MX2007007640A - Dispositivos de ensayo microfluidico. - Google Patents

Dispositivos de ensayo microfluidico.

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MX2007007640A
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MX2007007640A
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Shawn Ray Feaster
David Samuel Coehn
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Kimberly Clark Co
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Abstract

Se proporciona un dispositivo de ensayo microfluidico para determinar la presencia o la ausencia de un analito dentro de una muestra de prueba. La presente invencion proporciona una tecnica para lograr un flujo continuo en un dispositivo microfluidico mediante el emplear por lo menos un canal de entrada, una zona de analisis y una pluralidad de canales de transmision colocados alrededor del perimetro de la zona de analisis. En una incorporacion, por ejemplo, los canales de transmision se extienden radialmente desde la zona de analisis. Como resultado de la configuracion particular del dispositivo microfluidico, puede llevarse a cabo un ensayo en un "paso unico" sin la necesidad de fuerzas activas, tal como una fuerza de presion, una fuerza electrocinetica, etc., para inducir el flujo de la muestra de prueba de fluido a traves del dispositivo. En forma similar, la tasa de flujo esta controlada de manera que el tiempo de permanencia de la muestra de prueba de fluido dentro de la zona de analisis es suficientemente prolongado para permitir las reacciones y/o deteccion deseadas.

Description

DISPOSITIVOS DE ENSAYO MICROFLUIDICO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los dispositivos microfluídicos han sido usados en campos bioquímicos para efectuar el ensaye de cernido de alto rendimiento. Los dispositivos microfluídicos proporcionan redes fluídicas en las cuales se pueden lograr las reacciones bioquímicas, las inyecciones de muestra, y la separación de productos de reacción. En muchos dispositivos microfluídicos, son logrados el flujo de fluido y el mezclado de reactivos usando el fenómeno de transporte electrocinético (electroosmotico y electroforético) . El transporte electrocinético es controlado mediante regular los potenciales aplicados al término de cada canal del dispositivo microfluídico. Dentro de la red de canales, las interacciones cruzadas y mezclar conexiones en T son usadas para hacer válvulas y suministrar fluidos con reproducibilidad superior volumétrica. El mezclado conexiones en T pueden ser usadas para proporcionalmente mezclar dos corrientes de fluido en proporciones de 0% a 100% de cualquier corriente simplemente mediante variar las resistencias de campo relativas en los dos canales .
Desafortunadamente, el uso de fuerzas activas (o externas) y para inducir el flujo es prohibitivo en costo y sumamente complejo. Por lo tanto, también han sido desarrollados otros dispositivos microfluídicos . Por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos de América No. 6,416,642 otorgada a Alajoki y otros, describe un dispositivo que utiliza un escurrimiento (el cual puede estar previamente humedecido, seco o húmedo en posición en contacto con un sistema microfluídico) que actúa por la acción capilar para jalar material a través de canales o pozos en los cuales está colocado en contacto fluídico. Alternativamente, o adicionalmente, un volumen de líquido es opcionalmente inyectado o retirado corriente abajo del material o región de interés, y la tasa de flujo modulada mediante crear un diferencial de presión en el sitio de inyección. Sin embargo, todavía existen problemas con tales dispositivos microfluídicos convencionales. Por ejemplo, la tasa de flujo a través del dispositivo algunas veces puede ser muy rápida para manipular la adquisición de datos o el tiempo de reacción necesario.
Como tal, existe una necesidad para un dispositivo de ensaye microfluídico mejorado que es relativamente barato, fácil de usar, y que es capaz de efectivamente y exactamente determinar la presencia o la concentración de un analito dentro de una muestra de prueba de fluido.
SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN De acuerdo con una incorporación de la presente invención, un dispositivo de ensaye está descrito para detectar la presencia o concentración de un analito dentro de una muestra de prueba de fluido. El dispositivo de ensaye comprende un canal de entrada y una zona de análisis en comunicación fluida con el mismo. La zona de análisis sirve como una ubicación para detectar el analito. El dispositivo de ensaye también comprende una pluralidad de canales de escurrimiento que se extienden hacia fuera desde una periferia de la zona de análisis, en donde el dispositivo de ensaye está configurado para que la muestra de prueba de fluido sea capaz de fluir a través del canal de entrada y la zona de análisis principalmente por medio de la acción capilar.
De acuerdo con otra incorporación de la presente invención, un método está descrito para efectuar un ensaye. El método comprende introducir en un canal de entrada una muestra de prueba de fluido sospechosa de contener un analito. Al fluido se le permite fluir por medio de la acción capilar del canal de entrada a una zona de análisis que define una periferia. Es detectada la presencia o la ausencia del analito. La muestra de prueba de fluido es jalada de la zona de análisis usando una pluralidad de canales escurrimiento que se extienden hacia fuera de la periferia de la zona de análisis.
Otras características y aspectos de la presente invención están descritos en mayor detalle abajo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Una completa y capaz descripción de la presente invención, que incluye el mejor modo de la misma, dirigida a uno de habilidad ordinaria en el arte, está divulgada más particularmente en el resto de la solicitud, la cual hace referencia a las figuras anexas en las cuales: La figura 1 es una ilustración esquemática de una incorporación de un dispositivo de ensaye microfluídico de la presente invención; Las figuras 2 a 7 son ilustraciones esquemáticas de otras incorporaciones del dispositivo de ensaye microfluídico de la presente invención; y La figura 8 es la curva de respuesta de dosis obtenida en el Ejemplo 1, en el cual la respuesta relativa está graficada versus la concentración de proteína reactiva C (microgramos por mililitro) .
El uso repetido de caracteres de referencia en la presente solicitud y en los dibujos tiene la intención de representar las mismas o análogas características o elementos de la invención.
Descripción Detallada de las Incorporaciones Representativas DEFINICIONES Como es usado aquí, el término "analito" generalmente se refiere a una substancia a ser detectada. Por ejemplo, los analitos pueden incluir substancias antigénicas, haptenos, anticuerpos, y combinaciones de los mismos. Los analitos incluyen, pero no están limitados a las toxinas, los compuestos orgánicos, la proteínas, los péptidos, los microorganismos, los amino ácidos, los ácidos nucleicos, las hormonas, los esteroides, las vitaminas, las drogas (que incluyen aquellas administradas para propósitos terapéuticos así como aquellas administradas para propósitos ilícitos) , las drogas intermediarias o los productos secundarios, las bacterias, las partículas de virus y los metabolítos de o los anticuerpos a cualquiera de las substancias anteriores. Los ejemplos específicos de algunos analitos incluyen la ferritina; la quinasa de creatinina MB (CK-MB) ; la digoxina; la fenitoina; el fenobarbital; la carbamazepina; la vancomicina; la gentamicina; la teofillina; el ácido valproíco; la quinidina; la hormona que luteiniza (LH) ; la hormona que estimula el folículo (FSH); el estradiolo; la progesterona; la proteína reactiva C; las lipocalinas; los anticuerpos que la IgE; las citoquininas; la micro-globulina de vitamina B2; la hemoglobina glicatada (Gly.Hb); la cortisola; la digitoxina; la N-acetilprocainamida (NAPA) ; la procainamida; los anticuerpos a la rubéola, tales como la rubéola IgE y la rubéola Ig y M; los anticuerpos a la toxoplasmosis, tales como la toxoplasmosis IgG (Toxo-IgG) y la toxoplasmosis IgM (Toxo-IgM) ; la testosterona; los salicilatos; el acetaminofeno; el antígeno de superficie del virus de hepatitis B (HBsAg) ; los anticuerpos al antígeno de núcleo de hepatitis B, tal como el antígeno de núcleo de anti-hepatitis B IgG y e IgM (Anti-HBC) ; el virus de deficiencia inmune humana 1 y 2 (VIH 1 y 2); el virus de leucemia célula T humana 1 y 2 (HTLV) ; el antígeno hepatitis B e (HBeAg) ; los anticuerpos al antígeno de hepatitis B e (Anti-HBe) ; el virus de la influenza; la hormona que estimula la tiroides (TSH); la tiroxina (T4); la triiodotironina total (Total T3); la triiodotironina libre (Libre T3); el antígeno carcinoembriónico (CEA) ; la lipoproteínas, el colesterol, y los trigliceridos; y la fetoproteína alfa (AFP) . Las drogas de abuso y las substancias controladas incluyen, pero no están limitadas a la amfetamina; la metamfetamina; los barbitúricos, tales como el amobarbital, el secobarbital, el pentobarbital, el fenobarbital, y el barbital; las benzodiazepinas, tales como el librium y el valium; los cannabinoides, tales como el hashish y la marihuana; la cocaína; el fentanilo; el LSD; la metacualona; los opiatos, tales como la heroína, la morfina, la codeína, la hidromorfina, la hidrocodona, la metadona, la oxicodona, la oximorfina y el opio; la fenciclidina; y el propoxiheno. Otros analitos potenciales pueden estar descritos en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 6,436,651 otorgada a Everhart y otros y la 4,366,241 otorgada a Tom y otros .
Como es usado aquí, el término "muestra de prueba de fluido" generalmente se refiere a un fluido sospechoso de contener el analito. La muestra de prueba de fluido puede, por ejemplo, incluir materiales obtenidos directamente de un suministro, así como los materiales previamente tratados que usan técnicas, tales como, pero no limitadas a la filtración, la precipitación, la dilución, la destilación, el mezclado, la concentración, la inactividad de componentes que interfieren, la adición de reactivos, y así sucesivamente. La muestra de prueba de fluido puede ser derivada de un suministro biológico, tal como un fluido fisiológico, que incluye la sangre, el fluido intersticial, la saliva, el fluido de lentes oculares, el fluido espinal cerebral, el sudor, la orina, la leche, el fluido ascitis, la mucosa, el fluido nasal, el esputo, el fluido sinovial, el fluido peritoneal, el fluido vaginal, la menstruación, el fluido amniótico, el semen, y así sucesivamente. Además de los fluidos fisiológicos, otras muestras de líquidas pueden ser usadas, tal como el agua, los productos alimenticios, y así sucesivamente.
