CN104081210A - 具有气动式样本致动的光学测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于执行光学和电化学测定的装置和方法，并且更特别地，涉及例如筒的检验装置、方法和系统，其中，所述检验装置具有：进入端口，被配置用于将检验样本接收到容置室中；第一导管，具有至少一个侧流检验条；以及诸如气动泵的位移装置，被配置用于将所述检验样本的一部分从所述容置室移至所述第一导管中。本发明对于在医疗点执行免疫测定和/或电化学测定尤其有用。

Description

具有气动式样本致动的光学测定装置
优先权声明
本申请要求2011年12月23日提交的美国临时申请No.61/579,822的优先权，该申请整体通过引用并入这里。
技术领域
本发明总地涉及用于执行光学和电化学测定的装置和方法，并且更特别地，涉及检验装置、系统和方法，其中，所述检验装置包括被配置用于将检验样本的一部分从容置室移至包含至少一个侧流检验条的导管的位移装置。
背景技术
为了诊断、筛选、疾病分期、法医检定、妊娠检验、药物检验以及其他原因，对生物样本执行针对感兴趣分析物的众多实验室检验。虽然少数定性检验已经被简化为供患者在家里使用的简单的试剂盒，但是大部分定量检验仍然需要受过训练的技术员在实验室环境下使用复杂仪器的专业技能。实验室检验增加了分析成本，并且使结果延迟。在许多情况下，延迟对于患者的病况或预后可能是不利的。在这些紧急情况和其他情况下，能够在医疗点准确地、便宜地并且以最小延迟地执行此类分析将是有利的。
能够执行此类分析的装置包括Lauks等人在美国专利No.5,096,669中公开的用于测量血液样本中的分析物的一次性感测装置。Davis等人在美国专利No.5,628,961和5,447,440中公开了针对凝血时间的其他相关装置。所公开的装置包括读取设备和配装到该读取设备中的筒(cartridge)，该筒用于测量作为时间的函数的血液样本中的分析物浓度和粘度变化。然而，此类一次性装置的潜在问题是，由于制造公差或机器磨损，筒之间的流体检验参数可变。Zelin在美国专利No.5,821,399中公开了使用由使用安置在筒内的电导滴定传感器的读取设备进行控制的自动流补偿来克服这个潜在问题的方法。美国专利No.5,096,669、5,628,961、5,447,440和5,821,399由此分别通过引用被整体并入。
在生物分析物的分析中广泛使用抗体。已经利用各种不同的分析方法来直接地或间接地检测抗体与其分析物的结合(binding)。已经采用各种替代的测定格式(除了典型的研究实验室中所使用的那些测定格式之外，诸如免疫印迹)用于定量免疫测定，它们与定性免疫测定试剂盒(诸如验孕试剂盒)不同。作为抗体使用的例子，Swanson等人的美国专利No.5,073,484公开了一种方法，在该方法中，流体可渗透的固态介质具有样本流过的反应区。能够与分析物发生反应的反应物在一个区中结合到固态介质。
然而，目前可供定量免疫测定使用的大多数方法是手动操作的，或者需要具有复杂的流控技术的笨重机械，这是因为定量免疫测定典型地需要多个步骤(例如，结合步骤，之后为使用可以含有或者可以不含有第二试剂的溶液的冲洗步骤)。在Holmstrom的美国专利No.5,201,851中提供了后一种方法的例子，该专利公开了对于平面表面上的非常小的体积提供复杂射流的方法。另外，在免疫测定发展的背景下讨论了光电倍增管、光电晶体管和光电二极管。参见例如共同拥有的Davis等人的美国专利No.8,017,382，该专利整体通过引用并入这里。
用于在受限空间(例如，用于以上公开的装置的筒的受限空间)中构造多层传感器结构的微制造技术(例如，光刻和等离子体沉积)是已知的。Cozzette等人在美国专利No.5,200,051中公开了例如硅基板上的电化学免疫传感器的微制造方法。这些微制造方法包括配制方法、用于将生物试剂(例如，抗体)附着于包括光成形层和微粒胶乳的表面的方法、以及用于执行电化学测定法的方法。
另外，共同拥有的Davis等人的美国专利No.7,419,821公开了单次使用的筒，该筒被设计为可适应各种实时测定协议，优选地，用于使用免疫传感器或其他基于配体/配体受体的生物传感器实施例来确定生物样本中的分析物的测定，该专利通过引用而整体并入这里。该筒提供下列特征：用于对样本的计量部分进行处理的特征、用于准确地、灵活地控制样本或第二流体在该筒内的移动的特征、用于在测定期间用额外的化合物修正溶液的特征、以及用于构造能够适应不同分析物测量的免疫传感器的特征。
此外，Davis等人的美国专利No.7,419,821公开了能够与分析物相互作用的移动微粒、以及使这些微粒定位到传感器上(例如，通过磁场或多孔过滤器元件)的方式。然而，迄今为止，在内源性相关抗原的存在创建使检测结果混淆的高背景的情况下，具有有限清洗步骤或不具有清洗步骤的一步式免疫测定尚未用于抗原。当内源性抗原被发现为摩尔浓度高达超过感兴趣抗原(这对于一些病情是常见的)时，尤其如此。
如上面所讨论的用于确定生物样本中的分析物的免疫测定可以包括各种测定类型，诸如侧流检验(lateral flow test)。典型的侧流检验是检验样本经由毛细管作用沿着固态基板流动的一种免疫测定。例如，一旦检验样本被涂覆到基板，该样本就可以经由毛细管作用横越基板，遇到与该样本混合的有色试剂，随后到达已经用抗体或抗原进行预处理的检验线或检验区。根据分析物在检验样本中的存在或不存在，有色试剂可以变为结合在检验线或检验区处。侧流技术的一般背景知识可以在下列文献中找到：(i)Brown等人的美国专利No.5,160,701，公开了固相分析装置和方法；(ii)Cole等人的美国专利No.5,141,850，公开了用于测定装置的多孔条；(iii)Fan等人的WO91/012336，公开了免疫层析测定和方法；(iv)Fitzpatrick等人的美国专利No.5,451,504，公开了用于检测分析物在样本中的存在的方法和装置；(v)Imrich等人的美国专利No.5,415,994，公开了侧流医疗诊断测定装置；(vi)Kang等人的美国专利No.5,559,041，公开了免疫测定装置和材料；(vii)Koike的EP 0505636，公开了免疫层析测定方法；(viii)May等人的WO 88/008534，公开了各种免疫测定装置；(ix)Rosenstein的EP 0284232，公开了固相测定的细节；(x)Sommer的美国专利No.5,569,608，公开了免疫层析条上的分析物的定量检测；以及(xi)Allen等人的美国专利No.5,837,546，公开了电子测定装置和方法。
侧流检验装置也已经与条形码系统组合以用于确定与侧流检验相关的信息，例如，正被检验的分析物和患者的标识。关于用于检验临床样本的侧流装置和其他类型的装置上的条形码的使用的一般背景知识可以在下列文献中找到：(i)Markart等人的美国专利No.4,509,859；(ii)Poppe等人的美国专利No.4,592,893；(iii)Ruppender的美国专利No.4,510,383；(iv)Crosby的美国专利No.6,770,487；(v)商品，例如，EktachemTM和ReflotronTM产品；(vi)Piasio等人的WO 2010017299；(vii)Broich等人的美国专利No.7,267,799；(viii)Bhullar等人的美国专利No.6,814,844和McAleer等人的5,989,917；(ix)Rehm的EP 1225442；(x)Eyster等人的EP 1359419；(xi)Howard,III等人的美国专利No.5,408,535；(xii)Babu等人的美国专利申请公开No.2007/0202542；以及(xiii)Nazareth等人的美国专利No.7,763,454；以及(ixx)Nazareth等人的美国专利申请公开No.2010/0240149。
侧流测定还适于为包括时间分辨发光检测。由于信噪比更高，时间分辨发光检测技术的检测灵敏度可以高于常规的发光技术(例如，荧光发光和磷光发光)。与通过波长差异使感兴趣发光与背景信号分离的标准发光检测方法相比，时间分辨发光技术通过寿命差异使感兴趣发光与背景信号分离。时间分辨发光技术通过下述方式进行操作：用短脉冲光激发具有长发光寿命的发光标签，并且在收集其余长久发光信号之前，等待短暂的时间段(例如，10μs)以便背景光和其他不必要的光衰减到低水平。关于能够进行时间分辨发光检测的侧流测定的一般背景知识可以在下列文献中找到：Song和M.Knotts的“Time-Resolved Luminescent Lateral Flow Assay Technology”,Analytica Chimica Acta,vol.626,no.2,pp.186-192(2008)、以及Song等人的美国专利申请公开No.2009/0314946。
作为侧流检验模式的替代方案，免疫测定还可以包括依赖于光学检测的微阵列技术。微阵列是纯化DNA或蛋白靶材料的非常小的样本的阵列，这些样本在基板上典型地被布置为数百个或数千个小斑点的网格。当微阵列暴露于所选探针材料时，探针材料选择性地仅结合在该处出现互补结合位点的靶斑点。可以使用由扫描仪器进行的对微阵列的随后扫描来生成荧光强度的像素映射，可以对该像素映射进行分析以对荧光探针(因此，分析物的浓度)进行量化。关于微阵列技术的一般背景知识可以例如在Schermer等人的美国专利No.6,642,054中找到，该专利公开了合并用于改进微阵列的性能的传感器的微阵列对点仪器。
因此，在分析物感测领域内，特别是对于必须在生物样本(诸如，血液)内确定分析物的应用，需要下述装置，这些装置可以在患者医疗点快速地、简单地确定分析物的存在和/或浓度，并且可以由与可能针对常规的基于实验室的检验的情况相比训练较少的员工执行。例如，在关键的身体状况的诊断和治疗中，对于主治医生或护士将有益的是能够没有延迟地获得临床检验结果。还存在对于可适于确定分析物范围的改进装置的需要。
发明内容
本发明涉及用于光学和/或电化学分析物检验的检验装置(例如，检验筒)、系统、方法和计算机程序产品。在一个实施例中，所述装置包括：进入端口，被配置用于将检验样本接收到容置室中；第一导管，包括至少一个侧流检验条；以及位移装置(优选地，气动泵)，被配置用于将所述检验样本的一部分从所述容置室移至所述第一导管中。
