可旋转的测试元件的制作方法

文档序号:5831960阅读:195来源:国知局

专利名称::可旋转的测试元件的制作方法可旋转的测就件本发明涉a本为盘形且扁平的测试元件,其能够绕垂直于该盘形测试元件平面的优选位于中心的轴旋转,其包含用于嶽口液体样品的样品^>开口、毛细活性区域(特别是多孑L吸收性基体),以及^^斤述样品口开口延伸到毛细活性区域的样品通道。另夕卜,本发明还涉及利用所述测^c^件的帮助来测定分析物的方法。原则上,所述用于分析液体样品材料或者肖g皮转化成液体形式的样品材料的系统可分为两类一方面,是专门^^]所谓湿试剂操怍的分析系统,另一方面,是^^]所谓干试剂^f乍的系统。特别是,在医疗诊断还有环^^分析和过程分析中,前一种系统主要用于固定安装的实验室,而后一种系乡Ai^"用于"现场"分析领域。^^干试剂的分析系Mit常提供于医疗诊断领域中,特别A^所谓测试载体的形式,例如测试条带。其突出实例有用于测定i4t值的测试条带或用于尿液分析的测试条带。这种测试载体通常集成了数种功能(例如存放干燥形式或者(但较少J^械)溶液中的试剂;分离不合意的样品成分,特别是从全血中分离红细胞;在免疫测定所谓无结合分离(Bound-Free-Trennung)的情况下;计量添加样品的^i口、;将样品液^a錄置夕卜输i^ij装置内部;控制*^1步骤的时序,等等)。其中,所述样品车t^的功肯诚常借助吸收'N^才料(例如纸或无纺布(Vliese))装置,借助毛细通iiiL通过^^夕卜部驱动力(例如压力、吸取力)或者借助离心力实现。盘形测试载体,即所谓的实^J:片或光学生物盘片(optischBioDisc),通过离心力的方式实现受控样品输逸的理念。这种盘形的、光盘状测试载体通it^用微流体性结构实现了、型化,同时通过将相同的结构重复^^于对一个样品的类似分析或对不同样品的相同分析的平行处理中,使#^理过程能够并行实施。特别在光学生物盘片领域,可以将用于识别测试载体或用于控制分析系统的光学储存数字数据^^所述光学生物盘片上。除了小型^^并行化分析以^光盘上集成数字数据0卜,光学生物盘片通常还具有能够通过已建立的制造方法来制itiL肖g通过已建立的^H介技术来测定的优点。在这类光学生物盘片具有化学和生化成分的情况下,通常可以利用已知的化学和生化成分。完全基于离心和毛细作用力的所述实验室盘片或生物盘片的缺点在于^M,固定化试剂并且有损;^则精度。特别是在基于特异性结合^I的4^则系统的情况下,例如免疫测定中,与常规测试条带系统相比,没有^4。、部件,尤其是在所谓的无结合分离中。因此,人们itiMt免疫测定4砂^i行了尝试,以建立常规测试条带和生物盘片的混合方式。这导致在这一方面具有用于液^^送的通道和类通道的结构,另一方面具有在这些结构中(至少部分地)大^^只的吸收4生材料的生物盘片。WO2005/001429(Phan等人)描述了在部^if道系统中具有膜件作为试剂载体的光学生物盘片。所述试剂溶解于供入该盘片的液体中,从而形成于緩冲试剂溶液中,然后使其与所述样品接触。由WO2005/009581(Randall等人)已知这样的光学生物盘片,其包^^及^J莫或纸,用以移动样品液体、分离颗粒状样品成分、携带试剂或分析样品。所述样品首>到靠近所述生物盘片外边缘的血液分离膜上,并径向通过该膜移动到设置在靠近该生物盘片中心的^l氏上。所述样品进而径向向外移动,即,远离所述生物盘片的中心并流动通过所谓的分析膜。&匕情况下所述向外的移动通过色语方式进行,其受所述生物盘片的旋4沐由此作用于样品上的离心力的支持。US2002/0076354Al(Cohen)公开了除用于输送液^#品的通道系纟_^卜,还具有所谓的"捕M"的光学生物盘片。后,件例如,可由硝酸纤维素构成。当盘片旋转时,在离心力的帮助下流动通过该"捕^"。US2005/0014249(Staimer等人)和US2005/0037484(Staimer等人)描述了具有集成到通道中用作色i粉离介质的多孑W才料的光学生物盘片。通过离心力迫使样品液^^人中心附近的样品^口位点向外通i^斤述分离介质,^it过选虑器之后,接着进而^if道中径向向内流动。US2004/0265171(Pugia等人)描述了具有液体通道的测试元件,其中样品液体通过毛细作用力和离心力的相互作用进行输送。可以在液体通道内提供硝酸纤维素条带,其携带着与分析物反应并由此可导致形成所谓的带的凝集试剂,所述带可i^进行光学测量并用于确定所述样品中的分析物浓度。借助所ii^肖酸纤维素条带使得样品液体既能平行于离心力又能逆向于离心力的方a送,尤其是当用其它吸收4生材料,例如吸收^^肖酸纤维素纸,来帮助所述吸引作用时。WO99/58245(Larsson等人)描述了微流体测"^iL件,其中液体的运动受到不同表面'f鍾,例如不同亲7JO性的不同表面的控制。US5242606(Braynin等人)公开了用于离心的圆形盘状转子,其目^"有用于输送样品液体的通道和腔室。j贿技^f既念的缺点在于,不可育沐意i。j^y空制样品液体在容納试剂后并当基^^的^I时间和停留时间,尤其是对于特异性结合测定^dl,例如免疫测定。本发明的目的在于UUli^W技术的缺点。所述目的通过本发明的M来实现。本发明的JJ^L才財居权利要求1或14的测"^it件,根据权矛决求19的测量系统,根据权利要求20的该测量系统用途,以及根据权利要求15的方法。本发明有利的改进方案和优选的实施方案是,A4专利权利要求的i^i。根据本发明的测试元件14Ui为盘形和扁平的。其可以绕着测试元件内垂直于该盘形测试元件平面的优选为中心的轴旋转。所述测^^L件典型地为与光盘相当的圆形盘。