DE102005056356A1 - Sample test-structure in a micro fluid for the quantative analysis comprises inlet port, analytes detection range, micro fluid channel with an immobilized substrates arranged in the detection range and active/passive fluid device - Google Patents

Sample test-structure in a micro fluid for the quantative analysis comprises inlet port, analytes detection range, micro fluid channel with an immobilized substrates arranged in the detection range and active/passive fluid device Download PDF

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Abstract

The active fluid sample device is a pump coupled to a part of the detection range and stored in the speed of the fluid river changes over the time. The fluid channel contains a passive fluid modulation element is provided with a reaction starting point at the surface of the channel. The immobilized substances contains an anti-body, antigen, nucleic acid, ligand, receptor, enzymes, peptide and protein, and are coupled with a solid carrier arranged at the surfaces of the channel. The hydrophilically/hydrophobic structure materials contains substrate and tape and are polydimethylsiloxane, polycarbonate, cyclic olefincopolymeren, polystyrene, polymethyl metacrylate, silicone, polyurethane, polyetheretherketone acrylonitrile-butadiene-stryne, polypropylene, polyethyleneterephthalate, polyoxymethylene, high-density polyethylene, polyvinyl chloride, polyvinylidenefluoride, urine protein excretion, glass, and silicon. The porous layer solid carrier is nitrocellulose, latex, nylon, polystyrene, ball, particle, magnet particle, and glass fiber. The structure contains pretreatment mechanism, which is placed between the inlet port and the analyte detection range, to eliminate components of the sample and exclude bubbles from the sample. The structure contains subsequent treatment, wash, scale mechanisms coupled to define/ calculate the quantity of the analytes. An independent claim is also included for processing a quantitative test of analytes in a test sample.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Probenteststruktur in einem Mikrofluidchip für die quantitative Analyse ohne Verwendung eines Instruments.The The present invention relates to a sample test structure in one Microfluidic chip 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, e.g. 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.

Flüssige Tests sind aufgrund der voluminösen Größe und der Kosten der Instrumente sowie des Bedarfs für einen zugelassenen Fachmann, um den Test zu verarbeiten, gewöhnlich auf Krankenhäuser oder medizinische Zentren begrenzt. Tests mit trockenem Streifen sind andererseits tragbar und weniger teuer, somit für die Verwendung zu Hause oder in Kliniken besser geeignet. Tests mit trockenen Streifen sind aufgrund der Schwierigkeit beim Erhalten genauer Meßwerte häufig qualitative Tests. Um die Meßwertgenauigkeit von trockenen Teststreifen zu verbessern, wird häufig ein tragbares Instrument verwendet, um quantitative Ergebnisse zu erhalten.Liquid tests are due to the voluminous Size and the Cost of the instruments and the need for a licensed professional, to process the test, usually on hospitals or limited medical centers. Tests with dry streak are on the other hand portable and less expensive, thus for home use or better suited in hospitals. Tests with dry streaks are due the difficulty in obtaining accurate readings is often qualitative testing. Around the measured value accuracy Improving dry test strips often becomes a portable instrument used to get quantitative results.

Die Gründe für die schlechte Meßwertgenauigkeit von trockenen Streifen, wenn sie ohne Verwendung eines Instruments verwendet werden, können leicht erklärt werden. Trockene Streifen bestehen häufig aus porösen Fasern, um die Probenflüssigkeit durch Kapillarwirkung von einem Ende des Streifens zum anderen fließen zu lassen. Spezifische Substanzen, die an der Reaktionszone des Streifens immobilisiert sind, reagieren mit dem Analyten, wenn die Testprobe durch die Poren der Reaktionszone strömt. Der Analyt kann mit einem Farbmarker markiert sein. Durch Lesen der Länge oder des Bereichs des markierten Analyten, der in der Reaktionszone nach der Reaktion verbleibt, kann die Menge des Analyten bestimmt werden. Je größer der gefärbte Bereich ist, desto höher ist die Konzentration des Analyten. 1 (von Bezugsquelle [1]) zeigt die Ergebnisse eines typischen Streifens nach dem Absorbieren der flüssigen Probe vom unteren Ende des Teststreifens. Der Analyt reagiert mit der immmobilisierten Substanz in der Reaktionszone. Die Länge der gefärbten Zone spiegelt die Konzentration des Analyten wider. Einige Probleme bei dieser Methode werden beobachtet und erörtert:

  • 1. Die Form der Reaktionszone: der Streifen auf Faserbasis muß kurz genug sein, so daß die flüssige Probe durch Kapillarwirkung vollständig von einem Ende zum anderen getrieben werden kann. Ein kürzerer Streifen bedeutet jedoch eine kürzere Reaktionszone und eine schlechte Auflösung, was es für einen Benutzer schwierig macht, die Länge der gefärbten Zone zu lesen.
  • 2. Kontrolle des Probenflusses durch den Weg: Wenn sich die Probe nach oben bewegt, hat der Streifen keine Kontrolle über den Weg ihres Flusses. Die Flüssigkeit kann sich entlang der Breite des Streifens gleichmäßig ausbreiten oder nicht. Wie in 1 gezeigt, kann die Vorderkante des in der Farbe geänderten Bereichs eine unregelmäßige Form aufweisen, was es schwierig macht, die gefärbte Länge abzulesen.
  • 3. Geschwindigkeit der Testprobe: Die Qualität des Streifens auf Faserbasis wirkt sich drastisch auf die Gelegenheiten für einen Kontakt und eine Reaktion zwischen dem Analyten und den immobilisierten Substanzen aus. Ein Streifen mit schlechter Fasergleichförmigkeit kann verursachen, daß die flüssige Probe durch die Reaktionszone mit veränderlichen Geschwindigkeiten fließt, was verschiedene Reaktionsmuster verursacht. Verschiedene Grautöne des markierten Analyten in der Reaktionszone können zu einer Ungenauigkeit beim Ablesen der Länge des gefärbten Bereichs beitragen.
  • 4. Kontrolle des Probenvolumens: Aufgrund der Begrenzungen der Konstruktion des Streifens ist es schwierig, das Volumen der Probe, die durch die Reaktionszone fließt, genau zu kontrollieren. Die Genauigkeit beim Ablesen der Konzentration des Analyten kann drastisch beeinflußt werden.
  • 5. Andere Funktionen, die sich auf den Test auswirken: Funktionen, wie z.B. Waschen nach der Reaktion, Trennen von Blutkörperchen, Verdünnen von Proben, automatisches Zugeben von Reagenzien, Mischen, Testen von mehreren Analysen usw., sind sehr nützlich, um die Genauigkeit oder Fähigkeit eines Tests zu verbessern. Auf der Basis der derzeitigen Konstruktion ist es jedoch schwierig, trockenen Streifen diese Funktionen beizufügen.
The reasons for the poor measurement accuracy of dry strips when used without the use of an instrument can be easily explained. Dry streaks often consist of porous fibers to allow the sample fluid to flow from one end of the streak to the other by capillary action. Specific substances immobilized on the reaction zone of the strip react with the analyte as the test sample flows through the pores of the reaction zone. The analyte can be marked with a color marker. By reading the length or range of the labeled analyte remaining in the reaction zone after the reaction, the amount of analyte can be determined. The larger the colored area, the higher the concentration of the analyte. 1 (from reference [1]) shows the results of a typical strip after absorbing the liquid sample from the bottom of the test strip. The analyte reacts with the immobilized substance in the reaction zone. The length of the colored zone reflects the concentration of the analyte. Some problems with this method are observed and discussed:
  • 1. The shape of the reaction zone: the fiber-based strip must be short enough so that the liquid sample can be driven completely capillary action from one end to the other. However, a shorter strip means a shorter one reaction zone and poor resolution, making it difficult for a user to read the length of the colored zone.
  • 2. Control of Sample Flow Through the Path: As the sample moves upward, the strip has no control over the path of its flow. The liquid may spread evenly along the width of the strip or not. As in 1 As shown, the leading edge of the area changed in color may have an irregular shape, making it difficult to read the colored length.
  • 3. Speed of Test Sample: The quality of the fiber-based strip drastically affects the opportunities for contact and reaction between the analyte and the immobilized substances. A strip with poor fiber uniformity can cause the liquid sample to flow through the reaction zone at variable rates, causing different reaction patterns. Different shades of gray of the labeled analyte in the reaction zone may contribute to inaccuracy in reading the length of the stained area.
  • 4. Sample volume control: Due to the limitations of the strip design, it is difficult to accurately control the volume of sample flowing through the reaction zone. The accuracy in reading the concentration of the analyte can be drastically affected.
  • 5. Other functions that affect the test: Functions such as post-reaction washing, blood cell separation, dilution of samples, automatic addition of reagents, mixing, testing of multiple analyzes, etc. are very useful for accuracy or ability of a test to improve. However, based on the current design, it is difficult to attach these functions to dry strips.

