專利名稱：分析化驗裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于測定流體標本中分析物存在的分析化驗裝置和方法。該裝置和方法特別用于測定全血中心臟分析物的存在，盡管其應用并不限于此。
背景技術：
本發(fā)明的產(chǎn)品和方法可用于許多診斷目的，以及用于跟蹤哺乳動物疾病的病程和治療法。它適于多種哺乳動物體液，例如全血、血清、血漿和尿。盡管本發(fā)明主要作為用于檢測心臟分析物來討論，但是它還適于利用抗原/抗體或等價反應的其它領域。
利用本發(fā)明的裝置及其所公開的變形可執(zhí)行許多相關的分析操作，特別是那些包括免疫測定的操作。例如，采用從血漿中分離紅細胞的免疫測定或非免疫測定的化驗形式和外側(cè)液路均可被采用。例如用于檢測妊娠或排卵的激素，腸胃潰瘍的包括H幽門的病毒、細菌和真菌傳染性的微生物，藥物的使用或濫用以及腫瘤標志物的那些分析物都是非限制性的例子。也可以考慮利用本發(fā)明進行酶測定，例如通過形成色原來測定血液中葡萄糖或其它分析物的水平。
近來已經(jīng)發(fā)展了許多免疫測定方法，它們利用在干燥微孔載體上(例如多孔薄膜，待測標本通過毛細作用穿過該多孔薄膜)發(fā)生的反應，反應產(chǎn)物可肉眼檢測或利用例如反射計的儀器可測。但是并不限于此，這些方法通常包括抗原/抗體反應，其中，反應對中的一方用可檢測標記物進行標記。標記物典型為酶標記或微粒直接標記，例如金的溶膠標記。本領域已經(jīng)公知了許多有用的標記物及其使用方法。
在幾篇美國或其它國外專利中已經(jīng)描述了這種類型的典型免疫層析裝置。例如，美國專利4861711描述了一種裝置，它通過在一系列邊靠邊接觸的共面薄膜上發(fā)生的抗原/抗體反應對分析物進行檢測。在美國專利4774192、4753776、4933092、4987065、5075078、5120643、5079142、5096809、5110724、5144890、5591645、5135716中描述了其它裝置。所有這些專利都描述了疊層結構。
因為在上述專利中所描述的這些含多孔微孔薄膜的裝置是多層的，并需要多層微孔材料和過濾紙帶來保證精確結果，因此，這些裝置總是很難制造。
為檢測全血中的心臟分析物，有必要除去紅細胞，使其不會干擾視覺觀察或其它觀察，以便檢測這種免疫測定反應中通常產(chǎn)生的有色反應產(chǎn)物。
當采用免疫測定裝置檢測全血中的心臟分析物時，該裝置利用這些抗原與標記抗體反應產(chǎn)生可測產(chǎn)物。采用抗原/抗體反應來進行這種診斷或分析操作的一種廣泛使用的方法是采用標記檢測抗體，它與抗原上的一個抗原決定簇反應，在微孔薄膜紙帶的檢測區(qū)形成標記抗體/抗原復合物。由于毛細作用，該復合物沿著薄膜移動，直到它接觸到含有捕捉抗體的固定檢測線，該捕捉抗體與抗原上的另一個抗原決定簇反應，以富集并形成可測反應產(chǎn)物。典型地，由于該產(chǎn)物是有色的，因此是可目測的。通過一些結構，顏色對于肉眼更加明顯。在更為復雜的裝置中，可使用合適的儀器測量所產(chǎn)生顏色的強度或產(chǎn)物的其它性質(zhì)來確定抗原的存在或濃度，例如光學傳感器。在幾種檢測全血中心臟分析物的裝置中應用了該方法。在所有這些裝置中，因為紅細胞具有深顏色，它會干擾有色反應產(chǎn)物的正確目視觀察，所以必需阻止紅細胞進入顏色增強階段或捕捉區(qū)。
為防止這些干擾已經(jīng)作了許多努力。結果迄今為止，用于分析全血的該類產(chǎn)品包括這樣一些裝置，例如包括一種去除紅細胞并形成血漿的過濾器，由此就會不存在由紅細胞產(chǎn)生的對顏色可見度的干擾。
美國專利5135716使用一種凝聚劑來幫助紅細胞的分離。其它專利描述了濾紙或塑料過濾器的使用。
在美國專利4477575中描述了用玻璃纖維網(wǎng)過濾紅細胞的用法。然而，玻璃纖維網(wǎng)僅是簡單地將另一個層加到裝置上。其主要困難存在于精確放置若干層薄而軟的紙帶，使其與薄層結構完全配準，同時并保證標本放置區(qū)、反應區(qū)以及薄膜紙帶的其它區(qū)域間相互完全連通的過程中。而且需在適當?shù)钠脚_(該平臺通常是一個具有可分離上薄膜和下薄膜的中空盒，它包括固定的座和槽，用以阻止薄膜移動并保持選定的薄膜區(qū)域相對于視窗或盒上其它開口而位于適當位置)上放置完整薄膜的困難使問題進一步復雜化。
作為一個通用規(guī)則，常常將例如如上所述的診斷裝置描述為其具有加入待測標本的施加區(qū)。由于毛細作用，標本沿著基底上的預定路徑流到檢測區(qū)，該基底通常是一個硝化纖維素薄膜。檢測區(qū)載有分析物需求的可移動標記抗體。如果分析物存在，就形成標記抗體/分析物復合物，該復合物與捕捉區(qū)(位于檢測區(qū)下游)內(nèi)固定的(即固定不動的)捕捉抗體反應，形成可測產(chǎn)物，該產(chǎn)物通常是有顏色的，并是肉眼可見的。
有時非常容易就能形成標記抗體/分析物復合物，但不能與捕捉抗體充分結合產(chǎn)生容易檢測的信號。如果沒有足量復合物接觸捕捉抗體，或以一種對于形成可檢反應產(chǎn)物不是最佳的結構接觸捕捉抗體，這種情況就會發(fā)生。其它可能的問題是誘導時間不足或抗體親和力過低。
可通過利用生物素/抗生物素蛋白、生物素/鏈霉親和素反應或為熟練技術人員所公知的類似反應來避免該困難。這些反應常常用于提高診斷操作的靈敏性。在該方法的一個應用中，在檢測區(qū)內(nèi)可移動地附著兩種抗體，并在捕捉區(qū)內(nèi)固定鏈霉親和素。標記檢測抗體，最好使用金屬，例如金，檢測抗體與分析物上的一個抗原決定簇反應。用生物素標記的另一個抗體與分析物上的另一個抗原決定簇反應?？梢哉J為抗體混合物是檢測分析物存在的試劑系統(tǒng)。如果分析物存在，將在檢測區(qū)形成包含金的標記檢測抗體/分析物/生物素標記檢測抗體的復合物。該復合物由于毛細作用而穿過多孔薄膜進入捕捉區(qū)。當復合物到達捕捉區(qū)內(nèi)固定的鏈霉親和素時，鏈霉親和素與生物素結合，并將復合物富集到一個小區(qū)域，以形成可測反應產(chǎn)物。
已經(jīng)知道該反應存在幾種變化。例如，檢測區(qū)可同時含有由生物素標記的抗體和由例如金的有色標記物標記的鏈霉親和素。由它們形成并移動到捕捉區(qū)的復合物是一個分析物/生物素標記抗體/金標記鏈霉親和素的復合物，該復合物移動到捕捉區(qū)，并通過與捕捉抗體反應而在捕捉區(qū)內(nèi)富集，以便形成可測反應產(chǎn)物。
通常將上述鑒別方法描述為涉及在長條狀的方形薄層裝置上發(fā)生的反應，該裝置的一個末端具有標本施加區(qū)，它與一種過濾層相連。經(jīng)過濾的標本在檢測區(qū)接觸到可移動的標記特異性結合試劑，并形成復合物，該復合物沿多孔薄膜移動到遠側(cè)設置的特異性結合試劑，即在橫跨薄膜的檢測線上固定的捕捉試劑。復合物與該試劑反應，并沿著試劑檢測線富集，以變得可見。
典型地，通過向施加區(qū)中心加入數(shù)滴待測標本或?qū)⑹┘訁^(qū)浸漬到小體積的待測標本中將該待測標本放置在施加區(qū)。
這些結構存在一定的問題，特別是當僅在數(shù)分鐘內(nèi)要達到高靈敏度并使結果可見時。
例如，通過使捕捉區(qū)的捕捉檢測線具有較小寬度(該捕捉檢測線的寬度比檢測區(qū)的寬度小)，這樣在小范圍捕捉區(qū)內(nèi)捕捉該數(shù)量的標記反應產(chǎn)物，從而給出更強的信號顏色，由此可達到高靈敏度。
進一步說，在化驗過程中，使更大標記量的復合物穿過捕捉檢測線能提高靈敏度。然而，這需要更大的標記量，檢測區(qū)的面積也必需更大。
如果該區(qū)域具有長條通道的形式，并通過簡單增加通道長度來增加區(qū)域面積，其結果是由于向前移動的液體的速度沿著被濕潤的全部距離成指數(shù)降低，因此使化驗時間大量增加。
具有較寬的檢測區(qū)和較小寬度的捕捉區(qū)通道的該區(qū)域其它形狀(即較大的寬長比)有產(chǎn)生流動停滯區(qū)的缺點，在該停滯區(qū)存在少許流動或不存在流動。在極端情況下，大量標本不能進入形成可檢測產(chǎn)物的反應中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一個裝置來解決上述許多問題，該裝置小到可以手提(盡管不必如此)，并使待測流體快速而有效地流動。盡管目前它的最重要用途是用于診斷心臟分析物存在的全血分析，它也適用于化驗液體中其它成分的存在，例如攜帶抗原的體液，該抗原與抗體形成復合物，隨后它被檢測，例如使用另一抗體的雙抗體(夾心)分析中。在急診室中利用上述幾個專利所描述的心臟分析物來幫助醫(yī)生診斷胸痛的原因并確定疼痛是否來自心臟的毛病。
本申請是針對上述發(fā)明特征的幾個改進。
針對這些問題的解決方案如下所述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，使標本同時從許多不同方向進入檢測區(qū)，檢測區(qū)是這樣設計的，它使由不同方向匯合的流動都指向捕捉區(qū)通道的入口，并使從進入檢測區(qū)到所述捕捉區(qū)通道入口的所有距離基本上相等。
本發(fā)明通過提供一個裝置來解決上述問題，該裝置小到可以手提(盡管不必如此)，并可使待測流體快速而有效地流動。盡管目前它的優(yōu)選用途是用于診斷心臟分析物存在的全血分析，它還適用于化驗液體中其它成分的存在，例如攜帶抗原的體液，該抗原與抗體形成復合物，隨后復合物被檢測，例如使用另一抗體的雙抗體(夾心)分析中。
通過構造微孔通道，使其中只有很少或沒有機會發(fā)生滯流，并使液體從多個位點由標本環(huán)流通道進入檢測區(qū)，可實現(xiàn)待測液體的快速有效流動。對檢測區(qū)進行設計，使匯合的流體前端向著捕捉區(qū)的入口端移動。
當用于全血分析時，本發(fā)明特別有利的方面是微孔基底的選擇，它能從血漿中層析地分離紅細胞。作為顆粒性物質(zhì)的過濾，因為現(xiàn)行的過濾會堵塞介質(zhì)中的細胞，并阻止甚至停止介質(zhì)的流動，因此層析分離是特別重要的。此外，如上所述，過濾一般需要附加層。然而，在層析分離中，顆粒性物質(zhì)連續(xù)流動，盡管比載液的流速慢，但這樣就只有很小或不存在流動阻抗。因此就不必進行其它生物標本的層析分離。
本發(fā)明的另一個重要特征如下所述，因為微孔載體中標本通道的整個體積是濕潤的，因此所有流動都達到預選點，并且顆粒性物質(zhì)(例如紅細胞)不會干擾可測反應產(chǎn)物的檢測。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的裝置對早期裝置的幾個方面作了改進，即，它提供的技術解決方案敘述如下標本同時從許多不同方向進入檢測區(qū)，檢測區(qū)是這樣設計的，它使來自不同方向匯合的流動都指向捕捉區(qū)通道的入口，并使從進入檢測區(qū)到所述捕捉區(qū)通道入口的所有距離基本上相等。通過構造微孔通道，可實現(xiàn)待測液體的快速有效流動，從而使其中只有很少或沒有機會發(fā)生滯流，并使液體從多個位點由標本環(huán)流通道進入檢測區(qū)。檢測區(qū)是這樣設計的，它使流體的匯合前端向著捕捉區(qū)的入口端移動。
依照本發(fā)明的第二方面對下述裝置作了進一步改進。例如，使用少量微孔薄膜將裝置作得更小，這樣可在其結構中使用更少的材料，并且其作用更快?？赏ㄟ^下面的解釋使其最重要的優(yōu)點更加明確，該優(yōu)點是即使要鑒別多個分析物，在結構中僅需改變微孔薄膜的結構，而不用改變支持層。
在此是針對有關裝置結構和微孔薄膜、頂層和底層間相互關系的改進，在該微孔薄膜上進行從紅細胞中分離血漿，底層和頂層一起將薄膜固定在恰當位置。此外，當進行血漿從紅細胞的層析分離時，頂層和底層為從施加孔導入標本并使其穿過薄膜到達捕捉抗體提供通道。第一個改進是標本輸送通道的結構變化，通過由裝置頂層和底層組成的通道使標本從施加孔導入到薄膜上。與根據(jù)本發(fā)明的第一方面不同的是，標本輸送通道中沒有薄膜。該位置上省去薄膜是一個改進，這減少了裝置所需的微孔薄膜的數(shù)量，并避免了有關消除標本輸送通道上薄膜的微孔結構的需要，或避免了流體標本與除裝置頂層或底層之外的材料的接觸。所得到的產(chǎn)品在制造材料和人工方面成本更低。需要微孔薄膜的區(qū)域僅限于檢測區(qū)和捕捉區(qū)。裝置各部分間構成界面，這些部分包括標本輸送通道以及包含薄膜和標本環(huán)流通道的部分，將界面設置形成毛細管，以便依照該裝置將血樣傳導到薄膜上，而不會引起標本的無規(guī)則分布。
本發(fā)明進一步的優(yōu)點是，在執(zhí)行大量不同的分析化驗中使用該裝置的同一頂層和底層部件。對應于待測的特異性分析或分析物的檢測，只需將薄膜進行改裝。例如，對于每次分析，試劑與薄膜的附著或鍵合、它們的位置以及液體在薄膜上流體路徑的形狀，都是個性化的。而對于每次分析，標本輸送通道的頂層和底層以及標本環(huán)流通道是相同的。
也可以將標本輸送通道成形為能容納預定體積的標本，進一步通過可選擇的視窗或透明體，給用戶指示出標本輸送通道何時被充滿從而為其施加足夠的標本。進一步的改進是標本輸送通道的結構，當通道被充滿時，通道中容納的標本輸送到標本環(huán)流通道，并由此開始免疫測定。
在進一步的實施例中，在裝置通道內(nèi)，將試劑(例如標記檢測抗體)設置到薄膜前方的流體路徑中，這樣試劑與標本混合。由上述通道的非限制性的例子，試劑可以是小球、微球或冷凍干燥的粉末。
本發(fā)明裝置的重要特征是薄膜沒有延伸到標本輸送通道的全長。另一個重要特征是標本輸送通道是這樣設計的，它將已知預定體積的標本輸送到裝置的工作部分。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種上面所述的分析化驗裝置，它具有在頂層底表面內(nèi)形成的標本輸送通道，并具有由通道、底層頂表面限定的側(cè)壁。在標本輸送通道區(qū)域中幾乎不存在薄膜。在一個實施例中，用平行的側(cè)壁構造標本輸送通道，該通道與標本環(huán)流通道有效連通。在本發(fā)明的另一個實施例中，在裝置內(nèi)使標本輸送通道成形為能夠容納進行分析所需的標本體積。在該實施例中，對與標本環(huán)流通道有效連通的標本輸送通道末端進行變形，而得到標本輸送通道的狹窄端，在該狹窄端，標本輸送通道與標本環(huán)流通道相接。在該實施例中，當標本輸送通道中充滿的流體接觸到狹窄部分的尖端時，毛細作用將引導液體從標本輸送通道進入標本環(huán)流通道，然后到達裝置的薄膜上。然后標本流動，直到標本輸送通道排干了預定體積的流體，分析就開始進行。如上所述，在標本輸送通道和標本環(huán)流通道接合處設置一個任選的觀察窗，用以向操作者指示已向裝置中加入了足夠能實施化驗的標本，以及當標本輸送通道完全充滿血液，以及標本被導入到標本環(huán)流通道時，觀察窗將指示標本的存在。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的情況下，根據(jù)本發(fā)明第二方面的裝置緩解了現(xiàn)有技術裝置的問題，這是因為標本同時從多個不同方向進入檢測區(qū)，檢測區(qū)設計成使來自不同方向匯合的流動都指向捕捉區(qū)通道的入口，并使從進入檢測區(qū)到所述捕捉區(qū)通道入口的距離基本上相等。通過構造微孔通道，可實現(xiàn)待測液體的快速有效流動，從而使其中只有很少或沒有機會發(fā)生滯流，并使液體從多個位點由標本環(huán)流通道進入檢測區(qū)。對檢測區(qū)或通道進行設計，使匯合的流體前端向著捕捉區(qū)的入口端移動。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面對裝置作了更進一步的改進。根據(jù)本發(fā)明第三方面的裝置改進也是有關裝置的結構和微孔薄膜、頂層和底層間相互關系的改進，在該微孔薄膜上發(fā)生血漿從紅細胞的分離，底層和頂層一起將薄膜固定在恰當?shù)奈恢?。本申請是涉及一種裝置，其中標本輸送通道位于頂層的頂表面，并由罩覆蓋，標本通過從頂層頂表面的標本輸送通道的末端延長至標本環(huán)流通道的通道，被導入到標本環(huán)流通道。當標本進入并充滿標本環(huán)流通道時，它同時從多個位點層析地移動到薄膜上，并開始血漿從紅細胞的層析分離和流體從多個位點向檢測區(qū)的進入。由于本發(fā)明的標本輸送通道位于頂層頂表面，這提供了若干優(yōu)點。一個優(yōu)點是裝置中所需的薄膜數(shù)量的減少。該位置上缺省薄膜是一個改進，這是因為減少了裝置所需要的微孔薄膜的數(shù)量，并避免了有關消除標本輸送通道上的薄膜微孔結構的需要，或避免了任何有關液體標本與除裝置的頂層或底層之外的材料的接觸。所得產(chǎn)品在制造材料和人工方面成本更低。第二個優(yōu)點是通道的位置可以使用戶觀察到通道的充滿。直到通道被充滿，化驗才會開始，因此無需外部計量裝置。如果標本輸送通道的容積等于進行化驗所需的標本量，當通道充滿時，就會停止標本的進一步加入。此外，裝置的標本采集部分可以這樣成形，以便使由刺指尖獲得的一滴血方便地進入裝置，由此用少量血充滿標本輸送通道，通常是30～50(μl)，并開始分析。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的裝置的進一步優(yōu)點是，試劑以施加層或一個或多個固體顆粒的形式放置在標本輸送通道內(nèi)，當標本通過通道時，該試劑在標本中溶解。該位置試劑的施加為裝置制造提供了較簡單的方式，以及能使試劑在標本到達薄膜前能及早地與標本混合。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的裝置的更進一步的優(yōu)點是，在執(zhí)行大量不同的分析化驗中可使用裝置的同一預層和底層部件。對于待測分析物的特異性分析檢測，只需將薄膜進行改裝。例如，對于每次分析，試劑與薄膜的附著或鍵合、它們的位置以及薄膜上流體路徑的形狀都是個性化的。而對于每個分析，標本輸送通道的頂層和底層以及標本環(huán)流通道是相同的。
