CN101228444B - 非沉淀体液分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包含干测试条的体液分析仪，所述测试条浸渍有提供非沉淀反应以排除不期望的分析物的试剂。所述试剂与所述不期望的分析物络合，因此它们保留在溶液中但不能参与测试反应。通过减缓红细胞的垂直运动并在检测膜饱和时停止流动而将它们从检测区域去除。

Description

非沉淀体液分析系统

发明背景

1.发明领域

一般而言，本发明涉及包括一次性测试条和分光光度检测设备的体液分析系统，其特别地用于血液中特定分析物的现场检测。

2.问题陈述

血液和其它体液中某些分析物的水平常用于诊断疾病、确定疾病危险因素、监测治疗过程或确定违禁药物的存在。例如，已评价血液中具有的分析物以测定作为冠心病危险的重要指标的各种胆固醇和甘油三酯水平。

测定体液分析物如总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇(HDL)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL)和甘油三酯所必需的血液分析可以在临床机构中在实验室内进行或者使用干测试条现场进行。在实验室内，将血液离心以从血浆中分离红细胞，并在试管中进行小心控制的化学测试以测定分析物的浓度。干测试条利用几个膜层来分离红细胞和血浆、使所述血浆与特定的一种或多种试剂反应并获得指示特定分析物浓度的信号，所述信号通常是分光光度信号。参见，例如1988年9月27日授予Terminie1lo等人的美国专利4,774,192；1984年10月16日授予Peter Vogel等人的美国专利4,477,575；题为“Disposable Diagnostic System”的美国专利5,104,619；1992年8月4日授予TatinB.Thakore的美国专利5,135,716；题为“Membranes，Membrane Overlays，For Exclusion of Erythrocytes，And Method OfImmunoassay of WholeBlood Analytes”的美国专利5,166,051；1997年1月28日授予James Connolly的美国专利5,597,532；2001年1月9日授予Walter Rittersdorf等人的美国专利6,171,849；2004年7月6日授予Jinn-NanLin等人的美国专利6,759,190；2004年7月1日公布的关于Bruce Shull等人的发明的美国专利申请公布US2004/0126830；和2005年1月6日公布的关于Sunil Anaokar等人的发明的美国专利申请公布US2005/0003523。

所有以上系统均依靠沉淀和/或过滤来分离不需要的成分和要测试的分析物。例如，如果HDL是期望的分析物，则使其它脂蛋白反应以形成沉淀并使用滤过膜从血浆中将其滤出。然而，沉淀趋于堵塞系统中的孔并阻碍期望的分析物的流动，这减少到达反应区域的期望的分析物的量，因此降低测试的准确度。不需要的成分与分析物的良好分离的需求和与这种分离相关的准确度问题之间的冲突已导致测试条/分光光度系统的准确度达到稳定，并且已经限制该技术的有效性。因此，需要这样的测试条/分光光度系统结构，其可以改善干测试条技术系统的性能并获得更准确的读数。

发明概述

本发明通过提供这样的干测试条化学而解决了以上问题，其与体液中不需要的成分反应形成不参与测试反应的络合物。所述络合物保持自由流动，因此不阻塞膜或滤器。

本发明进一步包括测定体液中多种分析物中的选定的一种的特征的方法，所述方法包括：提供含有所述选定的分析物和一种或多种非选定的分析物的所述体液；使所述分析物中的所述选定的一种与反应物反应，提供所述特征的比色指示；并且在所述反应前阻止所述非选定的分析物参与所述反应，但不沉淀所述非选定的分析物。

从以下描述和附图，本发明的这些和其它目的和优点会变得清楚。

附图简述

图1是本发明的测试条装置的优选实施方案的分解透视图。

图2是沿图1的2—2线所取的图2的测试条的横断面平面图。

图3是图1的测试条装置的帽部分的底部平面图。

图4是图1的测试条托的横断面视图。

图5是本发明的测试条元件的横断面视图，其说明本发明的一些特征。

图6是显示源于数据的基线反射率对mg/dlHDL曲线的曲线图，由其可以进行本发明的反射率测试。

图7是纵坐标为由本发明的干测试条的HDL胆固醇读数，横坐标为同一样品的参比HDL胆固醇的曲线图。

图8显示本发明的测试装置的另一优选实施方案，其中有多个条托和测试条。

优选实施方案的详细描述

为了促进对本发明原理理解的目的，现在将参考附图中所示并在以下书面说明中描述的实施方案。要理解，并不意欲限制本发明的范围。要进一步理解，本发明包括对所述实施方案的任何改变和修饰，并包括本发明所属技术领域的技术人员通常会想到的本发明的原理的进一步应用。还应理解，根据专利法，附图不意欲为本发明的精确工程图，而只是为了说明本发明。例如，通常改变附图的比例和各部件的相对尺寸，以便在如本文的书面文件限制内更好地说明本发明。

本发明的例示性测试装置20的分解透视图如图3所示。测试装置20包括优选细长的测试条载体30、测试条50和测试条托24。测试条托24包括托基部60和托帽40。载体30包括夹持部26、孔32和34、传感器端口或测试孔36以及托基部60。夹持部26包括可使手指容易地抓住载体30的凸起肋28。

