專利名稱：電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使用電導(dǎo)檢測(cè)對(duì)所關(guān)注的化學(xué)和/或生物目標(biāo)分析物的存在進(jìn)行檢測(cè)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)和方法可用于廣泛的應(yīng)用中，其中一個(gè)重要的實(shí)例是分離方法和設(shè)備。在包括基礎(chǔ)科學(xué)如化學(xué)、生物、環(huán)境科學(xué)等的許多領(lǐng)域和涉及藥物、健康、化學(xué)品、石油、 食品等的工業(yè)的許多情況中，分離方法和設(shè)備是重要的。通過使用分離方法和設(shè)備，包含多種物質(zhì)的樣品混合物被分為兩種或更多種不同產(chǎn)物。在本領(lǐng)域中已熟知許多種類的分離方法和相關(guān)設(shè)備。例如，它們可涉及使用如在色譜中可以是液體或氣體的流動(dòng)相輸送樣品混合物。不同物質(zhì)可根據(jù)其與固定相的相互作用而分離，所述固定相可以設(shè)置為(基本為)柱形、毛細(xì)管或平板的幾何形狀。又例如，如果在樣品混合物中的物質(zhì)是帶電荷的，它們也可通過電場輸送，并且如在電泳中，不同物質(zhì)可根據(jù)它們各自的流動(dòng)性而分離。電泳分離方法和設(shè)備的種類包括基于凝膠、毛細(xì)管、微通道、二維分離等的那些。再例如，在液相中的樣品混合物中的物質(zhì)可通過固定在基質(zhì)上，然后從樣品混合物中去除而進(jìn)行分離。該方法是許多生物傳感器的核心。隨著各種物質(zhì)被分離，因各種原因需要對(duì)它們進(jìn)行檢測(cè)，例如如為了評(píng)價(jià)分離度 (或其不足)、為了對(duì)它們的量和它們其他的性質(zhì)進(jìn)行分析、可為了后續(xù)處理或使用而幫助它們分離等。為此已采用了多種類型的檢測(cè)器。對(duì)于通過液體流動(dòng)相加載多種物質(zhì)的樣品混合物的分離方法和設(shè)備，使用最廣泛的檢測(cè)器是基于光學(xué)的。對(duì)于在電磁光譜的紫外-可見(UV-Vis)范圍中具有明顯吸收的物質(zhì)，可采用UV-Vis吸收光譜儀。但重要地是，許多重要物質(zhì)如碳水化合物、醇和某些重要的聚合物(如聚乙二醇) 不具有明顯的UV-Vis吸收。此外，由于UV-Vis吸光度與光與樣品混合物相互作用的路徑長度成正比，但為了得到更好的分離而希望將毛細(xì)管制成小直徑，所以將UV-Vis光譜法應(yīng)用于毛細(xì)管電泳特別具有挑戰(zhàn)性。其次使用最廣泛的檢測(cè)器類型是基于折射率的，也就是材料中的光速對(duì)真空中的光速的比值。由于折射率是物質(zhì)的普遍性質(zhì)，所以即使不具有UV吸收的物質(zhì)也是可檢測(cè)的。但當(dāng)檢測(cè)UV吸收良好的物質(zhì)時(shí)，UV-ViS檢測(cè)器的靈敏度比折射率檢測(cè)器高得多。此外，折射率檢測(cè)器對(duì)溫度敏感，并且需要經(jīng)適度控制的溫度環(huán)境。對(duì)于各種液體流動(dòng)相選擇，如果改變液體流動(dòng)相的組成以從柱上洗脫物質(zhì)(如在高效液相色譜或HPLC中的梯度洗脫)，則溶劑的折射率將明顯變化，這使得難以檢測(cè)出因從柱上洗脫的物質(zhì)而造成的折射率的另外的、可能的較小變化。也就是說，因溶劑組成的變化而造成的背景的較大變化需要檢測(cè)器具有較大的動(dòng)態(tài)范圍(通過粗分辨率(coarse resolution)達(dá)到)。因此，在從數(shù)據(jù)中扣除該較大的變化后，因物質(zhì)產(chǎn)生的較小變化的信噪比較差。折射率檢測(cè)器與梯度洗脫的不相容性是阻礙折射率檢測(cè)器的更寬泛應(yīng)用的重要限制。在另一基于光學(xué)的方法中，(如通過激光)可激發(fā)物質(zhì)，并可檢測(cè)由物質(zhì)發(fā)射出的熒光。對(duì)于既不具有明顯的UV-ViS吸收性，也不產(chǎn)生明顯的熒光性的物質(zhì)，可將該物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)改性以增大它的UV-ViS吸光性或熒光性。這需要另外的化學(xué)處理步驟，由于需要另外引入物質(zhì)源，所以這可能是不理想的。如當(dāng)使用薄層色譜或凝膠電泳時(shí)，這樣的另外的化學(xué)處理是常見的，并且它們可能需要較長的另外處理時(shí)間，其與進(jìn)行分離本身所需的時(shí)間相當(dāng)。此外，通?；诠鈱W(xué)的檢測(cè)方法和設(shè)備往往昂貴且有些難操縱，這影響了便攜性。因此，由于這些原因等，已開發(fā)了非基于UV-ViS吸光度、折射率或熒光的其他檢測(cè)設(shè)備和方法。對(duì)于使用液體流動(dòng)相的分離方法和設(shè)備，這些檢測(cè)設(shè)備和方法包括基于電化學(xué)電流、蒸發(fā)光散射和質(zhì)譜的檢測(cè)設(shè)備和方法。如果物質(zhì)可溶于電解質(zhì)溶液中，并可被氧化或還原，通過氧化或還原產(chǎn)生的電流，電化學(xué)檢測(cè)器可用于檢測(cè)物質(zhì)。如果物質(zhì)的揮發(fā)性比將其溶解的溶劑的揮發(fā)性低得多，則可使用蒸發(fā)光散射檢測(cè)器。在這種檢測(cè)物質(zhì)的方法中，將物質(zhì)霧化并通過氣體輸送。隨著溶劑蒸發(fā)，物質(zhì)在氣體中形成細(xì)顆粒，并通過光散射檢測(cè)。在液相色譜-質(zhì)譜中，通常溶劑比物質(zhì)的揮發(fā)性大得多。 在樣品混合物中常包含揮發(fā)性酸、堿或緩沖物，并且物質(zhì)在樣品混合物中作為離子存在。使用電噴射離子化以產(chǎn)生樣品混合物的帶電荷液滴。當(dāng)液滴蒸發(fā)時(shí)，最終剩下帶電荷的物質(zhì)， 并通過質(zhì)譜儀檢測(cè)。雖然發(fā)現(xiàn)了這些不同方法的用途，但它們也具有明顯的限制。電導(dǎo)檢測(cè)器的使用受限于具有實(shí)際可檢測(cè)的電導(dǎo)率的溶劑。廣泛用于HPLC的主要有機(jī)溶劑如己烷的電導(dǎo)率太低而實(shí)際上難以檢測(cè)。此外，如果探測(cè)電導(dǎo)率的電極與樣品混合物接觸，在電極-樣品混合物界面上的電導(dǎo)率變化可能會(huì)不理想地影響測(cè)得的總體電導(dǎo)率。電化學(xué)檢測(cè)器受限于可氧化或還原的物質(zhì)和電解質(zhì)溶液。蒸發(fā)光散射需要使用比樣品混合物中的物質(zhì)揮發(fā)性大得多的溶劑。無法檢測(cè)重要的揮發(fā)性分子，如低分子量聚合物例如聚乙二醇。在質(zhì)譜檢測(cè)器的情況中也產(chǎn)生相似的限制。質(zhì)譜檢測(cè)器還需要對(duì)物質(zhì)成功的離子化，并且通常是非常昂貴的。此外，上述檢測(cè)器中的一些包括大量的組件如光學(xué)組件、真空組件、磁體、氣體供應(yīng)器、二極管陣列檢測(cè)器等，它們大體積，需要精細(xì)排布，并由此明顯限制了所述檢測(cè)器的便攜性。它們還往往是昂貴的。因此，希望實(shí)現(xiàn)一種檢測(cè)樣品混合物中物質(zhì)的設(shè)備和方法，其能夠檢測(cè)多種物質(zhì)， 可使用多種溶劑(包括在梯度洗脫中使用的組成變化的溶劑)，易于攜帶，并且是性價(jià)比好的。鑒于物質(zhì)常在液體中合成，使用液體流動(dòng)相的分離方法和設(shè)備是理想的，但是還可使用氣相色譜及相關(guān)檢測(cè)器分離物質(zhì)。在該情況中，最常用的檢測(cè)物質(zhì)的設(shè)備和方法是基于火焰離子化檢測(cè)和熱導(dǎo)檢測(cè)。這兩者都對(duì)多種組分靈敏，并且都在寬濃度范圍下工作。 火焰離子化檢測(cè)器主要對(duì)烴類靈敏，并且對(duì)于烴類比熱導(dǎo)檢測(cè)器更靈敏。但是，火焰離子化檢測(cè)器難以檢測(cè)水。其他檢測(cè)器僅對(duì)特定類型的物質(zhì)靈敏，僅在較窄濃度范圍中工作良好， 便攜性可能有限，并且可能是非常昂貴的。使用氣相色譜檢測(cè)物質(zhì)的其他方法和設(shè)備包括
7基于放電離子化、電子捕獲、火焰光度、Hall電解電導(dǎo)率、氦離子化、氮磷存在、光離子化、脈沖放電離子化、熱能分析和質(zhì)譜的那些方法和設(shè)備?；陔妼?dǎo)測(cè)定(或等同的阻抗測(cè)定)的檢測(cè)物質(zhì)的方法和設(shè)備分別提供對(duì)以上所述方法和設(shè)備的可選方案。電導(dǎo)檢測(cè)器利用可廉價(jià)制備的、并可以是小型和便攜的電子設(shè)備。此外，用于測(cè)定電導(dǎo)率的電極探測(cè)由包括電極尺寸、形狀、相對(duì)位置和相對(duì)方向的幾何因素所確定區(qū)域的電導(dǎo)率，所有因素可在寬的長度范圍中控制，從納米長度范圍至微米長度范圍至毫米長度范圍，并且甚至是更大的長度范圍。使用化學(xué)方法、電子束刻蝕、光刻蝕、掩膜法和其他本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法可制備電極。由此，基于電導(dǎo)檢測(cè)的方法和設(shè)備便于與分別用于微流體的方法和設(shè)備相容，微流體的方法和設(shè)備可使樣品和溶劑體積極低、檢測(cè)峰尖銳、分離有效并且成本節(jié)約顯著。此外，電導(dǎo)檢測(cè)適于本領(lǐng)域中熟知的用于改善信噪比的方法，包括鎖相檢測(cè)(lock-in detection)等。在電導(dǎo)率測(cè)定中，向一個(gè)或多個(gè)電極施加驅(qū)動(dòng)(如電流或電壓)，并引起響應(yīng)(分別如電壓或電流)。驅(qū)動(dòng)可隨時(shí)間變化或可以基本是與時(shí)間不關(guān)聯(lián)的。將樣品混合物設(shè)置在橫穿至少一個(gè)電極的鄰近處。電極和樣品混合物可以相互直接電接觸或可以不相互直接電接觸。例如，如果驅(qū)動(dòng)是電壓，一個(gè)或多個(gè)電極可產(chǎn)生所謂的外部電流以通過引入流過一個(gè)或多個(gè)電極表面的移動(dòng)電荷而流過所述表面；和/或所述一個(gè)或多個(gè)電極可產(chǎn)生位移電流idisp，其通過隨時(shí)間的充電或放電而流動(dòng)。在線性近似中，如果在電極對(duì)之間施加電壓差Δ V,并且在該電極對(duì)之間沒有位移電流流動(dòng)，則在該電極之間流動(dòng)的外部電流與Δ V成正比，并且由下式給出iext= AV G0.(1)如果忽略邊緣效應(yīng)(fringing effects)，則G。= σ / dA/L (2)其中G。是σ -電導(dǎo)，σ是電導(dǎo)率，并取決于所存在物質(zhì)的種類和濃度，dA是外部電流流經(jīng)的截面積的微元，并且L是外部電流流經(jīng)該微元的距離。更概括地，G。 = σ L。 (3)
其中L。具有長度量綱，并且隨截面積的增大和電流流經(jīng)距離的減小而增大。從式 (3)中清楚可知，L。是電導(dǎo)率的幾何放大系數(shù)。此外，在線形近似中，如果在電極對(duì)之間施加電壓差Δ V,并且在該電極對(duì)之間沒有外部電流流動(dòng)，則該電極之間流動(dòng)的位移電流與Δ V成正比，并且由下式給出idisp = AV Ge (4)如果忽略邊緣效應(yīng)，則Ge = J^ ε / dA/L (5)其中Ge是ε -電導(dǎo)，j是復(fù)數(shù)，使得j2 = -1，ω是假設(shè)隨時(shí)間而正弦變化的電壓差的角頻率，ε是介電常數(shù)，dA是位移電流流經(jīng)的截面面積的微元，并且L是外部電流流經(jīng)該微元的距離。更概括地，Ge = J^ ε Le (6)其中Le具有長度量綱，并且隨截面積的增大和電流流經(jīng)距離的減小而增大。從式 (6)中清楚可知，Le是介電常數(shù)的幾何放大系數(shù)。
對(duì)于足夠小的電壓，上述線性近似非常適用。通常電導(dǎo)檢測(cè)器的響應(yīng)可由凈電導(dǎo) (net COndUCtanCe)G充分建模，G是作為微分電路理論所給出為合適的G。和6￡的串聯(lián)/ 并聯(lián)的組合。通過本領(lǐng)域中熟知的方法和設(shè)備可測(cè)定電流，并且可由此確定所給出的AV、 G0Ge和/或G?？筛鶕?jù)與一個(gè)或多個(gè)電極相互作用的物質(zhì)的種類和濃度而變化?；旧细鶕?jù)G。檢測(cè)物質(zhì)的檢測(cè)器要求該物質(zhì)的存在產(chǎn)生實(shí)際可檢測(cè)的電導(dǎo)變化。對(duì)于色譜， 這樣的G。檢測(cè)器是可商購的。但是，通常(例如在液相色譜中)人們采用電導(dǎo)率過低而實(shí)際不可檢測(cè)的溶劑(如己烷)；結(jié)果無法檢測(cè)在該溶劑中的物質(zhì)。需注意的是，適合于電泳分離的物質(zhì)必須是帶電荷的，并且樣品混合物通常引起實(shí)際可檢測(cè)的電導(dǎo)變化。KubanQO(M)、Matysik(2008)、Kuban (2008)和 PumeraQ007)提供了近期的電導(dǎo)檢測(cè)器綜述，其中電導(dǎo)檢測(cè)器通過毛細(xì)管和微芯片電泳，通過物質(zhì)所引起的G。變化檢測(cè)樣品混合物中物質(zhì)的存在。將這樣的檢測(cè)器成為G。檢測(cè)器。用于毛細(xì)管電泳的G。檢測(cè)器通常按照電極是否與樣品混合物直接電接觸進(jìn)行分類。在電極與樣品混合物接觸的情況中，必須注意確保電極不對(duì)驅(qū)動(dòng)樣品混合物中物質(zhì)的力產(chǎn)生不利影響?？上嗨频貙?duì)用于微芯片電泳的G。檢測(cè)器進(jìn)行分類。它們還可按照電極是否為柱上型(即位于分離物質(zhì)的分離通道上)、離柱型(即位于分離通道的分支通道上)或端柱型(即位于分離通道的末端)進(jìn)行分類。作為后述分類的例外，Wang(2003)公開了可沿分離通道移動(dòng)，并由此能夠在分離通道的不同點(diǎn)處監(jiān)測(cè)物質(zhì)分離的電極。Clarke等人在美國專利5，194，133 中公開了使用具有與樣品混合物接觸的電極陣列的微芯片電泳設(shè)備。但是，該電極檢測(cè)電化學(xué)電流，而非G。變化。Tanyanyiwa等人Q002)公開了當(dāng)分離通道低于電極 0. 2mm而非 Imm時(shí)，電極間隔為 Imm的G0檢測(cè)器得到更佳的信號(hào)。Roof和Benningfield的美國專利4，301, 401教導(dǎo)了具有樣品池和參比池的介電常數(shù)檢測(cè)器以提供電信號(hào)，所述電信號(hào)與流過該介電常數(shù)檢測(cè)器的組分濃度成正比。當(dāng)在樣品池中和參比池中都存在相同液體時(shí)，調(diào)節(jié)樣品池和參比池，以使各池的電容基本相等。與各池相關(guān)的電路提供具有頻率且分別是各池電容的函數(shù)的輸出信號(hào)。混合這兩個(gè)輸出信號(hào)以提供不同頻率，并將不同頻率轉(zhuǎn)換為電壓以提供電信號(hào)，該電信號(hào)代表通過樣品池的樣品混合物中的特定物質(zhì)濃度。但是，Bermingfield等人(1981)教導(dǎo)了當(dāng)溶質(zhì)/ 溶劑的等效并聯(lián)電阻變得小于0. 27MQ-cm時(shí)，檢測(cè)器的振蕩終止。由此，因?yàn)殡s質(zhì)而使常規(guī)溶劑如水幾乎不可使用。該檢測(cè)器還不能與常規(guī)緩沖物、 鹽或其他電解質(zhì)溶液一起使用。另外，該檢測(cè)器還與梯度洗脫的應(yīng)用不相容。