试剂向基质材料的应用的制作方法

专利名称：试剂向基质材料的应用的制作方法
试剂向基质材料的应用本发明整体上涉及用作测试装置的、具有应用于其上的试剂的基 质材料。本发明的一方面涉及试剂向基质材料的应用。本发明的另一 方面涉及该测试装置本身，其引入携带试剂的基质材料。该装置对分 析测定中使用的试剂和基质材料具有特殊的应用，尤其是生产包含取 样器以及任选的测试结果指示器的自容式测定装置，所述取样器包括 基质材料和试剂。对于被怀疑存在于样品中的被分析物的现场测试，使步骤数目、 测试组分的数目以及试剂处理的量最小化是很重要的。许多商业上可 得的测试由取样器和某些类型的用于将新取得的样品输送至实验室以 进行更精细分析的输送单元组成。然而，这种做法由于对取样器、输 送介质和输送单元本身提出要求而具有很多缺点。最重要的是承认在 由实验室得到测定结果方面有不可避免的推迟。为了克服这些缺陷，开发了不同类型的现场测试。存在某些已知 的自容式测定装置，其负载了通过与被分析物反应检测该被分析物的 试剂。例如通过可视的变化显示阳性结果。通常，这类测定装置在基 质材料上负载试剂，然后加入样品以用于检测。这类测定装置的公知实例为怀孕检测和测定尿样中的蛋白、蛋白 7jC解酶和白细月包的才企测。其它具体的实例如下。例如在US-4，278,763、 US-4，299，917和US國4，657,855中公开了这 类的检测、组合物和试剂。这些发明使用接连用不同的试剂浸渍然后 干燥的滤纸。为了进行测试，需要有收集尿液的装置。将尿液收集后， 将其应用于测试装置的样品接收位置或将试纸与尿液接触。US-5，049,358公开了确定试样中诸如白蛋白或本周蛋白等蛋白质的存在和浓度的装置和方法。US-2004/0214339涉及4企测含水的被测液体中的蛋白质的方法和 装置，其中緩冲液维持该测定的pH。
US-6,397,690和US-6,378,386涉及对表面清洁度进行定量的程序 和工具。所述程序通过测定擦拭前后的反射率损失而测量颗粒表面污 染。US-6，770,485涉及检测生物材料的方法，特别是用于检测例如微 生物、生物毒素等生物战试剂的测定、方法和试剂盒。该专利公开的 方法中，首先通过拭子或衬垫或类似的材料收集样品。当与一种或多 种试剂接触时，蛋白的存在产生可检测的信号(如颜色)。除了用蛋白 指示剂浸渍的试纸之外，试纸也可包括糖和pH检测剂。也可提供单 独检测这些的试纸。US-5，981,287涉及用于测定屋尘的方法，其中用蛋白检测剂处理 该屋尘。当将蛋白检测剂应用于过滤器时，过滤部件中的灰尘材料显 示颜色。通常，基质材料可采用多种形式，但通常为吸收性材料， 一个实 例为纸幅(paper web)。由纸幅制成的常规产品具有数个重要的性质。 通常它们被用于清洁或擦拭并且因此应该具有高吸收性和良好的伸展 特性。例如，US-6，649，025描述了由分开的层片(plies)制成的擦拭产品， 在该产品每一面上具有不同的表面特性。第一和第二外层片能够彼此 层压。其能够被模压和嵌套在一起。该专利中公开的产品旨在并尤其 适于清洁和纟察亮任何表面或物体。概括地说，可以通过使用含有测定所需的所有必需试剂和功能的 紧凑型测定装置来完成测定的进行。在很多测定中，可能使用两种或 多种试剂，该试剂在取样之前、之中或之后相混合。为满足这些需要， 已引入了其它的技术方案，如具有分开的试剂贮液器的间隔结构。对 于不同类型的分析已开发了数种样品测定装置，其目的是更易于在实 验室和非-实验室环境中取样。对于非-实验室环境，使用非-液体试剂 也很方便，其容易运输和解决废物丟弃的问题。通常在这样的测定装置中，试剂被应用于基质材料，通常被浸渍 于吸收性基质材料中。这产生容易使用的检测。已知有多种应用试剂 的技术。然而，4艮多这些已知的技术耗时且昂贵。通常这些已知的技 术易于出错。已知技术的某些实例如下。 可追溯到20世纪70年代末期,US-4，046，513和GB-1，601，283中 公开的一类技术是使用冲压印刷技术，例如丝网印刷或胶版印刷将试 剂应用到基质材料上，其中将具有置于其上的试剂的接触元件冲压到 基质材料上。更近期开发的技术如下。EP-0,342,771(以及相关案例US-5,763,262、 US-2001/0023075和 US-2002/0187561 )提供了喷雾传递方法，其中通过使用商业印刷装置 将试剂通过小孔喷嘴以细的液流形式应用于基质。该方法还使用声振 动和电场以控制试剂的应用。US-5,958，790公开了通过将纸在含有试剂的溶液中孵育而将试剂 浸渍于硝化纤维纸中的方法。该方法非常耗时。US-5，252，496使用了线喷雾方法以便将抗体应用于膜。另外， US-5,149,622公开了将试剂滴加于过滤器，以及可选择地，使用被喷 雾或被分配至基质材料中各种图案区域。EP-1,107,004公开了使用非-紧凑型印刷技术将试剂应用于非-吸 收性基质的亲水目标区域，其中将微-滴流指向该基质。