用于检测样品中分析物的基于试剂盒的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及一种一次性试剂盒，其适用于检测流体样品中的分析物的存在。该试剂盒被设计成提供“芯片实验室”功能，包括多个样品存储容器和分析隔室/通道。本发明还涉及一种基于阀盘的阀门系统，有助于通过最小化使用公共通道，从存储容器向分析通道和检测器输送样品，这降低了交叉污染的风险。
【专利说明】用于检测样品中分析物的基于试剂盒的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求申请日为2011年3月10日的美国临时专利申请N0.61/451，402的优先权，其全部内容以引用的方式被合并在此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及分析物检测领域。更具体地，本发明总体上涉及一种用于检测流体中分析物的系统和方法。特别地，本发明涉及采用半封闭的微流体网络和自动检测及定量的用于检测和/或获得样品中分析物的分析测量的基于试剂盒的系统。
【背景技术】
[0004]用于检测样品中存在某种分析物的方法和设备，对于从食品制备到国土安全再到创伤护理等多个【技术领域】是至关重要的。例如，由于人为疏忽或生物恐怖袭击导致的食品致病菌污染，对公众构成了巨大的威胁。食源性致病菌的快速检测是维护食品安全的关键步骤。
[0005]当前用来检测污染物(例如，微生物、毒素和农药)和/或获得污染物水平的定量数据的方法通常很繁琐、价格昂贵并且存在相当长的时间延迟。许多已知的用于完成此类任务的分析系统很大并且价格昂贵，需要专门的培训和实验室控制。此外，许多可用的系统专用于鉴定和/或定量仅一种或几种污染物。特别重要的是获得分析信息特别是生物污染的分析信息所需的很长的从数小时到数天的延迟时间。
[0006]及时查明污染物是最重要的。例如，在食品制备过程中，在加工流程的开始和结束时，迫切需要证明细菌浓度低于阈值水平。由于获得测试结果的时间滞后，目前的检验规程会导致食品加工流水线相当长的停工时间。
[0007]还有很多其他应用可以从更低成本、更少复杂性并且更快响应时间的分析系统中获益。除了食品安全，这些应用可能包括国防、军事、环境监测、化学处理和医疗或临床诊断。
[0008]在过去的数年，尤其是在医疗领域，研究人员花费了相当长的时间和精力来开发可以大大加快样品制备和分析物检测过程的即时分析装置。这种装置通常被广泛地称为“芯片实验室”，它们的结构、使用领域和成本可以在很宽的范围内变化。在美国专利8，105, 849和美国专利申请公开2011/0104024中，讨论了属于此类别的示例性装置。
[0009]适用于芯片实验室的潜在应用的一种特定的诊断技术是免疫测定。免疫测定可用于检测农药残留、毒素、蛋白质生物标志物、致病细菌和许多其他物质。免疫测定，特别是酶联免疫吸附剂测定(ELISA)，由于其高特异性和多功能性，已经被作为耗时的平板培养方法的替代广泛应用于快速微生物检测。然而，目前许多基于测试的免疫测定不能提供许多应用的多功能性需要。简化的一步免疫测定测试通常局限于一种或两种分析物的检测(例如，常见的犬心丝虫测试)，并且，基于单个样品的色度变化的人工读取，只能提供“是/否”的结果。多种多样的免疫测定中很多使用微孔板、膜或珠作为载体来固定特定的抗体或抗原。然而，这些方法通常涉及多步骤的手动液体处理，并且因此费力和繁琐。
[0010]最近的研究已经将毛细管柱和微流控芯片引入到免疫测定技术中。毛细管柱和微流控芯片是有利的，因为流通式几何形状更加方便液体处理。此外，这样的毛细管柱和微流控芯片是和自动装置兼容的，这在多种多样的涉及多个试剂添加和洗涤步骤的免疫测定中是关键的。另一个优点是可以减少免疫试剂的消耗，免疫试剂通常是稀缺和昂贵的，由于毛细管的小尺寸，因此可以减少免疫试剂。此外，由于高表面面积与体积比和反应剂的受限扩散，毛细管的几何形状增强了测定动力学。不幸的是，由于运行多个样品通过一个系统时，存在交叉污染风险，因此在生物测定技术中采用毛细管柱和微流控芯片已经慢下来。通常，工程师通过创建复杂的阀门系统来控制样品的流动和毛细通道和管中的样品后清洗来解决这个问题。这样的系统往往是笨重和昂贵的。由于它们是昂贵的，因此，它们不能很好地适用于设计为快速和可靠筛查的一次性试剂盒中。
[0011]存在对用于检测样品中存在的污染物，尤其是生物污染物的快速、准确、灵活和成本效益高的系统的需要。如果污染物存在，则这样的系统还应该提供与污染物的浓度有关的定量数据。这样的系统应该易于使用，并且它的操作不应该需要大量的人员培训。优选地，这样的系统将基于设计用于成本效益高的大规模生产和样本的自动分析的一次性试剂盒。
【发明内容】
[0012]要求保护的本发明包括:用于控制流体流动通过试剂盒外壳的盘。该盘包括具有第一通道的圆形第一面，该第一通道适用在该试剂盒外壳的第一流体孔和第二流体孔之间建立流体连通。
[0013]要求保护的本发明还包括:用于检测流体样品中的分析物的试剂盒，其中该试剂盒包括:试剂盒外壳；与该试剂盒外壳一体的容器；与该试剂盒外壳一体的连接通道；能够在该容器和该连接通道之间建立流体连通的第一阀门；具有入口和出口的反应通道，该反应通道与该试剂盒外壳一体；与所述试剂盒外壳一体的检测通道；能够在(I)该连接通道和该反应通道之间，以及(2)所述反应通道和所述检测通道之间建立流体连通的第二阀门。
[0014]此外，本发明还提供一种用于检测流体样品中的分析物的方法，该方法包括以下步骤:将样品放置在第一容器中；对准第一阀门，以在所述容器和连接通道之间建立流体连通；对准第二阀门，以在所述连接通道、反应通道的入口、所述反应通道的出口和分析物检测通道之间建立流体连通，由此在所述容器和所述分析物检测通道之间建立流体连通；从所述第一容器抽吸样品通过所述反应通道和所述检测通道；以及当所述样品通过所述分析物检测通道时，检测该样品中的分析物的存在。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是根据本发明的试剂盒的分解透视图，并且包括驱动机构；
[0016]图2A是其中试剂盒的外壳以透明形式呈现的视图；
[0017]图2B是图2A中所示的第一阀门的放大视图；
[0018]图2C是图2A中所示的第二阀门的放大视图；
[0019]图3是试剂盒外壳的底部表面的透明视图；[0020]图4A是阀盘和盘托的透视图；
[0021]图4B盘托的一端的透视图；
[0022]图4C是偏压机构的分解视图；
[0023]图5是通过根据本发明的试剂盒的可能的流体流动的示意性视图；
[0024]图6是用于检测流体中的分析物的系统的各个组成部分的示意性视图；
[0025]图7是示出反应通道的横截面的示意图；
[0026]图8示出与根据本发明的试剂盒接合的驱动机构；
[0027]图9示出根据本发明的系统的商用实施例；
[0028]图10提供了由本发明提供的样品分析数据；
[0029]图11是试剂盒外壳的顶部表面的视图。
【具体实施方式】
[0030]在下面的描述中，为了说明，详尽地阐述了很多细节，以提供对本发明的一个或多个实施例的理解。此外，下面的详细阐述是目前基于现有的实验数据，实施本发明的预期的最好的方式。这些阐述并不旨在限制，并且完全是为了示出本发明的一般原理进行的。
