專利名稱：檢體分析微流體芯片及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于檢體中待測(cè)物含量分析的微流體芯片及其方法，主要利用芯片上細(xì)長(zhǎng)微流道作為待測(cè)物含量分析區(qū)，使檢體內(nèi)的待測(cè)物與前述微流道內(nèi)復(fù)數(shù)個(gè)固定物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，并藉由反應(yīng)調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)檢體中待測(cè)物與固定物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，使自待測(cè)物含量分析區(qū)的反應(yīng)起始點(diǎn)起依序累積反應(yīng)，達(dá)到反應(yīng)范圍集中的效果。芯片使用者可藉由前述微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小，參照微流道的外形特征或外部刻度而得知待測(cè)物的含量。
背景技術(shù)：
許多臨床生化檢測(cè)應(yīng)用均著眼于特定生化物質(zhì)或病原體的偵測(cè)，藉由偵測(cè)的結(jié)果可以反映出患病程度、患者的健康狀況或醫(yī)藥處理的療效。此外，生物或化學(xué)物質(zhì)的偵測(cè)也可用于藥物檢測(cè)、工業(yè)制程監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、植物或動(dòng)物的檢測(cè)等應(yīng)用。生化檢測(cè)的檢體選擇視需求而定，可以來自人或動(dòng)物的血液、尿液、唾液或血清等體液、制程或環(huán)境中的樣本等。而待測(cè)物(analytes)則是包含于前述檢體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)、蛋白質(zhì)、勝肽、配體、核酸或病毒、細(xì)菌之類的病原體。
待測(cè)物含量分析可分為兩種，一種為定性測(cè)試(qualitative test)，另一種為半定量/定量分析(quantitative assay)。定性測(cè)試的原理在于檢測(cè)目標(biāo)待測(cè)物是否存在或達(dá)到某一門檻值，然后給予一陽(yáng)性(positive)或陰性(negative)的結(jié)果。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就是市面上可購(gòu)得的驗(yàn)孕試片，測(cè)試受試者尿液檢體中的hCG(human chorionic gonadotropin，人類絨毛膜促性腺激素)含量是否超過一門檻值，例如25mIU/ml，如果超過此含量，則驗(yàn)孕試片的結(jié)果就為陽(yáng)性結(jié)果。此種利用傳統(tǒng)試片變色的方式，讓受試者可以自行采樣進(jìn)行居家檢測(cè)，此法雖然方便迅速，然而畢竟只能用于定性檢測(cè)。本發(fā)明的重點(diǎn)在于開發(fā)一個(gè)能做定性、半定量或定量分析的方法及工具，而不限于定性分析的層次。
以反應(yīng)原理來區(qū)分生化待測(cè)物含量分析，可運(yùn)用的原理包括光譜法(spectrometry)、電分析化學(xué)法(Electroanalytical chemistry)、層析分離法(chromatographic separation)、電泳法(electromigration methods)以及免疫分析法(immunoassay)等。有些生化分析的方法需將待測(cè)物加以標(biāo)示才能定量，若以標(biāo)示方法作區(qū)分又可分為以螢光(fluorescence)、冷光、酵素(enzyme)、放射性(radioactive)元素、納米微粒(nanoparticles)、磁性粒子(magneticbead)等方式做定量者。無論是使用上述何種原理所開發(fā)的生化檢測(cè)工具，大部份檢測(cè)方法都有一個(gè)共同的需求，就是必需具備有一個(gè)量測(cè)待測(cè)物訊號(hào)的儀器，例如使用光度計(jì)(photometers)量測(cè)特定波長(zhǎng)的吸收光，或使用光電倍增管量測(cè)放出的螢光強(qiáng)度，或使用電極及電壓或電流量測(cè)儀器量測(cè)反應(yīng)后所得的微小的電訊號(hào)，或以掃描儀或CCD攝影器量測(cè)顏色的改變量等。
可攜式即時(shí)生化檢測(cè)器材可以在小診所、醫(yī)院的醫(yī)護(hù)點(diǎn)、居家或缺乏醫(yī)療資源的偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行檢測(cè)，并能即時(shí)得到檢測(cè)結(jié)果。可攜式即時(shí)生化檢測(cè)器材具備以下的特色(a)不需要用到昂貴、笨重的機(jī)臺(tái)，(b)簡(jiǎn)易而自動(dòng)化的操作方式，不需經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練也能得到準(zhǔn)確而可靠的結(jié)果，(c)使用低成本零件，即用即丟，以避免污染。
目前生化檢測(cè)所使用的器材有大型醫(yī)院或檢驗(yàn)中心所使用的大型機(jī)臺(tái)、個(gè)人使用的掌上型機(jī)臺(tái)或簡(jiǎn)單的檢測(cè)試片等。掌上型的儀器雖然價(jià)位較低且易于攜帶，以血糖、尿酸或總膽固醇等幾種待測(cè)物的量測(cè)較常見。若要擴(kuò)大應(yīng)用至包含LDL(低密度膽固醇Low density lipoprotein)等各種不同種類的待測(cè)物，則由于檢體中其它成份的存在對(duì)訊號(hào)的干擾，使得不論是光學(xué)式或電化學(xué)式的檢測(cè)原理都仍面臨瓶頸需要克服。因此，目前市面上使用于血糖、尿酸或總膽固醇以外的半定量/定量分析，通常使用大型檢測(cè)儀器。這類大型機(jī)臺(tái)多受限于醫(yī)院或檢驗(yàn)中心進(jìn)行，不適于可攜式即時(shí)生化檢測(cè)。簡(jiǎn)單的檢測(cè)試片雖然價(jià)格低，但檢測(cè)待測(cè)物含量的準(zhǔn)確性較差，適用于定性而非半定量/定量檢測(cè)，能檢測(cè)待測(cè)物的種類就受限制。
近年來，以芯片做為分析工具的研究漸多，例如繞射感測(cè)(diffraction-based sensing)、石英晶體微平衡(Quartz CrystalMicrobalance)、表面電漿共振(Surface plasmon resonance)等，這些方法共同的特色是除了芯片上必需設(shè)計(jì)制作與分析原理相關(guān)的機(jī)制外，還必需搭配可用于定出待測(cè)物含量的貴重儀器，使用者也必需具有專業(yè)操作技巧，有些方法甚至必需加上復(fù)雜的檢體前處理流程，因此不適于可攜式即時(shí)生化檢測(cè)。
微流體芯片由于具有可以處理微量流體的功能，其發(fā)展?jié)u受重視，例如利用毛細(xì)電泳芯片以檢測(cè)檢體中的成份。但毛細(xì)電泳芯片必需在芯片以外另以機(jī)臺(tái)輔助其訊號(hào)量測(cè)，才能達(dá)到定量的功能。其它不以毛細(xì)電泳為原理的微流體芯片，雖然也有可能用于生化分析，但也無法直接由芯片完成待測(cè)物定量的工作。例如美國(guó)專利公開第2002/0127740號(hào)，其方法為導(dǎo)入特定體積的檢體于反應(yīng)區(qū)，至于待測(cè)物的含量則無芯片上的量測(cè)機(jī)制，必須外加光學(xué)檢測(cè)儀器讀取結(jié)果。
