DE102005056356B4 - Use of a microfluidic chip with a sample assay structure for quantitative analysis - Google Patents

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Abstract

Verwendung eines Mikrofluidchips mit einer Probenteststruktur (1) zur quantitativen Analyse, wobei die Probenteststruktur (1) aufweist:
eine Probeneinlassöffnung (2) zum Eingeben einer Testprobe;
einen Analyterfassungsbereich (3), der mit der Probeneinlassöffnung (2) gekoppelt ist und aus mindestens einem Mikrofluidkanal (4) besteht, in dem beginnend an einem Reaktionsstartpunkt (41) eine Substanz immobilisiert ist, die in der Lage ist, mit dem Analyten zu reagieren, und wobei eine Fluidantriebsvorrichtung (51) vorhanden ist, die in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Flusses der Testprobe durch den Analyterfassungsbereich (3) zu kontrollieren,
eine Skala (6) zum Ablesen des Mikrofluidkanals (4), der reagiert hat, wobei der Mikrofluidkanal (4) des Analyterfassungsbereichs in gekrümmter Form vorliegt,
wobei auf die Menge des Analyten aus der Länge des Teils des Mikrofluidkanals (4) geschlossen wird, in dem der Analyt ab dem Reaktionsstartpunkt (41) mit der immobilisierten Substanz reagiert hat und wobei die echte Menge des Analyten durch eine Nachschlagetabelle oder...Use of a microfluidic chip with a sample test structure (1) for quantitative analysis, the sample test structure (1) comprising:
a sample inlet port (2) for inputting a test sample;
an analyte detection region (3) coupled to the sample inlet port (2) and consisting of at least one microfluidic channel (4) in which a substance capable of reacting with the analyte is immobilized starting from a reaction start point (41) and there is provided a fluid drive device (51) capable of controlling the rate of flow of the test sample through the analyte detection region (3),
a scale (6) for reading the microfluidic channel (4) which has reacted, the microfluidic channel (4) of the analyte detection area being in a curved shape,
wherein the amount of analyte is deduced from the length of the portion of the microfluidic channel (4) in which the analyte has reacted with the immobilized substance from the reaction starting point (41) and wherein the true amount of the analyte is determined by a look-up table or ...

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Mikrofluidchips mit einer Probenteststruktur für die quantitative Analyse ohne Verwendung eines Instruments.The The present invention relates to the use of a microfluidic chip with a sample test structure for the quantitative analysis without using an instrument.

Viele Anwendungen eines klinischen biochemischen Tests konzentrieren sich auf den Nachweis der spezifischen biochemischen Substanzen oder Pathogene, die die Gesundheit oder Krankheit eines Patienten oder die Wirkungen einer medizinischen Behandlung widerspiegeln. Der Nachweis von biologischen und chemischen Substanzen kann jedoch auch auf die Prüfung auf Arzneimittelmißbrauch, auf industrielle Herstellungsprozesse, auf die Erfassung von Umweltverschmutzung und auf den Test von Pflanzen- und Tierproben angewendet werden.Lots Applications of a clinical biochemical test concentrate to the detection of specific biochemical substances or pathogens, the health or illness of a patient or the effects to reflect a medical treatment. The detection of biological However, chemical substances can also be applied to the test Drug abuse, on industrial manufacturing processes, on the detection of pollution and applied to the testing of plant and animal samples.

Die Testprobe für den Test hängt von der Anwendung ab. Die Arzneimittelprüfung oder der Test von Tierproben kann Fluide vom Menschen oder von Tieren verwenden, wie z. B. Blut, Urin, Speichel oder Serum. Ein industrieller Herstellungsprozeß oder eine Umwelterfassung kann flüssige Proben vom Herstellungsprozeß und/oder von der Umgebung verwenden. In der vorliegenden Erfindung wird die verwendete Flüssigkeit oder das verwendete Körperfluid Testprobe genannt. Die unter Verwendung des Streifens oder Biochips nachzuweisenden verschiedenen spezifischen Komponenten werden Analyten genannt. Der Analyt in der Testprobe kann eine chemische Substanz, ein Protein, ein Ligand, eine Nukleinsäure oder ein pathogener Virus oder Bakterien sein.The Test sample for the test hangs from the application. Drug testing or testing of animal samples may use human or animal fluids, such as: Blood, Urine, saliva or serum. An industrial manufacturing process or a Environmental collection can be liquid Samples from the manufacturing process and / or from the environment. In the present invention, the used liquid or the body fluid used Called test sample. Those using the strip or biochip various specific components to be detected are called analytes. The analyte in the test sample can be a chemical substance, a protein, a ligand, a nucleic acid or a pathogenic virus or bacteria.

In Abhängigkeit von den für den Test erforderlichen Ergebnissen sind zwei Arten von Anwendungen möglich: ein qualitativer Test oder ein quantitativer Test. Der qualitative Test versucht einfach, die Existenz des Analyten festzustellen. Wenn der Analyt in einer Menge über einem speziellen Niveau vorhanden ist, wird entweder ein positives oder negatives Ergebnis erhalten. Rezeptfreie Schwangerschaftsteststreifen versuchen beispielsweise festzustellen, ob die Menge des menschlichen Choriongonadotropins (hCG) in der Urinprobe über einem bestimmten Wert liegt. Wenn das hCG beispielsweise über 25 mIU/ml liegt, wird das Testergebnis vom Streifen als positiv betrachtet, ein qualitatives Ergebnis. Ein quantitativer Test bestimmt die spezielle Menge des Analyten in der Testprobe. Bei einem Cholesterintest spiegelt beispielsweise der erhaltene Zahlenwert die tatsächliche Konzentration von Cholesterin im Blut in (mg/dl) wider.In dependence from the for The results required for the test are two types of applications possible: a qualitative test or a quantitative test. The qualitative Test simply tries to determine the existence of the analyte. If the analyte in an amount over is present at a special level, either a positive or negative result. Prescription Free Pregnancy Test Strips For example, try to determine if the amount of human Chorionic gonadotropin (hCG) in the urine sample is above a certain level. For example, if the hCG is over 25 mIU / ml, the test result of the strip becomes positive considered, a qualitative result. A quantitative test is determined the specific amount of analyte in the test sample. Reflected in a cholesterol test For example, the numerical value obtained is the actual concentration of cholesterol in the blood in (mg / dl).

Biotests werden unter Verwendung von flüssigen Reagenzien oder unter Verwendung von trockenen Streifen durchgeführt. Wenn ein flüssiges Reagenz verwendet wird, ist häufig ein großes Instrument erforderlich, beispielsweise die Bioanalysatoren, die für Blut- und Urintests in großen Krankenhäusern verwendet werden. Tests mit trockenen Streifen können entweder allein oder mit Unterstützung eines tragbaren Instruments durchgeführt werden. Der vorstehend erwähnte Schwangerschaftstest verwendet einen Streifen, der Ergebnisse liefert, die ohne Verwendung irgendeines Instruments direkt vom Streifen abgelesen werden können. Der Heimglucosetest ist andererseits ein Beispiel für einen Test mit trockenem Streifen, der ein tragbares Meßgerät erfordert, um die Ergebnisse abzulesen.bioassays be using liquid Reagents or performed using dry strips. If a liquid Reagent used is common a big Instrument required, for example, the bioanalyzers, the for blood and urine tests in large hospitals be used. Tests with dry strips can be either alone or with support a portable instrument. The above mentioned Pregnancy test uses a strip that gives results without using any instrument directly from the strip can be read. The home glucose test, on the other hand, is an example of one Test with dry strip, which requires a portable meter to to read the results.

Um Analyten ohne Verwendung eines Instruments zu testen, ist eine Struktur mit der Fähigkeit, quantitative Ergebnisse zu liefern, erforderlich. Die Fähigkeit, Vor- und Nachverarbeitungsfunktionen zu integrieren, wäre ein am meisten erwünschtes Merkmal ebenso wie die Verwendung einer vereinfachten Prozedur für nicht-professionelle Benutzer.Around Testing analytes without using an instrument is a structure with the ability to quantitative Deliver results required. The ability to pre- and post-processing capabilities to integrate would be a most desirable Feature as well as the use of a simplified procedure for non-professional User.

Die WO99/46045 A1 beschreibt die Entwicklung einer Probenströmungssteuerungsvorrichtung und stellt Verteilerkanäle und Einströmkanäle mit Querschnittsbereichen einer solch geringen Größe und Querschnittsfläche dergestalt bereit, dass der Flüssigkeitstransport darin durch Kapillarkräfte erfolgt.The WO99 / 46045 A1 describes the development of a sample flow control device and provides distribution channels and inflow channels with cross-sectional areas of such small size and cross-sectional area such that liquid transport therein is by capillary forces.

Die WO93/22053 A1 offenbart in 8, 9 Strömungswege, die verbreitet sind, was im Normalfall ungünstig ist. Es wird die Änderung in den optischen Eigenschaften gemessen.The WO93 / 22053 A1 revealed in 8th . 9 Flow paths that are common, which is usually unfavorable. The change in the optical properties is measured.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Verwendung eines Mikrofluidchips mit einer Probenteststruktur für die quantitative Analyse anzugeben, durch die eine quantitative Erfassung eines Analyten ermöglicht wird.The The object of the present invention is the use a microfluidic chip with a sample test structure for the quantitative Specify an analysis by which a quantitative detection of an analyte allows becomes.

Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines Mikrofluidchips mit einer Probenteststruktur gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei die Menge des Analyten durch die Länge des Teils des Mikrofluidkanals angegeben wird, in dem der Analyt mit den immobilisierten Substanzen reagiert hat.These Task is accomplished by using a microfluidic chip with a Sample test structure according to claim 1 solved, wherein the amount of analyte is given by the length of the portion of the microfluidic channel in which the analyte reacts with the immobilized substances Has.

Der Reaktionsstartpunkt der Probenteststruktur bezeichnet den Startpunkt der Anordnung der immobilisierten Substanzen im Analyterfassungsbereich. Die Art der verwendeten immobilisierten Substanzen hängt von dem Analyten ab, der mit den immobilisierten Substanzen zur Reaktion gebracht werden soll. Der Reaktionsmechanismus kann eine chemische Reaktion oder eine Bindungspaarreaktion sein. Im Fall einer Bindungspaarreaktion können geeignete Paare von Analyten/immobilisierten Substanzen umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf Antikörper/Antigene, Rezeptoren/Liganden, Proteine/Nukleinsäuren, Nukleinsäuren/Nukleinsäuren, Enzyme/Substrate und/oder Inhibitoren, Kohlenhydrate (einschließlich Glycoproteinen und Glycolipiden)/Lectine, Kohlenhydrate und andere Bindungspartner, Proteine/Proteine; und Protein/kleine Moleküle.The reaction start point of the sample test structure denotes the starting point of the arrangement of the immobilized substances in the analyte detection region. The type of immobilized substances used depends on the analyte to be reacted with the immobilized substances. The reaction mechanism may be a chemical reaction or a binding pair reaction. In the case of a binding pair reaction, suitable pairs of analytes / immobilized substances may include but are not limited to antibodies / antigens, receptors / ligands, proteins / nucleic acids, nucleic acids / nucleus acids, enzymes / substrates and / or inhibitors, carbohydrates (including glycoproteins and glycolipids) / lectins, carbohydrates and other binding partners, proteins / proteins; and protein / small molecules.

