CN103975242A - 电子侧流测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种针对测试分子的侧流测试装置，包括：测试条带，用于远离采样区域朝向吸收区域传送分析物，在测试条带中并且远离采样区域的测试区域，测试区域用于利用与测试分子结合或与测试分子的结合物缀合的分子来起作用；感测测试电容器，具有横跨至少部分地与测试区域对齐的测试条带延伸并且与测试条带物理隔离的电极；参考测试电容器，具有横跨测试条带延伸并且与测试条带物理隔离的电极；以及电子电路，配置为测量感测测试电容器与参考测试电容器之间的时间相关的电容差。还公开了一种执行侧流测试的方法以及测试系统，具体地怀孕测试系统。

Description

电子侧流测试装置和方法

技术领域

本发明涉及执行侧流测试的侧流测试装置和方法。本发明还涉及测试系统，例如怀孕测试系统。

背景技术

传统的侧流测试设备包括伸长膜，样品分析物沿着伸长膜流动。样品分析物可以包含或可以不包含感兴趣浓度级的测试分子。典型地，在特定测试区域，将分子浸渍有所述膜，选择这些分子是因为这些分子可以与测试分子或者与可以与测试分子结合的标记物分子相互作用。浸渍的分子典型地是生物受体。样品分析物中存在感兴趣浓度级的或感兴趣浓度级以上的测试分子导致了测试线处标记的累积。假定标记物是光学活性的，那么一旦在测试线处累积了足够高浓度的标记物，测试设备的用户就可以观察到该现象。典型地将测试区域限定为测试线，所述测试线横跨膜延伸，但并不沿着膜显著延伸，因此具有以下维度：膜宽度(横跨膜)×～0.5-1.5mm(典型地1mm)(沿着膜)。

为了避免错误-否定结果(或在一些示例中是错误肯定，如以下将关于竞争化验结果来描述的)，侧流测试通常包括控制线，在控制线处标记物分子也可以累积。在控制线处存在视觉变化使得可以确认沿侧流测试设备的充分流动。

为了降低用户肉眼检查的内在主观性，提出将肉眼检查替换成集成光学系统。在国际专利申请公开WO2009/144507A1中公开了这种光学侧流测试系统，其使用LED作为光源并使用光电二极管作为光学测试器件。

国际专利申请公开WO02/10754公开了一种化验设备，包括提供分析物定量测量的装置，其中仪表用涂有聚合物的电极来确定测试条带区域的电容的增加，其中电容的变化与边界标记的目标分析物的量直接相关，因此与患者患者样品中目标分析物的量直接相关。

发明内容

根据第一方面，提供了一种针对测试分子的侧流测试装置，包括：测试条带，用于从采样区域向吸收区域传送分析物，在测试条带具有横跨所述测试条带并且远离采样区域的测试线，测试线利用与测试分子结合或与测试分子的缀合物缀合的分子来官能化；感测测试电容器，具有横跨测试条带延伸的至少部分地与测试区域对齐的电极；参考测试电容器，具有横跨测试条带延伸的电极；以及电子电路，配置为测量感测测试电容器与参考测试电容器之间的时间相关的电容差。测试区域可以是横跨测试条带延伸的测试线，并且测试电容器的电极可以与测试线纵向对齐并且至少部分地横跨测试条带延伸。将认识到，在使用中，电极不会与正在传送通过测试条带的液体直接电接触，而是在二者之间存在电绝缘。例如可以通过将电极与测试条带物理隔离，例如通过在柔性箔的远离条带的一侧形成电极或者在柔性箔的层之间嵌入电极来设置这种隔离。在非限制性的后一种情况下，可以至少部分地在测试条带内嵌入具有电绝缘柔性箔套管的电极。

在实施例中，存在以下至少一种：感测测试电容器的电极均在条带的同侧；并且参考测试电容器的电极均在条带的同侧。因此，可以在用作测试条带背板或基板的柔性箔上或柔性箔中形成电极。这可以用于感测测试电容器或参考测试电容器或两者。这是一种特别简单的装置。在其他实施例中，电容器的电极可以是在测试条带任一侧的电极。那么测试区域中标记物分子的累积可以直接改变电极(即，电容器导电极板)之间的材料的介电常数，并且相较于两个电极在条带同侧的装置使电容发生相对更大的改变，尽管在测试条带的相对侧设置电极的物理布局可能更复杂。

在实施例中，感测测试电容器的电极和参考测试电容器的电极包括柔性箔中的导电迹线，所述柔性箔配置为提供电极与条带之间的电隔离。

在实施例中，所述电子电路还配置为在多个频率下测量感测测试电容器和参考测试电容器中的至少一个的电容。通过在不同频率下测量，具体地，通过在合适的频率范围上进行扫频，可以确定使电容测量的信噪比最优的频率。