生化檢測(cè)試片雖然價(jià)格低，但較適用于定性而非定量檢測(cè)。例如前述檢測(cè)hCG的驗(yàn)孕試片原理為橫向流動(dòng)(lateral flow)，以具有吸拉液體(wicking)作用的試紙為主體，讓生化反應(yīng)在試紙上進(jìn)行。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能控制反應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)很少，較適合做定性量測(cè)，若用于半定量/定量分析則準(zhǔn)確度不夠。美國(guó)專利第5,559,041號(hào)免疫檢測(cè)試片，或是其它利用納米金微粒輔助顯色效果的生化檢測(cè)試片等，即是生化檢測(cè)試片應(yīng)用于定性分析的例子。
Se-Hwan Paek的研究，以及美國(guó)專利第5,340,539號(hào)，都是試圖把橫向流動(dòng)(lateral flow)生化檢測(cè)試片推廣到半定量/定量分析的例子。其原理以具有吸拉液體(wicking)作用的試紙為基材，借著讀取試紙上反應(yīng)區(qū)域的大小(例如變色長(zhǎng)度的長(zhǎng)短)來判斷待測(cè)物的量。由于吸取檢體體積可能有誤差、樣品在試片內(nèi)流速不均、反應(yīng)區(qū)域太短、反應(yīng)范圍分散造成訊號(hào)強(qiáng)弱不一等因素，使得待測(cè)物含量分析結(jié)果誤差較大。以Se-Hwan Paek在試紙上所做的待測(cè)物含量分析實(shí)驗(yàn)為例，圖1A顯示液態(tài)檢體由生化檢測(cè)試片的下方吸入至反應(yīng)區(qū)反應(yīng)后，再往上流出反應(yīng)區(qū)的測(cè)試結(jié)果。由左到右排列者為相同試片用于不同待測(cè)物濃度的結(jié)果。圖1B顯示檢體反應(yīng)后試片上反應(yīng)區(qū)域影像放大圖。此習(xí)知技術(shù)雖可用于檢體中待測(cè)物的定性測(cè)試，但不適于直接做半定量/定量分析，理由如下1.由于試紙式的生化檢測(cè)試片有材料及制程上的限制，使得反應(yīng)區(qū)域?qū)挾容^寬，無法做到非常細(xì)長(zhǎng)。當(dāng)待測(cè)物的量愈少，在寬的試片上變色長(zhǎng)度愈短，以目視法依據(jù)變色范圍的長(zhǎng)短來推估待測(cè)物在檢體中的量時(shí)，讀值誤差愈大。
2.由于試紙式的生化檢測(cè)試片的反應(yīng)區(qū)域?qū)挾容^寬，檢體往上吸入時(shí)的路徑及速度無法控制一致，使得被截取的待測(cè)物有時(shí)左邊量較多，有時(shí)偏中或偏右，造成變色區(qū)域的前緣常會(huì)呈現(xiàn)有凹有凸的不規(guī)則形狀，如圖1B所示。此外，當(dāng)液態(tài)檢體由下方吸入至反應(yīng)區(qū)反應(yīng)再往上流出的過程中，由于沒有任何控制機(jī)制，使得有些待測(cè)物跑得快有些跑得慢，造成了有反應(yīng)作用者可能分散在反應(yīng)區(qū)內(nèi)各處的現(xiàn)象。這可從圖1B的局部放大圖中反應(yīng)范圍的前緣顯色有各種層次的灰階看出。在此狀況之下，一般使用者若以肉眼直接判斷變色范圍的長(zhǎng)短，到底應(yīng)該讀到前緣的凹處或凸處，顏色要多深或多淺才算是有反應(yīng)的范圍，這些都將造成讀值上極大的困擾及誤差。
3.試紙式的生化檢測(cè)試片必需使用能吸入液體檢體的材質(zhì)制作成試片，材質(zhì)及架構(gòu)受限，因此難以直接在此材質(zhì)上附加‘控制流入檢體體積’的功能。以濃度量測(cè)為例，若想依據(jù)變色范圍的長(zhǎng)短來推估檢體中待測(cè)物的濃度，前提之一是每次進(jìn)入檢測(cè)試片中的檢體必需控制為事先設(shè)定的體積，否則，進(jìn)入反應(yīng)區(qū)的檢體多寡不一，就算得知變色范圍的長(zhǎng)短也無法準(zhǔn)確換算出待測(cè)物的濃度。試紙式的生化檢測(cè)試片難以在現(xiàn)有材質(zhì)及架構(gòu)上整合這項(xiàng)功能，將有礙于分析時(shí)的準(zhǔn)確度提升。
4.試紙式的生化檢測(cè)試片難以直接在此材質(zhì)上附加各種有助于待測(cè)物含量分析的功能，例如檢體成份的分離、檢體流經(jīng)反應(yīng)區(qū)的速度控制、試劑(例如抗凝劑、反應(yīng)呈色用的標(biāo)記等)的添加及均勻混合、單一檢體進(jìn)行多項(xiàng)測(cè)試、或反應(yīng)后的清洗等步驟，都有助于增加分析的方便性與準(zhǔn)確性，但由于材質(zhì)及架構(gòu)受限，這些功能難以整合在這種單純的架構(gòu)上。
因此，如何開發(fā)一種可有效處理檢體、簡(jiǎn)化使用者操作流程、準(zhǔn)確量的待測(cè)物含量、并方便讀取結(jié)果、甚至不必外加復(fù)雜的量測(cè)儀器的檢測(cè)分析芯片，為目前本領(lǐng)域亟待突破之處。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于習(xí)知檢測(cè)分析技術(shù)的缺失，本發(fā)明的目的在于提供一可用于待測(cè)物含量分析的微流體芯片，其包括一檢體通入口，用以通入檢體；一待測(cè)物含量分析區(qū)，具一微流道，其中該微流道表面布放復(fù)數(shù)個(gè)固定物質(zhì)，且該微流道一端接檢體通入口；以及一反應(yīng)調(diào)節(jié)部，用以調(diào)節(jié)檢體內(nèi)待測(cè)物與復(fù)數(shù)個(gè)固定物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，使待測(cè)物與固定物質(zhì)由反應(yīng)起始點(diǎn)開始依序累積反應(yīng)，達(dá)到反應(yīng)范圍集中的效果。藉由前述微流道內(nèi)產(chǎn)生集中反應(yīng)的范圍大小，可得知該檢體中的待測(cè)物含量。
上列敘述中●「固定物質(zhì)」指的是固定在待測(cè)物含量分析區(qū)微流道表面，不隨檢體流走，且能與檢體內(nèi)的待測(cè)物反應(yīng)的物質(zhì)，例如核酸、配體、受體、抗原、抗體、酵素、勝肽、蛋白質(zhì)或其它可與待測(cè)物反應(yīng)的生物或化學(xué)物質(zhì)。
●「反應(yīng)起始點(diǎn)」是指微流道接檢體通入口的一端布放固定物質(zhì)的起點(diǎn)。
●「依序累積反應(yīng)」指的是每一個(gè)待測(cè)物粒子進(jìn)入反應(yīng)起始點(diǎn)后，在行進(jìn)的過程中有足夠的時(shí)間及碰撞機(jī)會(huì)與在微流道內(nèi)最先遇到的，且尚未作用的固定物質(zhì)反應(yīng)。也就是說，待測(cè)物質(zhì)不會(huì)因?yàn)榱魉龠^快或沒有碰撞機(jī)會(huì)而錯(cuò)過尚未作用的固定物質(zhì)，卻已隨檢體行進(jìn)到微流道內(nèi)的下一個(gè)位置。所有進(jìn)入微流道內(nèi)的待測(cè)物質(zhì)由反應(yīng)起始點(diǎn)開始依序與固定物質(zhì)相遇產(chǎn)生反應(yīng)，因此反應(yīng)的范圍將「集中」在從反應(yīng)起始點(diǎn)開始的待測(cè)物含量分析區(qū)。一旦檢體內(nèi)的待測(cè)物被前段的固定物質(zhì)反應(yīng)完，則后段的固定物質(zhì)雖遇到剩余檢體流過，但檢體內(nèi)已無待測(cè)物可與之反應(yīng)。由于有待測(cè)物/固定物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍集中在微流道前段，而待測(cè)物耗盡后未發(fā)生反應(yīng)的固定物質(zhì)位于后段，因此檢體內(nèi)待測(cè)物的量將正比于前段有反應(yīng)范圍的面積大小。若流道的寬度設(shè)計(jì)具有規(guī)則性，則待測(cè)物的量將正比于流道內(nèi)反應(yīng)區(qū)域的長(zhǎng)度。
