检定装置的制作方法

背景

基于色谱法的检定装置例如横向流动装置(LFD)具有相当大的用途。一种应用是在分析液体样品以确定一种或多种目标分析物存在与否的装置中。在此类装置中可存在阈值浓度，当超过该阈值浓度时，产生分析物存在的定性指示。

LFD也可以提供样品中分析物浓度的定量指示。这样的装置可以包括光学测量元件以量化比色反应或结合事件，例如，染料标记的抗体/分析物复合物与固定在硝化纤维素膜上的第二抗体的结合。

已经开发了几种技术用于目标分析物浓度的光学测量，例如使用与光源耦合的光接收器。在这个领域内，有两大构造。一种构造检测来自光源的反射发射。在这种构造中，光源和光电检测器两者都被提供在横向流动膜的同一侧。另一构造使光源和光电检测器定位在横向流动膜的相对两侧上，使得光或其它电磁辐射透射穿过该膜。用于光学测量目标分析物浓度的技术可以包括吸收或荧光测量。

无机LED和无机光电二极管或光电晶体管可用作用于光学检测的发射器和检测器。无机LED通常需要漫射器、透镜或其它光调节装置，以提供适用于测量硝化纤维素条带上的分析物测试区域的吸光度或荧光变化的均匀面光源。另外，可能需要窄频带宽度的滤光器或其它装置来调节LED发射光的光谱以更好地匹配待检测物质的光学性质，或者更好地匹配无机光电二极管或光电晶体管对于待检测物质的光学性质的光谱灵敏度。无机半导体的带状电子结构典型为光电二极管提供宽广的光吸收，因此调节其光谱响应通常需要使用滤光器。因此，使用无机光电元件可能需要额外的费用、体积以及与这些附加光学元件相关的降低便携性。

有机电致发光器件(OLED)和有机光电二极管(OPD)可有利地用于横向流动装置的检测系统中。与无机发光和检测器件截然不同，可以选择OLED和OPD的活性层的材料和构造以便在大的波长范围内分别调节这些器件的发射和吸收光谱。

OLED和OPD典型是平面器件，它们分别表现出跨它们的活性区域的接近均匀的发射和吸收，并且因此不需要透镜和漫射器来实现LFD测试区域的均匀照射以及检测。平面OLED和OPD还适合于平行于LFD条带紧密放置，而不需要居间的透镜、漫射器、滤光器等。

对于观视角度，OLED典型表现出近朗伯(near-Lambertian)发射廓线。在朗伯发射中，发射强度随着垂直于OLED平面的角度的余弦而变化，使得强度看起来与观视角度无关。OPD同样典型地表现出近朗伯吸收廓线(profile)。

LFD的色谱膜可以包含多于一个测试线或测试区域，用于确定是否存在一种或多种分析物。它可以进一步包含用于确定LFD是否正确运行的一条或多条对照线(control line)。可使用多个发射器和检测器来检测，并且多于一个可以同时操作。因此，检测器可以检测来自其配对发射器的光以及来自同时操作的相邻发射器的光，或来自可能已经从外部进入LFD壳体的环境光。检测器电响应因此可能包括不需要的杂散光贡献。这种杂散光在检测器之间产生“串扰”(cross-talk)，该串扰降低LFD测量的灵敏度或特异性，并且降低测试结果的精确度。

WO 2005/111579公开了一种基于透射的发光检测系统，其使用在电容器结构中包含磷光体颗粒的分散型电致发光器件，当向电极施加变化的电场时该器件发光。该专利公布教导使用乳白玻璃或其它漫射器来获得近朗伯源。该专利公布没有公开杂散光和串扰的量化，如何调整装置结构以便将串扰降低到低于预定极限，如何通过调整所述源或检测器来获得这种效果，或者如此做的益处。

因此，本领域中仍需要改进的检定装置，该检定装置包含具有减少的杂散光和串扰的OLED和OPD，以便实现更小、更致密、更坚固、灵敏和精确的色谱基检定装置，例如LFD装置。

本发明通过提供改进的LFD装置解决现有技术的上述缺点。

发明概述

根据本发明，提供了一种用于定量确定液体样品中的至少一种分析物浓度的检定装置。该装置包括：由透光材料形成并且包含多个测试区域的横向流动膜；多个平面有机发光二极管(OLED)发射器，其包含有机电致发光材料的发射层；多个平面有机光电检测器(OPD)，其包含有机光伏材料的吸收层；与横向流动膜的近端流体连通的结合垫(conjugate pad)，该结合垫包含与第一检定成分结合的光学可检测标签颗粒；以及与横向流动膜的远端流体连通的芯吸垫(wicking pad)。该横向流动膜能够通过毛细作用将流体从结合垫传输到芯吸垫。每个测试区域包含固定化的第二检定成分用以依靠分析物、第一检定成分和第二检定成分之间的结合将标签颗粒保持在测试区域中，以便在测试区域中产生标签颗粒的浓度，这是液体样品中分析物浓度的指示。每个测试区域与一个发射器的发射层和一个光电检测器的吸收层对准。对准的发射器、光电检测器和测试区域形成一个组，使得所述发射器能够照射所述测试区域并且所述光电检测器能够检测来自所述测试区域的光。对于每个组，在测试区域潮湿并且没有标签颗粒的条件下并且当该组发射器是唯一被激励的发射器时，产生的激励光电检测器光电流表示为i1。当该组发射器和另一发射器是仅有的被激励发射器时，产生的激励光电检测器光电流表示为i2。根据以下等式定义串扰(C)：

C＝20log10(i1/(i2-i1))

并且对于该装置的至少一个组而言，C大于约20dB。

因此，根据本发明，该检定装置提供相对简单的构造，该构造能够通过以低串扰对测试区域进行光学测量来确定检定结果。低的串扰允许以提高的精确度并且以较小的来自装置中其它发射器的干扰进行分析物测量。在一些实施方案中，相对于现有技术的这种改进使得较小装置能够具有较高的测试区域密度。在其它实施方案中，其使得更多组能够被包括在该装置中，因此可测量更多的分析物或者可以使用多于一个测试区域来测量分析物以实现改善的精确度或增加的检定范围。