在实施例中，测试条带还包括用于以不同分子来官能化的控制区域，并且所述侧流测试装置还包括：感测控制电容器，具有横跨至少部分与控制区域对齐的测试条带延伸的电极并且横跨测试条带延伸的电极；以及参考控制电容器，具有横跨测试条带延伸的电极；其中所述电子电路还配置为测量感测控制电容器与参考控制电容器之间的时间相关的电容差。横跨条带延伸的电极可以横跨测试条带的整个宽度延伸，或者可以仅横跨宽度的一部分延伸，也可以延伸超出测试条带的边缘。

在实施例中，所述电子电路还配置为根据感测控制电容器与参考控制电容器之间的时间相关的电容差以及感测测试电容器与参考测试电容器之间的时间相关的电容差，来确定体积流率。

在实施例中，测试条带包括具有孔隙率的膜，所述孔隙率按体积在66％和84％之间。这对于常用的硝化纤维膜是典型的，然而也可以使用孔隙率高达或甚至超过96％的其他膜。高孔隙率允许横向沿测试条带的高体积流率，因为对流动的阻碍非常小。

在实施例中，侧流测试装置还包括：数据显示器，用于显示来自电子电路的数据。因此，该装置可以是自给的并且由用户直接读取的；在实施例中，侧流测试装置还包括：通信电路，用于从电子电路向外部装置传送数据。通信可以是有线的或无线的，并且可以按照私有格式或者依据已知的标准化通信协议来进行。那么，数据可以被用户读取；可以应用其他数据处理；可以将数据进一步传输至数据聚集器或者例如健康专家以用于进一步分析或诊断；或者可以将数据直接存档到患者的医疗记录里。还可以应用以上内容的组合，例如但不限于，可以将单元上的读出器与从电子电路向外部设备的通信相结合，并由此到医疗专家的计算机，以用于进一步的分析和/或患者的跟踪。侧流测试装置还可以包括电池或其他能量存储装置。这种电池可以允许侧流测试装置存储数据或测试结果，例如以用于稍后的显示、分析或传输，无论是有线的或无线的。在无线传输的情况下，传输用的电力可以由接收设备来提供，甚至是在数据处理的实施例中。装置可以包括其他功能。例如但不限于，装置可以包括用于加日期戳或时间戳以指示测试时刻以及提供保存期限指示以确认是否在规定时间窗内执行了测试的电路或装置。可以向测试数据添加唯一或其他标识符，以将其个性化、加密或提供进一步的数据安全性。在其他实施例中，可以包含用于测量或检查可能影响测试结果的环境条件(如，温度或湿度)的功能。

根据另一方面，提供了一种怀孕测试系统，包括上述侧流测试装置。

在实施例中，所述测试条带具有横跨所述测试条带并且远离采样区域的另外的测试线，所述另外的测试线用于与另外的测试分子结合的另外分子来官能化；所述侧流测试还包括：另外的感测测试电容器，具有与测试线纵向对齐并且横跨测试条带延伸的电极；另外的参考测试电容器，具有横跨测试条带延伸的电极；其中所述电子电路还配置为测量另外的感测测试电容器与所述另外的参考测试电容器之间的时间相关的电容差。因此，根据实施例的侧流测试装置能够测试多于一种类型的测试分子。这在以下情况下尤为有用：想要筛选多个不同测试分子；或者单个测试分子不能提供对例如特定医疗状况的强指示，但是多种类型分子中每一种分子的存在以组合形式考虑时提供了更强指示。在传统的侧流测试装置中，需要多个装置或更复杂的测试结构，例如需要复杂的光学路由或多个光电子部件。在实施例中，通过只复制一些特征，例如仅另外的测试线、电容器对和电路的附加输入，侧流测试可以变成复用的测试或复用的化验，具有附加复杂度或成本限制。

根据另一方面，提供了一种用于监测生物液体中目标分子或多个不同目标分子的浓度的测试系统，包括上述侧流测试装置。目标分子可以是来自由以下项目构成的集合的相应的一个或多个分子：DNA、蛋白质、酶、肽、细胞、细菌、小分子和激素。

根据另一方面，提供了一种使用侧流测试装置的方法，所述侧流测试装置包括：测试条带，具有朝向吸收储存器区域的采样区域，所述测试条带具有横跨所述测试条带并且远离采样区域的测试线，所述测试线用于与测试分子结合的分子来官能化；感测测试电容器，具有与测试线纵向对齐并且横跨测试条带延伸的电极；参考测试电容器，具有横跨测试条带延伸的电极；以及电子电路；所述方法包括：从采样区域向吸收区域传送分析物；测量感测测试电容器与参考测试电容器之间的电容差；以及根据电容差来确定测试分子的浓度。