然而,本发明并不限于这种盘的形式,而是还可以容易地用于非对称或非圆形的盘片。至于部件,所述测i^t件首先包含样品施加开口,液体样品可以移液到或以其它方式引7^斤述开口。所述样品^口开口可以在轴的附近(即所述盘片的中心附近)或者远离轴(即在所述盘片的i^彖附近)。在样品^o开口远离轴的情况下,所述测^^L件包含至少一^t道,其可通过毛细作用力的方式将液^#品从远离轴的位置^i'J在靠近轴的位置。其中,所述样品施加开口可以直接通到样品通道中。然而,所述样品;^口开口也可以首先通到位于其后部的储液池中,所述样品在进一步流进样品通道之前^lA^斤述4者液池中。通过合适的选择#|丈(Dimensionierung)可以确保样品无需进一步的附加工序就肯^^斤述样品口开口^A^的流体性结构中。这可能需要而,也可以在外力作用,伊速离心力作用于其上^,才从样品^口开口填彭艮据本发明的测试元件的流体性结构。所述测;VL件另外包括尤其H多孑L吸^J^体或毛细通道形式的毛细活性区域,该毛细活性区域可容纳至少部分液体样品。所述毛细活性区域具有远离轴的第一端和靠近轴的第二端。jHl^卜,所述测^^L件还具有样品通道,其乂A^斤述样品;^口开口延伸到所述毛细活性区域的远离轴的第一端,特别是到i^斤述多孑L吸^t^体。在这种情况下,所述样品通il^少一次通过靠近轴的区域,所述区域比毛细活性区域的远离轴的第一端更接近于优选位于中心的轴。本发明的测^^件的重^4村4于,毛细活性区域,特别是所述多孑L吸^1逸体具有靠近轴的第二端。毛细活性区域的远离轴的第一端与样品通道一W妾触,在6该通道中所述样品可以通过毛细作用力和/或离心力和/或其它夕陶作用力,例如过压或负压的方式移动。一JS^^^t羊品到i^斤述毛细活性区远离轴的第一端时,任选;錄容纳试剂和/或稀释介质和/或预X^姓^,其liii7^斤述区域絲过毛细作用力(在多孑L吸^&体的情况下,也可以称为吸取力)输^ifii/斤述区域。所述毛细活性区域典型地为多孑L吸^4体,特别是纸、膜或无纺布。所述毛细活性区域,特别是所述多孑U5^J^体通常包括一个或多个含固定化试剂的区域。特异性结合试剂,例如特异法结合酉W于物,例如^^、、抗体、(聚)半才Jl^、链亲合素、聚链亲和素、酉沐、受体、核酸链(捕获探针)等等典型地固定在所述毛细活性区域内,特别是所述多孑L吸^J^体内。其用于有目的^W甫获来自流过所述毛细活性区的样品中的分析物或者衍生自所述分析物或与所述分析物有关的物质。这些结^W十物可以以线、点、图案的方式固定于所述毛细活性区域的材料中或上,或者其可以间接结合于所述毛细活性区域,例如通it/斤谓的珠粒的方式。因此,例如在免疫测定的情况下,针对分析物的抗体可以被固定在所述毛细活性区域的表面上或多孑L吸4t4体中,然后期乾自样品的分析物(在此情况下为抗原或半抗原),并"tM夸其固定在所述毛细活性区域中,例如所述吸^&体中。在这种情况下,所述分析物可以通itii一步反应制成可检测的,例々魂过另夕卜使^4妾触经标识的可结合酉^J"物,例如通过可在视觉、光学或荧M学上才&则到的才示i己。在才財居本发明的测试元件的优选实施方案中,所述毛细活性区域(尤其是多孑L吸4t^体)藉由靠近轴的第1々財妻其它的吸收^才料或者吸收性结构,使其能容纳来自所述区域的液体。为此所述多孑L吸^^体以及其它的材料典型地是稍有重叠。所述其它材料或其它吸收性结构一方面用于帮助所述毛细活性区域特别是所述多孑L吸收性基体的吸取作用,另一方面用作对已经通itM"述毛细活性区域的液体的容纳区域。其中,所述其它材料可由与所iii^4目同的材料或不同的材料构成。例如,所述J^体可以为膜,所述其它吸收'hy杉牛可以为无纺布(Vlies)或纸。当然其它的组合同样可以。根据本发明的测^^L件在伊Ci4的实施方案中特44于,所述样品通道包括不同尺寸和/或用于不同功能的区域。例如,所述样品通道可包含含有可溶于样品中或可悬浮于样品中的试剂。当液体样品流入或通过所iiit道时,这些试剂可以溶解或悬浮于液体样品中,并可以与样品中的分析物或与其它样品成分反应。具有毛细活性。而且,可以有些区域具有高亲水性而有些具有低亲水性。所述各个区域可以近乎无itMM彭b^f在4或者通过特定的阻隔物,例如阀门,特别是非封闭阀例如几何阀或疏水性阻隔物而相互分离。所述样品通道中的试剂伊Ci4以干燥或冻干的形^4在。然而,所述试剂也可以以液体的形M在于根据本发明测试元件中。所述试剂可以以已知的方式引入测i^t件中。所述测^^L件伊Ci4含有至少两层,也即其中?1入流体性结构的底层以及除了液体入口开口和通气开口"卜通常不含有其它结构的的盖层。在该测试装置的制造过程中试剂的引入通常在将所述测;^t件的上部件(盖层)安^'j下部件(底层)上之前进行。此时所述流体性结构呈敞开方式位于所ii^层中,使得试剂可以以液体或干燥的形式毫无问题地也可以通过将其注入插在所述测^it件中的吸收'^N"料,例如纸、无纺布^J莫的方式将试剂引A/斤述测^^L件。^^ei式剂并插入吸收寸^才料,例如多孑L吸4tt体(膜)及任选的其它吸收〗W才料(废无纺布等)之后,将所述测;VL件的上部件和下部件结合到j,例如夹住、焊合、胶粘等方式。或者,除了所述流体性结构^卜,所iiy^还可以具有用于液体的入口开口和排气开口。在此情况下,所述盖层可以以f)H链的中心用于接收驱动单元的开口^卜没有其它开口的方式完整形成。在此情况下,特别是所iiJi部件可以简单地由胶粘到所述下部件或与其;l:怜的塑料箔构成。所述样品通itit常包含用于分离液^t羊品中颗粒状成分的区域。