此外，對(duì)該電導(dǎo)檢測(cè)器的構(gòu)造形式并不嚴(yán)格。流動(dòng)相和樣品混合物在電容器平板之間流動(dòng)，使得壓力和載體流速的變化造成不理想且顯著的Le變化。由壓力造成的Le的變化造成由待測(cè)物質(zhì)產(chǎn)生的ε變化難以檢測(cè)。此外，現(xiàn)有技術(shù)中公開的Le較小。M-Yi等人Q005)公開了一種納米間隙生物傳感器，其面積為1.5μπιΧ4πιπι，并且電極間距為20nm;也就是說，其幾何放大系數(shù)為1.5μπιΧ4πιπι/20ηπι或30cm。S. Roy等人Q009)公開了大量生產(chǎn)的納米間隙傳感器陣列用于DNA的超靈敏檢測(cè)。該傳感器的面積為5 μ mX5 μ m，并且電極間距為5nm。在這些傳感器中，只有邊緣電場可進(jìn)行檢測(cè)。假設(shè)電場擴(kuò)展出傳感器邊界的長度范圍為電極間隔的數(shù)倍級(jí)別，其幾何放大系數(shù)為4 邊X 5 μ mX5nm/5nm的數(shù)倍或20 μ m的數(shù)倍。Metrohm銷售的819 Advanced IC檢測(cè)器(一種電導(dǎo)檢測(cè)器)具有如下定義的池常數(shù)池常數(shù)=L/A，(7)其范圍為13-210^0對(duì)應(yīng)的幾何放大系數(shù)的范圍為0. 5mm-0. 8mm。Metrohm銷售的其他電導(dǎo)率檢測(cè)器具有范圍為0. Icnr1-IOcnT1的池常數(shù)，并且對(duì)應(yīng)的幾何放大系數(shù)的范圍為0. lcm-lOcm。Hollis等人在美國專利5，846，708中公開了用于分子檢測(cè)的光學(xué)和電學(xué)設(shè)備。在該專利的圖4中，他們公開了具有電極的電導(dǎo)率檢測(cè)器，所述電極帶有不重疊的足點(diǎn)(footprint)。因此，如該圖中所示，通過邊緣電場進(jìn)行檢測(cè)。由此其幾何放大系數(shù)為 50條線X 2條邊/條線X100ymX400nm/400nm或Icm的數(shù)倍。這樣小的幾何放大系數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)較小的、因物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化，并且需要相應(yīng)較大的放大。較小的電導(dǎo)變化是難以檢測(cè)的，可能需要精細(xì)的后期信號(hào)處理，并通常不耐噪聲。由此，通常需要比現(xiàn)有的方法和檢測(cè)器具有更高靈敏度的用于測(cè)量電導(dǎo)變化的改進(jìn)方法和檢測(cè)器。等式( 和(6)表明了增大幾何放大系數(shù)可得到相應(yīng)改進(jìn)的用于測(cè)量電導(dǎo)率變化的方法和檢測(cè)器。理論上，這可通過組合大量的增大截面積的面積元件和通過減少通過電極詢問(interrogat)區(qū)域長度而實(shí)現(xiàn)。這樣的用于檢測(cè)電導(dǎo)率變化的方法和設(shè)備將具有許多應(yīng)用。例如，在平板凝膠電泳中，物質(zhì)如蛋白質(zhì)和DNA與校正物質(zhì)一起在多通道中分離，并隨后通過染色檢測(cè)。用于檢測(cè)由物質(zhì)引起的電導(dǎo)率變化的方法和設(shè)備將是理想的，這是由于它們將不需要染色，由此節(jié)約資源，并且可實(shí)時(shí)提供當(dāng)它們分離時(shí)與物質(zhì)相關(guān)的信息。在色譜中，由于所有物質(zhì)都具有介電常數(shù)，具有大幾何放大系數(shù)的電導(dǎo)檢測(cè)器可起道“通用，，檢測(cè)器的作用。此外，通過電導(dǎo)測(cè)量，它們可提供對(duì)帶電荷物質(zhì)的卓越靈敏度。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，許多這樣的應(yīng)用將是顯而易見的。因此，得到檢測(cè)在樣品混合物中因物質(zhì)存在而造成電導(dǎo)率變化的檢測(cè)器和方法是理想的，使得該變化在通過去噪聲手段增強(qiáng)的信噪比下檢測(cè)，該變化對(duì)于因影響(如壓力) 造成的不理想的波動(dòng)適當(dāng)?shù)夭幻舾校撟兓ㄟ^適當(dāng)較大的幾何放大系數(shù)放大，并且該變化與具有受限幾何形狀的流體系統(tǒng)如毛細(xì)管和平板系統(tǒng)(如平板電泳)相容。此外，理想地，所述檢測(cè)器與梯度洗脫和各種流動(dòng)相相容，所述流動(dòng)相包括水并可含有雜質(zhì)、緩沖物、 鹽或其他電解質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解在此所述的本發(fā)明具有許多應(yīng)用，包括但不限于各種色譜 (包括氣相色譜、液相色譜、柱色譜、包括薄層色譜在內(nèi)的平板色譜等)和電泳(包括微通道電泳、毛細(xì)管電泳、凝膠電泳等)相關(guān)的分離方法和設(shè)備。通過圖示方式表示本發(fā)明的各實(shí)施方案，但其并不限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明提供用于檢測(cè)在相中的一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)的電導(dǎo)檢測(cè)器，其包括池結(jié)構(gòu)，其包括剛性構(gòu)架(rigid architecture)，其具有上表面，部分上表面是導(dǎo)電的，形成第一導(dǎo)電組件；第二導(dǎo)電組件，其基本上與第一導(dǎo)電組件重疊，并通過絕緣組件與所述第一導(dǎo)電組件隔開；一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通道，其在第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件之間，用于所述化學(xué)和/ 或生物物質(zhì)的流動(dòng)；第一導(dǎo)電組件、第二導(dǎo)電組件和所述絕緣組件的結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇以得到大于1米的幾何放大系數(shù)，所述幾何放大系數(shù)與電流能夠流過的表面積對(duì)所述電流能夠流過的距離的比值相關(guān)；電源，其用于產(chǎn)生用于引發(fā)時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)(time dependent response)的時(shí)間關(guān)聯(lián)性電信號(hào)，所述電源與所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)連接；信號(hào)檢測(cè)器，其與所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)連接，用于測(cè)定時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)；和微處理器，其與所述信號(hào)檢測(cè)器連接，用于確定因所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化。本發(fā)明還提供檢測(cè)在相中的一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)的方法，其包括使測(cè)試所述一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的相流過池結(jié)構(gòu)，所述池結(jié)構(gòu)包括剛性構(gòu)架，其通過絕緣組件將第二導(dǎo)電組件與第一導(dǎo)電組件隔開；一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通道，其在第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件之間，用于所述化學(xué)和/ 或生物物質(zhì)的流動(dòng)；第一導(dǎo)電組件、第二導(dǎo)電組件和絕緣組件的結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇以得到大于1米的幾何放大系數(shù)，所述幾何放大系數(shù)與電流能夠流過的表面積對(duì)所述電流能夠流過的距離的比值相關(guān)；對(duì)所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)施加時(shí)間關(guān)聯(lián)性電信號(hào)，用于引發(fā)時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)；和測(cè)定所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，并從所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)確定在所述相中的所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的任何電導(dǎo)變化。本發(fā)明的另一實(shí)施方案提供了用于檢測(cè)分散在相中的一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)的電導(dǎo)檢測(cè)器，并且所述一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)通過集成的基本為平面的凝膠電泳設(shè)備分離，所述電導(dǎo)檢測(cè)器包括第一剛性構(gòu)架，其具有上表面，部分上表面導(dǎo)電，形成第一導(dǎo)電組件，第一組件與所述相絕緣；第二導(dǎo)電組件，所述第二組件與所述相絕緣；凝膠組件，由第一導(dǎo)電組件或第二導(dǎo)電組件產(chǎn)生的位移電流流過所述凝膠組件；流動(dòng)通道，其穿過所述凝膠組件，用于所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的流動(dòng)；電源，其用于產(chǎn)生用于引發(fā)時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)的時(shí)間關(guān)聯(lián)性電信號(hào)，所述電源與所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)連接；信號(hào)檢測(cè)器，其與所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)連接，用于測(cè)定時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，和與所述信號(hào)檢測(cè)器連接的處理器，用于確定由在所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化；和與所述信號(hào)檢測(cè)器連接的處理器，其構(gòu)建用于確定由所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化。本發(fā)明還提供用于檢測(cè)分散在相中的一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)的方法，所述一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)通過集成的基本為平面的凝膠電泳設(shè)備分離，所述方法包括使含有所述一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的所述相流過基本為平面的電泳凝膠組件，所述電泳凝膠組件位于第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件之間；第一導(dǎo)電組件與所述相絕緣，第二導(dǎo)電組件與所述相絕緣；凝膠組件，由第一導(dǎo)電組件或第二導(dǎo)電組件產(chǎn)生的位移電流流過所述凝膠組件；流動(dòng)通道，其穿過所述凝膠組件，用于所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的流動(dòng)；對(duì)所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中至少一個(gè)施加時(shí)間關(guān)聯(lián)性電信號(hào)，用于引發(fā)時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，其中由第一導(dǎo)電組件或第二導(dǎo)電組件產(chǎn)生的位移流流動(dòng)；和測(cè)定所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，并從所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)確定在所述相中的所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的任何電導(dǎo)變化。在以下詳細(xì)的描述過程中將描述本發(fā)明的其他特征，或本發(fā)明的其他特征將是明
Mo


下面參照附圖，通過實(shí)例的方式描述本發(fā)明，其中圖Ia和b表示在兩個(gè)不同的電極間間隔的電極對(duì)之間的電場線；圖加是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的電導(dǎo)檢測(cè)器的示意圖；圖2b是圖加所示的電導(dǎo)檢測(cè)器的部分放大示圖；圖2c是圖加中所示的電導(dǎo)檢測(cè)器的截面圖；圖2d是圖2b中所示的電導(dǎo)檢測(cè)器的截面圖；圖加顯示了電導(dǎo)檢測(cè)器的掃描電鏡圖，從左至右已重復(fù)進(jìn)行包括暴露于水的處理；圖2f是電導(dǎo)檢測(cè)器的掃描電鏡圖，其已進(jìn)行包括暴露于氫氟酸的處理；圖2g是圖2f中所示的電導(dǎo)檢測(cè)器截面的掃描電鏡圖；圖池是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案在電極之間具有連接孔網(wǎng)的電導(dǎo)檢測(cè)器的示意圖；圖3是用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的電導(dǎo)檢測(cè)器的信號(hào)處理系統(tǒng)和電路的示意圖；圖如-c和d_f是提供分別用于電導(dǎo)檢測(cè)器的殼體的進(jìn)口和出口部透視的示意圖； 圖如、(3、(1和f是垂直于殼體柱軸(cylindrical axis)的端視圖，圖4b和e是平行于殼體柱軸的側(cè)視圖；圖5是包括根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的電導(dǎo)檢測(cè)器的HPLC系統(tǒng)的示意圖；圖6a和b是對(duì)于電導(dǎo)檢測(cè)器用殼體的快速柱適配器，圖6a和b分別是快速柱適配器的端視圖和側(cè)視圖；圖6c_f是對(duì)于電導(dǎo)檢測(cè)器用殼體的快速柱適配器的示意圖。圖6c和f分別是快速柱適配器的俯視圖和仰視圖。圖6d和e是快速柱適配器的側(cè)視圖7是在圖6a和b中所示的快速柱適配器的示意圖，電導(dǎo)檢測(cè)器和殼體處于組裝構(gòu)造；圖fe和b分別顯示了使用UV-Vis和電導(dǎo)檢測(cè)器同步得到的HPLC數(shù)據(jù)。