[go: up one dir, main page]

CN101896273A - 用于检测样本中的被分析物的设备和方法 - Google Patents

用于检测样本中的被分析物的设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101896273A
CN101896273A CN2008801170002A CN200880117000A CN101896273A CN 101896273 A CN101896273 A CN 101896273A CN 2008801170002 A CN2008801170002 A CN 2008801170002A CN 200880117000 A CN200880117000 A CN 200880117000A CN 101896273 A CN101896273 A CN 101896273A
Authority
CN
China
Prior art keywords
passage
sample
equipment
analyte
microstructure
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.)
Granted
Application number
CN2008801170002A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101896273B (zh
Inventor
E·德拉马彻
D·J·索利斯
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.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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 International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of CN101896273A publication Critical patent/CN101896273A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101896273B publication Critical patent/CN101896273B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/569Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56983Viruses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers 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
    • B01L3/502753Containers 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 bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0668Trapping microscopic beads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/06Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654Lenses; Optical fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/06Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0681Filter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0406Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces capillary forces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0688Valves, specific forms thereof surface tension valves, capillary stop, capillary break
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/08Regulating or influencing the flow resistance
    • B01L2400/084Passive control of flow resistance
    • B01L2400/086Passive control of flow resistance using baffles or other fixed flow obstructions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers 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
    • B01L3/502761Containers 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 specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5029Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures using swabs
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/005Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from viruses
    • G01N2333/08RNA viruses
    • G01N2333/11Orthomyxoviridae, e.g. influenza virus

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

提供了用于检测样本中的被分析物的设备。该设备包括至少一个包括对应于要被检测的被分析物(4)的检测反应物(3)的至少第一测量通道(2a),以及与第一测量通道(2a)相关联的至少显微结构(5)。当设备(1)正在使用中时,将样本引入第一测量通道(2a),并通过第一测量通道(2a)朝向显微结构(5)传播,使得如果被分析物(4)存在于样本中,被分析物(4)与检测反应物(3)发生反应,以形成网状生成物(6),并且显微结构(5)被配置为过滤网状生成物(6)。