Um die Leistung von trockenen Streifen zu verbessern, tauschten einige Konstruktionen den Streifen auf Faserbasis gegen eine Struktur mit einem flachen, geraden Raum, der durch zwei Platten getrennt ist, aus, was ermöglicht, daß die Probe durch Kapillarwirkung durch den Raum fließt. Da jedoch eine Kapillarwirkung verwendet wird, um die Probe anzutreiben, muß der Raum breit und kurz sein, was Ableseungenauigkeiten verursacht, wenn kein Instrument verwendet wird.Around to improve the performance of dry strips, some exchanged Construct the fiber-based strip against a structure a flat, straight space separated by two plates, out, which allows that the Sample flows through space through capillary action. However, since a capillary action used to power the sample, the space must be wide and short, which causes reading inaccuracies when no instrument is used becomes.

Neben herkömmlichen trockenen Streifen für einen Biotest haben Biochips, einschließlich Mikromatrixchips und Mikrofluidchips, das Potential, zur In-Vitro-Analyse verwendet zu werden. Mikromatrixchips verwenden eine Matrix von Punkten mit immobilisierten Substanzen im Reaktionsbereich. Mikrofluidchips verwenden häufig eine Reaktionskammer im Reaktionsbereich. Instrumente mit Modulen zur Fluoreszenzanregung oder -erfassung sind häufig erforderlich, um den Testprozeß durchzuführen.Next usual dry strips for one Biotest have biochips, including micromatrix chips and Microfluidic chips, the potential to be used for in vitro analysis. Microarray chips use a matrix of points with immobilized substances in the reaction area. Microfluidic chips often use a reaction chamber in the reaction area. Instruments with modules for fluorescence excitation or detection are common required to complete the test process.

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.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Probenteststruktur in einem Mikrofluidchip für die quantitative Analyse bereitzustellen, die eine Probeneinlaßöffnung zum Eingeben einer Testprobe; einen Analytenerfassungsbereich, der mit der Probeneinlaßöffnung gekoppelt ist und der aus mindestens einem Mikrofluidkanal besteht, in dem eine Vielzahl von immobilisierten Substanzen, die in der Lage sind, mit dem Analyten zu reagieren, angeordnet sind; und eine Fluidantriebsvorrichtung, die in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Flusses der Testprobe durch den Analytenerfassungsbereich zu kontrollieren, umfaßt, 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 The object of the present invention is a sample test structure in a microfluidic chip for to provide the quantitative analysis which includes a sample inlet port for Entering a test sample; an analyte detection area associated with the Sample inlet port coupled is and which consists of at least one microfluidic channel in which a Variety of immobilized substances that are able to interact with arranged to react with the analyte; and a fluid drive device, which is capable of speeding up the flow of the test sample to control through the analyte detection area includes what allows that the Amount of analyte by length of the part of the microfluidic channel in which the analyte reacted with the immobilized substances.

Der Reaktionsstartpunkt der vorliegenden Erfindung bedeutet den Startpunkt der Anordnung der immobilisierten Substanzen im Analytenerfassungsbereich. 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.Of the Reaction starting point of the present invention means the starting point the arrangement of the immobilized substances in the analyte detection area. The type of immobilized substances used depends on the analyte that reacts with the immobilized substances should be brought. The reaction mechanism can be a chemical Reaction or a binding pair reaction. In the case of a binding pair reaction can comprise suitable pairs of analytes / immobilized substances, are not limited to antibodies / antigens, receptors / ligands, Proteins / nucleic acids, Nucleic acids / nucleic 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 Analytenerfassungsbereich gelangt. Die Substanzen können am Analytenerfassungsbereich 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 Analytenerfassungsbereich geliefert werden.The immobilized substances are attached to the analyte detection area before the test sample enters the analyte detection area. The substances may be applied to the analyte detection area early, during the chip manufacturing process, or later during the user application process. The magnetic beads attached to immobilized sub For example, punching may be delivered to the analyte detection area immediately before the analytes are applied to the 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 Analytenerfassungsbereich der vorliegenden Erfindung 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 of the present invention consists of at least one kind 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 are arranged in it. Two microfluidic channels are for example, provided with two reaction starting points and in these are 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.

Der Mikrofluidkanal kann linear oder gekrümmt sein. In der bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung 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 Analytenerfassungsbereichs, ohne einen längeren Chip zu erfordern. Die Querschnittsabmessung des Kanals kann quadratisch, rechteckig, halbkreisförmig, kreisförmig usw. sein.Of the Microfluidic channel may be linear or curved. In the preferred Type of the present invention, the microfluidic channel is curved. A variety of forms of a curved Microfluidic channels can used, including, but not limited to spiral, serpentine, zigzag, arcuate and like. The curved shape the microfluidic channel extends along the length of the analyte detection area, without a longer one Require chip. The cross-sectional dimension of the channel may be square, rectangular, semicircular, circular etc. be.

