[發明專利]檢測和分析病原體的方法和設備

有效

• 申請號: 200910160476.0
• 申請日: 2003-12-29
• 公開（公告）號: CN101613660A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: R·A·馬蒂斯;W·H·格羅弗;B·佩格爾;A·斯克利;C·N·劉;E·拉加利;R·布拉澤
• 申請（專利權）人: 加州大學評議會
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12Q1/68
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉 鍇;付 磊

本申請是2005年8月30日進入中國國家階段的申請200380110066.6的分 案申請。

有關政府贊助研究的聲明

本發明的技術和機構是在政府支持下，通過美國能源部的DEFG91ER61125 號合同，根據NASA許可No.NAG?5-9659，以及NIH許可HG01399和P01?CA?77664 而實施的。

發明背景

本發明涉及病原體的檢測和分析。在一個實施例中，本發明提供了利用微 流控構造實現的樣品制備、處理、檢測、以及分析的系統。在另一個實施例中， 本發明提供了制造用于高通量分析應用的流控元件密集陣列的強大技術。

常規的微流控分析機構具有局限性。一些現有的機構包括單通道分離裝置 和多通道分離裝置。另一些包括集成了一些樣品制備和分析措施的分析裝置。 然而，許多具有流控能力的微流控分析裝置對許多化學或生化測定試驗不具有 化學或物理相容性。而且，由于制作過程、耐用性和/或設計上的限制，許多微 流控元件難以制成密集的陣列。許多常規的裝置需要持續驅動以維持流控。將 采用這種閥的微流控裝置從其控制系統中去除之后會失去對裝置中流動成分的 控制能力。此外，許多微流控分析的技術和機構還缺乏靈敏度、特異性或者定 量分析的能力。尤其是，對于系統例如病原體檢測器和分析儀的系統來說，常 規的微流控分析機構缺乏有效實現樣品制備的功能和能力。

因此人們希望能提供改進的方法和設備來實現微流控的控制機構，例如閥、 泵、選路器、反應器等等，以便在微流控裝置中能夠有效地集成樣品的引入、 制備、處理以及分析的功能。在一個實例中，優選提供具有微細加工效能的微 流控裝置，其既可以用于實現單通道系統又可以用于實現基于陣列的系統，其 中所述系統可用作病原體檢測器和分析儀以提供假陽性結果很少、高通量和廉 價的連續監測。

發明簡述

提供了實現微流控分析裝置的方法和設備。與集成的充氣集管相伴隨的整 體彈性膜件可以設置有并驅動多種流控結構(例如用于隔離、選路、混合、分流 和存儲流體量的結構)的密集陣列。該流控結構可用于實現病原體的監測和分析 系統，包括集成式免疫親和性捕獲和分析，例如聚合酶鏈式反應(PCR)和毛細 管電泳(CE)分析。將分析物溶液引入并且泵壓通過微細加工腔室中的一系列 免疫親和性捕獲基質，其中具有靶向各類微生物有機體的抗體，例如細菌、病 毒和細菌芽孢的抗體。該免疫親和性腔室能夠捕獲、純化和富集目標物以便進 行進一步的分析步驟。

在一種實施方式中，提供了一種病原體檢測系統。該系統包括集成在微流 控裝置上的免疫捕獲腔室。該免疫捕獲腔室可用于捕獲通過微流控通道提供給 免疫捕獲腔室的目標物。該系通還包括與免疫捕獲腔室相伴隨的DNA分析機構。 該DNA分析機構集成在該微流控裝置上。該DNA分析機構可用于對目標物進行 DNA分析。

在另一種實施方式中，提供了一種位于整體裝置上的病原體檢測系統。該 系統包括集成在整體裝置上的多個免疫捕獲腔室。該免疫捕獲腔室可用于捕獲 通過微流控通道提供給免疫捕獲腔室的目標物。該系統還包括與免疫捕獲腔室 相伴隨的多個DNA分析機構。所述多個DNA分析機構集成在該整體裝置上。所 述多個DNA分析機構可用于對目標物進行DNA分析。

在另一種實施方式中，提供了一種用于病原體分析的方法。通過集成在整 體裝置上的微流控通道將流體分析物提供給多個免疫捕獲腔室。與該流體分析 物相關的目標物在免疫捕獲腔室中被捕獲。利用與多個免疫捕獲腔室相伴隨的 多個DNA分析機構對目標物進行DNA分析。所述多個DNA分析機構集成在所述 整體裝置上。

在以下的發明說明和附圖中，將更加詳細地介紹本發明的這些以及其它的 特點和優點，其中通過實例來說明了本發明的原理。

附圖簡述

結合附圖參考以下說明，本發明將更容易理解，其中附圖表示了本發明的 特殊實施方式。

圖1A-1E表示一種適合于實現本發明技術的微流控裝置上的機構圖示。

圖2是描繪一種隔膜泵的圖示。

圖3是表示一種流控選路器的平面圖示。

圖4是表示一種混合環路的平面圖示。

圖5A-5D是表示一種流體儲液池的圖示。

圖6是表示總線閥(bus?valve)的圖示。

圖7是一種病原體檢測系統的圖示。