如上所述，標本輸送通道也可以成形為能容納預定體積的標本，給用戶指示出標本輸送通道何時被充滿從而為其施加足夠的標本。進一步的改進是標本輸送通道的結構是這樣的，當通道已充滿時，通道中容納的標本輸送到標本環(huán)流通道，并由此開始免疫測定。另外，任選的特征是化驗終止指示器，它能指示化驗完成并可被讀取，這避免了需要計時器。能讓用戶觀察化驗結果和化驗終止指示器的視窗開在裝置頂層上，或整個裝置由透明材料構成，但在不想被觀察的區(qū)域通過印刷或表面處理使其不透明。
本發(fā)明第三方面的裝置的主要特征是，在裝置頂層的頂表面上標本輸送通道的位置，這樣薄膜不用擴展到標本輸送通道的全長。另一個特征是標本輸送通道是這樣設計的，它使已知預定體積的標本輸送到裝置的操作部分。進一步的特征是標本輸送通道內(nèi)試劑的放置，以便使試劑在標本中溶解。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種如上所述的分析化驗裝置，它具有在頂層的頂表面形成的標本輸送通道。用罩覆蓋該標本輸送通道，該罩最好是透明的。在標本輸送通道區(qū)域沒有薄膜存在。在一個實施例中，標本輸送通道由平行側(cè)壁構成，并與標本環(huán)流通道有效連通。在本發(fā)明的另一個實施例中，標本輸送通道成形為能容納裝置內(nèi)執(zhí)行分析所需的標本體積。在該實施例中，對與標本環(huán)流通道有效連通的標本輸送通道末端進行成形，使其提供標本輸送通道的狹窄處，在此標本輸送通道與標本環(huán)流通道相接。在該實施例中，當標本輸送通道中充滿的流體接觸到狹窄部分的尖端時，毛細作用將引導液體從標本輸送通道進入標本環(huán)流通道，然后到達裝置的薄膜上。然后標本流動，直到標本輸送通道排出了預定體積的標本，然后開始進行分析。
如上所述，根據(jù)第三方面的裝置解決了現(xiàn)有技術裝置中的問題，原因是使標本同時從多個不同方向進入檢測區(qū)，檢測區(qū)是這樣設計的，它使來自不同方向匯合的流動都指向捕捉區(qū)通道的入口，并使從進入檢測區(qū)到所述捕捉區(qū)通道入口的距離基本上相等。通過構造微孔基體(薄膜)，可做到待測液體的快速有效流動，從而使其中只有很少或沒有機會發(fā)生滯流，并使液體從多個位點由標本環(huán)流通道進入檢測區(qū)。對檢測區(qū)進行設計，使匯合的流體前端向著捕捉區(qū)的入口端移動。


附圖1、2和3表示現(xiàn)有技術。圖1和2分別表示增加標記量或提高檢測區(qū)與捕捉區(qū)的寬度比的嘗試結構。圖3是通用標準結構，其中微孔載體(即薄膜)的寬度沿其整個長度是均勻一致的。
圖4表示本發(fā)明裝置的一個薄膜結構，它適于使用一個半圓形檢測區(qū)和一個狹窄捕捉區(qū)通道檢測一種或若干種分析物。半圓形檢測區(qū)的邊緣與標本環(huán)流通道相連。
圖5表示本發(fā)明裝置的頂層底表面的結構，它適于與圖4的薄膜一起使用。
圖6、7和8是圖5沿剖面線A-A、B-B和C-C的剖視圖。
圖9表示本發(fā)明裝置的一個薄膜結構，它使用一個矩形檢測區(qū)和一個狹窄捕捉區(qū)通道檢測一種或若干種分析物。
圖10表示本發(fā)明裝置的頂層底表面結構，它適于與圖9的薄膜一起使用。
圖11表示本發(fā)明目前優(yōu)選的薄膜結構，它適于通過生物素/鏈霉親和素方法檢測三種不同分析物。
圖12和13分別表示具有一條和三條流體路徑的替換微孔薄膜結構。
圖14表示本發(fā)明的一個實施例，它在頂層上具有兩條路徑和一條弧形環(huán)流通道。
圖15是本發(fā)明裝置的透視圖。
圖16A、16B和16C表示本發(fā)明裝置的分解圖，它具有圖11結構中的頂層、支持層和微孔載體。
圖17A-D是表示本發(fā)明的一個裝置，它具有一個標本環(huán)流通道，該通道不同于圖15和16A-C所示的標本環(huán)流通道。
圖18表示本發(fā)明裝置中使用的薄膜結構，該結構適于使用一個半圓形檢測區(qū)和一個狹窄捕捉區(qū)通道檢測一種或若干種分析物。該半圓形檢測區(qū)的邊緣與標本環(huán)流通道相連。
圖19A-B分別表示本發(fā)明裝置的頂層底表面和底層頂表面的結構，該結構適于與圖18中的薄膜一起使用。在后續(xù)附圖中示出沿剖面線A-A、B-B、C-C和D-D的剖視圖，它表示已組裝裝置的剖面圖。
圖20-23分別是圖19A沿剖面線A-A、B-B、C-C和D-D的剖視圖。具有交叉影線的上部表示裝置頂層的剖視部分，空白的底部部分表示底層的剖視部分。
圖24表示本發(fā)明裝置的一個薄膜結構，它使用一個矩形檢測區(qū)和一個狹窄捕捉區(qū)通道檢測一種或若干種分析物。
圖25表示本發(fā)明目前優(yōu)選的薄膜結構，它適于通過生物素/鏈霉親和素方法檢測三種不同分析物。
圖26和27分別表示具有一條和3條流體路徑的替換微孔薄膜結構。
圖28A-B表示本發(fā)明裝置頂層的底表面結構，它包括具有預定容積的標本輸送通道，該通道具有指示通道充滿的視窗，還包括能引導標本從標本輸送通道進入標本環(huán)流通道的結構。在圖28B中示出了該裝置頂層在剖面線E-E處的剖視圖。
圖29是本發(fā)明裝置的透視圖。
圖30A、30B和30C表示本發(fā)明裝置的分解圖，它具有圖25結構中的頂層、支持層和微孔載體。
圖31表示用于本發(fā)明裝置中的薄膜結構，它適于使用一個半圓形檢測區(qū)和一個狹窄捕捉區(qū)通道檢測一種或若干種分析物。該半圓形檢測區(qū)的邊緣與標本環(huán)流通道相連。
圖32-34表示本發(fā)明裝置的一個例子的結構及其組件，它包括薄膜夾具、底層、頂層和標本輸送通道罩。
圖35-36表示本發(fā)明裝置的一個例子的分解圖，包括剖視圖。
圖37表示本發(fā)明的薄膜結構，它適于通過生物素/鏈霉親和素方法和使用三條路徑來檢測三種不同分析物。
圖38-40描述了本發(fā)明的具有附著在標本輸送通道中的化驗試劑的裝置。
具體實施例方式
在該說明書和權利要求書中以下術語具有以下含義。
“干燥的微孔載體”和“干燥的微孔載體層”是指一種多孔產(chǎn)品，通過它待測標本能通過毛細作用移動。這些可通過附圖和對本發(fā)明的描述來理解。干燥的微孔載體(層)，在本領域常常稱之為薄膜，通過封鎖一些孔區(qū)制成該薄膜，這樣使待測流體能沿著規(guī)定的路徑穿過選定的通道。
在分析化驗裝置中，“頂層或頂部”是一個層，使其成形為能與底層或底部一起固定干燥微孔載體(薄膜)層，當頂層和底層被配準放置時，它們與干燥微孔層一起構成路徑，該路徑控制待測標本流過裝置的方向。
“抗原”是一個分子，在動物體中它誘導抗體的形成。本發(fā)明的裝置具有測定流體中抗原存在的用途。該裝置特別具有分析體液的用途，特別是全血、血清、血漿和尿。抗原常常稱之為“分析物”。
“心臟分析物”是一種作為心臟組織衰退的結果而釋放到血液中的分析物。
“通道”是所有形成的管道，通過它，分析中的流體標本在分析化驗裝置中流動。在頂層內(nèi)或微孔載體層本身可形成通道。由于頂層通常是硬塑料，例如聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯，因此可通過模塑、沖壓、切削或任何等效方法形成頂層。在微孔層中，可通過將預期結構沖壓成層而形成通道。也可以通過使用蠟或墨水形成沒有微孔的邊界而形成微孔層。當標本從一個通道直接流到另一個通道時，將這些通道說成是有效連通的。
此處使用的詞“半圓形”這個詞不只限于圓的一半，而通常指的是去掉一個扇形的圓形區(qū)域，或指的是扇形本身。
在此使用的詞“外接的(劃圈的)(circ μ mscribed)”不限于弧形通道周圍，而是與微孔薄膜的半圓形區(qū)域相符合就可。隨著描述的深入應明確該術語還包括其它形狀，例如當載體區(qū)為多邊形或形成部分多邊形時，標本環(huán)流通道與一個或多個其它形狀的檢測區(qū)相符。
“基本上”是一個術語，表示有關標本進入檢測區(qū)的位點與捕捉區(qū)通道的入口端之間的距離。這些距離應盡量相同。顯然，因為檢測區(qū)的弧形邊緣與捕捉區(qū)通道入口端之間的最后所有距離都相等，所以與標本環(huán)流通道相符的載體半圓形區(qū)是非常優(yōu)選的結構。
“快速地”意指在足夠短的時間內(nèi)形成檢測產(chǎn)物，即大約5到15分鐘內(nèi)，以便使醫(yī)療人員作出有意義和有用的結論。
“有效”意指用少量流體形成檢測產(chǎn)物，即幾滴全血(大約從10μl到80μl)，甚至當抗原以非常低的濃度存在時，也利用少量的試劑，這一般是例如肌鈣蛋白的心臟分析物的情況。
圖1、2和3是現(xiàn)有技術的裝置。在這些圖中，相同標號具有相同含義。
圖1是構造成試圖避免上述問題的現(xiàn)有技術裝置圖。在該圖中，1是例如為硝化纖維素的微孔多孔薄膜。將待測標本加到區(qū)域2中。
檢測區(qū)3包括可移動的反應試劑，例如用于檢測血漿載液中鈣肌蛋白I的檢測抗體4。用例如為金的標記物5標記抗體4。
為方便起見，將圖1、2和3的裝置表示為單層薄膜。然而，實際上，大多數(shù)裝置具有一系列位于區(qū)域2上的過濾層，這樣只有攜帶分析物的血漿到達區(qū)域2。換句話說，可通過凝結成血清而除去標本中的紅細胞。然而，這是一個在裝置外部進行的分離步驟，在化驗前通常需要對帶有血清的凝結血細胞的混合物進行分離過濾。
如果分析物存在，該分析物將與標記抗體4反應形成標記抗體/分析物復合物，由于毛細作用，該復合物將隨著血漿移動到捕捉區(qū)6，在此復合物與安置并固定在捕捉區(qū)6的捕捉抗體7反應。結果，在具有捕捉抗體7的區(qū)域中，標記抗體/分析物復合物形成可測反應產(chǎn)物。通常，將抗體7固定在橫跨捕捉區(qū)6的一條檢測線上，并且反應產(chǎn)物為肉眼所能觀察。如果標記物是金，則檢測線是紅色到紫色。
例如圖1所述結構引起的問題是，攜帶分析物的血漿從區(qū)域2向所有方向移動。一部分向著檢測區(qū)3和捕捉區(qū)6移動。而另一部分則以相反方向移動，從而不會到達捕捉區(qū)6。
圖2表示現(xiàn)有技術中的一個裝置，為了增加標本必需流經(jīng)的路徑的長度，它采用流動圍堰裝置。該裝置的問題是在檢測區(qū)3頂部邊緣的死角產(chǎn)生滯流區(qū)域。
圖3表示一個長條形的長方形微孔基板，在該基板上發(fā)生與圖1和2中相同的反應。其不存在液體滯流，也沒有任何流體被截留。圖3標準裝置的主要問題是，如果裝置太短，就沒有足夠的標記量與捕捉抗體接觸并反應，而生成足量的可檢測產(chǎn)物。如果裝置太長，則在得到化驗結果前要經(jīng)過太長時間。
下面將描述本發(fā)明的第一方面。如上所述，本發(fā)明的裝置可用于分析多種液體生物標本，以檢測抗原的存在。目前可以預期的是發(fā)現(xiàn)該裝置的主要用途是用于檢測心臟分析物存在的全血診斷，這些分析物例如肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白T、肌紅蛋白、CK-MB、肌球蛋白輕鏈、碳酸酐酶、脂肪酸結合蛋白、糖原磷酸化酶BB、肌動蛋白以及當心臟組織隨著例如絞痛或心肌梗死的缺血毛病而惡化時，血液中所發(fā)現(xiàn)的其它任何已知分析物基質(zhì)。因此，作為外延說明，將本發(fā)明主要描述為用在心臟病診斷中。
在前面已經(jīng)大體上并結合圖1、2和3討論了現(xiàn)有技術及其缺陷。
圖4表示本發(fā)明的一個干燥微孔載體層1，它是為通過分析物和抗體對之間的反應來檢測一個或多個分析物而進行的全血分析配置的，在經(jīng)典的抗原/抗體反應中，抗體對利用多克隆或單克隆抗體對與分析物上的不同抗原決定簇反應，其中所選抗體對中的一方被標記。
該圖表示載體層1，其中載體層所選定一部分的微孔結構被破壞(例如通過流動圍堰裝置)，僅留下一個微孔區(qū)來限定具有邊緣11的半圓形檢測區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，該捕捉區(qū)通道6在末端12被封閉。
薄膜1層析地分離紅細胞，形成紅細胞前緣13和其下游的血漿前緣14，薄膜1最好是硝基纖維素或等效材料。
檢測區(qū)3含有標記檢測抗體4和5，如果分析物存在，該檢測抗體就與分析物反應，生成標記抗體/抗原復合物。
為方便起見，盡管只示出了一個抗體，但檢測區(qū)3可含有若干種不同種類的標記抗體。
標記抗體4是可移動的，即它通過任何幾種已知方式可移動地附著在檢測區(qū)3中，因此標記抗體/分析物復合物一旦形成，它就自由地向下游移動到捕捉區(qū)通道6，以便與橫跨捕捉區(qū)通道6固定的捕捉抗體反應，生成可測反應產(chǎn)物。
此外，為方便起見只示出了一條捕捉抗體檢測線，但在此可以有多條這樣的檢測線，一條檢測線對應一種待測分析物。
捕捉區(qū)6可任選地包括一種制品15，它與血液、血漿、血清或其它標本中一般存在的任何物質(zhì)反應，生成一種可見的控制產(chǎn)物?？刂品磻氖褂檬侨芜x的，但這是優(yōu)選的。
圖5表示頂層16的底表面結構，將該底表面帶到與圖4中的薄膜1配準，以提供本發(fā)明的裝置。
頂層16具有“通孔”或“施加孔”17，用于加入標本。它與標本輸送通道18有效連通，標本輸送通道18與標本環(huán)流通道19連通。為了與圖4中半圓形檢測區(qū)3的邊緣11相符，將標本環(huán)流通道19表示為弧形結構。
標本環(huán)流通道19在兩個末端20處封閉。它由內(nèi)壁21和外壁22構成，并由毛細圈閉23環(huán)繞，該毛細圈閉用以保證位于邊緣11所有位點的標本流入圖4的檢測區(qū)3，然后從捕捉區(qū)通道6的入口端6a進入捕捉區(qū)6。
圖6、7和8分別是圖5沿剖面線A-A、B-B和 C-C的剖視圖。相同的附圖標記具有相同意義。尺寸(mm)僅用于說明。尺寸不適于確定比例。
