CN101490555A - 包括气体析出构件的用于分析样品的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于分析一种或多种样品中一种或多种靶分子在该样品内的存在、量或特性的装置，其包含一个或多个捕获位点，其中所述的装置包含气体析出构件。由该气体析出构件析出的气体从捕获位点移去未结合的靶分子并且因此有助于提高所述分析的效力。

Description

包括气体析出构件的用于分析样品的装置

发明领域

本发明涉及用于检测流体样品中一种或多种靶分子的装置的领域，尤其涉及用于检测水溶液中生物分子的装置的领域。此外，本发明涉及旨在简化样品分析的控制电路。

发明背景

本发明涉及检测流体中的靶分子，尤其涉及检测水溶液中的生物分子。检测通常以如此方式进行，从而将待分析的流体提供于含有针对靶分子的捕获位点的基材上，其中所述的靶分子是检测的对象。在靶分子又是DNA链的情况下，此类捕获位点可以是相应DNA链，或在蛋白质测定法情况下，所述捕获位点是抗体。流体中的靶分子随后将结合至所述捕获位点并且甚至在除去流体后仍留在那里。靶分子含有标记物并且以这种方式可以受到检测。

然而，尤其若将检测小体积的样品，则除去样品中未结合但已标记的物质种类是个问题，因为必须除去这些化合物从而不引起稍后误读。在现有技术中，过度洗涤步骤因此是常见的，这一方面延长分析过程，并且在另一方面增加分析装置的复杂性和成本。

发明简述

因此，本发明的目的是提供一种装置，其允许更快地检测需要存在于流体中的微量靶分子。

此目的由根据本发明权利要求1所述的装置解决。因此提供了用于分析一种或多种样品、尤其流体样品中一种或多种靶分子在该样品内的存在、量或特性的装置，所述装置包含一个或多个捕获位点，从而此装置包含用于从所述捕获位点洗掉和/或除去未结合的靶分子和/或多余样品流体的气体析出构件。

意外地，已经证实对于本发明范围内的绝大多数应用而言可以将未结合的物质种类通过引导气体经过它们上方而从捕获位点除去，与此同时不除去结合的靶分子。

本发明的基材具有如下胜过现有技术的优势：

-未结合种类的除去是高效和节省时间的，因此减少需要用于分析的时间量

-不需要洗涤剂或相关的微流体/贮器。

-荧光的外耦合率(outcoupling)得以提高，因为没有光经样品液体从探测器引导离去。

如本领域技术人员将理解，样品可以包含任何数目的物质，包括，但不限于几乎任何生物的体液(例如血液、尿、血清、淋巴液、唾液、肛门与阴道分泌物、汗液和精液)，优选哺乳动物样品并且特别优选人样品；环境样品(例如空气样品、农业样品、水样品和土壤样品)；生物战剂样品；研究样品(即在核酸的情况下)。

如本领域技术人员将理解，靶分子可以是，但不限于扩增反应(包括靶扩增和信号扩增)的产物；纯化的样品如纯化的基因组DNA、RNA、蛋白质等；原始样品(细菌、病毒、基因组DNA，等)；生物分子化合物，如但不限于核酸及相关化合物(例如DNA、RNA、寡核苷酸或其类似物、PCR产物、基因组DNA、细菌人工染色体、质粒等)、蛋白质及相关化合物(例如多肽、肽、单克隆或多克隆抗体、可溶性或结合型受体、转录因子等)、抗原、配体、半抗原、糖类及相关化合物(例如多糖、寡糖等)、细胞碎片如膜碎片、细胞器、完整细胞、细菌、病毒、原虫等。

如本领域技术人员将理解，可以在所述的样品和/或靶分子上进行几乎任何实验操作。

根据本发明的优选实施方案，由气体析出构件析出的气体通过电解样品溶液而产生。

根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件通过施加≥1.2V且≤10V的电压使气体析出。已经证明这是旨在以可重复方式获得合适气泡的适宜电压范围。根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件通过施加≥2V且≤4.5V的电压使气体析出，根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件通过施加≥2.5V且≤3.5V的电压使气体析出。

