[发明专利]检测和分析病原体的方法和设备

说明书

本申请是2005年8月30日进入中国国家阶段的申请200380110066.6的分 案申请。

有关政府赞助研究的声明

本发明的技术和机构是在政府支持下，通过美国能源部的DEFG91ER61125 号合同，根据NASA许可No.NAG 5-9659，以及NIH许可HG01399和P01 CA 77664 而实施的。

发明背景

本发明涉及病原体的检测和分析。在一个实施例中，本发明提供了利用微 流控构造实现的样品制备、处理、检测、以及分析的系统。在另一个实施例中， 本发明提供了制造用于高通量分析应用的流控元件密集阵列的强大技术。

常规的微流控分析机构具有局限性。一些现有的机构包括单通道分离装置 和多通道分离装置。另一些包括集成了一些样品制备和分析措施的分析装置。 然而，许多具有流控能力的微流控分析装置对许多化学或生化测定试验不具有 化学或物理相容性。而且，由于制作过程、耐用性和/或设计上的限制，许多微 流控元件难以制成密集的阵列。许多常规的装置需要持续驱动以维持流控。将 采用这种阀的微流控装置从其控制系统中去除之后会失去对装置中流动成分的 控制能力。此外，许多微流控分析的技术和机构还缺乏灵敏度、特异性或者定 量分析的能力。尤其是，对于系统例如病原体检测器和分析仪的系统来说，常 规的微流控分析机构缺乏有效实现样品制备的功能和能力。

因此人们希望能提供改进的方法和设备来实现微流控的控制机构，例如阀、 泵、选路器、反应器等等，以便在微流控装置中能够有效地集成样品的引入、 制备、处理以及分析的功能。在一个实例中，优选提供具有微细加工效能的微 流控装置，其既可以用于实现单通道系统又可以用于实现基于阵列的系统，其 中所述系统可用作病原体检测器和分析仪以提供假阳性结果很少、高通量和廉 价的连续监测。

发明简述

提供了实现微流控分析装置的方法和设备。与集成的充气集管相伴随的整 体弹性膜件可以设置有并驱动多种流控结构(例如用于隔离、选路、混合、分流 和存储流体量的结构)的密集阵列。该流控结构可用于实现病原体的监测和分析 系统，包括集成式免疫亲和性捕获和分析，例如聚合酶链式反应(PCR)和毛细 管电泳(CE)分析。将分析物溶液引入并且泵压通过微细加工腔室中的一系列 免疫亲和性捕获基质，其中具有靶向各类微生物有机体的抗体，例如细菌、病 毒和细菌芽孢的抗体。该免疫亲和性腔室能够捕获、纯化和富集目标物以便进 行进一步的分析步骤。

在一种实施方式中，提供了一种病原体检测系统。该系统包括集成在微流 控装置上的免疫捕获腔室。该免疫捕获腔室可用于捕获通过微流控通道提供给 免疫捕获腔室的目标物。该系通还包括与免疫捕获腔室相伴随的DNA分析机构。 该DNA分析机构集成在该微流控装置上。该DNA分析机构可用于对目标物进行 DNA分析。

在另一种实施方式中，提供了一种位于整体装置上的病原体检测系统。该 系统包括集成在整体装置上的多个免疫捕获腔室。该免疫捕获腔室可用于捕获 通过微流控通道提供给免疫捕获腔室的目标物。该系统还包括与免疫捕获腔室 相伴随的多个DNA分析机构。所述多个DNA分析机构集成在该整体装置上。所 述多个DNA分析机构可用于对目标物进行DNA分析。

在另一种实施方式中，提供了一种用于病原体分析的方法。通过集成在整 体装置上的微流控通道将流体分析物提供给多个免疫捕获腔室。与该流体分析 物相关的目标物在免疫捕获腔室中被捕获。利用与多个免疫捕获腔室相伴随的 多个DNA分析机构对目标物进行DNA分析。所述多个DNA分析机构集成在所述 整体装置上。

在以下的发明说明和附图中，将更加详细地介绍本发明的这些以及其它的 特点和优点，其中通过实例来说明了本发明的原理。

附图简述

结合附图参考以下说明，本发明将更容易理解，其中附图表示了本发明的 特殊实施方式。

图1A-1E表示一种适合于实现本发明技术的微流控装置上的机构图示。

图2是描绘一种隔膜泵的图示。

图3是表示一种流控选路器的平面图示。

图4是表示一种混合环路的平面图示。

图5A-5D是表示一种流体储液池的图示。

图6是表示总线阀(bus valve)的图示。

图7是一种病原体检测系统的图示。