圖9和10與圖4和圖5類似，只是除了檢測區(qū)3在形狀上是矩形的，并且與邊緣11連通的標本環(huán)流通道19為近似矩形。與圖4和圖5相同，圖9和10示出該裝置具有一個可移動的、標記檢測抗體4和5及一個捕捉抗體7的固定檢測線。
假設沒有大量交叉反應，圖9和10的裝置可用于檢測一種或不止一種分析物。
圖11表示本發(fā)明目前優(yōu)選的薄膜1的結構，其中利用生物素/鏈霉親和素反應來診斷全血標本，以確定三種分析物的存在。通過前述圖例和后面的圖例可容易地設計頂層通道的結構。圖中，相同的附圖標記具有與其它圖中相同的含義?？刹捎迷撛O計來確定一個小標本中的分析物肌紅蛋白、肌鈣蛋白I或T和CK-MB的存在。
薄膜1形成有3條分離的路徑，每一條路徑對應于每種來自三個分離檢測區(qū)3a、3b和3c的邊緣11a、11b和11c的分析物。檢測區(qū)由阻塞塊24分隔。構造整個有效區(qū)使其能提供3個檢測區(qū)3a、3b和3c，并使這3個檢測區(qū)在其邊緣11a、11b和11c與位于裝置頂層16底表面(圖中未示出)上的標本環(huán)流通道19有效連通。檢測區(qū)3a、3b和3c與相應捕捉區(qū)通道的相應入口端6a、6b和6c有效連通。
檢測區(qū)3a含有兩種標記抗體，例如，對應于CK-MB的生物素標記抗體和對應于CK-MB的金標記抗體。
通常，在圖11中，黑圈表示金標記抗體，而白圈表示生物素標記抗體。為防止圖混亂，就不給出這些檢測抗體的附圖標記。
在圖11裝置的操作過程中，作為血漿從紅細胞分離的例子，將三個檢測區(qū)3a、3b和3c的每一個中的紅細胞前緣分別表示為13a、13b和13c，相應血漿前緣的位置分別表示為14a、14b和14c。
如果標本中有CK-MB存在，它形成的復合物將由入口6a處進入捕捉通道，最終與位于鏈霉親和素檢測線7a上的鏈霉親和素反應，產(chǎn)生可見產(chǎn)物。
在圖中示出的分離路徑中發(fā)生與例如肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T的其它分析物和與肌紅蛋白的類似反應。
圖12到16c來進一步解釋發(fā)明，并展示其通用性。
利用常規(guī)抗原抗體反應，可類似地檢測同樣的或其它的分析物。
圖12表示本發(fā)明為例如肌鈣蛋白I的一種分析物的全血分析而設計的微孔載體層1。
圖中示出了微孔載體層1，其中在某些區(qū)域載體層的微孔結構被破壞，用以限定檢測區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，該捕捉區(qū)通道6在末端12處封閉。
優(yōu)選為硝基纖維素或等效材料的薄膜1層析地分離紅細胞，形成紅細胞前緣13和血漿前緣14。
在本發(fā)明的該實施例中，檢測區(qū)含有標記檢測抗體4，它被標記物5所標記。如果分析物存在，則標記檢測抗體與該分析物反應，形成標記抗體/抗原復合物。
標記抗體4，5是可移動的，即通過任何幾種已知方式使它們可移動地附著在檢測區(qū)3中，這樣標記抗體/分析物復合物一旦形成，它就自由地向下游移動到捕捉區(qū)通道6，以便與橫跨捕捉區(qū)通道6固定的檢測線7上的捕捉抗體反應，生成可測反應產(chǎn)物。
捕捉區(qū)6可任選地包括制品15，它與血液、血漿、血清或其它體液中一般存在的任何物質(zhì)反應以生成可見產(chǎn)物。控制反應的使用是任選的，但這是優(yōu)選的，由此操作者就能知道已經(jīng)向裝置中加入了足夠的血液或其它流體，以使診斷反應開始進行。
應注意的是檢測區(qū)3和捕捉區(qū)通道6是有效連通的，即檢測區(qū)3中的流體由于毛細作用而直接通過入口端6a進入捕捉區(qū)通道6。
還應注意的是檢測區(qū)3具有半圓形的幾何形狀以及一個弧形邊緣11?？烧J為該圓弧的中心(在此處，檢測區(qū)與捕捉區(qū)通道6有效連通)是檢測區(qū)3的第二端或相對端，液體通過該圓弧中心流入捕捉區(qū)通道6的入口端6a。由于該結構，從捕捉區(qū)通道6的入口端6a到邊緣11上的每個位點是基本上等距離的，檢測區(qū)中所有流體均勻地流入捕捉區(qū)通道6，并且標本的連貫部分在相同時刻到達入口端6a。結合下面對頂層的描述，將更為清楚地理解來自若干方向的流動的均勻性。
本發(fā)明裝置的主要特征是，血漿液流流過檢測區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，到達捕捉抗體檢測線7時，僅有很少或沒有象現(xiàn)有技術結構中那樣的標記抗體/抗原復合物截流在檢測區(qū)3中。作為代替，這里存在流體從檢測區(qū)3到捕捉通道區(qū)6的快速而有效的毛細流動。捕捉抗體7與標記抗體/分析物復合物反應，并將其富集起來，形成最有效的可測產(chǎn)物。該新結構的一個有利效果是診斷裝置的尺寸可減到最小。
在本發(fā)明的裝置中可以利用任何熟練技術人員能得到的各種標記物。金屬和酶標記物是優(yōu)選的。金屬標記物由于其顯著的靈敏性是特別優(yōu)選的。在金屬中，金是最優(yōu)選的，主要原因是因為對于該類型反應，金已得到廣泛使用，以及其性質(zhì)已得到很好地了解。另外，根據(jù)已知方法，通過使用可溶的銀鹽和還原劑，能夠增強金的信號，使其變得容易可見。金標記物作為催化劑，它將銀鹽還原成金屬銀，該金屬銀沉淀為可見產(chǎn)物。典型反應對是銀的乳酸鹽和氫醌，銀的乳酸鹽作為可還原的銀離子源，氫醌作為還原劑。金屬銀圍繞每個金顆粒形成容易辨別的黑色沉淀。
盡管可以根據(jù)已被廣泛了解的因素(例如分析物濃度和反應物的親合力)容許可估計的變化，但本發(fā)明中使用的金標記抗體的優(yōu)選粒徑大約從35到65nm。
如果采用例如為辣根過氧化物酶的酶標記物，可依據(jù)標準過程(程序)通過加入過氧化氫和例如為鄰苯二胺的染料檢測反應。
在檢測區(qū)內(nèi)有一個預處理區(qū)，盡管這不是本發(fā)明的必要特征。采用預處理區(qū)來除去血液中存在的干擾預定反應的物質(zhì)或使預定反應難以檢測的物質(zhì)。例如，如果將該裝置用于檢測心臟分析物，典型的干擾物質(zhì)是肌酸激酶、CK-MM的異構體。對應于異構體CK-MB的抗體將與CK-MM發(fā)生交叉反應，從而給出錯誤的讀數(shù)?？赏ㄟ^如下操作來避免上述問題在預處理區(qū)(該預處理區(qū)位于與CK-MB對應的可移動抗體的上游)內(nèi)設置足夠的對應于CK-MM的固定抗體，由此所有CK-MM在流動標本到達檢測抗體前被除去。
圖12的裝置使用一種或多種標記檢測抗體和位于固定捕捉抗體檢測線內(nèi)的捕捉抗體。當采用若干個標記檢測物時，必需注意避免交叉反應的干擾。按照下面結合其它附圖進行的解釋，將抗體設置在不止一個檢測區(qū)并使其與它們的特異性分析物反應通常是最好的。
圖12和13的裝置也準備采用生物素/抗生物素蛋白反應，同時利用上面所述的那些變化。在目前提供給圖12裝置的優(yōu)選變型中，將生物素標記抗體和金標記抗體可移動地設置在檢測區(qū)3中，在該檢測區(qū)，每一種標記抗體與分析物上的不同抗原決定簇反應，生成由生物素標記抗體/分析物/金標記抗體組成的三元復合物，該復合物由于毛細作用而移入并穿過捕捉通道區(qū)6，在該捕捉通道區(qū)內(nèi)復合物與抗生物素蛋白或鏈霉親和素反應，并被富集起來，形成可測反應產(chǎn)物。
當然，本發(fā)明采用的抗體既可以是單克隆的，也可以是多克隆的。類似地，也可采用生物素/抗生物素蛋白反應的等效反應。在此提及的所有試劑可由等效物替代，這僅是說明性的而不是本發(fā)明的限制。
熟練的技術人員可以認識到，任何將紅細胞和血漿從全血中層析分離出來的微孔膜在本發(fā)明中都可以使用。然而，因為硝化纖維素能容易以適當成本得到，因此它是優(yōu)選的。在色譜分析以及相關領域使用硝化纖維素已有多年，所以科學家和技術人員都熟悉它的性質(zhì)。
商業(yè)可得的硝化纖維素片材能容易地形成具有任何選定通道結構的任何選定結構。
可將本發(fā)明的硝化纖維素薄膜表征為海綿狀的，它具有許多內(nèi)部相連的微孔，微孔的大小和尺寸能在薄膜內(nèi)引起毛細力。這使研究中的生物流體能沿著選定路徑移動。
本發(fā)明實際操作中，為了將血漿從紅細胞中分離開，各種裝置的區(qū)域、幾何形狀和尺寸是這樣選定的，當液體標本沿著預先設計的路徑移動時，在預定區(qū)域發(fā)生預期反應。對于全血心臟診斷，根據(jù)紅細胞液流和血漿液流的前緣、預期反應的動力、抗體對其相應抗原決定簇的親合力、以及為熟練技術人員所公知或通過傳統(tǒng)化驗方法容易確定的其它因素來選定這些區(qū)域。
當?shù)玫礁鞣N網(wǎng)眼尺寸的多種硝化纖維素材料時，目前優(yōu)選的微孔載體是那些能阻止大于3到12μm的顆粒通過的材料，如果將它用作過濾器，它就從垂直流動到薄膜水平表面的液流中過濾顆粒。在本發(fā)明的實驗中，具有大于5到12μm、最好為3到8μm孔徑的薄膜是優(yōu)選的。一些變化是可能的。然而，隨著孔徑減小，薄膜內(nèi)流體的流動性降低，因此延長了診斷所需的時間。如果孔太大，流體通過時間減少，結果使反應物沒有足夠的時間相互接觸發(fā)生診斷反應，或發(fā)展到一個有限程度以致不能提供預期信息。
具有支持聚酯膜或其它膜的硝化纖維素薄膜是商業(yè)可得的。由于無支持的薄膜在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中傾向于非常易碎、容易受到破壞和難于處理，所以這些具有支持膜的硝化纖維素薄膜對于本發(fā)明中的使用是優(yōu)選的。此外，該支持膜對于流動中的流體是不滲透的，因此它們不會干擾液體標本穿過本發(fā)明裝置的選定路徑的流動。
這樣一種具有多種孔徑的薄膜可從德國Gerbershausen的Gerbermenbrane獲得。
可通過標準技術準備本發(fā)明中使用的抗體。例如參見1977年4月出版的由Falfre，Howe，Milstein等人發(fā)表的Nature Vol.266，7，550-552。在此通過引用該論文，將結合其有關單克隆抗體制備方面的公開。
將抗體固定到例如硝化纖維素的基底的方法是公知的，該方法在本發(fā)明的裝置生產(chǎn)中也是合用的。硝化纖維素對于蛋白質(zhì)是有利的粘合劑。因此，僅需將固定的捕捉抗體施加到預定區(qū)域中的捕捉區(qū)。通過使用另一種例如牛血清清蛋白的蛋白質(zhì)首先使檢測區(qū)飽和，將標記檢測抗體可移動地添加到薄膜上。
圖13表示一個替換的微孔薄膜結構，該薄膜具有3條流體路徑，用于3種分析物使用。該薄膜的結構和運行與其它裝置的運行說明近似。
圖14表示本發(fā)明的一個實施例，它具有頂層16和頂層下面的微孔載體，并具有檢測兩種分析物的兩條路徑，在微孔載體層中分別表示為檢測區(qū)3a和3b以及捕捉通道6a和6b。在頂層16中示出了弧形環(huán)流通道19。裝置示出了一個開口17，它是任選的圓錐形，并在頂層內(nèi)由頂表面穿入到內(nèi)表面與淺而窄的標本輸送通道18連通，該標本輸送通道18然后與底表面上形成的標本環(huán)流通道19連通。在如下所述的圖15和16A中將進一步描述圓錐形的開口。
圖15是本發(fā)明裝置的透視圖，而圖16A、16B和16C是本發(fā)明裝置的分解圖，它們示出了頂層16、“支持層”(或“底層”或“底片”)28，二者將具有塑料襯層29的微孔載體1夾在中間。通孔17從頂表面30穿入到底表面31，并與頂層16的底表面31上形成的標本輸送通道18配準。
進一步參照圖15和16，標本輸送通道18與同樣在頂層16的底表面31上形成的環(huán)流通道19有效連通。環(huán)流通道19在兩個末端是封閉的，其末端用附圖標記20表示，該設計與圖5所示的不同。環(huán)流通道19由內(nèi)壁21和外壁22構成。如圖16A中所示，內(nèi)壁21構成一個形成于頂層16的底表面31上的凹槽邊界，稱之為毛細圈閉23。圖中示出了毛細圈閉延伸到區(qū)域33，但這樣作不是必要的。
參照圖16A和16B，頂層16通過銷釘34連接到支持層28上，該銷釘是進入相應孔35的壓配合?？刹捎萌魏纹渌刃У倪B接方式，并且層16和層28兩層被永久地或可拆卸地固定。
在圖16B中示出了具有例如為聚酯膜襯里29的微孔載體1。該微孔載體固定在層16和28之間。載體1具有與層16和28相同的外形尺寸，只要存在通過它的有效路徑，從通孔17加入的流體就能穿過輸送通道、環(huán)流通道、檢測區(qū)和捕捉區(qū)通道分別到達捕捉區(qū)通道27a、27b和27c的封閉端12，和分別到達環(huán)流通道19的末端20。為檢測多種分析物，形成圖16C所示的類似于圖11微孔載體的微孔薄膜1。因此該薄膜就含有3個檢測區(qū)24、25和26，它們分別與3個捕捉區(qū)通道27a、27b和27c連通。(應注意的是，此處使用的附圖標記24、25和26分別對應于上文中圖11的附圖標記3a、3b和3c，附圖標記27a、27b和27c對應于上文中圖4的附圖標記6)。檢測區(qū)的弧形邊緣11遍布環(huán)流通道19的內(nèi)壁21，因此當流體停止于末端20時，由于毛細作用流體流入檢測區(qū)24、25和26。
現(xiàn)在毛細圈閉23的目的就變得非常清楚了。缺少毛細圈閉23時，如果微孔載體1與頂層16的平坦的底表面接觸，環(huán)流通道19中的流體將在微孔載體1和該表面間流動，而不是從通孔17以其預先選定的路徑穿過薄膜進入捕捉區(qū)通道的末端。
流動終止于環(huán)流通道的末端，這使控制標本的量成為可能。如圖15和16a中的虛線結構所示，標本環(huán)流通道任選延長部分上的任選視窗39可用于指示已經(jīng)加入了充滿通道的足夠標本。
如果頂層16透明，則可見反應產(chǎn)物的生成將容易顯示。如果頂層16不透明，則設置一個或多個視窗，表示為36、37和38。如圖15所示的這些視窗將與捕捉區(qū)通道配準，這樣操作者就能觀察有色產(chǎn)物的生成或調(diào)節(jié)裝置(例如反射計)以確定可測產(chǎn)物是否已生成。
為了說明的目的，圖15的裝置有3個分離的視窗。在優(yōu)選裝置中，只有一個沿頂層30橫向延伸的視窗，這樣能同時觀察到所有反應結果。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是不管打算測量一種、兩種或3種抗原，裝置都具有相同的尺寸。當然，在每種情況下，將有差別地設計微孔載體層1。然而，頂層16不需要發(fā)生任何變化來適應差別設計的載體層1。
圖17是本發(fā)明的透視圖，圖17A、17B和17C是本發(fā)明的分解圖，它們示出了頂層16、支持層28，它們將具有塑料襯里層29的微孔載體1夾在中間。通孔17從頂層16的頂表面30穿入到底表面31，并與頂層16的底表面31上形成的標本輸送通道18配準。標本輸送通道18與同樣在頂層16的底表面31上形成的環(huán)流通道19有效連通。環(huán)流通道19在兩個末端是封閉的，該末端用附圖標記20表示。環(huán)流通道19由內(nèi)壁21和外壁22構成。如圖17B中所示，內(nèi)壁21構成頂層16的底表面31的凹槽邊界，稱之為毛細圈閉23。圖中示出了毛細圈閉23延伸到區(qū)域33，但這樣作不是必要的。
進一步參照這些圖，頂層16通過銷釘34連接到支持層28上，該銷釘是進入相應孔35的壓配合?？刹捎闷渌魏蔚刃У倪B接方式，并且層16和層28兩層被永久地或可拆卸地固定。