Die immobilisierten Substanzen werden am Analytenerfassungsbereich angebracht, bevor die Testprobe in den Analyterfassungsbereich gelangt. Die Substanzen können am Analyterfassungsbereich früh, während des Chipherstellungsprozesses, oder später, während des Benutzeranwendungsprozesses, angebracht werden. Die an Magnetkügelchen befestigten immobilisierten Substanzen können beispielsweise unmittelbar, bevor die Analyten auf den Erfassungsbereich aufgebracht werden, zum Analyterfassungsbereich geliefert werden.The immobilized substances are attached to the analyte detection area, before the test sample enters the analyte detection area. The Substances can at the analyte detection area early, while the chip manufacturing process, or later, during the user application process, be attached. The immobilized on magnetic beads immobilized Substances can for example, immediately before the analytes reach the detection area be supplied to the analyte detection area.

Durch Steuern der Geschwindigkeit des Flusses der Probe und/oder Stören der Probe im Analytenerfassungsbereich werden die Gelegenheiten für den Kontakt zwischen dem Analyten und den immobilisierten Substanzen erhöht. Die immobilisierten Substanzen im Mikrofluidkanal reagieren nacheinander mit dem Analyten in der Probe. Wenn die Reaktion beendet ist, konzentrieren sich die immobilisierten Substanzen, die mit dem Analyten reagiert haben, am vorderen Abschnitt des Mikrofluidkanals. Diejenigen Substanzen, die nicht mit dem Analyten reagiert haben, folgen in der Rückseite des Kanals. Mit zweckmäßiger Markierung entweder vor oder nach der Reaktion kann der Abschnitt des Kanals mit der Reaktion identifiziert und seine Länge gemessen werden. Je länger die Länge des Mikrofluidkanals mit der Reaktion in diesem ist, desto höher ist die Menge des Analyten in der Testprobe.By Controlling the rate of flow of the sample and / or disturbing the Sample in the analyte detection area will become the opportunities for contact increased between the analyte and the immobilized substances. The immobilized substances in the microfluidic channel react in succession with the analyte in the sample. When the reaction is finished, concentrate the immobilized substances that reacted with the analyte at the front portion of the microfluidic channel. Those substances that did not react with the analyte follow in the back of the canal. With appropriate marking either before or after the reaction, the section of the channel be identified with the reaction and its length measured. The longer the Length of the Microfluidic channels with the reaction in this is the higher the amount of analyte in the test sample.

In der vorliegenden Erfindung stellt die Länge des zur Reaktion gebrachten Mikrofluidkanals denjenigen Teil des Mikrofluidkanals dar, in dem der Analyt mit den immobilisierten Substanzen reagiert hat. Die Länge des zur Reaktion gebrachten Mikrofluidkanals, in dem die Reaktion stattfindet, beginnt ab dem Reaktionsstartpunkt im Mikrofluidkanal.In The present invention provides the length of the reacted Microfluidic channel that part of the Mikrofluidkanals, in which the analyte reacted with the immobilized substances. The Length of the reacted microfluidic channel in which the reaction takes place, starts from the reaction start point in the microfluidic channel.

Die immobilisierten Substanzen sind in der Lage, mit einem festen Träger zu kombinieren, der entweder ein Teil der Oberfläche des Mikrofluidkanals sein kann oder an der Oberfläche des Mikrofluidkanals befestigt sein kann. Der feste Träger wird beispielsweise mit einer spezifischen funktionalen Gruppe teilweise oder vollständig modifiziert. Der an der Oberfläche des Mikrofluidkanals befestigte feste Träger kann aus Nitrocellulose, Latex, Nylon, Polystyrol oder der Kombination davon ausgewählt sein. Ein weiteres Beispiel eines an der Oberfläche des Mikrofluidkanals befestigten festen Trägers können Kügelchen, Teilchen, Magnetteilchen, Glasfaser oder die Kombination davon sein. Der an der Oberfläche des Mikrofluidkanals befestigte feste Träger kann auch eine Schicht aus porösen Materialien sein. Ein Beispiel von immobilisierten Substanzen und eines festen Trägers könnten Antikörper sein, die zumindest an einen Teil des Mikrofluidkanals mit den spezifischen funktionalen Gruppen gebunden sind. Ein weiteres Beispiel von immobilisierten Substanzen und eines festen Trägers könnte ein Antikörper sein, der an porösen Materialien innerhalb der Wände des Mikrofluidkanals befestigt ist.The immobilized substances are able to combine with a solid carrier either part of the surface of the microfluidic channel or on the surface of the Microfluidic channel can be attached. The solid carrier becomes, for example partially or completely modified with a specific functional group. The on the surface solid support attached to the microfluidic channel may be nitrocellulose, Latex, nylon, polystyrene or the combination thereof. One another example of one attached to the surface of the microfluidic channel solid carrier can beads Particles, magnetic particles, glass fiber or the combination thereof. The on the surface of the Microfluidic channels attached solid support can also be a layer made of porous Be materials. An example of immobilized substances and a solid carrier could antibody be at least to a part of the microfluidic channel with the specific are bound to functional groups. Another example of immobilized Substances and a solid carrier could an antibody to be porous Materials inside the walls the microfluidic channel is attached.

Der Analyterfassungsbereich besteht aus mindestens einer Art von immobilisierter Substanz in der Testprobe, um mindestens eine Art von Analyt zu erfassen. Jeder der Mikrofluidkanäle ist beispielsweise mit einem Reaktionsstartpunkt versehen und eine Art von immobilisierten Substanzen ist darin angeordnet. Zwei Mikrofluidkanäle sind beispielsweise mit zwei Reaktionsstartpunkten versehen und in diesen sind entweder dieselben oder verschiedene Arten von immobilisierten Substanzen angeordnet, um die Mengen desselben Analyten zu vergleichen oder die Mengen von zwei Arten von Analyten zu messen.Of the Analyte detection area consists of at least one type of immobilized Substance in the test sample to detect at least one type of analyte. Each of the microfluidic channels is for example provided with a reaction starting point and a kind of immobilized substances is disposed therein. Two microfluidic channels are For example, provided with two reaction starting points and are in these either the same or different types of immobilized substances arranged to compare the amounts of the same analyte or to measure the amounts of two types of analytes.

In der Teststruktur ist der Mikrofluidkanal gekrümmt. Eine Vielzahl von Formen eines gekrümmten Mikrofluidkanals können verwendet werden, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf spiral-, serpentinen-, zickzack-, bogenförmig und dergleichen. Die gekrümmte Form des Mikrofluidkanals erstreckt sich auf der Länge des Analyterfassungsbereichs, ohne einen längeren Chip zu erfordern. Die Querschnittsabmessung des Kanals kann quadratisch, rechteckig, halbkreisförmig, kreisförmig usw. sein.In In the test structure, the microfluidic channel is curved. A variety of shapes a curved one Microfluidic channels can used, including, but not limited to spiral, serpentine, zigzag, arcuate and like. The curved one Shape of the microfluidic channel extends along the length of the analyte detection region, without a longer one Require chip. The cross-sectional dimension of the channel may be square, rectangular, semicircular, circular etc. be.

Der Analyterfassungsbereich kann mit einer Vielzahl von Mikrofluidkanälen parallel, in Reihe oder der Kombination davon konstruiert sein.Of the Analyte detection region can be parallel with a plurality of microfluidic channels, be constructed in series or the combination thereof.

In der vorliegenden Teststruktur kann die Fluidantriebsvorrichtung eine aktive Fluidantriebsvorrichtung, eine passive Fluidantriebsvorrichtung oder die Kombination davon sein. Eine aktive Fluidantriebsvorrichtung ist eine gespeiste Vorrichtung zum Kontrollieren der Geschwindigkeit des Flusses der Probe durch den Mikrofluidkanal. Die aktive Fluidantriebsvorrichtung ist mit zumindest einem Teil des Analyterfassungsbereichs gekoppelt und ist in der Lage, die Geschwindigkeit des Flusses über die Zeit zu verändern, so daß der Analyt nacheinander mit den nicht-reaktiven immobilisierten Substanzen im Mikrofluidkanal reagiert. In einem Beispiel ist die aktive Fluidantriebsvorrichtung eine Pumpe. Die Pumpe kann eine Pumpe auf dem Chip wie z. B. die Mikropumpe, die durch einen Photolithographieprozeß hergestellt wird, oder eine Pumpe außerhalb des Chips sein. Die Art von Pumpe kann eine Spritzenpumpe, eine peristaltische Pumpe oder ein Mechanismus sein, der das Gas im Kanal zusammenziehen kann, wobei er es durch elektrische Leistung, mechanische Leistung, einen manuellen Vorgang, eine chemische Reaktion, die einen Gasverbrauch verursacht, die physikalische Änderung des Kammervolumens, Niederdruck- oder Hochdruckkammer-Anschluß usw. vorwärts schiebt.In the present test structure, the fluid drive device may be an active fluid drive device, a passive fluid drive device, or the combination thereof. An active fluid drive device is a powered device for controlling the rate of flow of the sample through the microfluidic channel. The active fluid drive device is coupled to at least a portion of the analyte detection region and is capable of altering the rate of flow over time such that the analyte sequentially reacts with the non-reactive immobilized species in the microfluidic channel. In one example, the active fluid drive device is a pump. The pump can be a pump on the chip such. Example, the micropump, which is produced by a photolithography process, or a pump outside of the chip. The type of pump may be a syringe pump, a peristaltic pump, or a mechanism that can contract the gas in the channel, passing it through electrical power, mechanical power, a manual operation, a check mixed reaction causing a gas consumption that pushes physical variation of the chamber volume, low pressure or high pressure chamber connection, etc. forward.

