專利名稱：：光電子快速診斷測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般地涉及快速診斷測(cè)試系統(tǒng)，更具體地，涉及光電子快速診斷測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：目前，快速診斷測(cè)試工具包可用于對(duì)各種各樣的醫(yī)學(xué)和環(huán)境狀況進(jìn)行測(cè)試。一般，這樣的測(cè)試工具包采用對(duì)分析物專一性的結(jié)合分析(bindingassay)來(lái)檢測(cè)或測(cè)量特定的與環(huán)境或生物相關(guān)的化合物，比如荷爾蒙、代謝物、毒素或病原體引發(fā)的抗原。“橫流”片(“l(fā)ateralflow”strip)是一種便于進(jìn)行結(jié)合分析的結(jié)構(gòu)，例如圖1所示的測(cè)試片100。測(cè)試片100包括幾個(gè)沿著樣品流動(dòng)路徑布置的“區(qū)”。具體地，測(cè)試片100包括樣品接收區(qū)110、標(biāo)定區(qū)120、捕獲或檢測(cè)區(qū)130以及吸收區(qū)140。區(qū)110、120、130和140可以被附著到共同的背襯150上，并且它們通常都是由允許毛細(xì)作用產(chǎn)生液體流動(dòng)的材料制成，比如經(jīng)化學(xué)處理的硝化纖維。測(cè)試片100以及橫流免疫測(cè)定法的優(yōu)點(diǎn)通常在于簡(jiǎn)化了測(cè)試程序并可以快速地獲得測(cè)試結(jié)果。具體而言，用戶僅僅將流體樣品施加于接收區(qū)110，這些流體樣品比如有血液、尿液或唾液。然后，毛細(xì)作用將液體樣品向下游方向拉動(dòng)到標(biāo)定區(qū)120內(nèi)，該標(biāo)定區(qū)120含有用于間接標(biāo)定目標(biāo)分析物的物質(zhì)。對(duì)于醫(yī)學(xué)測(cè)試，標(biāo)定物質(zhì)通常是附著有染料分子的免疫球蛋白，但或者也可以是專一性地結(jié)合目標(biāo)分析物的非免疫球蛋白的化合物。樣品從標(biāo)定區(qū)120流到捕獲區(qū)130，在這里樣品與含有被固定的化合物的測(cè)試區(qū)域或測(cè)試條132接觸，該化合物能夠?qū)Ｒ恍缘亟Y(jié)合被標(biāo)記的目標(biāo)分析物或者分析物與標(biāo)定物質(zhì)所形成的復(fù)合體(complex)。作為一個(gè)具體的例子，對(duì)分析物專一性的免疫球蛋白可以被固定在捕獲區(qū)130。被標(biāo)記的目標(biāo)分析物與被固定的免疫球蛋白結(jié)合，使得測(cè)試條132保留住被標(biāo)記的分析物。樣品中所存在的被標(biāo)記的分析物通常會(huì)在測(cè)試條132中產(chǎn)生視覺上可察覺的變色，該變色在測(cè)試開始的數(shù)分鐘內(nèi)出現(xiàn)。捕獲區(qū)130中的控制條134用于指示程序已進(jìn)行?？刂茥l134位于測(cè)試條132的下游，并且起到結(jié)合并保留標(biāo)定物質(zhì)的作用。控制條134可看見的變色表示由于液體樣品流經(jīng)捕獲區(qū)130而導(dǎo)致存在標(biāo)定物質(zhì)。當(dāng)樣品中不存在目標(biāo)分析物時(shí)，測(cè)試條132不會(huì)顯示出可以看見的變色，但是控制條134中標(biāo)記的累積表示樣品已經(jīng)流經(jīng)捕獲區(qū)130。吸收區(qū)140然后將收集任何多余的樣品。這些免疫測(cè)定程序的一個(gè)問(wèn)題在于難于提供定量測(cè)量。具體地說(shuō)，定量測(cè)量可能需要確定被結(jié)合在測(cè)試條132中復(fù)合體的數(shù)量。進(jìn)行這種確定的測(cè)量設(shè)備可能很昂貴，并且由于含有樣品的捕獲區(qū)120通常被暴露以進(jìn)行測(cè)量，因此它容易受到污染。而且，在測(cè)試中所使用的染料的強(qiáng)度當(dāng)暴露于光線時(shí)通常非常迅速地降解(例如，在數(shù)分鐘或數(shù)個(gè)小時(shí)內(nèi))，使得基于顏色強(qiáng)度的定量測(cè)量必須以某種方式考慮染料的降解。另一方面，一次性使用的快速診斷測(cè)試工具包的家庭用戶在根據(jù)測(cè)試條132的顏色或色調(diào)解釋測(cè)試結(jié)果時(shí)會(huì)遇到困難，特別是因?yàn)槿玖蠌?qiáng)度會(huì)在數(shù)分鐘之內(nèi)發(fā)生變化。另一種測(cè)試技術(shù)同時(shí)將樣品施加于面板上的多個(gè)測(cè)試，這種技術(shù)通常在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。對(duì)于這種類型的測(cè)試，樣品的多個(gè)部分被施加到分開的測(cè)試溶液中。每個(gè)測(cè)試溶液都通常包含有標(biāo)定化合物，該標(biāo)定化合物專一性地與正進(jìn)行的測(cè)試相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)分析物結(jié)合。常規(guī)而言，這些測(cè)試是分開的，因?yàn)槿绻Y(jié)合不同目標(biāo)分析物的標(biāo)定化合物被組合在同一溶液中，那么通常將難于對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分。標(biāo)題為“MethodofDetectinganAnalyteinaSampleUsingSemiconductorNanocrystalsasaDetectableLabel”的美國(guó)專利No.6,630,307描述了一種方法，該方法對(duì)不同的目標(biāo)分析物使用不同類型的半導(dǎo)體納米晶體或量子點(diǎn)來(lái)標(biāo)記結(jié)合化合物。