CN1597119A - 用于对限定的液量进行操作的装置 - Google Patents

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Abstract

用于对限定的液量进行操作的装置，具有以下特征：该装置包括至少一个固体件(1)；该固体件(1)具有产生不同毛细力作用的表面区(6，7)；一个或者多个第一表面区(6a－6e)具有一微结构和/或毫微结构的表面；各微结构和/或毫微结构的表面具有规则设置的结构单元(A－E)；固体件和结构单元由一种材料组成并整体相连；一个或者多个第一表面区(6a－6e)具有试剂；一第二表面区(7)包围至少一个所述的第一表面区。

Description

用于对限定的液量进行操作的装置
技术领域
本发明涉及用于操作液体的装置和用于制造这种装置的方法，以及这种装置的应用。
背景技术
专利文献WO 02/085520 A2公开了一种物体，其表面具有可用液体不同浸润的第一和第二表面区。在此方面，这些表面区例如一方面是亲水的，另一方面是疏水的。这些表面在油性溶液方面同样可以是亲脂的或疏脂的。该文献中提到两种制造不同表面区的方法。因此，一方面可以通过涂层达到不同的浸润特性。这些涂层例如可以通过采用后面涂层步骤的平版印刷方法实现。另一方面，不同的浸润特性可以通过微结构实现，正如在以表面不同粗糙度为依据的情况下所谓的Lotus-效应中那样。这些不同的粗糙度可以通过相应表面区的微结构获得。在此方面，微结构内部将液体保持在这些表面区内的毛细力产生了作用。该文献作为制造微结构的举例提到了化学处理或者离子辐射。
如果微结构通过化学处理，在这里特别可以考虑腐蚀或者通过离子辐射进行加工，那么在目前公知的这类固体件中，会形成结构不均匀的表面。这种表面通过计算不能精确掌握。因此，很难精确给出作用的毛细力。然而，如果制造出具有不同毛细力的表面区，那么就可以有利地准确了解每个表面区作用的毛细力，或去制造具有所要求的毛细力的表面区。
通过公知方法制造微结构的另一问题是，将液体保持在表面区之一内并由此也预先规定可以储存在表面区内液量的作用的毛细力相当小。因此，只有相当小的液量可以储存在微结构的表面区内。
公开号为US 6,451,264 B1的文献公开了一种装置，它是通过通向不同室的弯曲毛细通道输送液体，室内可以测试液体规定的反应。该装置中设置对此适用的干燥试剂。在此，干燥试剂优选设置在测试液体的室内。
在弯曲毛细通道的情况下出现这种情况，即，在半径较小的壁上的液体输送速度快于半径较大的对面的通道壁。因此，液体通过弯曲通道的均匀运动通常是不可能的。为解决这一问题，所述文献提出，在弯曲通道内设置带有均匀设置的结构单元的微结构表面，其保证液体在弯曲通道内的均匀运动。如果液体到达弯曲通道内的这种微结构表面区，该微结构表面区首先注入液体。只有在该微结构表面区完全注满液体的情况下，输送力才产生作用，将液体在输送方向上重新从微结构表面区排出。因此避免了液体沿较小半径通道壁输送速度快于沿较大半径通道壁输送速度的情况。液体被均匀地输送过弯曲的通道。
因此，上述文献所述装置弯曲通道内的微结构表面区不适于或者不用于储存或者存放液体。微结构表面区的目的，是保证液体在弯曲通道内的均匀运动。因此，公开号US 6,451,264 B1文献中所公开的这样的装置不适合本发明意义上的液体操作，特别是不适合储存或者存放确定的液量。
公开号US 6,368,871 B1的文献也公开了一种装置，其具有上面设置微结构单元的表面区。该表面在通道的扩径部位上从一个通道壁向对面的通道壁延伸。该结构的作用是从流经室的液体中过滤出确定的物质，以便提取或者浓缩该物质(第7栏，第40-57行)。通道内表面区的微结构单元既不适合也不能设想储存或者存放确定的液量。也没有公开将确定量的试剂放入表面区内。
发明内容
现有技术的这些问题依据本发明通过权利要求1所述的装置得以解决。依据本发明装置的优选实施方式来自与此相关的从属权利要求。依据本发明的装置可以按照极利要求39-46所述的方法制造或依据权利要求47-50进行使用。