本发明的实施方案能够精确地确定样品中分析物的浓度。然而，在本发明关于装置的每个实施方案中，不一定确定分析物的精确浓度。例如，在一些实施方案中，可以仅确定分析物浓度的定性指示。然而，典型地，本发明的实施方案不止提供分析物存在的简单是/否的指示。

以分贝测量本发明装置的串扰(C)，其量化来自另一组发射器的光(或环境光)对受试组的光电二极管检测到的光的贡献程度。较高的C值对应于较小的串扰。在根据本发明的装置中，至少一个组的C大于约20dB，优选大于约30dB，更优选大于约40dB，且最优选大于约50dB。

在一些实施方案中，并且从而不受理论限制，可以使用如本文所定义的显著亚朗伯的发射器或光电二极管或其两者来实现根据本发明装置的改善串扰。发射器或光电二极管的显著亚朗伯性质分别减小在垂直于发射器或光电探测器平面所测量的高角度下发射或检测的光的量，这通过抑制大角度发射来减小串扰，所述大角度发射可能以其它方式逃逸并干扰另一组中的检测。

本发明使得具有增加数量的测试区域的装置成为可能。因此，根据本发明的装置可以具有7个或更多个组，优选14个或更多个组，并且最优选21个或更多个组。

根据本发明一些实施方案的装置的发射器或光电二极管包括但不限于：分布式布拉格反射器、强微腔、基底衍射光学元件、或微透镜阵列，以便提供显著亚朗伯发射或检测。

在本发明的另一实施方案中，标签颗粒吸收发射器所发射的波长的光，并且设置检测器以检测来自发射器穿过横向流动膜的光，从而因固定化的标签颗粒的吸收通过检测器检测到的光强度的衰减是液体样品中分析物的浓度的指示。例如，标签颗粒可以是金纳米颗粒，当其集中并且可被来自发射器的绿光照射时呈现红色。作为另一个例子，标签颗粒可以是蓝色聚苯乙烯颗粒并且可以被来自发射器的红光照射。来自发射器的光可以在可见光谱中，但也可处于紫外或红外波长范围中。

在本发明的一个实施方案中，标签颗粒在由发射器发射的波长的照射下发荧光，并且设置检测器以通过横向流动膜检测这种荧光，从而因固定化的标签颗粒的荧光通过检测器检测到的光强度是液体样品中分析物的浓度的指示。例如，标签颗粒可以是用蓝光照射的荧光素或异硫氰酸荧光素(FITC)颗粒。

透光材料在被液体样品湿润时可变成透光的。该透光材料可以是硝化纤维素。已发现这种材料是特别合适的。干燥的硝化纤维是基本上不透明的。但是，当润湿时，硝化纤维素可变成透光的。这样，硝化纤维素特别适用于透射检测几何结构，因为在润湿时光能够透射穿过横向流动膜。横向流动膜可以具有小于200微米的厚度。

发射层和吸收层的面对表面之间的间隔可以小于1.5mm，优选小于1mm，更优选小于0.5mm。发射层和吸收层的紧密间隔有助于最大化捕获的光量并且因此有助于减少装置中的串扰。

可以通过在基底上沉积一个或多个层(特别是溶液沉积，最特别是印刷)来形成发射器和/或检测器。在一个实施方案中，在不同的基底上提供发射器和检测器。基底可以是柔性的，例如PET，或者可以是刚性的，例如玻璃。在特别有利的实施方案中，在共同的柔性基底上形成发射器和检测器。基底可以绕着横向流动膜折叠。通过将发射器和检测器沉积在同一基底上，能够确保发射器和检测器的正确相对对准。

典型地，发射层包含有机电致发光材料，例如包括芴、聚(对亚苯基亚乙烯基)或磷光发射器的电致发光聚合物。发射层可以包含小分子，包括有机金属螯合物、荧光或磷光染料、或者共轭树枝状分子(dendrimer)。有机金属螯合物可以是Alq3或含铱螯合物。

OPD的活性层典型包含有机光伏材料，通常包含供体和受体。受体可以是小分子，如富勒烯PCBM60或PCBM70。光吸收供体可以是聚合物，如聚噻吩，包括聚(3-己基噻吩)(P3HT)。因此吸收层可以包含有机光伏聚合物例如聚噻吩与有机光伏小分子例如PCBM60或PCBM70的共混物。

该检定装置可进一步包含与结合垫流体连通并设置用以接收液体样品的样品垫。结合垫可以执行样品垫的作用，其中不提供单独的样品垫。

横向流动膜可以包含对照区域(control region)。该对照区域可以位于测试区域和横向流动膜的远端之间，该对照区域可以包含用于将标签颗粒保持在对照区域中的固定化对照成分，并且发射层和/或吸收层可以包含与对照区域对准的不连续发射/吸收区域。

第一检定成分可包含将分析物结合至标签颗粒的分子，第二检定成分可包含分析物的受体。这种成分组合在夹心型检定中是有用的。

第一检定成分可以包含分析物或其类似物，第二检定成分可以包含分析物的受体。这种成分组合在竞争性检定中是有用的。或者，第一检定成分包含分析物的受体，第二检定成分包含分析物或其类似物。该检定可以是免疫检定(immunoassay)。受体可以是结合至分析物或其类似物的抗体。

可以在透明基底上提供横向流动膜。该基底可以为横向流动膜提供机械稳定性。

该检定装置可以包括控制器，设置该控制器以接收来自检测器的检测信号并且处理该检测信号，从而产生指示样品中分析物浓度的数据。可以作为该检定装置的一部分提供控制器，例如在相同的壳体内。也可以设置控制器以控制来自发射器的光的发射。该装置可以包括用于为检测器和发射器供电的电池。该装置可以是一次性的。

