CN114487384A - 微型设备、用于微型设备的制造方法和免疫测定方法 - Google Patents

微型设备、用于微型设备的制造方法和免疫测定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114487384A
CN114487384A CN202111208117.5A CN202111208117A CN114487384A CN 114487384 A CN114487384 A CN 114487384A CN 202111208117 A CN202111208117 A CN 202111208117A CN 114487384 A CN114487384 A CN 114487384A
Authority
CN
China
Prior art keywords
measurement target
calibration curve
liquids
target substance
microdevice
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111208117.5A
Other languages
English (en)
Inventor
沟口亲明
重村幸治
住吉研
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianma Japan Ltd
Original Assignee
Tianma Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianma Japan Ltd filed Critical Tianma Japan Ltd
Publication of CN114487384A publication Critical patent/CN114487384A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/536—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with immune complex formed in liquid phase
    • G01N33/542—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with immune complex formed in liquid phase with steric inhibition or signal modification, e.g. fluorescent quenching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54306—Solid-phase reaction mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
    • G01N21/276—Calibration, base line adjustment, drift correction with alternation of sample and standard in optical path
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6445—Measuring fluorescence polarisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/58—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
    • G01N33/582—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with fluorescent label
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6863—Cytokines, i.e. immune system proteins modifying a biological response such as cell growth proliferation or differentiation, e.g. TNF, CNF, GM-CSF, lymphotoxin, MIF or their receptors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0689—Sealing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/148—Specific details about calibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/16—Surface properties and coatings
    • B01L2300/161—Control and use of surface tension forces, e.g. hydrophobic, hydrophilic