將包含未知污染物的乙酰水楊酸(50 μ L，10 μ Μ)注入HPLC中作為樣品混合物；圖9顯示了在調(diào)節(jié)HPLC柱之前和之后使用電導(dǎo)檢測(cè)器得到的HPLC數(shù)據(jù)。在調(diào)節(jié)所述柱后，將包含乙酰水楊酸的樣品注入HPLC中。所有注入的體積都為50 μ L，并且乙酰水楊酸的濃度為10、25、50、75和100 μ M ；圖IOa和b分別顯示了使用UV-Vis檢測(cè)器和電導(dǎo)檢測(cè)器同步得到的HPLC數(shù)據(jù)。 流動(dòng)相由甲醇和乙腈組成，并且甲醇比例從100^-0%-100%變化。隨著組成變化，隨著甲醇比例增大或減少注入乙酰水楊酸(50 μ L，10 μ M)。圖Ila顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案的電導(dǎo)檢測(cè)器的示意圖；圖lib顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案的電導(dǎo)檢測(cè)器的示意圖；圖12顯示了來自在分離設(shè)備的不同位置設(shè)置的電導(dǎo)檢測(cè)器的信號(hào)，其中分離兩種物質(zhì)；圖13顯示了具有根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案的電導(dǎo)檢測(cè)器的分離設(shè)備的示意圖；圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案的電導(dǎo)檢測(cè)器的示意圖；圖15顯示了用于根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案的電導(dǎo)檢測(cè)器的殼體的示意圖。顯示了殼體的各透視圖；發(fā)明詳述一般而言，在此所述的系統(tǒng)涉及利用電導(dǎo)檢測(cè)檢測(cè)所關(guān)注的化學(xué)和/或生物目標(biāo)分析物的存在的方法和裝置。根據(jù)要求，在此公開了本發(fā)明的實(shí)施方案。但是，所公開的實(shí)施方案只是示例性的，并且應(yīng)理解本發(fā)明可以有許多不同且可選的形式。附圖沒有按比例， 并且一些特征可能放大或縮小以顯示特定要素的細(xì)節(jié)，而且可省略相關(guān)要素以避免無法突出新穎的部分。因此，在此公開的特定結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)不應(yīng)理解為限制性的，但僅作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)和作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式應(yīng)用本發(fā)明的典型基礎(chǔ)。出于教導(dǎo)和非限制的目的，所述實(shí)施方案涉及利用電導(dǎo)檢測(cè)檢測(cè)所關(guān)注的化學(xué)和/或生物目標(biāo)分析物的存在的方法和裝置。對(duì)于在此所使用的術(shù)語“約”，當(dāng)其與尺寸、溫度或其他物理性質(zhì)或特征一起使用時(shí)表示覆蓋在尺寸范圍的上下限中可存在的略微變化，并不排除在平均情況下大多數(shù)尺寸滿足該范圍，但在統(tǒng)計(jì)學(xué)尺寸可超出該范圍的實(shí)施方案。本發(fā)明具有多種用途。以下僅通過實(shí)施例的方式進(jìn)行說明，并且不應(yīng)將其理解為限制或限定本發(fā)明。圖Ia和Ib顯示了本發(fā)明的一些方面。圖Ia顯示了電極對(duì)10和當(dāng)對(duì)該電極對(duì)10 之間施加電壓時(shí)產(chǎn)生的一些相關(guān)的電場線12。在該電極對(duì)10之間的區(qū)域電場最強(qiáng)，而與該電極對(duì)距離更遠(yuǎn)處的電場減弱。圖Ib中的該電極對(duì)10之間的距離比圖Ia中更大，并且圖Ia中的電極之間的電場比圖Ib中相應(yīng)更強(qiáng)。由此，圖Ia和Ib和式2和5顯示了本發(fā)明的一個(gè)方面，即較小的電極間隔具有理想的增大電導(dǎo)的幾何因子的效果(如上在式3和 6中所定義的)。隨著幾何因子的增大，由物質(zhì)引發(fā)的電導(dǎo)的變化相應(yīng)更大，并且可以使用大幅增高的信噪比檢測(cè)。這是理想的，因?yàn)樗軌蚋纳撇煌镔|(zhì)之間的區(qū)別，能夠在較低濃度下檢測(cè)物質(zhì)等。圖Ia和Ib還顯示了特征長度范圍，在該長度范圍中顯著減弱的邊緣電場是電極間距離的函數(shù)。圖Ib中在距離電極較遠(yuǎn)處的邊緣電場的減弱比圖Ia中的減弱更慢。如下， 本發(fā)明的另一方面有利地考慮了該電極之間的距離對(duì)于邊緣電場的作用。如果物質(zhì)穿過電極10附近，則它可能引起至少部分由邊緣電場引發(fā)的電導(dǎo)變化。如果電極10之間的距離相對(duì)于所述物質(zhì)與電極10的接近程度足夠小，則邊緣電場可能只檢測(cè)出小部分的所述物質(zhì)或檢測(cè)不到所述物質(zhì)，這可能是不理想的。同時(shí)，如果電極之間的間隔變得很大，邊緣電場分辨物質(zhì)的空間分布的能力顯著減弱。例如，在電極間的距離變得比物質(zhì)的空間分布尺寸大得多的條件下，邊緣電場檢測(cè)物質(zhì)的空間分布的長度范圍基本由電極之間的距離確定而非物質(zhì)的空間分布。這使得更難以確定空間分布的尺寸。此外，如果存在多種物質(zhì)，則它們的空間分布可具有特征，包括前線(leading front)、尾線(trailing front)、最大濃度、半-最大濃度等，并且分辨一種或多種這些空間分布特征是理想的。例如，在許多情況中分辨并定性這些特征以確定存在的物質(zhì)的數(shù)量、 物質(zhì)的電導(dǎo)率、物質(zhì)的濃度等是理想的。當(dāng)這些特征的分辨率增大時(shí)，在分離中可較早地進(jìn)行確定，從而可以節(jié)約大量時(shí)間、資源、成本等。因此，理想地，在電極之間提供合適的間隔，使得所述物質(zhì)穿過電極附近，該位置的電場強(qiáng)至足以檢測(cè)所述物質(zhì)。更優(yōu)選地，選擇間隔以分辨所檢測(cè)物質(zhì)的特征，并且在足夠大的信噪比下對(duì)所分辨的特征進(jìn)行定性。例如，在所述物質(zhì)已在之前的分離中從混合物分離出的情況中，其空間特征可以是所述物質(zhì)的空間分布。在以下描述的本發(fā)明的各實(shí)施方案中說明本發(fā)明的這些及其他方面。圖2a_2d顯示在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中的電導(dǎo)檢測(cè)器20的各視圖。電導(dǎo)檢測(cè)器20包括池結(jié)構(gòu)(對(duì)于所述一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)而進(jìn)行分析的流體流過該池結(jié)構(gòu))，該池結(jié)構(gòu)形成剛性構(gòu)架22，使得所述電導(dǎo)檢測(cè)器耐受由環(huán)境影響(如壓力變化)造成的變型。這樣的變型可造成幾何放大系數(shù)變化，進(jìn)而造成不理想的電導(dǎo)變化?？蓪⒏鞣N材料用作剛性構(gòu)架，包括玻璃、硅、經(jīng)摻雜的硅、其他半導(dǎo)體、金屬、聚合物、石英、二氧化硅、 氧化鋁、復(fù)合物、多層材料等。對(duì)由溫度、壓力等的變化所造成的不理想影響的不敏感性進(jìn)一步受助于因流動(dòng)相和電導(dǎo)檢測(cè)器之間的對(duì)稱性而使梯度較小的情況；例如，在操作過程中流動(dòng)相接觸并優(yōu)選圍繞所述電導(dǎo)檢測(cè)器。剛性構(gòu)架22包括第一導(dǎo)電組件。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，第一導(dǎo)電組件23 的電阻并不比所檢測(cè)的樣品的電阻大很多。否則，由于分壓器效應(yīng)，大部分所施加的電壓將在第一導(dǎo)電組件23上而非樣品上下降；也就是說在樣品上產(chǎn)生的電流(其含有有關(guān)樣品電導(dǎo)的信息)將不理想地較小。在一個(gè)實(shí)施方案中，剛性構(gòu)架22本身由導(dǎo)電性材料(如經(jīng)摻雜的硅、金屬、導(dǎo)電聚合物等)形成，并形成圖加中所示的第一導(dǎo)電組件。在其他實(shí)施方案中，剛性構(gòu)架22在其形成電極的上表面處具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電組件。兩個(gè)接觸件23中的第一個(gè)與所述第一導(dǎo)電組件電接觸。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電絕緣組件沈覆蓋第一導(dǎo)電組件22的至少部分。絕緣組件26用于間隔第二導(dǎo)電組件30和第一導(dǎo)電組件，以避免它們短路。所述絕緣組件的厚度和結(jié)構(gòu)還提供了控制所述電導(dǎo)檢測(cè)器的幾何放大系數(shù)的方法，這是由于幾何放大系數(shù)與電流能夠流過的表面積對(duì)電流能夠流過的距離的比值相關(guān)。此外，所述絕緣組件調(diào)節(jié)所述電導(dǎo)檢測(cè)器作為傳感器作用的程度。如果所述絕緣組件是薄的，與檢測(cè)器表面相互作用的物質(zhì)分布變得更明顯，并且所述檢測(cè)器的檢測(cè)能力得以改善。對(duì)化學(xué)和/或生物物質(zhì)具有官能的所述檢測(cè)器的表面可提供與被感測(cè)物質(zhì)有關(guān)的信息?？墒褂枚喾N材料如無機(jī)材料，例如二氧化硅、氧化鋁、氮化硅、碳化硅等或有機(jī)材料如聚合物、抗蝕劑等可形成所述絕緣組件。本領(lǐng)域中熟知對(duì)于所述絕緣組件的各種選擇。在圖中所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，絕緣組件沈是剛性構(gòu)架22的氧化物。在所述電導(dǎo)檢測(cè)器的不同區(qū)域中，所述絕緣組件可具有不同厚度。在電子領(lǐng)域中熟知制造感測(cè)區(qū)域厚度不同的絕緣組件沈的方法。例如，絕緣組件 26可通過將具有導(dǎo)電組件的剛性構(gòu)架22暴露在合適的試劑下而直接生長出高質(zhì)量的氧化物。例如，可在厚度范圍為 納米至數(shù)百微米并且甚至更高的厚度下、在埃(Angstrom)控制的硅上生成高質(zhì)量的氧化物。由此，盡管對(duì)于許多應(yīng)用可優(yōu)選40nm，但是可根據(jù)應(yīng)用使用 納米至數(shù)百微米并且甚至更高的厚度。可選地，例如使用化學(xué)氣相沉積、熱沉積、旋涂等可沉積絕緣組件26。在接觸區(qū)域， 絕緣組件沈可以是厚的，使得第二接觸件M可放置在其頂部，并且連接入電路而不與第一導(dǎo)電組件電短路。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在感測(cè)區(qū)域中，絕緣組件沈是薄的，可能產(chǎn)生理想的大幾何放大系數(shù)(如通過式5和6證實(shí)的)。例如，對(duì)于圖2所示的檢測(cè)器結(jié)構(gòu)，電導(dǎo)檢測(cè)器的面積在 Icm2的數(shù)量級(jí)下，絕緣組件在感測(cè)區(qū)域中為 40nm厚，所顯示模式的周期性為6μπι，開口為3μπι，并且假定所述絕緣組件在第二導(dǎo)電組件下切去(undercut) IOOnm,所述電導(dǎo)檢測(cè)器具有大于(lcm/6 μ m)2X4X100nmX3 μ m/40nm或80m量級(jí)的幾何放大系數(shù) (對(duì)于邊緣電場)。 第二導(dǎo)電組件30在絕緣組件沈的上部形成。第二導(dǎo)電組件30可通過中間接觸件觀與第二電極M接觸。圖2b和2d分別顯示了第二導(dǎo)電組件的放大平面圖和截面圖。在所示的本發(fā)明實(shí)施方案中，第二導(dǎo)電組件包括一個(gè)或多個(gè)開口。在向第一導(dǎo)電組件22和第二導(dǎo)電組件30之間施加電壓下，電場線在第一導(dǎo)電組件22和第二導(dǎo)電組件30之間延伸。 當(dāng)介質(zhì)至少與第二導(dǎo)電組件接觸時(shí)，所述開口向介質(zhì)中的物質(zhì)提供到電場線的通道。在圖2b中所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，第二導(dǎo)電組件30包括兩個(gè)或更多個(gè)暴露于下側(cè)的絕緣組件沈的孔。所述孔使得能夠感測(cè)介質(zhì)的介電環(huán)境，產(chǎn)生大的幾何放大系數(shù)。在另一實(shí)施方案中，第二導(dǎo)電組件30包括叉指式電極。在本發(fā)明的又一實(shí)施方案中，為了產(chǎn)生較大的幾何放大系數(shù)，第二導(dǎo)電組件可包括一個(gè)或多個(gè)面積可忽略的孔，待檢測(cè)的物質(zhì)可通過所述孔進(jìn)入，并且所述絕緣層可包括至少一個(gè)所述物質(zhì)能夠流過的流動(dòng)通道。例如， 對(duì)于具有基本上重疊的、平行的、并具有Icm2的面積和IOOnm間隔的第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件的電導(dǎo)檢測(cè)器，其幾何放大系數(shù)將是Icm2ZlOOnm或1km。在該電導(dǎo)檢測(cè)器的優(yōu)選實(shí)施方案中，檢測(cè)體積為0. lyL，約低于用于色譜中的UV-Vis檢測(cè)器10倍。該較小的檢測(cè)體積和流動(dòng)通道的使用導(dǎo)致色譜圖中理想的窄特征峰。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施方案可利用多種用于導(dǎo)電組件和絕緣組件及所述物質(zhì)的流動(dòng)通道的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方案中，可使用其他絕緣層(未顯示)保護(hù)(例如化學(xué)保護(hù))導(dǎo)電組件22和30?？蓪?duì)所述電導(dǎo)檢測(cè)器官能化以減少檢測(cè)物質(zhì)和檢測(cè)器表面之間的相互作用，減少色譜圖中特征峰的拖尾?？蓪?duì)所述電導(dǎo)檢測(cè)器官能化以增大檢測(cè)物質(zhì)和檢測(cè)器表面之間的相互作用，使得能夠進(jìn)行物質(zhì)對(duì)所述表面的吸附和/或脫附的動(dòng)力學(xué)研究。絕緣組件沈還可起到避免導(dǎo)電組件22和30之間所施加的電壓不利地影響通過所述電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)的樣品混合物中的物質(zhì)分離的作用。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面可實(shí)施這些不同的特征及其他特征，以距離相近地組合第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件的重疊區(qū)域部分，以產(chǎn)生大的幾何放大系數(shù)和改進(jìn)的信噪比。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可較好地控制絕緣組件沈的厚度，這包括在電導(dǎo)檢測(cè)器 20的感測(cè)部分。由此，如圖1中所討論的，還可理想地全部控制通過第二接觸件M接觸的第二導(dǎo)電組件30和通過第一接觸件23接觸的第一導(dǎo)電組件之間的距離、以及通過電場感測(cè)的區(qū)域。