术，其中使用喷墨印刷技术将试剂滴的阵列置于图案中。液池、毛细管和喷嘴在内的印刷系统。总之，用于将试剂应用于基质材料的技术已经变得越来越精密， 技术上越来越复杂。很明显，这对技术方法提出了要求。本发明的第 一方面涉及将试剂应用于基质材料的技术的改进。根据本发明的第一方面，提供了将试剂或具有负载于其上的试剂 的颗粒应用于基质材料的方法，所述方法包括在接触辊旋转并且该接 触辊与基质材料相对运动时，将该接触辊与基质材料接触，将试剂或 颗粒印刷于基质材料上，其中该接触辊具有置于其上的试剂或颗粒， 该颗粒具有负载于该颗粒上的试剂。根据本发明的第一方面，还提供 了具有通过该方法被应用的试剂或颗粒的基质材料。已经发现，通过开发这样的接触印刷技术，实现了在短时间内可 以大量生产的便宜、快捷和生产-友好的方式。例如，下文中描述的实
施方案使用了通常印刷领域中标准的巻带式(roll to roll)印刷技术和设 备。这样标准的巻带式印刷技术能够实现品质一致的高速、大量生产。 所实施的方法与手工实施的技术或使用精密的喷雾或喷墨型方法 的技术有明显不同。本发明使用的方法比那些已知的技术更强大，并 且因此可用于大规模的连续流动生产。类似地，该方法不象已知技术那样容易发生品质变化。具有应用于其上的试剂的基质材料含有测定所必需的试剂并随时 可用，所以在适用于临床或卫生学现场测试的独立的测定装置中特别 有用。例如，测定装置可包括取样器和测试结果的指示器。由于不需 要读取测试结果的装置，其应用价值也很高。这种印刷技术的使用还具有有利于将试剂或颗粒以预定的图案应 用于基质材料的优点。例如，可选择预定的图案以便在试剂或颗粒的 位置处增加样品浓度，或者该预定的图案可以是一个或多个能够协助 使用者的文字数字符号。这可以通过最初将试剂或颗粒置于图案中的 接触元件上而实现。该方法可适用于印刷液体形式例如溶液形式的试剂，^旦同样可适 用于印刷负载于颗粒上的试剂。有用的应用是在色谱测定中。另外， 该方法可类似地适用于印刷未负载有任何试剂的颗粒。该试剂可以是任何类型，包括单独化合物或混合物。本发明可特 别适用于能够对样品中至少一种化学或生物被分析物进行测定的试剂 或能够检测样品pH的试剂。 一种有利的试剂为配体或抗配体。下文 给出了有用的试剂的某些进一步的具体实例。基质材料可以是能够负载所述试剂或颗粒的任何类型，包括但不 限于基质、纸、膜或浸片(dipslide)。通常基质材料是吸收性的，因此 试剂或颗粒浸渍基质材料，这有利于试剂或颗粒的保留。吸收性材料 的类似应用可有利于加入样品以与试剂或颗粒反应。因此，本发明特 別适用于在测定装置中，特别是在适于现场检测的测定装置中使用的 基质材料。在这样的装置中，该基质材料还可被封装在形成测定箱或 测定盒的框架(mounting)中。可通过选择基质材料来选择基质材料的吸收能力。基质材料可以 是例如但不限于织造的或非-织造的纤维素、纤维胶、聚丙烯、聚酯、 聚酰胺、或其混合物。基质材料可具有表面结构或可成皱状以增加该吸收性材料的表面"芯吸"(wicking)性质。也可调节基质材料的厚度 以达到期望的吸收能力。更有利地，可存在至少一层与基质材料层压的另外的材料。层压 材料可具有多种不同的目的，其某些实例如下。也可使用不同的层压 程序以改善样品在基质上的分离和聚集。另外的材料可以是在基质材 料的一侧或两侧上的不渗透性的层。该另外的材料可以为装置提供附 加的硬度。该另外的材料可以是半-渗透性材料层，例如在取样过程中 减少或防止试剂从基质材料中浸出或渗漏。本发明的第二方面涉及引入基质材料的测试装置的操作的改善， 所述基质材料负载有试剂。根据本发明的第二方面，首先提供了测试装置，其包括两层不渗透性层；和一层置于所述不渗透性层之间的基质材料， 所述基质材料带有试剂，并且该不渗透性层之一具有多个与该基质材料匹配的开口 ，并且可通 过该开口将样品应用于基质材料。为了进行测试或测定，可将样品通过开口应用于所述基质材料， 并因此应用于该基质材料上带有的试剂。与下文所述的单个大开口相 比，通过提供多个开口可获得特殊的优点。可以观察到，提供多个开口的结果是增加了与试剂的反应强度， 并因此改善了测试结果，例如使得颜色变化更明显。实现这种结果的 原因并没有被完全理解，但是认为由于如下文所述的基质材料中的毛 细作用实现该结果。因为样品在每一开口下与所述基质材料接触，所 述开口可被看作在每一开口下提供单独反应的进行。这导致基质材料 在开口下的每一位置被:样品局部饱和，并且该样品向每一开口的外围向外扩散。相信这造成浓度屏障，该浓度屏障在局部导致更强的反应。 多个开口还能够帮助通过每一 开口的边缘从表面提取样品，在表 面被挖空的不渗透性层中形成所述开口。