DESCRIPCIÓN DETALLADA Ahora se podrá hacer referencia en detalle a varias incorporaciones de la invención, uno o más ejemplos de las cuales están divulgadas abajo. Cada ejemplo es suministrado a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, podrá ser evidente para aquellos con habilidad en el arte que varias modificaciones y variaciones pueden ser hechas en la presente invención sin apartarse del alcance y del espíritu de la invención. Por ejemplo, las características ilustradas o descritas como parte de una incorporación, pueden ser usadas en otra incorporación para ceder a todavía una incorporación adicional. Por lo tanto, es la intención que la presente invención cubra tales modificaciones y variaciones como caen dentro del alcance de las reivindicaciones anexas y de sus equivalentes.
En general, la presente invención está dirigida a un dispositivo microfluídico para determinar la presencia o la ausencia de un analito dentro de una muestra de prueba de fluido. La presente invención proporciona una técnica para lograr un flujo continuo en un dispositivo microfluídico mediante usar por lo menos un canal de entrada, una zona de análisis, y una pluralidad de canales de escurrimiento dispuestos alrededor del perímetro de la zona de análisis. En una incorporación por ejemplo, los canales de escurrimiento se extienden radialmente desde la zona de análisis. Como un resultado de la configuración particular del dispositivo microfluídico, un ensaye puede efectuarse en un "paso sencillo" sin la necesidad de fuerzas activas, tales como un suministro de presión, una fuerza electrocinética, etc., para inducir el flujo de la muestra de prueba de fluido a través del dispositivo. De la misma manera, la tasa de flujo es controlada para que el tiempo de espera de la muestra de prueba de fluido dentro de la zona de análisis sea su crecientemente largo para permitir para las reacciones y/o la detección deseadas.
A. Dispositivo de Ensaye Microfluídico El dispositivo microfluídico de la presente invención contiene una o más zonas a través de las cuales un fluido es capaz de fluir. Como es usado aquí, el término "dispositivo microfluídico" incluye cualquier dispositivo que incluye una o más zonas fluídicas que tienen una dimensión de "escala capilar", tal como un área de en sección transversal de menos de alrededor de 20 milímetros cuadrados. Sin embargo, como podrá ser descrito en mayor detalle abajo, el dispositivo microfluídico también posee una o más zonas fluídicas que tienen dimensiones más grandes que la escala capilar para una variedad de propósitos, tal como incrementar el volumen de reacción del área de superficie, que acomodan muestras altamente diluidas, que proporcionan un área para la detección, y así sucesivamente.
El tipo y el número de zonas de fluídicas seleccionadas podrá depender en el analito de interés, el método de detección utilizado, y otros factores que se relacionan a la naturaleza del dispositivo y de la muestra de prueba de fluido. Refiriéndonos a la figura 1, por ejemplo, una incorporación de un dispositivo microfluídico 10 ahora podrá ser descrito en mayor detalle. Como se muestra, el dispositivo microfluídico 10 incluye por lo menos un canal de entrada 12 que puede servir como una ubicación para un usuario para aplicar la muestra de prueba de fluido. Alternativamente, el canal de entrada 12 puede estar en comunicación con un pozo de muestra (por ejemplo, cámara, reservorio, lumbrera, etc.), al cual la muestra de prueba de fluido es inicialmente agregada antes de que fluya en el canal de entrada 12. El pozo puede estar abierto o cerrado dentro del cuerpo del dispositivo 10. Adicionalmente, como es muy conocido en el arte, también pueden ser utilizados una red de canales 12 interconectados por un empalme T, un empalme Y, etc. Los ejemplos de tales redes de canales microfluídicos están descritos en mayor detalle las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 6,481,453 otorgada a O'Connor y otros, y en la 6,416,642 otorgada a Alajo i y otros, las cuales están incorporadas aquí en su totalidad por referencia a las mismas para todos los propósitos. El canal 12 puede tener una forma en sección transversal deseada, tal como la circular, la cuadrada, la rectangular, la triangular, la trapezoidal, en forma de V, en forma de U, la hexagonal, la octogonal, la irregular, y así sucesivamente. Además, el canal 12 puede ser recto, ahusado, curvo, serpentina, similar a un laberinto, o tener cualquier otra configuración deseada.
A pesar de la forma seleccionada, las dimensiones del canal 12 generalmente son tales que el flujo capilar pasivo impulsa el flujo de la muestra de prueba de fluido a través del canal 12 a otras zonas del dispositivo 10. El flujo capilar generalmente ocurre cuando las fuerzas adhesivas de un fluido a las paredes de un canal son mayores que las fuerzas cohesivas entre las moléculas líquidas. Específicamente, la presión capilar es inversamente proporcional a la dimensión en sección transversal del canal y directamente proporcional a la tensión de superficie de líquido, multiplicado por el coseno del ángulo de contacto del fluido en contacto con el material que forma el canal. Por lo tanto, para facilitar el flujo capilar en el dispositivo 10, la dimensión en sección transversal (por ejemplo, ancho, diámetro, etc.) del canal 12 puede ser selectivamente controlado, con dimensiones más pequeñas que generalmente resultan en una presión capilar superior. Por ejemplo, en algunas incorporaciones, la dimensión en sección transversal del canal 12 es menor de alrededor de 10 milímetros, en algunas incorporaciones desde alrededor de 0.001 hasta alrededor de 5 milímetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 0.01 hasta alrededor de 2 milímetros. Por supuesto, la dimensión de sección transversal del canal 12 también puede variar como una función de longitud. La altura o la profundidad del canal 12 también puede variar para acomodar diferentes volúmenes de la muestra de prueba de fluido. Por ejemplo, la profundidad del canal 12 puede ser desde alrededor de 0.1 micrómetros hasta alrededor de 1,000 micrómetros, en algunas incorporaciones desde alrededor de 5 micrómetros hasta alrededor de 500 micrómetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 20 micrómetros hasta alrededor de 100 micrómetros .
También puede variar el área en sección transversal del canal 12. Por ejemplo, el área de sección transversal es típicamente menor de alrededor de 20 milímetros cuadrados, en algunas incorporaciones desde alrededor de 0.001 hasta alrededor de 10 milímetros cuadrados, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 0.01 hasta alrededor de 5 milímetros cuadrados. Adicionalmente, la relación del ancho (dimensión de sección transversal/profundidad) del canal 12 puede ser en el rango de desde alrededor de 0.1 hasta alrededor de 200, en algunas incorporaciones desde alrededor de 0.2 hasta alrededor de 100, y en algunas incorporaciones desde alrededor de 0.5 hasta alrededor de 50. En casos donde la dimensión de sección transversal (por ejemplo, ancho, diámetro, etc.) y/o altura varía como una función de longitud, la relación del ancho es determinada por las dimensiones promedio. De la misma manera, puede variar la longitud del canal 12. Por ejemplo, el canal 12 puede tener una longitud que es de alrededor de 1 milímetro hasta alrededor de 50 centímetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 5 milímetros hasta alrededor de 50 milímetros. Los canales que tienen longitudes superiores pueden ser particularmente deseados en casos donde los reactivos son mezclados con la muestra de prueba de fluido para permitir una cantidad adecuada de tiempo para el mezclado.
El canal 12 está en comunicación fluida con una zona de análisis 14 donde puede ocurrir la detección de un analito. Como se muestra en la figura 1, por ejemplo, la muestra de prueba de fluido puede fluir secuencialmente del canal 12 a la zona de análisis 14. En otras incorporaciones, sin embargo, la muestra de prueba de fluido también puede fluir a través de otras zonas fluídicas (por ejemplo, zonas de lavado, zonas de mezclado, etc.) antes de alcanzar la zona de análisis 14. Generalmente hablando, la zona de análisis 14 está configurada para acomodar el volumen completo de la muestra de prueba de fluido, así como cualesquier reactivos en el rendimiento del ensaye. Esto asegura que por lo menos una parte significante del analito dentro de la muestra de prueba de fluido contacta cualesquier reactivos contenidos dentro de la zona de análisis 14, por lo que mejora la exactitud de los resultados obtenidos. También es deseable que el tamaño y la forma de la zona de análisis 14 sea seleccionada para que la tasa de flujo de la muestra de prueba de fluido sea suficientemente lenta para permitir para la detección del analito. Por lo tanto, en algunas incorporaciones, la dimensión de sección transversal (por ejemplo, ancho, diámetro, etc.) de la zona de análisis 14 puede ser en el rango de alrededor de 0.5 micrómetros hasta alrededor de 20 milímetros, en algunas incorporaciones desde alrededor de 5 micrómetros hasta alrededor de 10 milímetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 20 micrómetros hasta alrededor de 5 milímetros. De la misma manera, la profundidad de la zona de análisis 14 puede ser en el rango de alrededor de 0.1 micrómetros hasta alrededor de 5 milímetros, en algunas incorporaciones desde alrededor de 5 micrómetros hasta alrededor de 3 milímetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 20 micrómetros hasta alrededor de 1 milímetro. Adicionalmente, algunas formas de sección transversal apropiadas para la zona de análisis 14 incluyen, pero no están limitadas a la circular, la cuadrada, la rectangular, la triangular, la trapezoidal, la forma en V, la forma en U, la hexagonal, la octagonal, la irregular, y así sucesivamente. En la incorporación ilustrada en la figura 1, por ejemplo, la zona de análisis 14 tiene una forma circular (por ejemplo, anillo) en el cual la dimensión de sección transversal de la zona 14 es definida como la diferencia en el diámetro exterior y el diámetro interior del anillo.