為了提高電導(dǎo)檢測(cè)器20的感測(cè)能力，絕緣組件沈可具有如圖2d-2f所示的流動(dòng)通道，可使樣品混合物中的物質(zhì)到達(dá)電場，并通過得到的增大的幾何放大系數(shù)更好地進(jìn)行檢測(cè)。所述流動(dòng)通道可如絕緣組件沈一樣地形成，或通過之后(如通過化學(xué)蝕刻、離子蝕刻、機(jī)械研磨、噴濺等)去除材料形成。作為第一實(shí)施例，圖2e顯示了使用本領(lǐng)域中熟知的標(biāo)準(zhǔn)平版印刷方法制備的電導(dǎo)檢測(cè)器的一系列掃描電鏡圖。分別由硅和鋁形成第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件，并且由 40nm厚的氧化硅層形成所述絕緣組件。在該電導(dǎo)檢測(cè)器中，通過將所述電導(dǎo)檢測(cè)器浸入熱水中而蝕刻鋁，形成對(duì)樣品混合物中物質(zhì)的靈敏度改善的流動(dòng)通道。在圖2e中從左至右， 隨著蝕刻增大，在鋁表面形成蝕坑，并且鋁中的圓孔的尺寸增大。由于從孔和蝕坑的側(cè)壁上的蝕刻，在鋁和氧化硅之間也形成蝕坑。由此形成用于物質(zhì)的流動(dòng)通道，改善所述檢測(cè)器的幾何放大系數(shù)。作為第二實(shí)施例，圖2f和2g分別顯示了具有第二導(dǎo)電組件的另一電導(dǎo)檢測(cè)器頂部和截面的掃描電鏡圖，所述第二導(dǎo)電組件也由鋁構(gòu)成。由氧化硅形成所述絕緣組件，并且其位于第二導(dǎo)電組件和硅導(dǎo)電層之間，在硅導(dǎo)電層下方形成第一導(dǎo)電組件。在該電導(dǎo)檢測(cè)器中，通過用氫氟酸蝕刻已形成對(duì)樣品混合物中的物質(zhì)的靈敏度改善的流動(dòng)通道。圖2g顯示了所述酸向下(暴露于第一導(dǎo)電組件的部分上表面)和側(cè)向(在第二導(dǎo)電組件下向下切去所述絕緣組件)蝕刻所述絕緣組件。作為第三實(shí)施例，圖池顯示了電導(dǎo)檢測(cè)器的截面圖，其中蝕刻第二導(dǎo)電組件下方的流動(dòng)通道，直至它們貫通，形成在第二導(dǎo)電組件下方的多孔網(wǎng)。首先提供流動(dòng)通道200， 然后蝕刻，由此擴(kuò)大210而形成更大的相連的流動(dòng)通道220，其通過230連接。該實(shí)施方案的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在于提供了可使物質(zhì)流通的網(wǎng)絡(luò)，由此極大地提高了所述物質(zhì)與電場的相互作用，并提供靈敏的檢測(cè)平臺(tái)。作為第四實(shí)施例，圖2i顯示了電導(dǎo)檢測(cè)器可具有一個(gè)或多個(gè)通道沈0，可使所述物質(zhì)通過通道260流通。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚可知，存在多種使物質(zhì)到達(dá)根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電組件產(chǎn)生的電場線的檢測(cè)器結(jié)構(gòu)。例如，如果所述檢測(cè)器具有一個(gè)或多個(gè)相連的通道，第一導(dǎo)電組件將具有一個(gè)或多個(gè)開口以使物質(zhì)進(jìn)入所述一個(gè)或多個(gè)相連的通道，并具有一個(gè)或多個(gè)使所述物質(zhì)排出的開口?？蛇x地，所述物質(zhì)可通過第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件邊緣處的一個(gè)或多個(gè)間隙而到達(dá)所述電場線。通過包括流動(dòng)通道(既隔離又互連的)而增大幾何放大系數(shù)的許多這樣的電導(dǎo)檢測(cè)器和可以使物質(zhì)到達(dá)流動(dòng)通道中的電場線的構(gòu)件的實(shí)例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是清楚的。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，第二電導(dǎo)組件包含多個(gè)互連的電極池。通常，所述電極池?zé)o需在它們的尺寸和/或形狀上彼此相似，并且它們無需彼此周期性地設(shè)置。在圖 2所示的本發(fā)明實(shí)施方案中，它們基本都可感測(cè)在流體環(huán)境中的某個(gè)位置，例如在分離過程的一個(gè)點(diǎn)處。因此，通過互連它們可組合而產(chǎn)生較大的面積、幾何放大系數(shù)和響應(yīng)。在本發(fā)明的又一實(shí)施方案中，可在多個(gè)已知位置處設(shè)置多個(gè)未連接的電極池，使得它們可在分離設(shè)備的多個(gè)點(diǎn)處檢測(cè)，并產(chǎn)生多個(gè)響應(yīng)。然后可以多種方式組合所述響應(yīng)，有效地產(chǎn)生較大的幾何放大系數(shù)和由此而來的較大響應(yīng)。例如，如果周期性地設(shè)置多個(gè)電極，并組合它們的響應(yīng)，恒速流動(dòng)的被檢測(cè)物質(zhì)將對(duì)所述組合響應(yīng)做出周期性響應(yīng)。在多個(gè)速度下流動(dòng)的多種物質(zhì)將對(duì)于所述組合響應(yīng)做出具有多個(gè)周期率的周期性響應(yīng)。通過傅里葉處理可使所述物質(zhì)的存在更清晰。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，通過將多個(gè)響應(yīng)對(duì)時(shí)間和檢測(cè)位置的函數(shù)作圖可組合多個(gè)響應(yīng)。在多個(gè)均一的流速下流動(dòng)的多種物質(zhì)將在該圖中相對(duì)于背景噪聲產(chǎn)生多個(gè)線性特征，可使信噪比增大。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚知道多種方式，其中根據(jù)式2和5的基本教導(dǎo)，通過組合面積微元產(chǎn)生的響應(yīng)，可以組合池信號(hào)以改善信噪比。本發(fā)明的另一方面是可使用至少一種化學(xué)或生物識(shí)別元件(element)使所述電導(dǎo)檢測(cè)器官能化，以增強(qiáng)所述電導(dǎo)檢測(cè)器和樣品混合物中物質(zhì)之間的相互作用。例如，為了改進(jìn)疏水性物質(zhì)的檢測(cè)，所述電導(dǎo)檢測(cè)器可使用疏水性分子如烷基硅烷進(jìn)行官能化。為了適合對(duì)抗原的檢測(cè)，可使用受體如抗體或aptamer對(duì)所述電導(dǎo)檢測(cè)器進(jìn)行官能化。許多這樣的組合在分離和檢測(cè)領(lǐng)域中是公知的。這樣的官能化檢測(cè)器可被稱為傳感
ο本發(fā)明的該實(shí)施方案的有利方面在于由于傳感器是基于電子學(xué)的，它們可方便地、成本有效地進(jìn)行多重化。由此，通過多個(gè)不同的傳感器可感測(cè)樣品混合物，其中可不相同地對(duì)各傳感器進(jìn)行官能化。由此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，通過利用不同檢測(cè)器的多重化，樣品混合物中的物質(zhì)和所述樣品混合物可通過它們產(chǎn)生的響應(yīng)而進(jìn)行電子“指紋化”。例如，多重傳感器可連串或平行設(shè)置在色譜設(shè)備中以進(jìn)行指紋化，并由此對(duì)混合物中的一種或多種物質(zhì)進(jìn)行識(shí)別或定性。本發(fā)明的另一有利的方法在于不僅通過表面官能化，而且通過幾何方式可控制表面(傳感器)效應(yīng)的作用。例如，如果在第二導(dǎo)電組件30 和第一導(dǎo)電組件22之間的絕緣組件沈電信號(hào)的的厚度增大，則體積效應(yīng)變強(qiáng)，而表面效應(yīng)變?nèi)酢?duì)于檢測(cè)器這可能是理想的。另一方面，如果厚度減小，表面效應(yīng)變強(qiáng)，體積效應(yīng)變?nèi)酢?duì)于傳感器這可能是理想的。圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的檢測(cè)器系統(tǒng)32的示意圖。檢測(cè)器系統(tǒng)32包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)44。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)44包括用于輸入、存儲(chǔ)、處理、 顯示和傳輸數(shù)據(jù)的裝置如微處理器系統(tǒng)，例如筆記本電腦或臺(tái)式電腦。其他處理處理系統(tǒng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，并且可包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器以及用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、處理、傳輸(包括無線類)等各種類型的裝置。電源34(也被稱為electronic source)用于產(chǎn)生電驅(qū)動(dòng)如電流或電壓。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)44 (其包括計(jì)算機(jī)處理器，并可包括操作員界面、屏幕等)可隨時(shí)間的變化控制電源 34的各參數(shù)。例如，如果電源34產(chǎn)生正弦變化的電信號(hào)(電流或電壓)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)44可控制波幅、頻率、相位以及這些參數(shù)中的任一個(gè)或多個(gè)可能隨時(shí)間的變化。電源34的其他時(shí)間性變化如方波、三角波、偽隨機(jī)時(shí)間關(guān)聯(lián)性等對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。將電信號(hào)施用于電導(dǎo)檢測(cè)器36(圖2中的項(xiàng)20所示)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，將電壓施用于所述電導(dǎo)檢測(cè)器，并且檢測(cè)所得的響應(yīng)(電流)。檢測(cè)器系統(tǒng)32可包括信號(hào)檢測(cè)器。例如，它可包括轉(zhuǎn)化器構(gòu)件38以將電導(dǎo)檢測(cè)器36的響應(yīng)轉(zhuǎn)換成便于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 44輸入的形式。例如，如果電導(dǎo)檢測(cè)器36產(chǎn)生的響應(yīng)是電流，轉(zhuǎn)化器構(gòu)件38可包括電組件如電阻器、運(yùn)算放大器等以將電流轉(zhuǎn)換為可便于檢測(cè)的電壓。檢測(cè)器系統(tǒng)32可構(gòu)建為包括用于處理電導(dǎo)檢測(cè)器36的響應(yīng)的修正構(gòu)件 (modification means) 40和卷積構(gòu)件42。所述電導(dǎo)檢測(cè)器的響應(yīng)可通過修正構(gòu)件40進(jìn)行相偏移，通過電驅(qū)動(dòng)疊加，并通過卷積構(gòu)件42積分以確定所述電導(dǎo)檢測(cè)器的響應(yīng)的相位外組件，然后通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)44輸入。在足夠低的頻率下(在該頻率下所述電導(dǎo)檢測(cè)器的響應(yīng)受電容的低電導(dǎo)的限制)，所述電導(dǎo)檢測(cè)器的異相分量(out-of-phase component)由所述電導(dǎo)檢測(cè)器的電容確定，并且所述電容限制電流并與所檢測(cè)物質(zhì)的介電常數(shù)相關(guān)。相似地，電導(dǎo)檢測(cè)器36的響應(yīng)可由電驅(qū)動(dòng)疊加，并通過卷積構(gòu)件42積分以確定所述電導(dǎo)檢測(cè)器響應(yīng)的同相分量(in-phase component)，然后通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)44輸入。在電容給予較大電導(dǎo)的足夠高的頻率下，所述電導(dǎo)檢測(cè)器的同相分量由所述電導(dǎo)檢測(cè)器的電阻決定，其限制電流并與所檢測(cè)物質(zhì)的電導(dǎo)率相關(guān)。有利地是對(duì)同相和異相分量都進(jìn)行檢測(cè)。例如，在己烷中，由于己烷是絕緣的，通過物質(zhì)引起的電導(dǎo)率變化難以檢測(cè)物質(zhì)的存在。但是，如果給予較大的幾何放大系數(shù)，通過物質(zhì)引起的介電常數(shù)的變化可易于檢測(cè)所述物質(zhì)。例如在甲醇中，物質(zhì)的存在可在同相和異相分量引起介電常數(shù)和電導(dǎo)率兩者的變化。這兩種類型的檢測(cè)很大程度上受助于較大的幾何放大系數(shù)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，可使用對(duì)相敏感的檢測(cè)模式(例如使用鎖相放大器)以得到前述官能。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，卷積構(gòu)件42可修正電導(dǎo)檢測(cè)器36的輸出，實(shí)質(zhì)上將所述電導(dǎo)檢測(cè)器的輸出與其自身疊加，并積分。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中，在已將電導(dǎo)檢測(cè)器36的輸出數(shù)字化后，修正構(gòu)件40和卷積構(gòu)件42中一者或兩者可通過軟件實(shí)施。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，使用已知的電驅(qū)動(dòng)的時(shí)間變化(temporal variation)改進(jìn)信噪比，所述電驅(qū)動(dòng)可變化為如正弦波、方波、偽隨機(jī)函數(shù)或以一些其他形式。最終，電驅(qū)動(dòng)引發(fā)所述電導(dǎo)檢測(cè)器響應(yīng)中的信號(hào)分量，其以與電驅(qū)動(dòng)的時(shí)間變化相關(guān)的方式隨時(shí)間變化。在已知的方式下電驅(qū)動(dòng)隨時(shí)間變化和輸出的信號(hào)分量和電驅(qū)動(dòng)必須以相關(guān)的方式隨時(shí)間變化的知識(shí)可用于使用本領(lǐng)域中熟知的方法和構(gòu)件改善信噪比。例如，如果電驅(qū)動(dòng)在角頻率ω下正弦變化，所需要的信號(hào)分量可在ω、2ω、3ω等的角頻率下變化。 在響應(yīng)中其他的頻率分量可歸因于噪聲?？赏ㄟ^相關(guān)方法(correlation method)和設(shè)備用以改進(jìn)信噪比的通用方法的一個(gè)實(shí)例是使用已知的電驅(qū)動(dòng)的時(shí)間變化相關(guān)電導(dǎo)檢測(cè)器的響應(yīng)，并由此排除噪聲。這樣的相關(guān)方法和設(shè)備可采用通常在減噪領(lǐng)域中熟知的傅里葉變化、鎖相技術(shù)、小波分析、Hadamard變換、Shah卷積傅里葉變換分析(SCOFT)、卷積方法等。圖4提供了用于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中的電導(dǎo)檢測(cè)器的殼體的不同透視圖。所述殼體優(yōu)選使用對(duì)物質(zhì)、流動(dòng)相和環(huán)境成化學(xué)惰性的材料構(gòu)成，其能夠合適地耐受所述殼體可能受到的溫度，基本上防滲漏，便攜、合適地電絕緣，并且可便于加工或模制。