根据本发明的第二方面，其次提供了测试装置，其包括 两层不渗透性层；置于所述不渗透性层之间的基质材料，该不渗透性层之一具有与 该基质材料匹配的至少一个开口 ，并且可通过该开口将样品应用于该 基质材料；以及通过所述至少一个开口伸出的半-渗透性层，所述半渗透性层由半 -渗透性材料制成，其能够允许样品从其中通过，而限制试剂的回流。所述半-渗透性层的优点在于取样过程中减少试剂从该基质材料 浸出或泄漏。另外，其减少水分浸出或泄漏回取样表面。为了更好地理解，现参考附图
通过非限制性实施例描述本发明的 实施方案。在附图中图l是预处理工艺设备的图解；图2是试剂印刷工艺设备的图解；图3是层压工艺设备的图解；图4是由层压的基质材料形成的测试装置的分解透视图；并且图5是测试装置的一实施方案的分解俯视图；并且图6是测试装置的另一实施方案的分解俯视图。首先描述了可操作以实施接触印刷技术的设备，该接触印刷技术 适于通过印刷将试剂应用于基质材料。更确切地，所述设备将试剂浸 渍在基质内，其包括通常用于印刷文件而不是制造诊断试验的高速、 大量的标准巻带式印刷技术。该巻带式技术本身是已知的，但其将被 描述至为实现本发明所必需的程度。设计该设备以将包含溴曱酚绿、乙酸、乙酸甲酯和醇的溴曱酚绿 (BCG)试剂应用至基质材料。除此之外，应当注意到该技术不限于 BCG,通常使用类似的技术均能够将任何试剂应用于基质。该技术同 样可适用于使用负载试剂的颗粒。将试剂负载在颗粒上对为配体或抗 配体的试剂具有特别的应用。颗粒可以是任何类型、材料或尺寸，例 如乳胶颗粒、胶体金颗粒或磁性颗粒。颗粒可以是有色的或无色的。在该实施方案中，基质材料l是纸幅，但应该注意到，该基质材 料可以是任何形式，优选为吸收性的，以有利于其在测定装置中的应 用。基于溴曱酚绿化学的蛋白测定的巻带式制造可以被分为三个单独的阶段，即l)基质材料的预处理，2)将试剂溶液印刷在测试基质上， 以及3)将印刷的测试基质与 一 层或多层辅助层进行层压，以形成紧凑 形式的具有一层或多层的测试实体。现将描述用于实施这三个阶段的 所述设备，但应该注意到，这些阶段不需要以给定的顺序实施。通过在酸浴中洗涤基质材料1或通过将所需要的酸溶液直接印刷 到基质材料上进行基质材料1的预处理。所述酸能够是任何类型的酸 (如柠檬酸、乙酸、抗坏血酸、酒石酸)，并且其功能是緩沖该测试基 质的微小pH变化。因此，其增加测试的可靠性和稳定性。通过洗涤 方法进行的预处理包括将基质材料1浸入到含有预定pH的酸的酸浴 中，直至基质材料l完全润湿，然后将其干燥一段时间。通过印刷进 行的预处理能够是巻带式方法或断续型(stop-and-go type)方法。图l是预处理工艺设备20的图解，设备20使用巻带式照相凹版 印刷作为应用预处理的印刷技术，并使用柠檬酸作为预处理试剂。在 图l及后面的图中，箭头表示基质材料1的流动方向。预处理工艺设 备20配置如下。开口盘21含有预处理酸22。接触辊23部分浸没在酸22中，使 得当接触辊23旋转时，将酸22沉积在接触辊23上。接触辊23面向 压力辊24与基质材料l接触，压力辊24位于基质材料1的对侧，并 且也与基质材料l接触。擦拭器25配置为紧靠着接触辊23,以便当 接触辊23旋转时，在其与基质材料1接触之前除去过量的酸22。在操作中，接触辊23和压力辊24以相同的速率旋转，同时在二 者之间加入基质材料1,使得基质材料相对于接触辊23和压力辊24 移动。接触辊23将酸22从盘21转移至基质材料1，并且在来自压力 辊24的压力下通过与基质材料1接触而将酸22印刷在基质材料1上。试剂32在本实施例中为BCG,使用与上述的用于预处理阶段的 印刷技术相同的常规印刷技术实施试剂32的应用。具体地，图2是使 用巻带式照相凹版印刷作为应用试剂32的印刷技术的试剂印刷工艺 设备30的图解。试剂印刷工艺设备30配置如下。
开口盘31含有试剂32。试剂32的粘度可为5 cP至5000 cP,但 优选的粘度为100 cP至1000 cP之间。接触辊33部分浸没在试剂32 中，使得当接触辊33旋转时，试剂32沉积在接触辊33上。接触辊 33面向压力辊34与基质材料1接触，压力辊34位于基质材料1的对 侧，并且也与基质材料l接触。擦拭器35配置为紧靠着接触辊33， 以便当接触辊33旋转时，在其与基质材料1接触之前除去过量的试剂 32。在操作中，接触辊33和压力辊34以相同的速率旋转，同时在二 者之间加入基质材料1，使得其相对于接触辊33和压力辊34移动。 接触辊33将试剂32从盘31转移至基质材料1 ，并且在来自压力辊34 的压力下通过与基质材料1接触而将试剂32印刷在基质材料1上。在试剂印刷工艺设备30的情况下，并且与预处理工艺设备20不 同，通过具有预定图案形式的凹部的接触辊3 3来应用照相凹版印刷工 艺，这样将试剂32置于接触辊33的凹部中，并将试剂以该凹部的预 定图案应用于基质材料1。可使用任何适于试剂应用的预定图案。一 类预定图案是一个或多个文字数字符号，例如一个或多个字母或符号、 或其组合。这些可例如表示测定的结果，例如通过术语表示，例如"干 净，，、"脏，，、"阳性"、"+，， 、 ( "++，， 、 "+++，，等)、"阴性，， 或"。