專利名稱：：用于進(jìn)行化驗的微機(jī)械系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于進(jìn)行化驗以確定樣品中的一種或多種選定分析物的存在性的微流體系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：定性和定量的免疫和化學(xué)化驗作為醫(yī)療和食品行業(yè)中的一種重要工具已經(jīng)獲得認(rèn)可。這種方法已經(jīng)用于疾病診斷、待分析物的檢測以及用于檢測諸如細(xì)菌的微生物。這些診斷方法已經(jīng)產(chǎn)生效果，并且這些方法已經(jīng)使外科醫(yī)生對做各種形式治療的病人的監(jiān)控和管理變得比較容易。傳統(tǒng)上，診斷化驗在醫(yī)院和診所進(jìn)行，并且涉及復(fù)雜和昂貴設(shè)備的使用，這些設(shè)備需要經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員進(jìn)行操作。而且，在對病人進(jìn)行取樣之后的若干天或若干周之后還不能得到化驗結(jié)果。因此現(xiàn)有的診斷化驗費用高、耗時長，并且不方便。對低費用化驗技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)行過嘗試。例如，對于通常的用于檢測血液成分的家用自測試，需要用消過毒的采血針對病人穿剌手指，將樣品血滴施加到一次性測試片(strip)上的樣品施加區(qū)，然后等待結(jié)果。使用諸如尿的其他體液的化驗基本上以類似的方式進(jìn)行。構(gòu)造這類裝置，使得非專業(yè)人士不需要多少訓(xùn)練就能夠正確地進(jìn)行化驗。但是這些化驗系統(tǒng)通常的缺點是精度低，或需要許多預(yù)備性的步驟，這些預(yù)備性的步驟會損害測試結(jié)果，并且因此不方便。授予AllenMichael的美國專利5,580,794號公開了一種單一用途的電子化驗裝置，用于化驗給定樣品中的特定待分析物。授予Greenquist的美國專利4，806，312號公開了一種具有可檢測信號濃度區(qū)的多區(qū)域分析元件。授予Garcia等人的美國專利4，627，445號公開了一種手持便攜式醫(yī)療診斷系統(tǒng)，用于檢査血糖、尿氮、血紅蛋白或血液成分的指標(biāo)，其中一次性針管或采血針探針包帶有諸如血液反應(yīng)化學(xué)物的化學(xué)試劑測試片，還有可視讀出裝置和計算機(jī)系統(tǒng)。授予A.Rosenberg的美國專利4，197，734號公開了一種設(shè)備，其能夠測量血液的凝結(jié)時間。該設(shè)備包括用于支撐含有血液樣品的注射器的支撐框架和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺。來自注射器的血液滴在轉(zhuǎn)臺上，其中凝結(jié)時間由在轉(zhuǎn)臺上旋轉(zhuǎn)的圖紙自動用圖示出。該設(shè)備也能夠用于確定血槳和其他液體的粘性變化。授予Greiner等人的美國專利3，486，859號公開了一種設(shè)備，其具有雙臂保持器，該保持器具有經(jīng)由微細(xì)的毛細(xì)管相互連通的血液試劑腔室。設(shè)有用于對試劑腔室之一施加壓力變化的空氣泵，以影響經(jīng)由該毛細(xì)管的液體的周期性混合。還包括指示裝置，用于血液凝結(jié)時檢測毛細(xì)管的逐漸變化的流體阻力。上述方法具有嚴(yán)重的缺陷，使得它們在用于家用時非常困難。其中一些方法需要專門的血液制備和處理，適合于擁有訓(xùn)練有素的醫(yī)務(wù)人員的中心診所，而另一些則價格昂貴或不精確。因此，需要一種用于檢測待分析物的化驗系統(tǒng)，它們精確、方便并且不昂貴。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種用于進(jìn)行分析以確定樣品中的一種或多種預(yù)先選定的待分析物的存在性的方法和微技術(shù)系統(tǒng)。該設(shè)備包括能夠插入便攜式手持測試分析機(jī)中的一次性的塑料測試片。該測試片把樣品隔離使它不與該機(jī)器接觸并且該樣品不被污染。本發(fā)明的一次性的測試片可以具有多個形成在固體支撐上的腔(well)。這些腔能夠通過毛細(xì)通道相連。所述腔和毛細(xì)通道的表面可以用試劑涂覆以有助于把液體樣品從樣品腔抽進(jìn)反應(yīng)腔中。在至少一個反應(yīng)室里面至少有一個磁性攪拌棒，它能夠被該測試分析機(jī)中設(shè)置在所述測試片外面的磁力運動裝置磁性地吸附并驅(qū)動。