[0031]此外，由于本发明的一方面是一种机械装置，因此根据本发明的装置关于附图所示的示例性实施例的结构来描述。本领域的技术人员应该认识到，附图所示和本文所讨论的组件的布置具备优于已知的“芯片实验室”的优点，如减小共用通道的长度，便于制造等。然而，本文所讨论的各个部件的几何布置不应该被解释为对本发明保护范围的限制，本发明的保护范围仅由权利要求来限制。
[0032]方向性术语，如“顶部”和“底部”，用来方便描述，以示出操作过程中各个元件的相对定位和装置的最有可能的方向。本文所讨论的装置能够沿几个不同的空间方向(例如，以某一个角度等等)工作。
[0033]本文所使用的术语“直径”不应以严格的几何学意义被解释为穿过圆心的直线的长度。本文所使用的术语“直径”的意思是为了表达毛细通道或管状结构的横截面尺寸的一般概念。在某些情况下，这些通道可以是圆柱形的，在某些情况下，他们可能类似于封闭的“U”形或矩形。因而术语“直径”应被看作是给出本文所描述的任何特定元件的相对横截面尺寸范围。
[0034]本文所使用的术语“分析物”包括任何能够被检测的物质。例如，术语“分析物”包括生物化合物、无机化合物、周期表中的元素和有机化合物以及任意和所有上述物质的组合。特别是，术语“分析物”是指包括污染物，如杀虫剂、除草剂、化学品、药品、生物流体(如血液、尿、唾液、脑脊液、乳汁、汗液、泪水)、微生物(如病毒、细菌、真菌、原生动物)以及任意和所有上述物质的组合。更具体地，术语“分析物”包括以下物质，如核苷酸、核酸(例如RNA、DNA、mRNA、miRNA, rRNA)、蛋白质、肽、氨基酸、抗体、抗原、半抗原、单糖、多糖、脂类、周期表中的元素、无机化合物、有机化合物以及任意和所有上述物质的组合。
[0035]现在转到图1和图3，本发明的一方面是一种适合用于使用在样品中分析物的快速检测和/或定量中的试剂盒10。在优选的实施例中，试剂盒10包括试剂盒外壳12、第一容器30、连接通道34、能够在第一容器30和连接通道34之间建立流体连通的第一阀门40、具有入口 104和出口 106的第一反应通道38、检测通道102以及能够在连接通道34和一个第一反应通道38之间建立流体连通(I)并且在第一反应通道38和检测通道102之间建立流体连通(2)的第二阀门42。容器、连接通道、反应通道和检测通道与试剂盒外壳是一体的。优选地，根据本发明的试剂盒包括多个与试剂盒外壳一体的凹部和通道，这些凹部和通道能够设置为通过如下文所讨论的阀门彼此流体连通。
[0036]一般来说，根据本发明的试剂盒10的最商业化的实施例，大致可以分为存储部和分析/检测部。试剂盒的存储部大体是容纳第一容器30、清洗容器118(下面讨论)、第一阀门40以及连接通道34的入口的部分。试剂盒的分析/检测部可以被认为是容纳连接通道34的末端、第二阀门42、反应通道38以及检测通道102的部分。这些元件中的每一个以及其他元件将在下面更详细地讨论。
[0037]从试剂盒的外壳12开始,试剂盒的外壳12优选由一块材料制造,并且由第一或“顶部”表面14和与其间隔开的第二或“底部”表面16限定，由此限定外壳本体18。试剂盒的外壳本体18由将顶部表面14和底部表面16间隔开的宽度为“D”限定。
[0038]优选地，试剂盒的外壳12由适合于低成本又可精密制造的材料制造。在优选的实施例中，试剂盒的外壳12由具有适用于所讨论的检测分析物中的相关物理特性(例如化学惰性)的聚合物制造。适用于制造用于许多生物学应用的试剂盒外壳12的示例性聚合物是聚碳酸酯聚合物，例如Lexan,它可从SABIC Innovative Plastics购得。应理解,其他聚合物也可适用于形成试剂盒的外壳12，只要其具有所述必要条件。
[0039]在其最基本形式中，根据本发明的试剂盒的外壳12包括至少一个适于接收和盛装流体样品的容器30、连接通道34和反应通道38。在优选的实施例中，试剂盒的外壳12包括多个容器30 (例如，第一容器、第二容器、第三容器等)和通过一个或多个阀门与连接通道34连接的多个反应通道38。
[0040]现在重点是容器30，容器30与试剂盒的外壳12是一体的，因为它们由试剂盒本体18中的凹部形成。在图1和图3所示的实施例中，容器30是通常位于试剂盒的外壳12的中央部分中的三角形凹部。容器30既可以通过铣磨试剂盒的外壳12形成，也可以通过模制外壳以包括该凹部形成。如图3所示,在优选的实施例中，试剂盒的外壳12包括在试剂盒的外壳12的中央部分中以弧形样式布置的多个容器，每一个适合用于接收含有分析物的流体样品。
[0041]容器30的确切尺寸、形状容积和布置是可变的，并且可以根据特定应用的需要进行调整。例如，用于一种特定分析物的检测技术可能需要几毫升的样品，而另一种可能只需要几百微升。因此，本领域的技术人员可以变换容器的尺寸和形状来满足他们的特定需要。
[0042]在某些情况下，包括到本发明的实施中的测试技术(例如，免疫测定技术)可能需要在测试之前，在样品之后，将试剂引入到反应通道38中。在这种情况下，多个容器30中的一个或多个被用来保持试剂而不是样品。在图1和3所示的实施例中，两个容器30显示出要比其他的稍大一些，并且被标记为30a和30b。它们比其他的大，是因为对于能够处理多个样品的试剂盒，其通常需要用于测试每个样品的足够量的试剂。
[0043]根据本发明的装置的一个重要方面是，一个或多个流体样品从试剂盒的外壳12的样品储存部分到试剂盒的外壳12的分析/检测部分的有效传输。本发明的该方面通过使用一种新颖和高效的阀门及通道系统实现。从某种意义上来说，阀门和通道系统开始于容器30，因为流体样品必须离开样品容器来分析。流体样品通过流体孔20离开各个容器30。每个容器30与流体出孔20直接流体连通。
[0044]流体孔20用作便于从试剂盒的外壳12的一个部分到另一个部分的流体传输的方式。在大多数情况下，流体孔20是垂直的毛细通道或管，其在试剂盒的顶部表面14和试剂盒的底部表面16之间建立流体连通。如图2A，2B和2C所示的外壳的透明视图中最佳示出这些出孔。在其他视图中，如图3，他们被由小孔(圆圈)所代表。通常情况下，至少一个流体孔与每个容器或通道相关联。因此，应该理解的是，当通道或容器被说成相互之间流体连通时，通常存在标志一个通道的终点和另一个通道的起点的流体孔20。
[0045]此外，并且非常一般来说，通过试剂盒的流体的流动遵循一种重复的模式。流体从试剂盒的顶部表面14中的凹部流动通过流体孔到试剂盒的底部表面16上的阀门。阀门通过另一个流体孔将流体传输回顶部表面14，在顶部表面14处流体进入另一个通道。流体流过该通道的长度，然后(经由流体出孔)向下通过试剂盒回到第二阀门，在第二阀门处，流体被有选择地(经由流体孔)分配到另一个顶部表面通道。流体可能再形成一个或两个“顶部到底部”的传输，但是最终使其经过检测器和废物收集器。总之(简单地说)，流体经由底部表面上的阀门在顶部表面的隔室之间存储和流动。以下各段将扩展这一流体流动的总体框架。
[0046]在图3所示的本发明的实施例中，每个容器30具有一个流体孔20，流体孔20建立通过试剂盒的外壳12的本体18的流体连通。流体孔20可通过任何可接受的方式形成在试剂盒的外壳12中，例如铣削/钻孔或模制。通常情况下，流体孔20的直径和多个通道的直径相同或接近。
[0047]流体孔20提供了用于将样品流体从容器30传输到阀门系统的方式。在优选的实施例中，根据本发明的试剂盒10能够分析多个样品和分析物。因此，并且如下面更详细所述，试剂盒10的优选实施例包括两个形式和功能非常相似的阀门系统。为了进行详细描述，每个阀门中基本上相似的阀门部件将使用相同的附图标示。那些基本上不同的部件将采用不同的附图标示。此外，这些图将帮助读者理解各个阀门部件之间的异同。