Un aspecto benéfico del dispositivo microfluídico 10 es que éste no requiere de fuerzas activas (por ejemplo, suministro de presión, fuerza electrocinética, etc.) para inducir el flujo de fluido de la muestra de prueba de fluido a través del dispositivo 10. Como anteriormente se describió, esto es parcialmente debido a la geometría seleccionada particular para el canal 12 y la zona de análisis 14. Adicionalmente, sin embargo, el dispositivo fluídico 10 también contiene una pluralidad de canales de escurrimiento, microfluídicos 16 que están en comunicación fluida con la zona de análisis 14. Los canales de escurrimiento 16 ayudan a controlar la tasa de flujo del fluido mediante modular supresión corriente abajo del canal 12 y la zona de análisis 14. Por ejemplo, una interfase puede formarse entre el fluido y el aire en la apertura del canal 12, entre el canal 12 y la zona de análisis 14, y así sucesivamente. Una vez formada, la interfase aire/fluido reduce la habilidad del fluido a fluir vía de la presión capilar a través del dispositivo 10, por lo que inhibe el desarrollo completo del ensaye. Los canales escurrimiento 16 ayudan a forzar la interfase entre aire/fluido a través del dispositivo 10. También, cuando se jalan hacia los canales de escurrimiento 16, la interfase de aire/fluido pueden realmente servir como un agente de lavado, que remueve los reactivos sin unir y otros materiales del sistema mientras se desarrolla el ensaye.
Todavía otro beneficio de los canales de escurrimiento 16 es que estos ayudan a retardar la tasa de flujo del fluido mientras está presente en la zona de análisis 14. Específicamente, en la interfase de la zona de análisis 14 y en los canales de escurrimiento 16, la zona de análisis 14 típicamente tiene un área de sección transversal que es más grande que los canales escurrimiento 16. Por lo tanto, el fluido que pasa de la zona de análisis 14 a los canales de escurrimiento 16 podrán experimentar una caída de presión que resulta en una reducción en la tasa de flujo. La diferencia en la tasa de flujo del fluido entre las zonas de análisis 14 y los canales de escurrimiento 16 también resulta en algo de contrapresión, la cual aunque no es suficientemente grande para superar la presión capilar del fluido, se retrasa el flujo de fluido en la zona de análisis 14. Por ejemplo, después de la aplicación al dispositivo 10, la mayoría, sino toda, de la muestra de prueba de fluido puede salir de la zona de análisis 14 después de un tiempo de espera total de alrededor de 1 hasta alrededor de 20 minutos, en algunas incorporaciones 2 hasta alrededor de 18 minutos, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 3 hasta alrededor de 15 minutos. Por supuesto, el tiempo de espera total puede ampliamente variar pasado en una variedad de factores, tal como el volumen de la muestra de prueba de fluido la zona de análisis 14 es requerida para acomodarse, el número y el tamaño de la zonas fluídicas empleadas, la naturaleza de la muestra de prueba de fluido, etc.. Por ejemplo, las propiedades reológicas del fluido pueden afectar su tiempo de espera total. Esto es, los fluidos menos viscosos (por ejemplo, la orina, el agua, etc.) tienden a fluir a una tasa más rápida que los fluidos más viscosos (por ejemplo, la sangre) . Si se desea, los parámetros de diseño del dispositivo 10 también pueden ser selectivamente hechos a la medida para ya sea fluidos de alta o de baja viscosidad.
Para lograr el control deseado sobre la tasa de flujo de fluido, el tamaño, la forma, y la colocación de los canales de escurrimiento 16 son selectivamente controlados. Generalmente hablando, los canales de escurrimiento 16 pueden tener cualquier forma en sección transversal deseada, tales como la circular, la cuadrada, la rectangular, la triangular, la trapezoidal, la forma en V, la forma en U, la hexagonal, la octagonal, la irregular, y así sucesivamente. También, la forma de los canales de escurrimiento 16 puede variar como una función de longitud, tal como ahusado hacia dentro o hacia fuera en la dirección de la zona de análisis 14. En tales casos, la parte más estrecha de los canales escurrimiento 16 puede estar colocada adyacente a y/o dentro da la zona que análisis 14. Esto resulta en una caída de presión más alta en la interfase 17 de los canales escurrimiento 16 y de la zona de análisis 14, que a su vez resulta en una tasa de flujo inferior del fluido a través de la zona de análisis 14.
Para mejorar la habilidad de los canales escurrimiento 16 a jalar fluido de la zona de análisis 14 para retrasar la tasa de flujo del fluido a través de los mismos, la dimensión en sección transversal de los canales de escurrimiento 16 también puede ser selectivamente controlada. Los canales de escurrimiento más estrechos, por ejemplo, pueden proporcionar una tasa de flujo más lenta que los canales de escurrimiento más anchos. En algunas incorporaciones, la dimensión en sección transversal de los canales escurrimiento 16 es típicamente menor de alrededor de 500 micrómetros, en algunas incorporaciones desde alrededor de 5 mícrómetros hasta alrededor de 300 micrómetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 10 micrómetros hasta alrededor de 200 micrómetros. Como anteriormente se indicó, la dimensión en sección transversal de los canales de escurrimiento 16 puede variar como una función de su longitud, tal como ahusado hacia dentro en la dirección de la zona de análisis 14. En tales casos, la dimensión de sección transversal máxima de los canales de escurrimiento 16 opcionalmente puede caer dentro de los rangos ejemplo anteriormente divulgados. La altura o la profundidad de los canales de escurrimiento 16 también puede variar para acomodar diferentes volúmenes de la muestra de prueba de fluido. Por ejemplo, la profundidad de los canales de escurrimiento 16 puede ser desde alrededor de 0.5 micrómetros hasta alrededor de 500 micrómetros, en algunas incorporaciones desde alrededor de 5 micrómetros hasta alrededor de 300 micrómetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 10 micrómetros hasta alrededor de 100 micrómetros.
También puede variar el área de sección transversal de los canales escurrimiento 16. Por ejemplo, el área de sección transversal típicamente es menor de alrededor de 20 milímetros cuadrados, en algunas incorporaciones desde alrededor de 0.001 hasta alrededor de 10 milímetros cuadrados, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 0.01 hasta alrededor de 5 milímetros cuadrados. Más aún, la relación del ancho (dimensión en sección transversal/profundidad) de los canales escurrimiento 16 puede ser en el rango de alrededor de 0.1 hasta alrededor de 10, en algunas incorporaciones desde alrededor de 0.25 hasta alrededor de 5, y en algunas incorporaciones desde alrededor de 0.5 hasta alrededor de 1.5. En casos donde la dimensión en sección transversal (por ejemplo, ancho, diámetro, etc.) y/o la altura varía como una función de la longitud, la relación del ancho es determinada de las dimensiones promedio. De la misma manera, la longitud de los canales de escurrimiento 16 también pueden ser en el rango desde alrededor de 1 milímetro hasta alrededor de 50 centímetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 5 milímetros hasta alrededor de 50 milímetros.
Aparte de los materiales y la geometría seleccionados, del arreglo físico de los canales escurrimiento 16 también ayuda al lograr el control deseado sobre la tasa de flujo. Por ejemplo, para facilitar una tasa de flujo más uniforme y controlado dentro de la zona de análisis 14, generalmente es deseado que los canales escurrimiento 16 se extiendan hacia fuera de la periferia de la zona de análisis 14. En esta manera, los canales de escurrimiento 16 efectivamente pueden jalar fluido de la zona de análisis 14 a una tasa que es suficientemente lenta para proporcionar el tiempo de espera deseado. En la incorporación ilustrada en la figura 1, por ejemplo, los canales de escurrimiento 16 se extienden radialmente desde la periferia de la zona y análisis 14 en forma circular. El espacio entre los canales escurrimiento 16 también puede variar dependiendo en el efecto deseado de la tasa de flujo de la muestra de prueba de fluido. Por ejemplo, los canales de escurrimiento 16 pueden estar directamente colocados adyacentes uno con el otro o separados a una pequeña distancia uno del otro, tal como desde alrededor de 0.1 hasta alrededor de 500 micrómetros, en algunas incorporaciones desde 0.5 hasta alrededor de 100 micrómetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 1 hasta alrededor de 50 micrómetros. Aunque no es requerido, típicamente es deseado que los canales de escurrimiento 16 estén separados equidistantes uno del otro para que sea lograda una taza de flujo uniforme. El número de canales de escurrimiento 16 también podrá variar dependiendo en su tamaño, separación, y el tamaño y la forma de la zona de análisis 14. Por ejemplo, un gran número de canales de escurrimiento pueden jalar fluido de la zona de análisis 14 a una tasa más rápidas que un número pequeño de canales escurrimiento. En algunas incorporaciones, el número de canales de escurrimiento 16 puede variar desde alrededor de 3 hasta alrededor de 500, en algunas incorporaciones desde alrededor de 15 hasta alrededor de 200, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 20 hasta alrededor de 80.
Aunque no es requerido, en ciertas incorporaciones de la presente invención puede emplearse un material absorbente en uno o más de los canales de escurrimiento 16 para mejorar el control de la tasa de flujo. Algunos materiales absorbentes apropiados que pueden ser usados para formar los canales de escurrimiento incluyen, pero no están limitados a la nitrocelulosa, los materiales celulósicos, las almohadillas de polietileno porosas, el papel de filtro de fibra de vidrio, y así sucesivamente. El material absorbente también puede ser humedecido o seco antes de ser incorporado en el dispositivo de ensaye microfluídico. El humedecimiento previo puede facilitar el flujo capilar de algunos fluidos, pero no es típicamente requerido. También, es muy conocido en el arte, los canales de escurrimiento 16 pueden incluir un surfactante para ayudar en el proceso escurrimiento.
Además de las zonas fluídicas anteriormente mencionadas, otras zonas opcionales también pueden ser utilizadas en el dispositivo microfluídico 10. Por ejemplo, como se muestra en la figura 1, una zona de sobre flujo 18 puede estar colocado en comunicación fluida con los canales escurrimiento 16 para recibir un fluido después de que atraviese el mismo. La forma y/o el tamaño de la zona de sobre flujo 18 puede ampliamente variar dependiendo en el volumen deseado de líquido. Por ejemplo, en incorporación ilustrada en la figura 1, la zona de sobre flujo 18 tiene una forma substancialmente circular. Más aún, la dimensión en sección transversal de la zona de sobre flujo 18 puede ser en el rango desde alrededor de 0.1 hasta alrededor de 10 milímetros, en algunas incorporaciones desde alrededor de 0.5 hasta alrededor de 8 milímetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 1 hasta alrededor de 4 milímetros. Una zona de sobre flujo 18 más estrecha, por ejemplo, puede proporcionar una tasa de flujo más lenta, si se desea, la dimensión en sección transversal de la zona de sobre flujo 18 puede variar como una función de su longitud, tal como ahusado hacia fuera de la dirección de la zona de análisis 14. La altura o la profundidad de la zona de sobre flujo 18 también puede variar para acomodar diferentes volúmenes de la muestra de prueba de fluido. Por ejemplo, la profundidad de la zona de sobre flujo 18 puede ser desde alrededor de 0.1 micrómetros hasta alrededor de 5 milímetros, en algunas incorporaciones desde alrededor de 5 micrómetros hasta alrededor de 3 milímetros, y en algunas incorporaciones, desde alrededor de 20 micrómetros hasta alrededor de 1 milímetro. Si se desea, la zona de sobre flujo 18 también puede contener una abertura para permitir para el desplazamiento de aire que atraviesa a través del dispositivo 10.