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

In der vorliegenden Erfindung 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 Analytenerfassungsbereichs gekoppelt und ist in der Lage, die Geschwindigkeit des Flusses über die Zeit zu verändern, so daß der Analyt nacheinander mit den nichtreaktiven 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 According to the present invention, the fluid driving apparatus may have a 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 speed the flow of the sample through the microfluidic channel. The active fluid drive device is coupled to at least a portion of the analyte detection area and is able to control the speed of the river over the Time to change so that the Analyte successively with the non-reactive immobilized substances reacted in the microfluidic channel. In one example, the active fluid drive device is a pump. The pump may include a pump on the chip, such as the Micropump made by a photolithography process will, or a pump outside be the chip. The type of pump can be a syringe pump, a peristaltic pump or mechanism that controls the gas in the canal contracting it, taking it by electrical power, mechanical Performance, a manual operation, a chemical reaction, the causes a gas consumption, the physical change the chamber volume, low-pressure or high-pressure chamber connection, etc. pushes 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 nicht-reaktiven 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, the passive fluid drive device is capable of creating a capillary action to drive fluid flow in the microfluidic channel of the analyte detection region. The hydrophilic / hydrophobic property of Mi For example, fluidic channel materials may control the automatic forward speed so that the analyte has the ability to sequentially react with the non-reactive immobilized substances that are lined up in the microfluidic channel. For example, the forward velocity of the sample in a microfluidic channel made of the most hydrophilic material would be faster than that of a less hydrophilic material.

Der Mikrofluidkanal des Analytenerfassungsbereichs 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 increasing the speed of the Adjust flow and / or disturb the fluid in the microfluidic channel to the opportunity for a contact between the analyte and the immobilized substances to increase. Passive modulation elements include, but are not limited to the local modification of the dimensions or shapes of the microfluidic channel; a partial or complete Modification of 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 Analytenerfassungsbereich befindet, um die Modulation der in den Analytenerfassungsbereich gelangten Probe zu unterstützen. Ein Vorbehandlungsmechanismus kann einen Mechanismus zum Markieren des Analyten in der Testprobe beinhalten. Analytenmarkierungsverfahren 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 Analytenerfassungsbereich gelangenden Testprobe oder einen Mechanismus zum Modulieren der Konzentration der in den Analytenerfassungsbereich 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 the in the Analyte detection area was able to assist sample. One Pretreatment mechanism may include a mechanism for marking the Include analytes in the test sample. Analytenmarkierungsverfahren 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 analyte detection area passing test sample or a mechanism for modulating the Concentration of the test sample entering the analyte detection area include. Pretreatment procedures may include, for example, dilution or Concentration of the sample or a sample component modulation range, removing constituents or adding further constituents to the sample, e.g. Removing 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 der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Nachbehandlungsmechanismus umfassen, der mit zumindest einem Teil des Analytenerfassungsbereichs 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 Analytenerfassungsbereichs nach der Reaktion, um die Signalableseergebnisse zu verbessern, sein.The Sample test structure of the present invention may further include a Aftertreatment mechanism comprising, with at least a part the analyte detection area is connected 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 be one Mechanism for washing the analyte detection area after the Reaction to improve the signal reading results.

In der bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung umfaßt der Analytenerfassungsbereich ferner mindestens eine beschriftete Skala zum Definieren oder Berechnen der Menge des Analyten in der Testprobe.In The preferred mode of the present invention includes the analyte detection area and at least one labeled scale for defining or calculating the amount of analyte in the test sample.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Verarbeiten des quantitativen Tests des Zielanalyten in einer Testprobe bereit. 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 provides a method for processing the quantitative Assays the target analyte in a test sample. It includes: Provision 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; Control the flow rate of the Test sample in the microfluidic channel, with the length of the reacted Microfluidic channel reflects the amount of analyte after the analyte with reacted with the immobilized substances.

Die bevorzugte Art der vorliegenden Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zum Markieren des Analyten: Enzyme, Fluoreszenz, Lumineszenz, Nanoteilchen oder andere Substanzen, die in der Lage sind, Farben anzuzeigen.The preferred type of the present invention further comprises a method for Label the analyte: enzymes, fluorescence, luminescence, nanoparticles or other substances that are able to display colors.

Die bevorzugte Art der vorliegenden Erfindung der Struktur der Probenteststruktur im Mikrofluidchip für die quantitative Analyse umfaßt: eine Probeneinlaßöffnung, um eine Testprobe einzugeben; einen Analytenerfassungsbereich, 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 Analytenerfassungsbereich 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 preferred mode of the present invention, the structure of the sample assay structure in the microfluidic chip for quantitative analysis, comprises: a sample inlet port to enter a test sample; an analyte detection region coupled to the sample inlet port and consisting of at least one curved microfluidic channel in which a plurality of immobilized substances capable of reacting with the analyte are attached are orders; and an active fluid driving 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 bevorzugte Art der vorliegenden Erfindung umfaßt in der Struktur einen Volumenkontrollmechanismus, der sich zwischen der Probeneinlaßöffnung und dem Analytenerfassungsbereich befindet, um das Volumen der in den Analytenerfassungsbereich 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 Analytenerfassungsbereichs.The preferred mode of the present invention comprises in the structure a volume control mechanism, located between the sample inlet port and the analyte detection area is located to the volume of entering the analyte detection area Modulate sample. The preferred mode of the present invention uses a pump as the active fluid drive device. The preferred Type of the present invention includes a passive fluid modulation element in the microfluidic channel of the analyte detection area.

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

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

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 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer aktiven Fluidantriebsvorrichtung. 2 Figure 11 is a practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip of the present invention using an active fluid drive device.

3a ist die quantitative Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips der vorliegenden Erfindung, welche die Beziehung der Fließgeschwindigkeit als Funktion der Zeit der aktiven Fluidantriebsvorrichtung, wobei Fluide mit derselben Geschwindigkeit angetrieben werden, zeigt. 3a FIG. 4 is the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip of the present invention, showing the relationship of flow rate as a function of time of the active fluid drive device, wherein fluids are driven at the same rate.

3b(A)~3b(D) ist die quantitative Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips der vorliegenden Erfindung, welche die Beziehung der Fließgeschwindigkeit als Funktion der Zeit der aktiven Fluidantriebsvorrichtung, wobei Fluide mit einer Vielzahl von Geschwindigkeiten angetrieben werden, zeigt. 3b (A) ~ 3b (D) FIG. 4 is the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip of the present invention, 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 der vorliegenden Erfindung, wobei die Vielzahl von immobilisierten Substanzen nicht-kontinuierlich angeordnet sind. 4a FIG. 12 is a practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip of the present invention, wherein the plurality of immobilized substances are arranged non-continuously.

