專利名稱：分析化驗(yàn)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)定流體標(biāo)本中分析物存在的分析化驗(yàn)裝置和方法。該裝置和方法特別用于測(cè)定全血中心臟分析物的存在，盡管其應(yīng)用并不限于此。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的產(chǎn)品和方法可用于許多診斷目的，以及用于跟蹤哺乳動(dòng)物疾病的病程和治療法。它適于多種哺乳動(dòng)物體液，例如全血、血清、血漿和尿。盡管本發(fā)明主要作為用于檢測(cè)心臟分析物來討論，但是它還適于利用抗原/抗體或等價(jià)反應(yīng)的其它領(lǐng)域。
利用本發(fā)明的裝置及其所公開的變形可執(zhí)行許多相關(guān)的分析操作，特別是那些包括免疫測(cè)定的操作。例如，采用從血漿中分離紅細(xì)胞的免疫測(cè)定或非免疫測(cè)定的化驗(yàn)形式和外側(cè)液路均可被采用。例如用于檢測(cè)妊娠或排卵的激素，腸胃潰瘍的包括H幽門的病毒、細(xì)菌和真菌傳染性的微生物，藥物的使用或?yàn)E用以及腫瘤標(biāo)志物的那些分析物都是非限制性的例子。也可以考慮利用本發(fā)明進(jìn)行酶測(cè)定，例如通過形成色原來測(cè)定血液中葡萄糖或其它分析物的水平。
近來已經(jīng)發(fā)展了許多免疫測(cè)定方法，它們利用在干燥微孔載體上(例如多孔薄膜，待測(cè)標(biāo)本通過毛細(xì)作用穿過該多孔薄膜)發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物可肉眼檢測(cè)或利用例如反射計(jì)的儀器可測(cè)。但是并不限于此，這些方法通常包括抗原/抗體反應(yīng)，其中，反應(yīng)對(duì)中的一方用可檢測(cè)標(biāo)記物進(jìn)行標(biāo)記。標(biāo)記物典型為酶標(biāo)記或微粒直接標(biāo)記，例如金的溶膠標(biāo)記。本領(lǐng)域已經(jīng)公知了許多有用的標(biāo)記物及其使用方法。
在幾篇美國(guó)或其它國(guó)外專利中已經(jīng)描述了這種類型的典型免疫層析裝置。例如，美國(guó)專利4861711描述了一種裝置，它通過在一系列邊靠邊接觸的共面薄膜上發(fā)生的抗原/抗體反應(yīng)對(duì)分析物進(jìn)行檢測(cè)。在美國(guó)專利4774192、4753776、4933092、4987065、5075078、5120643、5079142、5096809、5110724、5144890、5591645、5135716中描述了其它裝置。所有這些專利都描述了疊層結(jié)構(gòu)。
因?yàn)樵谏鲜鰧＠兴枋龅倪@些含多孔微孔薄膜的裝置是多層的，并需要多層微孔材料和過濾紙帶來保證精確結(jié)果，因此，這些裝置總是很難制造。
為檢測(cè)全血中的心臟分析物，有必要除去紅細(xì)胞，使其不會(huì)干擾視覺觀察或其它觀察，以便檢測(cè)這種免疫測(cè)定反應(yīng)中通常產(chǎn)生的有色反應(yīng)產(chǎn)物。
當(dāng)采用免疫測(cè)定裝置檢測(cè)全血中的心臟分析物時(shí)，該裝置利用這些抗原與標(biāo)記抗體反應(yīng)產(chǎn)生可測(cè)產(chǎn)物。采用抗原/抗體反應(yīng)來進(jìn)行這種診斷或分析操作的一種廣泛使用的方法是采用標(biāo)記檢測(cè)抗體，它與抗原上的一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，在微孔薄膜紙帶的檢測(cè)區(qū)形成標(biāo)記抗體/抗原復(fù)合物。由于毛細(xì)作用，該復(fù)合物沿著薄膜移動(dòng)，直到它接觸到含有捕捉抗體的固定檢測(cè)線，該捕捉抗體與抗原上的另一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，以富集并形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。典型地，由于該產(chǎn)物是有色的，因此是可目測(cè)的。通過一些結(jié)構(gòu)，顏色對(duì)于肉眼更加明顯。在更為復(fù)雜的裝置中，可使用合適的儀器測(cè)量所產(chǎn)生顏色的強(qiáng)度或產(chǎn)物的其它性質(zhì)來確定抗原的存在或濃度，例如光學(xué)傳感器。在幾種檢測(cè)全血中心臟分析物的裝置中應(yīng)用了該方法。在所有這些裝置中，因?yàn)榧t細(xì)胞具有深顏色，它會(huì)干擾有色反應(yīng)產(chǎn)物的正確目視觀察，所以必需阻止紅細(xì)胞進(jìn)入顏色增強(qiáng)階段或捕捉區(qū)。
為防止這些干擾已經(jīng)作了許多努力。結(jié)果迄今為止，用于分析全血的該類產(chǎn)品包括這樣一些裝置，例如包括一種去除紅細(xì)胞并形成血漿的過濾器，由此就會(huì)不存在由紅細(xì)胞產(chǎn)生的對(duì)顏色可見度的干擾。
美國(guó)專利5135716使用一種凝聚劑來幫助紅細(xì)胞的分離。其它專利描述了濾紙或塑料過濾器的使用。
在美國(guó)專利4477575中描述了用玻璃纖維網(wǎng)過濾紅細(xì)胞的用法。然而，玻璃纖維網(wǎng)僅是簡(jiǎn)單地將另一個(gè)層加到裝置上。其主要困難存在于精確放置若干層薄而軟的紙帶，使其與薄層結(jié)構(gòu)完全配準(zhǔn)，同時(shí)并保證標(biāo)本放置區(qū)、反應(yīng)區(qū)以及薄膜紙帶的其它區(qū)域間相互完全連通的過程中。而且需在適當(dāng)?shù)钠脚_(tái)(該平臺(tái)通常是一個(gè)具有可分離上薄膜和下薄膜的中空盒，它包括固定的座和槽，用以阻止薄膜移動(dòng)并保持選定的薄膜區(qū)域相對(duì)于視窗或盒上其它開口而位于適當(dāng)位置)上放置完整薄膜的困難使問題進(jìn)一步復(fù)雜化。
作為一個(gè)通用規(guī)則，常常將例如如上所述的診斷裝置描述為其具有加入待測(cè)標(biāo)本的施加區(qū)。由于毛細(xì)作用，標(biāo)本沿著基底上的預(yù)定路徑流到檢測(cè)區(qū)，該基底通常是一個(gè)硝化纖維素薄膜。檢測(cè)區(qū)載有分析物需求的可移動(dòng)標(biāo)記抗體。如果分析物存在，就形成標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物，該復(fù)合物與捕捉區(qū)(位于檢測(cè)區(qū)下游)內(nèi)固定的(即固定不動(dòng)的)捕捉抗體反應(yīng)，形成可測(cè)產(chǎn)物，該產(chǎn)物通常是有顏色的，并是肉眼可見的。
有時(shí)非常容易就能形成標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物，但不能與捕捉抗體充分結(jié)合產(chǎn)生容易檢測(cè)的信號(hào)。如果沒有足量復(fù)合物接觸捕捉抗體，或以一種對(duì)于形成可檢反應(yīng)產(chǎn)物不是最佳的結(jié)構(gòu)接觸捕捉抗體，這種情況就會(huì)發(fā)生。其它可能的問題是誘導(dǎo)時(shí)間不足或抗體親和力過低。
可通過利用生物素/抗生物素蛋白、生物素/鏈霉親和素反應(yīng)或?yàn)槭炀毤夹g(shù)人員所公知的類似反應(yīng)來避免該困難。這些反應(yīng)常常用于提高診斷操作的靈敏性。在該方法的一個(gè)應(yīng)用中，在檢測(cè)區(qū)內(nèi)可移動(dòng)地附著兩種抗體，并在捕捉區(qū)內(nèi)固定鏈霉親和素。標(biāo)記檢測(cè)抗體，最好使用金屬，例如金，檢測(cè)抗體與分析物上的一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)。用生物素標(biāo)記的另一個(gè)抗體與分析物上的另一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)?？梢哉J(rèn)為抗體混合物是檢測(cè)分析物存在的試劑系統(tǒng)。如果分析物存在，將在檢測(cè)區(qū)形成包含金的標(biāo)記檢測(cè)抗體/分析物/生物素標(biāo)記檢測(cè)抗體的復(fù)合物。該復(fù)合物由于毛細(xì)作用而穿過多孔薄膜進(jìn)入捕捉區(qū)。當(dāng)復(fù)合物到達(dá)捕捉區(qū)內(nèi)固定的鏈霉親和素時(shí)，鏈霉親和素與生物素結(jié)合，并將復(fù)合物富集到一個(gè)小區(qū)域，以形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
已經(jīng)知道該反應(yīng)存在幾種變化。例如，檢測(cè)區(qū)可同時(shí)含有由生物素標(biāo)記的抗體和由例如金的有色標(biāo)記物標(biāo)記的鏈霉親和素。由它們形成并移動(dòng)到捕捉區(qū)的復(fù)合物是一個(gè)分析物/生物素標(biāo)記抗體/金標(biāo)記鏈霉親和素的復(fù)合物，該復(fù)合物移動(dòng)到捕捉區(qū)，并通過與捕捉抗體反應(yīng)而在捕捉區(qū)內(nèi)富集，以便形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
通常將上述鑒別方法描述為涉及在長(zhǎng)條狀的方形薄層裝置上發(fā)生的反應(yīng)，該裝置的一個(gè)末端具有標(biāo)本施加區(qū)，它與一種過濾層相連。經(jīng)過濾的標(biāo)本在檢測(cè)區(qū)接觸到可移動(dòng)的標(biāo)記特異性結(jié)合試劑，并形成復(fù)合物，該復(fù)合物沿多孔薄膜移動(dòng)到遠(yuǎn)側(cè)設(shè)置的特異性結(jié)合試劑，即在橫跨薄膜的檢測(cè)線上固定的捕捉試劑。復(fù)合物與該試劑反應(yīng)，并沿著試劑檢測(cè)線富集，以變得可見。
典型地，通過向施加區(qū)中心加入數(shù)滴待測(cè)標(biāo)本或?qū)⑹┘訁^(qū)浸漬到小體積的待測(cè)標(biāo)本中將該待測(cè)標(biāo)本放置在施加區(qū)。
這些結(jié)構(gòu)存在一定的問題，特別是當(dāng)僅在數(shù)分鐘內(nèi)要達(dá)到高靈敏度并使結(jié)果可見時(shí)。
例如，通過使捕捉區(qū)的捕捉檢測(cè)線具有較小寬度(該捕捉檢測(cè)線的寬度比檢測(cè)區(qū)的寬度小)，這樣在小范圍捕捉區(qū)內(nèi)捕捉該數(shù)量的標(biāo)記反應(yīng)產(chǎn)物，從而給出更強(qiáng)的信號(hào)顏色，由此可達(dá)到高靈敏度。
進(jìn)一步說，在化驗(yàn)過程中，使更大標(biāo)記量的復(fù)合物穿過捕捉檢測(cè)線能提高靈敏度。然而，這需要更大的標(biāo)記量，檢測(cè)區(qū)的面積也必需更大。
如果該區(qū)域具有長(zhǎng)條通道的形式，并通過簡(jiǎn)單增加通道長(zhǎng)度來增加區(qū)域面積，其結(jié)果是由于向前移動(dòng)的液體的速度沿著被濕潤(rùn)的全部距離成指數(shù)降低，因此使化驗(yàn)時(shí)間大量增加。
具有較寬的檢測(cè)區(qū)和較小寬度的捕捉區(qū)通道的該區(qū)域其它形狀(即較大的寬長(zhǎng)比)有產(chǎn)生流動(dòng)停滯區(qū)的缺點(diǎn)，在該停滯區(qū)存在少許流動(dòng)或不存在流動(dòng)。在極端情況下，大量標(biāo)本不能進(jìn)入形成可檢測(cè)產(chǎn)物的反應(yīng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一個(gè)裝置來解決上述許多問題，該裝置小到可以手提(盡管不必如此)，并使待測(cè)流體快速而有效地流動(dòng)。盡管目前它的最重要用途是用于診斷心臟分析物存在的全血分析，它也適用于化驗(yàn)液體中其它成分的存在，例如攜帶抗原的體液，該抗原與抗體形成復(fù)合物，隨后它被檢測(cè)，例如使用另一抗體的雙抗體(夾心)分析中。在急診室中利用上述幾個(gè)專利所描述的心臟分析物來幫助醫(yī)生診斷胸痛的原因并確定疼痛是否來自心臟的毛病。
本申請(qǐng)是針對(duì)上述發(fā)明特征的幾個(gè)改進(jìn)。
針對(duì)這些問題的解決方案如下所述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，使標(biāo)本同時(shí)從許多不同方向進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，檢測(cè)區(qū)是這樣設(shè)計(jì)的，它使由不同方向匯合的流動(dòng)都指向捕捉區(qū)通道的入口，并使從進(jìn)入檢測(cè)區(qū)到所述捕捉區(qū)通道入口的所有距離基本上相等。
本發(fā)明通過提供一個(gè)裝置來解決上述問題，該裝置小到可以手提(盡管不必如此)，并可使待測(cè)流體快速而有效地流動(dòng)。盡管目前它的優(yōu)選用途是用于診斷心臟分析物存在的全血分析，它還適用于化驗(yàn)液體中其它成分的存在，例如攜帶抗原的體液，該抗原與抗體形成復(fù)合物，隨后復(fù)合物被檢測(cè)，例如使用另一抗體的雙抗體(夾心)分析中。
通過構(gòu)造微孔通道，使其中只有很少或沒有機(jī)會(huì)發(fā)生滯流，并使液體從多個(gè)位點(diǎn)由標(biāo)本環(huán)流通道進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，可實(shí)現(xiàn)待測(cè)液體的快速有效流動(dòng)。對(duì)檢測(cè)區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使匯合的流體前端向著捕捉區(qū)的入口端移動(dòng)。
當(dāng)用于全血分析時(shí)，本發(fā)明特別有利的方面是微孔基底的選擇，它能從血漿中層析地分離紅細(xì)胞。作為顆粒性物質(zhì)的過濾，因?yàn)楝F(xiàn)行的過濾會(huì)堵塞介質(zhì)中的細(xì)胞，并阻止甚至停止介質(zhì)的流動(dòng)，因此層析分離是特別重要的。此外，如上所述，過濾一般需要附加層。然而，在層析分離中，顆粒性物質(zhì)連續(xù)流動(dòng)，盡管比載液的流速慢，但這樣就只有很小或不存在流動(dòng)阻抗。因此就不必進(jìn)行其它生物標(biāo)本的層析分離。
本發(fā)明的另一個(gè)重要特征如下所述，因?yàn)槲⒖纵d體中標(biāo)本通道的整個(gè)體積是濕潤(rùn)的，因此所有流動(dòng)都達(dá)到預(yù)選點(diǎn)，并且顆粒性物質(zhì)(例如紅細(xì)胞)不會(huì)干擾可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物的檢測(cè)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的裝置對(duì)早期裝置的幾個(gè)方面作了改進(jìn)，即，它提供的技術(shù)解決方案敘述如下標(biāo)本同時(shí)從許多不同方向進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，檢測(cè)區(qū)是這樣設(shè)計(jì)的，它使來自不同方向匯合的流動(dòng)都指向捕捉區(qū)通道的入口，并使從進(jìn)入檢測(cè)區(qū)到所述捕捉區(qū)通道入口的所有距離基本上相等。通過構(gòu)造微孔通道，可實(shí)現(xiàn)待測(cè)液體的快速有效流動(dòng)，從而使其中只有很少或沒有機(jī)會(huì)發(fā)生滯流，并使液體從多個(gè)位點(diǎn)由標(biāo)本環(huán)流通道進(jìn)入檢測(cè)區(qū)。檢測(cè)區(qū)是這樣設(shè)計(jì)的，它使流體的匯合前端向著捕捉區(qū)的入口端移動(dòng)。
依照本發(fā)明的第二方面對(duì)下述裝置作了進(jìn)一步改進(jìn)。例如，使用少量微孔薄膜將裝置作得更小，這樣可在其結(jié)構(gòu)中使用更少的材料，并且其作用更快?？赏ㄟ^下面的解釋使其最重要的優(yōu)點(diǎn)更加明確，該優(yōu)點(diǎn)是即使要鑒別多個(gè)分析物，在結(jié)構(gòu)中僅需改變微孔薄膜的結(jié)構(gòu)，而不用改變支持層。
在此是針對(duì)有關(guān)裝置結(jié)構(gòu)和微孔薄膜、頂層和底層間相互關(guān)系的改進(jìn)，在該微孔薄膜上進(jìn)行從紅細(xì)胞中分離血漿，底層和頂層一起將薄膜固定在恰當(dāng)位置。此外，當(dāng)進(jìn)行血漿從紅細(xì)胞的層析分離時(shí)，頂層和底層為從施加孔導(dǎo)入標(biāo)本并使其穿過薄膜到達(dá)捕捉抗體提供通道。第一個(gè)改進(jìn)是標(biāo)本輸送通道的結(jié)構(gòu)變化，通過由裝置頂層和底層組成的通道使標(biāo)本從施加孔導(dǎo)入到薄膜上。與根據(jù)本發(fā)明的第一方面不同的是，標(biāo)本輸送通道中沒有薄膜。該位置上省去薄膜是一個(gè)改進(jìn)，這減少了裝置所需的微孔薄膜的數(shù)量，并避免了有關(guān)消除標(biāo)本輸送通道上薄膜的微孔結(jié)構(gòu)的需要，或避免了流體標(biāo)本與除裝置頂層或底層之外的材料的接觸。所得到的產(chǎn)品在制造材料和人工方面成本更低。需要微孔薄膜的區(qū)域僅限于檢測(cè)區(qū)和捕捉區(qū)。裝置各部分間構(gòu)成界面，這些部分包括標(biāo)本輸送通道以及包含薄膜和標(biāo)本環(huán)流通道的部分，將界面設(shè)置形成毛細(xì)管，以便依照該裝置將血樣傳導(dǎo)到薄膜上，而不會(huì)引起標(biāo)本的無(wú)規(guī)則分布。
本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是，在執(zhí)行大量不同的分析化驗(yàn)中使用該裝置的同一頂層和底層部件。對(duì)應(yīng)于待測(cè)的特異性分析或分析物的檢測(cè)，只需將薄膜進(jìn)行改裝。例如，對(duì)于每次分析，試劑與薄膜的附著或鍵合、它們的位置以及液體在薄膜上流體路徑的形狀，都是個(gè)性化的。而對(duì)于每次分析，標(biāo)本輸送通道的頂層和底層以及標(biāo)本環(huán)流通道是相同的。
也可以將標(biāo)本輸送通道成形為能容納預(yù)定體積的標(biāo)本，進(jìn)一步通過可選擇的視窗或透明體，給用戶指示出標(biāo)本輸送通道何時(shí)被充滿從而為其施加足夠的標(biāo)本。進(jìn)一步的改進(jìn)是標(biāo)本輸送通道的結(jié)構(gòu)，當(dāng)通道被充滿時(shí)，通道中容納的標(biāo)本輸送到標(biāo)本環(huán)流通道，并由此開始免疫測(cè)定。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，在裝置通道內(nèi)，將試劑(例如標(biāo)記檢測(cè)抗體)設(shè)置到薄膜前方的流體路徑中，這樣試劑與標(biāo)本混合。由上述通道的非限制性的例子，試劑可以是小球、微球或冷凍干燥的粉末。
