[发明专利]用于分析样品液的微流体元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分析液体样品的微流体元件，所述微流体元件具有基体以及由基体和覆盖层包围的、具有通道结构的微流体管路系统。所述通道结构包括通道和与所述通道处于流体连接的腔室。通过所述通道将液体引入到所述腔室中，其中应该有针对性地使液体进入到所述腔室中。

背景技术

这种微流体元件或者测试载体例如用于生物化学化验，在所述化学化验中，对液体参量的检验发生在腔室中。 这种测试使用在体外诊断系统中，例如用于免疫检验。该免疫测试经常需要多级反应操控，从而以多个子步骤实现测试程序。例如待检验的样品首先被引入样品腔室中，其在那里与固定的、也就是与固定在腔室中当地的捕捉分子接触，从而在样品液中与捕捉分子互补的分子能够与捕捉分子反应。所述捕捉分子能够以各个点的形式、但也能够作为微阵列固定。当应该检测在腔室中的各种样品参数时，微阵列则是有利的。在样品与固定的、例如能够是抗体的捕捉分子反应之后，在另一个过程步骤中以洗涤液对样品腔室进行洗涤。在接下来的步骤中将标签液引入腔室中，或者输送试剂，从而检测抗体能够到达已经结合的分子处。这种标签能够例如是具有荧光标记的捕捉抗体。于是，在另一个步骤中以洗涤液再次进行腔室的洗涤。该步骤例如用于“无结合分离”，即以便去除自由的和未结合的检测抗体、例如与荧光标签结合的抗体。因此如果经常多次连续地进行该洗涤过程，则能够去除全部的自由标签抗体。只有这样可保证去除所有自由抗体，并且仅测量结合的抗体。

受系统限制，在微流体元件中由于空间不足，经常不能够将对于每个过程步骤、具有单独的毛细端头的单独的通道集成在测试载体中或者在微流体元件上。因此必须多次接连地使用通道和阀。为了控制流体流动，例如使用几何形状的阀作为毛细端头。通过横截面突然变化终止了液体毛细输送，在横截面变化时，小通道过渡到较大的腔室。该过渡即形成阀。

但是，为此设计在背景技术中已知的阀和过渡只被使用一次，在多次使用时，它们不能可靠和稳定地排气，从而不能够可靠地保证受控的液体输送。特别在包括含有洗涤剂的溶液的洗涤缓冲时，经常在阀处出现皂膜，从而由皂膜阻碍了阀和通道的排气。此外，受系统限制，残余液体通过高的毛细力或者说附着力经常存留在通道的棱边或者角落中，从而在例如虹吸管（在两个腔室之间形成的S形状或者U形状通道）的毛细填充时，残余液体存留在虹吸管的端部处，在过渡到接下来的腔室中时能够交互流动，并且进而空气在接下来的填充时不再能够排出。液体填充停止并且进而不再能够将液体转送到接下来的腔室中，因为不再满足相关联的通道（管）的原则。该风险尤其存在使用的、具有虹吸管结构并且应该被多次使用的微流体通道中。在其他的阀类型中，在通道中的残余液体不那么严重，因为这里不以相关联的通道作为用于通道结构的功能的先决条件。在必须毛细填充通道段处基本上到处存在所述问题。

在现有技术中已知不同的溶液填料，以便提供能够多次使用的阀。例如在文献US 2007/0134799 A1中和在文献US 6,395,553 B1中提供了一种微流体阀，在所述阀中受弹簧加载的钢球封闭出口。当不能使用通道的虹吸管状的结构时，将这种在制造中昂贵和费时的阀使用在微流体分析测试中。为了输送所述液体，必须将在腔室出口处的阀打开。这通常通过离心力的产生而实现，从而对该阀的使用局限于旋转的测试载体。

在旋转开始时，径向向外挤压在阀内部的钢球并且打开所述开孔，从而液体能够通过阀流动。如果未超过预先确定的旋转速度，则离心力减小，并且作用到钢球上的弹簧的弹簧力起主要作用并且关闭所述阀。为了打开所述阀，除了弹簧力也必须消除阀球的摩擦力。

所述用于控制液体的必需的力也通过离心力经常产生在其他的毛细结构中。但是也已知用于控制液体的其他的方法，所述方法例如概述在DE 10 2005 048 260 A1中。一种控制在旋转的测试载体中的流体的可能性是在两个腔室之间使用虹吸通道，其中通过在径向方向上虹吸通道的进口和出口的合适的布置达到期望的流体控制。例如文献WO 95/33986 A1、WO 95/06870 A1、WO 93/19827 A1或者US 5,160,702 B1也遵循这种设计方案。

尽管在现有技术中努力在考虑生物化学化验的情况下改善微流体的结构，各个通道、特别是虹吸通道的排气的问题还是反复出现。在通过不同的液体多次使用通道时、并且特别在具有相对较小并且处于大约0.4mm的较小的范围中的宽度的虹吸通道中累积所述问题。

发明内容