CN105992952A

CN105992952A - 测定设备

Info

Publication number: CN105992952A
Application number: CN201580008519.7A
Authority: CN
Inventors: 克里斯多佛·汉德; 奥利弗·霍夫曼; 柳基汉; 米格尔·雷蒙洛伦特德诺
Original assignee: Moeller Cuellar Vicen Ltd
Current assignee: Moeller Cuellar Vicen Ltd; Molecular Vision Ltd
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2016-10-05
Also published as: EP3105590A1; US20170010261A1; JP2017505915A; GB201402550D0; GB2523135A; WO2015121672A1

Abstract

用于定量确定液体样品中的至少一种分析物的浓度的测定设备包括：平面的发射器(2)；平面的检测器(3)；插入在发射器(2)与检测器(3)之间的横向流动膜(4)；与横向流动膜(4)的近端流体连通的结合垫(5)，结合垫包括结合到第一测定组分的光学上可检测的标记颗粒；与结合垫(5)流体连通且被布置成接收液体样品的样品垫(6)；以及与横向流动膜(4)的远端流体连通的芯吸垫(7)。横向流动膜(4)由透光材料形成且能够借助毛细作用将流体从结合垫(5)输送到芯吸垫(7)。横向流动膜(4)包括至少一个包含固定的第二测定组分的测试区域(8、12)，所述固定的第二测定组分用于依赖于在分析物、第一测定组分以及第二测定组分之间的结合将标记颗粒保持在测试区域(8、12)中，以便产生标示液体样品中的分析物的浓度的在测试区域(8、12)中的标记颗粒的浓度。发射器(2)包括有机电致发光材料的发射层(9、16)且发射层(9、16)与横向流动膜(4)的测试区域(8、12)对准，由此发射器(2)能够照射测试区域(8、12)。检测器(3)包括有机光伏材料的吸收层(10、15)且吸收层(10、15)与横向流动膜(4)的测试区域(8、12)对准，由此检测器(3)能够检测来自测试区域(8、12)的光。

Description

测定设备

本发明涉及用于定量确定液体样品中的至少一种分析物的浓度的测定设备(assay device)。液体样品可以是生物样品，例如血浆、血清或尿液。样品可以可选择地是被促使成为液体的样品，诸如植物或组织提取物。

背景

横向流动设备(LFD)具有相当大的用途。一个应用是在分析液体样品以确定可能在样品中的一种或更多种靶向分析物的存在或不存在的设备中。在这些设备中，通常存在阈值浓度，当超过阈值浓度时产生存在或不存在靶向分析物的标示。

已经开发出用于产生靶向分析物的浓度的定量测量的若干技术，例如采用与光源耦合的光接收器。在此领域内，存在两个宽泛的子类。这些中的一个使用来自光源的反射发射(reflected emission)的检测。这样，光源和光检测器两者均被设置在横向流动膜(lateral flow membrane)的同一侧上。可选择的技术将光源和光检测器定位在横向流动膜的相对侧上，使得光(或其他电磁辐射)必须被透射通过膜。

WO 2005/111579是基于透射的发光检测系统。

本发明至少在其优选的实施方案中旨在提供现有技术的设备的可选方案。

公开内容的简述

根据本发明，提供了一种用于定量确定液体样品中的至少一种分析物的浓度的测定设备。该设备包括平面的发射器、平面的检测器、插入在发射器与检测器之间的横向流动膜、与横向流动膜的近端流体连通的结合垫(conjugate pad)、以及与横向流动膜的远端流体连通的芯吸垫(wicking pad)，所述结合垫包括结合到第一测定组分的光学上可检测的标记颗粒(opticallydetectable tagging particle)。横向流动膜由透光材料形成且能够借助毛细作用将流体从结合垫输送到芯吸垫。横向流动膜包括至少一个包含固定的第二测定组分的测试区域，用于依赖于在分析物、第一测定组分以及第二测定组分之间的结合将标记颗粒保持在测试区域中，以便产生标示液体样品中的分析物的浓度的在测试区域中的标记颗粒的浓度。发射器包括有机电致发光材料的发射层且发射层与横向流动膜的测试区域对准，由此发射器能够照射测试区域。检测器包括有机光伏材料的吸收层且吸收层与横向流动膜的测试区域对准，由此检测器能够检测来自测试区域的光。