可使用的材料的實(shí)例包括聚合物如聚四氟乙烯和聚醚醚酮。所述殼體向所述電導(dǎo)檢測(cè)器提供封閉，流動(dòng)相和樣品混合物進(jìn)入所述電導(dǎo)檢測(cè)器，與所述電導(dǎo)檢測(cè)器作用并流出。因此，所述殼體優(yōu)選是基本上防滲漏的。優(yōu)選地，所述殼體的形成使得可更換所述電導(dǎo)檢測(cè)器，并可再利用所述殼體。所述殼體還提供構(gòu)件，以基本上防滲漏的方式向所述電導(dǎo)檢測(cè)器帶來電驅(qū)動(dòng)并從所述電導(dǎo)檢測(cè)器得到響應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)在此已描述和說明多個(gè)不同的所述池結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案時(shí)，本發(fā)明并不限于這些特定的實(shí)施方案。反而，本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)在于提供池結(jié)構(gòu)，含有被檢測(cè)物質(zhì)的流體通過所述池結(jié)構(gòu)，所述池結(jié)構(gòu)設(shè)置具有約為1米的幾何放大系數(shù)，遠(yuǎn)超出任何目前的市售產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)理解，存在大量不同類型的滿足該幾何放大系數(shù)的構(gòu)造，但是發(fā)現(xiàn)了幾何放大系數(shù)的增大給予非常卓越且非常出人意料的靈敏度提高，由此使因化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)率和介電常數(shù)的變化恒定。生物物質(zhì)是指生物分子、細(xì)胞、線粒體等。圖如-c和d-f分別顯示了殼體進(jìn)口部46a和殼體出口部46b。所述進(jìn)口部和出口部可通過螺栓構(gòu)件相互固定，能夠便于到達(dá)所述電導(dǎo)檢測(cè)器，并且是防滲漏的密封體。分別將電驅(qū)動(dòng)帶入電導(dǎo)檢測(cè)器和從電導(dǎo)檢測(cè)器得到響應(yīng)的配線穿過進(jìn)口孔48a和出口孔48b。 出口孔48b是盲孔，并作為錨線(anchor wire)，防止它們滑出殼體。所述線部分未絕緣，并在進(jìn)口孔48a和出口孔48b之間形成成對(duì)的導(dǎo)電軌道，其上設(shè)置所述電導(dǎo)檢測(cè)器的第一接觸件23和第二接觸件24。殼體出口部46b螺栓固定在殼體進(jìn)口部46a上，將所述電導(dǎo)檢測(cè)器壓向所述線，并將它固定。進(jìn)口孔48a和出口孔48b可設(shè)置確保流動(dòng)相和樣品混合物不滲漏的構(gòu)件。例如，對(duì)于液體樣品混合物和流動(dòng)相，可形成進(jìn)口孔48a和出口孔48b，以使它們小至足以基本上減少滲漏或消除滲漏?？砂葱枋褂妹芊鈩?。可設(shè)置槽(slot)M以減小進(jìn)口孔48a的長度以便于它們的制造。殼體進(jìn)口部46a具有螺紋孔(tapped aperture) 50a，其可用于容納用于支撐管的標(biāo)準(zhǔn)壓合接頭(standard compression fitting)，通過該管流動(dòng)相和樣品混合物經(jīng)過貫通孔 50b流向所述電導(dǎo)檢測(cè)器。相似地，殼體出口部46b具有螺紋孔56b，其可通過容納用于對(duì)管支撐的標(biāo)準(zhǔn)壓合接頭，通過該管流動(dòng)相和樣品混合物經(jīng)過貫通孔56a從所述電導(dǎo)檢測(cè)器流出。由此通過貫通孔50b，流動(dòng)相和樣品混合物流向待檢測(cè)的電導(dǎo)檢測(cè)器、圍繞所述電導(dǎo)檢測(cè)器流動(dòng)，并且在電導(dǎo)檢測(cè)器后部通過貫通孔6 流出殼體。由于流動(dòng)相圍繞所述電導(dǎo)檢測(cè)器，減小了可能不理想地改變檢測(cè)器的幾何放大系數(shù)的溫度和壓力梯度。所述殼體優(yōu)選具有較小的死體積以使峰增寬最小化。但是，所述殼體可設(shè)置流動(dòng)槽(flow channel) 59 以使流動(dòng)相和樣品混合物易于流動(dòng)，不使內(nèi)壓過高。所述殼體可設(shè)置螺紋孔52以固定所述殼體。例如，所述殼體可固定在還可固定連接器的箱盒中。引入和引出所述殼體的配線可與所述連接器連接，從而可使用標(biāo)準(zhǔn)連接器和塞子易于形成電連接。所述殼體還可設(shè)置槽58，從而可使用工具夾持所述殼體以便于擰開或擰合殼體進(jìn)口部46a和殼體出口部46b。圖4中顯示的殼體的許多變化是顯而易見的。例如，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，如圖 2h和2i所示，具有進(jìn)口孔的平板基材可固定在所述電導(dǎo)檢測(cè)器上，使得流過流動(dòng)通道的樣品混合物被感測(cè)。由此通過將液體限制在檢測(cè)器的靈敏部分中，這可以理想地減少所述電導(dǎo)檢測(cè)器的死體積，并提高、所述電導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度。然后將將樣品混合物從平面基材的側(cè)面或出口孔流出所述電導(dǎo)檢測(cè)器。
在另一個(gè)變型中，可在殼體中安置電導(dǎo)檢測(cè)器以使所述電導(dǎo)檢測(cè)器熱穩(wěn)定，所述電導(dǎo)檢測(cè)器具有經(jīng)固定的平板基材而使樣品混合物流過流動(dòng)通道。在另一個(gè)變型中，所述電導(dǎo)檢測(cè)器可制備為微流體平臺(tái)(microfluidic platform)的集成部分(integral part), 從而所述微流體平臺(tái)形成殼體。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，許多這樣的殼體變型將是顯而易見的。圖5是分離設(shè)備60如HPLC系統(tǒng)的示意圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案的電導(dǎo)檢測(cè)器74。盡管以實(shí)例的方式顯示HPLC系統(tǒng)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員理解電導(dǎo)檢測(cè)器74 不僅可用于HPLC系統(tǒng)中，而且還可用于各種類型的分離設(shè)備中，包括采用氣體流動(dòng)相的設(shè)備、電泳、其他液相色譜系統(tǒng)(包括基于快速色譜等的那些)。在所顯示的分離設(shè)備60中， 泵64將流動(dòng)相從儲(chǔ)液器62泵壓通過柱68。通過注射器66將樣品混合物注入流動(dòng)相中。 使用標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)器70如UV-Vis檢測(cè)器可監(jiān)測(cè)樣品混合物向分量物質(zhì)(component species) 的分離。HPLC系統(tǒng)通常采用個(gè)人電腦72控制該系統(tǒng)并用于數(shù)據(jù)處理。在通過標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)器之后，流動(dòng)相和來自樣品混合物的各物質(zhì)被排入廢液容器76中。電導(dǎo)檢測(cè)器74可便捷地在排出廢液之前組合入分離設(shè)備60中。由此，電導(dǎo)檢測(cè)器74可以模塊化的形式容易地組合入分離設(shè)備60中，并且不改變它的操作。電導(dǎo)檢測(cè)器74與電子器件78連接，電子器件 78進(jìn)而與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)80連接。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)80可包括或不包括個(gè)人電腦72。圖6和7顯示所述電導(dǎo)檢測(cè)器不僅可與HPLC系統(tǒng)一起使用，而且可與各種分離設(shè)備一起使用。圖6a和6b分別示意性地顯示快速適配器90的端部視圖和側(cè)視圖?？焖龠m配器90具有可與快速柱匹配的螺紋開口和螺紋突出部，螺紋突出部可螺旋入所述電導(dǎo)檢測(cè)器的殼體進(jìn)口部46a中的螺紋孔中。圖6c_6f示意性地顯示了快速適配器91的各視圖?？焖龠m配器91起著結(jié)合壓合接頭的作用?？焖龠m配器91的第一端具有與快速柱匹配的壓合接頭?？焖龠m配器91的第二端具有通過管件和壓合接頭與殼體進(jìn)口部46a連接的壓合接頭。圖7示意性地顯示例如快速適配器90和電導(dǎo)檢測(cè)器如何用于快速柱色譜系統(tǒng)中。代替快速適配器90，在成對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)壓合接頭和管件的協(xié)助下，可以使用快速適配器91。 流動(dòng)相和樣品混合物的分量流過快速柱106、快速適配器90、殼體進(jìn)口部46a、殼體出口部 46b、壓合接頭104和可收集它們的管102。當(dāng)物質(zhì)流經(jīng)設(shè)置在殼體的進(jìn)口和出口部(分別為46a和46b)內(nèi)的電導(dǎo)檢測(cè)器時(shí)檢測(cè)所述物質(zhì)。圖fe和8b顯示了分別使用帶有UV-Vis和電導(dǎo)檢測(cè)器的HPLC所得的數(shù)據(jù)。所采用的電導(dǎo)檢測(cè)器如圖2所示，檢測(cè)器系統(tǒng)如圖3所示，殼體如圖4所示，以及分離設(shè)備如圖 5所示。電源34是在lkHz、90mVp_p下正弦振蕩的電壓源。如果不需要檢測(cè)氧化還原電流， 時(shí)間關(guān)聯(lián)性電壓應(yīng)保持低于氧化還原閾值。使用檢測(cè)系統(tǒng)32，采用修正構(gòu)件40 (特別是相偏移器)和轉(zhuǎn)換器構(gòu)件38 (特別是電流-電壓轉(zhuǎn)換器)得到圖8b中顯示的數(shù)據(jù)。由此，圖 8b中的電壓數(shù)據(jù)與所述電導(dǎo)檢測(cè)器響應(yīng)的異相分量成比例，并且取決于G ε，其通過幾何放大系數(shù)放大，將乙酰水楊酸(ASA，50 μ L，10 μ Μ)和未知的污染物注入HPLC中作為樣品混合物。由于ASA，圖8a和8b中的峰都出現(xiàn)在約2分鐘處。由于改變濃度導(dǎo)致如上討論的峰高變化，因此該峰歸因于ASA。圖8a中的ASA峰比圖8b中的ASA峰出現(xiàn)更早，這是因
20為UV-Vis檢測(cè)器設(shè)置在電導(dǎo)檢測(cè)器之前。圖8b中的Ge數(shù)據(jù)還顯示出從約5分鐘至12分鐘延伸的寬峰。在圖8a的UV-Vis數(shù)據(jù)中該峰不明顯，除了可能是在約6分鐘處的較小的窄峰。明顯地，用于該測(cè)試的樣品混合物含有至少一種不具有強(qiáng)UV-Vis吸收的物質(zhì)。使用 HPLC能夠容易地檢測(cè)該污染物是理想的，這顯示了本發(fā)明的實(shí)用性。根據(jù)本發(fā)明的以上實(shí)施方案的電導(dǎo)檢測(cè)器可有利地用于監(jiān)測(cè)柱調(diào)節(jié)。如本領(lǐng)域中所通常實(shí)踐的，簡單地等待一段時(shí)間以確保柱調(diào)節(jié)是不理想的。如果等待時(shí)間過長，將浪費(fèi)資源。如果等待時(shí)間過短，所得數(shù)據(jù)可能變差。使用UV-Vis監(jiān)測(cè)柱調(diào)節(jié)比使用所述電導(dǎo)檢測(cè)器調(diào)節(jié)更困難，這是因?yàn)樵S多污染物可能不具有顯著的UV-Vis吸收。此外，初始當(dāng)啟動(dòng)具有柱的分離設(shè)備時(shí)，該柱可能比在流動(dòng)相流過一段時(shí)間之后污染程度更重。通常，在已關(guān)閉UV-Vis檢測(cè)器以延長UV-Vis燈壽命之后，在該初始階段開啟UV-Vis檢測(cè)器。當(dāng)UV-Vis等在開啟后平衡時(shí)，UV-Vis信號(hào)顯著變化，造成使用UV-Vis檢測(cè)器監(jiān)測(cè)柱調(diào)節(jié)更具挑戰(zhàn)性。在圖9中驗(yàn)證了電導(dǎo)檢測(cè)器在監(jiān)測(cè)柱調(diào)節(jié)中的用途。使用HPLC系統(tǒng)(使用如圖 8所述的電導(dǎo)檢測(cè)器)和使用甲醇作為流動(dòng)相得到圖9中所示的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)顯示出由于污染造成的前15分鐘的大量噪聲，可能主要來自柱。在15分鐘后，該數(shù)據(jù)減弱許多，并且可以說該柱“經(jīng)調(diào)節(jié)”。然后，注入更大濃度的ASA，并且在圖9中可觀察相應(yīng)更大的峰高。 明顯地，對(duì)于圖9，如果當(dāng)該柱未受調(diào)節(jié)時(shí)已注入ASA樣品，則相應(yīng)的峰將表現(xiàn)出顯著更差的信噪比。圖10顯示了本發(fā)明的另一用途，也就是即使當(dāng)改變流動(dòng)相的組成時(shí)也可使用本發(fā)明。改變流動(dòng)相的組成是常用于協(xié)助樣品混合物分離的過程，并被稱為梯度洗脫。應(yīng)注意使用梯度洗脫下折射率檢測(cè)器不能起作用，這是因?yàn)榱鲃?dòng)相的折射率可能大幅度地隨它的組成變化，造成難以檢測(cè)歸因于樣品混合物中物質(zhì)的較小折射率變化。圖IOa和b分別顯示了同時(shí)使用UV-Vi s檢測(cè)器和電導(dǎo)檢測(cè)器得到的HPLC數(shù)據(jù)。該流動(dòng)相由甲醇和乙腈組成，并且甲醇的比例從100%變至0% (從5分鐘至15分鐘)和從100%變至0% (從25 分鐘至35分鐘)。變化的流動(dòng)相從兩種類型的檢測(cè)器中產(chǎn)生數(shù)據(jù)背景的變化。在UV-Vis 數(shù)據(jù)中，當(dāng)甲醇的比例線性地從100% -0%并返回100%變化時(shí)，其背景成線性且對(duì)稱地變化。在電導(dǎo)數(shù)據(jù)中，其背景不對(duì)稱地變化。當(dāng)甲醇濃度從100%下降時(shí)，其背景開始緩慢變化，反映出所述電導(dǎo)檢測(cè)器表面與甲醇的親合力。相似地，當(dāng)其濃度從0%上升時(shí)，由于甲醇聚集在電導(dǎo)檢測(cè)器表面上，其背景開始快速變化。這些數(shù)據(jù)證實(shí)了所述電導(dǎo)檢測(cè)器作為傳感器的能力。隨著組成變化，當(dāng)甲醇的百分?jǐn)?shù)增大和降低時(shí)(分別在約12分鐘和32分鐘)，注入八5六(50口1^1(^]\0。重要地是，在UV-Vis和電導(dǎo)數(shù)據(jù)中，其背景變化都落入兩檢測(cè)器的范圍中。此外， 盡管該檢測(cè)器范圍足夠?qū)?，但具有高分辨率和低噪聲的電?dǎo)數(shù)據(jù)和歸因于注入的物質(zhì)的峰即使在未經(jīng)處理的電導(dǎo)數(shù)據(jù)中也是可分辨的。通過減弱歸因于流動(dòng)相的改變背景的作用可有助于歸因于注入物質(zhì)的峰的可視化。使用本領(lǐng)域中熟知的不同過程可進(jìn)行所述減弱。