该装置可以包括用于连接到外部读取器的电接口，其中该电接口被配置为将检测器和发射器连接到外部读取器。以这种方式，可以作为一次性药筒(disposable cartridge)提供该装置。

该检定装置可以包括平行于发射器和检测器之间的第一横向流动膜设置的至少第二横向流动膜。

因此，根据本发明的实施方案，第二横向流动膜允许并行地执行多个检定测试。在一些实施方案中，所述多个检定测试可以用相同方式测试相同的分析物。作为替代，所述多个检定测试可以测试不同的分析物。并行进行检定测试防止一个检定测试的机制干扰第二检定测试的机制。

第二横向流动膜可以提供在与第一横向流动膜相同的片层上。第二横向流动膜可以连接到第一横向流动膜。作为替代，可以与第一横向流动膜分离地提供第二横向流动膜。

芯吸垫可以与第一横向流动膜的远端以及第二横向流动膜的远端流体连通。因此，第一横向流动膜和第二横向流动膜两者连接到相同的芯吸垫。

结合垫可以与第一横向流动膜的近端以及第二横向流动膜的近端流体连通。因此，第一侧向流动膜和第二侧向流动膜两者连接到相同的结合垫。

结合垫可包含结合至第三检定成分的光学可检测标签颗粒。

结合至第三检定成分的光学可检测标签颗粒可以与结合至第一检定成分的光学可检测标签颗粒在光学上不同。因此，光学可检测标签颗粒的不同颜色允许紧密靠近地运行两个测试而不发生测试一个测试的结果所需的光谱匹配光干扰测试第二个相邻测试的结果所需的光谱匹配检测器。

该检定装置可以包括与第二横向流动膜的近端流体连通的第二结合垫。

第二结合垫可以包含与第三检定成分结合的光学可检测标签颗粒。第二结合垫可以包含与第一检定成分结合的光学可检测标签颗粒。

第二结合垫中的光学可检测标签颗粒可以在光学上不同于第一结合垫中的所述光学可检测标签颗粒。因此，光学可检测标签颗粒的不同颜色允许紧密靠近地运行两个测试而不发生测试一个测试的结果所需的光谱匹配光干扰测试第二个相邻测试的结果所需的光谱匹配检测器。

在一些实施方案中，第二横向流动膜可以包含至少第二测试区域，该第二测试区域包含固定化的第四检定成分，该第四检定成分用于依靠分析物、第三检定成分和第四检定成分之间的结合将标签颗粒保持在第二测试区域中。

在一些实施方案中，第二横向流动膜可以包含至少第二测试区域，该第二测试区域包含固定化的第一检定成分，该第一检定成分用于依靠分析物、第一检定成分和第二检定成分之间的结合将标签颗粒保持在第二测试区域中。

该(第一)横向流动膜可以包含至少第二测试区域，该第二测试区域包含固定化的第四检定成分，该第四检定成分用于依靠分析物、(所述)第三检定成分和第四检定成分之间的结合将标签颗粒保持在第二测试区域中。

发射层可以包括多个发射器像素，并且第一发射器像素可以与第一横向流动膜的(第一)测试区域对准，以及第二发射器像素可以与第二测试区域对准。

吸收层可以包括多个检测器像素，并且第一检测器像素可以与第一横向流动膜的(第一)测试区域对准，以及第二检测器像素可以与第二测试区域对准。第二测试区域可以提供在第一横向流动膜或第二横向流动膜上。

第一发射器像素和第二发射器像素可以在从横向流动膜的远端到近端的方向上相互间隔开。

第一检测器像素和第二检测器像素可以在从横向流动膜的远端到近端的方向上相互间隔开。

第一检测器像素可以与第一发射器像素对准，并且第二检测器像素与第二发射器像素对准。

因此，发射器和/或检测器像素的相互间隔使第二检测器像素中可检测的来自第一发射器像素的光量最小化，反之亦然。

像素可被定义为发射层或吸收层的离散区域。作为替代，可以掩蔽发射层或吸收层以限定像素。然而，这不是优选的。

附图简述

下面参照附图进一步描述本发明的实施方案，其中：

图1A是根据本发明实施方案的检定装置的图示；

图1B是根据图1A的实施方案的检定装置的另一视图的图示；

图2是根据本发明另一实施方案的检定装置的图示；

图3是根据本发明的检定装置的实施方案的组件的图示；

图4是根据本发明实施方案的装置的两个组的图示，示出了组之间的串扰；

图5是根据本发明实施方案的检定装置的一个组的图示，其包含掩模；

图6示出了来自装置的发射器或检测器的朗伯响应、显著亚朗伯响应和超朗伯响应；

图7示出了来自实施例1的OLED的近朗伯发射；

图8是根据本发明实施方案的包含分布式布拉格反射器的装置的发射器的图示；

图9是根据本发明实施方案的包含强微腔的装置的发射器的图示；

图10是根据本发明实施方案的包含基底衍射光学元件的装置的发射器的图示；

图11是根据本发明实施方案的包含微透镜阵列的装置的发射器的图示；

图12是根据本发明的检定装置的实施方案的1行像素图案的图示；

图13是根据本发明的检定装置的实施方案的2行像素图案的图示；

图14是根据本发明的检定装置的实施方案的3行像素图案的图示；和

图15是根据本发明的检定装置的实施方案的4行像素图案的图示。

发明详述

如本文所用的，术语“朗伯”(Lambertian)涉及通过平面发射器的发射或通过平面检测器的吸收，其中相对于在发射器或检测器平面的法线上的发射或吸收测量的角度θ处的发射或吸收的相对强度由cosθ给出。“超朗伯”发射或检测是指在非零θ值处的发射增强的偏离朗伯发射或检测的发射或检测。“亚朗伯”发射或检测是指在非零θ值处的发射或检测被抑制的偏离朗伯发射或检测的发射或检测。