在圖17C中示出了具有例如為聚酯膜襯里29的微孔載體1。該微孔載體固定于支承層16和28之間。載體1具有與層16和28相同的外形尺寸，只要存在通過它的有效路徑，從通孔17加入的流體就能穿過輸送通道18、環(huán)流通道19、檢測區(qū)50、51和52以及捕捉區(qū)通道27a、27b和27c，分別到達環(huán)流通道19的封閉端20和捕捉區(qū)通道27a、27b和27c的封閉端12。(應注意的是，此處使用的附圖標記50、51和52分別對應于上文圖11中的附圖標記3a、3b和3c，附圖標記27a、27b和27c對應于上文圖4中的附圖標記6)。為防止標本在薄膜內(nèi)流動，將位于與標本輸送通道18接合處的微孔載體1部分的微孔結構破壞掉。為進行3種分析物的檢測而構成圖17C中示出的微孔薄膜1。因此該薄膜包含3個檢測區(qū)或通道50、51和52，它們分別與捕捉區(qū)通道27a、27b和27c連通。檢測區(qū)50、51和52的鄰接弧形邊緣11遍布到環(huán)流通道19的內(nèi)壁21上，因此當流體的流動終止于末端20時，流體由于毛細作用而流入檢測區(qū)50、51和52。
進一步參照圖17，流動終止于環(huán)流通道末端20，這使控制標本的尺寸成為可能。位于標本環(huán)流通道任選延長部分上的任選視窗39用于指示已經(jīng)加入了足夠標本來充滿通道，它用圖17A和17B中虛線結構53表示。載體1的相應部分勾畫出的輪廓以約束流體流入任選通道，也就是位于標本輸送通道下面的對應載體部分。本發(fā)明裝置設計的進一步優(yōu)點是可將同一頂層片和底層片用于各種不同裝置。
如果頂層16透明，則可見反應產(chǎn)物的形成將容易顯示。如果頂層16不透明，則設置一個或多個視窗，在該例子中表示為單個視窗37和化驗終點指示視窗38。如圖17A所示的這些一個或多個視窗將與捕捉區(qū)通道配準，這樣操作者就能觀察有色產(chǎn)物的形成或調(diào)節(jié)裝置(例如反射計)以確定可檢測產(chǎn)物是否已經(jīng)形成。
提供任選的化驗終點指示視窗38，它通過例如微孔載體1內(nèi)染料的出現(xiàn)來指示化驗終止的時刻，該染料位于化驗指示視窗38的上游和視窗37下面微孔載體1部分和捕捉區(qū)7的下游的微孔載體1內(nèi)。當標本通過捕捉區(qū)時，它將染料帶到化驗終止指示視窗。如圖18所示，在另一個實施例中，捕捉區(qū)通道6任選地包括一個制品15，該制品與血液、血漿、血清或其它體液中一般存在的任何物質(zhì)反應，產(chǎn)生可見的產(chǎn)物。可將該結構設置在視窗37或化驗終止指示視窗38下的微孔載體1上。
為說明的目的，圖17A描述的裝置具有一個觀察捕捉區(qū)的視窗和化驗終止指示視窗。在優(yōu)選裝置內(nèi)有一個沿頂層30橫向延伸的視窗，以便能同時觀察到所有反應結果。
由圖17A到17D應注意的是，標本輸送通道18貫穿其全長是均勻的，薄膜1很好地延伸到輸送通道。還應注意的是位于標本輸送通道18下面的薄膜部分的微孔結構被破壞，以阻止標本沿著薄膜的孔隙蔓延。
下面將描述本發(fā)明的第二方面。如上所述，可采用本發(fā)明的裝置來分析多種液體標本，特別是生物標本，可利用能發(fā)出檢測信號的標記反應物，通過競爭性或夾心類型的傳統(tǒng)抗原/抗體反應來對這些生物標本進行分析。熟練的技術人員將認識到本發(fā)明的裝置有若干種應用。
目前可以預期的是本發(fā)明的主要用途是用于檢測心臟分析物存在的全血診斷，這些分析物例如肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白T、肌紅蛋白、CK-MB、肌球蛋白輕鏈、脂肪酸結合蛋白、糖原磷酸化酶BB、肌動蛋白以及當心臟組織隨著例如絞痛或心肌梗死的缺血毛病而惡化時在血液中所發(fā)現(xiàn)的任何其它已知分析物的基質(zhì)。因此，將本發(fā)明主要描述為在心臟病診斷中的應用。然而，通過免疫和其它化驗形式(它利用在本發(fā)明裝置的層析流體流動中的血漿從紅細胞的分離)，該裝置適于用來檢測更多種類的分析物。事實上，將從下面看到，通過在裝置內(nèi)的每一個有效分離流體路徑中設置特定化驗部件，可將一個裝置構造為能執(zhí)行多于一種形式的多種化驗，例如免疫化驗和酶基化驗。
本發(fā)明的結構對于為檢測CK-MB、肌紅蛋白、肌球蛋白輕鏈、肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白C、肌鈣蛋白T以及至少含兩種肌鈣蛋白亞基的肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白C、肌鈣蛋白T的復合物(如美國專利5747274、5290678和5710008所述，在此通過引入這些文獻而結合其中的相關部分)而分析全血、血清和血漿是特別有用的。
由圖17A、17B、17C和17D注意到，上述裝置的輸送通道18進入環(huán)流通道19的入口前有一個角度。這使縮短整個薄膜1的全長成為可能。還應注意的是，有一個微孔載體1的延長部分，它擴展了標本輸送通道18的全長。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)微孔載體(薄膜)1的長度可以縮短到僅從標本環(huán)流通道下面的部分延伸到從標本輸送通道18、到標本環(huán)流通道19和到薄膜上限定流體路徑所必需遠的地方。擴展到標本輸送通道所需的薄膜1的任何微小延長部分105都具有被破壞的微孔結構，這樣標本不會流過薄膜，并由此流體的路徑是從標本輸送通道進入標本環(huán)流通道，然后到薄膜上。
標本輸送通道18既可以是直的，也可以包含一個角度。
本發(fā)明裝置的另一個優(yōu)點是，在(橫)截面上減小輸送通道18進入環(huán)流通道19的部分，由此就存在標本進入標本輸送通道18的具有更小尺寸那部分的毛細運動。該結構的具體優(yōu)點是，事實上，具有較大容積的標本輸送通道18部分被設計成能容納進行分析所需的標本的精確體積。
如下文所述，視窗設置將使操作者能完全控制整個操作。
如上所述，本發(fā)明的一個改進是裝置微孔載體1尺寸的縮小，這降低了成本，并避免了在標本輸送通道18的區(qū)域內(nèi)去除與標本接觸的薄膜部位的微孔結構的需要，例如可通過印刷一種特定的墨水。進一步的改進是如上所述的具有體積輸送裝置的標本輸送通道，其中一旦標本將標本輸送通道18充滿到預定體積，全部體積的標本就排空到標本環(huán)流通道19中，以便開始免疫化驗。位于或鄰近標本輸送通道和標本環(huán)流通道19結合處的任選視窗91用于指示已向裝置加入了足量標本。
圖18表示本發(fā)明的一個干燥的微孔載體層1(也稱作薄膜1)，將它設計成用于檢測一種或多種分析物的全血分析，它利用多克隆或單克隆抗體對，并標記選定抗體對中的一方，通過抗原和抗體對(在經(jīng)典抗原/抗體反應中，它們與分析物上不同的抗原決定簇反應)之間的反應而進行分析。
該圖示出了載體層1，其中該層的選定部分或劃定界面的微孔結構被破壞，以便留下一個限定微孔區(qū)，該區(qū)包括具有邊緣11的半圓形檢測區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，該捕捉區(qū)通道在末端12處封閉。邊緣11包括微小延長部分105，在裝配裝置時該延伸部分與位于它上面的標本輸送通道18和標本環(huán)流通道19的接合處配準，這在圖21的剖視圖中可清楚地看到。該延長部分105與待測流體接觸。該延伸部分的微孔結構也被破壞。假如通道和將薄膜固定在一定位置的相應結構限定了流體從標本輸送通道進入標本環(huán)流通道然后到薄膜上的路徑，薄膜部分以及附帶的延長部分105可縮小到非常小的尺寸，該延伸部分在標本環(huán)流通道外向著標本輸送通道延伸。此處描述的各種毛細圈閉和空腔一起保持該限定的流體路徑。能達到前述流體路徑部分的其它變形都包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
用于全血分析的薄膜1優(yōu)選為硝化纖維素或等效材料，這些材料能層析分離紅細胞形成紅細胞前緣13和位于其下游的血漿前緣14。對于其它液體標本的分析，其它材料則是優(yōu)選的。
檢測區(qū)3含有帶有可測標記物5的檢測抗體4，如果分析物存在，該檢測抗體就與分析物反應，形成標記抗體/抗原復合物。
盡管為了方便起見，只示出了一個抗體，但檢測區(qū)3可以含有若干個標記抗體。
抗體4是可移動的，即它是通過任何幾種已知方式可移動地附著在檢測區(qū)3內(nèi)，因此標記抗體/分析物復合物一旦形成，它就自由地向下游移動進入捕捉區(qū)通道6，并與橫跨捕捉區(qū)通道6固定的捕捉抗體7反應，形成可測反應產(chǎn)物。
再一次為方便起見，僅示出了一條捕捉抗體檢測線7，但可有多條這樣的檢測線，對應于每種待測分析物有一條檢測線。
捕捉區(qū)通道6可任選地含有制品15，該制品能與待測流體中經(jīng)常出現(xiàn)的任何物質(zhì)反應，產(chǎn)生一種可見的控制產(chǎn)物?？刂品磻氖褂檬侨芜x的，但這是優(yōu)選的。該反應表示流體已通過捕捉區(qū)，并起化驗終止指示劑的作用。
干燥的微孔載體層1(也稱之為薄膜1)僅需要大到足夠包含圖18所示的部件，而并不需要延伸到含標本輸送通道的裝置部分。將從下面看到，將該裝置成形為能適合于較小的干燥微孔載體層1，但仍能達到本發(fā)明的目的。通過減少為裝置所需的干燥微孔薄膜的數(shù)量從而降低了材料成本。該干燥微孔載體層的縮小尺寸的進一步優(yōu)點將在下面注解。
圖19A表示頂層16的底表面23的結構，該底表面將與底層28的頂表面配準，如圖19B所示，并在區(qū)域103處將圖18的薄膜1夾在兩者之間，以提供本發(fā)明的一個實施例。
頂層16有一個施加標本的通孔17。該通孔與標本輸送通道18有效連通，而標本輸送通道與標本環(huán)流通道19連通。標本輸送通道18具有限定通道的側(cè)壁，以及位于該側(cè)壁之外的毛細圈閉23，以便將標本限制在通道內(nèi)，并阻止標本在并列的頂層底表面和底層頂表面之間流動。這在圖20中的剖視圖中示出。為使標本環(huán)流通道19與圖18的半圓形檢測區(qū)3的邊緣11相符，將標本環(huán)流通道19表示為弧形結構。
標本環(huán)流通道19在兩個末端20處封閉。該標本環(huán)流通道由內(nèi)壁21和外壁22構成，并由毛細圈閉23環(huán)繞，它用于保證標本流動是從邊緣11的所有位點進入圖18的檢測區(qū)3，并然后由捕捉通道的入口端6a進入捕捉通道6。
圖19B表示底層28的頂表面的結構。一個凹入進底層28頂表面98的平坦的矩形區(qū)域103固定薄膜1。從頂表面98的區(qū)域103深度足以使薄膜1的頂表面與頂表面98處在同一水平上。通過本發(fā)明可以預期區(qū)域103的其它結構，例如它延伸到頂部28的邊緣。在另一個實施例中，不設置凹穴，而是將頂層16和底層28設計成以合適的方位固定薄膜1。這僅需要底層和頂層與二者之間的薄膜一起來限定從通孔17到薄膜通道12的末端的流體路徑。因而各通道的厚度是可調(diào)的。
將薄膜1設置到空腔102的接觸面99上，該空腔位于標本輸送通道18和標本環(huán)流通道19之間的界面上。圖30C示出了三維表示的、參與傳輸裝置部件以及其功能之間關系的空腔。當為裝置的實施而對頂層16和底層28進行定位時，頂層16底表面內(nèi)的標本輸送通道沿延長部分101而過，直至接觸到環(huán)流通道19?？涨?02的相對位置、側(cè)面99與薄膜的接合處以及上述標本輸送通道18和標本環(huán)流通道19的接合處形成了一個導管，因此流體從標本輸送通道18流入薄膜上面的標本環(huán)流通道19。因為薄膜1和側(cè)面99之間的連接被來自其它表面接觸(它們能提供流體備用毛細導管)的空氣所隔離，因此流體的流動限制在標本環(huán)流通道19和在薄膜1上。標本輸送通道18的側(cè)壁為毛細圈閉23所環(huán)繞，并從通孔17向著標本環(huán)流通道19延伸，該輸送通道18的側(cè)壁沿著延長部分101延伸，由此頂層16底表面的毛細圈閉23與底層28頂表面的空腔102部分相符合。下面將參照剖視圖和圖20-23，對這些關系作進一步說明。同樣地，側(cè)壁和毛細圈閉在空氣接合處終止，并也阻止流體在標本輸送通道18的側(cè)壁之外流動，并使流體由于毛細作用而繼續(xù)流到標本環(huán)流通道19中。
圖20、21、22和23分別是圖19A沿線A-A、B-B、C-C和D-D的剖視圖。相同附圖標記具有相同意義。尺寸(mm)僅用于說明而不適合表示比例。圖20表示標本輸送通道18，它在頂層16內(nèi)形成毛細凹穴，并由裝置底層28頂表面的并置部分形成的底壁進一步限定，再進一步由每側(cè)的側(cè)壁所限定，該側(cè)壁進一步被毛細圈閉23所環(huán)繞，以便將流體的流動容納在通道內(nèi)。毛細圈閉的尺寸范圍在通道每側(cè)邊是任選的，但它可延長到或幾乎延伸到頂層的周邊。
圖21表示沿標本輸送通道18方向的縱斷[剖]面，在此標本輸送通道18接觸到標本環(huán)流通道19，圖21還進一步表示該處下方的薄膜以及它與空腔102側(cè)面99的接觸(如圖19B所指)。如上所示，薄膜是這樣放置的，它使僅來自標本輸送通道的導管進入標本環(huán)流通道，并然后進入到薄膜上，因為沒有其它可能來自標本的導管從該區(qū)域延伸，因此除標本輸送通道18的壁厚之外都由毛細圈閉23在兩側(cè)限定，這些將在下面作進一步描述。標本輸送通道的底壁僅在側(cè)面99處與薄膜邊緣接觸(如圖19B所示)，由此利用向下并向底層28頂表面的延長部分101側(cè)壁延伸的空腔102，空氣隔離了薄膜與裝置的任何其它部分的接觸。因此，將流體流動限制在其規(guī)定的通道內(nèi)。如圖18中所示的標本輸送通道的微小延長部分105，在其與標本環(huán)流通道19與空腔102的相鄰側(cè)面99的接合處，它與薄膜1在標本輸送通道下面延伸的部分相符。該延長部分105可以是開口的，或最好通過破壞其微孔結構來阻塞它，例如可通過印刷一種特殊墨水。其目的是為了阻止血液流到薄膜1所限定的標本路徑的外面，并為了限定從標本輸送通道到標本環(huán)流通道、然后到薄膜上的流體路徑。
圖22表示在標本輸送通道18伸入空腔102的延長部分101(如圖19B中所指)的位置、橫向穿過標本輸送通道18的裝置剖視圖。與毛細圈閉23結合的空腔102一起配合，這樣流體導管被限定到標本輸送通道18內(nèi)，在此該標本輸送通道隨后接觸到薄膜1上的標本環(huán)流通道19。標本輸送通道18的側(cè)壁之間的寬度限制在延長部分101的寬度范圍內(nèi)，這樣這些側(cè)壁的外側(cè)面接觸到毛細圈閉23和空腔102，用以阻止任何液體在標本輸送通道18的側(cè)壁層之外流動。在標本輸送通道18外部的毛細圈閉23的寬度可在制造裝置過程中可改變。
圖23表示標本環(huán)流通道19的剖視圖。在操作時，標本進入標本環(huán)流通道19，并由于毛細作用快速的移動到標本環(huán)流通道19的末端20。一旦通道被充滿，標本接觸到所有沿著標本環(huán)流通道19的薄膜1，并基本上同時從標本環(huán)流通道19的整個圓弧傳遞到薄膜上，到邊緣11上，再進入檢測區(qū)3。
圖24與圖18類似，除了檢測區(qū)在形狀上是矩形的，并且外接于邊緣11的標本環(huán)流通道19也是近似的矩形。如同圖18中一樣，示出了裝置具有一種可移動的標記檢測抗體4和5以及一種固定的捕捉抗體7。假設沒有大量的交叉反應，圖24的裝置可用于檢測一種或多種分析物。
圖25表示本發(fā)明目前優(yōu)選的薄膜1的結構，其中利用生物素/鏈霉親和素來診斷全血，以檢測三種分析物的存在。這在此前的圖11中已經(jīng)描述了，除了在薄膜1與標本輸送通道18和標本環(huán)流通道19間接合處接觸的部分有一個微小的延長部分105?？蓮那懊婧拖旅娴恼f明中更容易理解頂層通道的結構。在該圖中，相同的附圖標記具有與其它圖中相同的意義。采用該設計可確定一個少量標本中若干種分析物的存在，這些分析物例如肌紅蛋白、肌鈣蛋白I或T和CK-MB。