Description

用于检测样本中的被分析物的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于检测从人或动物获得的样本中被分析物的存在的设备和方法。本发明适用于检测不同类型的病原体,特别适用于检测流感病毒。
背景技术
流感是由流感病毒在动物类中产生的疾病。在人身上,由流感病毒引起的感染可能导致诸如普通感冒之类的不太严重的疾病也常见的症状,和/或归因于诸如,例如,胃肠炎之类的其他疾病的症状。因此,感染流感病毒的病情可能难以诊断。如果未能诊断或错误地诊断,流感可能导致更加严重的健康后果,尤其对于某些年龄组,特别是儿童和老年人,和/或对于那些患有其他慢性病的人群。
流感可以通过不同的媒介从被感染的哺乳动物传播,例如,通过咳嗽或打喷嚏而经由空气传播的体液,或经由污染表面与被感染的人或动物的血液或粪便接触。
其传染性的特性使流感的传播更加严重,通常在冬季月份达到高峰。当流感病毒在一个地区在人/动物种群中迅速地传播时,这被称为流行病。当它在较大的地理区域传播时,例如,在一个国家、洲、或者甚至在多个洲传播,这被称为“世界流行病”。控制世界性流行病是一个挑战,因为在特定动物种类,例如鸟中发现的病毒株可能突变为致命的形式,并且如果不加以控制的话,会在该动物种类群体之间传播,可能会使该种群大量丧命。前面所说的突变的病毒株可能交叉到第二种动物种群,例如人类,通过与在该第二种动物种群中发现的病毒株进行交互,形成突变的病毒株的进化的版本,该版本能够进一步突变,如果不控制的话,会导致在第二动物种群中产生世界性流行病。
已知流感病毒类型的类型包括:流感病毒A以及其子类型,流感病毒B和流感病毒C。流感病毒A以及其子类型是最致命的,并会被认为导致世界性流行。潜在地造成世界流行威胁的最近发现的流感病毒A的子类型是H5N1,通常被称为禽流感病毒。病毒子类型也被称为“变种”。
为了减少流感病毒的传播和/或世界流行病的爆发,理想情况下,应该通过检测病毒来识别被感染者。如果这进行得足够早,例如,在感染的48小时内,那么,通过服用适当的药物,可以减轻病毒在被感染者身上产生的致命的后果,重要的是,可以采取措施,以便被感染者不会进一步将病毒传播给其他人。除了还帮助监视病毒爆发之外,识别被感染者也可以有助于开发减少病毒传播的疫苗,因为疫苗包含最近检测到的流感株的灭活形式。由于病毒的突变能力,通常有这样的情况:开发的包含最近爆发的流感的疫苗可能不适用于以后例如在第二年爆发的流感。
下面讨论了已经用于进行流感病毒测验的一些技术。
实时聚合酶链式反应(RT-PCR)
在RT-PCR中,对从人/动物的咽喉和/或鼻咽处采集的样本进行预处理,从而进一步增大样本中包含的粘液的可溶性。然后,对经过预处理的样本进行处理,以便存在于样本中的病毒的基因组的特定部分,特别是脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)被放大,并呈现为可读的。后者是通过使用已知关联到被测试的病毒的DNA/RNA的特定部分的引物的补集来完成的。
由于可靠性和持续时间,RT-PCR被视为进行流感病毒测试的首选技术之一,因为不到5个小时即可获得结果。然而,它也具有某些关联的缺点。诸如放大DNA/RNA之类的对样本的处理是专业化的,并要借助于外围设备才能完成,这些因素意味着,这样的测试要由熟练的人员来进行,执行起来代价大。RT-PCR是基于实验室的技术,可能不适用于现场测验,即,在被视为已经发生了流感病毒感染的地点。虽然最近提出,通过使用RT-PCR的芯片上实验室的概念,即,通过将RT-PCR测试用的所有组件集成在一个可以运送到要进行测试的地点的公共平台/衬底上,来帮助现场检测,这可能代价很大,并且测试又只能由经过培训的人员来执行。
凝集测试
这是使用流感病毒会使红血球凝集或凝聚在一起这一事实作为其基础的血清测试。通过将血样与已知抗体结合,可以检测是否存在病毒,因为抗体将阻止红血球被病毒凝集。通过红血球沉淀到圆锥形的测试井的底部,产生一个明显的红点,来观察凝集抑制。通过分别将血样放到浓度越来越稀释的抗体中,可以看到沉淀逐渐减少。检测到凝集抑制的最后的稀释度提供了有关宿主中的病毒浓度的信息。
类似于RT-PCR,凝集测试只能由经过培训的人员来执行,并且是使用专用设备和/或试剂完成的。此外,试剂的成本和稳定性也是一个问题。此技术主要适于在实验室进行;由于开放平台可能出现的可能的健康和安全问题,该技术一般被视为不适合用于现场测试。由于进行测试的方式和/或对结果的解释的可能的不一致性,凝集测试对于监视病毒爆发可能是不可接受的。它一般用于研究和/或监视个人的健康。
基于免疫测定的测试
这样的测试基于通过检测抗体/抗原结合,检测响应被病毒感染而在宿主中产生的病毒或抗体。
对于抗原/抗体检测,可以使用免疫荧光。在此情况下,使用已知的用来标记特定抗原或抗体的颗粒以及当用特定波长的光照射时会发荧光的颗粒。虽然此技术可以用于检测流感病毒的存在以及流感病毒A的进一步的子类型的存在,但是,由熟练的人员操作的专门的显微技术和/或试剂使此技术代价大,不稳定并且使其不适用于现场病毒测试。
有商业可用的针对流感病毒检测的诊断测试,在10到30分钟内完成。它们基于侧流免疫色谱法,并以提供有关病毒检测的二元读出结果的条状检测器的形式来体现。这样的测试在可检测的流感病毒类型以及是否可以区分流感类型方面可以变化。当前可用的测试是按如下方式进行分类的:只检测流感A病毒;检测流感A和B病毒两者,但是在两种类型之间不进行区别,或检测流感A和B病毒两者,且在两者之间可以进行区分。当前,这样的诊断测试工具不能提供有关流感A子类型的信息,这些流感A子类型被认为导致/潜在地导致世界性流行病。此外,在用于这样的测试的样本试样中存在不一致性,例如,某些可能使用咽喉、鼻咽或鼻的抽出物,而其它的可能使用棉棒或洗剂。特异性和特别是这样的测试的敏感度,低于病毒培养,且根据特定测试而可变。虽然与其他已知的用于进行流感测试的技术相比可以在很短的时间量程内获得这样的测试的结果,但是,相对于敏感度也会存在权衡。由于敏感度较低,可能需要通过病毒培养或诸如凝集测试或RT-PCR之类的其他方法来确认阴性测试结果,以便标记它们是否是假阴性结果,特别是在高峰公众流感活动期间。相反,假阳性的快速测试结果是不太可能的,但是,会在低流感活动的时间段内发生。
US5723345公开了确定液体样本中的物质的量的方法,包括:在预定方向使信号物质生成器和液体样本流过预定通道,使得使用至少物质和信号物质生成器发生特定结合反应,从而导致在通道中形成信号物质生成器的特定分布,该分布取决于物质的浓度,特定分布是通过亲合性色谱,或免测沉淀法形成的;从特别分布在通道中的信号物质生成器生成信号物质;允许未反应的信号物质生成器分散在整个通道中;允许信号物质扩散到位于流动方向的不同的位置的多个检测装置,利用多个检测装置检测信号物质,以及,从在检测装置中检测到的相对信号,确定物质的浓度。在此方法中,使用多种不同类型的试剂和化学制品,这会增大生产这样的设备的成本。此外,使用数学模型的信号获取设备和信号处理可能会增大操作此设备的复杂性。这要求给设备添加功能,又会增大制造成本,并可能会降低设备的总体可靠性,稳定性,和货架寿命。
US-A1-2003/0045001公开了一种具有弯曲的样本应用区域的免疫色谱测试条,该测试条功能类似于标准的免疫色谱测试条,但是具有不同的样本采集区域。此方法可以便于采集某些种类的样本,诸如,例如,从手指获取的血液,但是可能不适用于将用于检测流感病毒及其他病原体的典型的样本装在测试条上。基于与免疫色谱条测试类似的原理,本技术也可能存在相同的缺点。
因此,期望提供减轻和/或消除与用于相同目的的已知技术相关联的缺点的用于检测流感病毒的技术。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了用于检测样本中的被分析物的设备,包括:包括对应于要被检测的被分析物的检测反应物的至少第一测量通道,以及与所述第一测量通道相关联的至少一个显微结构,其中,当设备正在使用中时,将所述样本引入所述第一测量通道,并通过所述第一测量通道朝向所述显微结构传播,以便如果所述被分析物在所述样本中存在的话,所述被分析物与所述检测反应物发生反应,以形成网状生成物,所述显微结构被配置为过滤所述网状生成物。