在另一实施例中，本发明是一种包括检验装置的检验系统，所述检验装置包括：(i)进入端口，被配置用于将检验样本接纳到容置室中；第一导管，包括至少一个侧流检验条；以及(ii)位移装置(优选地，气动泵)，被配置用于将所述检验样本的一部分从所述容置室移至所述第一导管中。在该实施例中，检验系统还包括包含接收端口的仪器，所述接收端口被配置用于接收和接合所述检验装置。所述仪器优选地还包括用于从所述至少一个侧流检验条读取光学信号的光学成像器。在一方面，光学成像器被配置用于同时读取所述光学信号和所述检验装置上的条形码。
所述装置可选地还包括位置传感器，所述位置传感器被配置用于基于所述检验样本在所述检验装置的至少一个预定位置的电导来提供所述检验样本的所述部分的位置。例如，在一方面，读取器装置或仪器还包括位置检测器，所述位置检测器被配置用于确定所述检验样本的所述部分在所述检验装置中的位置。位置检验器可选地是如下电路，所述电路被配置用于基于所述检验样本在所述检验装置的至少一个预定位置的电导来确定所述检验样本的所述部分的位置。在另一方面，位置检测器是如下成像器，所述成像器被配置用于基于通过所述检验装置的至少一个预定位置的所述检验样本的捕获图像来确定所述检验样本的所述部分的位置。在一方面，所述装置优选地还包括至少一个成像区域，所述至少一个成像区域被配置用于基于通过所述至少一个成像区域的所述检验样本的捕获图像来提供所述检验样本的所述部分的位置。
所述装置还可以包括标记区和废料室。在这个方面，位移装置优选地被进一步配置用于将所述检验样本的所述部分从所述容置室移至所述标记区。位移装置可以被进一步配置用于将所述检验样本的所述部分从所述标记区移至所述第一导管，并且可以被进一步配置用于将所述检验样本的所述部分从所述第一导管移至所述废料室。
在一些实施例中，所述装置还包括第二导管，所述第二导管包括至少一个侧流检验条。在这个方面，位移装置可以被进一步配置用于将所述检验样本的所述部分从所述容置室移至所述第一导管和所述第二导管中。在另一方面，所述装置还包括第二导管，所述第二导管包括至少一个电化学传感器。在这个方面，位移装置可以被进一步配置用于将所述检验样本的所述部分从所述容置室移至所述第一导管和所述第二导管中。
读取器仪器可选地还包括处理器，所述处理器被配置用于基于所述检验样本的所述部分的被确定的位置来控制位移装置(例如，气动泵)以致动所述位移装置。所述处理器例如可以被进一步配置用于控制位移装置(例如，气动泵)以将所述检验样本的所述部分可选地从容置室移至标记区。所述处理器可选地被进一步配置用于控制位移装置以将所述检验样本的所述部分从所述标记区移至所述第一导管。所述处理器可选地被进一步配置用于控制位移装置以将所述检验样本的所述部分从所述第一导管移至所述废料室。在一个方面，所述处理器被进一步配置用于控制位移装置以将所述检验样本的所述部分从所述容置室移至所述第一导管和所述第二导管中。
在另一实施例中，本发明是一种用于检验分析物的计算机系统，所述系统包括CPU、计算机可读存储器和计算机可读存储介质；第一程序指令，所述第一程序指令使用处理器来致动气动泵以在检验装置中将检验样本的一部分从容置室移至第一导管中，所述第一导管包括检测区，所述检测区包括多个捕捉抗体；以及第二程序指令，所述第二程序指令捕获所述检测区的图像，其中，将所述第一程序指令和所述第二程序指令存储在计算机可读存储介质上以供CPU经由计算机可读存储器执行。
所述计算机系统还可以包括第三程序指令，所述第三程序指令致动所述气动泵以在所述检验装置中将所述检验样本的另一部分移至第二导管中；以及第四程序指令，所述第四程序指令确定所述检验样本在所述第二导管中的所述另一部分的电化学特性。在一个方面，所述计算机系统还包括：第三程序指令，所述第三程序指令在预定位置处检测在所述检验装置中所述检验样本的所述部分的位置；以及第四程序指令，所述第四程序指令当在所述预定位置处检测到所述检验样本的所述部分时致动所述气动泵以移动所述检验样本的所述部分。
在另一实施例中，本发明是一种分析物检验筒，所述分析物检验筒包括：样本进入端口，其被配置用于接收检验样本；样本容置室；针对所述检验样本中的分析物的标记抗体(labeled antibody)；位移装置，其被配置用于使所述检验样本移动通过所述检验筒的至少一部分；导管；以及多孔塞，其具有针对所述分析物的捕捉抗体(captureantibody)。样本容置室连接到所述可封闭的样本进入端口、所述位移装置和所述导管。优选地，标记抗体被涂布在所述导管的至少一部分上，并且优选地，标记抗体被配置用于溶解到所述检验样本中。优选地，将具有所述捕捉抗体的多孔塞定位在所述导管中。标记优选地为可光学检测的一部分。所述筒还可以包括定位在所述多孔塞后面的废料室。多孔塞优选地与仪器(例如，读取器仪器)中的光学检测器对齐。在一个实施例中，所述筒还包括血浆分离器，所述血浆分离器定位在所述样本容置室邻近所述样本进入端口的至少一部分中。在这个方面，当在所述样本进入端口处被接收时，检验样本可以是全血，并且在所述样本容置室之后，所述检验样本可以是血浆。
在另一实施例中，本发明是一种用于检测样本中的分析物的筒，所述筒包括：进入端口，用于将所述样本接收到容置室中；导管，具有被配置用于溶解到所述样本中的珠粒试剂；芯吸基质，包括被配置用于与所述分析物结合的固定化抗体；以及位移装置，被配置用于将所述样本移至所述导管中，将所述珠粒试剂与所述样本混合以形成所述分析物与所述珠粒试剂的复合物(complex)，并且将所述样本移至所述芯吸基质以捕捉所述复合物。
在另一实施例中，本发明是一种执行分析物测定的方法，所述方法包括：通过样本进入端口将样本引入到筒的样本容置室中；启动泵以将所述样本的至少一部分移至导管中；使所述样本振荡以使光学标记抗体溶解到所述样本中并且允许所述光学标记抗体与分析物结合以形成复合物；等待预定时间量；在等待所述预定时间量之后启动所述泵以将所述样本移至所述导管中的多孔塞，其中，所述多孔塞的至少一部分包括被配置用于结合到所述复合物的固定化抗体；并且启动与所述多孔塞对齐的光学检测器以确定保留的光学标记抗体的存在或数量。
在另一实施例中，本发明是一种包括计算机可用存储介质的计算机程序产品，可读程序代码包含在所述存储介质中，其中，所述计算机程序产品包括可操作为执行以下操作的至少一个组件：致动气动泵以在检验装置中将检验样本的一部分从容置室移至导管中，所述导管的一部分包括捕捉抗体；并且致动与所述导管的所述部分对齐的成像器以捕获所述导管的所述部分的图像。
附图说明
根据下面的非限制性附图，将更好地理解本发明。
图1A示出在折叠之前处于打开位置的电化学筒的顶部透视图；
图1B示出在折叠之前处于打开位置的光学筒的顶部透视图；
图2是用于实现根据本发明的一些实施例的发明的例示性外部环境；
图3A-3D示出用于接受和读取光学以及电化学检验装置的仪器端口；
图4以标准电子图像和使用成像器芯片两种方式示出在一个浓度范围的一组六个检验条；
图5在强度对像素位置的单个绘图中示出成像器芯片迹线；
图6示出根据本发明的一些实施例的光学元件的方位；
图7示出侧流检验条的概念表示；
图8A-8C示出侧流测定条在各个检验阶段的图像；
图9示出来自图像数据的像素值到曲线绘图的处理；
图10A-10C示出各个检验阶段的单个强度的曲线绘图；
图11A-11C示出根据本发明的一些实施例的导致差分图像和信号的图像和信号的处理；
图12A-12C示出根据本发明的替代或附加实施例的导致差分图像和信号的图像和信号的处理；
图13示出根据本发明的优选实施例的被测峰值的比率的绘图；
图14示出适于与仪器端口配合的侧流检验装置；
图15A-15C分别示出适于与仪器端口配合的侧流检验装置的侧视图、平面图和前视图；
图16A-16C分别示出根据本发明的一些实施例的光学筒的顶部透视图、底部透视图和侧视图；
图17A和17B示出适于与仪器端口配合的微阵列检验装置；
图18示出具有微斑点(microspot)阵列的检验装置的荧光图像；
图19示出在图18的阵列中可作为替代使用的量子点特征；
图20示出具有阻抗检测和流体位置跟踪的侧流条筒；
图21示出具有阻抗检测和流体位置跟踪的微斑点阵列筒；
图22示出其中标记抗体与样本气动式混合的、还包括侧流捕捉区的检验装置；
图23示出其中标记抗体与样本气动式混合的、还包括多个侧流捕捉区的检验装置；
图24示出其中标记抗体与样本气动式混合的、还包括多个通道中的侧流捕捉区的检验装置的另一实施例；
图25示出其中标记抗体与样本气动式混合的、还包括一个通道中的侧流捕捉区和另一通道中的电化学检测器的检验装置的另一实施例；
图26示出根据本发明的方面的包括检验样本分离器的检验装置；
图27A-27D示出关于各种浓度的分析物的显影图像；
图28A-28D示出以各种浓度进行的实验的处理图像；以及
图29A-29D示出关于以各种浓度进行的实验的处理信号。
具体实施方式
引言
本发明涉及可以与光学和/或电化学测定系统一起操作的读取器装置、以及与此类读取器装置一起使用的新颖的筒。更特别地，本发明涉及优选地在医疗点环境下的免疫测定以及用于执行免疫测定和/或电化学测定的装置和方法。本发明有利地使用单个医疗点读取器装置来提供准确的光学和/或电化学检验结果。
在一个实施例中，本发明是一种读取器装置，该读取器装置具有被配置用于接受多种筒类型(诸如光学筒和/或电化学测定筒)的筒接收端口。在另一实施例中，本发明是一种包括光学和电化学测定系统的筒。在另外的实施例中，本发明是一种用于例如以定性(例如，提供正的或负的检验结果)、半定量方式(例如，其中，光学信号的暗度与近似的分析物浓度相关)、或定量方式对侧流检验的结果进行光学检测的筒。在另一实施例中，本发明是一种用于对微阵列的结果进行光学检测的筒。根据本发明的一些方面，所述筒可以进一步设有用于样本致动的集成部件。所述筒还可以设有集成的检验样本分离器。
图1A示出示例性筒100，例如，由Abbott Point of Care Inc.,Princeton,New Jersey,USA出售的、可以与本发明的读取器装置一起使用的i-STATTM筒。共同拥有的Doyle等人的美国专利申请公开No.2011/0150705提供了筒100的结构特征的讨论，该申请公开整体通过引用并入这里。具体地，筒100包括电化学测定系统100，电化学测定系统100包括电化学传感器。在本发明的一些实施例中，可以将筒100修改为用光学测定系统取代电化学测定系统110或者除了电化学测定系统110之外还包括光学测定系统。