根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件通过使用≥10^-8A且≤10^-6A的电流使气体析出。

已经证明在广泛类型应用领域中这是旨在以可重复方式获得合适气泡的适宜电压范围。

根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件通过使用≥2.5×10^-8A且≤7.5×10^-7A的电流使气体析出，根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件通过使用≥5×10^-8A且≤5×10^-7A的电流使气体析出。

根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件的气体析出部分所处的位置与捕获位点相距≥0mm且≤5mm。已经证明该距离在实践中有利于本发明范围内的广泛类型应用领域。根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件的气体析出部分所处的位置与捕获位点相距≥10μm且≤1mm、优选≥100μm且≤500μm。

应当指出在通过电解样品溶液(其在大部分应用中是基于水的)而实现气体析出的情况下，根据本发明解决办法的优选实施方案，仅气体析出构件的氢气析出部分将加以使用，而氧气析出部分优选地与所述捕获位点相隔更远存在，或根据另一种优选的实施方案，所述氧气析出部分位于该装置的独立部件中。

在本发明范围内的使用这种结构的气体析出构件的实施方案中，优选该气体析出构件的氢气析出部分所处的位置与捕获位点相距≥0mm且≤5mm。已经证明该距离在实践中有利于本发明范围内的广泛类型应用领域。根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件的气体析出部分所处的位置与捕获位点相距≥10μm且≤1mm、优选≥100μm且≤500μm。

在本发明范围内的一些应用中，氧气可能损害捕获位点、靶分子或标记物，其在绝大数应用中是荧光染料，其中已知某些荧光染料对氧气相当敏感。因此，优选的是若在气体析出构件中仅利用氢气，则将氧气约束在溶液中和/或在该装置的远距离部分处析出。

根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件包含至少一对电极。

根据本发明的优选实施方案，该气体析出构件也适用于充当将分子、尤其靶分子输送至捕获位点的构件。根据本发明的一个实施方案，用于输送的方法可以以电泳输送形式(若粒子带电荷，如在DNA和蛋白质的情况下)或通过针对不带电分子的介电电泳提供。此类不带电分子可以例如是用抗体包被的珠。在后一种情况下，优选的是使构件备四相的行波。可选地，根据本发明的一个实施方案，由气体的局部产生导致的压力差可以用来移动含有靶分子的溶液并且因此创造混合并提高捕获几率。

可选或此外，及就本发明的另一种实施方案而言，可以产生电渗运动以创造混合并提高捕获几率。

本发明还涉及一种气体析出控制构件，其特别用于从本发明装置的至少一个捕获位点中除去未结合的靶分子和/或多余样品流体，所述的气体析出控制构件包括控制所析出的气泡形成和/或运动的反馈机构。

然而，应当指出这种气体析出控制构件也在没有本发明装置情况下具有本发明用途，并且可以用于广泛类型的其它应用中。

众所周知，在广泛的应用中，由液体的气泡生核作用不是一个清楚描述的过程，并且可以是极为不可预测的，因为它依赖于众多的装置参数，如气体析出构件的表面和/或局部是否存明显粗糙或样品液体的电导率。此外，对于广泛类型的应用而言，使得一个捕获位点进一步杂交(因为信号是微弱的)、同时终止信号已经达到最大值的另一位点是不可能的或极困难的。

因此根据本发明的一个实施方案，有利的是提供这样的气体析出控制构件，从而允许气泡的受控发展。

在本发明的一个优选实施方案，所述控制构件包括精确控制气泡的量和/或形成和/或移动的反馈机构。该反馈机构可以例如是至少一种有源控制电路和/或可以包含至少一种激发构件。

