[发明专利]采用磁阵列的生物分子制备和检测的方法及装置

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及用于进行生物医学检验的装置、制作这类装置的方法以及采用这类装置检测分析物的存在的方法。更具体来说，实施例涉及将流体网络和磁性微阵列与集成电路元件进行组合的装置及方法，它们在执行分析物的多方面和/或便利的分析时具有设计灵活性。本发明跨越了若干学科，例如生物化学、物理学、工程、微电子、微机电系统(MEMS)、分析化学和医疗诊断。 

背景技术

化学分析和医疗诊断一般采用吸收、荧光、化学发光、UV-Vis和拉曼散射来检测分析物的存在。例如，酶联免疫吸附检验(ELISA)广泛用来检测分析物。ELISA检验通常在微孔板中执行，并且需要添加试剂、清洗反应板以及施加经过转化以提供显色或荧光信号的反应底物的多个步骤。此外，它的检测极限的范围是从微摩尔到皮摩尔。对于低拷贝数的标记，需要更灵敏的检测技术。 

用于检测样本中的分析物存在的当前方法和装置具有多个缺点。首先，装置的尺寸太大而无法用于现场应用或者家庭环境、如护理点(POC)环境。其次，当前装置需要大量样本，这不仅对于某些应用不可行，而且还妨碍了例如许多分析所需的活动例如样本的混合和加热等。第三，当前装置具有流体控制的复杂结构，并且往往不是独立的。第四，目前装置受到其检测灵敏度限制。第五，目前装置通常设计用于专门应用，例如仅用于蛋白质分析或者仅用于核酸。因此，需要用于分析怀疑包含分析物的样本的小型化多功能集成装置，它可执行现场、灵活、快速、灵敏和/或有效分析。 

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种移动磁性粒子的方法，包括： 

在包括多个流体区的流体网络中提供磁性粒子；以及激活在功能上与所述网络耦合的微线圈阵列，由此移动所述磁性粒子，而无需所述多个流体区中的活性(active)流体移动。 

根据本发明的第二方面，提供了一种检测分析物的方法，包括： 

提供包括多个流体区的流体网络，其中，一个流体区包括磁性亲和复合物； 

将怀疑包含分析物的样本放入流体区，其中，所述磁性亲和复合物与所述分析物结合，以形成磁性结合复合物； 

激活在功能上与所述网络耦合的微线圈阵列，由此将所述磁性结合复合物移动到不同的流体区，而无需所述多个流体区中的活性流体移动；以及 

采用在功能上与所述网络耦合的检测元件来检测所述磁性结合复合物，其中，所述复合物的存在指示所述分析物的存在。 

根据本发明的第三方面，提供了一种检测分析物的方法，包括： 

提供包括多个流体区的流体网络，其中，磁性亲和复合物和信号亲和复合物存在于一个或多个流体区中，以及所述网络在功能上与微线圈阵列耦合； 

将怀疑包含分析物的样本放入流体区； 

将所述分析物与所述磁性亲和复合物和所述信号亲和复合物组合，其中，所述组合同时或依次进行，以及所述磁性亲和复合物和所述信号亲和复合物与所述分析物结合，以形成夹心结合复合物； 

激活在功能上与所述流体网络耦合的微线圈阵列，以移动所述网络中的所述夹心结合复合物，而无需所述多个流体区中的活性流体移动；以及 

采用在功能上与所述流体网络耦合的检测元件来检测所述夹心结合复合物，其中，检测到所述夹心结合复合物指示所述分析物的存在。 

根据本发明的第四方面，提供了一种检测分析物的方法，包括： 

提供包括多个流体区的流体网络，其中，磁性亲和复合物和信号分析物复合物存在于一个或多个流体区中； 

将怀疑包含分析物的样本放入流体区； 

将所述分析物与所述磁性亲和复合物和所述信号亲和复合物组合，其中，所述磁性亲和复合物与所述分析物结合，以形成磁性结合复合物； 

激活在功能上与所述流体网络耦合的微线圈阵列，以移动所述网络中的所述磁性结合复合物，而无需所述多个流体区中的活性流体移动； 

采用所述信号分析物复合物使所述分析物离开所述磁性结合复合物，以形成竞争性结合复合物； 

采用在功能上与所述流体网络耦合的检测元件来检测所述竞争性结合复合物和/或所述非结合信号分析物复合物，其中，检测到所述非结合信号分析物复合物或者竞争性结合复合物指示所述分析物的存在。 

根据本发明的第五方面，提供了一种检测分析物的方法，包括：