在本发明的实施例中,为形成网状生成物,需要只选择一个已知是被分析物的自然目标的受体,即,已知被分析物与其发生反应并结合形成凝集型的生成物,作为检测反应物的一部分。类似于诸如免疫色谱测试之类的所谓的条测试,可以完成识别样本中的被分析物,无需专业化的处理技术和/或设备和/或这方面的专业知识。因此,本发明的实施例结合了基于凝集的测试和条测试的有利特征。由本发明的实施例所提供的一些进一步的有利特征包括:由于选择了适当的检测反应物,可以识别希望确认其在样本中存在的任何被分析物;通过例如,集成对应的数量的测量通道,每一个测量通道都包括根据要被识别的被分析物选择的不同的检测反应物,可以确认样本中一个以上的被分析物的存在,本发明的实施例的形状因数可以被设计为可与条测试设备相比,因此,提供了易用性和操作的通用性。此特征对于减少传染性病毒的传播特别有利,因为,例如,病毒爆发的测试和确认可以在现场完成,而相比之下,利用其他技术,只有样本采集可以在现场完成,而进一步的测试以确认病毒的存在通常在现场外的实验室中进行。
优选地,网状生成物提供了光学可读的信号。以此方式,可以轻松地并且以不复杂的方式确认样本中的给定被分析物的存在。
作为最佳方案,本发明的实施例包括被配置为指示显微结构对网状生成物的过滤的指示器。以此方式,可以获得样本中存在被分析物的进一步确认。
作为最佳方案,本发明的实施例进一步至少包括具有至少一个相关联的显微结构的第二测量通道。通过包括另一个测量通道,可以获得对样本和/或检测到的被分析物的进一步的认识。
优选地,第二测量通道被配置为不同于第一测量通道,不同之处在于所述第二测量通道至少具有不同的相关联的流体动力学和/或化学特性。通过流体动力学特性的不同,在本发明的实施例中可以包含不同级别的敏感度。通过测量通道的化学性质的不同,可以进一步改善本发明的实施例的性能,因为可以选择这样的特性,以便增大样本和检测反应物之间反应的概率,并降低,例如,测量通道阻塞的概率。
作为最佳方案,第二测量通道被配置为不同于第一测量通道,使得网状生成物形成为具有不同的特征。作为示例,在本发明的实施例中,第二测量通道可以被配置为包括与第一测量通道中的检测反应物相同的检测反应物。因此,它们将检测到相同的被分析物,如果其存在于样本中的话。通过如此配置第二测量通道,使得与在第一测量通道中的情况相比,网状生成物形成为具有不同的构成特征,可以确定被分析物的浓度。关于这一点,并作为示例,可以将构成特征选择为测量通道的长度。关于这一点,可以如此配置第二测量通道,使得样本与检测反应物反应以形成网状生成物,以及与第二测量通道相关联的显微结构采集网状生成物可以比在第一测量通道中更短的长度内发生。由于与第一和第二测量通道相关联的显微结构拥有基本上相同的特征,因此,由与第二测量通道关联的显微结构采集的网状生成物的浓度必定高于在第一测量通道中采集的网状生成物的浓度。获得有关样本中的被分析物的浓度的认识,优选地可以应用于确定对人实施的治疗。此外,通过应用本发明的实施例以周期性地确定被分析物的浓度,可以进行例如,服用药物效果、病毒潜伏期的监视。
优选地,第二测量通道被配置为不同于第一测量通道,不同之处在于所述第二测量通道包括不同的检测反应物。此特征提供了这样的优点:本发明的实施例可以被配置为同时检测相同样本中存在的不同的被分析物。
作为最佳方案,测量通道包括微流体毛细管。与实现具有微流体毛细管的测量通道相关联的一个优点是,与基于硝酸纤维素的免疫色谱膜不同,样本用来沿着毛细管的长度传播的毛细管作用是可控制的。以此方式,测量通道中的样本和试剂,包括检测反应物,彼此发生反应的一致性可以增大。与此特征相关联的再一个优点是,可以避免由诸如网状生成物之类的凝集产物导致阻塞免疫色谱膜的问题。
优选地,微流体毛细管被设计为使得网状生成物的形成是可控制的。期望控制网状生成物的形成,以便当在显微结构中被采集时改善其检测。在本发明的实施例中,这是通过将微流体毛细管的外形尺寸匹配到反应的化学路径来实现的,通过该反应的化学路径形成网状生成物。示例包括:将毛细管的长度与形成网状生成物估计的时间匹配,或匹配毛细管的深度,以增大/缩小诸如,例如,毛细管中的检测反应物之类的试剂的扩散。因此,与免疫色谱膜不同,可以选择流控制和微流体毛细管的几何形状,以根据期望定制网状生成物的形成的动力学。
作为最佳方案,测量通道被配置为至少包括用于存储检测反应物的空腔。优选地,在本发明的实施例的制造期间形成空腔,在此阶段,可以将检测反应物以粉末的形式,或通过烘干在空腔的表面上,装入空腔中。在两种情况下,在第一测量通道中注入通常是液体形式的样本将导致检测反应物溶解。
优选地,本发明的实施例进一步包括查看区域,从该查看区域看去,过滤的网状生成物在视觉上是可检测的。通常,本发明的实施例中的给定测量通道是微流体毛细管,并具有微米标度的尺寸。因此,这可能构成在视觉上检测过滤的网状生成物的挑战。为了减轻这一问题,在本发明的实施例中提供了查看区域,该查看区域被配置为增强过滤的网状生成物的视觉检测。在优选实施例中,查看区域是在对应于第一和/或第二测量通道的显微结构被连接的区域上方所提供的窗口。在优选实施例中,窗口包括基本上透明的材料,和/或包括放大镜的材料。
作为最佳方案,第一和第二测量通道中的至少一个被配置为基本上在它连接到与其对应的显微结构的区域中具有预定义的几何形状。对连接到给定测量通道的显微结构中采集的网状生成物的视觉检测取决于形成的网状生成物的浓度。为了补偿由显微结构采集的网状生成物的降低的可见度,如果形成的浓度下降,则测量通道可以设计为在它连接到其关联的显微结构的区域具有预定义的几何形状。关于这一点,在本发明的实施例中,如此选择几何形状,以便增强由显微结构采集的网状生成物的视觉检测。例如,测量通道可以包括它连接到其关联的显微结构的梯级。在包括所需数量的测量通道时,也可以应用此特征,无需改变本发明的实施例的形状因数。例如,在本发明的实施例中,可以实现少一些的但是较宽的测量通道,或者,作为替代,可以包括多一些但是比较窄的测量通道,这两种做法都用于增强与测量通道相关联的显微结构中采集的网状生成物的视觉检测。
优选地,本发明的实施例进一步包括样本控制通道,该通道被配置为检验样本的交叉反应性。通过检验样本的交叉反应性,可以判断它是否包括可以干扰和/或防止网状生成物的形成的化学制品。以此方式,可以进一步改善本发明的实施例的可靠性。此特征提供了更进一步的优点,也可以确定对应于正在测试其样本中的被分析物的疫苗的人工制品的存在,从而防止了人/动物针对同一个被分析物接收多种接种疫苗的治疗的情况。还有一个优点是,可以将第一次被感染的人/动物与已经接收了接种疫苗治疗的人隔离,以便抗击特定被分析物的感染。
作为最佳方案,本发明的实施例进一步包括被配置为监视对给定被分析物的测试的测试控制通道和/或区域。为了判断本发明的实施例是否可以可靠地适用于对给定被分析物的测试,提供了测试控制通道。测试控制通道被配置为包括,例如,要被测试的被分析物和对应的检测反应物。它进一步被配置为使得当要被测试的样本在测试控制通道中流动时,被分析物和检测反应物发生反应,从而形成网状生成物。换言之,如果本发明的实施例的性能没有异常,网状生成物应该在测试控制通道中形成,不管被分析物实际是否存在于正在被测试的样本中。这样的异常可以包括,例如,本发明的实施例超出其货架寿命,由于,例如,本发明的实施例存储在或暴露在可能损坏试剂的过高的温度下而造成试剂失灵,由于制造问题而导致设备的密封或试剂的安置没有正确地进行,样本和试剂之间的反应的动力学不像应该的那样。
优选地,本发明的实施例进一步包括样本采集通道,该通道被配置为单方向地连接到样本存储单元。在此情况下,可以将多余样本导入样本采集通道11,然后引向存储它的样本存储单元。样本采集通道被配置为使得样本的流是单向的,即,在样本存储单元的方向,不能在其流动通路中回转。
作为最佳方案,本发明的实施例进一步包括被配置为采集要测试的样本的样本采集单元。在本发明的实施例中,通过样本采集单元,从人/动物采集要测试特定被分析物的存在的样本,然后,将样本添加到一个或多个测量通道中。
优选地,样本采集单元进一步包括至少一个样本处理单元。通过此特征,可以完成对样本的预处理,例如,以改变其物理特性,从而改善本发明的实施例在检测给定被分析物时的性能。这样的物理特性可以包括,例如,pH、粘度、透明性、稳定性和离子强度。
作为最佳方案,样本采集单元进一步包括至少一个过滤器。通过在样本采集单元中包括过滤器,变得可能降低从人/动物采集的要测试的样本中存在的粘液、组织碎片,细胞等等进入和/或阻塞测量通道中的样本的流动路径的概率。以此方式,可以进一步改善本发明的实施例的性能。