    • B01L2300/165—Specific details about hydrophobic, oleophobic surfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/435—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans
    • G01N2333/52—Assays involving cytokines
    • G01N2333/521—Chemokines
    • G01N2333/523—Beta-chemokines, e.g. RANTES, I-309/TCA-3, MIP-1alpha, MIP-1beta/ACT-2/LD78/SCIF, MCP-1/MCAF, MCP-2, MCP-3, LDCF-1or LDCF-2
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2470/00—Immunochemical assays or immunoassays characterised by the reaction format or reaction type
    • G01N2470/10—Competitive assay format
    • G01N2470/12—Displacement or release-type competition
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2496/00—Reference solutions for assays of biological material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

公开了一种微型设备、用于微型设备的制造方法和免疫测定方法，所述微型设备包括多种校准曲线液体、分别填充有多种校准曲线液体的多个第一微通道、填充有测量目标液体的至少一个第二微通道、以及封闭第一微通道的开口以密封校准曲线液体的密封构件。校准曲线液体中的每一种包括：预定浓度的测量目标物质，该多种校准曲线液体中的每一种中的预定浓度互不相同；抗体，该抗体特异性结合到测量目标物质；以及荧光标记衍生物，该荧光标记衍生物荧光标记测量目标物质并与测量目标物质竞争以特异性结合到抗体。测量目标液体包括未知浓度的测量目标物质、抗体和荧光标记衍生物。

Description

微型设备、用于微型设备的制造方法和免疫测定方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月23日提交的日本专利申请号2020-178217的权益，其全部公开内容通过引用结合于此。
技术领域
本申请总体上涉及微型设备、用于微型设备的制造方法和免疫测定方法。
背景技术
在使用荧光的免疫测定方法当中，使用抗原-抗体反应来检测测量目标物质的荧光偏振免疫测定方法(FPIA)是已知的。例如，日本专利申请公开号H03-103765描述了一种用于根据所测量的荧光偏振度来计算测量抗原(测量目标物质)的浓度的方法。
附加地，使用微型设备的免疫测定方法是已知的。例如，日本专利4717081号描述了一种免疫测定微芯片，其中微结构布置在通道中。微结构保持在其表面上固化有原发抗体的珠粒。
在使用具有多个通道的微型设备的荧光偏振免疫测定方法中，可以通过一次测量用于创建校准曲线的多个样品(例如，通过逐步稀释标准液体获得的多个稀释液体)和包含测量目标物质的样品来提高测量可靠性。在这种免疫测定方法中，每次进行测量时，利用用于创建校准曲线的多个样品填充通道。因此，开始测量偏振度之前的工作增加。
鉴于上述情况做出本公开，并且本公开的目的是提供一种微型设备、用于该微型设备的制造方法以及免疫测定方法，由此可以以较少的工作进行免疫测定。
发明内容
为了实现上述目的，根据本公开的第一方面的微型设备包括：
多种校准曲线液体，该多种校准曲线液体包括：预定浓度的测量目标物质，多种校准曲线液体中的每一种中的预定浓度互不相同；抗体，该抗体特异性结合到测量目标物质；以及荧光标记衍生物，该荧光标记衍生物荧光标记测量目标物质并与测量目标物质竞争以特异性结合到抗体；
多个第一微通道，该多个第一微通道分别填充有多种校准曲线液体；
至少一个第二微通道，该至少一个第二微通道要填充有测量目标液体，该测量目标液体包括未知浓度的测量目标物质、抗体和荧光标记衍生物；以及
密封构件，该密封构件封闭第一微通道的开口以密封校准曲线液体。
根据本公开第二方面的用于微型设备的制造方法包括：
形成多个第一微通道和要填充有测量目标液体的至少一个第二微通道，该测量目标液体包括：未知浓度的测量目标物质；抗体，该抗体特异性结合到测量目标物质；以及荧光标记衍生物，该荧光标记衍生物荧光标记测量目标物质并与测量目标物质竞争以特异性结合到抗体；
利用多种校准曲线液体分别填充多个第一微通道，该多种校准曲线液体包括：预定浓度的测量目标物质，多种校准曲线液体中的每一种中的预定浓度互不相同；抗体；以及荧光标记衍生物；以及
通过由密封构件封闭填充有校准曲线液体的第一微通道的开口来密封多种校准曲线液体。
根据本公开的第三方面的免疫测定方法包括：
将存储在5℃或更低的温度的根据本公开第一方面的微型设备的温度设置为预定测量温度；