這些不同類型的納米晶體在被暴露于適當(dāng)波長(zhǎng)的光時(shí)，發(fā)出熒光來(lái)產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的光。因此，使用量子點(diǎn)的不同組合來(lái)標(biāo)記的結(jié)合化合物可以通過(guò)從量子點(diǎn)發(fā)射的熒光的光譜分析而加以區(qū)分。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，光電子快速診斷測(cè)試系統(tǒng)可以包括比如發(fā)光二極管(LED)或激光二極管的光源，該光源照射比如測(cè)試片的測(cè)試結(jié)構(gòu)。在用于目標(biāo)分析物的標(biāo)定物質(zhì)中，該測(cè)試結(jié)構(gòu)優(yōu)選地使用比如半導(dǎo)體納米晶體或量子點(diǎn)的持久性熒光物質(zhì)。熒光物質(zhì)被結(jié)合到目標(biāo)分析物時(shí)可以被固定在測(cè)試條或測(cè)試區(qū)域，并暴露于光源的光。該持久性熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光以發(fā)射特征波長(zhǎng)的光。電子光電檢測(cè)器或成像裝置然后可以檢測(cè)從測(cè)試條以特征波長(zhǎng)發(fā)射的光，并且產(chǎn)生指示測(cè)試結(jié)果的電信號(hào)。測(cè)試結(jié)果可以很容易被量化，因?yàn)樗l(fā)射的光的強(qiáng)度并不具有染料那樣的快速時(shí)間依賴性，而染料傳統(tǒng)上被應(yīng)用于快速測(cè)試系統(tǒng)。該診斷測(cè)試工具包的光電子部分可以被廉價(jià)地制造以用于一次性使用的應(yīng)用。結(jié)果信號(hào)的電的本性也導(dǎo)致可以使用許多電子系統(tǒng)來(lái)對(duì)它自身進(jìn)行處理和傳輸。例如，在一次性使用測(cè)試模塊中的控制邏輯部分可以啟動(dòng)結(jié)果指示器(例如，外部LED或字母數(shù)字LCD)來(lái)明確地指示測(cè)試結(jié)果。或者，一次性使用測(cè)試模塊可以包括連接到可重復(fù)使用的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的接口。該電子接口不再要求可重復(fù)使用的設(shè)備直接測(cè)量或被暴露于含有目標(biāo)分析物的材料，從而降低了在隨后的測(cè)試期間產(chǎn)生交叉污染的機(jī)會(huì)。本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案是包括光電檢測(cè)器和光源的快速診斷測(cè)試系統(tǒng)。光源照射含有樣品的介質(zhì)，并且在介質(zhì)被照射時(shí)，光電檢測(cè)器測(cè)量來(lái)自介質(zhì)的測(cè)試區(qū)域的光。在本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案的一種變體中，介質(zhì)可以是用于進(jìn)行結(jié)合分析的橫流片，并且包括將熒光結(jié)構(gòu)(比如半導(dǎo)體納米晶體或量子點(diǎn))結(jié)合到目標(biāo)分析物的標(biāo)定物質(zhì)。光電檢測(cè)器然后測(cè)量具有由于照射熒光結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的熒光的特征頻率的光?？焖僭\斷測(cè)試系統(tǒng)還可以包括第二光電檢測(cè)器和光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)被配置來(lái)接收來(lái)自測(cè)試區(qū)域的光，并將光引導(dǎo)至兩個(gè)光電檢測(cè)器。具體而言，該光學(xué)系統(tǒng)可以使用衍射元件(diffractiveelement)或薄膜濾色片來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且它過(guò)濾或引導(dǎo)不同顏色的光用于獨(dú)立的測(cè)量。例如，該光學(xué)系統(tǒng)可以將具有第一頻率的光與具有第二頻率的光相分離，引導(dǎo)具有第一頻率的光以由第一光電檢測(cè)器測(cè)量，引導(dǎo)具有第二頻率的光以由第二光電檢測(cè)器測(cè)量。通過(guò)顏色分離或過(guò)濾，介質(zhì)可以包括第一標(biāo)定物質(zhì)和第二標(biāo)定物質(zhì)，第一標(biāo)定物質(zhì)將第一熒光結(jié)構(gòu)結(jié)合到第一目標(biāo)分析物，第二標(biāo)定物質(zhì)將第二熒光結(jié)構(gòu)結(jié)合到第二目標(biāo)分析物。當(dāng)被照射時(shí)，第一熒光結(jié)構(gòu)發(fā)射具有第一頻率的光，該光由第一光電檢測(cè)器測(cè)量；第二熒光結(jié)構(gòu)發(fā)射具有第二頻率的光，該光由第二光電檢測(cè)器測(cè)量。光電檢測(cè)器和介質(zhì)可以被包含在一次性使用模塊中，該一次性使用模塊是獨(dú)立的設(shè)備或者需要連接到可重復(fù)使用模塊上來(lái)完成測(cè)試。例如，可重復(fù)使用模塊可以擁有插口，一次性使用模塊可以被插入到該插口中以傳遞電信號(hào)和/或光信號(hào)。本發(fā)明另一個(gè)具體的實(shí)施方案是用于快速診斷測(cè)試的方法。該測(cè)試方法通常包括將樣品施加到一次性使用模塊中的介質(zhì)上，該一次性使用模塊包括光電檢測(cè)器；照射該介質(zhì)的至少一部分；以及，從光電檢測(cè)器產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果電信號(hào)。