CN103212456A - 具有增加的灵敏度的小体积测定装置 - Google Patents

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D.A.黑夫纳
E.R.斯卡利斯
S.丹尼尔森
J.D.卡纳利
D.A.托马索
T.C.沃伦
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Abstract

本发明公开了一种测定装置，所述测定装置包括：液体样品区；含有试剂材料的试剂区，所述试剂区位于所述样品添加区的下游并与所述样品添加区流体连通；与所述试剂区流体连通的检测区，所述检测区具有基质和突出物，所述突出物从所述基质基本上竖直地伸出，其中所述突出物具有限定突出物之间的毛细管间隙的高度、横截面以及彼此间距，所述间隙能够产生与基质表面平行的毛细管流。所述装置能够在所述检测区中建立试剂羽流，所述试剂羽流包括液体样品和溶解的试剂，其中试剂羽流宽度基本上跨越所述检测区宽度延伸。所述装置还包括与所述检测区流体连通的芯吸区，所述芯吸区具有接收从所述检测区流出的液体样品的能力。

Description

具有增加的灵敏度的小体积测定装置
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2012年1月20日提交的美国临时申请号61/588758的优先权，其公开内容以引用方式全文并入本文。
技术领域
本发明涉及诊断测定领域，更具体地涉及侧向流测定，其中待测分析物存在于生物或非生物样品中。
背景技术
诊断测定对于许多疾病的诊断、治疗和控制而言是普遍的且重要的。多年来已经开发了不同类型的诊断测定，以便简化临床样品中的各种分析物的检测，所述临床样品诸如血液、血清、血浆、尿、唾液、组织活组织检查样品、粪便、痰、皮肤或咽喉拭子、以及组织样品或加工过的组织样品。在容易使用和生产低廉的同时，这些测定经常预期会产生快速的且可靠的结果。可以理解的是，难以在一个和同一个测定中满足所有这些要求。在实践中，许多测定受限于它们的速度。另一个重要的参数是灵敏度。测定技术的新近进展已经产生越来越灵敏的试验，所述试验允许检测痕量的分析物以及在尽可能早的时间检测样品中的疾病指示物。
一种常见类型的一次性测定装置包括：用于接收液体样品的区或区域、缀合区(也称作试剂区)和反应区(也称作检测区)。这些测定装置通常称作侧向流试验条。它们采用多孔材料(例如，硝酸纤维素)，所述多孔材料限定能够支持毛细管流的流体流动路径。实例包括在美国专利号5,559,041、5,714,389、5,120,643和6,228,660(这些专利以引用方式全文并入本文)中所示的那些。
样品添加区经常由多孔材料组成，所述材料能够吸附样品，并且当需要分离血细胞时也可有效地捕集红血细胞。这样的材料的实例是纤维材料(诸如纸、羊毛状物、凝胶或组织)，其包含例如纤维素、毛料、玻璃纤维、石棉、合成纤维、聚合物或它们的混合物。
另一类测定装置是具有用于诱导毛细管流的突出物的无孔测定。这类测定装置的实例包括在WO2003/103835、WO2005/089082、WO2005/118139和WO2006/137785(这些专利以引用方式全文并入本文)中公开的开放式侧向流装置。
一种已知的无孔测定装置显示在图1中。测定装置1至少一个样品添加区2、试剂区3、至少一个检测区4和至少一个芯吸区5。所述各区形成流动路径，样品通过所述流动路径从所述样品添加区流至所述芯吸区。还包括：在检测区4中的捕获元件(诸如抗体)，所述捕获元件能够结合分析物并任选地沉积在所述装置上(诸如通过包被)；和也能够参与反应的标记的缀合物材料，所述反应将实现分析物浓度的测定，所述缀合物材料沉积在所述装置上的试剂区中，其中所述标记的缀合物材料携带标记，所述标记用于在检测区中进行检测。
所述缀合物材料随着样品流过试剂区而溶解，从而形成溶解的标记的缀合物材料和样品的缀合物羽流，所述缀合物羽流向下游流至检测区。在某些类型的装置中，将缀合物材料沉积在缀合区的中心，并随着样品和/或单独的洗液沿着侧边缘流动经过沉积的缀合物材料，所述缀合物材料从侧面溶解。这样的沉积的缀合物材料的一个实例显示在US2009-0311805A1的图1中，它通过引用整体并入。随着所述缀合物羽流流入检测区中，所述缀合的材料将被捕获元件捕获，诸如通过缀合的材料和分析物的复合物(如在“夹心”测定中)或直接地捕获(如在“竞争性”测定中)。未结合的溶解的缀合物材料将被清扫经过检测区进入所述芯吸区5。
一种仪器，诸如在US20060289787A1、US20070231883A1、US7,416,700和US6,139,800(这些专利以引用方式全文并入本文)中公开的仪器，能够检测所述反应区中的结合的缀合材料。常见的标记包括可以被仪器检测出的荧光染料，所述仪器会激发所述荧光染料并包含能够检测生成的荧光的检测器。这样的仪器具有读出窗，所述读出窗具有通常为约1mm的宽度，该宽度通常是足以读出足够的信号的宽度，是缀合物羽流的充分宽度。
这类已知的测定装置(诸如上述的那些)的一个缺点是，在反应区中溶解的缀合物流经常比仪器的读出窗更狭窄，这可不利地影响测定灵敏度和变异性。就将缀合物材料沉积在缀合区中心并随着样品流过而从侧面溶解的设计(诸如上述的那些)而言，这受到特别关注。如果使通道比读出窗更宽，尽管溶解缀合物的宽度可以与读出窗大小匹配，在读出窗之外的流体样品不会产生信号并浪费掉。对于下述的较小样品体积设计而言，这也受到特别关注。在本说明书的其它部分中，术语“较小样品体积”或“较小体积”设计与“小型化”设计可互换地使用。
图1所示的这种典型测定装置的样品大小通常为约200μl全血。这样的样品大小需要医学专业人员(诸如刺络医师)采集静脉血。存在日益增加的对侧向流装置的需求，所述侧向流装置能够与显著更小的样品大小一起工作，以适应从所谓的“手指针刺”采血可得到的血液量，后者经常为约25μl或更小。这样的少量样品是用刺血针刺破指尖以后一滴血的血量。家用血糖仪通常使用以这种方式得到的一滴血来提供血液中的葡萄糖水平。这样的更小的样品大小不需要医学专业人员来采血，并且会使提供分析样品的患者感到更舒适。
为了减小所需的样品大小，减小侧向流测定装置的尺寸以适应更小的样品大小。但是，已发现，减小样品大小和所述装置的尺寸会在反应区中提供不足的缀合物材料，并因此提供更少的仪器可以读取的信号(在有些情况下，信号下降多达5倍)和差灵敏度。据信反应区中不足的缀合物材料是由于减小的样品尺寸和所述装置中的样品的低效利用以及其它条件。减小尺寸的另一个缺点是反应区的宽度也将减小，这再一次提供更少的可供仪器读取的信号，并且已发现，更小的装置具有减少的流动时间和缀合物材料接触时间，从而导致样品中的分析物和缀合物材料之间的更少结合(就夹心型测定而言)。
在具有更狭窄的反应区的较小体积装置中和在从侧面溶解沉积的缀合物材料的那些装置中，缀合物羽流没有覆盖尽可能多的反应区宽度的问题，是一个特殊问题。换而言之，重要的是使缀合物羽流跨尽可能多的反应区宽度扩散，以提供最大量的可由所述仪器的读出窗读取的信号。
