(shí)施例13-微流體設(shè)備:熱壓印使用EV520HE半自動(dòng)熱壓印系統(tǒng)將通道圖案熱壓印到聚曱基丙烯酸曱酯(PMMA)基底內(nèi)。這種系統(tǒng)允許控制的溫度、高壓縮力和高真空。PMMA^t夾在兩個(gè)晶片之間，結(jié)構(gòu)化晶片在上面，空白晶片在下面。將夾層結(jié)構(gòu)放在兩個(gè)溫度控制的板之間。液壓控制上板以提供所需的壓縮力。在將室設(shè)到高真空后，在施加4000N力前加熱上和下板到115°C。高溫4吏PMMA軟化，同時(shí)施加的力將通道結(jié)構(gòu)壓印到PMMA上面。高真空環(huán)境確保在軟化PMMA中不會(huì)捕集空氣泡而導(dǎo)致通道變形。在使上和下壓板兩者的溫度達(dá)到10(TC前保持壓縮15分鐘。在軟化溫度以下，可釋放壓力而不會(huì)破壞新壓印的通道結(jié)構(gòu)。在使室壓力正常后，取出PMMA,鉆成進(jìn)口和出口孔。實(shí)施例14-微流體設(shè)備:粘合有幾種方法用于將兩片PMMA粘合到一起同時(shí)保存通道。最常用的方法是熱粘合(Yahng等，"Fabricationofmicrofluidicdevicesbyusingafemtosecondlasermicromachiningtechniqueandmu-PIVstudiesonitsfluiddynamics,，,JournaloftheKoreanPhysicalSociety47(6):977-981(2005);Li等，"Low-temperaturethermalbondingofPMMAmicrofluidicchips",AnalyticalLettersmicrochipimprintedwithstainlesssteeltemplate，，,JournalofChromatographyA1038(l畫(huà)2):239-245(2004);和Keynton等，"Designanddevelopmentofmicrofabricatedcapillaryelectrophoresisdeviceswithelectrochemicaldetection"，AnalyticaChimicaActa507(1):95-105(2004),本文引入它們的全文作為參考，本文引入它們的全文作為參考，本文引入它們的全文作為參考，本文引入它們的全文作為參考)。該過(guò)程使用類(lèi)似于熱壓印中所用設(shè)備的設(shè)備。兩個(gè)加熱的板將夾層的PMMA片加熱直到它們軟化。在壓力下，軟化允許兩個(gè)塑料的界面熔合。這是粘合兩個(gè)PMMA片的快速簡(jiǎn)單方法。缺陷在于在過(guò)程中觀察到通道變形。用于熱粘合的另一技術(shù)利用接近10(TC的理想粘合溫度的優(yōu)點(diǎn)。將兩片PMMA緊緊夾在一起并浸在沸水中1小時(shí)(Kelly等，"Thermalbondingofpolymericcapillaryelectrophoresismicrodevicesinwater",AnalyticalChemistry75(8):1941-1945(2003)，本文引入其全文作為參考)。優(yōu)點(diǎn)在于良好的熱控制。缺點(diǎn)在于商業(yè)上可得到的PMMA依賴于生產(chǎn)商而具有不同的熱性質(zhì)。用OptixPMMA(Plaskolite,Inc.,Columbus,OH)測(cè)試這種技術(shù)，發(fā)現(xiàn)由于太高的溫度而在通道中引起塌縮。這些粘合技術(shù)的條件將導(dǎo)致微混合器的鋸齒結(jié)構(gòu)變形并失去預(yù)定設(shè)計(jì)。因此，需要更低溫度的技術(shù)。溶劑輔助熱粘合包括在未結(jié)構(gòu)化的PMMA片的表面上施加非常薄的溶劑層(Klank等，"C02-lasermicromachiningandback-endprocessingforrapidproductionofPMMA-basedmicrofluidicsystems",LabonaChip2(4):242-246(2002)，本文引入其全文作為參考)。當(dāng)擠壓到結(jié)構(gòu)化片內(nèi)時(shí)，溶劑將兩個(gè)片熔合到一起。如果這在8(TC環(huán)境中進(jìn)行，其低于未用溶劑塑化的PMMA的熱變形范圍，制成非常均勻的密封。為了在未結(jié)構(gòu)化PMMA上具有非常薄的溶劑層，使用4500rpm的旋涂機(jī)3秒。由于PMMA的表面相當(dāng)疏水，并且大多數(shù)溶劑是才及性的，因此首先用02等離子處理表面以便氧化表面。已表明這增加了PMMA表面的親水性。使用通常用于通過(guò)電暈放電活化PDMS的Tesla線圈(型號(hào)BD-10A,Electro-TechnicProductsInc.,Chicago,IL)作為電源構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的02等離子裝置。將Tesla線圈的端點(diǎn)放置通過(guò)鉆孔的橡膠塞子。然后將塞子放在PVC圓筒上，降低圓筒內(nèi)的壓力到低于100mbar。使用TantecCAM-Plus(Schaumburg，111.)水接觸角計(jì)發(fā)現(xiàn)10分鐘處理足以將水接觸角從大約60度改變到42度。不使用丙酮作為溶劑，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)它太易揮發(fā)，并且在旋涂后幾乎完全揮發(fā)。