可将基质材料1与另外层48层压。通常，通过使用巻带式方法或 断续型方法实现这样的层压，但优选前者。适合的层压工艺设备40 显示于图3中并配置如下。在层压工艺设备40的第一部分4a中，使用与上述的用于预处理 阶段和试剂阶段的印刷技术相同的常规印刷技术将胶粘剂42应用于 基质材料l。具体地，第一部分4a使用巻带式照相凹版印刷作为应用 胶粘剂42的印刷技术并配置如下。开口盘41含有胶粘剂42。接触辊43部分浸没在胶粘剂42中， 使得当接触辊43旋转时，胶粘剂42沉积在接触辊43上。接触辊43 面向压力辊44与基质材料l接触，压力辊44位于基质材料1的对侧， 并且也与基质材料l接触。擦拭器45配置为紧靠着接触辊43，以便
当接触辊43旋转时，在其与基质材料1接触之前除去过量的胶粘剂 42。在操作中，接触辊43和压力辊44以相同的速率旋转，同时在二 者之间加入基质材料1，使得其相对于接触辊43和压力辊44移动。 接触辊43将胶粘剂42从盘41转移至基质材料1,并且在来自压力辊 44的压力下通过与基质材料1接触而将胶粘剂42印刷在基质材料1 上。在层压工艺设备40的第二部分4b中，将基质材料1上的胶粘剂 42干燥。在第二部分4b中，由多个阀辊(valve ro11)46使基质材料通过 干燥器47，干燥器47将热空气应用于基质材料1上的胶粘剂42。在层压工艺设备40的第三部分4c中，通过使用胶粘剂42进行粘 着而将另外层48与基质材料1层压。使用阀辊49加入基质材料1和 另外层48,使二者在一对压力辊50之间互相接触。压力辊50将压力 施加于基质材料1和另外层48，使胶粘剂42将基质材料1和另外层 48粘合在一起。在室温下操作压力辊50以施加例如0.5 bar至10 bar, 优选2bar至4bar的压力。胶粘剂42可为热胶粘剂或冷胶粘剂。如果胶粘剂42是冷胶粘剂， 可将其以液体形式加入到基质材料上，并在层压另外层48之前在第二 部分4b中干燥。另一类可使用的有用的冷胶粘剂是紫外(UV)固化胶 粘剂。在这种情况下，不使用用于干燥胶粘剂42的第二部分4b,而 是可使用应用UV辐射固化胶粘剂42的部分。如果胶粘剂42是热胶 粘剂，则胶粘剂42是热塑性材料，并且在超过玻璃化转变温度的温度 下将其加到基质材料1上。在这种情况下，在第二部分4b中的干燥是 不必要的，但然后使用压力和温度以将基质材料1和另外层48粘合在 一起。在层压工艺设备40中，将胶粘剂42应用于基质材料1,但也可 将胶粘剂42应用于另外层48。如果需要，层压工艺设备40能够被用于层压更多的另外层。另外 层42可采用多种不同的形式。可能的另外层的实例(其可以任意组合 的形式使用)包括
a) 用作加强层(stiffener)和/或保护层的塑料材料；b) 用作图案和/或保护层的不渗透性材料；c) 用作保护层的半渗透性材料；以及d) 用作附加样品吸收层的芯吸膜(wicking membrane)。 上述设备20、 30和40中所用的基质材料1和另外层48的厚度通常为1 jLtm至500 /mi，但优选为1 jtmi至100 /mi。在上述设备中，加入基质材料1的速度与辊的圆周速度相同，例 如与接触辊43和压力辊44的圆周速度相同。同样，每一对对置的辊， 例如接触辊43和压力辊44的尺寸相同。然而，这些特征在不同的应 用中可以变化，例如使用不同直径的辊以及以彼此不同的速度操作和/ 或以不同于基质材料1的的速度进行操作。测试装置60显示于图4并且将描述如下。可使用上述设备2、 3 和4形成测试装置60，简单地通过切掉来自层压工艺设备40的连续 基质材料1输出的一部分以形成测试装置60。测试装置60包括具有应用于其上的试剂并与三层另外层层压的 基质材料1层，该三层另外层即邻近基质材料l的半渗透性层61;半 渗透性层61外的不渗透性表面层62;以及位于与半渗透性层61相对 的一侧并邻近基质材料1的不渗透性基础层63。半渗透性层61是任选的，并且在测试装置60的某些实施方案中 被省略。测试装置60还可任选地在基质材料1和不渗透性基础层63之间 包括芯吸层64以增强基质材料1对样品的吸附。不渗透性表面层62和不渗透性基础层63在基质材料1的边缘周 围形成密封。该密封可在层压过程中形成，或可在单独的步骤中形成。除非是以如下所述的受控方式进行，否则不渗透性表面层62和不 渗透性基础层63防止液体到达基质材料。为了允许样品到达基质材料 1，不渗透性表面层62可以是可移动的，否则可包括例如通过移除该 不渗透性表面层的一部分进4于的物理^f务饰而形成的开口 ，以^吏该表面 层不连续。测试装置60的两个实施例显示于图5和6，在测试装置60中表 面层62包4舌开口。在图5的实施例中，表面层62具有在测试装置60—端形成的单 独的开口 65,其暴露半渗透性膜61的区域66,区域66用作接受样品 的取样表面。