●「反應(yīng)調(diào)節(jié)部」指的是能使檢體內(nèi)的待測(cè)物在微流道內(nèi)行進(jìn)的過程中有足夠的時(shí)間及碰撞機(jī)會(huì)與固定物質(zhì)反應(yīng)的機(jī)制。實(shí)現(xiàn)反應(yīng)調(diào)節(jié)部的方法包括控制檢體流動(dòng)的速度及/或在流道內(nèi)增設(shè)各種有助于擾動(dòng)檢體、增加反應(yīng)面積及接觸機(jī)率的設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的另一目的是關(guān)于一種待測(cè)物含量分析方法，包含提供檢體；將前述檢體由檢體通入口導(dǎo)入待測(cè)物含量分析區(qū)的微流道，其中該微流道表面修飾復(fù)數(shù)個(gè)固定物質(zhì)；調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)的反應(yīng)，使自反應(yīng)起始點(diǎn)依序累積反應(yīng)，達(dá)到反應(yīng)范圍集中的效果；及藉由前述微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小，可得知該檢體中的待測(cè)物含量。
前述待測(cè)物含量分析方法可利用本發(fā)明的分析芯片達(dá)成。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種微流體芯片，包含一檢體通入口，用以通入檢體；一待測(cè)物含量分析區(qū)，具一微流道，其中該微流道表面由反應(yīng)起始點(diǎn)開始布放多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)，且該微流道一端接檢體通入口；以及一反應(yīng)調(diào)節(jié)部，用以調(diào)節(jié)檢體內(nèi)待測(cè)物與多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，使待測(cè)物與固定物質(zhì)由反應(yīng)起始點(diǎn)開始依序累積反應(yīng)，達(dá)反應(yīng)范圍集中的效果。
本發(fā)明還提出了一種待測(cè)物含量分析方法，包含提供檢體；將前述檢體導(dǎo)入一微流道通入口，其中該微流道表面修飾多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)；調(diào)節(jié)檢體內(nèi)待測(cè)物與多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，使待測(cè)物與固定物質(zhì)由反應(yīng)起始點(diǎn)開始依序累積反應(yīng)，達(dá)反應(yīng)范圍集中的效果；及藉由前述微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小，可得知該檢體中待測(cè)物的含量。
本發(fā)明進(jìn)一步提出了一種待測(cè)物含量分析方法，包括提供檢體；將前述檢體導(dǎo)入權(quán)利要求1所述的微流體芯片的微流道通入口，其中該微流道表面修飾多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)；調(diào)節(jié)檢體內(nèi)待測(cè)物與多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，使待測(cè)物與固定物質(zhì)由反應(yīng)起始點(diǎn)開始依序累積反應(yīng)，達(dá)反應(yīng)范圍集中的效果；及藉由前述微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小，可得知該檢體中的待測(cè)物含量。


圖1A、1B顯示習(xí)知技術(shù)試紙層析生化檢測(cè)試片示意圖及其部分訊號(hào)影像放大圖。
圖2為本發(fā)明待測(cè)物含量分析的微流體芯片其反應(yīng)調(diào)節(jié)部為一流速控制裝置的實(shí)施態(tài)樣。
圖3為本發(fā)明待測(cè)物含量分析的微流體芯片其反應(yīng)調(diào)節(jié)部為微流道表面修飾的實(shí)施態(tài)樣。
圖4A為本發(fā)明待測(cè)物含量分析的微流體芯片其反應(yīng)調(diào)節(jié)部為微流道寬窄不一的內(nèi)徑的實(shí)施態(tài)樣。
圖4B為圖4A的微流道局部放大。
圖5A為本發(fā)明待測(cè)物含量分析的微流體芯片以微流道的幾何特征作為讀值辨識(shí)參考的一實(shí)施例。
圖5B為本發(fā)明待測(cè)物含量分析的微流體芯片以微流道的幾何特征作為讀值辨識(shí)參考的另一實(shí)施例。
圖6A為本發(fā)明待測(cè)物含量分析的微流體芯片微流道的標(biāo)記刻度的一實(shí)施例。
圖6B為本發(fā)明待測(cè)物含量分析的微流體芯片微流道的標(biāo)記刻度的另一實(shí)施例。
圖7A顯示本發(fā)明待測(cè)物含量分析的微流體芯片串聯(lián)復(fù)數(shù)組檢體通入口、待測(cè)物含量分析區(qū)及反應(yīng)調(diào)節(jié)部。
圖7B顯示本發(fā)明待測(cè)物含量分析的微流體芯片并聯(lián)復(fù)數(shù)組檢體通入口、待測(cè)物含量分析區(qū)及反應(yīng)調(diào)節(jié)部。
圖8說明本發(fā)明的待測(cè)物含量分析芯片較習(xí)知生化檢測(cè)試片有較高分辨率原理。
附圖標(biāo)號(hào)說明1---待測(cè)物含量分析微流體芯片2---檢體通入口3---待測(cè)物含量分析區(qū)4---微流道6---標(biāo)記刻度41---反應(yīng)起始點(diǎn)51---流速控制裝置52---微流道表面修飾的物質(zhì)53---微流道寬窄不一的內(nèi)徑參考資料[1]Se-Hwan Paek，et.al.，Development of Rapid One-StepImmunochromatographic Assay，Methods 22，p.53-p.60，2000具體實(shí)施方式