Además, el dispositivo microfluídico 10 también puede incluir otras zonas que sirven a una variedad de propósitos. Por ejemplo, el dispositivo microfluídico 10 puede incluir una zona de lavado (no mostrada) que proporciona para el flujo de un reactivo de lavado a la zona de análisis para remover cualesquier reactivos sin unir. Los ejemplos de agentes de lavado pueden incluir, por ejemplo, el agua, una solución amortiguadora, tal como un amortiguador salino amortiguado con fosfato (PBS), un amortiguador HEPES, etc., y así sucesivamente. Adicionalmente, la zona reactiva (no mostrada) también puede ser suministrada a través de la cual los reactivos afines (por ejemplo, ligaduras de captura, mediadores redox, partículas, etiquetas, etc.) también pueden fluir para iniciar una reacción deseada. Si se desea, son las reactivas y el lavado adicional pueden ser formados en la manera anteriormente descrita. Mediante usar una muestra adicional distintiva y separada, pueden ser suministrados el lavado, y las zonas reactivas, controladas y secuencialmente suministradas de diferentes soluciones.
Deberá de ser entendido que las incorporaciones descritas son meramente de ejemplo, y que el dispositivo microfluídico de la presente invención no está de ninguna manera limitado a la configuración particular anteriormente descrita y representada. En este aspecto, se hace referencia a las figuras 2 a 7, las cuales ilustran otras varias incorporaciones del dispositivo microfluídico de la presente invención. Las figuras 2 a 4, por ejemplo, describen dispositivos microfluídicos 100 que contienen canal 112, una zona de análisis 114, una pluralidad de canales de escurrimiento 116, y una zona de sobre flujo 118. La zona de análisis 114 en estas incorporaciones tiene una forma circular en la cual la dimensión en sección transversal de la zona 114 está simplemente definida por el diámetro del círculo. Adicionalmente, las figuras 5 a 6 ilustran dispositivos microfluídicos 200 que contienen un canal 212, una zona de análisis de 214, y una pluralidad de canales escurrimiento 216, y una zona de sobre flujo 218. Contraria a las incorporaciones previas, las zonas de sobre flujo 218 se ahusan hacia fuera. Finalmente, la figura 7 ilustra un dispositivo microfluídico 300 que contiene un pozo 311 que suministra múltiples canales 312. Cada canal 312 está en comunicación fluida con una zona de análisis 314, una pluralidad de canales de escurrimiento 316, y una zona de sobre flujo 318. La incorporación mostrada en la figura 7 puede ser particularmente útil para determinar la presencia o la concentración de múltiples analitos dentro de una muestra de prueba de fluido. Una variedad de otras configuraciones podrán ser evidentes a uno con habilidad a la completa consideración de la descripción anterior.
Refiriéndonos otra vez a la figura 1, a pesar del tipo de zonas fluídicas utilizadas, el dispositivo microfluídico 10 típicamente emplean un substrato sólido (no mostrado) en o dentro del cual las zonas fluídicas 12, 14, 16, y 18 están dispuestas. Los materiales usados para formar el substrato pueden ser seleccionados por su compatibilidad con el rango completo de condiciones a los cuales los dispositivos microfluídico están expuestos, que incluyen extremos de pH, temperatura, concentración de sal, y la aplicación de campos eléctricos. Tales materiales son muy conocidos por aquellos con habilidad en el arte. Por ejemplo, el substrato puede ser formado de cualquiera de un número de plásticos, vidrios, plásticos funcionalizados y vidrio, chapas de silicio, láminas, cristal, etc., apropiados. En vez de un substrato rígido, también pueden ser apropiadas las películas termoplásticas. Tales películas incluyen, pero no están limitadas a los polímeros tales como: el polietileno-tereftalato (MYLAR®), el acrilonitrilo-butadieno-estireno, el copolímero de acrilato acrilonitrilo-metilo, el celofán, los polímeros celulósicos tales como la celulosa de estilo, el acetato de celulosa, el butirato acetato de celulosa, el propionato de celulosa, el triacetato de celulosa, el polietileno, los copolímeros de acetato de polietileno-vinilo, los copolímeros de polietileno-nailon ionómeros (polímeros de etileno) , el polipropileno, los polímeros de penteno de metilo, el fluoruro de polivinilo, y las polisulfonas aromáticas.
Las zonas fluídicas pueden ser fabricadas en y/o dentro de un substrato sólido usando una variedad de diferentes técnicas conocidas. Por ejemplo, algunas técnicas de micro-fabricación apropiadas incluyen la fotolitografía, el grabado químico húmedo, la ablación láser, las técnicas de abrasión con aire, el moldeo con inyección, el grabado, la impresión, etc.. En una incorporación particular, las técnicas de impresión pueden ser utilizadas para formar una o más zonas microfluídicas . Varias técnicas de impresión apropiadas están descritas en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 5,512,131 otorgada a Kumar y otros; las 5,922,550 otorgada a Everhart y otros; la 6,294,392 otorgada a Kuhr y otros; la 6,509,085 otorgada a Kennedy; y la 6,570,040 otorgada a Everhart y otros, las cuales están incorporadas aquí en su totalidad por referencia a las mismas para todos los propósitos. Por ejemplo, en una incorporación, la "impresión con estampado" es utilizada para formar zonas microfluídicas en un substrato. Algunas técnicas de impresión con estampado apropiadas están descritas en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 5,512,131 otorgada a Kumar y otros y en la 5,922,550 otorgada a Everhart y otros. Por ejemplo, el estampado elastomérico puede ser usado para transferir una tinta a la superficie del substrato a través del contacto. El estampado es fabricado mediante fundir polidimetilsiloxano (PDMS) en un maestro que tiene lo inverso del patrón de impresión deseado, el cual podrá por lo tanto resultar en el patrón de carnal deseado. Los maestros son preparados usando técnicas fotolitográficas estándar, o construidos de materiales que existen que tienen características de superficie a micro escala. En una incorporación, un maestro fotolitográficamente producido es colocado en un vidrio o plato Petri de plástico, y una mezcla de elastómero de silicón SYLGARD® 184 y el agente de curado de elastoméro de silicón SYLGARD® 184 (Dow Corning Corporation) es vaciado sobre el mismo. El elastoméro de polidimetilsiloxano (PDMS) se le permite reposar a temperatura ambiente y entonces es curado; alternativamente, para el curado más rápido, el el elastoméro puede ser curado una temperatura de desde alrededor de 60°C hasta alrededor de 65°C. Cuando está curado, el polidimetilsiloxano es suficientemente elastomérico para permitir un buen contacto conformal del estampado y la superficie del substrato 40.
El estampado elastomérico que resulta es "entintado" mediante exponer el estampado a una solución del material deseado usado para ayudar a formar el canal fluorhídrico. Este es típicamente hecho mediante colocar la cara del estampado cara abajo en la solución por alrededor de 10 segundos hasta alrededor de 10 minutos. Al estampado se le permite secarse, ya sea bajo condiciones del medio ambiente o mediante la exposición a una corriente de aire o de gas nitrógeno. Seguido del entintado, el estampado es aplicado a la superficie del substrato. Una ligera presión es usada para asegurar el contacto completo entre el estampado y el substrato. Después de alrededor de 1 segundo hasta alrededor de 5 minutos, el estampado es entonces gentilmente pelado del substrato. Seguido de la remoción del estampado, el substrato puede ser enjuagado y secado.
La impresión con estampado, tal como anteriormente se describió, puede ser usada para preparar zonas microfluídicas en varias maneras. En una incorporación, por ejemplo, el estampado elastomérico es entintado con un material que significativamente altera la energía de la superficie del substrato para que pueda ser selectivamente "humedecible" al monómero o al pre-polímero (si es post-curado) , o de polímero usado para hacer la zona. El estampado puede tener características elevadas para imprimir el patrón de canal deseado. Un método de impresión de estampado de ejemplo puede involucrar entintar el estampado con un agente humedecedor, tal como con mono capas que se auto-ensamblan hidrofílicas (SAMs) , que incluyen aquellas que son carboxi-terminadas . Varios ejemplos de tales monocapas que se auto-ensamblan están descritas en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,922,550 otorgada a Everhart y otros. En otra incorporación, pueden ser utilizados los agentes humedecedores hidrofóbicos. Específicamente, lo inverso del patrón deseado es impreso con estampado en un substrato hidrofílico. A la exposición del monómero o del pre-polímero (si es post-curado), o del polímero, las tintas podrán selectivamente humedecer solamente en el substrato, por lo que resulta en el patrón de canal deseado .
Otra técnica de impresión con estampado simplemente puede involucrar entintar un estampado elastomérico con una solución del monómero o del pre-polímero (si es post- curado) , o del polímero. El estampado puede tener características elevadas para acoplarse al patrón de canal deseado para que una transferencia directa del material que forma el canal pueda ocurrir en el substrato. Todavía otra técnica de impresión de contacto apropiada que puede ser utilizada es la "impresión, serigrafía". La impresión con serigrafía es efectuada manualmente o fotomecánicamente. Las pantallas pueden incluir una red de tela de nailon o de seda con, por ejemplo, desde alrededor de 40 hasta alrededor de 120 aberturas por centímetro lineal. El material de la pantalla está unido a un armazón y estirado para proporcionar una superficie suave. El estarcido es aplicado al lado inferior de la pantalla, por ejemplo, el lado en contacto con el substrato sobre el cual las zonas fluídicas deberán de ser impresas. El material de impresión es pintado en la pantalla, y transferido mediante frotar la pantalla (la cual está en contacto con el substrato) con una barredora de goma.