在使用中，可通过在表面上擦拭测试装置、将液体样品 滴在测试装置60上，或使测试装置的邻近于开口 65的边缘70与固体 样品接触或浸入液体样品中而将该样品应用于区域66。表面层62最 初可包括通过移除表面层62的一部分而形成的开口 65，例如通过在 开口 66的边缘周围的表面层中提供穿孔而形成开口 65。另外，测试装置6具有两个(或通常为任意数目的)切口 67,其形 成于开口 65中，并延伸通过测试装置60的全部厚度以允许从尖锐物 品收集样品，所述尖锐物品例如被使用者滑过切口 67的刀。切口 67和开口 65的大小和形状可根据应用的需要而变化。开口 65可如所述的具有任何大小或形状，例如边缘70的简单切口、短切 口或其部分的延长、短切口的突出，其中所述突出可具有任何大小或 形状。自然地，所述特征也可在测试装置60的长边缘上，而不是在短 边缘70上。在图6的实施例中，表面层62具有多个开口 71。在该实施例中， 有16个开口71,但该数目可以变化。开口71是圆形的，但可具有其 它形状。以规则的阵列排列开口 71，这虽然不是必需的，但其优点是 允许将开口 7i包装在一起。与图5的实施例中的单一开口 65相比， 观察到在图6的实施例中提供多个开口 71可提供更强的测试结果。这 种升高被认为是由于毛细作用使得在上述每一开口 71下面的基质材 料1中形成局部浓度边界。由于每一开口 71的边缘刮擦表面，因此多 个开口 71还帮助将样品从表面分离。在图5和6的实施例中，在开口 65或开口 71外面的表面层62 的剩余部分为使用者形成把手(grip)68。把手68可通过折痕69从开口 65或开口 71分割开。折痕69的角度和把手68的大小和形状可根据 应用的要求而变化。或者，还可将芯吸通道配置为具有小切口的平面的突起，其暴露 测试装置60的横截面图中的试剂基质1。
在使用中，存在着应用于基质材料1的试剂被释放的危险，这造 成试剂从基质材料1向表面或被测物体流动。当为了取样而将表面润 湿时，这种流动可能变得明显，润湿表面是为了帮助样品从表面释放， 从而将样品转移至取样器的基质材料1中，以便使试剂与样品中的被 分析物反应。润湿的基质材料1可能不能防止由高水平的水分造成的 回流，而该高水平的水分是取样过程中^皮引入的。因此，通过不同的方法确保想要的单向流动。一种选择是可选择半渗透性层61的材料以减少或防止试剂从基 质材料1浸出。例如，半渗透性层61可由疏水性层制成。合适的疏水 性材料为非织造的聚丙烯材料。根据应用，所述材料可以是永久性或 非永久性疏水的或亲水的。当基质材料1被被测表面润湿后，所用的 材料抑制试剂从基质材料1流出。类似地，其抑制样品回流至所述表 面。从卫生学的角度，这是非常重要的特征，因为这减少或防止可能 含有微生物的样品再次污染所述表面。此外，所述表面在取样后仍保 持干燥并且不成为另外的污染问题的平台。由延伸穿过开口 65或开口 71的半渗透性层61实现这种效果。这 是由图4所示的构造产生，其中在基质材料61和表面层62之间的半 渗透性层61延伸经过基质材料1的全部区域。然而，半渗透性层61 延伸经过开口 65或开口 71的其它构造也是可能的，例如半渗透性层 61只延伸越过开口 65或开口 71的区域或半渗透性层61在表面层62 前面。防止材料从测试装置60浸出的方法的另一实施例是例如如图5 所示，使用具有开口 65的不渗透性表面层62，其为待进入基质材料 61的润湿的样品提供芯吸表面、通道或任何区域。开口 65的构造可 以是简单的切口或被设计用于到达近距离(close quarters)的突起。任选地，不渗透性表面层62和不渗透性基础层63中的一层或两 层在邻近开口 65或开口 71的区域处为透明的。当测试结果是可见的 变化时，这允许观察基质材料1以确定该测试结果。可设计测试装置60以便在试剂被应用于基质材料1的位置处增加 样品的浓度。 一种选择是例如通过印刷技术向基质材料1应用緩和剂，
由緩和剂完成样品浓度的增加。另 一种选择是例如通过印刷以能够增 加浓度的图案应用不渗透性油墨。緩和剂或不渗透性油墨的图案可为 任何适当的图案，所述技术在其它领域是已知的并且被用在用于清洁 的擦拭器产品中。例如，緩和剂或不渗透性油墨的图案可以是槽、栅 格或圆环的浮雕排列，以降低液体的扩散和/或改善液体流动并在小的 表面区域中集中。为了促进样品从样品表面分离，测试装置60可包括适当的层压层，例如选择具有对样品分离有利的表面结构的不渗透性表面材料。用于样品分离的图案可以是浮雕的槽、球粒(nodules)或类似的图案， 并且可以是材料图案的一部分或可以在测试制造过程中被浮雕在所述 材料上。该表面结构也可以被用于将分离的样品集中在基质材料1上。 如对印迹表面图案所述，可将不渗透性压层穿孔以在吸收性材料层上 形成表面图案。另一选择是使用非渗透性材料层以便为测试装置60提供期望的 硬度和形状。所述材料还能够形成容纳基质材料1的套(housing)。因 此，基质材料1可被封装入框架(箱或盒)中，该框架(箱或盒)支持基质 材料1并为检测创造能够实现更长保存时间的条件。