例如，可采用只檢測(cè)流動(dòng)相而不檢測(cè)樣品混合物的參比電導(dǎo)檢測(cè)器協(xié)助所述削弱，這是由于參比電導(dǎo)檢測(cè)器可監(jiān)測(cè)變化的背景?？蛇x地，使用本領(lǐng)域中熟知的技術(shù)可數(shù)字式削弱改變背景的作用。例如，可將數(shù)據(jù)數(shù)字式地區(qū)分以突出由樣品混合物中的物質(zhì)引起的快速變化。 變化的背景可擬合為各種函數(shù)，如多項(xiàng)式、多項(xiàng)式比、對(duì)數(shù)等，然后可減弱其影響。使用高通濾波器、傅立葉濾波器等可過濾變化的背景以突出因樣品混合物中的物質(zhì)引起的快速變化。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解本發(fā)明的實(shí)施方案可與多種分離方法和設(shè)備一起使用，所述分離方法和設(shè)備包括但不限于涉及各種色譜形式(使用液體和/或氣體流動(dòng)相，使用設(shè)置在柱、毛細(xì)管、微通道或基本為平面的基材中的各種固定相，包括色譜如快速、離子、薄層、正相、反相、尺寸排阻、親合、超臨界流體、手性、逆流、快速蛋白質(zhì)液體色譜、多維色譜、 HPLC、超高效色譜等)、電泳(凝膠、毛細(xì)管或微通道)、2D電泳、等速電泳等。盡管對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方案，分離方法和設(shè)備是重要應(yīng)用，但是應(yīng)理解在此公開的實(shí)施方案可適合多種的用途。在一個(gè)實(shí)施方案中，電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)和方法可在用于傳感器 (包括生物傳感器)應(yīng)用中具有合適功用。在另一個(gè)非限制性的實(shí)例中，本發(fā)明的實(shí)施方案可用以評(píng)價(jià)液體或氣體樣品如水、溶劑、化學(xué)品等的污染程度。在又一個(gè)非限制性的實(shí)例中，通過向容器中加入潔凈溶劑，將電導(dǎo)檢測(cè)器浸入并比較在容器中的溶劑和潔凈溶劑的電導(dǎo)率，可將本發(fā)明的實(shí)施方案用以評(píng)價(jià)容器的清潔度。盡管在上述本發(fā)明的實(shí)施方案中已公開了通過檢測(cè)位移和/或外部電流而測(cè)定 Ge和/或G。電導(dǎo)率的傳感器，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的實(shí)施方案可進(jìn)一步適合用于電化學(xué)檢測(cè)方法和設(shè)備(其包括或不包括參比電極)。例如，使用數(shù)據(jù)采集卡或供電壓裝置可產(chǎn)生電壓斜升(voltage ramp)，并將其施用于所述電導(dǎo)檢測(cè)器，并測(cè)定電流?？蛇x地，通過使用加法放大器加和隨快速變化的正弦電信號(hào)而緩慢變化的電信號(hào)(如電壓斜升)，并將加和的信號(hào)施用于電導(dǎo)檢測(cè)器，可在不同電壓下測(cè)定電導(dǎo)率。通常，電源可具有多個(gè)發(fā)生器，其產(chǎn)生多個(gè)具有多個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)性(組合或直接施用于電導(dǎo)檢測(cè)器)的電信號(hào)，可以產(chǎn)生多個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)。此外，在使用化學(xué)和/或生物官能的合適官能化的協(xié)助下，可將它們用作電化學(xué)傳感器方法和設(shè)備的基礎(chǔ)。如上所述，所述電化學(xué)檢測(cè)方法和設(shè)備或電化學(xué)傳感器方法和設(shè)備可用于分離方法和其他傳感應(yīng)用中。圖Ila和lib顯示了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方案的電導(dǎo)檢測(cè)器130的示意圖。電導(dǎo)檢測(cè)器130具有包括一個(gè)或多個(gè)電極對(duì)的電極陣列。在圖Ila和lib中，136a和136b包括一個(gè)電極對(duì)，并且138a和138b包括另一電極對(duì)。通過在圖Ila中所示的實(shí)施方案中的剛性構(gòu)架132使各電極對(duì)中的電極彼此牢固固定。在圖lib所示的實(shí)施方案中，通過按需彼此牢固固定剛性構(gòu)架132而使各電極對(duì)中的電極彼此牢固固定。剛性構(gòu)架132可以是平面的或柱形的，并可包括絕緣材料，非限制性地是如玻璃、硅、二氧化硅、聚合物、石英、氧化鋁、印刷電路板等。使用在電子領(lǐng)域中公知的各種方法和材料可形成電導(dǎo)檢測(cè)器130，所述方法和材料包括如用以制造硅晶片和印刷電路板上的電路元件的蝕刻方法。在給定的電極對(duì)中的一個(gè)或兩個(gè)電極可由絕緣件134電絕緣以顯著減少流過所述陣列或電極的外部電流。絕緣件134另外或可選地用于化學(xué)保護(hù)電極陣列。絕緣件134 還用于防止任何電極的電勢(shì)不利地影響由電導(dǎo)檢測(cè)器感側(cè)的樣品混合物140中的物質(zhì)分離。使用在電子領(lǐng)域中公知的材料和方法可形成絕緣件134 ；例如，它可通過旋涂抗蝕劑、 通過利用熱沉積而沉積絕緣物、噴濺、CVD等、通過自發(fā)性氧化表面等形成。施用于所述電導(dǎo)檢測(cè)器的電驅(qū)動(dòng)或多個(gè)電驅(qū)動(dòng)可以是時(shí)間關(guān)聯(lián)性的，其隨時(shí)間緩慢變化，使得所述電導(dǎo)檢測(cè)器基本上探測(cè)介電常數(shù)，快速變化，使得所述點(diǎn)到檢測(cè)器基本上探測(cè)電導(dǎo)率，或者以一些中等速率下變化，使得所述電導(dǎo)檢測(cè)器探測(cè)一些并聯(lián)/串聯(lián)組合或電阻和電容。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，幾何放大系數(shù)足夠大以使得通過所述電導(dǎo)
檢測(cè)器感測(cè)的電導(dǎo)率相對(duì)于電路中剩余的背景電導(dǎo)率來說是顯著的(即至少大至百分之一)。如上所討論的，通過增大由所述電導(dǎo)檢測(cè)器感測(cè)的面積可使本發(fā)明的關(guān)鍵，即幾何放大系數(shù)足夠大。通過具有多個(gè)電極對(duì)也可使幾何放大系數(shù)足夠大。如果分布多個(gè)電極對(duì)，以使它們都基本在分離過程中的相同點(diǎn)處感測(cè)所述樣品混合物(如圖2)，則可加和來自各電極對(duì)的信號(hào)，由此有效地增大所述電導(dǎo)檢測(cè)器的面積、幾何放大系數(shù)和信噪比。在一些應(yīng)用中，可優(yōu)選在分離過程中的不同點(diǎn)處具有電極對(duì)。通常，不要求電極對(duì)在它們的尺寸和/或形狀上彼此相似，并且不要求它們彼此周期性地設(shè)置。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，鄰近分離過程的開始處可存在較高密度的電極對(duì)，而在終點(diǎn)處較少，等。如果在各種不同位置分布電極對(duì)，則來自各電極對(duì)的信號(hào)可通過顯示(如多維圖)進(jìn)行組合和/ 或處理后組合，由此仍有效地增大電導(dǎo)檢測(cè)器的面積、幾何放大系數(shù)和信噪比，進(jìn)一步討論如下。希望用于增大幾何放大系數(shù)的該方法與維持在某些分離設(shè)備如毛細(xì)管和微通道電泳中的樣品混合物的截面積較小是相容的。通過充分減小在電極對(duì)中的電極之間的距離也可使幾何放大系數(shù)足夠大。該考量必須與圖1的教導(dǎo)和相關(guān)討論相協(xié)調(diào)，即當(dāng)減小電極之間的距離時(shí)，所述電導(dǎo)檢測(cè)器可感測(cè)更小的區(qū)域，并可能只感測(cè)樣品混合物的小部分或可能不能感測(cè)樣品混合物。希望使樣品混合物140盡可能接近地通過電極對(duì)，并使絕緣件 134盡可能地薄，同時(shí)保持它的絕緣性質(zhì)。還希望使電極之間的距離不小于樣品混合物140 和電極對(duì)之間的最小距離的十分之一，以使電極對(duì)感測(cè)樣品混合物140。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，電導(dǎo)檢測(cè)器130可具有設(shè)置在其上的化學(xué)和/或生物識(shí)別元件，以協(xié)助樣品混合物中物質(zhì)的分離和檢測(cè)。例如，如果樣品混合物包括疏水性物質(zhì)，可通過使用疏水性官能化劑(如烷烴)對(duì)電導(dǎo)檢測(cè)器130官能化而增強(qiáng)疏水性物質(zhì)和電導(dǎo)檢測(cè)器130之間的相互作用。如果樣品混合物包含抗體物質(zhì)，可通過使用互補(bǔ)性抗原物質(zhì)對(duì)電導(dǎo)檢測(cè)器130官能化而增強(qiáng)抗體物質(zhì)和電導(dǎo)檢測(cè)器130之間的相互作用。許多這樣的改性混合物中物質(zhì)和表面之間的相互作用的具有多種官能的官能化和官能化的組合在本領(lǐng)域中是已知的，并可用于本發(fā)明。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，在鄰近至少一個(gè)電極對(duì)處可在電導(dǎo)檢測(cè)器130上設(shè)置固定相。例如，如果電導(dǎo)檢測(cè)器130用于凝膠電泳，固定相可包含如瓊脂糖、淀粉、海藻酸鹽、角叉菜膠或聚丙烯酸凝膠的材料。如果電導(dǎo)檢測(cè)器130用于薄層色譜，則固定相可包含二氧化硅顆粒。許多這樣的實(shí)例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。電導(dǎo)檢測(cè)器130可用作于圖3所表示的電導(dǎo)系統(tǒng)32相似的電導(dǎo)系統(tǒng)中的一部分。 為了容納一個(gè)或多個(gè)電極對(duì)，可使用一個(gè)或多個(gè)復(fù)接器將電源34產(chǎn)生的電驅(qū)動(dòng)施用于各電極對(duì)。為了減少雜散場的作用，優(yōu)選當(dāng)將電驅(qū)動(dòng)施用于電極對(duì)時(shí)和在電導(dǎo)檢測(cè)器130包括多個(gè)電極對(duì)的情況中，所有剩余的電極對(duì)保持電浮接(electrically floating)以減少雜散耦合的不利影響。在圖11中所示的電極對(duì)的設(shè)置中，例如減小電極之間的距離也可具有在所述物質(zhì)實(shí)際完全相互分離之前提供樣品混合物中的樣品相關(guān)信息的理想效果。圖12顯示了使用含有兩種物質(zhì)的樣品混合物的分離過程的進(jìn)程。如通過位于沿分離設(shè)備的不同點(diǎn)處的電導(dǎo)檢測(cè)器的電極對(duì)所檢測(cè)的，在分離過程中在不同點(diǎn)處分別以標(biāo)記1、2、"·Ν…顯示樣品混合物。隨著分離過程進(jìn)行，所述兩種物質(zhì)的前緣進(jìn)一步地彼此分離開。電極對(duì)信號(hào)的時(shí)間微商(time derivative)將顯示對(duì)應(yīng)樣品混合物中的物質(zhì)前緣的峰。即使如圖12所示所述物質(zhì)的空間分布顯著重疊，當(dāng)所述物質(zhì)的前緣分離時(shí)，所述峰將分離。當(dāng)電極之間的距離減小時(shí)，峰的分辨率提高，并且在比需要完全分離所述物質(zhì)的時(shí)間短得多的時(shí)間中可得到所述物質(zhì)的信息。出于許多原因這是非常令人期待的。當(dāng)分離進(jìn)行時(shí)可監(jiān)測(cè)分離，并且可得到樣品混合物中物質(zhì)相關(guān)的信息。這與常規(guī)使用的方法和設(shè)備(例如凝膠電泳等)相反，常規(guī)使用的方法和設(shè)備中，僅在分離進(jìn)行顯著的一段時(shí)間之后和在物質(zhì)可被光學(xué)檢測(cè)之后才可觀察分離?？奢^早地放棄分離(可能產(chǎn)生如時(shí)間、成本等資源的大量節(jié)約)或如果需要進(jìn)一步分離，可使分離繼續(xù)進(jìn)行，可調(diào)節(jié)分離參數(shù)以改善分
1 O本發(fā)明的該方面的另一優(yōu)點(diǎn)在于可將對(duì)應(yīng)點(diǎn)1、2、"·Ν…所得的數(shù)據(jù)做圖形成多維圖。還可將它們處理以表明在沿分離設(shè)備的不同點(diǎn)處得到它們，然后組合以得到改進(jìn)的信噪比。例如，可處理沿分離過程的點(diǎn)1處的以時(shí)間函數(shù)得到的數(shù)據(jù)峰，使得該峰與點(diǎn)2處等的以時(shí)間函數(shù)得到的數(shù)據(jù)峰重疊。在這樣的處理后，可加和在點(diǎn)1，2，"·Ν…處得到的數(shù)據(jù)。這樣的組合或先處理后組合具有有效提高所述電導(dǎo)檢測(cè)器的幾何放大系數(shù)的作用。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，盡管圖11中顯示的本發(fā)明的實(shí)施方案涉及一維分離過程，但是本發(fā)明可容易地用于更高維度的分離過程。圖13顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施方案，將其應(yīng)用于具有基本為平面的電導(dǎo)檢測(cè)器 154的分離設(shè)備150。例如，通過色譜(例如薄層色譜)、電泳(例如平板凝膠電泳)等可作為所述分離設(shè)備。容器152含有流動(dòng)相，并可用蓋158封蓋。電導(dǎo)檢測(cè)器IM包括剛性構(gòu)架(包括基底)、絕緣件和一個(gè)或多個(gè)電極對(duì)。使用電子領(lǐng)域中熟知的各種方法和材料可形成電導(dǎo)檢測(cè)器154，其包括涉及在基底如硅晶片、玻璃、二氧化硅、氧化鋁、印刷電路板、乙酸酯、kapton、塑料等上制造電路元件的那些。所述一個(gè)或多個(gè)電極對(duì)與接觸墊160的陣列電連接，其可進(jìn)而通過連接器162與電路板164的電路接觸。由此，可容易地移除和更換電導(dǎo)檢測(cè)器154。所述電路可通過界面 166與其他電子件接觸，并可封裝在盒168中。分離設(shè)備150可與圖3中所示意的檢測(cè)系統(tǒng) 32相似的檢測(cè)系統(tǒng)一起使用。為了提供一個(gè)或多個(gè)電極對(duì)，可采用一個(gè)或多個(gè)復(fù)接器將通過電源34產(chǎn)生的電驅(qū)動(dòng)施用于各電極對(duì)。為了減少雜散耦合的效應(yīng)，在優(yōu)選當(dāng)將驅(qū)動(dòng)施用于電極對(duì)時(shí)和在分離設(shè)備150包括多個(gè)電極對(duì)的情況中，所有剩余的電極對(duì)保持浮接。圖14顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施方案，其涉及基于基本為柱的、毛細(xì)管的或微通道的分離設(shè)備。電導(dǎo)檢測(cè)器180包括一個(gè)或多個(gè)電極對(duì)。在圖14中，電極18 和182b包括一個(gè)電極對(duì)，并且18 和184b包括另一個(gè)電極對(duì)。通過剛性構(gòu)架186將在各電極對(duì)中的電極相互牢固地固定，剛性構(gòu)架186可包含玻璃、硅、二氧化硅、聚合物、石英、氧化鋁等。優(yōu)選將所述一個(gè)或多個(gè)電極對(duì)絕緣以防止電極單元池不利地影響通過所述電導(dǎo)檢測(cè)器感測(cè)的樣品混合物中的物質(zhì)的分離。