根据本发明的优选实施方案，所述气体析出控制构件包含用于气体析出的至少两个电极，并且所述反馈机构包含由至少一个电容器和/或电阻器构成的阻抗网络，所述至少一个电容器和/或电阻器位于所述电极之间，旨在测量所述电极之间的电容和/或电阻以控制气泡的形成和/或运动。

这种反馈机构可以通过测量例如两个相邻电极之间的电容和/或电阻改变并比较该值与预定值而控制由气体析出构件析出的气体的量和/或运动。

可以以如此方式调节在本发明一个实施方案中的气体析出控制构件，从而在改变阻抗、电阻和/或电容时，通过所述激发构件可启动信号以激活第三电极。

由于样品溶剂(其在大部分应用中将是水基的)具有比由气体析出构件所析出气体极其不同的电阻，故可以容易地测量电容和/或电阻的差异并且因此可以极精确地确定“气前缘”沿电极行进多远。

在本发明的又一个实施方案中，电极排列为有源矩阵如大面积电子(Large Area Electronic(LAE))技术例如LTPS，从而可以在每个捕获侧面上各布置几个电极。

有利地在这种矩阵中，在每一侧面上的样品流体可以及时地在任何点处排出。这使得在最大信号水平上终止杂交，或可选地，创造一连串其它方面相同的侧面，但是在所述侧面中已经及时地在不同的点上终止所述杂交并且因而使得这种杂交的动力学受到表征。

根据本发明的又一个实施方案，该装置还包含至少一种气体引导构件。

术语“气体引导构件”在本发明环境中尤其意指和/或包括任何构件，其能够至少部分地沿所述装置上或该装置内的预选途径引导至少一部分从气体析出构件中析出的气体。

通过做到这点，对于在本发明范围内的广泛类型应用而言可以构建更紧凑的装置和/或增加检测的时间。

根据本发明的又一个实施方案，气体引导构件能够以如此方式选择气泡的大小，从而具有某种大小或更大的气泡受到该气体引导构件引导，而更小的气泡基本上不受引导。

根据本发明的又一个实施方案，气体引导构件能够引导平均大小≥1μm且≤500μm，优选≥5μm且≤100μm和最优选≥10μm且≤50μm的气泡，而更小和/或更大的气泡基本上不受引导。

在此上下文中，术语“大小”尤其意指最小尺度，此时气泡由气体引导构件的几何形状和/或其它特征确认。

通过做到这点，对于在本发明范围内广泛类型的应用而言可以更快和/或更高效地从捕获位点中除去未结合的靶分子。

根据本发明的又一个实施方案，该气体析出构件析出多种气体并且气体引导构件能够在所述的多种气体之间以如此方式作出选择，从而某些气体受到该气体引导构件引导而其它气体不受该气体引导构件引导。

通过做到这点，在多种气体由气体析出构件析出的情况下，对于广泛类型的应用而言可以避免因气体析出构件所析出的潜在反应性或有害气体引起的缺点，因为这些气体将不受气体引导构件引导。

根据本发明的又一个实施方案，气体析出构件通过分解水而析出气体，并且气体引导构件适用于仅基本上引导氢气，而氧气基本上不受到引导。

根据本发明的又一个实施方案，气体析出构件包含水凝胶材料。

术语“水凝胶材料”在本发明的含义中尤其意指和/或包括水溶性聚合物链的网络。

根据本发明的实施方案，水凝胶材料包括聚甲基丙烯酸材料.