尤其是如果jk^或含细胞成分的其它体液用作样品材料时,该区域用于分离所述细月&#品成分。因此,通过由血液分离尤其是红细胞(乡:cj6a求)可以获得通常比颜色浓烈的血液更适用于后续视觉或光学检测方法的几乎无色的血浆或血清。细月&羊品成分伊逸通过离心分离,即在将液^#品填充所述测^^件^迅速旋转该测iiC^件。为此,才艮据本发明的测"^it件包括合ilX寸和/U可形状的通道和/或腔室。特别是,所述测^it件包含纟xittJ求采集区(纟:u&J拟空室或纟j^J拟甫获区),用于分离细月^k;^^分,以Xik清或血浆采集区(血清或血fj空室)。为了控制所述测^iL件中样品液体的流动,在样品通道中尤其可包含阀门,特别是所谓的非封闭阀或几何阀或疏水l"生阻隔物。这些阀门用作毛细阻塞物。它们可以确j科争定的时间和空间控制样品流体通it^斤述样品通道和所述测^^L件的各个区域。特别是,所述样品通道可以具有样品计量区域,其能够精确地测量首先过量8口的样品。在优选实施方案中,所述样品计量区从样品iym开口延伸过样品通道的相应区段直到所述流体性结构中的阀门,特别是几何阀或疏水阻隔物。其中,所述样品施加开口可以首先接收过量的样品材料。所述样品通过毛细作用力或离心力的驱动从样品^口区域^u^通ili吉构中,并将其进4,真充直到阀门。过量的样品最初##在样品^/口区域。只有当通iti吉构被填^J'j阀门时,才填充々財妾所述样品編口区域并从样品通道中分流出来的样品过量腔室,例如通过毛细作用力或通过离心所述测;^t件的方式。在这种情况下,必须通过合iti^i^择阀门的方式确保所述被测的样口。c^^只最初不lti^ii^斤述阀门。一到目应的过《』空室中收集了过量的样品,在一面的样品通道阀门与另一面的样品过*』空室入口之间就存4#确限定的样品体积。然后通ii^加外力,特别是通过启动进一步的离心使得该P艮定的样品^i。、移动越过所述阀门。然后位于所述阀门后并与样品接触的所有流体性区域首先由精确限定的样品^^只所填充。所述样品通道可另外具有用于除样品液^^卜的其它液体的入口。例如,可以被例如洗涤液或试剂液^^真充的第二通道可以通到所述样品通道中。根据本发明由测量装置和测试元件构成的系统用于确定液^^羊品中的分析物。在这种情况下,所述测量装置尤其包括至少一个用于旋转所述测^^t件的驱动器,和用于评估所述测;Vt/f牛视觉或光学信号的评估光学仪器。所述测量装置的光学系统#^可用于空间分*辨全测的方式测量荧光。在二维的情况下,即平面评估光学仪器中,LED或激M型^M皮用于照亮所述浙KiC^件的检测区并^i4地用于激发可光学检测的标记。所述光学信号通过CMOS或CCD(典型地为640x480像素)的方式检3则。所述光学通路为直射的或折叠的(例如通过镜面或棱镜)。在变形透4tt学仪器的情况下,所述照明或a^典型Mit过照明线的方式实现,其照亮了所述测^^L件的检测区,优选垂直于所述才企测线和对照线。在这种情况下,所述检测可以通过^^及管列的方式实现。在此情况下,为了照明和评估第二尺寸,可以利用测试元件的旋專鍵动以便由jth^用二^及管列扫描所述测量元件的被评估的平面区域。元件。、,…''、—、一口r'',所述测^^L件的温度伊Ci^所ii^置中间接寸緣,例^魂iii口热或^H卩所述板的方式,在所ii^置中所述盘形测试元件位于所i^反上。所必显度他逸以一喊触的方式测量。才艮据本发明的方法用于冲^则液^#品中的分析物。所述样品首^^口到测试元件的样品^。开口中。^旋转所述测^CiL件,优选绕其伊Ci4位于中心的轴旋转;然而也可以这样实谢艮据本发明的方法绕另一轴^走转,该轴可以^所述测试元件的夕卜部。在该方式中,所述样品从样品口开口输送到毛细活性区域(特别是多孑L吸收性基体)远离轴的一端。然后减f曼或停止所述测:^t件的旋转,使得所述样品或在流经该测试元件时由所述样品获得的材料(例如,样品和试剂的';^^物,通过与来自测试元件的试剂的预乂应而发生改变的样品,无特;t^分的样品例如来自全血的在分离了红ia化后的血清或血浆,等等)从毛细活性区域(特别是多孑L吸收性基体)远离轴的一端车ti^J'J靠近轴的一端。所述分析物最终可以在所述毛细活性区中,特别是多孔吸收性基体或其下游的区域中视觉或光学地测得。通过有目的地減慢或停止所述测^^L件的旋转可以在时间上精确测定和控制样品(或得自样品的材料)开始移动通过所述毛细活性区域。只有当毛细活性区域中的毛细作用力(吸取力)幅度超过相反方向的离心力的幅度时,样品才可能移动i^V和通i^斤述毛细活性区域。毛细活性区域中的液員i^该方式下可以有目的地地启动。例如其因此可以在所述测^it件的旋转减慢或停止到样品能够^^毛细活性区域的程度之前等待可能的样品预v^I或预温育过一l4者样品的调温过程。通过毛细活性区域的样品(或得自样品的材料)的输送可以通it^斤述测^C^件绕其优选为中心的轴的重新旋转过程而有目的地减慢或停止。在所述旋转过程中发生的离心力反作用于使样品液#^^斤述毛细活性区域远离轴的一端移动到靠近轴的一端的毛细作用力。因此可以实现有目的的控制,尤其是减慢所述样品在毛细活性区域中的样品的流动速率,甚至到逆转流向的程度。通过这种方式,可以例如控制所述样品在毛细活性区域中的停留时间。特别是还可以利用才財居本发明的测"^^件和方法通过旋转所述测^^件的方式^lA液^Mf品和/或其它液体通ii^斤迷毛细活性区域的移动方向,该过程可以进行数次以实现液体的往复运动。通过将毛细活性区域中的液^u/Jt(即从远离轴的一端)向内(即向靠近轴的一端)输送的毛细作用力与相反方向的离心力的协同相互作用,尤其可以提高毛细活性区域中结合^i的结合效率,从而提高可溶试剂的溶解程度并将其与样品或其它液体混合,或在亲和测定的情况下提高洗涤效率(无结*离)。