优选地,样本采集单元包括一个棉棒。此特征提供了很容易从人/动物采集要测试的样本的优点。为进一步改善本发明的实施例的性能,可以使用添加的化学制品制备棉棒时,以便对样本的处理可以初始化。期望地,棉棒基本上被从人身上获取的要测试的样本浸透,以便不至于由于,例如,没有足够的样本用来对其进行测试而重复进行测试。在本发明的实施例中,棉棒可以被配置为通过变色表明例如它是否基本上被样本浸透。
作为最佳方案,可以根据网状生成物的估计的大小、形状、至少一个化学性质或其组合,来配置与第一和第二测量通道中的至少一个相关联的显微结构的过滤能力。通过根据网状生成物的一个或多个已知特性定制显微结构的过滤能力,本发明的实施例的性能可以得到进一步的改善,因为网状生成物停留在显微结构中的概率、因此检测到它的概率进一步增大。
优选地,本发明的实施例包括与第一和第二测量通道中的至少一个相关联的进一步的显微结构,该显微结构被配置为过滤能力不同于与同一个测量通道相关联的显微结构。以此方式,可以推导样本中的被分析物浓度和/或测量通道中网状生成物形成的程度。
作为最佳方案,检测反应物包括光学可检测的材料。以此方式,可以获得形成网状生成物的肉眼可见的指示,因此,可以获得样本中存在被分析物。
优选地,可以使所述检测反应物化学地链接到可以专门与所述被分析物结合的至少一个受体。以此方式,可以轻松地并且以不复杂的方式确认样本中的给定被分析物的存在。
作为最佳方案,第一和第二测量通道中的至少一个被配置为至少还包括抑制剂。在本发明的实施例中,可以针对不同的目的来选择抑制剂。例如,可以由于拥有可以在控制网状生成物的大小中应用的特性而选择抑制剂。以此方式,可以降低测量通道的阻塞。作为替代,可以选择降低染料颗粒凝结的概率的抑制剂,由此,提高本发明的实施例的性能。作为进一步的替代,可以由于拥有阻止已知被分析物与本发明的实施例的任何一个测量通道中提供的检测反应物发生反应的特性而选择抑制剂。以此方式,可以增大至少标识以前未知的被分析物的存在的概率。
优选地,第一和第二测量通道中的至少一个被配置为进一步至少包括用于与被分析物发生反应的中间反应物。由于能够以这样以便放大被分析物上的结合部位的数量的方式与被分析物发生反应而选择中间试剂,通过这些结合部位,它可以与检测反应物发生反应,以便形成网状生成物。以此方式,可以进一步改善样本中的被分析物的检测。
作为最佳方案,被分析物包括病原体。本发明的实施例不局限于检测特定被分析物,而是可以一般性地应用于检测不同的病原体,例如,病毒以及它们的子类型、细菌等等。此特征提供了通用性的优点。
优选地,被分析物包括流感病毒,特别是,流感病毒A。
还提供了对应的方法方面,其中,根据本发明的实施例,提供了用于检测样本中的被分析物的方法,包括下列步骤:提供至少一个包括对应于要被检测的被分析物的检测反应物的第一测量通道,并提供与所述第一测量通道相关联的至少一个显微结构,所述方法进一步包括下列步骤:通过所述第一测量通道将所述样本朝向所述显微结构传播,使得如果所述被分析物在所述样本中存在的话,所述被分析物与所述检测反应物发生反应,以形成网状生成物,并通过所述显微结构过滤所述网状生成物。
任何所公开的实施例都可以与所示出的和/或所描述的一个或几个其他实施例相结合。这对于实施例的一个或多个特征也是可能的。
本发明的一个方面的任何特征都可以应用于本发明的另一个方面,反之亦然。
附图说明
现在将通过例子参考附图,其中:
图1示意性地显示了本发明的实施例;
图2示意性地显示了其表面带有受体功能的本发明的实施例中的检测反应物的颗粒;
图3示意性地显示了流感病毒和如图2所示的检测反应物的颗粒之间的反应;
图4示意性地显示了本发明的实施例,其中,多个显微结构被集成起来与测量通道一起使用,以及
图5显示了本发明的再一个实施例;
图6引用了图5中的实施例,并示意性地显示了带有分离的盖子的这样的设备,
图7显示了根据本发明的实施例的查看区域,以及
图8显示了本发明的再一个实施例。
具体实施方式
在本说明书内,使用相同的参考编号或符号来表示相同的部件或类似的部件。
从图1可以看出,本发明的实施例包括设备1,该设备1包括至少第一测量通道2a。在第一测量通道2a中,提供了对应于将确认样本中其是否存在的被分析物4的检测反应物3。此外,还提供了与第一测量通道2a相关联并与其连接的显微结构5。当设备1正在使用中时,把将要检测其中被分析物4的存在的样本引入第一测量通道2a,并通过第一测量通道2a朝向显微结构5传播,使得如果被分析物4在样本中存在的话,与检测反应物3发生反应,以形成网状生成物6。显微结构5被配置为过滤网状生成物6,从而提供在样本中存在被分析物4的指示。在此上下文中,优选地,过滤是指网状生成物6将被显微结构5捕获,而未反应的颗粒穿过显微结构5。在一个示例中,网状生成物6通常可以各自表现出>500nm的有效大小,使得显微结构对于这种大小的颗粒形成屏障。未反应的颗粒-检测反应物颗粒4或其他颗粒-可以穿过显微结构5,进一步沿着测量通道2a向下移动,并将在控制区域20被捕获。倘若在显微结构5中不能检测到网状生成物6,则控制区域20帮助用户在真实的阴性测试结果和设备故障之间进行区别。在进行测试之后在控制区域20中可以检测到颗粒、特别是检测反应物3的情况,提供了虽不能作为证据的指示,表明包括微流体毛细管的测量通道工作和显微结构5一般不阻止颗粒穿过。此信息可以有助于判断样本中没有被分析物存在。另一方面,如果控制区域20没有显示任何颗粒或检测反应物3,那么,测量通道工作不正常,因为否则的话,一些颗粒应该沿着测量通道2a往下走,穿过显微结构5,并在控制区域20中聚积。
为了帮助容易确认接受测试的样本中有被分析物4存在,在本发明的实施例中,网状生成物6提供了光学可读取的信号,例如,它固有地具有光学可检测的属性。为了使网状生成物6具有提供光学可读取的信号的能力,在本发明的实施例中,选择的检测反应物3包括光学可检测的材料。关于这一点,如果它存在于被测试的样本中的话,其光学特性可以是固有的,或者是检测反应物3与被分析物4进行反应的结果。在优选实施例中,对于检测反应物3,选择直径有几个微米的染料颗粒。通过使用染料颗粒,可以避免与光致漂白和沉淀相关联的问题。由于直径尺寸,网状生成物6在显微结构5中的聚集不会受形成网状生成物6所花的时间和/或形成网状生成物6所覆盖的距离支配。此外,还可以如此选择显微结构5的对应的尺寸,以便降低与制造显微结构5相关联的成本,因为为此目的可以使用诸如可塑成型或热压成型之类的技术。在本发明的实施例中,检测反应物3包括包含染料的聚苯乙烯球珠。
为了提供样本中存在给定被分析物4的进一步的确认,本发明的实施例可以被配置为包括指示器(未显示),该指示器被配置为指示显微结构5对网状生成物6的过滤。本发明的实施例可以被配置为使得网状生成物6在过滤器中的聚集触发指示器的变化,从而表明样本中存在被分析物4。指示器可以是,例如,放置在显微结构5之后的条,在那里收集了网状生成物6。指示器可以被配置为使得网状生成物6在过滤器中的聚集导致指示器的物理特性发生变化。监视物理特性是否发生了变化,并就样本中是否存在被分析物4提供二进制读出信号。在此情况下,可以选择的物理特性可以是,例如,电的、光学的、化学的或其组合。当然,本发明不限于选择上述物理特性,为此目的,可以选择任何其他适当的特性。
在本发明的实施例中,第一测量通道2a是利用微流体毛细管实现的。微流体毛细管可以中包括多个特征,以进一步改善本发明的实施例的性能。例如,微流体毛细管可以被构造为包括空腔(未显示)。空腔可以,例如,适合于存储检测反应物3,检测反应物3可以以粉末的形式,或通过烘干在空腔的表面上,装入空腔中。在两种情况下,在第一测量通道2a中注入通常是液体形式的样本,将导致检测反应物3溶解,并与被分析物4发生反应。通过在微流体毛细管的制造阶段掺入检测反应物3,可以避免在较后的阶段,例如,当向第一测量通道2a引入样本时,可能产生的任何复杂情况。这样的复杂情况的示例包括检测反应物3与样本中的碎屑的凝结,这可能妨碍样本中的被分析物4的检测。
为了改善被分析物4(如果存在于根据本发明的实施例的接受测试的样本中的话)与对应的检测反应物3的反应,可以使检测反应物3化学地链接到可以专门与被分析物4结合的至少一个受体。关于这一点,可以如此选择检测反应物3,以便包括染料颗粒,其表面带有一种受体的职能,这种受体已知与样本中的待检测的被分析物4发生反应并与被分析物4结合起来,以形成网状生成物6。