图1、2和4中显示了托基部60。图1显示透视图，图2显示部分横断面侧面图，而图4显示帽40在托基部60上的横断面视图。优选地，托基部60包括在体30内形成的井62、校准槽68和优选为弹性的定位器90。井62具有向上的倾斜井壁83，其完整地环绕测试孔(传感器端口)36。定位器90优选包括指状物70，并将井62分隔成内部64和外部66，内部64形成测试条井64，而外部66的体积优选相对较小，仅大到足够使指状物70弯曲。在本公开中，术语“环绕”并不一定指环绕结构形成圆周，而是具有更宽泛的“完整经过”的一般含义。但是，在优选的实施方案中，井62和指状物的确形成圆周。在优选的实施方案中，有四个校准槽68和六个指状物70，但本发明预期可以使用适于实现下述功能的任何数目。每个指状物70包括干部72、钩部74和优选与垂直于体30的平面的垂直线形成锐角的斜面部76。指状物70被通道67分隔。井62的底部在端口36附近形成测试条支座69，如下所示，在其上安置有测试条50，如图9所示。

图1、3和4中显示了帽40。图1显示透视图，图3显示底部平面图，而图9显示在托基部60上的帽40的横断面视图。帽40包括外足42、内缘44和如下所示形成体液容器80的边缘49的连接部46。外足42和内缘44长度不同，内缘较短。长度差小于测试条装置50的厚度，因此内缘44和测试条支座69对条50有足够的约束以将其固定在位。优选地，所述长度差足以使缘44和测试条支座69将条50压在它们中间。连接部46的底部43被定形以形成指状物70可合适地置于其中的凹槽47。唇缘41在缘44上形成(图8和9)，其约束钩72以将帽40锁在托基部60上。缘44的远端84光滑圆润，从而不会损伤测试条50。

图1和4中所示的测试条50优选由多个层形成。每一层实现每个特定测试所要求的特定功能。一般而言，有“扩展”层52以确保全血样品的均匀分布；有“分离”层56以获得澄清的血浆/血清样品；有一个或多个层54以将特定的测试试剂保持每种特定测定需要的顺序；有最后的“变色”或“测试反应”层59以提供基质，在所述基质上将显现每种特定测试的特定颜色或测试反应。各层的顺序可以改变。例如，分离层可以在试剂层之前或之后。测试条层的细节在下面描述。

测试条装置20如图1和4所示装配。将锥形插件(未显示)压在指状物70的斜面76上并使它们充分扩展以使所装配的测试条50落至测试条支座69上。接着将帽40压回至定位器90上，迫使指状物70进入凹槽47中，充分压住测试条50以将其固定在位。

载体30、托基部60和帽或盖40优选由塑料或其它合适的材料制成。优选的塑料是聚丙烯或尼龙，但是也可以使用其它塑料。优选地，塑料部分为注模的，且帽40在定位标记68处被声波焊接至托基部60。因此，定位标记使帽能被焊接上但不接触帽60的主体。优选地，将塑料部分，尤其是帽40用不同色彩作标记以对应于特定的测试，如HDL、LDL、总胆固醇等，测试条装置如50为这些测试而设计。

优选地，对于例示性HDL测试，有四个层52、54、56和58，如图3所示。顶层52优选是扩展层，其用于使体液快速在各水平方向扩散因以便均匀分布于整个测试条50。层52的另一个功能是尽可能地使由帽或盖40、170、240、340施加的压力均匀地分布在较低各层如54、56和58的整个区域上。因此，它应相当地硬。优选地，它应足够硬以提供平坦表面；也就是说，当帽在位时中部凸起小于0.002英寸的表面，但其仍有足够的弹性以使盖密封膜的边缘。优选地，层52由开放或封闭织法的网制成。一些合适的编织网材料是SEFAR^TM型76SK022，它是封闭织法的开放网，或者是Tetko^TM网，它是封闭网，但也可以使用其它合适和相当的材料。开放网通过使样品通过来工作，而封闭网通过使样品附着在网的细丝上即通过毛细作用来工作。因此，不同的网需要不同的参数。如果使用开放网，则优选总面积的40％以上，更优选50％应该是开放的。如果网是封闭的网，则开放区域应该为15％或更低，更优选为10％或更低。

下一层54含有与会危害要在层58中进行的比色测试的不期望的分析物反应，以使这些分析物不参加比色反应的试剂。例如，如果层58中的比色测试是HDL的测试，则使可能使测试的准确度或可靠性降低的分析物如LDL(低密度脂蛋白)、VLDL(极低密度脂蛋白)、ILDL(中密度脂蛋白)和乳糜微粒(大的富含甘油三酯的脂蛋白)以某种方式反应，从而阻止它们参与层58中的比色反应。优选地，该反应为这样的反应，其中这些分析物成簇结合于阻止它们反应的化合物内。以下实施例1中给出了具体试剂的实例。

