用于检测液体样本中的分析物的电化学发光方法和装置与流程

文档序号:15203701发布日期:2018-08-21 06:04阅读:437来源:国知局

本发明涉及检测液体样本中的分析物的电化学发光方法和用于检测液体样本中的分析物的装置、以及计算机程序产品。



背景技术:

将电化学发光(ecl)测定技术用于生物化学和生物物质中感兴趣的分析物的检测和定量是公知的。一般来说,能够测量微量微生物、药物、激素、病毒、抗体、核酸和其他蛋白质的方法和系统对研究人员和临床医生都有很大的价值。

ecl测定技术提供了感兴趣的分析物的存在和浓度的灵敏和精确测量。在这样的技术中,将培养的样本暴露于恒电位或恒电流控制的工作电极,以便触发发光(luminescence)。在适当的化学环境中,这样的电化学发光由在特定时间并且以特定方式在工作电极上外加的电压或电流来触发。测量由标签产生的光并且该光指示分析物的存在或量。为了更全面地描述这样的ecl技术,对例如美国专利no.5,238,808和wo86/02734进行参考。

在wo2014/202298a1连同适当的分析系统中描述了一种检测液体样本中的分析物的电化学发光方法,其中在容器内搅拌蛋白质涂覆的磁性微粒以防止它们在底部沉积和相互聚合。wo90/11511公开了一种用于使用电压波形来进行电化学发光测量的方法和装置,该电压波形具有在伏安法工作电极处施加的降低的扫描速率以提高测量的精度和准确度。在wo99/39206中,描述了一种借助于电-化学发光结合反应测试来分析测试样本的方法,其中通过生物化学结合反应形成包含化学发光标记物(其是用于分析的特性)的复合物,并且在反应序列期间该化学发光标记物结合至磁性微粒。在microchim.acta127,19–39的“tris(2,2’-bipyridyl)ruthenium(ii)electrogeneratedchemiluminescenceinanalyticalscience”中w.-y.lee描述了在流动的流(诸如流式注射)中没有衍生化的情况下如何可将电生成的三(2,2’-联吡啶基)钌(ii)化学发光用作用来确定草酸盐和各种各样的含胺分析物的检测方法并且hplc.us6,599,473b1公开了电化学发光结合反应分析(ecl-bba)。

根据ecl-bba,产生一种可检测的复合物,其浓度构成分析结果寻求的度量。能够影响ecl反应的标记物质(标签)耦合至特定于分析物的结合试剂,例如抗体。包括标记物质和结合试剂的种类被指定为标签缀合物。

当这种物质在伏安法工作电极上经受适当电位时,它发出可以用光度计量方式测量的光。被指定为共反应物的第二电化学活性物质通常有助于该反应。在实践中,主要将钌复合物(钌-三[联吡啶])用作ecl-标签,其与三丙胺(tpa)组合作为共反应物。在向电极施加电压时,这两种电化学活性物质都被氧化。质子的随后损失将使tpa转化为强还原物种。随后的氧化还原反应使ecl-标签进入激发态,在发射光子的情况下从该激发态返回到基态。ecl-标签反应优选为循环反应,使得单个标签分子在向电极施加电压之后发射多个光子。

用于分析的ecl-标记的复合分子特性被固定在磁性微粒(微珠(bead))。在实践中,使用具有直径通常为2至3微米的磁化聚苯乙烯微珠。固定是借助于一对具体生物活化结合配偶体而产生的。这对链霉亲和素生物素被证明是特别有利的。该微珠是链霉亲和素涂覆的,生物素化抗体将与其结合。

将具有束缚标记复合物的微珠引入测量装置的测量室中。该室装配有用于生成触发ecl反应所需的电场所必需的电极。该微珠被拉到设置在工作电极下面的磁体的磁场中的工作电极的表面上。由于这通常发生在具有连续流动的样本流体的流通室中,所以微珠的磁性沉积被指定为“捕获”。然后将触发ecl-反应所需的电位施加到工作电极,并使用适当的光学检测器测量结果得到的发光。该发光的强度是对耦合至工作电极表面上的微珠的带标签抗体的数量的浓度的度量,其进而是样本中分析物浓度的量度。校准允许根据测得的发光信号来计算所寻求的浓度。



技术实现要素:

根据本发明的实施例,提供了一种使用测量室来检测液体样本中的分析物的电化学发光方法。该测量室包括用于使用电化学发光测量循环来检测分析物的工作电极。该方法包括:

a.使用分析物的液体样本空隙来实施校准过程中的测量循环并且在测量循环的给定点处执行第一电化学阻抗谱分析(electrochemicalimpedancespectroscopy,eis),第一eis是使用工作电极来执行的,

b.使用包含分析物的液体样本来实施分析过程中的测量循环并且在测量循环的给定点处执行第二eis,第二eis是使用工作电极来执行的,

c.将第一eis和第二eis的结果相比较,

d.提供指示作为第一eis和第二eis之间的偏差的比较结果是否超过预定义阈值的测量状态的指示。

如本文中理解的‘分析物’是要被分析的液体样本的组分,例如各种大小的分子、蛋白质、代谢物等。

如本文中理解的‘液体样本’包括生物样本,诸如已从人体或任何其他有机体中得到的任何种类的组织或体液。特别地,该生物样本可以是血液、血清、血浆、尿液、脑脊髓液、唾液样本或其任何衍生物。

如本文中理解的术语‘发光’包括任何种类的发光,诸如辐射诱发发光、化学发光和电化学发光,特别地ecl-bba。

如本文中理解的术语‘发光免疫测定’包括产生光学信号的任何免疫测定,即指示在液体样本中特定分析物的存在的发光信号。

如本文中理解的‘测量循环’包括为了在液体样本中执行分析物的电化学发光检测所需的各个步骤。

‘测量循环的给定点’可以是例如在测量循环已经开始之后的给定时间点。在这种情况下,该给定点可以是直接从循环的开始点或者在测量循环的某一步骤的开始或完成之后测得的时间上的某一持续时间。测量循环的步骤例如是液体样本的供应、微粒的捕获、测量室的冲洗、ecl测量的执行或测量室的清洁的执行。给定点还可以是测量循环的良好定义的某一实例,比如例如提到的步骤中的一个的所述开始。

尽管仅提到工作电极,但技术人员将会理解,这还包括对电极的存在。此外,技术人员将会理解,这还包括四电极测量,其中第四个电极被用于补偿目的。

可以从由导纳、阻抗、实部、虚部或可转换为彼此的相组成的组中选择电化学阻抗谱分析(eis)结果。

电化学阻抗谱分析(eis)是一种测量作为频率的函数的介质的介电性质(其用阻抗表示)的方法。任何电路的阻抗z都是电压时间函数v(t)=v0sin(ωt)和结果得到的电流时间响应函数i(t)=i0sin(ωt+)之间的比:

在这里v0和i0是最大电压和电流信号,ω是放射频率,t是时间并且是相移。一般来说,阻抗是在不同频率确定的以便给出阻抗谱z(ω)。函数z可以通过复数来表示,该复数具有模数|z|、相移、实部z’和虚部z’’。在j=的情况下,它可以被写成:

该阻抗的实部与样本的所有欧姆性质有关。虚部主要描述在非常靠近电极表面的赫姆霍兹层处形成的双层电容的电容性行为。该室几何形状和电极的几何形状对阻抗具有显著影响。电极表面的任何变化都会影响电极的双层电容。因此,电化学阻抗谱分析是一种以便依据电化学反应、吸附效应、粗糙度或电极污垢来评估电极表面的有力工具。因此eis是一种用于过程中的质量控制的有力工具。