利用测量目标液体来填充第二微通道；
计算从多种校准曲线液体和利用其填充第二微通道的测量目标液体发射的荧光的偏振度；
根据从多种校准曲线液体发射的荧光的所计算的偏振度，创建偏振度和测量目标物质的浓度的校准曲线；以及
根据从测量目标液体发射的荧光的所计算的偏振度和所创建的校准曲线，
计算包括在测量目标液体中的测量目标物质的浓度。
应当理解的是，前面的整体性描述和下面的详细描述两者是示例性和解释性的，并不限制本公开。
根据本公开，可以以更少的工作进行免疫测定。
附图说明
当结合以下附图考虑以下详细描述时，可以获得对本申请更完整的理解，在附图中：
图1是示出根据实施例的微型设备的俯视图；
图2是图1中示出的微型设备的沿线A-A截取的剖视图；
图3是示出根据实施例的校准曲线液体的示意图；
图4是示出根据实施例的密封构件的剖视图；
图5是示出根据实施例的用于微型设备的制造方法的流程图；
图6是用于解释根据实施例的一体形成第二基板和分隔壁的步骤的示意图；
图7是示出根据实施例的分析设备的配置的图；
图8是示出根据实施例的分析设备的示意图；
图9是示出根据实施例的免疫测定方法的流程图；
图10是用于解释在根据实施例的免疫测定方法中的测量目标液体的填充的示意图；以及
图11是示出根据示例和比较例的浓度和偏振度之间的关系的图。
具体实施方式
在在下文中，在参考附图的同时描述根据各种实施例的微型设备。
实施例
参考图1至图10描述了根据本实施例的微型设备10。在一个示例中，微型设备10用于使用荧光偏振免疫测定法来检测测量目标物质Ag1。
如图1和图2所示，微型设备10包括第一基板12、第二基板14、分隔壁16、九个微通道20和密封构件30。附加地，微型设备10包括五种校准曲线液体CCL1至CCL5(稍后描述)。第一基板12、第二基板14和分隔壁16形成微通道20。密封构件30封闭微通道20的开口26。九个微通道20中的五个微通道20分别填充有校准曲线液体CCL1至CCL5。
在本说明书中，校准曲线液体可以统称为“校准曲线液体CCL”。附加地，填充有校准曲线液体CCL的微通道20被称为“第一微通道22”，并且其他微通道20被称为“第二微通道24”。为了便于理解，在图1的微型设备10中，向右的方向(纸面上的向右方向)被称为“+X方向”，向上的方向(纸面上的向上的方向)被称为“+Y方向”，以及垂直于+X方向和+Y方向的方向(纸面上的深度方向)被称为“+Z方向”。
微型设备10的第一基板12是平板状石英玻璃基板。荧光偏振免疫测定方法中的激发光EL从第一基板12进入微型设备10。激发光EL落在图1中示出的测量区域S上，并且垂直进入第一基板12的第一主表面12a。
微型设备10的第二基板14是平板状基板。第二基板14由几乎没有自发荧光的材料形成。在本实施例中，第二基板14由含炭黑的聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成。第二基板14面对第一基板12。第二基板14和第一基板12将分隔壁16夹在中间。
微型设备10的分隔壁16被第一基板12和第二基板14夹在中间，以形成微通道20。分隔壁16由几乎没有自发荧光的材料形成。附加地，优选的是，分隔壁16由吸收诸如激发光EL、荧光FL的光的材料形成。在本实施例中，分隔壁16由含炭黑的聚二甲基硅氧烷与第二基板14一体形成。
微型设备10的微通道20在测量区域S中平行于X方向延伸。在一个示例中，测量区域S中微通道20的宽度(即，Y方向上的长度)为200μm。微通道20中的每一个包括穿透第二基板14和分隔壁16的两个开口26。校准曲线液体CCL或下文描述的测量目标液体(MTL)通过开口26填充或排出。
在九个微通道20中，当从上方观察时，被定位在+Y侧上的五个第一微通道22填充有校准曲线液体CCL。在九个微通道20中，当从上方观察时，被定位在-Y侧上的四个第二微通道24没有填充任何东西。在进行荧光偏振免疫测定中的偏振度P的测量之前，第二微通道24填充有测量目标液体(MTL)。
如图3所示，微型设备10的校准曲线液体CCL包括测量目标物质Ag1、抗体Ab1和荧光标记衍生物AgF1。校准曲线液体CCL用于在荧光偏振免疫测定中创建校准曲线(具体而言，偏振度P和测量目标物质Ag1的浓度的校准曲线)。校准曲线可以通过将从校准曲线液体CCL1至CCL5发射的荧光FL的偏振度P和校准曲线液体CCL1至CCL5中的测量目标物质Ag1的浓度拟合到逻辑函数来获得。在这种情况下，优选的是拟合的确定系数大于0.99。
第一微通道22分别通过开口26填充有校准曲线液体CCL1至CCL5。校准曲线液体CCL1至CCL5各自包括相互不同的预定浓度(第一浓度至第五浓度)的测量目标物质Ag1、预定浓度(第六浓度)的抗体Ab1和预定浓度(第七浓度)的荧光标记衍生物AgF1。
测量目标物质Ag1是可通过使用荧光的免疫测定方法检测的化合物就足够了。测量目标物质Ag1的示例包括抗生素、生物活性物质、霉菌毒素等。测量目标物质Ag1的具体示例包括前列腺素E2、β-乳球蛋白、氯霉素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇等。在一个示例中，校准曲线液体CCL1至CCL5中待测物质Ag1的浓度(第一浓度至第五浓度)分别为50ng/ml、25ng/ml、12.5ng/ml、6.25ng/ml和3.125ng/ml。