因而，根据本发明，测定设备提供了能够通过对测试区域的光学测量确定测定结果的相对简单的构造。本发明的实施方案能够准确地确定样品中的分析物的浓度。然而，并不需要本发明的设备的每一个实施方案都确定分析物的准确浓度。例如，在一些实施方案中，可以仅确定分析物浓度的定性标示。然而，通常而言，本发明的实施方案不止提供了分析物的存在的简单的是/否的标示。设备通过提供在可以被配置成单次使用的设备中的浓度的定量标示的能力而改进了现有技术。

至少一个测试区域可以呈基本上矩形路线的形状。可选择地，至少一个测试区域可以是圆形的、方形的或点状的。将会理解，测试区域可以以适合在横向流动膜的边界内的任何可设想的形状被提供。

在本发明的实施方案中，标记颗粒吸收由发射器发射的波长下的光，且检测器被布置成检测来自发射器的穿过横向流动膜的光，由此由检测器检测到的由于所固定的标记颗粒的吸收引起的光强度的衰减标示液体样品中的分析物的浓度。例如，标记颗粒可以是金纳米颗粒，其当浓缩时显示红色且可以被来自发射器的绿光照射。作为另一个实例，标记颗粒可以是蓝色的聚苯乙烯颗粒且可以被来自发射器的红光照射。来自发射器的光可以在可见光谱内，但也可以在紫外或红外波长范围内。

在本发明的实施方案中，标记颗粒在由发射器发射的波长的照射下发荧光，且检测器被布置成检测穿过横向流动膜的这样的荧光，由此由检测器检测到的由于所固定的标记颗粒的荧光引起的光强度标示液体样品中的分析物的浓度。例如，标记颗粒可以是由蓝光照射的荧光素或异硫氰酸荧光素(FITC)颗粒。

透光材料可以在被液体样品润湿时变成透光的。透光材料可以是硝化纤维素。已经发现此材料是特别合适的。当干燥时，硝化纤维素是基本上不透光的。然而，当湿润时，硝化纤维素可以变成透光的。这样，硝化纤维素特别适合用在迎面检测的几何结构(head-on detection geometry)中，原因是当湿润时，光可以透过横向流动膜。横向流动膜可以具有小于200微米，优选小于150微米，更优选小于100微米的厚度。

发射层与吸收层的相向表面之间的间距可以小于1.5mm，优选小于1mm，更优选小于0.5mm。发射层与吸收层之间的紧密间距使捕集的光的量最大化且因而使设备的信噪比最大化。

发射层与横向流动膜的相向表面之间的间距可以小于1mm，优选小于0.5mm，更优选小于0.2mm。发射层与横向流动膜之间的紧密间距使在膜处的发射光的强度最大化且因而使设备的信噪比最大化。

吸收层与横向流动膜的相向表面之间的间距可以小于1mm，优选小于0.5mm，更优选小于0.2mm。吸收层与横向流动膜之间的紧密间距使在检测器处的入射光的强度最大化且因而使设备的信噪比最大化。

发射器可以包括插入在发射层与横向流动膜之间的电极层。发射器的电极层可以包括铟锡氧化物。通常，发射器可以由多个层构成，包括阳极层和阴极层。发射器可以包括插入在电极层与横向流动膜之间的屏障层(barrier layer)。屏障层可以由其上形成有发射器的衬底提供。屏障层可以在构建设备期间保护发射层。屏障层可以是电极层与横向流动膜之间唯一的层。在本发明的实施方案中，发射器与横向流动膜之间不存在空气间隙。这使光必须从发射层行进至横向流动膜的距离最小。