電導(dǎo)檢測(cè)器180可與圖3中所示意的檢測(cè)系統(tǒng)32相似的檢測(cè)系統(tǒng)一起使用。為了提供一個(gè)或多個(gè)電極對(duì)，可采用一個(gè)或多個(gè)復(fù)接器將通過電源34產(chǎn)生的電驅(qū)動(dòng)施用于各電極對(duì)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見地是，在此公開的電導(dǎo)檢測(cè)器系統(tǒng)和方法具有許多應(yīng)用。所選擇的實(shí)施方案涉及當(dāng)物質(zhì)流動(dòng)時(shí)監(jiān)測(cè)該物質(zhì)，如上所述，在該情況中優(yōu)選具有進(jìn)口和出口的殼體。其他實(shí)施方案涉及例如通過將所述電導(dǎo)檢測(cè)器浸入含有液體的容器中而將可含有物質(zhì)的流體暴露于所述電導(dǎo)檢測(cè)器。另一非限制性的示例實(shí)施方案包括評(píng)價(jià)介質(zhì)(氣體或液體)的純度、容器的潔凈度、產(chǎn)品質(zhì)量和感測(cè)混合物中生物分子的存在。對(duì)于這些應(yīng)用，可采用支架，其可有利地便于將所述電導(dǎo)檢測(cè)器暴露于所述物質(zhì)。圖15顯示了這樣的支架的一個(gè)實(shí)例。支架190包括固定構(gòu)件192如槽，其中使用彈簧、夾具等固定電導(dǎo)檢測(cè)器。 用于將信號(hào)輸入所述電導(dǎo)檢測(cè)器或從其輸出的線可穿過孔194和空腔196。支架190還具有容納裝置198以容納用于配線的電接觸件；容納裝置198可包括容納BNC連接器的螺紋孔和容納插銷的孔等。在此所使用的術(shù)語“包含/括”應(yīng)理解為包容性和開放式的，而非封閉式的。特別地，當(dāng)用于包括權(quán)利要求的本申請(qǐng)文件中時(shí)，術(shù)語“包含/括”及其變型是指包括特定的特征、步驟或組分。不應(yīng)將該術(shù)語解釋為排除其他特征、步驟或組分的存在。應(yīng)當(dāng)理解以上僅以實(shí)例的方式描述本發(fā)明。本發(fā)明的多種變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的，無論是否明確描述，所述明顯的變化均在所述的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。引用文獻(xiàn)美國專利文獻(xiàn)美國專利號(hào)
4,814,690 5,045,798 6,242,264 Bl 6,458,327 Bl 6,824,974 B2 6,764,583 B2 4,920,047 6,773,926 Bl 4,301,401 6,995,348 B2 5,852,495 6,489,785 B2 6,491,805 Bl 6,441,625 Bl 6,632,400 6,159,353 5,194,133 6,045,676 5,949,899 5,410,412 5,100,529 4,930,893 4,728, 882 4,822,566
授權(quán)日發(fā)明人
3/1989Melcher 等人9/1991Hendrick6/2001Natan等人10/2002Vossmeyer11/2004Pisharody 等人7/2004Miles4/1990Giaever 等人8/2004Freund等人11/1981Roof等人2/2006Bradley 等人12/1998Parce12/2002McAllister12/2002Gordon等人8/2002McAllister 等人10/2003Brennen 等人12/2000West等人3/1993Clark等人4/2000Mathies 等人9/1999Ng4/1995Gombocz 等人3/1992χ- · · · Fujii6/1990Manian3/1988Stanbro4/1989Newman5,846,70812/1998Hollis 等人
6,846,639 B21/2005Miles 等人
6,764,583 B27/2004Miles
6,824,974 B211/2004Pisharody 等人
美國專利公幵
公開日發(fā)明人
0238112 Al10/2007Sohn 等人
0192653 Al12/2002Stetter 等人
0227373 Al10/2005Flandre 等人
PCT公開公幵日發(fā)明人
WO 2007/104163 Al9/2007Suganuma 等人其他公開 Roy 等人，“Mass produced nanogap sensor arrays for ultrasensitive detection of DNA”JACS (2009) 131，12211-12217. Yi 等 人，“Theoretical and experimental study towards a nanogap dielectric biosensor，，Biosensors and bioelectronics (2005) 20,1320-1326.^Hu 等人，‘‘The integration of gold nanoparticles with semi-conductive oligomer layer for development of capacitive immunosensor"Sensors and Actuators B(2005) 106,641-647.# Benningfield 等 人，‘‘A commercially available dielectric constant detector for liquid chromatography and its application，，J. Chromatog. Sci. (1981)19，115-123.# Poppe 等 人，‘‘Construction of a permittivity detector for liquid chromatography，，J. Chromatog. Sci. (1972) 10，16A. Haderka “ Role of mobile phase permittivity in the use of the capacitance detectors in liquid chromatography“ J. Chromatog. (1970)52,213-220. Haderka “ Use of the resonance principle in the permittivity detectors for liquid chromatography“ J.Chromatog. (1970)54,357-366. Haderka “ The prospects of selective detection by capacitance detectors in liquid chromatography“ J. Chromatog. (1971)57,181-191.# Fuller 等人， 〃 On-Line Process Liquid Exclusion ChromatographyApplied to the Production of Styrene-Butadiene Copolymers" J. Chromatog. Sci. (1979)17,661-665.· Stelzle 等人’ "Sensitive detection of protein adsorption to supported lipid bilayers by frequency-dependent capacitance measurements and microelectrophoresis" Biochimica et Biophysica Acta. (1989)981,135-142.· Wohltjen 等人， ‘‘Colloidal Metal-Insulator-Metal Ensemble Chemiresistor Sensor" Anal. Chem. (1998)70,2856-2859.· Joseph 等人， “Self-Assembled Gold Nanoparticle/Alkanedithiol Films !Preparation, Electron Microscopy, XPS—Analysis, Charge Transport, and Vapor-Sensing Properties“ J. Phys. Chem. B(2003) 107,7406-7413.參 Joseph 等人，"Chemiresistor coating from Pt-and Au-nanopartic 1 e/ nonanedithiol films :sensitivity to gases and solvent vapors " Sensors and Actuators B(2004)98,188-195.入，"Miniaturized Chemical Multiplexed Sensor Array" J. Am. Chem. Soc. (2003)125,9930-9931.# Leopold 等人，"Growth, conductivity, and vapor response properties of metal ion-carboxylate linked nanoparticle films" Faraday Discuss. (2004)125, 63-76.^Jos印h 等人，〃 Gold-nanoparticle/ organic linker films :self_assembly， electronic and structural characterisation， composition and vapour sensitivity" Faraday Discuss. (2004) 125，77-97.^Kuban 等人，“Fundamental aspects of contactless conductivity detection for capillary electrophoresis. Part I :Frequency behavior and cell geometry，，Ele ctrophoresis (2004)25，3387-3397.^Kuban 等人，“Fundamental aspects of contactless conductivity detection for capillary electrophoresis. Part II Signal-to-noise ratio and stray capacit ance” Electrophoresis (2004)25，3398-3405.· Matysik "Advances in amperometric and conductometric detection in capillary and chip-based electrophoresis，，Microchim Acta(2008) 160，1-14.# Kuban 等人，“A review of the recent achievements in capacitively coupled contactless conductivity detection，，Analytica Chimica Acta(2008)607， 15-29.# Pumera"Contactless conductivity detection for microfluidics :Designs and applications" Talanta (2007) 74, 358-364.· Tay 等人，“Floating resistivity detector for microchip electrophores is” Electrophoresis (2007)28，4620-4628.· Fu等人，"Fabrication and testing of high-performance detection sensor for capillary electrophoresis microchips，，Biomed Microdevices(2008) 10,73-80.· Kuban 等人，"High-performance liquid chromatography with contactlessconductivity detection for the determination of peptides and proteins using a monolithic capillary column，，J. of Chromatography A(2007) 185-191.· Takeuchi 等人，“Use of a capacitance measurement device for surrogate noncontact conductance measurement，，Talanta (2008) 617-620·# Wang 等人，"Movable contact less-conductivity detector for microchip capillary electrophoresis" Anal. Chem. (2003)4475-4479.# Tanyanyiwa 等人，“High-voltage capacitively coupled contactless conductivity detection for microchip capillary electrophoresis，，Anal. Chem. (2002)74,6378.· Nadherna 等人，“Propert ies of the contactless impedance detector with insulated wire electrodes placed inside the flowing liquid stream” Electroanalysis (2007) 19，2413-2418.# Kwok 等人，"Shah convolution differentiation Fourier transform for rear analysis in microchip capillary electrophoresis，，J. of Chromatography A (2001)924，177-186.· Kaneta "Hadamard transform CE，，Anal. Chem. (2001) 73，540A-547A.# Eijkel 等人，"Wavelet transform for Shah convolution velocity measurements of single particles and solutes in a microfluidic chip，，Lab on a Chip 0001)1，122-126.# Kwok 等人，"Characterisation of Shah convolution Fourier transform detection” Analyst (2001) 126，1640-1644.# McReynolds 等人，“Shah and sine convolution Fourier transform detection for microchannel electrophoresis with a charge coupled device，，Anal. Chem. (2002)74,5063.^McReynolds等人，"Comparison of Hadamard transform and signal-averaged detection for microchannel electrophoresis，，Anal· Chem· (2004) 76, 3214-3221.# Crabtree 等人，“Shah convolution Fourier transform detection，，Anal. Chem. (1999)71，2130-2138.
