反應條件傳感器的製作方法
2023-05-29 17:53:11
專利名稱：反應條件傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在對化學和生物學過程進行分析期間檢測不良條件的方法和裝置，其中化學和生物學過程包括微電化學反應、其它反應和分析物的檢測。
背景技術：
製藥工業特別關注的一個領域是預測藥物在體內如何代謝。例如，一個特別關注的參數是化合物與代謝酶之間反應的最大速度。在一個典型的代謝過程中，氧化性藥物代謝酶(DME)向外來分子添加一個羥基，從而促進其代謝降解。由酶，例如DME，催化的反應受電子轉移的驅動。特別地，反應過程的一個重要步驟是將電子提供給酶的催化位點，從而使酶與化合物反應。涉及電子從一種物質轉移到另一種物質的反應稱作氧化還原反應。通常，驅動代謝反應的電子在體內是由氧化還原對(redox partner)在適當的氧化還原酶的幫助下提供的。然而，人們已知，氧化還原反應還可以通過用電化學反應室內的電極直接供應電子人工地加以驅動。利用這種方法，就可以對代謝過程進行研究。
微電化學反應室在技術上是已知的。在一個典型的反應室內，一對電極提供電流，使其通過酶、底物和介體的混合物，從而使混合物發生電化學反應。然後可以通過適當的裝置對最終的反應進行分析。重要的是，反應室內的條件是正確的，否則所發生的任何反應的性質都會受到影響。這種情況下，任何反應分析的結果都可能是錯誤的。反應條件變得不良的一個途徑是反應混合物中的反應物的濃度發生變化。反應條件受到影響的另一個途徑是反應室內存在氣泡。
除了微電化學反應之外，人們通常還希望分析其它的化學和生物學過程，例如其它類型的反應或分析物的檢測。這些情況下，在分析期間，重要的問題還是使所用裝置內的條件保持良好，否則有可能獲得假的結果。
我們已經意識到了在對化學和生物學過程進行分析期間檢測不良條件以便排除錯誤分析結果的重要性。另外，我們還意識到檢測不良條件的裝置可以有利地由先前裝置的現有部件加以提供。
發明內容
本發明由獨立的權利要求加以限定，現在我們將以它為參考。本發明的有利的特徵在附屬權利要求中有說明。
本發明的第一個實施例提供了一種用於檢測微電化學反應室內不良條件的方法和裝置。在使用中，通過電極施加電壓，使其通過位於反應室內的反應混合物。若所施加的電壓足夠大，則電流將通過混合物在電極之間流動，並且誘發電化學反應。
提供至少兩個電極用於檢測和測量電流。當反應條件正常時，電極之間的穩定狀態電流處於可預測的數值範圍之內。當穩定狀態電流位於預期範圍之外時，則表明裝置內的反應條件是不良的。穩定狀態電流的大小取決於如下的因素，例如電極尺寸、反應混合物中反應物的濃度以及施加的電極間電壓。電極電流還會受到裝置內存在的氣泡的影響。
提供一個檢測電路，用於將測得的電流與預期的電流範圍進行比較，並產生指示反應條件是正常還是不良的信號。在一個實施例中，一對電極執行雙重功能，包括誘發電化學反應和允許電流流過待測量的混合物。
在第二個實施例中，利用光學傳感測量反應室內電極之間的電流大小，以便檢測分析物的存在，從而確定室內的條件是否不良。
圖1是實現本發明的微流體電化學反應裝置的示意圖；
圖2是圖1所示檢測電路的示意圖；和圖3是顯示在正常和不良反應條件下通過圖1裝置內的反應室電極測得的電流隨時間的改變。
圖4是實現本發明的利用光學傳感檢測分析物存在的裝置的示意圖。
具體實施例方式
圖1是實現本發明的微流體電化學反應裝置的示意圖。裝置1包括第一混合通道3、第二混合通道5和反應室7。第一混合通道3、第二混合通道5和反應室7是連接的，從而流體可以依次通過第一混合通道3、第二混合通道5並經由反應室入口8進入反應室7。第一混合通道3的上遊部分連接底物入口9和酶入口11，它們分別向第一混合通道3供應底物和酶。第二混合通道5的上遊部分連接介體入口13，其向第二混合通道5供應介體(mediator)。反應室7連接一個廢物出口15，其允許流體流出反應室7。