导纳常常被用作阻抗的替代物。电路的导纳通过简单的等式与阻抗有关。这通过下面的等式来表述:

在分析z或y谱时,波特和奈奎斯特图是最常使用的表示。在波特图中,log|z|和ϕ是作为logω/2π的函数而绘制的,其中,在奈奎斯特图中–z‘是相对于z‘‘绘制的。

本发明的实施例可以具有下面这样的优点:原位(即在测量循环不中断的情况下在测量循环期间)确定ecl测量是否可靠是可能的。例如,测量状态可以指示测量循环的失败或测量循环的成功。失败意味着ecl测量结果不可信并且成功意味着ecl测量结果是可靠的。因此,实施例可以提供一种在不中断或干扰测量的情况下判断ecl测量的工具。例如,这可能允许识别系统试剂或组分(诸如共反应物溶液、清洁溶液和测量室)内的不合规(irregular)条件。

在本文中,术语‘共反应物溶液’(=cos)被视为作为ecl共反应物所需的试剂的同义词。例如,‘共反应物溶液’可包括三丙胺(tpa)。适合作为共反应物溶液(cos)的组成包括例如180mmtpa、300mm磷酸盐、0.1%清洁剂(例如聚多卡醇),ph值为6.8。

进一步地,术语‘清洁溶液’(=cis)被视为被用来在已执行ecl测量之后清洁室的测量室清洁溶液的同义词。例如,‘清洁溶液’可以包括氢氧化钾。适合用作清洁溶液(cis)的组成包括例如176mmkoh和1%清洁剂(例如聚多卡醇)。

根据本发明的一个实施例,该测量室是包括控制单元的测量装置的一部分,将指示提供给控制单元,其中在该指示指示作为第一eis和第二eis之间的偏差的比较结果超过预定义阈值的情况下,该方法进一步包括通过控制单元来控制装置用来:

-选择关于测量失败的对策,

-发起该对策,

-重复步骤b、c和d。

‘对策’被理解为或者控制该装置以校正测量循环的失败或者向该装置的用户提供关于测量失败或eis测量的信息的任何动作。

例如,该用于测量的对策校正失败。在完成校正之后,可以自动执行所述步骤b、c和d的重复。

在进一步的示例中,该测量装置进一步包括显示单元,该对策包括将测量状态显示在显示单元上。根据一个实施例,可以仅在作为第一eis和第二eis之间的偏差的比较结果超过预定义阈值的情况下来执行该显示。

根据本发明的一个实施例,该测量循环包括以下各项中的任一个:

-用于在没有液体样本的情况下调节工作电极的第一阶段,

-用于将液体样本供应至测量室并且捕获磁性微粒的第二阶段,所述液体样本包括能够影响利用电化学发光测量测得的电化学发光反应的标记物质,所述复合物进一步结合至磁性微粒,其中在液体样本包含分析物的情况下,该分析物作为复合物包含在液体样本中,所述复合物包括标记物质,所述捕获包括通过磁场吸引微粒,由此将微粒沉积在所述工作电极的表面上,

-用于在捕获之后且在电化学发光测量之前冲洗测量室的第三阶段,所述第三阶段被适用于从测量室移除未结合的复合物和非沉积微粒,

-用于在样本上执行电化学发光测量的第四阶段,

-用于利用清洁溶液清洁具有工作电极的测量室的第五阶段,

该给定点可以是以下各项中的任一个:

-在第一阶段期间的第一点,

-在第二阶段期间的第二点,其中在不存在第三阶段的情况下,该第二点可以恰好在第四阶段开始之前的第二阶段的最后,

-在第三阶段期间的第三点,优选地在第三阶段的最后,

-在第四阶段期间的第四点,

-在第五阶段之后并且在测量循环的后续运行中的第一阶段之前的第五点。

优选地,在给定点中的任何一个处的任何eis测量可以在包含在测量室中的液体不存在移动的情况下执行。这可以增加该方法的精度。

关于第三点,必须指出的是,优选地该第三点可以被选择成使得完成微粒的吸引。这可以提供一种可重复状态,在该状态中执行eis测量。

对上面提到的点中的一个或多个点的适当的选择可能具有可利用高选择性来识别上面提到的错误系统试剂或组分的益处。因此,可以向某一系统试剂或组分的缺陷直接且毫不含糊地指定误差。所述提到的点既可以是离散的个别点,或者它们可以形成从连续eis测量获得的点的一部分。该eis测量还可以对于某一阶段是连续的,而对于另一阶段可以仅针对离散的给定点来执行eis测量。

根据本发明的一个实施例,该调节、捕获、可选的冲洗电化学发光测量以及清洁包括将电位脉冲施加于工作电极,该脉冲是关于相对于测量室的参考电极测得的dc极化电位而施加的,eis的执行包括在dc电位上施加ac电位。

因此,执行ecl测量所需的标准dc电位可以被用作基本电位,以使得获得具有高精度和质量的ecl测量结果。在该dc电位之上,eis所需的ac电位可被调制,以使得其不会对ecl测量产生负面影响。例如,ecl测量循环期间的dc电位可以在-1.5v至+3.0v之间,优选地在-1.2v至+1.2v之间,最优选地0v。

例如,使用具有频率响应分析(fra)模块的恒电位仪来施加用于执行eis的ac电位。然后可以使用恒电位单电位测量来执行eis。

fra硬件可以包括数字信号发生器(dsg)、信号调节单元(scu)和具有两个通道(adc)的快速模数转换器。dsg可以包括加载有所施加信号的数字表示的数字存储器和数模转换器。乘法数模转换器可以控制信号幅度。这种架构可以确保准确的信号生成。来自恒电位仪的时间相关电位和电流信号被scu滤波和放大,并借助于adc被记录。所获取的信号被存储在adc板上的数字存储器中。该数字存储器允许对同一给定测量点处的重复测量进行时域平均。

例如,ac电位具有峰对峰至少1mv且最多100mv、优选地峰对峰至少3mv且最多80mv、更优选地峰对峰至少5mv且最多50mv的幅度。进一步地,该ac电位可以具有至少10hz且最多100khz、优选地至少20hz且最多50khz、更优选地至少30hz且最多10khz的频率。

必须指出,在一个实施例中,对给定点eis测量可以执行多于一次。可以根据为所述给定点进行的eis测量来计算平均值。这可进一步提高方法的准确性。本领域技术人员要理解,当然,对于某一时间点,仅可以执行单个eis测量。因此,对于“同一”给定点的进一步eis测量被理解为时间上连续的测量,并且紧接在给定时间点之前、该给定时间点处和该给定时间点之后。因此,可以在包括给定时间点的有限且预定义的时间框架内执行多个eis测量。

工作电极可以选自包括金、铂、玻璃碳、铱和硼掺杂金刚石的组。参考电极可以选自包括银/氯化银、饱和甘汞、汞/汞(含汞)氧化物、汞/硫酸汞、铜/硫酸铜电极的组。作为用于eis测量的参考电极的替代物,可以使用优选地从包括银、铂、金和不锈钢的组中选择的“伪参考电极”。

在根据本发明的另一个实施例中,在四线感测方法中执行eis测量。该四线感测方法通过用于eis测量的2个附加电极(感测线1和感测线2)来补偿在工作电极和对电极处的ir下降(ir补偿)。优选地从包括银、铂、金和不锈钢的组中分别选择在四线感测方法中用于eis测量的这两个附加电极。在另一个实施例中,在四线感测方法中使用带有频率响应分析(fra)模块的恒电位仪来施加用于执行eis的ac电位。

根据本发明的一个实施例,第一eis和第二eis的结果中的每一个都包括指示导纳和相位的相应的响应信号,分别针对导纳和相位定义的预定义阈值,包括相应导纳的比较和相应相位的比较的第一eis和第二eis的结果的比较,指示作为第一eis和第二eis之间的偏差的两个比较结果是否超过分别针对导纳和相位预定义的阈值的测量状态。

因为在单个测量内,eis的结果总是包括两种类型的信息(即相位和导纳),该两个信息组合作为用于确定测量状态的准则的使用可以增加该方法的可靠性。

根据本发明的一个实施例,在作为相比较的eis之间的偏差的比较结果在预定义阈值内的情况下测量状态的指示为正,并且在作为相比较的eis之间的偏差的比较结果在预定义阈值之外的情况下测量状态的指示为负,针对给定点的至少两个不同点执行相应的第一eis和第二eis至少两次,并且结果得到测量状态的相应测定运行指示,其中基于测量状态的相应测定运行指示的组合来执行对策的选择。

因此,测定运行指示是对基于至少两个不同eis的评价的测量状态的指示。这可以帮助进一步缩小识别处于不合规状况的系统试剂或组分的可能性。

例如,该至少两个给定点包括第五点,该方法进一步包括:

-使用任何分析物的液体样本空隙来实施准备运行过程中的测量循环并且在测量循环的第五点处执行第三eis,该第三eis是使用工作电极来执行的,

-将针对第五点获得的第一eis和第三eis的结果进行比较,

-提供指示作为第一eis和在第五点处获得的第三eis之间的偏差的比较结果是否超过预定义阈值的测量状态的准备运行指示,其中进一步基于测量状态的相应测定运行指示和准备运行指示的组合来执行对策的选择。

从第五点和另一点获得的eis的组合可以因此准许区分针对可能ecl测量失败的原因。例如,在以下情况下:

-针对第一、第二或第三点获得的测定运行指示为正,

-针对第五点获得的测定运行指示为负,以及

-针对第五点获得的准备运行指示为负,

所选的对策包括经由显示单元显示利用不同批次单位的清洁溶液替换当前清洁溶液的指令,该显示单元是测量装置的一部分,该测量装置是测量单元的一部分,或者

所选的对策包括该装置的用于执行测量室和工作电极的清洁的部件的自动化清洁。

因此,该实施例可以由此允许尽可能地识别促使ecl测量失败或问题的清洁溶液中的不合规性。在本公开内容中,这也将被称为由清洁溶液的不合规状况引起的问题。

在另一示例中,在以下情况下:

-针对第一、第二或第三点获得的测定运行指示为正,

-针对第五点获得的测定运行指示为负,以及

-针对第五点获得的准备运行指示为正,

所选的对策包括经由显示单元显示利用包含分析物的新液体样本替换包含分析物的当前液体样本的指令,或者

对包含分析物的另一液体样本的自动化供应的请求。

因此,这可以允许利用‘差的’培养物来识别样本。例如由于样本或分析物内的污染物样本的质量可能是差的。

根据本发明的一个实施例,该方法进一步包括与复合物准许电化学发光反应相组合地向测量室提供共反应物溶液,其中如果满足以下准则则进行第一确定:

-针对第一或第三点获得的测定运行指示为负,或者

-针对第二点获得的测定运行指示为负而针对第一、第三或第五点获得的至少另一个测定运行指示也为负,

其中在它由满足该准则的第一确定来确定的情况下,所选的对策包括经由显示单元显示用来清洁该装置的用于向测量室提供共反应物溶液的部件的指令,该显示单元是测量装置的一部分,该测量装置是测量室的一部分,或者

所选的对策包括该装置的用于向测量室提供共反应物溶液的部件的自动化清洁。

因此,可以以这种方式来识别受污染的或“差的”共反应物溶液。这还被称为由共反应物溶液的不合规状况造成的问题。

根据一个实施例,在完成对策之后,执行步骤b、c和d的立即后续重复。因此,如果满足以下准则则进行第二确定:

-针对第一或第三点获得的测定运行指示仍为负,或者

-针对第二点获得的测定运行指示为负而针对第一、第三或第五点获得的至少另一个测定运行指示也为负,

其中在它由满足该准则的第二确定来确定的情况下,所选的对策包括经由显示单元显示用来使用碱性溶液清洁测量室的指令,该显示单元是测量装置的一部分,该测量装置是测量室的一部分,或者

所选的对策包括使用碱性溶液的测量室的自动化液体流清洁。

根据一个实施例,在以下情况下:

-针对第一、第三或第五点获得的测定运行指示为正,

-针对第二点获得的测定运行指示为负,

所选对策包括经由显示单元显示用来清洁该装置的用于向测量室提供包含分析物的液体样本的部件的指令,该测量装置是测量室的一部分,或者

所选对策包括该装置的用于向测量室和/或该装置的机械校准供应包含分析物的液体样本的部件的自动化清洁。

根据一个实施例,该方法进一步包括将在给定点处例如用于第一或第二确定的所述第二eis与在电化学发光测量循环的n至最后一个后续运行中针对同一给定点获得的相应第二eis进行比较,n是1和1000之间的变量,其中仅在针对目前而获得的第二eis的结果与电化学发光测量循环的n至最后一个后续运行的比较超过预定义的第一老化阈值的偏差的情况下执行所选对策。

这通常允许将所获得的测定运行指示指定给不同的原因:一个原因可能是由于装置的相应部件的污染的自发地出现的误差。另一个原因可能是,负的测定运行指示可能是测量室老化的结果。老化导致实际上获得的eis与在校准过程期间获得的相应eis的连续偏差。该测量室越旧,偏差可能越强。

然而,由于老化而导致的eis的偏差可能仍然是可允许的,而自发的偏差是必须归因于不同来源而不是老化的问题的指示,因为这个原因,可以不考虑在给定点处的第二个eis与在所述给定点处(在校准过程期间之前的某一时间获得)的第一eis的绝对偏差。相反,第二eis在它们之中的相对偏差在这里可能具有更高的相关性。

然而,还考虑可能的老化限制,可以仅在用于第一或第二确定的在给定点处的所述第二eis的结果与针对相同给定点获得的相应第一eis的比较导致预定义的第二老化阈值以下的偏差的情况下执行所选对策。该第二老化阈值可以因此是相对于eis的原始校准的阈值。因此,在测量室变得太旧的情况下,还可以用该方法来检测它。因此,在检测到该室的不可接受的老化时,可以发起相应的替代对策。该对策可以是经由显示单元显示用来更新测量室中对老化敏感的某些部件的指令。这样的部件可以包括第一且最前面的对工作电极和工作电极。

可以使用在上面提到的测量循环中的任何给定点来确定测量室的老化。

在另一方面,本发明涉及用于执行使用测量室来检测液体样本中的分析物的电化学发光方法的装置,该装置包括测量室,该测量室包括用于使用电化学发光测量循环来检测分析物的工作电极,该装置包括处理器和存储器,该存储器包括计算机可执行指令,由处理器执行该指令以促使该装置:

a.使用分析物的液体样本空隙来实施校准过程中的测量循环并且在测量循环的给定点处执行第一电化学阻抗谱分析eis,第一eis是使用工作电极来执行的,

b.使用包含分析物的液体样本来实施分析过程中的测量循环并且在测量循环的给定点处执行第二eis,第二eis是使用工作电极来执行的,

c.将第一eis和第二eis的结果相比较,

d.提供指示作为第一eis和第二eis之间的偏差的比较结果是否超过预定义阈值的测量状态的指示。

在另一方面中,本发明涉及包括用来实行上面描述的方法的计算机可执行指令的计算机程序产品。

本发明的实施例可应用于各种种类的发光技术,包括化学发光和电化学发光,特别地ecl-bba。

本发明的实施例因此可以允许原位检测化学发光测量循环中相关的几个重要问题:它可以允许检测系统试剂的状况中的不合规性、培养物部件的不需要的电极结合、培养物运输中的异常以及老化的测量室。通常,10khz的单频测量可能足以表征该系统。可以在亚秒时间尺度上执行这样的测量。eis不干扰系统,因为所施加的交变电压很小。进一步地,所需的仪器可以是简单且廉价-低成本的,fra可以被集成到现有ecl系统的恒电位仪中。

附图说明

在下文中,仅参考绘图通过示例的方式来更详细地描述本发明的实施例,在其中:

图1是本发明的分析系统的实施例的框图;

图2是说明ecl-bba技术的时序图;

图3是描述ecl-bba技术的流程图;

图4示出被用于执行ecl测量的不同电极配置,图4a)示出两线配置,图4b)三线配置,并且图4c)两线配置(2线配置)和4线配置(4线感测方法);

图5是基于测量状态(清洁溶液(cis);共反应物溶液(cos);测量室(mc))的组合提供对策的决策表;

图6是图示用于利用eis控制(pc=共反应物溶液(cos);cc=清洁溶液(cls))来执行ecl方法的方法的流程图;

图7示出用于图示受污染的清洁溶液和清洁的清洁溶液的影响的对导纳和相位的eis测量结果;

图8示出用于图示受污染的共反应物溶液和清洁的共反应物溶液的影响的对导纳和相位的eis测量结果;

图9示出用于图示要被分析的样本的移液误差的影响的对导纳的eis测量结果;

图10和11示出证明有可能识别试剂/部件(诸如清洁溶液(图10)、共反应物溶液(共反应物)(图11)以及测量室(mc))的不合规状况的eis测量结果;

图12示出图示包含微珠的培养物和不包含微珠的培养物之间的差别的eis测量结果;

图13示出在阶段i中图示测量室的老化的eis导纳数据;

图14示出在阶段iv中图示测量室的老化的eis导纳数据;

图15示出在阶段v中图示测量室的老化的eis导纳数据;

图16示出在阶段i中图示测量室的老化的eis相位数据;

图17示出在阶段iv中图示测量室的老化的eis相位数据;

图18示出在阶段v中图示测量室的老化的eis相位数据;

图19示出在不施加预冲洗的情况下的eis测量结果,其图示在阶段iv中由不包括培养物和包括培养物的吸取造成的差别;

图20示出在不施加预冲洗的情况下的eis测量结果,其图示在阶段v中由不包括培养物和包括培养物的吸取造成的差别;

图21示出在施加预冲洗的情况下的eis测量结果,其图示在阶段iv中由不包括培养物和包括培养物的吸取造成的差别;

图22示出在施加预冲洗的情况下的eis测量结果,其图示在阶段v中由不包括培养物和包括培养物的吸取造成的差别;

图23图示了连续eis测量。

具体实施方式

遍及本发明的实施例的以下描述,将用相同的参考数字来指定相似或完全相同的元件。

图1示出用于检测液体样本中的分析物的分析系统100。该分析系统也被指定为‘测量装置’。该分析系统100包括用于容纳作为液体样本的等分(aliquot)试样的液体104和用于标记分析物的标记物(诸如发光免疫测定)的混合物的培养器102。

该分析系统100包括含有引起发光的电化学反应的共反应物的贮液器106。该培养器102和贮液器106通过管线系统110耦合至分析系统的测量室108,流体104的一部分和共反应物可以通过该管线系统110流进测量室108中。

该测量室108包括室主体112,其具有用于容纳液体104的一部分和通过管线系统110的共反应物的一部分的管道114。该测量室108具有用于在测试室中提供磁场的磁性部件116(诸如永磁体)。该磁性部件116可以耦合至致动器118以用于将磁性部件116旋转到管道114和从管道114旋转以便接通或关闭管道内的磁场。

该磁性部件116安置在耦合至电压源122的工作电极120下面。在由工作电极120上的磁性部件116引起的磁场内在管道114中形成激发区域124。

借助于光学传感器(诸如光电倍增管126)测量在激发区域124中通过激发能的施加(即伏打式触发脉冲在工作电极120上的施加)引起的发光。该光学传感器在某一频率范围内是敏感的,以使得它提供干扰信号可能对其有贡献的测量信号,诸如由测量室中可能存在的自发光分子引起的发光信号,前提是发光在传感器的频率范围内。

光电倍增管126安置在由工作电极120的对电极128形成的窗口上的激发区域124对面,发光子和由激发能量引起的任何干扰光子通过该窗口撞击到光电倍增管126上。将由此产生的时间分辨测量信号130从光电倍增器126提供到分析系统100的控制单元132。

在已经执行测量之后,将包含在管道114内的液体移除到废液容器134中并且针对测量信号的后续获取再生成测量室108。

控制单元132耦合至电压源122以便控制电压源122向工作电极120施加触发信号。该控制单元132还耦合至致动器118以用于通过相应地移动永磁体来控制致动器118接通和关闭磁场。

进一步地,该控制单元132可耦合至‘吸取器单元’(即泵136),以用于从培养器102提取液体104的一部分并且从贮液器106提取共反应物的一部分以及从测量室108和测量室的再生成移除液体。此外,该控制单元132可以耦合至附加机器人部件(诸如移液站)。

该测量室108可以被适配成使用各种发光免疫测定来执行ecl-bba。

尽管下面讨论了ecl-bba,但这仅是一个示例并且技术人员可以将该示例扩展到其他ecl技术。

例如,液体104可能包含液体样本、链霉亲和素涂覆的磁性颗粒、生物素化抗体和丙酮化抗体的等分混合物,以形成所谓的“三明治”,而贮液器106中包含的共反应物是三丙胺(tpa)。因此,带有束缚标签的磁性颗粒138流入管道114。当接通磁场时,将磁性颗粒138固定在工作电极120上。接着,在工作电极120上施加触发脉冲以根据ecl-bba技术引起电化学发光。

该控制单元132具有用于在没有叠加干扰信号的情况下存储描述有效测量信号的发光衰减的参考数据的电子存储器140。该参考数据专用于分析物的检测所利用的发光免疫测定。

在这里考虑的实施例中,将参考数据存储在查找表或数据库表中。该参考数据包括对于由分析系统100支持的每个发光免疫测定的参考数据库。例如,对于每个支持的免疫测定,将两个系数a和b以及时间t存储在存储器中。该系数a和b描述使发光信号的最大幅度与在衰减时间t之后达到的发光水平有关的线性定律。如果所考虑的衰减时间t总是相同的,则将衰减时间t作为参考数据的一部分来存储可能是多余的。

该控制单元132具有用于执行程序模块146、148和162的至少一个电子处理器144。程序模块146由处理器144来执行以用于获取测量信号132,而程序模块148由处理器144来执行以用于评估所获取的测量信号132。程序模块162由处理器144来执行以用于获取eis数据。

该控制单元132具有用于将显示单元(或显示器)152或另一个人机界面耦合到控制单元132的接口150。该接口150可以被实施为图形用户界面,其用于显示用于由分析系统100支持的发光免疫测定之一的用户的选择的窗口154以及用于显示分析的结果的窗口156。

可以将由分析系统100执行的分析的结果输出为表格数据,其中一列指示要被检测的分析物并且另一列指示已检测的分析物的浓度。另一列可用于指示所检测的浓度是否可能是错误的,诸如通过显示标志或其他警告信号或符号,诸如红色问号或感叹号。

在下文中,将结合图1、2和3来描述ecl-bba技术。图2是示出ecl-bba的不同阶段的时序图并且图3是相应的流程图。

该方法在框300(阶段i)中开始,该框300是在其中利用某些电压脉冲来施加dc电位的调节阶段。图2中的实线200是在工作电极(we、120)处施加的关于参考电极(re、128)的电位分布图。该调节具有为后续测量准备工作电极的目的——调节被用来确保电极在后续测量开始时具有已知表面状态。

在操作中,用户通过将相应选择输入窗口154中来选择由分析系统100支持的发光免疫测定之一。液体样本的分析是通过程序模块146的执行开始的,以使得控制泵136来将液体104的一部分和共反应物的一部分输送到管道114中。图2中的线202指定经由泵136进入和流出测量室108而输送的任何液体的运动。实际上,虚线202是泵136的稀释活塞(其使通过该室的液体移动)的运动。

接下来,控制致动器118来将永磁体翻转到使得将其磁场施加于管道114以用于固定的位置,即在工作电极120上捕获带有其束缚标签的磁性颗粒。利用框302来指定液体的输送和磁性颗粒的捕获的过程,并且该过程对应于图2中的阶段ii。

接下来,在框306(阶段iv)中,控制电压源122来将触发脉冲施加到工作电极上以便激发发光,以使得产生测量信号130。

通过在给定时间段(诸如在通过电压源122施加触发脉冲之后的2秒)内对光电倍增管126的输出采样,以用于对发光进行时间分辨测量。

将构成测量信号130的数据样本存储在控制单元132的存储器140中,并启动程序模块148来评估所获取的测量信号130。通过执行程序模块148来确定测量信号130的幅度。接下来,程序模块148通过读取用户选择的免疫测定的系数a和b以及时间t来执行对参考数据142的读取访问。

借助于通过a和b描述的线性定律,计算测量信号130在时间t之后达到的期望信号水平,并将其与该时间t之后测量信号130的实际信号水平相比较。在失配的情况下,即如果测量信号130的实际信号水平是低于或高于预期信号水平的预定义裕量,则检测到失配并且因此检测到叠加干扰信号的存在。

接下来,由程序模块148借助于测量信号130来确定液体中的分析物(如果有的话)的浓度,并且如果已检测到失配,则由误差信号标示所确定的浓度。

接下来,在框308(阶段v)中,由控制单元132来控制泵136以用于从管道114中移除液体和测量室108的再生成。

可以执行捕获(框302)和测量(框306)之间的可选冲洗步骤(框304和阶段iii),以便确保在执行框306中的ecl测量之前移除绑定至尚未附接至磁体的磁性微粒的标记物质。

为了提供在原位(即在不中断或干扰上面描述的(ecl)分析物浓度检测的情况下)的可能性,确定分析物检测的可靠性,将测量装置100进一步适配成执行电化学阻抗谱分析eis。使用电压源122和对电极120来执行eis。因此电子处理器144被进一步适配成执行程序模块162以获取eis信号。为此目的,控制电压源122来将ac电流信号叠加在用于执行如上面描述的ecl测量的dc信号上。

可以在上面讨论的测量循环的给定点处获取eis谱,并且在图2中描绘该eis谱。为该目的,首先在使用分析物的液体样本空隙的校准过程中实施测量循环。在该校准过程中,使用工作电极在测量循环的给定点处执行第一eis。在图2中用箭头描绘所述给定点的示例。然后将第一eis作为第一eis数据160存储在存储器140中。

在使用包含分析物的液体样本的分析过程中的测量循环期间,在所述给定点处执行另一第二eis。这产生被存储在存储器中的第二eis数据164。然后,将第一eis和第二eis的结果相比较并且提供指示作为第一eis和第二eis之间的偏差的比较结果是否超过预定义阈值的测量状态的指示。

例如,测量状态被作为图形输出提供在显示器152上。该控制单元132可以进一步适配成相应地自动选择对策以校正分析系统100的故障。在对策的发起之后,在分析过程中重复测量循环,并在给定的点处执行另一个第二eis以检查该对策是否成功以及ecl测量结果是否可靠。

图4示出用于执行ecl测量的两种不同的电极配置。工作电极(we120)是对在那里发生电化学和感兴趣的ecl反应的电极的指定。计数器或辅助电极(ce128)是室中完成电流路径的电极。这两个电极通常由惰性导电材料(诸如金、铂、玻璃碳、铱、硼掺杂金刚石或对该目的起作用的任何其他材料)制成。

任何电化学室都必须具有用于操作的至少一个we-ce对。这是we和ce的端子连接至电位控制单元的最小的2电极配置。本领域技术人员已知,在2电极配置(图4c中示出的2线配置)中,室电压可能与刺激电压ustim非常不同并且它至少是室电流和线缆电阻的函数,并不要求这样。在下面的表中示出对于两电极配置的计算:

对于高精度测量,使用4线感测方法。在这里,使用如在图4a中示出的单独的电流承载和电压感测电极对:s1和s2被分别用于we和ce电位的控制测量。p1和p2被用于流过相应电极的电流的控制和测量。电流电极和电压电极的分离消除了来自测量的引线和接触电阻,因此允许更高的准确性。

更常见的是引入充当参考电极(re)的附加第三电极。在图4b中示出该三电极配置:re提供工作电极的施加电压v0所参考的参考电位。在三电极配置中,非常低的电流流过re或者理想地没有电流流过re。re保持稳定的电位。典型的re是银/氯化银、饱和甘汞、汞/汞(含汞)氧化物、汞/硫酸汞或铜/硫酸铜电极。除此之外,可以使用由铂、金、不锈钢或其他材料制成的伪参考电极。然而,这些可以提供较低的稳定参考电位。

如上面公开的,对于高精度测量,将4线感测方法用于eis测量。该4线感测方法通过用于eis测量的2个附加电极(在4c中具有感测线1和感测线2的4线配置)补偿在工作电极和对电极处的ir下降(ir补偿)。4线感测方法消除在测量线缆内的电位ir下降(=ircable)。在4线感测方法中,预期应用在作为室电压ucell的10mvpp周围的非常低正弦幅度的非常低ac响应。测量线缆内的电阻rcable可以显著地降低室电压。在4线感测方法中,所施加的正弦波电位等于室电位,因为通过感测线来消除任何电位降。

图5示出基于测量状态的组合提供对策的决策表。图6中的流程图图示导致图5的决策的方法。图6的流程图和图5的决策表基于这样的假设,即对于上面提到的阶段i-v中的至少两个阶段,执行eis测量。

例如,对于图2中用箭头指示的任何阶段中的任何给定点,在实施测量循环时在校准过程中执行第一eis。校准过程一般假定各自的第一eis的结果代表根据期望表现的系统。此后,在使用包含分析物的液体样本的分析过程中的后续‘实际’测量循环中,在同一给定点处执行第二eis。然后将第一(校准)eis和第二(实际样本)eis相比较并且确定指示作为第一eis和第二eis之间的偏差的比较结果是否超过预定义阈值的测量状态。

优选地,然后将由多于一个给定点以及由此多于两个第二eis产生的测量状态用于确定在分析过程的测量循环期间执行的ecl测量的可靠性。

为了进一步微调该方法,例如对于阶段v中的给定点(测量室的清洗),有可能区分准备运行指示和测定运行指示。为了简单的术语,测定运行指示与如上面在使用真实液体样本的eis测量中描述的那样获得的测量状态是完全相同的。在作为所比较的eis之间的偏差的比较结果在预定义阈值内的情况下,可以将测定运行指示定义为正,并且在作为所比较的eis之间的偏差的比较结果在预定义阈值之外的情况下,可以将测定运行指示定义为负。

相反,准备运行指示与如上面在eis测量中描述的那样获得的测量状态完全相同,然而具有作为任何分析物的空隙的液体样本。因此,为了获得对于给定点的准备运行指示,在使用任何分析物的液体样本空隙实施测量循环的同时执行第三eis。然后,将该第三eis与针对同一给定点获得的第一eis相比较,并且确定指示作为第一eis和第三eis之间的偏差的比较结果是否超过预定义阈值的测量状态。再次,在作为相比较的第一和第三eis之间的偏差的比较结果在预定义阈值内的情况下,可以将准备运行指示定义为正,并且在作为相比较的第一和第三eis之间的偏差的比较结果在预定义阈值之外的情况下,可以将准备运行指示定义为负。

图6的流程图的变量‘y’因此是测量状态。指数a、b和d分别代表由图2中的箭头为阶段i、ii、v所指示的给定点。指数c代表由图2中的阶段iii中的箭头指示的给定点,或者由阶段iv中的箭头指示的给定点。

该方法在具有eis的获取的框500中开始。必须指出,在图5和图6中,使用第二eis在四个阶段中的获取和第三eis在阶段v中的获取。然而,还有可能减少所使用的第二和第三eis的数目,然而这可能具有问题或容易出错的ecl测量可能不能被精确地指定到某一原因的缺点。

在框500中的eis的获取之后,在块502中检查针对第一点(在阶段i中的箭头)获得的测定运行指示ya是否为正。这将指示针对所述点获得的第一校准eis与针对所述点获得的第二eis的比较彼此不会偏离达超过预定义阈值的值。

在针对点1的测定运行指示为负的情况下,这可能归因于不同的原因。一个原因可能是测量室的老化或测量室或涉及的系统试剂或组分(诸如如共反应物溶液、清洁溶液和测量室)的污染。测量室的老化会在污染通常导致ecl测定行为的自发变化的同时使ecl测定的性能不断退化。

为了区分测量室的老化和污染,该方法以框522继续并确定对于同一给定点当前第二eis如何偏离从先前测量获得的第二eis。因此,将在给定点处的第二eis与在电化学发光测量循环的n至最后一个后续运行中针对同一给定点获得的相应第二eis相比较。n是1和1000之间的变量。在当前eis与先前eis的偏差δya超过预定义老化阈值‘x’的情况下,这可能归因于系统的污染。这可以被理解为与前一测量运行相比针对目前测量运行获得的eis曲线的‘突然跳跃’。

相反,在偏差δya低于老化阈值的情况下,这可能归因于测量室的持续老化。在后者的情况下,如果针对所述点的第一和第二eis之间的差的绝对值ya超过绝对老化值abs,则可以在框530中确定它。如果是这样的话,在框530中可由系统例如使用显示器152来提供由于老化原因必须更换测量室的信息。更简化地,可以输出消息‘调用服务’。

然而,在框530中在确定针对所述点的第一和第二eis之间的差的绝对值ya不超过绝对老化值abs的情况下,该方法以下面将讨论的框504继续。

在框522中在确定当前eis与前一个eis的偏差δya超过预定义的老化阈值‘x’的情况下,该方法以框524、526或528继续。在所述偏差第一次发生的情况下选取框524,在所述偏差第二次发生的情况下选取框526,并且在所述偏差第三次发生的情况下选取框528。因为该原因,检查标志的存在:在没有与针对给定点的与第二eis相关联的标志(或标志为1)的情况下,将选取框524。在设置了标志(或标志为2)的情况下,将选取框526等等。

框524、526和528的选择对应于对策的优选自动化发起。例如,在框524中设置了标志(或从1增加到2),并且可以经由显示器来输出必须清洁用于从其贮液器获得共反应物溶液的吸取器管嘴和包含共反应物溶液的杯的消息。进一步地,该消息可能推荐改变当前共反应物溶液批次。在另一示例中,可以由系统自动发起并执行所述清洗和所述改变。框524对应于图5的决策表中的第三行。在完成框524之后,该方法以框500重新开始。

在框526中,该标志从1增加到2或从2增加到3,并且可以经由显示器输出必须执行系统的液体流清洁(lfc)的消息。当从仪器的服务屏幕上发起此功能时发生液体流清洁。在lfc期间,吸入次氯酸钠溶液以便清洁测量室和流体路径。在进一步的示例中,可以自动发起并且由系统执行所述lfc。此外,优选地可以发起测量单元(mc)的自动交换。框524对应于图5的决策表中的第四行。在完成框524之后,该方法以框500重新开始。

必须指出,可以通过任何已知的方法来实现该标志,该方法允许在第一次、第二次或第三次之间区分δya>x是以连续方式发生的。

在框528中,可以由具有未定义故障的系统来提供信息。更简化的,可以输出消息“调用服务”。在这里,系统将停止并且该方法将结束。

在框502中在确定ya为正常的情况下(即测定运行指示为正),该方法以框504继续并且确定针对yb的测定运行指示是否为正。yb是在向测量室供应液体样本和捕获磁性微粒的期间或结束时获得的eis的结果。因此,取决于是否存在可选阶段iii,可以在由阶段ii或阶段iv中用箭头指示的给定点处获得yb。在测定运行指示为负的情况下,该方法区分该问题是第一次还是第二次出现。为了该目的,测定运行指示再次使用相应标志,就像关于ya讨论的那样。

在该问题第一次出现的情况下,在框518中这可能归因于关于分析物的问题。例如,该分析物可能包括气泡或者它可能被污染。作为一种对策,可以经由显示器输出必须检查样本质量的消息。进一步设置标志(或增加数目)。在另一个示例中,系统可以自动获得具有相同分析物的新的液体样本。框518对应于图5的决策表中的最后一行。在完成框518之后,该方法以框500重新开始。

在所述问题第二次出现的情况下,框504后面紧接着对应于框528的框512。

在结果证明框504中yb为正常的情况下,该方法以可选框506继续。在框506中,确定针对yc的测定运行指示(在阶段iii中利用箭头指示的给定点处获得的)是否为正。yc是在捕获之后和在电化学发光测量之前在测量室的冲洗阶段期间获得的eis的结果。在yc为负的情况下,这可能立即导致块512的执行。关于yc的决策没有反映在图5的决策表中,因为阶段iii中的清洁步骤是可选的。

在yc为正的情况下或直接在框504之后(yb为正常),该方法以框508继续并且确定针对yd的测定运行指示是否为正。yd是在阶段v期间(即在利用清洁溶液清洁测量室和工作电极期间)获得的eis的结果。在yd为正常的情况下,该方法以框520结束并且确定ecl测量是可靠的。

