專利名稱：微流體裝置和利用該微流體裝置的分析物檢測方法
技術領域：
與示例性實施例一致的設備和方法涉及一種微流體裝置和利用該微流體裝置的分析物檢測方法，更具體地講，涉及一種在單個微流體裝置中檢測多個不同分析物的微流體裝置以及一種利用上述微流體裝置的分析物檢測方法。
背景技術：
微流體裝置指的是一種使用少量流體進行生物或化學反應所用的設備。通常，微流體裝置的微流體結構具有至少一個獨立的功能，它通常包括適于在其中容納流體的室和流體可經其流動的通道。如本領域所已知的，具有微流體結構的裝置以芯片的形式安裝在基底上，從而可在小芯片上進行一些包括生物和/或化學反應的實驗， 從而在該結構上執(zhí)行若干實驗工序和/或操作，這種裝置被稱作“芯片上的實驗室”。為了在微流體結構內使流體移動，通常需要驅動壓力。如此，可使用驅動壓力、毛細管壓力或利用其它泵產生的壓力。近年來，提供了這樣的盤型微流體裝置，該裝置具有安裝在旋轉平臺上的微流體結構，該旋轉平臺利用離心力來移動流體和/或執(zhí)行一系列任務。這種裝置通常包括存儲用于分析分析物的各種試劑的空間以及分析物和試利發(fā)生反應的空間。由于微流體裝置內的空間有限，所以在將要在單個微流體裝置中評估多個分析物的情況下，用作反應空間的地方少。盡管增大微流體裝置的尺寸可增大分析空間，但是這樣做增大了制造微流體裝置的成本，因此這種做法用處不大。因此，期望提供評估多個分析物而不需要改變微流體裝置的尺寸的能力。

發(fā)明內容
示例性實施例提供了一種具有多個反應室以在單個微流體裝置中同時檢測多個不同分析物的微流體裝置以及一種利用該微流體裝置的分析物的測試方法。根據示例性實施例的一方面，提供了一種微流體裝置，所述微流體裝置包括至少一個微流體結構，所述微流體結構包括多個反應室，容納多個捕獲材料，每個捕獲材料將與不同的分析物結合；多個通道，連接所述多個反應室；多個閥，位于所述多個通道上以控制流經所述多個通道的流體。通道位于所述多個反應室之間并可提供所述多個反應室中的兩個或更多個反應室的流體連通。每個閥可為開閥，從而在施加能量之前使流體流動。所述閥可為包括相變材料和發(fā)熱流體的混合物。相變材料可從由蠟、凝膠和熱塑性樹脂組成的組中選擇。所述發(fā)熱流體可包括載體油和分散在載體油中的多個微加熱顆粒。在示例性實施例中，微加熱顆?？蓮挠晌⒔饘傺趸?、聚合物顆粒、量子點和磁珠組成的組中選擇。所述微流體裝置還可包括對閥提供能量的外部能量源。外部能量源可為激光光源。
捕獲材料可包括從由抗體、抗原、受體、配體、寡核苷酸、半抗原和適配體組成的組中選擇的任意一種或多種材料，但不限于此。捕獲材料可與聚苯乙烯珠或聚苯乙烯板中的任意一種或多種結合。反應室可包括固定并放置捕獲材料的固定區(qū)域。固定區(qū)域可為包括由從聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、環(huán)烯烴共聚物(COC)、聚苯乙烯和聚碳酸酯(PC)中選擇的材料的基底。所述微流體裝置還可包括第一緩沖室，容納與不同的分析物結合的多個結合物 (通常稱作“共軛物”)；第二緩沖室，容納與共軛物反應的基質材料(例如，著色劑)；第三緩沖室，容納終止基質反應的停止溶液。共軛物可為從由抗體、抗原、受體、配體、寡核苷酸、半抗原和適配體組成的組中選擇的任意一種。根據另一示例性實施例的一方面，提供了一種分析物檢測方法，所述方法包括將包含多個分析物的樣品和共軛物輸送至多個反應室并且將樣品和共軛物與容納在所述多個反應室中的捕獲材料結而形成組合物。在形成所述組合物之后，關閉連接所述多個反應室的通道。在關閉通道之后，將基質材料輸送至所述多個反應室，以使基質材料與所述組合物反應。然后，測量基質材料和所述組合物之間的反應產生的光和/或顏色變化，以計算包含在樣品中的所述多個分析物中的每個分析物的濃度。