In der vorliegenden Erfindung ist die passive Fluidantriebsvorrichtung in der Lage, eine Kapillarwirkung zu erzeugen, um den Fluidfluß in dem Mikrofluidkanal des Analytenerfassungsbereichs anzutreiben. Die hydrophile/hydrophobe Eigenschaft der Mikrofluidkanalmaterialien kann beispielsweise die automatische Vorwärtsgeschwindigkeit steuern, so daß der Analyt die Möglichkeit hat, nacheinander mit den immobilisierten Substanzen zu reagieren, die im Mikrofluidkanal aufgereiht sind. Die Vorwärtsgeschwindigkeit der Probe in einem Mikrofluidkanal, der aus dem hydrophilsten Material besteht, wäre beispielsweise schneller als in jenem, der aus einem weniger hydrophilen Material besteht.In The present invention is the passive fluid drive device capable of producing a capillary action to control the flow of fluid in the To drive the microfluidic channel of the analyte detection area. The hydrophilic / hydrophobic property of the microfluidic channel materials can for example control the automatic forward speed, so that the Analy the possibility has to react in succession with the immobilized substances, which are lined up in the microfluidic channel. The forward speed of the sample in a microfluidic channel made of the most hydrophilic material, would be for example faster than the one made from a less hydrophilic material consists.

Der Mikrofluidkanal des Analyterfassungsbereichs umfaßt ferner ein passives Fluidmodulationselement, das in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Flusses einzustellen und/oder das Fluid im Mikrofluidkanal zu stören, um die Gelegenheit für einen Kontakt zwischen dem Analyten und den immobilisierten Substanzen zu erhöhen. Passive Modulationselemente umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf die lokale Modifikation der Abmessungen oder Formen des Mikrofluidkanals; eine teilweise oder vollständige Modifikation der inneren Oberfläche eines Abschnitts des Mikrofluidkanals unter Verwendung von Materialien, die aus hydrophilen Materialien, hydrophoben Materialien oder einer Kombination davon ausgewählt sind; versehen mit Vorsprüngen oder Vertiefungen an der inneren Oberfläche des Mikrofluidkanals. Passive Fluidmodulationselemente können mit einer aktiven oder passiven Fluidantriebsvorrichtung verwendet werden.Of the Microfluidic channel of the analyte detection area further comprises a passive fluid modulation element capable of speed adjust the flow and / or the fluid in the microfluidic channel to disturb, for the opportunity for a contact between the analyte and the immobilized substances to increase. Passive modulation elements include, but are not limited to on the local modification of the dimensions or shapes of the microfluidic channel; a partial or complete modification the inner surface a portion of the microfluidic channel using materials, made of hydrophilic materials, hydrophobic materials or a Combination thereof selected are; provided with projections or depressions on the inner surface of the microfluidic channel. passive Fluid modulation elements can used with an active or passive fluid drive device become.

Die Materialien der Probenteststruktur für die vorliegende Erfindung sind entweder hydrophil oder hydrophob. Eine Art von Struktur, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist aus oberen und unteren Substraten konstruiert. Eine weitere ist aus einem Substrat und einem Klebeband konstruiert. Eine weitere aus zwei oder mehr Substraten.The Materials of the sample test structure for the present invention are either hydrophilic or hydrophobic. A kind of structure that can be used in the present invention is from upper and lower substrates. Another is from a substrate and an adhesive tape. Another from two or more Substrates.

Die Probenteststruktur des Mikrofluidchips für die quantitative Analyse kann ferner einen Vorbehandlungsmechanismus umfassen, der sich zwischen der Probeneinlaßöffnung und dem Analyterfassungsbereich befindet, um die Modulation der in den Analyterfassungsbereich gelangten Probe zu unterstützen. Ein Vorbehandlungsmechanismus kann einen Mechanismus zum Markieren des Analyten in der Testprobe beinhalten. Analytmarkierungsverfahren umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf: Enzyme, Fluoreszenz, Lumineszenz, Nanoteilchen oder andere Substanzen, die in der Lage sind, Anzeigefarben zur Markierung zu präsentieren. Ein weiterer Vorbehandlungsmechanismus kann einen Volumenkontrollmechanismus zum Modulieren des Volumens der in den Analyterfassungsbereich gelangenden Testprobe oder einen Mechanismus zum Modulieren der Konzentration der in den Analyterfassungsbereich gelangenden Testprobe beinhalten. Vorbehandlungsprozeduren können beispielsweise die Verdünnung oder Konzentration der Probe oder einen Probenbestandteils-Modulationsbereich, das Beseitigen von Bestandteilen oder Zugeben weiterer Bestandteile zur Probe, wie z. B. Entfernen von Blutkörperchen in einer ganzen Blutprobe, oder ein Mischelement zum Mischen von Bestandteilen in der Probe oder ein Entgasungselement zum Ausschließen von Luftblasen aus der Probe umfassen.The Sample test structure of the microfluidic chip for quantitative analysis may further include a pretreatment mechanism that intervenes between the sample inlet port and the analyte detection area is located to the modulation of in the Analyzer detection area got assisted sample. One Pretreatment mechanism may include a mechanism for marking the Include analytes in the test sample. Analytmarkierungsverfahren include, but are not limited to: enzymes, fluorescence, luminescence, Nanoparticles or other substances that are able to display colors to present to the mark. Another pretreatment mechanism may be a volume control mechanism for modulating the volume of the entering into the analyte detection area Test sample or a mechanism for modulating the concentration include the test sample entering the analyte detection area. Pre-treatment procedures can for example, the dilution or Concentration of the sample or a sample component modulation range, removing constituents or adding further constituents to the Sample, such as B. Removal of blood cells in a whole blood sample, or a mixing element for mixing ingredients in the sample or a degassing element to exclude air bubbles from the Sample include.

Die Probenteststruktur kann ferner einen Nachbehandlungsmechanismus umfassen, der mit zumindest einem Teil des Analyterfassungsbereichs verbunden ist, um die Fähigkeit vorzusehen oder zu verbessern, zur Reaktion gebrachte von nicht zur Reaktion gebrachten immobilisierten Substanzen zu unterscheiden. Ein Nachbehandlungsmechanismus könnte ein Markierungsmechanismus zum Vorsehen von Materialien zum Markieren der Substanzen, die reagiert haben, jedoch nach der Reaktion im Kanal geblieben sind, sein. Ein weiterer Nachbehandlungsmechanismus könnte ein Mechanismus zum Waschen des Analyterfassungsbereichs nach der Reaktion, um die Signalableseergebnisse zu verbessern, sein.The Sample test structure may further include an aftertreatment mechanism which is connected to at least a part of the analyte detection area is to the ability to be provided or improved by non-respondents To distinguish reacted immobilized substances. An aftertreatment mechanism could a marking mechanism for providing marking materials the substances that have reacted but after the reaction in the Canal have remained. Another aftertreatment mechanism could a mechanism for washing the analyte detection area after Reaction to improve the signal reading results.

Bei der Teststruktur umfaßt der Analyterfassungsbereich ferner mindestens eine beschriftete Skala zum Definieren oder Berechnen der Menge des Analyten in der Testprobe.at the test structure comprises the analyte detection area also has at least one labeled scale for defining or calculating the amount of analyte in the test sample.

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen quantitativen Test für einen Zielanalyten in einer Testprobe. Es umfaßt: Vorsehen einer Testprobe; Einführen der Testprobe in einen Mikrofluidkanaleingang, wobei der Mikrofluidkanal mit einem Reaktionsstartpunkt versehen ist, der mit der Anordnung einer Vielzahl von immobilisierten Substanzen an diesem beginnt, wobei die immobilisierten Substanzen in der Lage sind, mit dem Analyten zu reagieren; Steuern der Fließgeschwindigkeit der Testprobe im Mikrofluidkanal, wobei die Länge des zur Reaktion gebrachten Mikrofluidkanals die Analytenmenge widerspiegelt, nachdem der Analyt mit den immobilisierten Substanzen reagiert hat.The The present invention describes a quantitative test for a Target analytes in a test sample. It comprises: providing a test sample; Introduce the test sample into a Mikrofluidkanaleingang, the microfluidic channel is provided with a reaction starting point, with the arrangement a variety of immobilized substances begins at this wherein the immobilized substances are capable of reacting with the analyte to react; Controlling the flow rate the test sample in the microfluidic channel, the length of the reacted Microfluidic channel reflects the amount of analyte after the analyte reacted with the immobilized substances.

Die Ausführung des Tests umfasst ferner dass Markieren des Analyten: Enzyme, Fluoreszenz, Lumineszenz, Nanoteilchen oder andere Substanzen, die in der Lage sind, Farben anzuzeigen.The execution of the assay further comprises labeling the analyte: enzymes, fluorescence, luminescence, Nanoparticles or other substances that are capable of colors display.

Die Struktur der Probenteststruktur im Mikrofluidchip für die quantitative Analyse umfaßt: eine Probeneinlaßöffnung, um eine Testprobe einzugeben; einen Analyterfassungsbereich, der mit der Probeneinlaßöffnung gekoppelt ist und aus mindestens einem gekrümmten Mikrofluidkanal besteht, in dem eine Vielzahl von immobilisierten Substanzen, die in der Lage sind, mit dem Analyten zu reagieren, angeordnet sind; und eine aktive Fluidantriebsvorrichtung, die in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Flusses der Testprobe durch den Analyterfassungsbereich zu steuern, was ermöglicht, daß die Menge des Analyten durch die Länge des Teils des Mikrofluidkanals angegeben wird, in dem der Analyt mit den immobilisierten Substanzen reagiert hat.The structure of the sample test structure in the micro fluidchip for quantitative analysis comprises: a sample inlet port for entering a test sample; an analyte detection region coupled to the sample inlet port and composed of at least one curved microfluidic channel in which are disposed a plurality of immobilized substances capable of reacting with the analyte; and an active fluid drive device capable of controlling the rate of flow of the test sample through the analyte detection region, which allows the amount of analyte to be indicated by the length of the portion of the microfluidic channel in which the analyte reacts with the immobilized substances Has.

Die Struktur umfasst einen Volumenkontrollmechanismus, der sich zwischen der Probeneinlaßöffnung und dem Analyterfassungsbereich befindet, um das Volumen der in den Analyterfassungsbereich gelangenden Probe zu modulieren. Die bevorzugte Art der vorliegenden Erfindung verwendet eine Pumpe als aktive Fluidantriebsvorrichtung. Die bevorzugte Art der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein passives Fluidmodulationselement im Mikrofluidkanal des Analyterfassungsbereichs.The Structure includes a volume control mechanism that intervenes the sample inlet port and the analyte detection area is located to the volume of the Modulate the analyte detection area. The preferred type The present invention uses a pump as the active fluid drive device. The preferred mode of the present invention involves a passive one Fluid modulation element in the microfluidic channel of the analyte detection area.