依据本发明用于操作液体的装置具有一固体件。该固体件如公知那样具有不同毛细力作用的表面区。在此方面，一个或者多个第一表面区具有微结构和/或毫微结构的表面，它们具有均匀设置的结构单元。其中，结构单元与其余固体件整体连接并由与其余固体件相同的材料组成。
通过均匀设置的结构单元，在一个或者多个第一表面区内产生毛细力，它们的作用是将液体优选滞留在该第一表面区内。毛细力的作用这样大，使得与第一表面区边缘接触的液体被毛细力吸入第一表面区内。在此，通过第一表面区内结构单元的选择和造型，可以调整由结构单元产生的毛细力。在此方面，可以通过试验不同的几何形状或者通过有针对性地计算几何形状的毛细力进行调整。通过确定第一表面区的毛细力，可以确定在第一表面区内储存或者存放的液量。这样，可以在第一表面区内存放和固定(例如干燥)确定量的一种或者各种不同的试剂液体。由此保证将确定量的试剂设置在第一表面区内。稍后可以再将第二液量，例如试样液体加到第一表面区上，其中，该第二液量也可以通过第一表面区的已知毛细力限制，也就是确定。
依据本发明，一个或者多个第一表面区具有一种或者各种不同的试剂。这些试剂可以存放在结构单元之间。此外，试剂可以以颗粒状装入胶囊，其中，该颗粒可以是合成颗粒或者磁性颗粒。第二表面区同样可以具有试剂。
单个试剂或多个试剂可以重悬浮地存放在单个或多个第一表面区内。为此，可以借助于吸移管或者类似装置将液状试剂添加到该装置的第一表面上。随后将试剂干燥。在此，这些试剂并非共价地与表面结合，而是通过适当的液体可以重悬浮。
这些试剂然后可以例如通过试样(液态检验材料)重悬浮。试样为此可以直接加到第一表面区上，或者通过一通道系统，特别是通过从毛细通道通到第一表面区的通道系统从一入口加入。试剂通过与试样的接触溶解并流化。因此它们与试样产生反应。在第一表面区内干燥的试剂一其由于干燥也称为干化学试剂或者干试剂，适用于验证试样的特定成分。在此，干化学试剂的作用是使试样的成分可见。这一点可以通过简单的着色或者通过常用的酶促化学发光指示反应产生。然后可以例如通过光技术检查或者仅凭肉眼对反应进行分析。除了所述的光学方法外，也可以例如通过装置上的电极采用电化学分析法。
试剂也可以持续存放在依据本发明装置的第一表面区内。试剂然后可以作为生物化学探子使用，其中，第一表面区上试样液体内存在的物质有目的地与这种生物化学探子结合，从而可以验证该物质。持续存放在第一表面区内的试剂不通过试样液体重悬浮。确切地说，试剂牢固地嵌在第一表面区的表面中。试样液体中存在的物质与这些存放的试剂产生反应。反应制品不能冲洗。确切地说，该反应制品必须在第一表面区当场例如通过光学方法进行检查。
依据本发明的装置例如可以通过下列方法制造。首先，在固体件的表面通过对固体件的加工(例如切削加工，激光加工或者离子辐射加工)制造表面区，其中，在这些表面区内至少部分产生不同的毛细力。加工时在第一表面区内制造由均匀设置的结构单元构成的微结构和/或毫微结构表面。同样可以在制造固体件时，例如通过压铸(微压铸)将第一表面区的微结构在固体件的表面内成型。固体件具有优点地由塑料组成。但依据本发明装置的固体件也可以采用玻璃或者硅制造。
在依据本发明的装置中，可以具有最好是平面的第二表面区，也就是说，没有微结构或者毫微结构构造。在第二表面区中，必要时毛细力的作用与第一表面区相比最好较小，从而液体优选存放在第一表面区内或优选由第一表面区接受。
在依据本发明装置的第一表面区内，可以产生不同大小的毛细力。
具有使第一表面区微结构化和/或毫微结构化的依据本发明装置的结构单元可以包括立柱和/或碑柱。立柱的直径可以从0.1到500μm。立柱或碑柱到立柱或碑柱的距离可以从0.1到500μm。
立柱或碑柱可以具有圆形或者多角形的横截面。立柱或碑柱的直径具有优点地为0.1到500μm。
此外，结构单元还可以包括槽，其宽度最好从0.1到500μm，深度从0.1到500μm。槽最好平行设置，彼此距离从0.1到500μm，并最好0.1到500μm深。槽可以直线或者环形构成。槽同样可以具有缺口式横截面。依据本发明，槽可以相互连接，并构成通道式结构，例如网络式或者折回式的通道结构。