根据本发明的实施方案，水凝胶材料包括因至少一种甲基丙烯酸单体与至少一种多官能性甲基丙烯酸单体聚合而产生的聚甲基丙烯酸材料。

根据本发明的实施方案，甲基丙烯酸单体选自包括甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙基酯、甲基丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯(ethoxyethoxyethyl(meth)acrylate)或其混合物的组。

根据本发明的实施方案，多官能性甲基丙烯酸单体是双-甲基丙烯酰基和/或三-甲基丙烯酰基和/或四-甲基丙烯酰基和/或五-甲基丙烯酰基单体。

根据本发明的实施方案，多官能性甲基丙烯酸单体选自包括双甲基丙烯酰胺、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚-A-二(甲基)丙烯酸酯或其混合物的组。

根据本发明的实施方案，聚甲基丙烯酸材料中的交联密度是≥0.05且≤1。

在本发明的含义中，术语“交联密度”尤其意指或包括以下定义：交联密度δ_X在本文中定义为δ_X＝X/(L+X)，其中X是多官能性单体的摩尔分数并且L是直链的摩尔分数。在线形聚合物中δ_X＝0，在完全交联体系中δ_X＝1。

根据本发明的又一个实施方案，气体析出构件包含纳米多孔材料。

根据本发明的优选实施方案，纳米多孔材料包含弹性聚合物材料，优选地选自包括橡胶、高弹体、聚合物耐性材料(polymeric resist material)、聚丙烯酸材料或这些材料的混合物的组。

根据本发明的实施方案，水凝胶和/或纳米多孔材料的开口孔隙度是≥0％且≤70％。对于广泛类型的应用而言，这进一步增加水凝胶材料和/或纳米多孔材料对气体引导构件的适用性。

根据本发明的实施方案，水凝胶材料和/或纳米多孔材料的孔隙度是≥1％且≤40％、更优选≥3％且≤20％。

在本发明的含义中，术语“孔隙度”尤其意指或包括材料中所有孔隙或空隙的体积与材料总体积的比率。换而言之，孔隙度是非固态体积对材料总体积的比例。在本发明的含义中，孔隙度尤其是0％与100％之间的分数。

根据本发明的优选实施方案，在水凝胶和/或纳米多孔材料内部的空隙的平均孔隙大小是≥10nm且≤2μm、优选≥50nm且≤1μm并且最优选在≥100nm且≤500nm。

根据本发明的实施方案，水凝胶和/或纳米多孔材料在运行期间可以包含水和小离子和/或配置在包含水和小离子的环境中。

根据本发明的实施方案，水凝胶材料和/或纳米多孔材料还包含乳化稳定剂。已经证实乳化稳定剂的添加，尤其在水凝胶材料和/或纳米多孔材料成型期间，有助于控制用于本发明范围内广泛类型应用中的孔隙度。

根据本发明的实施方案，乳化稳定剂选自包括聚醚、烷基化聚醚及其混合物的组。

根据本发明的实施方案，水凝胶材料和/或纳米多孔材料在水溶液中(即在运行期间的潮湿环境中)的电导率是≥10μS/m且≤5S/m，优选≥100μS/m且≤1S/m，最优选≥1mS/m且≤500mS/m。

根据本发明的实施方案，水凝胶材料和/或纳米多孔材料在水溶液中(即在运行期间的潮湿环境中)的电导率与分析物的电导率相差小于10倍，优选小于5倍。

根据本发明的实施方案，水凝胶材料和/或纳米多孔材料排列在基材顶部上作为一层，其中所述的基材包含电极。所述层的厚度优选地在≥1μm至≤1mm之间(在潮湿状态下)，更优选在≥10μm至≤500μm之间，最优选地在≥30μm至≤200μm之间。

根据本发明的实施方案，用于气体引导构件的水凝胶材料或可选材料是弹性材料，其弹性模数E(在潮湿状态下)是>100kPa且<500MPa，优选E>1MPa且<100MPa。

已经发现对于绝大多数应用而言，以这样的方式增加气体的形成和引导。优选地，无气体形成时通道关闭，而当形成气体时通道开放。

根据本发明的实施方案，气体引导构件包含连接材料，其有助于将水凝胶材料与装置连接。

根据本发明的实施方案，不在装置中均匀铺开连接材料，而该装置包括其中存在该连接材料的区域和其中不存在该连接材料的其它区域。

通过做到这点，气体引导构件的布局对于广泛类型的应用而言可以非常容易地加以简化，从而在该装置中沿预选途径(并且其由此称作“通道”)的区域(在所述区域内气体不受到引导)内不应用连接材料，而在与这些区域毗邻的区域中，水凝胶材料经所述连接材料连接于所述装置。