En adición a la impresión con contacto, cualquiera de una variedad de técnicas de impresión sin contacto muy conocidas también puede ser empleada en la presente invención. En una incorporación, por ejemplo, puede ser empleada la impresión con chorro de tinta. La impresión con chorro de tinta es una técnica de impresión sin contacto que involucra a forzar tinta a través de una pequeña boquilla (o una serie de boquillas) para formar gotas que son dirigidas hacia el substrato. Generalmente dos técnicas son utilizadas, por ejemplo, la impresión con chorro de tinta "Gota-En-Demanda" (DOD) o la "continua". En los sistemas continuos, la tinta es emitida en una corriente continua bajo presión a través de por lo menos un orificio o boquilla. La corriente es perturbada mediante un activador de presurización para romper la corriente en gotas a una distancia fija desde el orificio. Los sistemas de Gota-En-Demanda, por el otro lado, usan un activador de presurización en cada orificio para romper la tinta en gotas. El activador de presurización en cada sistema puede ser un cristal piezoeléctrico, un dispositivo acústico, un dispositivo térmico, etc. La selección del tipo de sistema de chorro de tinta varía en el tipo de material a ser impreso del cabezal de impresión. Por ejemplo, los materiales conductores algunas veces son requeridos para los sistemas continuos porque las gotas son electrostáticamente desviadas. Por lo tanto, cuando los canales de fluídico son formados de un material eléctrico, pueden ser más deseables las técnicas de impresión Gota-En-Demanda .
Adicionalmente a las técnicas de impresión anteriormente mencionadas, cualquier otro tipo de técnica de impresión puede ser usada en la presente invención. Por ejemplo, otras técnicas de impresión apropiadas pueden incluir, pero no limitadas a, tal como la impresión con láser, la impresión con listón térmico, la impresión con pistón, la impresión con rociado, la impresión flexográfica, la impresión con grabado, etc.. Además, también pueden ser usadas varias otras técnicas sin impresión en la presente invención. Por ejemplo, algunos ejemplos de otras técnicas que pueden ser usadas en la presente invención para formar el dispositivo microfluídico están descritas en la patente de los Estados Unidos de América No. 6,416,642 otorgada a Alajoki y otros, la cual está incorporada aquí en su totalidad por referencia a la misma para todos los propósitos.
B. Técnicas de Detección Generalmente hablando, cualquier tipo de ensaye puede ser utilizado en la presente invención, que incluyen los inmunoensayes homogéneos y heterogéneos. Un ensaye homogéneo es un ensayo que en el cual especies etiquetadas no complejas no son separadas de las especies etiquetadas complejas. Un ensaye heterogéneo es un ensaye en el cual especies etiquetadas no complejas son separadas de las especies etiquetadas complejas. La separación puede ser llevada a cabo mediante la separación física, por ejemplo, mediante transferir una de las especies a otro recipiente de reacción, de filtración, de centrifugado, de cromatografía, de captura de fase sólida, de separación magnética, y así sucesivamente y puede incluir uno o más pasos de lavado. La separación también puede ser no física en que ninguna transferencia es conducida de una o de ambas de las especies, pero las especies son separadas una de la otra en el lugar. En una incorporación particular, por ejemplo, es utilizado un inmunoensaye heterogéneo. Los inmunoensayes utilizan mecanismos de los sistemas inmunes, en donde los anticuerpos son producidos en respuesta a la presencia de antígenos que son patogénicos o extraños a los organismos. Estos anticuerpos y antígenos, por ejemplo, inmunoreactivos, son capaces de aglomerarse uno con el otro, por lo que causa un mecanismo de reacción altamente específico que puede ser usado para determinar la presencia o la concentración de ese antígeno particular en una muestra de prueba de flujo.
Cualquiera de una amplia variedad de técnicas de detección también puede ser utilizada en la presente invención. En una incorporación particular por ejemplo, pueden ser utilizadas las técnicas de detección a base de difracción. El término "difracción" se refiere al fenómeno observado cuando las ondas son obstruidas por obstáculos causados por el esparcido de alteración más allá de los límites de la sombra geométrica del objeto. El efecto es marcado cuando el tamaño del objeto es del mismo orden como la longitud de onda de las ondas. Para las técnicas de detección a base de difracción, los obstáculos son analitos (con o sin partículas unidas) y las ondas son ondas de luz. Por ejemplo, varios ejemplos de dispositivos de ensaye a base de difracción están descritos en la patente de los Estados Unidos de América No. 6,221,579 otorgada a Everhart y y otros, la cual está incorporada aquí en su totalidad por referencia a la misma para todos los propósitos. Para propósitos de ilustración solamente, una incorporación de una técnica de detección a base de difracción que puede ser empleado en la presente invención ahora podrá ser descrita en mayor detalle.
Por ejemplo, un medio de separación, tal como una membrana porosa, una película de polímero, etc., pueden ser utilizados para efectuar el ensaye. Para facilitar la detección a base de difracción, el medio de separación opcionalmente puede ser aplicado con un revestimiento de metal. Tal medio de separación con un revestimiento de metal en el mismo puede tener en una transparencia óptica de desde alrededor de 5% hasta alrededor de 95%, en algunas incorporaciones, desde alrededor de 20% hasta alrededor de 80%. En un incorporación, el medio de separación tiene por lo menos alrededor de 80% de transparencia óptica, y el espesor del revestimiento de metal es tal como para mantener una transparencia óptica superior de alrededor de 20%, para que los patrones de difracción pueden ser producidos mediante ya sea la luz transmitida o reflejada. Esto corresponde a un espesor de revestimiento de metal de alrededor de 10 hasta alrededor de 20 nanómetros. Sin embargo, en otras incorporaciones, el espesor del metal puede ser de entre aproximadamente 1 nanómetro y 1,000 nanómetros. El metal preferido para la deposición en la película es el oro. Sin embargo, la plata, el aluminio, el cromo, el cobre, el hierro, el circonio, el platino, el titanio, y el níquel, así como los óxidos de estos metales, pueden ser usados. El óxido de cromo puede ser usado para hacer capas metalizadas. Además de un revestimiento de metal, un superficie del medio de separación también puede ser tratado con otros materiales, por ejemplo, las superficies revestidas o derivadas, para mejorar su utilidad en el sistema microfluídico, por ejemplo, proporcionar 4 dirección del fluido mejorada. Adicionalmente, una capa aislante, por ejemplo, de óxido de silicio, puede ser formada en el medio de separación, particularmente en aquellas aplicaciones en las cuales los campos eléctricos son aplicados al dispositivo o a su contenido.
Un material receptor también puede ser aplicado el medio de separación que es capaz de unirse al analito de interés o a un complejo del mismo. El material receptor puede ser un material receptor biológico. Tales materiales receptores biológicos son muy conocidos en el arte pueden incluir, pero no están limitados a los anticuerpos, los antígenos, los haptenos, la biotina, la avidina, la estreptavidina, la neutravidina, la captavidina, la proteína A, la proteína G, los carbohidratos, las lectinas, las secuencias nucleótidas, las secuencias de péptidos, las moléculas receptoras y efectoras, la hormona y la proteína aglutinante de hormona, los cofactores de enzimas y las enzimas, los inhibidores de enzimas y las enzimas, y los derivados de las mismas. Cualquier método apropiado puede ser utilizado para aplicar el material receptor. El material receptor puede ser aplicado para que éste parcialmente o uniformemente cubra la superficie (por ejemplo, la superior) del medio de separación. Aunque no es requerido, los métodos sin contacto para aplicar el material receptor pueden ser deseados para así eliminar la posibilidad de contaminación por el contacto durante la aplicación. Tales métodos de aplicación incluyen, pero no están limitados a el sumergido, el rociado, el enrollado, el revestimiento hilado, y cualquier otra técnica en donde la capa de material receptora puede ser aplicada generalmente uniformemente sobre la superficie de prueba completa del medio de separación. La simple fisisorción puede ocurrir en muchos materiales, tal como el poliestireno, el vidrio, el nailon, u otros materiales muy conocidos por aquellos con habilidad en el arte. Una incorporación particular para inmovilizar la capa de material receptora involucra la unión molecular, tal como esa que es posible entre los compuestos que contienen disulfuro o tiolo y el oro. Por ejemplo, un revestimiento de oro de alrededor de 5 hasta alrededor de 2,000 nanómetros de espesor puede ser sostenido en una chapa de sílice en, vidrio, o película de polímero (por ejemplo, la película MYLAR®) . El material receptor se une a la superficie de oro a la exposición con una solución en la misma. La capa de material receptora también puede ser formada en un medio de separación como una monocapa que se auto-ensambla de alcanetiolatos, ácidos carboxilicos, ácidos hidroxámicos, y ácidos fosfónicos en las películas termoplásticas metalizadas. La mono-capa de auto-ensamble tiene el material receptivo unido a la misma. Por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América número 5,922,550, la cual se incorpora aquí en su totalidad por referencia a la misma para todos los propósitos, proporciona una descripción más detallada de tales mono-capas de auto-ensamble y métodos para producir las mono-capas.
Una vez que la capa de material receptivo es aplicada al medio de separación, una máscara (no mostrada) es entonces colocada sobre el medio, y la máscara es irradiada con una fuente de energía. En su forma básica, la "máscara" sirve para escudar o "proteger" por lo menos un área o sección del material receptivo de la fuente de energía irradiante y para exponer por lo menos una sección adyacente a la fuente de energía. Por ejemplo, la máscara puede ser un tramo generalmente transparente o transluciente (por ejemplo una tira de material) teniendo cualquier patrón de regiones escudadas impresas o de otra manera definidas sobre el mismo. Las regiones no escudadas y expuestas de la máscara corresponden a las áreas expuestas del medio de separación. Alternativamente, la máscara puede simplemente ser un objeto único colocado sobre el medio de separación. El área bajo el objeto será protegida y por tanto define un área activa del material receptivo, y el área alrededor del objeto será expuesta a la fuente de energía y por tanto define un área de material receptivo inactivo. Alternativamente, el objeto puede tener cualquier patrón de aberturas definido a través del mismo que corresponden a las áreas expuestas.