因此，需要一种测定装置，其可以恢复由在较小体积测定装置中减小样品大小导致的信号损失。也需要一种测定装置，其可以提供在所述检测区中更宽的缀合物羽流，更好地混合溶解的缀合物和样品，并使测定装置中的样品得到更有效的利用，特别是在将缀合物材料沉积在缀合区的中心并从侧面溶解的那些装置中。
发明内容
本发明涉及一种测定装置，其减轻一个或多个上面描述的前述问题。
本发明的一个方面涉及一种测定装置，其包括：液体样品区；含有试剂材料的试剂区，所述试剂区位于所述样品添加区的下游并与所述样品添加区流体连通；与所述试剂区流体连通的检测区，其中所述检测区具有基质和突出物，所述突出物从所述基质基本上竖直地伸出，其中所述突出物具有限定突出物之间的毛细管间隙的高度、横截面以及彼此间距，所述间隙能够产生与基质表面平行的毛细管流；其中所述装置能够在所述检测区中建立包含液体样品和溶解的试剂的试剂羽流，其中所述试剂羽流的宽度基本上跨越所述检测区宽度延伸；和与所述检测区流体连通的芯吸区，所述芯吸区具有接收从所述检测区流出的液体样品的能力。
根据本发明的另一个方面，已经提供了一种对液体样品进行测定以检测一种或更多种目标分析物的方法。所述方法包括下述步骤：提供液体样品添加区以用于接收液体样品；提供含有试剂材料的与样品添加区流体连通的试剂区；提供与所述试剂区流体连通的检测区，所述检测区具有与其结合的捕获元件，其中所述检测区具有基质和突出物，所述突出物从所述基质基本上竖直地伸出，其中所述突出物具有限定突出物之间的毛细管间隙的高度、横截面以及彼此间距，所述间隙能够产生与基质表面平行的毛细管流；提供与所述检测区流体连通的芯吸区，其具有接收从所述检测区流出的液体样品的能力；将样品分配到所述样品区上，因此所述样品通过毛细管作用从所述样品区流出并进入所述试剂区，其中所述样品溶解所述试剂材料并形成包含液体样品和溶解的试剂的试剂羽流；通过毛细管作用，使所述样品/试剂羽流流入所述检测区，其中所述试剂羽流的宽度基本上跨越检测区宽度延伸，其中生成代表分析物或对照物的存在情况或浓度的信号；和读取在所述检测区中生成的信号以确定一种或更多种分析物的存在情况或浓度。
根据本发明的另一个方面，已提供了一种测定装置，其包括：液体样品区；含有试剂材料的试剂区，所述试剂区位于所述样品添加区的下游并与所述样品添加区流体连通；与所述试剂区流体连通的检测区，其中所述检测区具有基质和突出物，所述突出物从所述基质基本上竖直地伸出，其中所述突出物具有限定突出物之间的毛细管间隙的高度、横截面以及彼此间距，所述间隙能够产生与基质表面平行的毛细管流；在所述检测区中的试剂羽流，所述试剂羽流包括液体样品和溶解的试剂，其中所述试剂羽流的宽度基本上跨越所述检测区宽度延伸；和与所述检测区流体连通的芯吸区，所述芯吸区具有接收从所述检测区流出的液体样品的能力。
本领域技术人员通过详细考虑下面的优选实施方案，本发明的其它目的、特征和优点将显而易见。
附图说明
图1显示了已知的测定装置。
图2显示了根据本发明的一个实施方案的测定装置的示意图。
图3显示了根据本发明的另一个实施方案的测定的示意图。
图4显示了根据本发明的另一个实施方案的测定的示意图，所述测定具有多个试剂元件。
图5显示了根据本发明的另一个实施方案的测定的示意图，所述测定具有多个试剂元件。
图6和7显示了使用NTproBNP作为分析物的不同的测定装置设计的灵敏度。
图8显示了具有更宽的检测区的测定装置相对于具有更狭窄的检测区的测定装置的缀合物溶解时间的对比。
图9A-D的照片显示了与单个试剂区相比，来自根据本发明的多个试剂区的试剂羽流的宽度。
图10是使用全血样品和洗液时降钙素原浓度相对于平均峰面积的图。
图11是使用全血样品时降钙素原浓度相对于平均峰面积的图。
具体实施方式
在本说明书和随附权利要求书中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指示物，除非上下文另外清楚地指明。
在整个说明书和权利要求书中，与数值结合使用的术语“约”是指本领域技术人员熟悉和接受的准确度的范围。所述范围优选地是±10％。
术语“样品”在本文中是指一定体积的液体、溶液或混悬液，意图定性地或定量地确定它的任一种性质，诸如组分是否存在、组分的浓度等。在本发明范围内的典型样品是人或动物体液，诸如血液、血浆、血清、淋巴液、尿、唾液、精液、羊水、胃液、痰(phlegm，sputum)、粘液、泪水、粪便等。其它类型的样品源自人或动物组织样品，其中所述组织样品已被加工成液体、溶液或混悬液，以显示特定组织组分用于检查。本发明的实施方案适用于所有身体样品，但是优选地适用于全血、尿或痰的样品。
在其它情况下，所述样品可以与食品检验、食品检验、生物威胁或生物危害检验等有关。这仅仅是可以用于本发明中的样品的少量实例。
在本发明中，基于样品的侧向流和存在于样品中的组分与试剂(其存在于装置中或在操作过程中加入装置中)的相互作用以及这种相互作用的检测(定性地或定量地)的测定，可以用于任何目的，诸如诊断目的。这样的试验经常称作侧向流测定。
诊断测定的实例包括但不限于：测定不同障碍(例如慢性代谢障碍)特有的分析物(也称作标志物)，诸如血糖、血酮、尿葡萄糖(糖尿病)、血液胆固醇(动脉粥样硬化、肥胖等)；其它特定疾病(例如急性疾病)的标志物，诸如冠状动脉梗塞标志物(例如肌钙蛋白-T、NT-ProBNP)、甲状腺功能的标志物(例如测定促甲状腺激素(TSH))、病毒感染的标志物(侧向流免疫测定用于检测特定病毒抗体的用途)；等。
另一个重要领域是伴侣诊断领域，其中将治疗剂(诸如药物)施用给需要这样的药物的个体。然后进行一种适当的测定以确定适当的标志物的水平，从而确定所述药物是否具有它的预期效应。可替换地，本发明的测定装置可以在施用治疗剂之前使用以确定所述药剂是否将帮助有需要的个体。
另一个重要领域是药物试验领域，用于容易地且快速地检测药物和指示药物滥用的药物代谢物；诸如测定特定药物和在尿样品中的药物代谢物(例如THC)等。
术语“分析物”用作术语“标志物”的同义词，并且意图包括定量地或定性地测量的任何化学或生物学物质，并且可包括小分子、蛋白、抗体、DNA、RNA、核酸、病毒组分或完整的病毒、细菌组分或完整的细菌、细胞组分或完整的细胞和它们的复合物和衍生物。
在本说明书、实施例和权利要求书的范围内，术语“区”、“区域”和“部位”用于定义在基质上的流体流动路径的部件，无论是在现有技术装置中，还是在根据本发明的一个实施方案的装置中。
术语“反应”用于定义这样的任何反应：其发生在样品组分和在基质表面上或内部的至少一种或多种试剂之间，或发生在存在于样品中的两种或更多种组分之间。术语“反应”特别地用于定义发生在分析物和试剂之间的反应，所述反应作为所述分析物的定性或定量测定的一部分。
术语“基质”是指这样的载体或基体：向其添加样品，在其表面上或在其内部进行测定，或在该处发生分析物和试剂之间的反应。
本发明涉及一种用于确定至少一种分析物的存在情况或量的侧向流测定装置，其至少部分地解决了由更狭窄的试剂羽流(在下面描述，其可以源自从侧面溶解的缀合物材料)或减小的样品尺寸(其用于小型化测定装置中)导致的更低信号问题。图2和3显示了根据本发明的这种装置的优选实施方案的示意图。所述测定装置10具有至少一个样品区20、至少一个试剂区30、至少一个检测区40和至少一个芯吸区50。所述各区形成流动路径，样品通过所述流动路径从所述样品添加区流至所述芯吸区。