在实施例中，所述测试条带还包括以不同分子来官能化的控制线，所述侧流测试装置还包括：感测控制电容器，具有与测试线纵向对齐并且横跨测试条带延伸的电极；以及参考控制电容器，具有横跨测试条带延伸的电极；所述方法还包括：测量感测控制电容器与参考控制电容器之间的电容差；以及根据感测控制电容器和参考控制电容器之间时间相关的电容差以及感测测试电容器与参考测试电容器之间的时间相关的电容差，来确定体积流率。

如本领域技术人员熟知的，测试过程可以包括标记阶段，在标记阶段中分析物与抗体结合，抗体上具有标记。该过程可以使用不同种类标记中的任何一种，例如无机微粒，包括诸如金、银、碳等金属、诸如氧化钽、氧化铁、氧化硅等氧化物以及诸如聚苯乙烯等有机微粒。电容性信号灵敏度通常将取决于与样品介质相比较而言微粒的介电特性。标记阶段还可以通过缀合物焊盘发生在测试设备中，其中缀合物包括标记，如以下将更详细描述的；或者标记阶段可以发生在将分析物引入侧流测试装置之前。

从以下描述的实施例中将了解本发明的这些和其他方面，参考以下描述的实施例来阐述本发明的这些和其他方面。

附图说明

参考附图，将仅以示例的方式来描述本发明的实施例，附图中：

图1示出了传统侧流测试装置的剖面示意图；

图2示出了具有数字读数的侧流测试系统的外形；

图3在图3(a)示出了直接免疫测定侧流测试的示意图，在图3(b)示出了竞争免疫测定侧流测试的示意图；

图4示出了根据实施例的侧流测试装置的一部分的分解图；

图5示出了根据其他实施例的侧流测试装置的一部分的分解图；

图6示出了用于感测的电极结构和参考电容器的示例；

图7图在7(a)至图7(e)分别示出了测试期间在不同时刻针对测试线和控制线的Δ-C；

图8示出了电容器的测试控制对的交替结构；以及

图9示出了电容器的测试控制对的另一种结构装置，该结构包括环境电容器对。

应注意，附图是示意性的，而不是按比例绘制的。为了使附图清楚并且方便观看，将这些图的一些部分的相对尺寸和比例以放大或缩小的形式示出。在修改的不同实施例中，相同的附图标记通常用于表示相应或类似的特征。

具体实施方式

图1示出了传统侧流测试设备100的剖面示意图。该设备具有底部外壳10和顶部外壳20，以纵向剖面图的形式示出。顶部外壳20中有三个端口。朝向装置的一端放置的第一端口22是样品端口，从而可以将诸如尿液之类的样品液体引入到设备中。其他两个端口24和26位于样品端口22的远处，用于观看测试结果，如以下将描述的。在设备内部有样品垫30，用于容纳通过样品端口22引入到设备中的样品。与样品垫30接触的是缀合物垫40。将缀合物分子浸渍缀合物垫40。进而，缀合物垫40与测试条带50接触，测试条带50采用膜的形式。测试条带是伸长条带，典型地可以宽度为5mm或3mm，长度在5cm和15cm之间，通常沿着设备延伸，在使用时使得能够侧流，即沿着设备的样品流动。在测试条带的与样品端口相反的一侧，测试条带与吸收垫60接触。吸收垫60起到废物槽或储存器的作用，用于容纳沿测试条带侧向流动的液体。测试线52和控制线54在沿着测试条带的半途，并且分别在端口24和26的下方。测试线52和控制线54用于确定测试结果，如以下将参考图3来描述的。

在目的在于测试尿液中是否存在特定分子的侧流测试设备的情况下，该设备的物理形式通常例如为使用户在排尿时方便拿着。设备可以方便手持的需求迫使对设备的厚度和宽度有最小需求：相反地，可以存在以下竞争需求：最小化材料单(这提供了对于设备厚度和宽度的向下压力)和在缀合物垫40、测试线52和控制线54中提供足够的量以提供充分的灵敏度(提供了对尺寸的更低限制)。

图1所示的设备设计用于视觉观察：也就是说，用户在测试结束时观察测试线和控制线两者，如以下将更详细描述的。

然而已知视觉观察是主观行为，在一些环境下发现有四分之一的测试结果是用户错误读取的。

为了解决该问题，开发了测试结果的数字读出。图2示出了具有数字读出器的侧流测试系统200的外形。图2所示的设备通常是伸长的，类似于图1所示的设备。设备的具有样品端口的一端示为被盖子210覆盖。朝向设备的另一端示出的是数字读出器220。在这样的设备中，测试线52和控制线54的彩色对比视觉观察被替换成光学检测系统，所述光学检测系统包括诸如LED的一个或多个光源以及诸如光电二极管(未示出)的一个或多个检测器。典型地，LED和光电二极管位于膜50两侧，光从LED发出，通过膜，被光电二极管接收。光衰减可归因于测试线和控制线的不透明性，然后归因于膜自身吸收，因此可以看作是线的不透明性的度量。在备选实施例中，LED和光电二极管可以在膜的同一侧，测量由于测试(或控制)线上标记物分子的累积而导致的表面反射的减小。