通過將樣品和共軛物輸送至多個反應室以與捕獲材料結合來制備組合物的步驟可包括將樣品引入微流體裝置，并將樣品輸送至所述多個反應室。之后，當樣品被饋送至多個反應室時，樣品與容納在多個反應室中的捕獲材料結合以制備第一組合物。在制備第一組合物之后，共軛物可被輸送至多個反應室，從而共軛物與每個第一組合物反應以制備第二組合物。制備第一組合物的步驟可包括將包含在樣品中的多個不同的分析物與容納在多個反應室中的不同的捕獲材料結合，以形成多個不同的第一組合物。在形成任意的組合物之后，可將清洗緩沖物引入至多個反應室中，以去除未形成組合物的任意殘留物。關閉連接多個反應室的通道的步驟可包括將能量施加至安裝在每個通道上的閥， 以熔化閥的組分，從而關閉通道。將基質材料輸送至多個反應室的步驟可包括將基質材料引入到多個反應室中的每個反應室中，從而使基質材料與作為組合物的組分的共軛物反應。所述方法還可包括將停止溶液引入到多個反應室中的每個反應室中，以停止基質材料與組合物之間的反應。


從下面結合附圖對示例性實施例進行的描述，以上和/或其它方面將變得清楚和更容易被理解，在附圖中圖I是示出了根據示例性實施例的微流體裝置的示意圖；圖2A至圖3B是示出了根據示例性實施例的閥的結構的剖視圖；圖4是示出了根據示例性實施例的利用微流體裝置的分析物的測試工序的流程圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖來描述示例性實施例。然而，本公開可以以各種其它的形式實施，并不具體限于這里描述的實施例。在附圖中，相同的標號在整個附圖中表示大致具有相同構造或執(zhí)行相似功能和動作的元件。簡單地示出了諸如室、通道等的單獨的結構，所述單獨的結構的尺寸比例可與其實際的比例尺不同。在諸如“微流體裝置”、“微顆?！钡鹊谋磉_中，術語“微”不應該被解釋為尺寸的單位，而是以與術語“巨大”的意思相反的意思使用。圖I是示出了根據一個實施例的微流體裝置的構造的示意圖。如圖I所示，根據本發(fā)明實施例的微流體裝置210可包括至少一個微流體結構 190，所述至少一個微流體結構190包括平臺200 ;多個室(100、110、120、130、140、150、 160、170和180)，設置在平臺200上；至少一個通道185，所述室通過至少一個通道185連接；至少一個閥187 (用黑色圓形表示)，用于打開和關閉通道；及檢測單元(未示出)。平臺200可包括圓形盤狀平臺，但不限于此。可利用丙烯酸類樹脂(acrylic)或其它塑料材料來形成平臺，每個平臺易于成型且具有生物惰性表面。然而，在沒有具體限制的情況下，可充分使用具有化學或生物穩(wěn)定性、光學透明性和/或機械可加工性的任何材料。即，可使用從由塑料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、云母、硅石、硅晶圓材料等組成的組中選擇的至少一種材料來制造平臺。在示例性實施例中，考慮到經濟上的優(yōu)勢和簡單的可加工性，選擇塑料材料。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。在一個示例性實施例中，平臺可包括多層的板。例如，可在兩個板相互面對的側面上形成與室或通道對應的下陷的凹刻結構。因此，當相對的板上的兩個或兩個以上凹刻結構結合時，可在平臺內形成空的空間和/或通道?？墒褂谜澈蟿?、雙面膠帶、超聲焊接等來實現這種板的結合?？稍谄脚_上設置一個或多個微流體結構190。例如，在將平臺劃分成若干部分之后，單個的微流體結構190可視情況彼此獨立地設置在每個所述部分中。在這里使用的術語“微流體結構”指的是包括多個室、多個通道和多個閥的普通結構，并包括流體流。因此，“微流體結構”可根據室、通道、閥和/或容納在該結構中的材料的種類形成具有一個功能或多個不同功能的特定單元。