專利名稱：混合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在薄液體層進(jìn)行混合的方法。更具體說，本發(fā)明涉及用可隨意使用的裝置進(jìn)行混合以允許定量和定性分析的方法。本發(fā)明還涉及一種用于進(jìn)行這種分析的方法和在進(jìn)行分析時適用的裝置。
一種方法已在美國專利No.4,936,687提出，該方法是專用于在微液槽的薄毛細(xì)層內(nèi)混合液體和試劑。在這種方法中，使用一種小磁性顆粒作為工具以完成混合，而實際混合操作是使用外部磁鐵，這種外部磁鐵是專門設(shè)計的，并以特殊的形式設(shè)置和以預(yù)定的方式操作。在混合完成后，磁性顆粒被從被分析的樣品中分離。盡管這種方法對于某種形式的液體/試劑作用好，但從工業(yè)和商業(yè)的觀點并沒有特別的吸引力，因為它需要特殊的裝置和專門的設(shè)計。使用微小的磁性顆粒和在混合步驟后需將這些磁性顆粒分離還需要時間和作工作，這就使得這種方法復(fù)雜而較昂貴。此外，還存在磁性顆粒與樣品和試劑兩者間化學(xué)干擾的風(fēng)險。
此外，EP 75 605公開了一種在毛細(xì)液體層混合的方法。根據(jù)這種方法，混合是在一反應(yīng)室中進(jìn)行的，該反應(yīng)室包括兩平行平板，該平板可彼此向?qū)Ψ竭\動。當(dāng)充填反應(yīng)室時，只施放幾微升的試劑和樣品在平板的特定粘接表面或平板粘接表面的不同部位，樣品與試劑的混合，是通過使平板在彼此面向并垂直于樣品和試劑所形成的液體層方向運動。此現(xiàn)有技術(shù)方法于是需要樣品和試劑兩者呈液體狀態(tài)，這種液體狀態(tài)比上述使用更難于溶解的干試劑的微液槽更容易進(jìn)行混合。這種形式的混合，即，使其液體層沿垂直于該液體層表面方向運動，已經(jīng)經(jīng)過考查能實現(xiàn)在上述形式的微液槽中進(jìn)行混合，但并未發(fā)現(xiàn)滿意的效果。
一種簡單而有效的用于在薄毛細(xì)層混合液體和試劑的方法將增加測定數(shù)，該方法還適于加速不易溶解試劑的溶解，這種測定可用于在微液槽和與微液槽具有相同設(shè)計基礎(chǔ)的裝置兩者上進(jìn)行。結(jié)果，迄今尚不能進(jìn)行的分析或過去還沒有引起興趣的分析，使用可隨意使用的裝置使取樣與分析本質(zhì)上同時進(jìn)行，并利用毛細(xì)作用吸取樣品，也可能具有吸引力。
此方法很適于實現(xiàn)更快速溶解某種更難于溶解的干試劑，并更有效地使樣品和試劑在薄液體層中混合，這種液體層呈現(xiàn)在可隨意使用的裝置或上述形式的微液槽中。不過，原則上這種混合方法可用于成薄層的所有液體中，這種薄層位于本質(zhì)上彼此平行并設(shè)置成具有毛細(xì)作用的距離的壁之間。對本發(fā)明的詳細(xì)說明毛細(xì)管力取決于壁材料的類型、包含添加劑(如果有的話)例如試劑的樣品類別、和壁間距離。運動的頻率和幅值參數(shù)必須與毛細(xì)管力平衡，該毛細(xì)管力是在特定的情況下呈現(xiàn)的，而這些運動參數(shù)必須保證混合，而不存在使部分液體離開微液槽的任何風(fēng)險，如果頻率/幅值過高可能發(fā)生這種情況。
彈性膜片長度的上限，即樣品與周圍介質(zhì)例如空氣的界面長度上限，是在這樣的情況下呈現(xiàn)的，這時，樣品液體的體積只由平行壁所限定而并不被封閉在一空腔內(nèi)。下限是根據(jù)樣品液體、試劑、適當(dāng)?shù)倪\動頻率、空腔深度等等由試驗確定。
當(dāng)正確的運動狀態(tài)出現(xiàn)時，界面起一種彈性膜片的作用，該膜片迫使在樣品溶液中的化學(xué)成分，和已溶解或正溶解的試劑成分(如果有的話)隨液體運動，結(jié)果使樣品液體和試劑在薄膜液體層中混合。
根據(jù)本發(fā)明，混合是通過使一種具有樣品液體和試劑液體層的裝置，本質(zhì)上在液體層平面內(nèi)運動，從而足以完成所希望的混合的速度，經(jīng)過一定的時間周期運動。這種運動可以是旋轉(zhuǎn)運動，但推薦用往復(fù)運動。這些運動的任何組合也可采用。如上所述，混合方法的一個重要特點在于運動與毛細(xì)管力平衡，因此樣品不致流出該裝置。毛細(xì)管力取決于樣品的類別、裝置壁的材料類型，而平衡運行狀態(tài)最好由試驗確定。如上所述，樣品與周圍環(huán)境間界面的選擇能使界面起到彈性膜片的作用是一個關(guān)鍵特征。在可隨意使用的裝置或微液槽入口處樣品與空腔間的界面只在這樣的情況下起彈性膜片的作用，這種情況是入口處的長度足夠，或者，如果該裝置包括至少一個或多個空腔，該入口處本質(zhì)上不是毛細(xì)管。在后一情況下，容器的入口不需要長于限定計量空腔之本質(zhì)上平行的平面壁間的距離，而在前一情況，即樣品液體的體積與周圍介質(zhì)(空氣)間只形成連續(xù)界面(一連續(xù)膜片)，入口的長度至少應(yīng)5倍于，推薦至少10倍于計量空腔中液體層的深度。
根據(jù)本發(fā)明，適合于混合的微液槽包括體，該體具有一計量空腔，該空腔由兩本質(zhì)上平行的表面所限定，計量空腔限定一光學(xué)通道，并設(shè)置成彼此相距一預(yù)定距離。計量空腔具有一預(yù)定的容積，一毛細(xì)管入口與體周圍的外部連通。在毛細(xì)管力的作用下，樣品通過入口被吸入計量空腔。預(yù)定量的干試劑設(shè)置在計量空腔內(nèi)，即，施放在空腔的表面上。微液槽的壁最好是透明而不具彈性的。容器的容積可在0.1μl至1ml之間變化，而薄層的厚度可在0.01mm至2.00mm之間變化，最好在0.1mm至1mm間變化。容器入口處即開口處壁間距離最好可在0.01mm至1mm之間，推薦對于計量空腔中的壁間距。
根據(jù)本發(fā)明的混合方法，自然也適于在不準(zhǔn)備應(yīng)用光學(xué)原理的裝置中的混合，例如濁度的測量即濁度測定法的測量，不過這種方法提出可應(yīng)用于在薄液體層中進(jìn)行混合。其它類型測量的例子是放射性測量，其中，光學(xué)通道長度和透明的壁都不需要。從一般意義上，可以說采樣裝置設(shè)計成與所準(zhǔn)備進(jìn)行的分析相關(guān)的，而采樣裝置具有共同的特點在于，能使樣品在毛細(xì)管力的作用下可被吸入毛細(xì)管空腔，并在毛細(xì)管液體層產(chǎn)生樣品與試劑的混合。
根據(jù)本發(fā)明的混合方法特別適用于這樣的情況，這時希望在易用的毛細(xì)管裝置例如一微液槽中，液體樣品的采樣和成分的定量測定本質(zhì)上是同時進(jìn)行的。裝置采樣和定量測定包括下列步驟-將包含待測定成分的樣品引入可隨意使用的裝置，該裝置中設(shè)有用于該被測成分的至少一種干試劑，而樣品可在毛細(xì)管力的作用下，通過毛細(xì)管空腔的入口被吸入，該毛細(xì)管空腔由兩本質(zhì)上平行的平面壁所限定；-使該裝置運動以加速試劑的溶解和在樣品和試劑的薄液體層中的混合，所述液體層是在限定此空腔的平行平面之間形成，而運動本質(zhì)上發(fā)生在液體層的平面內(nèi)，且與壁作用在液體層上的毛細(xì)管力平衡，液體層和周圍介質(zhì)的界面，被選擇成使其能起到一種彈性膜片的作用；和
-進(jìn)行最終混合，以在測定區(qū)域上進(jìn)行測定。
根據(jù)本發(fā)明混合方法的重要特點在于，運動本質(zhì)上發(fā)生在液體層平面內(nèi)，即，此運動本質(zhì)上發(fā)生在平行于毛細(xì)管空腔的主平面，這種運動可以是根據(jù)試驗確定其頻率和幅值的往復(fù)振動。這種振動相對于主平面有小的偏差可以容許，但與主平面間的偏差超過20°，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生明顯破壞混合效果的結(jié)果。
即使任何類別的試劑可施放在容器中，當(dāng)使用較難溶的試劑例如蛋白質(zhì)和碳水化合物時，可獲得特別的好處。
本發(fā)明之測定方法特別有意義分析的成分是大分子化合物例如蛋白質(zhì)，諸如白脘或其它蛋白質(zhì)，例如C-反應(yīng)蛋白(CRP)，使用這種方法，可產(chǎn)生可用濁度測定的抗原-抗體聚集體。本發(fā)明的應(yīng)用還包括非蛋白基抗原，例如多糖。本發(fā)明的原理可用于許多方面，這些方面可能發(fā)生濁度的定量分析。在這種在微液槽中進(jìn)行光學(xué)測量中，在測定區(qū)域的壁設(shè)置成具有預(yù)定光學(xué)長度。
一種在微液槽中混合進(jìn)行分析極具適用意義的例子，是基于抗原-抗體反應(yīng)的分析，例如測定在尿中的μ白脘，其中使抗人體白脘的抗體在尿中與白脘起反應(yīng)。預(yù)定量的抗白脘抗體連同PEG6000被設(shè)置在容器的型腔并使之干燥。當(dāng)樣品進(jìn)入基于預(yù)定容積和間距寬度的容器空腔，如果容器以60拍/秒的頻率振動，溶劑被溶解。存在于尿樣品中的白脘與溶解的抗體起反應(yīng)并生成聚集體，引起混濁度，該混濁度可用分光度計測定法在470nm(納米)測定，而混濁度是與白脘的濃度成正比的。因此，分析可在白脘或其它在血液或血漿中的某些蛋白上進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的混合對于快速和可重復(fù)生成反應(yīng)是一種重要的條件，這種分析推薦在一種由瑞典專利申請9800072-2所公開的分光度計上進(jìn)行。
根據(jù)一推薦實施例，非毛細(xì)管空腔本質(zhì)上是設(shè)置在鄰近毛細(xì)管測定空腔，該測定空腔設(shè)置有干試劑，并設(shè)置成與入口和測定空腔對準(zhǔn)。當(dāng)本實施例的液體樣品被吸入容器并根據(jù)本發(fā)明方法混合，在空腔中的液體和介質(zhì)形成一種分離界面也起彈性膜片的作用，上述介質(zhì)，通常是存在于非毛細(xì)管空腔處的空氣。
本發(fā)明的測定容器在附圖中示出，其中

圖1為微液槽的透視圖；圖2為圖1所示微液槽的橫截面圖；圖3為基于兩個空腔的微液槽的透視圖；圖4為圖3所示微液槽的橫截面圖。
在圖1中，1表示微液槽，2表示毛細(xì)管入口，該入口，當(dāng)樣品已被吸入液槽形成一彈性膜片反抗周圍的空氣。
以相應(yīng)的方式，在圖3和4所示微液槽中，形成兩個彈性膜片反抗空氣的作用，在圖中，3表示毛細(xì)管入口，4表示更深的空腔，該空腔本質(zhì)上是非毛細(xì)管。根據(jù)本發(fā)明的攪拌作用可舉例說明如下。
攪拌作用是作為空腔深度和振動頻率的函數(shù)來研究。所使用容器具有相同空腔設(shè)計。
結(jié)果表明攪拌作用取決于振動頻率和空腔深度兩者。因此，良好的攪拌是在一種400-μm深度的空腔以60拍/秒，而不以30拍/秒。如果空腔的深度減小，不會產(chǎn)生攪拌作用。
權(quán)利要求
1.一種在薄液體層進(jìn)行混合的方法，該液體層設(shè)置在本質(zhì)上平行的壁之間，該壁本質(zhì)上彼此沒有相對運動，并設(shè)置成彼此間具有毛細(xì)距離，混合這樣進(jìn)行使壁在本質(zhì)上處于液體層的平面內(nèi)運動，使壁作用在液體上的毛細(xì)管力與該運動平衡，并選擇液體層和周圍介質(zhì)的界面，使其起到彈性膜片的作用。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述運動本質(zhì)上為往復(fù)運動。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述在薄液體層進(jìn)行混合的裝置(1)，一種液體樣品在毛細(xì)管力的作用下，通過入口(2，3)被吸入毛細(xì)管空腔；裝置的入口(2，3)與裝置(1)的四周外部連通；并在裝置中設(shè)置干試劑，其中，本質(zhì)上彼此沒有相對運動并限定了該空腔的本質(zhì)上平行的兩壁間的距離，最多為1000μm，推薦在400μm至600μm之間，入口的長度至少5倍于壁間距，推薦大于壁間距的10倍。
4.一種如權(quán)利要求1或2所述在薄液體層進(jìn)行混合的裝置(1)，一種液體樣品在毛細(xì)管力的作用下，通過入口(2，3)被吸入毛細(xì)管空腔；裝置的入口(2，3)使空腔與裝置(1)的四周外部連通；并在裝置中設(shè)置干試劑，其中，本質(zhì)上彼此沒有相對運動并限定了該空腔的本質(zhì)上平行的兩壁間的距離，最多為1000μm，推薦在400μm至600μm之間；一本質(zhì)上為非毛細(xì)管的空腔(4)設(shè)置在鄰近毛細(xì)管空腔，并本質(zhì)上對準(zhǔn)入口(3)和測定空腔。
5.如權(quán)利要求3或4所述的裝置(1)，其特征在于，平行的平面壁是透明的，且本質(zhì)上為非彈性的。
6.一種使液體樣品的采樣和成分的定量測定本質(zhì)上同時進(jìn)行的方法，包括下列步驟-將包含待測定成分的樣品引入可隨意使用的裝置，該裝置中設(shè)有用于該被測成分的干試劑，而樣品在毛細(xì)管力的作用下，通過毛細(xì)管空腔的入口被吸入，該毛細(xì)管空腔由兩本質(zhì)上平行的平面壁所限定，所述入口將空腔與可隨意使用的裝置外部四周連通；-使該裝置運動以加速試劑的溶解和在樣品和試劑的薄液體層中的混合，所述液體層是在限定此空腔的平行平面之間形成，而運動本質(zhì)上發(fā)生在液體層的平面內(nèi)，且與壁作用在液體層上的毛細(xì)管力平衡，液體層和周圍介質(zhì)的界面，被選擇成使其能起到一種彈性膜片的作用；和-進(jìn)行最終混合，以在測定區(qū)域上進(jìn)行測定。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，被測成分是大分子化合物，例如蛋白質(zhì)或碳水化合物。
8.如權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，試劑是一種抗體或一種凝集素。
9.如權(quán)利要求6-8其中之一所述的方法，其特征在于，在混合中，試劑和大分子化合物形成一種聚集體，該聚集體包括一種抗體-抗原復(fù)合物或一種凝集素-碳水化合物復(fù)合物。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，大分子化合物包括血漿蛋白，例如白脘或C反應(yīng)蛋白(CRP)。
11.如權(quán)利要求6-9其中之一所述的方法，其特征在于，運動是一種往復(fù)運動。
12.如上述權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于，所述測定是一種光學(xué)測定。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)測定是一種濁度測定即濁度測定法的測定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在薄液體層進(jìn)行混合的方法,液體層設(shè)置在本質(zhì)上相互平行且彼此間的距離為毛細(xì)距離的壁之間。混合的進(jìn)行是通過使壁在本質(zhì)上沿液體層平面運動,使運動與作用在壁作用在液體上的毛細(xì)管力相平衡,并選擇液體層和周圍介質(zhì)的界面從而使其起到一種彈性膜片的作用。本發(fā)明還涉及一種設(shè)計用于根據(jù)本發(fā)明的混合方法的液槽。
文檔編號G01N21/11GK1288517SQ99802180
公開日2001年3月21日 申請日期1999年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月14日
發(fā)明者約翰尼·斯文松, 貝蒂爾·尼爾松, 珀·烏爾松, 拉爾斯·榮松 申請人:海莫庫公司