發(fā)現(xiàn)較高分子量溶劑，2，4-戊二酮，具有理想的揮發(fā)性(Wang等,"Towardsdisposablelab-on-a-chip:Poly(methylmethacrylate)microchipelectrophoresisdevicewithelectrochemicaldetection",Electrophoresis23(4):596-601(2002),本文引入其全文作為參考)。在等離子處理后，將未結(jié)構(gòu)化的PMMA放置在旋涂機(jī)上。在PMMA上放足夠的溶劑以完全覆蓋表面。15秒后，以1250rpm旋涂PMMA6秒，包括變速時(shí)間。然后取下PMMA,并與結(jié)構(gòu)化PMMA片夾在一起。然后將夾持的片放在80。C烘箱中l(wèi)小時(shí)。實(shí)施例15-微流體設(shè)備:設(shè)備設(shè)置—旦設(shè)備被固化，就將進(jìn)口和出口口插入到預(yù)先鉆好的孔內(nèi)。管由不銹鋼構(gòu)成，并通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂固定就位。再次將設(shè)備放到80。C烘箱中保持24小時(shí)以確保任何剩余溶劑揮發(fā)。在0.5mm玻璃晶片上使用金沉積過(guò)程(Goral等，"Electrochemicalmicrofluidicbiosensorforthedetectionofnucleicacidsequences",LabonaChip6(6):414-421(2006),本文引入其全文作為參考)制造IDUA(圖34)。使用金剛石尖端劃片機(jī)從晶片上切割單獨(dú)的IDUA至大約1.6cmx20cm的尺寸。只在檢測(cè)設(shè)備上而不在核酸分離或NASBA設(shè)備上使用IDUA。盡管本文詳細(xì)描繪和描述了優(yōu)選實(shí)施方案，但對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的那些技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明精神的情況下作出各種改變、添加、替代等是顯而易見(jiàn)的，因此，這些都被認(rèn)為在下面權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的微流體測(cè)試設(shè)備，包括非吸收性基底，所述基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，所述進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在所述基底中的至少一個(gè)微通道連接，其中所述至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分；位于所述分析部分處或其上游的非特異性捕獲設(shè)備；和延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述非吸收性基底由選自硅、石英、玻璃、聚曱基丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷和聚合材料中的材料形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述微通道還包括位于所述分析部分上游的培育部分。4.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述捕獲設(shè)備在所述分析部分上游。5.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述捕獲設(shè)備在所述分析部分處。6.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述捕獲設(shè)備為磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備或過(guò)濾器。7.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述分析部分包括電化學(xué)檢測(cè)組裝。8.根據(jù)權(quán)利要求7的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述電化學(xué)檢測(cè)組裝包括電極陣列，所述電極陣列包括具有多個(gè)指的第一導(dǎo)體和具有多個(gè)指的第二導(dǎo)體，其中第一導(dǎo)體的指與第二導(dǎo)體的指交叉，第一和第二導(dǎo)體通過(guò)電壓源和讀出設(shè)備彼此電連接，并且所述陣列經(jīng)定位以誘發(fā)電活性標(biāo)記物的氧化還原循環(huán)。9.根據(jù)權(quán)利要求7的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述電化學(xué)檢測(cè)組裝包括基于微控制器的分析系統(tǒng)。10.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述分析部分包括光學(xué)檢測(cè)組裝。11.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述至少一個(gè)微通道縱向暴露在所述基底的表面上，所述微流體測(cè)試設(shè)備還包括附連在所述基底的所述表面上并蓋住所迷至少一個(gè)微通道的蓋板。12.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中有多個(gè)所述延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的固定式混合結(jié)構(gòu)。13.