根据本发明的实施方案，以如此方式排列通道，从而它们形成盲端构型，气体形成区域位于所述通道的末端(并且捕获探针沿通道或在通道的出口上分布)。

根据本发明的实施方案，水凝胶材料和/或纳米多孔材料在基材顶部形成细长的通道，所述通道的宽度是≥1μm且≤500μm，优选≥50μm且≤100μm。

根据本发明的实施方案，所述装置包含玻璃基材和在所述基材上的多个电极，并且连接材料主要配置在玻璃基材中不被所述多个电极覆盖的部分上。

根据本发明的实施方案，连接材料包含硅烷材料。通过做到这点，对于广泛类型的应用而言，这大大便利于将所述连接材料主要应用于玻璃基材中不被所述多个电极覆盖的部分上，此后硅烷将与玻璃表面反应和/或结合，同时不存在或基本上不存在与电极反应或结合。

根据本发明的实施方案，连接材料从选自包括甲基丙烯酸甲氧基硅烷(methacrylicmethoxsilane)、氨基甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基-丙基-甲基丙烯酸酯或其混合物的材料的组中选出。在此方面，将US 6,960,298通过引用的方式并入。

根据本发明的实施方案，将所述的连接材料(例如通过喷墨印刷或微接触印刷或其它)以印花方式(pattem wise)印制到所述基材上，随后沉积形成气泡引导构件的纳米多孔层或水凝胶层。这种印花(pattering)方法在WO2005/015295及其引用的文献中更详细地描述，所述专利通过引用的方式全文并入。

根据本发明的实施方案，在气泡形成区中，存在配置用于改善气体自液相成核的气体成核构件。

根据本发明的实施方案，该气体成核构件包含局部表面粗糙度或其它拓扑表面修饰(如小尖头或针)或小(50nm-5μm)粒子如尘埃、沙、玻璃或盐粒子。

本发明还涉及用于分析一种或多种样品、尤其流体样品中一种或多种靶分子在该样品内的存在、量或特性的方法，包括以下步骤：

(a)提供如上所述的装置

(b)添加一定量的样品至基材，优选地添加至该基材上一个或多个定义的区域

(c)使得样品中的靶分子可能与一个或多个捕获位点结合

(d)从气体析出构件中析出气体以除去未结合的靶分子，任选地使用气体引导构件

(e)任选地通过气体析出控制构件控制并最终终止气体析出。通过做到这点，对于本发明范围内的广泛类型的应用而言可以快速而可靠地检测样品中的靶分子、甚至微量靶分子。

本发明的基材、方法、气体析出控制构件和/或装置可以用于广泛的系统和/或应用，它们中的一种或多种如下：

-用于分子诊断的生物传感器

-快速及灵敏地检测复杂生物学混合物例如血液或唾液中的蛋白质及核酸

-旨在创造局部pH变化用于细胞裂解或蛋白质操作的电解

-用于化学、制药学或分子生物学的高通量筛选装置

-例如用于例如犯罪学中的DNA或蛋白质、用于(在医院中)现场测试、用于中心实验室中或科学研究中诊断的测试装置

-用于心脏病学、感染性疾病及肿瘤学、食品及环境诊断法中的DNA或蛋白质诊断的工具

-用于组合化学的工具

-分析装置。

前述的部件以及请求保护的部件和根据本发明在所述实施方案中待使用的部件在其大小、形状、材料选择和技术概念方面不存在任何特殊例外，从而可以无限制地使用相关领域中已知的选择标准。