的形式来实施。还可以在旋转所述测"^^L件之后将另外的液体施加到该测试元件上,所皿体在样品从毛细活性区^UC其是多孑L吸收性基^离轴的一端到靠近轴的一端之后进行输送。所述另外的液体尤其可以是緩沖液,优选是洗涤緩沖液或试剂液体。通过添加另外的液体可导致像噪比高于常规的测试条带(尤其是与免疫测定有关的情况下),因为添加的液体可近々"也用作在无结*离之后的洗涤步骤。;^发明^"有以下4尤点在毛细活性区域(尤其是多孑L吸收性基^N"料)中,通过离心力的方式和通过吸取力的方式的结^^吏得可以精确控制液体流动。才艮据本发明,所述毛细活性区域(尤其是多孑L吸收性基体)将液^/Ai4离轴的一端输ii!5'J靠近轴的一端,即从盘形测试元件的周边向旋转轴方向输送。也能够用来移动液体的离心力精确地反作用于该皿方向。因jH^寸所述测i^L件旋转的有目的地控制(例如较銜较隄的旋转,使旋專鍵动切换到开和关)使得样品液体在毛细活性区域(尤其是多孑L吸收性基体)中的流动减f曼或停止,从而使得有目的的和限定的^JI条件能够得以##。同时,4狄多孑L吸收性基体(在免疫测定中其鉢用作无结合分离的捕^体)使得在免疫测定过程中能够有效捕获样品成分。特别是通过离心力和毛细作用力(吸取力)的相互作用使得样品在试剂区&VC其是含固定化试剂的区域(尤其是用于非均相免疫测定中的捕获区域)向后和向前运动,而不会提高技术复杂程度并由jtb/角保更有^t4^解试剂以及';^^样品与试剂或在固定^i吉合酉e^物上捕获样品成分。同时,当样品成分(尤其A^析物)结合在固定化结^ie^"物上时,可以消除^^^夂应并因而提高结合效率(即消耗分析物的样品成分可以通过样品在捕获区域的往复运动和/或通过有效混合而被富含分析物的样品成分所替换)。而且,液体在毛细活性区域的往复运动可导致最有岁&也利用少量液体体积,不^Jf]于^的目的(在此情况下样口^M^只尤^4皮利用)而且用于洗涤的目的,例如以便提高捕获区域中结合和游离的标^4勿之间的区分性。这使得有岁"也减少了样品和液体试剂以及洗涤緩冲液的用量。所述测i^t件内旋转轴的伊速中心定位能句^吏测;VL件本身以及相关的测量装置设计得尽量紧凑。在芯片形测试元件的情况下,例如US2004/0265171的图1和2中所示,旋转轴在测^^L件的夕卜部。因而与具有相同尺寸^^中旋转轴在测较,其相关的转盘或4计不可it^地更大。ii本发明通过以下实施例和附图来进一步地阐述。在此情况下,参考免疫夹心测定法。然而,本发明不仅限于此。也可以应用于其它类型的免疫测定,尤其是也可用于竟争性免疫测试或其它类型的特异性结合测定(例如利用糖和外源凝集素、激素及其受体或者还有互补核酸对作为结合g^t物的那些)。这些特异性结合测定的典型^^_本领域技术人员已知的(至于免疫测定法,可清楚M^M献US4861711的图1和图2及说明书的相关段落),并且可毫无困难地应用到本发明中。在以下实施例和附图中,多孑L吸收性基体(膜)被描述为本发明的测试元件的毛细活性区域的典型代表。然而,本发明不限于这种基体。例如可以佳月毛细活'^iiii^代替所ii^体,其还可具有用于控制液体流动或用于提供或固定叶匕试剂或用于';^^液体和/或试剂的#^*构。图1表示了根据本发明的测i^L件伊逸实施方案的顶视示意图。为了清M见,仅示出了所述测:^t件含有流体性结构的层。所示实施方案只包^"个用于引入样品和/或洗涤液的开口。在该实施方案中,干扰样品成分在样品与试剂接触^分离。图2示奮^i錄示了根据本发明的测i^L件的另一个伊逸实施方案。同样在此情况下仅示出了具有测^^t件的流体')":^t件的结构。在该测i^L件的实施方案中,有两个分开的样品^o开口和洗涤緩冲液i^口开口。在此情况下,细胞样品成分在所述样品与试剂接触之前进行了分离。图3表示了根据图1的实施方案的变形的示意图。同样在此情况下细月&羊品成分在所述样品与试剂接触^进行了分离。然而,根据图3的该结构具有用于洗涤'液的M的注入口。图4表示了类似于图2的另一个根据本发明的测试元件的伏选实施方案的示意图。图5表示了根据图3^进一步说的测^^t件。与根据图3的实施方案的区别在于,图5具有"纺布的不同几何设置和位于样品计量区賴^^端处阀门的不同种类。图6示意4ii錄示了根据图5的测^^L件的进一步说的顶视图。与##图5的实施方案的区别在于,才財居图6的实施方案具有用于接收过量样品的流体性结构。图7是根据图3的测试元件的进一步变形方式的示意图。所述流体性结构在功能J^^类似于图3的结构。然而,其几何排列^i殳计有所不同。图8示奮hii錄示了才財居本发明的测^^L件的另一个伊逸实施方案。图8中的结构^^Jl^"应于,人^4居图4的测试元件已经#^口的那些功能。图9示意'^i錄示了根据图6的测;Vt件的^^^式的顶视图。与根据图6的实施方案的区别在于,根据图9的实施方案具有远离轴的样品⑩口开口,其使样品首先经由毛细管移动而靠近测^c^件中心,也即移动到靠近轴的区域内。图10表示了在全i^羊品中肌4丐蛋白T测量值的典型曲线形状(^^的AMi丐蛋白T以n^ml的浓^^H言号强度(计数))。将重组肌《丐蛋白T加入样品中得到相应的浓度。数据来自实施例2并在根椐图6/实施例1的测试元件帮助下获得。