在示例性實施例中，平臺可為可旋轉的盤式平臺，并且離心力可用作驅動壓力以運輸流體。然而，平臺不具體限于這種盤式，并可以采用放置并固定在可旋轉的框架上的任意圓形盤形形狀或可旋轉的扇形形狀。為了使平臺轉動，可包括旋轉驅動部件(未示出) 以使平臺高速旋轉。微流體結構190可包括樣品室100、緩沖室110、130和140、清洗緩沖室120、反應室150和160以及檢測室170和180。樣品室100可提供容納諸如血液的流體樣品的空間。樣品室100可具有樣品入口 105和樣品容納部件107，其中，樣品經樣品入口 105 注入。容納部件107可具有通過通道185連接到反應室150的出口，并且還可具有安裝在出口上以控制經過通道185的流體樣品的流動的閥187。閥187可為從不同類型的微流體閥中選擇的任意一種。例如，閥187可為所謂的“常閉閥”，其中，閥關閉通道以防止流體流動，除非閥由于外部電源的供應而打開。在示例性實施例中，樣品室100還可包括毛細管閥結構，僅在施加預定壓力時樣品通過毛細管閥結構。當毛細管閥結構設置在樣品入口 105 和樣品容納部件107之間時，毛細管閥結構在防止流體樣品回流到樣品入口的同時使得注入的樣品在注入壓力的作用下從樣品入口 105向樣品容納部件107流動。樣品室100可容納諸如血液的流體，并且還可以包括樣品分離部件作為將流體離心分離成上層清液(即，血清、血漿等)和沉淀(即，血細胞)的結構。用于使流體樣品離心分離的樣品分離部件可具有多種形態(tài)。樣品分離部件可包括上層清液收集部件(未示出) 和位于上層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對高的比重的沉淀。上層清液收集部件可具有通道，以將離心分離的上層清夜分布到反應室中。閥可控制穿過通道的樣品的流動。閥可采用各種形狀的任意微流體閥。例如，閥可為如上所述的所謂的“常閉閥”，“常閉閥”關閉通道以阻擋流體流動直到閥接收外部電源而打開。用于確定上層清液的量的上層清液計量室可設置在樣品分離部件和反應室150 之間。為了檢查，上層清液計量室可具有用以容納期望量的上層清液的體積。在上層清液計量室的出口處，可設置閥以控制流體流動。如上所述，閥可以為所謂的“常閉閥”。上層清液計量室可通過通道185連接到反應室150。盡管在圖中未示出，但是在樣品分離部件和上層清液計量室之間還可以設置室和通道，以容納計量之后剩余的過量的流體樣品。緩沖室110、130和140可容納分析物的檢查(分析)所需的反應溶液。在示例性實施例中，第一緩沖室110可容納第一緩沖物。第一緩沖物可為通過抗原-抗體反應、配體-受體結合等與分析物結合的共軛緩沖物。共軛物可包括與分析物結合的結合物和用于檢測分析物的標記。結合物可為結合分析物的捕獲探針，結合物包括抗原、抗體、受體、配體、寡核苷酸、半抗原、適配體等，并且可根據正被測試的分析物的類型而進行選擇。標記可包括諸如乳膠珠、金膠體、銀膠體等的金屬膠體、酶(HRP、ALP等)、著色材料、熒光材料或包含熒光材料的納米顆粒、磷光體材料或包含磷光體材料的納米顆粒、夜間發(fā)光材料(nocti-luminescent materials)、發(fā)光材料、含有顏料的脂質體、金屬納米顆粒、 碳納米顆粒、有色聚合物納米顆粒、超順磁材料或含有超順磁材料的納米顆粒、鑭系(III) 螯合物或含有鑭系(III)螯合物的納米顆粒、放射性同位素等，但不限于此。在示例性實施例中，第一緩沖室110可容納多個共軛物，每個共軛物特定地與多個不同分析物中的一個或多個分析物結合。例如，分別特定地與前列腺特異性抗原(PSA) 和睪丸激素結合的兩種類型的共軛物可容納在第一緩沖室110中。在另一示例中，為了檢測甲狀腺疾病，分別特定地與促甲狀腺激素(TSH)和自由T4蛋白(fT4)結合的兩種可選類型的共軛物可容納在第一緩沖室110中。