为了实现减少所需的样品的量的预期目标，发明人发现，简单地按比例缩小常规大小的装置是不适当的，因为如上面所指出，会产生不足被仪器读出的信号。在进一步研究后发现，在常规大小的测定装置(即，使用约200μl血液的装置)中，仅约10％的在样品中的分析物在所述检测区中被捕获和检测到。尽管这对于较大样品大小而言可能是足够的效率，但是就本发明的装置(与常规装置相比，其具有明显更小尺寸和大幅减少的样品)而言，这样的低效率将产生不足的信号。
为了使在较小体积装置和样品大小中的分析物捕获最大化，发明人在广泛的研究后发现，为了提供具有足够信号的小型化装置，需要改变。简而言之，这些改变包括：
增加所述检测区的有效面积：增加来自所述试剂区的溶解的试剂羽流的宽度和增加所述流动通道的宽度；
增加总测定流动时间，从而既增加所述试剂区中的试剂材料和分析物的接触时间，又增加所述检测区中标记的分析物和捕获元件之间的接触时间；和
确保所述试剂区中的试剂溶解时间最大化，同时仍然允许在测定流动时间的最后几分钟期间的足够冲洗时间。在下面更详细地描述了这些改变。
所述测定装置的部件(即，所述装置的物理结构，不论是否是与所述装置的其它部件分离的部件)可由共聚物、掺合物、层压材料、镀金属箔、镀金属膜或金属制成。可替换地，装置部件可由沉积在下述材料之一上的共聚物、掺合物、层压材料、镀金属箔、镀金属膜或金属制成：多元烯烃、聚酯、含有苯乙烯的聚合物、聚碳酸酯、丙烯酸聚合物、含氯聚合物、缩醛同聚物和共聚物、纤维质和它们的酯、硝酸纤维素、含氟聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚甲基甲基丙烯酸酯、含硫聚合物、聚氨酯、含硅聚合物、玻璃和陶瓷材料。可替换地，装置部件由塑料、弹性体、胶乳、硅片或金属制成；所述弹性体可包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、硅弹性体或胶乳。可替换地，装置部件可由胶乳、聚苯乙烯胶乳或疏水聚合物制成；所述疏水聚合物可包括聚丙烯、聚乙烯或聚酯。可替换地，装置部件可包括特氟隆
Figure BDA00002772453100081
聚苯乙烯、聚丙烯酸酯或聚碳酸酯。可替换地，装置部件由能够浮雕、碾磨或注射模塑的塑料制成，或由铜、银和金膜(其上面可以吸附不同的长链烷烃硫醇)的表面制成。能够碾磨或注射模塑的塑料的结构可包括聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚丙烯酸酯。在一个特别优选的实施方案中，所述测定装置由环烯烃聚合物(诸如在名称下销售的那些)注射模塑而成。优选的注射模塑技术参见美国专利号6,372,542、6,733,682、6,811,736、6,884,370和6,733,682，这些专利以引用方式全文并入本文。
所述流动路径可包括开放式或封闭式路径、槽和毛细管。优选地，所述流动路径包括具有邻接突出物的侧向流路径，所述突出物具有使得毛细管流持续穿过流动路径的大小、形状和相互间距。在一个实施方案中，所述流动路径是在基质内的通道中，所述通道具有底表面和侧壁。在该实施方案中，所述突出物从所述通道的底表面伸出。所述侧壁可促成或不促成液体的毛细管作用。如果所述侧壁不促成液体的毛细管作用，那么可在最外侧突出物和侧壁之间提供间隙，以保持液体包含在由所述突出物限定的流动路径中。图1显示了突出物7。
在一个实施方案中，所述流动路径是至少部分地开放的。在另一个实施方案中，所述流动路径是完全开放的。“开放”是指在毛细管距离处没有盖或罩。因此，盖(如果存在的话，作为流动路径的物理保护)不会促成在流动路径中的毛细管流。开放式侧向流路径参见例如下述公开的申请：WO2003/103835、WO2005/089082、WO2005/118139、WO2006/137785和WO2007/149042，这些专利以引用方式全文并入本文。所述突出物具有高度(H)、直径(D)和突出物之间的一个或多个距离(t1，t2)，从而在所述区中实现流体(诸如血浆，优选地人血浆)的侧向毛细管流。这些尺寸参见US2006/0285996，它通过引用整体并入本文。除了优化上述高度、直径和突出物之间的一个或多个距离以外，所述突出物可具有所需的化学、生物学或物理学官能团，例如通过修饰所述突出物的表面。在一个实施方案中，所述突出物具有：在约15至约150μm、优选约30至约100μm区间内的高度，约10至约160μm、优选地40至约100μm的直径，和彼此相距约3至约200μm、优选地5-50μm或10至约50μm的突出物之间的一个或多个距离。所述流动通道可以具有：约5至约500mm、优选约10至约100mm的长度，约0.3至约10mm、优选约0.3至约3mm、优选约0.5-1.5和优选约0.5-1.2mm的宽度。
尽管大部分检测将发生在所述流体流动路径的检测区部分中，但检测也可发生在所述装置的其它部分中。例如，非侵入性的、非反应性的样品完整性测量可发生在所述样品区和所述试剂区或试剂添加区之间，优选地在过滤元件(如果存在的话)之后。其它测量可包括空白读数，双部分反应序列的一个部分用于测量血红蛋白和糖化的血红蛋白，用于测定HbA1c等。
所述液体样品区20(也称作液体样品添加区)接收来自样品分配器(诸如移液器)的样品。所述样品通常沉积在所述区的顶面上。所述样品添加区能够将液体样品从所述样品的沉积点运输至所述试剂区，其中穿过任选的过滤器和试剂添加区，优选地穿过毛细管流。毛细管流诱导结构可包括多孔材料，诸如硝酸纤维素，或优选地通过突出物，诸如微柱，如图1所示。在可使用手指针刺体积的血液的那些装置中，所述样品可从手指直接触取，或通过诸如在共同未决申请中描述的毛细管移液器。
过滤材料(未显示)可放置在所述样品添加区中，以过滤来自样品的微粒，或过滤来自血液的血细胞，使得血浆可以更远地移动穿过所述装置。
试剂区30位于所述样品添加区和所述检测区之间。所述试剂区可包括集成在分析元件中的试剂，并且通常是在反应中有用的试剂(结合配偶体，诸如用于免疫测定的抗体或抗原、用于酶测定的基质、用于分子诊断测定的探针)，或者是辅助材料，诸如稳定化集成的试剂的材料、抑制干扰反应的材料等。一般而言，在反应中有用的试剂之一携带下面讨论的可检测信号。在有些情况下，所述试剂可与分析物直接地或者通过一系列反应进行反应以形成可检测信号，例如但不限于使用光谱法可检测的分子，诸如有色分子或荧光分子。在维持相同试剂宽度的同时，通过沉积在所述装置中的试剂的长度可调节所述试剂区中的试剂的量。在维持长度的同时，通过改变宽度也可调节所述试剂的量。通过同时改变宽度和长度可进一步调节所述试剂的量。在一个优选的实施方案中，所述试剂区包括缀合物材料。术语缀合物是指携带检测元件和结合配偶体的任意部分。
检测元件是在它的物理分布或/和发送的信号的强度方面可检测出的试剂，例如但不限于发光分子(例如荧光剂、发磷光剂、化学发光剂、生物发光剂等)、有色分子、反应后产生颜色的分子、酶、放射性同位素、表现出特异性结合的配体等。检测元件(也称作标记)优选地选自：生色团、荧光团、放射性标记和酶。从提供多种用于标记抗体、蛋白质和核酸的染料的商业供应商处可获得合适的标记。例如，存在实际上跨越整个可见光谱和红外光谱的荧光团。合适的荧光或磷光标记包括例如但不限于荧光素、Cy3、Cy5等。合适的化学发光标记是例如但不限于鲁米诺(luminol)、cyalume等。