La máscara puede ser formada de cualquier material adecuado que protege la parte subyacente del medio de separación de la fuente de energía irradiante. Un material que ha probado ser útil para definir los patrones de regiones de material receptivo activas y no activas sobre una película MYLAR® recubierta de oro y recubierta con una solución de anti-cuerpo es una película de polímero transparente o transluciente (tal como MYLAR®) teniendo un patrón de regiones escudada o protegidas impresas sobre el mismo. Este tipo de máscara es útil para las fuentes de luz con una longitud de onda igual o mayor de alrededor de 330 nanómetros. Para las fuentes de luz teniendo una longitud de onda bajo de 330 nanómetros, una máscara de sílice fundida o cuarzo teniendo regiones escudadas recubiertas de metal de cromo u otro definidas sobre el mismo pueden usarse. También puede definirse seleccionar un patrón completo y tamaño como para maximizar el contraste de difracción visible entre las regiones activas y las inactivas. Como un ejemplo de un patrón, se ha encontrado adecuado si las regiones activas son definidas como generalmente circulares con un diámetro de alrededor de 10 mieras y espaciadas unas de otras por alrededor de 5 mieras. Sin embargo, otros patrones que proporcionan una imagen de difracción definida pueden ser adecuados.
La fuente de energía seleccionada de manera que el material receptivo expuesto por la máscara se haga inactivo o incapaz de aglutinar el analito. Sin estar limitado por una teoría, un mecanismo factible es el de que la fuente de energía esencialmente destruye la estructura de unión del material receptivo por un mecanismo radical. La fuente de energía es seleccionada de manera que el material receptivo expuesto por la máscara se hace inactivo. La fuente de energía esencialmente destruye la estructura de unión del material receptivo por un mecanismo radical. El material receptivo bajo las áreas escudadas de la máscara está protegido durante el paso de irradiación. Por tanto, con la remoción de la máscara, son definidos un patrón de áreas de material receptivo activas e inactivas. Deberá entenderse que el término "patrón" incluye tan poco como un área activa y un área inactiva. Con la exposición subsecuente del dispositivo de ensayo a base de difracción a un medio que hace contacto con el analito de interés, tal analito aglutinará al material receptivo en las áreas activas. El analito resulta en la difracción de la luz transmitida y/o reflejada en un patrón de difracción visible que corresponde a las áreas activas.
Cualquier fuente de energía adecuada puede ser seleccionada para irradiar la máscara y para la separación de la combinación de medio. La fuente de energía puede ser, por ejemplo, una fuente de luz, por ejemplo, una fuente de luz ultravioleta (UV) , un rayo electrónico, una fuente de radiación, etc. En una incorporación particular, el material receptivo es un material a base de proteína, tal como un anticuerpo, y la fuente de energía desactivante es una fuente de luz ultravioleta. El sensor puede ser expuesto a la fuente ultravioleta por un periodo de tiempo suficiente para desactivar el anticuerpo. Las longitudes de onda y los tiempos de exposición pueden variar dependiendo del tipo particular del material receptivo. Otras fuentes de energía adecuadas pueden incluir los laceres afinados, varios tipos de rayos de radiación incluyendo fuentes de rayos gama y X, varias intensidades y longitudes de onda de luz incluyendo rayos de luz de una magnitud suficiente a las longitudes de onda de microondas y abajo, etc. Deberá apreciarse que cualquier número de fuentes de energía puede ser confeccionado específicamente para desactivar un anti-cuerpo particular u otro tipo de biomolécula. Debe tenerse cuidado de que la fuente de energía no dañe (derrita) la máscara o el medio de separación subyacente.
En algunos casos, tal como cuando el analito es demasiado pequeño para ser fácilmente detectado, pueden ser empleadas las sondas de detección para etiquetar el analito. Cualquier sustancia generalmente capaz de generar una señal que es detectable visualmente o mediante un dispositivo instrumental puede ser usada. Varias sustancias que pueden ser detectadas adecuadas pueden incluir cromógenos; compuestos luminiscentes (por ejemplo fluorescentes, fosforescentes, etc.); compuestos radioactivos; etiquetas visuales (por ejemplo partículas de látex o partículas metálicas coloidales, tal como de oro); liposomas u otras vejigas conteniendo sustancias que producen señales y otras. Otras sustancias detectables adecuadas pueden ser las descritas en las patentes de los Estados Unidos de América número 5,670,381 otorgada a Jou y otros; 5,252,459 otorgada a Tarcha y otros, las cuales son incorporadas aquí en su totalidad por referencia a las mismas para todos los propósitos.
Las sustancias detectables pueden ser usadas solas o en conjunción una micropartícula (algunas veces mencionadas como "cuentas" o "microcuentas") . Por ejemplo, las partículas que ocurren naturalmente, tal como los núcleos, micoplasma, plásmidos, plásticos, células de mamífero (por ejemplo, fantasmas de eritrocitos), microorganismos unicelulares (por ejemplo bacterias), polisacaridos (por ejemplo azarosa) , partículas óxido, (por ejemplo sílice, diodo de titanio, etc.) y otros, pueden ser empleados. Las partículas sintéticas además también pueden ser utilizadas. Por ejemplo, en una incorporación, las partículas de látex que son etiquetadas con un tinte fluorescente o coloreado son utilizadas. Aún cuando cualquier partícula de látex puede ser usada en la presente invención, las partículas de látex son típicamente formadas de poliestireno, estírenos de butadieno, terpolímero de vinil-estirenoacrílico, polimetilmetacrilato, polietilmetacrilato, copolímero de anhídrido maléico-estireno, acetato de polivinilo, polivinilpiridino, polidivinilbenceno, polibutilenotereftalato, acrilonitrilo, vinilcloruro-acrilatos y otros o un aldehido, carboxilo, amino, hidroxilo o derivados hidrazida de los mismos. Otras micropartículas adecuadas pueden estar descritas en las patentes de los Estados Unidos de América núemro 5,670,381 otorgada a Jou y otros y 5,252,459 otorgada a Tarcha y otros. Los ejemplos comercialmente disponibles de partículas fluorescentes adecuadas incluyen las microesferas carboxilatadas fluorescentes vendidas por Molecular Probes, Inc., bajo los nombres de Comercio "FluoSphere" (rojo 580/605) y "Transfluosphere" (543/620), también cono "Rojo Texas" y 5- y 6-carboxitetrametilrodamina, los cuales también se venden por Molecular Probes, Inc. Además, los ejemplos comercialmente disponibles de las micropartículas de látex coloreadas adecuadas incluyen las cuentas de látex carboxilatadas vendidas por Bang' s Laboratory, Inc.
Cuando se utilizó, la forma de las partículas puede generalmente variar. En una incorporación particular, por ejemplo, las partículas son de forma esférica. Sin embargo, deberá entenderse que otras formas también están contempladas por la presente invención, tal como las placas, varillas, discos, barbas, tubos, formas irregulares, etc. Además, el tamaño de las partículas también puede variar. Por ejemplo, el tamaño promedio (por ejemplo, diámetro) de las partículas puede variar de desde alrededor de 0.1 nanómetros a alrededor de 1,000 micrones, en algunas incorporaciones de 0.1 nanómetros a alrededor de 100 mieras, y en algunas incorporaciones, de desde alrededor de 1 nanómetro a alrededor de 10 mieras. Por ejemplo, las partículas de "micro-escala" son frecuentemente deseadas. Cuando se utilizan tales partículas de "micro-escala" estas pueden tener un tamaño promedio de desde alrededor de 1 miera a alrededor de 1,000 mieras, en algunas incorporaciones de desde alrededor de 1 miera a alrededor de 100 mieras, y en algunas incorporaciones, de desde alrededor de 1 miera a alrededor de 10 mieras. En forma similar, las partículas "nano-escala" también pueden ser utilizadas. Tales partículas "nan-escala" pueden tener un tamaño promedio de desde alrededor de 0.1 a alrededor de 1,000 nanómetros, en algunas incorporaciones de desde alrededor de 10 a alrededor de 600 nanómetros, y en algunas incorporaciones de desde alrededor de 20 a alrededor de 400 nanómetros.
En algunos casos, también puede ser deseable modificar las ondas de detección en alguna manera de forma que estas sean más fácilmente capaces de aglutinar al analito. En tales casos, las sondas de detección pueden ser modificadas con ciertos miembros de aglutinamiento específicos que son adheridos a los mismos para formar las sondas conjugadas. Los miembros aglutinantes específicos generalmente se refieren a un miembro de un par de aglutinamiento específico, por ejemplo dos moléculas diferentes en donde una de las moléculas aglutina químicamente y/o físicamente a la segunda molécula. Por ejemplo, los miembros aglutinantes específicos immunoreactivos pueden incluir antígenos, aptenos, aptámeros, anti-cuerpos (primario y secundario) y complejos de los mismos, incluyendo aquellos formados por los métodos de ADN recombinantes o síntesis de péptico. Un anti-cuerpo puede ser un anti-cuerpo monoclonal o policlonal, una proteína recombinante o una mezcla o mezclas de un fragmento o fragmentos de los mismos, así como una mezcla de un anti-cuerpo y otro de los miembros aglutinantes específicos. Los detalles de la preparación de tales anti-cuerpos y de su adecuación para el uso como miembros aglutinantes específicos son muy conocidos por aquellos expertos en el arte. Otros pares aglutinantes específicos comunes incluyen pero no se limitan a la biotina y avidina (ó derivados de los mismos) , biotina y estraptavidina, carbohidratos y lectinas, secuencias de nucléotido complementarios (incluyendo sonda y secuencias de ácido nucleico de captura usados en los ensayos de hibridización ADN para detectar una secuencia de ácido nucleico de objetivo) , secuencias de péptido complementarias incluyendo aquellas formadas por métodos recombinantes, moléculas de efectuador y receptor, hormona y proteína aglutinante de hormona, cofactores de enzima y enzimas, inhibidores de enzimas y enzimas y otros. Además, los pares aglutinantes específicos pueden incluir los miembros que son análogos del miembro aglutinante específico original. Por ejemplo, un derivado o fragmento del analito, por ejemplo, un analito-análogo, puede ser usado siempre que este tenga por lo menos un epítope en común con el analito.