检测器可以包括插入在吸收层与横向流动膜之间的电极层。检测器的电极层可以包括铟锡氧化物。通常，检测器可以由多个层构成，包括阳极层和阴极层。检测器可以包括插入在电极层与横向流动膜之间的屏障层。屏障层可以由其上形成有检测器的衬底提供。屏障层可以在构建设备期间保护吸收层。屏障层可以是电极层与横向流动膜之间唯一的层。在本发明的实施方案中，检测器与横向流动膜之间不存在空气间隙。这使光必须从横向流动膜行进至吸收层的距离最小。

发射器和/或检测器可以通过将层沉积(特别地印刷)到衬底上来形成。在一个实施方案中，发射器和检测器各自设置在单独的衬底上。衬底可以是柔性的，例如PET，或可以是刚性的，例如玻璃。在特别有利的实施方案中，发射器和检测器被形成在共同的衬底上。衬底可以围绕横向流动膜折叠。通过将发射器和检测器两者沉积在相同的衬底上，可以确保发射器和检测器的准确的相对对准。

这本身被认为是新颖的，且因而，从另外的方面看，本发明提供了包括含有有机电致发光材料的发射器和含有有机光伏材料的检测器的电光设备，其中电致发光材料和光伏材料被沉积在共同的衬底上。

通常，发射层包括有机电致发光材料，诸如聚合物，包括聚(对亚苯基亚乙烯基)或聚芴，或小分子，包括有机金属螯合物、荧光染料或磷光染料以及共轭的树枝状大分子。有机金属螯合物可以是Alq₃。吸收层通常包括有机光伏材料，诸如小分子PCBM₆₀或PCBM₇₀，或聚合物诸如聚噻吩类。吸收层可以包括诸如聚噻吩类的有机光伏聚合物与诸如PCBM₆₀或PCBM₇₀的有机光伏小分子的共混物。聚噻吩可以是聚(3-己基噻吩)(P3HT)。

测定设备还可以包括与结合垫流体连通且被布置成接收液体样品的样品垫。在未设置独立的样品垫的情况下，结合垫可以起到样品垫的作用。

在本发明的实施方案中，横向流动膜包括多个离散的测试区域且发射层包括多个离散的发射区域，每个发射区域与相应的测试区域对准。类似地，横向流动膜可以包括多个离散的测试区域且吸收层可以包括多个离散的吸收区域，每个吸收区域与相应的测试区域对准。这样，每个测试区域可以设置有相应的发射区域和/或相应的检测区域。通过设置离散的发射区域或吸收区域，相应的测试区域可以被独立分析且将交叉干扰(cross talk)的风险最小化。

横向流动膜可以包括对照区域(control region)。对照区域可以被定位在测试区域与横向流动膜的远端之间，对照区域可以包括固定的对照组分用于将标记颗粒保持在对照区域内，且发射层和/或吸收层可以包括与对照区域对准的离散的发射/吸收区域。

第一测定组分可以包括将分析物结合到标记颗粒的分子且第二测定组分可以包括分析物的受体。此组分的组合可用于夹心型测定。

第一测定组分可以包括分析物或其类似物且第二测定组分可以包括分析物的受体。此组分的组合可用于竞争型测定。可选择地，第一测定组分包括分析物的受体且第二测定组分包括分析物或其类似物。测定可以是免疫测定。受体可以是结合到分析物或其类似物的抗体。

横向流动膜被设置在透明的衬底上。衬底可以向横向流动膜提供机械稳定性。

测定设备可以包括控制器，其被布置成接收来自检测器的检测信号并处理检测信号，由此产生标示样品中的分析物的浓度的数据。控制器可以被设置成测定设备的一部分，例如在相同的外壳内。控制器还可以被布置成控制来自发射器的光的发射。设备可以包括电池，用于向检测器和发射器供电。设备可以是一次性的。

设备可以包括用于连接至外部读取器的电接口，其中电接口被配置成将检测器和发射器连接至外部读取器。这样，设备可以被提供为一次性的筒。

测定设备可以包括至少第二横向流动膜，其被布置成与在发射器与检测器之间的第一横向流动膜平行。

因而，根据本发明的实施方案，第二横向流动膜允许多个测定测试平行地进行。在一些实施方案中，多个测定测试可以以相同方式测试相同的分析物。可选择地，多个测定测试可以测试不同的分析物。平行地进行测定测试防止一个测定测试的机制干扰第二测定测试的机制。

第二横向流动膜可以被设置在与第一横向流动膜相同的片材上。第二横向流动膜可以被连接至第一横向流动膜。可选择地，第二横向流动膜可以被独立于第一横向流动膜设置。

芯吸垫可以与第一横向流动膜的远端和第二横向流动膜的远端流体连通。因而，第一横向流动膜和第二横向流动膜两者均连接至相同的芯吸垫。

结合垫可以与第一横向流动膜的近端和第二横向流动膜的近端流体连通。因而，第一横向流动膜和第二横向流动膜两者均连接至相同的结合垫。

结合垫可以包括结合到第三测定组分的光学上可检测的标记颗粒。

结合到第三测定组分的光学上可检测的标记颗粒可以与结合到第一测定组分的光学上可检测的标记颗粒在光学上是不同的。因而，光学上可检测的标记颗粒的不同颜色允许两个测试紧密接近地运行，而不会使测试一个测试的结果所需的光谱匹配的光干扰测试第二相邻测试的结果所需的光谱匹配的检测器。

测定设备可以包括与第二横向流动膜的近端流体连通的第二结合垫。

第二结合垫可以包括结合到第三测定组分的光学上可检测的标记颗粒。第二结合垫可以包括结合到第一测定组分的光学上可检测的标记颗粒。

第二结合垫中的光学上可检测的标记颗粒与第一结合垫中的所述光学上可检测的标记颗粒可以在光学上是不同的。因而，光学上可检测的标记颗粒的不同颜色允许两个测试紧密接近地运行，而不会使测试一个测试的结果所需的光谱匹配的光干扰测试第二相邻测试的结果所需的光谱匹配的检测器。

在一些实施方案中，第二横向流动膜可以包括含有固定的第四测定组分的至少第二测试区域，用于依赖于在分析物、第三测定组分以及第四测定组分之间的结合将标记颗粒保持在第二测试区域中。

在一些实施方案中，第二横向流动膜可以包括含有固定的第一测定组分的至少第二测试区域，用于依赖于在分析物、第一测定组分以及第二测定组分之间的结合将标记颗粒保持在第二测试区域中。

(第一)横向流动膜可以包括含有固定的第四测定组分的至少第二测试区域，用于依赖于在分析物，(所述)第三测定组分以及第四测定组分之间的结合将标记颗粒保持在第二测试区域中。

发射层可以包括多个发射器像素(emitter pixel)且第一发射器像素可以与第一横向流动膜的(第一)测试区域对准且第二发射器像素可以与第二测试区域对准。

吸收层可以包括多个检测器像素且第一检测器像素可以与第一横向流动膜的(第一)测试区域对准且第二检测器像素可以与第二测试区域对准。第二测试区域可以设置在第一横向流动膜或第二横向流动膜上。