4b ist eine weitere praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips der vorliegenden Erfindung, 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 of the present invention, wherein the plurality of immobilized substances are non-continuously arranged.

5a ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips der vorliegenden Erfindung, 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 of the present invention with the plurality of passive fluid modulating elements disposed at random locations in the microfluidic channel.

5b ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips der vorliegenden Erfindung, wobei die Vielzahl von passiven Fluidmodulationselementen durch die speziellen Substanzen im teilweisen oder vollständigen Modulationsmikrofluidkanal ausgebildet sind. 5b Figure 11 is a practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip of the present invention, 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 der vorliegenden Erfindung. 6a FIG. 10 is an example of the microfluidic channel labeling scale in the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip of the present invention. FIG.

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

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 der vorliegenden Erfindung zu verbessern. 7 FIG. 10 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 of the present invention.

8 ist eine praktische Art des Analytenerfassungsbereichs, der mit einer Vielzahl von Mikrofluidkanälen konstruiert ist, die seriell verbunden sind, bei der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips der vorliegenden Erfindung. 8th Figure 11 is a practical type of analyte detection area constructed with a plurality of microfluidic channels connected in series in the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip of the present invention.

9 ist eine praktische Art des Analytenerfassungsbereichs, der mit einer Vielzahl von Mikrofluidkanälen konstruiert ist, die seriell und parallel verbunden sind, bei der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips der vorliegenden Erfindung. 9 FIG. 12 is a practical type of analyte detection area constructed with a plurality of microfluidic channels connected in series and in parallel in the quantitative analysis of an analyte using the microfluidic chip of the present invention.

10a ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips der vorliegenden Erfindung, wobei ein Vorbehandlungsmechanismus mit diesem verbunden ist. 10a is a practical kind of quantita analysis of an analyte using the microfluidic chip of the present invention, wherein a pretreatment mechanism is associated therewith.

10b ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nachbehandlungsmechanismus mit diesem verbunden ist. 10b Figure 11 is a practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip of the present invention with an aftertreatment mechanism associated therewith.

10c ist eine praktische Art der quantitativen Analyse eines Analyten unter Verwendung des Mikrofluidchips der vorliegenden Erfindung, wobei sowohl ein Vorbehandlungsmechanismus als auch ein Nachbehandlungsmechanismus mit diesem verbunden sind. 10c Figure 11 is a practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip of the present invention 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 der vorliegenden Erfindung, wobei sowohl ein Vorbehandlungsmechanismus als auch ein Nachbehandlungsmechanismus mit diesem verbunden sind. 10d Figure 11 is another practical way of quantitatively analyzing an analyte using the microfluidic chip of the present invention, with both a pretreatment mechanism and a post-treatment mechanism associated therewith.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELSDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Analytenteststruktur zu entwickeln, 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 Analytenerfassungsbereich 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 Analytenerfassungsbereich 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.The purpose of the present invention is to develop an analyte test structure capable of performing quantitative tests without using an instrument. 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 (eg, 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 Analytenerfassungsbereich 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 Analytenerfassungsbereich 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 that refer to the analyte detection area 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 Mustern 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)-3b(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 Analytenerfassungsbereichs 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 a consistently slow forward motion (FIG. 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) - 3b (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 altering the rate of fluid flow over time, for example, a pump having at least a portion of the analyte detection range 3 is coupled.

In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Mulde zwischen dem Mikrofluidkanal des Analytenerfassungsbereichs 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 present invention is a trough between the microfluidic channel of the analyte detection area and the active Fluid drive device provided for collecting liquid waste. The pump is turned off after the test sample stops its reaction completed and flows into the waste collection trough.

In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung 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 present invention, 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 vorliegenden Erfindung treibt die passive Fluidantriebsvorrichtung den Fluß durch Kapillarwirkung innerhalb des Mikrofluidkanals an.In Another example of the present invention drives the passive one Fluid drive device the flow by capillary action within of 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.Using materials having the appropriate hydrophilic / hydrophobic properties for the microfluidic channel, the flow rate of the sample can be controlled to allow a sequential reaction between the analyte and the immobilized substances. For example, the forward velocity of the sample in a microfluidic channel made of the most hydrophilic material is faster than that in a microfluidic device nal, which consists of a less hydrophilic material.

In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung 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 of the present invention is the sample test structure from two substrates. One of the substrates has patterns of open channels and troughs and the other substrate is either flat or facing also patterns on. The bonding of the two substrates forms the sample test structure, which allows that liquid within the channels and hollows flows and all kinds of tasks are performed. Another example The sample test structure consists 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 der vorliegenden Erfindung 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.The sample assay structure in the microfluidic chip for quantitative analysis of the present invention further comprises 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 to increase the immobilized substances. 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.

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 Analytenerfassungsbereichs 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.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 portions of the analyte detection range. 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, kann der Analytenerfassungsbereich 3 eine Skala 6 umfassen, um den Analyten zu quantifizieren. Die Skala kann Zahlen sein, die auf den Analytenerfassungsbereich 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 Analytenkonzentration in Beziehung bringen. 6a zeigt ein Ausführungsbeispiel der Skala 6 nahe dem Analytenerfassungsbereich 3, durch die der Pegel von niedrig, mittel und hoch leicht abgeschätzt werden kann. 6b zeigt einen Analytenerfassungsbereich 3 mit mehreren Biegungen und eine Skala mit einer feineren Auflösung, um den Analyten zu quantifizieren. Beliebige geometrische Formen oder Merkmale der Mikrofluidkanalanordnung, wie z.B. kreisförmig, spiralförmig oder rechteckig, können beim Quantifizieren des Analyten verwendet werden.To determine the amount of analyte in the sample, the analyte detection range 3 a scale 6 include to quantify the analyte. The scale can be numbers that refer to the analyte detection area 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 relate it to 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. Any geometric shapes or features of the microfluidic channel assembly, such as circular, spiral, or rectangular, may be used in quantifying 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 der vorliegenden Erfindung, welche eine Probeneinlaßöffnung 2, einen Analytenerfassungsbereich 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 of the present invention 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 in the mobilized 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 Analytenerfassungsbereich 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 starting point, after which a kind of the 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 Analytenerfassungsbereich und mindestens eine Fluidantriebsvorrichtung. Dieselben oder verschiedene Arten von immobilisierten Substanzen können am Mikrofluidkanal innerhalb des Analytenerfassungsbereichs 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 Analytenerfassungsbereich 3 angebracht sein, wie in 10a gezeigt. Die Teststruktur kann ferner einen Nachbehandlungsmechanismus 71 umfassen, um die Identifikation des Analyten im Analytenerfassungsbereich 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 Analytenmarkierungsmechanismus 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 Analytenerfassungsbereich 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 Analytenerfassungsbereich nach der Reaktion zu waschen.Of the Aftertreatment mechanism may be a washing mechanism to prevent the To wash the analyte detection area after the reaction.