[0048]我们将从第一阀门40的讨论及其如何便于从一个或多个容器30到连接通道34的样本流体的传输，开始阐述阀门系统。
[0049]如图1所不,第一阀门40包括阀门外壳42。在优选的实施例中，阀门外壳42为圆柱形的。阀门外壳42附接到试剂盒外壳12的底部表面，使得连接到容器30的流体孔20被环绕在阀门外壳42包围的区域内。换句话说，流体孔20与阀门外壳42的内腔流体连通。此外，应当指出的是，在包括多个容器30的实施例中，流体出孔被大体以圆形样式布置。如此布置的意义将在下面阐述。
[0050]优选地，阀门外壳42由与试剂盒外壳12相同的材料制成，但是如果需要，其可以由不同的材料制成。阀门外壳42被通过任何适当的方式牢固地附接到试剂盒外壳12的底部表面16。例如，如图3所示，可以在底部表面16中铣削或模制圆柱状的凹部41，以紧密地接收阀门外壳42。然后，合适的封闭剂/粘结剂可以用来附接这两个部件。替代地，阀门外壳42可以简单地胶粘或以其他方式结合(例如，热结合)到试剂盒10的底部表面16。又一种替代方式是将阀门外壳42与试剂盒外壳12以一体单兀铸造或模制。
[0051]阀门外壳42接收形成整个阀门40的多个部件。这些部件大体显示在图1和图4A至4C中。一个这样的部件是由阀托58支撑的第一阀盘44。阀门40还包括在第一阀盘44和阀门外壳42的底部表面之间提供持久的流体密封接触的偏压机构60。依次讨论每个部件。
[0052]现在转到图1和图4A，通过阀门40的流体的流动大部分由第一阀盘44控制。第一阀盘44部分由圆形第一面46和与圆形第一面46间隔开的圆形第二面50限定，以由此限定盘本体52。第一通道48位于圆形第一面46上。第一通道48适于在试剂盒外壳12的第一容器30和连接通道34之间建立流体连通。当在试剂盒外壳12的存储部分中存在多个容器30时，阀盘44和第一通道48能够在各个容器30和连接通道34之间提供选择性流体连通。本文所用的术语“选择性流体连通”是指，阀盘44能够在一个或多个容器30和连接通道34之间提供连续和离散的流体连通。图5提供了第一通道48和容器/流体孔之间的关系的不意图。
[0053]对于本发明的分析多个样品的试剂盒10的实施例，提供选择性流体连通的性能是至关重要的。提供一个容器30和连接通道34之间的选择性流体连通、同时阻止其他容器和连接通道34之间的流体连通的性能，有助于避免样品的交叉污染，并极大地便于试剂盒的冲洗/清洗功能，该功能进一步避免了交叉污染。在下面将更详细地讨论本发明的试剂盒的冲洗/清洗性能。
[0054]第一通道48由第一端62和通过中间部分与第一端62间隔开的第二端64限定。第一通道48的长度足以能够在试剂盒外壳12的连接通道34(具体地，标志连接通道34的入口的流体孔20)和连接到一个或多个容器30的一个或多个流体孔20之间建立流体连接。第一通道48的第一端62环绕圆形第一面46的中心，在该中心处，它与连接通道34流体连通。第二端64在远离圆形第一面46的中心的点处，在该点处，它将与整合到一个或多个容器30中的一个或多个流体孔20建立流体连通。
[0055]对本领域内的技术人员明显的是，阀门40被设计成通过旋转第一阀盘44使第一通道48的第二端64沿着弧线运动，该弧线使得第一通道(经由流体孔20)与每个容器30形成流体连通。还明显的是，容器30与第一通道48之间的流体连通必然建立容器30与连接通道34之间的流体连通。图5示意性地示出了第一通道48的旋转与容器30 (由它们的流体孔20代表)和连接通道34之间的选择性流体连通之间的机械关系。
[0056]如上所述讨论的，可能形成一种阀盘44，其中第一通道48直接位于圆形第一面46上。这样的布置通常需要形成非常平坦的第一面46和非常平坦的底部外壳表面16，以便于两者之间的流体严密密封。在一致的基础上，这样的精度往往是无法达到的，这可能导致不可接受的产品不合格水平。此外，为了获得这样的精度所做的努力会增加制造成本。
[0057]因此，在第一阀盘44的一个更优选的实施例中，圆形第一面46进一步由第一表面54和第二表面56限定。第二表面56与第一表面54间隔开,并大致平行于第一表面54,以使第二表面56在第一表面54上形成一个凸起的平台。这样的布置，结合优选的构造材料，提供了形成流体通道48的能力，该流体通道48与试剂盒外壳12处于可动流体密封布置，而不需要使用润滑剂和/或封闭剂。
[0058]这里所使用的短语“流体密封”的意思是，本发明的两个部分之间的防止流体向指定的通道外部不期望的泄漏或传输的结构关系。
[0059]第二表面56的形状和几何结构，虽然对于本发明实施不是关键的，但是可以有助于第一阀盘44和阀40的整体性能。如图4A所不的本发明的一个优选的实施例中，第二表面56通常是环形的，与第一阀盘44的中心是同心的，并且具有小于第一阀盘44的直径的直径。这样的布置导致在第一阀盘44的边缘内的略微凸起的环。
[0060]第二表面56还具有从盘的第一面46的中心沿径向向其外边缘延伸的臂66。在优选的实施例中，第一通道48位于第二表面56的这个臂66内。将第一通道48设置于这个臂66内使得该臂给通道提供合适的深度，同时使用柔软的物质环绕该通道，该柔软的物质有助于和试剂盒外壳12形成流体严密密封。同样的原理也适用于由第二表面56形成的凸起的环形环。由偏压机构60 (下面将讨论)所施加的压力使形成环状第二表面56的柔软且低摩擦的聚合物密封阀门40的内部，因而防止样品污染和泄漏。
[0061]关于构造材料，在优选的实施例中，阀盘44由具有足以允许紧靠着试剂盒外壳12的无润滑旋转的摩擦系数的聚合物形成。一般来说，可以想到的是，在大多数情况下，阀盘44将由具有摩擦系数和硬度小于用于制造试剂盒外壳12的聚合物的聚合物材料形成。
[0062]另外，可以想到的是，第一阀盘44将由具有足够的柔顺度和变形性能以与试剂盒外壳形成流体严密密封的聚合物形成。
[0063]这样的聚合物包括聚烯烃。由于它们的商业可用性、相对化学惰性和非常适合于大规模生产的物理性能，聚烯烃是优选的一类聚合物。例如，RTP公司制造的聚烯烃嵌段共聚物，比重为0.89，拉伸强度为7Mpa，拉伸伸长率>500%，拉伸应力为3.1Mpa，撕裂强度为49.lN/mm，硬度(肖氏A)为80，熔融温度为182_227°C，并且模具温度为21_79°C，相对于形成第一阀盘44和对该盘的操作效果良好。聚烯烃的另一个好处是，它们可以经改良以具有特定的应用所需的物理特性。其他具有类似特性的聚合物也适用于本发明的实施中。
[0064]第一阀盘44由盘托58支撑。盘托58可以由任何具有执行其功能的所需强度的物质制造，盘托58用来支撑第一阀盘44，与驱动机构70接合，并且由此使第一阀盘44旋转。在优选的实施例中，盘托58由聚合物制成，以降低制造成本。盘托58可以由与阀盘44相同或不同的聚合物制成。在大多数情况下，可以想到的是，为了延长其使用寿命，盘托将由比阀盘44更硬、更结实的聚合物制造出来。然而，如果开发出来具有适合于执行阀盘44和盘托58的所有功能的强度、柔顺度和摩擦特性的聚合物,则阀盘44和盘托58可以作为一个整体部分形成。
[0065]阀托58包括两部分:支撑平台68和支承心轴72。支撑平台68通常是具有与第一阀盘44相同直径的实心盘，并且固定地附接到第一阀盘44的第二面50。阀盘44可以利用任何合适的方式附接到支撑平台68，例如热结合、粘合剂等。如果阀盘44和阀托58 (和/或支撑平台68)由两种不同的聚合物形成，则使用包覆成型技术形成成一体的阀盘/支撑元件是优选的附接方法。如果采用包覆成型技术，则应小心选择两种与包覆成型技术相容的聚合物，因为不是所有的聚合物的组合可以采用这样的技术结合。