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)在相中的一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)的電導(dǎo)檢測(cè)器，其包括池結(jié)構(gòu)，其包括剛性構(gòu)架，其具有上表面，部分上表面是導(dǎo)電的，形成第一導(dǎo)電組件；第二導(dǎo)電組件，其基本上與第一導(dǎo)電組件重疊，并通過絕緣組件與所述第一導(dǎo)電組件隔開；一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通道，其在第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件之間，用于所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的流動(dòng)；所述第一導(dǎo)電組件、第二導(dǎo)電組件和絕緣組件的結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇以得到大于1米的幾何放大系數(shù)，所述幾何放大系數(shù)與電流能夠流過的表面積對(duì)所述電流能夠流過的距離的比值相關(guān)；電源，其用于產(chǎn)生用于引發(fā)時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)的時(shí)間關(guān)聯(lián)性電信號(hào)，所述電源與所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)連接；信號(hào)檢測(cè)器，其與所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)連接，用于測(cè)定時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，和微處理器，其與所述信號(hào)檢測(cè)器連接，用于確定由在所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中所述信號(hào)檢測(cè)器構(gòu)建為用于測(cè)定由于在所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的第一時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)的第一分量和第二分量中的一個(gè)或兩個(gè)，其中所述第一分量是與ο電導(dǎo)變化相關(guān)的同相分量，第二組件是與 ε電導(dǎo)變化相關(guān)的異相分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中所述電源包括發(fā)生器，所述發(fā)生器產(chǎn)生多個(gè)具有多個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)性的時(shí)間關(guān)聯(lián)性信號(hào)，并且所述電源用于組合多個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)性信號(hào)，并引發(fā)具有多個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)性的時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中所述剛性構(gòu)架包括由硅、玻璃、二氧化硅、氧化鋁、印刷電路板、乙酸酯、kapton和塑料中至少一種形成的基底。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中使用化學(xué)和/或生物官能對(duì)所述電導(dǎo)檢測(cè)器的至少一個(gè)所述流動(dòng)通道的流動(dòng)表面進(jìn)行官能化，所述化學(xué)和/或生物官能與所述相中的所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)相互作用，其中所述流動(dòng)表面、第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件緊密接近，以使由于所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的任何的所述ο電導(dǎo)變化和所述ε電導(dǎo)變化顯著。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中所述池結(jié)構(gòu)可替換地容納在殼體中或容納在微流體平臺(tái)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中通過管件或通過適配器將用于測(cè)試所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在的所述相輸送至所述池結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中對(duì)所述信號(hào)檢測(cè)器或微處理器程序化，以應(yīng)用至少一種相關(guān)方法來改進(jìn)所述電導(dǎo)檢測(cè)器的信噪比。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中所述相關(guān)方法包括傅里葉變換、鎖相技術(shù)、 小波分析、Hadamard變換、Shah卷積傅里葉分析或卷積方法中的一種
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其與色譜設(shè)備的色譜樣品輸出連接，以檢測(cè)從所述色譜設(shè)備輸出的所述色譜樣品中存在的任何化學(xué)和/或生物物質(zhì)，所述檢測(cè)利用由于所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的所述ο電導(dǎo)變化和所述 ε電導(dǎo)變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中所述色譜設(shè)備是氣相色譜設(shè)備、薄層色譜設(shè)備、高效液相色譜設(shè)備、超高效液體色譜設(shè)備或快速色譜設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其與電泳設(shè)備的電泳樣品輸出連接，以檢測(cè)從所述電泳設(shè)備輸出的所述電泳樣品中存在的所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)，所述檢測(cè)利用由于所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的所述ο電導(dǎo)變化和所述 ε電導(dǎo)變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中所述電泳設(shè)備是凝膠設(shè)備、毛細(xì)管設(shè)備或微通道電泳設(shè)備。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中所述池結(jié)構(gòu)包括多個(gè)位于所述絕緣組件中的空腔，當(dāng)所述相流經(jīng)所述池結(jié)構(gòu)時(shí)，用于測(cè)試所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在的所述相能夠進(jìn)入所述空腔。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中使用時(shí)間域分析技術(shù)處理所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，以相對(duì)于因所述相的組成變化對(duì)所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)的貢獻(xiàn)，突出因所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)對(duì)所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)的貢獻(xiàn)，所述時(shí)間域分析技術(shù)包括傅里葉變換、小波分析、微分和高通濾波器中的任一種或它們的組合。
16.用于檢測(cè)分散在相中的一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)的電導(dǎo)檢測(cè)器，所述一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)通過集成的、基本為平面的凝膠電泳設(shè)備分離，所述電導(dǎo)檢測(cè)器包括第一剛性構(gòu)架，其具有上表面，部分上表面是導(dǎo)電的，形成第一導(dǎo)電組件，第一組件與所述相絕緣；第二導(dǎo)電組件，所述第二組件與所述相絕緣；凝膠組件，由第一導(dǎo)電組件或第二導(dǎo)電組件產(chǎn)生的位移電流流過所述凝膠組件；流動(dòng)通道，其穿過所述凝膠組件，用于所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)流動(dòng)；電源，其用于產(chǎn)生用于引發(fā)時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)的時(shí)間關(guān)聯(lián)性電信號(hào)，所述電源與所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)連接；信號(hào)檢測(cè)器，其與所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)連接，用于測(cè)定時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，和與所述信號(hào)檢測(cè)器連接的處理器，其確定由在所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化；和處理器，其與所述信號(hào)檢測(cè)器連接，用于確定由所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件包括設(shè)置在沿所述基本為平面的凝膠電泳設(shè)備的不同位置的多個(gè)電極對(duì)，使得所述電源和信號(hào)檢測(cè)器與各對(duì)電極對(duì)相連；并且所述處理器和所述信號(hào)檢測(cè)器構(gòu)建為用于確定因接近各電極對(duì)的所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中各電極對(duì)的第一電極和第二電極分別設(shè)置在第一剛性構(gòu)架和第二剛性構(gòu)架上，使得它們基本上重疊；第一剛性構(gòu)架和第二剛性構(gòu)架通過間隔件間隔；并且所述凝膠組件設(shè)置在第一剛性構(gòu)架和第二剛性構(gòu)架之間，含有所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的待分離相流過所述凝膠組件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中所述第一剛性構(gòu)架和第二剛性構(gòu)架由硅、玻璃、二氧化硅、氧化鋁、印刷電路板、乙酸酯、kapton或塑料形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求17、18或19所述的電導(dǎo)檢測(cè)器，其中使用復(fù)接器將所述電源和信號(hào)檢測(cè)器連接至各對(duì)電極對(duì)。
21.檢測(cè)在相中的一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)的方法，其包括使測(cè)試所述一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的相流過池結(jié)構(gòu)，所述池結(jié)構(gòu)包括剛性構(gòu)架，其具有通過絕緣組件與第二導(dǎo)電組件中分隔開的第一導(dǎo)電組件；一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通道，其在第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件之間，用于所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的流動(dòng)；第一導(dǎo)電組件、第二導(dǎo)電組件和絕緣組件的結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇以得到大于1米的幾何放大系數(shù)，所述幾何放大系數(shù)與電流能夠流過的表面積對(duì)所述電流能夠流過的距離的比值相關(guān)；對(duì)所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)施加時(shí)間關(guān)聯(lián)性電信號(hào)，用于引發(fā)時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)；和測(cè)定所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，并從所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)確定在所述相中的所述化學(xué)和/ 或生物物質(zhì)的存在而引起的任何電導(dǎo)變化。
22.根據(jù)所述權(quán)利要求21所述的方法，其中所述池結(jié)構(gòu)包括所述剛性構(gòu)架，所述剛性構(gòu)架具有上表面，部分上表面是導(dǎo)電的，形成第一導(dǎo)電組件；并且其中所述第二導(dǎo)電組件基本上與第一導(dǎo)電組件重疊，并通過絕緣組件與所述第一導(dǎo)電組件相間隔；
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，其中通過信號(hào)檢測(cè)器測(cè)定所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，所述信號(hào)檢測(cè)器構(gòu)建為用于測(cè)定由于在所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在產(chǎn)生的第一時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)的第一分量和第二分量中的一個(gè)或兩個(gè)，其中所述第一分量是與ο 電導(dǎo)變化相關(guān)的同相分量，第二分量是與ε電導(dǎo)變化相關(guān)的異相分量。
24.根據(jù)權(quán)利要求21、22或23所述的方法，其中使用包括發(fā)生器的電源施加所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性電信號(hào)，所述發(fā)生器用于產(chǎn)生并組合多個(gè)具有多個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)性的時(shí)間關(guān)聯(lián)性信號(hào)， 并且所述電源構(gòu)建為用于組合多個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)性信號(hào)，并引發(fā)具有多個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)性的時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21、22、23或?qū)λ龅姆椒?，其中所述剛性?gòu)架包括由硅、玻璃、二氧化硅、氧化鋁、印刷電路板、乙酸酯、kapton和塑料中至少一種形成的基底。
26.根據(jù)權(quán)利要求21-M中任一項(xiàng)所述的方法，其中用化學(xué)和/或生物官能化物質(zhì)對(duì)所述電導(dǎo)檢測(cè)器的至少一個(gè)所述流動(dòng)通道的流動(dòng)表面進(jìn)行官能化，所述化學(xué)和/或生物官能化物質(zhì)與所述相中的所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)相互作用，其中所述流動(dòng)表面、第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件緊密接近，以使由于所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的任何的所述σ電導(dǎo)變化和ε電導(dǎo)變化顯著。
27.用于檢測(cè)分散在相中的一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)的方法，所述一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)通過集成的、基本為平面的凝膠電泳設(shè)備分離，所述方法包括使含有所述一種或多種化學(xué)和/或生物物質(zhì)的所述相流過基本為平面的電泳凝膠組件，所述電泳凝膠組件位于第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件之間；第一導(dǎo)電組件與所述相絕緣，第二導(dǎo)電組件與所述相絕緣；凝膠組件，由第一導(dǎo)電組件或第二導(dǎo)電組件產(chǎn)生的位移電流流過所述凝膠組件；流動(dòng)通道，其穿過所述凝膠組件，用于所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)流動(dòng)；對(duì)所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中至少一個(gè)施加時(shí)間關(guān)聯(lián)性電信號(hào)，用于引發(fā)時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，其中由所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件產(chǎn)生的位移流流動(dòng)；并且測(cè)定所述時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)，并處理所測(cè)定的時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)以確定在所述相中的所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件包括設(shè)置在沿所述基本為平面的凝膠電泳設(shè)備的不同位置的多個(gè)電極對(duì)，使得所述電源和信號(hào)檢測(cè)器與各對(duì)電極對(duì)相連；并且所述處理器和所述信號(hào)檢測(cè)器構(gòu)建為用于確定因接近各電極對(duì)的所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中各電極對(duì)的第一電極和第二電極分別設(shè)置在第一剛性構(gòu)架和第二剛性構(gòu)架上，使得它們基本上重疊；第一剛性構(gòu)架和第二剛性構(gòu)架通過間隔件間隔；和所述凝膠組件設(shè)置在第一剛性構(gòu)架和第二剛性構(gòu)架之間，含有所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的待分離相流過所述凝膠組件。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于從相中的物質(zhì)混合物中檢測(cè)一種或多種物質(zhì)的檢測(cè)系統(tǒng)和方法。所述檢測(cè)系統(tǒng)和方法檢測(cè)因所述物質(zhì)引起的電導(dǎo)變化。所述電導(dǎo)檢測(cè)器包括池結(jié)構(gòu)，其包括剛性構(gòu)架，其具有上表面，部分上表面是導(dǎo)電的，形成第一導(dǎo)電組件；第二導(dǎo)電組件，其基本上與第一導(dǎo)電組件重疊，并通過絕緣組件與所述第一導(dǎo)電組件間隔。一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通道，其在第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件之間，用于所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的流動(dòng)。第一導(dǎo)電組件、第二導(dǎo)電組件和絕緣組件的結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇以得到大于1米的幾何放大系數(shù)，所述幾何放大系數(shù)與電流能夠流過的表面積對(duì)所述電流能夠流過的距離的比值相關(guān)。對(duì)所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)施加用于引發(fā)時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)的時(shí)間關(guān)聯(lián)性電信號(hào)，信號(hào)檢測(cè)器，其與所述第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)連接，用于測(cè)定時(shí)間關(guān)聯(lián)性響應(yīng)。微處理器，其與所述信號(hào)檢測(cè)器連接，其確定由在所述相中所述化學(xué)和/或生物物質(zhì)的存在而引起的電導(dǎo)變化。
文檔編號(hào)G01N27/08GK102428363SQ201080019930
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者A-A·迪拉尼, 菅沼由典 申請(qǐng)人:A-A·迪拉尼, 菅沼由典