薄膜1形成有3條不同路徑，每種分別由3個分離檢測區(qū)3a、3b和3c的邊緣11a、11b和11c導入的分析物對應于一條路徑。檢測區(qū)由阻斷塊24分離。對整個操作區(qū)域進行構造，使得能在裝置頂層16底表面上提供3個檢測區(qū)3a、3b和3c，這3個檢測區(qū)在其邊緣11a、11b和11c與標本環(huán)流通道19有效連通。檢測區(qū)3a、3b和3c與相應捕捉區(qū)通道的相應入口端6a、6b和6c有效連通。
檢測區(qū)3a含有兩種標記抗體，例如對應于CK-MB的生物素標記抗體和對應于CK-MB的金標記抗體。
通常，在圖25中黑圈表示金標記抗體，而空圈表示生物素標記抗體。為了不使圖混亂，就不給出表示這些檢測抗體的附圖標記。
作為圖25的裝置操作過程中血漿從紅細胞分離的例子，在3個檢測區(qū)3a、3b和3c的每個區(qū)中，紅細胞前緣分別表示為13a、13b和13c，相應血漿前緣的位置分別表示為14a、14b和14c。
如果標本中存在CK-MB，它們形成的復合物就從入口6a進入捕捉通道，最終與位于鏈霉親和素檢測線7a的鏈霉親和素反應，生成可見的產(chǎn)物。
在圖中所示的分離路徑中發(fā)生與例如肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T和與肌紅蛋白的其它分析物的類似反應。應用傳統(tǒng)抗原抗體反應可類似地檢測相同或其它分析物。
圖26通過提供30c來進一步解釋本發(fā)明，并展示其多功能性。
圖26表示本發(fā)明為檢測例如肌鈣蛋白I的分析物的全血分析而設計的一種微孔載體層1。該圖示出了微孔載體層1，其中，在某些區(qū)域使載體層的微孔結構遭到破壞，以便限定檢測區(qū)3和在終端12處封閉的捕捉區(qū)6。優(yōu)選為硝化纖維素或等效材料的薄膜1層析地分離紅細胞，形成紅細胞前緣13和血漿前緣14。在本發(fā)明的該實施例中，檢測區(qū)3包含標記檢測抗體4，它由標記物5所標記。如果分析物存在，該抗體就與分析物反應，形成標記抗體/抗原復合物。
標記抗體4是可移動的，即它們通過任何幾種已知方式可移動地附著在檢測區(qū)3中，因此標記抗體/分析物復合物一旦形成，它就自由地向下游移動到捕捉區(qū)通道6，以便與橫跨捕捉區(qū)通道6固定的檢測線7上的捕捉抗體反應，生成可測反應產(chǎn)物。
捕捉區(qū)6可任選地包括制品15，它與血液、血漿、血清或其它體液中通常存在的任何物質(zhì)反應，生成可見的產(chǎn)物。控制反應的使用是任選的，但這是優(yōu)選的，由此操作者知道已經(jīng)向裝置中施加了足夠的血液或其它液體，以便使診斷反應開始。
應注意的是檢測區(qū)3和捕捉區(qū)通道6有效連通，即檢測區(qū)3中的流體由于毛細作用而直接通過入口端6a進入捕捉區(qū)通道6。
還應注意的是檢測區(qū)3具有半圓形的幾何形狀以及一個弧形邊緣11。該圓弧的中心(在此處，檢測區(qū)與捕捉區(qū)通道6有效連通)可認為是檢測區(qū)3的第二或相對端，流體通過該圓弧中心流入捕捉區(qū)通道6的入口端6a。由于該結構，從捕捉區(qū)通道6的入口端6a到邊緣11上的每個位點基本上等距離，檢測區(qū)通道3內(nèi)所有的流體均勻地流入捕捉區(qū)通道6，并且標本的連貫部分在相同時間到達入口端6a。結合此處所展示的對頂層的描述，將更為清楚地理解來自若干個方向的流動的均勻性。
本發(fā)明裝置的主要特征是，當血漿流動時，即它流過檢測區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，并到達捕捉抗體檢測線7時，僅有很少或沒有象現(xiàn)有技術結構中那樣的標記抗體/分析物復合物截流在檢測區(qū)3中。相反，從檢測區(qū)3到捕捉通道區(qū)6存在快速而有效的流體毛細流動。捕捉抗體7與標記抗體/分析物復合物反應，并將其富集起來，形成最有效的可測產(chǎn)物。該新結構的一個有利效果是診斷裝置的尺寸可以減到最小。
在本發(fā)明的裝置中可以利用任何熟練技術人員能得到的各種標記物。金屬和酶標記物是優(yōu)選的。金屬標記物由于其顯著的靈敏性是特別優(yōu)選的。在金屬中，金是最優(yōu)選的，主要是因為金已廣泛用到該類型的反應中，以及它的性質(zhì)已被很好地了解。另外，根據(jù)已知方法，通過使用可溶的銀鹽和還原劑能夠增強金的信號，以使其變得容易可見。金標記物作為催化劑，它將銀鹽還原成金屬銀，該金屬銀沉淀為可見的產(chǎn)物。典型的反應對是銀的乳酸鹽和氫醌，銀的乳酸鹽作為可還原銀離子的來源，氫醌作為還原劑。金屬銀圍繞每個金顆粒形成容易辨別的黑色沉淀。
盡管可以根據(jù)已被廣泛了解的因素(例如分析物濃度和反應物的親合力)容許可估計的變化，但本發(fā)明中所用金標記抗體的優(yōu)選粒徑大約從35到65nm。
如果采用例如為辣根過氧化物酶的酶標記物，可依據(jù)標準過程(程序)通過加入過氧化氫和例如為鄰苯二胺的染料檢測反應。
在檢測區(qū)內(nèi)有一個預處理區(qū)，盡管這不是本發(fā)明的必要特征。采用預處理區(qū)來除去血液中存在的干擾預定反應或使預定反應難以檢測的物質(zhì)。例如，如果將該裝置用于檢測心臟分析物，典型的干擾物質(zhì)是肌酸激酶和CK-MM的異構體。與異構體CK-MB對應的抗體將與CK-MM發(fā)生交叉反應，從而給出錯誤的讀數(shù)?？赏ㄟ^如下辦法來避免上述問題在預處理區(qū)(該預處理區(qū)位于與CK-MB對應的可移動抗體的上游)內(nèi)設置足夠的對應于CK-MM的固定抗體，由此所有CK-MM在流動標本到達檢測抗體前被除去。
圖26的裝置使用一種或多種標記檢測抗體和位于固定捕捉抗體檢測線的捕捉抗體。當采用若干種標記檢測物時，必需注意避免干擾的交叉反應。將抗體設置在不止一個的檢測區(qū)并與它們特異性的分析物反應通常是最好的。
圖26和27的裝置也準備采用生物素/抗生物素蛋白反應，同時利用上面所述的變型。在目前提供給圖29裝置的優(yōu)選變型中，將生物素標記抗體和金標記抗體可移動地設置在檢測區(qū)3中，在該檢測區(qū)，它們中的每一個與分析物上的不同抗原決定簇反應，生成由生物素標記抗體/分析物/金標記抗體組成的三元復合物，由于毛細作用，該復合物移入并穿過捕捉通道區(qū)6，在該捕捉通道區(qū)內(nèi)復合物與抗生物素蛋白或鏈霉親和素反應，以便富集并形成可測反應產(chǎn)物。
當然，本發(fā)明采用的抗體既可以是單克隆的，也可以是多克隆的。類似地，也可采用生物素/抗生物素蛋白反應的等效反應。在此提及的所有試劑可由等效物替代，在此僅是說明性的而不是本發(fā)明的限制。
熟練的技術人員可以認識到，任何將紅細胞和血漿從全血中層析地分離出來的微孔膜在本發(fā)明中都可使用。然而，因為硝化纖維素能以適當成本得到，因此它是優(yōu)選的。在層析分析以及相關領域使用硝化纖維素已有多年，所以科學家和技術人員都熟悉它的性質(zhì)。商業(yè)可得的硝化纖維素片材能容易地形成具有任何選定通道結構的任何選定形式。
可將本發(fā)明的硝化纖維素薄膜表征為海綿狀的，它具有許多內(nèi)部相連的微孔，微孔的大小和尺寸能在薄膜內(nèi)引起毛細力。這使觀察中的生物液體能沿著選定路徑移動。
為了本發(fā)明實際操作中血漿與紅細胞的分離，各部件的區(qū)域、幾何形狀和尺寸是這樣選定的，當液體標本沿著預先設計的路徑移動時，在預定區(qū)域發(fā)生預期的反應。對于全血心臟診斷，根據(jù)紅細胞液流和血漿液流的前緣、預期反應的動力、抗體對其相應抗原決定簇的親合力、以及為熟練技術人員所公知或通過經(jīng)典化驗方法容易確定的其它因素來選定這些區(qū)域。
圖27表示為檢測3種分析物而具有3條流體路徑的替換微孔薄膜結構。該薄膜的結構和操作將由其它裝置操作的說明而變得清楚。
雖然如前所述，將本發(fā)明的診斷裝置設計成能檢測不止一種分析物是優(yōu)選的，就可能將它們設計成具有一條捕捉區(qū)通道和多條捕捉檢測線，每條線對應一種分析物，或具有多條捕捉區(qū)通道，每條通道具有一個捕捉檢測線。然而，后者的設計由于要增加標本體積以保證在所有通道內(nèi)都發(fā)生反應，所以它不是優(yōu)選的。這消除了本發(fā)明的主要方面，即使用最少量的標本就能得到有用的結果。
僅在某種程度上但不能完全緩解問題的折衷辦法是將通道作的盡可能小，并將它們設計成相互間盡可能接近。然而，因為很難從一個通道中的捕捉檢測線區(qū)別另一個通道中的捕捉檢測線，因此通道的接近度增加了有把握地讀取結果的難度。
本發(fā)明的裝置設置有多個通道，它具有包括化驗通道和/或一個負控制通道和正控制通道的不止一個通道。多個通道中的每一個具有不止一條的捕捉檢測線。該設計對于熟練的技術人員是容易明白的。
一個通道，通常是中間的通道僅含有與所懷疑的分析物相對應的固定抗體。正控制通道在進入通道的入口處含有可移動標記抗體和在通道深處含有固定抗體。負控制通道含有固定抗體，但其僅限制在入口處，以阻止化驗中的標本進入通道。將負化驗通道設計成具有穿過支持層的進入孔，用以加入不含分析物的物質(zhì)，例如緩沖液，它將向捕捉抗體遷移。
本發(fā)明的產(chǎn)品和方法除具有上面詳細描述的化驗心臟分析物的價值外，它還可以用到其它的醫(yī)療操作中，例如妊娠或排卵化驗。該裝置和方法對由特定病毒引起的感染化驗特別有用。對于這種用途，它們可被設計成競爭性和夾心分析。它們可用于化驗抗原、抗體、體表抗原以及病毒粒子，例如AIDS病毒的gp120。
此外，該產(chǎn)品可用于化驗包括亂用藥物的藥品。
在本發(fā)明實驗中所采用的各種診斷方法中進行的反應對于本領域熟練技術人員通常是非常公知的。大多數(shù)診斷方法是以較新和有用形式實施的ELISA化驗。本發(fā)明的優(yōu)點是其提供更新和有用的形式，通過該形式可使反應在小而又可手提的儀器中快速而有效地進行，并使用少量的化驗液體，同時兼使操縱者對結果有更大的把握。
雖然前面的描述已經(jīng)公開了在檢測區(qū)3可移動地附著了一種或更多抗體，但檢測抗體以及其它試劑的其它位置也包含在本發(fā)明中。例如，可以提供凍干小球形式的檢測抗體，例如一個較大的小球或多個較小的小球，將它們設置在薄膜上游的流體路徑內(nèi)，這樣小球溶解在流體中。
這些小球非限制性的例子在共同擁有和共同未決的申請(美國Attorney’s Docket No.1112-1-999，1999年7月14日申請)中已經(jīng)描述了。該共同未決的申請公開了形成多個均勻的、凍干的、剛性的且不含試劑的干凈球體的方法，其中每個球體含有碳水化合物基質(zhì)，并具有分散在其中的至少一個測定體液的一個或多個抗原存在的抗體，該方法包括形成碳水化合物和抗體試劑的干凈不含水的溶液，形成均勻的溶液液滴，并以一定的速度將液滴加到一個容器內(nèi)的液氮中，這樣在液氮中每個液滴形成分離的冷凍球體；將冷凍球體保持在容器中，并用液氮覆蓋；凍干該冷凍球體，除去液氮形成干燥球體。
將小球設置在標本輸送通道、標本環(huán)流通道內(nèi)或二者的接合處；在標本輸送通道內(nèi)或在標本輸送通道18與標本環(huán)流通道19的接合處設置一個小空腔，用以固定物質(zhì)。在另一個實施例中，抗體以凍干的形式附著在通道內(nèi)。還可以提供其它試劑，例如如上所述的用于除去干擾物質(zhì)的試劑。另外，為執(zhí)行不止一個分析而在薄膜內(nèi)具有不止一條流體路徑的裝置中，分析所共用的試劑設置在薄膜前方的流體路徑內(nèi)，而對應于每個分析的特異性試劑則設置在如上所述的特定薄膜檢測區(qū)內(nèi)。這些多樣結構也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
如圖28A和28B中所示，為了提供充滿裝置流體路徑的足夠標本，并能進行上述實驗，將裝置頂層16底表面內(nèi)的標本輸送通道18設計成具有預先選定的容量。將標本加到通孔17上，標本從離通孔17最近的一端開始并向著對側(cè)端充滿標本輸送通道。一旦標本輸送通道充滿，就加入了預選體積的標本。如下文所述，設置一個視窗91，用來指示標本輸送通道已經(jīng)被充滿；頂層或位于標本輸送通道上方的部分可由透明材料制成，這樣可容易地觀察到充滿過程。此外，如圖28A中的這種裝置的例子所示，頂層16內(nèi)的標本輸送通道18是這樣設計的一旦標本輸送通道被標本充滿到預選體積，如上所述，在通向較窄的毛細通道和通向標本環(huán)流通道19的通道的對側(cè)端處，標本的移動前鋒與狹窄的收斂管道92的接觸引起了標本輸送通道內(nèi)的標本由于毛細作用而被導出標本輸送通道18，并進入標本環(huán)流通道19，然后到薄膜1上。圖28B表示圖28A的裝置沿剖視標記E-E的剖視圖，它示出了標本施加通孔17、標本輸送通道18和位于標本輸送通道18的末端與標本環(huán)流通道19之間的接合處的視窗91，該視窗用于指示標本輸送通道18已被用于化驗的足量標本所充滿。
可任選地將任選視窗91設計成毛細通道，它位于頂層頂表面，并具有喇叭口部分，以便能指示該位置全血的出現(xiàn)。視窗的其它方案也包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。如上所述，替換方案提供了一個透明體，這樣就可觀察標本輸送通道的充滿過程。在任何一個例子中，當視窗指示標本輸送通道已充滿或通過對整個標本輸送通道被充滿的直接觀察，就停止向通孔施加標本。
圖29是組裝的診斷裝置的透視頂視圖，圖30A-C分別表示頂層16、薄膜1和底層28的透視圖。所說明的裝置適于診斷三種分析物。將微孔載體設計成具有3個檢測區(qū)50、51和52，這三個檢測區(qū)分別與三個捕捉區(qū)通道27a、27b和27c有效連通。為簡單起見，該圖未包括抗體、紅細胞前緣、血漿前緣和該新裝置的其它部件。這些部件已在前面的附圖中示出。
頂層16具有一個通孔17，該通孔可以是圓錐形的，它從頂層頂表面穿入到內(nèi)表面，該通孔與淺而又狹窄的標本輸送通道18有效連通，該標本輸送通道18與在頂層16底表面形成的淺而又狹窄的標本環(huán)流通道19連通，該標本環(huán)流通道具有弧形的幾何形狀，以便與檢測區(qū)50、51和52的弧形邊緣11相符。環(huán)流通道19在兩個末端20處封閉。任選地，可為標本環(huán)流通道末端的延長部分53設置一個上方的視窗，使其作為已向裝置加入了足夠標本的指示器。
參照圖30A和圖30C，頂層16通過銷釘34連接到支持層28上，該銷釘是進入相應孔35的壓配合。可采用其它任何等效的連接方式，并且層16和層28兩層被永久地或可拆卸地固定。
在圖30B中示出了具有例如為聚酯膜的襯里29的微孔載體1。該微孔載體固定在層16和28之間的任選凹入?yún)^(qū)域內(nèi)，這樣薄膜接觸到空腔102的側(cè)面。任何位于頂層16和底層28之間的這種薄膜1的結構都包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，只要存在通過它的有效路徑，從通孔17加入的流體就能穿過輸送通道、環(huán)流通道19、檢測區(qū)、捕捉區(qū)通道以及分別到達捕捉區(qū)通道27a、27b和27c的封閉端。對于三種分析物的檢測，圖30B中示出的微孔薄膜1與圖25中的微孔薄膜結構類似。因此該薄膜包含三個檢測區(qū)50、51和52，這些檢測區(qū)分別與捕捉區(qū)通道27a、27b和27c連通。檢測區(qū)的弧形邊緣11遍布環(huán)流通道19的內(nèi)壁21，因此當流體的流動終止于末端20時，流體由于毛細作用而進入到檢測區(qū)50、51和52。
現(xiàn)在，毛細圈閉的用途就非常明顯了。當缺少毛細圈閉23時，如果微孔載體1與頂層16的平坦的底表面相接觸，則環(huán)流通道19內(nèi)的流體將在該底表面和微孔載體1之間流動，而不是僅在其預選的路徑內(nèi)從通孔17穿過薄膜、進入捕捉區(qū)通道的末端。流體終止于環(huán)流通道末端，這使控制標本的量成為可能。如上所述，設置位于標本環(huán)流通道任選延長部分53上方的視窗39，它用于指示已經(jīng)加入了充滿通道的足量標本。也可設置如圖28A所示的用于指示已施加足量標本體積的視窗91。
如果頂層16透明，則可見反應產(chǎn)物的生成將容易顯示。如果頂層16不透明，則設置一個或多個視窗，在此一個表示為38，以及一個任選的化驗視窗37。如圖30A所示的這些視窗將與捕捉區(qū)通道配準，這樣操作者就能觀察有色產(chǎn)物的生成或調(diào)節(jié)裝置(例如反射計)以確定是否已生成可測產(chǎn)物。
該裝置具有用于觀察捕捉區(qū)每種分析物的分離開的觀察窗。在優(yōu)選裝置中，頂表面30具有一個橫向延伸的視窗，這樣能同時觀察到所有反應結果。此外，對應于標本環(huán)流通道下方的延長部分(圖30B)，還有一個任選的視窗39，該視窗用作已加入充滿裝置所需的足夠標本的指示器。在該任選視窗下標本(特別是血液)的出現(xiàn)表示已經(jīng)加入了足量標本。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是，不管打算測量一種、兩種或3種分析物，裝置都具有相同的尺寸。當然，在每種情況下，將有差別地設計微孔載體層1。然而，頂層16和底層28無需為適應差別設計的載體層1而發(fā)生任何變化。
以下將看到所描述的是一種裝置和方法，它們能進行液體標本內(nèi)成分的檢測，例如利用競爭性或夾心分析中的酶或直接標記物，通過抗原/抗體反應檢測全血、血清或血漿中的心臟分析物。在本發(fā)明的裝置中，試劑沿著由支持部件和薄膜的不同平面內(nèi)相繼連通的通道形成的路徑移動。
當能得到各種網(wǎng)眼尺寸的多種硝化纖維素材料時，目前優(yōu)選的微孔載體是那些能阻止大于3到12μm的顆粒通過的材料，如果將它用作過濾器，它就從垂直流動到薄膜水平表面的液流中過濾顆粒。在本發(fā)明的實驗中，具有大約5到12μm、最好為3到8μm孔徑的薄膜是優(yōu)選的。一些變化是可能的。然而，隨著孔徑減小，薄膜內(nèi)流體的流動性降低，因此增加了診斷所需的時間。如果孔太大，通過時間減少，結果使反應物沒有足夠的時間相互接觸發(fā)生診斷反應，或發(fā)展到有限程度而不能提供預期信息。
具有支持聚酯膜或其它膜的硝化纖維素薄膜是商業(yè)可得的。由于無支持的薄膜在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中傾向于非常易碎、容易受到破壞和難于處理，所以這種硝化纖維素薄膜對于本發(fā)明中的使用是優(yōu)選的。此外，該支持膜對于流動的流體是不可滲透的，因此它們不會干擾液體標本穿過本發(fā)明裝置的選定路徑。這樣一種具有多種孔徑的薄膜可從德國Gerbershausen的Gerbermenbrane獲得。
可通過標準技術制備本發(fā)明中使用的抗體。例如參見1977年4月出版的由Falfre，Howe，Milstein等人發(fā)表的Nature Vol.266，7，550-552。在此通過引用將結合該論文在單克隆抗體制備方面的有關公開。
將抗體固定到例如硝化纖維素的基底的方法是公知的，并在本發(fā)明的裝置生產(chǎn)過程中是合用的。硝化纖維素對于蛋白質(zhì)是渴望的粘合劑。因此，僅需將固定的捕捉抗體施加到預定區(qū)域中的捕捉區(qū)。通過使用另一種例如牛血清清蛋白的蛋白質(zhì)首先使檢測區(qū)飽和，將標記檢測抗體可移動地添加到薄膜上。如上所述，抗體和其它試劑可附著或作為小球放置在薄膜前方的液槽中。當分析使用的標本是全血，并期望進行紅細胞與血漿的分離時，該裝置中使用的試劑必需不能引起標本紅細胞的溶胞，才能進行分離。
可通過本領域已經(jīng)公知的方法容易地制造本發(fā)明的裝置。
如上所述，利用本發(fā)明的裝置及其公開的修改可執(zhí)行其它分析操作。這包括定性和定量分析，包括免疫測定和非免疫測定類型。酶基反應，例如全血中葡萄糖的定量分析，它利用葡萄糖氧化酶和過氧化物酶，使用適當?shù)姆磻锖桶l(fā)色底物以產(chǎn)生與標本中葡萄糖水平呈比例的顏色，可將該分析設計成利用本發(fā)明的裝置進行化驗。熟練的技術人員能意識到本裝置對于其它分析形式的適應性。
下面描述本發(fā)明的第三方面。如上所述，本發(fā)明的裝置可用于分析各種液體標本，特別是生物標本，它通過競爭性或夾心型的傳統(tǒng)抗原/抗體反應并利用能發(fā)出可測信號的標記反應物對生物標本進行分析。熟練的技術人員能意識到本發(fā)明裝置的若干種應用。
目前可以預期的是該裝置主要用途是用于檢測心臟分析物存在的全血診斷，這些分析物例如肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白T、肌紅蛋白、CK-MB、肌球蛋白輕鏈、脂肪酸結合蛋白、糖原磷酸化酶BB、肌動蛋白以及當心臟組織隨著例如絞痛或心肌梗死的缺血毛病而惡化時在血液中所發(fā)現(xiàn)的其它任何已知分析物基質(zhì)。因此，將本發(fā)明主要描述為用在心臟病診斷中。然而，通過免疫形式和利用本發(fā)明裝置層析流體流動中的血漿從紅細胞分離的其它分析形式，該裝置適于檢測多種分析物。實際上，在下面將看到，通過在裝置內(nèi)有效的每個分離流體路徑中設置特定分析部件，可將裝置構造為能執(zhí)行不只一種形式的多個分析，例如免疫測定和酶基分析。
本發(fā)明的裝置對分析血液、血清和血漿尤其有用，以便檢測CK-MB、肌紅蛋白、肌球蛋白輕鏈、肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白C、肌鈣蛋白T以及至少含兩種肌鈣蛋白亞基的由肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白C和肌鈣蛋白T組成的復合物，如美國專利5747274、5290678和5710008所述，在此通過引入這些文獻而結合其中的相關部分。
圖31表示本發(fā)明的干燥微孔載體層1(也同義地稱為薄膜1)，將它構造為能用于全血分析，以便通過分析物和抗體對間的反應(在經(jīng)典的抗原/抗體反應中抗原/抗體對能與分析物上不同的抗原決定簇反應)，利用多克隆或單克隆抗體對(所選抗體對中的一方被標記)檢測一種分析物或多種分析物。
該圖示出了載體層1，其中載體層選定部分的微孔結構被破壞，僅留下一個微孔區(qū)來限定具有邊緣11的半圓形檢測區(qū)3和捕捉區(qū)通道6，該捕捉區(qū)通道6在末端12被封閉?？蛇x擇并優(yōu)選的是沿上面所指區(qū)域的邊界破壞微孔結構，將標本限制到邊界內(nèi)部。
用于全血分析的薄膜1優(yōu)選為硝化纖維素或等效材料，這些材料層析地分離出紅細胞，形成紅細胞前緣13和其下游的血漿前緣14。對于其它液體標本的分析，其它材料是優(yōu)選的。
檢測區(qū)3包含具有可測標記物5的檢測抗體4，如果分析物存在，它就與該檢測抗體反應，生成標記抗體/抗原復合物。
盡管為方便起見僅示出了一個抗體，但檢測區(qū)3可含有若干個標記抗體。
抗體4是可移動的，即它通過任何幾種已知方式可移動地附著在檢測區(qū)3中，因此標記抗體/分析物復合物一旦形成，它就自由地向下游移動到捕捉區(qū)通道6，以便與橫跨捕捉區(qū)通道6固定的捕捉抗體7反應，生成可測反應產(chǎn)物。由下面進一步的描述應注意的是，可將檢測抗體設置在薄膜前方的流體路徑中，例如在標本輸送通道、標本環(huán)流通道或在二者之間的腔體中以小球或附著物質(zhì)的形式設置檢測抗體。
再次為了方便起見，僅示出一條捕捉抗體檢測線7，但在此可以有多條這樣的檢測線，每一條檢測線對應于一種待檢測分析物。
捕捉區(qū)通道6可任選地含有制品15，該制品能與待測流體中通常出現(xiàn)的任何物質(zhì)反應，產(chǎn)生表示流體通過捕捉區(qū)的可見控制產(chǎn)物。控制反應的使用是任選的，但這是優(yōu)選的。
該申請在上述裝置的基礎上提供了進一步改進。如圖32-34中的例子所示，本發(fā)明的裝置具有標本輸送通道18，該通道在裝置的頂表面上延伸，并由圖34A中示出的罩殼75覆蓋。該裝置部件非限制性的例子將在下面作進一步詳細描述。將標本輸送通道設置于裝置頂表面的優(yōu)點有幾個方面。首先，該裝置的操作者可以觀察到標本輸送通道的充滿過程，并且，如果標本輸送通道的容積等于實施化驗所必需的標本量，當操作者看到通道已被完全充滿時就終止標本的施加。第二，只要頂層頂表面上的標本輸送通道不會干擾薄膜或位于頂層和底層之間的其它裝置部件或結果的觀察與讀取，就可將標本輸送通道設置在裝置頂表面上的任何適當位置，包括在裝置罩住薄膜的部分上面設置標本輸送通道。這就能夠提供更小的裝置，其大小僅限于薄膜大小。薄膜尺寸的減小和簡化處理或包括標本輸送通道在內(nèi)的部件的任何延長部分的消除都提供了一個較小的裝置，該裝置具有很小的薄膜、，降低了制造、包裝和運輸成本，并提供了一個用戶界面友好并有利于環(huán)保的裝置。
對于標本輸送通道，一個便利的設置是這樣的，裝置的標本施加孔位于裝置向端點逐漸尖細的位置，例如圖32中所示。通過將標本施加開口60留在血滴中，其中標本一般是30到50μl，通過毛細作用吸入標本并充滿標本輸送通道，此后標本導入標本環(huán)流通道，然后到薄膜上，這就為由指尖針刺獲得的全血充滿裝置提供了一個方便的方式。
此外，標本輸送通道預裝有干燥的化驗試劑以實施所述的免疫反應，這些化驗試劑例如對應于分析物的金結合抗體和對應于分析物的生物素化的抗體。預裝入步驟包括含試劑的溶液的施加，然后該加入的試劑在標本輸送通道內(nèi)干燥，或?qū)㈩w粒設置在通道限定的空腔或凹穴內(nèi)，例如，含化驗試劑的凍干小球。當與標本接觸時，干燥的試劑溶解在標本中，并由標本攜帶著沿流體路徑移動。
本發(fā)明裝置的另一個特征是位于環(huán)流通道19接合處附近的位置92上的標本輸送通道18一部分在截面上縮小，這樣就有標本進入具有較小容積的標本輸送通道18部分的毛細運動。該結構的獨特優(yōu)點是，可將標本輸送通道18設計成能容納實施分析所需的精確體積的標本。當標本輸送通道充滿了標本，并且標本接觸到截面縮小的通道部分時，毛細作用使標本移動到進一步縮小的截面部分，由此標本從標本輸送通道傳遞到標本環(huán)流通道，并開始血漿與紅細胞的層析分離和免疫測定過程。
圖32-34詳細表示本發(fā)明的裝置實例中的部件。許多替換結構是可能的，并包含在此處本發(fā)明的范圍之內(nèi)。熟練的技術人員容易理解可能的其它結構，特別是，如圖35A所示，通過將標本輸送通道設置到薄膜部分的上方能進一步縮小裝置尺寸，下面將作詳細描述。圖32A表示裝置頂層16的頂視圖，將該頂層設計成能在它和圖33所示的底層28之間固定微孔載體1(薄膜1)。頂層16包括視窗41，該視窗用于使操作者能觀察捕捉區(qū)7以及薄膜1上的任選化驗終止指示區(qū)15。在另一個實施例中設置視窗43，它用于觀察指示化驗完成的流體路徑的終點。從下面的圖32D中看到，頂層16還包括標本輸送通道18和標本環(huán)流通道19的一部分，后者具有與此前所述(例如圖5)標本環(huán)流通道的相同特征。圖32B表示頂層的正視圖，圖32C表示頂層的側(cè)視圖。
圖32E表示本發(fā)明組合裝置的實例的組合剖視圖，它示出了頂層16、底層28、標本輸送通道罩殼75。該圖還示出了流體路徑標本施加端口60，標本輸送通道18，使標本輸送通道18和標本環(huán)流通道連通的收縮接合處92，薄膜1，觀察捕捉區(qū)的視窗41和化驗終止指示視窗43。
在裝置的頂層上，裝置用于觀察捕捉區(qū)和任選的化驗終止指示區(qū)的視窗可以是開口的，或頂層可由透明材料制成，通過印刷或表面處理使材料不透明，以遮蔽不愿被觀察的部分。在一個實施例中，化驗終止指示區(qū)15含有能與待測流體中通常出現(xiàn)的任何物質(zhì)發(fā)生反應的制品，以便產(chǎn)生通過視窗43可觀察的可見控制產(chǎn)物。在另一個實施例中，例如染料的制品附著在區(qū)域15的薄膜1上，這從視窗43觀察不到。染料在流體中溶解，并被攜帶(carved)到流體路徑的末端12，在此通過視窗43它是可見的。
頂層16具有一個施加標本的開口60。在裝置運行過程中，標本輸送通道18充滿了標本。當標本到達較窄尺寸92的標本輸送通道部分，毛細作用驅(qū)使標本向著標本環(huán)流通道19和薄膜1上流動。如果標本輸送通道罩殼75透明，就能使操作者觀察到標本輸送通道的充滿過程，指示標本輸送通道完全充滿的時刻。
標本從標本輸送通道導入標本環(huán)流通道，然后到薄膜上。如上所述，將標本環(huán)流通道構造成能使標本通過并使其流到薄膜上。標本環(huán)流通道側(cè)壁21和22的結構以及通過例如印制一種特定的墨水而在薄膜上限定的流體路徑將標本留在流體路徑內(nèi)。
如上所述，該裝置適于利用免疫測定方法或包括酶基分析的其它方法進行一種或多種分析物的檢測。此處通過非限制性的例子討論涉及了免疫測定方法。如上面所討論的，當標本向捕捉通道移動時，它拾取標記檢測抗體，在此期間，標本中的分析物與檢測抗體形成抗體-抗原復合物。隨著血漿前緣從紅細胞前緣的分離，以及血漿前緣位于紅細胞前緣的前方，標本到達捕捉區(qū)，在此，結合了標記抗體的分析物與捕捉抗體配合形成雙抗體夾心。捕捉區(qū)標記抗體的積聚表示標本中存在分析物。當化驗完結時，例如，當化驗終止指示視窗表示化驗完成時，操作者通過視窗觀察捕捉區(qū)的顏色。如上所述，也可將標記檢測抗體以及其它試劑設置在標本輸送通道內(nèi)。
如上所述，標本輸送通道18與標本環(huán)流通道19有效連通。為與圖31的半圓形檢測區(qū)3的邊緣11相符，將標本環(huán)流通道19表示為弧形結構。標本環(huán)流通道19在兩個末端20處可以是開口或封閉的。標本環(huán)流通道由內(nèi)壁21和外壁22構成，并由毛細圈閉23環(huán)繞，該毛細圈閉用于保證標本從邊緣11上的所有位點流入圖31的檢測區(qū)3，然后從捕捉通道的入口端6a進入捕捉通道6。
圖33示出了本發(fā)明底層28的實例的詳細內(nèi)容。底層在適當位置固定薄膜1，并具有所示的調(diào)整翼片66和68，該調(diào)整翼片與頂層16的凹口相對應，以便有助于將兩層裝配到一起，同時將薄膜固定到合適位置。圖4B示出了從具有調(diào)整翼片68的端部看去的底層28的正視圖，圖33C表示側(cè)視圖。
圖34A和34B分別示出了從頂視圖和正視圖看去的標本輸送通道罩殼。凹口端62表示標本施加區(qū)域，當該凹口端與頂層16的末端對準時就形成開口60。罩殼的尖端表示標本輸送通道18部分的形狀，該標本輸送通道收縮成與標本環(huán)流通道連通的毛細通道92。通過將罩殼75沿標本輸送通道滑入頂層16，并將罩殼75側(cè)面的角形延長部分64滑入沿頂層標本輸送通道內(nèi)壁的對應縱向槽69內(nèi)，將罩殼75連接到頂層16上?？梢岳闷渌绞綄⒄謿ぱb配到頂層，包括粘結、焊接等等。
圖35-36表示本發(fā)明其它實施例的例子。特別是，標本輸送通道18的其它位置。它們提供了兩個實施例的頂視圖、仰視圖和縱向剖視圖；圖A表示頂層16的頂表面，圖C表示頂層16的底表面，圖B表示頂層16的縱向剖視圖，圖D表示底層28。在圖35中，標本輸送通道位于裝置含薄膜部分的上方，這樣使裝置具有縮小的體積。標本施加孔60位于裝置側(cè)面。圖36表示具有延長部分的裝置，該延長部分從裝置薄膜固定部分延長，這提供了具有位于裝置末端的標本施加孔60的較長的裝置。
圖38(對應于此前的圖11)表示本發(fā)明薄膜1的結構，其中利用生物素/鏈霉親和素反應診斷全血，以檢測三種分析物的存在。該設計用于確定一個小樣本中幾種分析物的存在，這此分析物例如肌紅蛋白、肌鈣蛋白I或T和CK-MB。該薄膜1形成有三條不同路徑，每一條路徑對應于由3個分離的檢測區(qū)3a、3b和3c的邊緣11a、11b和11c導入的一種分析物。通過阻塞塊24將檢測區(qū)分離。形成整個有效區(qū)，以便提供三個檢測區(qū)3a、3b和3c，該三個檢測區(qū)在其邊緣11a、11b和11c處與裝置頂層16底表面的標本環(huán)流通道19有效連通。檢測區(qū)3a、3b和3c與對應捕捉區(qū)通道的相應入口端6a、6b和6c有效連通。