根據(jù)權(quán)利要求12的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述固定式混合結(jié)構(gòu)延伸不同長(zhǎng)度到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)。14.根據(jù)權(quán)利要求12的微流體測(cè)試設(shè)備，其中每個(gè)微通道都具有相對(duì)側(cè)，至少一些所述固定式混合結(jié)構(gòu)沿著大體上彼此面對(duì)的方向從所述相對(duì)側(cè)上延伸到所述孩i通道內(nèi)。15.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中所述一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)成傾角延伸到所述一個(gè)或多個(gè)微通道內(nèi)。16.根據(jù)權(quán)利要求15的微流體測(cè)試設(shè)備，其中存在多個(gè)所述固定式混合結(jié)構(gòu)，其中至少一些以不同角度延伸到所述一個(gè)或多個(gè)微通道內(nèi)。17.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體測(cè)試設(shè)備，其中每個(gè)微通道有多個(gè)進(jìn)口。18.檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的方法，包括提供至少一種測(cè)試混合物，包括測(cè)試樣品，其中所述測(cè)試樣品可能包含分析物；捕獲綴合物，其中所述捕獲綴合物包括捕獲載體和第一結(jié)合材料，其中所述第一結(jié)合材料經(jīng)選擇以與所述分析物的一部分結(jié)合；和標(biāo)記綴合物，其中所述標(biāo)記綴合物包括顆粒、標(biāo)記物和第二結(jié)合材料，其中所述第二結(jié)合材料經(jīng)選擇以與所述分析物的一部分結(jié)合，并且所述一部分不同于針對(duì)其選擇第一結(jié)合材料的那部分；提供微流體測(cè)試設(shè)備用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中的分析物，所述微流體測(cè)試設(shè)備包括非吸收性基底，具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，所述進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接，其中所述至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分；延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)；在所述微流體測(cè)試i殳備內(nèi)，允許反應(yīng)在測(cè)試混合物中在測(cè)試樣品中存在的分析物和第一與第二結(jié)合材料之間發(fā)生，從而形成包括測(cè)試樣品中存在的分析物、捕獲綴合物和標(biāo)記綴合物的產(chǎn)物復(fù)合體；使反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物接觸非特異性捕獲設(shè)備，由此從反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中固定反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中存在的產(chǎn)物復(fù)合體；在分析部分處檢測(cè)來(lái)自固定的產(chǎn)物復(fù)合體的標(biāo)記物的存在或數(shù)量；和將來(lái)自固定的產(chǎn)物復(fù)合體的標(biāo)記物的存在或數(shù)量分別與測(cè)試樣品中分析物的存在或數(shù)量關(guān)聯(lián)。19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中通過(guò)在所述至少一個(gè)微通道中在相對(duì)方向上循環(huán)所述測(cè)試混合物來(lái)進(jìn)行所述允許反應(yīng)發(fā)生和所述接觸。20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中第一和第二結(jié)合材料中的每一種都為抗體、抗原、核酸序列、適體或細(xì)胞受體。21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中分析物為耙核酸分子，第一結(jié)合材料為經(jīng)選擇以與一部分靶核酸分子雜交的捕獲探針，第二結(jié)合材料為經(jīng)選擇以與靶核酸分子的一部分雜交的報(bào)道探針，并且所述一部分不同于針對(duì)其選擇捕獲探針的那部分。22.根據(jù)權(quán)利要求2]的方法，其中靶核酸分子存在于選自細(xì)菌、真菌、酵母、病毒、原生動(dòng)物、寄生蟲(chóng)、動(dòng)物和植物中的有機(jī)體中。23.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中顆粒選自脂質(zhì)體、膠乳珠、金顆粒、二氧化硅顆粒、枝狀大分子、量子點(diǎn)、熒光分子、染料分子和磁珠。24.檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的方法，包括提供至少一種測(cè)試混合物，包括測(cè)試樣品，其中測(cè)試樣品可能包含分析物；捕獲載體復(fù)合體，其中捕獲載體復(fù)合體包括捕獲載體和第一偶聯(lián)組中的第一成員；第一結(jié)合材料，其中第一結(jié)合材料經(jīng)選擇以與分析物的一部分結(jié)合，并且其中第一結(jié)合材料包括第一偶聯(lián)組中的第二成員；標(biāo)記復(fù)合體，其中標(biāo)記復(fù)合體包括顆粒、標(biāo)記物和第二偶耳關(guān)組中的第一成員；和第二結(jié)合材料，其中第二結(jié)合材料經(jīng)選擇以與分析物的不同于針對(duì)其選擇第一結(jié)合材料的那部分的一部分結(jié)合，并且其中第二結(jié)合材料包括第二偶聯(lián)組中的第二成員；提供微流體測(cè)試設(shè)備用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中的分析物，微流體設(shè)備包括非吸收性基底，所述基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，所述進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接，其中所述至少一個(gè)樣i通道包括進(jìn)口部分和分析部分；延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)；在微流體測(cè)試設(shè)備內(nèi)，允許反應(yīng)在所述至少一種測(cè)試混合物中在第一偶聯(lián)組中的第一和第二成員之間、在第二偶聯(lián)組中的第一和第二成員之間、和在測(cè)試樣品中存在的分析物和第一與第二結(jié)合材料之間發(fā)生，從而形成包括測(cè)試樣品中存在的分析物、捕獲載體復(fù)合體、第一結(jié)合材料、標(biāo)記綴合物和第二結(jié)合材料的產(chǎn)物復(fù)合體；使反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物接觸非特異性捕獲設(shè)備，由此從反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中固定反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中存在的產(chǎn)物復(fù)合體；在分析部分處檢測(cè)來(lái)自固定的產(chǎn)物復(fù)合體的標(biāo)記物的存在或數(shù)量；和將來(lái)自固定的產(chǎn)物復(fù)合體中的標(biāo)記物的存在或數(shù)量分別與測(cè)試樣品中分析物的存在或數(shù)量關(guān)聯(lián)。25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中通過(guò)在所述至少一個(gè)微通道中在相對(duì)方向上循環(huán)測(cè)試混合物進(jìn)行所述允許反應(yīng)發(fā)生和所述接觸。26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中第一和第二結(jié)合材料中的每一種都為抗體、抗原、核酸序列、適體或細(xì)胞受體。27.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中分析物為耙核酸分子，第一結(jié)合材料為經(jīng)選擇以與靶核酸分子的一部分雜交的捕獲探針，第二結(jié)合材料為經(jīng)選擇以與靶核酸分子的不同于針對(duì)其選擇捕獲探針的那部分的一部分雜交的報(bào)道探針。28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中靶核酸分子存在于選自細(xì)菌、真菌、酵母、病毒、原生動(dòng)物、寄生蟲(chóng)、動(dòng)物和植物中的有機(jī)體中。29.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中顆粒選自脂質(zhì)體、膠乳珠、金顆粒、二氧化硅顆粒、枝狀大分子、量子點(diǎn)、熒光分子、染料分子和磁珠。30.檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的方法，包括提供至少一種測(cè)試混合物，包括測(cè)試樣品，其中測(cè)試樣品可能包含分析物；捕獲綴合物，其中捕獲綴合物包括捕獲載體和第一結(jié)合材料，其中第一結(jié)合材料經(jīng)選擇以與分析物的一部分結(jié)合；標(biāo)記綴合物，其中標(biāo)記綴合物包括顆粒、標(biāo)記物和分析物類(lèi)似物；提供微流體測(cè)試設(shè)備用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中的分析物，微流體測(cè)試設(shè)備包括非吸收性基底，所述基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，所述進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接，其中所述至少一個(gè)微通道包括進(jìn)口部分和分析部分；延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)；在微流體測(cè)試設(shè)備內(nèi)，允許竟?fàn)幵谒鲋辽僖环N測(cè)試混合物中在測(cè)試樣品中存在的分析物和第一結(jié)合材料用分析類(lèi)似物之間發(fā)生，從而形成包括捕獲綴合物和標(biāo)記綴合物的產(chǎn)物復(fù)合體；使反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物接觸非特異性捕獲設(shè)備，由此從反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中固定反應(yīng)過(guò)的測(cè)試混合物中存在的產(chǎn)物復(fù)合體；在分析部分處檢測(cè)來(lái)自固定的產(chǎn)物復(fù)合體的標(biāo)記物的存在或數(shù)量；和將來(lái)自固定的產(chǎn)物復(fù)合體的標(biāo)記物的存在或數(shù)量分別與測(cè)試樣品中分析物的存在或數(shù)量關(guān)聯(lián)。