測(cè)試結(jié)果電信號(hào)可以多種方式被使用，來(lái)向用戶指示測(cè)試結(jié)果。例如，本方法的一種變體包括響應(yīng)于測(cè)試結(jié)果電信號(hào)來(lái)啟動(dòng)一次性使用模塊上的顯示裝置，比如字母數(shù)字顯示裝置或LED。本方法的另一種變體包括將來(lái)自一次性使用模塊的電測(cè)試信號(hào)輸出到可重復(fù)使用模塊。該可重復(fù)使用模塊然后可以實(shí)現(xiàn)通知用戶測(cè)試結(jié)果的用戶接口。圖1示出了用于對(duì)分析物專一性的結(jié)合分析的傳統(tǒng)測(cè)試片；圖2A、2B、2C和2D示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的光電子快速診斷測(cè)試工具包的橫截面視圖；圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)使用衍射光學(xué)襯底用于聚焦和過(guò)濾；圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)于光學(xué)信號(hào)，該測(cè)試系統(tǒng)使用衍射透鏡和薄膜濾色片；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的測(cè)試系統(tǒng)的剖面圖，該測(cè)試系統(tǒng)包含電池以及用于啟動(dòng)測(cè)試的扯動(dòng)標(biāo)簽；圖6是測(cè)試系統(tǒng)的立體圖，在該測(cè)試系統(tǒng)中測(cè)試片的樣品接收區(qū)位于殼體中，并且通過(guò)該殼體上的開口來(lái)使用；圖7A和7B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的測(cè)試系統(tǒng)的立體圖，其中一次性使用光子設(shè)備具有用于與可重復(fù)使用測(cè)試臺(tái)進(jìn)行通信的電接口；在不同的圖中使用同樣的標(biāo)號(hào)來(lái)指示類似或相同的項(xiàng)。具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，快速診斷測(cè)試系統(tǒng)采用了產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果電子信號(hào)的一次性光電子設(shè)備。該光電子設(shè)備優(yōu)選地含有測(cè)試條或測(cè)試結(jié)構(gòu)，該測(cè)試條或測(cè)試結(jié)構(gòu)使用能夠?qū)⒈热缌孔狱c(diǎn)的持久性熒光物質(zhì)結(jié)合到目標(biāo)分析物的標(biāo)定物質(zhì)；或者與這種測(cè)試條或測(cè)試結(jié)構(gòu)一起使用。該測(cè)試系統(tǒng)可以包括光源和比如光電二極管的光電檢測(cè)器，光源以適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射測(cè)試區(qū)域以引發(fā)熒光，光電檢測(cè)器則測(cè)量所得到的熒光以對(duì)目標(biāo)分析物進(jìn)行檢測(cè)。圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的測(cè)試系統(tǒng)200的橫截面圖，其中光電子設(shè)備讀取測(cè)試結(jié)果。在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)200可以對(duì)任何希望的醫(yī)學(xué)或環(huán)境狀況或物質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，這些醫(yī)學(xué)或環(huán)境狀況或物質(zhì)包括(但不限于)葡萄糖、懷孕、傳染病、膽固醇、心臟標(biāo)志物、藥物濫用癥狀、化學(xué)污染物或生物毒素。系統(tǒng)200包括殼體210、測(cè)試片220以及電路240，而電路240包括光源250、電池252、控制單元254以及光電檢測(cè)器256和258。殼體210可以是由塑料或適于安全地容納正被分析的液體樣品的其它材料制成。在所圖示的實(shí)施方案中，殼體210具有開口，測(cè)試片220的一部分通過(guò)該開口伸出，用于將樣品施加到測(cè)試條220的樣品接收區(qū)222?；蛘撸瑴y(cè)試片220可以被裝入到殼體210中，而對(duì)測(cè)試片220施加樣品則是通過(guò)殼體210上的開口。測(cè)試片220可以基本上與傳統(tǒng)的測(cè)試片相同，比如上面參考圖1所述的測(cè)試片220，但是在測(cè)試片220中，用于標(biāo)定目標(biāo)分析物的物質(zhì)優(yōu)選地包括量子點(diǎn)或在暴露于適當(dāng)波長(zhǎng)的光時(shí)會(huì)以恒定的強(qiáng)度發(fā)出熒光的類似結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)行測(cè)試，用戶將樣品施加到測(cè)試片220的樣品接收區(qū)222。樣品從接收區(qū)222流入到殼體210內(nèi)的標(biāo)定區(qū)224。標(biāo)定物質(zhì)將量子點(diǎn)或其它持久性熒光結(jié)構(gòu)結(jié)合到目標(biāo)分析物。然后，包括標(biāo)定物質(zhì)的樣品進(jìn)入包括測(cè)試條226和控制條228的捕獲區(qū)或檢測(cè)區(qū)。測(cè)試條226是這樣的區(qū)域，其包含被固定的物質(zhì)，該物質(zhì)被選擇來(lái)結(jié)合和保留含有目標(biāo)分析物和量子點(diǎn)的被標(biāo)記的復(fù)合體。