下面将给出有关可以用于本发明的实施例的适合于检测流感病毒的受体的类型的进一步的细节。
设备1可以适合于检测各种不同的被分析物4,包括,诸如,例如,病毒和细菌之类的不同类型的病原体。作为示例,下面将一般性地描述用于检测流感病毒的设备1的应用。
已知流感病毒与存在于细胞表面上的糖结合。还已知,可以通过,例如,流感病毒的特定的唾液酸末端残基在聚糖受体上如何显示,来区别流感病毒。组合起来,此信息有利地应用于本发明的实施例中,用于检测存在于样本中的流感病毒。具体来说,从图2可以看出,在本发明的实施例中,检测反应物3的颗粒的表面带有聚糖受体7的职能。通过交联剂8,可以使聚糖受体7用于显示特定唾液酸末端残基9,后者对应于期望检测的流感病毒。
现在将参考图3,该图示意性地显示了存在于根据本发明的实施例的要测试的样本中的流感病毒10将如何与其表面如参考图2所描述的经过改变的检测反应物3发生反应。从图3可以看出,流感病毒10具有相关联的血球凝集素(HA)成分10a和唾液酸苷酶(N)成分10b。正是血球凝集素成分10a与检测反应物颗粒的唾液酸末端残基9结合。基于这种结合和受体的碳水化合物结构的特性,利用本发明的实施例,可以检测不同类型和株的流感病毒。例如,禽流感HA与α2-3唾液酸受体结合,而人流感HA与α2-6唾液酸受体结合。因此,特定聚糖可以适合于检测特定类型的流感病毒。
在本发明的实施例中,例如,可以使用不同类型的受体来改变诸如,例如,抗体、噬菌体展示分子或红血细胞之类的检测反应物3的颗粒的表面。然而,在优选实施例中,使用聚糖受体,因为与例如抗体受体相比,它们的稳定性增大。此外,对聚糖阵列的研究不断地更新有关不同类型的病毒以及它们与什么类型的受体结合的可用认识,并可以将这些认识有利地用在本发明的实施例中。此外,由于流感病毒进行感染是通过病毒与宿主细胞上的聚糖的结合来传递的,因此,本发明的实施例可以有利地适合于检测新的和传染性的病毒株。
关于与第一测量通道2a相关联并与其连接的显微结构5,可以根据网状生成物6的估计的大小、形状、至少一个化学性质或其组合,来进行配置。通过根据网状生成物6的一个或多个已知特性定制显微结构5的过滤能力,本发明的实施例的性能可以得到进一步的改善,因为网状生成物停留在显微结构中进而被检测到的概率进一步增大。
本发明的实施例不限于使用具有第一测量通道2a的一个显微结构5,而是可以包含更多的显微结构与第一测量通道2a一起使用。图4示意性地显示了这种情况。关于这一点,不同的显微结构5,5a,5b被配置为彼此具有不同的过滤能力。通过,例如,显微结构的过滤能力的渐变,从而,其中之一比其他的具有较高/较低的过滤能力(例如,显微结构5b的过滤能力>显微结构5a的过滤能力>显微结构5的过滤能力),可以推导出样本中的被分析物浓度和/或网状生成物在测量通道中形成的程度。
参考图8,该图显示了根据本发明的设备1的另一个实施例。设备1在一个外壳21中包括两个测量通道2a和2b。测量通道2a,2b按如下方式包括不同的部分/单元:公共样本采集单元14、公共样本处理单元24、通道部分2a1,2b1,以及连接通道2a2,2b2。下面,如果公开双通道实施例的特征,应该理解,这样的特征也被视为针对只包括一个测量通道的实施例的公开,除非这样的特征固有地需要双通道配置作为基础。
样本采集单元13中的外壳21的上部的开口13a允许初始装入样本等份。优选地,开口13a的直径大约为8mm。此尺寸允许人工地使用吸液管、棉棒或微吸液管简单装入样本,无需在设备上占用很大地方。优选地,样本采集单元13是一个空腔,几个毫米长,优选的高度6毫米,从而可以允许容纳几十到几百微升的样本。样本采集单元13连接到样本处理单元24,在样本处理单元24内安置了材料或结构,以从样本中过滤微粒和细胞。材料可以是玻璃纤维或过滤纸或薄膜,带有大于1或几个微米的孔。优选地,由样本处理单元24代表的空腔优选地可以包含多达100微升的样本。样本处理单元24连接到通道部分2a1和2b1。优选地,每一个通道部分2a1,2b1宽400微米,深50微米,长30毫米,总容积为0.6微升。具有这样的尺寸的通道部分的流体阻力较低,不太大,从而防止由于重力而发生液体不均一的填充正面。
用于形成网状生成物6的检测反应物3,优选地可以是化学品、酶、蛋白质、盐,及其他试剂,优选地,沉积在通道部分2a1,2b1的上半部分。优选地,当要沉积少量的化合物时,沉积是使用喷墨完成的,或通过使用标准吸液技术,或者对于较大的量,通过人工吸液。可以在如图8所示的通道部分2a1,2b1的第一部分,沉积0.1微升典型体积的检测反应物,并冻干。如果需要较大体积或更方便地沉积,也可以在测量通道的也被称为样本采集单元14或样本处理单元24的部分直接沉积。
在图8中,被分析物4表示为圆点、检测反应物3表示为叉,而微粒表示为小点。
每一个通道部分2a1,2b1的末端都连接到过滤器形式的显微结构5。优选地,显微结构5由圆柱子组成,圆柱子具有大约为5微米的直径,被大约为5微米的间隔距离呈六角形地隔开。优选地,柱子与通道部分2a1,2b1具有相同高度。显微结构5可以具有大约5毫米的长度,和大致400微米的宽度,类似于通道,但是,也可以使它稍大一些,长一些,用于增大测试的可读性。
优选地,用于与要检测的被分析物4形成网状生成物6的检测反应物3是涂有多个被分析物4配位体副本的颗粒。优选地,这些颗粒是在乳胶或聚苯乙烯中制作的,具有接近水密度的密度,包含强烈地着色的染料,除带有配位体的区域之外,具有化学上惰性的表面。优选地,这些颗粒直径为1微米,使得显微结构5留住具有平均直径大于5个颗粒的网状生成物6。在此情况下,通过非特定的反应彼此发生反应的两个或几个颗粒将不会被显微结构5留住。类似地,非常小的网状生成物6也不会被留住。为检测病毒和H5N1型病毒,优选地,颗粒上的配位体是病毒对其显示了亲合性的糖残基。优选地,使用流感病毒的病毒外壳上的血球凝集素蛋白质来与颗粒上的配位体形成网状生成物。通过使用不同类型的糖残基,可以确定宿主的病毒类型的特征。可以通过使用标准技术,如用于制备聚糖阵列的技术,或用于将化学制品或蛋白质交联到表面的技术,将糖残基交联到颗粒的表面。如果需要只使用一个信号区域检测许多种病毒,则可以用几种聚糖类型来覆盖颗粒。另一种可能性是使用抗体或抗体段作为颗粒上的配位体。也可以用不同类型的抗体来覆盖颗粒。在颗粒上可以使用其他类型的配位体,如红血球、缩氨酸或噬菌体。
优选地,显微结构5后面跟着连接通道2a2,2b2,以及图8中未显示的毛细泵。优选地,连接通道2a2和2b2的尺寸是这样的,使得它们的至少一个尺寸(例如,高度和/或宽度)小于样本处理单元24的最小的尺寸。具体来说,这确保了在连接通道2a2,2b2中存在比样本处理单元24的空腔中更大的毛细管压,以便将液体向前移动。作为最佳方案,毛细泵具有相当于空腔的容积的总容积,在本示例中,大致是100微升。优选地,毛细泵的总容积确定穿过过滤器的液体的容积,并可以用于确定测试所需的总时间。
可以通过增大或缩小泵中的结构的关键尺寸,加速或减慢毛细泵中的液体的流动。在第一近似中,在毛细泵中间隔较远的结构将比间隔较近的结构生成较小的毛细力和较小的流速。然而,如果结构在毛细泵中太靠近,则流体阻力将大大地影响泵的填充速率。另外,包括几个颗粒的聚合体可能会阻塞具有间隔太窄的结构的毛细泵。优选地,使用彼此相隔20微米并形成六角点格的六角形结构。这些结构的尺寸和高度与毛细泵的外部尺寸一起可以变化,以便确定泵的可以用液体填充的总容积。毛细泵可以包括具有不同的容积并生成不同的毛细管压力的区域,以增大或缩小穿过设备的液体的流速。优选地,毛细泵在其末端具有一个或几个通气通道,以确保空气可以被填充设备的液体替换。通气通道可以通过大的、开口的通气空腔延长,生成非常小的毛细管压力。在此情况下,空气通过通气通道和通气空腔逃脱,液体填充通气通道,但是,停止在通气通道和通气空腔之间的结合区域。一个备选方案是让通气通道和/或通气空腔是憎水的。如果使用COC,这可以通过在覆盖设备的其他区域的过程中利用金来掩盖通气通道和/或通风空腔而完成。