本發(fā)明裝置的重要特征是薄膜沒有延伸到標(biāo)本輸送通道的全長(zhǎng)。另一個(gè)重要特征是標(biāo)本輸送通道是這樣設(shè)計(jì)的，它將已知預(yù)定體積的標(biāo)本輸送到裝置的工作部分。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種上面所述的分析化驗(yàn)裝置，它具有在頂層底表面內(nèi)形成的標(biāo)本輸送通道，并具有由通道、底層頂表面限定的側(cè)壁。在標(biāo)本輸送通道區(qū)域中幾乎不存在薄膜。在一個(gè)實(shí)施例中，用平行的側(cè)壁構(gòu)造標(biāo)本輸送通道，該通道與標(biāo)本環(huán)流通道有效連通。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在裝置內(nèi)使標(biāo)本輸送通道成形為能夠容納進(jìn)行分析所需的標(biāo)本體積。在該實(shí)施例中，對(duì)與標(biāo)本環(huán)流通道有效連通的標(biāo)本輸送通道末端進(jìn)行變形，而得到標(biāo)本輸送通道的狹窄端，在該狹窄端，標(biāo)本輸送通道與標(biāo)本環(huán)流通道相接。在該實(shí)施例中，當(dāng)標(biāo)本輸送通道中充滿的流體接觸到狹窄部分的尖端時(shí)，毛細(xì)作用將引導(dǎo)液體從標(biāo)本輸送通道進(jìn)入標(biāo)本環(huán)流通道，然后到達(dá)裝置的薄膜上。然后標(biāo)本流動(dòng)，直到標(biāo)本輸送通道排干了預(yù)定體積的流體，分析就開始進(jìn)行。如上所述，在標(biāo)本輸送通道和標(biāo)本環(huán)流通道接合處設(shè)置一個(gè)任選的觀察窗，用以向操作者指示已向裝置中加入了足夠能實(shí)施化驗(yàn)的標(biāo)本，以及當(dāng)標(biāo)本輸送通道完全充滿血液，以及標(biāo)本被導(dǎo)入到標(biāo)本環(huán)流通道時(shí)，觀察窗將指示標(biāo)本的存在。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的情況下，根據(jù)本發(fā)明第二方面的裝置緩解了現(xiàn)有技術(shù)裝置的問題，這是因?yàn)闃?biāo)本同時(shí)從多個(gè)不同方向進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，檢測(cè)區(qū)設(shè)計(jì)成使來自不同方向匯合的流動(dòng)都指向捕捉區(qū)通道的入口，并使從進(jìn)入檢測(cè)區(qū)到所述捕捉區(qū)通道入口的距離基本上相等。通過構(gòu)造微孔通道，可實(shí)現(xiàn)待測(cè)液體的快速有效流動(dòng)，從而使其中只有很少或沒有機(jī)會(huì)發(fā)生滯流，并使液體從多個(gè)位點(diǎn)由標(biāo)本環(huán)流通道進(jìn)入檢測(cè)區(qū)。對(duì)檢測(cè)區(qū)或通道進(jìn)行設(shè)計(jì)，使匯合的流體前端向著捕捉區(qū)的入口端移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面對(duì)裝置作了更進(jìn)一步的改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明第三方面的裝置改進(jìn)也是有關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)和微孔薄膜、頂層和底層間相互關(guān)系的改進(jìn)，在該微孔薄膜上發(fā)生血漿從紅細(xì)胞的分離，底層和頂層一起將薄膜固定在恰當(dāng)?shù)奈恢?。本申?qǐng)是涉及一種裝置，其中標(biāo)本輸送通道位于頂層的頂表面，并由罩覆蓋，標(biāo)本通過從頂層頂表面的標(biāo)本輸送通道的末端延長(zhǎng)至標(biāo)本環(huán)流通道的通道，被導(dǎo)入到標(biāo)本環(huán)流通道。當(dāng)標(biāo)本進(jìn)入并充滿標(biāo)本環(huán)流通道時(shí)，它同時(shí)從多個(gè)位點(diǎn)層析地移動(dòng)到薄膜上，并開始血漿從紅細(xì)胞的層析分離和流體從多個(gè)位點(diǎn)向檢測(cè)區(qū)的進(jìn)入。由于本發(fā)明的標(biāo)本輸送通道位于頂層頂表面，這提供了若干優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是裝置中所需的薄膜數(shù)量的減少。該位置上缺省薄膜是一個(gè)改進(jìn)，這是因?yàn)闇p少了裝置所需要的微孔薄膜的數(shù)量，并避免了有關(guān)消除標(biāo)本輸送通道上的薄膜微孔結(jié)構(gòu)的需要，或避免了任何有關(guān)液體標(biāo)本與除裝置的頂層或底層之外的材料的接觸。所得產(chǎn)品在制造材料和人工方面成本更低。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通道的位置可以使用戶觀察到通道的充滿。直到通道被充滿，化驗(yàn)才會(huì)開始，因此無(wú)需外部計(jì)量裝置。如果標(biāo)本輸送通道的容積等于進(jìn)行化驗(yàn)所需的標(biāo)本量，當(dāng)通道充滿時(shí)，就會(huì)停止標(biāo)本的進(jìn)一步加入。此外，裝置的標(biāo)本采集部分可以這樣成形，以便使由刺指尖獲得的一滴血方便地進(jìn)入裝置，由此用少量血充滿標(biāo)本輸送通道，通常是30～50(μl)，并開始分析。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的裝置的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是，試劑以施加層或一個(gè)或多個(gè)固體顆粒的形式放置在標(biāo)本輸送通道內(nèi)，當(dāng)標(biāo)本通過通道時(shí)，該試劑在標(biāo)本中溶解。該位置試劑的施加為裝置制造提供了較簡(jiǎn)單的方式，以及能使試劑在標(biāo)本到達(dá)薄膜前能及早地與標(biāo)本混合。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的裝置的更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是，在執(zhí)行大量不同的分析化驗(yàn)中可使用裝置的同一預(yù)層和底層部件。對(duì)于待測(cè)分析物的特異性分析檢測(cè)，只需將薄膜進(jìn)行改裝。例如，對(duì)于每次分析，試劑與薄膜的附著或鍵合、它們的位置以及薄膜上流體路徑的形狀都是個(gè)性化的。而對(duì)于每個(gè)分析，標(biāo)本輸送通道的頂層和底層以及標(biāo)本環(huán)流通道是相同的。
如上所述，標(biāo)本輸送通道也可以成形為能容納預(yù)定體積的標(biāo)本，給用戶指示出標(biāo)本輸送通道何時(shí)被充滿從而為其施加足夠的標(biāo)本。進(jìn)一步的改進(jìn)是標(biāo)本輸送通道的結(jié)構(gòu)是這樣的，當(dāng)通道已充滿時(shí)，通道中容納的標(biāo)本輸送到標(biāo)本環(huán)流通道，并由此開始免疫測(cè)定。另外，任選的特征是化驗(yàn)終止指示器，它能指示化驗(yàn)完成并可被讀取，這避免了需要計(jì)時(shí)器。能讓用戶觀察化驗(yàn)結(jié)果和化驗(yàn)終止指示器的視窗開在裝置頂層上，或整個(gè)裝置由透明材料構(gòu)成，但在不想被觀察的區(qū)域通過印刷或表面處理使其不透明。
本發(fā)明第三方面的裝置的主要特征是，在裝置頂層的頂表面上標(biāo)本輸送通道的位置，這樣薄膜不用擴(kuò)展到標(biāo)本輸送通道的全長(zhǎng)。另一個(gè)特征是標(biāo)本輸送通道是這樣設(shè)計(jì)的，它使已知預(yù)定體積的標(biāo)本輸送到裝置的操作部分。進(jìn)一步的特征是標(biāo)本輸送通道內(nèi)試劑的放置，以便使試劑在標(biāo)本中溶解。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種如上所述的分析化驗(yàn)裝置，它具有在頂層的頂表面形成的標(biāo)本輸送通道。用罩覆蓋該標(biāo)本輸送通道，該罩最好是透明的。在標(biāo)本輸送通道區(qū)域沒有薄膜存在。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)本輸送通道由平行側(cè)壁構(gòu)成，并與標(biāo)本環(huán)流通道有效連通。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)本輸送通道成形為能容納裝置內(nèi)執(zhí)行分析所需的標(biāo)本體積。在該實(shí)施例中，對(duì)與標(biāo)本環(huán)流通道有效連通的標(biāo)本輸送通道末端進(jìn)行成形，使其提供標(biāo)本輸送通道的狹窄處，在此標(biāo)本輸送通道與標(biāo)本環(huán)流通道相接。在該實(shí)施例中，當(dāng)標(biāo)本輸送通道中充滿的流體接觸到狹窄部分的尖端時(shí)，毛細(xì)作用將引導(dǎo)液體從標(biāo)本輸送通道進(jìn)入標(biāo)本環(huán)流通道，然后到達(dá)裝置的薄膜上。然后標(biāo)本流動(dòng)，直到標(biāo)本輸送通道排出了預(yù)定體積的標(biāo)本，然后開始進(jìn)行分析。
如上所述，根據(jù)第三方面的裝置解決了現(xiàn)有技術(shù)裝置中的問題，原因是使標(biāo)本同時(shí)從多個(gè)不同方向進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，檢測(cè)區(qū)是這樣設(shè)計(jì)的，它使來自不同方向匯合的流動(dòng)都指向捕捉區(qū)通道的入口，并使從進(jìn)入檢測(cè)區(qū)到所述捕捉區(qū)通道入口的距離基本上相等。通過構(gòu)造微孔基體(薄膜)，可做到待測(cè)液體的快速有效流動(dòng)，從而使其中只有很少或沒有機(jī)會(huì)發(fā)生滯流，并使液體從多個(gè)位點(diǎn)由標(biāo)本環(huán)流通道進(jìn)入檢測(cè)區(qū)。對(duì)檢測(cè)區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使匯合的流體前端向著捕捉區(qū)的入口端移動(dòng)。


附圖1、2和3表示現(xiàn)有技術(shù)。圖1和2分別表示增加標(biāo)記量或提高檢測(cè)區(qū)與捕捉區(qū)的寬度比的嘗試結(jié)構(gòu)。圖3是通用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其中微孔載體(即薄膜)的寬度沿其整個(gè)長(zhǎng)度是均勻一致的。
圖4表示本發(fā)明裝置的一個(gè)薄膜結(jié)構(gòu)，它適于使用一個(gè)半圓形檢測(cè)區(qū)和一個(gè)狹窄捕捉區(qū)通道檢測(cè)一種或若干種分析物。半圓形檢測(cè)區(qū)的邊緣與標(biāo)本環(huán)流通道相連。
圖5表示本發(fā)明裝置的頂層底表面的結(jié)構(gòu)，它適于與圖4的薄膜一起使用。
圖6、7和8是圖5沿剖面線A-A、B-B和C-C的剖視圖。
圖9表示本發(fā)明裝置的一個(gè)薄膜結(jié)構(gòu)，它使用一個(gè)矩形檢測(cè)區(qū)和一個(gè)狹窄捕捉區(qū)通道檢測(cè)一種或若干種分析物。
圖10表示本發(fā)明裝置的頂層底表面結(jié)構(gòu)，它適于與圖9的薄膜一起使用。
圖11表示本發(fā)明目前優(yōu)選的薄膜結(jié)構(gòu)，它適于通過生物素/鏈霉親和素方法檢測(cè)三種不同分析物。
圖12和13分別表示具有一條和三條流體路徑的替換微孔薄膜結(jié)構(gòu)。
圖14表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，它在頂層上具有兩條路徑和一條弧形環(huán)流通道。
圖15是本發(fā)明裝置的透視圖。
圖16A、16B和16C表示本發(fā)明裝置的分解圖，它具有圖11結(jié)構(gòu)中的頂層、支持層和微孔載體。
圖17A-D是表示本發(fā)明的一個(gè)裝置，它具有一個(gè)標(biāo)本環(huán)流通道，該通道不同于圖15和16A-C所示的標(biāo)本環(huán)流通道。
圖18表示本發(fā)明裝置中使用的薄膜結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)適于使用一個(gè)半圓形檢測(cè)區(qū)和一個(gè)狹窄捕捉區(qū)通道檢測(cè)一種或若干種分析物。該半圓形檢測(cè)區(qū)的邊緣與標(biāo)本環(huán)流通道相連。
圖19A-B分別表示本發(fā)明裝置的頂層底表面和底層頂表面的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)適于與圖18中的薄膜一起使用。在后續(xù)附圖中示出沿剖面線A-A、B-B、C-C和D-D的剖視圖，它表示已組裝裝置的剖面圖。
圖20-23分別是圖19A沿剖面線A-A、B-B、C-C和D-D的剖視圖。具有交叉影線的上部表示裝置頂層的剖視部分，空白的底部部分表示底層的剖視部分。
圖24表示本發(fā)明裝置的一個(gè)薄膜結(jié)構(gòu)，它使用一個(gè)矩形檢測(cè)區(qū)和一個(gè)狹窄捕捉區(qū)通道檢測(cè)一種或若干種分析物。
圖25表示本發(fā)明目前優(yōu)選的薄膜結(jié)構(gòu)，它適于通過生物素/鏈霉親和素方法檢測(cè)三種不同分析物。
圖26和27分別表示具有一條和3條流體路徑的替換微孔薄膜結(jié)構(gòu)。
圖28A-B表示本發(fā)明裝置頂層的底表面結(jié)構(gòu)，它包括具有預(yù)定容積的標(biāo)本輸送通道，該通道具有指示通道充滿的視窗，還包括能引導(dǎo)標(biāo)本從標(biāo)本輸送通道進(jìn)入標(biāo)本環(huán)流通道的結(jié)構(gòu)。在圖28B中示出了該裝置頂層在剖面線E-E處的剖視圖。
圖29是本發(fā)明裝置的透視圖。
圖30A、30B和30C表示本發(fā)明裝置的分解圖，它具有圖25結(jié)構(gòu)中的頂層、支持層和微孔載體。
圖31表示用于本發(fā)明裝置中的薄膜結(jié)構(gòu)，它適于使用一個(gè)半圓形檢測(cè)區(qū)和一個(gè)狹窄捕捉區(qū)通道檢測(cè)一種或若干種分析物。該半圓形檢測(cè)區(qū)的邊緣與標(biāo)本環(huán)流通道相連。
圖32-34表示本發(fā)明裝置的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)及其組件，它包括薄膜夾具、底層、頂層和標(biāo)本輸送通道罩。
圖35-36表示本發(fā)明裝置的一個(gè)例子的分解圖，包括剖視圖。
圖37表示本發(fā)明的薄膜結(jié)構(gòu)，它適于通過生物素/鏈霉親和素方法和使用三條路徑來檢測(cè)三種不同分析物。
圖38-40描述了本發(fā)明的具有附著在標(biāo)本輸送通道中的化驗(yàn)試劑的裝置。
具體實(shí)施例方式
在該說明書和權(quán)利要求書中以下術(shù)語(yǔ)具有以下含義。
“干燥的微孔載體”和“干燥的微孔載體層”是指一種多孔產(chǎn)品，通過它待測(cè)標(biāo)本能通過毛細(xì)作用移動(dòng)。這些可通過附圖和對(duì)本發(fā)明的描述來理解。干燥的微孔載體(層)，在本領(lǐng)域常常稱之為薄膜，通過封鎖一些孔區(qū)制成該薄膜，這樣使待測(cè)流體能沿著規(guī)定的路徑穿過選定的通道。
在分析化驗(yàn)裝置中，“頂層或頂部”是一個(gè)層，使其成形為能與底層或底部一起固定干燥微孔載體(薄膜)層，當(dāng)頂層和底層被配準(zhǔn)放置時(shí)，它們與干燥微孔層一起構(gòu)成路徑，該路徑控制待測(cè)標(biāo)本流過裝置的方向。
“抗原”是一個(gè)分子，在動(dòng)物體中它誘導(dǎo)抗體的形成。本發(fā)明的裝置具有測(cè)定流體中抗原存在的用途。該裝置特別具有分析體液的用途，特別是全血、血清、血漿和尿。抗原常常稱之為“分析物”。
“心臟分析物”是一種作為心臟組織衰退的結(jié)果而釋放到血液中的分析物。
“通道”是所有形成的管道，通過它，分析中的流體標(biāo)本在分析化驗(yàn)裝置中流動(dòng)。在頂層內(nèi)或微孔載體層本身可形成通道。由于頂層通常是硬塑料，例如聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯，因此可通過模塑、沖壓、切削或任何等效方法形成頂層。在微孔層中，可通過將預(yù)期結(jié)構(gòu)沖壓成層而形成通道。也可以通過使用蠟或墨水形成沒有微孔的邊界而形成微孔層。當(dāng)標(biāo)本從一個(gè)通道直接流到另一個(gè)通道時(shí)，將這些通道說成是有效連通的。
此處使用的詞“半圓形”這個(gè)詞不只限于圓的一半，而通常指的是去掉一個(gè)扇形的圓形區(qū)域，或指的是扇形本身。
在此使用的詞“外接的(劃圈的)(circ μ mscribed)”不限于弧形通道周圍，而是與微孔薄膜的半圓形區(qū)域相符合就可。隨著描述的深入應(yīng)明確該術(shù)語(yǔ)還包括其它形狀，例如當(dāng)載體區(qū)為多邊形或形成部分多邊形時(shí)，標(biāo)本環(huán)流通道與一個(gè)或多個(gè)其它形狀的檢測(cè)區(qū)相符。
“基本上”是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，表示有關(guān)標(biāo)本進(jìn)入檢測(cè)區(qū)的位點(diǎn)與捕捉區(qū)通道的入口端之間的距離。這些距離應(yīng)盡量相同。顯然，因?yàn)闄z測(cè)區(qū)的弧形邊緣與捕捉區(qū)通道入口端之間的最后所有距離都相等，所以與標(biāo)本環(huán)流通道相符的載體半圓形區(qū)是非常優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。
“快速地”意指在足夠短的時(shí)間內(nèi)形成檢測(cè)產(chǎn)物，即大約5到15分鐘內(nèi)，以便使醫(yī)療人員作出有意義和有用的結(jié)論。
“有效”意指用少量流體形成檢測(cè)產(chǎn)物，即幾滴全血(大約從10μl到80μl)，甚至當(dāng)抗原以非常低的濃度存在時(shí)，也利用少量的試劑，這一般是例如肌鈣蛋白的心臟分析物的情況。
圖1、2和3是現(xiàn)有技術(shù)的裝置。在這些圖中，相同標(biāo)號(hào)具有相同含義。
圖1是構(gòu)造成試圖避免上述問題的現(xiàn)有技術(shù)裝置圖。在該圖中，1是例如為硝化纖維素的微孔多孔薄膜。將待測(cè)標(biāo)本加到區(qū)域2中。
檢測(cè)區(qū)3包括可移動(dòng)的反應(yīng)試劑，例如用于檢測(cè)血漿載液中鈣肌蛋白I的檢測(cè)抗體4。用例如為金的標(biāo)記物5標(biāo)記抗體4。
為方便起見，將圖1、2和3的裝置表示為單層薄膜。然而，實(shí)際上，大多數(shù)裝置具有一系列位于區(qū)域2上的過濾層，這樣只有攜帶分析物的血漿到達(dá)區(qū)域2。換句話說，可通過凝結(jié)成血清而除去標(biāo)本中的紅細(xì)胞。然而，這是一個(gè)在裝置外部進(jìn)行的分離步驟，在化驗(yàn)前通常需要對(duì)帶有血清的凝結(jié)血細(xì)胞的混合物進(jìn)行分離過濾。
如果分析物存在，該分析物將與標(biāo)記抗體4反應(yīng)形成標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物，由于毛細(xì)作用，該復(fù)合物將隨著血漿移動(dòng)到捕捉區(qū)6，在此復(fù)合物與安置并固定在捕捉區(qū)6的捕捉抗體7反應(yīng)。結(jié)果，在具有捕捉抗體7的區(qū)域中，標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。通常，將抗體7固定在橫跨捕捉區(qū)6的一條檢測(cè)線上，并且反應(yīng)產(chǎn)物為肉眼所能觀察。如果標(biāo)記物是金，則檢測(cè)線是紅色到紫色。
例如圖1所述結(jié)構(gòu)引起的問題是，攜帶分析物的血漿從區(qū)域2向所有方向移動(dòng)。一部分向著檢測(cè)區(qū)3和捕捉區(qū)6移動(dòng)。而另一部分則以相反方向移動(dòng)，從而不會(huì)到達(dá)捕捉區(qū)6。
圖2表示現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)裝置，為了增加標(biāo)本必需流經(jīng)的路徑的長(zhǎng)度，它采用流動(dòng)圍堰裝置。該裝置的問題是在檢測(cè)區(qū)3頂部邊緣的死角產(chǎn)生滯流區(qū)域。
圖3表示一個(gè)長(zhǎng)條形的長(zhǎng)方形微孔基板，在該基板上發(fā)生與圖1和2中相同的反應(yīng)。其不存在液體滯流，也沒有任何流體被截留。圖3標(biāo)準(zhǔn)裝置的主要問題是，如果裝置太短，就沒有足夠的標(biāo)記量與捕捉抗體接觸并反應(yīng)，而生成足量的可檢測(cè)產(chǎn)物。如果裝置太長(zhǎng)，則在得到化驗(yàn)結(jié)果前要經(jīng)過太長(zhǎng)時(shí)間。
下面將描述本發(fā)明的第一方面。如上所述，本發(fā)明的裝置可用于分析多種液體生物標(biāo)本，以檢測(cè)抗原的存在。目前可以預(yù)期的是發(fā)現(xiàn)該裝置的主要用途是用于檢測(cè)心臟分析物存在的全血診斷，這些分析物例如肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白T、肌紅蛋白、CK-MB、肌球蛋白輕鏈、碳酸酐酶、脂肪酸結(jié)合蛋白、糖原磷酸化酶BB、肌動(dòng)蛋白以及當(dāng)心臟組織隨著例如絞痛或心肌梗死的缺血毛病而惡化時(shí)，血液中所發(fā)現(xiàn)的其它任何已知分析物基質(zhì)。因此，作為外延說明，將本發(fā)明主要描述為用在心臟病診斷中。
在前面已經(jīng)大體上并結(jié)合圖1、2和3討論了現(xiàn)有技術(shù)及其缺陷。
圖4表示本發(fā)明的一個(gè)干燥微孔載體層1，它是為通過分析物和抗體對(duì)之間的反應(yīng)來檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)分析物而進(jìn)行的全血分析配置的，在經(jīng)典的抗原/抗體反應(yīng)中，抗體對(duì)利用多克隆或單克隆抗體對(duì)與分析物上的不同抗原決定簇反應(yīng)，其中所選抗體對(duì)中的一方被標(biāo)記。
該圖表示載體層1，其中載體層所選定一部分的微孔結(jié)構(gòu)被破壞(例如通過流動(dòng)圍堰裝置)，僅留下一個(gè)微孔區(qū)來限定具有邊緣11的半圓形檢測(cè)區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，該捕捉區(qū)通道6在末端12被封閉。
薄膜1層析地分離紅細(xì)胞，形成紅細(xì)胞前緣13和其下游的血漿前緣14，薄膜1最好是硝基纖維素或等效材料。
檢測(cè)區(qū)3含有標(biāo)記檢測(cè)抗體4和5，如果分析物存在，該檢測(cè)抗體就與分析物反應(yīng)，生成標(biāo)記抗體/抗原復(fù)合物。