控制條228是這樣的區(qū)域，其含有被固定的物質(zhì)，該物質(zhì)被選擇來(lái)結(jié)合或保留標(biāo)定物質(zhì)。電路240中的光源250在測(cè)試期間照射測(cè)試條226和控制條228。光源250優(yōu)選地是發(fā)光二極管(LED)或激光二極管，它們發(fā)射頻率使得測(cè)試條226或控制條228中的任何量子點(diǎn)發(fā)出熒光的光。通常，量子點(diǎn)由于高頻(或短波長(zhǎng))的光(例如藍(lán)光至紫外光)而發(fā)光，并且該熒光相比光源250的光頻率更低(或波長(zhǎng)更長(zhǎng))。光電檢測(cè)器256和258分別位于從測(cè)試條226和控制條228所發(fā)射的光的路徑上，并且分別測(cè)量來(lái)自條226和228的熒光?？梢允褂梅瓷淦蚱渌庖龑?dǎo)結(jié)構(gòu)(未示出)來(lái)將來(lái)自測(cè)試條226的光引導(dǎo)至光電檢測(cè)器256，以及將來(lái)自控制條228的光引導(dǎo)至光電檢測(cè)器258。在圖2A的實(shí)施方案中，光電檢測(cè)器256和258各自具有濾色片257和259，濾色片257和259透過(guò)頻率與所選擇的熒光相關(guān)聯(lián)的光，但卻阻擋其它的頻率，尤其是發(fā)射自光源250的光的頻率。另外，標(biāo)定物質(zhì)可以包括兩種類型的量子點(diǎn)。一種類型的量子點(diǎn)發(fā)射第一波長(zhǎng)的光，并且被附著到結(jié)合至目標(biāo)分析物和測(cè)試條226的物質(zhì)上。另一種類型的量子點(diǎn)發(fā)射第二波長(zhǎng)的光，并且結(jié)合到控制條228。濾色片257和259然后可以被設(shè)計(jì)成使得光電檢測(cè)器256測(cè)量來(lái)自在目標(biāo)分析物存在時(shí)測(cè)試條226所截留的那一類型量子點(diǎn)的光，而光電檢測(cè)器258測(cè)量來(lái)自控制條228所截留的那一類型量子點(diǎn)的光。量子點(diǎn)提供了強(qiáng)度在長(zhǎng)時(shí)間段中保持恒定的熒光，該強(qiáng)度不是像傳統(tǒng)測(cè)試染料那樣由于暴露于光時(shí)的降解而快速降低。于是，來(lái)自檢測(cè)器256和258的強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果表示熒光的量，分別正比于在條226和228中的量子點(diǎn)數(shù)量，并且不會(huì)隨著時(shí)間快速改變。因此，這些強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果提供對(duì)目標(biāo)分析物濃度的定量指示?？刂茊卧?54可以是具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的標(biāo)準(zhǔn)微控制器或微處理器，其接收來(lái)自檢測(cè)器256和258的電信號(hào)。這些電信號(hào)指示來(lái)自條226和228的測(cè)量強(qiáng)度，并且控制單元254處理這些電測(cè)試信號(hào)，然后根據(jù)要求操作輸出系統(tǒng)來(lái)指示測(cè)試結(jié)果。在圖2A中，例如，輸出系統(tǒng)包括LED燈261和262。當(dāng)來(lái)自測(cè)試條226的熒光高于閾值水平時(shí)，控制單元254可以啟動(dòng)一盞燈261，以標(biāo)識(shí)在測(cè)試條226中存在目標(biāo)分析物。當(dāng)來(lái)自測(cè)試條226的熒光的強(qiáng)度低于閾值水平但光電檢測(cè)器258從控制條228測(cè)量的強(qiáng)度高于閾值水平時(shí)，控制單元254可以啟動(dòng)另一盞燈262，因此指示樣品已經(jīng)通過(guò)了測(cè)試條226。具有三盞或更多的LED或一盞或更多的LED的具體閃爍模式的系統(tǒng)可以類似地指示其它測(cè)試結(jié)果(例如，不確定性測(cè)試)或測(cè)試狀態(tài)(例如，指示測(cè)試正在進(jìn)行)。圖2B圖示了測(cè)試系統(tǒng)200B，該測(cè)試系統(tǒng)200B類似于測(cè)試系統(tǒng)200，但卻包括字母數(shù)字顯示裝置264以輸出測(cè)試結(jié)果。例如，雙字符或三字符的LCD陣列可以基于來(lái)自測(cè)試條226的熒光的測(cè)量強(qiáng)度來(lái)提供數(shù)字輸出。顯示裝置264可以結(jié)合比如圖2A所圖示的LED或其它輸出系統(tǒng)使用。圖2C圖示了使用另一種測(cè)試結(jié)果輸出技術(shù)的測(cè)試系統(tǒng)200C。具體而言，測(cè)試系統(tǒng)200C通過(guò)外部端子266輸出電信號(hào)以指示測(cè)試結(jié)果。如下面繼續(xù)描述的那樣，測(cè)試系統(tǒng)200C因此可以將測(cè)試結(jié)果電信號(hào)提供給能夠處理、轉(zhuǎn)換或傳輸該測(cè)試結(jié)果信號(hào)的電子設(shè)備(未示出)。測(cè)試系統(tǒng)200C的優(yōu)點(diǎn)在于，比如電池252的電路元件可以從電路240中被移除以降低測(cè)試系統(tǒng)200C的成本，并且電力可以通過(guò)外部端子266被提供給電路240。圖2D圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的測(cè)試系統(tǒng)200D，該測(cè)試系統(tǒng)200D采用了成像系統(tǒng)255以檢測(cè)熒光。成像系統(tǒng)255可以包括二維CCD或CMOS成像陣列或類似的能夠產(chǎn)生電子形式的圖像(例如，表示所捕獲圖像或幀的像素值陣列)的光電子成像儀。