專利名稱：診斷元件、以及包括診斷元件的診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及診斷元件以及包括診斷元件的診斷裝置，診斷元件在用于進(jìn)行快速疾病檢測(cè)和更特別地在芯片上進(jìn)行免疫分析的基于微流體芯片的平臺(tái)的開發(fā)和制造中是有用的。
背景技術(shù)：
分析物(包括蛋白質(zhì)、DNA/RNA以及來(lái)自體液和其它生物來(lái)源樣本的代謝物)的檢測(cè)對(duì)于各種應(yīng)用(包括醫(yī)學(xué)測(cè)試、毒素檢測(cè)和法醫(yī)學(xué)分析)是必不可少的。這種分析物的改進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)測(cè)試是迫切的全球需求。為這種應(yīng)用而設(shè)計(jì)的當(dāng)前的系統(tǒng)受到一些缺點(diǎn)的困擾，如成本高，笨重和延遲的結(jié)果。因此對(duì)于系統(tǒng)的發(fā)展有大量未得到滿足的需求成本低、便攜、方便操作和顯示出檢測(cè)的高效率。這些系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)能夠迅速鑒別廣泛的來(lái)自生物來(lái) 源的樣本的分析物。在過(guò)去十年中，微流體(芯片實(shí)驗(yàn)室方法)作為這種問(wèn)題的解決已取得突出(的地位)。使用微流體免疫分析的蛋白質(zhì)測(cè)量已經(jīng)成為重點(diǎn)領(lǐng)域之一。而微流體技術(shù)作為這種問(wèn)題的解決已取得突出(的進(jìn)展)，其中的很多受到缺乏可以使想法從學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換至工業(yè)的成熟制造能力的阻礙。它們典型地使用與標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)方法不兼容的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的制造技術(shù)和材料，這也是不利于許多裝置快速生產(chǎn)的規(guī)模放大(I )。裝置的所有元件需要經(jīng)發(fā)展和調(diào)整來(lái)制造滿足此處描述的要求的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
一方面中，本發(fā)明提供一種包括入口通路、包囊診斷凝膠的支持口和出口通路的診斷元件。在另一方面中，本發(fā)明提供一種包括至少一個(gè)進(jìn)入口、制備口、入口通路、包括診斷凝膠的支持口、出口通路和排出口的診斷裝置。


當(dāng)參考附加的附圖閱讀如下詳細(xì)說(shuō)明時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，其中整個(gè)附圖中相似的特征代表相似的部分，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的一方面的示例性診斷元件的圖解示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示例性診斷裝置的圖解示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一方面的具有一個(gè)以上支持口(holding port)的另一示例性診斷裝置的圖解示意圖；圖4是另一示例性診斷裝置的圖解示意圖，其中支持口順序連接；圖5是顯示分析物附著至根據(jù)本發(fā)明一方面的診斷凝膠的診斷端的圖解示意圖；圖6是顯示支持根據(jù)本發(fā)明另一方面的分析物的兩個(gè)診斷凝膠的圖解示意圖；圖7是用于制造診斷元件的方法的示例性步驟的流程示意圖；圖8是如圖7中所解釋的方法的結(jié)果的照片示意圖，其顯示在支持口中本發(fā)明的診斷凝膠的捕獲(capture)；圖9是用于提供用來(lái)制造診斷元件的成形通道的方法的示例性步驟的流程示意圖；圖10是用于使用診斷元件的方法的示例性步驟的流程示意圖；圖11是用于根據(jù)本發(fā)明一方面的多路(multiplex)免疫分析的診斷元件的圖解示意圖；圖12是具有根據(jù)本發(fā)明一方面的多種分析物的圖10的診斷元件的圖解示意圖；圖13是具有根據(jù)本發(fā)明一方面的熒光標(biāo)記的二抗的圖11的診斷元件的圖解示意圖；
圖14是本發(fā)明的診斷凝膠的照片；圖15是用含有熒光團(tuán)的蛋白質(zhì)溶液處理的本發(fā)明的診斷凝膠的熒光圖像；以及圖16是用含有熒光團(tuán)的蛋白質(zhì)溶液處理的水凝膠的熒光圖像。
具體實(shí)施例方式如此處和權(quán)利要求中所用，除非上下文另有明確表示，否則單數(shù)形式“一個(gè)”、“一”和“這個(gè)”包括了復(fù)數(shù)指代。應(yīng)當(dāng)注意，在如下詳細(xì)描述中，相同成分具有相同的附圖標(biāo)記，無(wú)論它們是否顯示在本發(fā)明不同的實(shí)施方式中。還應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚和簡(jiǎn)明地披露本發(fā)明，圖可能不一定成比例，并且本發(fā)明的具體特征可或多或少以示意性形式顯示。一方面中，本發(fā)明提供診斷元件和包括診斷元件的診斷裝置。本發(fā)明的診斷裝置也可能被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員稱為診斷芯片或簡(jiǎn)稱芯片。本發(fā)明的診斷元件顯示于圖I中并由數(shù)字10表示。診斷元件包括成形通道，其在圖I中通常由數(shù)字12表示。成形通道包括至少一個(gè)支持口 14。支持口以長(zhǎng)方的二維示意圖顯示，但它可能是任何形狀，t匕如，但不僅限于梯形、方形、圓柱、立方等以及這些形狀的組合。成形通道還包括入口通路(inletpassage) 16和出口通路18。入口通路允許針對(duì)本發(fā)明的流體和其它材料的流進(jìn)入支持口以及出口通路允許流體的流出來(lái)進(jìn)入合適的容器或收集器。出口和入口通路的寬度的比可以不同以便將診斷凝膠安全地支持在支持口中。本發(fā)明的成形通道通常是由適于預(yù)期目的的材料制成的，如將在此后描述的。本發(fā)明的診斷元件還包括診斷凝膠20。用于本發(fā)明的典型診斷凝膠可源自包括具有如下式的化合物的組合物D-Sp-Po ；其中，D是診斷基團(tuán)；Sp是親水間隔基團(tuán)；以及Po是可聚合的基團(tuán)。用于制造本發(fā)明診斷凝膠的化合物包括可聚合的基團(tuán)?？