In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung 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 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Lesegerät 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 present invention may also be Instrument used to read the markers of the analyte, whether the markers are in the visible light spectrum or not. Then the length can be of the channel can be measured with reactions and the analyte quantified become. The advantage of using the present invention together consists of a reader in that that used reader does not have to be very sensitive. Since the reacted immobilized substances in a condense compact area, is the read signal of the area high, the sensitivity requirement of the reading instrument is not as critical as it does when the present invention not applied.

Eine bevorzugte Art der Probenteststruktur umfaßt ferner mindestens eine beschriftete Skala zum Ablesen der Menge des Analyten.A preferred type of sample test structure further comprises at least one labeled Scale for reading the amount of the analyte.

Der Analytenerfassungsbereich der vorliegenden Erfindung umfaßt ferner ein Lesemodul, um die Länge des Mikrofluidkanals zu lesen, in dem die immobilisierten Substanzen mit dem Analyten reagieren; ein Analysemodul, um die Daten durch eine Nachschlagetabelle oder eine Kalibrierungskurve in die Analytenmenge umzuwandeln; und eine Anzeigevorrichtung zum Zeigen der Testergebnisse.Of the Analyte detection range of the present invention further includes a reading module to the length of the microfluidic channel in which the immobilized substances react with the analyte; an analysis module to get the data through a look-up table or a calibration curve into the analyte set convert; and a display device for displaying the test results.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Verarbeiten eines quantitativen Tests des Zielanalyten in einer Testprobe bereit, umfassend: 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; Kontrollieren 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 provides a method for processing a quantitative assays of the target analyte in a test sample ready, comprising: providing a test sample; Insert the test sample into one Microfluidic channel input, wherein the microfluidic channel with a reaction start point provided with the arrangement of a plurality of immobilized Substances begin at this, with the immobilized substances are able to react with the analyte; Check 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.

In einer bevorzugten Art umfaßt das Verfahren ferner einen Probenmarkierungsprozeß zum Markieren des Analyten in der Probe; das Verfahren zum Markieren des Analyten kann die Verwendung von Enzym, Fluoreszenz, Lumineszenz, Nanoteilchen oder anderer Substanzen, die mit einem Farbeffekt versehen sind, umfassen, um den Analyt direkt oder indirekt zu beeinflussen, wie z.B. Konjugieren mit Farbteilchen, einen Antikörper bindenden Farbteilchen oder Binden von Molekülen mit Färbefähigkeit.In a preferred type the method further includes a sample marking process for marking the analyte in the sample; the method of labeling the analyte may be the use of enzyme, fluorescence, luminescence, nanoparticles or other substances that are provided with a color effect, to affect the analyte directly or indirectly, such as e.g. Conjugate with color particles, an antibody-binding color particle or binding of molecules with dyeing ability.

Wenn Marker im sichtbaren Spektrum wie z.B. Goldteilchen verwendet werden, dann kann die Probenteststruktur oder das Verfahren in der vorliegenden Erfindung ohne den Bedarf für ein Ableseinstrument angewendet werden.If Markers in the visible spectrum, e.g. Gold particles are used then the sample test structure or method in the present Invention without the need for a reading instrument can be applied.

In einer bevorzugten Art umfaßt die Probenteststruktur im Mikrofluidchip für die quantitative Analyse der vorliegenden Erfindung: eine Probeneinlaßöffnung zum Eingeben einer Testprobe; einen Analytenerfassungsbereich, der mit der Probeneinlaßöffnung gekoppelt ist, wobei der Analytenerfassungsbereich mindestens einen gekrümmten Mikrofluidkanal umfaßt, der Mikrofluidkanal ist mit einem Reaktionsstartpunkt versehen, nach dem eine Vielzahl von immobilisierten Substanzen angebracht sind, die immobilisierten Substanzen sind in der Lage, mit dem Analyten zu reagieren; und eine aktive Fluidantriebsvorrichtung, die in der Lage ist, die Fließgeschwindigkeit der Testprobe im Analytenerfassungsbereich zu kontrollieren, die Fluidantriebsvorrichtung ermöglicht, daß die Länge des zur Reaktion gebrachten Mikrofluidkanals die Analytenmenge widerspiegelt, nachdem der Analyt mit den immobilisierten Substanzen reagiert hat.In a preferred type the sample test structure in the microfluidic chip for quantitative analysis of the present invention: a sample inlet port for inputting a test sample; an analyte detection region coupled to the sample inlet port , wherein the analyte detection area comprises at least one curved microfluidic channel Microfluidic channel is provided with a reaction starting point, after to which a plurality of immobilized substances are attached, The immobilized substances are able to interact with the analyte to react; and an active fluid drive device incorporated in the Location is the flow rate of the To control the test sample in the analyte detection area, the fluid drive device allows the length of the reacted microfluidic channel reflects the amount of analyte, after the analyte has reacted with the immobilized substances.

In einer weiteren bevorzugten Art umfaßt die Probenteststruktur im Mikrofluidchip für die quantitative Analyse der vorliegenden Erfindung ferner einen Probenmarkierungsprozeß unter Verwendung von Markern im sichtbaren Spektrum wie z.B. Goldteilchen und eine Skala nahe dem Analytenerfassungsbereich, dann kann die Probenteststruktur oder das Verfahren in der vorliegenden Erfindung ohne den Bedarf für ein Leseinstrument angewendet werden.In Another preferred type comprises the sample test structure in Microfluidic chip for the quantitative analysis of the present invention further includes a sample labeling process Use of markers in the visible spectrum, e.g. gold particles and a scale near the analyte detection area, then the Sample test structure or method in the present invention without the need for a reading instrument can be applied.

In einer weiteren bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung umfaßt die Probenteststruktur ferner einen Volumenkontrollmechanismus zwischen der Probeneinlaßöffnung und dem Analytenerfassungsbereich zum Kontrollieren des Volumens der Testprobe, das in den Analytenerfassungsbereich gelangt.In Another preferred mode of the present invention includes the sample test structure a volume control mechanism between the sample inlet port and the analyte detection area to control the volume of the test sample, which enters the analyte detection area.

In einer bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung ist die aktive Fluidantriebsvorrichtung eine Pumpe. In einer bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung umfaßt der Mikrofluidkanal des Analytenerfassungsbereichs ferner ein passives Fluidmodulationselement.In A preferred mode of the present invention is the active one Fluid drive device a pump. In a preferred type of present invention the microfluidic channel of the analyte detection area is also a passive one Fluid modulation element.