該磁性攪拌棒能夠執(zhí)行運動來混合反應(yīng)組分、移動反應(yīng)組分、交換或向支架上的目標(biāo)系統(tǒng)化地提供試劑等。該測試片能夠放置在具有傳感器的便攜手持機(jī)器上，該傳感器構(gòu)造成可檢測和/或定量該測試片的反應(yīng)腔中的待分析物的存在，同時與物理檢測變化相對應(yīng)，產(chǎn)生與樣品中選定的待分析物的存在和/或分析物的量相關(guān)的信號。所述試劑可以包括檢測系統(tǒng)，因此檢測結(jié)果的產(chǎn)生與分析物的存在相關(guān)。該信號能夠轉(zhuǎn)換成基體(base)外部上的可視顯示窗口上的輸出。為了測試樣品，該一次性的測試片能夠插入該基體，并且樣品液滴能夠被置于該測試片的樣品施加腔中。該樣品通過內(nèi)部通道能夠被吸進(jìn)反應(yīng)腔中。隨著樣品被吸進(jìn)反應(yīng)腔中，傳感器檢測該運動并在適當(dāng)?shù)臅r候激活磁性攪拌棒，該棒混合該樣品腔內(nèi)的試劑。為了定時化驗，當(dāng)電的或光的傳感器監(jiān)控測試片的各部分以獲得特定待分析物的響應(yīng)，包含在該基體內(nèi)的微處理器開始計時。當(dāng)檢測和/或定量分析時，在該基體上的顯示窗口中以適當(dāng)?shù)膯挝欢ㄐ曰蚨康貓蟾娼Y(jié)果。所述運動和傳感器都可以由微處理器來控制。該基體內(nèi)的用于諸如凝結(jié)測試的溫度敏感化驗的加熱裝置能夠被激活，并且該溫度在整個化驗期間可以保持恒定或按照預(yù)定的方式變化。在本發(fā)明的一個方面描述了一種一次性測試片，所述一次性的測試片包括第一固體基片，該第一固體基片包括樣品收集腔、參考腔和反應(yīng)腔，其中這些腔經(jīng)由第一毛細(xì)通道流體地連通；和第二固體基片，該第二固體基片包括孔，其中該第一固體基片和第二固體基片接合并且所述各孔與所述各腔連通。在本發(fā)明的另一方面描述了一種一次性測試片，該一次性的測試片包括第一固體基片，該第一固體基片包括樣品施加腔、參考腔和反應(yīng)腔，其中這些腔經(jīng)由毛細(xì)通道流體地連通，并且其中該參考腔包括第一細(xì)胞溶解劑，而反應(yīng)腔包括第二細(xì)胞溶解劑；第二固體基片，該第二固體基片包括孔，其中該第一固體基片和第二固體基片接合并且所述各孔與所述各腔連通；以及具有捕獲區(qū)的薄膜，該薄膜經(jīng)由第二毛細(xì)通道與所述反應(yīng)腔連接。在又一方面，本發(fā)明涉及一種方法，用于確定作為HbAlc的血紅蛋白的百分比，該方法包括提供一次性的測試片，該一次性的測試片包括第一固體基片，該第一固體基片包括樣品腔、參考腔和反應(yīng)腔，其中這些腔經(jīng)由第一毛細(xì)通道流體地連通，并且其中該參考腔包括第一細(xì)胞溶解劑，而反應(yīng)腔包括第二細(xì)胞溶解劑、HbAlc專用抗體以及攪拌棒；第二固體基片，該第二固體基片包括孔，其中該第一固體基片和該第二固體基片接合并且所述各孔與所述各腔連通；和具有捕獲區(qū)的薄膜，該薄膜經(jīng)由第二毛細(xì)通道與所述反應(yīng)腔連接；把樣品放置在所述樣品施加腔中；向所述樣品施加腔添加稀釋劑；由所述參考腔確定血紅蛋白總量并由所述捕獲區(qū)確定HbAlc總量；用所述血紅蛋白總量除所述HbAlc總量，獲得HbAlc血紅蛋白的百分比。參考下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他方面將變得很明了。此外，還敘述了各種參考文獻(xiàn)，其中更詳細(xì)地描述某些過程和組成，并且將這些參考文獻(xiàn)結(jié)合于此供參考。圖l示出一次性測試片的圖示，該測試片具有一組相互連通的反應(yīng)室和其中一個室中的可移動件。圖2示出該一次性測試片的另一個視圖，其包括所組裝的一組薄膜，用以隔離血液組分，并將所希望的待分析物引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)牟东@區(qū)。圖3示出該基體裝置的主要組成部分的圖示，下面將對其進(jìn)行詳細(xì)描述。具體實施方式1.定義除非另有說明，在本申請中使用的術(shù)語，包括說明書中使用的術(shù)語和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語，具有下面給出的定義。應(yīng)當(dāng)注意，正如在說明書和權(quán)利要求書中所用的，除非從上下文中清楚地規(guī)定之外，單數(shù)形式的名詞也包括指代復(fù)數(shù)。無論是前面或后面所引用的所有的公開、專利和專利申請文件，其整個內(nèi)容結(jié)合于此供參考。正如這里所使用的，術(shù)語"受驗者(object)"包括哺乳動物和非哺乳動物。