此外，在依据本发明装置中，作为结构单元设置隔片。这些隔片的宽度从0.1到500μm，高度从0.1到500μm。具有优点的是，隔片的距离从0.1到500μm并彼此平行设置。
对于凹陷的第一表面区，也可以用缺口作为结构单元，它们加设于凹陷的第一表面区的边缘内。这种缺口例如作为克服毛细阻塞的装置，从文献US6,296,126 B1，附图6，参考符号17中有所公开。
在依据本发明的装置中，一个或者多个第一表面区可以相对于周围的表面凹陷或者凸起。表面特性的这种跃变式变化和由此产生的大的毛细力类似于毛细堵塞的情况那样，导致明显限定凸起或凹陷的表面区的毛细跃变。
第一表面区可以按矩阵方式设置，其中，第一表面区部分或者最好全部被第二表面区包围。在此，第一表面区特别是也可以设置在该装置的具有入口和出口的一个室内，从而试样液体可以从该室中流过。然后第一表面区既可以并排也可以前后以一排或者多排设置在该室内，其中，每个第一表面区由第二表面区包围。
依据本发明装置的第一表面区在涂覆试剂之前，可以通过例如像等离子聚合作用的等离子法或者湿化学法发挥功能。由此可以提高存放在第一表面区内的试剂量。
在依据本发明装置的一优选实施方式中，相互连接的第一和/或第二表面区的段相对于周围的表面凹陷。该相互连接的段可以用盖封闭，其中，盖可以由与第一固体件同样构造的第二固体件构成；其中，处于段和盖之间的空间构成一反应室。如果第二固体件类似于第一固体件构成，那么它最好具有第一表面区，该表面区具有优点地与第一固体件的第一表面区相对设置。
依据本发明的这种装置还可以具有一第一入口。该入口具有优点地包括通入反应室的入口通道、入口室和/或盖或者固体件上的入口孔。该入口也可以直接通入第一表面区。
与此相似，在依据本发明的装置中还具有一出口。在此，该出口包括在反应室内起始的出口通道，其上具有优点地连接出口室。该出口室然后可以通过盖或者固体件上的出口孔与外界连接。
依据本发明装置的入口和出口一方面是用于加注和排出试样液体。另一方面，入口和出口还用于在依据本发明的装置中特别是在该装置的反应室中输送过程期间的通气和排气。
此外，在依据本发明的装置中还具有一个或者多个第二入口。该第二入口与第一入口相似，具有优点地具有入口通道、入口室和/或盖或者固体件上的入口孔。入口通道然后与各自一个第一表面区连接。但是也可以设想，第二入口的入口通道与第二表面区连接。
在依据本发明的一种方法中，在固体件上制出第一表面区之后，将含有试剂的液体加入第一表面区上。其中，在不同的第一表面区上可以加入不同的液体。这些液体然后可与其他液体，也就是试样混合，试样与试剂产生反应。这些试剂同样可以例如通过干燥暂时聚积在第一表面区上。试剂然后作为固体件存于表面上。然后可以通过添加试样将这些干燥的试剂溶解。试样然后与溶解的试剂在第一表面区的区域内，在装置的单独反应室上或者在从装置中取出后在装置外面产生反应。此外，还可以采用溶剂溶解干燥的试剂，以便随后在第一表面区的区域内或者在依据本发明装置的其他区域内与试样液体混合，产生所要求的反应。
试剂同样也可以持续聚积也就是说固定在第一表面区内。试剂的聚积可以通过一种共价结合产生。为进行分析，可以将试样加到第一表面区上。然后，如果试样中存在所要分析的物质，那么该物质与相应的第一表面区结合。然后可以通过相应的指示反应对这种结合反应进行验证。
第一表面区的微结构或者毫微结构表面可以在固体件的一凹陷部位内成型。如果该凹陷部位用盖封闭，那么凹陷部位就构成一反应室。具有优点地，有一第一入口通到该反应室。此外，也可以具有一第二入口，加注含有试剂的液体将其封闭在装置内。封闭第二入口的优点是，由此可以精确计量加入装置或反应室内的含有试剂的液体量，随后将它们与外界隔绝。
附图说明
现借助附图详细介绍依据本发明装置的实施例。其中：
图1示出依据本发明第一装置的顶视图；
图2示出依据图1中II-II线的剖面；