图中数字和简写具有以下含义1盘形测试^L件(盘)2^H"(例如单部件式或多部件式,注射成型的、铣制的、多层组成的,等等)3中心开口(驱动孔)4才羊品施加开口5样品计量区域(通道的计量区段)6毛细挡块(Kapillarstopp)(例如,疏7jo性阻隔物、/U可/非佳十闭阀)7用于过量才羊品的容器8毛细挡块(例如疏^c性阻隔物、几何/非封闭阀)9通道10血清/血浆收集区域(血清/血iRl空室)11纟xiu械集区域(纟iM^空室)12多孑L吸收性基体(膜)13废料区(无纺布)14毛细挡块(例如,疏7M生阻隔物、几何/非封闭阀)15通道16用于添加其它液体,例如洗涤緩沖液的开口17排气开口18執通道19毛细挡块(例如疏水性阻隔物、几何/非封闭阀)20捕纖総21毛细通道图1到9表示了根据本发明测;VL件(1)的不同伊ui4实施方案。在各方式中必要;44示了包含流体性结构和中心开口(驱动孔3)的所述基材(2)。除了所13iii4t^卜(所i4i4t例如可以是单部件式或多部件式的,可以通过注射成型、铣制、或通it^压适当层的方式构成),根据本发明的盘形测i^t件(1)iiit常包含盖层,为了清t^W在该图中没有示出。所述盖层原则上还可带有结构,^if常其除了用于样品和/或其它需要施加到该测试元件上的液体的开口O卜不具有任何结构。所述盖层还可以设计成完全没有开口,例如以结合到J^才上并封闭位于其上的结构的箔片形式。图1到9中所示的实施方案表示了即使其在细节上^jt匕有所不同但能实现基;M目同功能的流体性结构。其J4^勾造和M功能因而以根悟图l的实施方案为勤出^i^行更详细的说明。才財居图2到9的实施方案^^il^fel匕之间特别区别勤出上作更详细的说明以避免不必要的重复。图1表示了根据本发明的盘形测试元件(1)的第一种优选实施方案。所述测4VL件(1)包含基材(2),其含有流体性的和微流体性的以及色谱的结构。所ii^N"(2)通i^目应的西e^^(GegenstUck)(盖层)(未示出)所縣,其含有对应于所ii^材(2)中结构的样品口和空气开口。所述盖层以⑩时(2)具有中心开口(3),其能句ff^斤述盘形测^^t件(1)通过与该测量装置中相应驱动单元的共同作用而旋转。或者,所述测itt/降(才財居图l到9之一的)可以不具有这种中心开口(3)并JI^斤述驱动器通过该测量装置对应于所述测^VL件夕卜轮廓的驱动单元而旋转,所述驱动单元例如转盘,测试元件插入其中对应于其形状的凹部。将样品液体(尤其是全血)经由样品施加开口(4)^>到测^^件(1)上。所述样品液体通过毛细作用力和/或离心力的驱动而填充样品计量区域(5)。其中所述样品计量区域(5)还包针燥试剂。其通过毛细挡块(6和8)限定边界,域(5)通过毛细挡块(6和8)限定边^^保了接收限定的样。M^只并^i^iJ位于所述样品计量区域(5)下游的流体性区域中。当测^^L件(1)旋转时,^f可过量样品/A;斤述样品^o开口(4)和样品计量区域(5)转移到用于过量样品的容器(7)中,而被测量的样品量从样品计量区域(5)##到通道(9)中。红细月紹口其它细月M羊品成分的分离^if道(9)中以适当的旋4M^开始。当样品进入通道(9)时,包含在样品计量区域(5)中的试剂已经溶解在样品中了。其中,样品经由毛细挡块(8)进入通道(9)导致了试剂';^^在样品中。可以利用根据本发明的测试元件进#^走转过程的时间控制,这使得可以有目的地i空制停留时间,并因而选棒f生控制样品与试剂的温育时间以M应时间。^^走转过程中,试剂-样品';^^f辆皮导入流体性结构(10)(血清/血浆收集区域)和(ii)(乡xj&j桐丈集区域)中。由于作用于试剂-样品';^^4勿上的离心力,血浆或血清与红细胞分离。在该过程中,红细月&皮收集在乡iii^M欠集区域(11)中,而血)jli4Ui保留在收集区域uo)中。与^ffl膜或无纺布来分离颗粒状样品成分的测i^t件(例如用于从全血中分离红细胞的玻璃纤维无纺布或不对称多孑L塑料膜,通常称为血液分离膜或无纺布)不同,利用才財居本发明的测^CiL件样JM^只会得到絲更加有效的利用,因为基本上无々"L^积(例如纤维空隙或孔的体积)存在,所述夕X^^只使得样品不再能由jt沐出。而且,一些5贿技术的这种血液分离膜和无纺布具有不合意的吸收样品成分(例如蛋白质)或分解(自)细胞的趋势,而ii^根据本发明的测试元件中植有被贿到。如果测试元件(i)的旋iM亭止或减f曼,则试剂-血浆';f給物(其中在免疫测定的情况下,在存在分析物时,已经例如由分析物和抗^^褒合物形成夹心复合物)通it^斤述多孑L吸收性基体(12)的吸取作用而被吸^7v其中辆过该基体。在免疫测定情况下,含分析物的复^l勿^^则区域中被存在于膜(12)中的固定化的结合酉wt物所捕获,而衫吉合的标"^褒^^结合于对照区域中。^財妾所述多孔吸收性基体的无纺布(13)有助于样品移动通幼莫(12)。jH^卜,所述无纺布(13)在样品^it/斤萄莫(12)后用于4妻收样品。在液^#品从样品施加开口(4)流过测:^t件(1)的流体性结构到达无纺布(13)之后,在之后的步骤中向样品口开口(4)中移液加入洗涤緩沖液。在毛细作用力、离心力和色语怍用力的相同的组合作用下,洗涤緩冲液;^at测^^件(1)的相应流体性结构并洗涤,特别是在结合分析物复^^勿当前存在的膜(12),由此去除过量的试剂残留。所述洗涤步骤可以重复一次或数次以便由jtki是高信噪比。这使#^析物的冲^则限得以优化并增加了动态测量范围。测^^/(牛(1)中将液^#品从样品口开口(4)!,ij月莫(12)远离轴的第一端的样品通ii^本方式中包括样品计量区域(5),毛细挡块(8),通道(9),血清/血浆收集区域(10)和红J&J求腔室(11)。在其它实施方案中,所述样品通道可以由更多或更少的单个区&V区/腔室构成。图3、5、6、7和9表示与图l鉢上类似的实施方案。