Weitere Aufgaben, Vorteile und neuen Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung sowie aus den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.Further Objects, advantages and novel features of the invention will become apparent from the following description and from the accompanying drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ist ein typischer Streifen und die vergrößerte Figur eines Teils des Bildes. 1 is a typical strip and the enlarged figure of a part of the picture.

2 ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips unter Verwendung einer aktiven Fluidantriebsvorrichtung. 2 Figure 1 is a practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip using an active fluid drive device.

3a ist die quantitative Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips, welche die Beziehung der Fließgeschwindigkeit als Funktion der Zeit der aktiven Fluidantriebsvorrichtung, wobei Fluide mit derselben Geschwindigkeit angetrieben werden, zeigt. 3a FIG. 12 is the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip showing the relationship of flow rate as a function of time of the active fluid drive device with fluids driven at the same speed. FIG.

3b(A)–(D) ist die quantitative Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips, welche die Beziehung der Fließgeschwindigkeit als Funktion der Zeit der aktiven Fluidantriebsvorrichtung, wobei Fluide mit einer Vielzahl von Geschwindigkeiten angetrieben werden, zeigt. 3b (A) - (D) is the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip, showing the relationship of flow rate as a function of time of the active fluid drive device, wherein fluids are driven at a variety of speeds.

4a ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips, wobei die Vielzahl von immobilisierten Substanzen nicht-kontinuierlich angeordnet sind. 4a is a practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip, wherein the plurality of immobilized substances are non-continuously arranged.

4b ist eine weitere praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips, wobei die Vielzahl von immobilisierten Substanzen nicht-kontinuierlich angeordnet sind. 4b FIG. 11 is another practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip, wherein the plurality of immobilized substances are non-continuously arranged.

5a ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips, wobei die Vielzahl von passiven Fluidmodulationselementen an willkürlichen Stellen im Mikrofluidkanal angeordnet sind. 5a Figure 11 is a practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip, wherein the plurality of passive fluid modulating elements are disposed at random locations in the microfluidic channel.

5b ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips, wobei die Vielzahl von passiven Fluidmodulationselementen durch die speziellen Substanzen im teilweisen oder vollständigen Modulationsmikrofluidkanal ausgebildet sind. 5b is a convenient way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip, wherein the plurality of passive fluid modulating elements are formed by the particular substances in the partial or complete modulation microfluidic channel.

5c ist eine praktische Art eines Fluidmodulationselements, das durch lokale Modifikation an den Abmessungen oder Formen des Mikrofluidkanals ausgebildet ist. 5c is a practical type of fluid modulation element formed by local modification to the dimensions or shapes of the microfluidic channel.

5d ist eine praktische Art eines Fluidmodulationselements, das durch Versehen mit Vorsprüngen oder Vertiefungen an der inneren Oberfläche des Mikrofluidkanals ausgebildet ist. 5d Figure 11 is a practical type of fluid modulating element formed by lapping with projections or depressions on the inner surface of the microfluidic channel.

6a ist ein Beispiel der Markierungsskala des Mikrofluidkanals bei der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips. 6a FIG. 10 is an example of the microfluidic channel marking scale in the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip. FIG.

6b ist ein weiteres Beispiel der Markierungsskala des Mikrofluidkanals bei der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips. 6b is another example of the microfluidic channel labeling scale in the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip.

7 ist ein Beispiel der spezifischen Auslegung der Abmessung des Mikrofluidkanals, um die Genauigkeit der Ablesung bei der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips zu verbessern. 7 is an example of the specific design of the dimension of the microfluidic channel to improve the accuracy of the reading in the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip.

8 ist eine praktische Art des Analyterfassungsbereichs, der mit einer Vielzahl von Mikrofluidkanälen konstruiert ist, die seriell verbunden sind, bei der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips. 8th FIG. 12 is a practical type of analyte detection region constructed with a plurality of microfluidic channels connected in series in the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip.

9 ist eine praktische Art des Analyterfassungsbereichs, der mit einer Vielzahl von Mikrofluidkanälen konstruiert ist, die seriell und parallel verbunden sind, bei der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips. 9 is a practical type of analyte detection region constructed with a plurality of microfluidic channels connected in series and in parallel in the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip.

10a ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips, wobei ein Vorbehandlungsmechanismus mit diesem verbunden ist. 10a is a convenient way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip with a pretreatment mechanism associated with it.

10b ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips, wobei ein Nachbehandlungsmechanismus mit diesem verbunden ist. 10b is a convenient way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip with an aftertreatment mechanism associated with it.

10c ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips, wobei sowohl ein Vorbehandlungsmechanismus als auch ein Nachbehandlungsmechanismus mit diesem verbunden sind. 10c Figure 1 is a practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip, with both a pretreatment mechanism and a post-treatment mechanism associated therewith.

10d ist eine weitere praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips, wobei sowohl ein Vorbehandlungsmechanismus als auch ein Nachbehandlungsmechanismus mit diesem verbunden sind. 10d is another convenient way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip, with both a pretreatment mechanism and a post-treatment mechanism associated with it.

In der vorliegenden Erfindung wird eine Analytenteststruktur verwendet, die in der Lage ist, quantitative Tests ohne Verwendung eines Instruments durchzuführen. Wie in 2 gezeigt, besteht die Struktur 1 aus: einer Probeneinlaßöffnung 2 zum Eingeben einer Testprobe; einem Analyterfassungsbereich 3 mit mindestens einem Mikrofluidkanal 4, der mit der Probeneinlaßöffnung 2 gekoppelt ist. Der Mikrofluidkanal 4 weist eine Vielzahl von immobilisierten Substanzen 43 (in 2 als horizontale Linien gezeigt) ab dem Reaktionsstartpunkt 41 auf. Die immobilisierten Substanzen sind in der Lage, mit dem Analyten zu reagieren. Die Menge der immobilisierten bzw. fixierten Substanzen übersteigt häufig die Menge des Analyten, die für die Reaktion erforderlich sein kann. Die immobilisierten Substanzen sind an einem festen Träger (beispielsweise ist der feste Träger ein Teil der Mikrofluidkanaloberfläche) und einer Fluidantriebsvorrichtung, die in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Flusses der Testprobe im Analyterfassungsbereich 3 zu kontrollieren, angebracht. Der Analyt reagiert mit den immobilisierten Substanzen 43 nacheinander ab dem Reaktionsstartpunkt 41. Die immobilisierten Substanzen, die reagieren, konzentrieren sich am vorderen Abschnitt des Mikrofluidkanals 4. Die Länge des Mikrofluidkanals, die reagiert hat (der Abschnitt mit kräftiger Farbe in 2), spiegelt daher die Menge des Analyten wider.In the present invention, an analyte test structure capable of performing quantitative tests without using an instrument is used. As in 2 shown, the structure exists 1 from: a sample inlet 2 for entering a test sample; an analyte detection area 3 with at least one microfluidic channel 4 that with the sample inlet 2 is coupled. The microfluidic channel 4 has a variety of immobilized substances 43 (in 2 shown as horizontal lines) from the reaction starting point 41 on. The immobilized substances are able to react with the analyte. The amount of immobilized or fixed substances often exceeds the amount of analyte that may be required for the reaction. The immobilized substances are attached to a solid support (e.g., the solid support is part of the microfluidic channel surface) and a fluid drive device capable of controlling the rate of flow of the test sample in the analyte detection region 3 to control, appropriate. The analyte reacts with the immobilized substances 43 successively from the reaction starting point 41 , The immobilized substances that react concentrate at the front portion of the microfluidic channel 4 , The length of the microfluidic channel that has reacted (the section of bold color in 2 ), therefore, reflects the amount of analyte.

Der Analyterfassungsbereich 3 umfaßt eine Skala 6 zum Ablesen der Länge des Kanals, die reagiert hat, oder der kalibrierten Menge des Analyten. Die Skala kann Zahlen sein, die auf den Analyterfassungsbereich 3 gedruckt oder an diesem angebracht sind, oder spezielle geometrische Merkmale des Mikrofluidkanals sein, die dazu ausgelegt sind, die Pegel des Analyten darzustellen.The analyte detection area 3 includes a scale 6 to read the length of the channel that has reacted or the calibrated amount of the analyte. The scale can be numbers based on the analyte detection range 3 printed or attached thereto, or specific geometrical features of the microfluidic channel designed to represent the levels of the analyte.

Die Fluidantriebsvorrichtung kann entweder eine aktive Fluidantriebsvorrichtung, eine passive Fluidantriebsvorrichtung oder die Kombination der beiden sein. Eine aktive Fluidantriebsvorrichtung 51 ist eine gespeiste Vorrichtung, die in der Lage ist, die Probe im Mikrofluidkanal in einer Vielzahl von Muster anzutreiben, wie z. B. einer konsistent langsamen Vorwärtsbewegung (3a), einer abwechselnden Hin- und Herbewegung (wobei der Vorwärtsschritt größer ist als der Rückwärtsschritt, so daß die Gesamtwirkung eine Vorwärtsbewegung ist) oder einer abwechselnden Stop-And-Go-Bewegung (3b(A)–(D)). Durch Verlängern der Probenhaltezeit und/oder durch Erzeugen einer Flußturbulenz existieren ausreichend Gelegenheiten für einen Kontakt zwischen dem Analyten und den immobilisierten Substanzen. Fließmuster an sich ermöglichen sequentielle Reaktionen mit den immobilisierten Substanzen 43 ab dem Reaktionsstartpunkt 41. Eine aktive Fluidantriebsvorrichtung 51 kann eine Vorrichtung sein, die in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Fluidflusses über die Zeit zu verändern, beispielsweise eine Pumpe, die mit mindestens einem Teil des Analyterfassungsbereichs 3 gekoppelt ist.The fluid drive device may be either an active fluid drive device, a passive fluid drive device, or the combination of the two. An active fluid drive device 51 is a powered device capable of driving the sample in the microfluidic channel in a variety of patterns, such as, e.g. B. a consistently slow forward motion ( 3a ), an alternating reciprocating movement (wherein the forward step is greater than the backward step, so that the overall effect is a forward movement) or an alternating stop-and-go movement ( 3b (A) - (D)). By extending the sample hold time and / or by generating flow turbulence, there are sufficient opportunities for contact between the analyte and the immobilized substances. Flow patterns per se enable sequential reactions with the immobilized substances 43 from the reaction starting point 41 , An active fluid drive device 51 may be a device capable of changing the rate of fluid flow over time, for example, a pump that communicates with at least a portion of the analyte detection area 3 is coupled.