层54还优选为深层滤器，其功能为将试剂复制；也就是说，使干试剂进入溶液中。该层54的关键特征是它包含许多小纤维，因此其具有大的表面积。优选地，所述纤维是随机的，也就是说，它们并不像在织物中那样有序(organized)。这种类型的滤器通常称为组合缓冲垫(conjugate reliefpad)、灯芯垫(wicking pad)、样品垫或预滤器。表面积优选为使渗透(wicking)速率低于每2厘米8秒。优选地，所述表面积应为使在用所述试剂润湿并干燥后，所述层含有的干试剂的重量等于所述膜自身的重量。优选地，所述干试剂的重量应不低于所述膜重量的75％，并且不高于所述膜重量的125％。由于所述试剂是在所述滤器的表面上，因此大的表面积有助于将所述试剂更快地复制，因为有较大面积的试剂接触溶剂。优选地，控制该层的平均孔径以最优地控制流过所述层，从而使体液保留足够长的时间以将所述试剂复制，但是并不长到延迟或阻止层58中的测试。控制的孔径与大的表面积一起有助于限制或阻止溶质在垂直方向上的移动，以便它较长时间地保留在材料中，并因此具有更多的时间来溶解所述试剂。优选地，层54由无纺、纤维材料如羟基化聚酯，优选多羟基化聚酯制成。适当的这种材料为由Pall Life Sciences制造的膜如Accuwik Ultra^TM。优选地，将所述膜隆起块(bumps)侧向下地插入。

下一层56的目的优选是将红细胞从分析物液体中去除，并进一步增加试剂/溶剂接触时间以继续使所述试剂进入溶液中的过程。它优选由不对称多孔材料制成；也就是说，在所述材料中孔径改变。优选地，有大孔的一侧向上。在优选的实施方案中，其在样品接受侧上的孔径在250μm至350μm之间，更优选300μm，而在检测侧上的孔径在0.5μm至10μm之间，优选3μm。优选的材料是可从Pall Life Sciences获得的不对称聚砜如BTS-SP-300或BTS-SP-200，或者可以使用其它合适的材料。其它合适的材料是lechtin涂敷的石墨纤维、氧化钌纤维和本领域已知的其它材料。层56的不对称性质有效地去除红细胞同时使所述溶剂和反应物继续向下移动。在优选的实施方案中，其通过在红细胞渗过孔的弯曲路径时减缓它们来去除它们。随着孔变小，红细胞也可能在纤维中变得混乱，但这在整个所述层中是逐渐和相对随机地发生，而不是在测试条内的同一水平上收集所有红细胞，在单一孔径的常规滤器中则是在测试条内的同一水平上收集所有红细胞；这种在同一水平收集所有红细胞趋于阻断液体流。红细胞的相对随机的截留留下穿过所述材料的开放毛细作用通路。这种毛细作用帮助使液体向下流过测试条50，特别是由于在该方向上毛细作用越来约小。然而，从下文会更清楚地看到，只需要减缓红细胞来分离它们。也就是说，因为容器80的底部本来是密闭的，因此当层58变得饱和时，流动停止。如果流动停止，且红细胞仍在较上的层，则它们将保留在那里。

底层58是检测层，并含有所述检测试剂。它优选由疏水材料制成，所述疏水材料对分析物体液具有足够的表面张力，因此液体不会流过它。在优选的实施方案中，所述测试条装置层52—58是圆形的并且全部具有相同的直径，但也可以使用其它形状和尺寸。优选的检测层58是可以从Pall Corporation得到的Biodyne^TM A膜，其具有2003年9月16日提交的申请10/663,555的美国专利申请公布US2004/0126830中描述的总胆固醇制剂。该膜是尼龙膜，其中可以通过改变pH来控制净电荷。如前述文献中所公开的，所述试剂是Trinder试剂，它包含酶，如胆固醇氧化酶、perosidase和胆固醇酯酶，它们与胆固醇反应，产生可以视觉检测的颜色变化。

图14是本发明的可选测试条装置450的横断面视图，其说明了本发明的一些特征。测试条装置450包括层452、454、456、472、474、458和470。层452包括编织网451。织物趋于使液体更容易沿着所述织物流动而不是穿过它，因此，如果织物451是水平的，则层454将趋于使体液在整个所述层分布。层454可以是捕获并保持红细胞的材料，如Tuffglass^TM，或者其可以是仅减缓红细胞的材料，如Accuwick Ultra^TM。优选地，它包含相对随机分布的纤维453。也就是说，纤维453并不像在织物中那样有序。优选地，所述纤维还非常薄，因此层454具有大的表面积。这种类型的材料保留相对大量的液体，并且所述液体与大面积接触。该材料很好地起到使纤维表面上的试剂进入溶液中的作用。层456是膜材料。膜具有相对有序的孔。层456的优选材料是不对称膜，其意味着孔径可变。优选地，在层456中，所述材料的上端462上的孔较大，而材料的下端463上的孔较小。注意为说明目的，在层456中将孔显示为具有不同直径的单通道，但实际上所述“通道”优选不是非常明确的，并且在所有方向上具有分支。重要的特征是，孔径在末端462比另一端463大。在优选的实施方案中，所使用的膜更像顶部的深层滤器；也就是说，所述材料是纤维样和无定形的。也就是说，所述纤维是无序的(disorganized)，即基本上随机分布的。在底部，它是膜状的，孔径一定。可以将所述层制造为在顶部或多或少像深层滤器，而在底部或多或少像绝对的膜。它越像深层滤器，则其容量越大。优选的材料是聚砜。