删酆系幕鶊F(tuán)，如此處所用，表示能夠和互補(bǔ)化學(xué)實(shí)體反應(yīng)形成連接的鏈(本領(lǐng)域稱為重復(fù)單位)的任何化學(xué)實(shí)體?？删酆系幕鶊F(tuán)的實(shí)例是乙烯基，由兩個(gè)碳原子之間的雙鍵表示。這種基團(tuán)可以和另一乙烯基反應(yīng)形成碳-碳鏈。另一個(gè)示例性可聚合的基團(tuán)是環(huán)氧基，其可以和另一環(huán)氧基反應(yīng)形成烷氧基鏈。如此處所用可聚合的基團(tuán)還意味著包括一個(gè)以上的化學(xué)實(shí)體。因此，一種化合物可能具有一個(gè)以上乙烯基。當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)這樣的化學(xué)實(shí)體時(shí)，那么當(dāng)聚合時(shí)產(chǎn)生交聯(lián)的網(wǎng)。這在本發(fā)明中是特別有利的。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，用于制造本發(fā)明診斷凝膠的組合物可分別以90:10的重量比包括僅具有一個(gè)可聚合的基團(tuán)的第一化合物以及具有一個(gè)以上可聚合的基團(tuán)的第二化合物。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，第一和第二化合物的重量比是50 :50，而在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，重量比可能分別是0:100。在一些其它示例性實(shí)施方式中，可聚合的基團(tuán)可能是二羧基。這種基團(tuán)可能與例如二醇基反應(yīng)形成聚酯。在這種情況下，考慮的化學(xué)實(shí)體是羧酸基團(tuán)，而互補(bǔ)化學(xué)實(shí)體是醇。同樣，二羧酸和二胺可用于形成二胺。其它示例性聚合部分包括聚氨酯、聚縮醛、聚醚等。在例如二羧酸和二醇的情況下，這可能用于包括具有三羧酸或三醇或兩者的混合物的化合物，來(lái)形成診斷凝膠所源自的化合物。在這種情況下，可能存在約10重量百分比(相對(duì)于二羧酸)的三羧酸。本發(fā)明中有用的化合物還包括親水間隔基團(tuán)，在式中表示為Sp。典型的在本發(fā)明中有用的親水基團(tuán)包括但不僅限于醚、醇、二羥基醇、胺、酯、酰胺、醇、羧酸等。這些基團(tuán)必須存在于最終的診斷凝膠組合物中，因而在診斷凝膠形成步驟期間必然不能經(jīng)歷任何化學(xué)轉(zhuǎn)化，或者如果它們經(jīng)歷化學(xué)轉(zhuǎn)化，它們必須轉(zhuǎn)化成另一個(gè)親水基團(tuán)。親水基團(tuán)，如此處所用，是指能夠吸水的任何基團(tuán)。描述親水基團(tuán)的另一種方法是這些集團(tuán)，當(dāng)暴露于一滴水 時(shí)，水和材料表面之間的接觸角往往是銳角。一個(gè)特別有用的間隔基團(tuán)是醚基團(tuán)?；衔镞€包括至少一個(gè)診斷端。診斷端，如此處所用，是指可用于某些其它部分的檢測(cè)的任何化學(xué)部分。例如，診斷端可意味著用來(lái)檢測(cè)特定類型的細(xì)胞或抗原的抗體。診斷凝膠是由此處所述的組合物形成的。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，診斷凝膠是通過(guò)暴露于光來(lái)固化本發(fā)明的組合物而形成一個(gè)其中尺寸在約IOOnm至約1000微米的范圍內(nèi)的具有三維架構(gòu)的結(jié)構(gòu)，其中組合物具有90重量百分比的化合物(具有單個(gè)可聚合基團(tuán)、間隔基團(tuán)和診斷端)以及10重量百分比的具有兩個(gè)可聚合基團(tuán)的化合物。尺寸可能包括長(zhǎng)、寬、高、體積、面積、周長(zhǎng)(circumference)、周長(zhǎng)(perimeter)等,尺寸的選擇取決于構(gòu)架的形狀。形成診斷凝膠的一個(gè)這種方法在US2007/0105972A1中給出。本發(fā)明中可用于制造診斷凝膠的組合物還包括致孔劑。致孔劑是添加至組合物來(lái)在組合物中誘導(dǎo)具有確切特征(比如孔的尺寸、孔密度等及其組合)的孔的外來(lái)化合物。有用的致孔劑是一種有能力產(chǎn)生具有范圍從5納米到約1000納米確切尺寸的孔的化合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，致孔劑是碳酸氫鈉，而在另一個(gè)實(shí)施方式中，致孔劑是氯化鈉，而在另一個(gè)實(shí)施方式中，它是檸檬酸。在一些實(shí)施方式中，致孔劑是一種分散于整個(gè)用于制造診斷凝膠的組合物中的液體組合物。一些實(shí)例包括但不僅限于乙酸、聚乙二醇-200、乙二醇、甘油等。在另一些實(shí)施方式中，致孔劑是氣態(tài)流體比如二氧化碳，這種氣態(tài)流體可能使用適當(dāng)?shù)幕衔?比如碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣等)在原位產(chǎn)生。在其它一些實(shí)施方式中，可通過(guò)適當(dāng)?shù)氖侄伪热缥綄鈶B(tài)流體限制在組合物中。只要知道致孔劑不會(huì)影響診斷凝膠的性能，就可允許致孔劑留在本發(fā)明的組合物中。在這種情況下，診斷凝膠還包括致孔劑?；蛘?，可在一個(gè)步驟中洗掉致孔劑來(lái)提供診斷凝膠。致孔劑和化合物的選擇、診斷凝膠生產(chǎn)中涉及的步驟將確定是否致孔劑被允許保留或被除去或在獨(dú)立的步驟中被洗掉來(lái)形成本發(fā)明的診斷凝膠。本發(fā)明的組合物可進(jìn)一步包括引發(fā)聚合反應(yīng)的引發(fā)劑、催化劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、緩凝劑、抑制劑、添加劑來(lái)提供強(qiáng)度或改善膠凝能力，例如，以及其它有用的成分。