In einem Beispiel der Teststruktur ist eine Mulde zwischen dem Mikrofluidkanal des Analyterfassungsbereichs und der aktiven Fluidantriebsvorrichtung zum Sammeln von Flüssigkeitsabfall vorgesehen. Die Pumpe wird abgeschaltet, nachdem die Testprobe ihre Reaktion vollendet und in die Abfallsammelmulde fließt.In An example of the test structure is a well between the microfluidic channel the analyte detection area and the active fluid drive device for collecting liquid waste intended. The pump is switched off after the test sample has reached its end Completed reaction and flows into the waste collection tray.

In einem weiteren Beispiel der Teststruktur sind eine Vielzahl von immobilisierten Substanzen kontinuierlich (wie in 2 gezeigt) oder unstetig (wie in den 4a, 4b gezeigt) im Mikrofluidkanal angeordnet.In another example of the test structure, a plurality of immobilized substances are continuous (as in FIG 2 shown) or unsteady (as in the 4a . 4b shown) arranged in the microfluidic channel.

In einem weiteren Beispiel der Teststruktur treibt die passive Fluidantriebsvorrichtung den Fluß durch Kapillarwirkung innerhalb des Mikrofluidkanals an.In Another example of the test structure drives the passive fluid drive device through the river Capillary action within the microfluidic channel.

Unter Verwendung von Materialien mit den geeigneten hydrophilen/hydrophoben Eigenschaften für den Mikrofluidkanal kann die Fließgeschwindigkeit der Probe kontrolliert werden, um eine sequentielle Reaktion zwischen dem Analyten und den immobilisierten Substanzen zu ermöglichen. Die Vorwärtsgeschwindigkeit der Probe in einem Mikrofluidkanal, der aus dem hydrophilsten Material besteht, ist beispielsweise schneller als jene in einem Mikrofluidkanal, der aus einem weniger hydrophilen Material besteht.Under Use of materials with the appropriate hydrophilic / hydrophobic Properties for the microfluidic channel can control the flow rate of the sample be controlled to a sequential reaction between the Allow analytes and the immobilized substances. The forward speed the sample in a microfluidic channel made of the most hydrophilic material is faster than, for example, that in a microfluidic channel, which consists of a less hydrophilic material.

In einem weiteren Beispiel besteht die Probenteststruktur aus zwei Substraten. Eines der Substrate weist Muster von offenen Kanälen und Mulden auf und das andere Substrat ist entweder flach oder weist auch Muster auf. Das Verbinden der zwei Substrate bildet die Probenteststruktur, die ermöglicht, daß Flüssigkeit innerhalb der Kanäle und Mulden fließt und alle Arten von Aufgaben ausgeführt werden. Ein weiteres Beispiel der Probenteststruktur besteht aus einem Substrat und einem Klebeband. Ein weiteres ist aus zwei oder mehr Substraten konstruiert.In another example, the sample test structure consists of two substrates. One of the substrates has patterns of open channels and wells and the other substrate is either flat or patterned. The bonding of the two substrates forms the sample test structure which allows liquid to flow within the channels and troughs and perform all sorts of tasks. Another example of the sample test structure be stands out of a substrate and an adhesive tape. Another is constructed of two or more substrates.

Die Materialien der Probenteststruktur für die vorliegende Erfindung sind entweder hydrophil oder hydrophob. Strukturmaterialien können ausgewählt werden aus, sind jedoch nicht begrenzt auf Polydimethylsiloxan (PDMS), Polycarbonat (PC), zyklische Olefincopolymere (COC), Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Silikon, PU, PEEK-ABS, PP, PET, PTFE, PVDF, POM, UPE, HOPE, PVC, Glass, Silizium oder eine Kombination aus zwei oder mehreren von diesen.The Materials of the sample test structure for the present invention are either hydrophilic or hydrophobic. Structural materials can be selected but are not limited to polydimethylsiloxane (PDMS), Polycarbonate (PC), cyclic olefin copolymers (COC), polystyrene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), silicone, PU, PEEK-ABS, PP, PET, PTFE, PVDF, POM, UPE, HOPE, PVC, glass, silicon or a combination from two or more of these.

Die Probenteststruktur im Mikrofluidchip für die quantitative Analyse umfaßt ferner ein oder mehrere passive Fluidmodulationselemente, die in der Lage sind, die Geschwindigkeit des Flusses einzustellen und/oder das Fluid im Mikrofluidkanal zu stören, um die Gelegenheit für einen Kontakt zwischen dem Analyten und den immobilisierten Substanzen zu erhöhen. Die mehreren Fluidmodulationselemente 52 können an einer beliebigen Stelle innerhalb des Mikrofluidkanals angeordnet werden, wie in 5a gezeigt. 5b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des passiven Fluidmodulationselements. Das passive Fluidmodulationselement 52 ist durch Modifizieren der Oberfläche innerhalb des Mikrofluidkanals ausgebildet, wie der in 5b gezeigte schraffierte Bereich. Spezifische funktionale Gruppen, hydrophile und/oder hydrophobe Materialien sind mögliche Materialien, die zur Oberflächenmodifikation verwendet werden, so daß die lokale Fließgeschwindigkeit optimal eingestellt werden kann, während die Probe in verschiedene Abschnitte des Analyterfassungsbereichs gelangt. 5C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des passiven Fluidmodulationselements 52, in dem eine lokale Modifikation an den Abmessungen oder Formen des Mikrofluidkanals angewendet wird, um die Fließgeschwindigkeit einzustellen oder einen turbulenten Fluß zu fördern. 5d zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des passiven Fluidmodulationselements 52, in dem Vorsprünge oder Vertiefungen an der inneren Oberfläche des Mikrofluidkanals gestaltet sind, auch um die Fließgeschwindigkeit einzustellen oder einen turbulenten Fluß zu fördern, so daß die Kontaktgelegenheit zwischen dem Analyten und den immobilisierten Substanzen erhöht wird.The sample assay structure in the microfluidic chip for quantitative analysis further includes one or more passive fluid modulation elements capable of adjusting the rate of flow and / or disturbing the fluid in the microfluidic channel to provide the opportunity for contact between the analyte and the immobilized substances to increase. The multiple fluid modulation elements 52 can be placed anywhere within the microfluidic channel, as in FIG 5a shown. 5b shows a further embodiment of the passive fluid modulation element. The passive fluid modulation element 52 is formed by modifying the surface within the microfluidic channel, as in FIG 5b shown hatched area. Specific functional groups, hydrophilic and / or hydrophobic materials are potential materials used for surface modification so that the local flow rate can be optimally adjusted as the sample passes into different sections of the analyte detection region. 5C shows a further embodiment of the passive fluid modulation element 52 in that a local modification to the dimensions or shapes of the microfluidic channel is used to adjust the flow rate or promote turbulent flow. 5d shows a further embodiment of the passive fluid modulation element 52 in that protrusions or depressions are formed on the inner surface of the microfluidic channel, also to adjust the flow rate or to promote a turbulent flow, so that the contact opportunity between the analyte and the immobilized substances is increased.

Um die Menge des Analyten in der Probe zu bestimmen, umfasst der Analyterfassungsbereich 3 eine Skala 6, um den Analyten zu quantifizieren. Die Skala kann Zahlen sein, die auf den Analyterfassungsbereich 3 gedruckt oder an diesem angebracht sind, oder spezielle geometrische Merkmale des Mikrofluidkanals sein, die dazu ausgelegt sind, die Pegel des Analyten darzustellen. Der Benutzer kann beispielsweise die Kanalbiegungsstelle erkennen, an der der Kanal mit der Reaktion endet, und diese mit dem Pegel der Analytkonzentration in Beziehung bringen. 6a zeigt ein Ausführungsbeispiel der Skala 6 nahe dem Analyterfassungsbereich 3, durch die der Pegel von niedrig, mittel und hoch leicht abgeschätzt werden kann. 6b zeigt einen Analyterfassungsbereich 3 mit mehreren Biegungen und eine Skala mit einer feineren Auflösung, um den Analyten zu quantifizieren.To determine the amount of analyte in the sample, the analyte detection range includes 3 a scale 6 to quantify the analyte. The scale can be numbers based on the analyte detection range 3 printed or attached thereto, or specific geometrical features of the microfluidic channel designed to represent the levels of the analyte. For example, the user may recognize the channel bender where the channel terminates with the reaction and correlate it with the level of analyte concentration. 6a shows an embodiment of the scale 6 near the analyte detection area 3 which allows the level of low, medium and high to be easily estimated. 6b shows an analyte detection area 3 with multiple bends and a finer resolution scale to quantify the analyte.

Die Dicke der Mikrofluidkanäle kann auch eingestellt werden, um die Ableseauflösung zu verbessern, wie in 7 gezeigt. Ein dünner Kanal ist bevorzugt, wenn eine höhere Auflösung beim Ablesen erforderlich ist, während ein dicker bevorzugt ist, wenn die Auflösung kein Problem ist, aber das Minimieren der Fläche des Chips. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Mengenablesung kann das geometrische Merkmal und/oder die beschriftete Skala allein oder zusammen verwendet werden, um das Ablesen zu unterstützen.The thickness of the microfluidic channels can also be adjusted to improve the reading resolution as in 7 shown. A thin channel is preferred when higher resolution is required in reading, while thicker is preferred when resolution is not a problem, but minimizing the area of the chip. In another embodiment of the quantity reading, the geometric feature and / or the labeled scale may be used alone or together to assist reading.

Die Skala kann die Länge des Kanals, die reagiert hat, angeben, dann kann die Ablesung in die echte Menge des Analyten durch eine Nachschlagetabelle oder eine Kalibrierungskurve umgewandelt werden. Oder die Skala kann direkt die kalibrierte Menge des Analyten ohne manuelle Umwandlung angeben.The Scale can be the length specify the channel that has responded, then the reading in the real amount of the analyte through a lookup table or a calibration curve are converted. Or the scale can directly specify the calibrated amount of the analyte without manual conversion.