本发明的实施例不局限于使用单个测量通道,可以包括更多的测量通道,如图8中作为示例所显示的。关于这一点,作为示例,本发明的实施例可以包括再一个测量通道,下面简称为第二测量通道2b。可以选择使具有关联的显微结构的第二测量通道2b的特性不同于第一测量通道2a的特性,从而获得对样本和/或样本中检测到的被分析物的进一步的洞察。例如,第二测量通道2b可以被配置为不同于第一测量通道2a,不同之处在于所述第二测量通道2b至少具有不同的相关联的流体动力学和/或化学特性。关于流体动力学特性的不同,在本发明的实施例中可以包含不同级别的敏感度。例如,可以选择使第一测量通道2a的毛细泵比第二测量通道2b慢一些。因此,相对于第二测量通道2b,可以从与第一测量通道2a相关联的结果获得较高的敏感度输出。本发明的实施例中的第二或更进一步的测量通道也可以各自被配置为具有与第一测量通道2a的关联的化学特性不同的关联的化学特性。例如,可以使第二测量通道2b的内壁这样,以便与第一测量通道2a相比,样本和/或检测反应物3粘到其内壁的概率进一步降低。以此方式,由于样本和检测反应物3之间反应的概率增大,测量通道阻塞的概率缩小,进一步改进了本发明的实施例的性能。
在本发明的实施例中,第二测量通道2b可以被配置为不同于第一测量通道2a,使得网状生成物6形成为具有不同的特征。作为示例,第二测量通道2b可以被配置为与第一测量通道2a包括相同的检测反应物3。因此,它们将检测到相同的被分析物4,如果存在于样本中的话。通过如此配置第二测量通道2b使得与在第一测量通道2a中的情况相比,网状生成物6形成为具有不同的构成特征,可以确定被分析物4的浓度。关于这一点,并作为示例,可以选择构成特征为测量通道的长度。关于这一点,可以如此配置第二测量通道2b使得样本与检测反应物3反应以形成网状生成物6,以及与第二测量通道2b相关联的显微结构采集网状生成物6的操作可以比在第一测量通道2a中更短的长度内发生。由于与第一和第二测量通道2a,2b相关联的显微结构拥有基本上相同的特征,因此,由与第二测量通道2b相关联的显微结构采集的网状生成物6的浓度将必定高于在第一测量通道2a中采集的浓度。获得的有关样本中的被分析物4的浓度的认识,有利地,可以应用于确定实施对人的治疗。
此外,通过应用本发明的实施例,以周期性地确定被分析物4的浓度,可以,例如,完成监视服用的药物的效果,病毒的潜伏期。
在本发明的实施例中,第二测量通道2b可以被配置为不同于第一测量通道2a,不同之处在于所述第二测量通道2b包括不同的检测反应物3。以此方式,也可以扩展本发明的实施例的应用,以便对于其他被分析物同时进行检测,如果存在于样本中的话。在此情况下,样本也可以在其中存储了对应于其他被分析物的检测反应物3的第二测量通道2b中流动。可以由与第二测量通道2b相关联并与其连接的显微结构5,采集通过样本中的其他被分析物和第二测量通道2b中的检测反应物3的反应形成的网状生成物6。这提供了本发明的实施例可以被配置为例如同时检测不同的流感病毒A和B的优点。
为提供样本采集的便利性,在本发明的一个实施例中,样本采集单元14包括棉棒,此特征从图5可以最清楚地看出。图5涉及本发明的一个实施例,其中显示了包括拉长的外壳21的设备1,在外壳21内,形成了测量通道2a,在末端,连接了样本采集单元14。样本采集单元14可以使用添加的化学制品制备棉棒,以便对样本的处理可以初始化。
通常,本发明的实施例中的给定测量通道2a是微流体毛细管,并具有微米标度的尺寸。因此,这可能对在视觉上检测过滤的网状生成物6构成挑战。为了减轻这一问题,在本发明的实施例中提供了查看区域15,该查看区域被配置为增强过滤的网状生成物6的视觉检测,此特征从图5最清楚地看出。在优选实施例中,查看区域15是在对应于第一和/或第二测量通道的显微结构5被连接的区域的上方所提供的窗口。在优选实施例中,窗口包括基本上透明的材料,和/或包括放大镜的材料。
现在参考图6,示意性地显示了根据图5的设备的实施例,外壳21的盖子22与外壳21的基座23分离。
优选地,外壳21用塑料材料制成,在高温下对塑料材料进行模压或模压灌注。可以使用诸如聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或环烯烃共聚物(COC)之类的材料。COC是优选的,因为它在机械方面和化学方面是耐久的塑料,它不透水性极好,对可见光和紫外光透明。优选地,通过组合如图5所示的诸如基座23和盖子21之类的两个匹配部件形成外壳21,并且在一个部件或两个部件中添加检测反应物3。优选地,基座23被模压,以定义测试所需的最细微的微流体结构,而盖子21在采集网状生成物6的区域具有光学透明的窗15a。例如,用于过滤网状生成物6的显微结构6被模压在基座上,以防止必须准确地组合两个部件,从而形成整个显微结构5。优选地,基座23中的任何结构都具有相同的厚度,以简化高精度模具的制造,因为难以制备带有不同的高度的具有小的和大的特征的模具。
为了生成可以将液体从例如如图5和6所示的用户用来装入样本的药棉块或棉棒排出到毛细泵的毛细压力,设备中的表面,具体来说,外壳21的内表面优选地是可湿润的。可以通过短暂地暴露于氧基血浆中或暴露于通过使用深紫外光和氧产生的臭氧中,使塑性表面可湿润。另一种可能性是利用钛和金覆盖外壳的基座的内表面。优选的方法是使用溅射方法,沉积2纳米的钛和10纳米的金。钛层用作塑料和金之间的助粘剂,从而确保金可坚固地粘附到塑性材料。盖子的内表面没有金,以确保在应该看到指示器的区域材料的良好透明性。作为替代,可以通过使用金属漏板或遮蔽蒸镀,有选择地在盖子的内表面的某些区域溅射金。新沉积的金是亲水的,并可以被一层链烷硫醇(alkanethiols)覆盖。优选地,用聚乙烯(乙二醇)功能的链烷硫醇覆盖金,使金表面亲水并排斥蛋白质。
根据图6的设备1进一步包括样本采集通道11,该通道被配置为单方向地连接到样本存储单元12。在此情况下,可以将多余样本导入样本采集通道11,然后引向存储它的样本存储单元12。样本采集通道11被配置为使得样本流是单向的,即,在样本存储单元的方向,不能在其流动通路中回转。多余样本的意思是,在样本在测量通道中流动之后剩余的任何样本容量。在样本存储单元12中采集的样本可以用于进一步的测试。在此情况下,可以将样本存储单元12分离并加盖,用于合适地送到场外进行进一步的测试。作为替代,也可以对本发明的实施例进行加盖,并进行运送用于进行进一步的研究。
从图6可以看出,样本采集单元43被配置为用于采集要测试的样本。在本发明的实施例中,经由样本采集单元,从人/动物采集要测试其存在的特定被分析物的样本,然后,将样本添加到一个或多个测量通道2a,2b中。样本采集单元14进一步包括至少一个样本处理单元(未显示)。通过此特征,可以完成对样本的预处理,例如,以改变其物理特性,从而改善本发明的实施例在检测给定被分析物4时的性能。这样的物理特性可以包括,例如,pH、粘度、透明性、稳定性和离子强度。关于这一点,样本采集单元14可以被配置为包括至少一个过滤器(未显示)。通过在样本采集单元14中包括过滤器,变得可能降低从人/动物采集的要测试的样本中存在的粘液、组织碎片,细胞等等进入和/或阻塞测量通道中的样本的流动路径的概率。以此方式,可以进一步改善本发明的实施例的性能。
对连接到给定测量通道的显微结构5中采集的网状生成物6的视觉检测取决于形成的网状生成物6的浓度。为了补偿由显微结构5采集的网状生成物6的下降的可见度,如果形成的浓度下降,则可以设计测量通道2a,2b使其在它连接到其关联的显微结构5的区域具有预定义的几何形状18。关于这一点,在本发明的实施例中,如此选择几何形状,以便增强由显微结构5采集的网状生成物6的视觉检测。例如,测量通道2a,2b,可以包括它连接到其相关联的显微结构的梯级。这在图7中进行了显示。可视区域15允许用户监视三个通道2a、2b、2c的显微结构5。每一个显微结构都是在被设计为通道中的梯级的相应通道的一部分中来实现的。不是扩大显微结构所在的区域的每一个通道的通道结构以便改善用户的可见度,一个更有效的方式是在通道的垂直部分实现显微结构,如此,可以防止扩大整个设备。这种成梯级状的几何形状通过更好地使用设备的宽度方向的可用空间,增大了测试结果的可读性。在包括期望数量的测量通道时,也可以应用此特征,无需改变本发明的实施例的形状因数。例如,在本发明的实施例中,可以实现少一些的但是较宽的测量通道,作为替代,可以包括多一些但是比较窄的测量通道,这两种做法将都用于增强与测量通道相关联的显微结构5中采集的网状生成物6的视觉检测。
参考第一测量通道2a所描述的特点不限于第一测量通道2a,也可以应用于本发明的第二或另外的测量通道。
上文纯粹是通过示例来描述本发明的,在本发明的范围内,可以对细节进行修改。
描述中所公开的每一个特征,在适当的情况下,可以独立地或以任何适当的组合来提供权利要求和附图。