本發(fā)明的診斷凝膠通過(guò)固化此處所述的組合物而形成。如此處所用，固化意味著至少一個(gè)可聚合基團(tuán)的聚合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解根據(jù)本發(fā)明的組合物的性質(zhì)，組合物的聚合可能產(chǎn)生線性聚合物、或分支聚合物、或交聯(lián)聚合物網(wǎng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明組合物的固化產(chǎn)生交聯(lián)的聚合物網(wǎng)，當(dāng)聚合物網(wǎng)暴露于合適的溶劑時(shí)將形成交聯(lián)的凝膠。光解方法可有利地發(fā)揮固化作用，其涉及將組合物暴露于合適波長(zhǎng)的光。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，組合物以液態(tài)形式存在，并流入到合適的容器中。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，容器是診斷元件的支持口。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，容器是診斷裝置的獨(dú)立部分，比如此處所述的制備口。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，容器是可獨(dú)立于本發(fā)明的診斷裝置而獲得的不同的凝膠形成裝置，從此處形成的診斷凝膠分別收集并用于診斷元件中。固化通常通過(guò)組合物的暴露發(fā)揮作用，即以預(yù)先確定的一段時(shí)間通過(guò)成形罩(shaped mask)以便僅固化組合物暴露的部分。用于起到固化作用的光通常是紫外線輻射，通常具有特定波長(zhǎng)、幅和強(qiáng)度，但其它輻射比如8&_&輻射也可用于固化化合物來(lái)形成診斷凝膠。起到固化作用所需的時(shí)間取決于化合物的性質(zhì)、光引發(fā)劑的量等，并且范圍可從約O. 5秒到約30秒。隨后用合適的溶劑或溶劑混合物洗滌診斷凝膠來(lái)從診斷凝膠中洗掉未固化的組合物部分。在另一個(gè)實(shí)施方式中，具有至少一個(gè)可聚合基團(tuán)的單體通過(guò)部分暴露于光被部分 固化?？赏ㄟ^(guò)單體在光源下暴露比完全固化所必需時(shí)間更短的時(shí)間(例如3秒以下)來(lái)起到部分固化作用?；蛘?，也可通過(guò)單體暴露于具有與完全固化所用光的強(qiáng)度不同的強(qiáng)度的光來(lái)起到部分固化作用。此外，也可通過(guò)使用相對(duì)于單體濃度更低濃度的光引發(fā)劑來(lái)起到不完全固化作用。隨后，本發(fā)明的化合物隨著包含有診斷端和可聚合端的化合物一起流入?？赏ㄟ^(guò)將本發(fā)明組合物進(jìn)一步暴露于光源任選地以預(yù)先確定的一段時(shí)間通過(guò)成形罩來(lái)起到混合物完全固化的作用。這導(dǎo)致診斷端添加到診斷凝膠的表面。必要時(shí)最終固化產(chǎn)物可然后進(jìn)行洗滌步驟。或者，含有可聚合端和第一反應(yīng)基團(tuán)的組合物可經(jīng)固化形成包括反應(yīng)基團(tuán)的可聚合材料。這種可聚合材料可然后與包含能夠與可聚合材料上的反應(yīng)基團(tuán)反應(yīng)的診斷端和共反應(yīng)基團(tuán)的診斷分子反應(yīng)?？删酆喜牧仙系姆磻?yīng)基團(tuán)和診斷分子之間的反應(yīng)將產(chǎn)生在本發(fā)明的診斷凝膠中。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，可聚合材料上的反應(yīng)基團(tuán)是馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)，診斷分子上和C-反應(yīng)基團(tuán)是巰基。本發(fā)明的組合物可能在其中已經(jīng)包含孔。這些孔本領(lǐng)域技術(shù)人員也稱為孔隙體積(void volume)或空洞。這些孔通常采取兩個(gè)交聯(lián)點(diǎn)之間的平均距離。洗滌步驟也可從診斷凝膠中洗掉致孔劑而留下診斷凝膠中的孔?？椎某叽鐚⒅苯訉?duì)應(yīng)沖洗步驟之前存在的致孔劑的尺寸?；蛘撸驴讋┛杀辉试S留在本發(fā)明的診斷凝膠內(nèi)，而仍然形成診斷凝膠內(nèi)的孔。在另一個(gè)實(shí)施方式中，來(lái)自不同光源的干擾模式可用于在本發(fā)明的診斷組合物中誘導(dǎo)孔，如Jang等人Angew Chem. 2007中描述的。這種技術(shù)省去了在組合物中對(duì)致孔劑的需要。形成的診斷凝膠具有范圍從大約250納米到約1000微米的尺寸。如此處所用，尺寸意味著給定的幾何形狀的任何標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量特征，并可能包括，但不僅限于長(zhǎng)、寬、高、對(duì)角線長(zhǎng)度、周長(zhǎng)、直徑、半徑、或其組合。診斷凝膠的特征還在于孔的尺寸。本發(fā)明中最有用的孔的尺寸通常范圍從約5納米到約1000納米。本發(fā)明的診斷凝膠的特征還在于楊氏模量。楊氏模量的測(cè)量方法是本領(lǐng)域眾所周知的，用于測(cè)量楊氏模量的一個(gè)示例性裝置是萬(wàn)能測(cè)試機(jī)(Universal Testing Machine),它采用應(yīng)力-應(yīng)變(Stress-Strain)之間的測(cè)繪來(lái)估計(jì)楊氏模量。如前所述，診斷凝膠可在前面的步驟中形成，其然后分別收集和純化、化學(xué)修飾并然后通過(guò)用合適的流動(dòng)流體流動(dòng)弓I入成形通道。在另一個(gè)替代實(shí)施方式中，可在成形通道單獨(dú)的區(qū)段(section)中形成診斷凝膠并隨后流入支持口。在另一個(gè)實(shí)施方式中，組合物流入支持口，使用此處所述方法在支持口中形成診斷凝膠?？赏ㄟ^(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的合適的流動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明組合物的流動(dòng)?；蛘?，通過(guò)使組合物流入已經(jīng)流動(dòng)的不互溶的第二流體中形成本發(fā)明組合物的液滴，其中組合物以相對(duì)于第二流體流向呈直角地流入第二流體。不受任何理論的約束，液滴的尺寸和形狀通常被認(rèn)為取決于組合物的粘度、第二流體造成的剪切速率(shear rate)、通道幾何以及其它因素。這些液滴可然后在支持口或成形通道單獨(dú)的區(qū)段中被固化。考慮幾個(gè)因素以確保本發(fā)明的診斷凝膠或組合物包囊于支持口中。不受任何理論的約束，本發(fā)明的診斷凝膠或組合物流入和包囊于支持口中的能力正比于診斷凝膠的尺寸；診斷凝膠或組合物的楊氏模量；流體流動(dòng)的粘度；流體流動(dòng)的流動(dòng)速度；形成成形通道的材料的楊氏模量；溫度；入口通路的尺寸；出口通路的尺寸；診斷凝膠或組合物的壓縮因子(compressibility factor);壓力，比如在給定表面區(qū)域的真空度等 。