本發明能夠應用於具有微米級尺寸的電化學反應室。實現本發明的反應室的一個示例性應用是作為微型生物晶片的分析部件。
底物(substrate)含有可以和反應室7內的酶進行電化學反應的分子。底物可以是，例如，大量化合物中的任何一種，包括藥物、殺蟲劑和環境汙染物、或者其它期望的化合物。酶可以是任何適合於解除構成底物的化合物的毒性的代謝酶。這些酶的實例包括來自細胞色素P450和黃素單氧化酶家族的蛋白質。介體發揮媒介的作用，電子通過它進行傳遞，並可以是任何合適的導電流體。介體的目的是允許電子從位於反應室7內的電極17轉移到酶，從而誘發酶與底物之間的電化學反應。底物、酶和介體都以流體狀態提供，從而它們可以沿著混合通道3、5流入反應室7。
在使用中，底物通過底物入口9以第一預定流速連續地供應到第一混合通道3，酶通過酶入口11以第二預定流速連續地供應到第一混合通道3。底物和酶在第一混合通道3內通過例如擴散混合組合在一起。最終的底物/酶混合物沿著第一混合通道3流入第二混合通道5。底物和酶在第一混合通道3內不發生反應，因為沒有電子用於誘發反應。
介體通過介體入口13以第三預定流速連續地供應到第二混合通道5。介體在第二混合通道5內與底物/酶混合物混合在一起，最終的底物/酶/介體混合物，下文稱作反應混合物，通過第二混合通道5經由反應室入口8流入反應室7。在進入反應室7的反應混合物中，底物、酶和介體的比例由第一、第二和第三流速的相對大小確定，可以對其進行調節從而獲得期望的反應混合物濃度。反應混合物在反應室7內發生電化學反應，任何未反應的反應混合物和反應產物都通過廢物出口15排出。
反應室7包括兩個或多個電極17，它們的定位使得在使用中每個電極17至少有一部分與反應室7內含有的反應混合物電接觸。電極17用於在使用中施加預定電壓通過反應室7內的一個區域，該區域恰好是反應混合物所經過的區域。電極17與一個電路相連，該電路被布置成使第一電極，例如17a，具有正極性，第二電極，例如17b，具有負極性，藉此在電極17之間的區域內產生電場。電場還可以通過數對電極17產生。當電極17所施加的電壓大於反應混合物中任何反應物的氧化還原電位時，將使電子以電流的形式通過介體在電極17之間流動。一些電子從電極通過介體轉移到酶分子，從而在酶與底物之間誘發電化學反應。
電極17之間的電流可以通過與電極17相連的任何合適的電流測量器件加以測量。在優選實施例中，電極17與檢測電路19偶連，該檢測電路用於檢測和測量電極17間的電流。圖2是檢測電路的示意圖。檢測電路19包括輸入端21、電流檢測器23、比較器25、存儲器27和輸出端31。檢測電路19可以通過輸入端21與反應室7的電極17偶連，該輸入端21用於接收電極17之間的電流。輸入端21與電流檢測器23偶連，電流檢測器用於檢測和測量由輸入端21接收的電流並產生表示電流大小的信號。比較器25接收由電流檢測器23產生的信號，用於將測得的電流與由比較器25從存儲器27接收的信號定義的預定數值範圍進行比較。存儲器27用於存儲例如穩定狀態電流或最大電流的一個或多個預定範圍。比較器25進一步用於產生一個指示測得的電流是位於存儲器27存儲的所選數值範圍之內還是之外的信號。由比較器25產生的信號通過輸出端31從檢測電路19輸出。當檢測電路19與電極17偶連時，輸出端31提供電極電流是位於特殊預定範圍之內還是之外的指示。
在優選實施例中，用於誘發電化學反應的電極17和用於測量通過反應混合物的電流的電極17是相同的電極17。在此實施例中，電極17執行雙重功能，並且執行本發明所需的部件優選地由現有部件提供。選擇地，可以為每個功能提供不同的電極對17。
