微流体芯片上的荧光检测化验制造技术

一种用于在一个或多个生理样品上执行荧光检测化验的化验单元，该化验单元包括具有微流体系统的微流体芯片和具有布置在所述芯片上的两个以上的矩形波导结构(62，66，63)的光子系统，所述微流体系统能够将生理样品或者分析物溶液传送通过布置在所述芯片上的一个或多个微流体通道(30)，所述两个以上的矩形波导结构能够引导近红外区、可见区或者近紫外区内的激发光(64，65)。所述一个或多个微流体通道和所述两个以上的矩形波导结构在检测部位(26)处彼此相交。在特定微流体通道和特定波导结构彼此相交的化验区域(32)中，所述波导结构(66)的芯的一个或多个侧表面至少部分地面对所述微流体通道的内容积，使得在所述波导结构中引导的光的衰逝场与所述微流体通道的内容积的某一部分重叠。在所述化验区域(32)中，在所述波导芯的所述表面上定位有一个或多个捕获点，所述捕获点包括免疫测定的覆层，所述捕获抗体在所述芯表面上固定不动。

Fluorescence detection assays on microfluidic chips

A method for testing unit performs fluorescence detection assay one or more physiological samples, the test unit comprises a microfluidic chip with micro fluidic system and is arranged on the chip more than two rectangular waveguide structure (62, 66, 63) of the photon system, the micro fluidic system can the physiological sample or the analyte solution transfer through the arrangement on the chip or a plurality of microfluidic channels (30), rectangular waveguide structure of the two above can lead to near infrared, visible or in the near ultraviolet excitation light (64, 65). The one or more microfluidic channels and the two or more rectangular waveguide structures intersect each other at the detection site (26). In the test area specific microfluidic channels and specific waveguides intersect each other (32), the waveguide structure (66) one or more side surface of the core part facing the inner volume of microfluidic channels, which lead to the waveguide structure in the light of the evanescent field and the microfluidic channel volume of a part of the overlap. In the test area (32), in the waveguide core on the surface of the positioning one or more point of capture, the capture points including cladding immunoassay, the capture antibody on the surface of the core is fixed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据独立权利要求的前序部分的用于执行荧光检测化验的化验单元、用于读取该化验单元的结果的读取器单元以及具有这样的化验单元和读取器单元的诊断装置。
技术介绍