附图简述

本发明目的的额外细节、特征和优势在从属权利要求、图及相应图的以下描述及实施例中披露，其中所述的实施例以示意性方式显示本发明装置的几个优选实施方案。

图1显示根据本发明第一实施方案的装置的极具示意性的局部俯视图；

图2显示根据本发明第二实施方案的装置的极具示意性的局部俯视图；

图3显示在析出气体之前，略微沿着图2线II-II的图2装置的极具示意性的截面局部视图；

图4显示在一定量的气体析出后，图3装置的极具示意性的截面局部视图；

图5显示在一定量的气体析出后，图3装置的极具示意性的截面局部视图，其中所述的量高到足以从捕获位点中除去未结合的靶分子；

图6示意性地显示有源控制构件，其包括根据本发明一个实施方案的反馈机构；

图7示意性地显示根据本发明一个实施方案的激发构件；和

图8显示包含根据本发明又一个实施方案的气体引导构件的装置的示意性透视图。

图1显示根据本发明第一实施方案的装置1的极具示意性的局部俯视图。该装置包含四周由两个电极20a和20b环绕的捕获位点10。应当指出捕获位点10实际上可以包含针对样品中几种待分析靶分子的多个捕获位点；然而，该装置也可以包含几组捕获位点，它们均由电极环绕。每个捕获位点的电极数目不限于2个。

图2显示根据本发明第二实施方案的装置1的极具示意性的局部俯视图。在该实施方案中，描述了几个伸长的电极20a、20b、20c和20d。仅显示几个电极和仅显示一个捕获位点；然而，任何本领域技术人员清楚的是在本发明范围内的绝大部分应用将使用多个电极及捕获位点。

图3显示在析出气体之前，略微沿着图2线II-II的图2装置的极具示意性的截面局部视图。在图3中(极具示意性地)显示(例如(如核酸中)经氢键)结合于捕获位点10的靶分子。所述靶分子用荧光染料(其由正方形“指示”)标记。然而，在样品溶液30中存在其它几种未结合的靶分子，在未洗去时，所述未结合的靶分子可能导致对分析的误读。

图4显示在一定量的气体析出后，图3装置的极具示意性的截面局部视图；图5显示在一定量的气体析出后，图3装置的极具示意性的截面局部视图，其中所述的量高到足以从捕获位点中除去未结合的靶分子；

从图4和图5中，可以清楚地看到因为气体经电极析出，产生了除去未结合的靶分子的气泡，而结合的靶分子将因其结合作用而留在捕获位点10上。

电极20a-d也可以用来监测气泡的析出，因为该气体(在该实施方案中主要是氢气)具有比样品溶液(在本实施方案中基本上是水)极为不同的电阻。因此通过监测电极20a至20d之间的电容和/或电阻，可以观察气泡如何膨胀并且因此观察气体“前缘”如何向电极20d行进。当抵达该电极时，气体析出可以因为未结合的靶分子距离捕获位点10足够远而终止。

图6示意性地显示包括根据本发明实施方案的反馈机构22的有源控制电路21。

在该实施方案中四个电极20a-20d对称地沿装置1的捕获侧面10排列。电极20a-20d分别连接至充当参考值的电阻器。规定激发构件23a比较该电阻R的值与在两个相邻电极20a，20b处所测量的值，其中所述的两个相邻电极之一连接于电阻器R。

最初，对电路21不供电，从而在电极20a-20d附近不发生电解。当在该实施方案中的供电示范性地调到3V时，用脉冲给启动线路输送信号。在此状态下，电极20a与20b之间的电压是3V并且后续其它电极20c至20n之间的电势为0V。当启始脉冲走低时，流体电阻R_FL和电阻器R的电压决定了电极20b处的电压。这两个值在激发构件23(在该实施方案中是触发块(triggerblock))中进行比较(例如图7)。只要此电极由样品流体包围，则在这两个值之间将不存在大的差距。一旦在电极20a处所析出气泡的气泡前缘抵达并包围电极20b，则这两个电极之间的电阻增加，即该电阻从R_FL改变为R_FH，而触发块23测量电极20b处的电压降。这种差距引起触发块23触发(fire)。这随后迫使电极20b至3V并使分压器作用在电极20b及20c的流体电阻R_FL同连接于电极20c的电阻器R之间发生，这些步骤重复直至该电极结构的末端。根据需要，可以通过在一个后续电极中启动高电压而随时终止该过程(若不可能终止或若存在更多终止可能性，则纠正该过程)。