常规OLED器件可表现出从朗伯发射的轻微偏离(例如H.J.Peng,Y.L.Ho,X.J.Yu和H.S.Kwok，J.Appl.Phys.(2004)96(3)：1649-1654以及N.C.Greenham,R.H.Friend和Donal D.C.Bradley，Advanced Materials(1994)6(6)：491-494)。这种轻微偏离在本文中被称为“近朗伯”，并且仅略微有助于本发明装置的串扰减小。特别地，本发明的低串扰装置的某些实施方案包括近朗伯发射器或检测器，而其它实施方案包括显著亚朗伯发射器或检测器。如本文更充分所述，可通过OLED或OPD的结构方面的选择来获得“显著亚朗伯”发射器或检测器，所述OLED或OPD包括但不限于：包括分布式布拉格反射器、微透镜阵列、强微腔或基底衍射光学元件的OLED或OPD。“显著亚朗伯”(substantial sub-Lambertian)发射或检测是如下文更充分描述的显著影响发射或检测的方向性的发射或检测，并且因此显著地有助于减小本发明装置的某些实施方案的串扰。

如图1A和图1B所示，根据本发明的一个实施方案，提供了一种包含在薄的、基本上立方形的壳体50中的检定装置1，其优选由不透明材料(如不透明塑料)构成并且例如通过在任何接头或端口处使用遮光密封来调整，以最小化环境光进入壳体。图1B提供了图1A所示相同装置的示意图的侧向图示。壳体的一端包含提供在壳体50的长度和宽度的平面中的测试模块20。壳体50的相对端容纳平靠着壳体50壁的圆柱形电池23。在测试模块20和电池23之间的是印刷电路板22，其从电池延伸到与测试模块20相同平面中的壳体的长度中。测试模块20中的电子器件经由电接口24连接到印刷电路板22。测试模块20包含与结合垫5流体连通的样品垫6。该结合垫5包含颗粒标签(tag)，该颗粒标签能够结合到检定成分。横向流动膜4连接在结合垫5和芯吸垫7之间。支承结构21将测试模块20固定在壳体50中。

图2示出了根据本发明实施方案的测试模块20。通过选择材料、它们的尺寸和相对位置来调整根据本发明的测试模块，以便使光发射器与并不是相同组一部分的检测器之间的串扰程度最小化，如下所述。当样品沉积在样品垫6上时，形成过量样品的储层(reservoir)。过量的样品迁移到结合垫5。这种迁移首先是由结合垫5引起，然后由横向流动膜4以及然后另外地芯吸垫7的芯吸作用引起。横向流动膜4由硝化纤维素形成。结合垫5含有分析物标签。分析物标签结合至相应的可用分析物。毛细作用引起含任何带标签分析物的液体样品沿着横向流动膜4从结合垫5流动进入测试区域19并朝向芯吸垫7。在样品到达芯吸垫7之前，其遇到含分析物的固定受体的反应线8。当带标签分析物达到该点时，受体与分析物结合，将分析物和标签保持在适当位置。着色分析物标签的存在将导致反应线8随着标签浓度的增加而改变颜色。在当前描述的实例中，着色标签的浓度是在反应线处的分析物浓度的直接指标，这提供了液体样品中分析物浓度的指示。

以上是夹心型(sandwich)检定技术的例子。竞争性检定也是可能的，其中来自反应线12的响应的强度(通常为颜色)与样品中存在的分析物的量成反比。在该技术的一个实例中，结合垫5另外含有预加标签的第二分析物或分析物类似物。来自样品的分析物不变地穿过结合垫5，并且将结合到另一反应线12上的受体，从而占据预加标签的分析物或分析物类似物将另外结合的受体位点。样品中存在的分析物越少，预加标签的分析物或分析物类似物越能够与受体结合，从而导致该线的更强着色。在该技术的另一实例中，结合垫5也可以或者替代性地含有带标签的受体。在这种情形中，固定的分析物或分析物类似物被固定化在反应线上。样品中存在的分析物越多，将与来自样品的分析物结合的带标签受体越多，因此不能用于与固定分析物或分析物类似物结合。竞争性检定技术可用于定性测试特定分析物的不存在，但不是纯粹的二元测试，并且样品中非常少量的分析物仍然可能导致预加标签分子在该线位置处的结合(是分析物、分析物类似物还是受体)。该竞争性检定技术可以替代地用于定量指示液体样品中特定分析物的浓度。

在横向流动膜4上还存在对照受体的另一条线13，其与带标签成分本身反应。对照线13含有与带标签成分结合的固定化受体。无论样品是否含有任何分析物，在进行测试时对照线13都应变为着色。这有助于确认测试正确执行。在当前描述的实例中，当样品中存在分析物时，反应线8仅改变颜色。在具有多种检定的实施方案中，可以有多条对照线。这样，对照线可用于确定由横向流动装置执行的每个测试是否已被执行。当前实例中的对照线13提供在较早反应线的下游。通过在反应线的下游提供对照线13，在分析物标签能够结合到指示已经进行测试的对照线之前，分析物标签必须流过其它反应线。

在当前情形中，横向流动膜4约100μm厚，反应线8,12和对照线13各自为1.0mm×5.0mm，更优选为1.0mm×3.0mm，它们之间具有2.0mm的间隙。横向流动膜优选由硝化纤维素形成。在透明基底11上提供样品垫6、结合垫5、横向流动膜4和芯吸垫7。

参考线14提供在横向流动膜4上并且在测试区域19的构造期间用于对准。参考线14典型比反应线8,12或对照线13更细。在当前实例中参考线是0.5mm×5.0mm，更优选为0.5mm×3mm，在对照线13之间具有1.5mm的间隙。