本發(fā)明的待測(cè)物含量分析微流體芯片的一實(shí)施態(tài)樣如圖2所示，該待測(cè)物含量分析微流體芯片1主要包括一檢體通入口2，用以通入檢體；一待測(cè)物含量分析區(qū)3，具一微流道4，其中該微流道4表面布放復(fù)數(shù)個(gè)固定物質(zhì)(以微流道上的網(wǎng)狀花紋表示)，且該微流道4一端接檢體通入口；以及一反應(yīng)調(diào)節(jié)部，用以調(diào)節(jié)檢體內(nèi)待測(cè)物與微流道4內(nèi)復(fù)數(shù)個(gè)固定物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，使待測(cè)物與固定物質(zhì)由反應(yīng)起始點(diǎn)41開始依序累積反應(yīng)，達(dá)到反應(yīng)范圍集中的效果。藉由前述微流道4累積于前段的待測(cè)物/固定物質(zhì)反應(yīng)范圍(微流道4的黑色實(shí)線區(qū)域)，并參照微流道4的幾何形狀特征或外部標(biāo)記刻度6，可得知該檢體中的待測(cè)物含量。于本實(shí)施態(tài)樣中，前述反應(yīng)調(diào)節(jié)部為一流速控制裝置51，例如可控制流速的泵，連結(jié)微流道4與檢體通入口相反的另一端。
于本發(fā)明的另一實(shí)施態(tài)樣中，前述反應(yīng)調(diào)節(jié)部也可以是待測(cè)物含量分析區(qū)的微流道材質(zhì)，藉由微流道材質(zhì)的親/疏水性來控制檢體前進(jìn)的速度，達(dá)成累積依序反應(yīng)的需求。在一基板上制作各種剖面形狀的凹槽，再與另一平面或具有凹槽的基板接合，兩面基板間的凹槽即形成微流道，可供微量流體在流道內(nèi)進(jìn)行各項(xiàng)任務(wù)。微流體在流道內(nèi)流動(dòng)的方式受凹槽表面狀況(即兩片基板的材質(zhì))所影響?；宀馁|(zhì)則可以選自親水性或疏水性材質(zhì)，上/下基板的材質(zhì)組合可以是親水性/親水性、親水性/疏水性、疏水性/親水性或疏水性/疏水性。前述基板材質(zhì)較佳包含聚二甲荃硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、環(huán)稀煙聚合物(cyclic olefin copolymers，COC)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)。
圖3顯示本發(fā)明的又一實(shí)施態(tài)樣，其中前述本發(fā)明待測(cè)物含量分析微流體芯片1的反應(yīng)調(diào)節(jié)部也可以是在前述微流道4表面局部或全面修飾的物質(zhì)52(斜線部分)，例如，但不限于特定官能基、親水性物質(zhì)及/或疏水性物質(zhì)，以進(jìn)一步局部調(diào)整檢體在流道內(nèi)不同區(qū)段的前進(jìn)速度，達(dá)成累積依序反應(yīng)的需求。
圖4A顯示本發(fā)明的再一實(shí)施態(tài)樣，前述本發(fā)明待測(cè)物含量分析微流體芯片1的反應(yīng)調(diào)節(jié)部也可以是待測(cè)物含量分析區(qū)的微流道4截面形狀改變及寬窄不一的內(nèi)徑53，以控制檢體的前進(jìn)速度或流動(dòng)模式。圖4B顯示圖4A的微流道4狹窄部分的剖面放大圖。
于本發(fā)明的另一實(shí)施態(tài)樣中，其中前述待測(cè)物含量分析微流體芯片的反應(yīng)調(diào)節(jié)部包含在微流道的內(nèi)表面設(shè)置凸出物，以增加固定物質(zhì)的布放面積，并有助于微流體以擾流方式前進(jìn)，有效促使待測(cè)物與固定物質(zhì)接觸機(jī)率提高。
圖5A顯示于本發(fā)明的一實(shí)施態(tài)樣中，前述待測(cè)物含量分析微流體芯片1的微流道4的反應(yīng)范圍可參照微流道4的幾何特征而得知檢體中的待測(cè)物含量，前述微流道4的幾何特征為數(shù)個(gè)連續(xù)的彎道構(gòu)造，藉由觀察反應(yīng)范圍到達(dá)第幾個(gè)彎道構(gòu)造可以對(duì)應(yīng)得知該檢體中的待測(cè)物含量，例如低量、中量或高量等。圖5B顯示于前述待測(cè)物含量分析微流體芯片1微流道4的幾何特征為復(fù)數(shù)個(gè)更密集的連續(xù)彎道構(gòu)造，可以更精確地定量。唯本發(fā)明的微流道4的幾何特征并不限于本實(shí)施態(tài)樣的彎道形構(gòu)造，其形狀和長(zhǎng)度可視實(shí)際檢測(cè)需要而調(diào)整，例如矩形彎道、螺旋形彎道等并不受限制，也可以利用其它種幾何特征達(dá)到方便辨識(shí)及得知待測(cè)物含量的功效。
圖6A與圖6B顯示本發(fā)明的待測(cè)物含量分析微流體芯片1，其微流道4的管道可對(duì)應(yīng)設(shè)置標(biāo)記刻度6，該標(biāo)記刻度6可以設(shè)置于微流道旁，亦可設(shè)置于微流道4上(圖未顯示)，藉由觀察反應(yīng)范圍所對(duì)應(yīng)的刻度而得知檢體中的待測(cè)物含量。
前述微流道4的幾何特征與標(biāo)記刻度6是可一并設(shè)置或單獨(dú)設(shè)置以幫助得知檢體中的待測(cè)物含量。本發(fā)明的另一實(shí)施態(tài)樣為，經(jīng)由前述微流道4的幾何特征與標(biāo)記刻度6讀取的數(shù)值，可進(jìn)一步藉由一校正曲線或?qū)嶒?yàn)對(duì)照表?yè)Q算出實(shí)際檢體中待測(cè)物的含量。
于本發(fā)明的又一實(shí)施態(tài)樣中，待測(cè)物含量分析微流體芯片可藉由串聯(lián)或并聯(lián)的方式連結(jié)多組檢體通入口、多組待測(cè)物含量分析區(qū)或多組反應(yīng)調(diào)節(jié)部，其可連結(jié)的檢體通入口、待測(cè)物含量分析區(qū)或反應(yīng)調(diào)節(jié)部的數(shù)目不受限制，每一組待測(cè)物含量分析區(qū)可布放相同或不同固定物質(zhì)，可做為比對(duì)用或量測(cè)不同待測(cè)物。圖7A顯示本發(fā)明的待測(cè)物含量分析微流體芯片1串聯(lián)結(jié)合一檢體通入口2、復(fù)數(shù)個(gè)待測(cè)物含量分析區(qū)3與一反應(yīng)調(diào)節(jié)部，其中該反應(yīng)調(diào)節(jié)部是以流速控制裝置51為例，當(dāng)然該反應(yīng)調(diào)節(jié)部亦可以是微流道材質(zhì)、微流道表面局部或全面修飾的物質(zhì)、微流道內(nèi)表面所設(shè)置的凸出物及/或微流道寬窄不一的內(nèi)徑或微流道截面形狀改變。另外圖7B顯示本發(fā)明的待測(cè)物含量分析微流體芯片1并聯(lián)結(jié)合一檢體通入口2、復(fù)數(shù)個(gè)待測(cè)物含量分析區(qū)3與一反應(yīng)調(diào)節(jié)部，其中該反應(yīng)調(diào)節(jié)部以流速控制裝置51為例，當(dāng)然該反應(yīng)調(diào)節(jié)部亦可以是微流道材質(zhì)、微流道表面局部或全面修飾的物質(zhì)、微流道內(nèi)表面所設(shè)置的凸出物及/或微流道寬窄不一的內(nèi)徑或微流道截面形狀改變。
本發(fā)明待測(cè)物含量分析微流體芯片的微流道上所布放的固定物質(zhì)包括核酸、配體、受體、抗原、抗體、酵素、勝肽、蛋白質(zhì)或其它可與待測(cè)物反應(yīng)的生物或化學(xué)物質(zhì)。
本發(fā)明的待測(cè)物含量分析微流體芯片，可進(jìn)一步包含一體積調(diào)節(jié)區(qū)，該體積調(diào)節(jié)區(qū)可以是一液體截流元件，用以截取事先設(shè)定的檢體體積送入反應(yīng)區(qū)，例如，但不限于姆指泵。
本發(fā)明的待測(cè)物含量分析微流體芯片，可進(jìn)一步包含一排氣元件，用以排放檢體中所含的氣體，避免由于氣泡存在造成量取檢體體積的誤差。