例如，图1B提供了根据本发明的一些实施例的包括光学测定系统的示例性筒120。具体地，筒120可以包括盖子122、底座126以及可选的透明带或透明膜130，盖子122具有样本输入端口125，底座126支撑侧流检验条128，透明带或透明膜130覆盖底座126中的用于对侧流检验条128检测的分析物进行光学检测的光学检验窗口。在未示出的一些实施例中，如下面详细讨论的，除了侧流检验条130之外，筒120还可以包括电化学测定系统。根据本发明的一些方面，所述筒包括对准特征，这些对准特征用于与读取器装置中的容置筒并且使筒与某些读取器特征对齐的端口配合。如下面详细讨论的，与筒对齐的读取器特征可以包括用于读取图1A中所示的类型的筒的电化学信号的电连接器、和/或用于从图1B中所示的类型的筒的检测区读取光学信号的成像器。
在另外的实施例中，还可以将筒120修改为包括用于确定与筒相关的信息(例如，正被检验的分析物和/或患者的标识)的条形码。根据以上提及的实施例的进一步的方面，如下面详细讨论的，还可以将筒修改为包括气动泵和/或检验样本分离器(未示出)。尽管关于图1A和1B中所示的筒公开了本发明的一些方面，但是本领域的普通技术人员将理解，本文中所讨论的构思具有许多应用，并且可以在宽范围的系统和装置(例如，如Lauks等人的美国专利No.5,096,669中公开的i-STAT筒)中实现，该专利整体通过引用并入这里。
读取器装置
在一些实施例中，本发明是一种被提供用于通过筒接收端口接收一种或多种不同类型的生物样本检验筒(关于图1A和1B进行了讨论)的读取器装置，例如，计算装置215(关于图2进行了讨论)。
图3A示出了在壳体320中包括接收端口310的示例性读取器300。根据本发明的一些方面，接收端口310可以被配置用于接受多种筒类型，包括例如下列筒类型中的一种或多种：(i)包括定性或半定量侧流检验系统的光学检验装置、(ii)包括定性或半定量微斑点阵列检验系统的光学检验装置、(iii)包括定性或定量非侧流和非微斑点阵列检验系统的电化学检验装置、以及(iv)光学和电化学检验装置的组合。例如，所述多种筒类型可以包括用于hCG的定性侧流检验装置、定量非侧流检验装置(例如，i-STAT电化学筒)、或具有定性侧流检验和定量非侧流检验两者的筒(例如，与i-STAT CHEM8筒的侧流hCG组合)。
在一些实施例中，所执行的侧流检验包括hCG、滥用药物等。示例性非侧流检验包括hCG、K、Na、Cl、Ca、Mg、pH、pO2、pCO2、葡萄糖、尿素、肌酸酐、乳酸、CKMB、TnI、TnT、BNP、NTproBNP、proBNP、TSH、D二聚物、PSA、PTH、NGAL、半乳糖凝集素3、AST、ALT、白蛋白、磷酸盐、ALP等。多种筒类型被配置用于使用各种生物样本来执行以上提及的许多检验系统，所述生物样本包括稀释的和未稀释的或具有各种添加剂的尿液、全血、血浆和血清。
在一些实施例中，接收端口310可以包括用于在壳体330中相对于一个或多个检测器适当地定位筒的至少一个安置部件330，例如，(i)用于连接到筒上的定量电化学传感器的电连接器、和/或(ii)用于使筒中的光学测定物(optical assay)成像的光学成像。在一些实施例中，接收端口310可以被配置用于顺序地接收多种筒类型。
图3B示出了包围接收端口310的唇部340。唇部340被配置用于用作基本上阻挡外部光进入读取器300的壳体320的遮光板。在一些实施例中，唇部340可以由塑料制成，和/或包括密封剂，诸如橡胶。在另外的实施例中，读取器300内部的至少一部分(例如，壳体320的围绕唇部340的内部涂层)可以由阻挡光或基本上吸收而不是反射光的材料形成。优选地，该材料是黑色的。在替代实施例中，可以通过使用黑色的或金属填充的塑料以及在壳体320的内表面的黑色的或金属化的涂层或者有色外涂层来将壳体320形成为完全不透明的。此外，可以将壳体320形成为禁止或阻止光在壳体320的可分离部分之间的边缘处进入，例如，在这些边缘处可以使用不透明的密封剂。在读取器300还包括发亮的图形或字符显示器的实施例中，可以使显示器与检测光学器件隔离以阻止来自显示器的杂散光干扰检测光学器件。优选地，避免在壳体320内部使用仪器自诊断LED或类似元件。
图3C示出了侧流装置350(例如，筒)的示意图，在侧流装置350中，用毛细管或移液管360施加样本355。在一些实施例中，装置350可以包括遮光板365，其用于与读取器300上的唇部340接合以禁止或阻止外部光进入接收端口310。侧流装置350还可以包括样本芯(wick)370、缀合垫(conjugate pad)372、可选的条形码375(例如，二维条形码)、检验窗口377以及废料垫379，样本芯370用于接收样本355，缀合垫372用于用缀合物(conjugate)标记特定分析物，条形码375用于提供关于筒的类型和/或患者的信息，检验窗口377用于使得能够读取检验结果，废料垫379用于收集过多的样本和缀合物。在一些实施例中，筒可以由黑色的或外部金属化的塑料模制而成，以使得杂散光不能传送通过筒本体。此外，可以类似地对样本封闭元件380进行处理以阻止杂散光沿着筒内的样本导管通过。
图3D示出了与读取器300接合的侧流装置350。读取器300可以包括用于执行上述一个或多个检验系统的一个或多个检测器。在一些实施例中，如图3D中所示，读取器300可以包括光学成像器390，其包括传感器阵列、光学元件以及一个或多个照明装置。光学元件可以包括透镜391，传感器阵列可以包括照相机芯片392，例如，电荷耦合器件(CCD)。
在一些示例性实施例中，照相机芯片392可以例如包括具有48位颜色分辨率规格的Cannon LiDE210芯片，其中在线扫描芯片的红色、绿色和蓝色通道中的每个通道中图像被数字化为16位(0至65,536的动态范围)。还可以利用Aptina阵列传感器，例如，MT9V034(6μm像素大小)或MT9P031(2.2μm像素大小)。优选地，CCD的空间分辨率为4000至5000dpi，例如，大约4800dpi，并且能够解析大约2至10微米，例如，大约5.3微米。因此，对于大约0.5mm的线特征大小(侧流检验条的典型线特征大小)，在没有放大的情况下，以90个像素的图像质量来解析线宽度。
图4和图5示出了通过已知的hCG水平处理的若干检验筒的高分辨率颜色级别尺度图像的例子。虽然检验条不必需在扫描仪的焦点图像平面中，但是检验线和控制线被足够清晰地成像以能够从0至20ng/mL hCG定量地读取。因此，即使线性传感器靠近对象，成像器也具有相当大的景深。整个图像上的照明和图像清晰度也是均匀的。
具体地，图4以标准电子图像381和使用筒壳体内的成像器芯片382两种方式示出浓度范围为0-500ng/mL的一组六个β-hCG检验条395，在该筒壳体中，控制线397和信号线396被安置为邻近成像器芯片的成像区域。图4中所提供的数据表明，还可以使用用于获取条形码信息的成像器来读取侧流装置的带，即，区分这些带的位置和光吸收度。如本文中更详细地描述的，读取器然后对该信息进行处理以确定下列中的一个或多个：(i)是否适当地执行了测定；(ii)关于样本内的分析物的存在与否的定性结果(例如，提供肯定或否定检验结果)；(iii)关于样本内的分析物浓度的半定量结果(例如，其中，光学信号的暗度与近似的分析物浓度相关)；或(iv)关于样本内的分析物浓度的定量结果。所述装置优选地记录并显示该结果。图5类似于图4，但是在强度对像素位置的单个绘图中示出了成像器迹线。
在替代实施例中，可以使用CCD线照相机(例如，MightexTCN-1304-U)作为照相机芯片392。线照相机优选地包括基于具有USB 2.0(480Mb/s)接口的单线3648-像素CCD芯片的高性能B/W宽水平线照相机。这种类型的CCD线照相机与面阵相机相比具有几个优点，包括使得可以通过垂直于扫描线移动对象或CCD来捕获二维(2-D)图像的高光学线性分辨率。参见，例如，Fan等人在NATUREBIOTECHNOLOGY,26,1373-8,2008中的Integrated barcode chipsfor rapid,multiplexed analysis of proteins in microliter quantities ofblood,该文献整体通过引用并入这里。
在另一替代实施例中，照相机芯片392可以包括线性光电二极管或CCD阵列。在该实施例中，通过在垂直于线性阵列的轴的方向上扫描该线性阵列来获取侧流检验条或其他平面固相多路测定检验装置的二维图像。扫描机构优选地具有微米或纳米机械分辨率，并且承载线性阵列和光源，这些光源生成沿着线性阵列的长度的、高度均匀的光线以照明紧接在该阵列前面的测定检验区域。该光线被聚焦以给予高亮度和高空间分辨率，并且使得所述阵列可以检测宽动态范围的吸收率/反射率。可选地，该光线可被脉动或者在所述阵列前面偏移一定距离，以使得成像器可以利用时间分辨荧光测定标记。例如，如果线在线性阵列前面偏移20微米(3至4个像素宽度)，则可以通过以100mm/sec步进的扫描台来实现200毫秒的时间延迟。与像素1:1匹配并且覆于成像阵列上的线性微透镜阵列可以聚焦于检验区域上并且从源除去散射光，并且，另外，可以具有拒绝源波长而使发射波长通过的积分干涉滤光器。
在瞬时荧光和反射模式下，所述线优选地投射在微透镜成像阵列的视场上，而不是该阵列的前面。时间分辨检测还可以通过下述方式来实现：在线性检测器的视场中使UV(340-405nm)光线脉动，但是保持其曝光门(快门)关闭，直到在光脉冲关断之后200微秒为止，接着在物理地前进到下一成像位置之前积分达1毫秒。在这种情况下，优选地通过将滤光器合并在CCD阵列的前面来使落在线性CCD上的源光衰减。通过长通滤光器拒绝UV范围内的6个OD也是可取的。
在另一替代实施例中，照相机芯片392可以包括时间延迟和积分(TDI)类型的线扫描阵列，其提供低光信号的放大，并且可以用于提高荧光检测灵敏度(例如，Mightex(Toronto)TCN-1304-U，其在1:1邻近聚焦设计中可以扫描超过1英寸(2.54cm)的区域，并且是轻重量的，并且可以修正为被包括在便携式或手持仪器上)。在另一替代实施例中，照相机芯片392可以包括可以用于线扫描成像器的光源和成像元件两者的线性光纤阵列。