可能有其它因素影響診斷凝膠或組合物流入其支持口和包囊的能力。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，成形通道由具有低楊氏模量的軟材料制成，并且診斷凝膠很硬?？捎糜谥圃斐尚瓮ǖ赖能洸牧系囊粋€(gè)實(shí)例是PDMS。在這種情況下的流動(dòng)期間，軟的成形通道變形來(lái)允許診斷凝膠的流進(jìn)入支持口。在另一個(gè)實(shí)施方式中，成形通道由剛性硬材料制成。硬的剛性材料的一個(gè)實(shí)例可能是聚(甲基丙烯酸甲酯)，其為各種在商業(yè)上可獲得的商品名稱為，比如Plexiglass 、Gavrieli 、Vitroflex 、LimacryKBN R-Cast 、Per-Clax 、Perspex 、Plazcryl 、Acrylex , Ac'rylite 、Acryiplast 、Altuglas 、Polycast ^ Orogiass 、Optix 和Lucite 。對(duì)于這種應(yīng)用另一個(gè)有用的材料是環(huán)烯烴共聚物，商業(yè)上可獲得，例如，來(lái)自Polyplastics的Topas 。在這種情況下，正壓或負(fù)壓可用于推或拉診斷凝膠使其通過(guò)包含支持口的通道。通過(guò)在所需的位置施加真空可實(shí)現(xiàn)負(fù)壓。此外，在這種情況下，診斷凝膠要足夠軟以便它可以變形而通過(guò)入口通路進(jìn)入至支持口中并在其中進(jìn)行包囊(圖8 )。通過(guò)使用適當(dāng)?shù)氖湛s幾何結(jié)構(gòu)阻止凝膠沿著流動(dòng)的方向流出支持口，其中入口通路寬度大于出口通路寬度。在一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)于本發(fā)明診斷凝膠有用的楊氏模量的值范圍從約IkPa至約200kPa。一個(gè)示例性的診斷凝膠可能源自附著有胰島素抗體的聚乙二醇-二丙烯酸酯。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，診斷凝膠可能是具有針對(duì)抗體的抗原的聚乙二醇二丙烯酸酯衍生凝膠，其中抗體是暴露于HIV病毒所產(chǎn)生。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)適當(dāng)使用正和負(fù)壓將診斷凝膠保持在特定位置中。正壓可用于迫使流通過(guò)通道，而負(fù)壓可用于延緩流通過(guò)通道。通過(guò)在所需的位置施加真空可實(shí)現(xiàn)負(fù)壓。因此，診斷凝膠可流經(jīng)通道，然后通過(guò)在經(jīng)過(guò)通道壁的位置施加真空來(lái)留在特定所需的位置中。這還將意味著通道壁由適于向其中施加真空的材料制成，而同時(shí)對(duì)流經(jīng)它的流體是不通透的?；刂翀DI,本發(fā)明的診斷元件還包括入口通路上的第一凹槽(recess)22和位于出口通路的第二個(gè)凹槽24。第一和第二凹槽以這種方式定位從而支持口位于兩個(gè)凹槽之間。提供凹槽從而有助于僅去除支持口而留下入口通路和出口通路不動(dòng)。含有診斷凝膠并已經(jīng)在凹槽處被去除的支持口可然后用于各種診斷目的。在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，診斷凝膠經(jīng)受顯微觀察以確定存在或缺乏某些顯微鏡下可見的顆粒。在其它示例性實(shí)施方式中，診斷凝膠經(jīng)受預(yù)先確定的提取方法步驟來(lái)提取附著至診斷端的任何外來(lái)的顆粒。在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，診斷凝膠經(jīng)受合適波長(zhǎng)和已知強(qiáng)度和幅度的輻射用于定量的目的。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明診斷元件可包括一個(gè)以上的診斷凝膠。每個(gè)診斷凝膠具有用于鑒別一個(gè)特定部分的特異性目的的不同診斷端。每個(gè)診斷凝膠可具有組合物的其它方面，比如相同或不同的間隔基團(tuán)和可聚合基團(tuán)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠選擇適當(dāng)?shù)膮⑴c組合物的成分組合，來(lái)制造診斷凝膠而不產(chǎn)生非常不適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)。多個(gè)診斷凝膠的存在將允許多路檢查并使用單個(gè)芯片進(jìn)行診斷，從而大大減少了涉及的時(shí)間和精力。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的診斷元件可包括含有空間上隔離的診斷端的診斷凝膠，其中每個(gè)診斷端可能是相同或不同的。制造這樣的診斷凝膠的技術(shù)在本領(lǐng)域是已知的，例如(圖 4, [2] Φ) Dendukuri, D. , Pregibon, D. C. , Collins, J. , Hatton, Τ. Α.和Doyle,P.S."Continuous Flow Lithography for High-Throughput MicroparticleSynthesis", Nat. Mater. , 5, 365-369，May 2006。 圖2顯示本發(fā)明的診斷裝置26。診斷裝置包括至少一個(gè)支持口 12，入口通路16和出口通路18。為方便起見，視覺(jué)目的此處只顯示支持口而診斷凝膠14此處未顯示。相似地，第一凹槽22和第二凹槽24此處未顯示，然而它們可能還出現(xiàn)在本發(fā)明的診斷裝置中。診斷裝置還包括至少一個(gè)進(jìn)入口 28。進(jìn)入口可能是用于向裝置中引入合適的流體的容器。適用于裝置的流體可能包括用于分離和鑒別的任何溶劑。流體有時(shí)本領(lǐng)域中也稱為流動(dòng)相。在一個(gè)實(shí)施方式中，引入裝置的流體可能是磷酸鹽緩沖液。裝置還包括樣本引入口，通過(guò)引入口待分析的樣本引入到裝置中。進(jìn)入口可用作樣本引入口，或者分開的口可用于基于診斷裝置的預(yù)期應(yīng)用的目的。含有興趣實(shí)體的樣本，本領(lǐng)域也作分析物，典型地作為流動(dòng)相中的溶液弓I入至裝置中，通常其中樣本的濃度未知。在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入口也可作為樣本引入口用于樣本向診斷裝置中的合適引入。用于樣本引入的典型方法包括樣本溶液的注射。