本發(fā)明的待測(cè)物含量分析微流體芯片，可進(jìn)一步包含一前處理區(qū)，用于進(jìn)行檢體成份分離、分解、催化、改變狀態(tài)、修飾、標(biāo)記、試劑混合、抗凝固、抗凝血、抗降解、抗退化、稀釋、干燥、濃縮、升降溫、調(diào)整pH值或清洗等步驟。前述的前處理區(qū)可包括，例如，但不限于一待測(cè)物標(biāo)記反應(yīng)區(qū)，將檢體內(nèi)的待測(cè)物加以標(biāo)記。其中前述待測(cè)物標(biāo)記是可利用包括酵素、螢光、冷光、納米微?；蚱渌哂谐噬Ч奈镔|(zhì)，如與呈色顆粒相接的抗體或其它具有呈色效果的試劑。
本發(fā)明的待測(cè)物含量分析微流體芯片，可進(jìn)一步包含一后處理區(qū)，用于進(jìn)行標(biāo)記、添加試劑、清洗、干燥或升降溫等步驟。其中標(biāo)記是指利用酵素、螢光、冷光、納米微粒或其它具有呈色效果的物質(zhì)，如與呈色顆粒相接的抗體或其它具有呈色效果的試劑。
本發(fā)明的另一目的亦提供一種待測(cè)物含量分析方法，包含提供檢體；將前述檢體由一檢體通入口導(dǎo)入待測(cè)物含量分析區(qū)的微流道，其中該微流道表面修飾復(fù)數(shù)個(gè)固定物質(zhì)；調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)由反應(yīng)起始點(diǎn)依序累積反應(yīng)，達(dá)到反應(yīng)范圍集中的效果；及藉由前述微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小，可得知該檢體中待測(cè)物的含量。故本發(fā)明的方法可以不需要使用CCD或其它影像分析軟件以辨識(shí)變色區(qū)域。
前述的待測(cè)物含量分析方法，其中前述調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)的反應(yīng)是藉由一流速控制裝置以控制檢體前進(jìn)的速度，達(dá)成累積依序反應(yīng)的要求；亦可藉由前述微流道所包含的上、下兩基板材質(zhì)特性來控制檢體前進(jìn)的速度，達(dá)成累積依序反應(yīng)的要求，其中該基板材質(zhì)是分別選自親水性或疏水性材質(zhì)。
前述調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)的反應(yīng)亦可利用微流道的內(nèi)徑具有寬窄不一或截面形狀改變的設(shè)計(jì)，以調(diào)整檢體前進(jìn)的速度及流動(dòng)的模式。
前述調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)的反應(yīng)是藉由在微流道的內(nèi)表面設(shè)置凸出物，以增加固定物質(zhì)的布放面積，并有助于微流體以擾流方式前進(jìn)，有效促使待測(cè)物與固定物質(zhì)接觸機(jī)率提高。
另外，前述調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)的反應(yīng)是藉由在微流道表面的局部或全面修飾特定官能基、親水性物質(zhì)及/或疏水性物質(zhì)來控制檢體前進(jìn)的速度，達(dá)成累積依序反應(yīng)的需求。前述的本發(fā)明待測(cè)物含量分析方法，可進(jìn)一步包含一體積調(diào)節(jié)步驟、一排氣步驟、一前處理步驟及/或一后處理步驟。
其中前述前處理步驟包括檢體成份分離、分解、催化、改變狀態(tài)、修飾、標(biāo)記、試劑混合、抗凝固、抗凝血、抗降解、抗退化、稀釋、干燥、濃縮、升降溫、調(diào)整pH值或清洗等步驟。其中前述的后處理步驟包括標(biāo)記、添加試劑、清洗、干燥或升降溫等步驟。
前述的標(biāo)記步驟可藉由加入包括酵素、螢光、冷光、納米微粒、與呈色顆粒相接的抗體、或其它具有呈色效果的物質(zhì)或試劑以達(dá)到標(biāo)記的目的。
本發(fā)明所提供的待測(cè)物含量分析方法，可利用本發(fā)明的待測(cè)物含量分析芯片來達(dá)成。
圖8是相較于顯示習(xí)知技術(shù)的試紙層析生化檢測(cè)試片，本發(fā)明的待測(cè)物含量分析芯片為何讀值分辨率可以提高的原理，一般生化檢測(cè)試片寬度較寬，所以變色區(qū)域前緣常會(huì)呈現(xiàn)不規(guī)則形狀及不同層次的灰階，影響讀值的準(zhǔn)確性，本發(fā)明的微流體芯片上的待測(cè)物含量分析區(qū)為細(xì)長(zhǎng)的微流道，也就是將生化檢測(cè)試片的訊號(hào)區(qū)域中的變色不規(guī)則形狀面積(正方形框線所示)展開成微流體管道，如此，不規(guī)則形狀的變色區(qū)域面積大小便可轉(zhuǎn)換為微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小。例如，假設(shè)將習(xí)知技術(shù)的變色面積定為長(zhǎng)度10單位寬度10單位，本發(fā)明若將寬度減少為十分之一(即1單位)，而將長(zhǎng)度增長(zhǎng)為十倍(即100單位)，則可以根據(jù)待測(cè)物含量分析區(qū)微管道內(nèi)有待測(cè)物反應(yīng)的長(zhǎng)短，例如87單位，就能更精確定出待測(cè)樣品的量，增加分辨率，這是習(xí)知檢測(cè)試片所無法達(dá)到的。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)為可以整合‘控制流入檢體體積’的功能于同一芯片上。以濃度量測(cè)為例，若想依據(jù)變色范圍的長(zhǎng)短來推估檢體中待測(cè)物的濃度，前提之一是每次進(jìn)入檢測(cè)試片中的檢體必需控制為事先設(shè)定的體積，才能準(zhǔn)確換算出待測(cè)物的濃度。本發(fā)明可用各種高分子、硅、玻璃或其它材質(zhì)制作芯片，并在芯片上整合控制流入檢體體積的功能，因此有助于待測(cè)物含量分析時(shí)的準(zhǔn)確度提升。除此之外，其它功能例如試劑的添加及均勻混合、單一檢體進(jìn)行多項(xiàng)測(cè)試、或反應(yīng)后的清洗等步驟，都可以整合在同一芯片上，有助于增加待測(cè)物含量分析的方便性與準(zhǔn)確性。相較于前述試紙層析生化檢測(cè)試片難以整合各式復(fù)雜附加功能的情形，本發(fā)明具有進(jìn)步性。
本發(fā)明藉由檢體流動(dòng)方式的特殊設(shè)計(jì)，使得有反應(yīng)的變色范圍由反應(yīng)區(qū)域的起點(diǎn)開始累積，達(dá)到反應(yīng)范圍集中的效果。如前所述，此種技術(shù)可用于不需外加儀器而直接讀取待測(cè)物的含量的應(yīng)用。然而，對(duì)于必需外加儀器以進(jìn)行待測(cè)物定量的方式而言，此種技術(shù)也很有用。例如，想以儀器量測(cè)待測(cè)物上所標(biāo)定的螢光亮度作為待測(cè)物含量的依據(jù)，若任由待測(cè)物分散在反應(yīng)區(qū)內(nèi)的任意各處起反應(yīng)，單位面積內(nèi)的待測(cè)物含量低，則所使用的儀器靈敏度必需夠高才足以偵測(cè)到有標(biāo)記的待測(cè)物。由于本發(fā)明可促使反應(yīng)范圍集中，因此所需觀察及測(cè)量的反應(yīng)范圍縮小，單位面積內(nèi)的訊號(hào)強(qiáng)度提高，使得儀器靈敏度不必太高仍能得到準(zhǔn)確的量測(cè)效果。因此本發(fā)明也可適用于待測(cè)物的量少，或量測(cè)準(zhǔn)確度要求較高等，需以儀器輔助待測(cè)物含量分析的狀況。