Los miembros aglutinantes específicos pueden generalmente ser sujetados a las sondas de detección usando cualquiera de una variedad de técnicas muy conocidas. Por ejemplo, la sujeción covalente de los miembros aglutinantes específicos para las sondas de detección (por ejemplo las partículas) pueden ser logradas usando grupos funcionales carboxílicos, amino, aldehido, bromoacetilo, iodoacetilo, tiol, epoxi y otros reactivos o de enlace, así como radicales libres residuales y cationes radicales, a través de una reacción de acoplamiento de proteína pueden lograrse. Un grupo funcional de superficie también puede ser incorporado como un co-monómero funcionalizado debido a que la superficie de la sonda de detección puede contener una concentración de superficie relativamente alta de los grupos polares. Además, aún cuando las sondas de detección son frecuentemente funcionarizadas después de la síntesis, en ciertos casos, tal como poli (tiofenol), las sondas son capaces de un enlace covalente directo con una proteína sin la necesidad de una modificación adicional. Además, la unión covalente, otras técnicas de sujeción tal como la absorción física también pueden ser utilizadas.
Para formar un dispositivo de ensayo microfluídico de acuerdo con la presente invención, el medio de separación puede ser colocado a un lado del sustrato teniendo una o más zonas fluídicas. Aún cuando no se requiere, el medio de separación y el sustrato están generalmente laminados juntos para formar un sello a prueba de líquido. Por ejemplo, las técnicas de unión adecuadas pueden incluir la unión de adhesivo, la unión ultrasónica, la unión de difusión térmica, etc. Durante el uso, una muestra de prueba de fluido es aplicada a un pozo de muestra y/o al canal de entrada. La muestra de prueba de fluido puede contener el analito de interés y opcionalmente los reactivos para llevar a cabo el ensayo (por ejemplo, las sondas de detección) . Por tanto, aparte de servir como una ubicación para aplicar la muestra de prueba de fluido, el pozo de adición de muestra y/o el canal de entrada también puede servir como una ubicación para mezclar, diluir o reacción reactivos usados en el dispositivo. Alternativamente, los reactivos de ensayo pueden ser aplicados al medio de separación (por ejemplo a través de dehidración) en donde estos pueden hacerse resuspendidos en la muestra de prueba de fluido al contacto con la misma. Por ejemplo, el medio de separación puede ser laminado al sustrato de manera que los reactivos de ensayo de hidratados sean colocados a un lado del canal de entrada. En aún otras incorporaciones, los reactivos de ensayo deseados pueden simplemente ser aplicados a la zona de análisis. Sin importar los flujos de muestra de prueba de fluido a través del dispositivo hasta que este alcanza la zona de análisis. El medio de separación es generalmente colocado suficientemente cerca de la zona de análisis de manera que un analito o complejo del mismo contenido dentro del fluido es capaz de aglutinar al material receptivo para la detección.
En otras incorporaciones descritas arriba, son utilizados componentes separados para formar el dispositivo de ensayo microfluídico. Esto es, el dispositivo de ensayo emplea un sustrato formado con zonas fluídicas y un medio de separación aplicado con un material receptivo. La combinación del sustrato y el medio de separación forman un dispositivo microfluídico que es capaz de detectar la presencia o cantidad de un analito. Deberá entenderse, sin embargo, que la presente invención también abarca incorporaciones en las cuales solo es utilizado un componente único. Por ejemplo, un material receptivo puede ser aplicado directamente a la superficie del sustrato que contiene zona fluídica empleado cualquiera de las técnicas descritas anteriormente. En una incorporación, el material receptivo es aplicado directamente al recubrimiento del metal presente sobre el sustrato dentro de la zona de análisis. En esta manera, una muestra de prueba de fluido puede fluir a través del canal de entrada y adentro de la zona de análisis en donde el analito (o complejo del mismo) puede aglutinar al material receptivo.
Además, cualquier tipo conocido de ensayo de técnica de detección puede ser utilizado en la presente invención. Por ejemplo, otras técnicas de detección óptica conocidas pueden ser utilizadas, tal como la fosforoescencia, fluorescencia, absorbencia, etc. Como un ejemplo, un detector óptico puede emplear una luz ligera y un detector, los cuales son colocados opcionalmente a un lado de una ventana de detección óptica formada sobre la zona de análisis. Además, el dispositivo microfluídico también puede emplear las técnicas de detección electroquímica las cuales típicamente involucran la detección de una reacción electroquímica entre un analito (o complejo del mismo) y un ligando de captura sobre una tira de electrodo. Varios sistemas de detección electroquímico de ejemplo están descritos en las patentes de los Estados Unidos de América números 5,508,171 otorgada a Walling y otros; 5,534,132 otorgada a Vreeke y otros; 6,241,863 otorgada a monbouquetre; 6,270,637 otorgada a Crismore y otros; 6,281,006 otorgada a Heller y otros; y 6,461,496 otorgada a Feldman y otros las cuales se incorporan aquí en su totalidad por referencia a las mismas para todos los propósitos.
Sin importar el mecanismo de detección específico utilizado, el dispositivo microfluídico de la presente invención permite el desempeño de un ensayo en un "paso único" sin la necesidad de fuerzas activas, tal como una fuerza de presión, una fuerza electrocinética, etc., para inducir el flujo de la muestra de prueba de fluido a través del dispositivo. En forma similar, la tasa de flujo es controlada de manera que el tiempo de permanencia total de la muestra de prueba de fluido dentro de la zona de análisis es suficientemente largo para permitir el completar las reacciones deseadas y/o detección.
La presente invención puede ser entendida mejor con referencia a los siguientes ejemplos.
EJEMPLO 1 La capacidad para formar un dispositivo microfluídico de acuerdo con una incorporación de la presente invención fue demostrada. Específicamente, una hoja de polímero micromoldeada fue inicialmente formada de hule de silicona de polidimetilsiloxano (PDMS) ("Sylgard 184", disponible de Dow Corning de Middland, Michigan) . El prepolímero de polidimetil siloxano fue un líquido teniendo una viscosidad de 3900 centipoises. El prepolímero de polidimetil siloxano fue polimerizado con un mecanismo mediado-radical que empleó un catalizador a base de platino (una parte de catalizador: 10 partes de prepolímero) . Las propiedades de líquido inicial de polidimetil siloxano permitieron a este el duplicar los moldes estructurados finamente con una estabilidad dimensional buena y alta fidelidad.
Un fotoresistor de 50-micrómetros de grueso (disponible de Dow Chemical, bajo el nombre "EPON SU-8") fue entonces formado sobre una oblea de silicio. Específicamente, 3 mililitros del fotoresistor SU-8 fueron surtidos a 100 revoluciones por minuto sobre una oblea de silicio de 6 pulgadas de diámetro, se puso en rampa lentamente a 500 revoluciones por minuto y después se hizo rápidamente a 2,000 revoluciones por minuto y se mantuvo por 30 segundos. El fotoresistor depositado fue horneado suave sobre una placa caliente de contacto (65° centígrados por 2 minutos y después 95°C por 5 minutos). Usando el simulador solar LS-1,000 (luz solar de Filadelfia, Pennsylvania) , el fotoresistor SU-8 entonces expuesto por 30 segundos con una fotomáscara de cuarzo con patrón de cromo teniendo un patrón de zona fluídica diseñado previamente. El diseño de las zonas fluídicas fue creado usando un programa CAD. El diseño está mostrado en la figura 1 y tuvo las siguientes dimensiones.
Tabla 1: Dimensiones de las zonas fluídicas Después de un horneado de post-exposición de 7 minutos a 95°C sobre una placa de contacto caliente, un molde maestro fue desarrollado a través de la inmersión en un revelador SU-8 (de MicroChem de Newton, Massachussets) por alrededor de 6 minutos, seguido por un ciclo seco de girado (2,000 revoluciones por minuto, a 30 segundos). Finalmente, el patrón fue limpiado a través de un ciclo de enjuague de isopropanol dinámico (1 mL) usando las condiciones secas de girado antes mencionadas. El maestro de alivio resultante fue usado para fraguar el dispositivo microfluídico de polidimetil siloxano positivo. Una vez curado, el fluídico micromoldeado de polidimetil siloxano fue cuidadosamente removido del molde y después se adhirió a la película. La energía de superficie de la parte de polidimetil siloxano fue tal que esta formó un enlace a prueba de líquido cuando se colocó en contacto íntimo con la película.
La película fue obtenida de CPFilms, Inc., de Martinsville, Virginia y fue una película Mylar® de 7-milésimas de pulgada teniendo un recubrimiento de oro de 10 nanómetros de grueso (<13 ohms por pulgada cuadrada) . La película recubierta de oro fue expuesta a un reactivo de anti-cuerpo monoclonal tiolatado hacia CRP (BiosPacific) por 2 minutos. La película fue entonces enjuagada con agua deionizada y destilada y se sopló en seco con un aire filtrado de 0.2 mieras. La película recubierta fue montada sobre una placa de vacío y la fotomáscara de cuarzo con patrón-cromo fue colocada directamente en contacto con el lado recubierto de la película. El espacio entre la máscara y la película fueron reducidos aún además mediante el jalar un vacío fuerte. La película recubierta fue entonces expuesta a una luz de 222 nanómetros (monocromática, generada por un par de focos de lámpara de KrF excímero obtenidas de Heraeus Noblelight de Duluth, Georgia) por 2 minutos. La fase móvil del dispositivo de ensayo fue formada de microesferas de látex modificadas con carboxilato de 300 nanómetros de diámetro (Bangs Laboratorios) . El anticuerpo anti-cuerpo CRP monoclonal (BiosPacific) fue conjugado a las microesferas de látex y las partículas fueron almacenadas a una concentración de 1.25% de sólidos en agua saladas de fosfato (PBS) y Tritón X-100 (0.3%) a un pH de 7.2.