第一发射器像素和第二发射器像素可以在从横向流动膜的远端到近端的方向上相互间隔开。

第一检测器像素和第二检测器像素可以在从横向流动膜的远端到近端的方向上相互间隔开。

第一检测器像素可以与第一发射器像素对准且第二检测器像素与第二发射器像素对准。

因而，发射器像素和/或检测器像素的相互间隔使来自第一发射器像素的在第二检测器像素中可检测到的光的量最小，或反之亦然。

像素可以被定义为发射层或吸收层的离散区域。可选择地，发射层或吸收层可以被掩模以定义像素。然而，这不是优选的。

附图简述

下文参考附图进一步描述了本发明的各实施方案，附图中：

图1A是根据本发明的实施方案的测定设备的图示；

图1B是根据图1A的实施方案的测定设备的另外的视图的图示；

图2是根据本发明的另外的实施方案的测定设备的图示；

图3是根据本发明的测定设备的实施方案的部件的图示；

图4是根据本发明的测定设备的实施方案的1行像素图案的图示；

图5是根据本发明的测定设备的实施方案的2行像素图案的图示；

图6是根据本发明的测定设备的实施方案的3行像素图案的图示；

图7是根据本发明的测定设备的实施方案的4行像素图案的图示；

图8a和8b示出根据实施例1的κ和λFLC测定的剂量响应曲线；

图9示出根据实施例2的阿片剂测定的剂量响应曲线。

详述

如图1A和图1B所示，根据本发明的一个实施方案，提供了包括在薄的、基本上立方体的外壳50内的测定设备1。图1B提供了与图1A中图示的设备相同的设备的示意图的侧面图示。外壳的一端包括设置在外壳50的长度和宽度的平面内的测试模块20。外壳50的相对端容纳直接地抵靠着外壳50的壁的柱形电池23。在测试模块20与电池23之间是印刷电路板22，其在与测试模块20相同的平面中从电池延伸到外壳的长度内。测试模块20内的电子器件经由电接口24连接至印刷电路板22。测试模块20包括样品垫6，样品垫6与结合垫5流体连通。本结合垫5包括能够结合到测定组分的颗粒标签。横向流动膜4被连接在结合垫5与芯吸垫7之间。支撑结构21将测试模块20固定在外壳50内。

图2图示了根据本发明的实施方案的测试模块20。当样品被沉积在样品垫6上时，形成了过量样品的储器。过量的样品迁移至结合垫5。此迁移首先由结合垫5引起，接着是横向流动膜4的芯吸作用，且然后另外是芯吸垫7。横向流动膜4由硝化纤维素形成。结合垫5包含分析物标签。分析物标签结合到对应的可利用的分析物。毛细作用使包含任何标记的分析物的液体样品从结合垫5沿着横向流动膜4朝向芯吸垫7流动至测试区19中。在样品到达芯吸垫7之前，样品遇到含有分析物的固着的受体的反应路线8。当标记的分析物到达此点时，受体结合到分析物，将分析物和标签保持在合适的位置。着色的分析物标签的存在将会使反应路线8随着标签的浓度增大而改变颜色。在目前描述的实例中，着色标签的浓度是反应路线处的分析物的浓度的直接指标，这提供了液体样品中的分析物的浓度的标示。

上文是夹心型测定技术的实例。竞争型测定也是可行的，其中来自反应路线12的响应(通常是颜色)的强度与样品中存在的分析物的量成反比。在此技术的一个实例中，结合垫5另外包括预先标记的第二分析物或分析物类似物。来自样品的分析物无变化地穿过结合垫5，并将结合到另外的反应路线12上的受体，占据了预先标记的分析物或分析物类似物否则将结合的受体位点。样品中存在的分析物越少，能够结合到受体的预先标记的分析物或分析物类似物越多，导致路线更强烈的着色。在此技术的另外的实例中，结合垫5还能够包含或改为包含标记的受体。在此情形中，固着的分析物或分析物类似物被固定在反应路线上。样品中存在的分析物越多，将会结合到来自样品的分析物、且因此不可用于结合到固着的分析物或分析物类似物的标记的受体越多。竞争型测定技术可以用于定性地测试特定分析物的不存在，尽管并不是纯粹的二元测试，且样品中非常少量的分析物仍可能导致在路线的位置处结合预先标记的分子(是分析物、分析物类似物或受体)。竞争型测定技术可以改为用于定量标示液体样品中的特定分析物的浓度。