31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中通過(guò)在所述至少一個(gè)微通道中在相對(duì)方向上循環(huán)所述測(cè)試混合物進(jìn)行所述允許反應(yīng)發(fā)生和所述接觸。32.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中第一和第二結(jié)合材料中的每一種都為抗體、抗原、核酸序列、適體或細(xì)胞受體。33.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中分析物為靶核酸分子，第一結(jié)合材料為經(jīng)選擇以與靶核酸分子的一部分雜交的捕獲探針，第二結(jié)合材料為經(jīng)選擇以與靶核酸分子的不同于針對(duì)其選擇捕獲探針的那部分的一部分雜交的報(bào)道探針。34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中靶核酸分子存在于選自細(xì)菌、真菌、酵母、病毒、原生動(dòng)物、寄生蟲(chóng)、動(dòng)物和植物中的有機(jī)體中。35.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中顆粒選自脂質(zhì)體、膠乳珠、金顆粒、二氧化硅顆粒、枝狀大分子、量子點(diǎn)、熒光分子、染料分子和磁珠。36.樣i流體設(shè)備，包括非吸收性基底，所述非吸收性基底具有從中延伸的至少一個(gè)進(jìn)口和出口，所述進(jìn)口和出口通過(guò)嵌在基底中的至少一個(gè)微通道連接，其中所述至少一個(gè)孩i通道包括進(jìn)口部分，和延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。37.根據(jù)權(quán)利要求36的微流體設(shè)備，其中所述非吸收性基底由選自硅、石英、玻璃、聚曱基丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷和聚合材料中的材料形成。38.根據(jù)權(quán)利要求36的微流體設(shè)備，其中所述至少一個(gè)微通道縱向暴露在所述基底的表面上，所述微流體測(cè)試設(shè)備還包括附連在所述基底的所述表面上并蓋住所述至少一個(gè)微通道的蓋板。39.根據(jù)權(quán)利要求36的微流體設(shè)備，其中有多個(gè)所述固定式混合結(jié)構(gòu)延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)。40.根據(jù)權(quán)利要求39的微流體設(shè)備，其中所述固定式混合結(jié)構(gòu)延伸不同長(zhǎng)度到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)。41.根據(jù)權(quán)利要求39的微流體設(shè)備，其中每個(gè)微通道都具有相對(duì)側(cè)，至少一些所述固定式混合結(jié)構(gòu)沿著大體上彼此面對(duì)的方向從所述相對(duì)側(cè)延伸到微通道內(nèi)。42.根據(jù)權(quán)利要求36的微流體設(shè)備，其中所述一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)成傾角延伸到所述一個(gè)或多個(gè)微通道內(nèi)。43.根據(jù)權(quán)利要求42的微流體設(shè)備，其中存在多個(gè)所述固定式混合結(jié)構(gòu)，其中至少一些以不同角度延伸到所述一個(gè)或多個(gè)微通道內(nèi)。44.根據(jù)權(quán)利要求36的微流體設(shè)備，其中每個(gè)通道有多個(gè)進(jìn)口。45.根據(jù)權(quán)利要求36的微流體設(shè)備，其中每個(gè)通道有多個(gè)出口。全文摘要本發(fā)明涉及用于檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的微流體測(cè)試設(shè)備。該設(shè)備包括具有嵌在基底中的至少一個(gè)微通道的非吸收性基底、非特異性捕獲設(shè)備和延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及使用微流體測(cè)試設(shè)備檢測(cè)或量化測(cè)試樣品中分析物的各種方法。本發(fā)明還涉及微流體設(shè)備，其包括具有嵌在基底中的至少一個(gè)微通道的非吸收性基底和延伸到所述至少一個(gè)微通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定式混合結(jié)構(gòu)。文檔編號(hào)C12M1/14GK101243176SQ200680029471公開(kāi)日2008年8月13日申請(qǐng)日期2006年6月9日優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日發(fā)明者A·J·博伊姆納,K·尼科爾斯,N·V·扎伊特塞瓦,S·D·S·克瓦奇,S·R·努根,V·N·戈拉爾申請(qǐng)人:康乃爾研究基金會(huì)有限公司