Claims (29)

1.一种用于检测样本中的被分析物的设备,包括:
包括对应于要被检测的被分析物(4)的检测反应物(3)的至少第一测量通道(2a),以及
与所述第一测量通道(2a)相关联的至少显微结构(5),
其中,当所述设备正在使用中时,将所述样本引入所述第一测量通道(2a),并通过所述第一测量通道(2a)朝向所述显微结构(5)传播,使得如果所述被分析物(4)存在于所述样本中,所述被分析物(4)与所述检测反应物(3)发生反应,以形成网状生成物(6),并且所述显微结构(5)被配置为过滤所述网状生成物(6)。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述网状生成物(6)提供光学可读取的信号。
3.根据权利要求1或2所述的设备,进一步包括被配置为指示所述显微结构(5)对所述网状生成物(6)的过滤的指示器。
4.根据权利要求1,2或3所述的设备,进一步包括带有至少相关联的显微结构的至少第二测量通道(2b)。
5.根据权利要求4所述的设备,其中,所述第二测量通道(2b)被配置为不同于所述第一测量通道(2a),不同之处在于所述第二测量通道(2b)至少具有不同的相关联的流体动力学和/或化学特性。
6.根据权利要求4或5所述的设备,其中,所述第二测量通道(2b)被配置为不同于所述第一测量通道(2a),使得所述网状生成物(6)形成为具有不同的特征。
7.根据权利要求4或5所述的设备,其中,所述第二测量通道(2b)被配置为不同于所述第一测量通道(2a),不同之处在于所述第二测量通道(2b)包括不同的检测反应物。
8.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,其中,所述测量通道(2a)包括微流体毛细管。
9.根据权利要求8所述的设备,其中,所述微流体毛细管被设计为使得所述网状生成物(6)的形成是可控制的。
10.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,其中,所述测量通道(2a)被配置为至少包括用于存储所述检测反应物的空腔。
11.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,进一步包括查看区域(15),从该查看区域(15)来看所述过滤的网状生成物(6)在视觉上是可检测的。
12.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,其中,所述第一和第二测量通道(2a,2b)中的至少一个被配置为基本上在它连接到与其对应的所述显微结构(5)的区域中,具有预定义的几何形状。
13.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,进一步包括样本控制通道,所述样本控制通道被配置为检验所述样本的交叉反应性。
14.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,进一步包括被配置为监视对给定被分析物(4)的测试的测试控制通道和/或区域。
15.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,进一步包括样本采集通道(11),被配置为单方向地连接到样本存储单元(12)。
16.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,进一步包括样本采集单元(14),被配置为用于采集要测试的所述样本。
17.根据权利要求16所述的设备,其中,所述样本采集单元(14)进一步包括至少一个样本处理单元(24)。
18.根据权利要求16或17所述的设备,其中,所述样本采集单元(14)进一步包括至少一个过滤器。
19.根据权利要求16,17或18所述的设备,其中,所述样本采集单元(14)包括棉棒。
20.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,其中,与所述第一和第二测量通道(2a,2b)中的至少一个相关联的所述显微结构(5)的过滤能力是根据所述网状生成物(6)的估计的尺寸、形状、至少一个化学特性或其组合进行配置的。
21.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,包括与所述第一和第二测量通道(2a,2b)中的至少一个相关联的另一个显微结构(5),被配置为具有不同于与相同测量通道相关联的所述显微结构的过滤能力。
22.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,其中,所述检测反应物(3)包括光学可检测的材料。
23.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,其中,使所述检测反应物(3)化学地链接到能够专门与所述被分析物(4)结合的至少一个受体。
24.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,其中,所述第一和第二测量通道(2a,2b)中的至少一个被配置为进一步至少包括抑制剂。
25.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,其中,所述第一和第二测量通道(2a,2b)中的至少一个被配置为进一步至少包括用于与所述被分析物(4)发生反应的中间反应物。
26.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,其中,所述被分析物(4)包括病原体。
27.根据前面的任何一个权利要求所述的设备,其中,所述被分析物(4)包括流感病毒。
28.根据前面的任何所述权利要求所述的设备,其中,所述被分析物(4)包括流感病毒A。
29.一种用于检测样本中的被分析物的方法,包括下列步骤:
提供包括对应于要被检测的被分析物(4)的检测反应物(3)的至少第一测量通道(2a),以及
提供与所述第一测量通道(2a)相关联的至少显微结构(5),
所述方法进一步包括下列步骤:
通过所述第一测量通道(2a)将所述样本朝向所述显微结构(5)传播,使得如果所述被分析物(4)存在于所述样本中,所述被分析物(4)与所述检测反应物(3)发生反应,以形成网状生成物(6),并通过所述显微结构(5)过滤所述网状生成物(6)。
CN200880117000.2A 2007-11-29 2008-10-30 用于检测样本中的被分析物的设备和方法 Active CN101896273B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07121895 2007-11-29
EP07121895.2 2007-11-29
PCT/IB2008/054525 WO2009069023A2 (en) 2007-11-29 2008-10-30 Apparatus and method for detection of an analyte in a sample