图3在图3(a)示出了直接免疫测定侧流测试的示意图，在图3(b)示出了竞争免疫测定侧流测试的示意图。将认识到，实施例不限于这些类型的侧流测试，而是可以用在其他类型的侧流测试中，例如但不限于替换化验。图3(a)示出了对于直接免疫测定侧流测试而言在测试期间的三个时刻沿着测试条带的反应的示意图。在最上面的示意图中，将样品分析物引入到样品端口中。如所示的，分析物包含特定浓度的特定分子320-测试分子。在针对怀孕的侧流测试的情况下，分子320可以是已知在怀孕妇女的尿液中存在并且在没有怀孕的妇女的尿液中不存在的特定蛋白质。将特定类型的标记物分子330浸渍缀合物垫40。标记物分子330被选择为与测试分子320结合并且是光学活性的。早期的标记物分子是有机标记物，如聚苯乙烯珠。当前使用的标记物分子典型地包括金纳米微粒，因为发现金纳米微粒即是光学活性的并且随时间稳定。除了这种胶体金标记之外，还已知使用胶体碳和脂质体，尽管已发现后者具有稳定性问题。应注意，标记物分子330内金纳米微粒的尺寸典型地在50nm的量级，因此明显小于用于检测其存在的光的波长，其在视觉观察的情况下必然是在可见区域中的。因此，光学效果不是直接反射或吸收，而是对光的电场和磁场造成干扰。

如图3(a)的最上面的条带所示，分别将生物受体340和350浸渍测试线52和控制线54。现在转向图3的中间条带，其示出了分析物包含目标分子320的情形。在这种情况下，分析物的存在使标记物分子320沿测试条带50流动。标记物分子330中的一些与样品中的测试分子320结合。生物受体340被选择为专门与测试分子320和标记物分子330的缀合物缀合。由于生物受体340被固定在测试线处，所以结合的分子在该测试线处累积，通过线的染色加深可以观察到这一点。本文中染色的意思是相对于膜或条带的背景色而言对比度增大。膜典型地是白色的，膜典型地也具有一定程度的半透明性，这取决于膜的材料和厚度：因此缀合物分子的累积还可以导致不透明性的增大。如图3(a)的中间条带另外示出的，(由于该生物受体的特异性)没有与生物受体340结合的未结合标记物分子330经过该测试线，然后与不特定于缀合物的生物受体350结合。因此，控制线由于(未结合的)标记物分子330的存在也变成不透明的。现在转向图3(a)的最下面的条带，示出了分析物中不存在测试分子320的情况。在这种情况下，标记物分子330不与测试样品结合，因此没有标记物分子与生物受体340结合。然而未结合的标记物分子仍然与非特定的生物受体350结合。因此，在这种情况下，当测试结束时，控制线54变成了不透明的，而测试线52尚未变成不透明。

因此，测试线52的不透明的存在指示了样品中存在测试分子320。控制线54的不透明确认正确执行了测试；在该控制线没有不透明时，可以假定发生了不充分的流动或者没有发生流动，从而假定测试线52的不透明不应被看作是否定结果。

图3(b)示出了对于竞争免疫测定侧流测试，在测试期间的三个时刻沿测试条带的反应的示意图。该侧流测试与图3(a)所示的侧流测试的相似之处在于引入了样品分析物，并且样品分析物可以包括测试分子360。样品横跨包含缀合物分子370的缀合物垫流动。然而在这种情况下，测试线处的生物受体345优先与测试分子360结合，尽管这些生物受体345也会与配对分子370结合。因此，如果测试分子360在分析物中，则测试分子360将与生物受体345结合，结果是这不会使测试线变成不透明，因为测试分子360没有附着标记物；如果分析物中不存在测试分子360，则配对分子370与生物受体345结合，结果这会使测试线变成不透明，因为配对分子包含光学标记物。类似于上述直接侧流测试，包含了控制线，在控制线处存在另外的生物受体355，所述生物受体355与配对分子370结合，该控制线中不存在不透明指示尚未正确完成测试，从而执行操作以限制或防止错误肯定结果。

图4示出了根据实施例的侧流测试装置的一部分的分解图。侧流测试条带410本身类似于以上描述的侧流测试条带，因此为了清楚起见没有示出细节。然而在测试条带410下方的是基板420，在基板420下面是电容器430。电容器430的电极可以相互交叉，这在该图中是看不见的，但是在以下图6中可以更详细地看到。在实施例中，基板420可以是例如本领域技术人员熟知的并且在电子电路中常用的柔性箔，电容器430的电极可以以导电迹线的形式形成于柔性箔的签名人上。柔性箔可以由诸如聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚氯乙烯或透明导电聚酯等聚合材料制成，如其名称所揭示的，柔性箔可以是柔性的或甚至是可折叠的。PEN，即聚2，6萘二甲酸乙二醇酯也已知为一种柔性箔，如PET(即，聚对苯二甲酸乙二酯)一样，其由于低成本和相对高的温度稳定性而被使用。还可以将集成电路440附着到柔性箔的下方。集成电路440可以包括电容测量电路，以测量每个电容器430的电容。集成电路440还可以包括差分电容测量电路，能够测量两个电容器之间电容的差值，即，电容差，如以下更详细描述的。

图5示出了根据其他实施例的侧流测试装置的一部分的分解图。图中所示的装置大体上类似于图4所示的装置，包括侧流测试条带410，基板420在侧流测试条带410下方。在基板420下面形成电极对形式的迹线，以形成电容器430。电容器430与集成电路440相连。然而在该实施例中，集成电路440还包括用于无线通信的电路。集成电路440内的无线通信电路550与天线560相连。在其他实施例中，可以存在包括通信电路550的独立集成电路；此外，可以存在一个或多个其他集成电路，并且可以存在其他组件，如晶体管、诸如电阻器或电容器之类的无源器件或者甚至电池。这些组件可以是分立的或集成的，并且可以以迹线或区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。在其他实施例中，集成电路包括与外部设备的有线连接。设备可以是读取器、诸如移动电话之类的手持设备或者诸如计算机之类的某种其他电子设备。因此，在一些实施例中，可以利用显示器从侧流测试装置直接读取测试结果，所述显示器例如但不限于LCD(液晶显示器)，而在其他实施例中，可以将测试结果(或者甚至是原始数据或中间数据)传送到另外的设备以用于显示或进一步分析，或者甚至用于向前传输例如以便数据聚集或进一步的分析或存档。

图6示出了用于感测的电极结构和参考电容器的示例。所示的示例结构具有操作为感测电容器的第一电容器610和操作为参考电容器的第二电容器620。电容器610和620的对形成测试对或控制对，取决于它们相对于测试条带上的测试线或测试区域的位置。为了准确起见，下文中将电容器610和620称作感测测试电容器610和参考测试电容器620，并且应该理解的是也可以称作感测控制电容器610(或610’)和参考控制电容器620(或620’)。如所示的，电容器可以分别具有第一导电极板612和622，第一导电极板612和622连接到公共触点623。每一个电容器的第二导电极板614和624可以分别连接到分离的相应触点615和625。如上所述，导电极板或电极可以采用柔性箔上或柔性箔中的印刷金属迹线的形式或者印刷电路板上的金属迹线的形式。在这种情况下，如果导电极板包括如所示的交叉指状物616、618和626、628则尤为方便，以便通过减小导电极板之间的平均间隙和/或增大电容器导电极板的表面积来增大电容。如电容测量领域的普通技术人员所熟知的，在使用时可以向公共触点632提供激励信号，并测量和比较触点615和625处存在的结果电压以测量电容器对之间的电容差。

导电极板附近材料的电介质的变化，具体地，测试条带中的材料的变化影响电容值。通过将感测测试电容器610合适地放置在测试条带的测试区域52附近使得电容器的电介质受测试区域中标记物分子的存在的影响，并将参考测试电容器放在测试区域附近但并不像感测测试电容器610如此靠近以便受标记物分子的存在的显著影响，可以使用电容器对，具体，通过测量电容器对之间的电容的差值来检测测试区域处摩卡(mocha)分子的存在。典型地，参考电容器与测试电容器分开1mm到2mm。将认识到，参考测试电容器的定位在理论上是不受限的，但是如下文进一步描述的，电容差一般较小，因此为了最小化杂散电容，将参考测试电容器定位在测试电容器附近是合适的。优选地，参考电容器靠近感测电容器以便限制膜、测试流体等的不均匀性的影响。此外，迹线通常具有较好的匹配电容，具体地，制造金属迹线的制造不均匀性将具有减小的影响。

将认识到，图6所示的电容器装置仅仅是示例性的，备选装置也落入本发明的范围之内。具体地，在一些装置中，在测试条带膜的相反侧装置感测电容器和/或参考电容器的两个导电极板。便于该操作的一种方便方法是：部分切割柔性箔以便具有若干锯齿，其中电容器导电极板在每个连续的锯齿上；并使这些锯齿在膜的上方和下方交替。为了确保导电极板不直接接触膜和膜上的液体，可以方便的是，将导电极板以迹线的形式嵌入柔性箔中的聚合层之间。当然，将认识到，为了确保良好的电容性响应，一般应当避免厚的绝缘体或者具有高介电的绝缘体。