层472和474优选为用于控制层456中试剂的复制时间选择的光学层。例如膜472可以是Supor^TM1200未处理膜。该实例具有相对大的1200μm的孔。它用于减缓分析物液体渗过该装置以给被引入层456中的所述试剂更多时间来溶解。层472中的孔越小，则其减缓所述分析物的程度约高。层474是光学层，优选具有不对称的孔477，其可能与层456相同，并且如果期望将更多试剂置于溶液中或者期望将更少试剂置于层456中以使其更容易地溶解，则包含该层。层458是试剂层，它通过显示其表面上有试剂459的纤维457来说明。所述试剂是与所述分析物反应以产生颜色的比色试剂，其反射率提供测试结果。层476是其中纤维466优选为疏水性的层，这意味着它们趋于拒水，也就是说，优选水在所述材料上具有高表面张力。水将不趋于穿透该材料。但是气体如空气将容易地穿过该材料。优选地，层476的材料为开孔材料，和/或与膜如456相比还保留相对大量的液体。但是，它也可以是在上侧467上具有较大孔的不对称膜。这样的材料不趋于保留大量的液体，但使所述液体能到达反应层458，这将在下面更详细地讨论。层476还优选很薄和/或透明，特别是当它被液体饱和时，以使层458中的颜色可穿过它而被检测。在图2—13的实施方案中，合并了层458和460的特征。

所述测试条一般如下操作。将一滴体液如血液置于帽40的样品施加部45内。它均匀地扩散穿过测试条层52的孔并垂直向下渗过。覆盖膜54将不需要的物质如红细胞与液体的其余部分如血清分离。红细胞过滤/试剂膜56包含与会损害膜58中的测试的不期望的分析物反应的试剂。例如，如果膜58中的测试是HDL的测试，则血清的LDL、ILDL、VLDL和乳糜微粒部分在膜56中被络合。所述膜趋于减缓或保留被络合的脂蛋白，但允许HDL穿过到达试剂层58。试剂层58中的HDL反应，使所述层变成预定的颜色，它由分光光度仪10检测。然而，膜56保留或甚至减缓被络合的不期望的脂蛋白并不是必需的。络合本身阻止不期望的分析物参与测试膜58中的反应，并因此使这些分析物不参与决定颜色的反应。下面将更详细地描述所述测试条层中所用化学品和所述测试条层中发生的化学反应。

测试条元素50、450的化学性质是特定脂蛋白选择性的，因为其能阻止它们在层58、458中反应，和/或促进它们在层58、458中的反应，这取决于HDL、LDL、ILDL、VLDL和乳糜微粒脂蛋白的大小、质量密度和表面电荷密度的差别。如本领域已知的，HDL脂蛋白最小，质量密度最大，且表面电荷密度最高；VLDL和乳糜微粒最大，质量密度最小，且表面电荷密度最低；其它物质居中。有时把HDL想像成棒球，把LDL想像成海滨气球，而把VLDL想像成极大的海滨气球是有帮助的。HDL测试条的化学性质依赖于包含聚阴离子、二价金属和所述脂蛋白的络合物。优选地，所述聚阴离子为带负电荷的聚合物。优选地，所述聚合物为硫酸葡聚糖。所述二价金属在所述脂蛋白之间形成盐桥，并产生聚合物络合物，其保护胆固醇不被表面活性剂乳化，而表面活性剂乳化是其参与在层58、458中产生颜色变化的Trinder酶反应所需要的。为使该络合物在各种脂蛋白之间具有选择性，所述分子量、电荷密度和阴离子聚合物的分支都必须加以考虑。要具有选择性而没有沉淀，所述分子量应优选在50000至8000之间；更优选在25000至10000之间；且最优选在18000至12000之间。所述电荷密度应大致与要结合的脂蛋白匹配，条件是分支越多，则需要的电荷越少。为LDL、ILDL、VLDL分子和乳糜微粒调节这些参数后，则用HDL不良好地形成所述络合物，因为所述聚合物分子太大且表面电荷密度太小，以至于不容易与小而密度大的HDL分子结合。但是，所述聚合物分析容易与LDL、ILDL、VLDL分子和乳糜微粒结合，将它们络合并使它们不参与所述反应。因此，基本上仅HDL分子发生反应，从而获得有效的HDL测定。

LDL测定的化学性质是类似的，但是由于LDL是HDL和ILDL、VLDL分子之间这一事实，因此所述测定更复杂一些。在2004年10月11日提交的关于Greg Lawrence和John Pasque的发明的共同在审和共同拥有的美国专利申请10/962,272中详细公开了该化学性质。在该化学性质中，阴离子聚合物是相同的，但是选择对LDL具有特异性的表面活性剂。也就是说，加入对LDL特异性的去稳定剂，其使LDL能够与Trinder酶更快地反应。如以上引用的申请中所公开的，该去稳定剂可以是二醇，如聚丙二醇或聚乙二醇，并且优选为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯杂化物，更优选分子量在2100至6000之间的杂化物，最优选聚氧乙烯占优势。这样的去稳定剂通过使所述脂蛋白表面下的键松动、穿透所述表面并使它膨胀以使溶解胆固醇并使之能够进行Trinder反应的表面活性剂进入而起作用。由于HDL的高密度表面，它们不容易穿透之。实际上，所述化合物趋于与HDL分子的表面络合并将它与Trinder反应物分离。所述化合物能穿透ILDL、VLDL和乳糜微粒分子，但是因为这些分子如此之大，因而该效应减小。

表面活性剂的选择基于多种因素。如所述，所述表面活性剂的性质是使要测量的络合物被选择性乳化。此外，所述去稳定化合物如聚丙二醇水溶性不大。因此，为使它们作用于所述脂蛋白，优选使它们被表面活性剂乳化。如果在LDL测定中表面活性剂太强，则非LDL脂蛋白胆固醇被乳化并因而反应，所述方法则是非选择性的。因此，应使用温和的表面活性剂如CHAPS(3-{[3-胆酰氨基丙基]二甲氨基}3-丙磺酸盐)或其它pluronic非离子型表面活性剂。更强的表面活性剂，如Triton X-100可用于HDL测定中，因为ILDL、VLDL和乳糜微粒分子不被去稳定化。

实施例1

Accuwick Ultra

溶液ID SolOct13-04A4

表A

Accuwick Ultra

溶液ID SolOct13-04A4

表B

BTS制剂

溶液ID SolMar28-05C

表C

以如下方式制得材料54的片。将分子量为约40000的Dextralip^TM50形式的硫酸葡聚糖钠盐、MOPS缓冲剂(3-吗啉代丙磺酸)和山梨糖醇以表A中所示的量加入去离子(DI)水中，混合，并如该表所示调节pH，制得储备液。如本领域已知的，将pH根据需要用NaOH调节至碱性，而用HCl调节至酸性。然后向29.54g所述储备液中以表B中所示的量加入MgCl₂·6H₂O，并再次调节pH。将Accuwick Ultra^TM材料浸入该溶液中，并垂直悬挂以使过量的溶液从所述材料滴下。然后将所述材料水平地在85℉—95℉的烘道中干燥9分钟至18分钟。

以如下方式制得材料56的片。将MOPS缓冲剂、山梨糖醇、蔗糖、MgCl₂·6H₂O和聚乙烯醇30-70K以表C中所示的量加入去离子水中。将BTS材料的片浸入该溶液中，并垂直悬挂以使过量的溶液从所述材料滴下。然后将所述材料水平地在70℉—90℉，更优选75℉—85℉的烘道中干燥9分钟至18分钟。

如下制得材料58的片。用800g去离子水、30g柠檬酸钠(二水合物)、60g聚乙烯丙烯K-30、2g苯甲酸、4g BSA和1.47g EDTA(二钠，二水合物)制得胆固醇(Cholesterol Foundation)储备液。将pH调节至约5.5，然后加入足量去离子水，制得1000ml溶液。然后用200g去离子水、0.771gTriton X-100、532g胆固醇、13.88g BSA、95.61g10％Gantrez AN-139(w/v)、19.82g CHAPS(3-{[3-胆酰氨基丙基]二甲氨基}3-丙磺酸盐)和37.01g蔗糖制得溶液，将所述溶液的pH调节至约5。然后0.116g亚铁氰化钾、0.37g TOOS、4.63g MaOS、148KU胆固醇氧化酶、462.6KU perosidase、92.5KU胆固醇酯酶和4.163g4-氨基安替比林，并将所述溶液的pH调节至约5.4。加入足量去离子水，制得1000ml溶液。将Biodyne^TM A材料的片浸入该溶液中，并垂直悬挂以使过量的溶液从所述材料滴下。然后将所述材料水平地在90℉—100℉的烘道中干燥9分钟至18分钟。

通过将SEFAR^TM型76SK022的片和以上三个片组装在一起而制得测试条装置50。剪下圆形坯并将其插入如图3—9所示的测试装置20中。以本领域已知的方式，使用HDL的标准实验室测试的反射率测量作出图6中所示的曲线。也是如本领域已知的，然后将图6的曲线用于对可由Polymer Technology Systems，Inc.，Indianapolis，IN得到的Bioscanner2000读数器进行程序设定。然后将所述读数器成功用于直接从上述测试装置读取HDL浓度，单位为毫克/分升(mg/dl)。

实施例II

Accuwick Ultra或其它深层滤器处理

溶液分馏：溶液D

表D

不对称膜(BST-SP-300)

溶液选择性：溶液E

表E

基于表D中所列的溶液组成以如下方式制得材料54的片。将分子量为约12000的Dextralip^TM15形式的硫酸葡聚糖钠盐、Tris缓冲剂(三羟甲基氨基甲烷)和山梨糖醇以表D中所示的量加入去离子水中，然后混合并如该表所示调节pH，制得浸渍溶液。如本领域已知的，将pH根据需要用3.25N HCl调节至酸性。将最终的浸渍溶液用去离子水调至足量，最终目标重量如表D所示。重新测试pH并通过前面公开的方法按需要调节pH。将Accuwick Ultra^TM材料浸入该溶液中，并垂直悬挂以使过量的溶液从所述材料滴下。或者，通过使用烘道以垂直、水平或倾斜的排列进行更大膜的处理。在实践中，然后将所述材料在倾斜位置上于70℉—100℉，更优选80℉—90℉的烘道中干燥9分钟至18分钟。

以如下方式制得材料56的片。将MOPS缓冲剂、山梨糖醇、蔗糖、MgCl₂·6H₂O和聚乙烯醇30-70K以表E中所示的量加入去离子水中。将BTS的片(一种不对称聚砜膜)浸入该溶液中，并垂直悬挂以使过量的溶液从所述材料滴下，在室温下干燥。或者，通过使用烘道以垂直、水平或倾斜的排列进行更大膜的处理。优选地，将所述材料在倾斜位置上于70℉—90℉，更优选75℉—85℉的烘道中干燥9分钟至18分钟。