图3与图1的不同之处在于,一方面没有过量样品容器(7)连接到样品施加开口(4)iLiU殳有毛细挡块存在于样品计量区段(5)的末端(即在该方式中施加经计量的样品是必要的),另一方面存在用于其它液体,例如洗涤緩沖液的^f;^口开口(16)和相关的通道(15),其可以将緩冲液输送到膜(12)。在此方式下緩沖液向膜(l2)的输送可以基于毛细作用力或离心力。根据图5的实施方^4U3目同于根椐图3的实施方案。两种实施方案的不同^M錄于鼓纺布(13)的形式,以及#|居图5的测"^it件在样品计量区段(5)的末端具有毛细挡块(8)。根据图6的实施方案也J4U^目同于根悟图5的实施方案,区别在于在样品计量开口(4)和样品计量区(5)之间的区域另夕卜存在用于过量样品的容器(7)。在此方式中无需0经计量的样品(类似与图1)。根据图7的本发明测"^it/HK1)的实施方^14Ui^应于图6的测i^t^K1)。两种实施方案具有相同的流体性结构和功能。只是设置和几何设计有所不同。才艮据图7的实施方案具有另外的排气开口(17),与图6相比其由于流体性结构的不同尺寸而是必要的,以便使得所iiM构能用样品或洗涤液填充。扭匕情况下通道(9)设计^J莫毛细管的形式,其直到测^^/f牛旋转才肯^皮填充(即毛细挡块(8)仅育诚过离心力的方^f姚过)。利用根据图7的测^VL件(1),可以^^走转过程中已^^Jxj&J刹欠集区域(11)排放收集的血浆;^4斤单元(18)用于此目的,其^通到血清/血浆收集区域(10)。根据图9的本发明测^^t件(1)的实施方^14J^"应于图6的测^^t^K1)。两种实施方案具有相同的流体性结构和功能。只是设置和几何设计有所不同。根据图9的实施方^^上具有在更接必卜部(也即远离轴)的样品⑩口开口(4)。当有待填^#品的测^^件(1)已!^缓在测量装置中时,iiA个优点。扭匕情况下,样品施加开口(4)比根据图1到8的测试元件可以制成更容易接近使用者,图1到8中的各种方式中所述样品口开口(4)设置得接近于轴(即远离测;^t件的外i4^彖)。与根据图l、3、5、6、7和9的实施方案不同的是,在根据图2、4和8的实施方案的情况下,在样品开始接触试剂之前细月&羊品成分l^人样品液体中分离了出来。这种方式的优点在于^i]全i^戈血浆或血清作为样品材料时不^it^不同的测量结果,因为总是血浆或血清首先开始与试剂接触并JU^解/温育/^I行为由此应当实际」i4目同。同样在根据图2、4和8的实施方案中,液^#品首先经由样品施加开口(4)卩到测^^件(1)上。所述样品^从该样品施加开口(4)通过毛细作用力和/或离心力#^^通逸吉构中。在才財居图2和4的实施方案中,样品^加到样品施加开口(4)^输送到样品计量区段(5),然后通过旋转将血清/血浆从全血中分离。不合意的细月&羊品成分,J^^上为纟:ufeJ求,在纟i^J求16捕获区(11)收集,而血清或血浆在区域(10)中收集。通过毛细管将血清从区域(IO)中取出并^i^'j通彭吉构(9)中,其中设置有干燥试剂并当样品淨u^时溶解。通过再次旋转测试元件(1)所述样品-试剂';^^勿可乂Aifiti吉构(9)越过毛细挡块(14),并由此经由通道(15)到iil莫(12)。当旋转减慢或停止时,样品-试剂〉V^f勿经由月莫(12)输彩ij^/u纺布(13)中。根据图2和图4的实施方案的区别在于,图2中提供了用于过量样品的容器(7)而才財居图4的实施方案不提供这种功能。与在才艮梧图3的实施方案中一样,这种情况下。经计量的样品是合乎目的的。图8表示了根悟图2和4的实施方案的变形方式。在此情况下,在样品通过第一几何阀(19)之后,其通过离心4,"直《^[立于样品口开口(4)后面的红j&J求分离结构(10、11)中。在此方式中标注为(10)的区域月作血清/血浆收集区域(10),不含细胞的血清或血浆在离心^经由毛细通道(21)AU匕处4^多出。腔室(20)用作过量血清或血浆的收集储液池,^f寺别是在样品计量部分(5)^^全填满^可乂A^斤i4ik清/血浆收集区域(10)继续流动。所有其它功能和结构与图l到7类似。/或洗涤液^Ut过旋4衬口所得到的离心力的帮助或者通过离心力和毛细作用力的结合而移动。后者需要所述测^^t件(1)的流体性结构中有至少部M水化的表面。如上联系图1所已经描砂卩样,根据图l、2、6、7、8和9的本发明测:^t件具有自动功能,其使得来自过量施加到该测试元件上的样品的等分样品能够相对精确地测量(所谓的计量系统)。该计量系统是本发明的另一个JJ1其必要地包括所示测试元件(1)的元件4、5、6和7。将样品液体特别是全血经由样品^i口开口(4)引入测^^L件(1)。所ii才羊品液体通过毛细作用力和/或离心力的驱动填充样品计量区域(5)。其中所述样品计量区域(5)还可以包含干燥的试剂。其通过毛细挡块(6和8)卩艮定了边界,例如可以^^疏7jc阻隔物或构造为Aif可/非封闭阀的形式。通过毛细挡块(6,8)P艮定样品计量区域(5)的边界确保了吸收限定的样品^^只^it过位于样品计量区域(5)下游的流体性区域。当测试元件(1)旋转时,可能的过量样品从样品^^开口(4)和样品计量区域(5)输i^'j用于过量样品的容器(7),而计量量的样品从样品计量区域(5)转移到通道(9)中。或者,也可以^i]为此目的其它作用力来代替旋转产生的使样品移动的作用力,例如通it^口雖到样品的输入侧或者负压到样品的输出侧。所示的计量系统因此并非多&t必要地^i^到可旋转测^C^件上,而^^可以用于其它的测试元件中。类似的计量系统是例如由US5061381已知的。同样在该文献中描述了一种系统,其中样品液体以过量^>到测"^^件上。