抗体Ab1由于抗原-抗体反应而特异性结合到测量目标物质Ag1。在一个示例中，抗体Ab1是通过利用测量目标物质Ag1接种宿主动物(例如，小鼠或牛)并且然后回收和纯化由宿主动物产生的血液中的抗体而获得的。替代性地，可商购的抗体可以用作抗体Ab1。
荧光标记衍生物AgF1是通过荧光标记测量目标物质Ag1获得的衍生物。荧光标记衍生物AgF1与测量目标物质Ag1竞争，并由于抗原-抗体反应而特异性结合到抗体Ab1。由于使用已知方法将荧光物质结合到测量目标物质Ag1而获得荧光标记衍生物AgF1。荧光物质是荧光素(激发光EL的波长：494nm，荧光FL的波长：521nm)、罗丹明β(激发光EL的波长：550nm，荧光FL波长：580nm)等。
接下来，描述测量目标液体MTL。测量目标液体MTL是荧光偏振免疫测定中要测量的液体。测量目标液体MTL包括未知浓度的测量目标物质Ag1，以及与校准曲线液体CCL中相同浓度的抗体Ab1和荧光标记衍生物AgF1。第二微通道24通过开口26填充有测量目标液体MTL。
微型设备10的密封构件30设置在第二基板14的第一主表面14a上，并且封闭微通道20的开口26。如图4所示，密封构件30包括基材32和粘合剂层34。基材32例如由硅树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂等形成。在一个示例中，粘合剂层34是硅酮粘合剂层。在本实施例中，粘合剂层34附着到第二基板14的第一主表面14a，以封闭九个微通道20(具体而言，五个第一微通道22和四个第二微通道24)的所有开口26。
在本实施例中，第一微通道22的开口26由密封构件30封闭，并且利用其填充第一微通道22的校准曲线液体CCL由密封构件30密封在第一微通道22中。结果，当微型设备10在低温(例如，5℃或更低)下存储时，校准曲线液体CCL随时间的变化被抑制。也就是说，利用微型设备10，可以在低温下长时间段内稳定地存储校准曲线液体CCL。
由于微型设备10可以在低温下长时间段内稳定地存储校准曲线液体CCL，因此可以通过简单地利用测量目标液体MTL填充第二微通道24来创建校准曲线并检测测量目标液体MTL中的测量目标物质Ag1。因此，通过使用微型设备10，可以以较少的工作进行免疫测定。
另外，在本实施例中，第二微通道24的开口26也被密封构件30封闭，并且由此，可以防止碎片、杂质等进入填充有测量目标液体MTL的第二微通道24。
接下来，在参照图5和图6的同时描述用于微型设备10的制造方法。图5是示出用于微型设备10的制造方法的流程图。用于微型设备10的制造方法包括形成多个第一微通道22和至少一个第二微通道24的步骤(步骤S10)；利用多种校准曲线液体CCL1至CCL5分别填充多个第一微通道22的步骤(步骤S20)；以及通过密封构件30封闭填充有校准曲线液体CCL1至CCL5的第一微通道22的开口26，从而密封多种校准曲线液体CCL1至CCL5的步骤(步骤S30)。
如图5所示，步骤S10包括一体形成第二基板14和分隔壁16的步骤(步骤S12)、形成开口26的步骤(步骤S14)以及将分隔壁16接合到第一基板12的步骤(步骤S16)。
在步骤S12中，如图6所示，对应于第二基板14和分隔壁16的形状的冲模62设置在模具64中。将含炭黑的聚二甲基硅氧烷树脂倒入模具64中。被倒入模具64中的聚二甲基硅氧烷树脂被固化以一体形成第二基板14和分隔壁16。冲模62通过对硅基板进行光刻来制造。注意，在下文中，通过一体形成第二基板14和分隔壁16获得的构件可以被称为“具有分隔壁16的第二基板14”。
回到图5，在步骤S14中，通过使用夹具在具有分隔壁16的第二基板14的预定位置处打开通孔来形成开口26。
在步骤S16中，第一基板12设置在分隔壁16上，并且然后，第一基板12压靠分隔壁16以将分隔壁16接合到第一基板12。结果，第一微通道22和第二微通道24由第一基板12、第二基板14和分隔壁16形成。
在步骤S20中，使用微量吸液管通过开口26分别利用校准曲线液体CCL1至CCL5填充第一微通道22。在一个示例中，校准曲线液体CCL1至CCL5通过以逐步的方式稀释包括测量目标物质Ag1的标准液体来制备。注意，在校准曲线液体CCL中的测量目标物质Ag1和荧光标记衍生物AgF1与抗体Ab1的竞争性反应达到平衡。
在步骤S30中，密封构件30的粘合剂层34附着到第二基板14的第一主表面14a，从而通过密封构件30封闭第一微通道22的开口26，以密封校准曲线液体CCL1到CCL5。在本实施例中，第二微通道24的开口26也由密封构件30封闭。微型设备10可以如上所述制造。所制造的微型设备10在低温(例如，5℃或更低)下存储。
接下来，描述使用微型设备10的测量目标物质Ag1的免疫测定方法(即，测量目标物质Ag1的检测)。首先，描述检测测量目标物质Ag1的分析设备100。
如图7和图8所示，分析设备100包括发射器110、分色镜120、物镜130、检测器140和控制器150。
如图8所示，分析设备100的发射器110在-X方向上发射线性偏振激发光EL。如图7和图8所示，发射器110包括光源112、偏振滤波器116和未示出的光学部件，诸如激发光滤波器、聚光器透镜等。光源112在-X方向上发射激发光EL。在一个示例中，光源112由LED元件构成。偏振滤波器116将激发光电致发光转换成线性偏振光。