在另一示例中，特定地與前述四種不同材料結合的四種類型的共軛物可容納在第一緩沖室110中。列出上述共軛物僅出于示出的目的，并不具體限制本發(fā)明。閥187可位于第一緩沖室110的出口處。閥可為閉閥，如上所述。然后可將第一緩沖物引入第一緩沖室110中，并且閥使所述緩沖物保持在密封的狀態(tài)下直到閥被打開。第一緩沖室可連接到第一計量室(未示出)，以將檢查所需的預定量的第一緩沖物提供給反應室。第一計量室可通過閥187連接到第一緩沖室110，并且另一閥187可設置在第一計量室的出口處。上述閥中的任意一個或者二者可為常閉閥，如上所述。通過打開閥，第一計量室測量的預定量的第一緩沖物可被提供給反應室。第二緩沖室130可容納第二緩沖物。在示例性實施例中，第二緩沖物可接受 (receive)諸如3，3'，5，5'-四甲基聯苯胺(TMB)的基質材料，基質材料在與由共軛物得到的產物反應或競爭反應時產生特定的顏色。閥187可設置在第二緩沖室130的出口處， 并且閥可為如上所述的常閉閥，以使第二緩沖室130保持在密閉條件下直到閥被打開。第二緩沖室130可連接到第二計量室(未示出)以將預定量的第二緩沖物提供給反應室。第二計量室可通過閥187連接到第二緩沖室130，而另一閥187可設置在第二計量室的出口處。閥可為如上所述的常閉閥。通過打開閥，第二計量室測量的預定量的第二緩沖物可被提供給反應室150。參照圖1，在示例性實施例中，第二緩沖室130連接到第一反應室150， 且單獨的第二緩沖室130首先連接到第二反應室160。在另一示例性實施例中，通過第二計量室(未示出)從第二緩沖室130提供定量的基質材料，并且定量的基質材料可通過連接到第一反應室150的通道185被傳送到第一反應室150，然后通過通道185被傳送到第二反應室160。第三緩沖室140可容納第三緩沖物。在示例性實施例中，第三緩沖物為使基質反應停止的停止溶液。閥187可設置在第三緩沖室140的出口處，并且閥可為如上所述的常閉閥，以使第三緩沖室140保持在密閉條件下直到閥被打開。第三緩沖室140可連接到第三計量室(未示出)以將預定量的第三緩沖物提供給反應室150。第三計量室可通過閥187 連接到第三緩沖室140，而另一閥187可設置在第三計量室的出口處。閥可為如上所述的常閉閥。通過打開閥，第三計量室測量的預定量的第三緩沖物可被提供給反應室150。參照圖 1，在示例性實施例中，第三緩沖室140連接到第一反應室150，并且單獨的第三緩沖室140 可連接到第二反應室160，然而，這僅是示出性的示例。在另一示例性實施例中，通過第三計量室(未示出)從第三緩沖室140提供定量的基質材料，并且定量的基質材料可通過連接到第一反應室150的通道185被傳送到第一反應室150，然后通過連接到第二反應室160 的通道185被傳送到第二反應室160。清洗緩沖室120可容納清洗緩沖物，以在分析物和緩沖物反應之后清理殘余物。 清洗緩沖室120可通過閥187連接到反應室150。閥187可為如上所述的常閉閥，以使清洗緩沖室120保持在密閉條件下直到閥被打開。在示例性實施例中，反應室150可容納捕獲材料,捕獲材料通過抗原-抗體反應、 配體-受體結合等與包含在液體樣品或上層清夜中的分析物結合。捕獲材料為用于結合分析物的捕獲探針，并可包括抗體、抗原、受體、配體、寡核苷酸、半抗原或適配體等，并且可根據分析物的類型而進行選擇。例如，在分析物為氨基甲酸酯類殺蟲劑的情況下，捕獲材料可為乙酰膽堿酯酶(AChE)。在另一示例中，如果分析物為抗原，則捕獲材料可為捕獲抗體。反應室可具有固定并放置捕獲材料的固定區(qū)域。用于形成固定區(qū)域的示例性材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、環(huán)烯烴共聚物(COC)、聚苯乙烯和聚碳酸酯(PC)，但不限于此。