檢測區(qū)3a含有兩種標記抗體，例如對應于CK-MB的生物素標記抗體和對應于CK-MB的金標記抗體。
通常，在圖37中，黑圈表示金標記抗體，而空圈表示生物素標記抗體。為了防止圖混亂，就不給出這些檢測抗體的附圖標記。
在圖37裝置的運行過程中作為血漿從紅細胞分離的例子，三個檢測區(qū)3a、3b和3c中每一個檢測區(qū)的紅細胞前緣分別表示為13a、13b和13c，相應血漿前緣的位置分別表示為14a、14b和14c。
如果標本中存在CK-MB，它們形成的復合物將從入口6a進入捕捉區(qū)，最終與鏈霉親和素檢測線7a上的鏈霉親和素反應，生成可見產(chǎn)物。
在圖中所示的分離路徑中也發(fā)生與其它分析物(例如肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T)和與肌紅蛋白的類似反應。
使用傳統(tǒng)抗體抗原反應可類似地檢測相同或其它分析物。除了上述例子中描述的夾心型免疫測定外，也可以采用包括競爭性分析的其它免疫測定形式。通過利用不同數(shù)量的不同分析部件，能進行定量或半定量分析。此外，該裝置還可進行免疫測定以外的分析。例如，在適當?shù)墓餐蛩睾桶l(fā)色底物作用下，分析物與酶或一系列酶的相互作用導致標本中顏色的產(chǎn)生，該顏色代表標本中分析物的存在。該顏色可通過視窗41觀察。
然而，如前所述，將本發(fā)明的診斷裝置設計成能檢測不止一種分析物是優(yōu)選的，可以將它們設計成具有一條捕捉通道和多條捕捉檢測線，每條檢測線對應于一種分析物，或具有多條捕捉通道，每條通道具有一條捕捉檢測線。然而，該后者的設計由于要增加標本體積以保證在所有通道內(nèi)都發(fā)生反應，所以它不是優(yōu)選的。這消除了本發(fā)明的主要方面，即使用最少量的標本就可能得到有用的結果。
僅能在某種程度上而不能完全緩解問題的折衷是將通道作的盡可能小，并將它們設計成相互間盡可能地接近。然而，因為很難將一個通道中的捕捉檢測線從另一個通道中的捕捉檢測線中區(qū)別出來，因此通道的接近度增加了有把握地讀取結果的難度。
可將本發(fā)明的裝置設計成具有多個通道，它具有不止一個通道，包括化驗通道和/或一個負控制通道和正控制通道。多個通道每個具有不止一條捕捉檢測線。該設計對于熟練技術人員是容易明白的。
一個通道，通常是中間的通道僅含有與所懷疑分析物相對應的固定抗體。正控制通道在通道入口處含有可移動標記抗體以及在通道深處含有固定抗體。負控制通道含有固定抗體，但僅限制于入口處，以阻止化驗中的標本進入通道。將負化驗通道設計成穿過支持層的進入孔，用以加入不含分析物的物質(zhì)，例如緩沖液，它將向捕捉抗體移動。
本發(fā)明的產(chǎn)品和方法除具有上面詳細描述的化驗心臟分析物的價值外，它還可以用到其它的醫(yī)療操作中，例如妊娠或排卵化驗。該裝置和方法對化驗由特定病毒引起的感染特別有用。對于這種用途，將它們設計成競爭性和夾心分析。它們可用于化驗抗原、抗體、體表抗原以及病毒粒子，例如AIDS病毒的gp120。
此外，該產(chǎn)品可用于化驗包括亂用藥物的藥品。
在本發(fā)明的實驗中所采用的多種診斷方法進行的反應對于本領域熟練技術人員通常是非常公知的。大多數(shù)方法是以較新和有用形式實施的ELISA化驗。本發(fā)明的優(yōu)點是在提供更新和有用的形式，通過該形式使反應在小而又可手提的儀器中快速而有效地進行，并使用少量的化驗液體，同時使操縱者對結果有更大的把握。
本發(fā)明的裝置可利用熟練技術人員所能得到的任何種類的標記物。金屬和酶標記物是優(yōu)選的。金屬標記物由于其顯著的靈敏性是特別優(yōu)選的。在金屬中，金是最優(yōu)選的，主要是因為金已廣泛用到該類型的反應中，以及它的性質(zhì)已被很好地了解。另外，根據(jù)已知方法，通過使用可溶的銀鹽和還原劑能增強金的信號，以使其變得容易可見。金標記物作為催化劑，它將銀鹽還原成金屬銀，該金屬銀沉淀為可見的產(chǎn)物。典型的反應對是銀的乳酸鹽和對苯二酚，銀的乳酸鹽作為可還原銀離子源，對苯二酚作為還原劑。金屬銀圍繞每個金顆粒形成容易辨別的黑色沉淀。
盡管可以根據(jù)已被廣泛了解的因素(例如分析物濃度和反應物的親合力)容許可估計的變化，但本發(fā)明中使用的金標記抗體的優(yōu)選粒徑大約從35到65nm。
如果采用例如為辣根過氧化物酶的酶標記物，可依據(jù)標準過程(程序)通過加入過氧化氫和例如為鄰苯二胺的染料檢測反應。
在檢測區(qū)內(nèi)有一個預處理區(qū)，盡管這不是本發(fā)明的必要特征。采用預處理區(qū)來除去血液中存在的干擾預定反應或使預定反應難以檢測的物質(zhì)。例如，如果將該裝置用于檢測心臟分析物，典型的干擾物質(zhì)是肌酸激酶和CK-MM的異構體。與異構體CK-MB對應的抗體將與CK-MM發(fā)生交叉反應，從而給出錯誤的讀數(shù)。可通過這樣作來避免上述問題在預處理區(qū)(該預處理區(qū)位于與CK-MB對應的可移動抗體的上游)內(nèi)設置足夠的對應于CK-MM的固定抗體，由此所有CK-MM在流動標本到達檢測抗體前被除去。
采用圖37的薄膜的裝置使用一種或多種標記檢測抗體和位于固定捕捉抗體檢測線的捕捉抗體。當采用若干種標記檢測物時，必需注意避免交叉反應的干擾。將抗體放置在不止一個的檢測區(qū)，并使其與它們的特異性分析物反應通常是最好的。
本發(fā)明的裝置也準備采用生物素/抗生物素蛋白反應，同時利用那些上面所述的變化。在目前提供給裝置的優(yōu)選變化中，將生物素標記抗體和金標記抗體可移動地設置在檢測區(qū)3中，在該檢測區(qū)，每個標記抗體與分析物上的不同抗原決定簇反應，生成由生物素標記抗體/分析物/金標記抗體組成的三元復合物，該復合物由于毛細作用而移入并穿過捕捉通道區(qū)6，在該捕捉通道區(qū)復合物與抗生物素蛋白或鏈霉親和素反應，并被富集起來，形成可測反應產(chǎn)物。
當然，本發(fā)明中所采用的抗體既可以是單克隆的，也可以是多克隆的。類似地，也可采用生物素/抗生物素蛋白反應的等效反應。在此提及的所有試劑可由等效物替代，在此僅是說明性的而不是本發(fā)明的限制。
熟練的技術人員可以認識到，任何將紅細胞和血漿從全血中層析地分離出來的微孔基底在本發(fā)明中都可使用。然而，由于硝化纖維素能以適當成本得到，因此它是優(yōu)選的。在層析分析以及相關領域使用硝化纖維素已有多年，所以科學家和技術人員都熟悉它的性質(zhì)。商業(yè)可得的硝化纖維素片材能容易形成具有任何選定通道結構的任何選定形式。
可將本發(fā)明的硝化纖維素薄膜表征為海綿狀的，它具有許多內(nèi)部相連的微孔，微孔的大小和尺寸能在薄膜內(nèi)引起毛細力。這使觀察中的生物液體能沿著選定路徑移動。
為了本發(fā)明實驗中的血漿從紅細胞的分離，各部件的區(qū)域、幾何形狀和尺寸是這樣選定的，當液體標本沿著預先設計的路徑移動時，在預定區(qū)域內(nèi)發(fā)生預期反應。對于全血心臟診斷，根據(jù)紅細胞液流和血漿液流的前緣、預期反應的動力、抗體對其相應抗原決定簇的親合力、以及為熟練技術人員所公知或通過傳統(tǒng)化驗方法容易確定的其它因素來選定這些區(qū)域。
盡管圖37表示為了檢測3種分析物而使微孔薄膜具有3條流體路徑的結構，但也可設置具有3個捕捉區(qū)的一條流體路徑，如上所述，這是優(yōu)選的。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是，不管打算測量一種、兩種或三種分析物，裝置都具有相同的尺寸。當然，在每種情況下，將有差別地設計微孔載體層1。然而，頂層16無需為適應差別設計的載體層1而發(fā)生任何變化。
將看到所描述的是一種裝置和方法，它們能進行液體標本的成分檢測，例如，利用競爭性或夾心分析中的酶或直接標記物并通過抗原/抗體反應檢測全血、血清或血漿中的心臟分析物。在本發(fā)明的裝置中，反應物沿著在支持部件和薄膜的不同平面內(nèi)相繼連通的通道形成的路徑移動。
雖然前面的描述已經(jīng)描述了在檢測區(qū)3可移動地附著了一種或更多抗體，但檢測抗體已及其它試劑的替換位置也包含在本發(fā)明中。例如，以凍干小球形式提供檢測抗體，例如一個較大的小球或多個較小的小球，將它們設置在薄膜上游的流體路徑內(nèi)，這樣小球溶解在流體中。
可將小球設置在標本輸送通道、標本環(huán)流通道內(nèi)或二者的接合處；在標本輸送通道內(nèi)或在標本輸送通道18與標本環(huán)流通道19的接合處設置一個小空腔，用以固定物質(zhì)。在另一個實施例中，抗體以凍干形式附著在通道內(nèi)。還可以設置其它試劑，例如上面所述的用于除去干擾物質(zhì)的試劑。另外，在為進行不止一個的分析而在薄膜上設置不止一條流體路徑的裝置中，分析所共用的試劑設置在薄膜前方的流體路徑內(nèi)，而對應于每個分析的特異性試劑則設置在如上所述的特定薄膜檢測區(qū)內(nèi)。這些多樣結構也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
當能得到各種網(wǎng)眼尺寸的多種硝化纖維素材料時，目前優(yōu)選的微孔載體是那些能阻止大于3到12μm的顆粒通過的材料，如果將它用作過濾器，它就從垂直流動到薄膜水平表面的液流中過濾顆粒。在本發(fā)明的實驗中，具有大約5到12μm、最好為3到8μm孔徑的薄膜是優(yōu)選的。一些變化是可能的。然而，隨著孔徑減小，薄膜內(nèi)流體的流動性降低，因此增加了診斷所需的時間。如果孔太大，流體通過時間減少，結果使反應物沒有足夠的時間相互接觸發(fā)生診斷反應，或發(fā)展到不能提供預期信息的極限程度。
具有聚酯支持膜或其它膜的硝化纖維素薄膜是商業(yè)可得的。由于無支持的薄膜在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中傾向于非常易碎、容易受到破壞和難于處理，所以這些硝化纖維素薄膜對于本發(fā)明中的使用是優(yōu)選的。此外，該薄膜對于流動的流體是不可滲透的，因此它們不會干擾液體標本穿過本發(fā)明裝置的選定路徑。這種具有多種孔徑的薄膜可從德國Gerbershausen的Gerbermenbrane獲得。
可通過標準技術準備本發(fā)明中使用的抗體。例如參見1977年4月出版的由Falfre，Howe，Milstein等人發(fā)表的Nature Vol.266，7，550-552。在此將通過引用結合該論文在單克隆抗體制備方面的有關公開。
將抗體固定到例如硝化纖維素基底的方法是公知的，且其在本發(fā)明裝置的生產(chǎn)中是適用的。硝化纖維素對于蛋白質(zhì)是渴望的粘合劑。因此，僅需將固定的捕捉抗體施加到捕捉區(qū)的預定區(qū)域。通過使用另一種例如牛血清清蛋白的蛋白質(zhì)首先使檢測區(qū)飽和，將標記檢測抗體可移動地添加到薄膜上。檢測抗體的可替換位置在前面已經(jīng)描述了。如圖38A-38B所述，在標本輸送通道和標本環(huán)流通道間的接合處設置空腔100，該空腔用以容納小球或例如凍干標記檢測抗體的其它形式的試劑，當待測流體通過裝置的該區(qū)域時，這些小球或試劑就溶解在流體中。圖38A還示出了化驗終止指示視窗43和含試劑的對應試紙，該試紙位于該視窗上游的薄膜上。流體溶解該試劑，并攜帶該試劑進入視窗43的視野以表示化驗結束。
在圖39所示的另一個實施例中，位于位置100的檢測抗體出現(xiàn)在標本輸送通道內(nèi)。圖40A-40B和圖41A-41B表示裝置設計中的其它變化，它含有容納干燥或小球形式試劑的空腔，特別是凹狀槽。如上所述，在流體路徑中設置的試劑包括標記檢測抗體以及其它執(zhí)行化驗所需的試劑，這些其它試劑包括除去標本中存在的干擾物質(zhì)所需的試劑。根據(jù)需要，既可在薄膜上又可在流體路徑中設置試劑。各種組合都能被熟練的技術人員所理解，以便提供對于選定分析物的可操作分析。當分析中所使用的標本是全血并期望進行紅細胞從血漿的分離時，裝置中設置的試劑必需不會引起標本中紅細胞的溶胞，以便進行分離。
可通過本領域公知的方法容易地制造本發(fā)明的裝置。
如上所述，使用本發(fā)明的裝置以及它所公開的修改可以執(zhí)行其它分析操作。這既包括定性又包括定量分析，既包括免疫測定形式又包括非免疫測定形式。酶基反應，例如全血中葡萄糖的定量分析，它利用葡萄糖氧化酶和過氧化物酶，使用適當?shù)姆磻锖桶l(fā)色底物產(chǎn)生與標本中葡萄糖水平呈比例關系的顏色，可將該反應設計成利用本發(fā)明的裝置進行操作。熟練技術人員能意識到其它分析形式對于本裝置的適應性。
下面僅通過說明的方式給出非限制性的例子。
例1全血CK-MB化驗1A)在一個聚酯支持的硝化纖維素薄膜上(來自德國Gerbershausen的Gerbermenbrane GmbH)，用Paint Marker 751黃(來自德國Ahrensburg的Edding AG)畫出如圖4所示的輪廓(contour)。用13mg/ml的鏈霉親和素水溶液(聚鏈霉親和素(Streptavidin，poly，)，來自德國Benried的Micrsoft GmbH)制備捕捉檢測線。用80μl濃度為4％(重量/體積)的蔗糖(來自德國Steinheim的Sigma-Aldrich GmbH)溶液、10μl水和10μl濃度為1mg/ml的重組CK-MB(來自加拿大Toronto的Spectral Diagnostics)溶液制備控制檢測線。待干燥后，用含最終濃度為0.06％(重量/重量)的辛基-β-D葡萄糖-吡喃糖苷(Octyl-beta-D-Gluco-Pyranoside)(來自德國Steinheim的Sigma-AldrichGmbH)、1∶30稀釋度的Kasein-Bindemittel(來自德國Erkrath的H.Schmineke & Co..)以及30mM最終pH值為6.2的1，4-呱嗪二乙烷磺酸(來自德國Steinheim的Sigma-Aldrich GmbH)的阻塞(blocking)溶液浸漬薄膜。待干燥后，加入2.7μl的金結合溶液和2μl生物素化(biotinylated)的抗體溶液，將薄膜再次干燥。再加入該金結合溶液和2μl生物素化的抗體溶液，再將薄膜干燥。用填充(loaded with)了濃度為22μg/ml的抗體5CKMB-6的40nm的金溶膠制備軛合金(gold-conjugate)溶液，該金結合溶液是在OD值為10(520nm)的條件下由英國Cardiff的British Biocell International制備的，其中抗體5CKMB-6來自Toronto Spectral Diagnostics。將45μl水和10μl的2.5％(重量/體積)Crotein C(來自英國Croda Chemical Ltd.)的水溶液加到45μl的該金結合(OD10)溶液中，并將其混合。用來自Toronto Spectral Diagnostics的抗體lrCKMB-28制備生物素化的抗體溶液，如上所述，將20μl的6％(重量/體積)Crotein C水溶液和3μl濃度為2mg/ml的生物素化的抗體溶液的儲液加到57μl水中，并將其混合。
B)為比較，向在1A)中那樣準備化驗，但在此沒有生物素化的抗體溶液，并用濃度為13mg/ml的抗體lrCKMB-28(來自Toronto的Spectral Diagnostics)制備抗體捕捉檢測線，以此代替鏈霉親和素捕捉檢測線。
用指示濃度的rCKMB增敏肝素化的全血，取28μl用于化驗。其結果(在6-7分鐘內(nèi))如下rCKMB 鏈霉親和素 抗體ng/ml 捕捉 捕捉0 --5 +n.d.
20 ++ n.d.