图8示出了电容器的测试和控制对的替代装置：类似于图6所示的装置，电容器测试对包括感测电容器610a和参考电容器620a。通过示为410’的测试条带，感测电容器直接或间接外露于样品分析物。与图6不同，图8中电容器控制对被明确示出；该电容器对离图的右侧更远，其中假定从左向右流动。电容器控制对包括感测控制电容器610a'和参考控制电容器620a’。

图9示出了电容器的测试和控制对的其他装置，该装置包括由可以称作环境电容器的电容器组成的另外电容器对。所述另外电容器对也可以被看作是电容器参考对；下文中将使用术语环境电容器以避免与构成电容器感测对和电容器控制对一部分的参考电容器620、620’、620a、620a'混淆。环境电容器包括由电容器940和930组成的另外电容器对。尽管图中将这些电容器物理上示为离右侧更远，但是可以合适地选择这些电容器的位置以确保这些电容器不受样品分析物流动的影响。也就是说，电容器均不会与测试条带410’直接或间接接触。

在图9所示的装置中，电容器930和940组成的环境电容器对的加入使得得到了测量系统，其中存在应当完全不受样品分析物自身侧流或者测量影响的电容器对；也就是说，这种附加的电容器对可以用于监测环境状况。然后，如本领域技术人员熟知的，可以应用测量的后处理，以消除这种环境状况的影响(例如由于湿度变化造成的)，从而得到可以对环境或环境状况较不敏感的测试，具体地可以具有改进的总体信噪比的测试。

图7中，图7(a)至图7(f)分别示出了δC，δC是感测电容器和参考电容器的电容的绝对差，即，在侧流测试期间在不同时刻，对于测试线电容器和控制线电容器：

δC＝|Csens-Cref|

每幅图的最上面是示出了侧流测试的路径的示意性截面图，从样品垫30横跨配对垫40沿着膜50并且分别横跨测试线52和控制线54到右手侧的吸收垫60。在与每幅图相对应的测试期间的任何特定时刻，通过左上到右下散列法示出了样品和光扩散的距离。在膜下方是底片420，底片420中嵌入有电容器。如所示的，电容器是感测测试电容器610、参考测试电容器620、感测控制电容器610’和参考控制电容器620’。

在每幅图中，在示意图下面示出了两个曲线图。上面的曲线是感测测试电容器与参考测试电容器之间的电容差ΔCt710，下面的曲线是感测控制电容器与参考控制电容器之间的电容差ΔCc720。

图7(a)示出了当样品分析物到达第一(参考测试)电容器620时的情形。由于样品仅存在于参考测试电容器620附近，所以ΔCt710在711处急剧升高。这是因为，样品液体导致参考测试电容器620附近的介电常数发生显著变化。ΔCc720保持平坦。

在图7(b)，样品分析物到达第二(感测测试)电容器610。液体现在存在于参考测试电容器620和样品测试电容器610二者附近，因此这两个电容器之间的电容差消失，如所示的，轨迹在712处回落。由于样品分析物尚未到达任何一个控制电极，所以ΔCc720保持平坦。

图7(c)示出了在稍后时刻，但是在样品前端到达控制电容器之前。随着更多样品经过测试区域52，生物受体捕获开始在该区域中累积的标记物分子。因此，如713处所示，存在电容差ΔCt710的逐步增大。

在图7(d)所示的时刻，液体前端到达并经过了感测控制电容器和参考控制电容器两者。因此电容差ΔCc720经历721处的急剧升高和722处的急剧下降，分别类似于711和712处的急剧升高和下降，这是因为：液体的到达首先影响感测控制电容器附近的介电常数，引起急剧升高，然后影响参考控制电容器620’附近的介电常数，将此抵消以导致急剧回落到原始等级电容器附近。在实际设备中，例如由于制造容限使得感测电容器和参考电容器之间可以存在非零偏移，即，ΔCt可以不起始于零处。这种偏移通常被液体的引入所放大，也就是说，如果甚至原始偏移已被抵消掉，ΔCt在急剧下降结束时可以不降至零。因此，可以合适的是，在急剧下降结束时，刚好在开始测量累积分子之前，“重调零”或者去除这种放大的偏移。

最后，如图7(e)所示，随着液体进一步流经测试电极和控制电极，测试电极和控制电极处的生物受体捕获更多的标记物分子，从而信号710和720分别都升高(分别如713和723处所示)。如所示的，这种升高比由于液体最初到达而引起的升高慢；这种升高还电能性地随着生物受体变得越来越饱和而渐进，或者由于样品垫与吸收垫之间减小的压力差，升高的速率可以随着样品流动速率的降低而降低。

总之，如图7所示，信号710可以提供有关样品分析物中测试分子的存在(或不存在)的指示。还将认识到，信号730的幅度不仅可以给出存在的指示，还可以给出测试分子相对浓度的指示。

然而，也可以使用测量来提供样品分析物流动速率的精确估计。如果已知生物受体的浓度，就可以得到样品分析物中测试分子的绝对浓度。

由于可以很好地确定测试区域和控制区域之间的间隔S，711处ΔCt的急剧升高与72处ΔCc的急剧下降之间的时间差T提供了样品前端传播速度(S/T)的直接指示。那么假定测试样品的横截面积(A)和空隙率(P)是已知的或者是以合理的精度可估计的，则可以通过以下等式确定样品分析物的体积流率(VFR)：

VFR＝S.A.P/T

将认识到，取代两个信号的升高的相对时间，可以使用信号之一的升高和下降(即，711和712，或者721和722)的相对时间来估计体积流率。然而，由于相较于测试区域和控制区域中的每一个处或每一个附近参考电容器与感测电容器的相对接近度，这两个电容器对之间的相对间隔增大，两个急剧升高的定时一般会提供更精确的测量。将认识到，可以以与急剧升高相类似的精确度来使用急剧下降的定时。

可以通过以下等式来估计测试区域中以金属标记微粒(例如，纳米金微粒)标记的分子的存在所引起的电容差δC

$\mathrm{\δC}\≈3{\mathrm{\Ω}}_P{\mathrm{\ϵ}}_E\underset{{\mathrm{\Ω}}_E}{\∫\∫\∫}{\left(\frac{E(x,y,z)}{V}\right)}^2{N}_P(x,y,z)\mathrm{dxdydz}$

其中Ω_P是标记微粒的体积，ε_E是没有任何标记微粒的情况下膜的介电常数(湿或干，取决于测试序列的阶段)，Np是测试区域处累积的标记微粒的体积密度(每单位体积的标记微粒数)，E是膜中的电场，V是标记微粒位置处的电位；在膜体积Ω_E上执行积分。

典型值为：δC＝0.94fF，C＝0.89pF，δC/C＝le-3。因此将认识到，通过使用精确的电容测量技术，可以通过电容差的变化来确定纳米微粒的存在。然而还应认识到，测量对噪声敏感，减噪技术(如，在法拉第笼中封闭测量区域)可以有助于改善信噪比，从而改善测量的可靠性。

通过以上分析将认识到，实施例依赖于由标记微粒引起的电容变化。在已知的侧流测试中，标记通常被选择用于最优光学效应，即电磁效应；与之不同，在实施例中，标记微粒可以被选择用于最优或较强的电子效应，具体地电容效应。因此，相较于迄今为止侧流测试中能够达到的，实施例可以实现更大选择范围的标记微粒的使用。

由于精确测量条件可能不是先验已知的，所以可能无法预先确定最优测量频率以确定感测电容器和参考电容器之一或两者的电容，即Csens或Cref。具体地，不一定能精确获知诸如离子浓度或成分之类的样品分析物特性。在一个频率下可以获得比不同频率下更高的信噪比(SNR)。因此，在多于一个频率下测量电容可以是有利的。在测量的示例实施例中，在一定的频率范围上对用于电容测量的频率进行扫频，以便确定最优频率，在最优频率下测试灵敏度最高。

用于这种频率组的示例频率范围是1kHz到10GHz以及10kHz到1MHz。可以独立地或同时地通过频率范围来对感测测试电容器和参考测试电容器进行扫频。所有的测量都可以使用频率一定范围的频率来进行，或者可以在初始测量阶段对频率进行扫频，此后仅使用最优频率。

类似地，在存在另外的控制电容器的实施例中，这些电容器的测量可以使用相同的扫频技术来进行。

在一些实施例中，可以通过使样品分析物与电接地相接触来进一步提高电容测量的信噪比。本领域技术人员将清楚执行该操作的方法。例如，可以使电路的接地端与诸如样品垫、缀合物垫或膜等侧流测试组件之一电接触。在一个实施例中，执行与样品垫30的电接触。

通过阅读本公开，本领域技术人员将清楚其他变型和修改。这种变型和修改可以包括侧流测试技术领域已知的等同特征和其他特征，可以取代或附加于本文已经描述的特征来使用这些等同和其他特征。

尽管所附权利要求涉及特征的特定组合，然而应理解，本公开的范围也包括任何新特征以及本文明示或暗示公开的特征的新组合或其任意衍生物，无论其是否涉及与任意权利要求当前要求保护的发明相同的发明，也无论其是否解决了本发明解决的相同技术问题中的一些或全部。

在分开的实施例的上下文中描述的特征也可以以在单一实施例中以组合的形式提供。反之，为了简明起见在单一实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任意合适子组合的形式来提供。