圖3是顯示在使用裝置1期間電極17之間的電流隨時間變化的簡圖。最初，第一混合通道3、第二混合通道5和反應室7充滿空氣。因為空氣是電絕緣的，所以若由電極17施加的電壓低於預定的閾值，那麼電極17之間不會有電流流動。從時間0，介體連續地引入到第二混合通道5，然後沿著第二混合通道5向反應室7流動，從第二混合通道5替換空氣。在第一時間周期43內，介體還沒有到達反應室7，在此期間，電極電流為0，因為反應室充滿空氣。
第一時間周期43之後，沿著第二混合通道5流動的介體到達反應室7，隨後填充反應室7。因為介體是導電的，所以反應室7內介體的存在使得電流在電極17之間流動。在此期間，介體逐漸充滿反應室7，電極電流從0升高到預定的最大值，其取決於介體的導電率和其它因素。在緊接第一時間周期43的第二時間周期45內，反應室7充滿介體，從而電極電流保持最大值。
從時間0，底物和酶被連續引入到第一混合通道3，然後它們沿著第一混合通道3向反應室7流動，從第一混合通道3替換空氣。至少在第一時間周期43內，從第一混合通道3替換的空氣在沿著第一混合通道3流動的底物/酶混合物與沿著第二混合通道5流動的介體之間形成一個或多個氣穴(air pocket)。因為底物/酶混合物和介體沿著混合通道3、5流動，所以氣穴夾在流體流之內被輸送到反應室7。當氣穴到達反應室7時，先前在第二時間周期45中充滿反應室7的介體被形成氣穴的空氣所替換，並逐漸被取代。在此期間，空氣逐漸充滿反應室7，電極電流從反應室充滿介體時的最大值降低到反應室充滿空氣時的0。在緊接第二時間周期45的第三時間周期47內，反應室7充滿空氣，電流保持在0值。
因為底物、酶和介體被連續地引入到混合通道3、5，所以在一定時間之後，沿著第一混合通道3流動的底物/酶混合物將最終遇到並與沿著第二混合通道5流動的介體組合，並在第二混合通道5內形成介體/酶/底物混合物。能夠看出，該反應混合物首先是在氣穴的上遊並緊鄰氣穴形成的。當位於氣穴上遊並緊鄰氣穴的反應混合物到達並且開始填充反應室7時，電極電流從0值增加到特定值。該數值取決於反應混合物的電傳導率，其又取決於混合物的濃度。在緊接第三時間周期47的第四時間周期49內，反應室7充滿反應混合物，從而電極電流保持穩定狀態值。在隨後的時間內，反應混合物連續地流過反應室7，電極電流保持在近似恆定的穩定狀態值。
能夠看出，在第一43、第二45和第三47時間周期內，電極電流的變化是由於裝置1內存在空氣以及底物、酶和介體沒有完全混合導致的。該變化可以看作電極電流的暫時變化。然而在第四時間周期49內，裝置1內的條件達到穩定狀態，電化學反應正是在此期間開始的。重要的是，需要有足夠的時間度過暫時條件並保持穩定狀態條件。一旦可接受的穩定狀態電極電流至少保持了預定的時間，就可以跨電極17施加的電壓以誘發電化學反應。上面依次描述的精確時間可以通過改變裝置1的幾何形狀加以控制。
第四時間周期49的穩定狀態電極電流小於第二時間周期45的最大電極電流，因為反應室7內底物和酶的存在會降低反應混合物的電傳導率。當誘發電化學反應時，反應消耗電子導致電極電流進一步降低。在優選實施例中，穩定狀態電極電流大約是最大電極電流的50％。穩定狀態電流可以圍繞平均值波動，但是在正常反應條件下，保持在預定的可允許範圍之內。
穩定狀態電極電流取決於如下因素，包括電極17的尺寸、跨電極17施加的電壓和反應混合物中底物、酶和介體的濃度。若這些因素每一個的數值都被確定，則能夠確定和預測穩定狀態電極電流。正是該穩定狀態電流允許在穩定狀態電流與預定電流不一致時檢測出不良的反應條件。
重要的是，在電化學反應期間，反應室7內的條件是正確的，否則反應過程會受到影響，並且涉及該反應的任何分析都會給出錯誤的結果。一些可能影響反應的因素包括反應混合物中底物、酶和介體的濃度和電極17的表面尺寸。其它的因素包括電極17的跨度和跨電極17施加的電壓。影響反應條件的另一個途徑可能是由裝置1內存在的一個或多個氣泡導致的。