80 +++ +- ＝?jīng)]有可見信號線++++ ＝強信號線n.d. ＝未檢測到所有控制線為正。
例2半圓形與矩形CK-MB化驗的比較為說明通用性的概念，將標本進入半圓形區(qū)域(圓形部分)(圖4和圖5)和標本進入矩形區(qū)域(即圖9和圖10的側(cè)邊3)作比較。在兩種情況下，化驗區(qū)(輪廓線(contour)區(qū)域)相同。除了輪廓形狀和血液進入方向外，其它所有步驟與例1)中相同。
rCKMB 圓形部分 矩形ng/ml 信號化驗時間 信號化驗時間0 - 6.5分鐘 - 7.5分鐘20 ++ 7.0分鐘 ++ 7.5分鐘例3半圓形區(qū)-3種分析物-一個檢測區(qū)預備如例1B)中的化驗，但除了具有CKMB抗體捕捉檢測線外，還有TNI抗體捕捉檢測線和肌紅蛋白抗體捕捉檢測線。
TNI捕捉13mg/ml的多克隆山羊TNICKMB捕捉13mg/ml的lrCKMB-28肌紅蛋白捕捉13mg/ml的多克隆家兔肌紅蛋白所有抗體來自Toronto的Spectral Diagnostics。
對應于3種分析物的軛合金是來自英國Cardiff的British BiocellIntern..TNI-金-a填充了8μg/ml的81-7抗體(OD10)的40nm的金溶膠TNI-金-b填充了16μg/ml的21-14抗體(OD10)的40nm的金溶膠肌紅蛋白-金填充了90μg/ml的2Mb-295抗體(OD10)的15nm的金溶膠CK-MB金填充了22μg/ml的5CKMB-6(OD10)的40nm的金溶膠所有抗體來自Toronto的Spectral Diagnostics。
TNI金結合溶液包括15μl的OD為33的TNI-金-a，30μl的OD為33的TNI-金-b，45μl水和10μl的濃度為2.5％(重量/體積)的Crotein C水溶液。取2.7μl該溶液加到化驗區(qū)。
CKMB/肌紅蛋白金結合溶液包括48μl的OD為33的CKMB-金，25μl的OD為6的肌鈣蛋白-金，17μl水和10μl的濃度為2.5％(重量/體積)的Crotein C水溶液。取2μl該溶液加到化驗區(qū)。
用指示濃度的rCKMB、TNI和肌紅蛋白增敏肝素化的全血，取28μl用于化驗。其結果如下信號TNI-捕捉CKMB-捕捉 肌紅蛋白-捕捉0ng/ml TNI-0ng/ml CKMB -0ng/ml肌紅蛋白痕量2ng/ml TNI+20ng/ml CKMB +200ng/ml肌紅蛋白 ++痕量甚至來自健康人體的未增敏血液也含有痕量肌紅蛋白。
例4半圓形區(qū)域-3種分析物-3個檢測區(qū)為檢測不止一種具有高靈敏性的分析物，采用圖11中的形狀。象例1A)(相同的成形方法)中那樣用鏈霉親和素(13mg/ml)制備捕捉檢測線。在該例子中，用Paint Marker 780白(來自德國Ahrensburg的EddingAG)劃出輪廓。
所有金結合溶膠(gold sol-conjugates)是由英國Cardiff的BritishBiocell Interntional制備的。所有抗體來自Toronto的SpectralDiagnostics。
TNI-金結合溶液由以下溶液混合得到18μl的OD為55的軛合金A(在OD為10時，充填了濃度為18μl/ml的抗體81-7的50nm的金溶膠)，36μl的OD為55的軛合金B(yǎng)(在OD為10時，充填了濃度為10μl/ml的抗體21-14的60nm的金溶膠)，36μl水和10μl濃度為2.5％(重量/體積)的Crotein C水溶液。取1.8μl該溶液加到化驗區(qū)。
生物素化的TNI-抗體它由以下溶液混合得到67μl水，25μl濃度為6％(重量/體積)的Crotein C水溶液，3.5μl濃度為1mg/ml的生物素化地山羊TNI抗體儲備溶液，以及5μl濃度為27.6mg/ml的Chrom Pure Goat IgG(來自Jackson ImmunoResearch Laboratories Inc.)溶液。取2.1μl該溶液加到化驗區(qū)。
CKMB-金結合溶液除了儲備溶液的OD值為33和使用1.1μl混合液外，其它與例1A)中相同。
生物素化的CKMB-抗體溶液除使用1.4μl外，其它與例1A)中相同。
肌紅蛋白-金結合溶液由以下溶液混合得到17μl的OD值為6(在OD為10時，充填了濃度為90μl/ml的抗體2Mb-295的15nm的金溶膠)的金結合溶液，73μl水和10μl濃度為2.5％(重量/體積)的Crotein C水溶液。取0.8μl的該溶液用到化驗。
生物素化的肌紅蛋白溶液由以下溶液混合得到45μl水，25μl濃度為6％(重量/體積)的Crotein C水溶液，和30μl濃度為1mg/ml的生物素化的家兔抗體肌紅蛋白儲備溶液。取0.5μl該溶液用于化驗。
用指示濃度的rCKMB、TNI和肌紅蛋白增敏肝素化的全血，取70μl用于化驗。其結果(在7到12分鐘內(nèi))如下信號TNI CKMB 肌紅蛋白0ng/ml TNI-0ng/ml CKMB -0ng/ml肌紅蛋白 -2ng/ml TNI++20ng/ml CKMB ++200ng/ml肌紅蛋白 ++10ng/ml TNI ++++100ng/ml CKMB ++++700ng/ml肌紅蛋白 ++++可以理解的是，本發(fā)明不限于在此所描述或示出的說明，應認為這僅是執(zhí)行本發(fā)明最好模式的說明，對其進行形式、尺寸、部件設置和操作細節(jié)的修改是容許的，但這不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。相反地，本發(fā)明能包含所有這樣的修改，且這些修改都在權利要求的精神和范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種分析化驗裝置，它適于測定低量液體生物標本中含有的至少一種抗原的存在，它使標本快速有效的流過至少一個限定路徑，并在該路徑中發(fā)生抗原的測定反應，所述裝置包括一個頂層，在其頂表面形成有添加標本的通孔，該通孔與頂層底表面上形成的標本輸送通道配準，標本輸送通道與末端封閉的標本環(huán)流通道有效連通，該標本環(huán)流通道形成有內(nèi)壁和外壁，用于限定標本的路徑，環(huán)流通道的內(nèi)壁在頂層底表面限定一個凹槽；一個連接在頂層的支持層；夾在頂層和底層之間的干燥微孔載體，通過它標本由于毛細作用而流動，微孔載體層成形為包含至少一個檢測區(qū)，該檢測區(qū)具有與標本環(huán)流通道的一部分有效連通的邊緣和與捕捉區(qū)通道有效連通的第二對側(cè)端，捕捉區(qū)通道具有入口端和封閉終端，由此提供了一個管道，通過該管道，標本由于毛細作用而從標本環(huán)流通道流到捕捉區(qū)通道的終端；標本輸送通道、環(huán)流通道、檢測區(qū)和捕捉區(qū)通道構成一個限定路徑，通過該路徑，液體標本從通孔流到捕捉通道的終端；檢測區(qū)內(nèi)至少有一個可移動標記試劑，該試劑與抗原發(fā)生特異性反應，形成標記復合物，該復合物由于毛細作用而進入捕捉區(qū)通道；捕捉區(qū)通道具有固定試劑，該固定試劑與標記復合物反應，并將其富集，以形成可測反應產(chǎn)物。
2.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于所述標本環(huán)流通道是弧形的。
3.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于所述液體生物標本選自全血、血漿、血清和尿。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述分析物是選自肌鈣蛋白I、肌鈣蛋白T、肌紅蛋白、CK-MB和其混合物。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述抗原是選自HCG、LH及其混合物。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述頂層是透明的，并且可測反應產(chǎn)物是可見的。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述頂層是不透明的，它具有一個觀察視窗，通過該視窗，可測反應產(chǎn)物可見。
8.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，在檢測區(qū)中有一個由可移動標記抗體和可移動生物素標記抗體組成的混合物，可移動標記抗體能與分析物上的一個抗原決定簇反應，可移動生物素標記抗體能與分析物上的另一個抗原決定簇反應，并具有固定試劑，它是選自由鏈霉親和素和抗生物素蛋白組成的組中。
9.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述標記物是微粒直接標記物。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征在于所述標記物是金標記物。
11.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述干燥微孔載體是硝化纖維素。
12.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述至少一種抗原是心臟分析物，所述液體生物標本是全血，干燥微孔載體能使紅細胞從血漿中層析地分離，以形成移動到捕捉區(qū)通道的血漿前緣，而紅細胞前緣位于其上游，標記復合物的主要部分位于紅細胞前緣和血漿前緣之間，因此標記復合物充分免除了紅細胞干擾，當該復合物遇到固定試劑時就形成可測反應產(chǎn)物。
13.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其特征在于所述檢測區(qū)中的可移動的試劑是標記抗體，它與分析物上的一個抗原決定簇反應，固定試劑是一種抗體，它將與分析物上的另一個抗原決定簇反應。
14.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其特征在于所述在檢測區(qū)中有由可移動標記抗體和可移動生物素標記抗體組成的混合物，可移動標記抗體能與分析物上的抗原決定簇反應，可移動的生物素標記抗體能與分析物上的另一個抗原決定簇反應，并且固定試劑是抗生物素蛋白。
15.根據(jù)權利要求12所述的裝置，它包括用于測定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑。
16.根據(jù)權利要求12所述的裝置，它包括兩條路徑，一條路徑含有用于測定肌紅蛋白存在的試劑，另一條路徑含有用于測定CK-MB存在的試劑。
17.根據(jù)權利要求12所述的裝置，它包括三條路徑，第一路徑含有用于測定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑，第二路徑含有用于測定肌紅蛋白存在的試劑，第三路徑含有用于測定CK-MB存在的試劑。
18.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其特征在于所述第一路徑僅含有用于測定肌鈣蛋白I存在的試劑。
19.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其特征在于所述僅有一條路徑，該路徑含有用于測定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
20.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其特征在于所述僅有一條路徑，該路徑含有用于測定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑以及連同用于測定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
21.一種分析化驗裝置，它適于測定低量液體生物標本中含有的至少一種分析物的存在，并使標本快速有效的流過至少一條限定路徑，并在該路徑中發(fā)生分析物的測定反應，所述裝置包括一個頂層，在其頂表面形成有添加標本的通孔，該通孔與頂層底表面上形成的標本輸送通道配準，所述標本輸送通道具有由所述頂層的所述底表面和底層的頂表面限定的側(cè)壁，所述標本輸送通道與末端封閉的標本環(huán)流通道有效連通，該標本環(huán)流通道形成有內(nèi)壁和外壁，用于限定標本路徑，環(huán)流通道的內(nèi)壁在頂層底表面限定一個凹槽；一個與頂層相接的底層，所述干燥微孔載體位于二者之間，并與所述標本環(huán)流通道的所述壁接觸，由此形成了一個流體通道；所述干燥微孔載體層的所述流體通道成形為包含至少一個檢測區(qū)，該檢測區(qū)具有與標本環(huán)流通道有效連通的邊緣和與捕捉區(qū)通道有效連通的第二對側(cè)端，捕捉區(qū)通道具有入口端和封閉終端，由此標本能以多個不同方向從所述環(huán)流通道進入所述檢測區(qū)，以及由此提供了一個管道，通過該管道，流體標本由于毛細作用而從標本環(huán)流通道流到捕捉區(qū)通道的終端，允許標本進入檢測區(qū)的所有位點與所述入口端之間的距離基本上相等；標本輸送通道、環(huán)流通道、檢測區(qū)和捕捉區(qū)通道構成一個限定路徑，通過該路徑，液體標本從通孔流到捕捉通道的終端；捕捉區(qū)通道有固定的試劑，該試劑與所述分析物反應，形成可測反應產(chǎn)物。
22.根據(jù)權利要求21的裝置，其特征在于所述標本環(huán)流通道是弧形的。
23.根據(jù)權利要求21的裝置，其特征在于所述液體生物標本選自全血、血漿、血清和尿。
24.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于所述分析物是選自肌紅蛋白、CK-MB，肌鈣蛋白I或者肌鈣蛋白T以及它們的混合物。
25.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于所述分析物是選自HCG、LH以及它們的混合物。
26.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于所述頂層是透明的，并且可測反應產(chǎn)物是可見的。
27.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于頂層是不透明的，它具有一個觀察視窗或透明體，通過該視窗或透明體可測反應產(chǎn)物可見。
28.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于設置了一種可移動標記試劑，所述試劑是標記抗體，它將與分析物上的一個抗原決定簇反應，固定試劑是一種抗體，它將與分析物上的另一個抗原決定簇反應。
29.根據(jù)權利要求28所述的裝置，它含有一個由可移動標記抗體和可移動生物素標記抗體組成的混合物，可移動標記抗體能與分析物上的一個抗原決定簇反應，可移動生物素標記抗體能與分析物上的另一個抗原決定簇反應，并且固定試劑是抗生物素蛋白。
30.根據(jù)權利要求29所述的裝置，其特征在于所述固定試劑是選自由鏈霉親和素和抗生物素蛋白組成的組中。
31.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于所述標記物是微粒直接標記物。
32.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于所述標記物是金標記物。
33.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于所述干燥的微孔載體是硝化纖維素。
34.根據(jù)權利要求28所述的裝置，其特征在于所述可移動試劑設置在檢測區(qū)內(nèi)。
35.根據(jù)權利要求28所述的裝置，其特征在于所述可移動試劑設置在薄膜前方的流體路徑內(nèi)。
36.根據(jù)權利要求21所述的裝置，它包括兩條路徑，一條路徑含有用于測定肌紅蛋白存在的試劑，另一條路徑含有用于測定CK-MB存在的試劑。
37.根據(jù)權利要求21所述的裝置，它包括三條路徑，一條路徑含有用于測定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑，另一條路徑含有用于測定肌紅蛋白存在的試劑，再一條路徑含有用于測定CK-MB存在的試劑。
38.根據(jù)權利要求21所述的裝置，它含有用于測定肌鈣蛋白I存在的試劑。
39.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于僅有一條路徑，該路徑含有用于測定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
40.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于僅有一條路徑，該路徑含有用于測定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑以及連同用于測定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
41.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于在所述標本輸送通道和所述標本環(huán)流通道之間的接合處設置一個視窗，用于指示已向所述標本輸送通道加入了足量標本，并啟動所述至少一種分析物的所述測定。
42.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于所述標本輸送通道具有預定容積，該容積與測定所述至少一種分析物所需的標本體積相對應，當標本輸送通道充滿到所述預定體積時，所述標本輸送通道具有將所述預定體積的標本從所述標本輸送通道導入所述標本環(huán)流通道的裝置。
43.根據(jù)權利要求42所述的裝置，其特征在于所述標本輸送通道與所述標本環(huán)流通道有效連通的部分包括一個通向所述標本環(huán)流通道的狹窄毛細部分，其中當標本輸送通道被所述標本充滿到與所述狹窄毛細部分相連的端點時，所述標本導入標本環(huán)流通道。
44.一種分析化驗裝置，它適于測定低量液體生物標本中含有的至少一種分析物的存在，并使標本快速有效的流過至少一個限定路徑，并在該路徑中發(fā)生分析物測定反應，所述裝置包括一個頂層，在其頂表面形成有添加標本的通孔，所述通孔與頂層底表面上形成的標本輸送通道配準，所述標本輸送通道與末端封閉的標本環(huán)流通道有效連通，該標本環(huán)流通道形成有內(nèi)壁和外壁，用于限定標本路徑，環(huán)流通道的內(nèi)壁在頂層底表面限定了一個凹槽；一個與頂層相接的底層，所述頂層和底層固定位于二者之間的干燥微孔載體，所述干燥微孔載體具有一個流體路徑；所述干燥微孔載體層的所述流體路徑成形為包含至少一個檢測區(qū)，該檢測區(qū)具有與標本環(huán)流通道的一部分有效連通的邊緣和與捕捉區(qū)通道有效連通的對側(cè)端，捕捉區(qū)通道具有入口端和封閉終端，以及由此提供了一個管道，通過該管道，流體標本由于毛細作用而以多個不同方向從所述環(huán)流通道流動到微孔載體上，再到捕捉區(qū)通道入口，并進入捕捉區(qū)通道，再流到捕捉區(qū)通道的終端；允許標本進入檢測區(qū)的所有位點與所述入口端之間的距離基本上相等；輸送通道、環(huán)流通道、檢測區(qū)和捕捉區(qū)通道構成一個限定路徑，通過該路徑，液體標本從通孔流到捕捉通道的終端；捕捉區(qū)通道內(nèi)存在固定的試劑，該試劑與所述分析物反應，形成可測反應產(chǎn)物。
45.根據(jù)權利要求44所述的裝置，進一步包括至少一種可移動標記試劑，該試劑能與分析物進行特異性性反應并形成標記復合物，該復合物由于毛細作用而進入捕捉區(qū)通道；在捕捉區(qū)通道內(nèi)存在固定試劑，該試劑與標記復合物反應，并將其富集起來，形成可測反應產(chǎn)物。
46.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于所述標本環(huán)流通道是弧形的。
47.根據(jù)權利要求44的裝置，其特征在于所述液體生物標本選自全血、血漿、血清和尿。
48.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于所述分析物是選自肌紅蛋白、CK-MB，肌鈣蛋白I或者肌鈣蛋白T、以及它們的混合物。
49.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于所述分析物是選自hCG、LH以及它們的混合物。
50.根據(jù)權利要求45所述的裝置，其特征在于檢測區(qū)中的可移動試劑是一種標記抗體，它將與分析物上的一個抗原決定簇反應，固定試劑是一種抗體，它與分析物上的另一個抗原決定簇反應。
51.根據(jù)權利要求45所述的裝置，它含有由可移動標記抗體和可移動生物素標記抗體組成的混合物，可移動標記抗體能與分析物上的一個抗原決定簇反應，可移動生物素標記抗體能與分析物上的另一個抗原決定簇反應，并且固定試劑是一種抗生物素蛋白。
52.根據(jù)權利要求45所述的裝置，其特征在于所述固定試劑是選自由鏈霉親和素和抗生物素蛋白組成的組中。
53.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于所述標記物是微粒直接標記物。
54.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于所述標記物是金標記物。
55.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于所述干燥微孔載體是硝化纖維素。
56.根據(jù)權利要求44所述的裝置，包括用于測定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑。
57.根據(jù)權利要求44所述的裝置，它包括兩條路徑，一條路徑含有測定肌紅蛋白存在的試劑，另一條路徑含有測定CK-MB存在的試劑。
58.根據(jù)權利要求44所述的裝置，它包括三條路徑，第一路徑含有測定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑，另一條路徑含有測定肌紅蛋白存在的試劑，再一條路徑含有測定CK-MB存在的試劑。
59.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于含有測定肌鈣蛋白I存在的試劑。
60.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于僅有一條路徑，該路徑含有用于測定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
61.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于僅有一條路徑，該路徑含有測定肌鈣蛋白I或肌鈣蛋白T存在的試劑以及連同測定肌紅蛋白和CK-MB存在的試劑。
62.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于所述標本輸送通道具有預定容積，該容積與測定所述至少一種分析物所需的標本體積相對應，當標本輸送通道充滿到所述預定體積時，所述標本輸送通道具有將所述預定體積的標本從所述標本輸送通道導入到所述標本環(huán)流通道的裝置。
63.根據(jù)權利要求62所述的裝置，其特征在于在所述標本輸送通道與所述標本環(huán)流通道有效連通的部分包括一個通向所述標本環(huán)流通道的狹窄毛細部分，其中當標本輸送通道被所述標本充滿到與所述狹窄毛細部分相連的端點時，所述標本被導入標本環(huán)流通道。
64.根據(jù)權利要求44所述的裝置，其特征在于干燥的試劑存在于所述標本輸送通道內(nèi)。
65.根據(jù)權利要求64所述的裝置，其特征在于所述試劑選自對應于分析物的標記抗體、對應于所述分析物的生物素化的抗體以及二者結合組成的組中。
全文摘要
公開了一種分析化驗裝置，該裝置用于流體標本中一種或多種分析物存在的免疫層析測定。裝置是這樣構成的它使標本同時從許多不同方向進入檢測區(qū)，由此消除了標本流動滯流問題。通過對微孔基底的選擇，該裝置還能進行紅細胞從血漿的分離，由此提供了對全血標本中一種或多種分析物的快速化驗。本發(fā)明的裝置可通過具有加入一個標本的多個層析路徑，用一個標本同時測定不止一種分析物，或可通過在同一條路徑中使用多種捕捉抗體檢測多種分析物而同時檢測一個標本中的多種分析物。
文檔編號G01N33/53GK1519563SQ20041000395
公開日2004年8月11日 申請日期1999年8月6日 優(yōu)先權日1998年8月6日
發(fā)明者赫爾穆特·E·弗萊塔格, 赫爾穆特 E 弗萊塔格, A 哈林頓, 史沁衛(wèi), 查爾斯·A·哈林頓 申請人:光譜診斷公司