為方便起見，盡管只示出了一個(gè)抗體，但檢測(cè)區(qū)3可含有若干種不同種類的標(biāo)記抗體。
標(biāo)記抗體4是可移動(dòng)的，即它通過任何幾種已知方式可移動(dòng)地附著在檢測(cè)區(qū)3中，因此標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物一旦形成，它就自由地向下游移動(dòng)到捕捉區(qū)通道6，以便與橫跨捕捉區(qū)通道6固定的捕捉抗體反應(yīng)，生成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
此外，為方便起見只示出了一條捕捉抗體檢測(cè)線，但在此可以有多條這樣的檢測(cè)線，一條檢測(cè)線對(duì)應(yīng)一種待測(cè)分析物。
捕捉區(qū)6可任選地包括一種制品15，它與血液、血漿、血清或其它標(biāo)本中一般存在的任何物質(zhì)反應(yīng)，生成一種可見的控制產(chǎn)物?？刂品磻?yīng)的使用是任選的，但這是優(yōu)選的。
圖5表示頂層16的底表面結(jié)構(gòu)，將該底表面帶到與圖4中的薄膜1配準(zhǔn)，以提供本發(fā)明的裝置。
頂層16具有“通孔”或“施加孔”17，用于加入標(biāo)本。它與標(biāo)本輸送通道18有效連通，標(biāo)本輸送通道18與標(biāo)本環(huán)流通道19連通。為了與圖4中半圓形檢測(cè)區(qū)3的邊緣11相符，將標(biāo)本環(huán)流通道19表示為弧形結(jié)構(gòu)。
標(biāo)本環(huán)流通道19在兩個(gè)末端20處封閉。它由內(nèi)壁21和外壁22構(gòu)成，并由毛細(xì)圈閉23環(huán)繞，該毛細(xì)圈閉用以保證位于邊緣11所有位點(diǎn)的標(biāo)本流入圖4的檢測(cè)區(qū)3，然后從捕捉區(qū)通道6的入口端6a進(jìn)入捕捉區(qū)6。
圖6、7和8分別是圖5沿剖面線A-A、B-B和 C-C的剖視圖。相同的附圖標(biāo)記具有相同意義。尺寸(mm)僅用于說明。尺寸不適于確定比例。
圖9和10與圖4和圖5類似，只是除了檢測(cè)區(qū)3在形狀上是矩形的，并且與邊緣11連通的標(biāo)本環(huán)流通道19為近似矩形。與圖4和圖5相同，圖9和10示出該裝置具有一個(gè)可移動(dòng)的、標(biāo)記檢測(cè)抗體4和5及一個(gè)捕捉抗體7的固定檢測(cè)線。
假設(shè)沒有大量交叉反應(yīng)，圖9和10的裝置可用于檢測(cè)一種或不止一種分析物。
圖11表示本發(fā)明目前優(yōu)選的薄膜1的結(jié)構(gòu)，其中利用生物素/鏈霉親和素反應(yīng)來診斷全血標(biāo)本，以確定三種分析物的存在。通過前述圖例和后面的圖例可容易地設(shè)計(jì)頂層通道的結(jié)構(gòu)。圖中，相同的附圖標(biāo)記具有與其它圖中相同的含義。可采用該設(shè)計(jì)來確定一個(gè)小標(biāo)本中的分析物肌紅蛋白、肌鈣蛋白I或T和CK-MB的存在。
薄膜1形成有3條分離的路徑，每一條路徑對(duì)應(yīng)于每種來自三個(gè)分離檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c的邊緣11a、11b和11c的分析物。檢測(cè)區(qū)由阻塞塊24分隔。構(gòu)造整個(gè)有效區(qū)使其能提供3個(gè)檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c，并使這3個(gè)檢測(cè)區(qū)在其邊緣11a、11b和11c與位于裝置頂層16底表面(圖中未示出)上的標(biāo)本環(huán)流通道19有效連通。檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c與相應(yīng)捕捉區(qū)通道的相應(yīng)入口端6a、6b和6c有效連通。
檢測(cè)區(qū)3a含有兩種標(biāo)記抗體，例如，對(duì)應(yīng)于CK-MB的生物素標(biāo)記抗體和對(duì)應(yīng)于CK-MB的金標(biāo)記抗體。
通常，在圖11中，黑圈表示金標(biāo)記抗體，而白圈表示生物素標(biāo)記抗體。為防止圖混亂，就不給出這些檢測(cè)抗體的附圖標(biāo)記。
在圖11裝置的操作過程中，作為血漿從紅細(xì)胞分離的例子，將三個(gè)檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c的每一個(gè)中的紅細(xì)胞前緣分別表示為13a、13b和13c，相應(yīng)血漿前緣的位置分別表示為14a、14b和14c。
如果標(biāo)本中有CK-MB存在，它形成的復(fù)合物將由入口6a處進(jìn)入捕捉通道，最終與位于鏈霉親和素檢測(cè)線7a上的鏈霉親和素反應(yīng)，產(chǎn)生可見產(chǎn)物。
在圖中示出的分離路徑中發(fā)生與例如肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T的其它分析物和與肌紅蛋白的類似反應(yīng)。
圖12到16c來進(jìn)一步解釋發(fā)明，并展示其通用性。
利用常規(guī)抗原抗體反應(yīng)，可類似地檢測(cè)同樣的或其它的分析物。
圖12表示本發(fā)明為例如肌鈣蛋白I的一種分析物的全血分析而設(shè)計(jì)的微孔載體層1。
圖中示出了微孔載體層1，其中在某些區(qū)域載體層的微孔結(jié)構(gòu)被破壞，用以限定檢測(cè)區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，該捕捉區(qū)通道6在末端12處封閉。
優(yōu)選為硝基纖維素或等效材料的薄膜1層析地分離紅細(xì)胞，形成紅細(xì)胞前緣13和血漿前緣14。
在本發(fā)明的該實(shí)施例中，檢測(cè)區(qū)含有標(biāo)記檢測(cè)抗體4，它被標(biāo)記物5所標(biāo)記。如果分析物存在，則標(biāo)記檢測(cè)抗體與該分析物反應(yīng)，形成標(biāo)記抗體/抗原復(fù)合物。
標(biāo)記抗體4，5是可移動(dòng)的，即通過任何幾種已知方式使它們可移動(dòng)地附著在檢測(cè)區(qū)3中，這樣標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物一旦形成，它就自由地向下游移動(dòng)到捕捉區(qū)通道6，以便與橫跨捕捉區(qū)通道6固定的檢測(cè)線7上的捕捉抗體反應(yīng)，生成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
捕捉區(qū)6可任選地包括制品15，它與血液、血漿、血清或其它體液中一般存在的任何物質(zhì)反應(yīng)以生成可見產(chǎn)物。控制反應(yīng)的使用是任選的，但這是優(yōu)選的，由此操作者就能知道已經(jīng)向裝置中加入了足夠的血液或其它流體，以使診斷反應(yīng)開始進(jìn)行。
應(yīng)注意的是檢測(cè)區(qū)3和捕捉區(qū)通道6是有效連通的，即檢測(cè)區(qū)3中的流體由于毛細(xì)作用而直接通過入口端6a進(jìn)入捕捉區(qū)通道6。
還應(yīng)注意的是檢測(cè)區(qū)3具有半圓形的幾何形狀以及一個(gè)弧形邊緣11。可認(rèn)為該圓弧的中心(在此處，檢測(cè)區(qū)與捕捉區(qū)通道6有效連通)是檢測(cè)區(qū)3的第二端或相對(duì)端，液體通過該圓弧中心流入捕捉區(qū)通道6的入口端6a。由于該結(jié)構(gòu)，從捕捉區(qū)通道6的入口端6a到邊緣11上的每個(gè)位點(diǎn)是基本上等距離的，檢測(cè)區(qū)中所有流體均勻地流入捕捉區(qū)通道6，并且標(biāo)本的連貫部分在相同時(shí)刻到達(dá)入口端6a。結(jié)合下面對(duì)頂層的描述，將更為清楚地理解來自若干方向的流動(dòng)的均勻性。
本發(fā)明裝置的主要特征是，血漿液流流過檢測(cè)區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，到達(dá)捕捉抗體檢測(cè)線7時(shí)，僅有很少或沒有象現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中那樣的標(biāo)記抗體/抗原復(fù)合物截流在檢測(cè)區(qū)3中。作為代替，這里存在流體從檢測(cè)區(qū)3到捕捉通道區(qū)6的快速而有效的毛細(xì)流動(dòng)。捕捉抗體7與標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物反應(yīng)，并將其富集起來，形成最有效的可測(cè)產(chǎn)物。該新結(jié)構(gòu)的一個(gè)有利效果是診斷裝置的尺寸可減到最小。
在本發(fā)明的裝置中可以利用任何熟練技術(shù)人員能得到的各種標(biāo)記物。金屬和酶標(biāo)記物是優(yōu)選的。金屬標(biāo)記物由于其顯著的靈敏性是特別優(yōu)選的。在金屬中，金是最優(yōu)選的，主要原因是因?yàn)閷?duì)于該類型反應(yīng)，金已得到廣泛使用，以及其性質(zhì)已得到很好地了解。另外，根據(jù)已知方法，通過使用可溶的銀鹽和還原劑，能夠增強(qiáng)金的信號(hào)，使其變得容易可見。金標(biāo)記物作為催化劑，它將銀鹽還原成金屬銀，該金屬銀沉淀為可見產(chǎn)物。典型反應(yīng)對(duì)是銀的乳酸鹽和氫醌，銀的乳酸鹽作為可還原的銀離子源，氫醌作為還原劑。金屬銀圍繞每個(gè)金顆粒形成容易辨別的黑色沉淀。
盡管可以根據(jù)已被廣泛了解的因素(例如分析物濃度和反應(yīng)物的親合力)容許可估計(jì)的變化，但本發(fā)明中使用的金標(biāo)記抗體的優(yōu)選粒徑大約從35到65nm。
如果采用例如為辣根過氧化物酶的酶標(biāo)記物，可依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)過程(程序)通過加入過氧化氫和例如為鄰苯二胺的染料檢測(cè)反應(yīng)。
在檢測(cè)區(qū)內(nèi)有一個(gè)預(yù)處理區(qū)，盡管這不是本發(fā)明的必要特征。采用預(yù)處理區(qū)來除去血液中存在的干擾預(yù)定反應(yīng)的物質(zhì)或使預(yù)定反應(yīng)難以檢測(cè)的物質(zhì)。例如，如果將該裝置用于檢測(cè)心臟分析物，典型的干擾物質(zhì)是肌酸激酶、CK-MM的異構(gòu)體。對(duì)應(yīng)于異構(gòu)體CK-MB的抗體將與CK-MM發(fā)生交叉反應(yīng)，從而給出錯(cuò)誤的讀數(shù)?？赏ㄟ^如下操作來避免上述問題在預(yù)處理區(qū)(該預(yù)處理區(qū)位于與CK-MB對(duì)應(yīng)的可移動(dòng)抗體的上游)內(nèi)設(shè)置足夠的對(duì)應(yīng)于CK-MM的固定抗體，由此所有CK-MM在流動(dòng)標(biāo)本到達(dá)檢測(cè)抗體前被除去。
圖12的裝置使用一種或多種標(biāo)記檢測(cè)抗體和位于固定捕捉抗體檢測(cè)線內(nèi)的捕捉抗體。當(dāng)采用若干個(gè)標(biāo)記檢測(cè)物時(shí)，必需注意避免交叉反應(yīng)的干擾。按照下面結(jié)合其它附圖進(jìn)行的解釋，將抗體設(shè)置在不止一個(gè)檢測(cè)區(qū)并使其與它們的特異性分析物反應(yīng)通常是最好的。
圖12和13的裝置也準(zhǔn)備采用生物素/抗生物素蛋白反應(yīng)，同時(shí)利用上面所述的那些變化。在目前提供給圖12裝置的優(yōu)選變型中，將生物素標(biāo)記抗體和金標(biāo)記抗體可移動(dòng)地設(shè)置在檢測(cè)區(qū)3中，在該檢測(cè)區(qū)，每一種標(biāo)記抗體與分析物上的不同抗原決定簇反應(yīng)，生成由生物素標(biāo)記抗體/分析物/金標(biāo)記抗體組成的三元復(fù)合物，該復(fù)合物由于毛細(xì)作用而移入并穿過捕捉通道區(qū)6，在該捕捉通道區(qū)內(nèi)復(fù)合物與抗生物素蛋白或鏈霉親和素反應(yīng)，并被富集起來，形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
當(dāng)然，本發(fā)明采用的抗體既可以是單克隆的，也可以是多克隆的。類似地，也可采用生物素/抗生物素蛋白反應(yīng)的等效反應(yīng)。在此提及的所有試劑可由等效物替代，這僅是說明性的而不是本發(fā)明的限制。
熟練的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，任何將紅細(xì)胞和血漿從全血中層析分離出來的微孔膜在本發(fā)明中都可以使用。然而，因?yàn)橄趸w維素能容易以適當(dāng)成本得到，因此它是優(yōu)選的。在色譜分析以及相關(guān)領(lǐng)域使用硝化纖維素已有多年，所以科學(xué)家和技術(shù)人員都熟悉它的性質(zhì)。
商業(yè)可得的硝化纖維素片材能容易地形成具有任何選定通道結(jié)構(gòu)的任何選定結(jié)構(gòu)。
可將本發(fā)明的硝化纖維素薄膜表征為海綿狀的，它具有許多內(nèi)部相連的微孔，微孔的大小和尺寸能在薄膜內(nèi)引起毛細(xì)力。這使研究中的生物流體能沿著選定路徑移動(dòng)。
本發(fā)明實(shí)際操作中，為了將血漿從紅細(xì)胞中分離開，各種裝置的區(qū)域、幾何形狀和尺寸是這樣選定的，當(dāng)液體標(biāo)本沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路徑移動(dòng)時(shí)，在預(yù)定區(qū)域發(fā)生預(yù)期反應(yīng)。對(duì)于全血心臟診斷，根據(jù)紅細(xì)胞液流和血漿液流的前緣、預(yù)期反應(yīng)的動(dòng)力、抗體對(duì)其相應(yīng)抗原決定簇的親合力、以及為熟練技術(shù)人員所公知或通過傳統(tǒng)化驗(yàn)方法容易確定的其它因素來選定這些區(qū)域。
當(dāng)?shù)玫礁鞣N網(wǎng)眼尺寸的多種硝化纖維素材料時(shí)，目前優(yōu)選的微孔載體是那些能阻止大于3到12μm的顆粒通過的材料，如果將它用作過濾器，它就從垂直流動(dòng)到薄膜水平表面的液流中過濾顆粒。在本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)中，具有大于5到12μm、最好為3到8μm孔徑的薄膜是優(yōu)選的。一些變化是可能的。然而，隨著孔徑減小，薄膜內(nèi)流體的流動(dòng)性降低，因此延長(zhǎng)了診斷所需的時(shí)間。如果孔太大，流體通過時(shí)間減少，結(jié)果使反應(yīng)物沒有足夠的時(shí)間相互接觸發(fā)生診斷反應(yīng)，或發(fā)展到一個(gè)有限程度以致不能提供預(yù)期信息。
具有支持聚酯膜或其它膜的硝化纖維素薄膜是商業(yè)可得的。由于無(wú)支持的薄膜在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中傾向于非常易碎、容易受到破壞和難于處理，所以這些具有支持膜的硝化纖維素薄膜對(duì)于本發(fā)明中的使用是優(yōu)選的。此外，該支持膜對(duì)于流動(dòng)中的流體是不滲透的，因此它們不會(huì)干擾液體標(biāo)本穿過本發(fā)明裝置的選定路徑的流動(dòng)。
這樣一種具有多種孔徑的薄膜可從德國(guó)Gerbershausen的Gerbermenbrane獲得。
可通過標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)準(zhǔn)備本發(fā)明中使用的抗體。例如參見1977年4月出版的由Falfre，Howe，Milstein等人發(fā)表的Nature Vol.266，7，550-552。在此通過引用該論文，將結(jié)合其有關(guān)單克隆抗體制備方面的公開。
將抗體固定到例如硝化纖維素的基底的方法是公知的，該方法在本發(fā)明的裝置生產(chǎn)中也是合用的。硝化纖維素對(duì)于蛋白質(zhì)是有利的粘合劑。因此，僅需將固定的捕捉抗體施加到預(yù)定區(qū)域中的捕捉區(qū)。通過使用另一種例如牛血清清蛋白的蛋白質(zhì)首先使檢測(cè)區(qū)飽和，將標(biāo)記檢測(cè)抗體可移動(dòng)地添加到薄膜上。
圖13表示一個(gè)替換的微孔薄膜結(jié)構(gòu)，該薄膜具有3條流體路徑，用于3種分析物使用。該薄膜的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行與其它裝置的運(yùn)行說明近似。
圖14表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，它具有頂層16和頂層下面的微孔載體，并具有檢測(cè)兩種分析物的兩條路徑，在微孔載體層中分別表示為檢測(cè)區(qū)3a和3b以及捕捉通道6a和6b。在頂層16中示出了弧形環(huán)流通道19。裝置示出了一個(gè)開口17，它是任選的圓錐形，并在頂層內(nèi)由頂表面穿入到內(nèi)表面與淺而窄的標(biāo)本輸送通道18連通，該標(biāo)本輸送通道18然后與底表面上形成的標(biāo)本環(huán)流通道19連通。在如下所述的圖15和16A中將進(jìn)一步描述圓錐形的開口。
圖15是本發(fā)明裝置的透視圖，而圖16A、16B和16C是本發(fā)明裝置的分解圖，它們示出了頂層16、“支持層”(或“底層”或“底片”)28，二者將具有塑料襯層29的微孔載體1夾在中間。通孔17從頂表面30穿入到底表面31，并與頂層16的底表面31上形成的標(biāo)本輸送通道18配準(zhǔn)。
進(jìn)一步參照?qǐng)D15和16，標(biāo)本輸送通道18與同樣在頂層16的底表面31上形成的環(huán)流通道19有效連通。環(huán)流通道19在兩個(gè)末端是封閉的，其末端用附圖標(biāo)記20表示，該設(shè)計(jì)與圖5所示的不同。環(huán)流通道19由內(nèi)壁21和外壁22構(gòu)成。如圖16A中所示，內(nèi)壁21構(gòu)成一個(gè)形成于頂層16的底表面31上的凹槽邊界，稱之為毛細(xì)圈閉23。圖中示出了毛細(xì)圈閉延伸到區(qū)域33，但這樣作不是必要的。
參照?qǐng)D16A和16B，頂層16通過銷釘34連接到支持層28上，該銷釘是進(jìn)入相應(yīng)孔35的壓配合?？刹捎萌魏纹渌刃У倪B接方式，并且層16和層28兩層被永久地或可拆卸地固定。
在圖16B中示出了具有例如為聚酯膜襯里29的微孔載體1。該微孔載體固定在層16和28之間。載體1具有與層16和28相同的外形尺寸，只要存在通過它的有效路徑，從通孔17加入的流體就能穿過輸送通道、環(huán)流通道、檢測(cè)區(qū)和捕捉區(qū)通道分別到達(dá)捕捉區(qū)通道27a、27b和27c的封閉端12，和分別到達(dá)環(huán)流通道19的末端20。為檢測(cè)多種分析物，形成圖16C所示的類似于圖11微孔載體的微孔薄膜1。因此該薄膜就含有3個(gè)檢測(cè)區(qū)24、25和26，它們分別與3個(gè)捕捉區(qū)通道27a、27b和27c連通。(應(yīng)注意的是，此處使用的附圖標(biāo)記24、25和26分別對(duì)應(yīng)于上文中圖11的附圖標(biāo)記3a、3b和3c，附圖標(biāo)記27a、27b和27c對(duì)應(yīng)于上文中圖4的附圖標(biāo)記6)。檢測(cè)區(qū)的弧形邊緣11遍布環(huán)流通道19的內(nèi)壁21，因此當(dāng)流體停止于末端20時(shí)，由于毛細(xì)作用流體流入檢測(cè)區(qū)24、25和26。
現(xiàn)在毛細(xì)圈閉23的目的就變得非常清楚了。缺少毛細(xì)圈閉23時(shí)，如果微孔載體1與頂層16的平坦的底表面接觸，環(huán)流通道19中的流體將在微孔載體1和該表面間流動(dòng)，而不是從通孔17以其預(yù)先選定的路徑穿過薄膜進(jìn)入捕捉區(qū)通道的末端。
流動(dòng)終止于環(huán)流通道的末端，這使控制標(biāo)本的量成為可能。如圖15和16a中的虛線結(jié)構(gòu)所示，標(biāo)本環(huán)流通道任選延長(zhǎng)部分上的任選視窗39可用于指示已經(jīng)加入了充滿通道的足夠標(biāo)本。
如果頂層16透明，則可見反應(yīng)產(chǎn)物的生成將容易顯示。如果頂層16不透明，則設(shè)置一個(gè)或多個(gè)視窗，表示為36、37和38。如圖15所示的這些視窗將與捕捉區(qū)通道配準(zhǔn)，這樣操作者就能觀察有色產(chǎn)物的生成或調(diào)節(jié)裝置(例如反射計(jì))以確定可測(cè)產(chǎn)物是否已生成。
為了說明的目的，圖15的裝置有3個(gè)分離的視窗。在優(yōu)選裝置中，只有一個(gè)沿頂層30橫向延伸的視窗，這樣能同時(shí)觀察到所有反應(yīng)結(jié)果。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不管打算測(cè)量一種、兩種或3種抗原，裝置都具有相同的尺寸。當(dāng)然，在每種情況下，將有差別地設(shè)計(jì)微孔載體層1。然而，頂層16不需要發(fā)生任何變化來適應(yīng)差別設(shè)計(jì)的載體層1。