除了半定量/定量分析，本發(fā)明也適用于定性分析。藉由檢體流動(dòng)方式的控制，使得反應(yīng)范圍集中，有助于檢體中待測(cè)物含量低時(shí)的定性分析判斷是否超過門檻值。
總而言之，本發(fā)明的芯片與試紙層析生化檢測(cè)試片相較，本發(fā)明可用于定性、半定量及定量檢測(cè)，且其顯色及讀值分辨率高，量測(cè)較準(zhǔn)確，并能附加檢體前處理/反應(yīng)后處理功能等優(yōu)點(diǎn)。與其它分析芯片相較，則有不必使用復(fù)雜儀器即能檢測(cè)待測(cè)物含量的優(yōu)點(diǎn)。
有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的明白。以下實(shí)施例用于進(jìn)一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，并非用于限制本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍。
實(shí)施例本發(fā)明是關(guān)于一種于微流體芯片上進(jìn)行檢體內(nèi)待測(cè)物含量分析的裝置及其方法，其特征是為使待測(cè)物與修飾于芯片上微管道表面的固定物質(zhì)反應(yīng)，藉由微管道內(nèi)產(chǎn)生集中反應(yīng)，再根據(jù)反應(yīng)的范圍大小以判斷檢體內(nèi)待測(cè)物的含量。
實(shí)施例1.本發(fā)明的待測(cè)物分析微流體芯片以流速控制的方式調(diào)節(jié)反應(yīng)，用于待測(cè)物含量分析本實(shí)施例利用微機(jī)電制程(MEMS process)以厚光阻制程以及可撓性高分子材料制作本發(fā)明的微流體芯片，并分別測(cè)試檢體中不同待測(cè)物含量。
該芯片上的基板具有形成微流道的凹槽，材質(zhì)為生物兼容性的可撓性高分子材質(zhì)，用以規(guī)范檢體行經(jīng)路徑；下板基材材質(zhì)為玻璃，上下基板組合形成具有微流道的芯片。于芯片上的檢體通入口中加入摻有抗凝血?jiǎng)〦DTA的全血，利用外加泵作為流速控制裝置，可成功使全血在寬與深皆為100微米的細(xì)長(zhǎng)微流道中流動(dòng)，并且其流動(dòng)速度可根據(jù)施加于泵的壓力大小來控制。
利用如圖2所示的待測(cè)物含量分析微流體芯片1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，芯片上的待測(cè)物含量分析區(qū)3上的微管道4的流道寬100μm、深100μm，且U型微流道4每段直線長(zhǎng)度L為8mm，其上布有固定物質(zhì)山羊抗老鼠免疫球蛋白G(Goat-anti-mouse-IgG，濃度5.6mg/ml)。將檢體(含有經(jīng)過納米金粒子標(biāo)示的待測(cè)物Mouse-IgG C)由檢體通入口2導(dǎo)入待測(cè)物含量分析區(qū)3。另外藉由流速控制裝置51控制樣品于微流道4中推進(jìn)，速度為0.8mm/min，以使檢體內(nèi)的待測(cè)物與布放于微管道4表面的固定物質(zhì)充分反應(yīng)。
一般待測(cè)物含量分析的應(yīng)用都是以相同體積的檢體內(nèi)含有不同濃度的待測(cè)物做測(cè)試。本實(shí)施例中，為了易于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，改用相同待測(cè)物濃度，但不同體積的檢體作測(cè)試，加入檢體體積多者所含待測(cè)物的量也成正比例增多。本實(shí)施例以兩個(gè)相同的芯片做實(shí)驗(yàn)。芯片一及芯片二是分別擷取1.5μl及3μl的檢體(內(nèi)含相同濃度的待測(cè)物Mouse-IgG CGC，OD540＝50)，導(dǎo)入待測(cè)物含量分析區(qū)3。檢體流經(jīng)微流道4后，管壁上的固定物質(zhì)(Goat-anti-mouse-IgG)將與待測(cè)物進(jìn)行抗原抗體反應(yīng)，捉住待測(cè)物。由于待測(cè)物已結(jié)合有紫色的納米金粒子作為標(biāo)示，因此與固定物質(zhì)反應(yīng)結(jié)合而停留于流道的管壁后仍呈紫色。從反應(yīng)起始點(diǎn)開始，有此種反應(yīng)的區(qū)域會(huì)呈現(xiàn)紫色，隨著待測(cè)物被反應(yīng)耗盡，未反應(yīng)的區(qū)域雖有檢體流過仍維持透明。藉由觀察待測(cè)物含量分析區(qū)的微流道4產(chǎn)生反應(yīng)的紫色范圍，透過實(shí)驗(yàn)對(duì)照表即可估算檢體中待測(cè)物的含量。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示芯片一中有反應(yīng)的微流道4長(zhǎng)度約為88mm+/-4mm，芯片二的有反應(yīng)的微流道4長(zhǎng)度約為160mm+/-8mm。芯片二的待測(cè)物含量為芯片一的兩倍，測(cè)試結(jié)果其微管道反應(yīng)的范圍大小也大約兩倍，此即顯示微流道反應(yīng)區(qū)域的長(zhǎng)度可直接反映出待測(cè)物的含量多寡。由此證明藉由微米級(jí)的微流道并配合檢體流速控制的反應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制可達(dá)到依序反應(yīng)，范圍集中的效果，用于半定量/定量分析。
實(shí)施例2.本發(fā)明的待測(cè)物含量分析微流體芯片以流速控制及流道幾何形狀變化的方式調(diào)節(jié)反應(yīng)，用于待測(cè)物含量分析本實(shí)施例目的在測(cè)試檢體中待測(cè)物含量不同時(shí)的量測(cè)結(jié)果。微流體芯片的材質(zhì)、制程與實(shí)施例一相同，U型微流道4每段直線長(zhǎng)度L為8mm，但流道的幾何形狀改采寬窄不一的變化，寬度300um的微流道每隔2mm距離即單側(cè)非對(duì)稱變窄為150um一次。微流道上布放有固定物質(zhì)山羊抗老鼠免疫球蛋白G(Goat-anti-mouse-IgG，濃度5.6mg/ml)。為縮短檢測(cè)時(shí)間，此例流速由外加泵控制為12mm/min，較實(shí)施例一快。
本實(shí)施例以兩個(gè)相同的芯片做實(shí)驗(yàn)。芯片一所測(cè)試的檢體為含有經(jīng)過納米金粒子標(biāo)示待測(cè)物(Mouse-IgG CGC，OD540＝50)4ul的檢體，而芯片二所使用的檢體為待測(cè)物(Mouse-IgG CGC，OD540＝50)2ul再加上2ul的水，因此濃度為芯片一內(nèi)檢體濃度的一半。
測(cè)試方法與實(shí)施例一相同，檢體流經(jīng)微流道4后，待測(cè)物與微流道內(nèi)布置的固定物質(zhì)反應(yīng)結(jié)合而停留于流道的管壁呈紫色。觀察待測(cè)物含量分析區(qū)的微流道4產(chǎn)生反應(yīng)的紫色范圍，配合實(shí)驗(yàn)對(duì)照表即可估算檢體中待測(cè)物的含量。芯片一的紫色區(qū)域長(zhǎng)度為136mm+/-20mm，芯片二的紫色區(qū)域長(zhǎng)度為72mm+/-16mm，與預(yù)期結(jié)果接近，濃度與長(zhǎng)度接近比例關(guān)系，但由于流速比實(shí)施例一快，誤差范圍中稍大。