控制單元254可以分析來(lái)自成像系統(tǒng)255的數(shù)字圖像以確定從條226和228所發(fā)射光的強(qiáng)度和顏色。基于對(duì)圖像的分析，然后可以輸出測(cè)試結(jié)果。測(cè)試系統(tǒng)200、200B、200C和200D的一些優(yōu)點(diǎn)包括用戶接收測(cè)試結(jié)果的方便性、測(cè)試結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性。LED燈261和262以及字母數(shù)字顯示裝置提供了用戶很容易就可以讀取的結(jié)果。相比較而言，依賴于染料來(lái)指示測(cè)試結(jié)果的傳統(tǒng)快速診斷測(cè)試可能要求用戶區(qū)分測(cè)試條中的色調(diào)或強(qiáng)度。這種解釋易受到用戶判斷錯(cuò)誤以及染料在暴露于光之后數(shù)分鐘之內(nèi)退色的影響。比較而言，來(lái)自量子點(diǎn)的熒光不會(huì)隨著時(shí)間迅速退色，并且電路240產(chǎn)生對(duì)熒光強(qiáng)度非主觀和/或定量的解釋。采用量子點(diǎn)的測(cè)試系統(tǒng)另外的優(yōu)點(diǎn)是能夠在同一測(cè)試條中測(cè)試幾種分析物。圖3例如圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的測(cè)試系統(tǒng)300的一部分，該測(cè)試系統(tǒng)300對(duì)樣品中是否存在多種目標(biāo)分析物進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)300包括測(cè)試片320、光電子電路340以及干涉光學(xué)系統(tǒng)330。測(cè)試片320可以是基本上與上面所描述的測(cè)試片220相同，但是測(cè)試片320包括對(duì)應(yīng)于不同目標(biāo)分析物的多種標(biāo)定物質(zhì)。每種標(biāo)定物質(zhì)都將相應(yīng)類型的量子點(diǎn)結(jié)合到相應(yīng)的目標(biāo)分析物上。用于不同標(biāo)定物質(zhì)的量子點(diǎn)優(yōu)選地產(chǎn)生具有不同特征波長(zhǎng)的熒光(例如，525、595和655nm)。具有不同熒光頻率的適當(dāng)量子點(diǎn)和適于結(jié)合到對(duì)分析物專一性免疫球蛋白的生物涂層可以從QuantumDotInc.以商業(yè)方式獲得。測(cè)試片320包括測(cè)試條326，該測(cè)試條326被處理來(lái)結(jié)合并且固定包括目標(biāo)分析物和各個(gè)標(biāo)定物質(zhì)的不同復(fù)合體。在同一測(cè)試結(jié)構(gòu)中對(duì)多種分析物進(jìn)行測(cè)試對(duì)于測(cè)量多個(gè)因素的膽固醇或心臟病類測(cè)試系統(tǒng)特別適合。光源250采用波長(zhǎng)使所有不同量子點(diǎn)發(fā)熒光的光照射測(cè)試條326。于是，如果在測(cè)試條326中存在不只一種目標(biāo)分析物，那么來(lái)自測(cè)試條326的熒光將包含有不同波長(zhǎng)的熒光。光學(xué)系統(tǒng)330分離不同波長(zhǎng)的光，并且將每種不同的波長(zhǎng)的光聚焦到相應(yīng)的光電檢測(cè)器342、343或344。光電檢測(cè)器342、343和344還可以包括適當(dāng)?shù)臑V色片，于是它們提供指示在測(cè)試條326中各種量子點(diǎn)的數(shù)量的單獨(dú)的電信號(hào)，并因此指示各個(gè)目標(biāo)分析物的濃度。如上根據(jù)圖2A、2B和2C所述，控制和輸出電路(未示出)然后可以將測(cè)試結(jié)果提供給用戶或獨(dú)立的設(shè)備。在圖3中光學(xué)系統(tǒng)330是光學(xué)襯底，將不同波長(zhǎng)聚焦到不同的光電檢測(cè)器342、343和344上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，光學(xué)系統(tǒng)330包括材料比如為玻璃或塑料的光學(xué)襯底，并具有由非透明區(qū)域或表面非連續(xù)性構(gòu)成的圖案，能提供所希望的不同波長(zhǎng)熒光的分離或聚焦。但是，使用其它方法和結(jié)構(gòu)，也可以低廉地制造比如光學(xué)系統(tǒng)300的衍射光學(xué)元件。圖4示出了與圖3的測(cè)試系統(tǒng)300相類似的測(cè)試系統(tǒng)400的一部分，但是測(cè)試系統(tǒng)400包括由折射透鏡431、432、433和434以及位于棱鏡上的薄膜濾色片436、437和438構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)430。具體而言，透鏡431在光源250照射測(cè)試條326中的量子點(diǎn)時(shí)接收和準(zhǔn)直從測(cè)試條326發(fā)射的熒光。濾色片436被設(shè)計(jì)來(lái)透過(guò)頻率對(duì)應(yīng)于由光電檢測(cè)器342測(cè)量的量子點(diǎn)的光，并且反射由光源250發(fā)射的或由其它類型的量子點(diǎn)的熒光得到的頻率的光。通過(guò)層疊具有獲得所希望特性的厚度和折射系數(shù)的介電層，可以設(shè)計(jì)或構(gòu)建能夠透過(guò)所希望的波長(zhǎng)的光但卻反射其它波長(zhǎng)的光的薄膜?；蛘?，濾色片436可以包括衍射系數(shù)光柵濾光片或著色材料。透鏡432將透過(guò)濾色片436的光聚焦到檢測(cè)器342的感光區(qū)域，其還可以包括額外的濾色片以額外地選擇所希望的光的色彩。從濾色片436反射的光被入射到濾色片437上。