图3示出依据本发明第二装置载体的顶视图；
图4示出与图3中IV-IV线相应的依据本发明第二装置的剖面；
图5示出依据本发明第三装置载体的顶视图；
图6示出与图5中VI-VI线相应的依据本发明第二装置的剖面；
图7示出依据图5中VII-VII线依据本发明第三装置的剖面；
图8示出依据图5中VIII-VIII线依据本发明第三装置的剖面；
具体实施方式
图1和2中示出的依据本发明的装置由称为载体1的长方六面体形固体件细成。载体1的上面具有第一表面区6a-6e和第二表面区7。第一表面区6a-6e彼此相距设置，每个第一表面区6a-6e具有在顶视图中呈矩形的形状。载体1的这些第一表面区6a-6e具有微结构表面。而包括第一表面区的第二表面区7则平面地构成。通过第一表面区6a-6e内的微结构表面，毛细力在第一表面区6a-6e区域内的作用大于第二表面区7。
在第一表面区6a-6e中，表面按照不同方式加工成微结构。但同样的装置用于特定的用途，也可以按照相同方式将表面加工成微结构。所有第一表面区6a-6e的共同之处在于，第一表面区6a-6e的微结构表面具有均匀设置的结构单元A-E。在此，载体1的各第一表面区6a-6e区别在于其所选择的结构单元的形状。通过不同的结构单元，在第一表面区6a-6e内彼此不同的毛细力产生作用，其对各自微结构的液体储存能力具有特定的影响。
第一表面区6a-6e各结构单元的共同之处在于，它们具有优点地仅通过载体1的机械加工制成，其中，载体1由一种材料组成，结构单元不是通过涂层或者类似方法涂覆到载体1上。
在依据图1和2的载体1中，第一表面区6a-6e中具有以下结构单元A-E。第一表面区6a作为结构单元具有缺口式的槽A。它们彼此平行地沿载体1的横向设置。
与第一表面区6a相距并通过第二表面区7隔开，设置第一表面区6b。该第一表面区6b作为结构单元具有网目状设置的立柱B。这些立柱B具有圆形横截面。
与该第一表面区6b相距并通过第二表面区7隔开，设置第一表面区6c。作为结构单元在这里再次具有槽C，它们同样沿载体1的横向设置，但具有矩形横截面。
通过第二表面区7隔开并与该第一表面区6c相距，设置第一表面区6d。该第一表面区6d作为结构单元具有处于载体1纵向上的隔片D。
通过另一第二表面区隔开，设置载体1的最后第一表面区6e。该第一表面区6e作为结构单元具有柱E，然而与第一表面区6b立柱A的区别在于具有方形横截面。
此外，图3和4示出依据本发明的第二装置。依据本发明的第二装置具有称为载体1的固体件和盖2，其中，在图3中为更容易看清，只在顶视图中示出了载体1。载体1在其上面具有多个相互连接的间隙，由盖2至少部分封闭。由此间隙在载体1的上面构成载体1和盖2之间的空腔或者通道。在此，依据本发明第二装置中的空腔之一构成一反应室4。
反应室4通过入口3、3a、3b和出口5、5a、5b与外界连接。在此，入口包括处在盖2上的入口孔3b，盖与在通过载体1上面的间隙构成的入口室3a连接。该入口室3a通过一入口通道3与反应室4连接。反应室4然后通过出口通道5与出口室5a连接。从该出口室5a通过盖2上的一个出口孔5b形成与外界的连接。
入口通道3、反应室4和出口通道5这样构成，使加入入口3、3a、3b内的液体由于毛细力或者例如像压力等其他输送力的作用，从入口3、3a、3b进入反应室4，并从那里继续向出口5、5a、5b的方向输送。在此，在液体的这种输送过程中，反应室4通过或在本发明第二装置上所需的通气和排气，经由盖2上的入口孔3b或出口孔5b进行。
反应室4的底部由载体1的一段表面构成。该段由相互连接的第一表面区6b、6d和环绕它们的第二表面区7细成。第一表面区6b、6d具有通过均匀设置的结构单元B、D构成的微结构表面。在这些微结构表面6b、6d中，毛细力的作用大于它们周围的第二表面区7。由此第一表面区6b、6d特别容易用水或者水状溶液浸润(亲水的)。
第一表面区6b相对于周围的第二表面区7凹陷。其优点在于，聚积在第一表面区6b内的液体首先必须克服阻止液体从第一表面区6b超过第一表面区6b边缘的毛细力。凹陷的第一表面区6b的边缘因此构成一种毛细阻塞，它阻止液体越过第一表面区6b的边缘输送。