如圖2中所示，一個(gè)以上的進(jìn)入口可出現(xiàn)在給定的裝置中。裝置可能夠僅利用對(duì)于給定應(yīng)用必須數(shù)目的進(jìn)入口而封閉裝置其余部分的進(jìn)入口以確保裝置的運(yùn)作順利進(jìn)行。裝置然后包括入口臂(inlet arm) 30，其將進(jìn)入口連接至裝置的其余部分。每個(gè)進(jìn)入口連接一個(gè)入口臂。然后裝置包括制備口 32。制備口可具有很多功能，這取決于最終的應(yīng)用。在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，制備口攪動(dòng)流動(dòng)流體為了更好地混合來(lái)自各種進(jìn)入口的流體。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，制備口用于流動(dòng)相脫氣。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，制備口可用于從樣本中濾出超過(guò)I微米閾值尺寸的細(xì)胞或其它顆粒。裝置然后包括排出口 34(outlet port)，其連接至出口通路。排出口可以是廢物處置的槽，或它是一個(gè)容器以收集所有通過(guò)裝置的流體。流體通常通過(guò)本領(lǐng)域已知的方法流入裝置。在一個(gè)典型的實(shí)施方式中，使用流速可控的計(jì)量泵將流體泵入裝置。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在裝置的排出口側(cè)施加吸入壓力，其允許流體的流動(dòng)。在其它一些實(shí)施方式中，在裝置特定點(diǎn)上施加電磁力，其使得流動(dòng)成為可能。用于發(fā)揮流體流動(dòng)作用的其它方法包括但不僅限于毛細(xì)管流、聲學(xué)驅(qū)動(dòng)的流、離心驅(qū)動(dòng)的流、壓電泵等。在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，本發(fā)明的診斷凝膠是在高的壓力下被迫使進(jìn)入支持口，并然后使用比它流入的壓力更低的壓力保持在支持口內(nèi)。這使得診斷凝膠在操作期間能夠牢固地安置在支持口內(nèi)。在一個(gè)說(shuō)明性的實(shí)施方式中，當(dāng)裝置處于其功能狀態(tài)時(shí)，它包括一個(gè)進(jìn)入口，通過(guò)進(jìn)入口樣本以預(yù)先確定的流速泵入裝置。樣本通過(guò)入口臂，并隨后在制備口被過(guò)濾。樣本然后通過(guò)含有診斷凝膠或其它吸收材料(比如在其中含有生理包囊的、熒光標(biāo)記的檢測(cè)抗體的基于多糖的材料)的第一支持口。這些抗體結(jié)合特異的分析物，比如樣本中存在的HIV病毒誘導(dǎo)的抗體，形成復(fù)合物，其然后濾出診斷凝膠，并而后向下游轉(zhuǎn)運(yùn)至第二診斷凝膠。第二診斷凝膠含有在其表面上化學(xué)結(jié)合的一抗種類，一抗種類對(duì)興趣分析物也是特異性的。然后在第二診斷凝膠的位置形成一抗-分析物-二抗的三重復(fù)合物。分析物的剩余部分然后通過(guò)出口通路流出進(jìn)入排出口。通過(guò)檢查從三重復(fù)合物發(fā)出的熒光信號(hào)可推斷感興趣分析物的存在和濃度。在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，診斷元件包括具有分析物吸附部分的診斷凝膠，其然后在第一和第二凹槽處切斷。這種切斷的診斷元件然后進(jìn)行分析來(lái)確定例如疾病傳播的性質(zhì)和程度。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，診斷工具，如顯微鏡，用來(lái)分析作為診斷裝置的一部分而存在的診斷元件，其中將診斷工具帶到距離診斷元件合適的距離以便發(fā)揮適當(dāng)診斷的作用。 在對(duì)上述說(shuō)明性實(shí)施方式的變化中，現(xiàn)在吸附至分析物的本發(fā)明的診斷凝膠的診斷部分現(xiàn)在通過(guò)使用合適的溶劑混合物使其流出而從原始診斷凝膠中分離出來(lái)，然后流入隨后的包括不同診斷凝膠的支持口，該不同診斷凝膠具有可以吸附含有分析物的第一診斷端的不同診斷端，來(lái)形成第二診斷元件。第二診斷元件然后用于診斷。圖3顯示本發(fā)明的一個(gè)示例性診斷裝置，其包括一個(gè)以上支持口，其中的每個(gè)由數(shù)字12表示，每個(gè)支持口與其自己的入口通路16和出口通路18連接。在這個(gè)具體的實(shí)施方式中，支持口彼此平行連接。流動(dòng)相利用適當(dāng)?shù)氖侄瘟魅朊總€(gè)支持口，比如通過(guò)在特定的點(diǎn)使用吸入或施加真空以確保流入所需的支持口。圖4顯示本本發(fā)明的另一個(gè)示例性診斷裝置，其中裝置包括一個(gè)以上支持口，以及其中支持口中的每個(gè)與其它串連。方便起見，圖3和圖4都不顯示支持口內(nèi)所載的診斷凝膠。圖5顯示診斷凝膠發(fā)揮功能的方式的簡(jiǎn)單可視化，由數(shù)字40表示。診斷凝膠包括診斷端42，合適的分析物44附著于此診斷端。這樣選擇診斷端從而它對(duì)一種類型分析物是選擇性且特異性的。因此，包括除分析物以外任何物質(zhì)的流動(dòng)相通過(guò)并環(huán)繞診斷端，而特異性分析物由診斷凝膠支持。圖6顯示另一方式的另一可視化46，其中兩個(gè)不同診斷凝膠42用于在位置上支持分析物44。利用這種可視化的一個(gè)典型示例性情況是夾心ELISA，其中分析物在兩個(gè)不同互補(bǔ)診斷端之間被支持在位置上。可使用包括一個(gè)以上支持口的本發(fā)明的診斷裝置有利地進(jìn)行這種分析形式，其中支持口串行方式排列?？墒褂帽景l(fā)明的診斷裝置進(jìn)行的其它已知技術(shù)，如以ELISA技術(shù)為例，包括競(jìng)爭(zhēng)性ELISA、夾心ELISA、化學(xué)發(fā)光免疫分析、PCR擴(kuò)增的ELISA、ELONA (酶聯(lián)寡核苷酸分析)、DNA微陣列等。可通過(guò)本領(lǐng)域已知的適當(dāng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)有分析物連接至其上的診斷凝膠的檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)包括但不僅限于光學(xué)顯微鏡、突光、化學(xué)發(fā)光、電致磷光、電位法、比色法、吸收、表面等離子體共振等及其組合。在另一方面中，本發(fā)明提供制造診斷元件的方法。方法步驟涉及圖7中顯示的診斷元件的制造并通常由數(shù)字48表示。