申请人在此声明，在本申请以及得自于本申请的任何其他申请的审查过程中，可以用这样的特征和/或这样的特征的组合来构成新的权利要求。

为了完整起见，还声明术语“包括”不排除其他元件或步骤，术语“一种”不排除多个，单个处理器或其他单一可以实现权利要求中所列的多个装置的功能，权利要求中的附图标记不应构成对权利要求范围的限制。

Claims (15)

1.一种针对测试分子的侧流测试装置(100)，包括：

测试条带，用于远离采样区域(30)朝向吸收储存器区域(60)传送分析物，

在测试条带中并且远离采样区域的测试区域(52)，测试区域(52)用于利用与测试分子结合或与测试分子的缀合物结合的分子来官能化；

感测测试电容器(610)，具有横跨至少部分地与测试区域对齐的测试条带延伸的电极；

参考测试电容器(620)，具有横跨测试条带延伸的电极；以及

电子电路，配置为测量感测测试电容器与参考测试电容器之间的时间相关的电容差。

2.根据权利要求1所述的侧流测试装置，其中存在以下至少一种：感测测试电容器的电极均在条带的同侧；以及参考测试电容器的电极均在条带的同侧。

3.根据权利要求1或2所述的侧流测试装置，其中感测测试电容器的电极和参考测试电容器的电极包括柔性箔(420)中的导电迹线，并且所述柔性箔配置为提供电极与条带之间的电隔离。

4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的侧流测试装置，其中所述电子电路还配置为在多个频率下测量感测测试电容器和参考测试电容器中的至少一个的电容。

5.根据前述任一项权利要求所述的侧流测试装置，其中所述测试条带还包括用于与不同分子官能化的控制区域，

所述侧流测试装置还包括：

感测控制电容器(610’)，具有横跨至少部分与控制区域对齐的测试条带延伸的电极并且横跨测试条带延伸的电极；以及

参考控制电容器(620’)，具有横跨测试条带延伸的电极；

其中，所述电子电路还配置为测量感测控制电容器与参考控制电容器之间的时间相关的电容差。

6.根据权利要求4所述的侧流测试装置，其中，所述电子电路还配置为根据感测控制电容器与参考控制电容器之间的时间相关的电容差以及感测测试电容器与参考测试电容器之间的时间相关的电容差，来确定体积流率。

7.根据前述任一项权利要求所述的侧流测试装置，还包括：数据显示器(220)，用于显示来自电子电路的数据。

8.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的侧流测试装置，还包括：通信电路，用于从电子电路向外部装置传送数据。

9.一种怀孕测试系统，包括如前述任一项权利要求所述的侧流测试装置。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的侧流测试装置，所述测试条带具有横跨所述测试条带并且远离采样区域的另外的测试线，所述另外的测试线用于利用与另外的测试分子结合的另外分子来官能化；

所述侧流测试装置还包括：

另外的感测测试电容器，具有与测试线纵向对齐并且横跨测试条带延伸的电极；

另外的参考测试电容器，具有横跨测试条带延伸的电极；

其中，所述电子电路还配置为测量所述另外的感测测试电容器与所述另外的参考测试电容器之间的时间相关的电容差。

11.一种用于监测生物液体中目标分子浓度的测试系统，包括如权利要求1至10中任一项权利要求所述的侧流测试装置。

12.一种用于监测生物液体中多个不同目标分子浓度的测试系统，包括如权利要求10所述的侧流测试装置。

13.根据权利要求11或12所述的测试系统，其中，目标分子是来自由以下项目构成的集合的相应的一个或多个分子：DNA、蛋白质、酶、肽、细胞、细菌、小分子和激素。

14.一种使用侧流测试装置的方法，所述侧流测试装置包括：具有采样区域和吸收储存器区域的测试条带，所述测试条带具有横跨所述测试条带并且远离采样区域的测试线，所述测试线用于与测试分子结合的分子来官能化；感测测试电容器，具有与测试线纵向对齐并且横跨测试条带延伸的电极；参考测试电容器，具有横跨测试条带延伸的电极；以及电子电路；

所述方法包括：

从采样区域向吸收储存器区域传送分析物；

测量感测测试电容器与参考测试电容器之间电容差；以及

根据电容差来确定测试分子的浓度。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述测试条带还包括与不同分子官能化的控制线，并且所述侧流测试装置还包括：感测控制电容器，具有与测试线纵向对齐并且横跨测试条带延伸的电极；以及参考控制电容器，具有横跨测试条带延伸的电极；

所述方法还包括：

测量感测控制电容器与参考控制电容器之间电容差；以及

根据感测控制电容器和参考控制电容器之间时间相关的电容差以及感测测试电容器与参考测试电容器之间的时间相关的电容差，来确定体积流率。