作为结构单元，在依据本发明第二装置的表面区6d中具有彼此平行设置的隔片D。
此外，依据本发明第二装置的第一表面区6b、6d对试剂(在此方面具有优点地涉及不同的试剂)进行处理。也就是说，在将盖2盖到载体1上之前，例如由一调剂器将试剂涂覆在第一表面区6b、6d上。然后将第一表面区6b、6d内的试剂干燥，接着通过将盖2盖到载体1上封闭反应室4。现在可以通过入口3、3a、3b将试样液体加入依据本发明的第二装置内，液体由于毛细力或者例如压力等其他输送力被吸入反应室4并在那里浸润第一表面区6b、6d。
盖2一般通过焊接或者类似方法固定在载体1上。在这种情况下，特别是在焊接时，储存在第一表面区6b、6d内对热敏感的试剂会受到损害。但是，依据本发明的第三装置提供了解决这一问题的办法，如借助继续参阅的图5-8所述那样。
图5-8中示出的依据本发明的第三装置如图3和4所示装置一样，具有载体1和向上限定一反应室4的盖2。此外，依据本发明的第三装置如图3和4所示装置一样，具有入口3、3a、3b和出口5、5a、5b。反应室4通过第一表面区6d和第二表面区7相互连接的一个段构成。在此，第一表面区6d彼此相距并通过第二表面区7隔开设置。图5和6左侧示出的第一表面区6d是一种相对于第二表面区7的周围表面凹陷的表面区。与此相反，图右侧示出的第一表面区6d相对于周围的第二表面区7凸起。作为结构单元，两个第一表面区具有隔片D。其中，左侧第一表面区6d的隔片D沿反应室4的纵向彼此平行设置，而右侧第一表面区的隔片D沿反应室4的横向彼此平行设置。
图中左侧的第一表面区6d与反应室4的侧壁相距，而图中右侧的第一表面区6d利用其结构单元D连接在反应室4的在纵向上延伸的侧壁上。
无论是左侧的第一表面区还是右侧的第一表面区，均通过试剂的第二入口8、8a、8b与依据本发明第三装置的外界连接。这些第二入口具有通入第一表面区6d内的入口通道8。该入口通道8与一入口室8a连通，入口室上连接一个通过盖2引入的入口孔8b。
依据本发明的这种第三装置的优点是，在将盖2盖到载体1上后，可以通过第二入口8、8a、8b的入口孔8a将试剂加入依据本发明的第三装置内。该试剂例如由于作用的毛细力被输送到第一表面区6d，均匀地分布并在那里干燥。晚些时候则可以将试样液体加入入口孔3b内，该液体由于作用的毛细力通过入口通道3分布在反应室4内。
下面举例介绍依据本发明的装置及其依本发明的应用：
例1：
本发明一优选的实施方式涉及可以检验液体的微结构装置(微型片)。该微型片包括加注区和检验区，带有至少一个微结构的和设置在检验区内部的第一表面区，其由第二表面区包围。第一表面区主要包括均匀设置的柱、隔片或者凹陷部，并可以通过在液体内涂覆(点样)溶解的试剂(化学试剂、酶、抗体、核酸、采用化学试剂涂层的微粒等)及其随后的干燥，存放大多作为验证试剂使用的干燥化学试剂(例如作为指示剂)。
在微型片的一优选实施方式中，第一表面区的表面连续地亲水。在借助调剂器或者吸移管向微型片表面未结构化的部分，例如第二表面上涂覆液滴或确定的液量时，液滴的分布不规则并无法控制，试剂也不均匀地在表面上干燥或固定或者吸收。其后果是降低了随后检验的精确性。
但在依据本发明的实施方式中，其中含有试剂的液滴或液量在借助调剂器或者吸移管涂覆后，保持在结构化的第一表面区的范围内，结果试剂仅在通过表面结构化确定的几何形状区内干燥和存放。这样可以准确预计每个这种斑点的位置，这样借助光学扫描仪简化了在阵列技术中典型使用的斑点自动读取。
通过将大量化学试剂涂覆到大量这种结构化的表面区上，可以提供所谓的阵列试验片。为此在点样后，将微型片的结构化面用盖(粘合膜，塑料片，玻璃片等)封闭到入口和出口。
为对试样液体进行分析，将试样通过入口导入检查室内，在那里各试样成分可与不同的斑点产生反应。
该微型片适用于应用和试验含有像核酸和蛋白生物分子的液体。
例2：固定抗生物素蛋白链菌素(streptavidin)