通过将SEFAR^TM型76SK022的片和以上两个片和如实施例1中所述制得的Biodyne^TMA材料组装在一起而制得测试条装置50。剪下圆形坯并将其插入如图3—9所示的测试装置20中。以本领域已知的方式，使用HDL的标准实验室测试的反射率测量作出与图6中所示曲线类似的曲线。也是如本领域已知的，然后将所述曲线用于对可由Polymer TechnologySystems，Inc.，Indianapolis，IN得到的Bioscanner2000读数器进行程序设定。然后将所述读数器成功用于直接从上述测试装置读取HDL浓度，单位为毫克/分升(mg/dl)。图7显示使用如以上实施例II所述制得的测试条的结果。图7的曲线中纵坐标是直接自读数器读取的HDL胆固醇读数，横坐标是同一样品的参比HDL胆固醇。线615显示若本发明的测试条给出与参比测试一样的结果时所述结果会在哪里。可以看到，绘制的点与所述线非常接近，而且分散基本上是随机的。这是非常好的结果，因为即使绘制两个完全相同的参比测试的结果，也会有一些分散。这些结果证明，本发明的干测试条具有高的准确度。

图8显示本发明的测试装置200的另一个优选实施方案。提供该实施方案以说明一旦像上面那样公开了非沉淀干测试条的设计方案，本领域技术人员就可以设计许多其它的非沉淀干测试条。测试装置200类似于测试装置20，只是具有多个测试条托224、225和226，它们各自支持不同的测试条250、251和252。每个测试条托224、225和226的结构与测试条托24的相同。测试条250、251和252优选具有多个层，更优选像测试条50一样具有四个层，但每个层通常会浸渍不同的化学物质。具体而言，在深层滤器层(图1中的层54)中的化学品一般会不同。在一个可选的优选实施方案中，有两个测试条托224和225，它们各自具有不同的测试条250和251。在该实施方案中，测试条250含有用于测定HDL+LDL胆固醇的浓度的化学品，而测试条251含有测定HDL胆固醇浓度的化学品，测试条250的结果减去测试条251的结果，获得HDL+LDL-HDL或LDL浓度。本领域技术人员从以上设计方案公开会看到，在该实施方案中，可以使用比用于上述HDL测试的阴离子聚合物大且具有更小表面电荷密度的阴离子聚合物和/或对HDL和LDL都有特异性的表面活性剂制得HDL+LDL测试条。HDL测试条251与以上公开的HDL测试条相同。

在另一个实施方案中，测试条250和251可用于如上段所述测定HDL+LDL—HDL＝LDL，而测试条252用于如上所述测定独立的LDL浓度。然后可以将两个LDL浓度平均，给出非常准确的LDL结果，因为其由两种不同的方法测得。在这种情况下，HDL+LDL测试条250如上段所述，而HDL测试条251和LDL测试条252如以上LDL化学性质部分所公开。

本发明的特征是所述测试条装置的每个层，如50和450，都被制造为实现特定功能，并且同时各层合作，因此所述测试条装置作为整体工作，提供更准确和可靠的结果。各层一起工作，使样品液体垂直流过基本上整个测试条装置。红细胞趋于比所述样品的其它部分移动得更慢，或者在层54、56、454、456中被去除，因此在其中比色试剂反应的时间中，红细胞被保留在反应层以上的层中，但不会在反应层58、458中。但是，其它分析物可能存在或可能不存在于反应层58、458中。由于层54、454中的试剂使它们成为非活性的，因此它们是否存在不太重要。由于不期望的分析物没有沉淀，因此层56、58、456、458和460中的孔或通道保持开放。这使与反应层58、458相邻的层56、456、460中的样品液体可以参与比色反应。也就是说，在图1和4的实施方案中，恰在层58上的层如56中的大部分液体，以及在图5的实施方案中，恰在层458上的层456中的大部分液体和恰在层458下的层460中的大部分液体自由地流入反应层58、458并参与比色反应。该特征产生较大体积的经处理的血浆或其它体液。所述较大体积直接导致更准确的测量。该特征使反应层58、458可以比现有技术反应层薄得多，并且仍获得用厚得多的反应层获得的准确度。

本发明的另一特征是本发明的结构产生样品容器80、189、280、380和480，其侧壁和底部基本上不使液体通过，而其顶部是开放的。这产生几个优点，所述优点导致更准确和可靠的测量。首先，它导致明确的样品液体测试体积。当将体液加入所述容器中时，它流到底部，然后停止。只有在试剂层和其中使用如上所述开孔特征的测试条中的相邻层中的体液参与反应。而且，反应时该体积基本上是不变的。因此，明确体积的液体参与反应。与现有技术测试条相比，这更接近地重复其中在测试中使用具有明确体积的烧杯的实验室型测试，在现有技术测试条中，流动，特别是横流在测试期间继续发生，所述流动可能取决于很多变量并且难于定量。而且，流动停止这一事实阻止红细胞穿过测试层以上的各层。也就是说，一旦流动停止，就没有流动或压力使红细胞移动。因此，测试层以上的各层并不一定要使红细胞完全不能通过。它们所要做的只是减缓红细胞片刻，直至测试体积填满。这又回到红细胞不完全阻塞孔的特征，但是使液体在所述试剂被复制后可以容易的流动。一般而言，层54和56的目的是在该区域中含有所述红细胞，但并不允许它们进入反应层58。但是，红细胞在层54和56中的保留不必是绝对的。优选地，红细胞的保留为至少50％，更优选至少80％，且最优选至少95％。