因為裝置1最初充滿空氣，因此存在空氣泡被截留(trapped)在流過裝置1的流體內的風險。在一種情況下，氣泡可能會截留在入口9、11、13其中之一內，限制底物、酶或介體的流速，藉此改變反應混合物的組成。在另一種情況下，氣泡可能會截留在混合通道3、5其中之一內，藉此影響組分的混合，導致混合物的濃度不均。截留在混合通道3、5或其它障礙物內的氣泡可能會影響裝置1內的流體流，或者甚至完全阻止流動。在進一步的情況下，氣泡可能被截留在反應室7內，並且位於一個或多個電極17的表面上。在這種情況下，電極17的有效表面區域被減小，導致跨電極17的電阻增加，使得電極電流降低。甚至當被截留在反應室7內的氣泡不位於電極17的表面上時，反應條件也會受到影響。
圖3虛線所示的曲線顯示了當氣泡被截留在反應室7內並位於其中一個電極17的表面上時電極電流的變化。在第二45和第四49時間周期內，電極17上存在的氣泡增加了電極17之間的電阻，並導致電極電流相對於沒有氣泡存在時產生的電極電流降低。氣泡的存在導致電極電流位於當裝置1內的條件正常時預期的電流範圍的外部。
根據本發明，穩定狀態電極電流偏離預期數值提供了一個指示，表明裝置1內的反應條件是不良的。相反地，與預期數值一致的電極電流提供一個指示，表明反應條件是正常的。因此，反應的任何分析結果都可以根據檢測電路19產生的輸出信號加以接收或拒絕，該輸出信號指示電極電流是位於預期數值範圍之內還是之外。在一個實施例中，只有當穩定狀態電極電流位於預定數值範圍之內達預定的時間時，檢測電路19才產生指示正常反應條件的信號。若在此期間電極電流位於預定範圍之外，那麼將產生指示不良反應條件的信號。這樣，能夠看出，電極17發揮檢測器的作用，能夠檢測不良的反應條件。
在一個實施例中，同時對第二時間周期45內的最大電極電流數值進行監視。這種情況下，在第二時間周期45內，通過檢測電路19測量電極電流，並與預定最大電極電流進行比較。若電極電流位於預定數值範圍之外，那麼檢測電路19產生一個信號，指示裝置1內存在不良的條件。這樣，如果檢測電路19確定在第二時間周期45期間裝置1內的條件是不良的，那麼過程可以較早地結束，從而節省時間以及所用底物、酶和介體的體積。
可以理解，電極電流偏離預期數值是不良反應條件的指示，其可以由任意數目的因素導致，其中裝置內存在氣泡僅僅是一個實例。例如底物、酶或介體濃度的變化也會影響反應條件。若介體的濃度超過正常，則反應混合物的電傳導率會高於正常。因此，電極電流會高於介體濃度正常時的預期。若介體濃度偏離期望濃度足夠大，則穩定狀態電極電流將位於預期的範圍之外。在進一步的實例中，跨電極17施加不正確的電壓會導致電極電流發生變化，然後可以被檢測出來。
本領域的技術人員會意識到，本發明能夠同時用於靜態和動態的電化學反應室。在靜態電化學反應室實例中，流體流可以是不連續的，例如採用批處理，或者根本沒有流體流。在這種情況下，反應室7內存在的氣泡導致電極電流在一段時間內特徵性地降低，指示不良的反應條件。在動態電化學室實例中，通過反應室7的流體流是連續的，通過反應室7的氣泡導致電極電流短暫地降低，其可以被連續監視。
現在說明本發明進一步的實施例，其中對反應室內的條件進行監視以便檢測分析物的存在。特別地，該實施例將表面增強拉曼光譜(SERS)與表面等離子體激元共振(SPR)協同組合在一起。
拉曼光譜是一種眾所周知的用於檢測分析物分子存在的技術。當光線入射在分子上時，大多數光子被彈性散射。然而，少數的光子被非彈性散射，同時能量在光子和分子之間轉移，導致散射光子的波長發生變化。入射光子與拉曼散射光子之間的能量差等於分子振動、轉動或電子能量狀態之間的能量差，使散射光子增加量子化的能量值。測量拉曼散射光子的頻率變化可以確定拉曼能譜，其是分子的特性。