该套可包含为应 用样品的穿孔和为检测被分析物的显示。根据样品和使用者的要求， 整个测试装置60可具有期望的形状和大小。另 一选择是使用具有液体隔室(liquid compartment)的泡罩包装，该 液体隔室含有液体或凝胶样表面润湿剂。该隔室可以是通过分离的组 装过程形成的与测试装置60相连的分离部件。例如通过从一侧推泡罩 包装并使其破裂而释放润湿剂。还可能例如通过使用用于试剂的印刷技术进行印刷而将传导材料 应用于基质材料1。这样的传导材料能够将测试装置60与外接电源连 接，以例如能够加温或加热测试装置60。可以加温或加热测试装置60 并同时使用BCA试剂，以提高蛋白检测的灵敏度。BCA方法的灵敏 度取决于时间和温度。因此，还可以使用测试时间以提高灵敏度。将 测试装置60加温和加热到+40。C至100。C，优选55。C，也能够4全测还 原性糖，该还原性糖在室温下不能被检测到。此外，使用电流能够对
带有不同电荷的化合物进行电泳分离。此外，其能够通过电方法放大 检测信号。在电泳分离的情况下，例如使用用于试剂的印刷技术，可 以将凝胶应用于基质材料1。
类似地，例如使用用于试剂的印刷技术，可以将能源以薄膜电池
(有时称为纸电池)的形式应用于低功耗应用中，例如Enfucell有限公 司和VoltaFlex公司所制造的类型中。
在更精密的应用中，可通过另外将底物或或培养基应用于基质材 料1或测试装置60的其它组成部分而实现选择性或非选择性微生物生 长，例如使用用于试剂的印刷技术。所述培养基可以是选择性的或非 选择性的，并且可以是干燥的或随时可用的形式。所述培养基可与传 导材料或薄膜电池联合使用，所述传导材料或薄膜电池被配置为提供 样品的加温或加热至适当的温度，通常为30°C至45°C,优选37。C。 这可以例如通过将电流通过电阻丝或将电流通过基质材料1上的两个 电才及之间而实现。
对于更具体的分析，应用于基质材料1的试剂可以是任何配体或 抗配体，该配体或抗配体能够被浸渍到基质内/上以能够检测到所选的 生物才示"i己。
在许多测试装置中，试剂发生反应，其产生可见的变化。在这样 的情况下，测试装置60的外表面可印刷有参照板(reference panel),其 表示基质材料中不同变化的含义。例如，参照板可将不同的颜色与不 同的反应强度关联，并因此在某种程度上对测试进行校准。
可单独或以任意组合应用测试装置60的上述特征。确实，它们还 可被应用于通过与接触印刷不同的其它技术将试剂应用于基质材料的 测试装置中。
如已提到的，所述试剂可以是任何形式。现仅仅通过实施例的方 式，而不是限制本发明的范围，描述用相应的试剂进行的某些具体的 测试步骤。除非另外指明，所用的方法是标准的化学、生物化学和物 理技术。
类似地，所述样品可以是任何形式。样品可以是液体。在另外的 情况下，样品可以是不为液体的物质，例如生物样品，如蛋白质。在
这种情况下，可用液体，例如用水或緩沖溶液润湿或弄湿样品以帮助
其转移至基质材料l。在这种情况下，半渗透性膜61允许样品以悬浮 液或溶液的形式ii过该膜。
可如下应用蛋白质测试程序。该程序使用能够与低浓度蛋白质反 应的试剂组合物。该试剂组合物可使用任何已知的蛋白质检测方法，
包括但不限于溴曱酚绿(BCG)、邻苯三酚红、考马斯亮兰、二辛可宁 酸(BCA)-铜-配合物。试剂与蛋白质之间的相互作用产生可见的或4义器 可检测到的和/或仪器可测量的结果。根据该程序，用测试装置60擦 拭润湿的表面。可通过使用用于向样品表面添加润湿剂的单独装置实 现润湿，或通过含有预定量的润湿剂的隔室实现润湿，所述隔室连接 于测试装置60以便可被打开并释放以润湿待取样的表面。取样过程中 施加于表面的压力迫使含有水分的样品通过半渗透性层61。留在样品 表面的过量水分可通过如上所述的暴露芯吸通道的开口 65吸收进基 质材料1。相同的芯吸通道还可被用于从液体中获得样品。如果样品 含有蛋白质，其与基质材料1中提供的试剂反应。这会导致试剂的颜 色从黄-橙色变为绿色，因此这可通过透明的半渗透性层61在视觉上 被定性或定量地4企测。
可如下应用pH检测程序。通过将应用于基质材料1的预处理酸 22调节至中性pH范围，或通过选择具有中性pH的试剂基质材料， 如上所述的BCG试剂还可,皮用作pH指示剂。BCG试剂的pH指示剂 性质可^皮用作独立的pH斥企测或通过将样品接触区域分割为pH-和蛋 白质测量区域而被用作蛋白质和pH的同时检测。
可以作为诊断试剂盒的一部分提供测试装置60。这样的试剂盒适 用于本方法并且通常用于诊断和评估从表面得到的样品中的蛋白质以 用于卫生学监控。试剂盒的内容要适用于该试剂盒旨在应用的测定形 式。通常试剂盒包括上述的测定装置60或非层压的含有试剂的基质材 料1，所述试剂用于检测如蛋白质、碳水化合物、糖、pH、配体或抗 配体，通过颜色或沉淀产生而指示其存在。通常，试剂盒可包括用于 特殊测定的其它试剂或组分，例如緩冲液、沉淀剂、标记和/或检测装 置。在一实施方案中，试剂盒可包括指示装置，例如包装说明书，其 指示试剂盒的使用者关于试剂盒的内容和测定形式。