8 zeigt ein Beispiel der Probenteststruktur 1 im Mikrofluidchip für die quantitative Analyse, welche eine Probeneinlaßöffnung 2, einen Analyterfassungsbereich 3, der aus einer Vielzahl von Mikrofluidkanälen, beispielsweise zwei Mikrofluidkanälen 4, die in der Weise einer Reihenverbindung konstruiert sind, konstruiert ist, und eine aktive Fluidantriebsvorrichtung 51, beispielsweise eine Pumpe, umfaßt. Ein Mikrofluidkanal ist mit einem Reaktionsstartpunkt versehen, der dort beginnt, wo die immobilisierten Substanzen angeordnet sind. An einem Mikrofluidkanal ist eine Art der immobilisierten Substanzen 43 angebracht. Zwei Mikrofluidkanäle sind beispielsweise mit zwei Reaktionsstartpunkten versehen und an diesen können dieselben oder verschiedene Arten von immobilisierten Substanzen für die Zwecke eines Tests mit mehreren Analyten, eines Vergleichs, einer Bezugnahme oder einfach als Kontrolle angebracht sein. 8th shows an example of the sample test structure 1 in the microfluidic chip for quantitative analysis, which has a sample inlet port 2 , an analyte detection area 3 consisting of a plurality of microfluidic channels, for example two microfluidic channels 4 constructed in the manner of a series connection, and an active fluid drive device 51 , For example, a pump includes. A microfluidic channel is provided with a reaction start point which starts where the immobilized substances are located. On a microfluidic channel is a kind of immobilized substances 43 appropriate. For example, two microfluidic channels are provided with two reaction start points and may have attached thereto the same or different types of immobilized substances for the purposes of a multiple analyte assay, a comparison, a reference, or simply a control.

9 zeigt ein Beispiel der Probenteststruktur 1 im Mikrofluidchip für die quantitative Analyse der vorliegenden Erfindung, welche eine Probeneinlaßöffnung 2, einen Analyterfassungsbereich 3, der aus einer Vielzahl von Mikrofluidkanälen, beispielsweise vier Mikrofluidkanälen 4, die in der Weise einer Reihen/Parallel-Verbindung konstruiert sind, konstruiert ist, und eine aktive Fluidantriebsvorrichtung 51, beispielsweise eine Pumpe, umfaßt. Jeder Mikrofluidkanal ist mit einem Reaktionsstartpunkt versehen, nach dem eine Art der immobilisierten Substanzen 43 angebracht ist. In einem Zweig sind zwei Mikrofluidkanäle jeweils mit ihren eigenen Reaktionsstartpunkten mit derselben oder einer unterschiedlichen Art von immobilisierten Substanzen für einen Test mit mehreren Analyten, zum Vergleich oder als Kontrolle angeordnet. 9 shows an example of the sample test structure 1 in the microfluidic chip for quantitative analysis of the present invention which has a sample inlet port 2 , an analyte detection area 3 consisting of a variety of microfluidic channels, for example four microfluidic channels 4 constructed in the manner of a series / parallel connection, and an active fluid drive device 51 , For example, a pump includes. Each microfluidic channel is provided with a reaction start point, after a kind of immobilized substances 43 is appropriate. In a branch, two microfluidic channels are each arranged with their own reaction start points with the same or different type of immobilized substances for a multi-analyte assay, for comparison or as a control.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Probenteststruktur für die quantitative Analyse umfaßt die Struktur mehrere Probeneinlässe, mindestens einen Analyterfassungsbereich und mindestens eine Fluidantriebsvorrichtung. Dieselben oder verschiedene Arten von immobilisierten Substanzen können am Mikrofluidkanal innerhalb des Analyterfassungsbereichs angebracht sein.In a further embodiment the sample test structure for includes the quantitative analysis the structure has several sample inlets, at least one analyte detection area and at least one fluid drive device. The same or different types of immobilized substances can be used on the Microfluidic channel mounted within the analyte detection area be.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Probenteststruktur können die immobilisierten Substanzen, die im Mikrofluidkanal angeordnet sind, aus der Liste von Antikörper, Antigen, Nukleinsäure, Ligand, Rezeptor, Enzymen, Peptid oder Protein oder anderen biologischen oder chemischen Substanzen ausgewählt werden, sind jedoch nicht darauf begrenzt, um sie auf die Art des zu erfassenden Analyten abzustimmen.In a further embodiment the sample test structure can the immobilized substances arranged in the microfluidic channel are, from the list of antibodies, Antigen, nucleic acid, Ligand, receptor, enzymes, peptide or protein or other biological or chemical substances are selected, however, are not limited to the nature of the analyte to be detected vote.

Wie in den 10a, 10b, 10c und 10d gezeigt, kann die Probenteststruktur ferner einen Vorbehandlungsmechanismus 61 oder einen Nachbehandlungsmechanismus 71 umfassen. Ein Vorbehandlungsmechanismus 61 zum Modulieren der Probenbedingung könnte beispielsweise zwischen der Probeneinlaßöffnung 2 und dem Analyterfassungsbereich 3 angebracht sein, wie in 10a gezeigt. Die Teststruktur kann ferner einen Nachbehandlungsmechanismus 71 umfassen, um die Identifikation des Analyten im Analyterfassungsbereich vorzusehen oder zu verbessern, wie in 10b gezeigt.As in the 10a . 10b . 10c and 10d As shown, the sample test structure may further include a pretreatment mechanism 61 or an aftertreatment mechanism 71 include. A pretreatment mechanism 61 for example, to modulate the sample condition between the sample inlet port 2 and the analyte detection area 3 be appropriate, as in 10a shown. The test structure may further include an aftertreatment mechanism 71 to provide or improve the identification of the analyte in the analyte detection area, as in 10b shown.

Die Probenteststruktur kann eine Kombination eines Vorbehandlungsmechanismus 61 und eines Nachbehandlungsmechanismus 71 umfassen, wie in den 10c und 10d gezeigt. Der Vorbehandlungsmechanismus 61 kann einen Analytmarkierungsmechanismus zum Markieren des Analyten der Probe umfassen. Verfahren zum Markieren des Analyten umfassen Enzym, Fluoreszenz, Lumineszenz, Nanoteilchen oder andere Substanzen, die mit einem Farbeffekt versehen sind. Der Analyt kann beispielsweise mit Farbteilchen oder einen Antikörper bindenden Farbteilchen konjugiert werden. Moleküle mit Färbefähigkeit können auch an den Analyten gebunden werden. Der Vorbehandlungsmechanismus kann auch einen Volumenkontrollmechanismus, um das in den Analyterfassungsbereich eingelassene Volumen zu kontrollieren; oder einen Probenkonzentrations-Modulationsmechanismus zum Verdünnen oder Konzentrieren der Probe; oder einen Probenzusammensetzungs-Modulationsmechanismus, um Probe zu beseitigen, hinzuzufügen oder deren Zusammensetzung zu ändern, beispielsweise Entfernen oder Zerstören der Blutkörperchen im Blut; oder ein Mischelement, um die Gleichmäßigkeit der Lösung zu verbessern; oder ein Entgasungselement, um Luftblasen in der Probe auszuschließen, umfassen.The sample test structure may be a combination of a pretreatment mechanism 61 and an aftertreatment mechanism 71 include, as in the 10c and 10d shown. The pretreatment mechanism 61 may include an analyte labeling mechanism for labeling the analyte of the sample. Methods for labeling the analyte include enzyme, fluorescence, luminescence, nanoparticles, or other substances provided with a color effect. For example, the analyte can be conjugated to color particles or antibody-binding color particles. Molecules with staining ability can also be bound to the analyte. The pretreatment mechanism may also include a volume control mechanism to control the volume admitted into the analyte detection area; or a sample concentration modulation mechanism for diluting or concentrating the sample; or a sample composition modulation mechanism to remove, add to, or change the composition of the sample, for example, removing or destroying the blood cells in the blood; or a mixing element to improve the uniformity of the solution; or a degassing element to exclude air bubbles in the sample.

Der Nachbehandlungsmechanismus kann ein Waschmechanismus sein, um den Analyterfassungsbereich nach der Reaktion zu waschen.Of the Aftertreatment mechanism may be a washing mechanism to prevent the Wash the analyte detection area after the reaction.

In einem weiteren Beispiel der Teststruktur kann auch ein Instrument verwendet werden, um die Marker des Analyten zu lesen, ob sich die Marker im sichtbaren Lichtspektrum befinden oder nicht. Dann kann die Länge des Kanals mit Reaktionen gemessen werden und der Analyt quantifiziert werden. Der Vorteil der Anwendung eines Lesegeräts besteht darin, daß das verwendete Lesegerät nicht sehr empfindlich sein muß. Da die zur Reaktion gebrachten immobilisierten Substanzen in einem kompakten Bereich kondensieren, ist das Lesesignal des Bereichs hoch, die Empfindlichkeitsanforderung des Leseinstruments ist nicht so kritisch, wie es der Fall ist, wenn die vorliegende Erfindung nicht angewendet wird.In Another example of the test structure may also be an instrument used to read the markers of the analyte, whether the Markers are in the visible light spectrum or not. Then can the length of the channel can be measured with reactions and the analyte quantified become. The advantage of using a reader is that the one used reader does not have to be very sensitive. Since the reacted immobilized substances in a condense compact area, the reading signal of the area is high, the sensitivity requirement of the reading instrument is not so Critically, as is the case when the present invention is not is applied.

Die folgenden Beispiele werden verwendet, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung weiter zu demonstrieren.The The following examples are used to demonstrate the benefits of the present Invention further demonstrate.

Beispiel 1: Anwenden einer Geschwindigkeitskontrolle auf einen quantitativen Test des AnalytenExample 1: Apply a speed control on a quantitative test of the analyte