濾色片437被設(shè)計(jì)來(lái)反射波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于檢測(cè)器343的光，并且透過(guò)不需要的波長(zhǎng)。透鏡433將從濾色片437反射的光聚焦到檢測(cè)器343的光電感應(yīng)區(qū)域上。透過(guò)濾色片437的光入射到濾色片438，濾色片438被設(shè)計(jì)來(lái)反射波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于檢測(cè)器344的光，并且透過(guò)不需要的波長(zhǎng)。透鏡434將反射自濾色片薄膜438的光聚焦到檢測(cè)器344的光電感應(yīng)區(qū)域上。光學(xué)系統(tǒng)330和430僅僅提供了使用衍射元件或薄膜濾色片來(lái)分離光不同的波長(zhǎng)以及進(jìn)行測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)的說(shuō)明性例子。使用其它技術(shù)(例如，彩色棱鏡)的光學(xué)系統(tǒng)也可以被用來(lái)分離或過(guò)濾熒光。這樣的光學(xué)系統(tǒng)的特性和幾何形狀通常將取決于不同類型的量子點(diǎn)的數(shù)量以及該熒光的波長(zhǎng)。圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的測(cè)試系統(tǒng)500的剖視圖。如圖所示，測(cè)試系統(tǒng)500包括殼體510，在殼體510一端具有第一狹縫，測(cè)試片520延伸通過(guò)該第一狹縫，在殼體510相對(duì)的一端具有第二狹縫，扯動(dòng)標(biāo)簽530延伸通過(guò)該第二狹縫。光電子電路540包括光源250、電池252以及其它所希望的電路元件，并且被裝入殼體510內(nèi)部。另外，光學(xué)系統(tǒng)(未示出)可以被包括在殼體510內(nèi)，以分離光學(xué)信號(hào)或?qū)⒐饩劢沟诫娐?40中一個(gè)或多個(gè)光學(xué)檢測(cè)器上。測(cè)試片520可以基本上與上面被描述來(lái)測(cè)量一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)分析物的測(cè)試片220或320相同。扯動(dòng)標(biāo)簽530可以作為開關(guān)，最初位于電池252和觸點(diǎn)之間，該觸點(diǎn)連接電池252向電路540提供電力。為了進(jìn)行測(cè)試，用戶將樣品施加到測(cè)試片520暴露的部分，并且將標(biāo)簽530拉扯出殼體510以啟動(dòng)電路540。于是，電路540照射測(cè)試片520，測(cè)量從測(cè)試片520的目標(biāo)區(qū)域得到的熒光的強(qiáng)度，并且產(chǎn)生輸出信號(hào)。圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的測(cè)試系統(tǒng)600，該測(cè)試系統(tǒng)600在殼體610內(nèi)裝入了測(cè)試片520。為了簡(jiǎn)化樣品導(dǎo)入，殼體610包括開口612，樣品通過(guò)該開口612漏入到測(cè)試片520的樣品接收區(qū)上。殼體610的優(yōu)點(diǎn)在于改善了導(dǎo)入樣品之后對(duì)測(cè)試片520的隔離。然后，可以用罩(未示出)來(lái)覆蓋開口612以進(jìn)一步提高在導(dǎo)入樣品之后于測(cè)試系統(tǒng)600處置期間對(duì)樣品的隔離。圖6還圖示出測(cè)試系統(tǒng)600可以包括扯動(dòng)標(biāo)簽530來(lái)開始測(cè)試工具包600的電操作，以及包括LED614和616來(lái)指示測(cè)試狀態(tài)和結(jié)果。圖7A圖示了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的測(cè)試系統(tǒng)700。測(cè)試系統(tǒng)700包括一次性使用模塊710和可重復(fù)使用的模塊720。一次性使用模塊710包括測(cè)試片520，該測(cè)試片520可以通過(guò)殼體714上的開口712來(lái)使用，其方式類似于上面針對(duì)圖6的測(cè)試系統(tǒng)600所描述的方式那樣。一次性使用模塊710具有包括端子716的電接口，該端子716可以被插入到可重復(fù)使用模塊720上的插口722上。可重復(fù)使用模塊720然后可以在LCD顯示裝置724或任何其它適當(dāng)?shù)挠脩艚涌谏巷@示測(cè)試結(jié)果。模塊710和720共同形成了能夠讀取、分析和提供測(cè)試結(jié)果的光電子電路。通常，一次性使用模塊710包括一個(gè)或多個(gè)用于測(cè)試片520所產(chǎn)生的熒光的光電檢測(cè)器以及濾光片。光源通常位于一次性使用模塊710中，但是當(dāng)一次性使用模塊710具有窗或其它能夠?qū)⑺枰l率的光傳導(dǎo)入模塊710的光學(xué)接口時(shí)，那么光源也可以被包括在可重復(fù)使用模塊720中?？芍貜?fù)使用模塊720可以包括比如控制電路、電池的其它電路元件，以及比如顯示裝置724的用戶接口電子設(shè)備。通過(guò)插口722和端子716，可重復(fù)使用模塊720可以為一次性使用模塊710提供電力，并且可以接收測(cè)試結(jié)果信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方案中，測(cè)試結(jié)果信號(hào)是直接來(lái)自一次性使用模塊710中光電檢測(cè)器的模擬電子輸出信號(hào)。或者，一次性使用模塊710可以包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和/或其它初始信號(hào)處理元件，其將經(jīng)預(yù)處理的信號(hào)提供給可重復(fù)使用模塊720。