为了进行各种生化分析而可能分析诸如体液之类的生理样品。精确的医疗诊断是医学治疗的重要部分，诸如健康状况和疾病的识别、监控、预后以及伴随诊断。存在使用医疗诊断系统的两个主要背景：专用的医疗实验室和所谓的护理点(POC)测试。术语“生理样品”在本说明书的情形下应包括作为从患者获取的诸如血液、尿液、大便或者组织之类的生物材料或者基于这样的生物材料为随后的分析所准备的样品的所有材料。如在医学实验室中使用的实验室诊断装置通常提供了各种分析能力。实验室诊断装置是灵敏的、精确的以及灵活的，并且提供了高生产量。然而，他们还具有昂贵并且需要专业操作人员的缺点。为此，这样的诊断装置主要使用在医院实验室和集中医学实验室，在那里它们能够被最有效地使用。然而，由于这样的装置需要来自患者的生理样品，因此所述样品必须被运送到医学实验室以在那里进行分析，并且必须被适当地操纵和存储。从而分析结果仅在几个小时甚至几天之后才能使用。日益增多的大量诊断测试在接近患者的护理点处进行，例如在医疗实践中，护理点为医院的急救室中、救护车、在患者侧、在家或者在野外。护理点诊断装置通常是便携式的，并且能够快速地(在几分钟内)获得分析结果。他们的使用通常非常简单，从而使得诊断测试能够通过不具有特别培训的医疗人员或者甚至通过患者自己来进行。用于护理点诊断的装置分析小样品量、成本低且容易使用。在将样品引入到装置上之后能够直接获得结果。护理点诊断测试提供了人体的生化状态的概像。在医院和诊所中，它们作为临床实验分析仪的替代物或者补充物而由医疗人员使用。它们还在医院之外、在家或者在野外被使用。当前的护理点诊断装置通常不足以精确或者灵敏至能够作为仅有的信息源被依赖。诊断测试因此在临床实验室中通常需要重复进行。因此一个挑战是研制这样的护理点诊断装置，该护理点诊断装置足够灵敏和精确以提供临床实验室的等同替代物。近来，用于护理点诊断的新生代微流体芯片已被研制出，如例如在以下两篇论文中所公开的：L.Gervais、E.Delamarche的“Toward One-step Point-of-care Immunodiagnostics Using Capillary-driven Microfluidics and PDMS Substrates(关于毛细驱动的微流控技术和PDMS基底的一步式护理点免疫诊断学)”,Lab on a Chip 9,no.23(2009):3330.doi:10.1039/b906523g；以及L.Gervais、N.de Rooij、E.Delamarche的“Microfluidic Chips for Point-of-Care Immunodiagnostics(用于护理点免疫诊断学的微流体芯片)”,Advanced Materials 23,No.24(June 24,2011):H151–H176.doi:10.1002/adma.201100464。在简单添加血滴(小于20微升)并且使用非常少量的集成试剂(几皮升)之后，微流体芯片能够执行数十种不同蛋白的高灵敏(皮摩尔)和精确(变化系数小于10％)的多路复用检测。尽管这些微流体芯片是有效的，但因为它们用硅制成因而仍旧是昂贵的，并且它们需要昂贵的高端荧光显微镜来进行光学信号的采集和量化。荧光是用于生化检测的主要转换技术之一，并且能够用于检测大量的分析物，尤其是病毒、蛋白、核酸、小分子和离子。处于基能态的荧光分子(荧光团)吸收具有一定激发波长的光子。在所激发的状态内部松弛到低能量水平之后，光子被自发地发射，从而导致荧光辐射。为了分析的目的，可测量的荧光发射必须取决于分析物的存在。存在两个重要的方案。在一个方案中，将适当制备的荧光团(所谓的荧光标记)键联到分析物。在分析物和未键联的荧光团分离之后，所检测的荧光辐射的量允许确定分析物的量。在免疫测定的典型情况下，在第一步骤中，荧光标记被选择性地键联到蛋白分析物：荧光标记通过将荧光团共价键联到抗体而被制备。荧光团抗体复合体然后键联到特定的蛋白分析物。在第二步骤中，待被检测的特定的分析物被选择性地键联到已固定在表面或者固相上的相应的抗体。结果，将被检测的分析物与荧光团一起也被固定在固相上。尤其是，表面荧光免疫测定是制药和诊断公司的主要设备。微阵列幻灯片能够容纳成百上千个捕获点，并且能够用于执行大规模多路复用蛋白和核酸化验。荧光检测极其灵敏并且能够以高精度检测表面上的单个分子。集成了蛋白和核酸的微阵列幻灯片和微阵列光学读取器的基于这样的强大实验室的系统由诸如Agilent、Illumina、Affymetrix、bio-Rad和Arrayit之类的制造商销售。在用于检测小分子和离子的另一方案中，分析物与荧光团相互作用，由此影响其荧光行为。通过对比所形成的荧光与在不具有分析物的情况下所期望的荧光，能够确定当前分析物的量。例如分析物可以与荧光团相互作用，使得荧光团内的非辐射松弛路径比其中发射光子的辐射路径更优选，由此对于给定的激发功率减少了所形成的荧光辐射(所谓的荧光猝灭)。诸如病毒和蛋白之类的分析物能够以下列两种方法被检测到。来自ViroCyt的装置“Virus Counter 2100”能够利用荧光标记来用于病毒滴定。病毒通过两种不同的荧光染料被着色，一种染料特定用于核酸，另一种染料特定用于病毒的膜蛋白。病毒计数器然后计数存在两个荧光输出的事件。这些事件被计数并且与流率结合以确定体病毒颗粒浓度。M.M.Ferris等人的(“Evaluation of the Virus Counter for rapid baculovirus quantitation(用于杆状病毒量化的病毒计数器的评估)”,J.Virol.Methods,171(2011),111.)报告了利用Virus Counter 2100来量化近似106vp/mL以上的杆状病毒样品得到与当前用于病毒滴定的黄金标准的噬菌斑测定一样可靠的病毒检测。在对抗性荧光化验中，来自样品的未被标记的分析物与附加到用于固相上的抗原部位的样品的未被荧光标记的分析物对抗。B.Guirgis等人的(“Gold nanoparticle-based fluorescence immunoassay for malaria antigen detection(用于疟疾抗原检测的基于黄金纳米颗粒的荧光免疫测定)”,Anal.Bioanal.Chem.402(2002),1019.)研制出一种对抗性荧光免疫测定，以检测血液样品中的疟疾抗原。荧光标记还用于分子诊断中，以检测DNA或者RNA的特定序列。例如，Randox销售一种称为“FH-Array”的装置，以检测家族性高胆固醇血症，并且囊性纤维化能够在MiSeqDx platform of Illumina上被检测到。荧光免疫测定还用于检测诸如激素、抗生素残留或者邻苯二甲酸酯类的小分子。S.J.Zoha等人(Clinical Chemistry 44(1998),2045)使用荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在一个或多个生理样品上执行荧光检测化验的化验单元(1)，该化验单元包括具有微流体系统(20)的微流体芯片和具有布置在所述微流体芯片上的两个以上的矩形波导结构(62,66,67,63)的光子系统(60)，所述微流体系统能够将生理样品或者分析物溶液(110)传送通过布置在所述微流体芯片上的一个或多个微流体通道(30)，所述两个以上的矩形波导结构能够引导近红外区、可见区或者近紫外区内的激发光(64,65)，所述一个或多个微流体通道和所述两个以上的矩形波导结构在检测部位(26)处彼此相交，其中，在特定微流体通道和特定波导结构彼此相交的化验区域(32)中，所述波导结构(66,67)的芯(104)的一个或多个侧表面(105,105’)至少部分地面对所述微流体通道的内容积，使得在所述波导结构内引导的光的衰逝场与所述微流体通道的所述内容积的一个部分重叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.07 EP 14158334.41.一种用于在一个或多个生理样品上执行荧光检测化验的化验单元(1)，该化验单元包括具有微流体系统(20)的微流体芯片和具有布置在所述微流体芯片上的两个以上的矩形波导结构(62,66,67,63)的光子系统(60)，所述微流体系统能够将生理样品或者分析物溶液(110)传送通过布置在所述微流体芯片上的一个或多个微流体通道(30)，所述两个以上的矩形波导结构能够引导近红外区、可见区或者近紫外区内的激发光(64,65)，所述一个或多个微流体通道和所述两个以上的矩形波导结构在检测部位(26)处彼此相交，其中，在特定微流体通道和特定波导结构彼此相交的化验区域(32)中，所述波导结构(66,67)的芯(104)的一个或多个侧表面(105,105’)至少部分地面对所述微流体通道的内容积，使得在所述波导结构内引导的光的衰逝场与所述微流体通道的所述内容积的一个部分重叠。2.根据权利要求1所述的化验单元，其中，在所述化验区域(32)中，在所述波导芯(104)的所述表面(105,105’)上定位有一个或多个捕获点(27)，所述捕获点包括化验的捕获分子(112)的覆层，所述捕获分子在所述芯的所述表面(105,105’)上固定不动。3.根据权利要求1或2所述的化验单元，其中，在化验区域(32)中，所述波导结构(66,67)的所述芯层(104)布置在基层(102)上，并且嵌入在覆盖层(106)中，使得仅所述芯(104)的与所述基层相对的上表面(105)面对所述微流体通道(30)的所述内容积。4.根据权利要求1或2所述的化验单元，其中，在化验区域(32)中，所述波导结构(66,67)的所述芯层(104)布置在基层(102)上，并且至少部分未嵌入在覆盖层(106)中，使得所述芯(104)的与所述基层相对的上表...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·吉瓦斯，J·齐格勒，N·迪斯哈尔梅斯，
申请(专利权)人：一滴诊断公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH