專利名稱：移液器吸頭中的顆粒凝集的制作方法
移液器吸頭中的顆粒凝集技術(shù)領(lǐng)域
本專利申請(qǐng)涉及用于在單個(gè)一次性吸頭元件內(nèi)快速檢測(cè)是否存在顆粒凝集 (agglutination)的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
基于配體和配體結(jié)合分子的相互作用的診斷測(cè)定在本領(lǐng)域中是熟知的，并且在 臨床實(shí)驗(yàn)室中廣泛使用以檢測(cè)生物樣品內(nèi)的多種抗原或抗體。歷史上，凝集測(cè)定提供 了通過較大免疫復(fù)合物結(jié)構(gòu)的形成和沉淀檢測(cè)抗原和抗體之間特異性相互作用的簡單方 法。
一般說來，細(xì)胞(并且具體為紅血球)也適用于多種凝集方法。如直接和間接 庫姆斯氏(Coomb’ s)測(cè)試的常規(guī)血型檢定測(cè)試依賴于紅血球的凝集以確定血型相容性或 診斷嚴(yán)重的自身免疫疾病，如溶血性貧血。
使用直接庫姆斯氏測(cè)試或直接抗球蛋白測(cè)試以檢測(cè)與患者紅血球表面抗原體內(nèi) 結(jié)合的抗體或補(bǔ)體系統(tǒng)因子。在陽性庫姆斯氏測(cè)試中，將兔抗人抗體(庫姆斯氏試劑) 加入到人抗體結(jié)合的患者紅血球中從而導(dǎo)致紅血球的凝集和沉淀，并借此指示了自身免 疫性溶血性貧血。
在間接庫姆斯氏測(cè)試或間接抗球蛋白測(cè)試中，將患者血清與可能供體的紅血球 一同培育。如果患者血清中的抗體與供體的紅血球結(jié)合，則庫姆斯氏試劑的加入會(huì)導(dǎo)致 供體紅血球的凝集和沉淀，并借此指示患者和可能供體血液之間不適合。相反地，不存 在凝集則指示患者血清中的抗體不識(shí)別供體紅血球上的表面抗原。因此，供體血液是相 容的并且可以用于輸血。
盡管簡單并且成本合算，但是凝集免疫測(cè)定通常對(duì)微量抗原的檢測(cè)缺乏所需的 靈敏度并且在解釋結(jié)果時(shí)也具有主觀性傾向。最近，通過將抗體連接到亞微米尺寸的 聚苯乙烯微球(通常稱為“均一乳膠顆粒”)實(shí)現(xiàn)了較高靈敏度并且可重復(fù)的凝集型測(cè) 定。由于當(dāng)在接枝膠體之間發(fā)生聚集時(shí)增加了散射光，因此這些布朗顆粒(Brownian particle)顯著提高了檢測(cè)靈敏度。對(duì)凝集免疫測(cè)定的這些改善已導(dǎo)致了用于檢測(cè)多 種疾病相關(guān)抗原的可商購診斷試劑盒的快速擴(kuò)張。在美國專利No.5338689 (Stiftung for diagnostischeForschung)中公開了如庫姆斯氏測(cè)定的基于細(xì)胞的凝集測(cè)定或如 ID-MicroTyping System, Inc.的簡化血型檢定方法，它們不斷地提供重要的臨床診斷工 具，特別是考慮到不斷增長的輸血需求以及在緊急護(hù)理設(shè)施中對(duì)用于輸血的血型快速判 斷的要求。
盡管數(shù)年來已得到了改善，但是由于需要多個(gè)清洗步驟并且需要按照實(shí)驗(yàn)方案 的指示順序加入試劑，因此凝集型測(cè)定，特別是基于細(xì)胞的凝集型測(cè)定仍然是費(fèi)力并且 麻煩的。因此，這些測(cè)定不易于自動(dòng)化。大量人患者樣品(例如，血液樣品)的處理同 樣增加了實(shí)驗(yàn)誤差、重復(fù)性、實(shí)驗(yàn)室人員受到人病原體(如HIV以及乙肝和丙肝病毒)污 染和感染的風(fēng)險(xiǎn)。8
可以在下列專利中查到與嘗試解決這些問題相關(guān)的信息，如美國專利 No.4087248 ； 4590157 ； 4775515 ； 4960566 ； 4963498 ； 5019351 ； 5144139 ； 5174162 ； 5891740 ； 5942442 ； 5976896 ； 6218193 ； 6261847 ； 6375817 ； 6517778 ；美國專利 申請(qǐng)公開 NO.US2003/0022382 ； US2005/0048519 ； US2006/0194342,國際 PCT 專 禾Ij 申請(qǐng) NO.PCT/US87/02054 ； PCT/US94/01182 ； PCT/GB1999/000052 ； PCT/ GB2005/004166 ； PCT/EP2005/001029 ； PCT/GB1990/000202,歐洲專利文檔 EP 212314、EP 340562、EP 483117、EP 542655 和日本專利文檔 JP 58073866、JP 62240843 和JP 2005164330。然而，這些參考文獻(xiàn)中的每一篇具有一個(gè)或多個(gè)下列缺點(diǎn)需要實(shí)驗(yàn) 室人員反復(fù)干預(yù)顆粒凝集反應(yīng)，沒有對(duì)可以發(fā)生顆粒凝集反應(yīng)中所需所有步驟的設(shè)備的 描述，使用它們的設(shè)備不能自動(dòng)化進(jìn)行多個(gè)顆粒凝集反應(yīng)以及缺少在設(shè)備中檢測(cè)顆粒凝 集反應(yīng)的手段。
出于上述原因，在本領(lǐng)域中仍未滿足對(duì)實(shí)現(xiàn)顆粒凝集型測(cè)定自動(dòng)化的需求，所 述顆粒凝集型測(cè)定自動(dòng)化使得它們與操作員之間所需的相互作用最少并以此改善這些重 要臨床測(cè)定的安全性、可靠性、成本有效性和效率。
發(fā)明概述
描述了在一個(gè)或多個(gè)一次性探針吸頭(disposable probe tips)中進(jìn)行顆粒凝集反應(yīng)所需的所有步驟的方法。本發(fā)明還涉及用于目視檢測(cè)多個(gè)探針吸頭內(nèi)顆粒凝集的設(shè)備。
根據(jù)一個(gè)方面，探針吸頭用于在將試劑和樣品吸入到所述吸頭中后進(jìn)行目視可 檢測(cè)的凝集反應(yīng)。所述探針吸頭包括第一端口，其配置以允許使所述探針吸頭的內(nèi)體積 形成負(fù)壓或正壓。所述探針吸頭的內(nèi)體積包括(a)與所述第一端口流體連通的樣品腔； (b)至少一個(gè)側(cè)腔(flanking cavity)，其配置用于在顆粒與樣品的其余部分分離后捕獲所述 樣品中的顆粒，其中所述側(cè)腔與所述樣品腔流體連通；(C)檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)所述 樣品內(nèi)的凝集的顆粒，其中所述檢測(cè)腔與所述樣品腔流體連接，(d)布置在所述樣品腔和 所述檢測(cè)腔之間的過渡區(qū)，所述過渡區(qū)配置用于通過其攪拌作用使往復(fù)移動(dòng)通過所述檢 測(cè)區(qū)和所述樣品腔之間的所述過渡區(qū)的樣品旋轉(zhuǎn)混合；和(e)與所述檢測(cè)腔流體連接的 第二端口，所述第二端口配置以允許將試劑和樣品吸入到所述探針吸頭的內(nèi)體積中或從 其中分配出。
根據(jù)另一個(gè)方面，所述探針吸頭內(nèi)的樣品包含細(xì)胞懸液。在一種方案中，所述 細(xì)胞懸液包含如供體紅血球的紅血球，或患者血清和供體紅血球。
在另一個(gè)方面，所述樣品包含配體結(jié)合分子，如抗體或庫姆斯氏試劑。
在另一個(gè)方面，所述顆粒為微球。在一個(gè)方案中，所述微球與配體結(jié)合分子結(jié) 合，其中所述配體結(jié)合分子為抗體而所述顆粒為細(xì)胞，如紅血球。
在另一個(gè)方面，所述凝集為血細(xì)胞凝集。
根據(jù)另一個(gè)方面，所述樣品腔的垂直軸和所述至少一個(gè)側(cè)腔的垂直軸形成45度 或更小的角。
在另一個(gè)方面，所述顆粒與樣品的其余部分的分離是由離心分離或在磁場(chǎng)中的 分離造成的。
在另一個(gè)方面，所述離心是由探針吸頭圍繞所述探針吸頭的主垂直軸旋轉(zhuǎn)造成 的。
在另一個(gè)方面，配置所述側(cè)腔以允許所述經(jīng)離心的顆粒用吸入到所述側(cè)腔中的 試劑再懸浮。
在另一個(gè)方面，配置所述側(cè)腔以允許所述再懸浮的離心顆粒流動(dòng)到所述探針吸 頭的樣品腔和檢測(cè)腔中。
在另一個(gè)方面，所述樣品腔壁的內(nèi)徑大于所述檢測(cè)腔壁的內(nèi)徑。
在另一個(gè)方面，所述檢測(cè)腔是光學(xué)透明的以允許對(duì)凝集進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。
在另一個(gè)方面，所述探針吸頭是由允許在所述檢測(cè)腔中進(jìn)行熒光檢測(cè)的材料制 成的。
在另一個(gè)方面，所述檢測(cè)腔壁能夠透射某些預(yù)定波長的光。
根據(jù)另一種方案，提供了在將試劑和樣品吸入其中后進(jìn)行目視可檢測(cè)的凝集反 應(yīng)的探針吸頭。所述探針吸頭包括與探針吸頭的內(nèi)體積流體連通的第一端口。所述吸 頭的內(nèi)體積包括(a)與所述第一端口流體連通的樣品腔；(b)檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)樣 品內(nèi)的凝集顆粒，其中所述檢測(cè)腔與所述樣品腔流體連接；(c)布置在所述樣品腔和所述 檢測(cè)腔之間的過渡區(qū)，所述過渡區(qū)配置用于通過其攪拌作用使往復(fù)移動(dòng)通過所述檢測(cè)區(qū) 和所述樣品腔之間的所述過渡區(qū)的樣品旋轉(zhuǎn)混合；(d)與所述檢測(cè)腔流體連接的第二端 口，所述第二端口配置以允許將試劑和樣品吸入到所述探針吸頭的內(nèi)體積中或從其中分 配出；和(e)與所述探針吸頭的內(nèi)腔流體連通的第三端口。
在所述吸頭的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第三端口側(cè)向布置到所述探針吸頭上。
根據(jù)另一實(shí)施方式，所述第三端口與排量腔(displacement cavity)流體連通，其中配置所述排量腔以允許使所述探針吸頭的內(nèi)體積形成負(fù)壓或正壓。
所述排量腔可以包括活塞，其中所述排量腔的容積根據(jù)所述排量腔中活塞的往 復(fù)移動(dòng)而變化。所述排量腔內(nèi)的這種活塞往復(fù)移動(dòng)排出了一柱空氣，而所述一柱空氣進(jìn) 而對(duì)通過所述探針吸頭的過渡區(qū)的樣品和試劑施加往復(fù)作用力?；钊囊苿?dòng)可以是獨(dú)立 的。根據(jù)另一種方案，活塞在所述吸頭的排量腔內(nèi)的移動(dòng)可以與所述排量腔在支持所述 探針吸頭的轉(zhuǎn)子內(nèi)圍繞所述轉(zhuǎn)子的軸的旋轉(zhuǎn)相協(xié)調(diào)。
根據(jù)另一個(gè)方案，提供了用于檢測(cè)多個(gè)探針吸頭內(nèi)的凝集反應(yīng)的設(shè)備。所述設(shè) 備包括多個(gè)支座(holder)，其配置用于放置多個(gè)探針吸頭，所述多個(gè)探針吸頭中的每一個(gè) 均包括(i)第一端口，其配置以允許使探針吸頭的內(nèi)體積形成負(fù)壓或正壓，Gi)與所述端 口流體連通的樣品腔，(iii)至少一個(gè)側(cè)腔，其配置用于在顆粒與樣品的其余部分分離后 捕獲所述樣品中的顆粒，其中所述側(cè)腔與所述樣品腔流體連通；Gv)檢測(cè)腔，其配置用 于檢測(cè)所述樣品內(nèi)的凝集顆粒，其中所述檢測(cè)腔與所述樣品腔流體連接；(ν)布置在樣 品腔和檢測(cè)腔之間的過渡區(qū)，所述過渡區(qū)配置用于通過其攪拌作用使往復(fù)移動(dòng)通過所述 檢測(cè)區(qū)和所述樣品腔之間的所述過渡區(qū)的樣品旋轉(zhuǎn)混合；和(vi)與所述檢測(cè)腔流體連接 的第二端口，所述第二端口配置以允許將試劑和樣品吸入到所述探針吸頭的內(nèi)體積中或 從其中分配出，以及用于將樣品中的顆粒與樣品的其余部分分離的裝置(means)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，可以通過離心將樣品中的顆粒與樣品的其余部分分離。
根據(jù)一種方案，可以通過使探針吸頭圍繞所述探針吸頭的主垂直軸旋轉(zhuǎn)來完成 這種離心。作為另外一種選擇，可以通過磁性裝置將樣品中的顆粒與樣品的其余部分分ο10
根據(jù)另一個(gè)方案，提供了用于檢測(cè)多個(gè)探針吸頭內(nèi)的凝集反應(yīng)的設(shè)備。所述設(shè) 備包括多個(gè)支座，其配置用于放置多個(gè)探針吸頭，所述多個(gè)探針吸頭中的每一個(gè)包括(a) 與探針吸頭的內(nèi)體積流體連通的第一端口，所述內(nèi)體積包括ω與所述第一端口流體連通 的樣品腔；(ii)檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)所述樣品內(nèi)的凝集顆粒，其中所述檢測(cè)腔與所 述樣品腔流體連接；(iii)布置在樣品腔和檢測(cè)腔之間的過渡區(qū)，所述過渡區(qū)配置用于通 過其攪拌作用使往復(fù)移動(dòng)通過所述檢測(cè)區(qū)和所述樣品腔之間的所述過渡區(qū)的樣品旋轉(zhuǎn)混 合；和Gv)與所述檢測(cè)腔流體連接的第二端口，所述第二端口配置以允許將試劑和樣品 吸入到所述探針吸頭的內(nèi)體積中或從其中分配出，和(V)與探針吸頭的內(nèi)腔流體連通的 第三端口。
所述第三端口可以相對(duì)于探針吸頭側(cè)向布置；或作為另外一種選擇，所述第三 端口可以與排量腔流體連通，其中所述設(shè)備還包括相對(duì)于所述排出布置(displacement)的活塞。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述排量腔的容積隨活塞在排量腔中的移動(dòng)而改變，其中 活塞在排量腔內(nèi)的往復(fù)移動(dòng)排出了一柱空氣，而所述一柱空氣進(jìn)而對(duì)通過所述探針吸頭 的過渡區(qū)的樣品和試劑施加往復(fù)作用力。
可以通過各種方式進(jìn)行活塞移動(dòng)。在一種方案中，所述移動(dòng)是通過獨(dú)立的驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)進(jìn)行的。在另一種方案中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與罩住(housing)所述吸頭的轉(zhuǎn)子內(nèi)的排量 腔的旋轉(zhuǎn)相協(xié)調(diào)，其中所述吸頭圍繞所述轉(zhuǎn)子的軸旋轉(zhuǎn)。所述設(shè)備還包括用于檢測(cè)探針 吸頭中的凝集的裝置。
根據(jù)另一種方案，描述了在單個(gè)探針吸頭中進(jìn)行凝集反應(yīng)的方法，所述方法包 括以下步驟(a)提供探針吸頭，其包含第一端口，所述第一端口配置以允許使探針吸頭 的內(nèi)體積形成負(fù)壓或正壓，所述內(nèi)體積包含ω與所述第一端口流體連通的樣品腔；( ) 至少一個(gè)側(cè)腔，其配置用于在顆粒與樣品的其余部分分離后捕獲所述樣品中的顆粒，其 中所述側(cè)腔與所述樣品腔流體連通；(iii)檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)樣品內(nèi)的凝集，其中 所述檢測(cè)腔與所述樣品腔流體連接；Gv)位于樣品腔和檢測(cè)腔之間的過渡區(qū)，其配置用 于使往復(fù)移動(dòng)通過所述過渡區(qū)的樣品旋轉(zhuǎn)混合；和(ν)與所述檢測(cè)腔流體連接的第二端 口，所述第二端口配置以允許將試劑吸入到所述探針吸頭的內(nèi)體積中或從其中分配出； (b)將樣品吸入到所述探針吸頭的樣品腔中；(c)將所述顆粒與樣品的其余部分分離并在 所述探針吸頭的至少一個(gè)側(cè)腔中捕獲；(d)從所述探針吸頭中分配出樣品上清液；(e)將 凝集試劑(reiigentsfor agglutination)吸入到所述探針吸頭中；(f)使來自所述至少一個(gè)側(cè) 腔的樣品團(tuán)塊(sample pellet)再懸??；和(g)將所述再懸浮的樣品團(tuán)塊移動(dòng)到所述檢測(cè) 腔，其中在所述檢測(cè)腔中檢測(cè)所述再懸浮的樣品團(tuán)塊中的凝集。
根據(jù)一種方案，可以通過在所述探針吸頭的過渡區(qū)旋轉(zhuǎn)混合使所述樣品團(tuán)塊再 懸浮。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述樣品包括細(xì)胞懸液，其中所述細(xì)胞懸液可以包含紅血 球、患者全血、和/或患者血清和供體紅血球。所述凝集試劑可以包含配體結(jié)合分子， 其中所述配體結(jié)合分子為抗體。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述凝集試劑包含庫姆斯氏試 劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述凝集試劑包含微球，其中所述微球與配體結(jié)合分子結(jié) 合。所述凝集試劑還可以包含已知血型的紅血球。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過離心或通過在磁場(chǎng)中的分離將所述顆粒與樣品的其余部分分離。
根據(jù)另一種方案，提供了用于在單個(gè)探針吸頭中進(jìn)行目視可檢測(cè)的凝集反應(yīng)的 試劑盒，所述試劑盒包括(a)探針吸頭，其包括第一端口，所述第一端口配置以允許使 探針吸頭的內(nèi)體積形成負(fù)壓或正壓，所述內(nèi)體積包括ω與所述端口流體連通的樣品腔； (ii)側(cè)腔，其配置用于在將顆粒與樣品的其余部分分離后捕獲所述樣品中的顆粒，其中 所述側(cè)腔與所述樣品腔流體連通；(iii)配置用于檢測(cè)樣品內(nèi)凝集的檢測(cè)腔，其中所述檢 測(cè)腔與所述樣品腔流體連接；Gv)位于樣品腔和檢測(cè)腔之間的過渡區(qū)，其配置用于使往 復(fù)移動(dòng)通過所述過渡區(qū)的樣品旋轉(zhuǎn)混合；和(V)與所述檢測(cè)腔流體連接的第二端口，所 述第二端口配置以允許將試劑吸入到所述探針吸頭的內(nèi)體積中或從其中分配出，和(b) 凝集試劑。所述凝集試劑可以包含一種或多種配體結(jié)合分子或與配體結(jié)合分子結(jié)合的微 球，其中所述配體結(jié)合分子為抗體。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述凝集試劑包含庫姆斯氏 試劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述凝集試劑包含已知血型的紅血球。
在本文所述試劑盒的另一個(gè)實(shí)施方式中，通過離心或通過在磁場(chǎng)中的分離將所 述顆粒與樣品的其余部分分離。
根據(jù)另一種方案，提供了在單個(gè)探針吸頭中進(jìn)行目視可檢測(cè)的凝集反應(yīng)的試劑 盒，所述試劑盒包括(a)探針吸頭，其包括第一端口，所述第一端口與探針吸頭的內(nèi)體積 流體連接，所述內(nèi)體積包括ω與所述第一端口流體連通的樣品腔；Gi)檢測(cè)腔，其配置 用于檢測(cè)所述樣品內(nèi)的凝集，其中所述檢測(cè)腔與所述樣品腔流體連接；(iii)位于樣品腔 和檢測(cè)腔之間的過渡區(qū)，其配置用于使往復(fù)移動(dòng)通過所述過渡區(qū)的樣品旋轉(zhuǎn)混合，(iv) 與所述檢測(cè)腔流體連接的第二端口，所述第二端口配置以允許將試劑吸入到所述探針 吸頭的內(nèi)體積中或從其中分配出；(V)與所述吸頭的樣品腔和檢測(cè)腔流體連通的第三端 口，和(vi)與所述第三端口流體連通的排量腔，其中所述排量腔具有活塞，和(b)凝集 試劑。所述凝集試劑可以包含一種或多種配體結(jié)合分子或與配體結(jié)合分子結(jié)合的微球， 其中所述配體結(jié)合分子包括抗體。所述凝集試劑可以包含庫姆斯氏試劑或已知血型的紅 血球。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述排量腔的體積根據(jù)活塞在所述排量腔中的移動(dòng)而改 變，其中活塞在所述排量腔內(nèi)的往復(fù)移動(dòng)排出了一柱空氣，而所述一柱空氣進(jìn)而對(duì)通過 所述探針吸頭的過渡區(qū)的樣品和試劑施加往復(fù)作用力。所述活塞的移動(dòng)可以是獨(dú)立的， 或與轉(zhuǎn)子內(nèi)排量腔圍繞所述轉(zhuǎn)子的軸的旋轉(zhuǎn)相協(xié)調(diào)(coordinate)。
應(yīng)理解本專利申請(qǐng)不局限于在本發(fā)明簡述中公開的實(shí)施方式，而旨在覆蓋本領(lǐng) 域中熟練技術(shù)人員能力范圍內(nèi)的以及如權(quán)利要求所定義的范圍內(nèi)的改變和變化。
先前所述的實(shí)施方式具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括能夠在單個(gè)探針吸頭中進(jìn)行需要實(shí)驗(yàn) 室人員最少干預(yù)的凝集反應(yīng)的能力。這些反應(yīng)比本領(lǐng)域中已知的常規(guī)藥筒(cartridge)方 法的成本更合算并且更快速。因此，本文所公開的方法對(duì)高通量凝集型測(cè)定的自動(dòng)化特 別有用。


圖1顯示了根據(jù)第一實(shí)施方式制成的探針吸頭的橫截面視圖2顯示了圖1中探針吸頭的局部放大視圖，其顯示了在探針吸頭的側(cè)腔內(nèi)捕獲分離的顆粒；
圖3 (a)顯示了圖1和2中吸頭的橫截面視圖3 (b)是通過線3 (b) -3 (b)對(duì)圖3 (a)中吸頭的剖視圖4(a)顯示了圖l_3(b)中吸頭的局部剖視圖，其顯示了探針吸頭的過渡區(qū)處的 旋轉(zhuǎn)混合；
圖4(b)顯示了圖l_4(a)中探針吸頭的部分的連續(xù)視圖，其說明了探針吸頭內(nèi)凝 集細(xì)胞與非凝集細(xì)胞的分離；
圖5(a)-5(k)顯示了圖1中探針吸頭的連續(xù)橫截面視圖，其表示在探針吸頭中形 成凝集反應(yīng)的方法；
圖6 (a)-6(g)顯示了設(shè)備，其包括根據(jù)包含往復(fù)驅(qū)動(dòng)的活塞660的第二實(shí)施方式 制成的探針吸頭，所述吸頭用于顆粒凝集；
圖7(a)-7(g)顯示了根據(jù)用于檢測(cè)多個(gè)探針吸頭中顆粒凝集的第三實(shí)施方式 的設(shè)備的剖視正視(elevated)圖。在圖7(a)_7(e)中，通過每個(gè)探針吸頭頂部的長管 (proboscis)將負(fù)壓和正壓施加到所述探針吸頭的內(nèi)體積，然而，在圖7(f)-7(g)中，使用 活塞或可變形膜將壓力施加到每個(gè)探針吸頭的底部；
圖8 (a)和8(d)顯示了根據(jù)第四實(shí)施方式制成的使用組件在多個(gè)探針吸頭中進(jìn)行 顆粒凝集的設(shè)備的連續(xù)視圖9(a)-9(c)顯示了探針吸頭中的直接庫姆斯氏測(cè)試，而圖9(c)-9(d)顯示了探 針吸頭中的間接庫姆斯氏測(cè)試；和
圖10顯示了偏心的培育器盤(incubator disc)的橫截面視圖。
發(fā)明詳述
定義
除非另外定義，否則本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的含義與本領(lǐng)域技術(shù)人 員通常理解的含義相同。提供下列定義以幫助解釋本專利申請(qǐng)的公開和權(quán)利要求。在本 部分中的定義與其它地方定義不一致的情況下，以本部分中所說明的定義為準(zhǔn)。
如本文所使用的，術(shù)語“多個(gè)”指兩個(gè)或更多個(gè)的量。
當(dāng)流體能夠通過毛細(xì)管作用和/或重力從一個(gè)元件移動(dòng)到另一個(gè)元件時(shí)，則元 件與另一個(gè)元件“流體連通”。所述元件可以是直接接觸的，但不需要是直接接觸的； 即，所述流體可以從中通過的其它元件可以是插入的(intervening)。當(dāng)流體不能通過毛 細(xì)管作用和/或重力從一個(gè)元件移動(dòng)到另一個(gè)元件時(shí)，則元件與另一個(gè)元件“未流體連 通”。通常，所述元件為物理上分離的，即，間隔分開的。
如本文所使用的，術(shù)語“顆?！卑ǎ幌抻?，在凝集測(cè)定中使用的任何 顆粒，其中配體或配體結(jié)合分子可以與所述顆粒偶聯(lián)(coupled)。顆?？梢允羌?xì)胞，例 如，細(xì)菌或紅血球或白血球。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述顆粒由乳膠制成，盡管配體可 以偶聯(lián)的其它類型的顆粒也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這些惰性顆粒可以由任何適合的 材料組成，如玻璃或陶瓷或碳，和/或一種或多種聚合物，如，例如，尼龍、聚四氟乙 烯(TEFLON )、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、苯乙烯-二乙烯基苯聚合物，如Sephadex、 Sepharose 或 Sephacryl (由 Pharmacia AB，Uppsala,瑞典，出售)、瓊脂糖、纖維素、 纖維素衍生物或葡聚糖和/或可以包含金屬類。多孔玻璃或硅膠顆粒也可以是適合的。13顆粒的其它實(shí)例包括，但不限于，塑料顆粒、陶瓷顆粒、碳顆粒、聚苯乙烯微珠、玻璃 珠、磁性珠、空心玻璃珠、金屬顆粒、復(fù)雜組合物的顆粒、微加工或微機(jī)械加工的顆 粒。 所述顆粒尺寸可以從0.1微米至1000微米。優(yōu)選地，所述顆粒尺寸從1至200 微米。盡管可以具有任何形狀，但是這些顆粒通常為珠、珠凝膠或微球的形式。原則 上，使用已知技術(shù)(例如，在 Heam 等人，Methods inEnzymology Vol.35 102-117(1987) 中所述的)可以將任何配體共價(jià)結(jié)合到固相基質(zhì)上，如瓊脂糖珠(例如，Sepharose Pharmacia)。通常，首先通過化學(xué)試劑活化所述珠，所述化學(xué)試劑如，戊二醛、羰基二咪 唑、溴化氰、羥基琥珀酰亞胺、甲苯磺酰氯等。然后，將所選擇的配體共價(jià)連接到所述 珠上，從而使配體與支持物的鍵合極其穩(wěn)定。如本文所使用的，“配體”為能夠與配體結(jié)合分子結(jié)合的任何分子。在另一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述配體在如本文所定義的分析物的表面上暴露。在一個(gè)實(shí)施方 式中，所述配體為抗體的表位。例如，所述配體可以是病毒、細(xì)菌或寄生蟲的成分。 配體可以是如紅血球的細(xì)胞上的表面抗原。還已知結(jié)合免疫球蛋白分子并且可以與本 專利申請(qǐng)中所使用的顆粒共價(jià)偶聯(lián)的多種配體，例如，蛋白A、蛋白G、蛋白A/G和 KappaLock.TM(另請(qǐng)參見美國專利No.5665558，其內(nèi)容以其整體作為參考并入本文)。 所述配體可以結(jié)合到所使用或所測(cè)試的抗體的同型上，或者作為另外一種選擇，可以使 用橋連抗體，例如，對(duì)于IgM抗體的IgG抗-IgM。因此，IgG抗IgM抗體將作為“橋” 偶聯(lián)合到配體上，并且IgM抗體將結(jié)合到IgG抗IgM抗體上。如本文所使用的，術(shù)語“配體結(jié)合”指結(jié)合對(duì)的成員，即兩種不同分子，其中 一種分子通過化學(xué)或物理方式特異地與第二種分子結(jié)合。除抗原和抗體結(jié)合對(duì)成員之 夕卜，其它結(jié)合對(duì)作為舉例并且無限制地包括，生物素和抗生物素蛋白、碳水化合物和凝 集素、互補(bǔ)的核苷酸序列、互補(bǔ)的肽序列、效應(yīng)分子和受體分子、酶輔因子和酶、酶抑 制劑和酶、肽序列和對(duì)所述序列或整個(gè)蛋白特異的抗體、聚合物酸和堿、染料和蛋白質(zhì) 結(jié)合劑、肽和特異性蛋白結(jié)合劑(例如，核糖核酸酶、S-肽和核糖核酸酶S-蛋白)等。 此外，結(jié)合對(duì)可以包括作為原始結(jié)合成員的類似物的成員，例如，分析物-類似物或通 過重組技術(shù)或分子工程制成的結(jié)合成員。如果所述結(jié)合成員為免疫反應(yīng)物，則它可以 是，例如，單克隆或多克隆抗體、重組蛋白或重組抗體、嵌合抗體、上述物質(zhì)的混合物 或片段，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知其適合用作結(jié)合成員的這些抗體、肽和核苷酸制劑。 配體結(jié)合成員可以是多肽親合配體(參見，例如，美國專利No.6326155，其內(nèi)容以其整 體作為參考并入本文)。在一個(gè)實(shí)施方式中，標(biāo)記了所述配體結(jié)合成員。所述標(biāo)記可以 選自熒光標(biāo)記、化學(xué)發(fā)光標(biāo)記或生物發(fā)光標(biāo)記、酶-抗體成員或本領(lǐng)域中已知的其它類 似的適合標(biāo)記。如本文所使用的，術(shù)語“抗體”包括多克隆和單克隆抗體；并且它可以是完整 分子、完整分子的片段(如Fv、Fd、Fab、Fab'和F(ab)' 2片段，或完整分子和/或 片段的多體或聚集體)；并且它可以是天然存在的或通過，例如，免疫、合成或基因工 程生產(chǎn)的。本文所使用的抗體或抗原取決于所測(cè)試的抗體或抗原。例如，血型抗原，并且 因此已鑒別的這些抗原的抗體的數(shù)目非常大，并且還會(huì)不斷確定出更多的抗原和抗體。國際輸血協(xié)會(huì)(International Society of Blood Transfusion)已在Blood Group Terminology 1990，Vox.Sang.58 152-169中公布了紅血球抗原的非排他性列表(1990，其包括，但不 限于，抗原和抗體 A、B、D、C、C、Cw> E、e、K、Fy\ Fyb、Jk\ Jk\ S 和 s)。如本文所使用的，“凝集”指通過試劑形成的細(xì)胞懸液或顆粒抗原的凝結(jié) 成塊(clumping)，所述試劑通常為抗體或其它配體結(jié)合體(參見，例如，美國專利 No.4305721、5650068和5552064，其內(nèi)容以其整體作為參考并入本文)?！把?xì)胞凝集”指紅血球的凝集。血細(xì)胞凝集可以用于鑒別紅血球表面抗原(使 用已知抗體)或用于篩選抗體(使用表達(dá)已知表面抗原的紅血球)。如本文所使用的，術(shù)語“樣品”指懷疑含有至少一種分析物的材料。樣品可以 如從來源獲得的一樣直接使用，或經(jīng)過預(yù)處理改變樣品性質(zhì)后使用。樣品可以來源于任 何生物來源，如生理性液體，其包括血液、唾液、晶狀體液、腦脊液、汗液、尿液、乳 汁、腹水、粘液、關(guān)節(jié)液、腹膜液、羊水等。樣品在使用前可以進(jìn)行預(yù)處理，如從血液 制備血漿、稀釋粘性液體等；處理方法可以包括過濾、蒸餾、濃縮、干擾組分的失活和 試劑的加入。除生理性液體之外，可以使用其它液體樣品。另外，可以將懷疑含有分析 物的固體材料作為樣品使用。在一些情況下，改變固體樣品以形成液體介質(zhì)或釋放分析 物可能是有益的。如本文所使用的，術(shù)語“分析物”指要檢測(cè)或測(cè)量的化合物或組合物，并且所 述分析物具有至少一個(gè)表位或結(jié)合位點(diǎn)或配體。所述分析物可以是任何物質(zhì)，并且對(duì)于 該物質(zhì)來說，存在天然發(fā)生的結(jié)合元件或可以制備結(jié)合元件。分析物包括，但不限于， 毒素、有機(jī)化合物、蛋白質(zhì)、肽、微生物(細(xì)菌、病毒或寄生蟲等)、氨基酸、核酸、 激素、類固醇、維生素、藥物、病毒顆粒和任何上述物質(zhì)的代謝產(chǎn)物或抗體。術(shù)語“分 析物”還包括任何抗原性物質(zhì)、半抗原、抗體、大分子和它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方式 中，所述分析物為細(xì)胞表面抗原。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述分析物為紅血球的表面抗 原。如本文所使用的，“庫姆斯氏試劑”指從動(dòng)物中獲得的抗體制劑，其針對(duì)下列 人免疫球蛋白、補(bǔ)體或特異性免疫球蛋白中的一種，例如，在庫姆斯氏測(cè)試中使用的抗 人 IgG 。
如本文所使用的，“離心”指物體圍繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式 中，離心指所述探針吸頭圍繞如圖1中所示的其自身主垂直軸的旋轉(zhuǎn)。如本文所使用的，本文所述的“探針吸頭(probe tip)”為包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)腔的 裝置。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述探針吸頭由模制的(molded)固體材料組成，所述固體材 料可以離心而內(nèi)腔不變形。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述材料不促使生物樣品粘附到所述 探針吸頭的內(nèi)壁上。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述探針吸頭由塑料材料制成。在示例性實(shí) 施方式中，所述探針吸頭由丙烯酸制成。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述探針吸頭由模制結(jié) 構(gòu)限定，所述模制結(jié)構(gòu)具有與一個(gè)或多個(gè)開孔流體連通的內(nèi)腔。如本文所使用的，術(shù)語“腔”指所述探針吸頭內(nèi)的任何三維圍蔽空間 (enclosure) 在示例性實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)腔彼此流體連通。如本文所使用的，“過渡區(qū)”指所述探針吸頭的內(nèi)腔內(nèi)的區(qū)域，在該區(qū)域，為 了促使所包含的樣品和/或試劑旋轉(zhuǎn)混合，通過樣品在探針吸頭內(nèi)相鄰的(多個(gè))室之間的垂直移動(dòng)(例如，上下移動(dòng))移動(dòng)樣品和/或試劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述過渡區(qū) 具有比樣品移動(dòng)通過的探針吸頭的相鄰部分小的限定內(nèi)徑。在美國專利No 6641993和公 開的美國專利公開號(hào)US2007/0054405中說明了類似的“過渡區(qū)”，所述參考文獻(xiàn)的內(nèi)容 以其整體作為參考并入本文。

如本文所使用的，“細(xì)胞懸液”指細(xì)胞在液體中的混合物。細(xì)胞可以是真核或 原核細(xì)胞。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述細(xì)胞為細(xì)菌。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述細(xì)胞為病 原菌。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述細(xì)胞為血細(xì)胞。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述細(xì)胞 為紅血球。如本文所使用的，可以通過離心或通過如Ficoll梯度的密度梯度從全血中分離本 專利申請(qǐng)中所使用的“紅血球”(RBC)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述紅血球的血細(xì)胞比容 為3%、5%, 10%, 20%, 30%或40%。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述血細(xì)胞比容在30% 至40%之間。如本文所使用的，“捕獲”指一種分離，其中將一個(gè)或多個(gè)部分或樣品組分保 留在含有樣品的表面、室、芯片、管或任何容器的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中或區(qū)域上，其中可 以從該區(qū)域除去樣品的其余部分。在一個(gè)實(shí)施方式中，“捕獲”指在所述探針吸頭的至 少一個(gè)側(cè)腔內(nèi)收集本文所使用的顆粒。在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過所述探針吸頭圍繞其 自身主垂直軸的離心在所述吸頭的至少一個(gè)側(cè)腔中捕獲了顆粒。在另一個(gè)實(shí)施方式中， 通過磁場(chǎng)捕獲了本專利申請(qǐng)中所使用的磁性顆粒。如本文所使用的，“檢測(cè)”指顆粒凝集的檢測(cè)，通常使用光檢測(cè)器(參閱，例 如，美國專利No.5256376和公開的美國專利申請(qǐng)US2004/0166551，它們的內(nèi)容以其整體 作為參考并入本文)。在一個(gè)實(shí)施方式中，檢測(cè)指生物發(fā)光或化學(xué)發(fā)光或熒光的檢測(cè)。如本文所使用的，術(shù)語“攪拌”指導(dǎo)致所述探針吸頭的內(nèi)腔內(nèi)的樣品和/或試 劑旋轉(zhuǎn)混合的所述探針吸頭的移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過對(duì)所述探針吸頭的內(nèi)腔施 加正壓或負(fù)壓的活塞產(chǎn)生了攪拌。如本文所使用的，術(shù)語“活塞”指可以對(duì)探針吸頭的內(nèi)體積施加負(fù)壓或正壓的 任何組件。在一個(gè)實(shí)施方式中，活塞為圓柱形，并且它以氣密性地貼著通道內(nèi)壁滑動(dòng)的 方式安裝到所述通道內(nèi)(即，活塞的圓柱表面和壁之間基本不漏氣)?；钊囊苿?dòng)使所述 探針吸頭的內(nèi)體積形成真空或壓力，并借此驅(qū)動(dòng)所述探針吸頭的內(nèi)腔內(nèi)的流體的移動(dòng)。術(shù)語“熒光檢測(cè)”指熒光團(tuán)共軛的配體或配體結(jié)合體的檢測(cè)(參見，例如，美 國專利No 6596546，其內(nèi)容以其整體作為參考并入本文)。如本文所使用的，“透射某些預(yù)定波長的光”指所述探針吸頭的檢測(cè)腔的壁能 夠透射激發(fā)熒光配體所需波長的電磁輻射和隨后熒光發(fā)射特征波長的電磁輻射。以下說明涉及本專利申請(qǐng)的某些優(yōu)選實(shí)施方式，并且涉及檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)一次 性吸頭內(nèi)凝集的特定方法。從討論中將顯而易見，本文所述的發(fā)明構(gòu)思還可以適合地應(yīng) 用于除血型檢定之外的其它反應(yīng)過程以檢測(cè)抗原、抗體、蛋白質(zhì)、病毒等。另外，為了 提供配合附圖使用的方便的參照系，還使用了如“頂部”、“底部”、“側(cè)面”、“上 方”、“下方”等的這些術(shù)語。然而，除非另外具體說明，否則這些術(shù)語不意欲限制本 發(fā)明。參考圖1，顯示了本發(fā)明申請(qǐng)中使用的用于檢測(cè)顆粒凝集的一次性探針吸頭100。所述探針吸頭100由三(3)個(gè)臨近的相互連接的內(nèi)腔或室120、130、140和150限 定，所述每個(gè)室由公用的壁連接。如本領(lǐng)域已知的，探針吸頭100的第一輸入端口 110 可以連接到泵或其它裝置(未顯示)以用于對(duì)所述探針吸頭的內(nèi)腔施加負(fù)壓或正壓。該 負(fù)壓或正壓促進(jìn)所述探針吸頭的內(nèi)腔內(nèi)的一種或多種液體的移動(dòng)。在美國專利公開號(hào) US2002/0076826和US2002/0081747中更詳細(xì)地說明了可以結(jié)合本發(fā)明探針吸頭使用 以使得所述探針吸頭100內(nèi)的液體移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以上每篇文獻(xiàn)以其整體作為參考并 入。具有預(yù)定密度和粘度的流體不是一定需要的。在本文所述的實(shí)施方式中，所述內(nèi)腔 包含樣品腔120、臨近所述樣品腔的側(cè)腔130和布置在樣品腔120下方的檢測(cè)腔150。 圖3顯示了從觀察者310位置沿所述探針吸頭的主垂直軸104向下觀察的從探針 吸頭中穿過的水平橫截面300的視圖320。在該實(shí)施方式中，側(cè)腔130圍繞樣品腔120的 周長形成了單個(gè)槽型結(jié)構(gòu)從而形成了邊緣(Kp) 240。在另一實(shí)施方式中，所述探針吸頭 100的主垂直軸104和側(cè)腔130的主垂直軸180結(jié)合以形成小于90度的銳角190。作為 另外一種選擇，所述(兩個(gè))垂直軸可以形成65度或更小的銳角，并且優(yōu)選地形成45度 或更小的銳角。再參考圖1和2，過渡區(qū)140位于樣品腔120和檢測(cè)腔150之間，并且其特征 在于過渡區(qū)140的壁192的內(nèi)徑從樣品腔120向檢測(cè)腔150逐漸減小或向內(nèi)變尖(inward taper)。因此，過渡區(qū)140頂部的內(nèi)壁直徑顯著大于過渡區(qū)140底部的內(nèi)壁直徑。如圖 4所示以及如本文更詳細(xì)說明的，這種梯形結(jié)構(gòu)有利于往復(fù)移動(dòng)通過過渡區(qū)140的流體的 旋轉(zhuǎn)混合，并且促進(jìn)探針吸頭100內(nèi)的顆粒凝集。在美國專利No.6641993和美國專利公 開號(hào) US2007/0054405、US2002/0076826 和 US2002/0081747 中還更詳細(xì)地公開了對(duì)不存 在離心時(shí)的凝集反應(yīng)的說明，以上參考文獻(xiàn)的內(nèi)容以其整體并入本文。圖1和2還說明了發(fā)射體184，如光電二極管或LED，其置于檢測(cè)腔150的一個(gè) 壁的外部并且臨近處。通常，通過使用本領(lǐng)域熟知的技術(shù)測(cè)量檢測(cè)腔150內(nèi)測(cè)試樣品的 光散射量檢測(cè)顆粒凝集。傳感器188在發(fā)射體184相對(duì)的適當(dāng)位置軸向?qū)R以捕獲透射 光176。在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)射體184發(fā)射可見光并且傳感器188測(cè)量檢測(cè)腔150內(nèi)的 光散射量。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到根據(jù)選擇用于檢測(cè)顆粒凝集的方法，發(fā)射體184 還可以提供任何波長的電磁輻射。例如，顆粒凝集可以導(dǎo)致在凝集物中摻入熒光團(tuán)共軛 抗體。這時(shí)顆粒凝集的測(cè)量將需要對(duì)檢測(cè)腔150內(nèi)的熒光進(jìn)行檢測(cè)。發(fā)射體184將需要 發(fā)射精確波長的電磁輻射172以激發(fā)凝集物中的熒光團(tuán)共軛抗體。然后，傳感器188將 測(cè)量檢測(cè)腔150內(nèi)所述凝集物所發(fā)出的熒光176的量。所述探針吸頭100可以由能夠模制為如上所述的適當(dāng)形狀的任何材料制成。對(duì) 加工如本文所述的探針吸頭有用的材料的實(shí)例為可注塑成型的塑料材料，如丙烯酸。優(yōu) 選地，分析的樣品不會(huì)粘附到探針吸頭100的內(nèi)腔壁上，其中可以處理所述探針吸頭的 這些表面以避免樣品或試劑與所述探針吸頭的內(nèi)表面的這種粘附。此外，檢測(cè)腔150的 壁是由如丙烯酸的透明澄清的塑料材料制成的，該材料允許來自光源184的光172穿過 檢測(cè)腔至傳感器188。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述探針吸頭100的塑料為波長在220nm至 1600nm之間的電磁輻射提供了透明度范圍。作為對(duì)通過第一輸入端口 110施加到探針吸頭100的內(nèi)腔上的負(fù)壓或正壓的響 應(yīng)，可以通過第二端口 160吸取或分配所述探針吸頭的內(nèi)腔內(nèi)的測(cè)試樣品和/或試劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以在本文所述的探針吸頭中預(yù)加載用于顆粒凝集的一個(gè)或多個(gè)試 劑。參考圖2，所述探針吸頭100可以圍繞其主垂直軸104離心。如箭頭210所示， 所述離心對(duì)樣品腔120內(nèi)存在的顆粒施加了垂直于所述主軸104的離心力。在另一個(gè)實(shí) 施方式中，顆粒200為磁性顆粒。在存在強(qiáng)磁場(chǎng)的情況下，作為對(duì)磁性吸引力210的響 應(yīng)，顆粒200可以從樣品腔120向側(cè)腔130移動(dòng)。這些作用力(無論本質(zhì)上是離心力或 磁力)對(duì)樣品腔120內(nèi)的顆粒200的作用為促使所述顆粒沿所述側(cè)腔的外壁220移動(dòng)到側(cè) 腔130中，并最終在所述側(cè)腔130的底部作為顆粒團(tuán)塊230收集。探針吸頭100的主軸 104和側(cè)腔130的主軸之間的銳角190形成了邊緣240，其進(jìn)一步輔助將顆粒捕獲至所述 側(cè)腔。通過適合的探針吸頭100的上述結(jié)構(gòu)說明，現(xiàn)在就用于血型檢定的凝集反應(yīng)對(duì) 方法進(jìn)行說明。對(duì)熟練的技術(shù)人員來說顯而易見的是，并且如更詳細(xì)說明的，下列說明 是示例性的，并且因此有可能使用除紅血球以外的抗原載體。 參考圖5A-5K，使用圖1-3 (b)的探針吸頭100，在本文中說明了間接庫姆斯氏 凝集測(cè)試分析所需的各個(gè)步驟。間接測(cè)試由以下步驟組成將可能含有抗體的血清與已 知血型的紅血球懸液混合，加入抗人免疫球蛋白(庫姆斯氏試劑)，然后測(cè)試所述紅血球 的凝集。首先用肝素或等效的聚陰離子處理從患者采集的血液以抑制凝固。然后，對(duì)所 述血液進(jìn)行離心。收集含有血清的上清液并與供體紅血球在37°C培育1-60分鐘。參考圖5A，首先將探針吸頭100的端口 160浸沒到含有患者血清和供體紅血球 的樣品540中。然后，如箭頭510所示，用連接到相對(duì)輸入端口 110的泵(未顯示)從 由腔120、130和150形成的所述探針吸頭100的內(nèi)體積中吸取空氣。空氣510從所述探 針吸頭中的排出在所述吸頭內(nèi)產(chǎn)生了負(fù)壓從而促使樣品540移動(dòng)520和530到所述探針吸 頭的圓柱下室150中。在一個(gè)實(shí)施方式中，吸取了 0.1至50微升的樣品540等份。在優(yōu) 選的實(shí)施方案中，將0.1至10微升的樣品540吸取到探針吸頭100的內(nèi)腔150中。如圖5B-5D所示，將探針吸頭100的端口 160從樣品540中移出。連接到端口 110的泵從所述探針吸頭中吸出空氣510，其進(jìn)而將吸取的樣品560以穿過探針吸頭100 的內(nèi)體積從腔150至樣品腔120和鄰近的側(cè)腔130的方向570移動(dòng)。然后，關(guān)閉端口 110 以確保樣品580保持在樣品腔120中。在一個(gè)實(shí)施方式中，如箭頭590所示，然后通過使所述吸頭圍繞其主垂直軸104 旋轉(zhuǎn)從而使探針吸頭100離心。如箭頭554所示，離心在樣品室120內(nèi)產(chǎn)生了基本垂直 于主垂直軸104的離心力。如圖5E所示，離心力554對(duì)包被的紅血球產(chǎn)生作用以將它們 從樣品室120沿側(cè)腔的外壁220移動(dòng)以在所述側(cè)腔的底部形成團(tuán)塊558并將它們與樣品的 其余部分分離(另請(qǐng)參見，圖2(b))。如圖5F所顯示的，如箭頭562所示，然后通過端 口 110施加正壓568從而產(chǎn)生了將樣品上清液566從探針吸頭100中排出的移動(dòng)。參考圖5G-H，然后將探針吸頭100的端口 160浸沒到凝集試劑中，即抗人免疫 球蛋白578(庫姆斯氏試劑)。如箭頭572所示，通過端口 110施加負(fù)壓從而驅(qū)使從所述 探針吸頭的下腔150中將抗人免疫球蛋白578吸取到樣品和側(cè)腔120和130。如箭頭586 所示，通過端口 110交替施加正壓和負(fù)壓促使側(cè)腔130底部的紅血球團(tuán)塊558再懸浮。然后，通過端口 110的正壓將所述再懸液移動(dòng)到過渡區(qū)140。如圖51所示，由于所述再懸 液往復(fù)通過(如箭頭594所示)過渡區(qū)140 (另請(qǐng)參見圖4)，因此通過端口 110交替施加 正壓和負(fù)壓促使紅血球588與抗人免疫球蛋白584旋轉(zhuǎn)混合。在一個(gè)實(shí)施方式中，流體 以25 μ 1的增量(increments)向上或向下移動(dòng)通過所述過渡區(qū)，然后暫停如下所述的不同 持續(xù)時(shí)間。
權(quán)利要求
1.探針吸頭，用于在將試劑和樣品吸入其中后進(jìn)行目視可檢測(cè)的凝集反應(yīng)，所述探 針吸頭包括a)第一端口，其配置以允許使探針吸頭的內(nèi)體積形成負(fù)壓或正壓；b)所述內(nèi)體積的樣品腔，其與所述第一端口流體連通；c)所述內(nèi)體積的至少一個(gè)側(cè)腔，其配置用于在顆粒與樣品的其余部分分離后捕獲所 述樣品中的顆粒，其中所述側(cè)腔與所述樣品腔流體連通；d)所述內(nèi)體積的檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)所述樣品內(nèi)的凝集顆粒，其中所述檢測(cè)腔 與所述樣品腔流體連接；e)所述內(nèi)體積的過渡區(qū)，其布置在所述樣品腔和所述檢測(cè)腔之間，所述過渡區(qū)配置 用于通過其攪拌作用使往復(fù)移動(dòng)通過所述檢測(cè)腔和所述樣品腔之間的所述過渡區(qū)的樣品 旋轉(zhuǎn)混合；和f)第二端口，其與所述檢測(cè)腔流體連接，所述第二端口配置以允許將試劑和樣品吸 入到所述探針吸頭的所述內(nèi)體積中或從其中分配出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述樣品包括細(xì)胞懸液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的探針吸頭，其中所述細(xì)胞懸液包含紅血球。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的探針吸頭，其中所述細(xì)胞懸液包含供體紅血球。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的探針吸頭，其中所述細(xì)胞懸液包含患者血清和供體紅血球。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述樣品包含配體結(jié)合分子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探針吸頭，其中所述配體結(jié)合分子為抗體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探針吸頭，其中所述配體結(jié)合分子為庫姆斯氏試劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述顆粒為微球。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的探針吸頭，其中所述微球與配體結(jié)合分子結(jié)合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的探針吸頭，其中所述配體結(jié)合分子為抗體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述顆粒為細(xì)胞。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述顆粒為紅血球。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述凝集為血細(xì)胞凝集。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述樣品腔的垂直軸和所述至少一個(gè)側(cè)腔 的垂直軸形成45度或更小的角度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述顆粒與樣品的其余部分的分離是通過 離心分離或在磁場(chǎng)中的分離造成的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的探針吸頭，其中所述離心是由所述探針吸頭圍繞所述探針 吸頭的主垂直軸的旋轉(zhuǎn)造成的。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中配置所述側(cè)腔以允許將所述經(jīng)離心的顆粒 用吸取到所述側(cè)腔中的試劑再懸浮。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中配置所述側(cè)腔以允許所述再懸浮的離心顆 粒流動(dòng)到所述探針吸頭的所述樣品腔和檢測(cè)腔中。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述樣品腔壁的內(nèi)徑大于所述檢測(cè)腔壁的 內(nèi)徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述檢測(cè)腔為光學(xué)透明的從而允許對(duì)凝集進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述探針吸頭由允許在所述檢測(cè)腔中進(jìn)行 熒光或化學(xué)發(fā)光檢測(cè)的材料制成。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針吸頭，其中所述檢測(cè)腔的壁能夠透射某些預(yù)定波長的光。
24.探針吸頭，用于在將試劑和樣品吸入其中后進(jìn)行目視可檢測(cè)的凝集反應(yīng)，所述探 針吸頭包括a)第一端口，其配置以允許使探針吸頭的內(nèi)體積形成負(fù)壓或正壓；b)所述內(nèi)體積的樣品腔，其與所述第一端口流體連通；c)所述內(nèi)體積的檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)所述樣品內(nèi)的凝集顆粒，其中所述檢測(cè)腔 與所述樣品腔流體連接；d)所述內(nèi)體積的過渡區(qū)，其布置在所述樣品腔和所述檢測(cè)腔之間，所述過渡區(qū)配置 用于通過其攪拌作用使往復(fù)移動(dòng)通過所述檢測(cè)腔和所述樣品腔之間的所述過渡區(qū)的所述 樣品旋轉(zhuǎn)混合；e)第二端口，其與所述檢測(cè)腔流體連接，所述第二端口配置以允許將試劑和樣品吸 入到所述探針吸頭的所述內(nèi)體積中或從其中分配出，和f)第三端口，其與所述探針吸頭的所述多個(gè)腔流體連通。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的探針吸頭，其中所述第三端口側(cè)向布置到所述探針吸頭上。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的探針吸頭，其中所述第三端口與排量腔流體連通，其中配 置所述排量腔以允許對(duì)所述探針吸頭的所述內(nèi)體積形成負(fù)壓或正壓。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的探針吸頭，其中所述排量腔包含活塞。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的探針吸頭，其中所述排量腔的容積隨所述排量腔中所述活 塞的移動(dòng)而改變。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的探針吸頭，其中所述活塞在所述排量腔內(nèi)的往復(fù)移動(dòng)排出 了一柱空氣，而所述一柱空氣進(jìn)而對(duì)通過所述探針吸頭的所述過渡區(qū)的所述樣品和試劑 施加了往復(fù)作用力。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的探針吸頭，其中所述活塞在所述吸頭的所述排量腔內(nèi)的移 動(dòng)與所述排量腔在轉(zhuǎn)子內(nèi)圍繞所述轉(zhuǎn)子的軸的旋轉(zhuǎn)相協(xié)調(diào)。
31.用于檢測(cè)多個(gè)探針吸頭內(nèi)凝集反應(yīng)的設(shè)備，其包含a.多個(gè)支座，其配置用于放置多個(gè)探針吸頭，所述多個(gè)探針吸頭中的每一個(gè)包括i.第一端口，其配置以允許使探針吸頭的內(nèi)體積形成負(fù)壓或正壓；ii.所述內(nèi)體積的樣品腔，其與所述第一端口流體連通；iii.所述內(nèi)體積的至少一個(gè)側(cè)腔，其配置用于在將顆粒與樣品的其余部分分離后捕獲 所述樣品中的顆粒，其中所述側(cè)腔與所述樣品腔流體連通；iv.所述內(nèi)體積的檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)所述樣品內(nèi)的凝集顆粒，其中所述檢測(cè)腔 與所述樣品腔流體連接；v.所述內(nèi)體積的過渡區(qū)，其布置在所述樣品腔和所述檢測(cè)腔之間，所述過渡區(qū)配置 用于通過其攪拌作用使往復(fù)移動(dòng)通過所述檢測(cè)腔和所述樣品腔之間的所述過渡區(qū)的所述樣品旋轉(zhuǎn)混合；vi.第二端口，其與所述檢測(cè)腔流體連接，所述第二端口配置以允許將試劑和樣品吸 入到所述探針吸頭的所述內(nèi)體積中或從其中分配出，和b.將所述樣品中的所述顆粒與樣品的其余部分分離的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中所述分離所述顆粒的裝置為離心。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述離心是由所述探針吸頭圍繞所述探針吸頭 的主垂直軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中所述分離所述顆粒的裝置要求所述顆粒在磁場(chǎng) 中移動(dòng)。
35.用于檢測(cè)多個(gè)探針吸頭內(nèi)凝集反應(yīng)的設(shè)備，其包括配置用于放置多個(gè)探針吸頭的 多個(gè)支座，所述多個(gè)探針吸頭中的每一個(gè)包含i.第一端口，其與探針吸頭的內(nèi)體積流體連通；ii.所述內(nèi)體積的樣品腔，其與所述第一端口流體連通；iii.所述內(nèi)體積的檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)所述樣品內(nèi)的凝集顆粒，其中所述檢測(cè)腔 與所述樣品腔流體連接；iv.所述內(nèi)體積的過渡區(qū)，其布置在所述樣品腔和所述檢測(cè)腔之間，所述過渡區(qū)配置 用于通過其攪拌作用使往復(fù)移動(dòng)通過所述檢測(cè)腔和所述樣品腔之間的所述過渡區(qū)的所述 樣品旋轉(zhuǎn)混合；v.第二端口，其與所述檢測(cè)腔流體連接，所述第二端口配置以允許將試劑和樣品吸 入到所述探針吸頭的所述內(nèi)體積中或從其中分配出，和Vi.第三端口，其與所述探針吸頭的所述多個(gè)腔流體連通。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中所述第三端口側(cè)向布置到所述探針吸頭上。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中所述第三端口與所述內(nèi)體積的排量腔流體連ο
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中所述排量腔包含活塞。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述排量腔的容積隨所述排量腔中所述活塞的 移動(dòng)而改變。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述活塞在所述排量腔內(nèi)的往復(fù)移動(dòng)排出了一 柱空氣，而所述一柱空氣進(jìn)而對(duì)通過所述探針吸頭的所述過渡區(qū)的所述樣品和試劑施加 了往復(fù)作用力。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述活塞在所述吸頭的所述排量腔內(nèi)的移動(dòng)與 所述排量腔在轉(zhuǎn)子內(nèi)圍繞所述轉(zhuǎn)子的軸的旋轉(zhuǎn)相協(xié)調(diào)。
42.根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，還包括檢測(cè)所述探針吸頭中凝集的裝置。
43.在單個(gè)探針吸頭中進(jìn)行凝集反應(yīng)的方法，所述方法包括以下步驟a)提供探針吸頭，其包括i.第一端口，其配置以允許使探針吸頭的內(nèi)體積形成負(fù)壓或正壓；ii.所述內(nèi)體積的樣品腔，其與所述端口流體連通；iii.所述內(nèi)體積的至少一個(gè)側(cè)腔，其配置用于在將顆粒與樣品的其余部分分離后捕獲 所述樣品中的所述顆粒，其中所述側(cè)腔與所述樣品腔流體連通；iv.所述內(nèi)體積的檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)所述樣品內(nèi)的凝集，其中所述檢測(cè)腔與所 述樣品腔流體連接；V.所述內(nèi)體積的過渡區(qū)，其位于所述樣品腔和所述檢測(cè)腔之間，其配置用于使往復(fù) 移動(dòng)通過所述過渡區(qū)的所述樣品旋轉(zhuǎn)混合；和vi.第二端口，其與所述檢測(cè)腔流體連接，所述第二端口配置以允許將試劑吸入到所 述探針吸頭的所述內(nèi)體積中或從其中分配出；b)將樣品吸取到所述探針吸頭的所述樣品腔中；C)將所述顆粒與樣品的其余部分分離并在所述探針吸頭的所述至少一個(gè)側(cè)腔中捕獲 所述顆粒；d)將樣品上清液從所述探針吸頭中分配出；e)將凝集試劑吸取到所述探針吸頭中；f)使來自所述至少一個(gè)側(cè)腔的樣品團(tuán)塊再懸??；和g)將所述再懸浮的樣品團(tuán)塊移動(dòng)到所述檢測(cè)腔，其中在所述檢測(cè)腔中檢測(cè)所述再懸 浮的樣品團(tuán)塊中的凝集。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中通過在所述探針吸頭的所述過渡區(qū)的旋轉(zhuǎn)混合使所述樣品團(tuán)塊再懸浮。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述樣品包括細(xì)胞懸液。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述細(xì)胞懸液包含紅血球。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述細(xì)胞懸液包含患者全血。
48.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述細(xì)胞懸液包含患者血清和供體紅血球。
49.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述凝集試劑包含配體結(jié)合分子。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述配體結(jié)合分子為抗體。
51.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述凝集試劑包含庫姆斯氏試劑。
52.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述凝集試劑包含微球。
53.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述凝集試劑包含與配體結(jié)合分子結(jié)合的微球。
54.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述凝集試劑包含已知血型的紅血球。
55.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中通過離心或通過在磁場(chǎng)中的分離將所述顆粒與 樣品的其余部分分離。
56.試劑盒，用于在單個(gè)探針吸頭中進(jìn)行目視可檢測(cè)的凝集反應(yīng)，所述試劑盒包含 a)探針吸頭，其包括i.第一端口，其配置以允許使探針吸頭的內(nèi)體積形成負(fù)壓或正壓；ii.所述內(nèi)體積的樣品腔，其與所述端口流體連通；iii.所述內(nèi)體積的至少一個(gè)側(cè)腔，其配置用于在將顆粒與樣品的其余部分分離后捕獲 所述樣品中的所述顆粒，其中所述側(cè)腔與所述樣品腔流體連通；iv.所述內(nèi)體積的檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)所述樣品內(nèi)的凝集，其中所述檢測(cè)腔與所 述樣品腔流體連接；v.所述內(nèi)體積的過渡區(qū)，其位于所述樣品腔和所述檢測(cè)腔之間，其配置用于使往復(fù) 移動(dòng)通過所述過渡區(qū)的所述樣品旋轉(zhuǎn)混合；和vi.第二端口，其與所述檢測(cè)腔流體連接，所述第二端口配置以允許將試劑吸入到所 述探針吸頭的所述內(nèi)體積中或從其中分配出，和 b)凝集試劑。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的試劑盒，其中所述凝集試劑包含一種或多種配體結(jié)合分子。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的試劑盒，其中所述凝集試劑包含與配體結(jié)合分子結(jié)合的微球。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的試劑盒，其中所述配體結(jié)合分子為抗體。
60.根據(jù)權(quán)利要求56所述的試劑盒，其中所述凝集試劑包含庫姆斯氏試劑。
61.根據(jù)權(quán)利要求56所述的試劑盒，其中所述凝集試劑包含已知血型的紅血球。
62.根據(jù)權(quán)利要求56所述的試劑盒，其中通過離心或通過在磁場(chǎng)中的分離將所述顆粒 與樣品的其余部分分離。
63.試劑盒，用于在單個(gè)探針吸頭中進(jìn)行目視可檢測(cè)的凝集反應(yīng)，所述試劑盒包含a)探針吸頭，其包括i.第一端口，其與探針吸頭的內(nèi)體積流體連接；ii.所述內(nèi)體積的樣品腔，其與所述第一端口流體連通；iii.所述內(nèi)體積的檢測(cè)腔，其配置用于檢測(cè)所述樣品內(nèi)的凝集，其中所述檢測(cè)腔與所 述樣品腔流體連接；iv.所述內(nèi)體積的過渡區(qū)，其位于所述樣品腔和所述檢測(cè)腔之間，其配置用于使往復(fù) 移動(dòng)通過所述過渡區(qū)的所述樣品旋轉(zhuǎn)混合；v.第二端口，其與所述檢測(cè)腔流體連接，所述第二端口配置以允許將試劑吸入到所 述探針吸頭的所述內(nèi)體積中或從其中分配出；Vi.第三端口，其與所述吸頭的所述樣品腔和檢測(cè)腔流體連通，Vii.所述內(nèi)體積的排量腔，其與所述第三端口流體連通，其中所述排量腔具有活塞，和b)凝集試劑。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的試劑盒，其中所述凝集試劑包含一種或多種配體結(jié)合分子。
65.根據(jù)權(quán)利要求63所述的試劑盒，其中所述凝集試劑包含與配體結(jié)合分子結(jié)合的微球。
66.根據(jù)權(quán)利要求64所述的試劑盒，其中所述配體結(jié)合分子為抗體。
67.根據(jù)權(quán)利要求63所述的試劑盒，其中所述凝集試劑包含庫姆斯氏試劑。
68.根據(jù)權(quán)利要求63所述的試劑盒，其中所述凝集試劑包含已知血型的紅血球。
69.根據(jù)權(quán)利要求63所述的試劑盒，其中所述排量腔的容積隨所述排量腔中所述活塞 的移動(dòng)而改變。
70.根據(jù)權(quán)利要求63所述的試劑盒，其中所述活塞在所述排量腔內(nèi)的往復(fù)移動(dòng)排出了 一柱空氣，而所述一柱空氣進(jìn)而對(duì)通過所述探針吸頭的所述過渡區(qū)的所述樣品和試劑施 加了往復(fù)作用力。
71.根據(jù)權(quán)利要求63所述的試劑盒，其中所述活塞在所述吸頭的所述排量腔內(nèi)的移動(dòng)與所述排量腔在轉(zhuǎn)子內(nèi)圍繞所述轉(zhuǎn)子的軸的旋轉(zhuǎn)相協(xié)調(diào)。
全文摘要
公開了在單個(gè)一次性探針吸頭中進(jìn)行顆粒凝集反應(yīng)的設(shè)備和相關(guān)方法。所述探針吸頭包括用于樣品獲得的樣品腔，用于通過離心或其它方式捕獲顆粒的至少一個(gè)側(cè)腔，用于將所述樣品與凝集試劑混合的過渡區(qū)和用于顆粒凝集光學(xué)檢測(cè)的檢測(cè)區(qū)。可以將機(jī)械裝置連接到所述探針吸頭用于控制通過所述探針吸頭的內(nèi)體積的流體的移動(dòng)。所述探針吸頭對(duì)高通量凝集型測(cè)定的自動(dòng)化特別有用。
文檔編號(hào)G01N33/80GK102026727SQ200980117622
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者A·M·威爾遜-科利, Z·丁 申請(qǐng)人:奧索臨床診斷有限公司