在一個示例性實施例中，捕獲材料可容納在反應室150中，同時被粘附到聚苯乙烯珠 157或聚苯乙烯板。根據另一示例性實施例的微流體結構190可包括多個反應室(100、160)，以容納能夠特定地與各個分析物結合的捕獲材料，從而同時檢測多個不同的分析物。圖I示出了兩個反應室，即，第一反應室150和第二反應室160，然而，這僅是示出性的示例。因此,微流體結構可包括兩個或更多個反應室。例如，為了檢測前列腺癌，第一反應室可容納與前列腺特異性抗原特定結合的捕獲材料，而第二反應室可包括與睪丸激素特定結合的捕獲材料。 在另一示例性實施例中，為了檢查甲狀腺疾病，第一反應室可容納與促甲狀腺激素(TSH) 特定結合的捕獲材料，而第二反應室可容納與自由T4蛋白(fT4)特定結合的捕獲材料。在另一示例性實施例中，微流體結構可包括四個反應室，每個反應室分別包含與上述四種材料特定結合的捕獲材料。前面的描述僅為示出性示例，并不具體限制本發(fā)明。這樣，通過包含與不同分析物特定結合的捕獲材料的多個反應室，在各個反應室內可以同時檢測多個不同的分析物。在下文中，僅出于示出的目的，第一反應室150被用于檢測前列腺特異抗原(PSA)，第二反應室160被用于檢測睪丸激素，從而解釋多個反應室的結構特性。多個反應室可通過位于反應室之間的通道185而連接，并且多個反應室可以在任意反應室之間提供受一個或多個閥188控制的流體連通。任意的一個閥或多個閥188可為所謂的常開閥，如上面所討論的，常開閥指的是接收外部能量或電源時關閉而在提供電源前打開從而使流體流過的閥。圖I示出了常開閥188，常開閥188位于第一反應室150和第二反應室160之間的通道185處。常開閥188被示出為大的黑色圓圈，而常閉閥187用小的黑色圓圈表不。因此，多個反應室被流體連接直到通道185被關閉。由于多個反應室被流體連接， 所以任意一個或多個流體樣品或上層清液、共軛緩沖物和清洗緩沖物可被傳送到反應室中的任意一個，并且可視情況通過通道185被順序地運輸到任意的其它反應室。這樣，如果需要，在單個反應室中的任何材料可被運輸到任意的其它反應室。因此，增加僅與被測試的分析物的數量對應的反應室的數量可以是足夠的，而不是增加樣品室100的數量，從而在有限的空間內同時檢測多個不同的分析物。在每個反應室內完成如上所述的檢測分析物所需的步驟(即，傳送上述上層清液、共軛物和清洗緩沖物到反應室)之后，開閥188可被關閉，并且分別從連接到每個反應室的第二緩沖室130輸送基質材料。在一個示例性實施例中，輸送至每個反應室的基質材料可與共軛物反應。檢測室170和180通過通道185與多個反應室中的每個反應室流體連通，并且可容納完成全部反應之后的來自反應室的用于檢測的最終流體?？稍跈z測室170和180中進行分析物的檢測，或者，在全部反應完成之后可在反應室內直接檢測分析物。然而，捕獲材料可以在反應室中所粘附的機械結構(例如，珠157)可反射用于檢測分析物而照射的光， 從而難以進行檢測。因此，當出現這種情況時，可在檢測室170和180中執(zhí)行分析物的檢測， 檢測室170和180中的每個容納完成各個反應之后的來自反應室的最終流體。檢測部件(未示出)可設置在微流體結構190的外部，并感測諸如熒光性、光發(fā)射和/或光吸收的光學性質。在示例性實施例中，檢測部件可包括光源；光接收部件，被布置成與光源對應并接收穿過檢測室170和180的光；分析部件，分析光接收部件接收的光的光學性質然后計算分析物的濃度。光源可包括以預定頻率閃爍的光源、諸如發(fā)光二極管(LED)的半導體發(fā)光器件、