Para iniciar el ensayo, las partículas conjugadas fueron mezclas previamente con muestras que contuvieron concentraciones variables de proteína C-reactiva, y las mezclas resultantes fueron aplicadas al canal de entrada del dispositivo microfluídico ensamblado. Las mezclas fluyeron adentro del canal de entrada, llenaron la zona de análisis y eventualmente comenzaron a fluir adentro de los canales de transmisión. Después de 3 a 5 minutos, los canales de transmisión se llenaron a tal grado que el canal de entrada y eventualmente la zona de análisis fueron limpiadas de vehículo. La entrecara de aire/líquido que se disminuyó se llevo hacia fuera cualquier fase móvil no unida, dejando solo las partículas de señal en la zona de análisis en donde hubo analito suficiente para formar una estructura de "emparedado". Los resultados fueron obtenidos usando una técnica de detección a base de dcifracción tal como se describió en 2003/0107740 de Taylor y otros la cual se incorpora aquí en su totalidad por referencia a la misma para todos los propósitos. El experimento fue repetido a concentraciones de analito variables para generar la curva de respuesta de dosis mostrada en la figura 8.
EJEMPLO 2 Un dispositivo microfluídico fue formado como se describió en el ejemplo 1, excepto porque el diseño utilizado está mostrado en la tabla 2 y tuvo las siguientes dimensiones.
Tabla 2: Dimensiones de las zonas fluídicas EJEMPLO 3 Un dispositivo microfluídico fue formado como se describió en el Ejemplo 1, excepto porque el diseño utilizado está formado en la figura 3 y tuvo las siguientes dimensiones.
Tabla 3: dimensiones de las Zonas Fluídicas EJEMPLO 4 El dispositivo microfluídico fue formado como se describió en el ejemplo 1, excepto porque el diseño utilizado está mostrado en la tabla 4 y tuvo las siguientes dimensiones.
Tabla 4 : Dimensiones de las Zonas fluídicas EJEMPLO 5 Un dispositivo microfluídico fue formado como se describió en el ejemplo 1, excepto porque el diseño utilizado está mostrado en la figura 5 y tuvo las siguientes dimensiones.
TABLA 5: Dimensiones de las Zonas Fluídicas EJEMPLO 6 Fue formado un dispositivo microfluídico como se describió en el ejemplo 1, excepto porque el diseño utilizado está mostrado en la figura 6 y tuvo las siguientes dimensiones.
Tabla 6: dimensiones de las Zonas Fluídicas Un dispositivo microfluídico fue formado como se describió en el ejemplo 1, excepto porque el diseño utilizado está mostrado en la tabla 7 y tuvo las siguientes dimensiones.
Tabla 7: Dimensiones de las Zonas fluídicas Aún cuando la invención se ha descrito en detalle con respecto a las incorporaciones de la misma, será apreciado por aquellos expertos en el arte a lograr un entendimiento de lo anterior, que pueden concebirse fácilmente alteraciones, variaciones y equivalentes de estas modificaciones. Por tanto, el alcance de la presente invención debe ser evaluado como aquel de las reivindicaciones anexas y cualquier equivalente de las mismas.

Claims (20)

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Un dispositivo de ensayo para detectar la presencia o concentración de un analito dentro de una muestra de prueba de fluido, dicho ensayo comprende: un canal de entrada; una zona de análisis en comunicación de fluido con dicho canal de entrada, dicha zona de análisis define una periferia, en donde dicha zona de análisis sirve como una ubicación para la detección del analito; y una pluralidad de canales de transmisión microfluídicos que se extiende hacia fuera desde la periferia de dicha zona de análisis, en donde el dispositivo de análisis está configurado de manera que la muestra de prueba de fluido es capaz de fluir a través de dicho canal de entrada y dicha zona de análisis primariamente a través de la acción capilar.
2. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el canal de entrada tiene un área de sección transversal de menos de alrededor de 20 milímetros cuadrados.
3. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en la cláusula 1 ó 2, caracterizado porque la zona de análisis es de un tamaño suficiente para acomodar esencialmente el volumen completo de la muestra de prueba de fluido aplicada al dispositivo de ensayo.
4. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en cualquiera de las cláusulas anteriores, caracterizado porque la zona de análisis tiene una forma esencialmente circular.
5. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en la cláusula 4, caracterizado porque dichos canales de transmisión se extienden radialmente desde la periferia de dicha zona de análisis.
6. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en cualquiera de las cláusulas anteriores, caracterizado porque la muestra de prueba de fluido es capaz de fluir secuencialmente desde dicha canal de entrada a la zona de análisis .
7. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en cualquiera de las cláusulas anteriores, caracterizado porque los canales de transmisión están ahusados hacia adentro hacia la zona de análisis.
8. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en cualquiera de las cláusulas anteriores, caracterizado porque dichos canales de transmisión tienen una proporción de aspecto de desde 0.1 a alrededor de 10, preferiblemente una proporción de aspecto de desde alrededor de 0.25 a alrededor de 5, y más preferiblemente una proporción de aspecto de desde alrededor de 0.5 a alrededor de 1.5.
9. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en cualquiera de las cláusulas anteriores, caracterizado porque dichos canales de transmisión tienen un área en sección transversal de menos de alrededor de 20 milímetros cuadrados, preferiblemente de desde alrededor de 0.001 a alrededor de 10 milímetros cuadrados, preferiblemente de desde alrededor de 0.01 a alrededor de 5 milímetros cuadrados, y más preferiblemente de desde alrededor de 3 a alrededor de 500 de dichos canales de transmisión.
10. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en cualquiera de las cláusulas anteriores, caracterizado porque el dispositivo de ensayo comprende de desde alrededor de 15 a alrededor de 200 de dichos canales de transmisión.
11. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en cualquiera de las cláusulas anteriores, caracterizado porque además comprende una zona de sobrelujo que está en comunicación de fluido con dichos canales de transmisión.
12. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en cualquiera de las cláusulas anteriores, caracterizado porque además comprende un sustrato sobre o dentro del cual están colocados dicho canal de entrada, dicha zona de análisis y dichos canales de transmisión.
13. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en la cláusula 12, caracterizado porque el medio de separación está laminado a dicho sustrato, dicho medio de separación contiene un material receptor que es capaz de aglutinar al analito o a un complejo del mismo.
14. El dispositivo de ensayo tal y como se reivindica en la cláusula 13, caracterizado porque dicho medio de separación incluye una película de polímero que tiene un recubrimiento de metal.
15. Un dispositivo de ensayo para detectar la presencia o la concentración de un analito dentro de una muestra de prueba de fluido, dicho ensayo comprende: un canal de entrada; una zona de análisis esencialmente circular en comunicación de fluido con dicho canal de entrada, dicha zona de análisis define una periferia, en donde dicha zona de análisis sirve como una ubicación para detectar el analito; una pluralidad de canales de transmisión que se extienden radialmente desde la periferia de dicha zona de análisis, en donde dichos canales de transmisión tienen una proporción de aspecto de desde alrededor de 0.1 a alrededor de 10 y un área en sección transversal de menos de alrededor de 20 milímetros cuadrados; y una zona de sobreflujo que está en comunicación de fluido con dicha pluralidad de canales de transmisión, en donde el dispositivo de ensayo está configurado de maneras que la muestra de prueba de fluido sea capaz de fluir a través de dicho canal de entrada y de dicha zona de análisis primariamente a través de acción capilar.
16. Un método para llevar a cabo un ensayo, dicho método comprende: introducir adentro de un canal de entrada una muestra de prueba de fluido sospechada de contener un analito; permitir a la muestra de prueba de fluido el fluir a través de la acción capilar desde dicho canal de entrada a una zona de análisis que define una periferia; detectar la presencia o la ausencia del analito; jalar la muestra de prueba de fluido desde la zona de análisis usando una pluralidad de canales de transmisión microfluídicos, dichos canales de transmisión se extienden hacia fuera desde la periferia de dicha zona de análisis .
17. El método tal y como se reivindica en la cláusula 16, caracterizado porque el fluido es aplicado a un pozo de muestra que está en comunicación de fluido con dicho canal de entrada, el fluido fluye desde dicho pozo de muestra a dicho canal de entrada a través de acción capilar.
18. El método tal y como se reivindica en la cláusula 16 ó 17, caracterizado porque dichos canales de transmisión se extienden radialmente desde la periferia de dicha zona de análisis.
19. El método tal y como se reivindica en la cláusula 16 a 18, caracterizado porque dichos canales de transmisión tienen una proporción de aspecto de desde alrededor de 0.1 a alrededor de 10, y preferiblemente de desde alrededor de 0.5 a alrededor de 1.5.
20. El método tal y como se reivindica en la cláusula 16 a 19, caracterizado porque dichos canales de transmisión tienen un área en sección transversal de menos de alrededor de 20 milímetros cuadrados, y preferiblemente de desde alrededor de 0.01 a alrededor de 5 milímetros cuadrados. R E S U M E N Se proporciona un dispositivo de ensayo microfluídico para determinar la presencia o la ausencia de un analito dentro de una muestra de prueba. La presente invención proporciona una técnica para lograr un flujo continuo en un dispositivo microfluídico mediante el emplear por lo menos un canal de entrada, una zona de análisis y una pluralidad de canales de transmisión colocados alrededor del perímetro de la zona de análisis. En una incorporación, por ejemplo, los canales de transmisión se extienden radialmente desde la zona de análisis. Como resultado de la configuración particular del dispositivo microfluídico, puede llevarse a cabo un ensayo en un "paso único" sin la necesidad de fuerzas activas, tal como una fuerza de presión, una fuerza electrocinética, etc., para inducir el flujo de la muestra de prueba de fluido a través del dispositivo. En forma similar, la tasa de flujo está controlada de manera que el tiempo de permanencia de la muestra de prueba de fluido dentro de la zona de análisis es suficientemente prolongado para permitir las reacciones y/o detección deseadas.
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