如图8所示，分析设备100的分色镜120在微型设备10设置在其上的方向(Z+方向)上反射从发射器110发射的线性偏振激发光EL。附加地，分色镜120透射从微型设备10发射的荧光FL。
微型设备10设置在分色镜120的+Z侧上，同时第一基板12面向-Z方向。被分色镜120反射的线性偏振激发光EL从微型设备10的第一基板12进入微通道20。微型设备10在-Z方向上发射荧光FL。
如图8所示，分析设备100的物镜130设置在分色镜120和微型设备10之间。物镜130会聚激发光EL和荧光FL。
如图8所示，分析设备100的检测器140设置在分色镜120的-Z侧上。检测器140检测从微型设备10发射的荧光FL。如图7和图8所示，检测器140包括偏振调节元件144、成像元件146和未示出的光学部件，诸如吸收滤波器、成像透镜等。偏振调节元件144调节荧光FL的偏振方向。偏振调节元件144将荧光FL的偏振方向调节为平行于从发射器110发射的激发光EL的偏振方向的方向以及垂直于从发射器110发射的激发光EL的偏振方向的方向。在一个示例中，偏振调节元件144是液晶元件。成像元件146检测从偏振调节元件144发射的荧光FL作为图像。在一个示例中，成像元件146是互补金属氧化物半导体(complementary metaloxide semiconductor，CMOS)图像传感器。
分析设备100的控制器150控制发射器110和检测器140。附加地，控制器150根据由成像元件146检测的荧光FL的图像，计算从利用其填充第一微通道22的校准曲线液体CCL和利用其填充第二微通道24的测量目标液体MTL发射的荧光FL的偏振度P。控制器150根据从校准曲线液体CCL1至CCL5发射的荧光FL的偏振度P和校准曲线液体CCL1至CCL5中测量目标物质Ag1的浓度，创建偏振度P和测量目标物质Ag1的浓度的校准曲线。另外，控制器150根据从测量目标液体MTL发射的荧光FL的偏振度P和所创建的校准曲线来计算测量目标液体MTL中的测量目标物质Ag1的浓度。
控制器150包括执行各种处理的中央处理单元(central processing unit，CPU)152、存储程序和数据的只读存储器(read only memory，ROM)154、存储数据的随机存取存储器(random access memory，RAM)156以及向各种组件和从各种组件输入和输出信号的输入/输出接口158。CPU 152执行存储在ROM 154中的程序，以实现控制器150的功能。输入/输出接口158向和从CPU 152、发射器110和检测器140输入和输出信号。
接下来，描述使用微型设备10的免疫测定方法。图9是示出免疫测定方法的流程图。免疫测定方法包括将存储在5℃或更低的温度下的微型设备10的温度设定为预定测量温度的步骤(步骤S110)；以及利用测量目标液体MTL填充微型设备10的第二微通道24的步骤(步骤S120)。另外，免疫测定方法包括计算从校准曲线液体CCL1至CCL5和测量目标液体MTL发射的荧光FL的偏振度P的步骤(步骤S130)；根据从校准曲线液体CCL1至CCL5发射的荧光FL的所计算的偏振度P创建偏振度P和测量目标物质Ag1的浓度的校准曲线的步骤(步骤S140)；以及根据从测量目标液体MTL发射的荧光FL的所计算的偏振度P和创建的校准曲线来计算包括在测量目标液体MTL中的测量目标物质Ag1的浓度的步骤(步骤S150)。
在步骤S110中，存储在5℃或更低温度下的微型设备10的温度被设置为要测量偏振度P的测量温度。在一个示例中，测量温度是20℃。
在步骤S120中，首先，将包括测量目标物质Ag1的液体添加到包括与校准曲线液体CCL中相同浓度的抗体Ab1和荧光标记衍生物AgF1的液体中。因此，制备测量目标液体MTL。接下来，在测量目标物质Ag1和荧光标记衍生物AgF1与抗体Ab1的竞争性反应在测量目标液体MTL中达到平衡之后，第二微通道24填充有测量目标液体MTL。具体而言，微型设备10的密封构件30被剥离，并且然后，微量吸液管被用于利用测量目标液体MTL填充第二微通道24。在本实施例中，如图10所示，四个第二微通道24分别填充有测量目标液体MTL1至MTL4。
在步骤S130中，首先，在分析设备100中设置其中密封构件30已经被剥离并且测量目标液体MTL1至MTL4被填充的微型设备10。接下来，从分析设备100的发射器110发射线性偏振激发光，并且线性偏振激发光照射在微型设备10的测量区域S上。然后，由分析设备100的控制器150根据由分析设备100的检测器140检测到的荧光FL的图像，计算从校准曲线液体CCL1至CCL5和测量目标液体MTL1至MTL4发射的荧光FL的偏振度P。
在这种情况下，荧光FL的偏振度P表达为P＝(Ih-Iv)/(Ih+Iv)，其中Ih是偏振方向平行于激发光EL的偏振方向的荧光FL的强度，Iv是偏振方向垂直于激发光EL的偏振方向的荧光FL的强度。测量目标物质Ag1和荧光标记衍生物AgF1引起与抗体Ab1的竞争性反应。因此，随着测量目标物质Ag1的浓度增加，未与抗体Ab1结合的荧光标记衍生物AgF1增加，并且荧光FL的偏振度P降低。
在步骤S140中，分析设备100的控制器150创建偏振度P和测量目标物质Ag1的浓度的校准曲线。具体而言，控制器150将从校准曲线液体CCL1至CCL5发射的荧光FL的偏振度P和校准曲线液体CCL1至CCL5中的测量目标物质Ag1的浓度拟合到逻辑函数，以创建偏振度P和测量目标物质Ag1的浓度的校准曲线。在这种情况下，优选的是拟合的确定系数大于0.99。