測(cè)試系統(tǒng)700的優(yōu)點(diǎn)在于降低了一次性使用模塊710的成本。具體而言，通過(guò)在可重復(fù)使用模塊720中包括更多的電路元件，反復(fù)進(jìn)行測(cè)試的成本得以降低，并且測(cè)試結(jié)果輸出的完善度得以增加(例如，使用字母數(shù)字或語(yǔ)音輸出來(lái)替代警告燈)。這對(duì)于重復(fù)進(jìn)行的測(cè)試，比如家庭中測(cè)試葡萄糖水平或幾乎所有在醫(yī)生診所進(jìn)行的診斷測(cè)試而言，是特別地有用。另外，可重復(fù)使用模塊720從一次性使用模塊710接收電信號(hào)，而不需要直接測(cè)量含有樣品的測(cè)試片520?？芍貜?fù)使用模塊720于是不容易受到樣品污染，而樣品污染可能影響后續(xù)測(cè)試的結(jié)果。圖7B圖示了測(cè)試系統(tǒng)750，如圖測(cè)試系統(tǒng)750使用一次性使用模塊710和更加精巧的可重復(fù)使用模塊730。在所圖示的實(shí)施方案中，可重復(fù)使用模塊730包括插口732、顯示裝置734、鍵盤736和端口738。插口732可以基本上與圖7A的插口722相同，并被用來(lái)接納一次性使用模塊710，以在模塊710和730之間傳輸電力和信號(hào)。顯示裝置734可以是LCD顯示裝置、觸摸屏或類似的裝置，它是可重復(fù)使用模塊730用戶接口的一部分，并且可以顯示包括測(cè)試結(jié)果和控制信息在內(nèi)的任何所希望的信息。鍵盤736提供用于輸入數(shù)據(jù)或系統(tǒng)控制參數(shù)的用戶接口。端口738提供了到其它比如計(jì)算機(jī)或通信網(wǎng)絡(luò)的其他系統(tǒng)的連接，并且例如可以是用于通過(guò)電話線的調(diào)制解調(diào)通信、USB或火線、或以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)等等的插座。是采用如圖7A的系統(tǒng)700中相對(duì)簡(jiǎn)單的可重復(fù)使用模塊720，還是采用如圖7B所示的更復(fù)雜一些的可重復(fù)使用模塊730，這通常將取決于所進(jìn)行測(cè)試的類型和所需要的結(jié)果。例如，商業(yè)產(chǎn)品可以包括一個(gè)可重復(fù)使用模塊720以及一套六個(gè)或更多的一次性使用模塊710，其意圖是使得可重復(fù)使用模塊720僅能夠被使用有限的次數(shù)(例如，僅使用同一包裝中的一次性使用模塊)。比較而言，可重復(fù)使用模塊730可以被設(shè)計(jì)來(lái)重復(fù)在很多次的測(cè)試中使用，并與一次性使用模塊710分開銷售。而且，進(jìn)行不同測(cè)試的一次性使用模塊可以與標(biāo)準(zhǔn)化的可重復(fù)使用模塊730相兼容，這將允許可重復(fù)使用模塊730可以在醫(yī)生診所中使用，例如用于控制和輸出許多不同類型的測(cè)試。雖然已經(jīng)參照具體的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是該描述僅僅是本發(fā)明申請(qǐng)的例子，而不應(yīng)當(dāng)被視為限定。對(duì)所公開的實(shí)施方案的特征進(jìn)行各種修改和組合都將落入由權(quán)利要求所確定的發(fā)明范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種快速診斷測(cè)試系統(tǒng)，包括用于照射含有測(cè)試樣品的介質(zhì)的光源，其中，所述介質(zhì)包括標(biāo)定物質(zhì)，所述標(biāo)定物質(zhì)將持久性熒光結(jié)構(gòu)結(jié)合到目標(biāo)分析物上；以及第一光電檢測(cè)器，它被配置來(lái)測(cè)量來(lái)自所述介質(zhì)的測(cè)試區(qū)域的光。2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述第一光電檢測(cè)器測(cè)量的光具有由于所述光源照射所述持久性熒光結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的熒光的特征頻率。3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述持久性熒光結(jié)構(gòu)包括量子點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述介質(zhì)包括用于進(jìn)行結(jié)合分析的橫流片，并且所述測(cè)試區(qū)域含有被固定物質(zhì)，所述被固定物質(zhì)結(jié)合并保持包括所述標(biāo)定物質(zhì)和所述目標(biāo)分析物的復(fù)合體。5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括第二光電檢測(cè)器；以及被配置來(lái)接收來(lái)自所述測(cè)試區(qū)域的光的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)將具有第一頻率的光與具有第二頻率的光相分離，使得所述第一光電檢測(cè)器測(cè)量具有所述第一頻率的光，所述第二光電檢測(cè)器測(cè)量具有所述第二頻率的光。6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括衍射元件，所述衍射元件將所述第一頻率的光導(dǎo)向所述第一光電檢測(cè)器，將所述第二頻率的光導(dǎo)向所述第二光電檢測(cè)器。7.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括濾色片，所述濾色片透過(guò)具有所述第一頻率和第二頻率其中一個(gè)頻率的光，并且反射具有所述第一頻率和第二頻率中另一個(gè)頻率的光。