为固定抗生物素蛋白链菌素，用抗生物素蛋白链菌素涂覆例1所述微型片的微结构化的第一表面区。为此，借助于实验室调剂器(GeSiM)将0.1μl抗生物素蛋白链菌素溶液(0.1M磷酸盐缓冲液中1μg/ml，pH7.0)涂覆在单个微结构化的第一表面上并干燥。随后将多余的未结合的抗生物素蛋白链菌素用0.1M磷酸盐缓冲液、pH7.0冲洗去除。为提高与表面结合的抗生物素蛋白链菌素量，可以使第一表面区在点样前通过例如像等离子聚合作用的等离子法或者湿化学法发挥功能。
为进行分析，将整个微型片表面涂覆不同浓度(PBS中1.0μM)的试样荧光素-生物素，在30秒的培育时间后用缓冲液冲洗去除。随后将微型片在荧光显微镜或者485/525nm(Virtek-读取器)荧光读取器下进行光学测量，其中，荧光强度与荧光素-生物素的浓度相关。
例3：制造抗体微型阵列
在抗体微型阵列中，将高密度的抗体涂覆在塑料片(固体件)的第一表面区上并固定。在抗体固定后，将该塑料片与有通道结构(通道片)的第二塑料片连接，从而通过其通道结构可以将液体从外面导入第一表面区上。为验证试样液体中的抗原，将试样(例如细胞赖氨酸(Zell-Lysat))通过一个入口和所述通道结构导入一反应室4及其第一表面区。在确定的时间间隔后，将试样通过涂覆洗液从反应室去除。通过加入适当的指示溶液可以验证所结合的抗原。
例4：酶促确定尿样中的传染病
反应室内部的单个第一表面区(斑点)含有试剂，用于酶促验证白细胞、亚硝酸盐、白蛋白、潜血和肌酐。在液态试样中存在相应分析物的情况下，测试区内出现变色，例如可以凭肉眼和色度对测试条进行分析或者采用光照技术检查。
例5：确定尿中的绒膜促性腺激素(hCG)(夹心免疫检测)
利用吸移管将确定量的尿样加入装置的入口，从那里通过毛细作用流入中心通道，与此同时在反应室的重悬浮区中，利用第一表面区中带有颜色标记的干燥hCG抗体吸收并溶解。尿样中存在的hCG与在尿样中溶解的hCG抗体结合。
与hCG结合的抗体和未结合的抗体通过毛细力继续流入反应室的测试区内。该测试区内同样具有第一表面区。该第一表面区含有第二种固定的hCG抗体，专用于hCG激素的其他抗原决定基并不能重悬浮。它们同样与可能存在的hCG结合，该hCG已经结合了第一抗体。由此产生一种固定的夹心式分子复合。
通过冲洗步骤，将第一反应室内未结合的抗体去除，并验证结合或通过颜色形成验证hCG。例如可以凭肉眼对测试区颜色的定性来验证试样中hCG的存在。
例6：确定血浆中的葡萄糖
下面介绍化学发光确定血浆中的葡萄糖，其中，葡萄糖酶促通过葡萄糖氧化酶催化成葡糖酸。其中产生的过氧化氢在与露明诺(Luminol，发光氨)的发光反应中反应成为过氧化物酶。在这种情况下，露明诺氧化成3-氨基酞酸盐(3-Aminophthalat)，其中，在蓝色波长区(425nm)中发射光。在这种情况下，所发射的光的强度与葡萄糖浓度成正比，并可通过常用的光敏传感器，例如光电倍增器或者光敏二极管测量。
单个试剂或多个试剂以干燥形式处于装置的重悬浮区的第一表面区内。为此，对装置的第一表面区进行相应的预处理。一般通过调剂器技术将复合形成的试剂以液态形式涂覆在重悬浮区的表面并随后干燥。为此，可以使用可以在微升范围内吸移最小容积的吸移管站或标准实验室机器人(例如Beckman Coulter公司的Biomek)。第一表面区这样构成，使涂覆的液体仅浸润第一表面区，不浸润周围的第二表面区，流入相邻的通道或者空穴内。在本例中，将1μl由葡萄糖氧化酶(100U/μl)、微生物的过氧化物酶关节真菌菌丝枝(200U/μl)和露明诺(10mM)组成的混合物作为试剂在重悬浮区内涂覆并干燥。
在利用例如粘合膜封闭或盖上包括结构化第一表面区的重悬浮区后，该装置可以操作并可以添加相应的试样。也可以将试剂作为固体件，例如亲液体、粉剂、颗粒、片剂、合成颗粒(珠状)等预先置入微型片上为此所设的空穴内。