类似地，放射性标记可商购获得，或者可合成检测元件，使其结合有放射性标记。合适的放射性标记是例如但不限于放射性的碘和磷；例如125I和32P。
合适的酶标记是例如但不限于辣根过氧化物酶、β-半乳糖苷酶、萤光素酶、碱性磷酸酶等。在下述情况下，2种标记是“可辨别的”：它们可以单独地检测，优选地同时定量，并且彼此没有显著的妨碍、干扰或淬灭。可以使用两种或更多种标记，例如，当检测多种分析物或标志物时。
结合配偶体是可以形成复合物的材料，所述复合物可用于确定分析物的存在情况或量。例如，在“夹心”测定中，在缀合物中的结合配偶体可形成包括分析物和缀合物的复合物，并且所述复合物可进一步结合集成在检测区中的其它配偶体(也称作捕获元件)。在竞争性免疫测定中，分析物将会干扰缀合物中的结合配偶体与集成在检测区中的其它结合配偶体(也称作捕获元件)的结合。在缀合物中包含的实例结合配偶体包括：抗体、抗原、分析物或分析物模仿物、蛋白等。
如上所述，发明人发现，为了增加可被检测区中的一起检测出的信号的量，来自试剂区的试剂羽流必须尽可能地宽以覆盖尽可能多的在所述检测区中的流动路径宽度。在本发明中可使用可增加试剂羽流宽度的任何技术。
一个用于增加试剂羽流宽度的优选实施方案参见2012年1月20日提交的题目为“Assay Device Having Multiple Reagent Cells”的共同未决申请(申请号61/588738，代理人案卷号CDS5104USPSP；第一发明人：ZhongDing)，该专利以引用方式全文并入本文。总之，在试剂区中的多个具有试剂材料的区域(在下文中称作“试剂池”)与用于将多个试剂池产生的多个流动流重组为一个流动流的元件一起，在所述流动流离开所述试剂区并进入所述检测区的同时产生更理想地混合的、更宽的试剂羽流。
在图4所示的且在图5中更详细地显示的一个优选实施方案中，多个且优选地相同的试剂池，即超过2个池(就图4和5而言，4个池)，以下述方式设置：使得每一个试剂池经历相同的流动条件，这归因于所述试剂区中的池的几何形状的对称性。来自每个试剂池的溶解的试剂流动穿过由流动控制元件形成的通道门，并随着它流动至所述检测区而合并形成单个流。
更具体地，图4和5显示了一个含有4个试剂池31a-d的实施方案。所述试剂池对称地设置在所述试剂区中，使得每个将经历与经过所述样品添加区进入所述试剂区中的样品流基本上相同的样品流动条件。尽管试剂池的任意数目，两个或更多(例如，3、4、5、6、7等)在本发明的范围内，但优选的是具有由公式2n个试剂池代表的池的等比数列，其中n是非零、非负值的整数。因此，在该优选的实施方案中，池的数目将是2个、4个、8个、16个等试剂池。例如，就8个池而言，n将是3，就16个池而言，n将是4，以此类推。
位于所述试剂区下游的是下游流动控制元件34和流动通道门35，它们被设置成将离开所述试剂池的多个流合并成单个流，以用于运输至所述检测区。所述下游流动控制元件将所述多个流合并成更少数目的流，直到实现单个流动流。
在一个优选的实施方案中，流动控制元件34将具有部分36，所述部分36在每个试剂池之间在流体流的方向延伸，如图3所示。在该实施方案中，2n个试剂池将产生(2n)×2个流动流。第一阶流动控制元件集合将限定2n个第一阶流动控制门，所述第一阶流动控制门直接在所述试剂池下游，并且在流动方向与所述试剂池的对称轴对齐中心。将有2n个流动流离开第一阶流动控制门。第二阶流动控制元件将限定2(n-1)个流动控制门，这产生2(n-1)个流动流，以此类推，直到产生单个流动流。得到的单个流动流将具有比使用已知的侧向流装置可能实现的羽流更宽的试剂羽流，从而产生更多的信号。
所述流动控制元件可以是在所述试剂池之前或之后改变流的方向的任意结构。它们可以是从所述测定装置的基质伸出的结构，并且以与上述的微柱相同的方式形成。一些结构可以是所述流动通道的侧壁，在这种情况下，所述流动通道变窄，如图5中的附图标记37所示。
通过在所述试剂区中使用多个试剂池，通过试剂池和流动通道的数目可以较好地确定和控制进入检测区的溶解试剂羽流的宽度。增加的池数目会增加试剂流的宽度。通过多个试剂池可能实现的显著更大的表面与体积之比允许更好的试剂溶解，这是由于在相同流速下每单位体积的更大润湿区域。另外，在每个池处的流速可以更低，同时维持总流速在期望的水平。例如，就4个试剂池设计而言，经过每个试剂池的流速将是进入试剂池的原始流速的1/4。这会为所述样品提供更多的与试剂池中的试剂材料相互作用的时间，从而增加所述试剂材料在样品流中的溶解。
多个试剂池设计的另一个优点是，更长的且更狭窄的流动路径(其具有由流动控制元件提供的弯曲)会通过扩散和对流提供更好的混合。
用于增加试剂羽流宽度的另一个实施方案是，跨越试剂区流动路径的整个宽度将试剂材料沉积在所述试剂区中。与将所述材料仅沉积在所述试剂区流动路径的宽度的一部分中时使用的高度相比，沉积的试剂材料的高度更低。随着所述样品从所述样品添加区流出，它将遇到跨越所述试剂区的整个宽度沉积的试剂材料。所述样品将从所述试剂材料顶上流过。因为所述样品流体不可避免地与所述试剂材料接触，所有样品将溶解所述试剂材料并与其混合。结果，试剂羽流将离开试剂区，所述试剂羽流覆盖所述试剂区流动路径的宽度的大部分(甚至整个宽度)。
试剂添加区任选地位于所述流体流动路径中，在所述试剂区之前或之后，并且在所述检测区之前。所述试剂添加区在图2和3中显示为35。所述试剂添加区可允许从装置外面添加试剂。例如，可使用所述试剂添加区添加中断试剂，所述中断试剂可用于将存在于所述流体流动路径中的样品和其它未结合的组分冲洗进入所述芯吸区中。在一个优选的实施方案中，所述试剂添加区35位于所述试剂区30之后。
检测区40位于所述试剂区的下游，并且与所述试剂区流体连通。所述检测区40可包括突出物或微柱，诸如上述的那些。也如上面所指出，这些突出物优选地集成地模铸(诸如注射模塑或浮雕)在基质中，所述基质由光学塑料材料诸如Zeonor制成。如上所述，就常规尺寸装置而言，在所述检测区中的流动路径宽度通常为约2mm，该宽度通常会提供足够仪器读出的信号，即使试剂羽流没有覆盖检测区的整个宽度。
所述检测区是读取任何可检测信号的地方。在一个优选的实施方案中，捕获元件与所述检测区中的突出物相连。所述捕获元件可包括如上所述的缀合物或含有缀合物的复合物的结合配偶体。例如，如果分析物是特定蛋白，那么所述缀合物可以是抗体，所述抗体将特异性地结合联接至检测元件(诸如荧光探针)上的该蛋白。所述捕获元件则可以是也特异性地结合该蛋白的另一种抗体。在另一个实施例中，如果标志物或分析物是DNA，那么所述捕获分子可以是但不限于合成的寡核苷酸、其类似物或特定抗体。其它合适的捕获元件包括：对待测分析物特异性的抗体、抗体片段、适体和核酸序列。合适的捕获元件的一个非限制性实例是携带抗生物素蛋白官能团的分子，其可以结合含有生物素官能团的缀合物。所述检测区可包括多个检测区，所述多个检测区可用于包括一种或更多种标志物的测定。在多个检测区的情况下，所述捕获元件可包括多个捕获元件，诸如第一捕获元件和第二捕获元件。所述缀合物可被预沉积在所述测定装置上，诸如通过包被在所述试剂区中。类似地，所述捕获元件可被预沉积在所述测定装置上，在所述检测区上。优选地，所述检测和捕获元件都分别被预沉积在所述测定装置上、所述反应区上和检测区上。
在样品已经递送至样品区以后，它将遇到试剂区。在所述样品已经流过所述试剂区和任选的试剂添加区并与它们相互作用以后，在流体流中将含有所述样品和试剂羽流。所述试剂羽流可含有：在所述反应区中已经溶解的任何试剂材料，或在所述试剂添加区中添加的那些材料。所述试剂羽流可包括具有检测元件和结合配偶体的缀合物，在这种情况下，它经常称作缀合物羽流。如到处所指出，发明人面临的一项挑战是，随着试剂羽流进入所述检测区，使其保持尽可能地宽。
但是，如上所述，就较小体积装置(诸如上述的那些)而言，简单地缩小常规尺寸的装置不会提供足够信号。发明人发现，检测区宽度因为太狭窄而不会提供足够信号。结果，与减小样品尺寸的需要相反，通过减小装置的体积，发明人发现，必须在较小体积装置中维持相对较宽的检测区。因此，在一个优选的实施方案中，检测区流出路径的宽度大于0.5mm，优选地大于0.7mm，优选地大于0.8mm，更优选地大于0.9mm，最优选地约1mm。
通过更宽的试剂羽流和增加的检测区宽度可能实现的增加的信号显示在图6和7的图中。在试验芯片设计R2.02、R2.04、R2.09和R3.16时，采用15微升血清的样品体积。R1.02芯片设计是对照芯片，意图与200微升全血一起使用。在该实施例中，用45微升血清试验R1.02芯片。柱和曲线A(R2.02)是一种小型化装置，其具有单个试剂池和直接按比例缩小的检测区，后者具有0.5mm的检测区宽度，而柱和曲线B(R2.09)是一种小型化装置，其具有两个试剂池和更宽的1mm检测区。还包括另外2个装置设计的数据用于对比。曲线和条C(R1.02)是一种常规大小的测定装置，其具有200uL全血样品体积，曲线和条(R2.04)是单试剂池装置，其具有1mm检测区宽度。曲线E(R3.16)包括两个试剂池和1mm宽的检测区。结果表明，根据本发明的由B代表的具有更宽的试剂羽流和增加的检测区的测定装置具有比其它小型化设计明显更高的灵敏度。甚至更突出的是，由E代表的测定装置，其灵敏度等同于常规大小的装置，鉴于在常规装置中产生信号需要多大约10倍量的样品，这是意外地惊人的。
增加的试剂羽流宽度和遍布检测区宽度的流动路径宽度一起提供一种测定装置，所述测定装置会在所述检测区中提供增加的信号量，这归因于跨越所述检测区的大部分产生的信号。这允许与常规大小的测定装置相比极大地减小的样品尺寸。利用本发明，在≤50μl、≤40μl、≤35μl、≤25μl和甚至约≤15μl的样品大小是可能的。如果使用全血，样品大小将为约25-50μl，因为所述样品的一部分将被保留在过滤器中。如果使用血清，样品大小可以更小，例如，约15μl或更小。洗液还可与全血一起使用。如果使用洗液，所述体积为约10μl或更小。
芯吸区位于所述检测区的下游并与所述检测区流体连通。所述芯吸区是这样的测定装置区域：其具有接收流动路径中的液体样品和任意其它材料(例如，未结合的试剂、冲洗流体等)的能力。所述芯吸区会提供毛细管力，以继续移动所述液体样品穿过所述检测区并离开。所述芯吸区可包括多孔材料诸如硝酸纤维素，或可以是无孔结构诸如本文所述的突出物。所述芯吸区还可包括非毛细管流体驱动装置，诸如使用蒸发加热或泵。用于根据本发明的测定装置中的芯吸区的其它细节可以参见专利公开US2005/0042766和US2006/0239859，它们二者通过引用以它们的整体并入本文。芯吸区也参见2012年1月20日提交的题目为“Controlling Fluid Flow Through AnAssay Device”的共同未决的专利申请(申请号61/588772，代理人案卷号CDS5112USPSP；第一发明人：James Kanaley)，该专利以引用方式全文并入本文。如上所述，小型化测定装置的一个缺点是减少的总测定流动时间，这会减少在所述试剂区和所述检测区中试剂和样品之间的相互作用(诸如在反应区或检测区中的结合)的接触时间。用于增加总测定流动时间的一个优选实施方案是改变所述芯吸区。如上面所指出的，所述芯吸区提供毛细管力以移动所述液体穿过所述检测区并离开。通过改变所述芯吸区的构型可控制该过程发生的快慢。一个特别优选的实施方案使用这样的芯吸区：其形状为矩形，并且所述矩形的较长侧边在流动方向延伸。与具有相同长度侧边的芯吸区相比，这会减小所述测定装置中的压力梯度，所述压力梯度会降低液体样品的流速。芯吸区的其它细节可以参见题目为“Controlling FluidFlow Through An Assay Device”的共同未决的专利申请(申请号61/588772，代理人案卷号CDS5112USPSP)。用于增加总测定流动时间的任意方法可用于本发明的该方面并且可包括降低的流动路径宽度、在流动路径中设置屏障以减慢流动等。
根据本发明的另一个方面，发明人已发现，可如下使试剂溶解时间最大化：增加所述试剂区中的试剂材料的量，诸如在题目为“Assay DeviceHaving Multiple Reagent Cells”的共同未决的申请(如上所述)中所述，通过拆分试剂材料，即使与常规大小的测定装置相比，总流动时间减少。更令人惊奇地，发明人已发现，可使所需的洗液的量最小化，同时仍然维持所需的性能。图8显示了2个测定装置的对比，其中一个测定装置(条A-R2.202)具有0.5mm流动通道宽度，另一个测定装置(条B-R2.09)具有1.0mm流动通道宽度。如图8所示，与具有更狭窄的流动通道的测定装置(条A)(即，流动时间刚刚低于8分钟)相比，具有更宽流动通道的测定装置(条B)具有更短的总流动时间(即，刚刚超过6分钟)，这符合预期。但是，由条B描绘的测定装置的试剂溶解时间稍微大于由条A描绘的测定装置的试剂溶解时间。下述令人惊奇的发现使这成为可能：可降低洗液与总流动时间的比率，同时仍然维持足够的测定性能。
优选地，包括所述样品添加区、所述检测区和所述芯吸区在内的整个流动路径包括突出物，所述突出物相对于基质基本上垂直，并且具有能够在所述流动路径中建立样品的侧向流的高度、直径和倒易间隔。
在任一个上述实施方案中，所述装置优选地是一次性的测定装置，所述测定装置可被包含在外壳中以便于操作和保护。如果所述测定装置被包含在这样的外壳中，所述外壳将优选地包括用于给所述测定装置添加样品的孔。
本发明的测定装置可与用于读取在本发明的测定装置上进行的测定的结果的装置(读数器)一起使用。所述读数器包括：用于读取由检测元件发射或反射的信号的装置诸如光检测器，和用于计算所述信号和显示结果的装置诸如微处理器，所述微处理器可被包括在集成式读数器内或在单独的计算机上。合适的读数器参见例如US2007/0231883和美国专利号7,416,700，它们二者均以引用方式全文并入本文。
另一个实施方案是读取在测定装置上进行的测定的结果的装置，其中所述装置包括检测器，所述检测器能够读取从存在于所述测定装置的规定位置上的至少一个检测元件发射或反射的信号。在上述实施方案中的任一个中，读数优选地选自颜色、荧光、放射性或酶活性的检测和/或定量。
本发明的另一个方面涉及一种为了检测一种或更多种目标分析物而对液体样品进行测定的方法。将疑似含有所述目标分析物的液体样品沉积在所述测定装置的样品添加区上，诸如穿过所述装置的外壳中的孔，或者就手指针刺采血而言，通过使手指直接触到所述样品添加区上再离开。所述样品通过毛细管作用移动穿过任选的过滤器并进入试剂区，其中所述样品溶解所述试剂材料。在一个优选的实施方案中，就夹心型测定而言，使样品与检测元件直接地或间接地(诸如通过抗体)反应。随着样品流入检测区，所述具有溶解的试剂羽流的样品流动远离所述试剂区。
接着，所述样品通过毛细管作用移动进入所述检测区，其中所述试剂羽流基本上跨越检测区的宽度延伸。在一个优选的实施方案中，所述试剂羽流跨越检测区宽度的至少80％和更优选至少90％延伸。在所述检测区中，生成代表分析物或对照物的信号。在一个优选的实施方案中，所述样品或一种或多种具有检测元件的试剂被捕获在所述检测区中，诸如通过在所述检测区的表面上的抗体并生成代表分析物或对照物的存在情况或浓度的信号。然后使用如上所述的读数器或检测仪器读取由所述检测区生成的信号(诸如通过读取由所述检测元件生成的信号)以确定分析物或对照物的存在情况或浓度。所述样品从所述检测区移动进入芯吸区。所述读数器可在所述样品已经移动穿过所述检测区之后立即地或在短时间内读取所述信号。并且，在样品穿过装置以后，可进行一次或更多次冲洗，以冲洗任何未结合的检测元件离开所述检测区。
根据本发明的一个实施方案的方法、测定装置和读数器具有许多优点，大部分与提高的免疫化学反应的反应动力学和增加的测定灵敏度有关。
应当理解，本发明不限于本文所示的具体实施方案。提供下面的实施例用于例证目的，并且无意限制本发明的范围，因为本发明的范围仅受随附权利要求及其等同方案限制。
实施例
实施例1
使用由Zeonor(Zeon，日本)制成的塑料基质芯片，其具有在表面上的氧化葡聚糖，所述氧化葡聚糖用于通过希夫碱偶联而共价地固定化蛋白。沉积荧光地标记的抗-NT-proBNP单克隆抗体，并干燥，以建立试剂区。沉积抗-NT-proBNP单克隆抗体，并干燥，以建立检测区。将少量Triton X-45沉积在所述装置上以增加样品的润湿性以实现更好的毛细管流。将掺入NT-proBNP的血清加入所述装置的样品区，微柱阵列的毛细管作用分配所述样品穿过流动通道进入芯吸区。在低体积芯片设计R2.02、R2.04、R2.09和R3.16上，采用15微升的样品体积。R1.02芯片设计是意图与200微升全血一起使用的对照芯片。在该实施例中，使用45微升血清测试R1.02芯片。典型的测定时间是约10分钟。在原型线照射的荧光扫描仪中记录所述检测区中的荧光标记的复合物的信号强度。结果显示在上述的图6-8中。
图9A显示了使用一个试剂池的试剂羽流宽度。图9B显示了在所述检测区中产生的信号的宽度。图9C显示了根据本发明使用2个试剂池的试剂羽流宽度。图9A和9C清楚地表明，多个试剂池会提供比单个试剂池明显更宽的羽流。图9B和9D表明，多个试剂羽流会提供更宽的在所述检测区中产生的信号，其转化成更多的由仪器读取的信号。
实施例2
使用由Zeonor(Zeon，日本)制成的塑料基质测定装置，其具有两个试剂池和1mm检测区宽度，并且具有在表面上的氧化葡聚糖，所述氧化葡聚糖用于通过希夫碱偶联而共价地固定化蛋白。沉积荧光地标记的抗-降钙素原单克隆抗体，并干燥，以建立试剂区。沉积抗-降钙素原单克隆抗体，并干燥，以建立检测区。将少量Triton X-45沉积在所述装置上以增加样品的润湿性以实现更好的毛细管流。在该实施例中，将25微升含有降钙素原的全血施加于过滤器上，后者与所述测定装置的样品添加区接触。将血浆从所述过滤器转移进所述样品添加区中，然后通过毛细管力移动穿过流动路径到达芯吸区。通过目检监测流体流，并在流体流锋线填充芯吸区的20％时，将10微升含有0.01M磷酸盐缓冲液、0.0027M氯化钾、0.137M氯化钠、1％牛血清白蛋白和0.1％triton X-100的冲洗流体加入试剂添加区中。在确定所述芯吸区被完全填充以后，立即将所述测定装置插入荧光读数器中。测量在检测区内的荧光信号，并确定每个样品的响应曲线下峰面积。从正常供体新鲜收集全血样品到肝素锂试管中。将含有10μg/mL降钙素原的浓缩血清样品加入全血的等分试样中，以建立含有0、0.4、5、20和35ng/mL降钙素原的样品。图10描绘了每个样品的5份重复结果的平均峰面积相对于降钙素原浓度的关系。图10证实，使用小样品尺寸(即，25μL全血/10μL冲洗)会在宽分析物浓度范围内提供令人满意的结果。
实施例3
使用由Zeonor(Zeon，日本)制成的塑料基质测定装置，其具有两个试剂池和1mm检测区宽度，并且具有在表面上的氧化葡聚糖，所述氧化葡聚糖用于通过希夫碱偶联而共价地固定化蛋白。沉积荧光地标记的抗-降钙素原单克隆抗体，并干燥，以建立试剂区。沉积抗-降钙素原单克隆抗体，并干燥，以建立检测区。将少量Triton X-45沉积在所述装置上以增加样品的润湿性，以实现更好的毛细管流。在该实施例中，将35μl含有降钙素原的全血施加于过滤器上，所述过滤器与所述测定装置的样品添加区接触。将血浆从所述过滤器转移进入所述样品添加区中，然后通过毛细管力移动穿过流动路径到达芯吸区。通过目检监测流体流，并在确定所述芯吸区被完全填充以后，立即插入荧光读数器中。测量在检测区内的荧光信号，并确定每个样品的响应曲线下峰面积。从正常供体新鲜收集全血样品到EDTA试管中。将含有10μg/mL降钙素原的浓缩血清样品加入全血的等分试样中，以建立含有0、0.4、5和20ng/mL降钙素原的样品。图11描绘了每个样品的3份重复结果的平均峰面积相对于降钙素原浓度的关系。图11证实，使用小样品尺寸(即，35μL全血)，会在宽分析物浓度范围内提供令人满意的结果。会在宽分析物浓度范围内提供令人满意的结果。
其它实施方案：
1.一种测定装置，其包括：液体样品区；含有试剂材料的试剂区，所述试剂区位于所述样品添加区的下游并与所述样品添加区流体连通；与所述试剂区流体连通检测区，其中所述检测区具有基质和突出物，所述突出物从所述基质基本上竖直地伸出，其中所述突出物具有高度、横截面以及限定突出物之间的毛细管间隙的彼此间距，所述间隙能够产生与基质表面平行的毛细管流；其中所述装置能够在所述检测区中建立包含液体样品和溶解的试剂的试剂羽流，其中所述试剂羽流的宽度基本上跨所述检测区宽度延伸；和与所述检测区流体连通的芯吸区，所述芯吸区具有接收从所述检测区流出的液体样品的能力。
2.如在实施方案1中公开的测定装置，其中所述试剂材料是标记的试剂材料，所述装置能够建立包含溶解的标记的试剂的试剂羽流，并且所述检测区具有与其结合的捕获元件。
3.如在实施方案1中公开的测定装置，其中所述装置能够建立试剂羽流，所述试剂羽流基本上跨越检测区宽度的至少80％，更优选90％，和最优选100％延伸。
4.如在实施方案1中公开的测定装置，其中所述检测区的宽度是0.7-1.5mm。
5.如在实施方案4中公开的测定装置，其中所述检测区的宽度是0.9-1.2mm。
6.如在实施方案1中公开的测定装置，其中所述测定是竞争性测定。
7.如在实施方案1中公开的测定装置，其中所述装置能够使所述试剂材料的至少一部分与液体样品中的分析物结合。
8.如在实施方案7中公开的测定装置，其中所述测定是夹心测定。
9.如在实施方案1中公开的测定装置，其中所述试剂区包括：至少2个试剂池，所述试剂池含有试剂材料并设置在所述试剂区中，使得每个试剂池经历来自所述样品添加区的样品的基本上相同的流动条件，其中所述试剂池将来自所述样品添加区的样品流分成多个流动流，和设置在所述试剂区下游的一个或多个流动控制元件，所述流动控制元件将所述多个流动流合并成更少的流动流。
10.如在实施方案8中公开的测定装置，其中所述至少2个试剂池对称地设置在所述试剂区中。
11.如在实施方案8中公开的测定装置，其中所述元件设置成，使得每个流动流遭受基本上相同的流动阻力。
12.如在实施方案1中公开的测定装置，其中所述测定装置的总面积为≤900mm2。
13.如在实施方案12中公开的测定装置，其中所述测定装置的总面积为≤700mm2。
14.如在实施方案1中公开的测定装置，其中所述测定装置是矩形，并且每侧的尺寸为≤30mm。
15.如在实施方案14中公开的测定装置，其中所述测定装置是矩形，并且尺寸为大约≤24×28mm。
16.如在实施方案1中公开的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤50μl的样品大小。
17.如在实施方案16中公开的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤40μl的样品大小。
18.如在实施方案17中公开的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤35μl的样品大小。
19.如在实施方案18中公开的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤25μl的样品大小。
20.如在实施方案1中公开的测定装置，其中所述芯吸区的形状为矩形，并且所述矩形的较长侧边在流动方向延伸，由此与具有相同长度侧边的芯吸区相比，减小所述测定装置中的压力梯度，所述压力梯度会降低液体样品的流速。
21.一种对液体样品进行测定以检测一种或更多种目标分析物的方法，所述方法包括下述步骤：提供液体样品添加区，其用于接收液体样品；提供含有试剂材料的与样品添加区流体连通的试剂区；提供与所述试剂区流体连通的检测区，所述检测区具有与其结合的捕获元件，其中所述检测区具有基质和突出物，所述突出物从所述基质基本上竖直地伸出，其中所述突出物具有高度、横截面以及限定突出物之间的毛细管间隙的彼此间距，所述间隙能够产生与基质表面平行的毛细管流；提供与捕获区流体连通的芯吸区，所述芯吸区具有接收从所述检测区流出的液体样品的能力；将样品分配到所述样品区上，因此所述样品通过毛细管作用从所述样品区流出并进入所述试剂区，其中所述样品溶解所述试剂材料，并形成包含液体样品和溶解的试剂的试剂羽流；通过毛细管作用，使所述样品/试剂羽流流入所述检测区，其中所述试剂羽流的宽度基本上跨越检测区的宽度延伸，其中生成代表分析物或对照物的存在情况或浓度的信号；和读取在所述检测区中生成的信号以确定一种或更多种分析物的存在情况或浓度。
22.如在实施方案21中公开的方法，其中试剂材料包含检测元件，所述检测区具有与其结合的捕获元件，并且溶解的试剂材料的至少一部分与所述样品中的分析物反应。
23.如在实施方案21中公开的方法，其中所述试剂羽流跨越检测区宽度的至少80％，更优选90％延伸。
24.如在实施方案21中公开的方法，其中所述测定是竞争性测定。
25.如在实施方案21中公开的方法，其中所述测定是夹心型测定。
26.如在实施方案21中公开的方法，其中所述分析物或一种或多种具有检测元件的试剂被所述检测区中的捕获元件捕获，并检测代表分析物或对照物的存在情况或浓度的信号。
27.如在实施方案26中公开的方法，其中所述捕获元件包括在所述检测区的表面上的抗体。
28.如在实施方案21中公开的方法，其中所述样品从所述检测区移动并进入所述芯吸区，并且可在所述样品已经移动穿过所述检测区之后立即地或在短时间内读取所述信号。
29.如在实施方案26中公开的方法，其中在样品穿过装置以后，可进行一次或更多次冲洗，以冲洗任何未结合的检测元件离开所述检测区。
30.如在实施方案21中公开的方法，其中所述测定装置的总面积为≤900mm2。
31.如在实施方案30中公开的方法，其中所述测定装置的总面积为≤625mm2。
32.如在实施方案21中公开的方法，其中所述测定装置是正方形，并且每侧的尺寸为≤30mm。
33.如在实施方案32中公开的方法，其中所述测定装置是正方形，并且每侧的尺寸为≤25mm。
34.如在实施方案21中公开的方法，其中所述样品大小为≤50μl。
35.如在实施方案34中公开的方法，其中所述样品大小为≤25μl。
36.一种测定装置，其包括：液体样品区；含有试剂材料的试剂区，所述试剂区位于所述样品添加区的下游并与所述样品添加区流体连通；与所述试剂区流体连通的检测区，其中所述检测区具有基质和突出物，所述突出物从所述基质基本上竖直地伸出，其中所述突出物具有高度、横截面以及限定突出物之间的毛细管间隙的彼此间距，所述间隙能够产生与基质表面平行的毛细管流；在所述检测区中的试剂羽流，所述试剂羽流包括液体样品和溶解的试剂，其中所述试剂羽流的宽度基本上跨越所述检测区宽度延伸；和与捕获区流体连通的芯吸区，其具有接收从所述检测区流出的液体样品的能力。
37.如在实施方案36中公开的测定装置，其中所述试剂材料是标记的试剂材料，所述试剂羽流包含溶解的标记的试剂，并且所述检测区具有与其结合的捕获元件。
38.如在实施方案36中公开的测定装置，其中所述试剂羽流基本上跨检测区宽度的至少80％，更优选90％，和最优选100％延伸。
39.如在实施方案36中公开的测定装置，其中所述所述试剂材料的至少一部分与液体样品中的分析物结合。
40.如在实施方案36中公开的测定装置，其中所述测定装置的总面积为≤900mm2。
41.如在实施方案40中公开的测定装置，其中所述测定装置的总面积为≤700mm2。
42.如在实施方案36中公开的测定装置，其中所述测定装置是矩形，并且每侧的尺寸为≤30mm。
43.如在实施方案42中公开的测定装置，其中所述测定装置是矩形，并且尺寸为大约≤24×28mm。
44.如在实施方案36中公开的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤50μl的样品大小。
45.如在实施方案44中公开的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤40μl的样品大小。
46.如在实施方案45中公开的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤35μl的样品大小。
47.如在实施方案46中公开的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤25μl的样品大小。