In diesem Beispiel wurden eine Photolithographie eines MEMS-Prozesses und Polymermaterialen angewendet, um die Probenteststruktur herzustellen. Zwei Proben mit verschiedenen Mengen des Analyten wurden unter Verwendung der in der vorliegenden Erfindung dargestellten quantitativen Analytenteststruktur getestet. Die Struktur war aus einem oberen und einem unteren Substrat konstruiert. Das obere Substrat bestand aus einem hydrophoben Polymer, auf dem ein dünner Serpentinenkanal als Probenweg fungiert und zwei Mulden an seinen zwei Enden als Probeneinlaßöffnung und Abfallmulde fungieren. Das untere Substrat bestand aus Glas, an das chemische Funktionsgruppen gepfropft waren. Die Anordnung der zwei Substrate bildete die Probenteststruktur. Eine externe Pumpe wurde an die Abfallmulde angeschlossen, um die Probe im Mikrofluidkanal sowohl in der Breite als auch Tiefe 100 μm anzutreiben. Die Anordnung des Chips ist ähnlich zu der in 2 gezeigten, wobei jeder gerade Abschnitt des U-förmigen Kanals (L) 8 mm lang ist. EDTA-Pulver, das gerinnungshemmende Mittel, wurde lose an der Probeneinlaßöffnung angeordnet. Ab dem Reaktionsstartpunkt 41 wurde Ziegen-Anti-Maus-IgG, 5,6 mg/ml, immobilisiert, um den in ganzem Blut vermischten Analyten Maus-IgG C zu erfassen. Der Analyt wurde mit kolloidalem Gold markiert, um eine sichtbare rosa Farbe zu zeigen. Eine Probenfließgeschwindigkeit von 0,8 mm/min wurde in diesem Fall angewendet, um eine ausreichende Reaktion zu ermöglichen. Zwei Chips wurden gleich verwendet, um zwei Proben zu testen: der Chip 1 und Chip 2 empfingen dieselbe Konzentration der Probe Maus-IgG CGC, OD540 = 50, jedoch mit unterschiedlichen Volumina – 1,5 μl bzw. 3 μl. Die Probe wurde in die Einlaßmulde gefüllt, durch die Pumpe angetrieben und mit den immobilisierten Substanzen an der Wand des Kanals zur Reaktion gebracht. Die Ergebnisse zeigten, daß bei der korrekten Fließgeschwindigkeitskontrolle die immobilisierten Substanzen, die reagierten, hauptsächlich am vorderen Abschnitt des Kanals angeordnet waren, während der hintere Abschnitt des Kanals in der Farbe unverändert bleibt, da die Analyten am vorderen Abschnitt verbraucht wurden. Durch Beobachten der Länge des rosa Abschnitts, der reagierte, kann die Menge des Analyten kalibriert werden.In this example, a photolithography of a MEMS process and polymer materials were used to prepare the sample test structure. Two samples with different amounts of analyte were tested using the quantitative analyte assay structure presented in the present invention. The structure was constructed of an upper and a lower substrate. The upper substrate consisted of a hydrophobic polymer on which a thin serpentine channel acts as a sample path and two wells at its two ends act as a sample inlet and waste tray. The lower substrate was glass grafted with chemical functional groups. The arrangement of the two substrates formed the sample test structure. An external pump was connected to the waste tray to drive the sample in the microfluidic channel both in width and depth 100 μm. The arrangement of the chip is similar to that in 2 shown, wherein each straight portion of the U-shaped channel (L) is 8 mm long. EDTA powder, the anticoagulant, was placed loosely on the sample inlet port. From the reaction start point 41 Goat anti-mouse IgG, 5.6 mg / ml, was immobilized to be used in whole blood mixed analytes to detect mouse IgG C. The analyte was labeled with colloidal gold to show a visible pink color. A sample flow rate of 0.8 mm / min was used in this case to allow a sufficient response. Two chips were immediately used to test two samples: chip 1 and chip 2 received the same concentration of the mouse IgG CGC sample, OD540 = 50, but with different volumes - 1.5 μl and 3 μl, respectively. The sample was filled into the inlet well, driven by the pump, and reacted with the immobilized substances on the wall of the channel. The results showed that in the correct flow rate control, the immobilized substances that reacted were located primarily at the front portion of the channel, while the rear portion of the channel remained unchanged in color as the analytes were consumed at the front portion. By observing the length of the pink portion that reacted, the amount of analyte can be calibrated.

Nach der Reaktion war die Länge des Kanals, die reagierte, 88 mm +/– 4 mm auf dem Chip 1 und 160 mm +/– 8 mm auf dem Chip 2. Die Ergebnisse deuteten darauf hin, daß die Menge des Analyten im Chip 1 die Hälfte von jener des Chips 2 war, wie erwartet wurde. Die Ergebnisse zeigten, daß das Antreiben der Probe mit der zweckmäßigen Geschwindigkeit durch einen dünnen, langen und gekrümmten Mikrofluidkanal die sequentielle Reaktion von immobilisierten Substanzen ermöglicht, was die quantitative Messung des Analyten auf der Basis der Messung der Länge des Kanals, die reagierte, ermöglicht. Kein Instrument war erforderlich, um die Ergebnisse in diesem Beispiel zu lesen.To the reaction was the length of the channel that responded 88 mm +/- 4 mm on chip 1 and 160 mm +/- 8 mm on the chip 2. The results indicated that the quantity of the analyte in the chip 1 half from that of the chip 2 was as expected. The results showed that this Driving the sample through at the appropriate speed a thin, long and curved microfluidic channel allows the sequential reaction of immobilized substances, what the quantitative measurement of the analyte based on the measurement of Length of the Channels that responded, allows. No instrument was needed to get the results in this example to read.

Beispiel 2: Anwenden einer Geschwindigkeitskontrolle und von lokalen Maßmodifikationen auf einen quantitativen Test des AnalytenExample 2: Apply a speed control and of local dimensional modifications on a quantitative test of the analyte

In diesem Beispiel waren die verwendeten Materialien und der auf die Teststruktur angewendete Herstellungsprozeß dieselben wie jene in Beispiel 1. Dieses Beispiel unterscheidet sich jedoch vom vorangehenden darin, daß lokale Modifikationen an den Abmessungen des Kanals bestanden – eine Art von passiven Fluidmodulationselementen wurde im vorliegenden Fall eingeführt. Im Analytenerfassungsbereich wurde der 300 um breite Kanal in der Breite asymmetrisch auf 150 μm in jedem Abstand von 2 mm verringert.In In this example, the used materials and the on the Test structure applied the same as those in Example 1. However, this example differs from the previous one in that that local Modifications to the dimensions of the channel existed - a kind of passive fluid modulation elements has been used in the present case introduced. In the analyte detection area, the 300 μm wide channel was used in the Width asymmetrical to 150 μm reduced at every 2 mm distance.

Eine Probenteststruktur im Mikrofluidchip modulierte in diesem Fall die Reaktion durch Kontrollieren der Fließgeschwindigkeit und durch Veränderungen der geometrischen Formen des Mikrofluidkanals für die quantitative Analytenanalyse. Ziegen-Anti-Maus-IgG, 5,6 mg/ml, wurde an der Wand des Kanals immobilisiert. Eine aktive externe Pumpe wird verwendet, um die Probe anzutreiben, was veranlaßt, daß sie mit 12 mm/min, schneller als die in Beispiel 1, fließt. Zwei verschiedene Proben wurden an zwei Chips derselben Art getestet. Der Chip 1 hatte 4 μl des markierten Analyten Maus- IgG CGC, OD540 = 50, während der Chip 2 2 μl des markierten Analyten Maus-IgG CGC, OD540 = 50, verdünnt in 2 μl Wasser, hatte. Die Testprozedur war dieselbe wie in Beispiel 1. Die Länge des rosa Kanals, die reagierte, für den Chip 1 war 136 mm +/– 20 mm. Für den Chip 2 war sie 72 mm +/– 16 mm. Das Verhältnis der Längen der zwei Chips entsprach dem Verhältnis der Mengen des in die Chips gefüllten Analyten.A Sample test structure in the microfluidic chip modulated in this case the Reaction by controlling the flow rate and by changes the geometric shapes of the microfluidic channel for quantitative analyte analysis. Goat anti-mouse IgG 5.6 mg / ml, was immobilized on the wall of the channel. An active one External pump is used to drive the sample, causing it to interfere with 12 mm / min, faster than that in Example 1 flows. Two different samples were tested on two chips of the same kind. The chip 1 had 4 .mu.l of the labeled Analyte mouse IgG CGC, OD540 = 50 while the chip 2 2 μl of the labeled analyte mouse IgG CGC, OD540 = 50, diluted in 2 μl of water, would have. The test procedure was the same as in Example 1. The length of the pink channel that responded for the Chip 1 was 136mm +/- 20 mm. For the chip 2 was 72 mm +/- 16 mm. The relationship the lengths of the two chips corresponded to the ratio the amounts of the filled in the chips Analytes.

Beispiel 3: Anwenden einer Geschwindigkeitskontrolle und von Modifikationen an der lokalen Abmessung und Form auf einen quantitativen Test des AnalytenExample 3: Apply a speed control and modifications to the local dimension and shape to one quantitative test of the analyte

In diesem Beispiel waren die verwendeten Materialien, der angewendete Herstellungsprozeß und die abwechselnde Breite des Kanals (300 μm volle Breite, asymmetrisch verschmälert auf 150 μm) in der Teststruktur dieselben wie jene in Beispiel 2. Der Fluß wurde mit 12 mm/min wie in Beispiel 2 angetrieben.In In this example, the materials used were those used Manufacturing process and the alternating width of the channel (300 μm full width, asymmetric narrows to 150 μm) in the test structure was the same as that in Example 2. The flow became at 12 mm / min as in Example 2 driven.

In diesem Beispiel waren jedoch Vorsprünge im Analyterfassungsbereich angeordnet, so daß ein lokaler turbulenter Fluß die Gelegenheit für einen Kontakt zwischen dem Analyten und den immobilisierten Substanzen verbesserte. Ziegen-Anti-Maus-IgG, 5,6 mg/ml, wurde an der Wand des Kanals immobilisiert.In However, in this example, protrusions were in the analyte detection area arranged so that a local turbulent river the Opportunity for a contact between the analyte and the immobilized substances improved. Goat anti-mouse IgG, 5.6 mg / ml, was on the wall of the channel immobilized.

Eine aktive externe Pumpe wurde verwendet, um die Probe anzutreiben, was veranlaßte, daß sie mit 12 mm/min, schneller als in Beispiel 1, floß. Zwei verschiedene Proben wurden an zwei Chips derselben Art getestet. Der Chip 1 hatte 6 μl markierten Analyten Maus-IgG CGC, OD540 = 50, während der Chip 2 3 μl markierten Analyten Maus-IgG CGC, OD540 = 50, in 3 μl Wasser verdünnt, die halbe Konzentration von jener im Chip 1, hatte. Die Testprozedur war dieselbe wie in Beispiel 2. Die Länge des rosa Kanals, die reagierte, für den Chip 1 war 112 mm +/– 8 mm. Die Länge des rosa Kanals, die reagierte, für den Chip 2 war 64 mm +/– 8 mm. Das Verhältnis der Längen der zwei Chips entsprach dem Verhältnis der Mengen des in die Chips gefüllten Analyten. Schlußfolgerungen können aus diesen Beispielen gezogen werden, die darauf hindeuten, daß die Probenteststruktur in der vorliegenden Erfindung die quantitative Messung von Analyt in der Probe ermöglicht. Kein Leseinstrument wurde in irgendeinem dieser drei Beispiele verwendet.A active external pump was used to drive the sample which caused that she at 12 mm / min, faster than in Example 1, flowed. Two different samples were tested on two chips of the same kind. The chip 1 had 6 .mu.l labeled Analyte mouse IgG CGC, OD540 = 50, while the chip 2 3 μl labeled Analyte mouse IgG CGC, OD540 = 50, diluted in 3 μl of water, the half concentration of those in chip 1, had. The test procedure was the same as in Example 2. The length of the pink channel that responded for the Chip 1 was 112 mm +/- 8 mm. The length of the pink channel that responded, for the chip 2 was 64 mm +/- 8 mm. The ratio of lengths of the two chips corresponded to the ratio of the amounts of in the Chips filled Analytes. Conclusions can from these examples, indicating that the sample test structure in the present invention, the quantitative measurement of analyte allowed in the sample. No reading instrument was used in any of these three examples.