如图3D中还示出的，照明装置可以由发光二极管(LED)394构成。例如，可以使用例如405-850nm的多波长LED来覆盖各种检验，或者可以使用单波长LED来提高照明功率。用于各种分析物的测量(吸收度的增量)的典型的波长是已知的，并且取决于实际的测定设计，例如，对于总胆红素为467和550nm，对于白蛋白为600和550nm，对于总蛋白为550和850nm，以及为了区分结合胆红素和非结合胆红素为400和460nm。本领域的普通技术人员可以实现诸如这些波长的波长的选择。
在替代实施例中，可以从激光二极管通过柱面透镜投射照明，或者可以将光纤束组装到线性阵列中。例如，单模光纤可以与5至10μm的芯直径一起使用，并且与线性CCD阵列的像素大小合理地匹配。
照明装置和成像器的示例性布置包括宽带和/或单色照明器以及作为分光光度计的彩色(RBG)光学成像器。该布置的优点是能够同时检测多个波长。该布置还提供了在添加新的感兴趣波长的选择方面的灵活性。然而，由于RGB掩膜和分光光度法测量的简单性，该布置的灵敏性低。
另一布置包括作为照明器的一组离散LED、以及对所有感兴趣波长都灵敏的灰阶光学成像器。该布置是更简单的设计实现，并且在给定波长处更加灵敏；然而，波长的选择是固定的。具体地，照明由能够按顺序产生单色激发(用于多色测定)的一组板装LED提供，以使得可以随时间检测结合反应动力学。关于激发的均匀性，将一个或多个颜色参考区域与捕捉区相邻地安置在测定基板上消除了或极大地减少了对于均匀激发的需要。在该实施例中，参考区域和检测区域足够接近，例如，在几毫米内，以使得校准可能不是必要的。然而，可以在检验之前积累明亮图像和黑暗图像，以便对光非均匀性和固定模式校正进行评估以提高检验序列的信噪比。
根据本发明的一些方面，可以使用照相机芯片392来顺序地或同时地询问侧流装置350的条形码375和检验窗口377。例如，可以将以基于免疫层析仪器化光学检测的定性β-hCG测定为特征的筒插入到读取器中。通过使用既充当二维条形码读取器又充当测定读取器的内部照相机来实现光学检测。可以将该内部照相机集成到读取器的电化学测量模块中，该电化学测量模块也具有对筒或其部分进行加热和自动调温的能力。尽管主要在β-hCG测定的上下文中进行描述，但是上述构思可应用于其他免疫层析测定。
图6示出了光学成像器390的布置的例子。在该实施例中，LED394包括用于照明筒上的条形码375的白色LED 394a、以及用于(例如，通过检验窗口377)照明筒内的条的测定区域的有色LED 394b。可以将滤光器398(例如，反射400-900nm波长的短通滤光器)定位在LED与筒之间，以使得滤光器398将来自白色LED的光反射到条形码区上并且将来自有色LED的光反射到测定区域上。还可以将附加的LED 399配置用于照明测定区域。例如，这个附加的LED 399可以是通过滤光器398照明测定区域的350nm LED。可以将照相机芯片392和透镜395定位为使得能够使用滤光器398同时地产生条形码和测定阵列的反射图像。该布置能够在相对小的读取器装置内提供紧凑的光学器件，该读取器装置还包括需要与筒交互的其他功能元件(例如，泵致动器、电连接器等)。
校正照明非均匀性并且提供定性、半定量或定量分析的图像处理
在优选实施例中，几个阶段表征侧流测定检验以及随后的对于在侧流测定检验期间和/或之后通过成像器获得的信息的处理。图7示出了根据本发明的优选实施例的侧流测定检验条130(关于图1B进行了讨论)的概念表示。当将样本施加到检验条130时，样本通过毛细管作用在所指示的方向上流动，并且与可被以可溶形式印刷的分析物特定的抗体缀合区135接触。位于分析物特定的抗体缀合区135下游的捕捉抗体区140可以由固定到层析介质(例如，纸、硝化纤维等)的分析物特定抗体构成。当现在被用来自抗体缀合区135的缀合物标记的样本到达捕捉抗体区140时，可以借助捕捉抗体来使存在于样本中的任何分析物固定，导致标记的抗原定位/集中在捕捉抗体区140处。捕捉抗体区140下游的材料提供毛细管贮存器，通过该毛细管贮存器，拉动样本通过检验条130。
通过缀合标记在捕捉抗体区140中的存在来检验分析物在样本中的存在。抗体缀合区135中所使用的常见标记可以包括金胶体(红色)、以及例如蓝色乳胶颗粒等。然而，不要求标记在可见范围内是可检测的，前提条件是利用了合适的检测器或成像器。
作为时间的函数，在检验条130上发生的几个感兴趣阶段可以区分开。具体地，检验条130在任何样本被施加之前是干燥的。润湿是初始时间段，在该初始时间段期间，样本流过条的长度。在润湿阶段期间，随着液体前段穿过层析介质(例如，纸、硝化纤维等)，检验条130可以经历可见变化。显影是当标记和捕捉发生时的时间。在显影阶段期间，与捕捉抗体区140和控制区145相应的特征带可以变得在检验条130上的固定位置处可检测。
图8A-C示出了在这些各个阶段(例如，无样本、润湿和显影)期间获取的图像的例子。在图8A中，还未施加样本。检验条130没有示出任何可见特征(应指出，不存在特征带)。例如，在该阶段，检验条130揭示与照明和光学数据获取相关联的均匀变化。假定测量模块的照明和光学特性在检验阶段期间不改变，则这些均匀性变化应保持不变。在图8B中，液体前段已经穿过检验条130的长度(例如，润湿阶段完成)，并且显影刚刚开始(例如，显影阶段开始)。表现为跨检验条的特征带的形式的捕捉区和控制区变得可检测。在图8C中，显影已经发生(例如，显影阶段完成)。例如，捕捉区和控制区完全可检测。
图9例示了根据本发明的优选方面执行的示例性方法，用于对侧流测定条的数字图像进行处理以产生定性、半定量和/或定量数字信号。如图9中所描绘的，图像的矩形子集150被定义为包括检验条可见区域的大部分。矩形子集150覆盖检验条区域的大部分，但是可以不包括检验条130的边缘。在侧流测定中，可能典型地是检验条的边缘上的流体流动特性不同于主要区域。不将边缘包括在矩形子集150中确保流动差异不破坏测量。可以在矩形子集150上对像素强度进行积分，并且将其绘制在2维图表155上。在2维图表155上，“x”轴表示沿着检验条130的在流动方向上的长度距离。“y”轴表示对于沿着检验条130的给定距离的积分的强度。如下面更详细地讨论的，像素强度的2维图表155表示具有下述益处：准确地确定分析物在样本内的存在或不存在(例如，定性确定)、和/或确定样本内的分析物的浓度(例如，半定量或定量确定)。信号的积分在检验条130的与捕捉抗体区140对齐的宽度上进行。对于沿着检验条130的每个位置，测量所得的信噪比得到改进。对于在该处捕捉抗体区140不可见的条，绘图指示照明均匀性。
图10A-C示出了对于典型实验的三个感兴趣阶段(例如，无样本、润湿和显影)的测定信号强度的曲线图的例子。具体地，图10A示出了在样本被施加之前沿着检验条的积分的信号水平。该绘图的形状是沿着检验条的照明均匀性的特性。图10B示出润湿时的信号水平。该信号中的两个凹陷部(dip)在大致100个像素和220个像素处是可见的。参照图8B，凹陷部对应于在该处显影刚刚开始(例如，润湿阶段完成并且显影阶段开始)的捕捉抗体区140(测定带和控制带)。图10C示出了显影阶段之后的信号水平。信号强度中的两个凹陷部部变得更加明显。这与图8C中可见的两个带的强度一致。
图10C中所描绘的曲线绘图的分析揭示，凹陷部的相对强度的定量测量可能很困难。不受理论束缚，这个难题的主要促成因素可能是缺乏均匀照明。因此，消除或至少减小非均匀照明的影响的可能方式之一是从在显影阶段之后取得的图像减去参考图像。图11A-C描绘了图像和曲线图，这些图像和曲线图例示了从在润湿阶段取得的图像(在图11A中示出)减去在显影阶段之后取得的图像(在图11B中示出)的结果。相应的2维曲线图(在图11C中示出)示出了缺乏背景均匀性的影响已几乎消除。指出，可以引入偏差来规范化差分图像并且确保所有的强度值都是正的。尽管可以手动地执行减法和偏差调整，但是根据本发明的一些方面可以经由软件实现来使这些步骤自动化。图11C中的曲线图表征了与捕捉带相应的两个峰值。如下面更详细地讨论的，与图10C中的绘图不同，可以容易地对图11C的经过处理的绘图进行比率测量，以实现定性、半定量和/或定量确定。
在替代的或另外的实施例中，可以利用有助于信号的相对振幅的定性、半定量和/或定量测量的对于参考图像的各种选择。例如，关于图11A-11C，描述了基于从在润湿阶段取得的图像减去显影阶段之后取得的图像的减法的参考减法方法。使用润湿阶段之后取得的图像作为参考图像生成对于特定侧流测定条的材料和光学特性足够的结果。然而，对于具有不同特性的侧流测定条，可能有利的是使用不同的参考图像。例如，可以执行从显影阶段之后取得的图像减去样本被施加之前取得的图像的减法。图12A-C描绘了与从样本被施加之前取得的图像减去显影阶段之后取得的图像的减法相关的图像。对于这种特定情况，图12C中的相应的2维曲线图示出了缺乏背景均匀性的影响还未完全消除。然而，如下面更详细地讨论的，图12C中的曲线图表征了与捕捉带相应的两个可清楚区别的峰值，并且可以容易地进行比率测量以实现定性、半定量和/或定量确定。
在优选实施例中，可以使用如上所述的信号强度的曲线图来确定和/或量化存在于样本中的分析物的存在与否和/或浓度。具体地，量化侧流测定响应的一种方式是测量与捕捉抗体和控制区相应的峰值的相对大小。可以对于各种浓度的分析物获得峰值振幅的比率，并且将其进一步处理为响应曲线。图13描绘了如关于图12A-C所描述的对于0与1000mIU/mL之间的已知分析物浓度值的样本线与控制线之间的比率的绘图。该比率绘图示出了本文中所描述的光学测量设置和信号处理方法能够针对已知浓度测量分析物的浓度。此外，该处理方法能够测量对于侧流测定条的规定检测阈值以下的浓度的响应。
侧流装置
图14示出了根据本法明的一方面的侧流检验装置400。在该实施例中，保留了商用i-STAT筒的基本特征(参见，例如，公开了非侧流i-STAT筒的美国专利公开No.2011/0150705)，同时在将侧流特征集成到装置400中。如所示，检验装置400包括侧流检验系统，而不具有电化学检验系统，但是在其他实施例中，检验装置400可以将这两个检验系统合并使用在同一装置中。