[0066]支承心轴72通常是外直径小于支撑平台68的外直径的圆柱形的管。这在阀门外壳42的内壁和支承心轴72的表面之间形成空间，偏压机构60位于该空间内。偏压机构60是能够通过足够的力迫使第一阀盘44向上紧靠试剂盒的外壳的底部表面16的装置，以在第一通道48和试剂盒外壳的底部表面16之间形成流体严密密封。在图1和图4C中，偏压机构被显示为通过套管59保持在位的拉伸弹簧61，套管59被在阀门外壳42的内腔内固定在位。试剂盒10的设计原型通过延伸穿过阀门外壳42的对准孔63的销(未示出)，将套管保持在位。也可以使用本领域内的技术人员熟悉的其他类型的偏压机构(例如，可压缩O形圈代替弹簧)。选择最终的偏压机构的主要因素是，其执行所需的功能，并且对于一次性装置来说成本效益高。
[0067]支承心轴72还由驱动通道74 (图4B)限定，驱动通道74从与支撑平台相对的端部向上延伸到支承心轴72的内部中。如图1所示,驱动通道74被设计成与驱动机构70,具体地驱动轴78接合。
[0068]在大多数情况下，可以想到的是，驱动机构70包括电动机76和驱动轴78，它们由包括触摸板控制器101的电子控制系统100控制。驱动轴78被驱动通道74接收，以提供用于支承心轴72、盘支撑平台68、阀盘44和第一通道48的受控旋转的方式。
[0069]本领域内的技术人员应该认识到，其他形式的驱动机构可以被用在本发明的实施中。例如，代替使用通道/轴构造，可以采用齿轮机构，其中母齿轮可以被模制到支承心轴的底部中，公齿轮被附接到电动机。
[0070]在本发明的使用两个阀门系统的实施例中，例如，图1所示的实施例中，在完成一系列的试剂盒测试后可以发现，将驱动机构70的电动机从支承架79悬挂，而不是将它们固定地附接到坚实的座，改善了系统的整体性能。这样的布置在图6和图8中示意性地示出，在图6和图8中，电动机76自由地从支承架79悬垂。悬挂电动机的方式可改变。例如，支承架79可以包括两个直径足够大的洞，以使电动机向下降低并穿过这两个洞。直径大于支承架的洞的套圈77可被附接到电动机76的本体。套圈77将搁置在支承架上，并且电动机76将因而被悬挂。导向柱或其他合适的器件可以被放置在支承架上，以阻止由于振动而引起的电动机76的移动。其他合适的悬挂电动机的方法也可以被用在本发明的实施中。
[0071]在驱动轴78和驱动通道74的配合过程中，悬挂马达的使用提供了一些“腾出地”或“余地”。这补偿了在形成装配的阀门和试剂盒外壳12组合的聚合物成型工艺和构造工艺中可能发生的对轻微偏移。例如，由于试剂盒10被设计成批量生产，因此将存在驱动通道74轻微偏离中心，并且和驱动轴78不完全对准的情况。在这样的情况下，即使是最轻微的偏移，仍会在支承心轴72上施加横向载荷。由于偏移的驱动通道和驱动轴导致的施加在支承心轴72上的横向载荷可能破坏阀门40提供的精确的流体传输。
[0072]如图5所示，根据本发明的试剂盒10的优选的实施例中，存在多个位于试剂盒外壳12内的容器30。容器30，或者至少与它们相关联的流体孔20被以弧形模式布置，以便于通过阀盘44的选择性流体连通。当第一阀盘44 (并且因而第一通道48)沿着弧线旋转时，第一阀门40被定位成使第一阀盘44，更具体的第一通道48的第二端64，与每个容器的流体孔20建立流体连通。在操作过程中，第一通道48的第一端64(穿过第一阀盘44的中心的部分)被定位为和标志连接通道34的入口的流体孔20保持流体连通。因而，第一通道48和连接通道34处在持续的流体连通状态。控制系统100操作驱动机构70，驱动机构70旋转第一阀盘44，以使第一通道48的第二端64顺序地和一个或多个流体孔20对准，以在各个容器30和连接通道34之间建立选择性流体连通。
[0073]连接通道34代表帮助限定试剂盒外壳12的几个通道。因此，它的功能、用途和结构的描述适用于本说明书中提到的其他通道。连接通道34是毛细管通道，其具有在试剂盒外壳12的本体18内，且在试剂盒外壳的顶部表面14上的部分。如本文所用的术语毛细管通道包括通过铣削、钻孔、模制或其他方式形成在试剂盒外壳的本体和表面中的通道或管。毛细管通道的尺寸、形状和容积可以根据特定分析过程的需要而改变。例如，可以想到的是，大部分通道将包括圆形或通常半圆形的横截面，取决于它是否穿过试剂盒本体或表面。然而，在一些情况下，梯形或其他横截面形状可能是有益的。一般来说，通道(在长度和容积方面)应该保持尽可能小，以便于最有效使用样品、时间、材料和空间。本领域内的技术人员能够优化满足他们的特别需要的设计参数(例如，尺寸、形状、容积、长度)。
[0074]在优选的实施例中，穿过试剂盒外壳的本体18的毛细管通道(流体孔20)的部分直径在ΙΟμ--至10，000 μ m范围内，更优选的在ΙΟΟμπι至1000 μ m范围内，最优选的在200 μ m至800 μ m范围内。如本领域内已知的，它们可以通过钻孔或模制形成，并且它们的横截面可以在圆形、方形或从业者期望的其他任意几何形状之间改变。
[0075]毛细管通道的沿着试剂盒外壳12的顶部或底部表面延伸的部分通过铣削或模制形成。
[0076]显而易见的是，通道的部分，例如连接通道34，其沿着试剂盒外壳12的表面延伸，本质上是不适合于泵控流体流动的凹槽。因此，通道和凹部形成在外壳中之后，试剂盒外壳12的顶部表面14被聚合物薄片80覆盖，该聚合物薄片80用来封闭试剂盒外壳12的顶部表面14上的所有的凹部和通道。在一定程度上，试剂盒的底部表面16上也存在通道，这些通道也同样被第二聚合物薄片覆盖。图7示意性地图示了形成在试剂盒外壳12的表面上的典型的通道(在这种情况下，反应通道38)的横截面。同样地，通道的横截面的确切的几何形状可以根据从业者的喜好而改变。一般来说，表面的通道的横截面面积(和形状)应该和流体孔的相似，以促进流体平稳地流动通过试剂盒。
[0077]聚合物薄片80可以是任何能够附接到试剂盒外壳12的聚合物。在优选的实施例中，聚合物薄片80很薄，并且可以在使用时被刺破，以提供到各个容器30的入口，并且便于将样品放置其中。在图1中，示例性的穿刺孔被图示为元素81。应该指出的是，该穿刺步骤意味着该试剂盒下被开孔，并且在大气压力下操作。聚合物薄片80的物理性能应该是使它不干扰试剂盒的诊断目的。例如，它不应该干扰对样品的处理(例如，与样品发生反应)，或者，如果在本发明的实施中使用了光学检测器，它不应该具有会妨碍光学检测器的功能的光学性能。而且，聚合物薄片80应该具有被以这样的方式应用到外壳12上所必需的物理性能:它不能下垂到表面通道内并堵塞它们。
[0078]一种这样的适用于制造聚合物薄片80的聚合物是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。该聚合物可以被使用本领域技术人员熟知的热粘合工艺应用到由聚碳酸酯聚合物制成的试剂盒外壳12。
[0079]聚合物薄片80的应用形成封闭的表面通道，例如连接通道34，其具有类似于圆角矩形或半圆形横截面，取决于通道最初是如何形成的。
[0080]再次转到图5，连接通道34在存储于试剂盒外壳12的容器30内的样品和/或试剂与分析部分之间提供流体连通，试剂盒外壳12容纳反应通道38和第二阀门82。穿过连接通道34的样品经由在连接通道34的末端35处的流体孔20进入试剂盒外壳12的分析部分中。连接通道34的末端35邻近第二阀门82，并且二者之间的流体孔20提供连接通道34和第二阀门82之间的流体连通。