拉曼效應非常微弱，已知有一種稱作表面增強拉曼光譜(SERS)的技術可以增強該效應。利用SERS，化合物或離子的拉曼散射發生在距金屬表面數十納米的範圍內，導致拉曼散射增強數個數量級。SERS效應本質上是由於分子與靠近金屬表面的由金屬的電子產生的電磁場之間的能量傳遞產生的。實際上，金屬層6內的電子向分子提供能量，藉此提高拉曼效應。
一種不同的用於測量分子存在的技術稱作表面等離子體激元共振(SPR)。提供一束平面偏振光的激發雷射束，使其以接近臨界角的角度撞擊金屬層，該臨界角由金屬的折射係數決定。激發雷射束的電矢量在金屬層表面內誘發產生偶極子。正極化電荷的恢復力以激發的共振頻率產生振蕩的短暫電磁場。在瑞利極限內，該共振主要由金屬層表面上自由電子的密度(「等離子體激元」)以及金屬及其環境的介電常數確定，其中金屬層表面上自由電子的密度決定所謂的「等離子體波長」。
吸附在金屬層表面上或其附近的分析物內的分子會經歷異常大的電磁場，其中與表面垂直的振動模式被最強烈地增強。該效應能夠在金屬層內的等離子體振子與表面附近的分子之間實現跨空間能量傳遞。能量傳遞使得金屬層的有效折射係數改變，導致臨界角改變，從而使衍射光的強度改變。然後用傳統的分光鏡檢測器測量散射光子的密度變化。
已經發現，通過使用附加的入射雷射源可以增強用於檢測分子存在的SERS效應，該雷射源優選地也用於SPR檢測。兩種效應協同作用，選擇性地增強表面等離子體振子和分析物分子之間的相互作用。有效地，使用第二雷射將能量泵唧進入由第一雷射產生的激勵中。通過改變參數，例如SPR激發雷射的波長，或者金屬層的成分和厚度，能夠將SPR效應選擇性地優化，從而使來自特殊分析物分子的SERS信號最大化。綜合SERS和SPR的技術在英國專利申請0318356.3中有說明。
在一個實施例中，提供任意合適尺寸的反應室、容器或外罩51，利用上述的組合SERS/SPR技術檢測分析物，例如蛋白質分子。反應室51是透明的，允許雷射束52、62通過並進入反應室51內。用於SERS和SPR技術的金屬表面66位於反應室內部。金屬表面66可以，例如，放在位於反應室51基座上的基片53上。兩個或多個電極55位於反應室51內，用於檢測室51內的條件是否不良。電極55被布置成使電極55之間的區域包括分析區的至少一部分，其中待檢測的分析物位於分析區內或者分析物的檢測發生在分析區內，從而接近金屬表面66或者反應室51內的任何其它位置。例如，在一個實施例中，有兩個置於室51相對側壁上的電極55，以便使與金屬表面66相鄰的區域位於電極55之間，從而可以監視該特殊位置處的不良條件。在另一個實施例中，電極55被布置成使反應室51內部體積的全部或大部分都位於電極55之間，從而可以監視反應室51內任何位置的不良條件。電極55進一步布置成與用於檢測電極間任何電流的大小的檢測電路(未顯示)相連。
通過入口(未顯示)將可能含有待檢測分析物的氣體或液體混合物饋給進入反應室51。使第一雷射源，其是一個SERS激發雷射波束52，入射在受體分子60上，其典型地是與導電金屬表面66上的受體分子58相結合的抗體。分析物混合物通過金屬表面66，從而分析物分子，若存在的話，與受體分子60相接觸並與之結合。當分析物分子與受體分子60相結合時，受體分子58被替換並接近表面66，藉此顯示SERS散射的強化。以一種已知的方式，發生SERS散射並通過任何合適的傳感器(未顯示)檢測被散射的輻射54。同時，使第二雷射源，其是一個SPR雷射束62，入射在金屬表面66上。第二雷射束62與表面等離子體激元耦合，其進一步產生一個電磁場，該電磁場又與待分析分子的振動能狀態偶連。通過任何合適的傳感器(未顯示)檢測衍射光64的強度。
在分析檢測過程中，跨電極55施加預定的電壓，其誘導電流通過分析物混合物在電極55之間流動。電流的大小可以通過任何與電極相連的合適電流測量器件加以測量，例如圖2所示的檢測電路。如上面更詳細說明的，若測得的電流位於預定的範圍之外，則提供一個指示，表明反應室51內的條件由於，例如，氣泡的存在而變得不良。