8.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述光源照射所述持久性熒光結(jié)構(gòu)時(shí)，所述持久性熒光結(jié)構(gòu)發(fā)射具有所述第一頻率的光；并且其中，所述介質(zhì)還包括含有第二熒光結(jié)構(gòu)的第二標(biāo)定物質(zhì)，所述第二熒光結(jié)構(gòu)在被照射時(shí)發(fā)射具有所述第二頻率的光。9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述第一光電檢測(cè)器包括成像陣列的一部分，所述成像陣列捕獲包含所述介質(zhì)的所述測(cè)試區(qū)域的圖像。10.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述第一光電檢測(cè)器和所述介質(zhì)被包含在一次性使用模塊中。11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，還包括可重復(fù)使用模塊，所述可重復(fù)使用模塊具有插口，所述一次性使用模塊可以被插入到所述插口中以在所述一次性使用模塊和所述可重復(fù)使用模塊之間傳遞測(cè)試信號(hào)。12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，所述可重復(fù)使用模塊實(shí)現(xiàn)能夠指示測(cè)試結(jié)果的用戶接口。13.一種用于快速診斷測(cè)試的方法，包括將樣品施加到一次性使用模塊中的介質(zhì)上，所述一次性使用模塊包括光電檢測(cè)器；照射所述介質(zhì)的至少一部分；從所述一次性使用模塊中的光電檢測(cè)器產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果電信號(hào)；以及將所述測(cè)試結(jié)果電信號(hào)從所述一次性使用模塊傳輸?shù)娇芍貜?fù)使用模塊。14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中，所述介質(zhì)包括將持久性熒光結(jié)構(gòu)結(jié)合到目標(biāo)分析物的標(biāo)定物質(zhì)，并且所述光電檢測(cè)器測(cè)量具有由于照射所述持久性熒光結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的熒光的特征頻率的光。15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，所述持久性熒光結(jié)構(gòu)包括量子點(diǎn)。16.一種用于快速診斷測(cè)試的方法，包括將樣品施加到包含標(biāo)定物質(zhì)的介質(zhì)上，所述標(biāo)定物質(zhì)將持久性熒光結(jié)構(gòu)結(jié)合到目標(biāo)分析物；照射所述介質(zhì)的至少一部分；以及產(chǎn)生指示對(duì)熒光進(jìn)行檢測(cè)的電信號(hào)。17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，所述持久性熒光結(jié)構(gòu)包括量子點(diǎn)。18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，所述介質(zhì)在一次性使用結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述一次性使用結(jié)構(gòu)包括測(cè)量來(lái)自所述持久性熒光結(jié)構(gòu)的熒光的光電檢測(cè)器。19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，還包括響應(yīng)于所述電測(cè)試結(jié)果信號(hào)啟動(dòng)在所述一次性使用結(jié)構(gòu)上的顯示裝置。20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，所述電信號(hào)指示熒光的強(qiáng)度。全文摘要本發(fā)明公開了使用一次性模塊的快速診斷測(cè)試系統(tǒng)或方法，該一次性使用模塊包括光電檢測(cè)器。光電檢測(cè)器產(chǎn)生表示對(duì)來(lái)自介質(zhì)上的測(cè)試區(qū)域的光的測(cè)量結(jié)果的電信號(hào)，介質(zhì)比如為用于結(jié)合分析的橫流片。對(duì)于光測(cè)試，測(cè)試介質(zhì)可以包含將比如量子點(diǎn)的持久性熒光結(jié)構(gòu)附著到目標(biāo)分析物的標(biāo)定物質(zhì)，使得光電檢測(cè)器可以測(cè)量熒光。使用多個(gè)光電檢測(cè)器和分離或過(guò)濾波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于不同熒光標(biāo)定物質(zhì)的光的光學(xué)系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)多個(gè)分析物進(jìn)行測(cè)試。一次性使用模塊可以包括顯示裝置或LED以可視地指示測(cè)試結(jié)果，或電信號(hào)可以被輸出以在可重復(fù)使用模塊中處理。文檔編號(hào)C12Q1/68GK1677105SQ20051005989公開日2005年10月5日申請(qǐng)日期2005年4月1日優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日發(fā)明者帕特里克·T·皮特魯諾,丹尼爾·B·羅伊特曼,周榮,羅伯特·E·威爾遜,陳葉申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司