虽然该实例公开了分析一系列分析物在样品中的存在、不存在或浓度，但可以用更少或更多的分析物测试来执行该分析。可使用一系列不同标签和受体线来确定多种不同分析物的存在、不存在或浓度。可以测试一些分析物的存在，结合不同或相同分析物的不存在。例如下表1中给出了例如检定的测试。在每种情形中，给出了测试的目的，以及第一检定成分、第二检定成分、目标分析物以及何种类型的检定(夹心型或竞争性)。可以使用以任何类型的标记颗粒标记的分析物或者分析物的抗体进行所有检定。示例性的标记颗粒包括金纳米颗粒、着色的乳胶颗粒或荧光标记物。从第N行的表格中可容易地确定，可以如下构造其它分析物的检定：使用分析物抗原作为第一成分，以及使用分析物的抗体作为第二成分，其中检定类型是夹心型。当检定类型是竞争性时(第M行)，则分析物的抗体将是第一成分，而分析物抗原将是第二成分。

表1

虽然常见的家庭检定测试(例如一些妊娠测试)具有明显的二元结果，并且需要用户手动解释结果，但本装置使用有机发光二极管(OLED)和对立的有机光电二极管(OPD)来测量光吸收作为分析物测试的结果。尽管当前描述的实施方案使用物质的光吸收来指示测试样品中分析物的浓度，但可以同样地设想如下实施方案：其中分析物上的标签是发光的并且本身发射光，要么作为荧光、磷光的结果，要么作为化学或电化学反应的结果。

在表1中标记为A-D的行中描述了用于骨髓瘤(Myeloma)的检定。为了测试骨髓瘤，确定κFLC浓度与λFLC浓度的比率。

OLED用具有已知特性(强度，波长等)的光照射样品。当OPD接受光时，产生电流。通过测量该电流(例如直接测量或作为电压在放大之后测量)，能够确定反应线8,12和周围膜处的固定化标记物吸收的光。这给出了样品中存在的带标签分析物浓度的指示。

OLED被形成为支承在基底上的分层结构，并且包含阳极、阴极以及阳极和阴极之间的发光层。基底可以是柔性的或刚性的。合适的基底材料包括但不限于塑料(例如PET)、玻璃或包含一个或多个交替的塑料层和无机阻挡层的叠层结构。可以在阳极和阴极之间提供一个或多个其它层，例如用以辅助电荷注入、电荷传输或电荷平衡。任选地，其它层可以选自空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、电子传输层和三线态阻挡层中的一个或多个。

示例性OLED层结构包括以下：

阳极/发光层/阴极

阳极/空穴传输层/发光层/阴极

阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/阴极

阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极。

优选地，在阳极和发光层之间存在空穴注入层。

优选地，在阳极和发光层之间存在空穴传输层。

优选存在空穴注入层和空穴传输层两者。

在一个实施方案中，基本上所有的光都从主发光层发射。在其它实施方案中，一个或多个其它层也可以发光。任选地，空穴传输层和电子传输层之一包含发光材料并且在使用中发光。

在一些实施方案中，OLED可由图案化的ITO(导电且透明的铟锡氧化物)层、空穴注入材料的层、活性发光材料的层和阴极形成。现在参照图2，基底2包含与有机光伏电池基底3相对立提供的OLED发射区域9、16、18，所述基底包含检测区域10、15、17。在本实例中所有三个区域的发射光颜色是蓝色，因为它们是由相同材料的层形成。类似地，在本实例中，对检测区域10、15、17的材料进行优化以检测蓝光。

选择OLED发射区域、OPD检测区域、LFD测试区域的面积，任选的居间不透明掩模的孔口大小，以及掩模与OLED以及掩模与OPD的间隔来减少来自其它OLED发射区域的串扰。

对发射区域9、16、18和检测区域10、15、17进行尺寸设置以便位于包含结合受体的反应线路8、12、13、14的足迹内，设立所述结合受体以捕获和结合带标签的分析物(预加标签或以其它方式)。示例性的像素尺寸包括0.9mm×4.9mm、0.5mm×2mm、0.5mm×1mm或更小。这使得能够与带标签分析物以及周围的横向流动膜4相互作用的来自OLED的光发射的比例最大化。

提高能够与膜和带标签分析物相互作用的发射光的比例的另一因素是OLED和OPD两者与横向流动膜4的接近度。该分离可以是小于约2mm。典型地，色谱膜支承在诸如透明塑料层的基底上。由于该层可以是不可渗透的，因此OLED或OPD可以定位在更靠近膜的该侧而不是相对侧。在一个优选的实施方案中，OLED或OPD与膜支承体之间的间隔小于1mm，更优选小于0.5mm，且最优选约0.2mm。OLED或OPD与膜的相对侧之间的分隔小于2mm，优选1mm或更小。

包括在检定装置1的壳体50内的电路板22和电池23控制并驱动OLED和OPD。电路板22还包括适于进行基本分析的微处理器，以便计算代表样品中存在的分析物的量和/或其比率的定量值。

对于示例OPD，可以使用以下结构。第一层(最接近膜)是预先图案化的铟锡氧化物(ITO)玻璃基底。该玻璃基底为OPD提供阻挡层。在ITO层的顶部提供50nm厚的Baytron P级聚苯乙烯磺酸掺杂的聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT:PSS)层并且在其上提供10nm厚的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)膜夹层。活性层是165nm厚的区域规则聚(3-己基噻吩):1-(3-甲氧基羰基丙基)-1-苯基-[6.6]C61(P3HT:PCBM)，具有100nm厚铝的装置上电极。

这只是适用于本发明实施方案的OPD的一个例子。本领域技术人员将知晓制造此类OPD的方法以及可以从其制造合适OPD的其它材料。

本领域技术人员知晓用于制造适用于本发明的OLED的几种方法和材料的组合。在一种特定OLED类型中，该结构是塑料基底(PET)、图案化ITO的层、空穴注入材料的层、活性材料的层和阴极。特别地，可以通过恰当地选择有机聚合物或其它小分子来选择OLED的光谱输出。