能夠看出，電極55不需要執行雙重功能。例如，在本實施例中，電極55隻是出於檢測反應條件是否不良的目的提供的，而並非像前一實施例那麼用於誘發反應。然而，在可選擇實施例中，其中一個電極55除了提供一個檢測電流的裝置之外，還可以發揮組合SERS和SPR檢測方法中金屬表面66的作用。
在上述實施例中能夠看出，本發明具有廣泛的應用。大體上，本發明可以用於如下的應用，其中在執行化學或生物學分析時需要檢測由於空氣泡的存在或者由於分析中所用混合物的組成不正確導致的不良條件。
任何上述的技術和其它的技術都可以組合地使用。例如，在一個實施例中，電化學室用於執行電化學反應，其具有電極用以誘發該反應。然後，可以用SERS、SPR或組合SERS/SPR檢測反應中涉及的分子，例如反應產物。室內的條件可以同時在反應期間和檢測分析物期間用一對電極加以監視，如上所述。用於誘發反應的電極可以和用於監視反應條件的電極相同，並且用於誘發反應和/或監視反應條件的電極可以為SERS/SPR技術提供金屬表面。
權利要求
1.一種微電化學反應室，包括一個用於使電化學反應組分通過並進入反應室的入口，和至少兩個電極，該電極被布置成在使用時與反應流體電接觸，電極能夠與一個檢測電路相連，該電路被配置為用於檢測電極間的電流，並且被配置為用於當電流位於預定範圍之外時產生一個信號，由此指示不良的反應條件。
2.根據權利要求1的微電化學反應室，其中，至少其中兩個電極被配置為用於在使用時施加一個電壓跨越反應組分所經過的區域的至少一部分上，由此在組分之間誘發電化學反應。
3.根據權利要求2的微電化學反應室，其中用於誘發電化學反應的電極與用於檢測電流的電極是相同的電極。
4.根據權利要求1的微電化學反應室，其中電化學反應組分形成包括底物、酶和介體的混合物。
5.根據權利要求4的微電化學反應室，其中底物包括異型生物質化合物。
6.根據權利要求4的微電化學反應室，其中酶包括來自細胞色素P450或黃素單氧化酶家族的蛋白質。
7.一種用於檢測微電化學反應室中的反應條件是否正確的方法，包括將反應流體依次饋給反應室，監視反應室中電極間的電流，確定電流是否位於第一限定範圍之外，以及若電流位於第一限定範圍之外，則確定室內的反應條件是不良的。
8.根據權利要求7的方法，其中饋給反應流體進入反應室的步驟進一步包括如下的步驟把介體饋入反應室，並隨後把底物和酶饋入反應室。
9.根據權利要求8的方法，其中把介體饋入反應室的步驟進一步包括如下的步驟當反應室僅含有介體時，監視電極之間的電流，確定電流是否位於第二限定範圍之外，並且若電流位於第二限定範圍之外，則確定室內的反應條件是不良的。
10.根據權利要求7的方法，其中把反應流體饋入反應室的步驟進一步包括把底物、酶和介體的混合物饋入反應室的步驟。
11.根據權利要求7的方法，其中確定反應室內的反應條件不良的步驟進一步包括確定氣泡位於反應室內的步驟。
12.根據權利要求7的方法，其中確定反應室內的反應條件是否不良的步驟進一步包括確定反應室內的反應流體的濃度是否不正確的步驟。
13.根據權利要求7的方法，其中確定反應室內的反應條件不良的步驟進一步包括確定所施加的跨電極電壓不正確的步驟。
14.根據權利要求7的方法，進一步包括產生一個指示反應室內的反應條件是否不良的信號的步驟。
15.根據權利要求7的方法，其中把反應流體饋入反應室內的步驟進一步包括以預定的流速把每一種反應流體饋入反應室的步驟。
16.一種用於確定微電化學反應的反應條件是否不良的裝置，包括一個微電化學反應室和一個檢測電路，其中微電化學反應室包括-一個入口，用於使電化學反應組分通過並進入反應室；以及-至少兩個電極，該電極布置成在使用時與反應流體電接觸，電極與檢測電路相連；並且，其中檢測電路包括-電流檢測器，其被配置為用於檢測和測量在反應室的電極之間的電流；-比較器，其被配置為用於將該電流與一個預定範圍進行比較，並且用於產生一個指示電流是否位於該預定範圍之外的信號，由此指示不良的反應條件。