9激光二極管(LD)、諸如鹵素燈的氣體放電燈、氙燈等。光接收部件可根據入射光的強度產生電信號，并可包括例如耗盡層光電二極管、雪崩光電二極管(APD)、光電倍增管(PMT)等。根據一個示例性實施例的檢測部件的光源和光接收部件可布置成彼此相對，微流體結構190被置于光源和光接收部件之間。另外，可通過鏡子或導光構件引導光路。分析部件可利用存儲在其中的標準曲線來計算分析物的濃度。下面將更詳細地描述上述的常閉閥187及常開閥188。開閥和閉閥均積極應對外部電源或能量。圖2A和圖2B是示出了適用于微流體結構190中的常閉閥187的示例性實施例。 閉閥187可包含在室溫下為固體的閥材料VI。閥材料Vl以固體狀態(tài)存在于通道185中并阻擋通道185，如圖2A所示。閥材料Vl可在高溫下熔化，并移動到通道185內的空間，如圖 2B所示，并可被再次固化同時打開通道185。外部輻射的能量E可為電磁波，并且能量源可為照射激光的激光光源、照射可見光或紅外光的發(fā)光二極管或者氙燈。作為激光光源，包括至少一個激光二極管。外部能源300可根據可被包含在閥材料Vl中的發(fā)光顆粒吸收的電磁波的波長而進行適當地選擇。這種閥材料Vl可包含熱塑性樹脂。在一個示例性實施例中，閥材料Vl可包括在室溫下為固體的相變材料，諸如蠟。蠟在室溫下可為固體，當被加熱時變成液體。示例性的蠟包括石蠟、微晶蠟、合成蠟、自然蠟等，但不限于此。相變材料可為凝膠或熱塑性樹脂。在凝膠的情況下，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。在另一示例性實施例中，閥材料Vl可包括分散在其中的大量微加熱顆粒310 以吸收電磁波，然后產生熱。微加熱顆粒可具有大約Inm至大約100 μ m的直徑，以自由穿過寬度為大約O. Imm至大約Imm的微通道185。微加熱顆粒310可具有熱性質,其中，當暴露于例如激光束的電磁能量時，微加熱顆粒310的溫度快速升高，從而產生熱。而且，微加熱顆粒310可均勻地分散在蠟中。為了表現出上述性質，每個微加熱顆粒310可具有包含金屬組分的核和疏水的表面結構。例如，微加熱顆粒310可具有Fe核和包括多個圍繞Fe 的表面活性劑的分子結構。在另一示例性實施例中，微加熱顆粒310可以以分散狀態(tài)儲存在載體油(carrier oil)中。載體油還可為疏水的，以使具有疏水表面結構的微加熱顆粒 310均勻地分散在載體油中。因此，可通過形成均勻分散的熔融轉變材料和包含微加熱顆粒 310的載體油，并將混合物引入通道185來關閉通道185。微加熱顆粒310并不具體限制為如出于示出目的在這里所提供的聚合物顆粒。在另一示例性實施例中，微加熱顆粒310可為量子點形式或磁珠形式。在另一示例性實施例中，微加熱顆?？蔀橹T如A1203、TiO2, Ta2O3> Fe203、Fe3O4或HfO2的微金屬氧化物。在另一示例性實施例中，常開閥188可包括具有或不具有微加熱顆粒的相變材料。圖3A和圖3B是示出了常開閥188的一個示例的剖視圖。開閥188可包括連接到通道 185的一部分的閥室VC和容納在閥室VC中的閥材料V2。閥材料V2可為與常閉閥187的閥材料Vl的材料相同的材料。如圖3A所示，在施加外部能量之前，閥材料V2存在于閥室 VC中，因此通道185為開的。然后，當外部能量E被施加到閥材料V2時，閥材料V2熔化、膨脹并流入到通道185中。在進入通道185時，閥材料V2固化以阻擋流經通道185的流體。 參照圖1，用小的黑色圓圈表示常閉閥187，而用大的黑色圓圈表示常開閥188。圖4是示出了根據一個示例性實施例的利用微流體裝置210檢測分析物的方法的流程圖。