一旦电阻R_FL走高，则可以自动地迫使电极20a至高电压，从而终止在这两个电极20a与20b之间的电解并导致后续两个电极20b与20c之间的电解并因而使气泡在所需的方向上膨大。在电极20a关闭后的一段短暂时间后，气体将由流体吸收。

在一些实施方案中，可以优选在气体“前缘”已经抵达下一个电极后，不通过关闭电极方式终止气体析出，例如此时应当维持气体以避免降低由气体占据的体积。例如，这可以在如此腔室中是有利的，其中在所述腔室中使用气体来促使活塞向前运动并滞留于该位置中或使之进一步运动。另一方面，若不在该腔室内维持气体，则负压可以出现并且可能使活塞反向移动。

电解的起始点可以每次不同。因此供电在本发明的可选实施方案中不直接调整到3V，而首先调整到较低的电压例如1V。若电解在这个电压上不发生，则仅以略微较高的电压重复启动脉冲。这将循环地加以重复直至实现电解并因而实现气体形成。启动气体形成的电压可以较高或较低，这取决于几种环境，如电极表面，例如明显粗糙度、电荷双层是否在电极上形成、流体的电导率或是否可能在电极上伴随相关的电压降而形成部分绝缘的层。

图7示范性地显示图6中触发块23的可能设计。对于本领域技术人员而言，显而易见的是该触发块23的细节可以用本领域已知的多种可选项替换。

在这个具体实施方案中，将启动脉冲施加至全部触发块23上并且其作用是降低比较电路24的输入至0V。这引起比较电路24的输出上行，这使tan IN末端25(它初始也在0V上)连接至比较电路24，并引起输出26至0V(Output 26 to 0V)。当启动脉冲下行时，输入电压IN是由流体电阻R_FL和电阻R的分压器所引起的电压。当输入电压IN随气泡析出而下降时，输入电压IN达到此比较电路的转换点例如-1V并引起所述比较电路的输出OUT下行。这关闭OUT的连接至0V从而下一阶段可以发挥作用并且它还升高IN至3V以终止在该输入上的电解。将比较电路的输入也降至-3V以确保该比较电路的输入保持低下。

所述比较电路可以使用标准技术容易地构建。常用LPS中的一项技术是使用处于转换模式下的反相器和电容器以便能将-1V参考电压存贮为反相器的转换点。

图8显示包含根据本发明又一个实施方案的气体引导构件的装置1′的示意性透视图。该装置包含玻璃基材15，在玻璃基材15上提供两个电极20a，20b。应当指出装置1’是高度示意性的并且在大部分实际应用中电极的数目将很有可能高得多。

所述气体引导构件包含水凝胶材料30，其通过连接材料40连接至玻璃基材15。连接材料40优选地如上所述。玻璃基材中用电极20a，20b覆盖的部分基本上不与水凝胶材料连接，从而-若产生气体-该水凝胶材料将形成通道50。应当指出通道50也是高度示意性的，并且在大部分应用中，该通道的形状和尺度将很有可能是不同的。

根据一个-非限制性-实施例，混合从80％去离子水与20％丙烯酰胺/N，N-甲叉双丙烯酰胺(比例5:1)的混合物产生的水凝胶材料并添加2wt％Irgacure 2959(光引发剂)。