在步骤S150中，分析设备100的控制器150根据从测量目标液体MTL1至MTL4发射的荧光FL的偏振度P和所创建的校准曲线来计算包括在测量目标液体MTL1至MTL4中的测量目标物质Ag1的浓度。因此，可以获得包括在测量目标液体MTL1至MTL4中的测量目标物质Ag1的浓度。
如上所述，在微型设备10中，利用其填充第一微通道22的校准曲线液体CCL被密封构件30密封，并且因此，校准曲线液体CCL随时间的变化被抑制，并且校准曲线液体CCL在低温下的长时间段内的稳定存储是可能的。因此，可以通过简单地利用测量目标液体MTL填充第二微通道24来创建校准曲线并检测测量目标液体MTL中的测量目标物质Ag1。因此，通过使用微型设备10，可以以较少的工作进行具有高测量可靠性的免疫测定。另外，通过制备大量的校准曲线液体CCL和制造大量的微型设备10，可以抑制校准曲线液体CCL方面的变化、由用户执行的工作方面的变化等，并且可以提高测量精度。
经修改的示例
已经描述了实施例，但是在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行各种修改。
本实施例的第一基板12是石英玻璃基板，但是其中第一基板12由透射激发光EL和荧光FL的另一材料形成的配置是可能的。
在上述实施例中，第二基板14和分隔壁16一体形成，但是其中第二基板14和分隔壁16分离地形成的配置是可能的。附加地，在上述实施例中，第二基板14和分隔壁16由含炭黑的聚二甲基硅氧烷形成，但是其中第二基板14和分隔壁16由另一材料形成的配置是可能的。例如，聚二甲基硅氧烷可以包含氧化铁而不是炭黑。附加地，优选的是，分隔壁16是疏水性的。利用这种配置，微型设备10可以更能抑制校准曲线液体CCL随时间的变化，并且可以将校准曲线液体CCL存储持续更长的时间段。例如，优选的是分隔壁16由硅树脂形成。
微通道20的宽度优选地为500μm或更小，并且更优选为300μm或更小。
在上述实施例中，微型设备10包括五个第一微通道22和四个第二微通道24，但是第一微通道22的数量是使得能够创建校准曲线的数量就足够了。附加地，微型设备10包括至少一个第二微通道24就足够了。
其中微型设备10包括多个密封构件30并且多个密封构件30中的每一个封闭开口26中的每一个的配置是可能的。
在上述实施例中，密封构件30封闭第一微通道22和第二微通道24的开口26，但是密封构件30封闭第一微通道22的开口26就足够了。密封构件30不必封闭第二微通道24的开口26。
上述实施例的密封构件30包括基材32和粘合剂层34，但是其中密封构件30仅由基材32形成的配置是可能的。例如，密封构件30可以由粘附到第二基板14的硅树脂形成。
优选的是，基材32是柔性的。这种构型使得密封构件30能够更紧密地粘附到第二基板14，从而更紧密地封闭开口26。另外，优选的是密封构件30的封闭开口26的表面是疏水性的。例如，优选地的是密封构件30的粘合剂层34是疏水性的。利用这种配置，微型设备10可以更能抑制校准曲线液体CCL随时间的变化，并且可以将校准曲线液体CCL存储持续更长的时间段。
其中校准曲线液体CCL包括硫酸锌和叠氮化钠中的至少一种作为防腐剂的配置是可能的。
在创建校准曲线时，被拟合到的函数不限于逻辑函数。例如，被拟合到的函数可以是玻尔兹曼函数、Sigmoid Weibull函数等。
在用于微型设备的制造方法中，其中在步骤S30之后执行用于测量被密封的校准曲线液体CCL的偏振度P以创建偏振度P和测量目标物质Ag1的浓度的校准曲线的步骤的配置是可能的。由于这种配置，可以预先确认校准曲线的准确性。在这种情况下，优选的是拟合的确定系数大于0.99。
已经描述了本公开的优选实施例，但是本公开不应被解释为限于这些特定实施例。本发明的范围仅由所包括的权利要求书以及这些权利要求书所赋予的等同物的全部范围来限定。
示例
在下文中，使用示例详细描述了本公开，但是本公开不限于这些示例。
制备其中九个微通道20中的七个分别填充有七种校准曲线液体CCL的微型设备10。使用分析设备100测量在微型设备10的制造日期和在5℃下存储微型设备10持续30天和60天后从七种校准曲线液体CCL发射的荧光FL的偏振度P。
附加地，七种校准曲线液体CCL中的每一种在5℃下存储在聚丙烯微管(直径：5mm)中。然后，在30天后，微型设备10的空微通道20填充有所存储的七种校准曲线液体CCL中的每一种，并且作为比较例，使用分析设备100来测量从所存储的七种校准曲线液体CCL发射的荧光FL的偏振度P。
所制造的微型设备10的微通道20的宽度为200μm。包括硅树脂基材32和硅树脂粘合剂层(粘合剂层34)的柔性膜被用作密封构件30。使用可商购的前列腺素E2测量试剂盒制备七种校准曲线液体CCL。紧接在制备了七种校准曲线液体CCL之后，分别利用七种校准曲线液体CCL填充微通道20，并且七种校准曲线液体CCL也存储在微管中。七种校准曲线液体CCL中的每一个中的前列腺素E2的浓度为100ng/ml、50ng/ml、25ng/ml、12.5ng/ml、6.25ng/ml、3.125ng/ml和1.5625ng/ml。注意，剩余的一个微通道20填充有磷酸盐缓冲盐水(PBS)。