还存在横向流动膜4上的与标记的组分本身反应的对照受体的另外的路线13。对照路线13包含结合到标记的组分的固定的受体。每当实施测试时，对照路线13就将变成着色的，而不管样品是否包含任何分析物。这有助于证实测试正在正确地进行。在目前描述的实例中，反应路线8仅在分析物存在于样品中时改变颜色。在具有多次测定的实施方案中，可以存在多个对照路线。这样，对照路线可以用于确定将由横向流动设备进行的每次测试是否已经进行。当前实例中的对照路线13被设置在较早的反应路线的下游。通过将对照路线13设置在反应路线的下游，分析物标签必须在它们可以结合到标示测试已经实施的对照路线之前流过其他反应路线。

在本情形中，横向流动膜4是约100μm厚且反应路线8、12以及对照路线13各自是1.0mm×5.0mm，在它们之间具有2.0mm的间隙。横向流动膜由硝化纤维素形成。样品垫6、结合垫5、横向流动膜4以及芯吸垫7被设置在透明的衬底11上。

参照路线14被设置在横向流动膜4上且用于在构建测试区19期间进行对准。参照路线14通常比反应路线8、12或对照路线13更薄。当前实例中的参照路线是0.5mm×5.0mm，与对照路线13之间具有1.5mm的间隙。

虽然实例公开了分析样品中的一系列的分析物的存在、不存在或浓度，但是还可以进行具有更少或更多分析物测试的此分析。一系列的不同的标签和受体路线可以用于确定多种不同分析物的存在、不存在或浓度。一些分析物的存在可以结合不同的或相同的分析物的不存在来测试。测试，例如测定，在下面的表1中给出。在每种情形中，给出了测试的目的，以及第一测定组分、第二测定组分、感兴趣的分析物以及哪种类型的测定(夹心型或竞争型)。所有测定可以使用分析物或由任意类型的标记颗粒标记的抗分析物抗体来进行。示例性的标记颗粒包括金纳米颗粒、着色的乳胶颗粒或荧光标记物。如可以易于由表中的第N行来确定的，在测定类型是夹心型的情况下，其他分析物的测定可以使用分析物抗原作为第一组分且抗分析物抗体作为第二组分来构建。在测定类型是竞争型(第M行)的情况下，抗分析物抗体将是第一组分，且分析物抗原将是第二组分。

表1

虽然常用的家用测定测试，诸如一些孕检测试，具有表面上二元的结果且要求使用者人工解释结果，但本设备使用有机发光二极管(OLED)和相对的有机光电二极管(OPD)来测量作为分析物测试结果的光吸收。虽然目前描述的实施方案使用物质对光的吸收来指示测试样品中的分析物的浓度，但是同样可以设想这样的实施方案，其中分析物上的标签是发光的且由于荧光、磷光，或由于化学反应或电化学反应而本身发射光。

骨髓瘤的测定在表1中的标为A-D的行中描述。为了测试骨髓瘤，确定了κFLC的浓度与λFLC的浓度的比率。

OLED用具有已知特性(强度、波长等)的光照射样品。当OPD接收到光时，产生电流。通过测量此电流，可以确定在反应路线8、12以及周围的膜处由固定的标记物吸收的光。这给出了存在于样品中的标记的分析物的浓度的标示。

OLED是位于塑料衬底(PET)上的层状结构。OLED由图案化的ITO(铟锡氧化物，其是导电的且透明的)层、空穴注入材料层、活性材料层以及阴极形成。可以通过调节ITO的厚度且更重要的是调节活性材料和阴极的厚度使设备的向前发射最大化。采用这种堆叠几何结构(stack geometry)的改变，可以使所发射的垂直于设备的光的量最大化。这将意味着由OLED发射的较大比例的光通过膜，并撞击到OPD上。常规的具有环氧树脂保护的无机LED具有朗伯发射(lambertian emission)，且因此浪费了大量的光。

在本实例中，OLED 2包括发射区域9、16、18，被设置成与包含检测区域10、15、17的有机光伏电池(OPD)3相对。在本实例中的所有三个区域的发射光颜色均是蓝色，因为它们由相同材料的层形成。类似地，在本实例中，OPD区域10、15、17的材料被优化以检测蓝光。