连接材料40是三甲氧基甲硅烷基-丙基-甲基丙烯酸酯。

在所述装置上，存在几个捕获位点(将其中两个称作10a和10b)。以如此方式设置该装置的布局，从而在施加电流时会释放氢气的一个电极20a上提供捕获位点。在释放氧气的另一个电极20b上不存在捕获位点。

应当指出以如此方式布置水凝胶材料从而允许氧气经过此水凝胶材料而解吸附，而氢气不能漂移穿过此水凝胶材料。

当施加电流时，应当使氢气在电极的部分60周围开始产生。在该实施方案中以如此方式设置水凝胶材料从而仅具有特定大小的气泡漂移离开电极的末端部分60。

当以合适大小和数目产生气泡(在图中未显示)时，它们将从电极20a的末端部分60漂移经通道50直抵该电极的部分70，在这里释放氢气。因为在氢气的路径中存在捕获位点10a、10b，将去除未结合的靶分子；由于装置1′的布局，全部未结合的靶分子将因此在“单个步骤”内从全部捕获位点10a、10b中除去。

在以上详细实施方案中要素和特征的具体组合仅是示例性的；还清晰地构思了这些教导内容与其它教导内容在本说明书及通过引用方式并入的专利/申请书中的相互交换以及替换。如本领域技术人员将认识到，本领域术人员将对本文中所述内容进行变动、修改或其它实行而不偏离如请求保护的本发明精神和范围。因此，前面的描述仅是举例性的并且不意在是限制性的。本发明的范围在以下的权利要求书及其等效物中定义。此外，说明书和权利要求书中所用的附图标记不限制如请求保护的本发明范围。

Claims (10)

1.一种用于分析一种或多种样品、尤其流体样品中一种或多种靶分子在该样品内的存在、量或特性的装置，其包含一个或多个捕获位点，其中所述装置包含用于从所述捕获位点洗掉和/或除去未结合的靶分子和/或多余样品流体的气体析出构件。

2.根据权利要求1所述的装置，其中由所述气体析出构件析出的气体通过电解样品溶液而产生。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述气体析出构件通过施加≥1.2V且≤10V的电压使气体析出。

4.根据权利要求1-3任一项中所述的装置，其中所述气体析出构件所处的位置与捕获位点相距≥0mm且≤5mm。

5.根据权利要求1-4任一项中所述的装置，其中所述气体析出构件包含至少一对电极。

6.气体析出控制构件，尤其用于从根据权利要求1-5的一项中所述装置的至少一个捕获位点除去未结合的靶分子和/或多余样品流体，所述的气体析出控制构件包括控制所析出的气泡的形成和/或运动的至少一个反馈机构。

7.根据权利要求所述6的气体析出控制构件，包含用于所述气体析出的至少两个电极，其中所述的反馈机构包含由至少一个电容器和/或电阻器构成的阻抗网络，所述的至少一个电容器和/或电阻器位于所述电极之间，旨在测量所述电极之间的电容和/或电阻以控制气泡的形成和/或运动。

8.根据权利要求1-7任一项中所述的装置，还包含气体引导构件。

9.根据权利要求1-8任一项中所述的装置，其中所述的气体引导构件包含水凝胶和/或纳米多孔材料。

10.一种系统，其整合了根据权利要求1-5、8和/或9任一项中所述的装置和/或根据权利要求6和/或7所述的气体析出控制构件，并且用于一种或多种以下应用中：

-用于分子诊断的生物传感器

-快速及灵敏地检测复杂生物学混合物例如血液或唾液中的蛋白质及核酸

-用于化学、制药学或分子生物学的高通量筛选装置

-例如用于例如犯罪学中的DNA或蛋白质、用于(在医院中)现场测试、用于中心实验室中或科学研究中诊断的测试装置

-用于心脏病学、感染性疾病及肿瘤学、食品及环境诊断法中的DNA或蛋白质诊断的工具

-用于组合化学的工具

-分析装置。

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