作为试样，将2μl K2EDTA血或者血浆利用吸移管加入装置的入口，从那里血样通过毛细力进入输送通道，经过重悬浮区并从那里输入培育段。在试样流经重悬浮区期间，干化学试剂初溶解并与试样混合。该培育段的作用是调整化学试剂和试样之间在时间上预先确定的反应时间。使试样完全流经培育区的时间间隔称为反应时间。反应时间可以通过培育区的毛细横截面及其表面特性精确地调整。这样经过预处理的试样最后流入一收集通道，在那里通过处于透明盖上面的外部光电倍增器测量所产生的光信号。

Claims (51)

1.用于对限定的液量进行操作的装置，具有以下特征：
-该装置包括至少一个固体件(1)；
-该固体件(1)具有产生不同毛细力作用的表面区(6，7)；
-一个或者多个第一表面区(6a-6e)具有一微结构和/或毫微结构的表面；
-各微结构和/或毫微结构的表面具有规则设置的结构单元(A-E)；
-固体件和结构单元由一种材料组成并整体相连；
-一个或者多个第一表面区(6a-6e)具有试剂；
-一第二表面区(7)包围至少一个所述的第一表面区。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个第二表面区(7)平面地构成。
3.按权利要求2所述的装置，其特征在于，在第一表面区(6a-6e)内，分别产生不同的毛细力作用，特别是与第二表面区内相比。
4.按权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，结构单元包括立柱和/或碑柱(B，E)。
5.按权利要求4所述的装置，其特征在于，立柱或碑柱(B，E)的直径从0.1到500μm。
6.按权利要求4或5所述的装置，其特征在于，立柱或碑柱(B，E)彼此的距离从0.1到500μm。
7.按权利要求4至6之一所述的装置，其特征在于，立柱或碑柱(B，E)的直径从0.1到500μm。
8.按权利要求4至7之一所述的装置，其特征在于，立柱或碑柱(B，E)具有矩形、圆形、三角形或者六角形横截面。
9.按权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，结构单元包括槽(A，C)。
10.按权利要求9所述的装置，其特征在于，槽(A，C)的宽度从0.1到500μm。
11.按权利要求9或10所述的装置，其特征在于，槽(A，C)彼此的距离从0.1到500μm。
12.按权利要求9至11之一所述的装置，其特征在于，槽的深度从0.1到500μm。
13.按权利要求9至12之一所述的装置，其特征在于，槽(A)缺口式地构成。
14.按权利要求9至13之一所述的装置，其特征在于，槽相互连接。
15.按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，槽构成一种通道式结构，特别是一种网络式结构或者一种折回式结构。
16.按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，结构单元包括隔片(D)。
17.按权利要求16所述的装置，其特征在于，隔片(D)的宽度从0.1到500μm，高度从0.1到500μm。
18.按权利要求16或17所述的装置，其特征在于，隔片(D)彼此的距离从0.1到500μm。
19.按权利要求1至18之一所述的装置，其特征在于，一个或者多个第一表面区相对于周围的表面凸起。
20.按权利要求1至19之一所述的装置，其特征在于，一个或者多个第一表面区相对于周围的表面凹陷。
21.按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，凹陷的第一表面区的边缘具有构成结构单元的缺口。
22.按权利要求1至21之一所述的装置，其特征在于，第一表面区(6)以矩阵方式设置，其中，第一表面区最好完全由第二表面区包围。
23.按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，试剂含有颗粒，其嵌入两个结构单元之间或一个结构单元之内。
24.按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，第一表面区为矩形、圆形/三角形或者六角形。