如所示，装置400包括被配置用于接收样本的进入端口405。样本容置室410被提供为与进入端口405流体连通，并且被配置用于充当用于(可选地，经由毛细管作用)接收样本的导管。毛细管样本分发端口412被提供为样本容置室410的延伸部分，并且可选地被形成为装置的底座中的插槽，并且可以被光学前盖415封闭。光学盖415由透明材料(例如，UV透明材料)形成，并且形成装置400的盖子。毛细管样本分发端口412还可选地连接到样本通道420(例如，可以被包括在内的)的入口侧，以将样本递送到装置上的一个或多个电化学传感器(未示出)。毛细管样本分发端口412还与定位在毛细管分发通道内的多个侧流检验条425流体连通。装置400可以例如包括“n”个侧流测定条425，这些侧流测定条425包括“x”个测定物。
条425被配置用于使得样本可以通过毛细管作用从测试条上的施加点流走。在示例性实施例中，随着在每一个条中样本进一步远离施加点而前进，样本优选地与缀合垫426接触，缀合垫426包括以可溶形式印刷到施加点下游的芯上的缀合标记，例如，分析物特定的抗体。缀合标记可以结合到样本内所包含的分析物(如果存在的话)，并且形成样本和缀合物复合物。随着样本和缀合物复合物沿着芯进一步前进，该复合物优选地与位于缀合垫下游的捕捉区428(例如，层析介质(纸、硝化纤维等)区)接触。捕捉区可以由固定到芯的分析物特定的抗体构成。当到达捕捉区时，存在于样本和缀合物复合物中的任何分析物将借助于捕捉抗体而被固定化，导致标记抗原定位/集中在捕捉区处。通过捕捉区中的缀合标记的存在来检测分析物的存在。标记可以包括例如金胶体或有色乳胶颗粒。然而，假定提供了合适的检测器/成像器，例如，可以使用被也被集成到读取器壳体中的光源激活的荧光或磷光标记，则不要求标记在可见范围内可检测。所述条还可以包括控制区，这些控制区指示流体传到捕捉区428，确保已实现适当的检验。在检验成功的情况下，控制区应指示肯定结果，而不管样本是否包含感兴趣的分析物。
位于捕捉区下游的附加的芯材料提供了废料垫430a，其被配置用于在筒内拉动样本越过芯。在一些实施例中，贮存器430b被形成为条425的终端处的插槽，并且被光学盖415封闭。贮存器430b被配置用于拖动样本从毛细管样本分发端口412通过条425。
如上面所讨论的，装置400还可以包括条形码435，例如，2D条形码。条形码435优选地定位在装置400上，以使得读取器装置中的照相机芯片能够顺序地或同时地使条425上的测定物和条形码435成像。例如，条425和条形码435可以定位在覆盖条425和条形码435两者的成像区域440内。光学盖415的透明度使得成像区域440能够被照明装置(例如，光纤环反射照明器)照明，并且能够取得条425上的测定物和条形码435的图像。
图14还示出了装置400可以包括形成2通光学比色皿445的至少一个反射镜，2通光学比色皿445用于通过使用微尺度光纤耦合的UV-VIS二极管阵列光谱仪来检测总蛋白(UV光谱)、胆红素和血红蛋白(可见光谱)。短的多孔过滤器450将样本(例如，血浆)从毛细管样本分发通道传到光学比色皿445。如所示，导管412可以分叉，可选地与可选的过滤器450相邻，从而将血液样本分割到光学测定通道和电化学测定通道中。
在优选实施例中，可以使用检测器来确定侧流测定中的肯定结果的存在或不存在。如上面详细地讨论的，检测器可以是成像器或条形码读取器元件，例如，通过反射工作的二极管或激光扫描仪、CCD或CMOS读取器或类似的照相机装置。例如，成像器可以集成到与侧流装置配合的读取器中。当将侧流装置插入到读取器中时，启动照明源和成像器。如上面所讨论的，照明源可以是单色的，或者覆盖可见范围内或外的宽光谱。例如，与颜色分离条形码传感器组合使用的单色源使得能够进行荧光测定检测。
该实施例还使得能够确定被同时测定的多种分析物，例如，滥用药物，其中每种药物具有截同的捕捉区。例如，读取器所检测的“条带”或“点”的图案建立了哪些分析物存在、哪些分析物不存在。另外，可以将装置的成像区域划分为履行不同功能的两个不同的区。例如，可以将成像区域形成为大约12×6mm。可以使用成像区域的一个部分来打印可以用于识别筒类型以及对结果进行评估所必需的任何附加参数的条形码信息。可以使用成像区域的另一部分来打印排列的捕捉区。另外，还可以在装置上在成像区域中打印包括肯定和否定控制的“比较器”区。为了通过条形码读取器检测肯定控制与否定控制之间的对比或者缀合标记的存在或不存在，可以利用自动增益控制特征来优化所获取的图像的动态范围以最大化水平数量。可以使用阈值确定来将每个捕捉点表征为“肯定”或“否定”。
侧流装置可被组装，包括若干“芯吸”元件，所述“芯吸”元件包括例如从样本过滤血细胞以使得以血浆继续进行测定的样本沉积元件。缀合区还可作为先前用缀合物或其他样本处理试剂浸渍的单独的元件被应用。此外，如下面更详细地讨论的，装置可被组装为单个光学测定筒，或者与基于电化学的测定物集成在同一个筒中。
图15A-15C分别示出了用于单个侧流条的折叠侧流筒460的侧视图、平面图和前视图。筒460被示为与读取器470接合。图16A-16C示出了根据本发明的另一实施例的侧流筒的底部部分480和顶部部分485的透视图和侧视图。在一些实施例中，顶部部分485被配置用于通过筒的样本进入端口470接收样本的施加。如上面关于图14所描述的，样本进入端口470与样本芯或条490上的施加点流体连通。
微斑点阵列装置
作为读取侧流装置的替代方案，读取器内的成像器可以被配置用于读取筒内的微斑点阵列。在该实施例中，如上面所讨论的，各试剂被固定化为筒内的基本平的表面上的阵列中的斑点。阵列中的每个斑点被分配特定坐标(行x；线y)，并且具有预选尺寸，例如，半径在范围10-1000μm内的圆形。可以将该信息预先编程到读取器中，或者可以从可以在微斑点阵列的读取之前、之后或同时被读取的相应的条形码解码该信息。因此，图像捕获软件可以识别每个斑点，并且从斑点强度确定例如下列中的一个或多个：分析物的存在或不存在、分析物浓度或校准信号。成像器可访问的检验装置的相邻区域还可以提供充当集成的内部测定参考斑点集的平场校正网格。
图17A和17B示出了根据本发明的一些实施例的具有微斑点阵列的检验装置500(筒)。图17A示出了具有微斑点阵列、而不具有电化学特征的筒。图17B示出了可以保留商用i-STAT筒的基本电化学特征(参见，例如，美国专利No.5,096,669；5,447,440；6,750,053；7,419,821；和7,682,833、以及美国公开No.2011/0150705，这些专利和公开整体通过引用并入这里，并且公开了非侧流i-STAT筒)，同时将微斑点阵列特征集成到装置500中。可以印刷各试剂，并且使用已知方法将这些试剂固定化为斑点。参见，例如，Cozzette等人的美国专利No.5,200,051，该专利整体通过引用并入这里。因此，检验装置500可以包括微斑点阵列检验系统，而不具有电化学检验系统(图17A)，或者检验装置500可以将这两个检验系统合并使用在同一装置上(图17B)。
如图17A中所示，装置500包括被配置用于接收样本的进入端口505。样本容置室510被提供为与进入端口505流体连通，并且被配置用于充当用于样本的导管。毛细管样本分发端口512被提供为样本容置室510的延伸部分，并且被形成为被光学盖515封闭的底座中的槽。光学盖515由透明材料(例如，UV透明材料)形成，并且形成装置500的前盖。毛细管样本分发端口512与定位在微斑点阵列室内的微斑点阵列525流体连通。微斑点阵列525(例如，包括捕捉抗体或抗原)包括用于多路测定的多个斑点。例如，微斑点阵列525可以具有用于大约600个斑点的近似容量，这将使得可以进行高水平蛋白和DNA多路测定。在样本例如通过芯吸而通过微斑点阵列之后，可以通过废料导管将样本递送到废料室530。
在一些实施例中，装置500还可以包括条形码535，例如，2D条形码。条形码535定位在装置500上，使得读取器中的照相机芯片能够同时使微斑点阵列525和条形码535成像。例如，微斑点阵列525和条形码535可以定位在覆盖微斑点阵列525和条形码535两者的成像区域540内。光学盖515的透明度使得成像区域540能够被照明装置(例如，光纤环反射照明器)照明并且能够取得微斑点阵列525和条形码535的图像。
在微阵列检验系统和电化学检验系统被包括在同一检验装置上的实施例中，微斑点阵列室可以被配置为与电化学传感器通道串联或并联。图17B的检验装置500例如基本上如上面结合图17A描述的那样，但是还包括使得它也适合于电化学测定的相同类型的流控设计和能力，并且示出了串行操作的电化学和光学感测系统。装置500包括被配置用于接收样本的进入端口505。样本容置室510被提供为与进入端口505流体连通，并且被配置用于充当用于样本的导管。在可选地被推动通过毛细管阻件514之后，样本被递送到电化学感测导管516，在电化学感测导管516中，在一个或多个条形码513上形成免疫测定物。在电化学感测之后，通过导管517将所得流体引导到定位在微斑点阵列室内的微斑点阵列525，使得样本被引导到微斑点阵列。微斑点阵列525(例如，包括捕捉抗体或抗原)可以具有用于多路测定的多个斑点。因此，在该实施例中，可以首先在电化学部分中对样本进行处理，然后将该样本推送到光学部分。在该实施例中，溶液可以包括用于成像的电化学基质和光学基质两者。当电化学检测完成时，将基质递送到在电化学检测之后的微斑点阵列室。在基于化学发光和沉淀荧光基质的测定中的图像询问期间，样本保留在微斑点阵列室中。在样本已通过微斑点阵列之后，可以通过废料导管518将样本递送到废料室530。
在另一实施例中，将来自容置室510的样本流体划分为两个流。一个流经由导管520被引导到电化学传感器，另一个流以类似于图17A的方式被引导到微斑点阵列。所得的流通过如上所述的电化学处理和光学处理经历单独的分析，并且可以分别被引导到废料室，或者可以组合并且被一起引导到废料室。下面讨论的图25示出了使得可以并行地进行光学检测和电化学检测的类似实施例。
图18示出了具有微斑点阵列的检验装置的荧光图像。在一方面，图18中所示的单色图像是通过成像器查看的图像。阵列内所包含的校准标准还可以用作用于成像器的自动对齐的网格标记。在一些实施例中，超亮缀合标签可以用于低成本或低灵敏度成像器。