方法包括提供成形通道50的步驟。方法還包括通過(guò)入口通路進(jìn)入支持口流入診斷凝膠52的步驟?？赏ㄟ^(guò)以預(yù)先確定的流速泵送流體(比如流動(dòng)相)起到流動(dòng)的作用，為的是在診斷凝膠上采用合適的壓力從而其可以擠過(guò)入口通路并進(jìn)入支持口，但是不通過(guò)出口通路。因此，如在步驟54中所示，診斷凝膠被包囊在支持口中。在替代的實(shí)施方式中，診斷凝膠在支持口內(nèi)形成，并隨后流體流入支持口來(lái)洗掉與診斷凝膠無(wú)關(guān)的所有外來(lái)成分。洗滌步驟還可誘導(dǎo)診斷凝膠膨脹至其最大容量來(lái)使得診斷凝膠能夠發(fā)揮更好的功能。在替代的實(shí)施方式中，診斷凝膠流入支持口，并隨后通過(guò)適當(dāng)?shù)氖褂脤?duì)支持口壁所施加的真空使它在位置上被支持在支持口內(nèi)。包括診斷凝膠的診斷元件被施加分析物之后，診斷元件可被切出，如在步驟56中所示?？稍诘谝缓偷诙疾郯l(fā)生切割?；蛘?，只在第一凹槽處切割診斷元件，因此診斷元件連同出口通路被移除，并且適用時(shí)，連同排出口和其它部分。圖8顯示使用本發(fā)明方法將本發(fā)明診斷凝膠捕獲在支持口中的過(guò)程中拍攝的圖像。圖8 (a)顯示通過(guò)入口通路16進(jìn)入支持口 12之前，在制備口 32中的診斷凝膠14。圖8 (b)顯示通過(guò)入口通路16被擠入支持口 12的診斷凝膠14。在這種具體的例子中，通過(guò)使用合適流速的流動(dòng)相的流迫使診斷凝膠進(jìn)入支持口。圖8 (c)顯示診斷凝膠14現(xiàn)在被 困于支持口 12中。不允許診斷凝膠穿入出口通路18，因?yàn)槌隹谕返某叽缡沁@樣的，其不利于診斷凝膠的通過(guò)。一個(gè)用于提供成形通道的示例性方法，由圖7中數(shù)字50表示，還顯示于圖9中并由數(shù)字50表示，其中方法包括提供包括圖式的通道的硅晶片58。包括圖式的通道的硅晶片可就如此購(gòu)自商業(yè)來(lái)源，或可能通過(guò)使用本領(lǐng)域已知的標(biāo)準(zhǔn)精細(xì)加工(microfabrication)技術(shù)通過(guò)蝕刻或光刻的適當(dāng)使用以容易的方式產(chǎn)生。一個(gè)示例性光刻方法涉及光阻材料SU-8的使用。然后，該方法包括將第一可固化材料60傾注到含有陽(yáng)性(positive)特征的硅晶片上來(lái)形成陰刻(negative relief )中的可固化通道。典型的可固化材料包括當(dāng)暴露于高溫或具有合適波長(zhǎng)的合適輻射時(shí)固化的那些?？捎糜谶x擇可固化材料的特征中的一些可包括可固化材料的流動(dòng)性、當(dāng)暴露于固化條件時(shí)的固化時(shí)間、固化材料的性質(zhì)比如透明度、強(qiáng)度等。一些示例性材料包括但不僅限于PDMS、聚氨酯等。在一些實(shí)施方式中，材料的組合可用作第一可固化材料。用于形成成形通道的方法然后涉及固化可固化的材料，如圖9中由數(shù)字62表示。可通過(guò)本領(lǐng)域已知的任何合適方法起到固化的作用。示例性方法包括加熱、暴露于UV輻射等。固化導(dǎo)致圖式材料從可固化材料的形成。隨后圖式材料從硅晶片上剝離，如圖9中由數(shù)字64表示。從硅晶片上剝離的圖式材料封閉到至少一個(gè)表面上，如圖9中由數(shù)字72表示。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，當(dāng)可固化材料是PDMS時(shí)，可能通過(guò)對(duì)其進(jìn)行加熱約60分鐘來(lái)起到固化作用，而后將其從硅晶片上剝離，通過(guò)按壓至玻片上進(jìn)行可逆地封閉或通過(guò)血衆(zhòng)激活的粘附(plasma-activated adhesion)不可逆地封閉至玻片上。在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)將可注射成型的或熱壓紋(embossable)的材料注射成型來(lái)提供封閉的通道，比如熱塑材料。典型的可注射成型的塑料包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚酯、聚酰亞胺、環(huán)烯烴共聚物(COC)等。這種塑料典型地從各種商業(yè)來(lái)源可獲得。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明有用的塑料是聚(甲基丙烯酸甲酯)。然后使用適當(dāng)?shù)恼澈戏椒ū热鐭嵴澈匣蛘澈蟿┗罨恼澈蟻?lái)提供完全封閉的裝置將復(fù)制的塑料裝置封閉至相似塑料的平板。在另一方面中，本發(fā)明提供一種用于使用本發(fā)明的診斷元件的方法。這種方法在圖10中以圖解方式表示，并由數(shù)字76表示。方法包括使樣本78流經(jīng)入口通路進(jìn)入包括至少一個(gè)診斷凝膠的診斷元件來(lái)提供分析物診斷元件。然后分析分析物診斷元件來(lái)檢測(cè)和分析物有關(guān)的屬性80。包含在具有分析物的本發(fā)明診斷裝置中的診斷凝膠的診斷端之間的相互作用的確切性質(zhì)形象地顯示于圖3和4中。在一個(gè)說(shuō)明針對(duì)多路免疫分析的診斷元件形成的示例性實(shí)施方式中，其中診斷元件包含如下特征如US2007/105972A1中所述，使用獨(dú)特的微流體方法學(xué)形成含有三條水凝膠84的診斷元件，其在圖11中顯示并指定為數(shù)字82。簡(jiǎn)言之，該方法涉及使用層流來(lái)形成空間上分隔的水凝膠84的條，然后通過(guò)成形光罩使用UV光聚合來(lái)形成具有形狀定義的固體水凝膠。水凝膠84的每個(gè)條包括特異性的捕獲抗體86、88和90。在這個(gè)示例性的實(shí)施方式中，水凝膠的每個(gè)條約100 μ m寬且200-330 μ m長(zhǎng)。 圖12顯示診斷元件用于多路免疫分析的用途，由數(shù)字92表示。自動(dòng)化流體控制然后用于將特定的體液提供到含有這些水凝膠條84 (水凝膠條包括特異性的捕獲抗體86、88和90)的芯片上，芯片然后被允許孵育一段預(yù)先確定的時(shí)間。孵育所需的時(shí)間將取決于抗體和抗原性質(zhì)、物理特征如溫度、壓力等，并且可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易地確定。孵育幾分鐘后，抗體86、88和90將自身結(jié)合至特異性抗體，其中特異性抗體在圖12中由數(shù)字92、94和96表示。隨后，進(jìn)行洗滌步驟以允許任何未結(jié)合的抗原被洗掉。