权利要求
1.将试剂或具有负载于颗粒上的试剂的所述颗粒应用于基质材料的方法，所述方法包括当接触辊旋转并且所述接触辊与所述基质材料相对移动时，通过将所述接触辊与所述基质材料接触，将所述试剂或颗粒印刷在所述基质材料上，所述接触辊具有置于所述接触辊上的所述试剂或所述颗粒，所述颗粒具有负载于所述颗粒上的试剂。
2. 如权利要求1所述的方法，其中使接触元件与所述基质材料接 触的所述步骤用压力辊实施，所述压力辊位于所述基质材料的与所述 接触元件相对的 一侧，所述压力辊与所述基质材料接触并旋转。
3. 如权利要求1或2所述的方法，还包括通过使所述接触辊旋转 通过试剂或所述颗粒的盘，将所述试剂或所述颗粒置于所述接触辊上， 所述颗粒具有负载于所述颗粒上的试剂。
4. 如权利要求3所述的方法，还包括使用擦拭器除去过量的试剂 或具有负载于所述颗粒上的试剂的颗粒。
5. 如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中以预定的图 案将所述试剂或所述具有负载于所述颗粒上的试剂的颗粒置于所述接 触元4牛上。
6. 如权利要求5所述的方法，其中以预定的图案将所述试剂或所 述具有负载于所述颗粒上的试剂的颗粒置于所述接触元件的凹部。
7. 如权利要求6所述的方法，其中所述预定的图案包含文字数字 符号。
8. 如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述试剂具 有5cP至5000 cP的粘度。
9. 如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，还包括将所述基 质材料与另外材料层进行层压。
10. 如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，所述方法是应 用能够测定样品中至少 一种化学或生物被分析物的试剂的方法。
11. 如权利要求IO所述的方法，其中所述被分析物为蛋白质、碳 水化合物、糖、配体或抗配体。
12. 如权利要求10或11所述的方法，其中所述试剂为配体或抗 配体。
13. 如权利要求1至9中任一权利要求所述的方法，所述方法是 应用能够检测样品pH的试剂的方法。
14. 如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述基质 材料是吸收性的。
15. 如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，还包括将传导 材料应用于所述基质材料。
16. 如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，还包括将培养 基应用于所述基质材料。
17. 如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，还包括将凝胶 应用于所述基质材料。
18. 具有被应用于其上的试剂或颗粒的基质材料，所述颗粒具有 负载于所述颗粒上的试剂，当接触辊旋转并且所述接触辊与所述基质 材料相对移动时，通过将所述接触辊与所述基质材料接触，将所述试 剂或所述具有负载于所述颗粒上的试剂的颗粒印刷在所述基质材料上 而形成所述基质材料，所述接触辊具有置于所述接触辊上的所述试剂 或所述颗粒。
19. 如权利要求18所述的基质材料，具有至少一层与所述基质材 料层压的另外材料层。
20. 如权利要求19所述的基质材料，其中所述至少一层另外材料 层包括在所述基质材料的 一侧或两侧的不渗透性层。
21. 如权利要求19或20所述的基质材料，其中所述至少一层另 外材料层包括半渗透性材料层，所述半渗透性材料层能够允许样品穿 过所述半渗透性材料层、同时限制所述试剂或所述颗粒的回流，所述 颗粒具有负载于所述颗粒上的试剂。
22. 如权利要求21所述的基质材料，其中所述半渗透性材料是疏 水性的。
23. 如权利要求21所述的基质材料，其中所述半渗透性材料是非 织造的聚丙烯。
24. 如权利要求18至23中任一权利要求所述的基质材料，具有 至少一个形成于其中的切口 。
25. 如权利要求18至24中任一权利要求所述的基质材料，包括 在应用所述试剂或所述颗粒的位置处增加应用于所述基质材料的样品 浓度的手段，所述颗粒具有负载于所述颗粒上的试剂。
26. 如权利要求18至25中任一权利要求所述的基质材料，还包 括用于帮助将样品从表面分离的手段。
27. 如权利要求18至26中任一权利要求所述的基质材料，还具 有应用于所述基质材料上的下列中的任意一种或多种培养基、凝胶、 传导材料或薄膜电池。