[0081]在结构和功能方面，第二阀门82和第一阀门40非常相似。因此，本文仅阐述二者之间的差异。第一阀门40和第二阀门82之间主要的差异是，第二阀门82能够控制流体流同时流动通过三个或更多流体孔20。第二阀门中的阀盘(第二阀盘84)提供此功能。[0082]现在转到图1、图2B、图2C和图4C，除了第二阀盘84的第二表面88，第二阀盘84和第一阀盘44在结构方面相似。(第二阀盘84的第二表面88和第一阀盘44的第二表面56类似。第二阀盘84的第一表面83和第一阀盘44的第一表面54类似。)第二阀盘84的第二表面88被以“具有中心臂的环形”的模式布置，类似于第一阀盘44的第二表面56看到的。
[0083]第二阀盘的第二表面88的中心臂90包括第一通道86，其类似于第一阀盘44的第一通道48。第二阀盘84的第一通道86由第一端85和第二端87限定。第一通道86的第一端85靠近第二阀盘84的中心，并且通道86向第二阀盘84的边缘延伸。在第二阀盘84的中心处，第一通道86与标志检测通道102的起点的流体孔20流体连通。第二阀盘84和检测通道之间的该流体关系在图2A中示出。检测通道102运送流体样品到检测器126，将在下面更详细地讨论。
[0084]第二阀盘84与第一阀盘44主要不同在于，第二表面88的环形部分容纳第二通道92，第二通道92能够在一个或多个反应通道38 (图3)的入口 104和出口 106之间提供流体连通。
[0085]更具体地，第二通道92由弧形部分91和从弧形部分91的一端延伸的径向部分93。第二通道92的弧形部分91沿着并且在第二表面88的弧形部分内延伸了一段距离。如图4C所示，径向部分93从弧形部分91的一端以径向方式朝向第二阀盘84的外边缘延伸。第二通道92的径向部分93被靠近第二阀盘的第一通道86的远侧(外边缘)部分定位，并且与其以距离“B”(图4C)间隔开，该距离“B”等于反应通道38 (图3)的入口 104和出口 106之间的弧形距离。
[0086]还应当指出的是，如第一阀盘44，第二阀盘84中的通道不需要容纳在由第二表面88形成的凸起的平台内，但可以形成在平坦的第一表面上。但是，由于前面所述的原因，使用凸起的第二表面88是优选的。
[0087]第二通道92的构造允许第二通道92在两个不同但同心的圆中的流体孔20保持持续的流体连通。更具体地，如图2B、图2C和图3所示，连接通道34的出口定位在第二通道92的弧形部分91上方，而反应通道的入口 104和出口 106同心地定位在第二通道92的弧形部分91的外部(即，更靠近第二阀盘84的外边缘)。图11示出了具有连接通道34的替代定位的试剂盒外壳12的顶部表面14。在讲解旁路通道120的详细描述部分中更详细地讨论图11。
[0088]随着第二阀盘84的旋转，第二通道92的径向部分93与反应通道的入口 104和出口 106形成间歇性和选择性的流体连通，同时，弧形部分91与连接通道34保持流体连通。然而，在使用过程中，控制系统100被编程为使第二阀盘84旋转，从而只在第二通道92的径向部分93和每个反应通道38的入口 104之间提供流体连通。
[0089]在使用过程中，由于第一通道86和第二通道92的径向部分93之间的间距“B”，反应通道38的出口 106与第二阀盘的第一通道86的第二端87对准。如前所述，限定检测通道102的入口的流体孔20位于第二阀盘84的中心和穿过第二阀盘84的中心的第一通道86的第一端85上方。检测通道入口在第二阀盘中心处的设置使流体通路完整，该流体通路将流体样品从样品容器送到检测装置126，该检测装置126将关于示例性的样品分析进行更详细的讨论。[0090]检测通道102在试剂盒流体排出孔108处终止，优选地，流体排出孔108与快式连接器是一体的，所述快式连接器适用于机械和自动地与流体管道110对准/连接，流体管道110依次连接到泵112。参见图5。
[0091]本发明实施中所使用的泵112可以是任何能够以可控和精确的方式移动小量(例如，毫升、微升)的泵。该泵应该产生足以通过各个通道从容器抽吸少量流体并以适用于所讨论的分析研究的流速抽吸到检测器的真空。
[0092]有几种可购得的泵可以用于本发明的实施中。例如分别从Dolomite, APTInstruments 和 Instech 购得的 3200054、SP101、P625 等螺动泵，具有适合用于本发明的实施中的操作和控制特性。
[0093]通过泵112，来自试剂盒的流体流动到废物容器114。废物容器可以是与试剂盒10分离的器具，并通过导管连接到泵。或者，根据本发明中的试剂盒10可以包括它自己的内置废物容器。
[0094]再转向图1和图3,图中所不的试剂盒外壳12包括额外的以与样品容器30相同的方式形成的废物容器114。废物容器114不与试剂盒10的其他流体存储或传输元件流体连通。优选地，与快式连接器一体的废液入口 116提供了废液流入废物容器114中的方式，快式连接器与泵112流体连通。
[0095]本文中所使用的术语“快式连接器”是指适用于在流体排出孔108和泵112之间，以及在废液入口孔116和泵112之间建立流体连通的自动连接的装置。例如，可以想到的是，该过程将是自动化的，以当操作者将试剂盒放置在整个系统(将在下面讨论)中时，需要与泵建立流体连通的流体管道将自动地移动并锁定在位。将管道和排出孔108以及管道和入口孔116对准的臂或转子的运动将受整个操作系统控制。同样地，试剂盒将包括起引导装置(例如，机械的或磁性的)，以确保管道和孔的准确对准。
[0096]总之，流体样品通过采用多个样品容器和多个反应通道的试剂盒10的流动如下(注意:通过各个流体孔20的流动只提到了一次，但应当理解在其余的步骤中也存在):容器30 —流体孔20 —第一阀盘44的第一通道48 —连接通道34 —第二阀盘84的第二通道92的弧形部分91 —第二阀盘84的第二通道92的径向部分93 —反应通道入口 104 —反应通道38 —反应通道出口 106 —第二阀盘84的第一通道86 —检测通道102 —排出孔108。如果使用外部泵112和内部废物容器114，该流动继续从排出孔108 —泵112 —废液入口116 —废物容器114。
[0097]两个技术上可任选但通常需要的预期成为大多数试剂盒的一部分的部件是洗涤容器118和旁路通道120。如前所述，与已知的用于测试多个样品和/或测试多种分析物的装置相关的问题之一是，由泄漏或未能清洗样品之间的反应通道和/或未能清洗多个样品共用的任何通道或管所引起的交叉污染。洗涤容器118、旁路通道120和试剂盒外壳12内的部件的整体布置解决了这些问题。
[0098]现在来看图1，就像其他容器30 —样，洗涤容器118以凹部形成在试剂盒外壳中。就像其他容器一样，洗涤容器118流体孔20相关联，流体孔20与第一阀门40的第一通道48建立流体连通。操作过程中，洗涤容器118容纳有流体，该流体可以被有选择地泵送通过连接通道34，然后通过第二阀门82、反应通道38和检测通道102，就像容器30中的任何其他流体一样。洗涤液可以是任何适合用于清洗上述通道的流体(例如，水、去污剂溶液、缓冲液)，以消除或至少基本上减少不同的样品或不同的试剂的流动间的交叉污染的潜在可能。
[0099]还应当指出的是，容器30和洗涤容器围绕一个点(即，标志连接通道34的入口的流体孔20)的圆形/弧形的布置是一种有意义的设计创新，反应通道38围绕第二阀门82的布置也一样。这样的设计缩短了多个样品共用的通道的长度，这(I)减少了所需的洗涤液的量，(2)降低了样品间交叉污染的可能性。
[0100]旁路通道120是试剂盒10的另一个新颖特征。如图1、图3和图11所示，旁路通道120位于外壳12的由第二阀门82围绕的部分内。旁路通道120由入口和出口限定，和反应通道38的入口和出口一样，两者都和流体孔20相关联，它们在同一个同心圆中对准。，旁路通道的入口和出口以与反应通道38的入口和出口相同的方式，与第二阀盘84的第一通道86和第二通道92接合。因而，当第二阀盘84旋转为使第二阀盘的第二通道92的径向部分93与旁路通道的入口流体连通时，第二阀盘的第一通道86与旁路通道的出口流体连通。如果需要，这可使洗涤液直接从连接通道34到达检测通道102，而不需要必须经过反应通道38。图11示出了旁路通道120被接合时第二阀门82的定位。
[0101]被包括到根据本发明的试剂盒10的其他创新与对外壳12的改进相关，所述改进提高了分析结果。一个这样的改进是靠近检测通道102设置的检测器引导装置127。如图2A所示，并且如下面更详细的讨论，试剂盒10被设计成用于向检测器提供样品用来分析。为了以自动的方式做到这一点，试剂盒10和检测器126必须以任何需要的方式对准，以使检测器126完成其任务。此外，对于每一个测试周期和每一个试剂盒，这种对准必须是可以重复的。检测器126和样品之间的偏移至少可能导致错误的消息，最坏的情况，提供不正确的数据。检测器引导装置127被设计成在检测器126移动在位置(手动或自动)以读取样品时，与检测器126上的匹配引导装置联接，以确保检测器126正确设置。图2A中所示的检测器引导装置127包括两个缺口，其与从检测器延伸出的引导装置配合。也可以采用其他类型的引导装置(例如，基于磁性的引导装置)。
[0102]另一种这样的创新是专用于使用在本发明的实施中的光学检测器。虽然多种类型的检测器可以被用在本发明的实施中，但是图中所示的检测通道102基于根据本发明中的试剂盒的示例性免疫测定的版本。如在下面更详细地讨论，免疫测定测试中提供的分析结果部分基于光学读取器，该光学读取器在流体样品经过该检测器时，检测和定量流体样品中的色度变化。图中所示的检测通道102与其他通道的类似处在于，其具有穿过试剂盒外壳12的本体的垂直部分(流体孔)，图2A最好地示出了该垂直部分。检测通道102内的该垂直部分(流体孔)是用于光学检测器126的光学窗口 132。
[0103]—般来说，光学检测器包括一侧的光源和与光源直接相对的光传感器。随着样品在光源和传感器之间移动，传感器检测透过样品的(或样品吸收的)光量和光源发射的光量中的变化。然后，使用一系列算法处理该变化，以得到与样品有关的信息。
[0104]在优选的实施例中，试剂盒外壳12由透明材料制成，这有利于主观分析试剂盒是否正常运行(例如，技术人员可以查看液体，当它经过试剂盒时)。当光检测器用于根据本发明的实施中时，光源被直接放置在光学窗口 132的一端的对面,光传感器被直接放置在光学窗口 132的另一端的对面。为了保证可获得充足的光线，设计了许多光学传感器，以提供比进行一次成功的分析所必须的更多的光。当光显示通过透明外壳时，一些光可能穿过外壳的紧邻光学窗口 132的部分，没有由于样品的任何吸收而被改变，但仍然可被光学读取器读取。这些未改变的光的读数可能使分析读数失真。
[0105]这个问题可以通过本发明的实施中的多种方法来解决。在一个实施例中，在外壳内放置聚合物薄片80及形成光学窗口 132之前，将不透明的聚合物层134 (图1)放置在光学窗口 132的位置的上方和下方。这种不透明的材料阻挡光线穿过光学窗口 132之外的外壳。根据本发明的试剂盒的设计原型采用不透明的聚碳酸酯薄膜来制造不透明层134，但也可以使用其他材料。
[0106]用来解决光学窗口周围的光泄露问题的另一种方法是，在光学窗口 132之内放置不透明的套筒或管(未示出)，该不透明套筒或管与光检测器上的与不透明套筒对准的孔结
八
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[0107]除了上述的试剂盒10，本发明还包括用于检测流体样品中的分析物的存在的系统124。根据本发明的系统的主要部件为上面所述的试剂盒10、用于检测流体样品中的分析物的存在的检测器126、电源122、电子控制系统/微处理器100、如前面所讨论的驱动机构70和如前面所述的泵112。根据本发明的系统示意性地图示在图6中。
[0108]在根据本发明的系统的优选实施例中，上面列举的部件(试剂盒除外)被封装在一个单元124中，如在图9中所示的，该单元124接收和分析试剂盒10。例如，该系统可以包括合适的外壳128，外壳128上固定地容纳支承架79，马达76从支承架79悬挂。支承架79还可以包括合适的连接器件130 (例如，卡扣连接器)，所述连接器件会接收试剂盒10，并帮助引导盘托心轴72，以接收马达76的驱动轴78。
[0109]然后，检测器126被靠近检测通道102放置，并且一个或多个样品被分析。优选地，如图6示意性所示，检测器126被通过由控制系统/微处理器控制的自动臂129(或一些其他定位装置)自动移动在位(和移出位置)。这样的定位系统的运动通过虚线示出在图6中。
[0110]驱动机构70 (例如，马达76和驱动轴78)被连接到控制系统100，控制系统100包括如那些通常用于控制科学仪器的可编程微处理器136。就像本领域内常见的，控制系统100优选地连接到触摸板控制器101 (图9)。
[0111]在使用过程中，技术人员只需要将包括新样品的新试剂盒插到支承架79上，直到其被正确定位。然后，技术人员遵循触摸板控制器101上的预编程的指令，这于是启动分析程序。微处理器136控制驱动机构70，驱动机构70使阀门旋转到适当的位置，以建立适当的流体连通。泵112被致动以抽取样品、试剂或清洗剂通过试剂盒，经过检测器，并且进入到废物容器。对于试剂盒中的每个样品，这个过程反复进行。
[0112]现在转到本发明的更多的分析方面，正如【背景技术】部分指出的，根据本发明的试剂盒的一个目的是，检测样品中某些分析物的存在。优选地，本发明提供一种检测系统，该系统也能够定量样品中的分析物的数量。在本发明的许多实施例中，这种检测/分析将在存在于试剂盒10内的一个或多个反应通道38中进行，并且由邻近试剂盒的检测器进行。
[0113]反应通道38是在结构和横截面方面与连接通道34非常相似的毛细管通道。应当指出的是，在本发明的被设计为“单个样品”试剂盒的一些实施例中，试剂盒可能只有一个反应通道38，或者连接通道34和/或检测通道102能够被改进以包括反应通道38特征。进行该调整所必须的改进对于本领域的技术人员将是显而易见的。
[0114]然而，在优选的实施例中，根据本发明的试剂盒10被设计成容纳多个样品，并且检测多种分析物。因此，在优选的实施例中，根据本发明的试剂盒将包括多个反应通道38。[0115]如图2所示，示例性的试剂盒外壳12包括多个反应通道38。反应通道38的长度可以根据其中进行的分析过程而改变(例如，一些检测过程可能需要较长的停留时间)。
[0116]每个反应通道38由内腔92限定，在内腔92中，聚合物薄片形成内腔的顶部，铣削或模制在试剂盒表面中的凹部形成内腔表面94。检测组分96附着到所述内腔表面94的至少一部分，所述检测组分96适用于辅助流体样品中的分析物的检测。本文中所使用的术语“附着”意思是通过化学、机械、静电或任何其他合适的方式完全附着到内腔表面或结合到内腔表面中，也包括简单的涂层技术，例如，允许包含检测组分的流体干燥在内腔表面上。检测组分96可以是任何能够被附着到内腔表面的物质，辅助检测流体样品中的分析物。可以被用在本发明的实施中的可能的检测组分96的全部范围对于详述的分析来说太大了，但是本领域的技术人员应该认识到，这样的检测组分包括但不限于生物化合物(例如，抗体)、无机化合物、周期表中的元素和有机化合物以及任意和所有上述物质的组合。合适的生物化合物包括但不限于细胞、细胞的部分、细菌、细菌的部分、病毒、核苷酸、核酸(例如，DNA, RNA, mRNA miRNA，rRNA)、蛋白质、肽、氨基酸、抗体、抗原、半抗原、单糖、多糖、脂类以及任意和所有上述物质的组合。
[0117]如前所述，根据本发明的试剂盒非常适合用于免疫测定技术，并且该技术被用来便于叙述，以辅助本发明的描述。然而，这样的叙述工具不应该被解释为缩小本发明的保护范围。
[0118]接下来的几个段落描述用于测试分析物的试剂盒的制备。大肠杆菌0157:H7被作为示例性的分析物。可以想到的是，将提供用于本发明的实施中的试剂盒，其被预包装和预装载完成必需数量的样品测试所必需的试剂、检测组分和洗涤液。
[0119]一般来说，反应通道38的内腔表面94通过具有检测组分96，例如附着在其上的捕获抗体(例如，抗-大肠杆菌0157:H7)而被改性，如图7示意性地所示。附着这样的抗体到聚合物表面的技术(例如，物理吸附或化学共价键结合)在本领域内是公知的，不需要在本文中详细讨论。
[0120]较大的容器30 (试剂容器)中的一个预装有使用碱性磷酸酶标记的抗-大肠杆菌0157:H7抗体。另一个较大的容器30 (试剂容器)预装有碱性磷酸酶基质。清洗容器118预装有适当的洗涤剂。
[0121]为了本示例的目的，两个流体样品被放置在较小的样品容器30中的两个内，试剂盒10被放置到系统124中，并且该系统被致动。调节阀门以发送样品通过试剂盒。如果样品中存在大肠杆菌(即分析物)，则它将被检测组分96 (例如，抗-大肠杆菌抗体)捕获。图7中被捕获的大肠杆菌由元素97标示。应当理解的是，在样品分析过程中，微处理器调节阀门，并且根据需要进行洗涤步骤。
[0122]再次调节阀门，以与盛装有碱性磷酸酶标记的抗-大肠杆菌0157: H7抗体(图7的元素98)的试剂容器对准，该抗体于是附着到从样品捕获的大肠杆菌。
[0123]最后，含有喊性憐Ife酶基质的试剂被拉动通过该系统，在该系统中，该试剂与被标记的抗体反应，并在运动通过该系统的流体中产生颜色变化。该颜色变化为大肠杆菌的存在提供了定性的指示，这对某些应用来说可能就足够了。然而，当流体经过光学窗口 132时，由光学检测器126对该流体进行光学吸收率分析，并且微处理器运行适当的算法，以得到样品中大肠杆菌的数量的定量评估。[0124]图10提供了使用基于试剂盒的系统的多个样品中的大肠杆菌0157:H7的检测结果。样品中的大肠杆菌0157:H7的浓度为:Sl，0CFU/ml (空白)；S2，OCFU/ml (空白)；S3, 5X103CFU/ml ;S4, 2.5 X 104CFU/ml ;S5,1.25 X 105CFU/ml ；S6,6.25 X 105CFU/ml。
[0125]本发明的再一个方面是，一种在流体样品中检测分析物的方法。根据本发明的方法中的许多步骤已经在上面讨论过了，并且该描述包括所有先前的与本发明的试剂盒和系统的结构和功能有关的细节。
[0126]在基本形式中，根据本发明的方法是一种使用试剂盒10来检测流体样品中的分析物的方法。该方法包括以下步骤:提供制备用于接收样品的试剂盒10，将第一样品放置到试剂盒10中，使第一样品经过第一反应通道38，以及在第一样品中检测任何分析物。在该方法的优选的实施例中，该方法进一步包括以下步骤:将第二样品放置到该试剂盒中，使第二样品经过第二反应通道，以及在第二样品中检测目标分析物。对于包括多个样品测试的方法，如果需要，该方法包括，在第一和第二样品(以及任何另外的样品)之间，使洗涤液经过该试剂盒的共用通道(例如，连接通道、检测通道)。
[0127]更具体地，并且当考虑到试剂盒10的结构，根据本发明的方法包括以下步骤:将样品放置在第一容器30中；对准第一阀门40，以在该容器30和连接通道34之间建立流体连通；对准第二阀门82，以在连接通道34、反应通道的入口 104、反应通道的出口 106和分析物检测通道102之间建立流体连通，以由此在该容器30和该分析物检测通道102之间建立流体连通；从该第一容器30抽吸样品通过反应通道34并且通过检测通道102 ；以及在所述样品经过分析物检测通道102时，检测样品中的分析物的存在。
[0128]在根据本发明的方法的更着重试剂盒的优选实施例中，该方法包括以下附加步骤:将第二样品放置到第二容器30中；抽吸第二样品通过第二反应通道38和检测通道102 ;以及在第一样品和第二样品的分析之间，抽吸洗涤液通过至少检测通道102 (如果需要，最好通过所有共用通道)。
[0129]在优选的实施例中，根据本发明的方法中使用的反应通道34制备成使该方法适合在免疫测定检测分析中使用。
[0130]虽然关于本发明的多个实施例对本发明进行了阐述，但是，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神、范围和教导的情况下，可在其中做出细节上的多种改变。因此，本文公开的本发明将如说明的仅由权利要求限定。
【权利要求】
1.一种用于控制流体流动通过试剂盒外壳的盘，所述盘包括具有第一通道的圆形第一面，所述第一通道适用于在所述试剂盒外壳的第一流体孔和第二流体孔之间建立流体连通。
2.如权利要求1所述的盘，其中，所述圆形第一面进一步由第一表面和第二表面限定，所述第二表面与所述第一表面间隔开并且平行，所述第一通道位于所述第二表面内，所述第一通道从所述圆形第一面的中心延伸到远离所述中心的点。
3.如权利要求1所述的盘，其中，所述盘包括聚合物，所述聚合物适用于与所述试剂盒外壳形成流体严密密封，并具有足以允许紧靠所述试剂盒外壳无润滑旋转的摩擦系数。
4.如权利要求1所述的盘，其中，所述盘的聚合物的硬度小于所述试剂盒外壳的硬度。
5.如权利要求1所述的盘，进一步包括支撑所述盘的盘托，所述盘托具有用于接收驱动机构的通道。
6.如权利要求1所述的盘，其中，所述盘与所述盘托是一体的。
7.如权利要求1所述的盘，其中，所述圆形第一面具有第二通道，所述第二通道具有弧形部分和径向部分，所述第二通道适用于在所述试剂盒外壳的两个流体孔之间建立流体连通。
8.如权利要求7所述的盘，其中，所述圆形第一面进一步由第一表面和第二表面限定，所述第二表面与所述第一表面间隔开并且平行，所述第一通道位于所述第二表面内，所述第一通道从所述圆形第一面的中心延伸到远离所述中心的点，所述第二通道位于所述第二表面内。
9.如权利要求7所述的盘，其中，与所述第二通道流体连通的所述两个流体孔位于两个不同的但同中心的圆上。
10.一种用于检测分析物的试`剂盒，包括权利要求5所述的盘，所述试剂盒进一步包括: 试剂盒外壳； 第一样品容器，与所述试剂盒外壳一体，所述第一样品容器与所述盘的所述第一通道流体连通； 连接通道，与所述试剂盒外壳一体，所述连接通道与所述第一通道流体连通； 反应通道，与所述试剂盒外壳一体，所述反应通道与所述连接通道流体连通； 检测通道，与所述反应通道流体连通；和 流体排出孔。