Die vorliegende Erfindung kann auf einen quantitativen biochemischen Test ohne Verwendung irgendeines Leseinstruments angewendet werden. Die Merkmale der Erfindung umfassen:

  • (1) Unter Verwendung eines langen und dünnen Mikrofluidkanals im Analytenerfassungsbereich kann die Ableseauflösung drastisch verbessert werden, ist daher für quantitative, halbquantitative und qualitative Anwendungen gut.
  • (2) Die Verwendung einer Fluidantriebsvorrichtung und eines passiven Fluidmodulationselements fördert sequentielle Reaktionen und konzentriert die zur Reaktion gebrachten Stellen, wobei folglich die Genauigkeit der Quantifizierung des Analyten verbessert wird.
  • (3) Wenn Marker im sichtbaren Spektrum verwendet werden, kann die Probenteststruktur oder das Verfahren in der vorliegenden Erfindung ohne Bedarf für ein Leseinstrument angewendet werden.
  • (4) Vorbehandlungs- und Nachbehandlungsmechanismen können in die Probenteststruktur integriert sein, so daß eine Anzahl von Schritten in einem vollständigen Testprotokoll automatisch mit einer verbesserten Testgenauigkeit ausgeführt werden können, während der Bedarf für einen Fachmann beseitigt wird.
The present invention can be applied to a quantitative biochemical test without using any reading instrument. The features of the invention include:
  • (1) By using a long and thin microfluidic channel in the analyte detection range, the reading resolution can be drastically improved and is therefore good for quantitative, semi-quantitative and qualitative applications.
  • (2) The use of a fluid driving device and a passive fluid modulating element promotes sequential reactions and concentrates the reacted sites, thus improving the accuracy of quantification of the analyte.
  • (3) When using markers in the visible spectrum, the sample test structure or method can be applied in the present invention without need for a reading instrument.
  • (4) Pre-treatment and post-treatment mechanisms may be integrated into the sample test structure so that a number of steps in a complete test protocol can be automatically performed with improved test accuracy while eliminating the need for a person skilled in the art.

Die folgenden Beispiele werden verwendet, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung weiter zu demonstrieren und um ihren Schutzbereich vielmehr zu erweitern als zu begrenzen.The The following examples are used to demonstrate the benefits of the present Invention further and to their scope rather to expand as limit.

Beispiel 1: Anwenden einer Geschwindigkeitskontrolle auf einen quantitativen Test des AnalytenExample 1: Applying 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 the analyte were prepared using the quantitative Analyzes shown in the present invention tenteststruktur tested. 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 detect the whole blood-mixed mouse IgG C analyte. 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 Amount of analyte in the chip 1 half of that of the chip 2 was as expected. The results showed that driving the sample at the appropriate speed through 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: Applying a Speed control and from local dimensional modifications to a quantitative one 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 um 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 asymmetrically reduced to 150 um at any distance of 2 mm.

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 ul des markierten Analyten Maus-IgG CGC, OD540=50, während der Chip 2 2 ul des markierten Analyten Maus-IgG CGC, OD540=50, verdünnt in 2 ul 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 μl of the labeled analyte mouse IgG CGC, OD540 = 50 while the chip 2 2 μl of the labeled analyte mouse IgG CGC, OD540 = 50, dilute in 2 μl of water. The test procedure was the same as in Example 1. The length of the pink channel that responded for the chip 1 was 136 mm +/- 20 mm. For the chip 2 was 72 mm +/- 16 mm. The ratio of the lengths of the two chips corresponded the relationship 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: Applying a Speed control and modifications to the local Dimension and shape for a quantitative test of the analyte

In diesem Beispiel waren die verwendeten Materialien, der angewendete Herstellungsprozeß und die abwechselnde Breite des Kanals (300 um volle Breite, asymmetrisch verschmälert auf 150 um) 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 full width, asymmetrical narrows to 150 μm) in the test structure are the same as those in Example 2 River became at 12 mm / min as in Example 2 driven.

In diesem Beispiel waren jedoch Vorsprünge im Analytenerfassungsbereich 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, there were protrusions 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 ul markierten Analyten Maus-IgG CGC, OD540=50, während der Chip 2 3 ul markierten Analyten Maus-IgG CGC, OD540=50, in 3 ul 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.An active external pump was used to drive the sample, causing it to flow at 12 mm / min faster than in Example 1. Two different samples were tested on two chips of the same type. The chip 1 had 6 μl of labeled analyte mouse IgG CGC, OD540 = 50, while the chip 2 had 3 μl of labeled analyte mouse IgG CGC, OD540 = 50, diluted in 3 μl of water half the concentration of that in chip 1 , The test procedure was the same as in Example 2. The length of the pink channel that reacted for the chip 1 was 112 mm +/- 8 mm. The length of the pink channel that responded to the chip 2 was 64 mm +/- 8 mm. The ratio of the lengths of the two chips corresponded to the ratio of the amounts of the analyte filled in the chips.

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.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.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel demonstriert wird, soll es selbstverständlich sein, daß viele weitere mögliche Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung, wie hierin beansprucht, abzuweichen.Even though the present invention with respect to the preferred embodiment It should be understood that many more possible Modifications and changes made can be without departing from the spirit and scope of the invention as claimed herein. departing.

Bezugsquelle:Source:

  • [1] Se-Hwan Paek, et al., Development of Rapid One-Step Immunochromatographic Assay, Methods 22, S. 53 – S. 60, 2000.[1] Se-Hwan Paek, et al., Development of Rapid One-Step Immunochromatographic Assay, Methods 22, p. 53 - p. 60, 2000.

Claims (42)