OLED的发射光谱必须与相关光猝灭剂(用于标记目标化合物的着色标签)的吸光度匹配。在吸光度方面，可以使用金纳米颗粒。在该情形中，应使用绿色照明源。作为替代，可以使用蓝色聚苯乙烯标签。在该情形中，应使用红色照明源。在荧光方面，可以使用基于荧光素/FITC的标记物。在该情形中，应使用蓝色照明源。

本发明涉及一种检定装置，其中该装置内的发射器-检测器组之间的串扰出人意料地减小。这里使用的术语“组”包括与一个发射器的发射层和一个光电检测器的吸收层对准的测试区域。因此，在一个组内，发射器能够照射测试区域，并且光电检测器能够检测来自该测试区域的光。

优选当测试区域潮湿并且没有标签颗粒时测量串扰。对于每个组，当该组发射器是唯一被激励的发射器时，激励的光电检测器光电流表示为i1。光电探测器光电流可以直接测量或者在放大或其它信号处理之后测量，并且可以作为电流或者作为代表该电流的电压进行检测。类似地，i2表示当该组发射器和另一发射器是仅有被激励的发射器时的光电流。然后可以根据下面的等式来定义串扰(C)：

C＝20log10(i1/(i2-i1))

在根据本发明的装置中，串扰出人意料地低，正如以下C值所反映的：对于该装置中的至少一个组，大于约20dB，优选大于约30dB，更优选大于约40dB，且最优选大于约50dB。

图4示出了装置的两个组之间的串扰。尽管示出了直接相邻的组，但是可以在装置中的任何组对之间以及在任何组与进入壳体50的环境光之间测量串扰。组A包括OLED 44A、OPD 49A和测试区域41A，并且组B包括OLED 44B、OPD 49B和测试区域41B。测试区域41A和41B在膜46内，该膜支承在透明支承体47上的。OLED 44A和44B支承在基底45上，并且OPD 49A和49B支承在基底48上。空心箭头表示穿过组内的测试区域从OLED到OPD的光透射。当仅有一个组(例如组A)被激励时，测得的光电流对应于i1。当组B也被激励时，在OPD 49A处测得的光电流将包括来自组A和组B两者的发射器的贡献，并且对应于上式中的i2。如实心箭头光路径所示，OLED 44B对OPD 49A的光电流的贡献来自串扰。容易理解的是，除所示的直接路径之外的许多其它光路径也可能有助于串扰。

通过在组的OLED和OPD之间放置包含开口(aperture)的不透明掩模，可以减小串扰。掩模的材料没有特别限制，例如可以由厚度为约100μm的不透明塑料形成。

图5示出了组中的掩模的优选设置。将掩模51插入测试区域52和OPD 53之间。优选地，掩模开口54小于测试区域52的面积并且位于其内。然后可放置OPD 53以便接收经由测试区域来自OLED 55的光，但优选不从该膜延伸到测试区域之外。OLED和OPD的位置可以颠倒。

在根据本发明装置的一些实施方案中，使用显著亚朗伯发射器和/或检测器来实现串扰的进一步降低。这可以使用本领域已知的许多OLED和OPD结构来实现。图6示出了对于朗伯(实线)、超朗伯(短虚线)和显著亚朗伯(长虚线)性质，OLED或OPD的发射或检测各自的角度依赖性。在显著亚朗伯的情形中，前向发射或检测被增强并且大角度处的发射或检测被抑制。发射器或检测器或者它们两者都可以表现出显著亚朗伯性质。使前向发射最大化确保最大量的OLED发射光垂直于装置的活性表面发射。这样，使穿过光猝灭剂并且到OPD上的OLED发射光最大化。这增加了这些装置的灵敏度和精确度。

缺少强微腔或引起显著亚朗伯性质的其它特征的OLED或OPD可表现出近朗伯发射或吸收。图7显示了OLED中的近朗伯发射的例子。因为传统OLED层的相对厚度和折射率引起的弱的微腔效应，可产生近朗伯发射。

可以使用本领域中已知的可分别结合到OLED或OPD中的许多结构来实现显著亚朗伯发射或检测。图8示出了包括分布式布拉格反射器的OLED 80。OLED活性层81-83位于反射性阴极84和透明阳极(ITO)85之间。分布式布拉格反射器被插入阳极85和基底86之间。该反射器包含具有不同折射率的交替透明层。较低折射率层87A和87B(例如SiO2，n＝1.5)与较高折射率层88A、88B、88C(例如TiO2，

n＝2.45)交替。根据OLED的发射波长选择厚度以产生四分之一波长的介质叠层，并且每个厚度足够薄(例如50-100nm)，使得反射器不会显著影响组内元件的放置。可以增加交替的低折射率层和高折射率层的数量以增加前向发射/检测并减小大角度处的发射/检测。美国专利号6,366,017和Choy，W.C.H.and Ho，C.Y.(2007)Optics Express 15(20)：13288-13294公开了包含分布式布拉格反射器并且表现出显著亚朗伯发射的OLED，通过引用将它们整体并入本文。

显著亚朗伯发射或检测也可以使用强微腔来实现。如本文所使用的，“强微腔”形成于OLED或OPD中，其中一个电极是高度反射性的，例如，Ag或Al，并且一个是部分反射的，例如薄Ag。图9示出了包含强微腔90的OLED。将OLED活性层91、92和93设置在支承于基底95上的反射电极94和部分反射电极96之间。两个电极形成强微腔97，并且根据发射光的波长(例如，二分之一波长)来选择电极的间隔以便使前向发射最大化。发射方向由大箭头表示。Lin,C-L.and WU C-C.(2005)Appl.Phys.Lett.87:021101-1—021101-3公开了包含强微腔和显著亚朗伯发射的OLED，通过引用将其全部内容并入本文。