11.如权利要求10所述的试剂盒，其中，所述反应通道由内腔限定，所述内腔具有内腔表面，其中，所述内腔表面的至少一部分包括附着到其的至少一种检测组分。
12.如权利要求11所述的试剂盒，其中，所述检测组分适用于辅助样品中的至少一种分析物的检测，所述至少一种分析物选自包括生物化合物、无机化合物、周期表中的元素、有机化合物以及它们的组合的组。
13.如权利要求12所述的试剂盒，其中，所述生物化合物选自包括细胞、细胞的部分、细菌、细菌的部分、病毒、核苷酸、核酸、RNA、DNA、蛋白质、肽、氨基酸、抗体、抗原、半抗原、单糖、多糖、脂类以及它们的组合的组。
14.如权利要求10所述的试剂盒，进一步包括与所述试剂盒外壳一体的流体入口孔，所述流体入口孔与废物容器流体连通。
15.如权利要求10所述的试剂盒，进一步包括: 多个样品容器，能够与所述第一通道流体连通，和 多个反应通道，能够与所述连接通道流体连通。
16.一种用于检测流体样品中分析物的存在的系统，其特征在于，所述系统包括: 如权利要求15所述的试剂盒； 泵，与所述流体排出孔流体连通； 检测器，用于检测所述检测通道中的流体内分析物的存在；和 控制系统，用于控制所述泵和所述检测器。
17.一种用于检测流体样品中的分析物的试剂盒，所述试剂盒包括: 试剂盒外壳； 容器，与所述试剂盒外壳一体； 连接通道，与所述试剂盒外壳一体； 第一阀门，能够在所述容器和所述连接通道之间建立流体连通； 反应通道，具有入口和出口，所述反应通道与所述试剂盒外壳是一体的； 检测通道，与所述试剂盒外壳一体；和 第二阀门，能够在(I)所述连接通道和所述反应通道之间，以及在(2 )所述反应通道和所述检测通道之间，建立流体连通。
18.如权利要求17所述的试剂盒，其中，所述第一阀门包括: 阀门外壳； 第一阀盘，由所述阀门外壳接收，所述第一阀盘包括第一通道，所述第一通道能够在所述第一容器和所述连接通道之间建立流体连通。
19.如权利要求18所述的试剂盒，进一步包括多个容器，其中，所述第一通道能够在所述多个容器中的每一个和所述连接通道之间建立流体连通。
20.如权利要求19所述的试剂盒，其中，所述第一阀盘包括聚合物，所述聚合物适用于与所述试剂盒外壳形成流体严密密封，并且具有足以允许紧靠所述试剂盒外壳无润滑旋转的摩擦系数。
21.如权利要求20所述的试剂盒，其中，所述第一阀门进一步包括偏压机构，用于保持所述圆形第一面邻近所述试剂盒外壳。
22.如权利要求19所述的试剂盒，其中，所述第一阀门进一步包括支撑所述第一阀盘的盘托，所述盘托具有用于与驱动机构接合的通道。
23.如权利要求22所述的试剂盒，其中，所述第一阀盘与所述盘托是一体的。
24.如权利要求19所述的试剂盒，进一步包括多个反应通道，其中，所述第二阀门能够在所述多个反应通道中的每一个和所述连接通道之间建立流体连通。
25. 如权利要求24所述的试剂盒，其中，所述第二阀门包括: 阀门外壳； 第二阀盘，由所述阀门外壳接收，所述第二阀盘具有第一通道和第二通道，其中，所述第一通道能够在所述多个反应通道中的每一个和所述检测通道之间建立流体连通，并且其中，所述第二通道能够在所述连接通道和所述多个反应通道中的每一个之间建立流体连通。
26.如权利要求25所述的试剂盒中，所述第二阀盘包括聚合物，所述聚合物适用于与所述试剂盒外壳形成流体严密密封，并具有足以允许紧靠所述试剂盒外壳无润滑旋转的摩擦系数。
27.如权利要求25所述的试剂盒，其中，所述第二阀门进一步包括支撑所述第二阀盘的盘托，所述盘托具有用于与驱动机构接合的通道。
28.如权利要求27所述的试剂盒，其中，所述第二阀盘与所述盘托是一体的。
29.如权利要求25所述的试剂盒，进一步包括与所述试剂盒外壳一体的旁路通道，其中，所述第二阀门能够在所述连接通道、所述旁路通道和所述检测通道之间建立流体连通。
30.如权利要求6所述的试剂盒，其中，所述反应通道由内腔和内腔表面限定，所述内腔表面的至少一部分具有附着到其的检测组分，并且其中，所述检测组分适用于辅助流体样品中的分析物的检测。
31.如权利要求30所述的试剂盒，其中，所述检测组分适用于辅助流体样品中的分析物的检测，所述分析物选自包括生物化合物、无机化合物、周期表中的元素和有机化合物的组。
32.如权 利要求24所述的试剂盒，进一步包括覆盖所述容器和所述通道的聚合物薄膜。
33.一种用于检测流体样品中的分析物的系统，所述系统包括: 如权利要求24所述的试剂盒； 驱动机构，接合所述第一阀门和第二阀门； 检测器，用于检测分析物；和 泵，所述泵与所述检测通道流体连通。
34.如权利要求33所述的系统，其中，所述检测器为光学检测器。
35.如权利要求33所述的系统，其中，所述驱动机构包括驱动轴和马达，所述马达从支撑架悬挂。
36.如权利要求33所述的系统，进一步包括控制系统，所述控制系统连接到所述泵、所述控制机构和所述检测器。
37.一种使用如权利要求17所述的试剂盒检测流体样品中的分析物的方法，包括以下步骤: 提供制备用于接收样品的试剂盒； 将第一样品放置到所述试剂盒中； 使所述第一样品经过第一反应通道；和 检测所述第一样品中的任何分析物。
38.如权利要求37所述的方法，进一步包括以下步骤: 将第二样品放置到所述试剂盒中； 使所述第二样品经过第二反应通道；和 检测所述第二样品中的任何分析物。
39.如权利要求38所述的方法，进一步包括以下步骤:在所述第一样品和第二样品之间，使洗涤液经过所述检测通道。
40.如权利要求37所述的方法，其中，所述反应通道由内腔和内腔表面限定，所述内腔表面的至少一部分具有附着到其的检测组分，并且其中，所述检测组分适用于辅助流体样品中的分析物的检测。
41. 如权利要求40所述的方法，其中，所述检测组分适用于辅助流体样品中的分析物的检测，所述分析物选自包括生物化合物、无机化合物、周期表中的元素和有机化合物的组。
42.一种用于检测流体样品中的分析物的方法，所述方法包括以下步骤: 将样品放置在第一容器中； 对准第一阀门，以在所述容器和连接通道之间建立流体连通； 对准第二阀门，以在所述连接通道与反应通道的入口以及所述反应通道的出口与分析物检测通道之间建立流体连通，由此在所述容器和所述分析物检测通道之间建立流体连通； 从所述第一容器抽吸样品通过所述反应通道并且通过所述检测通道；和 当所述样品经过所述分析物检测通道时，检测所述样品中的分析物的存在。
43.如权利要求42所述的方法，进一步包括以下步骤: 将第二样品放置到第二容器中； 将所述第二样品抽吸通过第二反应通道并且通过所述检测通道；和 在所述第一和第二样品之间，将洗涤液抽吸通过至少所述检测通道。
44.如权利要求42所述的方法，其中，所述反应通道由内腔和内腔表面，所述内腔表面的至少一部分具有附着到其的检测组分，并且其中，所述检测组分适用于辅助流体样品中的分析物的检测。
45.如权利要求44所述的方法，其中，所述检测组分适用于辅助于流体样品中的分析物的检测，所述分析物选自包括生物化合物、无机化合物、周期表中的元素和有机化合物的组。
46.如权利要求44所述的方法，其中，所述检测组分适用于使用在免疫测定检测技术中。
【文档编号】G01N1/10GK103765224SQ201280022467
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年3月9日 优先权日:2011年3月10日
【发明者】X.苏, S.C.格林, R.C.戈福斯, 孙茜, J.R.安德雷斯, K.L.哈尔, C.V.古延 申请人:生物检测仪器有限公司