图11示出了在示例和对比例中测量的前列腺素E2的浓度和偏振度P之间的关系。在示例中，几乎没有偏振度P随时间的任何变化，即使在5℃下存储持续60天后。然而，在比较例中，偏振度P特别地在25ng/ml和12.5ng/ml的浓度下增加，并且发生偏振度P随时间的变化。因此，通过密封构件30封闭第一微通道22的开口26以密封校准曲线液体CCL使得能够抑制校准曲线液体CCL随时间的变化，并且能够在长时间段内稳定地存储校准曲线液体CCL。
出于解释的目的，前面描述了一些示例实施例。尽管前面的讨论已经呈现了具体的实施例，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。因此，将在说明性意义而不是限制性意义下看待说明书和附图。因此，这个详细描述不应以限制性的意义理解，并且本发明的范围仅由所包括的权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来限定。

Claims (8)

1.一种微型设备，包括：
多种校准曲线液体，所述多种校准曲线液体包括：预定浓度的测量目标物质，所述多种校准曲线液体中的每一种中的预定浓度互不相同；抗体，所述抗体特异性结合到所述测量目标物质；以及荧光标记衍生物，所述荧光标记衍生物荧光标记所述测量目标物质并与所述测量目标物质竞争以特异性结合到所述抗体；
多个第一微通道，所述多个第一微通道分别填充有所述多种校准曲线液体；
至少一个第二微通道，所述至少一个第二微通道要填充有测量目标液体，所述测量目标液体包括未知浓度的所述测量目标物质、所述抗体和所述荧光标记衍生物；以及
密封构件，所述密封构件封闭所述第一微通道的开口以密封所述校准曲线液体。
2.根据权利要求1所述的微型设备，其中所述密封构件是疏水性的。
3.根据权利要求1或2所述的微型设备，其中所述密封构件包括柔性的基底材料和疏水性的粘合剂层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的微型设备，其中所述校准曲线液体包括硫酸锌和叠氮化钠中的至少一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的微型设备，其中通过测量经密封的多种校准曲线液体的偏振度获得的、所述偏振度和所述测量目标物质的浓度的校准曲线的确定系数大于0.99。
6.一种用于微型设备的制造方法，所述方法包括：
形成多个第一微通道和要填充有测量目标液体的至少一个第二微通道，所述测量目标液体包括：未知浓度的测量目标物质；抗体，所述抗体特异性结合到测量目标物质；以及荧光标记衍生物，所述荧光标记衍生物荧光标记所述测量目标物质并与所述测量目标物质竞争以特异性结合到所述抗体；
利用多种校准曲线液体分别填充所述多个第一微通道，所述多种校准曲线液体包括：预定浓度的测量目标物质，所述多种校准曲线液体中的每一种中的预定浓度互不相同；所述抗体；以及所述荧光标记衍生物；并且通过由密封构件封闭填充有所述校准曲线液体的所述第一微通道的开口来密封所述多种校准曲线液体。
7.根据权利要求6所述的用于微型设备的制造方法，还包括：
通过测量经密封的多种校准曲线液体的偏振度，创建偏振度和所述测量目标物质的浓度的校准曲线。
8.一种免疫测定方法，包括：
将存储在5℃或更低的温度下的根据权利要求1至5中任一项所述的微型设备的温度设置为预定测量温度；
利用所述测量目标液体来填充所述第二微通道；
计算从所述多种校准曲线液体和填充于所述第二微通道的测量目标液体发射的荧光的偏振度；
根据从所述多种校准曲线液体发射的荧光的所计算的偏振度，创建所述偏振度和所述测量目标物质的浓度的校准曲线；以及
根据从所述测量目标液体发射的荧光的所计算的偏振度和所创建的校准曲线，计算包括在所述测量目标液体中的测量目标物质的浓度。
CN202111208117.5A 2020-10-23 2021-10-18 微型设备、用于微型设备的制造方法和免疫测定方法 Pending CN114487384A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020178217A JP2022069183A (ja) 2020-10-23 2020-10-23 マイクロデバイス、マイクロデバイスの製造方法及び免疫分析方法
JP2020-178217 2020-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114487384A true CN114487384A (zh) 2022-05-13

Family

ID=81258613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111208117.5A Pending CN114487384A (zh) 2020-10-23 2021-10-18 微型设备、用于微型设备的制造方法和免疫测定方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220126290A1 (zh)
JP (1) JP2022069183A (zh)
CN (1) CN114487384A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
US20220126290A1 (en) 2022-04-28
JP2022069183A (ja) 2022-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bhattacharyya et al. Design and testing of a disposable microfluidic chemiluminescent immunoassay for disease biomarkers in human serum samples
US8633013B2 (en) Assays
Lin et al. Microfluidic immunoassays
Edwards et al. A simple device for multiplex ELISA made from melt-extruded plastic microcapillary film
US20120040470A1 (en) Single-use microfluidic test cartridge for the bioassay of analytes
EP2950096B1 (en) Sensing device, and sensing system and sensing method using the same
DK2550147T3 (en) Immunoassays, Methods for Performing Immunoassays, Immunoassay Kits, and Methods for Preparing Immunoassay Kits
US20100190269A1 (en) Device, system and method of detecting targets in a fluid sample
EP1166103B1 (en) Microscale total analysis system
Gao et al. Multistory stairs-based, fast and point-of-care testing for disease biomarker using one-step capillary microfluidic fluoroimmunoassay chip via continuous on-chip labelling
US20030087325A1 (en) Method and device for immunoassay
WO2013014407A1 (en) An optical device for performing an assay
US20120034701A1 (en) Device for assay of a liquid sample
Peng et al. A multichannel microchip containing 16 chambers packed with antibody-functionalized beads for immunofluorescence assay
CN114487384A (zh) 微型设备、用于微型设备的制造方法和免疫测定方法
Henares et al. Advancements in capillary-assembled microchip (CAs-CHIP) development for multiple analyte sensing and microchip electrophoresis
US10753927B2 (en) Methods for detecting an analyte
JP7490488B2 (ja) マイクロデバイス及び分析装置
JP2016180640A (ja) 検査デバイス
Salvador et al. Development of a Fluorescent Microfluidic Device Based on Antibody Microarray Read-Out for Therapeutic Drug Monitoring of Acenocoumarol
Lin et al. Development of microfluidic-based heterogeneous immunoassays
Nestler et al. Highly-integrated, low-cost in vitro diagnostic platform for miniaturized assay development
O'Leary The influence of surfactants on capillary driven flow in open hydrophobic microchannels towards chip-based fluorescent detection of HSV
Sugumar et al. Encyclopedia of Microfluidics and Nanofluidics Springer-Verlag 2008
Lucas Detection of light scattering for lab-on-a-chip immunoassays using optical fibers

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination