分析装置和方法

专利名称：分析装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种分析装置和方法。
背景技术：
用于测量生物样本的系统可以使用可更换盒(cartridge)或者测试 条和读出器。盒接受样本并且包括用于在试样中产生可检测的变化的 一种或多种试剂。可检测的变化可能与样本中分析物的量相关。盒读 出器能够测量可检测的变化并且将结果传达给使用者。盒读出器能够 计算样本中分析物的量(例如作为液体样本中分析物的浓度)。
该系统可由需要频繁测量分析物的使用者使用。特别是，该系统 能够被用于患有需要监视的慢性病的患者。为了鼓励患者顺从于监测 方案，期望的是该系统需要少量的样本并且可更换盒是廉价的。
概述
分析系统可包括可更换的分析装置和分析装置读出器。分析装置 能够采取盒或者测试条的形式。该系统能够为样本中的分析物提供高 敏感度、少量的检测。该分析装置可以制造简单。因为分析装置能够 仅用一次，制造成本低是重要的。与磁性颗粒连接的试剂能够提供给 分析装置，以结合的和游离的标记物磁性分离。可利用光学或者电化 学方法检测标记物。该系统可以是便于患者在家中使用的。在一个方面，测量样本中分析物的分析装置包括具有检测区的样 本室、具有分析物亲合力并且包括磁性颗粒的第一试剂、以及具有分 析物亲合力并且包括可检测成分的第二试剂。第一和第二试剂各自独 立地能够与分析物结合。可检测的成分能够被直接检测，或者能够在 样本中产生可检测的变化。可检测的成分可包括酶。分析装置可包括酶的底物。检测区可包 括电极或者多个电极。可检测成分能够产生电可检测的变化。可检测 成分可包括能够催化氧化-还原反应的酶。分析装置可包括设于样本室 中的氧化还原介质。酶可以是葡糖氧化酶。检测区可以邻近样本室的透明区域。可检测成分能够产生光学可 检测的变化。样本室可包括基准区。第一试剂可包括具有分析物亲合力的抗体。第二试剂可包括具有 分析物亲合力的抗体。第一试剂的抗体比起第二试剂的抗体，可具有 与与分析物不同表位的亲合力。分析装置可包括邻近样本室的磁场源。在另一方面，测量样本中分析物的系统包括分析装置和分析装置 读出器。该分析装置包括具有检测区的样本室、具有分析物亲合力并 且包括磁性颗粒的第一试剂、以及具有分析物亲合力并且包括可检测 的成分的第二试剂。第一试剂和第二试剂各自能够独立地与分析物结 合。该系统包括构造成选择性施加邻近样本室的磁场的磁场源。该系 统的分析装置可以是如上所述的分析装置。可以选择磁场，将磁性颗粒移动到检测区。分析装置读出器能够 被构造成在检测区测量可检测的变化。当磁场源施加邻近样本室的磁 场时，分析装置读出器能够在检测区测量可检测的变化。当磁场源基 本不施加邻近样本室的磁场时，分析装置读出器能够在检测区测量可 检测的变化。检测区可包括电极或者多个电极。可检测的成分能够产生电可检 测的变化。分析装置读出器能够与电极形成电连通。在另一方面，测量样本中分析物的方法包括向包括具有带检测 区的样本室的分析装置提供样本，并且施加邻近样本室的磁场。该分 析装置还包括具有分析物亲合力并且包括磁性颗粒的第一试剂，和具 有分析物亲合力并且包括可检测的成分的第二试剂。第一试剂和第二 试剂各自独立地能够与分析物结合。该方法可包括在施加磁场之前， 允许经过预定的时间段，从而使第一试剂、第二试剂或者两者与分析 物结合。本方法中使用的分析装置可以是如上所述的装置。当两种试剂通过不同的表位与分析物结合时，所形成的复合体能 够在磁场中移动。然而，如果第二试剂没有通过分析物与第一试剂结 合，则第二试剂将不会在磁场中移动。因此能够将通过分析物与第一 试剂结合的第二试剂的部分与第二试剂的未结合部分分离。以此方式 能够向检测区提供其量与试样中的分析物浓度成比例的可检测成分。该方法可包括在检测区测量可检测的变化。该方法可包括将分析 装置引至分析装置读出器，其中该分析装置读出器包括构造成施加邻 近样本室的磁场的磁场源。该分析装置读出器能够被构造成在检测区 测量可检测的变化。在另一方面，测量样本中分析物的装置包括具有检测区的样本室、 邻近检测区的磁场源、和检测区内的电极。该装置可包括多个电极。在另一方面，测量样本中分析物的方法包括向具有带检测区的样 本室的分析装置提供样本、具有分析物亲合力并且包括磁性颗粒的第 一试剂、以及具有分析物亲合力并且包括可检测的成分的第二试剂。 该方法包括施加邻近样本室的磁场，该磁场可有效用于将磁性颗粒移动到检测区，并且检测可检测的成分。在下面的附图和说明中给出了一个或多个实施方案的细节。从该 说明、附图并且从权利要求中可以明了其它特征、目的和优点。


图1是分析装置基底的示意性顶视图。 图2是组装的分析装置的示意性端视图。图3A-3C是沿着图1的线III-III的示意性截面。 图4A-4B是试剂和分析物的示意图。 图5A-5B是分析装置在操作时的示意性侧视图。 图6是分析装置读出器的图示。具体说明通常，分析装置(例如盒或者测试条)包括基底和盖。在基底和 盖之间的空隙形成限定分析空间的反应池。反应池适于容纳测量样本。 基底或者盖可具有突起，其在组装的分析装置中形成限定分析空间的 壁。或者，在基底和盖之间的第三构件能够提供限定空隙的壁。分析 装置包括能够接受测试样本的样本进口。样本进口通过流路与分析容 积流体连接，从而将流体样本从进口递送到分析空间。在基底、盖或这两者的表面上，分析装置可包括至少一个试剂区、 基准区、检测区或者其组合。在一些实施方案中，分析装置包括多个 试剂区、基准区和检测区。试剂区能够相互间或者与基准或检测区重 叠；或者试剂区能够彼此间或者与基准和检测区分离。通常，基准区 和检测区将彼此分离。检测区和基准区能够定位，使得分析空间中的 样本接触检测区和基准区。试剂区能够定位，使得在样本被提供到样 本进口之后，样本将接触试剂区。例如，试剂区可以在流路上或者在 分析空间中。至少一个试剂区包括能够识别所需分析物的第一试剂。识别可包 括结合分析物。例如，识别包括选择性结合分析物；即，结合分析物 的亲合力比样本中其它成分更高。这种识别试剂可以是，例如蛋白质、 肽、抗体、核酸、小分子、改性抗体、嵌合抗体、可溶受体，适配体， 或者能够结合分析物的其它物质。识别试剂任选连接到(例如，通过 共价键、静电相互作用、吸附或者其它化学或者物理连接)能够产生 可检测的变化的试剂上。可检测的变化可以是，例如，光学性质(例 如光的吸收、反射、折射、透射或者发射中的变化)或者电性质(例 如氧化还原电位、电压、电流等)的变化。试剂区可包括能够识别所需分析物的第二试剂。第二试剂能够识 别相同或者不同的分析物。可以选择同时识别相同分析物的第一和第 二识别试剂。例如第一和第二识别试剂各自可以是识别分析物特殊表 位的抗体。以此方式，能够形成分析物、第一识别试剂和第二识别试 剂的三元(即三组分)复合体。通常，当缺乏分析物时，第一和第二 识别试剂不会相互联合。然而，分析物的存在能够在三元复合体中将 第一和第二识别试剂联合到一起。第二识别试剂可与表面或与能够产生可检测的变化的试剂连接。 该表面可以是，例如，分析装置基底的表面或者颗粒的表面。颗粒可 以是，例如，聚合物微球体、金属纳米颗粒或者磁性颗粒。磁性颗粒 是受磁场影响的颗粒。磁性颗粒可以是，例如，在美国专利申请公布 No.20050147963或20050100930、或者美国专利No.5,348,876中描述 的磁性颗粒，其每一篇均通过引用而被全文并入，或者市售珠粒，例 如由Dynal AS以商标名DYNABEADS 生产的珠粒。与表面连接的 识别试剂的说明记载于，例如，美国专利No.6，682，648和6,406,913中， 其每一篇均通过引用而被全文并入。特别是，连接磁性颗粒的抗体记 载于，例如，美国专利申请No.20050149169 、 20050148096 、 20050142549 、 20050074748 、 20050148096 、 20050106652 和 20050100930，以及美国专利No.5,348,876中，其每一篇均通过引用而被全文并入。一般而言，检测区收集分析物并且是可检测的变化的场所。能够 在检测区测量可检测的变化的程度。通常，更多量的分析物将导致更 大的可检测的变化；然而，该分析也可被构造成当分析物以更大量存 在时，产生较小的变化。检测区能够通过固定分析物(例如，用固定 于检测区的试剂，在此被固定的试剂与分析物结合)而收集分析物。 或者，检测区能够吸引或者固定与分析物联合的成分。例如，结合分 析物并且与磁性颗粒连接的识别试剂能够通过检测区提供的磁场而被 吸引到检测区。在一些实施方案中，检测区包括电极或者多个电极。电极可以由 因导电并且与样本成分反应性低而选择的材料形成，例如，银、金、 铝、钯、铂、铱、导电碳、掺杂氧化锡、不锈钢或者导电聚合物。检 测区中的电极(工作电极)，与基准区中的第二电极(基准电极)协 同，能够测量样本的电学特性，例如电压或者电流。具有测量样本电 学性质的电极的分析装置记载于，例如，美国专利No.5，708,247、 6，241，862和6，733，655中，其每一篇均通过引用而被全文并入。在一些实施方案中，分析装置基底、分析装置盖或者两者具有与 检测区对准的半透明或者透明窗口。在检测区中发生的光学变化能够 通过该窗口而被检测。检测能够以视觉方式进行(即，通过使用者的 眼睛测量变化)或者利用利用仪器(例如，光电二极管、光电倍增器 等)测量。通常，基准区性质上类似于检测区。换言之，当检测区包括电极 时，基准区也同样包括电极。当检测区与用于光学测量的窗口对准时， 基准区能够类似地与用于光学测量的窗口对准。与检测区相反，基准 区不被构造成收集分析物。因此，在基准区中测量的可检测的变化可 被认为是当确定在样本中存在的分析物的量时所占的背景测量。样本可以是任何生物流体，例如，如血液、血浆、血清、尿液、 唾液、泪液或者其它体液。分析物可以是在样本中发现(或者可能被 发现)的任何成分，例如，如蛋白质、肽、核酸、代谢物、糖或者多 糖、脂质、药物或药物代谢物，或者其它成分。分析装置可以任选配 备布置在样本进口和检测区之间的血液分离膜，从而当全血可用作样 本时，仅有血浆到达检测区。该分析装置和所包括的试剂通常以干燥状态被提供。将液体样本 添加到分析装置(即，分析空间)能够重新悬浮干燥试剂。参考图1，分析装置的分析装置基底10包括表面20。检测区30 和基准区40被置于表面20上。第一试剂区35重叠检测区30，并且第 二试剂区45重叠基准区40。在一个实施方案中，检测区30包括工作电极，并且基准区40包 括基准电极。第一试剂区35包括氧化还原活性酶底物(例如，葡萄糖) 和氧化还原介质(例如，铁氰化钾，K3Fe(CN)6)。第二试剂区45包括 选择用来结合所需分析物的第一识别试剂。第一识别试剂与能够氧化 或者还原氧化还原活性酶底物的酶连接。例如，当氧化还原活性酶底 物是葡萄糖时，酶可以是葡萄糖氧化酶(GOD)。第二试剂区45还可 包括被选择用来结合所需分析物的第二识别试剂。特别是，第二识别 试剂被选择用来与同时带有第一识别试剂的所需分析物结合，从而形 成三元复合体。参考图2，组装的分析装置100包括通过隔离物60与盖50分离 的基底10。隔离物60能够形成为基底10或者盖50的一体部分。或者， 基底10、盖50和隔离物60能够分别形成并且被组装到一起。当组装 到一起时，在基底10、盖50和隔离物60之间的连接能够被密封，例 如利用粘合剂或者通过焊接。基底10、盖50和隔离物60能够限定不透液体的空间70，在此处允许液体样本接触空间70的内表面，例如基 底10的表面20。能够选择隔离物60的尺寸，从而面向空间70内部的 基底10和盖50的表面形成毛细管，SP，基底和盖为空间70内部的液 体提供毛细作用。或者，基底10或者盖50能够彼此独立地提供毛细 作用。空间70可具有小于IOO微升、小于20微升、小于10微升或者 5微升或者更小的容积。图3图示了试剂沉积在基底10上的可选结构，作为沿着图1中线 III-m的截面。在图3A中，电极IIO被布置在基底10的表面20上。 试剂混合物112沉积在电极110上。试剂混合物112包括4A图示中的 试剂120和130。试剂120包括与抗体124连接的磁性颗粒122。试剂 130包括与抗体134连接的可检测成分132。在图3B中示出一种可替 代的结构，其中电极IIO布置在基底10的表面20上，其上覆有试剂 混合物114，试剂混合物114上又覆有试剂混合物116。试剂混合物114 包括试剂130，并且试剂混合物116包括试剂120。或者，如图3C所 示，试剂混合物114和116的顺序可被反转。选择试剂被沉积其中的 顺序能够允许试剂在接触样本时的选择性或者定时释放，以便适合分 析动力学和改进灵敏度。当样本被引入空间70时，(例如，通过样本接触样本进口)，液 体能够填充空间70并且接触基底10的表面20，重新悬浮沉积在表面 20上的试剂。如果样本含有被抗体124和134识别的分析物，则抗体 将与分析物结合。选择抗体结合到分析物的不同表位，使得试剂120、 分析物140和试剂130的三元复合物150形成，如图4B所示。图5A和5B图示了在操作期间的分析装置，例如，盒或者测试条。 在图5A中，空间70、基底10和盖50的侧视图限制了包括溶解的试 剂和分析物的液体样本。相对于样本中存在的分析物的量，试剂可以 过量提供，从而结合所有的分析物，而一部分试剂能够保持未结合。 在样本被引至分析装置之后，试剂被样本重新悬浮。试剂、分析物和复合体能够通过扩散而被分布到产生试剂的空间70的位置附近。这样， 没有物质位于检测区30附近，也不靠近基准区40。磁场源160位于检 测区30附近。图5A图示了当源160未施加磁场时的装置。磁场源可被构造成提供成形磁场。成形磁场可具有设计用来朝向 检测区引导磁性颗粒的磁场线。这种成形磁场可用于控制磁性颗粒和 标记物颗粒的扩散或者迁移。可以提供一个以上的磁场源，特别是当 需要成形磁场时。例如，可在分析装置的任一端提供磁场源，其中一 个被构造成吸引磁性颗粒而另一个用来排斥磁性颗粒。这样的构造能 够有利于在分析装置的一端处定位所有的磁性颗粒。可检测的成分132可被直接检测(例如，通过观察颜色变化检测 的有色颗粒，或者可以间接检测成分132。成分132能够产生被直接检 测的产物，从而对该产物的检测是对成分132的间接检测。例如，成 分132可以是其产物被直接检测(例如，光学或者电化学)的酶。形 成的产物量，或者产物形成速率，能够与可检测成分132的量相关。葡萄糖氧化酶(GOD)是一种可被用作可检测成分132的酶。当 存在葡萄糖和介质时，GOD (无论有关的颗粒是否通过分析物与磁性 颗粒结合)将葡萄糖转化成葡萄糖酸并且将介质(例如，铁氰化物) 从氧化形式转化成还原形式。GOD颗粒将基本不存在于检测区30,除 非已经施加选择的磁场，以将磁性颗粒(和通过分析物140联合的GOD 颗粒)移动到检测区30。在使三元复合物150形成的预定时间段过去 之后，检测区30中的工作电极可被打开。在整个流体中的还原介质的 量被测量为一个或者多个工作电极的电流。当GOD在样本中匀质分布 时，产生的电流是背景信号。当磁场源160在检测区30附近施加磁场时(见图5B)，试剂120 的磁性颗粒局限于检测区30附近。无论颗粒是否与试剂结合，磁场都 将颗粒定位。试剂130的未结合部分保持分布于整个空间70。因此，通过源160施加磁场导致检测区30附近酶132的浓度增加。酶132又 产生可在检测区30中检测的变化。当酶132是GOD时，施加磁场时，在工作电极30的表面的还原 介质的浓度增加被反映为在电极处的电流更高。分析物浓度越高，则 电流将会越大。磁场可被多次施加和去除，并且可以测量一系列的磁化和非磁化 的工作电极电流。所收集的数据使得可以测量样本中分析物的浓度。在一些实施方案中，可以使用两个工作电极， 一个有磁体， 一个 没有，每一个位于空间70的相对内表面上。在该情形中， 一个电极被 磁化而另一个不被磁化，并且两个电极被同时激活。然后比较在该两 个工作电极的电流。可以选择可检测的成分132，以产生光学变化。例如，当样本中 的分析物分子将两个颗粒(或者珠粒)紧密接近地集合在一起时，能 够产生化学发光信号的可检测的变化。第一颗粒，称为供体颗粒，与 第一抗体连接，并且第二颗粒(受体颗粒)与第二抗体连接。第一和 第二抗体与相同抗原的不同表位结合，从而能够形成供体颗粒-抗原-受体颗粒的三元复合体。依赖于珠粒接近(并且因此依赖于分析物的 存在)的级联化学反应能够产生被高度放大的信号。检测渺摩尔(即， 10'18摩尔的量级)分析物浓度是可能的。当利用波长680nm的光照射时，包括酞菁的光敏剂颗粒(供体颗 粒)能够产生单线态氧。所产生的单线态氧具有非常短的半衰期-大 约4微秒-并且因此快速衰减到基态。因为半衰期短，单线态氧在其衰 减到基态之前，仅能够从颗粒表面扩散几百微米的距离。然而，单线 态氧的寿命长得足以进入保持紧密接近的第二颗粒中。第二颗粒(受 体颗粒)包括受单线态氧激活以产生化学发光的染料。这种化学发光能够激活包含在相同颗粒中的其它荧光团，随后引起520-620nm的光 发射。参见，例如Proc.Natl.Acad.Sci.91: 5426-5430 1994;和美国专利 No.6，143,514，其每一篇通过引用而被全文并入。与抗体连接的珠粒也能产生光学变化。该珠粒可包括聚合物材料， 例如，乳胶或者聚苯乙烯。为了产生光学变化，珠粒可包括光吸收或 者光发射化合物。例如，乳胶珠粒可包括染料或者荧光化合物。试剂 可包括多个珠粒。多个珠粒可以与一个或多个特殊抗体连接。单个珠 粒可以与两个或者更多个特殊抗体连接，或者每一个珠粒可仅有与之 联结的仅仅一个特殊抗体。试剂可具有一个以上的特殊抗体，每一个 抗体均能够与相同的分析物结合，或者可具有识别不同分析物的抗体。 当珠粒包括光吸收化合物时，光学测量可以是透光度、吸收度或者反 射度的测量。利用荧光化合物，能够测量被发射光的强度。所测得的 光学变化的程度能够与样本中的分析物浓度相关联。酶扩大免疫测定技术(EMIT)可产生可检测的变化。在EMIT分 析形式中，使用酶分析物共轭物。第一试剂可包括用于分析物的抗体 物质、酶底物、和(任选的)辅酶。第二试剂可包括被标记的分析物 与酶连接的改性分析物。例如，酶可以是葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PDH) 。 G-6-PDH能够催化葡萄糖-6-磷酸与NAD (P)的反应， 以产生6-磷酸葡萄糖-D-内酯和NAD(P)H。 NAD(P)H吸收波长340nm 的光，而NAD(P)则不会。因此，340nm光吸收的变化作为G-6-PDH 催化反应的结果可以是可检测的变化。当第一试剂与样本混合时，分 析物被第一试剂中的抗体结合。添加第二试剂，并且任何游离的抗体 结合位点被第二试剂的酶联结分析物占据。任何剩余的游离抗体与被 标记的分析物结合，灭活连接的酶。抗体结合的标记分析物是无活性 的，即，它并不对可检测的变化作出贡献。未被抗体结合的标记分析 物(量与样本中分析物的量成比例)与底物反应以形成可检测的产物(例如，NAD(P)H)。另一种分析形式是克隆酶供体免疫测定(CEDIA) 。 CEDIA是均 相免疫测定，基于已经被遗传工程化为两个无活性片段的大肠杆菌(E.coli)的细菌酶e-半乳糖苷酶。这两个无活性片段能够再次结合以 形成活性酶。 一个片段由分析物-片段共轭物构成，并且另一个由抗体-片段共轭物构成。产生信号的活性酶的量与分析物浓度成比例。参见， 例如Khanna， P丄.和Coty， W.A. (1993) : Methods of Immunological Analysis, volume 1 (Masseyeff， R.F.， Albert, W.H.和Staines, N.A.eds.) Weinheim, FRG: VCH Verlagsgesellschaft MbH， 1993: 416-426; Coty， W.A丄oor， R.Powell， M.，禾口 Khanna， P丄.(1994) J.Clin.Immunoassay17(3) : 144-150;和Coty， W.A.Shindelman， J.Rouhani， R.和Powell, M.J. (1999) Genetic Engineering News 19 (7)，其每一篇均通过引用 而被全文并入。分析装置能够与构造成测量可检测的变化的读出器结合使用。读 出器可包括检测来自分析区域的光的光学系统。待检测的光可以是， 例如从检测区被发射、透射、反射或者散射。发射光能够由例如化学 发光或者荧光发光产生。例如，光学系统可包括照明源，以用于检测 光的荧光、吸收或者反射中的变化。对于构造用于电化学测量的分析 装置，读出器能够与工作电极和基准电极电接触。分析装置电极可具 有电导线，将电极连接到分析空隙外部触点。触点与分析装置的相应 触点配准并且接触，以提供电接触。读出器也可包括构造成向使用者 显示测量结果的输出显示器。分析装置读出器可包括磁场源160。分析装置读出器可被构造成 在预定时间通过源160施加磁场，例如在样本施加到分析装置后，预 定时间段过去之后。磁场源160可以是，例如，电磁体或者永久磁体。 当向电磁体供应电流时，电磁体能够选择性施加磁场。永久磁体可被 朝向或者远离检测区移动，以便控制在该处的磁场强度。参考图6，读出器仪器1000接受测试分析装置1100并且包括显示器1200。显示器1200可被用于显示各种格式的图像，例如，文本、 联合图像专家组(JPEG)格式、带标记的图像文件格式(TIFF)、图 形交换格式(GIF)或者位图。显示器1200也能够被用于向患者显示 文本信息、帮助信息、指令、要求、测试结果和各种信息。显示器1200能够为使用者提供输入区域1400。输入区域1400可 包括键1600。在一个实施方案中，例如当显示器1200为触敏屏幕时， 输入区域1400能够作为在显示器1200上显示的符号而实现。使用者 指令和要求在显示器1200上被呈现给使用者。使用者能够借助于输入 区域对该要求作出响应。读出器IOOO还包括分析装置读出器，其接受用于读出的诊断测试 分析装置1100。分析装置读出器能够基于例如光学变化、电变化或者 在测试分析装置IIOO上发生的其它可检测的变化的幅度，而测量分析 物的水平。对于响应分析物产生光学变化的阅读分析装置，分析装置 读出器可包括用于测量可检测的变化的光学系统，例如光源、滤光器 和光子检测器，例如光电二极管、光电倍增器或者Avalance光电二极 管。对于响应分析物产生电变化的阅读分析装置，分析装置读出器可 包括用于测量可检测的变化的电系统，包括，例如伏特计或者安培计。装置IOOO还可包括通讯端口 (未示出)。通讯端口可以是，例如 与电话线或者计算机网络的连接。装置1000能够从远程位置将测量结 果传送给输出装置、远程计算机、或者卫生保健提供者。患者、卫生保健提供者或者其它使用者能够使用读出器1000以测 试和记录各种分析物的水平，例如，如生物标记、代谢物或者滥用的 药物。诊断装置1000的各种执行可访问在存储介质(例如，硬盘驱动 器(HDD)、闪速存储器、盒式磁带录像机(VCR)磁带或者数字视 频光盘(DVD);压縮光盘(CD);或者软盘)上存储的程序和/或数 据。另外，各种执行可通过包括直接电缆连接、计算机网络、无线网络、卫星网络等的通讯媒介，访问在另一计算机系统上存储的程序和/ 或数据。控制读出器的软件可以具有在任何处理装置例如通用计算装置、个人数字助理(PDA)、专用计算装置、膝上型计算机、手持计算机 或者网络工具上运行的应用软件的形式。使用包括处理器、 一个或多个输入装置、 一个或多个输出装置、 计算机可读介质和计算机存储装置的硬件配置，可以实现读出器。使 用任何计算机处理装置，例如，通用微处理器或者专用集成电路 (ASIC)，可以实现处理器。处理器可以与输入/输出(I/O)装置集成， 以提供接收传感器数据和/或输入数据的机构和提供向维修技术人员显 示或者输出要求和结果的机构。输入装置可包括例如下述的一个或多 个鼠标、键盘、触摸屏显示器、按钮、传感器和计数器。使用任何输出技术，包括液晶显示器(LCD)、电视机、打印机 和发光二极管(LED)，可以实现显示器1200。计算机可读介质提供 用于在固定或者可拆卸介质上存储程序和数据的机构。使用传统的计 算机硬驱或者其它可拆卸介质，可以实现计算机可读介质。最后，该 系统使用计算机存储装置，例如随机访问存储器(RAM)以协助操作 读出器。读出器的实现可包括引导使用者使用装置、存储测量结果的软件。 读出器1000能够对应用例如医学记录数据库或者用于患者护理的其它 系统提供访问。在一个实施例中，该装置通过通讯端口连接到医学记录数据库。装置iooo也可具有上线以集成现有数据库和连接到其它网址的能力。通常，该分析装置能够通过在基底上沉积试剂并且在基底上密封 盖而制成。基底可以是微成型平台(micro-molded platform)或者层状平台 (laminate platform)。微成型平台对于制备用于光学检测的分析装置，基底、盖或者基底和盖二者 对所需波长的光可以是透明的。通常，基底和盖都对可见光波长是透 明的，例如400-700mn。例如，基底和盖可以对近UV和近IR波长是 透明的，以提供能够用于检测的波长范围，例如200nm到1000nm，或 者300nm到卯Onm。对于要使用电化学检测的分析装置，电极被沉积在基底表面上。 电极可如此沉积通过在基底上用碳或者银墨，随后利用绝缘墨进行 丝网印刷；通过在基底上蒸发或者溅射导电材料(例如，如金、银或 者铝)，随后进行激光蚀刻；或者在基底上蒸发或溅射导电材料(例 如，如金、银或者铝)，随后进行光刻掩蔽和湿润或者干燥蚀刻。能够以两种方式中的一个在盖上形成电极。制备的刚性盖可具有 一个或多个穿通孔，安装到真空基底上，并且丝网印刷用于沉积碳或 者银墨。在刚性盖的下侧上抽取真空，同时丝网印刷将导电墨水吸入 穿通孔中，在盖顶侧和下侧之间产生电接触，并且密封孔以保证没有 液体能够漏出。或者，可以制造不带任何穿通孔的盖，并且被颠倒地 放置在丝网印刷平台上，在此印刷碳或者银墨。一旦电极已被制备，则微成型基底被装载并且配准到用于试剂沉 积的已知位置。试剂沉积能够通过使用电磁阀和伺服-或者步进-驱动注 射器从喷嘴分配或者抽吸而实现。这些方法能够以接触或者非接触模 式沉积试剂滴或者试剂线。用于沉积试剂的其它方法包括移印、丝网 印刷，压电式列印头(例如，喷墨印刷)，或者从压縮释放试剂的小 袋来沉积("cakeicer")。沉积可以优选在湿度和温度受控的环境中 执行。不同的试剂能够在相同或者不同的位置处分配。可以任选向试剂中添加荧光或者有色添加剂，以允许检测交叉污 染或者试剂在所需沉积区域外部的溢出。交叉污染能够损害产物性能。 沉积区域可以紧密接近或者离开一定距离。选择荧光或者有色添加剂， 使得不干扰分析装置的操作，特别是对分析物的检测。在沉积之后，试剂被干燥。干燥可通过周边空气干燥、红外干燥、 强制通风促进的红外干燥、紫外线干燥、强制供暖、受控的相对湿度 干燥或者它们的组合而实现。然后可以通过在顶部上结合柔性或者刚性盖，而为微成型基底添 加盖。基底和盖的配准发生在它们两个结合到一起之前。基底和盖能 够通过热密封(使用事先施加到盖或者基底的热活化粘合剂、通过超 声波焊接以联接两种类似的材料、通过激光焊接(用于联接两种类似 材料的掩模或者线激光)、通过氰基丙烯酸酯粘合剂、通过事先施加 到盖或者基底的环氧粘合剂、或者通过事先施加到盖或者基底的压敏 粘结剂而结合。在加盖之后，可以检查一些或者所有的组装分析装置的关键尺寸， 以保证分析装置按设计运行。检査可包括视觉检査、激光检查、接触 测量或者其组合。该分析装置可包括缓冲袋。缓冲袋可以是具有底部和顶部开口的 成型井。下开口可利用可破裂的箔或者塑料密封，并且用缓冲液填充 井。然后将更结实的箔或者薄片密封在顶开口之上。或者，用缓冲料填充的预成型的泡罩袋(blister pouch)被置于并且结合于成型井中。 泡罩袋可包括50到200UL的缓冲料并且使用标准泡罩方法成形、填 充和密封。泡罩材料可以为箔或者塑料。利用压敏粘合剂或者氰基丙 烯酸酯粘合剂，可将泡罩与成型井结合。薄片平台以特定宽度成巻供给的三个或者更多薄片可被用于构造分析装 置。基底薄片是塑料材料并且在一个表面上涂覆有亲水材料。该薄片 被供给到印刷位置中，用于沉积导电电极和绝缘墨水。利用前述技术，基底薄片被配准(横向，cross web)并且将导电电极沉积在亲水表面 上。基底薄片然后被供给到沉积位置，并且一种或多种试剂被施加到 薄片。横向和纵向(down web)的配准在利用上述方法沉积试剂之前 进行。在利用上述方法沉积之后，将试剂干燥。以巻的形式供给特定宽度的中间薄片。在分析装置有一个以上的 中间薄片。术语中间用于表明它不是基底薄片或者盖薄片。中间薄片 可以是在薄片的任一面上有压敏粘合剂或者热密封粘合剂的塑料隔离 物。压敏粘合剂在任一侧上设有保护衬里以保护粘合剂。中间薄片及 其粘合剂厚度的改变小于15%或者小于10%。可以使用激光源(例如，C02激光器、YAG激光器、受激准分子 激光器或者其它)在中间薄片中切出通道和特征。通道和特征能够完 全切透中间薄片的厚度出，或者能够从薄片的一面将特征和通道烧蚀 至受控的深度。中间和基底薄片在横向和纵向方向中均被配准，并且被结合到一 起。如果使用压敏粘合剂，则下部衬里被从中间薄片移除并且施加压 力以使基底与中间薄片结合。如果使用热密封粘合剂，则使用热和压 力结合基底和中间薄片。形成分析装置盖的顶部薄片，以巻的形式以特定宽度供给。顶部 薄片可以是塑料材料。可以使用如上所述的激光源，在顶部薄片中切 出特征。顶部薄片与基底和中间薄片配准(横向和纵向)，并且根据 所使用的粘合剂，利用压力层压或者通过热和压力层压而结合。在薄片在横向和纵向方向配准之后，使用高能激光(例如，如C02激光器、YAG激光器、受激准分子激光器或者其它)从薄片切下分开 的分析装置或者测试条。可以检查一些或者所有的组装分析装置的关键尺寸，以保证分析 装置将适合按照设计运行。检查可包括视觉检査、激光检査、接触测 量或者其组合。其它实施例落入所附权利要求的范围中。
权利要求
1.一种用于测量样本中的分析物的分析装置，包括包括检测区的样本室；具有对所述分析物的亲合力并且包括磁性颗粒的第一试剂；和具有对所述分析物的亲合力并且包括可检测的成分的第二试剂；其中所述第一和第二试剂各自独立地能够粘结到所述分析物。
2. 根据权利要求l所述的分析装置，其中所述可检测的成分可被 直接检测。
3. 根据权利要求l所述的分析装置，其中所述可检测的成分能够 在所述样本中产生可检测的变化。
4. 根据权利要求l所述的分析装置，其中所述可检测的成分包括酶。
5. 根据权利要求l所述的分析装置，其中所述装置还包括所述酶 的底物。
6. 根据权利要求l所述的分析装置，其中所述检测区包括电极。
7. 根据权利要求l所述的分析装置，其中所述检测区包括多个电极。
8. 根据权利要求7所述的分析装置，其中所述可检测的成分能够 产生电可检测的变化。
9. 根据权利要求8所述的分析装置，其中所述可检测的成分包括 能够催化氧化-还原反应的酶。
10. 根据权利要求9所述的分析装置，还包括设于所述样本室中 的氧化还原介质。
11. 根据权利要求IO所述的分析装置，其中所述的酶是葡萄糖氧 化酶。
12. 根据权利要求1所述的分析装置，其中所述检测区邻近所述 样本室的透明区域。
13. 根据权利要求12所述的分析装置，其中所述可检测的成分能 够产生光学可检测的变化。
14. 根据权利要求1所述的分析装置，其中所述样本室还包括基 准区。
15. 根据权利要求1所述的分析装置，其中所述第一试剂包括具 有对所述分析物的亲合力的抗体。
16. 根据权利要求1所述的分析装置，其中所述第二试剂包括具 有对所述分析物的亲合力的抗体。
17. 根据权利要求1所述的分析装置，其中所述第二试剂包括具 有对所述分析物的亲合力的抗体，并且与所述第二试剂的所述抗体相 比，所述第一试剂的所述抗体具有对所述分析物的不同表位的亲合力。
18. 根据权利要求1所述的分析装置，还包括邻近所述样本室的 磁场源。
19. 一种用于测量样本中的分析物的系统，包括分析装置，包括 包括检测区的样本室；具有对所述分析物的亲合力并且包括磁性颗粒的第一试剂；和 具有对所述分析物的亲合力并且包括可检测的成分的第二试剂； 其中所述第一试剂和所述第二试剂各自独立地能够粘结到所述分 析物；和分析装置读出器，其中所述系统包括构造成选择性施加邻近所述样本室的磁场的磁 场源。
20. 根据权利要求19所述的系统，其中所述可检测的成分可被直 接检测。
21. 根据权利要求19所述的系统，其中所述可检测的成分能够在 所述样本中产生可检测的变化。
22. 根据权利要求19所述的系统，其中，选择所述磁场以将所述 磁性颗粒移动到所述检测区。
23. 根据权利要求19所述的系统，其中所述分析装置读出器被构 造成测量在所述检测区处的可检测的变化。
24. 根据权利要求19所述的系统，其中所述分析装置读出器被构 造成当所述磁场源施加邻近所述样本室的所述磁场时，测量在所述检 测区处的所述可检测的变化。
25. 根据权利要求19所述的系统，其中所述分析装置读出器被构 造成当所述磁场源基本不施加邻近所述样本室的所述磁场时，测量在 所述检测区处的所述可检测的变化。
26. 根据权利要求19所述的系统，其中所述检测区包括电极。
27. 根据权利要求19所述的系统，其中所述检测区包括多个电极。
28. 根据权利要求27所述的系统，其中所述可检测的成分能够产 生电可检测的变化。
29. 根据权利要求28所述的系统，其中所述分析装置读出器与所 述电极电连通。
30. 根据权利要求28所述的系统，其中所述可检测的成分包括能 够催化氧化-还原反应的酶。
31. 根据权利要求26所述的系统，还包括设于所述样本室中的氧 化还原介质。
32. 根据权利要求30所述的系统，其中所述的酶是葡萄糖氧化酶。
33. 根据权利要求19所述的系统，其中所述检测区邻近所述样本 室的透明区域。
34. 根据权利要求33所述的系统，其中所述可检测的成分能够产 生光学可检测的变化。
35. 根据权利要求19所述的系统，其中所述样本室还包括基准区。
36. 根据权利要求19所述的系统，其中所述第一试剂包括具有对 所述分析物的亲合力的抗体。
37. 根据权利要求19所述的系统，其中所述第二试剂包括具有对所述分析物的亲合力的抗体。
38. —种测量样本中的分析物的方法，包括 向分析装置施加所述样本，所述分析装置包括 包括检测区的样本室；具有对所述分析物的亲合力并且包括磁性颗粒的第一试剂；和 具有对所述分析物的亲合力并且包括可检测的成分的第二试剂； 其中所述第一试剂和所述第二试剂各自独立地能够粘结到所述分 析物；和施加邻近所述样本室的磁场。
39. 根据权利要求38所述的方法，其中所述可检测的成分可被直 接检测。
40. 根据权利要求38所述的方法，其中所述可检测的成分能够在 所述样本中产生可检测的变化。
41. 根据权利要求38所述的方法，其中，选择所述磁场以将所述 磁性颗粒移动到所述检测区。
42. 根据权利要求38所述的方法，还包括测量在所述检测区处的 可检测的变化。
43. 根据权利要求38所述的方法，还包括将所述分析装置引至分 析装置读出器，其中所述分析装置读出器包括构造成施加邻近所述样 本室的磁场的磁场源。
44. 根据权利要求43所述的方法，其中所述分析装置读出器构造 成测量在所述检测区处的所述可检测的变化。
45. 根据权利要求44所述的方法，其中所述分析装置读出器被构 造成当所述磁场源施加邻近所述样本室的所述磁场时，测量在所述检 测区处的所述可检测的变化。
46. 根据权利要求44所述的方法，其中所述分析装置读出器被构 造成当所述磁场源基本不施加邻近所述样本室的所述磁场时，测量在 所述检测区处的所述可检测的变化。
47. 根据权利要求38所述的方法，其中所述检测区包括电极。
48. 根据权利要求38所述的方法，其中所述检测区包括多个电极。
49. 根据权利要求47所述的方法，其中所述可检测的成分能够产 生电可检测的变化。
50. 根据权利要求47所述的方法，其中所述分析装置读出器与所 述电极电连通。
51. 根据权利要求47所述的方法，其中所述可检测的成分包括能 够催化氧化-还原反应的酶。
52. 根据权利要求51所述的方法，还包括设于所述样本室中的氧 化还原介质。
53. 根据权利要求52所述的方法，其中所述的酶是葡萄糖氧化酶。
54. 根据权利要求38所述的方法，其中所述检测区邻近所述样本 室的透明区域。
55. 根据权利要求54所述的方法，其中所述可检测的成分能够产生光学可检测的变化。
56. 根据权利要求38所述的方法，其中所述样本室还包括基准区。
57. 根据权利要求38所述的方法，其中所述第一试剂包括具有对 所述分析物的亲合力的抗体。
58. 根据权利要求38所述的方法，其中所述第二试剂包括具有对 所述分析物的亲合力的抗体。
59. —种用于测量样本中的分析物的装置，包括 包括检测区的样本室； 邻近所述样本室的磁场源；和 在所述检测区中的电极。
60. 根据权利要求59所述的装置，其中所述检测区包括多个电极。
全文摘要
一种分析装置，包括包括磁性颗粒的第一试剂和包括可检测的成分的第二试剂。第一和第二试剂各自能够独立地与样本中的分析物结合。施加磁场能够在检测区中选择性集中可检测成分，在检测区可检测的变化能够被测量并且与样本中的分析物的量相关联。
文档编号G01N33/543GK101228440SQ200680026502
公开日2008年7月23日 申请日期2006年7月19日 优先权日2005年7月20日
发明者克里斯托弗·约翰·斯莱文, 史蒂文·霍韦尔, 大卫·欣尼布格·兰, 奥利弗·威廉·哈德威克·戴维斯, 约翰·威廉·狄林, 菲利普·洛维 申请人:因弗因斯医药瑞士股份有限公司