为了校准，可以在微阵列内印刷包括例如IgA、IgG、IgM、IgD、IgE的稀释系列，所述微阵列包含用于检验分析物阵列的抗原或抗体。印刷的试剂可以关于样本内的每个产生标准曲线。校准的各方面可以包括照明强度的均匀性。校准斑点可以被布置为邻近测定斑点以最小化可变性。在替代实施例中，为了校准的目的，可以在检验周期之前捕获图像。有利地，影响阵列检验斑点的任何因素也将影响校准斑点。因此，可改变校准曲线的斜率的常见影响(诸如类风湿因子、脂血、溶血、静脉输液、免疫球蛋白等)进行校正，因此提供对于每个检验的定量测量。该测定的另一优点是包括重复(例如，如图18中对于每个校准器和检验示出的三次重复)。
在一些实施例中，如上面关于图6所讨论的离轴照明布置可以减少或消除镜面反射，使得在装置中可以使用具有不同反射性质的各种基板。例如，支撑基板可以包括纸、微米/纳米多孔过滤器、玻璃、塑料、硅、氧化铝、聚合物凝胶等。这些基板可以合并到装置的各种类型的微流体结构(例如，图17B中所示的结构)中。
微斑点阵列的另一优点是多路的能力。例如，可以通过所发射的光的颜色来确定不同类别的患者响应。本领域的普通技术人员将理解，可以选择许多分析目标，例如，药物类别、不同类列的细胞因子和炎症标志物。
本实施例还可以包括例如使用Seradyn的装载Eu螯合物的时间分辨测定的纳米颗粒磷(时间分辨荧光)免疫测定。可以使用两个光源，例如，脉冲蓝色LED和氙灯。荧光素、钌螯合物和铂卟啉可以在蓝色和UV范围内被激发，而铕螯合物仅在UV中被激发。虽然荧光素是瞬时的并且在几个纳秒内消失，但是Ru发射在50μsec之后消失，Pt在250μsec之后消失，并且Eu螯合物在250μsec时达到其峰值发射，并且持续几毫秒。本领域的普通技术人员将理解，这仅仅是不需要多个滤光器的三级荧光多路标记模式的一个例子，并且公开的本发明不受该布置限制。
图19示出了具有量子点阵列的示例性检验装置的荧光图像。
具有侧流流控技术和电导滴定流体位置检测的筒
在一些实施例中，所述筒或装置还可以包括检测组件和侧流流控组件，检测组件用于基于电导确定在筒的微流体电路内的流体的位置，侧流流控组件用于基于流体的位置的确定来主动地使流体穿过筒。例如，可以将柔性或刚性印刷电路上的金电极安置在微流体电路的通道内、对于流控装置的功能控制重要的点处。当流体与电极对接触并且在它们之间形成连续流体桥时，这些电极对之间的电导/阻抗发生改变。因此，测量的与部分地或整个地在电极对之间的流体一致的信号意味着，分析系统(例如，读取器和/或筒)知道它的位置。
分析系统可以包括其压力或位移受制于逻辑或计算机控制(例如，下面讨论的计算装置215)的泵。该泵可以连接到微流体电路，并且可以用于自动地移动流体，直到电导/阻抗变化指示流体正在桥接所选电极对，因此，占据已知位置。在实施例中，泵可以是气动泵、液压泵、注射器等。
图20和21提供了筒检验系统中实现基于电导的确定和主动侧流移动的两个例子(例如，分别为侧流和微斑点阵列)。根据本发明的一些实施例，筒600可以包括泵605、容纳流体的贮存器610、在位置控制点处具有电极620的微流体电路615、侧流(层析)检验条或流通式微斑点测定室630、以及用于使用光学测量来记录测定的成像器(例如，照相机芯片或光传感器)。
在替代实施例中，可以通过使用成像器或成像传感器来确定流体的位置和/或总体积。例如，可以将样本流体通道形成为将流体路由到成像区域(上面关于图14和17A/B进行了讨论)，以用于随后通过成像器进行成像并且确定微流体电路内的定位。具体地，可以随着流体通过成像区域对该流体进行成像，这使得可以精确地确定流体运动的时序。本领域的普通技术人员将理解，在上面公开的系统中可以利用其他检测部件，例如，还可以使用基于安培滴定的确定来探侧流体的位置。
具有组合的气动和侧流流控特征的筒
在一些实施例中，本发明涉及如上所述的筒，这些筒还包括对于测定的各个步骤(例如，关于图14或17A/B中的侧流装置描述的处理)提供更大程度的控制的气动流体致动。如上面所讨论的，侧流检验条通常在被动模式下操作(即，样本经由毛细管作用流过芯的支撑基质)。然而，由于被动系统的性质，对流体或样本通过芯的时域的控制是有限的或者没有控制。因此，对于在捕捉区中在样本与缀合或结合抗体之间可能发生的混合的量的控制是有限的或没有控制。因此，在一些实施例中，可以与筒一起使用如上所述的泵，以主动地控制通过免疫层析测定的流体迁移。例如，筒可以包括由泵致动以将样本与捕捉区的缀合物和抗体混合或者控制所述时域的位移装置，例如，气囊。
图22示出了具有位移装置(例如，气囊)的测定筒的设计和免疫层析测定。本领域的普通技术人员将理解，图22不表示特定测定几何结构，相反，它表示在筒中可以利用的用于主动控制流体的元件的布局(例如，其中样本与标记抗体和侧流捕捉区气动式混合的检验装置)。在一些实施例中，总样本体积可以在约5μL与500μL之间，因此，在实际实施例中，所描绘的样本室将容纳此类体积，并且将可以适当地设定接合导管的大小。
如图22中所示，筒包括用于收集样本的入口端640。样本可以例如以尿液、血清、血浆或全血的形式提供。筒还包括样本填充室645、标记区650、层析测定捕捉区655、废料室660、气囊675、以及提供筒的各个组件之间的流体连接的流体通道680。首先，例如通过通用筒接收端口将筒插入到读取器中。然后，成像器芯片(例如，2D条形码读取器)使层析测定捕捉区成像，并且泵(例如，气动泵、液压泵、注射器等)致动气囊675。在一些实施例中，条形码读取器和泵可以由读取器(例如，计算装置215)内的嵌入式软件控制。
在操作中，一旦通过接收端口插入筒，样本就在样本填充室645中累积。安置在填充室645的端部处的限制件(可选地，毛细管阻止部)可以在流体水平面足够时提供指示。在样本流体在筒中沉积之后，可以使用闩锁(未示出)来封闭端口。一旦闩锁被关闭，筒就被插入在读取器中，并且自动测量周期开始。测量周期可以由几个阶段组成。首先，启动气囊675以将样本流体推送到标记区650，在标记区650中，样本与分析物特定的抗体缀合物接触，所述抗体缀合物优选地已经以可溶形式印刷在标记区650的壁上。这使抗体溶解到样本中，并且使得分析物特定的抗体缀合物可以与分析物结合。然后致动气囊675以顺序地推送和拉动流体样本通过筒上的流体通道680。所得的振荡运动有助于样本流体与抗体缀合物混合。一旦样本流体已经令人满意地与抗体缀合物混合，就致动气囊675以将流体推送到层析测定捕捉区655，在层析测定捕捉区655中，分析物特定的抗体被固定到层析介质(例如，由纸、硝化纤维等制成的多孔塞)。这些步骤的时序可以由关于图2描述的软件控制。在一些实施例中，根据测定和样本类型，所有步骤完成可能花费大约2至20分钟。
当到达捕捉区655时，将借助于捕捉抗体使存在于样本中的现在用缀合物标记的所有分析物固定化，导致标记的抗原定位在捕捉区处。可选地，可以致动气囊675以顺序地推送和拉动样本流体跨过捕捉区655，以确保抗体的最佳捕获。一旦分析物已经被令人满意地捕获，可选地可以致动气囊675以将样本流体推送到废料室660中，留下捕获的抗体。在一些实施例中，可以推送容纳在清洗流体室685内的清洗流体通过层析测定捕捉区655以冲去样本流体的对于结果产生不必要的成分或者可能是干扰源的成分(例如，红血球)。优选地将清洗流体安置在装置内的可破裂袋中。参见例如Lauks等人的美国专利No.5,096,669，该专利整体通过引用并入这里。
为了检测标记的抗原，启动安置在读取器中的照明源和成像器，并且获取层析测定捕捉区655以及可选的包括条形码的相邻区域的一个或多个图像。读取器(例如，计算装置215)对该图像或图像系列进行分析。自动化软件分析基于所获取的图像或图像系列的特性来得出肯定或否定结果。在一些实施例中，条形码可以包含测定信息，例如，检验标识、校准数据、颜色参考、检验周期控制参数、过期数据等。一旦图像获取完成，筒就可以从仪器释放，并且被处置。
该实施例具有明显优于被动侧流免疫层析装置的优点。例如，它能够实现检验结果的仪器数据捕获，这些检验结果然后可发送到实验室信息系统(LIS)或医院信息系统(HIS)以用于记录存贮和记账。
本实施例还有利地最小化执行检验所花费的时间并且减少用户引起错误的机会。对于手动地对典型的侧流装置执行的检验，制造商提供了关于在读取测定之前、在将样本施加到芯吸元件上之后的等待时间的指南。所述等待时间包括样本沿着芯吸元件的毛细管流动的时间、样本标记时间和到在该处执行测量的区域上的缀合物标记捕获时间。对于目前商用的大多数检验，几秒与几分钟之间的等待时间是典型的。通过使用主动流体控制，本实施例缩短了从样本收集到标记区以及从标记区到捕捉区的通过时间。除了与被动毛细管流动方法相比缩短了标记和捕获时间之外，主动流体混合有利地提高了灵敏度。
该实施例进一步使得可以针对流体样本类型定制测量周期。例如，β-hCG测定适合于全血和尿液样本。通过主动流体控制，可以根据样本类型来优化测量周期的标记和捕获阶段。对于传统的侧流测定，此类优化通常是不可能的，在传统的侧流测定中，测定完成时间典型地根据样本类型而变化并且是基于关于侧流基质的孔隙率和其他性质的折中的。此外，可选地，可以在检验周期期间的各个时间执行捕捉区的成像，导致一系列时间分辨图像。图像分析可以由分析软件进行以得出捕捉区域中的颜色变化速率。根据从制造期间的受控实验对于变化速率的了解，可以用用于针对每种样本类型(血液、血浆、血清、尿液等)的数据收集的预期完成时间窗口对读取器进行编程。该自适应数据采集可以导致更短的测量周期。
图23示出了其中标记抗体与样本气动式混合的、还包括多个侧流捕捉区687的检验装置的另一实施例。本实施例还可以包括多路测定。图24示出了其中标记抗体与样本气动式混合的、还包括多个通道690中的侧流捕捉区689的检验装置的替代实施例。主动流体控制扩展到用于同一流体样本的多路测定的多个标记和层析测定捕捉区。图24进一步示出了使样本流体分离到两个单独的标记区705中的歧管700。另一歧管710在捕获室中收集在检测之后的样本流体，并且使得可以在废料室712中处置样本流体。该设计可以扩展到实际上可以配装在筒上的任何数量的通道、以及可以被读取器内的成像器(例如，条形码读取器)成像的任何数量的捕捉区。
免疫层析测定筒还可以并行地合并多个标记和层析测定捕捉区。在该实施例中，筒包括单个标记室，在该标记室中，多种分析物特定的抗体缀合物以可溶形式印刷。当流体样本与抗体缀合物接触时，它们溶解，并且感兴趣的分析物变得被用它们特定的缀合物标记。然后，气动泵组件将标记的分析物推送到层析测定捕获室。捕获室的特征在于在流方向上顺序地布置的多个层析测定捕捉区。现在用缀合物标记的每种分析物被固定到层析介质的特定区域。