也可以通过包括与OLED或OPD相邻的衍射光学元件来实现显著亚朗伯发射或检测。图10示出了与共同基底101上的衍射光学元件100相邻的OLED。OLED102包含反射性电极103和透明电极104以及其间的活性层105、106和107。衍射光学元件100是由例如通过光刻法图案化的光致抗蚀剂形成的纳米印刷光子结构。OLED发射的一部分光在基底内形成定向基底模式，其被衍射光学元件100选择性地提取，导致如宽箭头所示的高度定向发射，没有朗伯背景。S.Zhang,G.A.Turnbul l and Samuel,I.D.W.(2014)Adv.Optical Mater.2:343-347公开了表现出亚朗伯发射的与共同基底上的衍射光学元件相邻的OLED，通过引用将其整体并入本文。

也可以使用微透镜阵列来实现显著亚朗伯发射或检测。图11(未按比例)示出了支承在包含微透镜阵列112的基底111上的OLED 110。OLED 110包含反射性电极113和透明电极114以及其间的活性层115、116和117。该微透镜阵列可以是具有半球形或棱柱形或其它形状的元件的阵列，典型地每个元件具有几十到几百微米的尺寸，排列在基底表面上，例如在基底外表面上制造或附着于基底外表面的半球。每个元件处的衍射加强从而提供增强的前向发射和显著亚朗伯发射。Danz，N.，Wachter，CA，Michael is，D.Dannberg，P.和Flammich M.(2012)Opt ics Express 20(12)：12682-12691公开了包含微透镜阵列并表现出显著亚朗伯发射的OLED，通过引用将其整体并入本文。

本发明提供了在组之间具有低串扰的装置。本发明的优点是装置内的组的密度可高于现有技术的装置。所述装置因此可以更小，或可包含更多的组。如果它们包含更多的组，则可以在装置内测量更多的分析物，或者可以对每种分析物进行更多测量以提高精确度或扩展测量范围，或者两者兼而有之。

图12示出了根据本发明的检定装置的实施方案的1行像素图案。在横向流动膜上提供参考线14、反应线8和12以及对照线13。OLED和OPD生产工艺允许产生任意尺寸和定位的像素以覆盖反应线和对照线。在图12中，以虚线示出的像素轮廓25、26和27表示OPD敏感区域和OLED像素的轮廓。这些像素的中心位于反应线8、12(或对照线13)上。像素轮廓25、26和27也小于反应线8、12(或对照线13)。以这种方式，从OLED进入OPD而不穿过反应线(即，穿过未形成反应线或对照线一部分的横向流动膜的一部分)的光被最小化和/或基本上消除。在一些实施方案中，像素轮廓可以具有与反应线基本上相同的程度。反应线8、12可对应于相同分析物的检定。以这种方式，可以通过相同样品的多次检定使液体样品中的分析物浓度的任何最终指示的精确度最大化。

图13示出了根据本发明的检定装置的实施方案的2行像素图案。在该实施方案中，存在两个平行的横向流动膜。如前所述，参考线14用于使反应区28、29、30、31、32、33分别与OPD和OLED轮廓34、35、36、37、38、39对准。通过将匹配的反应区域(线)彼此对角抵消，两个相邻反应区域之间的光渗出(bleed)被最小化。以这种方式，例如，OPD/OLED轮廓34,35上的OPD可检测到的来自OPD/OLED轮廓37的光量被最小化。这允许在单一检定装置中的特别紧凑的检定排列。在一些实施方案中，每个平行的横向流动膜可以包含单一反应区域，其中每个横向流动膜测试不同的分析物。在其它实施方案中，每个平行横向流动膜可以包含单一或多个反应区域，其中每个横向流动膜测试相同的一种分析物或分析物组。这允许改进液体样品中分析物浓度的所得指示的精确度。在另外的实施方案中，可以使用多个平行横向流动膜上的多个测试区域以不同方式测试相同分析物。以这种方式，一个横向流动膜可以使用夹心型检定技术测试给定分析物，而另一个横向流动膜可以使用竞争性检定技术测试相同的给定分析物。

图14和图15分别示出了根据本发明的检定装置的实施方案的3行和4行像素图案。对提供在横向流动膜上的反应区域140,142进行排列以便使从具有轮廓141,143的OLED渗入到具有轮廓141,143的任何相邻OPD的轮廓中的光最少化。如前所述，提供参考线14用于对准目的。

虽然在所示的实施方案中，反应线和/或反应区域旨在延伸到每个横向流动膜的每一侧，如反应线12中具体可见，本发明延伸到替代实施方案，其中反应线和/或反应区域不延伸到每个横向流动膜的每一侧。例如，反应区域可以中心位于横向流动膜的中间。作为替代，可以在横向流动膜上并排提供两个不同区域。在两个反应区域之间的横向流动膜上可能存在间隔。在一些实施方案中，以彼此接触的方式提供两个反应区域。在一些实施方案中，两个或更多个区域可以在横向流动膜的近侧-远侧方向并且在宽度方向上均被间隔或偏移。可以在例如可并排提供的不同横向流动膜上提供反应区域。

尽管已经使用直接加标签描述了本发明的实施方案，但是间接加标签也是可能的。在第一抗体结合到分析物的实施方案中，标签颗粒可以结合到另外的抗体，该另外的抗体被配置以结合到第一抗体。以这种方式，相同的标记抗体可以用于几种不同的分析物。

尽管所示的实施方案使用结合垫，但将理解的是：可以用分析物标签预处理样品。这可以确保分析物和分析物标签之间更好的混合和结合，特别是在分析物浓度非常低的情况下。在这种情形中，不需要结合垫，并且预处理的样品可以直接沉积在样品垫或横向流动膜上。在要测试多种分析物的存在或浓度的一些实施方案中，可以仅为感兴趣的分析物中的一些对样品进行预处理。在这种情形中，仍然需要结合垫。