48.如在实施方案47中公开的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤15μl的样品大小。
49.如在实施方案35中公开的方法，其中所述样品大小为≤15μl。
48.如在实施方案19中公开的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤15μl的样品大小。
本领域技术人员会明白，除明确描述的变化和修改以外，本文描述的本发明及其实施方案可以变化和修改。应当理解，本发明包括所有这类变化和修改。本发明还包括在本说明书中单独地或共同地提及的所有步骤和特征，以及任何两个或更多个所述步骤或特征的任何组合和全部组合。
题目为“Assay Device Having Multiplexing”的共同未决申请(申请号61/588779，代理人案卷号CDS5113USPSP；第一发明人：SueDanielson)，题目为“Assay Device Having Multiple Reagent Cells”的共同未决申请(系列号61/588738，代理人案卷号CDS5104USPSP，第一发明人：Zhong Ding)，题目为“Assay Device Having Uniform Flow AroundCorners”的共同未决申请(申请号61/588745，代理人案卷号CDS5110USPSP，第一发明人：James Kanaley)，题目为“Controlling FluidFloW Through An Assay Device”的共同未决申请(申请号61/588772，代理人案卷号CDS5112USPSP，第一发明人：James Kanaley)，和题目为“Assay Device Having Controllable Sample Size”的共同未决申请(申请号61/588899，代理人案卷号CDS5114USPSP，第一发明人：Ed Scalice)，都于2012年1月20日提交，这些专利以引用方式全文并入本文。

Claims (20)

1. 一种测定装置，包括：
液体样品区；
含有试剂材料的试剂区，所述试剂区位于所述样品添加区的下游并与所述样品添加区流体连通；
与所述试剂区流体连通的检测区，其中所述检测区具有基质和突出物，所述突出物从所述基质基本上竖直地伸出，其中所述突出物具有限定突出物之间的毛细管间隙的高度、横截面以及彼此间距，所述间隙能够产生与所述基质表面平行的毛细管流；
其中所述装置能够在所述检测区中建立包含液体样品和溶解的试剂的试剂羽流，其中所述试剂羽流的宽度基本上跨越所述检测区宽度延伸；和
与所述检测区流体连通的芯吸区，所述芯吸区具有接收从所述检测区流出的液体样品的能力。
2. 根据权利要求1所述的测定装置，其中所述试剂材料是标记的试剂材料，所述装置能够产生包含溶解的标记的试剂的试剂羽流，并且所述检测区具有与其结合的捕获元件。
3. 根据权利要求1所述的测定装置，其中所述装置能够产生试剂羽流，所述试剂羽流跨越所述检测区宽度的至少80%延伸。
4. 根据权利要求1所述的测定装置，其中所述检测区的宽度为0.7-1.5mm。
5. 根据权利要求1所述的测定装置，其中所述试剂区包括至少两个试剂池，所述至少两个试剂池含有试剂材料并布置在所述试剂区中，使得每个试剂池经历来自所述样品添加区的样品的基本上相同的流动条件，其中所述试剂池将来自所述样品添加区的样品流分成多个流动流，和
设置在所述试剂区下游的一个或多个流动控制元件，所述一个或多个流动控制元件将所述多个流动流合并成更少的流动流。
6. 根据权利要求1所述的测定装置，其中所述测定装置的总面积为≤900mm2。
7. 根据权利要求1所述的测定装置，其中所述测定装置为矩形，并且每侧的尺寸为≤30mm。
8. 根据权利要求1所述的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤50μl的样品大小。
9. 根据权利要求8所述的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤25μl的样品大小。
10. 一种对液体样品进行测定以检测一种或更多种目标分析物的方法，所述方法包括以下步骤：
提供液体样品添加区以用于接收所述液体样品；
提供含有试剂材料的与样品添加区流体连通的试剂区；
提供与所述试剂区流体连通的检测区，其具有与其结合的捕获元件，其中所述检测区具有基质和突出物，所述突出物从所述基质基本上竖直地伸出，其中所述突出物具有限定突出物之间的毛细管间隙的高度、横截面以及彼此间距，所述间隙能够产生与所述基质表面平行的毛细管流；
提供与所述检测区流体连通的芯吸区，其具有接收从所述检测区流出的液体样品的能力；
将所述样品分配到所述样品区上，由此所述样品通过毛细管作用从所述样品区流出并进入所述试剂区，其中所述样品溶解所述试剂材料并形成包含液体样品和溶解的试剂的试剂羽流；
通过毛细管作用，使所述样品/试剂羽流流入所述检测区，其中所述试剂羽流的宽度基本上跨越所述检测区的宽度延伸，其中生成代表分析物或对照物的存在情况或浓度的信号；和
读取在所述检测区中生成的信号以确定一种或更多种分析物的存在情况或浓度。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中试剂材料包含检测元件，所述检测区具有与其结合的捕获元件，并且所述溶解的试剂材料的至少一部分与所述样品中的分析物反应。
12. 根据权利要求10所述的方法，其中所述试剂羽流跨越检测区宽度的至少80%延伸。
13. 根据权利要求10所述的方法，其中所述分析物或一种或多种具有检测元件的试剂被所述检测区中的捕获元件捕获，并检测代表分析物或对照物的存在情况或浓度的信号。
14. 根据权利要求10所述的方法，其中所述测定装置的总面积为≤900mm2。
15. 根据权利要求10所述的方法，其中所述测定装置为正方形，并且每侧的尺寸为≤30mm。
16. 根据权利要求10所述的方法，其中所述样品大小为≤50μl。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述样品大小为≤25μl。
18. 一种测定装置，包括：
液体样品区；
含有试剂材料的试剂区，所述试剂区位于所述样品添加区的下游并与所述样品添加区流体连通；
与所述试剂区流体连通的检测区，其中所述检测区具有基质和突出物，所述突出物从所述基质基本上竖直地伸出，其中所述突出物具有限定突出物之间的毛细管间隙的高度、横截面以及彼此间距，所述间隙能够产生与所述基质表面平行的毛细管流；
在所述检测区中的试剂羽流，所述试剂羽流包含液体样品和溶解的试剂，其中所述试剂羽流的宽度基本上跨越所述检测区的宽度延伸；和
与所述检测区流体连通的芯吸区，所述芯吸区具有接收从所述检测区流出的液体样品的能力。
19. 根据权利要求18所述的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤50μl的样品大小。
20. 根据权利要求19所述的测定装置，其中所述测定装置能够使用≤25μl的样品大小。
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