在另一实施例中，上述筒布局可以包括用于将流体样本递送到其他类型的传感器的附加的流体通道。所述其他传感器不限于电化学传感器，而是可以包括用于测量指定的样本特性的光纤传感器、波导传感器、表面声波传感器、表面等离子体波传感器、热传感器等。图25示出了其中标记抗体与样本气动式混合的检验装置的这个实施例，该检验装置还包括在一个通道中的侧流捕捉区720以及在另一通道中的电化学检测器725。在该实施例中，流体路径分为两个不同的路径。一个路径将样本递送到标记区和捕捉区。另一路径将样本递送到电化学传感器区域。在该实施例中，读取器包括如上面关于图3A-3D讨论的、用于将电化学传感器与读取器内的控制电路系统接合的电连接器。
检验样本分离器
在一些实施例中，检验样本中的细胞或颗粒可能干扰样本流过侧流装置的芯吸基质的流动。因此，上述筒可以包括分离检验样本的样本分离器，例如，可以将血液分离为细胞和血浆。图26示出了包括样本分离器的筒或装置。样本分离器可以包括利用重力来帮助分离检验样本的分离室。本领域的普通技术人员将理解，图26不表示特定几何结构；相反，它表示在筒中找到的元件的构思。
如图26中所示，筒可以包括用于收集检验样本的入口端800。在β-hCG测定的情况下，可以使用尿液、血浆/血清或全血。筒还包括用作标记区的样本填充室810、沉降室820、具有层析测定捕捉区830的侧流测定条825、废料室840、气囊850、以及连接筒的组件的流体通道860。一旦被插入在读取器中，层析测定捕捉区830就可以被内部成像器成像，并且气囊850就可以被泵致动。成像器和泵两者都可以由读取器中的嵌入式软件控制。
一旦通过入口端800插入样本，生物样本就在样本填充室810中累积，并且与已经打印在室810中的标记缀合物接触。缀合物溶解在样本流体中，并且感兴趣分析物变得被标记。随后，可以启动气囊850以将标记的样本流体推送到沉降室820，在沉降室820中允许样本(例如，血液)停留并且沉降。沉降可以通过重力自然地发生，或者可以通过化学处理(例如，添加凝结剂)来加速。可以优化该室的几何结构来在允许血清继续流动的同时保留凝结的血细胞。在用于沉降的时间段期间，通过内部加速度计监视读取器的取向和运动，以确保没有不必要的运动扰乱沉降处理。由于不必要的运动或过大角度取向而导致的惯性力可以阻止沉降在该室的底部。
可以通过测量装置(例如，模拟装置ADXL345)来测量来自于重力的角度偏差和加速度。ADXL345是小且薄的、超低功率的3轴加速度计，其分辨率(13位)测量高达±16g。该测量装置测量在倾斜感测应用中的重力的静态加速度、以及由运动或震动导致的动态加速度。ADXL345高分辨率(3.9mg/LSB)使得能够测量小于1.0°的倾角变化。可以为检验的沉降阶段期间的动态加速度和相对于停留位置的角度偏差两者分配阈值。如果加速度计检测到动态加速度或角度的值超过阈值，则读取器中的计算机(例如，计算装置215(下面讨论))可以采取一系列动作，这些动作可以包括向操作者显示警告消息、相应地修改检验周期(例如附加的停留时间)、校正测量值或发出错误代码并且将检验全部取消。
进一步启动气囊850以将标记的且分离的样本流体推送到侧流测定条825上的样本施加区。一旦标记的且分离的样本流体与侧流测定条上的施加区接触，毛细管力就将流体拉向层析测定捕捉区830，在层析测定捕捉区830中，分析物特定的抗体被固定到层析介质。当到达捕捉区830时，存在于样本中的、现在被用缀合物标记的任何分析物将借助于捕捉抗体而被固定化，导致标记抗原定位/集中在捕捉区830处。
控制照明源和成像器(例如，安置在读取器中)以获取层析测定捕捉区830的一个或几个图像。通过读取器的软件对该图像或图像系列进行分析。自动化软件分析基于所获取的图像或图像系列的特性来得出肯定或否定结果。一旦图像获取完成，筒就可被释放并且被处置。
尽管已经在使得血细胞可沉降在流体通道的专用部分中的侧流测定的上下文中描述了样本分离器的实施例，但是通过内部传感器(例如，多轴加速度计，诸如ADXL345或其它)监视检验期间读取器的角度和动态运动的构思可应用于可以受益于稳定性要求的任何测定(例如，电化学的或光学的)。一般来讲，如果作为筒上的检验周期的一部分存在稳定性要求，则可以启动动态运动或角度传感器来测量在测量周期的关键阶段期间的运动和位置参数。如果检测到不可接受的运动，则内部逻辑可以相应地修改检验周期、或者向用户发起警告通信、或者既相应地修改检验周期又向用户发起警告通信。
系统环境
鉴于上述内容，本领域的普通技术人员将意识到，在一些方面，本发明被体现在单个装置或设备(例如，读取器装置或检验筒)、系统、方法或计算机程序产品中。因此，在一些实施例中，本发明涉及某些硬件、软件(包括固件、常驻软件、微代码等)、或组合软件和硬件的实施例，这些在本文中被称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明可以采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品包含在其上包含计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质中。例如，此类软件、系统和计算机可读介质可以合并到本发明的读取器装置或检验筒中。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是，例如，但不限于，电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或装置、或上述的任何合适组合。计算机可读存储介质的具体例子的非限制性列表包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储装置、磁存储装置、或上述的任何合适组合。在本文件的上下文下，计算机可读存储介质可以是可以包含或存储供指令执行系统、设备或装置(例如，读取器装置或筒)使用或者与其连接的程序的任何有形介质。
计算机可读信号介质可以包括，例如，其中例如在基带中或作为载波的一部分包含计算机可读程序代码的传播数据信号。此类传播信号可以采取各种形式中的任何一种形式，包括但不限于，电磁、光学或它们的任何合适组合。计算机可用存储存储器可以是任何物理存储装置，仅举几个例子，诸如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)。
包含在计算机可读介质上的程序代码可以使用任何适当的介质来发送，所述介质包括，但不限于，无线、有线、光纤电缆、RF等或上述的任何合适组合。
还可以将可以指导计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置以特定方式起作用的计算机程序指令存储在计算机可读介质中，以使得存储在计算机可读介质中的指令产生出包括实现流程图和/或框图的一个或多个框中规定的功能/动作的指令的制造品。
还可以将所述计算机程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置上，以使在该计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置上执行生成计算机实现处理的一系列操作步骤，以使得在该计算机或其他可编程设备上执行的指令提供了用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中规定的功能/动作的处理。
图2示出了用于管理根据本发明的一些实施例的处理的例示性环境200。在这个程度上，环境200包括可以执行本文中所描述的处理的服务器或其他计算系统210。特别地，计算系统210包括计算装置215(诸如筒读取器装置)和筒217(例如，包括光学和/或电化学测定系统的筒)。此类系统的例子是前述的由Abbott Point of Care Inc.出售的i-STAT系统。i-STAT便携式血液分析系统可以包括启用Wi-Fi的读取器装置，其与一次性的包含用于各种分析的传感器的血液检验筒结合工作。计算装置215可以常驻在第三方服务提供商的网络基础设施或计算装置(其中任何一个在图2中概括表示)上。
计算装置215还包括处理器220、存储器220A、I/O接口230以及总线240。存储器220A可以包括在实际执行程序代码期间利用的本地存储器、大容量储存器以及高速缓存，所述高速缓存提供至少一些程序代码的临时存储以便减少在执行期间应从大容量储存器检索代码的次数。另外，计算装置包括RAM、ROM和操作系统(O/S)。
计算装置215可以与外部I/O装置/资源250和外部存储系统220B通信。例如，I/O装置250可以包括使得个人能够与计算装置215交互的任何装置(例如，用户界面)、或使得计算装置215能够使用任何类型的通信链路与一个或多个其他计算装置通信的任何装置。外部I/O装置/资源250可以是例如手持装置、PDA、耳机、键盘等。
一般来讲，处理器220执行可以存储在存储器220A和/或存储系统220B中的计算机程序代码(例如，程序控制260)。而且，根据本发明的一些方面，程序控制260控制执行本文中所描述的处理的至少一个控制和/或测量模块270。控制和/或测量模块270可以被实现为作为单独的或组合的模块存储在存储器220A中的程序控制260中的一个或多个程序代码。另外，控制和/或测量模块270可以被实现为提供该工具的功能的单独的专用处理器或单个或几个处理器。在执行计算机程序代码时，处理器220可以从存储器220A、存储系统220B和/或I/O接口250读取数据和/或将数据写入到存储器220A、存储系统220B和/或I/O接口250。程序代码执行本发明的处理。总线240提供计算装置215中的每个组件之间的通信链路。
在一些实施例中，控制和/或测量模块270可以与包括光学和/或电化学测定系统的筒217结合来执行光学和/或电化学检验。例如，根据本发明的一些方面，控制和/或测量模块270可以操作筒270内的光学和/或电化学测定系统的传感器以提供检验样本内的分析物的定性、半定量和/或定量测量，并且向用户显示此类测量。在另一实施例中，当将筒217装置插入到读取器装置中时，控制和/或测量模块270可以操作读取器装置的一个或多个特征以确定筒217是光学筒、还是电化学筒、还是既是光学筒又是电化学筒。
例子
根据下面的非限制性例子，可以更好地理解本发明。