在该方式中,测试元件中接着进一步处理的相对精确地测量等分样品通过计量区域(计量腔室)和用于过量样品的区域(过^0空室(overflowchamber))的共同作用也可以实现,与本发明相比,这两个区域通过尽管狭小但是至少在填充过程中使得能够M液体交换的接头相连。在此方式中,在测试元件填充过程中样品液体立即分离成两部分,一P分通过宽通iiii/v计量腔室中,,分通过窄通道济u/v"过济』空室"中。在所述计量腔室被完全填满^,旋转所述测;VL件,将可能的过量样品4^多到过^y空室中,使#1又合意的计量样口。^N^科争在计量腔室中,这部分^^只^进行进一步处理。才M居US5061381的计量系统设计的缺点在于,^^口到测"i^L件的样JM^只准确对应于最小^4。、或者仅略大于最小^i。、时,存在i情区域将计量不足的风险,因为一开始一卩分样品总是不受阻碍地^J!j过^J空室中。这个问题通it^发明提出的计量系统设计得以解决,因为毛细挡块(疏水性阻隔物或几何或非封闭阀)设置在计量区域和用于过量样品的区域之间。因此,当测试元件用样品填充时,该样品实际上首先^Ui^ij计量区域中。在该过程中,毛细挡块防止了样品在样品计量区域^L^全填满之前^ii用于过量样品的区域中。同样^^n到测^^件的样品^^只准确对应于最小体积或者仅略大于最小体积时,这确保了样品计量区域一^:全填满。实施例1#^图6的测试^L件的制备1.1糾(2)的制备通过注塑的方式由聚碳酸酯(PC)(或者也可以^j^聚苯乙烯(PS)、ABS塑料或聚曱基丙烯酸甲酯(PMMA)作为可行的材料)来制造根据图6的J^才(2)(尺寸大约为60x80mm2)。^Sf道和区域(流体性结构)具有以下尺寸(结构的深度(t)和^^M体积(V);数字涉及图6及其中所示的结构)4和5之间的毛细管t=500(im编号7:t^700pm编号5:t=150pm;V=26.5mm3编号8:t=500pm编号9:t=110(am编号10:t=550|iim编号ll:t=130pm;V=15mm3编号15:t=150^im;V=11.4mm3当外力(例如离心力)作用时,对于流体性结构中的液体而言通常仅可以是乂人專支浅到4支深的i^度结构。这种it^^"几何(非封闭)阀的作用。除了流体性结构^卜(见上),所ii&材(2)还具有样品和緩沖液添加开口(4,16)、排气开口U7)和中心开口(3)。具有流体性结构的基材(2)的表面可以随后通过等离子处理净化和亲7jc化。1.2引入试剂将分析物检测所需的一些试剂(例如生物素化抗^^f斤物抗体和用荧彭示ie4勿标记的抗分析物抗体)通ita电计量的方式以溶液形式作为点状试剂点交替引入样品计量区段(5)中并随后干燥,使得实际上其整个内表面^L试剂所占据。试剂溶液的组成如下生物素化抗体50mMMespH5.6;100昭生物素化单克隆^Mi丐蛋白T抗体经标记的抗体50mMHepespH7.4,含方酸衍生物,荧光染料JG9(嵌在聚苯乙烯乳月紹贞粒中),荧iU示记的单克隆才^几4丐蛋白T抗体(0.35%的溶液)1.3插/J莫(12)将通过浸渍线(见下)方式引入分析物检测线(聚链亲和素)和对照线(聚半^t^、)的多孑L基体(12)(在塑料载体箔片上的硝酸纤维素膜;21x5mm2;纤维素硝g組膜(CN140型,来自德国Sartorius),用lOO^imPE箔片加固)插入该基材(2)中相应的凹部以及^i^4it过双面胶带方式固定。^M亲和素水溶液(4.75mg/ml)通过线计量(Strichdosierung)的方^>到上述纤维素硝S^莫上。为jtbit择剂量(计量量为0.12ml/mi^轨速3m/誦)使得形成M大约为0.4mm的线。这条线用于冲^则#^则分析物,并且每个膜含有大约0.95吗链亲和素。斜目同的计量条件下#^0.3m^ml的月几4丐蛋白T-聚半:R^水溶;^^口到所述链亲和素线下游大约4mm的距离处。这条线用作测试元件的功肯^j"照,每次测试含有大约0.06pm的聚半抗原。191.4胁盖件^口盖(没有流体性结构的箔片或注塑部件,其可jii4^ii行亲水化处理)并^4^Mc久连接到基材(2)上,伏选以胶粘、焊4妾或夹l寺的方式。1.5插A^纺布(13)最后,将所iij^才翻转并将废无纺布(13)(由100份玻璃纤维(直径0.49到0.58pm,长1000pm)和5份聚乙烯醇纤维(来自Kuraray的KuralonVPB105-2)构成的13x7xl.5mm3的无纺布,面重大约为180g/m2)插入相应的凹部,然后通过胶带固定在J^才(2)中。通过准自计量的样品吸收单元(包括样品施加开口(4),样品计量区段(5)和限制其边界的结构(毛细挡块(8)和用于过量样品的容器(7)),确保了当^Jf]不同的测^it件时,采用与口到测^^件(1)上的样品量无关(只要其超过了最小体积(该该实施例中为27pl))的可重现的相同样品量。通过试剂分布在整个样品计量区段中(5),伊述以交替的试剂点的形式(即小的几乎点状的试剂区域),并结合用样品快速填^i羊品计量区段(5),尤其是如果填充大大快于溶解的话,则实现了在整个样。。o^积中试剂的均匀溶解。而且,试剂实际上完全溶解,这样与基于吸收'^N"料的常规测:^L件(测试条带、具试剂垫的生物盘片,等等)相比,此处再次)€#到了提高的重现性。实施例2利用实施例1的测^t/H^r测肌4丐蛋白T将〉a^有不同量的重组肌钩蛋白T的27^全ii^/口到才財居实施例1的测^iL件上。^根据表1所述的方法进一步处理所述测:^t件,最后测量针对不同浓度的荧光信号。