諸如從實驗者收集的全部血液的流體樣品被引入樣品室100中( 呆作10),然后通過樣品分離部件中的離心分離，分離出包含血清或血漿的上層清液與包含血細胞的沉淀 (操作11)。在分離出上層清液之后，打開連接樣品分離部件和第一反應室150的通道的常閉閥187，然后利用平臺200的旋轉產生的離心力作為驅動壓力將上層清液運送至第一反應室150 (操作12)。這里，上層清液還可通過連接第一反應室150和第二反應室160的通道被運送至第二反應室160。當上層清液流入第一反應室和第二反應室時，存在于上層清液中的待測分析物結合到容納在第一反應室和第二反應室中的捕獲材料。分析物和捕獲材料的這種結合可提供第一組合物(操作13)。在這方面，為了有助于分析物和捕獲材料的結合，平臺200從一側向另一側搖晃數次。在形成第一組合物之后,連接第一緩沖室110和第一反應室150的通道185的閉閥187被打開，利用平臺200的旋轉產生的離心力作為驅動壓力將共軛緩沖物輸送至第一反應室150(操作14)。這里，輸送至第一反應室150的共軛緩沖物還可通過連接第一反應室150和第二反應室160的通道185被傳送至第二反應室160。當共軛緩沖物流入第一反應室和第二反應室時，共軛緩沖物與容納在第一反應室和第二反應室中的每個中的對應的第一組合物結合。在一個示例性實施例中，共軛緩沖物可與包含在第一組合物中的分析物結合，以形成具有夾層結構的第二組合物(操作15)。在這方面，為了有助于共軛物和第一組合物的結合，平臺200可以從一側向另一側搖晃數次。在形成第二組合物之后，連接清洗緩沖室120和第一反應室150的通道185的閉閥被打開，利用平臺200的旋轉產生的離心力作為驅動壓力將清洗緩沖物輸送至第一反應室150。這里，輸送至第一反應室150的清洗緩沖物還可以通過連接第一反應室150和第二反應室160的通道被運送至第二反應室160。輸送至第一反應室和第二反應室的清洗緩沖物可去除沒有形成第二組合物而留在反應室中的殘留物(操作16)。在去除了這種未結合的殘留物之后，連接第一反應室和第二反應室的通道的閥被關閉(操作17)。因此，第一反應室和第二反應室之間的通道的閥可為常開閥，如上所述。在關閉了第一反應室和第二反應室之間的通道的情況下，連接第二緩沖室130和第一反應室150的通道的閉閥與連接第二緩沖室130和第二反應室160的通道的閉閥均被打開，利用平臺200的旋轉產生的離心力作為驅動壓力將基質材料輸送至第一反應室150 和第二反應室160 (操作18)。當基質材料被輸送至第一反應室和第二反應室時，形成第二組合物的共軛物可與基質材料反應，因此引發(fā)顏色變化和/或產生特定的顏色。在預定時間之后，連接第二緩沖室140和第一反應室150的通道的閉閥與連接第二緩沖室140和第二反應室160的通道的閉閥均被打開，以利用平臺200的旋轉產生的離心力作為驅動壓力將停止溶液輸送至第一反應室150和第二反應室160 (操作19)。當停止溶液進入第一反應室和第二反應室時，第二組合物和基質材料之間的基質反應可被終止。在完成基質反應之后，在第一反應室150中形成的第二組合物和在第二反應室 160中形成的第二組合物均通過檢測部件相對于著色程度進行測量，從而測量每個分析物的濃度(操作20)。在一個示例性實施例中，可在第一反應室和第二反應室中直接執(zhí)行分析物濃度的測量。在另一示例性實施例中，在將清洗緩沖物輸送至第一反應室和第二反應室之后，第二組合物與固定支撐件(諸如珠)分離，并且第二組合物被輸送至第一檢測室170 和第二檢測室180，以測量分析物的濃度。根據示例性實施例的一方面，在單個微流體裝置中可同時測試(或檢測)若干分析物，從而對分析物提供快速且有效的測試同時降低制造該裝置的成本。而且，正極和/或負極控制可包括在微流體結構中，以確保測試的質量。盡管上面已經參照附圖描述了示例性實施例，但是清楚理解的是這些示例性實施例不具體限制本發(fā)明構思的范圍。因此，本領域技術人員將理解的是，在不脫離本發(fā)明構思的原理和精神的情況下，可對這些示例性實施例進行改變和/或變型。因此，明顯理解的是，本發(fā)明構思不限于上述示出的技術構造和布置。
權利要求
1.一種微流體裝置，所述微流體裝置包括多個反應室，分別容納將與不同分析物結合的多個捕獲材料；多個通道，連接所述多個反應室； 多個閥，設置在所述多個通道內并被構造為控制流經所述多個通道的流體。