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101896273A true CN101896273A (zh) 2010-11-24
CN101896273B CN101896273B (zh) 2014-10-01

Family

ID=40380091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880117000.2A Active CN101896273B (zh) 2007-11-29 2008-10-30 用于检测样本中的被分析物的设备和方法

Country Status (8)

Country Link
US (3) US9012136B2 (zh)
EP (1) EP2234723A2 (zh)
JP (1) JP5357174B2 (zh)
KR (1) KR101253391B1 (zh)
CN (1) CN101896273B (zh)
CA (1) CA2701069C (zh)
MX (1) MX2010005579A (zh)
WO (1) WO2009069023A2 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2010005579A (es) 2007-11-29 2010-06-01 Ibm Aparato y metodo para deteccion de un analito en una muestra.
EP2512647A2 (en) * 2009-12-18 2012-10-24 Abbott Point Of Care, Inc. Biologic fluid analysis cartridge
ES2765865T3 (es) 2015-01-14 2020-06-11 Bio Rad Laboratories Sistemas y procedimientos de análisis de sangre
EP3248012B8 (en) 2015-01-23 2019-11-13 Bio-Rad Laboratories, Inc. Immunoblotting systems and methods
JP7302148B2 (ja) * 2018-08-03 2023-07-04 株式会社ニコン 流体デバイスキットおよび流体デバイス

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001085341A1 (en) * 2000-05-12 2001-11-15 Pyrosequencing Ab Microfluidic devices
US20030049833A1 (en) * 1998-06-24 2003-03-13 Shuqi Chen Sample vessels
US20060018797A1 (en) * 2003-12-17 2006-01-26 Inverness Medical Switzerland Gmbh Microfluidic separation of particles from fluid
KR100764022B1 (ko) * 2006-10-02 2007-10-08 포항공과대학교 산학협력단 응집반응을 기초로 하는 혈액형 진단용 미세 유체 바이오칩

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69319427T2 (de) 1992-05-01 1998-12-10 Univ Pennsylvania Analyse bei messung des durchflusswiderstandes
US6953676B1 (en) * 1992-05-01 2005-10-11 Trustees Of The University Of Pennsylvania Mesoscale polynucleotide amplification device and method
CA2152756A1 (en) 1994-06-28 1995-12-29 Tadakazu Yamauchi Method and device for specific binding assay
US5707799A (en) 1994-09-30 1998-01-13 Abbott Laboratories Devices and methods utilizing arrays of structures for analyte capture
KR100675698B1 (ko) 1999-08-06 2007-02-01 써모 바이오스타, 인크. 완전한 샘플 처리 능력을 포함하는 자동화된 진료 검출 시스템
US7052831B2 (en) * 2000-09-29 2006-05-30 Becton Dickinson And Company Detection of multiple analytes from a single sample using a multi-well, multi-analyte flow-through diagnostic test device
US20030045001A1 (en) 2001-08-29 2003-03-06 Deborah Burgess Immunochromatographic test strip with arcuate sample application zone for ease-of-use in the field
US20040259076A1 (en) 2003-06-23 2004-12-23 Accella Scientific, Inc. Nano and micro-technology virus detection method and device
EP1691925A1 (en) * 2003-12-17 2006-08-23 Inverness Medical Switzerland GmbH System
DE102004027422A1 (de) * 2004-06-04 2005-12-29 Boehringer Ingelheim Microparts Gmbh Vorrichtung zur Aufnahme von Blut und Abtrennung von Blutbestandteilen
MY147027A (en) * 2005-12-08 2012-10-15 Coris Bioconcept Test device for rapid diagnostics
US7695687B2 (en) * 2006-06-30 2010-04-13 International Business Machines Corporation Capillary system for controlling the flow rate of fluids
US7718420B2 (en) * 2006-10-10 2010-05-18 Postech Academy-Industry Foundation Microfluidic biochip for blood typing based on agglutination reaction
MX2010005579A (es) 2007-11-29 2010-06-01 Ibm Aparato y metodo para deteccion de un analito en una muestra.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030049833A1 (en) * 1998-06-24 2003-03-13 Shuqi Chen Sample vessels
WO2001085341A1 (en) * 2000-05-12 2001-11-15 Pyrosequencing Ab Microfluidic devices
US20060018797A1 (en) * 2003-12-17 2006-01-26 Inverness Medical Switzerland Gmbh Microfluidic separation of particles from fluid
KR100764022B1 (ko) * 2006-10-02 2007-10-08 포항공과대학교 산학협력단 응집반응을 기초로 하는 혈액형 진단용 미세 유체 바이오칩

Also Published As

Publication number Publication date
US20120214153A1 (en) 2012-08-23
MX2010005579A (es) 2010-06-01
US9012136B2 (en) 2015-04-21
WO2009069023A3 (en) 2009-07-16
US20110117539A1 (en) 2011-05-19
CA2701069C (en) 2016-03-15
KR101253391B1 (ko) 2013-04-11
WO2009069023A2 (en) 2009-06-04
US9005887B2 (en) 2015-04-14
JP5357174B2 (ja) 2013-12-04
EP2234723A2 (en) 2010-10-06
CN101896273B (zh) 2014-10-01
US9594082B2 (en) 2017-03-14
US20150198596A1 (en) 2015-07-16
CA2701069A1 (en) 2009-06-04
JP2011505555A (ja) 2011-02-24
KR20100081320A (ko) 2010-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7453653B2 (ja) 粒子分離システムおよび方法
CN104042252B (zh) 可旋转的流体样品收集装置
EP2215450B1 (en) Methods and compositions for analyte detection
JP6177529B2 (ja) 多数の試薬セルを有するアッセイ装置
CN103212454B (zh) 具有可控样品大小的测定装置
Hoang et al. Measuring neutrophil speed and directionality during chemotaxis, directly from a droplet of whole blood
CN104042253B (zh) 可旋转的盘形流体样品收集装置
TW201243056A (en) Systems and methods for sample use maximization
WO2005085796A2 (en) System and method for integrating fluids and reagents in self-contained cartridges containing sensor elements
CN101896273A (zh) 用于检测样本中的被分析物的设备和方法
WO2012105721A1 (ja) 3次元紙マイクロ検査診断用チップ
CA3056414A1 (en) Biochip having microchannel provided with capturing agent for performing cytological analysis
JP2013148585A (ja) 増加した感度を有する低体積のアッセイ装置
JP2018515777A (ja) アッセイデバイス中の液体試料の流動を改善する方法
JP2014153366A (ja) 試薬区画の堆積パターン
CN105675859B (zh) 一种迷宫式微流体延时流动操控单元
US20030143637A1 (en) Capture layer assemblies for cellular assays including related optical analysis discs and methods
JP5706300B2 (ja) 測定チップ、センサシステムおよび測定方法
CN102841196A (zh) 微免疫检测仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant