電子側(cè)流測試裝置和方法
【專利摘要】公開了一種針對測試分子的側(cè)流測試裝置，包括：測試條帶，用于遠離采樣區(qū)域朝向吸收區(qū)域傳送分析物，在測試條帶中并且遠離采樣區(qū)域的測試區(qū)域，測試區(qū)域用于利用與測試分子結(jié)合或與測試分子的結(jié)合物綴合的分子來起作用；感測測試電容器，具有橫跨至少部分地與測試區(qū)域?qū)R的測試條帶延伸并且與測試條帶物理隔離的電極；參考測試電容器，具有橫跨測試條帶延伸并且與測試條帶物理隔離的電極；以及電子電路，配置為測量感測測試電容器與參考測試電容器之間的時間相關(guān)的電容差。還公開了一種執(zhí)行側(cè)流測試的方法以及測試系統(tǒng)，具體地懷孕測試系統(tǒng)。
【專利說明】電子側(cè)流測試裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及執(zhí)行側(cè)流測試的側(cè)流測試裝置和方法。本發(fā)明還涉及測試系統(tǒng)，例如懷孕測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的側(cè)流測試設(shè)備包括伸長膜，樣品分析物沿著伸長膜流動。樣品分析物可以包含或可以不包含感興趣濃度級的測試分子。典型地，在特定測試區(qū)域，將分子浸潰有所述膜，選擇這些分子是因為這些分子可以與測試分子或者與可以與測試分子結(jié)合的標記物分子相互作用。浸潰的分子典型地是生物受體。樣品分析物中存在感興趣濃度級的或感興趣濃度級以上的測試分子導致了測試線處標記的累積。假定標記物是光學活性的，那么一旦在測試線處累積了足夠高濃度的標記物，測試設(shè)備的用戶就可以觀察到該現(xiàn)象。典型地將測試區(qū)域限定為測試線，所述測試線橫跨膜延伸，但并不沿著膜顯著延伸，因此具有以下維度:膜寬度(橫跨膜)X?0.5-1.5mm(典型地Imm)(沿著膜)。
[0003]為了避免錯誤-否定結(jié)果(或在一些示例中是錯誤肯定，如以下將關(guān)于競爭化驗結(jié)果來描述的)，側(cè)流測試通常包括控制線，在控制線處標記物分子也可以累積。在控制線處存在視覺變化使得可以確認沿側(cè)流測試設(shè)備的充分流動。
[0004]為了降低用戶肉眼檢查的內(nèi)在主觀性，提出將肉眼檢查替換成集成光學系統(tǒng)。在國際專利申請公開W02009/144507A1中公開了這種光學側(cè)流測試系統(tǒng)，其使用LED作為光源并使用光電二極管作為光學測試器件。
[0005]國際專利申請公開W002/10754公開了一種化驗設(shè)備，包括提供分析物定量測量的裝置，其中儀表用涂有聚合物的電極來確定測試條帶區(qū)域的電容的增加，其中電容的變化與邊界標記的目標分析物的量直接相關(guān)，因此與患者患者樣品中目標分析物的量直接相關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)第一方面，提供了一種針對測試分子的側(cè)流測試裝置，包括:測試條帶，用于從采樣區(qū)域向吸收區(qū)域傳送分析物，在測試條帶具有橫跨所述測試條帶并且遠離采樣區(qū)域的測試線，測試線利用與測試分子結(jié)合或與測試分子的綴合物綴合的分子來官能化；感測測試電容器，具有橫跨測試條帶延伸的至少部分地與測試區(qū)域?qū)R的電極；參考測試電容器，具有橫跨測試條帶延伸的電極；以及電子電路，配置為測量感測測試電容器與參考測試電容器之間的時間相關(guān)的電容差。測試區(qū)域可以是橫跨測試條帶延伸的測試線，并且測試電容器的電極可以與測試線縱向?qū)R并且至少部分地橫跨測試條帶延伸。將認識到，在使用中，電極不會與正在傳送通過測試條帶的液體直接電接觸，而是在二者之間存在電絕緣。例如可以通過將電極與測試條帶物理隔離，例如通過在柔性箔的遠離條帶的一側(cè)形成電極或者在柔性箔的層之間嵌入電極來設(shè)置這種隔離。在非限制性的后一種情況下，可以至少部分地在測試條帶內(nèi)嵌入具有電絕緣柔性箔套管的電極。[0007]在實施例中，存在以下至少一種:感測測試電容器的電極均在條帶的同側(cè)；并且參考測試電容器的電極均在條帶的同側(cè)。因此，可以在用作測試條帶背板或基板的柔性箔上或柔性箔中形成電極。這可以用于感測測試電容器或參考測試電容器或兩者。這是一種特別簡單的裝置。在其他實施例中，電容器的電極可以是在測試條帶任一側(cè)的電極。那么測試區(qū)域中標記物分子的累積可以直接改變電極(即，電容器導電極板)之間的材料的介電常數(shù)，并且相較于兩個電極在條帶同側(cè)的裝置使電容發(fā)生相對更大的改變，盡管在測試條帶的相對側(cè)設(shè)置電極的物理布局可能更復雜。
[0008]在實施例中，感測測試電容器的電極和參考測試電容器的電極包括柔性箔中的導電跡線，所述柔性箔配置為提供電極與條帶之間的電隔離。
[0009]在實施例中，所述電子電路還配置為在多個頻率下測量感測測試電容器和參考測試電容器中的至少一個的電容。通過在不同頻率下測量，具體地，通過在合適的頻率范圍上進行掃頻，可以確定使電容測量的信噪比最優(yōu)的頻率。
[0010]在實施例中，測試條帶還包括用于以不同分子來官能化的控制區(qū)域，并且所述側(cè)流測試裝置還包括:感測控制電容器，具有橫跨至少部分與控制區(qū)域?qū)R的測試條帶延伸的電極并且橫跨測試條帶延伸的電極；以及參考控制電容器，具有橫跨測試條帶延伸的電極；其中所述電子電路還配置為測量感測控制電容器與參考控制電容器之間的時間相關(guān)的電容差。橫跨條帶延伸的電極可以橫跨測試條帶的整個寬度延伸，或者可以僅橫跨寬度的一部分延伸，也可以延伸超出測試條帶的邊緣。
[0011]在實施例中，所述電子電路還配置為根據(jù)感測控制電容器與參考控制電容器之間的時間相關(guān)的電容差以及感測測試電容器與參考測試電容器之間的時間相關(guān)的電容差，來確定體積流率。
[0012]在實施例中，測試條帶包括具有孔隙率的膜，所述孔隙率按體積在66%和84%之間。這對于常用的硝化纖維膜是典型的，然而也可以使用孔隙率高達或甚至超過96%的其他膜。高孔隙率允許橫向沿測試條帶的高體積流率，因為對流動的阻礙非常小。
[0013]在實施例中，側(cè)流測試裝置還包括:數(shù)據(jù)顯示器，用于顯示來自電子電路的數(shù)據(jù)。因此，該裝置可以是自給的并且由用戶直接讀取的；在實施例中，側(cè)流測試裝置還包括:通信電路，用于從電子電路向外部裝置傳送數(shù)據(jù)。通信可以是有線的或無線的，并且可以按照私有格式或者依據(jù)已知的標準化通信協(xié)議來進行。那么，數(shù)據(jù)可以被用戶讀??；可以應(yīng)用其他數(shù)據(jù)處理；可以將數(shù)據(jù)進一步傳輸至數(shù)據(jù)聚集器或者例如健康專家以用于進一步分析或診斷；或者可以將數(shù)據(jù)直接存檔到患者的醫(yī)療記錄里。還可以應(yīng)用以上內(nèi)容的組合，例如但不限于，可以將單元上的讀出器與從電子電路向外部設(shè)備的通信相結(jié)合，并由此到醫(yī)療專家的計算機，以用于進一步的分析和/或患者的跟蹤。側(cè)流測試裝置還可以包括電池或其他能量存儲裝置。這種電池可以允許側(cè)流測試裝置存儲數(shù)據(jù)或測試結(jié)果，例如以用于稍后的顯示、分析或傳輸，無論是有線的或無線的。在無線傳輸?shù)那闆r下，傳輸用的電力可以由接收設(shè)備來提供，甚至是在數(shù)據(jù)處理的實施例中。裝置可以包括其他功能。例如但不限于，裝置可以包括用于加日期戳或時間戳以指示測試時刻以及提供保存期限指示以確認是否在規(guī)定時間窗內(nèi)執(zhí)行了測試的電路或裝置?？梢韵驕y試數(shù)據(jù)添加唯一或其他標識符，以將其個性化、加密或提供進一步的數(shù)據(jù)安全性。在其他實施例中，可以包含用于測量或檢查可能影響測試結(jié)果的環(huán)境條件(如，溫度或濕度)的功能。[0014]根據(jù)另一方面，提供了 一種懷孕測試系統(tǒng)，包括上述側(cè)流測試裝置。
[0015]在實施例中，所述測試條帶具有橫跨所述測試條帶并且遠離采樣區(qū)域的另外的測試線，所述另外的測試線用于與另外的測試分子結(jié)合的另外分子來官能化；所述側(cè)流測試還包括:另外的感測測試電容器，具有與測試線縱向?qū)R并且橫跨測試條帶延伸的電極；另外的參考測試電容器，具有橫跨測試條帶延伸的電極；其中所述電子電路還配置為測量另外的感測測試電容器與所述另外的參考測試電容器之間的時間相關(guān)的電容差。因此，根據(jù)實施例的側(cè)流測試裝置能夠測試多于一種類型的測試分子。這在以下情況下尤為有用:想要篩選多個不同測試分子；或者單個測試分子不能提供對例如特定醫(yī)療狀況的強指示，但是多種類型分子中每一種分子的存在以組合形式考慮時提供了更強指示。在傳統(tǒng)的側(cè)流測試裝置中，需要多個裝置或更復雜的測試結(jié)構(gòu)，例如需要復雜的光學路由或多個光電子部件。在實施例中，通過只復制一些特征，例如僅另外的測試線、電容器對和電路的附加輸入，側(cè)流測試可以變成復用的測試或復用的化驗，具有附加復雜度或成本限制。
[0016]根據(jù)另一方面，提供了一種用于監(jiān)測生物液體中目標分子或多個不同目標分子的濃度的測試系統(tǒng)，包括上述側(cè)流測試裝置。目標分子可以是來自由以下項目構(gòu)成的集合的相應(yīng)的一個或多個分子:DNA、蛋白質(zhì)、酶、肽、細胞、細菌、小分子和激素。
[0017]根據(jù)另一方面，提供了一種使用側(cè)流測試裝置的方法，所述側(cè)流測試裝置包括:測試條帶，具有朝向吸收儲存器區(qū)域的采樣區(qū)域，所述測試條帶具有橫跨所述測試條帶并且遠離采樣區(qū)域的測試線，所述測試線用于與測試分子結(jié)合的分子來官能化；感測測試電容器，具有與測試線縱向?qū)R并且橫跨測試條帶延伸的電極；參考測試電容器，具有橫跨測試條帶延伸的電極；以及電子電路；所述方法包括:從采樣區(qū)域向吸收區(qū)域傳送分析物；測量感測測試電容器與參考測試電容器之間的電容差；以及根據(jù)電容差來確定測試分子的濃度。
[0018]在實施例中，所述測試條帶還包括以不同分子來官能化的控制線，所述側(cè)流測試裝置還包括:感測控制電容器，具有與測試線縱向?qū)R并且橫跨測試條帶延伸的電極；以及參考控制電容器，具有橫跨測試條帶延伸的電極；所述方法還包括:測量感測控制電容器與參考控制電容器之間的電容差；以及根據(jù)感測控制電容器和參考控制電容器之間時間相關(guān)的電容差以及感測測試電容器與參考測試電容器之間的時間相關(guān)的電容差，來確定體積流率。
[0019]如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，測試過程可以包括標記階段，在標記階段中分析物與抗體結(jié)合，抗體上具有標記。該過程可以使用不同種類標記中的任何一種，例如無機微粒，包括諸如金、銀、碳等金屬、諸如氧化鉭、氧化鐵、氧化硅等氧化物以及諸如聚苯乙烯等有機微粒。電容性信號靈敏度通常將取決于與樣品介質(zhì)相比較而言微粒的介電特性。標記階段還可以通過綴合物焊盤發(fā)生在測試設(shè)備中，其中綴合物包括標記，如以下將更詳細描述的；或者標記階段可以發(fā)生在將分析物引入側(cè)流測試裝置之前。
[0020]從以下描述的實施例中將了解本發(fā)明的這些和其他方面，參考以下描述的實施例來闡述本發(fā)明的這些和其他方面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]參考附圖，將僅以示例的方式來描述本發(fā)明的實施例，附圖中:[0022]圖1示出了傳統(tǒng)側(cè)流測試裝置的剖面示意圖；
[0023]圖2示出了具有數(shù)字讀數(shù)的側(cè)流測試系統(tǒng)的外形；
[0024]圖3在圖3(a)示出了直接免疫測定側(cè)流測試的示意圖，在圖3 (b)示出了競爭免疫測定側(cè)流測試的示意圖；
[0025]圖4示出了根據(jù)實施例的側(cè)流測試裝置的一部分的分解圖；
[0026]圖5示出了根據(jù)其他實施例的側(cè)流測試裝置的一部分的分解圖；
[0027]圖6示出了用于感測的電極結(jié)構(gòu)和參考電容器的示例；
[0028]圖7圖在7 (a)至圖7(e)分別示出了測試期間在不同時刻針對測試線和控制線的Λ-C;
[0029]圖8示出了電容器的測試控制對的交替結(jié)構(gòu)；以及
[0030]圖9示出了電容器的測試控制對的另一種結(jié)構(gòu)裝置，該結(jié)構(gòu)包括環(huán)境電容器對。
[0031]應(yīng)注意，附圖是示意性的，而不是按比例繪制的。為了使附圖清楚并且方便觀看，將這些圖的一些部分的相對尺寸和比例以放大或縮小的形式示出。在修改的不同實施例中，相同的附圖標記通常用于表示相應(yīng)或類似的特征。
【具體實施方式】
[0032]圖1示出了傳統(tǒng)側(cè)流測試設(shè)備100的剖面示意圖。該設(shè)備具有底部外殼10和頂部外殼20，以縱向剖面圖的形式示出。頂部外殼20中有三個端口。朝向裝置的一端放置的第一端口 22是樣品端口，從而可以將諸如尿液之類的樣品液體引入到設(shè)備中。其他兩個端口 24和26位于樣品端口 22的遠處，用于觀看測試結(jié)果，如以下將描述的。在設(shè)備內(nèi)部有樣品墊30，用于容納通過樣品端口 22引入到設(shè)備中的樣品。與樣品墊30接觸的是綴合物墊40。將綴合物分子浸潰綴合物墊40。進而，綴合物墊40與測試條帶50接觸，測試條帶50采用膜的形式。測試條帶是伸長條帶,典型地可以寬度為5mm或3mm,長度在5cm和15cm之間，通常沿著設(shè)備延伸，在使用時使得能夠側(cè)流，即沿著設(shè)備的樣品流動。在測試條帶的與樣品端口相反的一側(cè)，測試條帶與吸收墊60接觸。吸收墊60起到廢物槽或儲存器的作用，用于容納沿測試條帶側(cè)向流動的液體。測試線52和控制線54在沿著測試條帶的半途，并且分別在端口 24和26的下方。測試線52和控制線54用于確定測試結(jié)果，如以下將參考圖3來描述的。
[0033]在目的在于測試尿液中是否存在特定分子的側(cè)流測試設(shè)備的情況下，該設(shè)備的物理形式通常例如為使用戶在排尿時方便拿著。設(shè)備可以方便手持的需求迫使對設(shè)備的厚度和寬度有最小需求:相反地，可以存在以下競爭需求:最小化材料單(這提供了對于設(shè)備厚度和寬度的向下壓力)和在綴合物墊40、測試線52和控制線54中提供足夠的量以提供充分的靈敏度(提供了對尺寸的更低限制)。
[0034]圖1所示的設(shè)備設(shè)計用于視覺觀察:也就是說，用戶在測試結(jié)束時觀察測試線和控制線兩者，如以下將更詳細描述的。
[0035]然而已知視覺觀察是主觀行為，在一些環(huán)境下發(fā)現(xiàn)有四分之一的測試結(jié)果是用戶錯誤讀取的。
[0036]為了解決該問題，開發(fā)了測試結(jié)果的數(shù)字讀出。圖2示出了具有數(shù)字讀出器的側(cè)流測試系統(tǒng)200的外形。圖2所示的設(shè)備通常是伸長的，類似于圖1所示的設(shè)備。設(shè)備的具有樣品端口的一端示為被蓋子210覆蓋。朝向設(shè)備的另一端示出的是數(shù)字讀出器220。在這樣的設(shè)備中，測試線52和控制線54的彩色對比視覺觀察被替換成光學檢測系統(tǒng)，所述光學檢測系統(tǒng)包括諸如LED的一個或多個光源以及諸如光電二極管(未示出)的一個或多個檢測器。典型地，LED和光電二極管位于膜50兩側(cè)，光從LED發(fā)出，通過膜，被光電二極管接收。光衰減可歸因于測試線和控制線的不透明性，然后歸因于膜自身吸收，因此可以看作是線的不透明性的度量。在備選實施例中，LED和光電二極管可以在膜的同一側(cè)，測量由于測試(或控制)線上標記物分子的累積而導致的表面反射的減小。
[0037]圖3在圖3(a)示出了直接免疫測定側(cè)流測試的示意圖，在圖3(b)示出了競爭免疫測定側(cè)流測試的示意圖。將認識到，實施例不限于這些類型的側(cè)流測試，而是可以用在其他類型的側(cè)流測試中，例如但不限于替換化驗。圖3(a)示出了對于直接免疫測定側(cè)流測試而言在測試期間的三個時刻沿著測試條帶的反應(yīng)的示意圖。在最上面的示意圖中，將樣品分析物引入到樣品端口中。如所示的，分析物包含特定濃度的特定分子320-測試分子。在針對懷孕的側(cè)流測試的情況下，分子320可以是已知在懷孕婦女的尿液中存在并且在沒有懷孕的婦女的尿液中不存在的特定蛋白質(zhì)。將特定類型的標記物分子330浸潰綴合物墊40。標記物分子330被選擇為與測試分子320結(jié)合并且是光學活性的。早期的標記物分子是有機標記物，如聚苯乙烯珠。當前使用的標記物分子典型地包括金納米微粒，因為發(fā)現(xiàn)金納米微粒即是光學活性的并且隨時間穩(wěn)定。除了這種膠體金標記之外，還已知使用膠體碳和脂質(zhì)體，盡管已發(fā)現(xiàn)后者具有穩(wěn)定性問題。應(yīng)注意，標記物分子330內(nèi)金納米微粒的尺寸典型地在50nm的量級，因此明顯小于用于檢測其存在的光的波長，其在視覺觀察的情況下必然是在可見區(qū)域中的。因此，光學效果不是直接反射或吸收，而是對光的電場和磁場造成干擾。
[0038]如圖3 (a)的最上面的條帶所示，分別將生物受體340和350浸潰測試線52和控制線54?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3的中間條帶，其示出了分析物包含目標分子320的情形。在這種情況下，分析物的存在使標記物分子320沿測試條帶50流動。標記物分子330中的一些與樣品中的測試分子320結(jié)合。生物受體340被選擇為專門與測試分子320和標記物分子330的綴合物綴合。由于生物受體340被固定在測試線處，所以結(jié)合的分子在該測試線處累積，通過線的染色加深可以觀察到這一點。本文中染色的意思是相對于膜或條帶的背景色而言對比度增大。膜典型地是白色的，膜典型地也具有一定程度的半透明性，這取決于膜的材料和厚度:因此綴合物分子的累積還可以導致不透明性的增大。如圖3(a)的中間條帶另外示出的，(由于該生物受體的特異性)沒有與生物受體340結(jié)合的未結(jié)合標記物分子330經(jīng)過該測試線，然后與不特定于綴合物的生物受體350結(jié)合。因此，控制線由于(未結(jié)合的)標記物分子330的存在也變成不透明的?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3(a)的最下面的條帶，示出了分析物中不存在測試分子320的情況。在這種情況下，標記物分子330不與測試樣品結(jié)合，因此沒有標記物分子與生物受體340結(jié)合。然而未結(jié)合的標記物分子仍然與非特定的生物受體350結(jié)合。因此，在這種情況下，當測試結(jié)束時，控制線54變成了不透明的，而測試線52尚未變成不透明。
[0039]因此，測試線52的不透明的存在指示了樣品中存在測試分子320。控制線54的不透明確認正確執(zhí)行了測試；在該控制線沒有不透明時，可以假定發(fā)生了不充分的流動或者沒有發(fā)生流動，從而假定測試線52的不透明不應(yīng)被看作是否定結(jié)果。[0040]圖3(b)示出了對于競爭免疫測定側(cè)流測試，在測試期間的三個時刻沿測試條帶的反應(yīng)的示意圖。該側(cè)流測試與圖3(a)所示的側(cè)流測試的相似之處在于引入了樣品分析物，并且樣品分析物可以包括測試分子360。樣品橫跨包含綴合物分子370的綴合物墊流動。然而在這種情況下，測試線處的生物受體345優(yōu)先與測試分子360結(jié)合，盡管這些生物受體345也會與配對分子370結(jié)合。因此，如果測試分子360在分析物中，則測試分子360將與生物受體345結(jié)合，結(jié)果是這不會使測試線變成不透明，因為測試分子360沒有附著標記物；如果分析物中不存在測試分子360，則配對分子370與生物受體345結(jié)合，結(jié)果這會使測試線變成不透明，因為配對分子包含光學標記物。類似于上述直接側(cè)流測試，包含了控制線，在控制線處存在另外的生物受體355，所述生物受體355與配對分子370結(jié)合，該控制線中不存在不透明指示尚未正確完成測試，從而執(zhí)行操作以限制或防止錯誤肯定結(jié)果。
[0041]圖4示出了根據(jù)實施例的側(cè)流測試裝置的一部分的分解圖。側(cè)流測試條帶410本身類似于以上描述的側(cè)流測試條帶，因此為了清楚起見沒有示出細節(jié)。然而在測試條帶410下方的是基板420，在基板420下面是電容器430。電容器430的電極可以相互交叉，這在該圖中是看不見的，但是在以下圖6中可以更詳細地看到。在實施例中，基板420可以是例如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的并且在電子電路中常用的柔性箔，電容器430的電極可以以導電跡線的形式形成于柔性箔的簽名人上。柔性箔可以由諸如聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚氯乙烯或透明導電聚酯等聚合材料制成，如其名稱所揭示的，柔性箔可以是柔性的或甚至是可折疊的。PEN，即聚2，6萘二甲酸乙二醇酯也已知為一種柔性箔，如PET(即，聚對苯二甲酸乙二酯)一樣，其由于低成本和相對高的溫度穩(wěn)定性而被使用。還可以將集成電路440附著到柔性箔的下方。集成電路440可以包括電容測量電路，以測量每個電容器430的電容。集成電路440還可以包括差分電容測量電路，能夠測量兩個電容器之間電容的差值，即，電容差，如以下更詳細描述的。
[0042]圖5示出了根據(jù)其他實施例的側(cè)流測試裝置的一部分的分解圖。圖中所示的裝置大體上類似于圖4所示的裝置，包括側(cè)流測試條帶410，基板420在側(cè)流測試條帶410下方。在基板420下面形成電極對形式的跡線，以形成電容器430。電容器430與集成電路440相連。然而在該實施例中，集成電路440還包括用于無線通信的電路。集成電路440內(nèi)的無線通信電路550與天線560相連。在其他實施例中，可以存在包括通信電路550的獨立集成電路；此外，可以存在一個或多個其他集成電路，并且可以存在其他組件，如晶體管、諸如電阻器或電容器之類的無源器件或者甚至電池。這些組件可以是分立的或集成的，并且可以以跡線或區(qū)域的形式形成在柔性箔基板或其他基板中或柔性箔基板或其他基板上。在其他實施例中，集成電路包括與外部設(shè)備的有線連接。設(shè)備可以是讀取器、諸如移動電話之類的手持設(shè)備或者諸如計算機之類的某種其他電子設(shè)備。因此，在一些實施例中，可以利用顯示器從側(cè)流測試裝置直接讀取測試結(jié)果，所述顯示器例如但不限于LCD(液晶顯示器)，而在其他實施例中，可以將測試結(jié)果(或者甚至是原始數(shù)據(jù)或中間數(shù)據(jù))傳送到另外的設(shè)備以用于顯示或進一步分析，或者甚至用于向前傳輸例如以便數(shù)據(jù)聚集或進一步的分析或存檔。
[0043]圖6示出了用于感測的電極結(jié)構(gòu)和參考電容器的示例。所示的示例結(jié)構(gòu)具有操作為感測電容器的第一電容器610和操作為參考電容器的第二電容器620。電容器610和620的對形成測試對或控制對，取決于它們相對于測試條帶上的測試線或測試區(qū)域的位置。為了準確起見，下文中將電容器610和620稱作感測測試電容器610和參考測試電容器620，并且應(yīng)該理解的是也可以稱作感測控制電容器610 (或610’ )和參考控制電容器620 (或620’)。如所不的，電容器可以分別具有第一導電極板612和622,第一導電極板612和622連接到公共觸點623。每一個電容器的第二導電極板614和624可以分別連接到分離的相應(yīng)觸點615和625。如上所述,導電極板或電極可以米用柔性箔上或柔性箔中的印刷金屬跡線的形式或者印刷電路板上的金屬跡線的形式。在這種情況下，如果導電極板包括如所示的交叉指狀物616、618和626、628則尤為方便，以便通過減小導電極板之間的平均間隙和/或增大電容器導電極板的表面積來增大電容。如電容測量領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，在使用時可以向公共觸點632提供激勵信號，并測量和比較觸點615和625處存在的結(jié)果電壓以測量電容器對之間的電容差。
[0044]導電極板附近材料的電介質(zhì)的變化，具體地，測試條帶中的材料的變化影響電容值。通過將感測測試電容器610合適地放置在測試條帶的測試區(qū)域52附近使得電容器的電介質(zhì)受測試區(qū)域中標記物分子的存在的影響，并將參考測試電容器放在測試區(qū)域附近但并不像感測測試電容器610如此靠近以便受標記物分子的存在的顯著影響，可以使用電容器對，具體，通過測量電容器對之間的電容的差值來檢測測試區(qū)域處摩卡(mocha)分子的存在。典型地，參考電容器與測試電容器分開Imm到2_。將認識到，參考測試電容器的定位在理論上是不受限的，但是如下文進一步描述的，電容差一般較小，因此為了最小化雜散電容，將參考測試電容器定位在測試電容器附近是合適的。優(yōu)選地，參考電容器靠近感測電容器以便限制膜、測試流體等的不均勻性的影響。此外，跡線通常具有較好的匹配電容，具體地，制造金屬跡線的制造不均勻性將具有減小的影響。
[0045]將認識到，圖6所示的電容器裝置僅僅是示例性的，備選裝置也落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。具體地，在一些裝置中，在測試條帶膜的相反側(cè)裝置感測電容器和/或參考電容器的兩個導電極板。便于該操作的一種方便方法是:部分切割柔性箔以便具有若干鋸齒，其中電容器導電極板在每個連續(xù)的鋸齒上；并使這些鋸齒在膜的上方和下方交替。為了確保導電極板不直接接觸膜和膜上的液體，可以方便的是，將導電極板以跡線的形式嵌入柔性箔中的聚合層之間。當然，將認識到，為了確保良好的電容性響應(yīng)，一般應(yīng)當避免厚的絕緣體或者具有高介電的絕緣體。
[0046]圖8示出了電容器的測試和控制對的替代裝置:類似于圖6所示的裝置，電容器測試對包括感測電容器610a和參考電容器620a。通過示為410’的測試條帶，感測電容器直接或間接外露于樣品分析物。與圖6不同，圖8中電容器控制對被明確示出；該電容器對離圖的右側(cè)更遠，其中假定從左向右流動。電容器控制對包括感測控制電容器610a’和參考控制電容器620a’。
[0047]圖9示出了電容器的測試和控制對的其他裝置，該裝置包括由可以稱作環(huán)境電容器的電容器組成的另外電容器對。所述另外電容器對也可以被看作是電容器參考對；下文中將使用術(shù)語環(huán)境電容器以避免與構(gòu)成電容器感測對和電容器控制對一部分的參考電容器620、620’、620a、620a’混淆。環(huán)境電容器包括由電容器940和930組成的另外電容器對。盡管圖中將這些電容器物理上示為離右側(cè)更遠，但是可以合適地選擇這些電容器的位置以確保這些電容器不受樣品分析物流動的影響。也就是說，電容器均不會與測試條帶410’直接或間接接觸。[0048]在圖9所示的裝置中，電容器930和940組成的環(huán)境電容器對的加入使得得到了測量系統(tǒng)，其中存在應(yīng)當完全不受樣品分析物自身側(cè)流或者測量影響的電容器對；也就是說，這種附加的電容器對可以用于監(jiān)測環(huán)境狀況。然后，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，可以應(yīng)用測量的后處理，以消除這種環(huán)境狀況的影響(例如由于濕度變化造成的)，從而得到可以對環(huán)境或環(huán)境狀況較不敏感的測試，具體地可以具有改進的總體信噪比的測試。
[0049]圖7中，圖7(a)至圖7(f)分別示出了 SC，δ C是感測電容器和參考電容器的電容的絕對差，即，在側(cè)流測試期間在不同時刻，對于測試線電容器和控制線電容器:
[0050]δ C = Csens-Cref
[0051]每幅圖的最上面是示出了側(cè)流測試的路徑的示意性截面圖，從樣品墊30橫跨配對墊40沿著膜50并且分別橫跨測試線52和控制線54到右手側(cè)的吸收墊60。在與每幅圖相對應(yīng)的測試期間的任何特定時刻，通過左上到右下散列法示出了樣品和光擴散的距離。在膜下方是底片420，底片420中嵌入有電容器。如所示的，電容器是感測測試電容器610、參考測試電容器620、感測控制電容器610’和參考控制電容器620’。
[0052]在每幅圖中，在示意圖下面示出了兩個曲線圖。上面的曲線是感測測試電容器與參考測試電容器之間的電容差ACtYlO,下面的曲線是感測控制電容器與參考控制電容器之間的電容差ACc720。
[0053]圖7(a)示出了當樣品分析物到達第一(參考測試)電容器620時的情形。由于樣品僅存在于參考測試電容器620附近，所以ACt710在711處急劇升高。這是因為，樣品液體導致參考測試電容器620附近的介電常數(shù)發(fā)生顯著變化。ACc720保持平坦。
[0054]在圖7(b)，樣品分析物到達第二(感測測試)電容器610。液體現(xiàn)在存在于參考測試電容器620和樣品測試電容器610 二者附近，因此這兩個電容器之間的電容差消失，如所示的，軌跡在712處回落。由于樣品分析物尚未到達任何一個控制電極，所以ACc720保持平坦。
[0055]圖7(c)示出了在稍后時刻，但是在樣品前端到達控制電容器之前。隨著更多樣品經(jīng)過測試區(qū)域52，生物受體捕獲開始在該區(qū)域中累積的標記物分子。因此，如713處所示，存在電容差ACt710的逐步增大。
[0056]在圖7(d)所示的時刻，液體前端到達并經(jīng)過了感測控制電容器和參考控制電容器兩者。因此電容差Λ Cc720經(jīng)歷721處的急劇升高和722處的急劇下降，分別類似于711和712處的急劇升高和下降，這是因為:液體的到達首先影響感測控制電容器附近的介電常數(shù)，引起急劇升高，然后影響參考控制電容器620’附近的介電常數(shù)，將此抵消以導致急劇回落到原始等級電容器附近。在實際設(shè)備中，例如由于制造容限使得感測電容器和參考電容器之間可以存在非零偏移，即，ACt可以不起始于零處。這種偏移通常被液體的引入所放大，也就是說，如果甚至原始偏移已被抵消掉，ACt在急劇下降結(jié)束時可以不降至零。因此，可以合適的是，在急劇下降結(jié)束時，剛好在開始測量累積分子之前，“重調(diào)零”或者去除這種放大的偏移。
[0057]最后，如圖7(e)所示，隨著液體進一步流經(jīng)測試電極和控制電極，測試電極和控制電極處的生物受體捕獲更多的標記物分子，從而信號710和720分別都升高(分別如713和723處所示)。如所示的，這種升高比由于液體最初到達而引起的升高慢；這種升高還電能性地隨著生物受體變得越來越飽和而漸進，或者由于樣品墊與吸收墊之間減小的壓力差，升高的速率可以隨著樣品流動速率的降低而降低。
[0058]總之，如圖7所示，信號710可以提供有關(guān)樣品分析物中測試分子的存在(或不存在)的指示。還將認識到，信號730的幅度不僅可以給出存在的指示，還可以給出測試分子相對濃度的指示。
[0059]然而，也可以使用測量來提供樣品分析物流動速率的精確估計。如果已知生物受體的濃度，就可以得到樣品分析物中測試分子的絕對濃度。
[0060]由于可以很好地確定測試區(qū)域和控制區(qū)域之間的間隔S，711處ACt的急劇升高與72處ACc的急劇下降之間的時間差T提供了樣品前端傳播速度(S/T)的直接指示。那么假定測試樣品的橫截面積(A)和空隙率(P)是已知的或者是以合理的精度可估計的，則可以通過以下等式確定樣品分析物的體積流率(VFR):
[0061]VFR = S.A.P/T
[0062]將認識到，取代兩個信號的升高的相對時間，可以使用信號之一的升高和下降(即，711和712，或者721和722)的相對時間來估計體積流率。然而，由于相較于測試區(qū)域和控制區(qū)域中的每一個處或每一個附近參考電容器與感測電容器的相對接近度，這兩個電容器對之間的相對間隔增大，兩個急劇升高的定時一般會提供更精確的測量。將認識到，可以以與急劇升高相類似的精確度來使用急劇下降的定時。
[0063]可以通過以下等式來估計測試區(qū)域中以金屬標記微粒(例如，納米金微粒)標記的分子的存在所引起的電容差SC
[0064]
【權(quán)利要求】
1.一種針對測試分子的側(cè)流測試裝置(100)，包括: 測試條帶，用于遠離采樣區(qū)域(30)朝向吸收儲存器區(qū)域(60)傳送分析物， 在測試條帶中并且遠離采樣區(qū)域的測試區(qū)域(52)，測試區(qū)域(52)用于利用與測試分子結(jié)合或與測試分子的綴合物結(jié)合的分子來官能化； 感測測試電容器(610)，具有橫跨至少部分地與測試區(qū)域?qū)R的測試條帶延伸的電極； 參考測試電容器(620)，具有橫跨測試條帶延伸的電極；以及 電子電路，配置為測量感測測試電容器與參考測試電容器之間的時間相關(guān)的電容差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)流測試裝置，其中存在以下至少一種:感測測試電容器的電極均在條帶的同側(cè)；以及參考測試電容器的電極均在條帶的同側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的側(cè)流測試裝置，其中感測測試電容器的電極和參考測試電容器的電極包括柔性箔(420)中的導電跡線，并且所述柔性箔配置為提供電極與條帶之間的電隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項權(quán)利要求所述的側(cè)流測試裝置，其中所述電子電路還配置為在多個頻率下測量感測測試電容器和參考測試電容器中的至少一個的電容。
5.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的側(cè)流測試裝置，其中所述測試條帶還包括用于與不同分子官能化的控制區(qū)域， 所述側(cè)流測試裝置還包括: 感測控制電容器(610’)，具有橫跨至少部分與控制區(qū)域?qū)R的測試條帶延伸的電極并且橫跨測試條帶延伸的電極；以及 參考控制電容器(620’)，具有橫跨測試條帶延伸的電極； 其中，所述電子電路還配置為測量感測控制電容器與參考控制電容器之間的時間相關(guān)的電容差。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的側(cè)流測試裝置，其中，所述電子電路還配置為根據(jù)感測控制電容器與參考控制電容器之間的時間相關(guān)的電容差以及感測測試電容器與參考測試電容器之間的時間相關(guān)的電容差，來確定體積流率。
7.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的側(cè)流測試裝置，還包括:數(shù)據(jù)顯示器(220)，用于顯示來自電子電路的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項權(quán)利要求所述的側(cè)流測試裝置，還包括:通信電路，用于從電子電路向外部裝置傳送數(shù)據(jù)。
9.一種懷孕測試系統(tǒng)，包括如前述任一項權(quán)利要求所述的側(cè)流測試裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的側(cè)流測試裝置，所述測試條帶具有橫跨所述測試條帶并且遠離采樣區(qū)域的另外的測試線，所述另外的測試線用于利用與另外的測試分子結(jié)合的另外分子來官能化； 所述側(cè)流測試裝置還包括: 另外的感測測試電容器，具有與測試線縱向?qū)R并且橫跨測試條帶延伸的電極； 另外的參考測試電容器，具有橫跨測試條帶延伸的電極； 其中，所述電子電路還配置為測量所述另外的感測測試電容器與所述另外的參考測試電容器之間的時間相關(guān)的電容差。
11.一種用于監(jiān)測生物液體中目標分子濃度的測試系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1至10中任一項權(quán)利要求所述的側(cè)流測試裝置。
12.一種用于監(jiān)測生物液體中多個不同目標分子濃度的測試系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求10所述的側(cè)流測試裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的測試系統(tǒng)，其中，目標分子是來自由以下項目構(gòu)成的集合的相應(yīng)的一個或多個分子:DNA、蛋白質(zhì)、酶、肽、細胞、細菌、小分子和激素。
14.一種使用側(cè)流測試裝置的方法，所述側(cè)流測試裝置包括:具有采樣區(qū)域和吸收儲存器區(qū)域的測試條帶，所述測試條帶具有橫跨所述測試條帶并且遠離采樣區(qū)域的測試線，所述測試線用于與測試分子結(jié)合的分子來官能化；感測測試電容器，具有與測試線縱向?qū)R并且橫跨測試條帶延伸的電極；參考測試電容器，具有橫跨測試條帶延伸的電極；以及電子電路； 所述方法包括: 從采樣區(qū)域向吸收儲存器區(qū)域傳送分析物； 測量感測測試電容器與參考測試電容器之間電容差；以及 根據(jù)電容差來確定測試分子的濃度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述測試條帶還包括與不同分子官能化的控制線，并且所述側(cè)流測試裝置還包括:感測控制電容器，具有與測試線縱向?qū)R并且橫跨測試條帶延伸的電極；以及參考控制電容器，具有橫跨測試條帶延伸的電極； 所述方法還包括: 測量感測控制電容器與參考控制電容器之間電容差；以及 根據(jù)感測控制電容器和參考控制電容器之間時間相關(guān)的電容差以及感測測試電容器與參考測試電容器之間的時間相關(guān)的電容差，來確定體積流率。
【文檔編號】G01N33/561GK103975242SQ201280060417
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月7日
【發(fā)明者】菲特·恩古耶恩, 弗朗西斯科斯·韋德索文, 羅埃爾·達門 申請人:恩智浦有限公司