表l:测量过程<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>"100mMHepes,pH8.0;150mMNaCl;0.095%叠氮化钠。测量数据在图10中给出。^^了各自的测量信号(计数)与重iSLMi丐蛋白T(c(TnT))(牟f立为[ng/ml])的关系。利用参考方法"RocheDiagnosticsElecsysTroponinTTest"测定在全j6^羊品中肌4丐蛋白T的实际浓度。与常规的免疫色谱肌《丐蛋白T测试条带(例如来自RocheDiagnostics的心肌《丐蛋白t)相比,采用根据本发明的测试元件使得能定量评估的测量范围的^;则极限下移了(心肌《丐蛋白T:0.1ng/ml;本发明0.02ng/ml),而动态测量范围向上延伸了(心肌《丐蛋白T:2.0ng/ml;本发明20ng/ml)。才財居本发明的测i^L件ii4^见出改善的精度。权利要求1.基本为盘形的测试元件(1),包括-在该测试元件内的轴,其垂直于所述测试元件的平面,并且测试元件可绕该轴旋转,-用于施加液体样品的样品施加开口(4),-毛细活性区域,特别是多孔吸收性基体(12),其具有远离轴的第一端和靠近轴的第二端,以及-从所述样品施加开口经靠近轴的区域延伸到所述毛细活性区域的远离轴的第一端的样品通道(9)。2.根据权利要求l的测^it件,期争;|雄于所述样品;^口开口靠近轴,而所述样品通道从靠近轴的样品⑩口开口延伸到毛细活性区域的远离轴的第一端。3.才財居权利要求1的测^iL件,期衫4于所述样品^口开口远离轴^if过毛细通道与靠近轴的区^4目连。4.才艮据前i^又利要求之一的测^iL件,^4射4于所述毛细活性区^议多孔吸收性J^体,尤其是纸、膜或无纺布。5.才財居前述权利要求之一的测^C^件,期科球于所述毛细活性区域,尤其是所述多孑L吸收性基体包括一个或多个含固定化试剂的区域。6.冲艮据前i^又矛虔求之一的测^it件,^4衫4于所述毛细活性区域,尤其是所述多孑L吸收性基体,借助所述靠近轴的第1与能够接4棘自所述毛细活性区域的一种或多种液体的其它吸收^N"料(13)或吸收^i吉构相接触。7.根据前i^又利要求之一的测^it件,期衫碰于所述样品通道包含不同尺寸和/或用于不同功能的区域。8.根据前i^i又利要求之一的测i^L件,期^4于所述样品通道包括含有可溶试剂的区域。9.才財居前i^又牙'决求之一的测:^^t件,期争4球于所述样品通道包含用于从液^#品分离颗粒状成分的区域。10.才財居前i^又利要求之一的测"^^L件,期争4球于所述样品通道包含几何阀或疏水阻隔物。11.才財居前i^又利要求之一的测i^t件,^4寺;f球于所述才羊品通道包^^羊品计量区域。12.根据前i^又矛j^求之一的测^it件,^4衫4于所ii冲羊品通il:具有用于除才羊品液^^卜的其它液体的入口。13.根据权利要求l到12之一的测^^t件,^#^碰于所述样品口开口与样品计量区域(5)和用于过量样品的区域(7)相接触,并且毛细挡块(6)存在于所述样品计量区域和所述用于过量样品的区域之间。14.测试元件(1),包括样品施加开口(4),样品计量区域(5)和用于过量样品的区域(7),所述样品施加开口与所述样品计量区域和所述用于过量样品的区ii^目4妻触,其特4正在于毛细挡块(6)存在于所ii才羊品计量区i或和所述用于过量冲羊品的区;或之间。15.用于^;则液^#品中分析物的方法,其中-将样品^口到根据权利要求1到13之一的测试元件的样品;^口开口中,-旋转所述测^^t件,使得将所述样品lti^JiJ所述毛细活性区域的远离轴的末端,尤其是所述多孑L吸收性基体的末端。隱减ft或停止所述测^it件的旋转,使得所述样品或当^Li至所述测^it件时由所述样品获得的材料乂W斤述毛细活性区域的远离轴的末端到靠近轴的末端iM:行吸收;以及16.根据权利要求15的方法,^4衫4于在所述测^^L件旋转之后,将其它液体施加到所述测^^件上,其在所述样品乂A^斤述毛细活性区域的远离轴的末端到靠近轴的末端^被吸收。17.根据权矛决求15或16的方法,^#4球于所述液体样品和/或其它液体的迁移通i^斤述毛细活性区域通i^斤述测^^t件的》走寿争而有目的i&咸'f曼或4亭止。18.根据权利要求17的方法,^#44于所1^#品和/或其它液体的通1±^斤述毛细活性区域的迁移方向通^^斤述测^^t^牛的》走转而逆H19.用于测定液体惮品中分析物的系统,包4封艮据权矛溪求1到13之一的测i工VL件和测量装置,其中所述测量装置具有-至少一个用于驱动所述测^^t件旋转的驱动器,以及-用于评估所述测i^L件的视觉或光学信号的评估光学元件。20.根据权利要求1到14之一的测^it件或才財居权利要求18的测量系统用于测定液体样品中分析物的用途。全文摘要本发明涉及基本为盘形且扁平的测试元件,其能够绕垂直于该盘形测试元件平面的优选位于中心的轴旋转,其包含用于施加液体样品的样品施加开口、毛细活性区域(特别是多孔吸收性基体),所述毛细活性区域(特别是多孔吸收性基体)具有远离轴的第一端和靠近轴的第二端,以及从所述毛细活性区域的靠近轴的区域延伸到远离轴的第一端的样品通道。另外,本发明还涉及利用所述测试元件的帮助来测定分析物的方法。文档编号G01N33/543GK101517413SQ200780035722公开日2009年8月26日申请日期2007年9月27日优先权日2006年9月27日发明者C·博姆,J·斯平克,N·奥兰思申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司
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