哺乳動物的例子包括但不限于哺乳動物綱的任何成員人，諸如黑猩猩、其他猿和猴子的非人類靈長目；諸如牛、馬、綿羊、山羊、豬的家畜；諸如兔子、狗和貓的馴養(yǎng)動物；包括諸如老鼠、耗子和豚鼠的嚙齒類動物等；非哺乳動物的例子包括但不限于鳥、魚等。該術(shù)語不指特定的年齡或性別。正如這里所使用的，術(shù)語"抗體"包括但不限于大體上由特異性結(jié)合并識別分析物(抗原)的免疫球蛋白基因或免疫球蛋白基因組、或由其片斷編碼的多肽。"抗體"還包括但不限于大體上由特異性結(jié)合并識別由響應(yīng)暴露于毛滴屬抗體的宿主產(chǎn)生的抗體的特異性抗原結(jié)合區(qū)(原型)的免疫球蛋白基因或免疫球蛋白基因組、或由其片斷編碼的多肽物質(zhì)。例子包括多細(xì)胞系的、單細(xì)胞系的、嵌合體的、人源化的以及單鏈抗體等。免疫球蛋白片斷包括Fab片斷和由表達(dá)庫產(chǎn)生的片斷，包括噬菌體展示。關(guān)于抗體結(jié)構(gòu)和術(shù)語，例如可參見Paul的《FundamentalImmunology》，第三版，1993，紐約RavenPress出版社。術(shù)語"特異性結(jié)合(speciallybindsto)"或"特異性免疫性反應(yīng)(speciallyimmunoreactivewith)"是指在有蛋白質(zhì)和其他生物異類種群的情況下確定目標(biāo)分析物存在的結(jié)合反應(yīng)。因此，在指定的化驗條件下，特異性結(jié)合部分(moiety)優(yōu)先結(jié)合于特定的目標(biāo)分析物，并且不大量結(jié)合于測試樣品中存在的其他組分。在這種條件下，為了其特定目標(biāo)分析物的特異性，特異性結(jié)合于目標(biāo)分析物可能要求選定的結(jié)合部分。可以利用免疫測定形式的多樣性來選擇與特定抗原的特異性免疫反應(yīng)的抗體。例如，固相ELISA免疫測定通常用于選擇特異性免疫反應(yīng)于待分析物的單細(xì)胞系抗體。對于免疫測定形式和能夠用于確定特異性免疫反應(yīng)的條件的說明例如參見Harlow和Lace(198S)《Antibodies,ALaboratoryManual》,ColdSpringHarborPublication,NewYork。典型地，特異性的或選擇性的反應(yīng)將提供至少兩倍于背景的信噪比，更典型地，提供超過10到100倍于背景的信噪比。正如這里所使用的，術(shù)語"標(biāo)記(laWe)"和"可檢測標(biāo)記(detectable)"是指可檢測下述內(nèi)容的分子，包括但不限于，放射性同位素、熒光增白劑、化學(xué)熒光劑、載色體、酶、酶基片、酶抑制劑、載色體、染色劑、金屬離子、金屬溶液、配合基(例如，維生素H、抗生物素蛋白、連鎖狀抗生物蛋白或半抗原)等。正如這里所使用的，術(shù)語"固態(tài)支撐"是指諸如塑料板、磁珠、膠乳珠、微量測試孔盤(microtiterplatewell)、玻璃板、尼龍、瓊脂膠糖、丙稀酰氨等的固體表面。在談及兩種分子或分子與分子復(fù)合體的結(jié)合的時候，"特異性(specific)"是指彼此的特異性識別以及穩(wěn)定復(fù)合體的形成，相比較地，不大識別另外的分子并缺少與這些另外分子的穩(wěn)定復(fù)合體的形成。特異性結(jié)合的例子是抗體-抗原相互作用、酶-基質(zhì)相互租用、多核甙酸雜^l作用和/或雙重的形成、細(xì)胞受體-配合基相互作用，等等。II概述本發(fā)明涉及能夠進(jìn)行定性和定量的免疫化驗和化學(xué)化驗的一次性測試片。在該測試片上至少有三個腔，其中這些腔經(jīng)由毛細(xì)通道相互流體連通。一個腔中放置用于分析的樣品，優(yōu)選為液體樣品。該樣品流體經(jīng)由毛細(xì)通道流入另兩個腔。其中一個腔可用作測量樣品中的待分析物總量的標(biāo)準(zhǔn)。另一個腔可用作能夠識別樣品各組分的反應(yīng)腔。該一次性的測試片能夠放置在分析器(這里也稱作"基體")中，該分析器檢測樣品的各組分和樣品中的待分析物總量。該分析器包括能夠顯示分析結(jié)果以及在化驗操作中提供命令的顯示系統(tǒng)。在一種應(yīng)用中，能夠確定人體紅血球中的作為血紅蛋白Alc(HbAlc)的血紅蛋白總量的百分率。來自受驗者的血液可被沉淀于樣品腔中。該血液經(jīng)由毛細(xì)通道流動到另外兩個腔中。在參考腔中可放置溶解細(xì)胞的試劑，從而使得從紅血球中釋放血紅蛋白。在參考腔中的血紅蛋白的濃度能夠用紅外或紫外測量法來測量。在反應(yīng)腔中可放置溶胞物，已知量的特異于HbAlc的抗體，以及磁攪拌器。當(dāng)血液流入反應(yīng)腔中時，磁力攪拌該腔中的液體從而使它們很好地混合。溶胞物溶解細(xì)胞，而抗體結(jié)合于HbAlc。在規(guī)定的時間段之后，該顯示器能夠指示操作者對反應(yīng)腔添加稀釋劑。該稀釋劑將反應(yīng)室中的液體通過毛細(xì)通道推向一個或多個捕獲區(qū)。這些捕獲區(qū)只把結(jié)合于所限定抗體復(fù)合體的抗原固定在其上，而把結(jié)合于所有抗體的其他抗原固定在該區(qū)域的不同部分?？贵w-HbAlc復(fù)合體能夠被該捕獲區(qū)的第一部分中的抗原捕獲，并且所有的抗體能夠被該捕獲區(qū)后一部分中的抗原捕獲?？墒褂脵z測系統(tǒng)來檢測結(jié)合在該捕獲區(qū)的第一和第二部分的抗體。兩個區(qū)域的比例和/或總量可用于確定出現(xiàn)在樣品中的HbAlc的量。第一區(qū)域與參考腔中血紅蛋白總量的比能夠提供血液樣品中的HbAlc的百分比。這個結(jié)果能夠在顯示系統(tǒng)中顯示。III.微機(jī)械系統(tǒng)本發(fā)明涉及一種一次性的測試片，一種便攜式手持機(jī)器(即基體)以及包括這種測試片和這種基體的結(jié)合體。該測試片可放置在該機(jī)器中，用于進(jìn)行化驗，用于檢測分析物，并顯示諸如命令和結(jié)果的信息。該一次性測試片的一個方面示于圖l。該一次性測試片通過把兩個或更多個固體支撐連接在一起而形成，這些固體支撐的其中至少一個具有槽。所述固體支撐可以是矩形、圓形、橢圓形或任何其他形狀。該支撐可以選用性質(zhì)合適的材料制造，例如良好的熱傳導(dǎo)性、光傳輸?shù)耐该餍?、便于焊接的機(jī)械特性、能夠均勻涂覆和試劑穩(wěn)定性的表面特性，以及能夠防止干擾化驗的對液體介質(zhì)的中性。為此，例如包括高自由表面能量和低吸水性的合適的塑料，包括PETG，聚酯(Mylar)、聚碳酸酯(Lexan)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、SAN、丙稀腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，尤其是由BorgWarner按商標(biāo)Cyclac供給的特定ABS。當(dāng)固體支撐是疏水塑料時，可以用本領(lǐng)域已知的方法，例如等離子體蝕刻和電暈處理，進(jìn)行處理以賦予其表面親水性?？蛇x地和等效地，可以利用商業(yè)上可得到的模制固體支撐來實踐本發(fā)明。為了說明，本發(fā)明的實施例通過參考連接兩個固體支撐而形成的一次性測試片來進(jìn)行描述。至少該固體支撐其中之一具有用作反應(yīng)室5和7的槽或凹腔以及毛細(xì)通道2和8。該槽可以是任何幾何形狀，并且優(yōu)選為圓形。該槽的尺寸應(yīng)當(dāng)具有足夠的容積以容納樣品并且能夠發(fā)生反應(yīng)。因此，圓形槽的直徑根據(jù)支撐材料的寬度和長度在0.01mm到100mm之間，而其深度根據(jù)支撐材料的厚度在約0.001到約4mm。槽的直徑和深度很容易由本領(lǐng)域的技術(shù)人員確定。在本發(fā)明的一方面。支撐件之一具有鉆通至該槽的孔，其中該孔用作通氣孔3和6。而且，該孔使得能夠到達(dá)放置樣品的腔，例如樣品施加腔l。在這兩個件連接之前，可移動件4可以插入所希望的反應(yīng)室5中。在模制過程中，至少在靠近兩個塑料件至少其中之一的槽的周邊鄰近處的輪廓線上需要有能量引導(dǎo)隆起。當(dāng)超聲焊接時，兩個塑料件沿著繞所述室和通道形成氣密密封的能量隆起膠接在一起，從反應(yīng)室到外部的通路只有通氣孔和樣品施加腔。反應(yīng)室的表面可選地是稍稍具有紋理的，用于與可移動件一起使用。該紋理可調(diào)節(jié)膨脹壓力n。在兩個板浸入介質(zhì)中的情況下，n是必須施加到所述板之間的介質(zhì)上以維持給定間隔的超過外部壓力的壓力。在這種情況下，n在數(shù)值上就是該可移動件和該反應(yīng)室表面之間在每單位面積上的吸力或推力。該可移動件越寬，該表面之間的壓力越大，并且該紋理消除該可移動件在該反應(yīng)室壁上的任何不希望的吸附。膨脹壓力更一般的定義是n=-i"(3G7ac)4r，F(xiàn)其中A是面積T是溫度V是容積G是吉伯(Gib)自由能量可移動件4可以用不銹鋼或不銹鋼與任何其他所希望的材料的組合來制造以使得它能夠被外部的磁移動裝置吸引或驅(qū)動。該材料可以是任何可磁化合金的形式，用不銹鋼覆蓋以防止腐蝕，或用于結(jié)合特殊分子的特殊涂覆?？梢苿蛹暮穸雀鶕?jù)反應(yīng)室深度確定，它足夠小以適合于在該反應(yīng)室中并自由移動。對于深度為0.01英寸的反應(yīng)室空腔，可移動件的厚度在0.007到0.008英寸之間。把樣品施加于反應(yīng)室的方式，以及把諸如鹽、糖等溶液的其他試劑施加于通道的方式，包括噴射、涂刷、凍干、蒸發(fā)、吸附、共價結(jié)合等。對于具有大微粒組分的試劑，噴射涂刷或凍干比較適合。當(dāng)在室溫下進(jìn)行分配時，由于液滴的尺寸，皮米滴尺寸的生物沉淀作用導(dǎo)致瞬時的干燥。組裝后的一次性測試片示于圖2，其中5是吸收墊，7是內(nèi)參考薄膜條，9是毛細(xì)通道，ll是反應(yīng)室，13是毛細(xì)通道，15是樣品容器，17是樣品施加口，19是反應(yīng)室，21是可移動件，23是基薄膜25上的捕獲區(qū)。圖3是分析器的主要部件的圖示，在施加測試樣品之前，把一次性測試片插入其中。該一次性測試片可以安置在該基體上的46。該測試片可以放置在加熱器組件44的頂上，該加熱器組件可以容納埋入其中或附近的傳感器(發(fā)射器或檢測器)，但是設(shè)置成使信號通過所述反應(yīng)室。另一組傳感器也可以用作發(fā)射器、檢測器，或都可以設(shè)置在該一次性測試片的另一側(cè)(未示出)。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)所使用的檢測機(jī)構(gòu)，這種反射光束裝置、檢測器和發(fā)射器也可以在該測試片的同一側(cè)。檢測機(jī)構(gòu)不限于光學(xué)檢測方法，也可以用諸如電的、放射性的和其他方法。電子顯示窗口30可以是但不限于液晶顯示器LCD。28表示薄膜上的開關(guān)或鍵，用于從LCD上所顯示的菜單中的功能項中做選擇。電路板36包括控制分析器的操作和機(jī)構(gòu)的微處理器。電能可以用電池38或任何其他交流電源供給。電機(jī)40驅(qū)動磁鐵42，兩者可用連桿連接。該電機(jī)和磁鐵形成的運動模式負(fù)責(zé)建立可移動件在該一次性測試片的一個或多個反應(yīng)室中的相應(yīng)的運動。32表示到外部電源的連接器，34表示用于數(shù)據(jù)輸出的連接器。利用本發(fā)明的一次性測試片和相關(guān)方法來使用的用于自動檢測的檢測系統(tǒng)的例子包括激勵源、單色光鏡(或能夠光譜分辨光成分的任何裝置或一組窄帶濾光片)和檢測器陣列。該激勵源能夠包括紅外、藍(lán)或紫外(UV)波長并且該激勵波長可以比待檢測的發(fā)射波長更短。該檢測系統(tǒng)可以是一個寬帶紫外(UV)光源，例如前面有濾光片的氖燈；氙燈或者氘燈之類的白光源經(jīng)過單色儀之后提取到所期望波長的輸出；或者若干連續(xù)波氣體激光器中的任何一種，包括但是不限于氬離子激光線(457，458，514nm等等)或者氦鎘(HeCd)激光器；處于藍(lán)光段的固體二極管激光器，例如氮化鎵基和砷化鎵基(雙基)激光器，或者YAG基或者YLF基激光器的二倍頻或者三倍頻輸出；或者具有以藍(lán)光輸出的任何一種脈沖激光器。從樣品或反應(yīng)腔中的反應(yīng)物發(fā)射的光可以利用提供用于基片的光譜信息的裝置來檢測，例如光柵分光計、棱鏡分光計、成像分光計等，或使用干涉(帶通)濾光片。利用諸如CCD照相機(jī)的兩維區(qū)域成像器，許多物體可以同時成像。通過經(jīng)由不同的帶通、長通或短通濾光片(干涉濾光片，或電調(diào)諧濾光片是合適的)收集多于一個的成像的信息，可以生產(chǎn)光譜信息?？墒褂枚嘤谝粋€的成像器通過專用濾光片來同時收集數(shù)據(jù)，或者可以在單個成像器的前面改變?yōu)V光片?；诔上竦南到y(tǒng)，如生物特征成像(biometricimaging)系統(tǒng)，掃描表面來發(fā)現(xiàn)有熒光的信號。適于本系統(tǒng)的其他實施例包括利用試劑涂覆薄膜系統(tǒng)作為該測試片的一部分，設(shè)置成使得樣品流可在整個測試片系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)并被引導(dǎo)。傳感器系統(tǒng)設(shè)置成能夠監(jiān)控用于被測試的分析物或反應(yīng)的該測試片的薄膜部分。IV.操作圖3所示的該裝置的一般操作模式包括將圖1和圖2所示的一次性測試片插入接受器中，使得該測試片只在一個位置。為了在特定的溫度下進(jìn)行化驗，加熱器組件44把該一次性測試片加熱到由微處理器所控制的希望溫度。在測試片插入并且分析器啟動之后，LCD提示簡單的步驟，操作者可以按照這些步驟來操作，包括把樣品添加到樣品接收器中。該裝置可選擇地具有用于確定反應(yīng)室中足夠量樣品存在的傳感器，和起動、停止化驗定時的機(jī)構(gòu)。該傳感器檢測來自該反應(yīng)完成的信號，例如測量通過該反應(yīng)室的壁發(fā)射并引導(dǎo)的光信號的傳輸。所施加的樣品經(jīng)由毛細(xì)通道正確地分布在各反應(yīng)室中。