圖13顯示針對(duì)分析步驟的診斷元件的制備，由數(shù)字98表示。在這一步中，在圖13中由數(shù)字100表示的熒光標(biāo)記的二抗然后流經(jīng)芯片，并在未結(jié)合的熒光標(biāo)記的抗體被洗掉之前孵育幾分鐘。通常熒光標(biāo)記的二抗的附著是非特異性的，并能夠結(jié)合給定系統(tǒng)中的任何抗原或抗體?；蛘撸瑹晒鈽?biāo)記的二抗僅能夠結(jié)合至特異性抗原或抗體的特異性基團(tuán)。然后從每個(gè)道讀取熒光信號(hào)，使用熒光信號(hào)推導(dǎo)出樣本中存在的各抗原的量。這種分析系統(tǒng)提供的巨大優(yōu)勢(shì)是僅僅小體積的血清Γ1 μ I)就是進(jìn)行分析所全部需要的。熒光信號(hào)靈敏度將取決于所用的檢測(cè)器，并可以潛在地讀至皮摩爾(10-12Μ)水平。該方法此處僅顯示了 3條的情況，但可以很容易地?cái)U(kuò)展直至10種蛋白質(zhì)，并且通過(guò)使用蛋白質(zhì)陣列而不是它們的條可甚至擴(kuò)展至更大的數(shù)目。本發(fā)明還解決了給定的興趣顆粒包囊和定位在特定區(qū)域內(nèi)的普遍問(wèn)題，所述問(wèn)題已由Becker等人在Becker等人的Anal.Bioanal. Chem. (2008) 390:89_111中描述。本發(fā)明的方法可進(jìn)一步被用作一種用于在閥、電極中流動(dòng)以及用于控制合適的對(duì)象(比如細(xì)胞)在特定給定區(qū)域定位的技術(shù)。實(shí)施例水凝膠形成包括以下成分的組合物用于形成本發(fā)明的診斷凝膠12. 3微升(μ I)聚乙二醇二丙烯酸酯-700(PEG-DA-700)來(lái)自(Sigma Aldrich),O. 4ul 光引發(fā)劑DAROCUR 1173、5毫克(mg)NaHC03(0. 62M)和87 μ I磷酸鹽緩沖液(PBS)。暴露條件_10秒。光強(qiáng)度25_100mW/cm2的光。H=75微米(μπι)。W=200_400 μ m。暴露期間使用矩形罩。本發(fā)明診斷凝膠的尺寸如下300 μπι長(zhǎng)、200 μπι寬和75 μπι厚。圖14顯示本發(fā)明診斷凝膠的照片，由數(shù)字102表示。致孔劑引起的孔此處清晰可見。
在一個(gè)比較實(shí)施例中，包含如下成分的組合物用于形成水凝膠
12.3 μ 1PEG-DA-700 Sigma Aldrich、0. 4 μ I DAJROCUR 1173 光引發(fā)劑和 87 μ I PBS 用于制造水凝膠。比較實(shí)施例制造的水凝膠的尺寸與本發(fā)明的診斷凝膠的相似。此處描述的來(lái)自實(shí)施例的診斷凝膠和來(lái)自比較實(shí)施例的水凝膠然后用FITC標(biāo)記的胰島素抗體(是一種含有熒光團(tuán)的150千道爾頓的蛋白質(zhì))的100μ g/ml水溶液進(jìn)行處理。圖15顯示用含有熒光團(tuán)的蛋白質(zhì)溶液處理的診斷凝膠的熒光圖像，由數(shù)字104表示?？梢钥闯?，含有熒光團(tuán)的蛋白質(zhì)能夠滲透有孔的本發(fā)明的診斷凝膠，因此掩蔽了診斷凝膠的輪廓。圖16顯示用含有熒光團(tuán)的蛋白質(zhì)溶液處理的比較實(shí)施例的水凝膠。由數(shù)字106表示的水凝膠顯示蛋白質(zhì)不能滲透水凝膠，正如凝膠的深色所證實(shí)的。實(shí)施例的有孔的水凝膠還顯示能夠以適當(dāng)?shù)膲毫?真空值“擠”入支持口的性質(zhì)。如在比較實(shí)施例中所述的未使用NaHCO3制備的水凝膠，是剛性的且不能隨意擠入支持口。裝置的制造 通過(guò)將聚二甲基硅氧烷(PDMS，Sylgard 184,Dow Corning)傾至含有在SU-8光阻(Microchem)中的圖式的陽(yáng)刻(positive relief )通道的娃晶片上制造裝置。PDMS裝置的厚度始終保持在5mm或更大。通過(guò)使用手術(shù)刀切下PDMS通道、使用活檢鉗(biopsy punch)在一端打孔來(lái)制取進(jìn)入口來(lái)制造裝置。將PDMS的薄祭層單獨(dú)放置在通道上和放置在剛好位于通道下方的玻片區(qū)域上之后，PDMS裝置而后用血漿封閉至旋涂有PDMS的玻片上。這是為了確保低聚物僅暴露于非-血漿處理的PDMS表面，同時(shí)確保該裝置仍然是有效的封閉。在AUTOCAD 2007 中設(shè)計(jì)并使用來(lái)自 Fineline Imaging (Boulder, CO)的高分辨率打印機(jī)打印含有閥形(valve shapes)的光罩。每個(gè)罩插入至待用于投影光刻法的顯微鏡場(chǎng)闌中。100W HBO汞燈用作UV光源。提供寬的UV激發(fā)的濾鏡組(11000v2:UV，Chroma)用于選擇所需波長(zhǎng)的光，并且由計(jì)算機(jī)控制的VCM-Dl快門驅(qū)動(dòng)器所驅(qū)動(dòng)的VS25快門系統(tǒng)(Uniblitz)提供UV光的特定脈沖。所用的典型暴露時(shí)間是100-1000毫秒(ms)以及壓力為0. I和I磅每平方英寸(psi)之間。裝置被安裝在倒置顯微鏡上(Ti-S，Nikon)，使用CXD相機(jī)(Micropublisher 3. 3RTV, Qimaging)觀察凝膠結(jié)構(gòu)的形成。微流體裝置的設(shè)計(jì)和制造微流體裝置的設(shè)計(jì)顯示于圖2中。微流體裝置具有組合而形成通道的三個(gè)入口(用于蛋白質(zhì)的多路化)以及在另一端有單個(gè)出口。通道尺寸為5000 μ m長(zhǎng)度、300 μ m寬度和75μπι高度。在一端被收縮的通道寬度稱為收縮區(qū)或擠壓凝膠的入口通路。收縮(區(qū))的左側(cè)被稱為凝膠形成區(qū)或制備口，在其中抗體使用層流理論以多路的方式被聚合來(lái)形成有孔的水凝膠。凝膠擠過(guò)收縮(區(qū))并困在稱為捕獲(trap)區(qū)或支持口的收縮(區(qū))的另一側(cè)。三種具有不同寬度收縮的不同裝置被指定為200 μπι、150 μ和100 μπι。出口通道的寬度是收縮區(qū)通道寬度的一半，即分別為100 μ m、75 μ m和50 μ m。試劑包囊過(guò)程需要兩個(gè)步驟-首先是水凝膠的制造，且第二個(gè)是水凝膠捕獲(trapping)。使用之前設(shè)計(jì)的停流光刻技術(shù)制備水凝膠結(jié)構(gòu)。對(duì)于水凝膠捕獲一個(gè)重要的要求是制造的結(jié)構(gòu)足夠柔軟以便能夠擠過(guò)收縮(區(qū))。