2.根據權利要求I所述的微流體裝置，其中，所述多個通道定位成在所述多個反應室之間提供流體連通。
3.根據權利要求I所述的微流體裝置，其中，每個閥為開閥，在對所述閥施加能量之前為打開的以使流體流動，并且所述開閥包括包含相變材料和發(fā)熱流體的混合物，其中，從由蠟、凝膠和熱塑性樹脂組成的組中選擇相變材料。
4.根據權利要求3所述的微流體裝置，其中，所述發(fā)熱流體包括載體油和分散在載體油中的多個微加熱顆粒，其中，從由微金屬氧化物、聚合物顆粒、量子點和磁珠組成的組中選擇微加熱顆粒。
5.根據權利要求I所述的微流體裝置，所述微流體裝置還包括對閥提供能量的外部能量源，其中，外部能量源包括激光束源。
6.根據權利要求I所述的微流體裝置，其中，從由抗體、抗原、受體、配體、寡核苷酸、半抗原和適配體組成的組中選擇捕獲材料，其中，捕獲材料結合到聚苯乙烯珠或板。
7.根據權利要求I所述的微流體裝置，其中，所述多個反應室中的至少一個具有固定并放置捕獲材料的固定區(qū)域，其中，固定區(qū)域為由從聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)烯烴共聚物、聚苯乙烯和聚碳酸酯中選擇的材料組成的基底。
8.根據權利要求I所述的微流體裝置，所述微流體裝置還包括第一緩沖室，容納結合到不同分析物的多個共軛物；第二緩沖室，容納與共軛物反應并產生顏色的基質材料；第三緩沖室，容納終止與基質材料的反應的停止溶液。
9.根據權利要求8所述的微流體裝置，其中，所述共軛物為從由抗體、抗原、受體、配體、寡核苷酸、半抗原和適配體組成的組中選擇的任意一種。
10.一種分析物檢測方法，所述方法包括將包含多個分析物的樣品和共軛物輸送至多個反應室；通過將樣品和共軛物與容納在所述多個反應室中的捕獲材料結合而形成組合物；在形成所述組合物之后，關閉連接所述多個反應室的通道；在關閉通道之后，將基質材料輸送至所述多個反應室，以使基質材料與所述組合物反測量基質材料和所述組合物之間的反應產生的光，以確定樣品中的所述多個分析物的濃度。
11.根據權利要求10所述的分析物檢測方法，其中，形成組合物的步驟包括將樣品引入微流體裝置，以將樣品輸送至所述多個反應室；在輸送樣品之后，使包含在樣品中的所述多個分析物結合到容納在所述多個反應室中的不同的捕獲材料，從而形成多個不同的第一組合物；在形成第一組合物之后，將共軛物輸送至所述多個反應室并使共軛物結合到所述第一組合物，從而形成第二組合物。
12.根據權利要求10所述的分析物檢測方法，所述方法還包括在形成所述組合物之后，將清洗緩沖物引入所述多個反應室中的每個反應室，以去除未形成所述組合物的殘留物。
13.根據權利要求10所述的分析物檢測方法，其中，關閉連接所述多個反應室的通道包括將能量施加到通道的閥，以熔化閥的閥材料，從而關閉通道。
14.根據權利要求10所述的分析物檢測方法，其中，將基質材料輸送至多個反應室以使基質材料與所述組合物反應包括分別將基質材料輸送至所述多個反應室，以執(zhí)行基質材料與包含在所述組合物中的共軛物的基質反應。
15.根據權利要求10所述的分析物檢測方法，所述方法還包括將停止溶液引入到所述多個反應室中的每個反應室中，以停止基質材料與所述組合物的反應。
全文摘要
提供了一種具有多個反應室以同時檢測多個不同分析物的微流體裝置以及利用該微流體裝置的分析物檢測方法。所述微流體裝置包括多個反應室，容納將與不同分析物結合的多個捕獲材料；多個通道，連接所述多個反應室；多個閥，設置在所述多個通道內以控制流經所述多個通道的流體。
文檔編號B01L3/00GK102580644SQ20121001460
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權日2011年1月10日
發(fā)明者李凡石, 金貴炫 申請人:三星電子株式會社