實(shí)施例3.本發(fā)明的待測(cè)物含量分析微流體芯片以流速控制及流道增設(shè)凸出擾流結(jié)構(gòu)的方式調(diào)節(jié)反應(yīng)，用于待測(cè)物含量分析測(cè)試本實(shí)施例目的在測(cè)試檢體中待測(cè)物含量不同時(shí)的量測(cè)結(jié)果。微流體芯片的材質(zhì)、制程與實(shí)施例二相同，U型微流道4每段直線長(zhǎng)度L為8mm，流道亦采寬窄不一的變化(單側(cè)非對(duì)稱變窄，寬度150um-300um間規(guī)則性交替變化)，但流道內(nèi)增設(shè)凸出物，使流道內(nèi)的液體以擾流的方式前進(jìn)。微流道上布放有固定物質(zhì)山羊抗老鼠免疫球蛋白G(Goat-anti-mouse-IgG，濃度5.6mg/ml)。此例流速由外加泵控制為12mm/min，與實(shí)施例二相同。
本實(shí)施例以兩個(gè)相同的芯片做實(shí)驗(yàn)。芯片一所測(cè)試的檢體為含有經(jīng)過納米金粒子標(biāo)示待測(cè)物(Mouse-IgG CGC，OD540＝50)6ul的檢體，而芯片二所使用的檢體為待測(cè)物(Mouse-IgG CGC，OD540＝50)3ul再加上3ul的水，因此濃度為芯片一待測(cè)物濃度的一半。
測(cè)試方法與實(shí)施例二相同，檢體流經(jīng)微流道4后，待測(cè)物與微流道內(nèi)布置的固定物質(zhì)反應(yīng)結(jié)合而停留于流道的管壁呈紫色。觀察待測(cè)物含量分析區(qū)的微流道4有產(chǎn)生反應(yīng)的紫色范圍即可得知檢體中待測(cè)物的含量。芯片一的紫色區(qū)域長(zhǎng)度為112mm+/-8mm，芯片二的紫色區(qū)域長(zhǎng)度為64mm+/-8mm，與預(yù)期結(jié)果接近，濃度與長(zhǎng)度接近比例關(guān)系，且由于有效改變流動(dòng)模式，流速雖與實(shí)施例二相同，但誤差范圍較小。
由前述實(shí)施例可得知本發(fā)明的微流體芯片可作為待測(cè)物含量分析的工具，并且藉由待測(cè)物含量分析區(qū)上的微管道的幾何特征及/或標(biāo)記刻度，可直接得知檢體中待測(cè)物的量，即時(shí)得到檢測(cè)結(jié)果，不需借助其它影像分析軟件或儀器。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍，當(dāng)視申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種微流體芯片，包含一檢體通入口，用以通入檢體；一待測(cè)物含量分析區(qū)，具一微流道，其中該微流道表面由反應(yīng)起始點(diǎn)開始布放多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)，且該微流道一端接檢體通入口；以及一反應(yīng)調(diào)節(jié)部，用以調(diào)節(jié)檢體內(nèi)待測(cè)物與多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，使待測(cè)物與固定物質(zhì)由反應(yīng)起始點(diǎn)開始依序累積反應(yīng)，達(dá)反應(yīng)范圍集中的效果。
2.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，前述反應(yīng)調(diào)節(jié)部為一流速控制裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的微流體芯片，其特征是，前述的流速控制裝置，連結(jié)于相對(duì)待測(cè)物含量分析區(qū)通入口的微流道的另一端。
4.如權(quán)利要求2所述的微流體芯片，其特征是，前述的流速控制裝置為一泵。
5.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，前述反應(yīng)調(diào)節(jié)部為前述微流道，該微流道包含上、下兩基板，該基板材質(zhì)分別選自親水性或疏水性材質(zhì)。
6.如權(quán)利要求5所述的微流體芯片，其特征是，前述基板材質(zhì)包含聚二甲荃硅氧烷、聚碳酸酯、環(huán)稀煙聚合物、聚苯乙烯、玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯。
7.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，前述反應(yīng)調(diào)節(jié)部包含微流道內(nèi)徑寬窄不一或截面形狀改變的設(shè)計(jì)。
8.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，前述反應(yīng)調(diào)節(jié)部包含微流道的內(nèi)表面設(shè)置凸出物。
9.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，前述反應(yīng)調(diào)節(jié)部包含于該微流道的表面局部或全面修飾特定官能基、親水性物質(zhì)及/或疏水性物質(zhì)。
10.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，可進(jìn)一步包含一體積調(diào)節(jié)區(qū)，以控制進(jìn)入待測(cè)物含量分析區(qū)的檢體體積。
11.如權(quán)利要求10所述的微流體芯片，其特征是，前述體積調(diào)節(jié)區(qū)包含一液體截流元件。
12.如權(quán)利要求11所述的微流體芯片，其特征是，前述液體截流元件為姆指泵。
13.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，可進(jìn)一步包含一排氣元件。
14.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，可進(jìn)一步包含一前處理區(qū)。
15.如權(quán)利要求14所述的微流體芯片，其特征是，前述的前處理區(qū)包含一檢體待測(cè)物標(biāo)記反應(yīng)區(qū)。
16.如權(quán)利要求15所述的微流體芯片，其特征是，前述的檢體待測(cè)物標(biāo)記可利用包括酵素、螢光、冷光、納米微粒、與呈色顆粒相接的抗體、或其它具有呈色效果的物質(zhì)或試劑以達(dá)到標(biāo)記的目的。
17.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，可進(jìn)一步包含一后處理區(qū)。
18.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，前述待測(cè)物含量分析區(qū)可根據(jù)微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小，參照微流道的幾何特征及/或標(biāo)記刻度而讀取或換算出檢體中的待測(cè)物含量。
19.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，可串聯(lián)多數(shù)組檢體通入口、多數(shù)組待測(cè)物含量分析區(qū)或多數(shù)組反應(yīng)調(diào)節(jié)部。
20.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，可并聯(lián)多數(shù)組檢體通入口、多數(shù)組待測(cè)物含量分析區(qū)或多數(shù)組反應(yīng)調(diào)節(jié)部。
21.如權(quán)利要求1所述的微流體芯片，其特征是，前述固定物質(zhì)包括核酸、配體、受體、抗原、抗體、酵素、勝肽、蛋白質(zhì)或其它可與待測(cè)物反應(yīng)的生物或化學(xué)物質(zhì)。