17.一種用於檢測分析物中分子的存在的反應室，包括至少兩個電極，該電極被配置為用於在使用時施加一個電壓通過一個分析區的至少一部分，電極能夠與一個檢測電路相連，該檢測電路被配置為用於檢測電極之間的電流，並且被配置為如果電流位於預定範圍之外則產生一個信號，由此指示分析區域中的不良反應條件。
18.根據權利要求17的反應室用於通過光學手段檢測分析物的存在。
19.根據權利要求18的反應室，進一步包括一個在檢測分析物時使用的分析物載體，其中使用來自第一光源的雷射輻射通過拉曼散射檢測分析物的存在，該分析物載體包括-一個基片，用於支持分析物，並且其光學性質被選擇用於和來自第一輻射源的雷射輻射相匹配；以及-一個導電錶面，其位於基片的一部分上，用於接收分析物。
20.根據權利要求19的反應室，其中使用來自第二雷射輻射源的雷射輻射產生一個場以增強拉曼散射，並且其中基片的光學性質被選擇與第二輻射源相匹配。
21.根據權利要求19或20的反應室，被配置為用於檢測導電錶面上分析物的存在。
22.根據權利要求19，20或21的反應室，其中導電錶面上沉積有報告染料(reporter dye)，其具有用於選擇性結合到待分析的分析物分子上的結合分子。
23.根據權利要求22的反應室，其中報告染料被布置成在使用時使報告染料位於和待分析的分子結合的分析區域中。
24.根據權利要求19-23任何一個的反應室，其中，導電錶面包括其中一個電極。
25.一種微電化學反應室，包括根據權利要求17-24中任何一個反應室，其中，至少其中兩個電極被布置成用於施加電壓跨越在使用時反應組分所經過的區域的至少一部分上，由此在組分之間誘發電化學反應。
26.根據權利要求25的微電化學反應室，其中用於誘發電化學反應的電極和用於檢測電流的電極相同。
27.一種用於檢測反應室內分析物中分子的存在的方法，該方法包括如下步驟-在導電錶面的分析區域上提供分析物；-用第一雷射輻射照射分析區從而產生拉曼散射；-通過拉曼散射檢測從分析區散射的輻射從而檢測分子的存在；-同時用第二雷射輻射與導電錶面成一定的角度照射導電錶面，以便在分析區內產生一個場，其中在分析區內產生的場增強拉曼散射效應；-監視反應室內電極之間的電流；-確定電流是否位於預定範圍之外；以及-若電流位於預定範圍之外，則確定反應室內的條件是不良的。
28.根據權利要求27的方法，其中確定反應室內條件不良的步驟進一步包括確定有氣泡位於反應室內的步驟。
29.根據權利要求27或28的方法，其中確定反應室內條件不良的步驟包括確定分析物混合物的組成不正確的步驟。
30.根據權利要求27，28或29的方法，其中確定反應室內條件不良的步驟進一步包括確定所施加的跨電極電壓不正確的步驟。
全文摘要
本發明公開一種用於在對化學和生物學過程進行分析期間檢測不良條件的方法和裝置(1)。在一個實施例中，監視微電化學反應室(7)內的反應條件。該反應室(7)含有電極(17a，17b)，其用於使電流通過位於反應室內的反應混合物，藉此誘發電化學反應。設置檢測電路(19)用於檢測和測量電極(17a，17b)間的電流。檢測電路(19)產生一個信號，指示測得的電流是位於預定的數值範圍之內還是該範圍之外。若測得的電流位於預期的數值範圍之外，則反應條件是不利的。一對電極可以執行雙重的功能，包括誘發和檢測電化學反應。在另一個實施例中，電極利用表面增強拉曼散射和表面等離子體激元共振的組合技術檢測被分析物的存在。
文檔編號B01J19/00GK1853101SQ200480026573
公開日2006年10月25日 申請日期2004年7月19日 優先權日2003年8月5日
發明者布賴恩·P.·艾倫, 理察·吉爾伯特, 周曉峰 申請人:E2V技術英國有限公司