然而,在yd不正常的情况下,框508后面的框510确定当前yd是测量循环的准备运行还是测定运行的结果。在是测量运行的结果的情况下,根据要检查什么样本质量来输出消息。在准备运行中(即在利用任何分析物的液体样本空隙的测量循环的运行中),系统可以以后续框500自动地继续。

在方法再次到达框510的情况下,在第一次执行准备运行的情况下该方法以框514继续,或者在第二次执行准备运行的情况下该方法以框512继续。可以相应地借助于如上面描述的标志来检查第一次和第二次。

对应于图5的决策表中的第一行的框514可以输出消息,根据该消息来清洁清洁溶液杯、仪器上的将清洁溶液分配于其中的贮液器和用于将清洁溶液输送至测量室中的管嘴以及用新的清洁溶液批次更换当前使用的清洁溶液批次。备选或另外地,可以自动执行清洁和更换。在框514之后,该方法以框500继续。

尽管在关于图6讨论中,仅考虑关于阶段i的老化,但是技术人员将会理解该原则可以相应地应用于测量循环中的给定点中的任一个。

图7示出用于图示受污染的清洁溶液和清洁的清洁溶液的影响的对导纳和相位的eis测量结果。为了研究处于不合规状况的清洁溶液的影响,利用受污染的清洁溶液测量(n=5)链霉亲和素颗粒(sap)测定,并且将其与利用无瑕疵清洁溶液的sap测定的结果相比较。在图2中指示的针对阶段i、iv和v的点处执行eis测量。在这里,阶段i被指定为‘coni’,阶段iv被指定为‘conii和c’并且阶段v被指定为‘清洁’。进一步地,(+)意味着清洁溶液是清洁的而(-)意味着清洁溶液被污染。在0hz、100hz、300hz和1000hz处执行eis测量。

可以清楚地看到,可以在阶段v中容易地识别受污染的清洁溶液。在这里,在作为校准数据(直线)获得的eis和针对受污染的清洁溶液(虚线)上的测量获得的eis之间的强偏差(>>1sd)已经在100hz处的导纳中可见。进一步地,针对阶段v中的测量点获得的标准偏差远低于在校准曲线和针对受污染的清洁溶液获得的测量曲线之间的偏差。这示出可以照此容易地检测并识别不适当的清洁溶液。

图8示出用于图示受污染的共反应物溶液和清洁的共反应物溶液的影响的对导纳和相位的eis测量结果。为了研究共反应物溶液在不合规状况中的影响,利用错误的共反应物溶液测量(n=5)链霉亲和素颗粒(sap)测定,并且将其与利用无瑕疵共反应物溶液的sap测定的结果相比较。在图2中指示的针对阶段i、iv和v的点处再次执行eis测量。在这里,阶段i被指定为‘coni’,阶段iv被指定为‘conii和c’并且阶段v被指定为‘清洁’。进一步地,(+)意味着共反应物溶液是清洁的而(-)意味着共反应物溶液被污染。在0hz、100hz、300hz和1000hz处执行eis测量。虚线对应于校准数据,直线对应于关于受污染共反应物溶液的测量数据。

可以清楚地看到,可以在所有三个阶段中容易地识别受污染的共反应物溶液。观察导纳中的显著变化(>>1sd)以及所有步骤中的阶段并且允许错误的和无瑕疵的共反应物溶液之间的清楚区分。在考虑导纳的所有频率上该变化都是显著的。考虑到相位,对于高于~100hz的频率观察到更好的区别。一般来说,偏差在coni(阶段i)中最强,但在清洗(阶段v)中仍然可见。

图9示出用于图示要被分析的样本的移液误差的影响的对导纳的eis测量结果。归因于移液误差,用移液管移动空气并将其传递到测量室中。在阶段ii中,这导致eis校准(inctrans)所获得的导纳与在具有移液误差(inctrans空气)的情况下样本上获得的eis之间的显著偏差。由于空气的存在,结果是导纳的700%的变化,相位的60%的变化。因此可以检测到出故障的移液或培养物吸取。

在下文中,给出了eis测量的详细描述。使用rocheelecsys®面包板来实施所有实验。这是一种用于开发目的高度柔性elecsys系统并且可与elecsys®1010或2010相比。针对该研究,该面包板装配有来自法国生物逻辑科学仪器sas的sp-300恒电位仪。sp-300是一种具有内置频率响应分析仪(fra)的最先进的模块化研究级恒电位仪。通常利用使用工作电极、对电极和参考电极设置的常规3电极中的标准elecsys测量室来实施实验。使用ec-实验室软件包来对所有的电位分布图和相应的eis测量编程。使用恒电位仪的内置“触发进入”通道来建立恒电位仪与elecsys分析仪之间的通信。然后elecsys分析仪能够通过在期望时间点发送ttl脉冲来控制恒电位仪。

使用人工免疫测定(sap)(对于高具体ecl信号包括rubpy标记的微粒的测定)来实施测量。采用针对下面提到的测定的协议作为对rocheelecsys®2010的推荐,体积上略有调整。微珠悬浮的体积为35μl,游离(free)rubpy缀合物的体积为15μl,微珠缓冲液的体积为150l并且样本的体积为0μl。

图10和11示出证明有可能识别错误的系统试剂/部件(诸如共反应物溶液、清洁溶液、以及测量室)的eis测量结果。这就要求eis结果对无污染系统的测量具有高重现性。为了做到这一点,分析仪装配有完整的测量室和清洁溶液和无瑕疵批次的共反应物液。

为了还考虑可能源自不同批次的共反应物溶液和清洁溶液的波动,分别用3个批次的清洁溶液和共反应物溶液重复本实验并且每一次都具有链霉亲和素颗粒(sap)的n=5测定确定。换言之,对于给定的点,每批次获取5次eis并且对于不同的批次将这重复3次。通过在所有不同的运行和确定上计算cv(标准偏差和平均值的以百分比计的比率)来确定精度。在图10和11中报告该结果。图10示出清洁溶液批次的变化并且图11示出共反应物溶液批次的变化。如可以从这些图中看到的,cv通常远低于1%,从而证明该方法的高重现性。

如上面描述的,再次地“清洁”代表阶段v中获得的eis,“coni”代表针对阶段i获得的eis,并且“conii和c”代表阶段iv。

为了确定磁性纳米颗粒“微珠”的影响,测量链霉亲和素颗粒(sap)测定(n=5),并将其与用共反应物溶液(cos)替换sap中的所有试剂的测定相比较。在这里从根本上比较两种情况:在第一情况下,培养物包含捕获并沉积在电极上的磁性微粒。在第二种情况下,培养物不包含微珠并且在捕获过程之后电极保持自由。因此,在condii和capt步骤之后仅期望导纳的变化。

事实上,如在图12中报告的,在>100hz的频率处conii和capt步骤(阶段iv)的导纳中看到标准偏差的显著变化(>>1sd)。还在该阶段中观察到类似的变化(归因于更高误差具有更低的重要性)。然而,因此测量给出一种用来区分包含微珠的培养物和不包含微珠的培养物的方法。

测量室的老化可以导致elecsys测定的性能损失并且因此由服务技术人员使用测定性能检查来仔细监视该老化。然而,如图13的示例中示出的还可以使用eis监视来室年龄。为了更好的可见性,在这里用条形图绘制结果(与以前的图中示出的曲线图相比)。在这里,将两个新的测量室“新1”和“新2”的eis谱与两个显著老化的测量室“旧1”和“旧2”相比较。显然,可以在导纳中清楚地区分新的和旧的室。对于≥300hz的频率该变化最显著。在图13中,示出对于阶段i的eis结果。在图14中描绘针对阶段iv的结果并且在图15中描绘针对阶段v的结果。

而且,该相位还示出新和旧的测量室之间的清楚区别。比较图16、17和18,对于阶段i和阶段v对于≤1000hz的频率并且对于阶段iv的频率10khz该变化最显著。必须指出的是,室老化的变化是逐步的,并且因此可以区分在短时间标度上引起变化的与老化无关的过程。

在下文中,研究样本部件的影响。预冲洗过程“pw”被用来从可能干扰测量的培养物移除任何游离生物素基化的抗体或血清组分。在预冲洗期间,使用磁性微粒分离器将链霉亲和素微珠与缓冲液分离。随后,利用缓冲液溶液来冲洗微珠(预清洁)并且重构为它们的原始体积。调查样本类型(其形成培养物的一部分)对eis谱的影响。为了这样做,使用链霉亲和素颗粒(sap)测定并且包括50μl的样本。微珠悬液的体积为35µl,游离rubpy的缀合物的体积为15µl,微珠缓冲液的体积为150µl,并且样本的体积为50µl。

为了对不同的样本类型建模使用四种不同的血清并且调查其对eis谱的影响。在普通的低吞吐量中,elecsys分析仪(诸如e411或e2010)样本部件可以在培养物输送期间触及电极。这通常会导致蛋白质至电极表面的血清特定吸收。如果将无血清的培养物(在这种情况下用缓冲液来替换样本)与包含血清的培养物相比较,则在图19和图20中分析的eis谱中看到明显的差异。在这里不应用预冲洗。包含培养物的血清导致在>130hz的频率在condii和capt步骤(阶段iv)中相对于无血清培养物的导纳的降低。另一方面,在清洁步骤(阶段v)中看到对于包含培养物的血清的强导纳增加。

因此,eis可以被用来监视样本移液。如果没有使样本移液,培养物内没有血清组分并且预期在电极处没有吸收。eis方法可以很容易地发现这样的事件为“异常培养物”,并可向操作人员发出警告和/或可自动启动相应的对策。

另一方面高吐量分析器(诸如e170、e601、e602和e801)利用所谓的预冲洗功能。在预冲洗期间,在管壁处磁捕获磁性微珠。随后,移除包含测定试剂和血清的培养物并且用缓冲液溶液代替该培养物。该“预冲洗的培养物”没有血清组分。因此,当在condii和capt步骤(阶段iv)或清洁步骤(阶段v)之后考虑eis谱时,预期在不同样本类型之间没有差别。这可以从图21和22容易地看到,在这种情况下将预冲洗的血清a-d相比较。

图23是期望作为在1000hz的单个频率处在图2的整个测量循环上的连续测量的结果的eis谱。在图26中示出这样的连续eis的导纳的测量结果。下面的线对应于在其中使用无瑕疵共反应物溶液的测量循环,而上面的线对应于在其中使用处于不合规状况的共反应物溶液的测量循环。在该情况下可以容易地观察到总体导纳偏移到更高值。

如本领域技术人员将会认识到的,本发明的各方面可以被具体化为装置、方法或计算机程序产品。相应地,本发明的各方面可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等等)或组合通常在本文中可全部都被称为“电路”、“模块”或“系统”的软件和硬件方面的实施例的形式。进一步地,本发明的方面可以采用在其上体现有计算机可执行代码的一个或多个计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。该计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。如在本文中使用的‘计算机可读存储介质’包括可以存储可由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。该计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬时存储介质。该计算机可读存储介质还可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中,计算机可读存储介质还可能能够存储计算设备的处理器能够访问的数据。该计算机可读存储介质的示例包括但不限于:软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、usb拇指驱动器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、光盘、磁光盘和存储器的寄存器文件。光盘的示例包括压缩盘(cd)和数字多功能盘(dvd),例如cd-rom、cd-rw、cd-r、dvd-rom、dvd-rw、或dvd-r盘。术语计算机可读存储介质还指代计算机设备能够经由网络或通信链路访问的各种类型的记录介质。例如,可以通过调制解调器、通过因特网或通过局域网来检索数据。可以使用任何适当的介质(包括但不限于无线、有线、光纤线缆、rf等等)或前面提到的任何适当组合来传送体现在计算机可读介质上的计算机可执行代码。

计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的一部分在其中体现有计算机可执行代码的传播数据信号。这样的传播信号可以采用各种各样的形式(包括但不限于电磁、光学、或其任何适当的组合)中的任一个。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质,其不是计算机可读存储介质并且可以传达、传播或输送由指令执行系统、装置或设备使用的或结合其使用的程序。

‘计算机存储器’或‘存储器’是计算机可读存储介质的一个示例。计算机存储器是可直接由处理器访问的任何存储器。‘计算机存储装置’或‘存储装置’是计算机可读存储介质的另一示例。计算机存储装置是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中,计算机存储装置还可以是计算机存储器或反之亦然。

如在本文中使用的‘处理器’包括能够执行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的参考应该被解释为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器可以例如是多核处理器。处理器还可以被称为单个计算机系统内或分布在多个计算机系统之中的处理器集合。术语计算设备还应该被解释为可能指代每一个都包括一个或多个处理器的计算机设备集合或网络。可以由可在同一计算设备内的或甚至可跨多个计算设备分布的多个处理器来执行计算机可执行代码。

计算机可执行代码可以包括机器可执行指令或促使处理器执行本发明的方面的程序。可以以一个或多个编程语言的任何组合来编写用于实施针对本发明的各方面的操作的计算机可执行代码并且将该计算机可执行代码编译到机器可执行指令中,该一个或多个编程语言包括面向对象的编程语言(诸如java、smalltalk、c++等等)和常规程序编程语言(诸如“c”编程语言或类似的编程语言)。在某些情况下,计算机可执行代码可以以高级语言的形式或者以预编译形式,并且可以结合生成运行中的机器可执行指令的解释器一起使用。

该计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上执行,部分在用户的计算机上作为独立软件包执行,部分在用户的计算机上且部分在远程计算机上执行,或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后面场景中,可以通过任何类型的网络(包括局域网(lan)或广域网(wan))来将远程计算机连接至用户的计算机,或者可以制成到外部计算机的连接(例如使用因特网服务提供商通过因特网)。

参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图来描述本发明的各方面。将会理解,当可适用时,可以由处于计算机可执行代码的形式的计算机程序指令来实施流程图、示图和/或框图的每个框或框的一部分。进一步理解的是,当不互斥时,可以组合不同流程图、示图和/或框图中的框的组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机、或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器,以使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。

这些计算机程序指令还可以被存储在计算机可读介质中,该计算机可读介质可以将计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备指引成以特定方式工作,以使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的指令的制造物品。

还可以将计算机程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上以促使在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤来产生计算机实施的过程,以使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的过程。

参考数字的列表

分析系统100

培养物102

液体104

贮液器106

测量室108

管线系统110

室主体112

管道114

磁性部件116

致动器118

工作电极120

电压源122

激发区域124

光电倍增管126

对电极128

测量信号130

控制单元132

容器134

泵136

颗粒138

存储器140

参考数据142

处理器144

程序模块146

程序模块148

接口150

显示器152

窗口154

窗口156

eis数据160

程序模块162

eis数据164

电位分布图200

稀释器活塞的移动202。

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