Claims (23)

Verwendung eines Mikrofluidchips mit einer Probenteststruktur (1) zur quantitativen Analyse, wobei die Probenteststruktur (1) aufweist: eine Probeneinlassöffnung (2) zum Eingeben einer Testprobe; einen Analyterfassungsbereich (3), der mit der Probeneinlassöffnung (2) gekoppelt ist und aus mindestens einem Mikrofluidkanal (4) besteht, in dem beginnend an einem Reaktionsstartpunkt (41) eine Substanz immobilisiert ist, die in der Lage ist, mit dem Analyten zu reagieren, und wobei eine Fluidantriebsvorrichtung (51) vorhanden ist, die in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Flusses der Testprobe durch den Analyterfassungsbereich (3) zu kontrollieren, eine Skala (6) zum Ablesen des Mikrofluidkanals (4), der reagiert hat, wobei der Mikrofluidkanal (4) des Analyterfassungsbereichs in gekrümmter Form vorliegt, wobei auf die Menge des Analyten aus der Länge des Teils des Mikrofluidkanals (4) geschlossen wird, in dem der Analyt ab dem Reaktionsstartpunkt (41) mit der immobilisierten Substanz reagiert hat und wobei die echte Menge des Analyten durch eine Nachschlagetabelle oder eine Kalibrierungskurve aus der abgelesenen Länge ermittelt wird.Use of a microfluidic chip with a Sample test structure ( 1 ) for quantitative analysis, the sample test structure ( 1 ): a sample inlet port ( 2 ) for entering a test sample; an analyte detection area ( 3 ) connected to the sample inlet ( 2 ) and at least one microfluidic channel ( 4 ) starting at a reaction start point ( 41 ) is immobilized a substance capable of reacting with the analyte, and wherein a fluid drive device ( 51 ) which is capable of controlling the rate of flow of the test sample through the analyte detection area (FIG. 3 ) to control a scale ( 6 ) for reading the microfluidic channel ( 4 ), which reacted, the microfluidic channel ( 4 ) of the analyte detection region is in curved form, wherein the amount of analyte from the length of the part of the microfluidic channel ( 4 ) is closed, in which the analyte from the reaction start point ( 41 ) has reacted with the immobilized substance and the true amount of analyte is determined by a look-up table or a calibration curve from the read length. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 1, wobei der Mikrofluidkanal (4) des Analyterfassungsbereichs (3) eine beschriftete Skala (6) aufweist.Use of a microfluidic chip according to claim 1, wherein the microfluidic channel ( 4 ) of the analyte detection area ( 3 ) a labeled scale ( 6 ) having. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 1, wobei die Fluidantriebsvorrichtung (51) aus einer aktiven Fluidantriebsvorrichtung, einer passiven Fluidantriebsvorrichtung oder einer Kombination davon besteht.Use of a microfluidic chip according to claim 1, wherein the fluid drive device ( 51 ) consists of an active fluid drive device, a passive fluid drive device or a combination thereof. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 3, wobei die aktive Fluidantriebsvorrichtung in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Fluidflusses über die Zeit zu verändern.Use of a microfluidic chip according to claim 3, wherein the active fluid drive device is capable of speed the fluid flow over to change the time. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 3 oder 4, wobei die aktive Fluidantriebsvorrichtung eine Pumpe ist.Use of a microfluidic chip according to claim 3 or 4, wherein the active fluid drive device is a pump. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 3, wobei die passive Fluidantriebsvorrichtung in der Lage ist, eine Kapillarwirkung zu erzeugen, um den Fluidfluss in dem Mikrofluidkanal (4) des Analyterfassungsbereichs (3) anzutreiben.Use of a microfluidic chip according to claim 3, wherein the passive fluid drive device is capable of creating a capillary action to control fluid flow in the microfluidic channel (10). 4 ) of the analyte detection area ( 3 ) to drive. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 1, wobei der Mikrofluidkanal (4) des Analyterfassungsbereichs (3) ferner ein passives Fluidmodulationselement (52) enthält.Use of a microfluidic chip according to claim 1, wherein the microfluidic channel ( 4 ) of the analyte detection area ( 3 ) further comprises a passive fluid modulation element ( 52 ) contains. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 7, wobei das Modulationselement (52) des Analyterfassungsbereichs (3) eine lokale Modifikation an den Abmessungen oder Formen des Mikrofluidkanals (4) aufweist.Use of a microfluidic chip according to claim 7, wherein the modulation element ( 52 ) of the analyte detection area ( 3 ) a local modification to the dimensions or shapes of the microfluidic channel ( 4 ) having. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 7, wobei das Modulationselement (52) des Analyterfassungsbereichs (3) ein Teil des Mikrofluidkanals (4) ist und aus hydrophilen Materialien, hydrophoben Materialien oder einer Kombination davon besteht, um eine ganze oder teilweise Modifikation der inneren Oberfläche des Teils des Mikrofluidkanals (4) herzustellen.Use of a microfluidic chip according to claim 7, wherein the modulation element ( 52 ) of the analyte detection area ( 3 ) a part of the microfluidic channel ( 4 ), and is made of hydrophilic materials, hydrophobic materials, or a combination thereof to effect a total or partial modification of the inner surface of the portion of the microfluidic channel ( 4 ). Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 7, wobei das passive Fluidmodulationselement (52) mit Vorsprüngen oder Vertiefungen an der inneren Oberfläche des Mikrofluidkanals (4) versehen ist.Use of a microfluidic chip according to claim 7, wherein the passive fluid modulation element ( 52 ) with protrusions or depressions on the inner surface of the microfluidic channel ( 4 ) is provided. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 1, wobei die Probenteststruktur (1) aus einem oberen und einem unteren Substrat besteht.Use of a microfluidic chip according to claim 1, wherein the sample test structure ( 1 ) consists of an upper and a lower substrate. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 11, wobei die Strukturmaterialien für die Substrate aus Polydimethylsiloxan (PDMS), Polycarbonat (PC), zyklischen Olefincopolymeren (COC), Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Silikon, PU, PEEK-ABS, PP, PET, PTFE, PVDF, POM, UPE, HOPE, PVC, Glass, Silizium oder Kombinationen davon ausgewählt sind.Use of a microfluidic chip according to claim 11, wherein the structural materials for the substrates of polydimethylsiloxane (PDMS), polycarbonate (PC), cyclic olefin copolymers (COC), polystyrene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), silicone, PU, PEEK-ABS, PP, PET, PTFE, PVDF, POM, UPE, HOPE, PVC, glass, silicon or combinations thereof are selected. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 1, wobei die immobilisierte Substanz einen Antikörper, ein Antigen, eine Nukleinsäure, einen Liganden, einen Rezeptor, ein Enzym, ein Peptid oder ein Protein enthält.Use of a microfluidic chip according to claim 1, wherein the immobilized substance is an antibody, an antigen, a nucleic acid, a Ligands, a receptor, an enzyme, a peptide or a protein contains. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 1, wobei die immobilisierte Substanz mit einem festen Träger gekoppelt ist und der Träger ein Teil der Oberfläche des Mikrofluidkanals (4) ist.Use of a microfluidic chip according to claim 1, wherein the immobilized substance is coupled to a solid support and the support forms part of the surface of the microfluidic channel ( 4 ). Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 14, wobei der feste Träger entweder teilweise oder vollständig durch eine spezifische funktionale Gruppe modifiziert ist.Use of a microfluidic chip according to claim 14, the solid support either partially or completely is modified by a specific functional group. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 14 oder 15, wobei der feste Träger aus Nitrocellulose, Latex, Nylon, Polystyrol oder einer Kombination davon besteht.Use of a microfluidic chip according to claim 14 or 15, wherein the solid support nitrocellulose, latex, nylon, polystyrene or a combination of which consists. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 16, wobei der feste Träger als Kügelchen, Teilchen, Magnetteilchen, Glasfaser oder eine Kombination davon ausgebildet ist.Use of a microfluidic chip according to claim 16, the solid support as globules, particles, Magnetic particles, glass fiber or a combination thereof formed is. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 16, wobei der feste Träger aus einer Schicht aus porösen Materialien gebildet ist.Use of a microfluidic chip according to claim 16, the solid support from a layer of porous Materials is formed. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 1, wobei der Analyterfassungsbereich (3) aus einer Vielzahl von Mikrofluidkanälen (4) konstruiert ist, die parallel oder als Reihe oder Kombination davon ausgebildet sind.Use of a microfluidic chip according to claim 1, wherein the analyte detection area ( 3 ) from a plurality of microfluidic channels ( 4 ) constructed in parallel or in series or combination thereof. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 19, wobei in der Vielzahl von Mikrofluidkanälen (4) jeweils eine Art von Substanz immobilisiert ist, um mindestens eine Art von Analyt zu erfassen.Use of a microfluidic chip according to claim 19, wherein in the plurality of microfluidic channels ( 4 ) each one type of substance is immobilized to detect at least one type of analyte. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 1, wobei die Probenteststruktur (1) einen Vorbehandlungsmechanismus (61) aufweist, der sich zwischen der Probeneinlassöffnung (2) und dem Analyterfassungsbereich (3) befindet, um die Reaktion der in den Analyterfassungsbereich (3) gelangten Probe zu unterstützen.Use of a microfluidic chip according to claim 1, wherein the sample test structure ( 1 ) a pretreatment mechanism ( 61 ) located between the sample inlet port ( 2 ) and the analyte detection area ( 3 ) in order to monitor the reaction of the analyte ( 3 ) came to support sample. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 21, wobei der Vorbehandlungsmechanismus (61) ferner ein Entgasungselement umfasst, um Luftblasen aus der Probe auszuschließen.Use of a microfluidic chip according to claim 21, wherein the pretreatment mechanism ( 61 ) further comprises a degassing element to exclude air bubbles from the sample. Verwendung eines Mikrofluidchips nach Anspruch 1, wobei die Probenteststruktur (1) ferner einen Nachbehandlungsmechanismus (71) umfasst, der mit dem Analyterfassungsbereich (3) gekoppelt ist, um den Analyterfassungsbereich (3) nach der Reaktion zu waschen.Use of a microfluidic chip according to claim 1, wherein the sample test structure ( 1 ) also has an after-treatment mechanism ( 71 ) associated with the analyte detection area ( 3 ) is coupled to the analyte detection area ( 3 ) to wash after the reaction.
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