28. 如权利要求18至27中任一权利要求所述的基质材料，还具 有应用于所述基质材料上的培养基和用于加热或加温所述培养基的传 导材料或薄膜电池。
29. 如权利要求18至28中任一权利要求所述的基质材料，适用 于临床或卫生学4企测。
30. 测试装置，包括权利要求18至29中任一权利要求所述的基 质材料。
31. 试剂盒，包括权利要求30所述的测试装置和緩沖溶液。
32. 测试装置，包括 两层不渗透性层；以及 配置在所述不渗透性层之间的基质材料层， 所述基质材料携带试剂，并且所述不渗透性层之一具有多个与所述基质材料匹配的开口 ，并且 通过所述开口将样品应用于所述基质材料。
33. 如权利要求32所述的测试装置，其中所述开口是圆形的。
34. 如权利要求32或33所述的测试装置，其中所述开口的大小 一致。
35. 如权利要求32至34中任一权利要求所述的测试装置，还包 括延伸经过所述至少一个开口的半渗透性层，所述半渗透性层由能够 允许样品通过所述半渗透性层同时限制所述试剂回流的半渗透性材料 制成。
36. 如权利要求35所述的测试装置，其中所述半渗透性材料是疏 水性的。
37. 如权利要求35所述的测试装置，其中所述半渗透性材料是非 织造的聚丙烯。
38. 如权利要求35至37中任一权利要求所述的测试装置，其中 所述半渗透性层配置在所述基质材料层和所述不渗透性层中具有所述 至少一个开口的所述层之间。
39. 如权利要求35至38中任一权利要求所述的测试装置，其中 所述不渗透性层的一层或两层在邻近所述多个开口的区域中是透明的。
40. 测试装置，包括 两层不渗透性层；配置在所述不渗透性层之间的基质材料层，所述不渗透性层之一 具有至少一个与所述基质材料匹配的开口 ，并且通过所述开口可将样 品应用于所述基质材料；以及延伸经过所述至少一个开口的半渗透性层，所述半渗透性层由能 够允许样品通过所述半渗透性层、同时限制所述试剂回流的半渗透性 材料制成。
41. 如权利要求40所述的测试装置，其中所述半渗透性材料是疏
42. 如权利要求40所述的测试装置，其中所述半渗透性材料是非 织造的聚丙烯。
43. 如权利要求40至42中任一权利要求所述的测试装置，其中 所述半渗透性层配置在所述基质材料层和所述不渗透性层中具有所述 至少 一 个开口的所述层之间。
44. 如权利要求40至43中任一权利要求所述的测试装置，其中 所述不渗透性层的一层或两层在邻近所述至少一个开口的所述区域中是透明的。
45. 如权利要求40至44中任一权利要求所述的测试装置，其中 所述至少一个开口包括多个开口。
46. 如权利要求45所述的测试装置，其中所述开口是圓形的。
47. 如权利要求45或46所述的测试装置，其中所述开口的大小 一致。
48. 如权利要求32至47中任一权利要求所述的测试装置，具有 形成于所述测试装置中的至少 一个切口 。
49. 如权利要求32至48中任一权利要求所述的测试装置，包括 在携带所述试剂的位置处增加应用于所述基质材料的样品浓度的手 段。
50. 如权利要求32至49中任一权利要求所述的测试装置，还包 括用于帮助将样品从表面分离的手段。
51. 如权利要求32至50中任一权利要求所述的测试装置，其中 所述试剂能够用于测定样品中至少 一种化学或生物被分析物。
52. 如权利要求51所述的测试装置，其中所述被分析物是蛋白质、 碳水化合物、糖、配体或抗配体。
53. 如权利要求51或52所述的测试装置，其中所述试剂是配体 或抗配体。
54. 如权利要求32至53中任一权利要求所述的测试装置，其中 所述试剂能够检测样品的pH。
55. 如权利要求32至54中任一权利要求所述的测试装置，其中 所述基质材料是吸收性的。
56. 如权利要求32至55中任一权利要求所述的测试装置，其中 所述基质材料还携带下列中的任意一种或多种培养基、凝胶、传导 材料或薄膜电池。
57. 如权利要求32至56中任一权利要求所述的测试装置，所述 基质材料还携带培养基和用于加热或加温所述培养基的传导材料或薄 膜电池。
58. 如权利要求32至57中任一权利要求所述的测试装置，适用 于临床或卫生学检测。
59. 如权利要求32至58中任一权利要求所述的测试装置，其中 所述基质材料携带负载于颗粒上的所述试剂。
60.试剂盒，包括权利要求32至59中任一权利要求所述的测试 装置和緩沖溶液。
全文摘要
通过接触印刷方法将试剂或具有负载于其上的试剂的颗粒应用于基质材料，例如在该接触印刷方法中，将该基质材料与旋转的接触辊接触、在该接触辊上具有该试剂或该颗粒，该颗粒具有负载于其上的试剂，以便将该试剂或该具有负载于其上的试剂的颗粒转移至该基质材料。这样的接触印刷方法允许高速和大量生产测定装置。
文档编号G01N33/52GK101213449SQ200680024127
公开日2008年7月2日 申请日期2006年5月15日 优先权日2005年5月20日
发明者威利-麦斯·哈伊瓦, 安娜·卡萨·凯尔玛, 胡阿尼·卢奥托拉 申请人:欧雷恩诊断公司