圖17是本發(fā)明的透視圖，圖17A、17B和17C是本發(fā)明的分解圖，它們示出了頂層16、支持層28，它們將具有塑料襯里層29的微孔載體1夾在中間。通孔17從頂層16的頂表面30穿入到底表面31，并與頂層16的底表面31上形成的標(biāo)本輸送通道18配準(zhǔn)。標(biāo)本輸送通道18與同樣在頂層16的底表面31上形成的環(huán)流通道19有效連通。環(huán)流通道19在兩個(gè)末端是封閉的，該末端用附圖標(biāo)記20表示。環(huán)流通道19由內(nèi)壁21和外壁22構(gòu)成。如圖17B中所示，內(nèi)壁21構(gòu)成頂層16的底表面31的凹槽邊界，稱之為毛細(xì)圈閉23。圖中示出了毛細(xì)圈閉23延伸到區(qū)域33，但這樣作不是必要的。
進(jìn)一步參照這些圖，頂層16通過銷釘34連接到支持層28上，該銷釘是進(jìn)入相應(yīng)孔35的壓配合?？刹捎闷渌魏蔚刃У倪B接方式，并且層16和層28兩層被永久地或可拆卸地固定。
在圖17C中示出了具有例如為聚酯膜襯里29的微孔載體1。該微孔載體固定于支承層16和28之間。載體1具有與層16和28相同的外形尺寸，只要存在通過它的有效路徑，從通孔17加入的流體就能穿過輸送通道18、環(huán)流通道19、檢測(cè)區(qū)50、51和52以及捕捉區(qū)通道27a、27b和27c，分別到達(dá)環(huán)流通道19的封閉端20和捕捉區(qū)通道27a、27b和27c的封閉端12。(應(yīng)注意的是，此處使用的附圖標(biāo)記50、51和52分別對(duì)應(yīng)于上文圖11中的附圖標(biāo)記3a、3b和3c，附圖標(biāo)記27a、27b和27c對(duì)應(yīng)于上文圖4中的附圖標(biāo)記6)。為防止標(biāo)本在薄膜內(nèi)流動(dòng)，將位于與標(biāo)本輸送通道18接合處的微孔載體1部分的微孔結(jié)構(gòu)破壞掉。為進(jìn)行3種分析物的檢測(cè)而構(gòu)成圖17C中示出的微孔薄膜1。因此該薄膜包含3個(gè)檢測(cè)區(qū)或通道50、51和52，它們分別與捕捉區(qū)通道27a、27b和27c連通。檢測(cè)區(qū)50、51和52的鄰接弧形邊緣11遍布到環(huán)流通道19的內(nèi)壁21上，因此當(dāng)流體的流動(dòng)終止于末端20時(shí)，流體由于毛細(xì)作用而流入檢測(cè)區(qū)50、51和52。
進(jìn)一步參照?qǐng)D17，流動(dòng)終止于環(huán)流通道末端20，這使控制標(biāo)本的尺寸成為可能。位于標(biāo)本環(huán)流通道任選延長(zhǎng)部分上的任選視窗39用于指示已經(jīng)加入了足夠標(biāo)本來充滿通道，它用圖17A和17B中虛線結(jié)構(gòu)53表示。載體1的相應(yīng)部分勾畫出的輪廓以約束流體流入任選通道，也就是位于標(biāo)本輸送通道下面的對(duì)應(yīng)載體部分。本發(fā)明裝置設(shè)計(jì)的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是可將同一頂層片和底層片用于各種不同裝置。
如果頂層16透明，則可見反應(yīng)產(chǎn)物的形成將容易顯示。如果頂層16不透明，則設(shè)置一個(gè)或多個(gè)視窗，在該例子中表示為單個(gè)視窗37和化驗(yàn)終點(diǎn)指示視窗38。如圖17A所示的這些一個(gè)或多個(gè)視窗將與捕捉區(qū)通道配準(zhǔn)，這樣操作者就能觀察有色產(chǎn)物的形成或調(diào)節(jié)裝置(例如反射計(jì))以確定可檢測(cè)產(chǎn)物是否已經(jīng)形成。
提供任選的化驗(yàn)終點(diǎn)指示視窗38，它通過例如微孔載體1內(nèi)染料的出現(xiàn)來指示化驗(yàn)終止的時(shí)刻，該染料位于化驗(yàn)指示視窗38的上游和視窗37下面微孔載體1部分和捕捉區(qū)7的下游的微孔載體1內(nèi)。當(dāng)標(biāo)本通過捕捉區(qū)時(shí)，它將染料帶到化驗(yàn)終止指示視窗。如圖18所示，在另一個(gè)實(shí)施例中，捕捉區(qū)通道6任選地包括一個(gè)制品15，該制品與血液、血漿、血清或其它體液中一般存在的任何物質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生可見的產(chǎn)物?？蓪⒃摻Y(jié)構(gòu)設(shè)置在視窗37或化驗(yàn)終止指示視窗38下的微孔載體1上。
為說明的目的，圖17A描述的裝置具有一個(gè)觀察捕捉區(qū)的視窗和化驗(yàn)終止指示視窗。在優(yōu)選裝置內(nèi)有一個(gè)沿頂層30橫向延伸的視窗，以便能同時(shí)觀察到所有反應(yīng)結(jié)果。
由圖17A到17D應(yīng)注意的是，標(biāo)本輸送通道18貫穿其全長(zhǎng)是均勻的，薄膜1很好地延伸到輸送通道。還應(yīng)注意的是位于標(biāo)本輸送通道18下面的薄膜部分的微孔結(jié)構(gòu)被破壞，以阻止標(biāo)本沿著薄膜的孔隙蔓延。
下面將描述本發(fā)明的第二方面。如上所述，可采用本發(fā)明的裝置來分析多種液體標(biāo)本，特別是生物標(biāo)本，可利用能發(fā)出檢測(cè)信號(hào)的標(biāo)記反應(yīng)物，通過競(jìng)爭(zhēng)性或夾心類型的傳統(tǒng)抗原/抗體反應(yīng)來對(duì)這些生物標(biāo)本進(jìn)行分析。熟練的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的裝置有若干種應(yīng)用。
目前可以預(yù)期的是本發(fā)明的主要用途是用于檢測(cè)心臟分析物存在的全血診斷，這些分析物例如肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白T、肌紅蛋白、CK-MB、肌球蛋白輕鏈、脂肪酸結(jié)合蛋白、糖原磷酸化酶BB、肌動(dòng)蛋白以及當(dāng)心臟組織隨著例如絞痛或心肌梗死的缺血毛病而惡化時(shí)在血液中所發(fā)現(xiàn)的任何其它已知分析物的基質(zhì)。因此，將本發(fā)明主要描述為在心臟病診斷中的應(yīng)用。然而，通過免疫和其它化驗(yàn)形式(它利用在本發(fā)明裝置的層析流體流動(dòng)中的血漿從紅細(xì)胞的分離)，該裝置適于用來檢測(cè)更多種類的分析物。事實(shí)上，將從下面看到，通過在裝置內(nèi)的每一個(gè)有效分離流體路徑中設(shè)置特定化驗(yàn)部件，可將一個(gè)裝置構(gòu)造為能執(zhí)行多于一種形式的多種化驗(yàn)，例如免疫化驗(yàn)和酶基化驗(yàn)。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)對(duì)于為檢測(cè)CK-MB、肌紅蛋白、肌球蛋白輕鏈、肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白C、肌鈣蛋白T以及至少含兩種肌鈣蛋白亞基的肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白C、肌鈣蛋白T的復(fù)合物(如美國(guó)專利5747274、5290678和5710008所述，在此通過引入這些文獻(xiàn)而結(jié)合其中的相關(guān)部分)而分析全血、血清和血漿是特別有用的。
由圖17A、17B、17C和17D注意到，上述裝置的輸送通道18進(jìn)入環(huán)流通道19的入口前有一個(gè)角度。這使縮短整個(gè)薄膜1的全長(zhǎng)成為可能。還應(yīng)注意的是，有一個(gè)微孔載體1的延長(zhǎng)部分，它擴(kuò)展了標(biāo)本輸送通道18的全長(zhǎng)。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)微孔載體(薄膜)1的長(zhǎng)度可以縮短到僅從標(biāo)本環(huán)流通道下面的部分延伸到從標(biāo)本輸送通道18、到標(biāo)本環(huán)流通道19和到薄膜上限定流體路徑所必需遠(yuǎn)的地方。擴(kuò)展到標(biāo)本輸送通道所需的薄膜1的任何微小延長(zhǎng)部分105都具有被破壞的微孔結(jié)構(gòu)，這樣標(biāo)本不會(huì)流過薄膜，并由此流體的路徑是從標(biāo)本輸送通道進(jìn)入標(biāo)本環(huán)流通道，然后到薄膜上。
標(biāo)本輸送通道18既可以是直的，也可以包含一個(gè)角度。
本發(fā)明裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在(橫)截面上減小輸送通道18進(jìn)入環(huán)流通道19的部分，由此就存在標(biāo)本進(jìn)入標(biāo)本輸送通道18的具有更小尺寸那部分的毛細(xì)運(yùn)動(dòng)。該結(jié)構(gòu)的具體優(yōu)點(diǎn)是，事實(shí)上，具有較大容積的標(biāo)本輸送通道18部分被設(shè)計(jì)成能容納進(jìn)行分析所需的標(biāo)本的精確體積。
如下文所述，視窗設(shè)置將使操作者能完全控制整個(gè)操作。
如上所述，本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)是裝置微孔載體1尺寸的縮小，這降低了成本，并避免了在標(biāo)本輸送通道18的區(qū)域內(nèi)去除與標(biāo)本接觸的薄膜部位的微孔結(jié)構(gòu)的需要，例如可通過印刷一種特定的墨水。進(jìn)一步的改進(jìn)是如上所述的具有體積輸送裝置的標(biāo)本輸送通道，其中一旦標(biāo)本將標(biāo)本輸送通道18充滿到預(yù)定體積，全部體積的標(biāo)本就排空到標(biāo)本環(huán)流通道19中，以便開始免疫化驗(yàn)。位于或鄰近標(biāo)本輸送通道和標(biāo)本環(huán)流通道19結(jié)合處的任選視窗91用于指示已向裝置加入了足量標(biāo)本。
圖18表示本發(fā)明的一個(gè)干燥的微孔載體層1(也稱作薄膜1)，將它設(shè)計(jì)成用于檢測(cè)一種或多種分析物的全血分析，它利用多克隆或單克隆抗體對(duì)，并標(biāo)記選定抗體對(duì)中的一方，通過抗原和抗體對(duì)(在經(jīng)典抗原/抗體反應(yīng)中，它們與分析物上不同的抗原決定簇反應(yīng))之間的反應(yīng)而進(jìn)行分析。
該圖示出了載體層1，其中該層的選定部分或劃定界面的微孔結(jié)構(gòu)被破壞，以便留下一個(gè)限定微孔區(qū)，該區(qū)包括具有邊緣11的半圓形檢測(cè)區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，該捕捉區(qū)通道在末端12處封閉。邊緣11包括微小延長(zhǎng)部分105，在裝配裝置時(shí)該延伸部分與位于它上面的標(biāo)本輸送通道18和標(biāo)本環(huán)流通道19的接合處配準(zhǔn)，這在圖21的剖視圖中可清楚地看到。該延長(zhǎng)部分105與待測(cè)流體接觸。該延伸部分的微孔結(jié)構(gòu)也被破壞。假如通道和將薄膜固定在一定位置的相應(yīng)結(jié)構(gòu)限定了流體從標(biāo)本輸送通道進(jìn)入標(biāo)本環(huán)流通道然后到薄膜上的路徑，薄膜部分以及附帶的延長(zhǎng)部分105可縮小到非常小的尺寸，該延伸部分在標(biāo)本環(huán)流通道外向著標(biāo)本輸送通道延伸。此處描述的各種毛細(xì)圈閉和空腔一起保持該限定的流體路徑。能達(dá)到前述流體路徑部分的其它變形都包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
用于全血分析的薄膜1優(yōu)選為硝化纖維素或等效材料，這些材料能層析分離紅細(xì)胞形成紅細(xì)胞前緣13和位于其下游的血漿前緣14。對(duì)于其它液體標(biāo)本的分析，其它材料則是優(yōu)選的。
檢測(cè)區(qū)3含有帶有可測(cè)標(biāo)記物5的檢測(cè)抗體4，如果分析物存在，該檢測(cè)抗體就與分析物反應(yīng)，形成標(biāo)記抗體/抗原復(fù)合物。
盡管為了方便起見，只示出了一個(gè)抗體，但檢測(cè)區(qū)3可以含有若干個(gè)標(biāo)記抗體。
抗體4是可移動(dòng)的，即它是通過任何幾種已知方式可移動(dòng)地附著在檢測(cè)區(qū)3內(nèi)，因此標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物一旦形成，它就自由地向下游移動(dòng)進(jìn)入捕捉區(qū)通道6，并與橫跨捕捉區(qū)通道6固定的捕捉抗體7反應(yīng)，形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
再一次為方便起見，僅示出了一條捕捉抗體檢測(cè)線7，但可有多條這樣的檢測(cè)線，對(duì)應(yīng)于每種待測(cè)分析物有一條檢測(cè)線。
捕捉區(qū)通道6可任選地含有制品15，該制品能與待測(cè)流體中經(jīng)常出現(xiàn)的任何物質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生一種可見的控制產(chǎn)物。控制反應(yīng)的使用是任選的，但這是優(yōu)選的。該反應(yīng)表示流體已通過捕捉區(qū)，并起化驗(yàn)終止指示劑的作用。
干燥的微孔載體層1(也稱之為薄膜1)僅需要大到足夠包含圖18所示的部件，而并不需要延伸到含標(biāo)本輸送通道的裝置部分。將從下面看到，將該裝置成形為能適合于較小的干燥微孔載體層1，但仍能達(dá)到本發(fā)明的目的。通過減少為裝置所需的干燥微孔薄膜的數(shù)量從而降低了材料成本。該干燥微孔載體層的縮小尺寸的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)將在下面注解。
圖19A表示頂層16的底表面23的結(jié)構(gòu)，該底表面將與底層28的頂表面配準(zhǔn)，如圖19B所示，并在區(qū)域103處將圖18的薄膜1夾在兩者之間，以提供本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
頂層16有一個(gè)施加標(biāo)本的通孔17。該通孔與標(biāo)本輸送通道18有效連通，而標(biāo)本輸送通道與標(biāo)本環(huán)流通道19連通。標(biāo)本輸送通道18具有限定通道的側(cè)壁，以及位于該側(cè)壁之外的毛細(xì)圈閉23，以便將標(biāo)本限制在通道內(nèi)，并阻止標(biāo)本在并列的頂層底表面和底層頂表面之間流動(dòng)。這在圖20中的剖視圖中示出。為使標(biāo)本環(huán)流通道19與圖18的半圓形檢測(cè)區(qū)3的邊緣11相符，將標(biāo)本環(huán)流通道19表示為弧形結(jié)構(gòu)。
標(biāo)本環(huán)流通道19在兩個(gè)末端20處封閉。該標(biāo)本環(huán)流通道由內(nèi)壁21和外壁22構(gòu)成，并由毛細(xì)圈閉23環(huán)繞，它用于保證標(biāo)本流動(dòng)是從邊緣11的所有位點(diǎn)進(jìn)入圖18的檢測(cè)區(qū)3，并然后由捕捉通道的入口端6a進(jìn)入捕捉通道6。
圖19B表示底層28的頂表面的結(jié)構(gòu)。一個(gè)凹入進(jìn)底層28頂表面98的平坦的矩形區(qū)域103固定薄膜1。從頂表面98的區(qū)域103深度足以使薄膜1的頂表面與頂表面98處在同一水平上。通過本發(fā)明可以預(yù)期區(qū)域103的其它結(jié)構(gòu)，例如它延伸到頂部28的邊緣。在另一個(gè)實(shí)施例中，不設(shè)置凹穴，而是將頂層16和底層28設(shè)計(jì)成以合適的方位固定薄膜1。這僅需要底層和頂層與二者之間的薄膜一起來限定從通孔17到薄膜通道12的末端的流體路徑。因而各通道的厚度是可調(diào)的。
將薄膜1設(shè)置到空腔102的接觸面99上，該空腔位于標(biāo)本輸送通道18和標(biāo)本環(huán)流通道19之間的界面上。圖30C示出了三維表示的、參與傳輸裝置部件以及其功能之間關(guān)系的空腔。當(dāng)為裝置的實(shí)施而對(duì)頂層16和底層28進(jìn)行定位時(shí)，頂層16底表面內(nèi)的標(biāo)本輸送通道沿延長(zhǎng)部分101而過，直至接觸到環(huán)流通道19?？涨?02的相對(duì)位置、側(cè)面99與薄膜的接合處以及上述標(biāo)本輸送通道18和標(biāo)本環(huán)流通道19的接合處形成了一個(gè)導(dǎo)管，因此流體從標(biāo)本輸送通道18流入薄膜上面的標(biāo)本環(huán)流通道19。因?yàn)楸∧?和側(cè)面99之間的連接被來自其它表面接觸(它們能提供流體備用毛細(xì)導(dǎo)管)的空氣所隔離，因此流體的流動(dòng)限制在標(biāo)本環(huán)流通道19和在薄膜1上。標(biāo)本輸送通道18的側(cè)壁為毛細(xì)圈閉23所環(huán)繞，并從通孔17向著標(biāo)本環(huán)流通道19延伸，該輸送通道18的側(cè)壁沿著延長(zhǎng)部分101延伸，由此頂層16底表面的毛細(xì)圈閉23與底層28頂表面的空腔102部分相符合。下面將參照剖視圖和圖20-23，對(duì)這些關(guān)系作進(jìn)一步說明。同樣地，側(cè)壁和毛細(xì)圈閉在空氣接合處終止，并也阻止流體在標(biāo)本輸送通道18的側(cè)壁之外流動(dòng)，并使流體由于毛細(xì)作用而繼續(xù)流到標(biāo)本環(huán)流通道19中。
圖20、21、22和23分別是圖19A沿線A-A、B-B、C-C和D-D的剖視圖。相同附圖標(biāo)記具有相同意義。尺寸(mm)僅用于說明而不適合表示比例。圖20表示標(biāo)本輸送通道18，它在頂層16內(nèi)形成毛細(xì)凹穴，并由裝置底層28頂表面的并置部分形成的底壁進(jìn)一步限定，再進(jìn)一步由每側(cè)的側(cè)壁所限定，該側(cè)壁進(jìn)一步被毛細(xì)圈閉23所環(huán)繞，以便將流體的流動(dòng)容納在通道內(nèi)。毛細(xì)圈閉的尺寸范圍在通道每側(cè)邊是任選的，但它可延長(zhǎng)到或幾乎延伸到頂層的周邊。
圖21表示沿標(biāo)本輸送通道18方向的縱斷[剖]面，在此標(biāo)本輸送通道18接觸到標(biāo)本環(huán)流通道19，圖21還進(jìn)一步表示該處下方的薄膜以及它與空腔102側(cè)面99的接觸(如圖19B所指)。如上所示，薄膜是這樣放置的，它使僅來自標(biāo)本輸送通道的導(dǎo)管進(jìn)入標(biāo)本環(huán)流通道，并然后進(jìn)入到薄膜上，因?yàn)闆]有其它可能來自標(biāo)本的導(dǎo)管從該區(qū)域延伸，因此除標(biāo)本輸送通道18的壁厚之外都由毛細(xì)圈閉23在兩側(cè)限定，這些將在下面作進(jìn)一步描述。標(biāo)本輸送通道的底壁僅在側(cè)面99處與薄膜邊緣接觸(如圖19B所示)，由此利用向下并向底層28頂表面的延長(zhǎng)部分101側(cè)壁延伸的空腔102，空氣隔離了薄膜與裝置的任何其它部分的接觸。因此，將流體流動(dòng)限制在其規(guī)定的通道內(nèi)。如圖18中所示的標(biāo)本輸送通道的微小延長(zhǎng)部分105，在其與標(biāo)本環(huán)流通道19與空腔102的相鄰側(cè)面99的接合處，它與薄膜1在標(biāo)本輸送通道下面延伸的部分相符。該延長(zhǎng)部分105可以是開口的，或最好通過破壞其微孔結(jié)構(gòu)來阻塞它，例如可通過印刷一種特殊墨水。其目的是為了阻止血液流到薄膜1所限定的標(biāo)本路徑的外面，并為了限定從標(biāo)本輸送通道到標(biāo)本環(huán)流通道、然后到薄膜上的流體路徑。
圖22表示在標(biāo)本輸送通道18伸入空腔102的延長(zhǎng)部分101(如圖19B中所指)的位置、橫向穿過標(biāo)本輸送通道18的裝置剖視圖。與毛細(xì)圈閉23結(jié)合的空腔102一起配合，這樣流體導(dǎo)管被限定到標(biāo)本輸送通道18內(nèi)，在此該標(biāo)本輸送通道隨后接觸到薄膜1上的標(biāo)本環(huán)流通道19。標(biāo)本輸送通道18的側(cè)壁之間的寬度限制在延長(zhǎng)部分101的寬度范圍內(nèi)，這樣這些側(cè)壁的外側(cè)面接觸到毛細(xì)圈閉23和空腔102，用以阻止任何液體在標(biāo)本輸送通道18的側(cè)壁層之外流動(dòng)。在標(biāo)本輸送通道18外部的毛細(xì)圈閉23的寬度可在制造裝置過程中可改變。
圖23表示標(biāo)本環(huán)流通道19的剖視圖。在操作時(shí)，標(biāo)本進(jìn)入標(biāo)本環(huán)流通道19，并由于毛細(xì)作用快速的移動(dòng)到標(biāo)本環(huán)流通道19的末端20。一旦通道被充滿，標(biāo)本接觸到所有沿著標(biāo)本環(huán)流通道19的薄膜1，并基本上同時(shí)從標(biāo)本環(huán)流通道19的整個(gè)圓弧傳遞到薄膜上，到邊緣11上，再進(jìn)入檢測(cè)區(qū)3。
圖24與圖18類似，除了檢測(cè)區(qū)在形狀上是矩形的，并且外接于邊緣11的標(biāo)本環(huán)流通道19也是近似的矩形。如同圖18中一樣，示出了裝置具有一種可移動(dòng)的標(biāo)記檢測(cè)抗體4和5以及一種固定的捕捉抗體7。假設(shè)沒有大量的交叉反應(yīng)，圖24的裝置可用于檢測(cè)一種或多種分析物。
圖25表示本發(fā)明目前優(yōu)選的薄膜1的結(jié)構(gòu)，其中利用生物素/鏈霉親和素來診斷全血，以檢測(cè)三種分析物的存在。這在此前的圖11中已經(jīng)描述了，除了在薄膜1與標(biāo)本輸送通道18和標(biāo)本環(huán)流通道19間接合處接觸的部分有一個(gè)微小的延長(zhǎng)部分105。可從前面和下面的說明中更容易理解頂層通道的結(jié)構(gòu)。在該圖中，相同的附圖標(biāo)記具有與其它圖中相同的意義。采用該設(shè)計(jì)可確定一個(gè)少量標(biāo)本中若干種分析物的存在，這些分析物例如肌紅蛋白、肌鈣蛋白I或T和CK-MB。
薄膜1形成有3條不同路徑，每種分別由3個(gè)分離檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c的邊緣11a、11b和11c導(dǎo)入的分析物對(duì)應(yīng)于一條路徑。檢測(cè)區(qū)由阻斷塊24分離。對(duì)整個(gè)操作區(qū)域進(jìn)行構(gòu)造，使得能在裝置頂層16底表面上提供3個(gè)檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c，這3個(gè)檢測(cè)區(qū)在其邊緣11a、11b和11c與標(biāo)本環(huán)流通道19有效連通。檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c與相應(yīng)捕捉區(qū)通道的相應(yīng)入口端6a、6b和6c有效連通。
檢測(cè)區(qū)3a含有兩種標(biāo)記抗體，例如對(duì)應(yīng)于CK-MB的生物素標(biāo)記抗體和對(duì)應(yīng)于CK-MB的金標(biāo)記抗體。
通常，在圖25中黑圈表示金標(biāo)記抗體，而空圈表示生物素標(biāo)記抗體。為了不使圖混亂，就不給出表示這些檢測(cè)抗體的附圖標(biāo)記。
作為圖25的裝置操作過程中血漿從紅細(xì)胞分離的例子，在3個(gè)檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c的每個(gè)區(qū)中，紅細(xì)胞前緣分別表示為13a、13b和13c，相應(yīng)血漿前緣的位置分別表示為14a、14b和14c。
如果標(biāo)本中存在CK-MB，它們形成的復(fù)合物就從入口6a進(jìn)入捕捉通道，最終與位于鏈霉親和素檢測(cè)線7a的鏈霉親和素反應(yīng)，生成可見的產(chǎn)物。
在圖中所示的分離路徑中發(fā)生與例如肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T和與肌紅蛋白的其它分析物的類似反應(yīng)。應(yīng)用傳統(tǒng)抗原抗體反應(yīng)可類似地檢測(cè)相同或其它分析物。
圖26通過提供30c來進(jìn)一步解釋本發(fā)明，并展示其多功能性。
圖26表示本發(fā)明為檢測(cè)例如肌鈣蛋白I的分析物的全血分析而設(shè)計(jì)的一種微孔載體層1。該圖示出了微孔載體層1，其中，在某些區(qū)域使載體層的微孔結(jié)構(gòu)遭到破壞，以便限定檢測(cè)區(qū)3和在終端12處封閉的捕捉區(qū)6。優(yōu)選為硝化纖維素或等效材料的薄膜1層析地分離紅細(xì)胞，形成紅細(xì)胞前緣13和血漿前緣14。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，檢測(cè)區(qū)3包含標(biāo)記檢測(cè)抗體4，它由標(biāo)記物5所標(biāo)記。如果分析物存在，該抗體就與分析物反應(yīng)，形成標(biāo)記抗體/抗原復(fù)合物。
標(biāo)記抗體4是可移動(dòng)的，即它們通過任何幾種已知方式可移動(dòng)地附著在檢測(cè)區(qū)3中，因此標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物一旦形成，它就自由地向下游移動(dòng)到捕捉區(qū)通道6，以便與橫跨捕捉區(qū)通道6固定的檢測(cè)線7上的捕捉抗體反應(yīng)，生成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
捕捉區(qū)6可任選地包括制品15，它與血液、血漿、血清或其它體液中通常存在的任何物質(zhì)反應(yīng)，生成可見的產(chǎn)物。控制反應(yīng)的使用是任選的，但這是優(yōu)選的，由此操作者知道已經(jīng)向裝置中施加了足夠的血液或其它液體，以便使診斷反應(yīng)開始。
應(yīng)注意的是檢測(cè)區(qū)3和捕捉區(qū)通道6有效連通，即檢測(cè)區(qū)3中的流體由于毛細(xì)作用而直接通過入口端6a進(jìn)入捕捉區(qū)通道6。
還應(yīng)注意的是檢測(cè)區(qū)3具有半圓形的幾何形狀以及一個(gè)弧形邊緣11。該圓弧的中心(在此處，檢測(cè)區(qū)與捕捉區(qū)通道6有效連通)可認(rèn)為是檢測(cè)區(qū)3的第二或相對(duì)端，流體通過該圓弧中心流入捕捉區(qū)通道6的入口端6a。由于該結(jié)構(gòu)，從捕捉區(qū)通道6的入口端6a到邊緣11上的每個(gè)位點(diǎn)基本上等距離，檢測(cè)區(qū)通道3內(nèi)所有的流體均勻地流入捕捉區(qū)通道6，并且標(biāo)本的連貫部分在相同時(shí)間到達(dá)入口端6a。結(jié)合此處所展示的對(duì)頂層的描述，將更為清楚地理解來自若干個(gè)方向的流動(dòng)的均勻性。
本發(fā)明裝置的主要特征是，當(dāng)血漿流動(dòng)時(shí)，即它流過檢測(cè)區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，并到達(dá)捕捉抗體檢測(cè)線7時(shí)，僅有很少或沒有象現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中那樣的標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物截流在檢測(cè)區(qū)3中。相反，從檢測(cè)區(qū)3到捕捉通道區(qū)6存在快速而有效的流體毛細(xì)流動(dòng)。捕捉抗體7與標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物反應(yīng)，并將其富集起來，形成最有效的可測(cè)產(chǎn)物。該新結(jié)構(gòu)的一個(gè)有利效果是診斷裝置的尺寸可以減到最小。
在本發(fā)明的裝置中可以利用任何熟練技術(shù)人員能得到的各種標(biāo)記物。金屬和酶標(biāo)記物是優(yōu)選的。金屬標(biāo)記物由于其顯著的靈敏性是特別優(yōu)選的。在金屬中，金是最優(yōu)選的，主要是因?yàn)榻鹨褟V泛用到該類型的反應(yīng)中，以及它的性質(zhì)已被很好地了解。另外，根據(jù)已知方法，通過使用可溶的銀鹽和還原劑能夠增強(qiáng)金的信號(hào)，以使其變得容易可見。金標(biāo)記物作為催化劑，它將銀鹽還原成金屬銀，該金屬銀沉淀為可見的產(chǎn)物。典型的反應(yīng)對(duì)是銀的乳酸鹽和氫醌，銀的乳酸鹽作為可還原銀離子的來源，氫醌作為還原劑。金屬銀圍繞每個(gè)金顆粒形成容易辨別的黑色沉淀。
盡管可以根據(jù)已被廣泛了解的因素(例如分析物濃度和反應(yīng)物的親合力)容許可估計(jì)的變化，但本發(fā)明中所用金標(biāo)記抗體的優(yōu)選粒徑大約從35到65nm。
如果采用例如為辣根過氧化物酶的酶標(biāo)記物，可依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)過程(程序)通過加入過氧化氫和例如為鄰苯二胺的染料檢測(cè)反應(yīng)。
在檢測(cè)區(qū)內(nèi)有一個(gè)預(yù)處理區(qū)，盡管這不是本發(fā)明的必要特征。采用預(yù)處理區(qū)來除去血液中存在的干擾預(yù)定反應(yīng)或使預(yù)定反應(yīng)難以檢測(cè)的物質(zhì)。例如，如果將該裝置用于檢測(cè)心臟分析物，典型的干擾物質(zhì)是肌酸激酶和CK-MM的異構(gòu)體。與異構(gòu)體CK-MB對(duì)應(yīng)的抗體將與CK-MM發(fā)生交叉反應(yīng)，從而給出錯(cuò)誤的讀數(shù)。可通過如下辦法來避免上述問題在預(yù)處理區(qū)(該預(yù)處理區(qū)位于與CK-MB對(duì)應(yīng)的可移動(dòng)抗體的上游)內(nèi)設(shè)置足夠的對(duì)應(yīng)于CK-MM的固定抗體，由此所有CK-MM在流動(dòng)標(biāo)本到達(dá)檢測(cè)抗體前被除去。
圖26的裝置使用一種或多種標(biāo)記檢測(cè)抗體和位于固定捕捉抗體檢測(cè)線的捕捉抗體。當(dāng)采用若干種標(biāo)記檢測(cè)物時(shí)，必需注意避免干擾的交叉反應(yīng)。將抗體設(shè)置在不止一個(gè)的檢測(cè)區(qū)并與它們特異性的分析物反應(yīng)通常是最好的。
圖26和27的裝置也準(zhǔn)備采用生物素/抗生物素蛋白反應(yīng)，同時(shí)利用上面所述的變型。在目前提供給圖29裝置的優(yōu)選變型中，將生物素標(biāo)記抗體和金標(biāo)記抗體可移動(dòng)地設(shè)置在檢測(cè)區(qū)3中，在該檢測(cè)區(qū)，它們中的每一個(gè)與分析物上的不同抗原決定簇反應(yīng)，生成由生物素標(biāo)記抗體/分析物/金標(biāo)記抗體組成的三元復(fù)合物，由于毛細(xì)作用，該復(fù)合物移入并穿過捕捉通道區(qū)6，在該捕捉通道區(qū)內(nèi)復(fù)合物與抗生物素蛋白或鏈霉親和素反應(yīng)，以便富集并形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
當(dāng)然，本發(fā)明采用的抗體既可以是單克隆的，也可以是多克隆的。類似地，也可采用生物素/抗生物素蛋白反應(yīng)的等效反應(yīng)。在此提及的所有試劑可由等效物替代，在此僅是說明性的而不是本發(fā)明的限制。
熟練的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，任何將紅細(xì)胞和血漿從全血中層析地分離出來的微孔膜在本發(fā)明中都可使用。然而，因?yàn)橄趸w維素能以適當(dāng)成本得到，因此它是優(yōu)選的。在層析分析以及相關(guān)領(lǐng)域使用硝化纖維素已有多年，所以科學(xué)家和技術(shù)人員都熟悉它的性質(zhì)。商業(yè)可得的硝化纖維素片材能容易地形成具有任何選定通道結(jié)構(gòu)的任何選定形式。
可將本發(fā)明的硝化纖維素薄膜表征為海綿狀的，它具有許多內(nèi)部相連的微孔，微孔的大小和尺寸能在薄膜內(nèi)引起毛細(xì)力。這使觀察中的生物液體能沿著選定路徑移動(dòng)。
為了本發(fā)明實(shí)際操作中血漿與紅細(xì)胞的分離，各部件的區(qū)域、幾何形狀和尺寸是這樣選定的，當(dāng)液體標(biāo)本沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路徑移動(dòng)時(shí)，在預(yù)定區(qū)域發(fā)生預(yù)期的反應(yīng)。對(duì)于全血心臟診斷，根據(jù)紅細(xì)胞液流和血漿液流的前緣、預(yù)期反應(yīng)的動(dòng)力、抗體對(duì)其相應(yīng)抗原決定簇的親合力、以及為熟練技術(shù)人員所公知或通過經(jīng)典化驗(yàn)方法容易確定的其它因素來選定這些區(qū)域。
圖27表示為檢測(cè)3種分析物而具有3條流體路徑的替換微孔薄膜結(jié)構(gòu)。該薄膜的結(jié)構(gòu)和操作將由其它裝置操作的說明而變得清楚。
雖然如前所述，將本發(fā)明的診斷裝置設(shè)計(jì)成能檢測(cè)不止一種分析物是優(yōu)選的，就可能將它們?cè)O(shè)計(jì)成具有一條捕捉區(qū)通道和多條捕捉檢測(cè)線，每條線對(duì)應(yīng)一種分析物，或具有多條捕捉區(qū)通道，每條通道具有一個(gè)捕捉檢測(cè)線。然而，后者的設(shè)計(jì)由于要增加標(biāo)本體積以保證在所有通道內(nèi)都發(fā)生反應(yīng)，所以它不是優(yōu)選的。這消除了本發(fā)明的主要方面，即使用最少量的標(biāo)本就能得到有用的結(jié)果。
僅在某種程度上但不能完全緩解問題的折衷辦法是將通道作的盡可能小，并將它們?cè)O(shè)計(jì)成相互間盡可能接近。然而，因?yàn)楹茈y從一個(gè)通道中的捕捉檢測(cè)線區(qū)別另一個(gè)通道中的捕捉檢測(cè)線，因此通道的接近度增加了有把握地讀取結(jié)果的難度。
本發(fā)明的裝置設(shè)置有多個(gè)通道，它具有包括化驗(yàn)通道和/或一個(gè)負(fù)控制通道和正控制通道的不止一個(gè)通道。多個(gè)通道中的每一個(gè)具有不止一條的捕捉檢測(cè)線。該設(shè)計(jì)對(duì)于熟練的技術(shù)人員是容易明白的。
一個(gè)通道，通常是中間的通道僅含有與所懷疑的分析物相對(duì)應(yīng)的固定抗體。正控制通道在進(jìn)入通道的入口處含有可移動(dòng)標(biāo)記抗體和在通道深處含有固定抗體。負(fù)控制通道含有固定抗體，但其僅限制在入口處，以阻止化驗(yàn)中的標(biāo)本進(jìn)入通道。將負(fù)化驗(yàn)通道設(shè)計(jì)成具有穿過支持層的進(jìn)入孔，用以加入不含分析物的物質(zhì)，例如緩沖液，它將向捕捉抗體遷移。
本發(fā)明的產(chǎn)品和方法除具有上面詳細(xì)描述的化驗(yàn)心臟分析物的價(jià)值外，它還可以用到其它的醫(yī)療操作中，例如妊娠或排卵化驗(yàn)。該裝置和方法對(duì)由特定病毒引起的感染化驗(yàn)特別有用。對(duì)于這種用途，它們可被設(shè)計(jì)成競(jìng)爭(zhēng)性和夾心分析。它們可用于化驗(yàn)抗原、抗體、體表抗原以及病毒粒子，例如AIDS病毒的gp120。
此外，該產(chǎn)品可用于化驗(yàn)包括亂用藥物的藥品。
在本發(fā)明實(shí)驗(yàn)中所采用的各種診斷方法中進(jìn)行的反應(yīng)對(duì)于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員通常是非常公知的。大多數(shù)診斷方法是以較新和有用形式實(shí)施的ELISA化驗(yàn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是其提供更新和有用的形式，通過該形式可使反應(yīng)在小而又可手提的儀器中快速而有效地進(jìn)行，并使用少量的化驗(yàn)液體，同時(shí)兼使操縱者對(duì)結(jié)果有更大的把握。
雖然前面的描述已經(jīng)公開了在檢測(cè)區(qū)3可移動(dòng)地附著了一種或更多抗體，但檢測(cè)抗體以及其它試劑的其它位置也包含在本發(fā)明中。例如，可以提供凍干小球形式的檢測(cè)抗體，例如一個(gè)較大的小球或多個(gè)較小的小球，將它們?cè)O(shè)置在薄膜上游的流體路徑內(nèi)，這樣小球溶解在流體中。
這些小球非限制性的例子在共同擁有和共同未決的申請(qǐng)(美國(guó)Attorney’s Docket No.1112-1-999，1999年7月14日申請(qǐng))中已經(jīng)描述了。該共同未決的申請(qǐng)公開了形成多個(gè)均勻的、凍干的、剛性的且不含試劑的干凈球體的方法，其中每個(gè)球體含有碳水化合物基質(zhì)，并具有分散在其中的至少一個(gè)測(cè)定體液的一個(gè)或多個(gè)抗原存在的抗體，該方法包括形成碳水化合物和抗體試劑的干凈不含水的溶液，形成均勻的溶液液滴，并以一定的速度將液滴加到一個(gè)容器內(nèi)的液氮中，這樣在液氮中每個(gè)液滴形成分離的冷凍球體；將冷凍球體保持在容器中，并用液氮覆蓋；凍干該冷凍球體，除去液氮形成干燥球體。
將小球設(shè)置在標(biāo)本輸送通道、標(biāo)本環(huán)流通道內(nèi)或二者的接合處；在標(biāo)本輸送通道內(nèi)或在標(biāo)本輸送通道18與標(biāo)本環(huán)流通道19的接合處設(shè)置一個(gè)小空腔，用以固定物質(zhì)。在另一個(gè)實(shí)施例中，抗體以凍干的形式附著在通道內(nèi)。還可以提供其它試劑，例如如上所述的用于除去干擾物質(zhì)的試劑。另外，為執(zhí)行不止一個(gè)分析而在薄膜內(nèi)具有不止一條流體路徑的裝置中，分析所共用的試劑設(shè)置在薄膜前方的流體路徑內(nèi)，而對(duì)應(yīng)于每個(gè)分析的特異性試劑則設(shè)置在如上所述的特定薄膜檢測(cè)區(qū)內(nèi)。這些多樣結(jié)構(gòu)也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
如圖28A和28B中所示，為了提供充滿裝置流體路徑的足夠標(biāo)本，并能進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，將裝置頂層16底表面內(nèi)的標(biāo)本輸送通道18設(shè)計(jì)成具有預(yù)先選定的容量。將標(biāo)本加到通孔17上，標(biāo)本從離通孔17最近的一端開始并向著對(duì)側(cè)端充滿標(biāo)本輸送通道。一旦標(biāo)本輸送通道充滿，就加入了預(yù)選體積的標(biāo)本。如下文所述，設(shè)置一個(gè)視窗91，用來指示標(biāo)本輸送通道已經(jīng)被充滿；頂層或位于標(biāo)本輸送通道上方的部分可由透明材料制成，這樣可容易地觀察到充滿過程。此外，如圖28A中的這種裝置的例子所示，頂層16內(nèi)的標(biāo)本輸送通道18是這樣設(shè)計(jì)的一旦標(biāo)本輸送通道被標(biāo)本充滿到預(yù)選體積，如上所述，在通向較窄的毛細(xì)通道和通向標(biāo)本環(huán)流通道19的通道的對(duì)側(cè)端處，標(biāo)本的移動(dòng)前鋒與狹窄的收斂管道92的接觸引起了標(biāo)本輸送通道內(nèi)的標(biāo)本由于毛細(xì)作用而被導(dǎo)出標(biāo)本輸送通道18，并進(jìn)入標(biāo)本環(huán)流通道19，然后到薄膜1上。圖28B表示圖28A的裝置沿剖視標(biāo)記E-E的剖視圖，它示出了標(biāo)本施加通孔17、標(biāo)本輸送通道18和位于標(biāo)本輸送通道18的末端與標(biāo)本環(huán)流通道19之間的接合處的視窗91，該視窗用于指示標(biāo)本輸送通道18已被用于化驗(yàn)的足量標(biāo)本所充滿。
可任選地將任選視窗91設(shè)計(jì)成毛細(xì)通道，它位于頂層頂表面，并具有喇叭口部分，以便能指示該位置全血的出現(xiàn)。視窗的其它方案也包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。如上所述，替換方案提供了一個(gè)透明體，這樣就可觀察標(biāo)本輸送通道的充滿過程。在任何一個(gè)例子中，當(dāng)視窗指示標(biāo)本輸送通道已充滿或通過對(duì)整個(gè)標(biāo)本輸送通道被充滿的直接觀察，就停止向通孔施加標(biāo)本。
圖29是組裝的診斷裝置的透視頂視圖，圖30A-C分別表示頂層16、薄膜1和底層28的透視圖。所說明的裝置適于診斷三種分析物。將微孔載體設(shè)計(jì)成具有3個(gè)檢測(cè)區(qū)50、51和52，這三個(gè)檢測(cè)區(qū)分別與三個(gè)捕捉區(qū)通道27a、27b和27c有效連通。為簡(jiǎn)單起見，該圖未包括抗體、紅細(xì)胞前緣、血漿前緣和該新裝置的其它部件。這些部件已在前面的附圖中示出。
頂層16具有一個(gè)通孔17，該通孔可以是圓錐形的，它從頂層頂表面穿入到內(nèi)表面，該通孔與淺而又狹窄的標(biāo)本輸送通道18有效連通，該標(biāo)本輸送通道18與在頂層16底表面形成的淺而又狹窄的標(biāo)本環(huán)流通道19連通，該標(biāo)本環(huán)流通道具有弧形的幾何形狀，以便與檢測(cè)區(qū)50、51和52的弧形邊緣11相符。環(huán)流通道19在兩個(gè)末端20處封閉。任選地，可為標(biāo)本環(huán)流通道末端的延長(zhǎng)部分53設(shè)置一個(gè)上方的視窗，使其作為已向裝置加入了足夠標(biāo)本的指示器。
參照?qǐng)D30A和圖30C，頂層16通過銷釘34連接到支持層28上，該銷釘是進(jìn)入相應(yīng)孔35的壓配合?？刹捎闷渌魏蔚刃У倪B接方式，并且層16和層28兩層被永久地或可拆卸地固定。
在圖30B中示出了具有例如為聚酯膜的襯里29的微孔載體1。該微孔載體固定在層16和28之間的任選凹入?yún)^(qū)域內(nèi)，這樣薄膜接觸到空腔102的側(cè)面。任何位于頂層16和底層28之間的這種薄膜1的結(jié)構(gòu)都包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，只要存在通過它的有效路徑，從通孔17加入的流體就能穿過輸送通道、環(huán)流通道19、檢測(cè)區(qū)、捕捉區(qū)通道以及分別到達(dá)捕捉區(qū)通道27a、27b和27c的封閉端。對(duì)于三種分析物的檢測(cè)，圖30B中示出的微孔薄膜1與圖25中的微孔薄膜結(jié)構(gòu)類似。因此該薄膜包含三個(gè)檢測(cè)區(qū)50、51和52，這些檢測(cè)區(qū)分別與捕捉區(qū)通道27a、27b和27c連通。檢測(cè)區(qū)的弧形邊緣11遍布環(huán)流通道19的內(nèi)壁21，因此當(dāng)流體的流動(dòng)終止于末端20時(shí)，流體由于毛細(xì)作用而進(jìn)入到檢測(cè)區(qū)50、51和52。
現(xiàn)在，毛細(xì)圈閉的用途就非常明顯了。當(dāng)缺少毛細(xì)圈閉23時(shí)，如果微孔載體1與頂層16的平坦的底表面相接觸，則環(huán)流通道19內(nèi)的流體將在該底表面和微孔載體1之間流動(dòng)，而不是僅在其預(yù)選的路徑內(nèi)從通孔17穿過薄膜、進(jìn)入捕捉區(qū)通道的末端。流體終止于環(huán)流通道末端，這使控制標(biāo)本的量成為可能。如上所述，設(shè)置位于標(biāo)本環(huán)流通道任選延長(zhǎng)部分53上方的視窗39，它用于指示已經(jīng)加入了充滿通道的足量標(biāo)本。也可設(shè)置如圖28A所示的用于指示已施加足量標(biāo)本體積的視窗91。
如果頂層16透明，則可見反應(yīng)產(chǎn)物的生成將容易顯示。如果頂層16不透明，則設(shè)置一個(gè)或多個(gè)視窗，在此一個(gè)表示為38，以及一個(gè)任選的化驗(yàn)視窗37。如圖30A所示的這些視窗將與捕捉區(qū)通道配準(zhǔn)，這樣操作者就能觀察有色產(chǎn)物的生成或調(diào)節(jié)裝置(例如反射計(jì))以確定是否已生成可測(cè)產(chǎn)物。
該裝置具有用于觀察捕捉區(qū)每種分析物的分離開的觀察窗。在優(yōu)選裝置中，頂表面30具有一個(gè)橫向延伸的視窗，這樣能同時(shí)觀察到所有反應(yīng)結(jié)果。此外，對(duì)應(yīng)于標(biāo)本環(huán)流通道下方的延長(zhǎng)部分(圖30B)，還有一個(gè)任選的視窗39，該視窗用作已加入充滿裝置所需的足夠標(biāo)本的指示器。在該任選視窗下標(biāo)本(特別是血液)的出現(xiàn)表示已經(jīng)加入了足量標(biāo)本。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不管打算測(cè)量一種、兩種或3種分析物，裝置都具有相同的尺寸。當(dāng)然，在每種情況下，將有差別地設(shè)計(jì)微孔載體層1。然而，頂層16和底層28無(wú)需為適應(yīng)差別設(shè)計(jì)的載體層1而發(fā)生任何變化。
以下將看到所描述的是一種裝置和方法，它們能進(jìn)行液體標(biāo)本內(nèi)成分的檢測(cè)，例如利用競(jìng)爭(zhēng)性或夾心分析中的酶或直接標(biāo)記物，通過抗原/抗體反應(yīng)檢測(cè)全血、血清或血漿中的心臟分析物。在本發(fā)明的裝置中，試劑沿著由支持部件和薄膜的不同平面內(nèi)相繼連通的通道形成的路徑移動(dòng)。
當(dāng)能得到各種網(wǎng)眼尺寸的多種硝化纖維素材料時(shí)，目前優(yōu)選的微孔載體是那些能阻止大于3到12μm的顆粒通過的材料，如果將它用作過濾器，它就從垂直流動(dòng)到薄膜水平表面的液流中過濾顆粒。在本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)中，具有大約5到12μm、最好為3到8μm孔徑的薄膜是優(yōu)選的。一些變化是可能的。然而，隨著孔徑減小，薄膜內(nèi)流體的流動(dòng)性降低，因此增加了診斷所需的時(shí)間。如果孔太大，通過時(shí)間減少，結(jié)果使反應(yīng)物沒有足夠的時(shí)間相互接觸發(fā)生診斷反應(yīng)，或發(fā)展到有限程度而不能提供預(yù)期信息。
具有支持聚酯膜或其它膜的硝化纖維素薄膜是商業(yè)可得的。由于無(wú)支持的薄膜在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中傾向于非常易碎、容易受到破壞和難于處理，所以這種硝化纖維素薄膜對(duì)于本發(fā)明中的使用是優(yōu)選的。此外，該支持膜對(duì)于流動(dòng)的流體是不可滲透的，因此它們不會(huì)干擾液體標(biāo)本穿過本發(fā)明裝置的選定路徑。這樣一種具有多種孔徑的薄膜可從德國(guó)Gerbershausen的Gerbermenbrane獲得。
可通過標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)制備本發(fā)明中使用的抗體。例如參見1977年4月出版的由Falfre，Howe，Milstein等人發(fā)表的Nature Vol.266，7，550-552。在此通過引用將結(jié)合該論文在單克隆抗體制備方面的有關(guān)公開。
將抗體固定到例如硝化纖維素的基底的方法是公知的，并在本發(fā)明的裝置生產(chǎn)過程中是合用的。硝化纖維素對(duì)于蛋白質(zhì)是渴望的粘合劑。因此，僅需將固定的捕捉抗體施加到預(yù)定區(qū)域中的捕捉區(qū)。通過使用另一種例如牛血清清蛋白的蛋白質(zhì)首先使檢測(cè)區(qū)飽和，將標(biāo)記檢測(cè)抗體可移動(dòng)地添加到薄膜上。如上所述，抗體和其它試劑可附著或作為小球放置在薄膜前方的液槽中。當(dāng)分析使用的標(biāo)本是全血，并期望進(jìn)行紅細(xì)胞與血漿的分離時(shí)，該裝置中使用的試劑必需不能引起標(biāo)本紅細(xì)胞的溶胞，才能進(jìn)行分離。
可通過本領(lǐng)域已經(jīng)公知的方法容易地制造本發(fā)明的裝置。
如上所述，利用本發(fā)明的裝置及其公開的修改可執(zhí)行其它分析操作。這包括定性和定量分析，包括免疫測(cè)定和非免疫測(cè)定類型。酶基反應(yīng)，例如全血中葡萄糖的定量分析，它利用葡萄糖氧化酶和過氧化物酶，使用適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物和發(fā)色底物以產(chǎn)生與標(biāo)本中葡萄糖水平呈比例的顏色，可將該分析設(shè)計(jì)成利用本發(fā)明的裝置進(jìn)行化驗(yàn)。熟練的技術(shù)人員能意識(shí)到本裝置對(duì)于其它分析形式的適應(yīng)性。
下面描述本發(fā)明的第三方面。如上所述，本發(fā)明的裝置可用于分析各種液體標(biāo)本，特別是生物標(biāo)本，它通過競(jìng)爭(zhēng)性或夾心型的傳統(tǒng)抗原/抗體反應(yīng)并利用能發(fā)出可測(cè)信號(hào)的標(biāo)記反應(yīng)物對(duì)生物標(biāo)本進(jìn)行分析。熟練的技術(shù)人員能意識(shí)到本發(fā)明裝置的若干種應(yīng)用。
目前可以預(yù)期的是該裝置主要用途是用于檢測(cè)心臟分析物存在的全血診斷，這些分析物例如肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白T、肌紅蛋白、CK-MB、肌球蛋白輕鏈、脂肪酸結(jié)合蛋白、糖原磷酸化酶BB、肌動(dòng)蛋白以及當(dāng)心臟組織隨著例如絞痛或心肌梗死的缺血毛病而惡化時(shí)在血液中所發(fā)現(xiàn)的其它任何已知分析物基質(zhì)。因此，將本發(fā)明主要描述為用在心臟病診斷中。然而，通過免疫形式和利用本發(fā)明裝置層析流體流動(dòng)中的血漿從紅細(xì)胞分離的其它分析形式，該裝置適于檢測(cè)多種分析物。實(shí)際上，在下面將看到，通過在裝置內(nèi)有效的每個(gè)分離流體路徑中設(shè)置特定分析部件，可將裝置構(gòu)造為能執(zhí)行不只一種形式的多個(gè)分析，例如免疫測(cè)定和酶基分析。
本發(fā)明的裝置對(duì)分析血液、血清和血漿尤其有用，以便檢測(cè)CK-MB、肌紅蛋白、肌球蛋白輕鏈、肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白C、肌鈣蛋白T以及至少含兩種肌鈣蛋白亞基的由肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白C和肌鈣蛋白T組成的復(fù)合物，如美國(guó)專利5747274、5290678和5710008所述，在此通過引入這些文獻(xiàn)而結(jié)合其中的相關(guān)部分。
圖31表示本發(fā)明的干燥微孔載體層1(也同義地稱為薄膜1)，將它構(gòu)造為能用于全血分析，以便通過分析物和抗體對(duì)間的反應(yīng)(在經(jīng)典的抗原/抗體反應(yīng)中抗原/抗體對(duì)能與分析物上不同的抗原決定簇反應(yīng))，利用多克隆或單克隆抗體對(duì)(所選抗體對(duì)中的一方被標(biāo)記)檢測(cè)一種分析物或多種分析物。
該圖示出了載體層1，其中載體層選定部分的微孔結(jié)構(gòu)被破壞，僅留下一個(gè)微孔區(qū)來限定具有邊緣11的半圓形檢測(cè)區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，該捕捉區(qū)通道6在末端12被封閉?？蛇x擇并優(yōu)選的是沿上面所指區(qū)域的邊界破壞微孔結(jié)構(gòu)，將標(biāo)本限制到邊界內(nèi)部。
用于全血分析的薄膜1優(yōu)選為硝化纖維素或等效材料，這些材料層析地分離出紅細(xì)胞，形成紅細(xì)胞前緣13和其下游的血漿前緣14。對(duì)于其它液體標(biāo)本的分析，其它材料是優(yōu)選的。
檢測(cè)區(qū)3包含具有可測(cè)標(biāo)記物5的檢測(cè)抗體4，如果分析物存在，它就與該檢測(cè)抗體反應(yīng)，生成標(biāo)記抗體/抗原復(fù)合物。
盡管為方便起見僅示出了一個(gè)抗體，但檢測(cè)區(qū)3可含有若干個(gè)標(biāo)記抗體。
抗體4是可移動(dòng)的，即它通過任何幾種已知方式可移動(dòng)地附著在檢測(cè)區(qū)3中，因此標(biāo)記抗體/分析物復(fù)合物一旦形成，它就自由地向下游移動(dòng)到捕捉區(qū)通道6，以便與橫跨捕捉區(qū)通道6固定的捕捉抗體7反應(yīng)，生成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。由下面進(jìn)一步的描述應(yīng)注意的是，可將檢測(cè)抗體設(shè)置在薄膜前方的流體路徑中，例如在標(biāo)本輸送通道、標(biāo)本環(huán)流通道或在二者之間的腔體中以小球或附著物質(zhì)的形式設(shè)置檢測(cè)抗體。
再次為了方便起見，僅示出一條捕捉抗體檢測(cè)線7，但在此可以有多條這樣的檢測(cè)線，每一條檢測(cè)線對(duì)應(yīng)于一種待檢測(cè)分析物。
捕捉區(qū)通道6可任選地含有制品15，該制品能與待測(cè)流體中通常出現(xiàn)的任何物質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生表示流體通過捕捉區(qū)的可見控制產(chǎn)物?？刂品磻?yīng)的使用是任選的，但這是優(yōu)選的。
該申請(qǐng)?jiān)谏鲜鲅b置的基礎(chǔ)上提供了進(jìn)一步改進(jìn)。如圖32-34中的例子所示，本發(fā)明的裝置具有標(biāo)本輸送通道18，該通道在裝置的頂表面上延伸，并由圖34A中示出的罩殼75覆蓋。該裝置部件非限制性的例子將在下面作進(jìn)一步詳細(xì)描述。將標(biāo)本輸送通道設(shè)置于裝置頂表面的優(yōu)點(diǎn)有幾個(gè)方面。首先，該裝置的操作者可以觀察到標(biāo)本輸送通道的充滿過程，并且，如果標(biāo)本輸送通道的容積等于實(shí)施化驗(yàn)所必需的標(biāo)本量，當(dāng)操作者看到通道已被完全充滿時(shí)就終止標(biāo)本的施加。第二，只要頂層頂表面上的標(biāo)本輸送通道不會(huì)干擾薄膜或位于頂層和底層之間的其它裝置部件或結(jié)果的觀察與讀取，就可將標(biāo)本輸送通道設(shè)置在裝置頂表面上的任何適當(dāng)位置，包括在裝置罩住薄膜的部分上面設(shè)置標(biāo)本輸送通道。這就能夠提供更小的裝置，其大小僅限于薄膜大小。薄膜尺寸的減小和簡(jiǎn)化處理或包括標(biāo)本輸送通道在內(nèi)的部件的任何延長(zhǎng)部分的消除都提供了一個(gè)較小的裝置，該裝置具有很小的薄膜、，降低了制造、包裝和運(yùn)輸成本，并提供了一個(gè)用戶界面友好并有利于環(huán)保的裝置。
對(duì)于標(biāo)本輸送通道，一個(gè)便利的設(shè)置是這樣的，裝置的標(biāo)本施加孔位于裝置向端點(diǎn)逐漸尖細(xì)的位置，例如圖32中所示。通過將標(biāo)本施加開口60留在血滴中，其中標(biāo)本一般是30到50μl，通過毛細(xì)作用吸入標(biāo)本并充滿標(biāo)本輸送通道，此后標(biāo)本導(dǎo)入標(biāo)本環(huán)流通道，然后到薄膜上，這就為由指尖針刺獲得的全血充滿裝置提供了一個(gè)方便的方式。
此外，標(biāo)本輸送通道預(yù)裝有干燥的化驗(yàn)試劑以實(shí)施所述的免疫反應(yīng)，這些化驗(yàn)試劑例如對(duì)應(yīng)于分析物的金結(jié)合抗體和對(duì)應(yīng)于分析物的生物素化的抗體。預(yù)裝入步驟包括含試劑的溶液的施加，然后該加入的試劑在標(biāo)本輸送通道內(nèi)干燥，或?qū)㈩w粒設(shè)置在通道限定的空腔或凹穴內(nèi)，例如，含化驗(yàn)試劑的凍干小球。當(dāng)與標(biāo)本接觸時(shí)，干燥的試劑溶解在標(biāo)本中，并由標(biāo)本攜帶著沿流體路徑移動(dòng)。
本發(fā)明裝置的另一個(gè)特征是位于環(huán)流通道19接合處附近的位置92上的標(biāo)本輸送通道18一部分在截面上縮小，這樣就有標(biāo)本進(jìn)入具有較小容積的標(biāo)本輸送通道18部分的毛細(xì)運(yùn)動(dòng)。該結(jié)構(gòu)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是，可將標(biāo)本輸送通道18設(shè)計(jì)成能容納實(shí)施分析所需的精確體積的標(biāo)本。當(dāng)標(biāo)本輸送通道充滿了標(biāo)本，并且標(biāo)本接觸到截面縮小的通道部分時(shí)，毛細(xì)作用使標(biāo)本移動(dòng)到進(jìn)一步縮小的截面部分，由此標(biāo)本從標(biāo)本輸送通道傳遞到標(biāo)本環(huán)流通道，并開始血漿與紅細(xì)胞的層析分離和免疫測(cè)定過程。
圖32-34詳細(xì)表示本發(fā)明的裝置實(shí)例中的部件。許多替換結(jié)構(gòu)是可能的，并包含在此處本發(fā)明的范圍之內(nèi)。熟練的技術(shù)人員容易理解可能的其它結(jié)構(gòu)，特別是，如圖35A所示，通過將標(biāo)本輸送通道設(shè)置到薄膜部分的上方能進(jìn)一步縮小裝置尺寸，下面將作詳細(xì)描述。圖32A表示裝置頂層16的頂視圖，將該頂層設(shè)計(jì)成能在它和圖33所示的底層28之間固定微孔載體1(薄膜1)。頂層16包括視窗41，該視窗用于使操作者能觀察捕捉區(qū)7以及薄膜1上的任選化驗(yàn)終止指示區(qū)15。在另一個(gè)實(shí)施例中設(shè)置視窗43，它用于觀察指示化驗(yàn)完成的流體路徑的終點(diǎn)。從下面的圖32D中看到，頂層16還包括標(biāo)本輸送通道18和標(biāo)本環(huán)流通道19的一部分，后者具有與此前所述(例如圖5)標(biāo)本環(huán)流通道的相同特征。圖32B表示頂層的正視圖，圖32C表示頂層的側(cè)視圖。
圖32E表示本發(fā)明組合裝置的實(shí)例的組合剖視圖，它示出了頂層16、底層28、標(biāo)本輸送通道罩殼75。該圖還示出了流體路徑標(biāo)本施加端口60，標(biāo)本輸送通道18，使標(biāo)本輸送通道18和標(biāo)本環(huán)流通道連通的收縮接合處92，薄膜1，觀察捕捉區(qū)的視窗41和化驗(yàn)終止指示視窗43。
在裝置的頂層上，裝置用于觀察捕捉區(qū)和任選的化驗(yàn)終止指示區(qū)的視窗可以是開口的，或頂層可由透明材料制成，通過印刷或表面處理使材料不透明，以遮蔽不愿被觀察的部分。在一個(gè)實(shí)施例中，化驗(yàn)終止指示區(qū)15含有能與待測(cè)流體中通常出現(xiàn)的任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的制品，以便產(chǎn)生通過視窗43可觀察的可見控制產(chǎn)物。在另一個(gè)實(shí)施例中，例如染料的制品附著在區(qū)域15的薄膜1上，這從視窗43觀察不到。染料在流體中溶解，并被攜帶(carved)到流體路徑的末端12，在此通過視窗43它是可見的。
頂層16具有一個(gè)施加標(biāo)本的開口60。在裝置運(yùn)行過程中，標(biāo)本輸送通道18充滿了標(biāo)本。當(dāng)標(biāo)本到達(dá)較窄尺寸92的標(biāo)本輸送通道部分，毛細(xì)作用驅(qū)使標(biāo)本向著標(biāo)本環(huán)流通道19和薄膜1上流動(dòng)。如果標(biāo)本輸送通道罩殼75透明，就能使操作者觀察到標(biāo)本輸送通道的充滿過程，指示標(biāo)本輸送通道完全充滿的時(shí)刻。
標(biāo)本從標(biāo)本輸送通道導(dǎo)入標(biāo)本環(huán)流通道，然后到薄膜上。如上所述，將標(biāo)本環(huán)流通道構(gòu)造成能使標(biāo)本通過并使其流到薄膜上。標(biāo)本環(huán)流通道側(cè)壁21和22的結(jié)構(gòu)以及通過例如印制一種特定的墨水而在薄膜上限定的流體路徑將標(biāo)本留在流體路徑內(nèi)。
如上所述，該裝置適于利用免疫測(cè)定方法或包括酶基分析的其它方法進(jìn)行一種或多種分析物的檢測(cè)。此處通過非限制性的例子討論涉及了免疫測(cè)定方法。如上面所討論的，當(dāng)標(biāo)本向捕捉通道移動(dòng)時(shí)，它拾取標(biāo)記檢測(cè)抗體，在此期間，標(biāo)本中的分析物與檢測(cè)抗體形成抗體-抗原復(fù)合物。隨著血漿前緣從紅細(xì)胞前緣的分離，以及血漿前緣位于紅細(xì)胞前緣的前方，標(biāo)本到達(dá)捕捉區(qū)，在此，結(jié)合了標(biāo)記抗體的分析物與捕捉抗體配合形成雙抗體夾心。捕捉區(qū)標(biāo)記抗體的積聚表示標(biāo)本中存在分析物。當(dāng)化驗(yàn)完結(jié)時(shí)，例如，當(dāng)化驗(yàn)終止指示視窗表示化驗(yàn)完成時(shí)，操作者通過視窗觀察捕捉區(qū)的顏色。如上所述，也可將標(biāo)記檢測(cè)抗體以及其它試劑設(shè)置在標(biāo)本輸送通道內(nèi)。
如上所述，標(biāo)本輸送通道18與標(biāo)本環(huán)流通道19有效連通。為與圖31的半圓形檢測(cè)區(qū)3的邊緣11相符，將標(biāo)本環(huán)流通道19表示為弧形結(jié)構(gòu)。標(biāo)本環(huán)流通道19在兩個(gè)末端20處可以是開口或封閉的。標(biāo)本環(huán)流通道由內(nèi)壁21和外壁22構(gòu)成，并由毛細(xì)圈閉23環(huán)繞，該毛細(xì)圈閉用于保證標(biāo)本從邊緣11上的所有位點(diǎn)流入圖31的檢測(cè)區(qū)3，然后從捕捉通道的入口端6a進(jìn)入捕捉通道6。
圖33示出了本發(fā)明底層28的實(shí)例的詳細(xì)內(nèi)容。底層在適當(dāng)位置固定薄膜1，并具有所示的調(diào)整翼片66和68，該調(diào)整翼片與頂層16的凹口相對(duì)應(yīng)，以便有助于將兩層裝配到一起，同時(shí)將薄膜固定到合適位置。圖4B示出了從具有調(diào)整翼片68的端部看去的底層28的正視圖，圖33C表示側(cè)視圖。
圖34A和34B分別示出了從頂視圖和正視圖看去的標(biāo)本輸送通道罩殼。凹口端62表示標(biāo)本施加區(qū)域，當(dāng)該凹口端與頂層16的末端對(duì)準(zhǔn)時(shí)就形成開口60。罩殼的尖端表示標(biāo)本輸送通道18部分的形狀，該標(biāo)本輸送通道收縮成與標(biāo)本環(huán)流通道連通的毛細(xì)通道92。通過將罩殼75沿標(biāo)本輸送通道滑入頂層16，并將罩殼75側(cè)面的角形延長(zhǎng)部分64滑入沿頂層標(biāo)本輸送通道內(nèi)壁的對(duì)應(yīng)縱向槽69內(nèi)，將罩殼75連接到頂層16上?？梢岳闷渌绞綄⒄謿ぱb配到頂層，包括粘結(jié)、焊接等等。
圖35-36表示本發(fā)明其它實(shí)施例的例子。特別是，標(biāo)本輸送通道18的其它位置。它們提供了兩個(gè)實(shí)施例的頂視圖、仰視圖和縱向剖視圖；圖A表示頂層16的頂表面，圖C表示頂層16的底表面，圖B表示頂層16的縱向剖視圖，圖D表示底層28。在圖35中，標(biāo)本輸送通道位于裝置含薄膜部分的上方，這樣使裝置具有縮小的體積。標(biāo)本施加孔60位于裝置側(cè)面。圖36表示具有延長(zhǎng)部分的裝置，該延長(zhǎng)部分從裝置薄膜固定部分延長(zhǎng)，這提供了具有位于裝置末端的標(biāo)本施加孔60的較長(zhǎng)的裝置。
圖38(對(duì)應(yīng)于此前的圖11)表示本發(fā)明薄膜1的結(jié)構(gòu)，其中利用生物素/鏈霉親和素反應(yīng)診斷全血，以檢測(cè)三種分析物的存在。該設(shè)計(jì)用于確定一個(gè)小樣本中幾種分析物的存在，這此分析物例如肌紅蛋白、肌鈣蛋白I或T和CK-MB。該薄膜1形成有三條不同路徑，每一條路徑對(duì)應(yīng)于由3個(gè)分離的檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c的邊緣11a、11b和11c導(dǎo)入的一種分析物。通過阻塞塊24將檢測(cè)區(qū)分離。形成整個(gè)有效區(qū)，以便提供三個(gè)檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c，該三個(gè)檢測(cè)區(qū)在其邊緣11a、11b和11c處與裝置頂層16底表面的標(biāo)本環(huán)流通道19有效連通。檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c與對(duì)應(yīng)捕捉區(qū)通道的相應(yīng)入口端6a、6b和6c有效連通。
檢測(cè)區(qū)3a含有兩種標(biāo)記抗體，例如對(duì)應(yīng)于CK-MB的生物素標(biāo)記抗體和對(duì)應(yīng)于CK-MB的金標(biāo)記抗體。
通常，在圖37中，黑圈表示金標(biāo)記抗體，而空圈表示生物素標(biāo)記抗體。為了防止圖混亂，就不給出這些檢測(cè)抗體的附圖標(biāo)記。
在圖37裝置的運(yùn)行過程中作為血漿從紅細(xì)胞分離的例子，三個(gè)檢測(cè)區(qū)3a、3b和3c中每一個(gè)檢測(cè)區(qū)的紅細(xì)胞前緣分別表示為13a、13b和13c，相應(yīng)血漿前緣的位置分別表示為14a、14b和14c。
如果標(biāo)本中存在CK-MB，它們形成的復(fù)合物將從入口6a進(jìn)入捕捉區(qū)，最終與鏈霉親和素檢測(cè)線7a上的鏈霉親和素反應(yīng)，生成可見產(chǎn)物。
在圖中所示的分離路徑中也發(fā)生與其它分析物(例如肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T)和與肌紅蛋白的類似反應(yīng)。
使用傳統(tǒng)抗體抗原反應(yīng)可類似地檢測(cè)相同或其它分析物。除了上述例子中描述的夾心型免疫測(cè)定外，也可以采用包括競(jìng)爭(zhēng)性分析的其它免疫測(cè)定形式。通過利用不同數(shù)量的不同分析部件，能進(jìn)行定量或半定量分析。此外，該裝置還可進(jìn)行免疫測(cè)定以外的分析。例如，在適當(dāng)?shù)墓餐蛩睾桶l(fā)色底物作用下，分析物與酶或一系列酶的相互作用導(dǎo)致標(biāo)本中顏色的產(chǎn)生，該顏色代表標(biāo)本中分析物的存在。該顏色可通過視窗41觀察。
然而，如前所述，將本發(fā)明的診斷裝置設(shè)計(jì)成能檢測(cè)不止一種分析物是優(yōu)選的，可以將它們?cè)O(shè)計(jì)成具有一條捕捉通道和多條捕捉檢測(cè)線，每條檢測(cè)線對(duì)應(yīng)于一種分析物，或具有多條捕捉通道，每條通道具有一條捕捉檢測(cè)線。然而，該后者的設(shè)計(jì)由于要增加標(biāo)本體積以保證在所有通道內(nèi)都發(fā)生反應(yīng)，所以它不是優(yōu)選的。這消除了本發(fā)明的主要方面，即使用最少量的標(biāo)本就可能得到有用的結(jié)果。
僅能在某種程度上而不能完全緩解問題的折衷是將通道作的盡可能小，并將它們?cè)O(shè)計(jì)成相互間盡可能地接近。然而，因?yàn)楹茈y將一個(gè)通道中的捕捉檢測(cè)線從另一個(gè)通道中的捕捉檢測(cè)線中區(qū)別出來，因此通道的接近度增加了有把握地讀取結(jié)果的難度。
可將本發(fā)明的裝置設(shè)計(jì)成具有多個(gè)通道，它具有不止一個(gè)通道，包括化驗(yàn)通道和/或一個(gè)負(fù)控制通道和正控制通道。多個(gè)通道每個(gè)具有不止一條捕捉檢測(cè)線。該設(shè)計(jì)對(duì)于熟練技術(shù)人員是容易明白的。
一個(gè)通道，通常是中間的通道僅含有與所懷疑分析物相對(duì)應(yīng)的固定抗體。正控制通道在通道入口處含有可移動(dòng)標(biāo)記抗體以及在通道深處含有固定抗體。負(fù)控制通道含有固定抗體，但僅限制于入口處，以阻止化驗(yàn)中的標(biāo)本進(jìn)入通道。將負(fù)化驗(yàn)通道設(shè)計(jì)成穿過支持層的進(jìn)入孔，用以加入不含分析物的物質(zhì)，例如緩沖液，它將向捕捉抗體移動(dòng)。
本發(fā)明的產(chǎn)品和方法除具有上面詳細(xì)描述的化驗(yàn)心臟分析物的價(jià)值外，它還可以用到其它的醫(yī)療操作中，例如妊娠或排卵化驗(yàn)。該裝置和方法對(duì)化驗(yàn)由特定病毒引起的感染特別有用。對(duì)于這種用途，將它們?cè)O(shè)計(jì)成競(jìng)爭(zhēng)性和夾心分析。它們可用于化驗(yàn)抗原、抗體、體表抗原以及病毒粒子，例如AIDS病毒的gp120。
此外，該產(chǎn)品可用于化驗(yàn)包括亂用藥物的藥品。
在本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)中所采用的多種診斷方法進(jìn)行的反應(yīng)對(duì)于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員通常是非常公知的。大多數(shù)方法是以較新和有用形式實(shí)施的ELISA化驗(yàn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在提供更新和有用的形式，通過該形式使反應(yīng)在小而又可手提的儀器中快速而有效地進(jìn)行，并使用少量的化驗(yàn)液體，同時(shí)使操縱者對(duì)結(jié)果有更大的把握。
本發(fā)明的裝置可利用熟練技術(shù)人員所能得到的任何種類的標(biāo)記物。金屬和酶標(biāo)記物是優(yōu)選的。金屬標(biāo)記物由于其顯著的靈敏性是特別優(yōu)選的。在金屬中，金是最優(yōu)選的，主要是因?yàn)榻鹨褟V泛用到該類型的反應(yīng)中，以及它的性質(zhì)已被很好地了解。另外，根據(jù)已知方法，通過使用可溶的銀鹽和還原劑能增強(qiáng)金的信號(hào)，以使其變得容易可見。金標(biāo)記物作為催化劑，它將銀鹽還原成金屬銀，該金屬銀沉淀為可見的產(chǎn)物。典型的反應(yīng)對(duì)是銀的乳酸鹽和對(duì)苯二酚，銀的乳酸鹽作為可還原銀離子源，對(duì)苯二酚作為還原劑。金屬銀圍繞每個(gè)金顆粒形成容易辨別的黑色沉淀。
盡管可以根據(jù)已被廣泛了解的因素(例如分析物濃度和反應(yīng)物的親合力)容許可估計(jì)的變化，但本發(fā)明中使用的金標(biāo)記抗體的優(yōu)選粒徑大約從35到65nm。
如果采用例如為辣根過氧化物酶的酶標(biāo)記物，可依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)過程(程序)通過加入過氧化氫和例如為鄰苯二胺的染料檢測(cè)反應(yīng)。
在檢測(cè)區(qū)內(nèi)有一個(gè)預(yù)處理區(qū)，盡管這不是本發(fā)明的必要特征。采用預(yù)處理區(qū)來除去血液中存在的干擾預(yù)定反應(yīng)或使預(yù)定反應(yīng)難以檢測(cè)的物質(zhì)。例如，如果將該裝置用于檢測(cè)心臟分析物，典型的干擾物質(zhì)是肌酸激酶和CK-MM的異構(gòu)體。與異構(gòu)體CK-MB對(duì)應(yīng)的抗體將與CK-MM發(fā)生交叉反應(yīng)，從而給出錯(cuò)誤的讀數(shù)?？赏ㄟ^這樣作來避免上述問題在預(yù)處理區(qū)(該預(yù)處理區(qū)位于與CK-MB對(duì)應(yīng)的可移動(dòng)抗體的上游)內(nèi)設(shè)置足夠的對(duì)應(yīng)于CK-MM的固定抗體，由此所有CK-MM在流動(dòng)標(biāo)本到達(dá)檢測(cè)抗體前被除去。
采用圖37的薄膜的裝置使用一種或多種標(biāo)記檢測(cè)抗體和位于固定捕捉抗體檢測(cè)線的捕捉抗體。當(dāng)采用若干種標(biāo)記檢測(cè)物時(shí)，必需注意避免交叉反應(yīng)的干擾。將抗體放置在不止一個(gè)的檢測(cè)區(qū)，并使其與它們的特異性分析物反應(yīng)通常是最好的。
本發(fā)明的裝置也準(zhǔn)備采用生物素/抗生物素蛋白反應(yīng)，同時(shí)利用那些上面所述的變化。在目前提供給裝置的優(yōu)選變化中，將生物素標(biāo)記抗體和金標(biāo)記抗體可移動(dòng)地設(shè)置在檢測(cè)區(qū)3中，在該檢測(cè)區(qū)，每個(gè)標(biāo)記抗體與分析物上的不同抗原決定簇反應(yīng)，生成由生物素標(biāo)記抗體/分析物/金標(biāo)記抗體組成的三元復(fù)合物，該復(fù)合物由于毛細(xì)作用而移入并穿過捕捉通道區(qū)6，在該捕捉通道區(qū)復(fù)合物與抗生物素蛋白或鏈霉親和素反應(yīng)，并被富集起來，形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
當(dāng)然，本發(fā)明中所采用的抗體既可以是單克隆的，也可以是多克隆的。類似地，也可采用生物素/抗生物素蛋白反應(yīng)的等效反應(yīng)。在此提及的所有試劑可由等效物替代，在此僅是說明性的而不是本發(fā)明的限制。
熟練的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，任何將紅細(xì)胞和血漿從全血中層析地分離出來的微孔基底在本發(fā)明中都可使用。然而，由于硝化纖維素能以適當(dāng)成本得到，因此它是優(yōu)選的。在層析分析以及相關(guān)領(lǐng)域使用硝化纖維素已有多年，所以科學(xué)家和技術(shù)人員都熟悉它的性質(zhì)。商業(yè)可得的硝化纖維素片材能容易形成具有任何選定通道結(jié)構(gòu)的任何選定形式。
可將本發(fā)明的硝化纖維素薄膜表征為海綿狀的，它具有許多內(nèi)部相連的微孔，微孔的大小和尺寸能在薄膜內(nèi)引起毛細(xì)力。這使觀察中的生物液體能沿著選定路徑移動(dòng)。
為了本發(fā)明實(shí)驗(yàn)中的血漿從紅細(xì)胞的分離，各部件的區(qū)域、幾何形狀和尺寸是這樣選定的，當(dāng)液體標(biāo)本沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路徑移動(dòng)時(shí)，在預(yù)定區(qū)域內(nèi)發(fā)生預(yù)期反應(yīng)。對(duì)于全血心臟診斷，根據(jù)紅細(xì)胞液流和血漿液流的前緣、預(yù)期反應(yīng)的動(dòng)力、抗體對(duì)其相應(yīng)抗原決定簇的親合力、以及為熟練技術(shù)人員所公知或通過傳統(tǒng)化驗(yàn)方法容易確定的其它因素來選定這些區(qū)域。
盡管圖37表示為了檢測(cè)3種分析物而使微孔薄膜具有3條流體路徑的結(jié)構(gòu)，但也可設(shè)置具有3個(gè)捕捉區(qū)的一條流體路徑，如上所述，這是優(yōu)選的。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不管打算測(cè)量一種、兩種或三種分析物，裝置都具有相同的尺寸。當(dāng)然，在每種情況下，將有差別地設(shè)計(jì)微孔載體層1。然而，頂層16無(wú)需為適應(yīng)差別設(shè)計(jì)的載體層1而發(fā)生任何變化。
將看到所描述的是一種裝置和方法，它們能進(jìn)行液體標(biāo)本的成分檢測(cè)，例如，利用競(jìng)爭(zhēng)性或夾心分析中的酶或直接標(biāo)記物并通過抗原/抗體反應(yīng)檢測(cè)全血、血清或血漿中的心臟分析物。在本發(fā)明的裝置中，反應(yīng)物沿著在支持部件和薄膜的不同平面內(nèi)相繼連通的通道形成的路徑移動(dòng)。
雖然前面的描述已經(jīng)描述了在檢測(cè)區(qū)3可移動(dòng)地附著了一種或更多抗體，但檢測(cè)抗體已及其它試劑的替換位置也包含在本發(fā)明中。例如，以凍干小球形式提供檢測(cè)抗體，例如一個(gè)較大的小球或多個(gè)較小的小球，將它們?cè)O(shè)置在薄膜上游的流體路徑內(nèi)，這樣小球溶解在流體中。
可將小球設(shè)置在標(biāo)本輸送通道、標(biāo)本環(huán)流通道內(nèi)或二者的接合處；在標(biāo)本輸送通道內(nèi)或在標(biāo)本輸送通道18與標(biāo)本環(huán)流通道19的接合處設(shè)置一個(gè)小空腔，用以固定物質(zhì)。在另一個(gè)實(shí)施例中，抗體以凍干形式附著在通道內(nèi)。還可以設(shè)置其它試劑，例如上面所述的用于除去干擾物質(zhì)的試劑。另外，在為進(jìn)行不止一個(gè)的分析而在薄膜上設(shè)置不止一條流體路徑的裝置中，分析所共用的試劑設(shè)置在薄膜前方的流體路徑內(nèi)，而對(duì)應(yīng)于每個(gè)分析的特異性試劑則設(shè)置在如上所述的特定薄膜檢測(cè)區(qū)內(nèi)。這些多樣結(jié)構(gòu)也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
當(dāng)能得到各種網(wǎng)眼尺寸的多種硝化纖維素材料時(shí)，目前優(yōu)選的微孔載體是那些能阻止大于3到12μm的顆粒通過的材料，如果將它用作過濾器，它就從垂直流動(dòng)到薄膜水平表面的液流中過濾顆粒。在本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)中，具有大約5到12μm、最好為3到8μm孔徑的薄膜是優(yōu)選的。一些變化是可能的。然而，隨著孔徑減小，薄膜內(nèi)流體的流動(dòng)性降低，因此增加了診斷所需的時(shí)間。如果孔太大，流體通過時(shí)間減少，結(jié)果使反應(yīng)物沒有足夠的時(shí)間相互接觸發(fā)生診斷反應(yīng)，或發(fā)展到不能提供預(yù)期信息的極限程度。
具有聚酯支持膜或其它膜的硝化纖維素薄膜是商業(yè)可得的。由于無(wú)支持的薄膜在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中傾向于非常易碎、容易受到破壞和難于處理，所以這些硝化纖維素薄膜對(duì)于本發(fā)明中的使用是優(yōu)選的。此外，該薄膜對(duì)于流動(dòng)的流體是不可滲透的，因此它們不會(huì)干擾液體標(biāo)本穿過本發(fā)明裝置的選定路徑。這種具有多種孔徑的薄膜可從德國(guó)Gerbershausen的Gerbermenbrane獲得。
可通過標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)準(zhǔn)備本發(fā)明中使用的抗體。例如參見1977年4月出版的由Falfre，Howe，Milstein等人發(fā)表的Nature Vol.266，7，550-552。在此將通過引用結(jié)合該論文在單克隆抗體制備方面的有關(guān)公開。
將抗體固定到例如硝化纖維素基底的方法是公知的，且其在本發(fā)明裝置的生產(chǎn)中是適用的。硝化纖維素對(duì)于蛋白質(zhì)是渴望的粘合劑。因此，僅需將固定的捕捉抗體施加到捕捉區(qū)的預(yù)定區(qū)域。通過使用另一種例如牛血清清蛋白的蛋白質(zhì)首先使檢測(cè)區(qū)飽和，將標(biāo)記檢測(cè)抗體可移動(dòng)地添加到薄膜上。檢測(cè)抗體的可替換位置在前面已經(jīng)描述了。如圖38A-38B所述，在標(biāo)本輸送通道和標(biāo)本環(huán)流通道間的接合處設(shè)置空腔100，該空腔用以容納小球或例如凍干標(biāo)記檢測(cè)抗體的其它形式的試劑，當(dāng)待測(cè)流體通過裝置的該區(qū)域時(shí)，這些小球或試劑就溶解在流體中。圖38A還示出了化驗(yàn)終止指示視窗43和含試劑的對(duì)應(yīng)試紙，該試紙位于該視窗上游的薄膜上。流體溶解該試劑，并攜帶該試劑進(jìn)入視窗43的視野以表示化驗(yàn)結(jié)束。
在圖39所示的另一個(gè)實(shí)施例中，位于位置100的檢測(cè)抗體出現(xiàn)在標(biāo)本輸送通道內(nèi)。圖40A-40B和圖41A-41B表示裝置設(shè)計(jì)中的其它變化，它含有容納干燥或小球形式試劑的空腔，特別是凹狀槽。如上所述，在流體路徑中設(shè)置的試劑包括標(biāo)記檢測(cè)抗體以及其它執(zhí)行化驗(yàn)所需的試劑，這些其它試劑包括除去標(biāo)本中存在的干擾物質(zhì)所需的試劑。根據(jù)需要，既可在薄膜上又可在流體路徑中設(shè)置試劑。各種組合都能被熟練的技術(shù)人員所理解，以便提供對(duì)于選定分析物的可操作分析。當(dāng)分析中所使用的標(biāo)本是全血并期望進(jìn)行紅細(xì)胞從血漿的分離時(shí)，裝置中設(shè)置的試劑必需不會(huì)引起標(biāo)本中紅細(xì)胞的溶胞，以便進(jìn)行分離。
可通過本領(lǐng)域公知的方法容易地制造本發(fā)明的裝置。
如上所述，使用本發(fā)明的裝置以及它所公開的修改可以執(zhí)行其它分析操作。這既包括定性又包括定量分析，既包括免疫測(cè)定形式又包括非免疫測(cè)定形式。酶基反應(yīng)，例如全血中葡萄糖的定量分析，它利用葡萄糖氧化酶和過氧化物酶，使用適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物和發(fā)色底物產(chǎn)生與標(biāo)本中葡萄糖水平呈比例關(guān)系的顏色，可將該反應(yīng)設(shè)計(jì)成利用本發(fā)明的裝置進(jìn)行操作。熟練技術(shù)人員能意識(shí)到其它分析形式對(duì)于本裝置的適應(yīng)性。
下面僅通過說明的方式給出非限制性的例子。
例1全血CK-MB化驗(yàn)1A)在一個(gè)聚酯支持的硝化纖維素薄膜上(來自德國(guó)Gerbershausen的Gerbermenbrane GmbH)，用Paint Marker 751黃(來自德國(guó)Ahrensburg的Edding AG)畫出如圖4所示的輪廓(contour)。用13mg/ml的鏈霉親和素水溶液(聚鏈霉親和素(Streptavidin，poly，)，來自德國(guó)Benried的Micrsoft GmbH)制備捕捉檢測(cè)線。用80μl濃度為4％(重量/體積)的蔗糖(來自德國(guó)Steinheim的Sigma-Aldrich GmbH)溶液、10μl水和10μl濃度為1mg/ml的重組CK-MB(來自加拿大Toronto的Spectral Diagnostics)溶液制備控制檢測(cè)線。待干燥后，用含最終濃度為0.06％(重量/重量)的辛基-β-D葡萄糖-吡喃糖苷(Octyl-beta-D-Gluco-Pyranoside)(來自德國(guó)Steinheim的Sigma-AldrichGmbH)、1∶30稀釋度的Kasein-Bindemittel(來自德國(guó)Erkrath的H.Schmineke & Co..)以及30mM最終pH值為6.2的1，4-呱嗪二乙烷磺酸(來自德國(guó)Steinheim的Sigma-Aldrich GmbH)的阻塞(blocking)溶液浸漬薄膜。待干燥后，加入2.7μl的金結(jié)合溶液和2μl生物素化(biotinylated)的抗體溶液，將薄膜再次干燥。再加入該金結(jié)合溶液和2μl生物素化的抗體溶液，再將薄膜干燥。用填充(loaded with)了濃度為22μg/ml的抗體5CKMB-6的40nm的金溶膠制備軛合金(gold-conjugate)溶液，該金結(jié)合溶液是在OD值為10(520nm)的條件下由英國(guó)Cardiff的British Biocell International制備的，其中抗體5CKMB-6來自Toronto Spectral Diagnostics。將45μl水和10μl的2.5％(重量/體積)Crotein C(來自英國(guó)Croda Chemical Ltd.)的水溶液加到45μl的該金結(jié)合(OD10)溶液中，并將其混合。用來自Toronto Spectral Diagnostics的抗體lrCKMB-28制備生物素化的抗體溶液，如上所述，將20μl的6％(重量/體積)Crotein C水溶液和3μl濃度為2mg/ml的生物素化的抗體溶液的儲(chǔ)液加到57μl水中，并將其混合。
B)為比較，向在1A)中那樣準(zhǔn)備化驗(yàn)，但在此沒有生物素化的抗體溶液，并用濃度為13mg/ml的抗體lrCKMB-28(來自Toronto的Spectral Diagnostics)制備抗體捕捉檢測(cè)線，以此代替鏈霉親和素捕捉檢測(cè)線。
用指示濃度的rCKMB增敏肝素化的全血，取28μl用于化驗(yàn)。其結(jié)果(在6-7分鐘內(nèi))如下rCKMB 鏈霉親和素 抗體ng/ml 捕捉 捕捉0 --5 +n.d.
20 ++ n.d.
80 +++ +- ＝?jīng)]有可見信號(hào)線++++ ＝強(qiáng)信號(hào)線n.d. ＝未檢測(cè)到所有控制線為正。
例2半圓形與矩形CK-MB化驗(yàn)的比較為說明通用性的概念，將標(biāo)本進(jìn)入半圓形區(qū)域(圓形部分)(圖4和圖5)和標(biāo)本進(jìn)入矩形區(qū)域(即圖9和圖10的側(cè)邊3)作比較。在兩種情況下，化驗(yàn)區(qū)(輪廓線(contour)區(qū)域)相同。除了輪廓形狀和血液進(jìn)入方向外，其它所有步驟與例1)中相同。
rCKMB 圓形部分 矩形ng/ml 信號(hào)化驗(yàn)時(shí)間 信號(hào)化驗(yàn)時(shí)間0 - 6.5分鐘 - 7.5分鐘20 ++ 7.0分鐘 ++ 7.5分鐘例3半圓形區(qū)-3種分析物-一個(gè)檢測(cè)區(qū)預(yù)備如例1B)中的化驗(yàn)，但除了具有CKMB抗體捕捉檢測(cè)線外，還有TNI抗體捕捉檢測(cè)線和肌紅蛋白抗體捕捉檢測(cè)線。
TNI捕捉13mg/ml的多克隆山羊TNICKMB捕捉13mg/ml的lrCKMB-28肌紅蛋白捕捉13mg/ml的多克隆家兔肌紅蛋白所有抗體來自Toronto的Spectral Diagnostics。
對(duì)應(yīng)于3種分析物的軛合金是來自英國(guó)Cardiff的British BiocellIntern..TNI-金-a填充了8μg/ml的81-7抗體(OD10)的40nm的金溶膠TNI-金-b填充了16μg/ml的21-14抗體(OD10)的40nm的金溶膠肌紅蛋白-金填充了90μg/ml的2Mb-295抗體(OD10)的15nm的金溶膠CK-MB金填充了22μg/ml的5CKMB-6(OD10)的40nm的金溶膠所有抗體來自Toronto的Spectral Diagnostics。
TNI金結(jié)合溶液包括15μl的OD為33的TNI-金-a，30μl的OD為33的TNI-金-b，45μl水和10μl的濃度為2.5％(重量/體積)的Crotein C水溶液。取2.7μl該溶液加到化驗(yàn)區(qū)。
CKMB/肌紅蛋白金結(jié)合溶液包括48μl的OD為33的CKMB-金，25μl的OD為6的肌鈣蛋白-金，17μl水和10μl的濃度為2.5％(重量/體積)的Crotein C水溶液。取2μl該溶液加到化驗(yàn)區(qū)。
用指示濃度的rCKMB、TNI和肌紅蛋白增敏肝素化的全血，取28μl用于化驗(yàn)。其結(jié)果如下信號(hào)TNI-捕捉CKMB-捕捉 肌紅蛋白-捕捉0ng/ml TNI-0ng/ml CKMB -0ng/ml肌紅蛋白痕量2ng/ml TNI+20ng/ml CKMB +200ng/ml肌紅蛋白 ++痕量甚至來自健康人體的未增敏血液也含有痕量肌紅蛋白。
例4半圓形區(qū)域-3種分析物-3個(gè)檢測(cè)區(qū)為檢測(cè)不止一種具有高靈敏性的分析物，采用圖11中的形狀。象例1A)(相同的成形方法)中那樣用鏈霉親和素(13mg/ml)制備捕捉檢測(cè)線。在該例子中，用Paint Marker 780白(來自德國(guó)Ahrensburg的EddingAG)劃出輪廓。
所有金結(jié)合溶膠(gold sol-conjugates)是由英國(guó)Cardiff的BritishBiocell Interntional制備的。所有抗體來自Toronto的SpectralDiagnostics。
TNI-金結(jié)合溶液由以下溶液混合得到18μl的OD為55的軛合金A(在OD為10時(shí)，充填了濃度為18μl/ml的抗體81-7的50nm的金溶膠)，36μl的OD為55的軛合金B(yǎng)(在OD為10時(shí)，充填了濃度為10μl/ml的抗體21-14的60nm的金溶膠)，36μl水和10μl濃度為2.5％(重量/體積)的Crotein C水溶液。取1.8μl該溶液加到化驗(yàn)區(qū)。
生物素化的TNI-抗體它由以下溶液混合得到67μl水，25μl濃度為6％(重量/體積)的Crotein C水溶液，3.5μl濃度為1mg/ml的生物素化地山羊TNI抗體儲(chǔ)備溶液，以及5μl濃度為27.6mg/ml的Chrom Pure Goat IgG(來自Jackson ImmunoResearch Laboratories Inc.)溶液。取2.1μl該溶液加到化驗(yàn)區(qū)。
CKMB-金結(jié)合溶液除了儲(chǔ)備溶液的OD值為33和使用1.1μl混合液外，其它與例1A)中相同。
生物素化的CKMB-抗體溶液除使用1.4μl外，其它與例1A)中相同。
肌紅蛋白-金結(jié)合溶液由以下溶液混合得到17μl的OD值為6(在OD為10時(shí)，充填了濃度為90μl/ml的抗體2Mb-295的15nm的金溶膠)的金結(jié)合溶液，73μl水和10μl濃度為2.5％(重量/體積)的Crotein C水溶液。取0.8μl的該溶液用到化驗(yàn)。
生物素化的肌紅蛋白溶液由以下溶液混合得到45μl水，25μl濃度為6％(重量/體積)的Crotein C水溶液，和30μl濃度為1mg/ml的生物素化的家兔抗體肌紅蛋白儲(chǔ)備溶液。取0.5μl該溶液用于化驗(yàn)。
用指示濃度的rCKMB、TNI和肌紅蛋白增敏肝素化的全血，取70μl用于化驗(yàn)。其結(jié)果(在7到12分鐘內(nèi))如下信號(hào)TNI CKMB 肌紅蛋白0ng/ml TNI-0ng/ml CKMB -0ng/ml肌紅蛋白 -2ng/ml TNI++20ng/ml CKMB ++200ng/ml肌紅蛋白 ++10ng/ml TNI ++++100ng/ml CKMB ++++700ng/ml肌紅蛋白 ++++可以理解的是，本發(fā)明不限于在此所描述或示出的說明，應(yīng)認(rèn)為這僅是執(zhí)行本發(fā)明最好模式的說明，對(duì)其進(jìn)行形式、尺寸、部件設(shè)置和操作細(xì)節(jié)的修改是容許的，但這不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。相反地，本發(fā)明能包含所有這樣的修改，且這些修改都在權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種分析化驗(yàn)裝置，它適于測(cè)定低量液體生物標(biāo)本中含有的至少一種抗原的存在，它使標(biāo)本快速有效的流過至少一個(gè)限定路徑，并在該路徑中發(fā)生抗原的測(cè)定反應(yīng)，所述裝置包括一個(gè)頂層，在其頂表面形成有添加標(biāo)本的通孔，該通孔與頂層底表面上形成的標(biāo)本輸送通道配準(zhǔn)，標(biāo)本輸送通道與末端封閉的標(biāo)本環(huán)流通道有效連通，該標(biāo)本環(huán)流通道形成有內(nèi)壁和外壁，用于限定標(biāo)本的路徑，環(huán)流通道的內(nèi)壁在頂層底表面限定一個(gè)凹槽；一個(gè)連接在頂層的支持層；夾在頂層和底層之間的干燥微孔載體，通過它標(biāo)本由于毛細(xì)作用而流動(dòng)，微孔載體層成形為包含至少一個(gè)檢測(cè)區(qū)，該檢測(cè)區(qū)具有與標(biāo)本環(huán)流通道的一部分有效連通的邊緣和與捕捉區(qū)通道有效連通的第二對(duì)側(cè)端，捕捉區(qū)通道具有入口端和封閉終端，由此提供了一個(gè)管道，通過該管道，標(biāo)本由于毛細(xì)作用而從標(biāo)本環(huán)流通道流到捕捉區(qū)通道的終端；標(biāo)本輸送通道、環(huán)流通道、檢測(cè)區(qū)和捕捉區(qū)通道構(gòu)成一個(gè)限定路徑，通過該路徑，液體標(biāo)本從通孔流到捕捉通道的終端；檢測(cè)區(qū)內(nèi)至少有一個(gè)可移動(dòng)標(biāo)記試劑，該試劑與抗原發(fā)生特異性反應(yīng)，形成標(biāo)記復(fù)合物，該復(fù)合物由于毛細(xì)作用而進(jìn)入捕捉區(qū)通道；捕捉區(qū)通道具有固定試劑，該固定試劑與標(biāo)記復(fù)合物反應(yīng)，并將其富集，以形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述標(biāo)本環(huán)流通道是弧形的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述液體生物標(biāo)本選自全血、血漿、血清和尿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述分析物是選自肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白T、肌紅蛋白、CK-MB和其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述抗原是選自HCG、LH及其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述頂層是透明的，并且可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物是可見的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述頂層是不透明的，它具有一個(gè)觀察視窗，通過該視窗，可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物可見。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在檢測(cè)區(qū)中有一個(gè)由可移動(dòng)標(biāo)記抗體和可移動(dòng)生物素標(biāo)記抗體組成的混合物，可移動(dòng)標(biāo)記抗體能與分析物上的一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，可移動(dòng)生物素標(biāo)記抗體能與分析物上的另一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，并具有固定試劑，它是選自由鏈霉親和素和抗生物素蛋白組成的組中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述標(biāo)記物是微粒直接標(biāo)記物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述標(biāo)記物是金標(biāo)記物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述干燥微孔載體是硝化纖維素。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述至少一種抗原是心臟分析物，所述液體生物標(biāo)本是全血，干燥微孔載體能使紅細(xì)胞從血漿中層析地分離，以形成移動(dòng)到捕捉區(qū)通道的血漿前緣，而紅細(xì)胞前緣位于其上游，標(biāo)記復(fù)合物的主要部分位于紅細(xì)胞前緣和血漿前緣之間，因此標(biāo)記復(fù)合物充分免除了紅細(xì)胞干擾，當(dāng)該復(fù)合物遇到固定試劑時(shí)就形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述檢測(cè)區(qū)中的可移動(dòng)的試劑是標(biāo)記抗體，它與分析物上的一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，固定試劑是一種抗體，它將與分析物上的另一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述在檢測(cè)區(qū)中有由可移動(dòng)標(biāo)記抗體和可移動(dòng)生物素標(biāo)記抗體組成的混合物，可移動(dòng)標(biāo)記抗體能與分析物上的抗原決定簇反應(yīng)，可移動(dòng)的生物素標(biāo)記抗體能與分析物上的另一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，并且固定試劑是抗生物素蛋白。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，它包括用于測(cè)定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，它包括兩條路徑，一條路徑含有用于測(cè)定肌紅蛋白存在的試劑，另一條路徑含有用于測(cè)定CK-MB存在的試劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，它包括三條路徑，第一路徑含有用于測(cè)定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑，第二路徑含有用于測(cè)定肌紅蛋白存在的試劑，第三路徑含有用于測(cè)定CK-MB存在的試劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述第一路徑僅含有用于測(cè)定肌鈣蛋白I存在的試劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述僅有一條路徑，該路徑含有用于測(cè)定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述僅有一條路徑，該路徑含有用于測(cè)定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑以及連同用于測(cè)定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
21.一種分析化驗(yàn)裝置，它適于測(cè)定低量液體生物標(biāo)本中含有的至少一種分析物的存在，并使標(biāo)本快速有效的流過至少一條限定路徑，并在該路徑中發(fā)生分析物的測(cè)定反應(yīng)，所述裝置包括一個(gè)頂層，在其頂表面形成有添加標(biāo)本的通孔，該通孔與頂層底表面上形成的標(biāo)本輸送通道配準(zhǔn)，所述標(biāo)本輸送通道具有由所述頂層的所述底表面和底層的頂表面限定的側(cè)壁，所述標(biāo)本輸送通道與末端封閉的標(biāo)本環(huán)流通道有效連通，該標(biāo)本環(huán)流通道形成有內(nèi)壁和外壁，用于限定標(biāo)本路徑，環(huán)流通道的內(nèi)壁在頂層底表面限定一個(gè)凹槽；一個(gè)與頂層相接的底層，所述干燥微孔載體位于二者之間，并與所述標(biāo)本環(huán)流通道的所述壁接觸，由此形成了一個(gè)流體通道；所述干燥微孔載體層的所述流體通道成形為包含至少一個(gè)檢測(cè)區(qū)，該檢測(cè)區(qū)具有與標(biāo)本環(huán)流通道有效連通的邊緣和與捕捉區(qū)通道有效連通的第二對(duì)側(cè)端，捕捉區(qū)通道具有入口端和封閉終端，由此標(biāo)本能以多個(gè)不同方向從所述環(huán)流通道進(jìn)入所述檢測(cè)區(qū)，以及由此提供了一個(gè)管道，通過該管道，流體標(biāo)本由于毛細(xì)作用而從標(biāo)本環(huán)流通道流到捕捉區(qū)通道的終端，允許標(biāo)本進(jìn)入檢測(cè)區(qū)的所有位點(diǎn)與所述入口端之間的距離基本上相等；標(biāo)本輸送通道、環(huán)流通道、檢測(cè)區(qū)和捕捉區(qū)通道構(gòu)成一個(gè)限定路徑，通過該路徑，液體標(biāo)本從通孔流到捕捉通道的終端；捕捉區(qū)通道有固定的試劑，該試劑與所述分析物反應(yīng)，形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述標(biāo)本環(huán)流通道是弧形的。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述液體生物標(biāo)本選自全血、血漿、血清和尿。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述分析物是選自肌紅蛋白、CK-MB，肌鈣蛋白I或者肌鈣蛋白T以及它們的混合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述分析物是選自HCG、LH以及它們的混合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述頂層是透明的，并且可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物是可見的。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于頂層是不透明的，它具有一個(gè)觀察視窗或透明體，通過該視窗或透明體可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物可見。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于設(shè)置了一種可移動(dòng)標(biāo)記試劑，所述試劑是標(biāo)記抗體，它將與分析物上的一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，固定試劑是一種抗體，它將與分析物上的另一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，它含有一個(gè)由可移動(dòng)標(biāo)記抗體和可移動(dòng)生物素標(biāo)記抗體組成的混合物，可移動(dòng)標(biāo)記抗體能與分析物上的一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，可移動(dòng)生物素標(biāo)記抗體能與分析物上的另一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，并且固定試劑是抗生物素蛋白。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于所述固定試劑是選自由鏈霉親和素和抗生物素蛋白組成的組中。
31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述標(biāo)記物是微粒直接標(biāo)記物。
32.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述標(biāo)記物是金標(biāo)記物。
33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述干燥的微孔載體是硝化纖維素。
34.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于所述可移動(dòng)試劑設(shè)置在檢測(cè)區(qū)內(nèi)。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于所述可移動(dòng)試劑設(shè)置在薄膜前方的流體路徑內(nèi)。
36.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，它包括兩條路徑，一條路徑含有用于測(cè)定肌紅蛋白存在的試劑，另一條路徑含有用于測(cè)定CK-MB存在的試劑。
37.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，它包括三條路徑，一條路徑含有用于測(cè)定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑，另一條路徑含有用于測(cè)定肌紅蛋白存在的試劑，再一條路徑含有用于測(cè)定CK-MB存在的試劑。
38.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，它含有用于測(cè)定肌鈣蛋白I存在的試劑。
39.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于僅有一條路徑，該路徑含有用于測(cè)定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
40.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于僅有一條路徑，該路徑含有用于測(cè)定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑以及連同用于測(cè)定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
41.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于在所述標(biāo)本輸送通道和所述標(biāo)本環(huán)流通道之間的接合處設(shè)置一個(gè)視窗，用于指示已向所述標(biāo)本輸送通道加入了足量標(biāo)本，并啟動(dòng)所述至少一種分析物的所述測(cè)定。
42.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述標(biāo)本輸送通道具有預(yù)定容積，該容積與測(cè)定所述至少一種分析物所需的標(biāo)本體積相對(duì)應(yīng)，當(dāng)標(biāo)本輸送通道充滿到所述預(yù)定體積時(shí)，所述標(biāo)本輸送通道具有將所述預(yù)定體積的標(biāo)本從所述標(biāo)本輸送通道導(dǎo)入所述標(biāo)本環(huán)流通道的裝置。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其特征在于所述標(biāo)本輸送通道與所述標(biāo)本環(huán)流通道有效連通的部分包括一個(gè)通向所述標(biāo)本環(huán)流通道的狹窄毛細(xì)部分，其中當(dāng)標(biāo)本輸送通道被所述標(biāo)本充滿到與所述狹窄毛細(xì)部分相連的端點(diǎn)時(shí)，所述標(biāo)本導(dǎo)入標(biāo)本環(huán)流通道。
44.一種分析化驗(yàn)裝置，它適于測(cè)定低量液體生物標(biāo)本中含有的至少一種分析物的存在，并使標(biāo)本快速有效的流過至少一個(gè)限定路徑，并在該路徑中發(fā)生分析物測(cè)定反應(yīng)，所述裝置包括一個(gè)頂層，在其頂表面形成有添加標(biāo)本的通孔，所述通孔與頂層底表面上形成的標(biāo)本輸送通道配準(zhǔn)，所述標(biāo)本輸送通道與末端封閉的標(biāo)本環(huán)流通道有效連通，該標(biāo)本環(huán)流通道形成有內(nèi)壁和外壁，用于限定標(biāo)本路徑，環(huán)流通道的內(nèi)壁在頂層底表面限定了一個(gè)凹槽；一個(gè)與頂層相接的底層，所述頂層和底層固定位于二者之間的干燥微孔載體，所述干燥微孔載體具有一個(gè)流體路徑；所述干燥微孔載體層的所述流體路徑成形為包含至少一個(gè)檢測(cè)區(qū)，該檢測(cè)區(qū)具有與標(biāo)本環(huán)流通道的一部分有效連通的邊緣和與捕捉區(qū)通道有效連通的對(duì)側(cè)端，捕捉區(qū)通道具有入口端和封閉終端，以及由此提供了一個(gè)管道，通過該管道，流體標(biāo)本由于毛細(xì)作用而以多個(gè)不同方向從所述環(huán)流通道流動(dòng)到微孔載體上，再到捕捉區(qū)通道入口，并進(jìn)入捕捉區(qū)通道，再流到捕捉區(qū)通道的終端；允許標(biāo)本進(jìn)入檢測(cè)區(qū)的所有位點(diǎn)與所述入口端之間的距離基本上相等；輸送通道、環(huán)流通道、檢測(cè)區(qū)和捕捉區(qū)通道構(gòu)成一個(gè)限定路徑，通過該路徑，液體標(biāo)本從通孔流到捕捉通道的終端；捕捉區(qū)通道內(nèi)存在固定的試劑，該試劑與所述分析物反應(yīng)，形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，進(jìn)一步包括至少一種可移動(dòng)標(biāo)記試劑，該試劑能與分析物進(jìn)行特異性性反應(yīng)并形成標(biāo)記復(fù)合物，該復(fù)合物由于毛細(xì)作用而進(jìn)入捕捉區(qū)通道；在捕捉區(qū)通道內(nèi)存在固定試劑，該試劑與標(biāo)記復(fù)合物反應(yīng)，并將其富集起來，形成可測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于所述標(biāo)本環(huán)流通道是弧形的。
47.根據(jù)權(quán)利要求44的裝置，其特征在于所述液體生物標(biāo)本選自全血、血漿、血清和尿。
48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于所述分析物是選自肌紅蛋白、CK-MB，肌鈣蛋白I或者肌鈣蛋白T、以及它們的混合物。
49.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于所述分析物是選自hCG、LH以及它們的混合物。
50.根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，其特征在于檢測(cè)區(qū)中的可移動(dòng)試劑是一種標(biāo)記抗體，它將與分析物上的一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，固定試劑是一種抗體，它與分析物上的另一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)。
51.根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，它含有由可移動(dòng)標(biāo)記抗體和可移動(dòng)生物素標(biāo)記抗體組成的混合物，可移動(dòng)標(biāo)記抗體能與分析物上的一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，可移動(dòng)生物素標(biāo)記抗體能與分析物上的另一個(gè)抗原決定簇反應(yīng)，并且固定試劑是一種抗生物素蛋白。
52.根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，其特征在于所述固定試劑是選自由鏈霉親和素和抗生物素蛋白組成的組中。
53.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于所述標(biāo)記物是微粒直接標(biāo)記物。
54.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于所述標(biāo)記物是金標(biāo)記物。
55.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于所述干燥微孔載體是硝化纖維素。
56.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，包括用于測(cè)定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑。
57.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，它包括兩條路徑，一條路徑含有測(cè)定肌紅蛋白存在的試劑，另一條路徑含有測(cè)定CK-MB存在的試劑。
58.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，它包括三條路徑，第一路徑含有測(cè)定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑，另一條路徑含有測(cè)定肌紅蛋白存在的試劑，再一條路徑含有測(cè)定CK-MB存在的試劑。
59.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于含有測(cè)定肌鈣蛋白I存在的試劑。
60.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于僅有一條路徑，該路徑含有用于測(cè)定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
61.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于僅有一條路徑，該路徑含有測(cè)定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑以及連同測(cè)定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
62.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于所述標(biāo)本輸送通道具有預(yù)定容積，該容積與測(cè)定所述至少一種分析物所需的標(biāo)本體積相對(duì)應(yīng)，當(dāng)標(biāo)本輸送通道充滿到所述預(yù)定體積時(shí)，所述標(biāo)本輸送通道具有將所述預(yù)定體積的標(biāo)本從所述標(biāo)本輸送通道導(dǎo)入到所述標(biāo)本環(huán)流通道的裝置。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的裝置，其特征在于在所述標(biāo)本輸送通道與所述標(biāo)本環(huán)流通道有效連通的部分包括一個(gè)通向所述標(biāo)本環(huán)流通道的狹窄毛細(xì)部分，其中當(dāng)標(biāo)本輸送通道被所述標(biāo)本充滿到與所述狹窄毛細(xì)部分相連的端點(diǎn)時(shí)，所述標(biāo)本被導(dǎo)入標(biāo)本環(huán)流通道。
64.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于干燥的試劑存在于所述標(biāo)本輸送通道內(nèi)。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的裝置，其特征在于所述試劑選自對(duì)應(yīng)于分析物的標(biāo)記抗體、對(duì)應(yīng)于所述分析物的生物素化的抗體以及二者結(jié)合組成的組中。
全文摘要
公開了一種分析化驗(yàn)裝置，該裝置用于流體標(biāo)本中一種或多種分析物存在的免疫層析測(cè)定。裝置是這樣構(gòu)成的它使標(biāo)本同時(shí)從許多不同方向進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，由此消除了標(biāo)本流動(dòng)滯流問題。通過對(duì)微孔基底的選擇，該裝置還能進(jìn)行紅細(xì)胞從血漿的分離，由此提供了對(duì)全血標(biāo)本中一種或多種分析物的快速化驗(yàn)。本發(fā)明的裝置可通過具有加入一個(gè)標(biāo)本的多個(gè)層析路徑，用一個(gè)標(biāo)本同時(shí)測(cè)定不止一種分析物，或可通過在同一條路徑中使用多種捕捉抗體檢測(cè)多種分析物而同時(shí)檢測(cè)一個(gè)標(biāo)本中的多種分析物。
文檔編號(hào)G01N33/53GK1519563SQ20041000395
公開日2004年8月11日 申請(qǐng)日期1999年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月6日
發(fā)明者赫爾穆特·E·弗萊塔格, 赫爾穆特 E 弗萊塔格, A 哈林頓, 史沁衛(wèi), 查爾斯·A·哈林頓 申請(qǐng)人:光譜診斷公司