22.一種待測(cè)物含量分析方法，包含提供檢體；將前述檢體導(dǎo)入一微流道通入口，其中該微流道表面修飾多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)；調(diào)節(jié)檢體內(nèi)待測(cè)物與多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，使待測(cè)物與固定物質(zhì)由反應(yīng)起始點(diǎn)開始依序累積反應(yīng)，達(dá)反應(yīng)范圍集中的效果；及藉由前述微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小，可得知該檢體中待測(cè)物的含量。
23.如權(quán)利要求22所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，前述調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)的反應(yīng)，是通過一流速控制裝置以控制檢體前進(jìn)的速度，達(dá)成累積依序反應(yīng)的要求。
24.如權(quán)利要求22所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，前述調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)的反應(yīng)，是通過前述微流道所包含的上、下兩基板材質(zhì)特性來控制檢體前進(jìn)的速度，達(dá)成累積依序反應(yīng)的要求，其中該基板材質(zhì)分別選自親水性或疏水性材質(zhì)。
25.如權(quán)利要求22所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，前述調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)的反應(yīng)，是利用微流道的內(nèi)徑具有寬窄不一或截面形狀改變的設(shè)計(jì)，以調(diào)整檢體前進(jìn)的速度。
26.如權(quán)利要求22所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，前述調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)的反應(yīng)是通過在微流道表面的局部或全面修飾特定官能基、親水性物質(zhì)及/或疏水性物質(zhì)來控制。
27.如權(quán)利要求22所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，前述調(diào)節(jié)該檢體中待測(cè)物與該固定物質(zhì)的反應(yīng)，是通過在微流道的內(nèi)表面設(shè)置凸出物，以增加固定物質(zhì)的布放面積，并有助于微流體以擾流方式前進(jìn)，有效促使待測(cè)物與固定物質(zhì)接觸機(jī)率提高。
28.如權(quán)利要求22所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，可進(jìn)一步包含一體積調(diào)節(jié)步驟，以控制進(jìn)入待測(cè)物含量分析區(qū)的檢體體積。
29.如權(quán)利要求22所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，可進(jìn)一步包含一排氣步驟。
30.如權(quán)利要求22所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，可進(jìn)一步包含一前處理步驟。
31.如權(quán)利要求30所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，前述的前處理步驟包括檢體成份分離、分解、催化、改變狀態(tài)、修飾、標(biāo)記、試劑混合、抗凝固、抗凝血、抗降解、抗退化、稀釋、干燥、濃縮、升降溫、調(diào)整pH值或清洗等步驟。
32.如權(quán)利要求22所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，可進(jìn)一步包含一后處理步驟。
33.如權(quán)利要求32所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，前述的后處理步驟包括標(biāo)記、添加試劑、清洗、干燥或升降溫等步驟。
34.如權(quán)利要求31或33所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，前述的標(biāo)記步驟可藉由加入包括酵素、螢光、冷光、納米微粒、與呈色顆粒相接的抗體、或其它具有呈色效果的物質(zhì)或試劑以達(dá)到標(biāo)記的目的。
35.如權(quán)利要求22所述的待測(cè)物含量分析方法，其特征是，可根據(jù)微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小，參照微流道的幾何特征及/或標(biāo)記刻度而讀取檢體中的待測(cè)物含量。
36.一種待測(cè)物含量分析方法，包括提供檢體；將前述檢體導(dǎo)入權(quán)利要求1所述的微流體芯片的微流道通入口，其中該微流道表面修飾多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)；調(diào)節(jié)檢體內(nèi)待測(cè)物與多數(shù)個(gè)固定物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，使待測(cè)物與固定物質(zhì)由反應(yīng)起始點(diǎn)開始依序累積反應(yīng)，達(dá)反應(yīng)范圍集中的效果；及藉由前述微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小，可得知該檢體中的待測(cè)物含量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢體分析微流體芯片及其方法，主要利用芯片上細(xì)長(zhǎng)微流道作為待測(cè)物含量分析區(qū)，使檢體內(nèi)的待測(cè)物與前述微流道內(nèi)復(fù)數(shù)個(gè)固定物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，并通過反應(yīng)調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)檢體中待測(cè)物與固定物質(zhì)的反應(yīng)，使反應(yīng)自待測(cè)物含量分析區(qū)的反應(yīng)起始點(diǎn)開始依序累積，達(dá)到反應(yīng)范圍集中的效果。芯片使用者可藉由前述微流道內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)的范圍大小，參照微流道的外形特征或外部刻度而得知待測(cè)物的含量。
文檔編號(hào)G01N35/00GK1786710SQ20041009691
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者吳碧珠, 楊金樹 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院