虽然所示实施方案用于定量测量，但将理解的是：本发明同样适用于定性或半定量检定装置，其中仅需要一种或多种感兴趣分析物的存在或不存在的指示。在半定量检定装置中，仅需要例如多个浓度水平的不连续读数。所述浓度水平不必在要测量的浓度范围内规律地间隔。

与使用硅基无机检测器或GaAs和/或InGaAs和/或SbGaInAs基无机发射器的现有技术装置相比，本发明在使用制造的OPD和OLED的实施方案中的优点是提供多重检定(定量或其它)而不会相应增加材料成本的能力。在现有技术的无机发射器和检测器中，多个反应区域需要多个发射器和检测器，所述发射器和检测器各自具有单位成本。在本发明的实施方案中，OPD和OLED是由单片制造，而不管发射器或检测器需要的像素数目如何，因此提供附加反应区域仅有极少的成本增加。

实施例1

提供包括七个组且其它方面基本上如图1和2所示的装置，其中OLED检测器使用溶液加工来制造并且其具有以下结构：

玻璃/ITO/空穴注入层/聚合物主体+Ir-树状分子绿色发射体/Ag

图7示出了与朗伯发射(实线)对比的OLED发射器的发射廓线(虚线)的角度相关性，表明该发射是近朗伯。还使用溶液加工制造OPD探测器并且其具有以下结构：

玻璃/ITO/空穴传输层/聚合物供体+受体/Ag

在OLED基底和膜支承体之间设置掩模，并且它们之间的间隔为约0.2mm。OPD基底距离没有标签颗粒的湿硝化纤维素膜约1.0mm。OLED和OPD像素尺寸为0.5mm×2mm，组间隔2mm，并且掩模开口尺寸为0.5mm×2.4mm。第三组与第七组之间的串扰(C)为21.1dB。

实施例2

提供其它方面基本上如实施例1中的装置，其中OLED发射器还包括位于ITO和基底之间并且具有以下结构的分布式布拉格反射器：

[ITO,50nm]/TiO2,56nm/SiO2,92nm/TiO2,56nm/SiO2,92nm/TiO2,56nm/[玻璃]

并且该装置包含21个组。OLED表现出显著亚朗伯发射。至少两个组之间的串扰(C)为至少30dB。

实施例3

提供其它方面基本上如实施例1中的装置，其中OLED发射器是包含强微腔的顶部发射OLED并且具有以下结构：

玻璃/Ag，85nm/空穴传输层/聚合物供体+受体/Ag，TeO2,10nm并且电极之间的间距为约250nm。在这个实施方案中，将OLED定位在更靠近膜的基底侧上，因为这些OLED是顶部发射的。

该装置包含21个组，并且OLED表现出显著亚朗伯发射。至少两个组之间的串扰(C)为至少40dB。

实施例4

提供其它方面基本上如实施例1中的装置，其中OLED发射器各自邻近基底衍射元件，透过该基底衍射元件获得发射，基本上如图14中所示。OLED表现出显著亚朗伯发射，具有强烈的定向发射。至少两个组之间的串扰(C)为至少50dB。

实施例5

提供其它方面基本上如实施例1中的装置，其中OLED发射器还包括微透镜阵列，该微透镜阵列包含位于OLED基底的发射表面上的200μm直径的半球形透镜。该装置包含21个组。该OLED表现出显著亚朗伯发射。至少两个组之间的串扰(C)为至少40dB。

实施例6

提供其它方面基本上如实施例1中的装置，其中OPD检测器还包括微透镜阵列，该微透镜阵列包括位于OPD基底表面上的200μm直径的半球形透镜。该装置包含21个组。该OPD表现出显著亚朗伯特检测。至少两个组之间的串扰(C)为至少40dB。

总之，用于定量确定液体样品中的至少一种分析物的浓度并且具有低串扰的检定装置包括：平面发射器2，平面检测器3，介于发射器2和检测器3之间的横向流动膜4，与横向流动膜4的近端流体连通的结合垫5，结合垫5包含结合到第一检定成分的光学可检测标签颗粒，与结合垫5流体连通并且被设置以接收液体样品的样品垫6，以及与横向流动膜4的远端流体连通的芯吸垫7。横向流动膜4由透光材料形成并且能够通过毛细作用将流体从结合垫5传输到芯吸垫7。横向流动膜4包含至少一个测试区域8,12，该测试区域包含固定化的第二检定成分用以依靠分析物、第一检定成分和第二检定成分之间的结合将标签颗粒保持在测试区域8,12中，以便在测试区域8,12中产生标签颗粒的浓度，这是液体样品中分析物浓度的指示。发射器2包含有机电致发光材料的发射层9,16并且发射层9,16与横向流动膜4的测试区域8,12对准，由此发射器2能够照射测试区域8,12。检测器3包含有机光伏材料的吸收层10,15并且吸收层10,15与横向流动膜4的测试区域8,12对准，由此检测器3能够检测来自测试区域8,12的光。本发明的实施方案允许制造理想地适用于家庭测试的完全一次性的定量多区域诊断装置。

在本说明书的描述和权利要求书通篇中，词语“包含”和“含有”以及它们的变体意指“包括但不限于”，并且它们不意图(并且不)排除其它结构部分、添加剂、成分、整数或步骤。在本说明书的描述和权利要求书通篇中，单数涵盖复数，除非上下文另有要求。特别地，在使用不定冠词时，说明书应被理解为考虑复数和单数，除非上下文另有要求。

结合本发明的特定方面、实施方案或实施例描述的特征、整数，特性、化合物、化学结构部分或基团应被理解为适用于本文所述的任何其它方面、实施方案或实施例，除非与此不相容。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以按任何组合进行组合，除其中至少一些这样的特征和/或步骤相互排斥的组合之外。本发明不限于任何前述实施方案的细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖特征或任何新颖组合，或者延伸到如此公开的任何方法或过程的任何新颖特征或任何新颖组合。