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，使用此前所述技術(shù)制造大孔水凝膠結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)顯示出必要的機(jī)械性能，以允許它們流經(jīng)比它們未受限的尺寸小的通道收縮。裝置交界使用D771-11BTC-IIS系列微型泵(Hargraves，USA)產(chǎn)生的真空和壓力源來(lái)控制流經(jīng)微流體通道的流體。源通過(guò)Tygon管連接至微流體裝置，并且使用Labview軟件控制的微型化“Ten Millimeter”螺線管閥(Pneumadyne, USA)自動(dòng)化流體運(yùn)行。檢測(cè)使用通過(guò)Coolsnap EZ CO)相機(jī)(Photometries, Singapore)捕獲的圖像測(cè)量從水凝膠發(fā)出的熒光信號(hào)的檢測(cè)。定量前使用ImageJ軟件對(duì)來(lái)自每個(gè)條的信號(hào)強(qiáng)度取平均。通過(guò)減去來(lái)自對(duì)照條(不含一抗)的信號(hào)進(jìn)行噪音過(guò)濾。壓力對(duì)水凝膠捕獲的作用水凝膠捕獲依賴這樣的前提，即需要特定的最小閾值壓力(Pmin)來(lái)擠壓結(jié)構(gòu)通過(guò)比它寬度更小的通道。此外，一旦捕獲，顆粒在其向相反方向擠出之前可以承受特定的最大壓力(Pmax)。因此,在生產(chǎn)過(guò)程中，使用壓力Pman其中(Pmin〈Pman〈Pmax)。分析期間，所用壓力(Peli)必須是這樣的從而顆粒不按照其進(jìn)入的方向擠出，所以我們令Peli〈Pmin。所述的閾值壓力是水凝膠機(jī)械性質(zhì)和通道結(jié)構(gòu)幾何的函數(shù)。描述閾值壓力對(duì)這些參數(shù)的定量 依賴性的等式可基于常識(shí)和用戶技能、經(jīng)驗(yàn)和裝置的歷史數(shù)據(jù)而產(chǎn)生。在我們的實(shí)驗(yàn)中，向用于試劑的流(其構(gòu)成水凝膠的結(jié)構(gòu))的口施加正壓，并向拉進(jìn)(draw in)制造的水凝膠結(jié)構(gòu)所需的口施加真空。使用計(jì)算機(jī)控制的螺線管閥交替施加壓力和真空。通道數(shù)目的作用所述的包囊方案可擴(kuò)展到制造含有包囊的水凝膠的大量通道。在一個(gè)實(shí)施例中使用PDMS墊片并通過(guò)單獨(dú)的通道進(jìn)行控制，根據(jù)需要向通道施加壓力或真空來(lái)分別關(guān)閉和打開墊片。通過(guò)微型3-路螺線管閥(Pneumadyne)施加壓力或真空,并使用Labview 編寫的程序進(jìn)行控制。雖然此處僅說(shuō)明和描述了本發(fā)明的具體特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員仍將想到很多改造和變化。因此，應(yīng)當(dāng)理解隨附的權(quán)利要求意圖涵蓋落入本發(fā)明真正精神內(nèi)的所有這些改造和變化。參考文獻(xiàn)I. Becker, H.和 C. Gartner, Polymer microfabricationtechnologies for microfluidic systems.Analytical and BioanalyticalChemistry, 2008. 390(1) :p. 89-111.2. Dendukuri, D.,等人，Continuous-flow lithography for high-throughputmicroparticle synthesis. Nat Mater, 2006. 5(5):p. 365-369.
權(quán)利要求
1.一種診斷元件包括 入口通路； 包囊診斷凝膠的支持口；以及 出口通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的診斷元件，其中診斷凝膠包括具有范圍從大約5納米至大約1000納米的尺寸的孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的診斷元件，其中診斷凝膠由基于PEG-二丙烯酸酯的材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的診斷元件，還包括位于入口通路上的第一凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的診斷元件，還包括位于出口通路上的第二凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的診斷元件，其中診斷元件由基于環(huán)烯烴的聚合物制成。
7.一種包括權(quán)利要求I的診斷元件的診斷裝置。
8.一種診斷裝置，包括 至少一個(gè)進(jìn)入口； 制備口 ； 入口通路； 至少一個(gè)包括診斷凝膠的支持口； 出口通路；以及 排出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的診斷裝置，其中診斷凝膠包括具有范圍從大約5納米至大約1000納米的尺寸的孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的診斷裝置，其中診斷凝膠由基于PEG-二丙烯酸酯的材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的診斷裝置，還包括位于入口通路上的第一凹槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的診斷裝置，還包括位于出口通路上的第二凹槽。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的診斷裝置，還包括樣本引入口。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的診斷裝置，其中診斷裝置是由基于環(huán)烯烴的聚合物制成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種診斷元件。該診斷元件包括入口通路、支持口和出口通路。支持口能夠包囊診斷凝膠。本發(fā)明還涉及包括至少一個(gè)進(jìn)入口、制備口、診斷元件(包括入口通路、支持口、出口通路)以及排出口的診斷裝置。
文檔編號(hào)B01L3/00GK102821859SQ200980163181
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者D·登達(dá)克日, S·坎達(dá)斯瓦米, M·庫(kù)如巴, R·卡提亞, L·P·西梵庫(kù)馬蘭, N·瓦斯他利 申請(qǐng)人:阿茨拉實(shí)驗(yàn)室有限公司