在本发明的测试中，如果样品孔如45中的体液多于测试所需要的体液，则超过测试所需的过量体液只填充容器如80的上部，但不影响所述测试。如果所述过量甚至对所述容器来说也太多，则过量部分只溢出边缘46，但不影响所述测试。因此，本发明的体液分析系统比现有技术系统对提供的体液量的敏感度低得多。

本发明的以上特征，即测试条托24提供样品容器80，其侧壁和底部基本上不使液体通过，因此以明确体积的液体进行测试，也增加所述测试的准确度，因为它提供确定的测试终点。如美国专利5,597,532所公开的，假终点可以从通过传感器端口36测量反射率来确定。假终点定义为曲线上这样的点，在该点每单位时间的反射率百分比变化变得小于预定量；也就是说，反射率对时间曲线的斜率变得小于预定斜率。但是，在现有技术中，在假终点后，反射率在相当一段时间内继续下降，因为反应在继续。这在很大程度上是由于血浆继续渗透穿过所述测试条的各侧。

至于本发明的该测试条托，反射率达百分比对时间曲线达到最低点，然后开始向上弯曲。这是因为只有明确量的血浆参与反应，在血浆反应后，颜色就开始褪去，因为产生颜色的反应物氧化或者开始分解，并且反射率对时间曲线的斜率变为零。最低点定义有效的终点，其比假终点更容易界定。例如，可以设置电子装置以在预定数目的测量点(例如各自间隔1秒的三个点)的反射率百分比的值增加时选择所述有效的终点。一般而言，会需要多于仅一个反射率百分比值增加来确定所述有效的终点，因为随机噪音和其它因素可能在曲线实际上仍在继续下降时导致曲线值的单个增加。更容易界定最小值对本发明的测试条的准确度增加有贡献。

本发明的另一特征是形成容器80底部的最下层如58和460优选为不使液体通过，但使气体如空气通过。该特征防止在加入体液时空气残留在容器如80底部。没有形成气泡离开所述容器的气体被体液的流动压下并压出所述容器的底部。这从测试中去除不可测量的变量并使所述测试更准确和可靠。

本发明的相关特征是测试条托提供体液样品垂直流动的控制区域。这些特征单独或组合在一起消除或显著限制在体液垂直流过各层时样品的渗漏或横流。该控制程度转变为从少量血样获得准确测试读数的能力。用本发明，可以用低达4ml和高达40ml的样品量获得准确的结果。

本发明的另一特征是化学过程是非沉淀的。沉淀产生沉淀颗粒，其趋于阻塞测试条50中的孔。阻塞孔阻止分析物流到检测膜，并且是不能充分预测的，因此导致不均匀显色。由沉淀引起的阻塞还与红细胞过滤竞争，并使该期望的过滤效率降低。相关的特征是该化学性质使非选定的体液成分与产生比色反应的检测化合物不反应。也就是说，所述非选定的体液成分在测试条50中继续流动，但不参与检测反应。

本发明的另一特征是测试条装置如50优选不含任何胶、粘合剂或将其固定在位的其它物质。这些物质可进入测试样品中并损害测试使之准确度和可靠性降低。

本发明的另一特征是所用的试剂，特别是层54中的试剂，是非溶血的。也就是说，它们不会使红细胞破裂。这阻止来自红细胞内部的物质损害所述测试。优选地，所述试剂为高渗的；也就是说，溶液中所述试剂的渗透压比红细胞内的渗透压高。因此，如果有任何水的流动，则其将会是从细胞内向细胞外。相反则会使细胞获取水份直至它们破裂。但是，选择试剂使高渗性的程度低。否则，来自红细胞的液体会稀释要分析的体液。

本发明的另一特征是测试条各层的材料中试剂制剂和液体流动之间的相互关系得到了考虑。也就是说，所述试剂对所述液体的表面张力的影响和所得表面张力对通过各层的流速的影响得到了考虑。例如，水一般不会容易地流过本发明的各层。特别地，膜象海绵一样趋于保留水。但是，溶有所述试剂的水容易在这些膜中流动。这一特征有助于使液体保留在深层滤器中直至试剂溶解。

本发明的测试条如50和450与现有技术测试装置相比高度复杂。现有技术测试条趋于只包含诸如玻璃纤维的材料，玻璃纤维可以保留大量的体液和试剂。它们成功的很大原因是它们使用大量体液和试剂。相反，本发明的测试条装置利用许多不同的精心选择和制造的材料，其成功的原因是它们更好地分离期望的反应。因为这一点，本发明的测试条装置可用量小得多的试剂有效地操作，因此比现有技术测试条更经济。

本发明的设计方法学是自恰和自增强过程。本发明的材料和化学过程得到了精心设计，以便用较少量的试剂和相应较小的测试条装置获得更准确和更可靠的结果。由于可获得的结果更准确并且可用更少量的试剂获得，因此在各层材料和试剂的选择方面就可以更灵活。例如，可以选择保留相对少量液体的膜而不是保留大量液体的纤维，但在需要时也可以有利地使用保留大量液体的纤维。能使用多种材料使工程师能够设计非常类似于实验室分析的测试。也就是说，实验室分析可以非常准确，因为反应的顺序和时间选择可以得到精心控制。人们可以向准确测量的量的溶剂中加入准确测量的量的第一反应物，使第一反应发生，然后加入准确测量的量的第二反应物，并进行第二反应，等等。能使用多种不同的材料使人们可以类似的方式控制反应的顺序和时间选择。将第一反应放在最接近测试条装置的垂直结构中顶部的位置。第二反应的时间选择可通过选择第一反应物层和相邻各层的材料来控制以控制通过所述层的流动时间，等等。

尽管已就HDL或LDL直接测定公开了本发明，但本领域技术人员清楚，本发明的许多方面会在其它测定中有用。由于已经公开了干测试条测定，其模仿实验室测定的许多特征，如使用明确的测试体积、使用多种材料控制反应顺序和时间选择以及能从反应中去除红细胞同时仍提供以上两个特征，这些特征也可能用于测试总胆固醇、甘油三酯和许多其它分析物。此外，由于非沉淀干测试条、不对称膜、从检测区域去除红细胞而没有可阻塞系统的过滤的优点，这些特征也可有利地用于测试其它分析物。此外，尽管本说明书已公开了表现本发明特征的具体例示性材料层，但由于各层的功能和各层的相互关系已得到描述，因此许多将实现相同功能的其它材料可替代。另外，虽然以具体的例示性反应物公开了本发明，但许多实现相同功能并具有一些或所有相同优点的其它反应物可替代。此外，虽然以特定的体液即血液和血浆公开了本发明，但本发明的许多特征将在测试其它体液如尿中有用。因此，本发明不应限于这些具体的结构、层材料、反应物和体液。

尽管本发明已在附图和以上的描述中得到了详细的说明和描述，但应认为它们是说明性而非限制其特征。要理解，仅给出了优选的实施方案，并且所有在本发明构思范围内的变化、修饰和进一步应用均期望得到保护。

例如，虽然说明性实施方案仅显示了单个样品施加孔和单个相应的传感器端口，但多个样品端口和多个传感器端口也被涵盖。

已描述了新的体外干测试系统，其用于测定HDL、LDL和其它分析物。应理解，附图中显示和本说明书中描述的特定实施方案是为了举例说明的目的，而不应认为其限制本发明，本发明在所附权利要求中得到描述。此外，显然本领域技术人员在不背离本发明构思的情况下可能对所描述的具体实施方案进行许多使用和修饰。例如，可能使用其它非沉淀化学性质。等价的化学品、膜或材料可替代。可以使化学品分布到更少或更多的层中。可将各层合并，或者多个层可实现本文描述的一个功能。非沉淀化学性质和/或任何其新特征可用于测定其它分析物的特征。非沉淀化学性质可用于干测试条，其中电参数如电阻可通过测试改变以指示所述特征。显然，所列举的方法还可在许多情况下以不同的顺序进行，或者为了所述不同结构和过程，等价的结构和过程可替代。

Claims (19)

1.测定体液中多种分析物中的选定的一种的特征的方法，所述方法包括：

提供含有所述选定的分析物和一种或多种非选定的分析物的所述体液；

提供具有井的干测试条，所述井的底部和侧面不使所述分析物通过，并且在所述井内具有多孔层，所述多孔层允许所述分析物通过，产生具有明确体积的所述分析物的垂直柱；

将所述体液施加到所述干测试条中的所述井上；和

使所述分析物中的所述选定的一种与所述干测试条中的反应物反应，提供所述特征的指示，同时阻止所述一种或多种非选定的分析物参与所述反应，但不沉淀所述一种或多种非选定的分析物。

2.权利要求1的方法，其中所述体液是血液。

3.权利要求2的方法，其中所述选定的分析物是高密度脂蛋白。

4.权利要求3的方法，其中所述特征包括所述血液中所述高密度脂蛋白的浓度。

5.权利要求2的方法，其中所述一种或多种非选定的分析物选自高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白、中密度脂蛋白和乳糜微粒。

6.权利要求1的方法，其中所述指示是光学指示。

7.权利要求6的方法，其中所述光学指示是比色指示。

8.权利要求1的方法，其中所述阻止包括络合所述非选定的分析物，使它不能参与所述反应。

9.权利要求8的方法，其中所述络合包括使所述非选定的分析物与聚阴离子反应。

10.权利要求9的方法，其中所述聚阴离子是阴离子聚合物。

11.权利要求10的方法，其中所述阴离子聚合物的分子量在50000至8000之间。

12.权利要求10的方法，其中所述阴离子聚合物的分子量在25000至10000之间。

13.权利要求10的方法，其中所述阴离子聚合物的分子量在18000至12000之间。

14.权利要求10的方法，其中所述阴离子聚合物包括硫酸葡聚糖。

15.权利要求10的方法，其中所述反应进一步包括与二价金属反应。

16.权利要求8的方法，其中所述络合包括使所述非选定的分析物接触包含硫酸葡聚糖和二价金属的试剂。

17.权利要求8的方法，其中所述选定的分析物是低密度脂蛋白，且所述络合包括使所述体液接触包含硫酸葡聚糖、二价金属的试剂；并且其中所述方法进一步包括使所述低密度脂蛋白接触去稳定化合物。

18.权利要求17的方法，其中所述去稳定化合物选自二醇类、聚丙烯类和聚乙烯类。

19.权利要求1的方法，其中所述阻止进一步包括使所述络合的非选定的分析物流过不对称的膜以减缓其流速。

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