25.按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，相连接的第一表面区(6a-6e)和/或第二表面区(7)的段相对于周围的表面凹陷。
26.按前述权利要求所述的装置，其特征在于，该段通过由一第二固体件构成的盖(2)封闭；处于该段和盖(2)之间的空间构成一反应室(4)。
27.按前述权利要求所述的装置，其特征在于，该装置具有一第一入口(3，3a，3b)。
28.按前述权利要求所述的装置，其特征在于，第一入口(3，3a，3b)具有一通入反应室(4)中的入口通道(3)。
29.按权利要求27或28所述的装置，其特征在于，第一入口(3，3a，3b)包括一入口室(3a)。
30.按权利要求27至29之一所述的装置，其特征在于，第一入口(3，3a，3b)在盖(2)内或者固体件(1)内有一入口孔(3b)。
31.按权利要求26至30之一所述的装置，其特征在于，该装置具有一出口(5，5a，5b)。
32.按前述权利要求所述的装置，其特征在于，出口(5，5a，5b)包括一始于反应室(4)的出口通道(5)。
33.按权利要求31或32所述的装置，其特征在于，出口(5，5a，5b)包括一出口室(5a)。
34.按权利要求31至32之一所述的装置，其特征在于，出口(5，5a，5b)在盖(2)或者固体件(1)内有一出口孔(5b)。
35.按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该装置具有一个或者多个第二入口(8，8a，8b)。
36.按前述权利要求所述的装置，其特征在于，第二入口(8，8a，8b)包括与一第一表面区(6b)连接的入口通道(8)。
37.按权利要求35或36所述的装置，其特征在于，第二入口(8，8a，8b)包括入口室(8a)。
38.按权利要求35至37之一所述的装置，其特征在于，第二入口(8，8a，8b)在盖(2)或者固体件(1)内有入口孔(8b)。
39.用于制造按权利要求1至38之一所述装置的方法，包括以下步骤：
-在一固体件(1)的表面通过加工制出表面区(6a-6e，7)，各表面区中产生不同的毛细力作用；
-加工时，在第一表面区(6a-6e)内制出微结构和/或毫微结构的表面，这些表面由规则设置的结构单元(A-E)构成；
-其中，至少一个所述第一表面区设置成使其完全被一第二表面区包围。
40.按权利要求39所述的方法，其特征在于，在第一表面区(6a-6e)上加入含有试剂的液体。
41.按前述权利要求所述的方法，其特征在于，试剂被固定或者干燥。
42.按权利要求40或41所述的方法，其特征在于，微结构和/或毫微结构的表面在一凹陷处成型。
43.按权利要求42所述的方法，其特征在于，凹陷通过一盖(2)封闭，从而，此凹陷构成一个反应室。
44.按权利要求43所述的方法，其特征在于，在该装置中制出至少一个通向反应室的第一入口。
45.按权利要求43或44所述的方法，其特征在于，该装置中制出至少一个通向反应室的第二入口。
46.按权利要求45所述的方法，其特征在于，第二入口在注入液体后用试剂封闭。
47.按权利要求1至38之一所述装置的应用，其特征在于，在该装置的第一表面区(6a-6e)上加入一试样。
48.按权利要求47所述的应用，其特征在于，试样与在第一表面区上固定或者干燥的试剂产生反应。
49.按权利要求47或48所述的应用，其特征在于，试样使干燥的试剂溶解或者初溶解，并且试样随同试剂从反应室运出。
50.按权利要求47至49之一所述的应用，其特征在于，在加入试样前，在第一表面区上加入一种溶剂，并且尤其是此溶剂使干燥的试剂初溶解或者溶解，并且此溶剂随同试剂从反应室运出。
51.按权利要求47至49之一所述的应用，其特征在于，部分试样与固定的试剂产生反应并聚积在该试剂上。
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