Probenteststruktur in einem Mikrofluidchip zur quantitativen Analyse mit: einer Probeneinlaßöffnung zum Eingeben einer Testprobe; einem Analytenerfassungsbereich, der mit der Probeneinlaßöffnung gekoppelt ist und aus mindestens einem Mikrofluidkanal besteht, in dem eine Vielzahl von immobilisierten Substraten, die in der Lage sind, mit dem Analyten zu reagieren, angeordnet sind; und einer Fluidantriebsvorrichtung, die in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Flusses der Testprobe durch den Analytenerfassungsbereich zu kontrollieren, 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.Sample test structure in a microfluidic chip for quantitative Analysis with: a sample inlet port for inputting a test sample; one Analyte detection region coupled to the sample inlet port is and consists of at least one microfluidic channel in which a Variety of immobilized substrates that are able to with arranged to react with the analyte; and a fluid drive device, which is capable of speeding up the flow of the test sample through the analyte detection area, which allows that the Amount of analyte by length of the part of the microfluidic channel in which the analyte reacted with the immobilized substances. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei der Mikrofluidkanal des Analytenerfassungsbereichs in einer gekrümmten Form vorliegt.Sample test structure according to claim 1, wherein the microfluidic channel of the analyte detection area is in a curved shape. Analytenteststruktur nach Anspruch 1, wobei die Fluidantriebsvorrichtung aus einer aktiven Fluidantriebsvorrichtung, einer passiven Fluidantriebsvorrichtung oder der Kombination davon ausgewählt ist.The analyte assay structure of claim 1, wherein the fluid drive device from an active fluid drive device, a passive fluid drive device or the combination thereof is selected. Probenteststruktur nach Anspruch 3, wobei die aktive Fluidantriebsvorrichtung mit mindestens einem Teil des Analytenerfassungsbereichs gekoppelt ist.Sample test structure according to claim 3, wherein the active Fluid drive device with at least a portion of the analyte detection area is coupled. Probenteststruktur nach Anspruch 3, wobei die aktive Fluidantriebsvorrichtung in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Fluidflusses über die Zeit zu verändern.Sample test structure according to claim 3, wherein the active Fluid drive device is able to control the speed of the Fluid flow over to change the time. Probenteststruktur nach Anspruch 3, wobei die aktive Fluidantriebsvorrichtung eine Pumpe ist.Sample test structure according to claim 3, wherein the active Fluid drive device is a pump. Probenteststruktur nach Anspruch 3, wobei die passive Fluidantriebsvorrichtung in der Lage ist, eine Kapillarwirkung zu erzeugen, um den Fluidfluß in dem Mikrofluidkanal des Analytenerfassungsbereichs anzutreiben.Sample test structure according to claim 3, wherein the passive Fluid drive device is capable of capillary action generate the fluid flow in the To drive the microfluidic channel of the analyte detection area. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei der Mikrofluidkanal des Analytenerfassungsbereichs ferner ein passives Fluidmodulationselement umfaßt.Sample test structure according to claim 1, wherein the microfluidic channel of the analyte detection area further includes a passive fluid modulation element includes. Probenteststruktur nach Anspruch 8, wobei das Modulationselement des Analytenerfassungsbereichs eine lokale Modifikation an den Abmessungen oder Formen des Mikrofluidkanals umfaßt.Sample test structure according to claim 8, wherein the modulation element of the analyte detection area, a local modification to the dimensions or Forms of the microfluidic channel comprises. Probenteststruktur nach Anspruch 8, wobei das Modulationselement des Analytenerfassungsbereichs ein Teil des Mikrofluidkanals ist und aus hydrophilen Materialien, hydrophoben Materialien oder der Kombination davon besteht, um eine ganze oder teilweise Modifikation der inneren Oberfläche des Teils in dem Mikrofluidkanal zu bearbeiten.Sample test structure according to claim 8, wherein the modulation element of the analyte detection area is part of the microfluidic channel and hydrophilic materials, hydrophobic materials or the combination It consists of a whole or partial modification of the inner surface of the part in the microfluidic channel. Probenteststruktur nach Anspruch 8, wobei das passive Fluidmodulationselement mit Vorsprüngen oder Vertiefungen an der inneren Oberfläche des Mikrofluidkanals versehen ist.Sample test structure according to claim 8, wherein the passive Fluid modulation element with protrusions or depressions on the inner surface the microfluidic channel is provided. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei die Strukturmaterialien entweder hydrophil oder hydrophob sind.Sample test structure according to claim 1, wherein the structural materials either hydrophilic or hydrophobic. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei die Struktur aus oberen und unteren Substraten besteht.Sample test structure according to claim 1, wherein the structure consists of upper and lower substrates. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei die Struktur aus einem Substrat und einem Klebeband besteht.Sample test structure according to claim 1, wherein the structure consists of a substrate and an adhesive tape. Probenteststruktur nach Anspruch 12, wobei die Strukturmaterialien 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.A sample test structure according to claim 12, wherein the structural materials are 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. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei die immobilisierten Substanzen eines von einem Antikörper, einem Antigen, einer Nukleinsäure, einem Liganden, einem Rezeptor, Enzymen, einem Peptid und einem Protein umfassen.Sample test structure according to claim 1, wherein the immobilized Substances one of an antibody, an antigen, a nucleic acid, a ligand, a receptor, enzymes, a peptide and a Include protein. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei die immobilisierten Substanzen mit einem festen Träger gekoppelt sind und der feste Träger ein Teil der Oberfläche des Mikrofluidkanals ist.Sample test structure according to claim 1, wherein the immobilized Substances with a solid carrier coupled and the solid support a part of the surface of the microfluidic channel. Probenteststruktur nach Anspruch 17, wobei der feste Träger entweder teilweise oder vollständig durch eine spezifische funktionale Gruppe modifiziert ist.Sample test structure according to claim 17, wherein the solid carrier either partially or completely a specific functional group is modified. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei die immobilisierten Substanzen mit einem festen Träger gekoppelt sind, der an der Oberfläche des Mikrofluidkanals angebracht ist.Sample test structure according to claim 1, wherein the immobilized Substances with a solid carrier coupled to the surface of the microfluidic channel is. Probenteststruktur nach Anspruch 19, wobei der feste Träger entweder teilweise oder vollständig durch eine spezifische funktionale Gruppe modifiziert ist.Sample test structure according to claim 19, wherein the solid carrier either partially or completely a specific functional group is modified. Probenteststruktur nach Anspruch 19, wobei der feste Träger aus Nitrocellulose, Latex, Nylon, Polystyrol oder der Kombination davon ausgewählt ist.Sample test structure according to claim 19, wherein the solid carrier from nitrocellulose, latex, nylon, polystyrene or the combination selected from it is. Probenteststruktur nach Anspruch 19, wobei der feste Träger aus Kügelchen, Teilchen, Magnetteilchen, Glasfaser oder der Kombination davon ausgewählt ist.Sample test structure according to claim 19, wherein the solid carrier from beads, Particles, magnetic particles, glass fiber or the combination thereof is selected. Probenteststruktur nach Anspruch 19, wobei der feste Träger eine Schicht aus porösen Materialien ist.Sample test structure according to claim 19, wherein the solid carrier a layer of porous Materials is. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei der Analytenerfassungsbereich aus einer Vielzahl von Mikrofluidkanälen konstruiert sind, die parallel oder als Reihe oder Kombination davon verbunden sind.The sample assay structure of claim 1, wherein the analyte detection area are constructed of a variety of microfluidic channels that are parallel or connected as a series or combination thereof. Probenteststruktur nach Anspruch 24, wobei eine Vielzahl von Mikrofluidkanälen mit mindestens einer Art von immobilisierten Substanzen angeordnet sind, um mindestens eine Art von Analyt zu erfassen.A sample test structure according to claim 24, wherein a Variety of microfluidic channels are arranged with at least one kind of immobilized substances, to detect at least one type of analyte. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Mikrofluidkanal mit mindestens einem Reaktionsstartpunkt versehen ist.Sample test structure according to claim 1, wherein the at least a microfluidic channel provided with at least one reaction starting point is. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei die Struktur ferner einen Vorbehandlungsmechanismus umfaßt, der sich zwischen der Probeneinlaßöffnung und dem Analytenerfassungsbereich befindet, um die Modulation der in den Analytenerfassungsbereich gelangten Probe zu unterstützen.Sample test structure according to claim 1, wherein the structure further comprising a pretreatment mechanism extending between the sample inlet port and the analyte detection area to determine the modulation of the in the analyte detection area came to aid sample. Probenteststruktur nach Anspruch 27, wobei der Vorbehandlungsmechanismus ferner einen Probenmarkierungsmechanismus umfaßt, um den Analyten zu markieren.A sample test structure according to claim 27, wherein the pretreatment mechanism further comprising a sample labeling mechanism to label the analyte. Probenteststruktur nach Anspruch 27, wobei der Vorbehandlungsmechanismus ferner einen Volumenkontrollmechanismus umfaßt, um das Volumen der in den Analytenerfassungsbereich gelangten Testprobe zu modulieren.A sample test structure according to claim 27, wherein the pretreatment mechanism further comprising a volume control mechanism to adjust the volume of the in the Analyte detection area managed to modulate test sample. Probenteststruktur nach Anspruch 27, wobei der Vorbehandlungsmechanismus ferner einen Probenkonzentrations-Modulationsmechanismus umfaßt, um die Konzentration der in den Analytenerfassungsbereich gelangten Testprobe zu modulieren.A sample test structure according to claim 27, wherein the pretreatment mechanism further comprising a sample concentration modulation mechanism to control the Concentration of the test sample entering the analyte detection area to modulate. Probenteststruktur nach Anspruch 27, wobei der Vorbehandlungsmechanismus ferner einen Probenzusammensetzungs-Modulationsmechanismus umfaßt, um Bestandteile der Probe zu beseitigen oder weitere Bestandteile zu dieser zuzugeben.A sample test structure according to claim 27, wherein the pretreatment mechanism further comprising a sample composition modulation mechanism to form components Remove the sample or add other ingredients to this. Probenteststruktur nach Anspruch 27, wobei der Vorbehandlungsmechanismus ferner ein Entgasungselement umfaßt, um Luftblasen aus der Probe auszuschließen.A sample test structure according to claim 27, wherein the pretreatment mechanism further comprising a degassing element to exclude air bubbles from the sample. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei die Struktur ferner einen Nachbehandlungsmechanismus umfaßt, der mit zumindest einem Teil des Analytenerfassungsbereichs gekoppelt ist, um die Identifikation des Analyten in dem Analytenerfassungsbereich vorzusehen oder zu verbessern.Sample test structure according to claim 1, wherein the structure further comprising an aftertreatment mechanism provided with at least one Part of the analyte detection area is coupled to the identification of the analyte in the analyte detection area or to improve. Probenteststruktur nach Anspruch 33, wobei der Nachbehandlungsmechanismus ferner einen Waschmechanismus umfaßt, um den Analytenerfassungsbereich nach der Reaktion zu waschen.The sample test structure of claim 33, wherein the aftertreatment mechanism a washing mechanism further comprising the analyte detection area to wash after the reaction. Probenteststruktur nach Anspruch 1, wobei der Analytenerfassungsbereich ferner mindestens eine beschriftete Skala umfaßt, um die Menge des Analyten zu definieren oder zu berechnen.The sample assay structure of claim 1, wherein the analyte detection area at least one labeled scale includes the amount of analyte to define or calculate. Verfahren zum Verarbeiten eines quantitativen Tests eines Zielanalyten in einer Testprobe, umfassend: Vorsehen einer Testprobe; Einführen der Testprobe in den Eingang eines Mikrofluidkanals, 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; Kontrollieren der Geschwindigkeit des Flusses der Testprobe im Mikrofluidkanal, wobei die Länge des zur Reaktion gebrachten Mikrofluidkanals die Menge des Analyten widerspiegelt, nachdem der Analyt mit den immobilisierten Substanzen reagiert hat.A method of processing a quantitative assay of a target analyte in a test sample, comprising: providing a test sample; Introducing the test sample into the entrance of a microfluidic channel, the microfluidic channel being provided with a reaction start point beginning with the location of a plurality of immobilized substances thereon, the immobilized substances being capable of reacting with the analyte; Controlling the rate of flow of the test sample in the microfluidic channel, wherein the length of the reacted microfluidic channel reflects the amount of the analyte after the analyte has reacted with the immobilized substances. Verfahren nach Anspruch 36, wobei das Verfahren ferner einen Probenmarkierungsprozeß umfaßt.The method of claim 36, wherein the method further comprises a sample marking process. Probenteststruktur in einem Mikrofluidchip für die quantitative Analyse mit: einer Probeneinlaßöffnung zum Eingeben einer Testprobe; einem Analytenerfassungsbereich, 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 einer aktiven Fluidantriebsvorrichtung, die in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Flusses der Testprobe durch den Analytenerfassungsbereich zu kontrollieren, 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.Sample test structure in a microfluidic chip for quantitative Analysis with: a sample inlet port for inputting a test sample; one Analyte detection region coupled to the sample inlet port is and consists of at least one curved microfluidic channel, in which a variety of immobilized substances that are in the Are able to react with the analyte, are arranged; and one active fluid drive device that is capable of speed flow of the test sample through the analyte detection area control what makes possible that the Amount of analyte by length of the part of the microfluidic channel in which the analyte reacted with the immobilized substances. Probenteststruktur nach Anspruch 38, wobei die Struktur ferner einen Volumenkontrollmechanismus umfaßt, der sich zwischen der Probeneinlaßöffnung und dem Analytenerfassungsbereich befindet, um das Volumen der in den Analytenerfassungsbereich gelangten Testprobe zu modulieren.A sample assay structure according to claim 38, wherein the structure further comprising a volume control mechanism extending between the sample inlet port and the analyte detection area is located to the volume of the Analyte detection area managed to modulate test sample. Probenteststruktur nach Anspruch 38, wobei die Struktur ferner einen Probenmarkierungsmechanismus umfaßt, der sich zwischen der Probeneinlaßöffnung und dem Analytenerfassungsbereich befindet, um den Analyten zu markieren.A sample assay structure according to claim 38, wherein the structure further comprising a sample marking mechanism extending between the sample inlet port and is located in the analyte detection area to mark the analyte. Probenteststruktur nach Anspruch 38, wobei die aktive Fluidantriebsvorrichtung eine Pumpe ist.A sample assay structure according to claim 38, wherein the active Fluid drive device is a pump. Probenteststruktur nach Anspruch 38, wobei der Mikrofluidkanal des Analytenerfassungsbereichs ferner ein passives Fluidmodulationselement umfaßt.The sample assay structure of claim 38, wherein the microfluidic channel of the analyte detection area further includes a passive fluid modulation element includes.
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