安置這些反應(yīng)室使得在各反應(yīng)室中可以獨立地進(jìn)行反應(yīng)，即便它們共享來自同一池的共用樣品?？蛇\動件形成的運動模式確保試劑與樣品混合物適當(dāng)?shù)幕旌喜⑶疫€促進(jìn)室中的試劑和樣品的交流。對于需要對分析物進(jìn)行定量化驗的情況，傳感器系統(tǒng)監(jiān)控一個或多個反應(yīng)室中的變化、薄膜系統(tǒng)或可移動件，直到到達(dá)所希望的結(jié)束點。對于只要求確定分析物存在的化驗，傳感器系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)臅r間段監(jiān)控該測試片的規(guī)定部分。微處理器計算定量或定性的結(jié)果，把結(jié)果顯示在顯示器上。然后在化驗結(jié)束后可以抽出該測試片并清除掉。因此，操作者將測試片插入分析器的測試片接收器中。然后操作者按下起始按鈕，該按鈕也能夠被該測試片本身自動起動，等待提示以添加樣品滴，然后根據(jù)化驗的類型通常在數(shù)分鐘或數(shù)秒鐘內(nèi)從顯示器得到結(jié)果。V.檢測血紅蛋白Alc(歸lc)糖化血紅蛋白指的是次要血紅蛋白組分(minorhemoglobincomponents)序列，是通過葡萄糖附著在血紅蛋白分子上而形成的。人的紅血球自由地透過葡萄糖。每個紅血球內(nèi)，糖化血紅蛋白按照與周圍葡萄糖的濃度成正比的速度形成。環(huán)繞紅血球的血紅蛋白總量的約97X是血紅蛋白A。血紅蛋白A由四種多肽鏈構(gòu)成，兩種a-鏈，兩種b-鏈。血紅蛋白A的糖化通過葡萄糖與每個b-肽鏈N端纈氨酸氨基酸的共價連接而發(fā)生。起初形成不穩(wěn)定的席夫堿(醛亞氨)，然后經(jīng)受不可逆轉(zhuǎn)的阿馬多里重排反應(yīng)形成穩(wěn)定的氨基酮，即血紅蛋白Alc(歸lc)。包含紅血球的血紅蛋白A的壽命平均為120天。糖化血紅蛋白A對HbAlc的百分比與紅血球暴露于葡萄糖的時間和遇到的葡萄糖的平均濃度成正比。HbAlc部分的測定給出紅血球半壽命期、即最后60天內(nèi)的平均血糖濃度的整體情況。HbAlc的水平通常表示為血紅蛋白總量的百分比。在正常的受驗者中，HbAlc通常在血紅蛋白總量的3—6X的范圍。在葡萄糖升高的病人中，即在I型和n型糖尿病中可以上升到正常人上限的兩倍或以上。對糖尿病患者的葡萄糖量的長期控制是很重要的。長年血液中太多的葡萄糖能夠危害眼睛、腎和神經(jīng)。同時也增加心臟和血管疾病的危險。作為血紅蛋白總量的百分比的HbAlc的測量提供評價葡萄糖量的長期控制的有用手段，同時也構(gòu)成識別I型和n型糖尿病患者的重要的風(fēng)險指標(biāo)。來自受驗者的血液樣品能夠在該一次性測試片(圖2)的樣品腔15中以沉淀的形式得到。血液經(jīng)由毛細(xì)通道13流到反應(yīng)室11和19。反應(yīng)室ll可用作參考室，在此測量血紅蛋白總量。反應(yīng)室19測量血液樣品中的HbAlc。HbAlc對血紅蛋白總量的比值提供了作為HbAlc的血紅蛋白總量的百分比。兩個反應(yīng)室包含細(xì)胞溶解劑。該細(xì)胞溶解劑溶解整個血液樣品，從而釋放血紅蛋白。該細(xì)胞溶解劑通常是表面活化劑，優(yōu)選是非離子表面活化劑，例如，TRITONX-100。反應(yīng)室19另外還包含能夠檢測HbAlc的抗體。該抗體可以是單克隆的或多克隆的抗體(Ab)，或包含抗原結(jié)合部位或互補(bǔ)確定區(qū)(CDR)的Ab片斷，例如F(ab')2或Fab片斷?？蓹z測的一部分或標(biāo)記可以是放射性的、有熒光的或化學(xué)發(fā)光的物質(zhì)，或酶。可替換地，也可以使用識別第一Ab的特定類的Fc片斷的帶標(biāo)記的第二Ab。而且，該抗體可以用可檢測的標(biāo)記來作標(biāo)記。在一方面，可檢測的標(biāo)記是發(fā)熒光的分子。合適熒光標(biāo)記的例子包括熒光素(FITC)，5,6-基羧甲熒光素，得克薩斯紅，硝基苯-2-氧-1,3-二嗪磷-4-基(NBC)，香豆素(鄰羧基肉桂酸內(nèi)酯)，丹磺酰氯，羅丹明，4'-6-羅丹明-2-苯基吲哚(DAPI)以及菁染料Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5和Cy7。優(yōu)選的發(fā)熒光的標(biāo)記是熒光素(5-羧甲基熒光素-N-羧基琥珀酰亞氨酯)、羅丹明(5，6-四甲基羅丹明)、代用羅丹明化合物以及菁染料Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5和Cy7。對于這些熒光團(tuán)吸收和發(fā)射最多的分別是FITC(4卯nm;520nm)，Cy3(554nm;568nm)，Cy3.5(581nm;588nm)，Cy5(652nm;672證)，Cy5.5(6820nm;703nm)和Cy7(755nm;778nm)，因此，能夠同時檢測它們。熒光標(biāo)記能夠從各種商業(yè)源得到，包括MolecularProbes、Eugene、OR和ResearchOrganics，Cleveland,Ohio。作為另一種選擇，代替添加的標(biāo)記，所結(jié)合的血紅蛋白本身，由于其類過氧物酶的性質(zhì)，能夠產(chǎn)生可檢測的信號。這通過添加過氧化氫，添加或不添加其他基質(zhì)(例如異魯米)來完成。在兩個反應(yīng)腔中的細(xì)胞被溶解。在參考腔ll中，可通過分光鏡法得到血紅蛋白的總量，例如測量UV區(qū)或紅外區(qū)。分光設(shè)備在本領(lǐng)域是已知的，并且包含在所述便攜式手持機(jī)器中。更具體地說，能夠按880nm和580nm進(jìn)行測量。在反應(yīng)腔19中，抗體結(jié)合于HbAlc。為了確保完全反應(yīng)，反應(yīng)腔中的液體可進(jìn)行磁攪拌并且可選地加熱到較高的溫度。當(dāng)反應(yīng)完成后，可把稀釋劑加到樣品腔15中。該稀釋劑使19中的反應(yīng)物能夠通過毛細(xì)通道9移動到捕獲區(qū)23。該捕獲區(qū)可以是抗原，或是能夠特異性結(jié)合于抗體-HbAlc復(fù)合體、任何抗體等或其組合物的其他合成物。因此，在一方面，第一捕獲區(qū)包含特異性結(jié)合于抗體-HbAlc復(fù)合體的抗原，而第二捕獲區(qū)包含結(jié)合于抗體以及抗體-HbAlc復(fù)合體的抗原。吸收墊5吸收所有的液體并且能夠有助于通過薄膜抽吸液體。利用上述的檢測系統(tǒng)能夠確定在每個捕獲區(qū)的物質(zhì)的量。與化驗一起工作的校準(zhǔn)器或標(biāo)準(zhǔn)器提供校準(zhǔn)(或標(biāo)準(zhǔn))曲線，由此利用測量信號確定樣品中的HbAlc的百分?jǐn)?shù)。所有捕獲區(qū)的總和優(yōu)選等于放置在反應(yīng)腔中的抗體的量，并且能夠提供內(nèi)部控制以確定已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)的百分比?？贵w-HbAlc復(fù)合體的濃度能夠從第一捕獲區(qū)的讀數(shù)中確定。血液樣品中的HbAlc的百分?jǐn)?shù)能夠用血紅蛋白的總濃度除抗體-HbAlc復(fù)合體的濃度來確定。在另一方面，參考薄膜7(圖2)可以包含在一次性測試片中。當(dāng)已知抗原-抗體-HbAlc復(fù)合體的濃度和抗體-抗原的濃度時，該參考薄膜可以具有沉淀。形成該參考薄膜的分光光度計的測量能夠用于校準(zhǔn)來自該主動薄膜25的讀數(shù)。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例和各種可選實施例具體示出和描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神實質(zhì)和范圍的情況下，在形式和細(xì)節(jié)上能夠進(jìn)行各種變換。因而與本申請相關(guān)的所有公開的專利和申請其整個內(nèi)容結(jié)合于此供參考。權(quán)利要求1.一種一次性測試片，包括第一固體基片，該第一固體基片包括樣品收集腔、參考腔和反應(yīng)腔，其中這些腔經(jīng)由第一毛細(xì)通道流體地連通；和第二固體基片，該第二固體基片包括孔，其中所述第一固體基片和所述第二固體基片接合并且所述孔與所述各腔連通。2.如權(quán)利要求l所述的一次性測試片，其中所述第一基片和所述第二基片是矩形的。3.如權(quán)利要求l所述的一次性測試片，其中所述基片是從塑料、玻璃、尼龍、金屬和其組合所構(gòu)成的組中選出的。4.如權(quán)利要求3所述的一次性測試片，其中所述基片是塑料的。5.如權(quán)利要求l所述的一次性測試片，還包括所述反應(yīng)室中的攪拌棒。6.如權(quán)利要求l所述的一次性測試片，還包括沉淀在反應(yīng)腔中的抗體。7.如權(quán)利要求6所述的一次性測試片，其中所述抗體是HbAlc特異性的。8.如權(quán)利要求l所述的一次性測試片，其中所述參考腔和所述反應(yīng)腔包括細(xì)胞溶解劑。9.如權(quán)利要求l所述的一次性測試片，其中所述細(xì)胞溶解劑是非離子表面活性劑。10.如權(quán)利要求1所述的一次性測試片，還包括具有捕獲區(qū)的薄膜，其中該薄膜通過第二毛細(xì)通道與所述反應(yīng)腔連接。11.如權(quán)利要求IO所述的一次性測試片，其中所述薄膜設(shè)置在吸收墊和所述反應(yīng)腔之間。12.—種一次性測試片，包括第一固體基片，該第一固體基片包括樣品施加腔、參考腔和反應(yīng)腔，其中這些腔經(jīng)由毛細(xì)通道流體地連通，并且其中所述參考腔包括第一細(xì)胞溶解劑，所述反應(yīng)腔包括第二細(xì)胞溶解劑、抗體以及攪拌棒；第二固體基片，該第二固體基片包括孔，其中所述第一固體基片和所述第二固體基片接合并且所述孔與所述腔連通；以及具有捕獲區(qū)的薄膜，其中該薄膜經(jīng)由第二毛細(xì)通道與所述反應(yīng)腔連接。13.如權(quán)利要求12所述的一次性測試片，其中所述第一基片和所述第二基片是矩形的。14.如權(quán)利要求l所述的一次性測試片，其中所述基片選自由塑料、玻璃、尼龍、金屬和其組合構(gòu)成的組。15.如權(quán)利要求14所述的一次性測試片，其中所述基片是塑料的。16.如權(quán)利要求12所述的一次性測試片，其中所述第一和第二細(xì)胞溶解劑是非離子表面活性劑。17.如權(quán)利要求12所述的一次性測試片，其中所述抗體是HbAlc特異性的。18.—種用于確定作為HbAlc的血紅蛋白的百分比的方法，該方法包括提供一次性測試片，該一次性的測試片包括第一固體基片，該第一固體基片包括樣品腔、參考腔和反應(yīng)腔，其中這些腔經(jīng)由第一毛細(xì)通道流體地連通，并且其中所述參考腔包括第一細(xì)胞溶解劑，所述反應(yīng)腔包括第二細(xì)胞溶解劑、HbAlc特異性抗體和攪拌棒；第二固體基片，該第二固體基片包括孔，其中所述第一固體基片和所述第二固體基片接合并且所述孔與所述各腔連通；以及具有捕獲區(qū)的薄膜，所述薄膜經(jīng)由第二毛細(xì)通道與所述反應(yīng)腔連接；把樣品放置在所述樣品施加腔中；向所述樣品施加腔添加稀釋劑；由所述參考腔確定血紅蛋白總量并由所述捕獲區(qū)確定HbAlc總所述HbAlc總量除以所述血紅蛋白總量，獲得作為HbAlc的血紅蛋白的百分比。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第一基片和所述第二基片是矩形的。20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述基片選自由塑料、玻璃、尼龍、金屬和其組合構(gòu)成的組。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述基片是塑料的。22.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述細(xì)胞溶解劑是非離子表面活性劑。23.如權(quán)利要求1S所述的方法，其中所述薄膜包括兩個或更多個捕獲區(qū)。24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中一個捕獲區(qū)包括特異性結(jié)合于抗體-HbAlc復(fù)合體的抗原，而另外的捕獲區(qū)包括結(jié)合于所述抗體的抗原。25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述HbAlc總量通過UV測量來確定。26.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述血紅蛋白總量通過UV、IR或其組合來確定。27.如權(quán)利要求18所述方法，所述血紅蛋白總量用580nm和880nm的光來分光光度地確定。全文摘要本發(fā)明提供一種微機(jī)械系統(tǒng)，用于進(jìn)行化驗以確定樣品中的一種或多種選定的分析物的存在。該裝置包括基體和一次性測試片，該一次性測試片具有至少一個反應(yīng)腔和一個能夠移動流體和部分通過所形成的反應(yīng)腔中流體的可移動部件，該反應(yīng)室和/或可移動件中的試劑與樣品發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)可物理檢測的變化。可移動部件能夠運動并因此混合、移動反應(yīng)組分、交換或有次序地向支架上的目標(biāo)提供試劑。設(shè)置基體中的傳感器以檢測反應(yīng)腔中樣品和樣品中分析物的存在或?qū)ζ涠俊０研盘栟D(zhuǎn)換成在該基體外部上的可視顯示器窗口上的輸出。文檔編號G01N31/22GK101300470SQ200480035145公開日2008年11月5日申請日期2004年10月29日優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日發(fā)明者伊曼紐爾·C·埃姆帕克申請人:Mec戴內(nèi)米克公司