进行一系列实验来确定光学检测方法对分析物浓度进行量化的能力。在被设计为当分析物浓度超过25mIU/mL时指示响应的侧流测定条上使用由加入各种浓度的β-hCG的男性尿液构成的生物样本。在实验期间收集图像，并且对这些图像进行处理以生成差分图像和信号。图27A-D描绘了β-hCG为0、15、100和1000mIU/mL时的显影的测定条的图像。位于每个图像下方的条形图指示与侧流测定的定性检测阈值相比的分析物浓度。三角形指示侧流测定条被设计为对于其指示肯定结果的水平。对于每个实验获得润湿图像，并且使用这些润湿图像来创建差异图像和信号。图28A-D描绘了通过从在润湿期间取得的图像减去在显影之后取得的图像而获得的经过处理的图像。图29A-2D描绘了当在高亮的矩形区域上对像素值进行积分时的相应曲线图。
图29A示出了关于在样本中不存在β-hCG的情况的2-D曲线图。在该绘图上，仅一个峰值是可见的。该可见峰值对应于控制带。图29B示出了关于样本的浓度已知为15mIU/mL的情况的像素强度的曲线图。在该曲线图上，两个峰值是可见的。较大峰值对应于控制带。较小峰值对应于分析物的捕捉区。图29C示出了样本的浓度已知为100mIU/mL的情况。在该曲线图上，两个峰值是可见的。较大峰值对应于控制带。较小峰值对应于分析物的捕捉区。指出，当分析物浓度不同时，两个峰值的相对大小不同。具体地，与分析物捕捉区相应的峰值随着浓度增大而变得更大。图29D对应于样本的浓度为1000mIU/mL的情况。如图29B和29C中所示的分析物浓度的情况那样，两个峰值仍然可见。然而，在分析物浓度为1000mIU/mL的图29D中，与捕捉区相应的峰值变得比与控制带相应的峰值大。具体地，当分析物浓度变得非常高时，捕捉区的强度典型地变得比控制区的强度大。
尽管已经就各种优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应认识到，在不脱离本发明的精神的情况下可以进行各种修改、替换、省略和改变。因此，本发明的范围意图仅由权利要求的范围限定。

Claims (38)

1.一种检验装置，包括：
进入端口，所述进入端口被配置用于将检验样本接收到容置室中；
第一导管，所述第一导管包括至少一个侧流检验条；和
位移装置，所述位移装置被配置用于将所述检验样本的一部分从所述容置室移至所述第一导管中。
2.根据权利要求1所述的检验装置，还包括位置传感器，所述位置传感器被配置用于基于所述检验样本在所述检验装置的至少一个预定位置的电导来提供所述检验样本的所述部分的位置。
3.根据权利要求1所述的检验装置，还包括至少一个成像区域，所述至少一个成像区域被配置用于基于通过所述至少一个成像区域的所述检验样本的捕获图像来提供所述检验样本的所述部分的位置。
4.根据权利要求1所述的检验装置，还包括：
标记区；和
废料室。
5.根据权利要求4所述的检验装置，其中，所述位移装置被进一步配置用于将所述检验样本的所述部分从所述容置室移至所述标记区。
6.根据权利要求5所述的检验装置，其中，所述位移装置被进一步配置用于将所述检验样本的所述部分从所述标记区移至所述第一导管。
7.根据权利要求6所述的检验装置，其中，所述位移装置被进一步配置用于将所述检验样本的所述部分从所述第一导管移至所述废料室。
8.根据权利要求1所述的检验装置，还包括第二导管，所述第二导管包括至少一个侧流检验条。
9.根据权利要求8所述的检验装置，其中，所述位移装置被进一步配置用于将所述检验样本的所述部分从所述容置室移至所述第一导管和所述第二导管中。
10.根据权利要求1所述的检验装置，还包括第二导管，所述第二导管包括至少一个电化学传感器。
11.根据权利要求10所述的检验装置，其中，所述位移装置被进一步配置用于将所述检验样本的所述部分从所述容置室移至所述第一导管和所述第二导管中。
12.一种检验系统，包括：
检验装置，所述检验装置包括：
进入端口，所述进入端口被配置用于将检验样本接收到容置室中；
第一导管，所述第一导管包括至少一个侧流检验条；和
位移装置，所述位移装置被配置用于将所述检验样本的一部分从所述容置室移至所述第一导管中；和
包括被配置用于接收和接合所述检验装置的接收端口的仪器。
13.根据权利要求12所述的检验系统，其中，所述仪器还包括光学成像器，所述光学成像器用于从所述至少一个侧流检验条读取光学信号。
14.根据权利要求13所述的检验系统，其中，所述光学成像器被配置用于同时读取所述光学信号和所述检验装置上的条形码。
15.根据权利要求12所述的检验系统，其中，所述仪器还包括位置检测器，所述位置检测器被配置用于确定所述检验样本的所述部分在所述检验装置中的位置。
16.根据权利要求15所述的检验系统，其中，所述位置检测器是被配置用于基于所述检验样本在所述检验装置的至少一个预定位置的电导来确定所述检验样本的所述部分的位置的电路。
17.根据权利要求15所述的检验系统，其中，所述位置检测器是被配置用于基于通过所述检验装置的至少一个预定位置的所述检验样本的捕获图像来确定所述检验样本的所述部分的位置的成像器。
18.根据权利要求15所述的检验系统，其中，所述仪器还包括被配置用于基于所确定的所述检验样本的所述部分的位置来控制气动泵以致动所述位移装置的处理器。
19.根据权利要求18所述的检验系统，其中，所述检验装置还包括：
标记区；和
废料室。
20.根据权利要求19所述的检验系统，其中，所述处理器被进一步配置用于控制所述气动泵以将所述检验样本的所述部分从所述容置室移至所述标记区。
21.根据权利要求20所述的检验系统，其中，所述处理器被进一步配置用于控制所述气动泵以将所述检验样本的所述部分从所述标记区移至所述第一导管。
22.根据权利要求21所述的检验系统，其中，所述处理器被进一步配置用于控制所述气动泵以将所述检验样本的所述部分从所述第一导管移至所述废料室。
23.根据权利要求19所述的检验系统，其中，所述检验装置还包括第二导管，所述第二导管包括至少一个侧流检验条。
24.根据权利要求23所述的检验系统，其中，所述处理器被进一步配置用于控制所述气动泵以将所述检验样本的所述部分从所述容置室移至所述第一导管和所述第二导管中。
25.根据权利要求19所述的检验系统，其中，所述检验装置还包括第二导管，所述第二导管包括至少一个电化学传感器。
26.根据权利要求25所述的检验系统，其中，所述处理器被进一步配置用于控制所述气动泵以将所述检验样本的所述部分从所述容置室移至所述第一导管和所述第二导管中。
27.一种用于检验分析物的计算机系统，所述系统包括：
CPU、计算机可读存储器和计算机可读存储介质；
第一程序指令，所述第一程序指令用于使用处理器来致动气动泵以在检验装置中将检验样本的一部分从容置室移至第一导管中，所述第一导管包括检测区，所述检测区包括多个捕捉抗体；和
第二程序指令，所述第二程序指令用于捕获所述检测区的图像，
其中，所述第一程序指令和所述第二程序指令存储在所述计算机可读存储介质上以供所述CPU经由所述计算机可读存储器执行。
28.根据权利要求27所述的计算机系统，还包括：
第三程序指令，所述第三程序指令用于致动所述气动泵以在所述检验装置中将所述检验样本的另一部分移至第二导管中；和
第四程序指令，所述第四程序指令用于确定在所述第二导管中所述检验样本的所述另一部分的电化学特性。
29.根据权利要求27所述的计算机系统，还包括：
第三程序指令，所述第三程序指令用于在预定位置处检测在所述检验装置中所述检验样本的所述部分的位置；和
第四程序指令，所述第四程序指令用于在所述预定位置处检测到所述检验样本的所述部分时致动所述气动泵以移动所述检验样本的所述部分。
30.一种分析物检验筒，包括：
样本进入端口，所述样本进入端口被配置用于接收检验样本；
样本容置室；
针对所述检验样本中的分析物的标记抗体；
位移装置，所述位移装置被配置用于将所述检验样本移动通过所述检验筒的至少一部分；
导管；和
多孔塞，所述多孔塞具有针对所述分析物的捕捉抗体，
其中，所述样本容置室连接到能封闭的所述样本进入端口、所述位移装置和所述导管；其中，所述标记抗体被涂布在所述导管的至少一部分上；其中，所述标记抗体被配置用于溶解到所述检验样本中；并且其中，具有所述捕捉抗体的所述多孔塞定位在所述导管中。
31.根据权利要求30所述的分析物检验筒，其中，所述标记为能光学检测的部分。
32.根据权利要求30所述的分析物检验筒，还包括定位在所述多孔塞后面的废料室。
33.根据权利要求32所述的分析物检验筒，其中，所述多孔塞与仪器中的光学检测器对齐。
34.根据权利要求30所述的分析物检验筒，还包括血浆分离器，所述血浆分离器邻近所述样本进入端口被定位在所述样本容置室的至少一部分中。
35.根据权利要求34所述的分析物检验筒，其中，所述检验样本当在所述样本进入端口被接收时是全血，并且在所述样本容置室之后，所述检验样本是血浆。
36.一种用于检测样本中的分析物的筒，所述筒包括：
进入端口，所述进入端口用于将所述样本接收到容置室中；
导管，所述导管具有被配置用于溶解到所述样本中的珠粒试剂；
芯吸基质，所述芯吸基质包括被配置用于与所述分析物结合的固定化抗体；和
位移装置，所述位移装置被配置用于将所述样本移至所述导管中，将所述珠粒试剂与所述样本混合以形成所述分析物与所述珠粒试剂的复合物，并且将所述样本移至所述芯吸基质以捕获所述复合物。
37.一种执行分析物测定的方法，包括：
通过样本进入端口将样本引入到筒的样本容置室中；
启动泵以将所述样本的至少一部分移至导管中；
使所述样本振荡以使光学标记抗体溶解到所述样本中并且允许所述光学标记抗体与分析物结合以形成复合物；
等待预定时间量；
在等待了所述预定时间量之后启动所述泵以将所述样本移至所述导管中的多孔塞，其中，所述多孔塞的至少一部分包括被配置用于结合到所述复合物的固定化抗体；和
启动与所述多孔塞对齐的光学检测器以确定保留的光学标记抗体的存在或数量。
38.一种包括计算机可用存储介质的计算机程序产品，所述计算机可用存储介质中包含有可读程序代码，其中，所述计算机程序产品包括能够操作为执行以下操作的至少一个组件：
致动气动泵以在检验装置中将检验样本的一部分从容置室移至导管中，所述导管的一部分包括捕捉抗体；和
致动与所述导管的所述部分对齐的成像器以捕获所述导管的所述部分的图像。
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