OLED发射区域9、16、18和OPD检测区域10、15、17被定尺寸以位于包含结合的受体的反应路线8、13、14的占地面积内，所述结合的受体被设置成捕获并结合标记的分析物(是预先标记的或以其他方式的)。在本情形中，这导致像素0.9mm×4.9mm。这使来自OLED的、能够与标记的分析物和周围的横向流动膜4相互作用的光发射的比例最大化。提高可以与膜和标记的分析物相互作用的发射光的比例的另一个因素是OLED和OPD两者与横向流动膜4的接近。在本实例中，仅有屏障材料被插入在OLED/OPD与膜之间，具有约100μm的厚度。

测定设备1的包括在外壳50内的电路板22和电池23控制OLED和OPD并给它们供电。电路板22还包括微处理器，该微处理器适于进行基本的分析以便计算代表存在于样品中的分析物的量的定量值和/或其比率。

对于示例性的OPD，可以采用下面的结构。第一层(最接近膜的)是预先图案化的铟锡氧化物(ITO)玻璃衬底。玻璃衬底提供OPD的屏障层。在ITO层顶上设置了50nm厚的Baytron P级的聚(苯乙烯磺酸酯)-掺杂的聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)(PEDOT:PSS)层，并且在该层上设置了10nm厚的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)膜中间层。活性层是165nm厚的区域规则的(regioregular)聚(3-己基噻吩):1-(3-甲氧基羰基丙基)-1-苯基-[6.6]C61(P3HT:PCBM)以及100nm厚的铝的设备的上部电极。

这仅仅是适用于本发明的实施方案的OPD的一个实例。技术人员将会意识到制造这样的OPD的方法和可以制造合适的OPD的其他材料。

技术人员意识到制造适用于本发明的OLED的若干方法和材料的组合。在一个特定的OLED类型中，结构是塑料衬底(PET)、图案化的ITO层、空穴注入材料层、活性材料层以及阴极。特别地，OLED的光谱输出可以通过正确地选择有机聚合物或其他小分子来选择。

OLED的发射光谱必须匹配相关的光猝灭器(light quencher)的吸收(着色的标签用于标记感兴趣的化合物)。在吸收方案中，可以使用金纳米颗粒。在此情形中，应该采用绿光照射源。可选择地，可以使用蓝色的聚苯乙烯标记物。在此情形中，应该使用红光照射源。在荧光方案中，可以使用基于荧光素/FITC的标记物。在此情形中，应该使用蓝光照射源。

此外，OLED的向前发射可以通过调节ITO、活性材料以及阴极的厚度来最大化。使向前发射最大化确保了由OLED发射的光的最大量是垂直于设备的活性表面(active surface)发射的。这样，存在最大比例的、由OLED发射的、穿过光猝灭器并且到OPD上的光。这增强了这些设备的灵敏度和精密度。

图4图示了根据本发明的测定设备的实施方案的1行像素图案。参照路线14、反应路线8和12以及对照路线13被设置在横向流动膜上。OLED和OPD制造过程允许产生任意尺寸和定位的像素以覆盖反应路线和对照路线。在图4中，以虚线示出的像素轮廓25、26以及27代表OPD敏感区域和OLED像素的轮廓。这些像素位于反应路线8、12(或对照路线13)上的中心。像素轮廓25、26以及27也小于反应路线8、12(或对照路线13)。这样，从OLED进入OPD而不穿过反应路线(即穿过不形成反应路线或对照路线的部分的横向流动膜的一部分)的光被最小化和/或基本上消除。在一些实施方案中，像素轮廓可以具有与反应路线基本上相同的范围(extent)。反应路线8、12可以对应于相同的分析物的测定。这样，任何所得到的在液体样品中的分析物浓度的标示的精密度可以通过多次测定相同的样品而被最大化。

图5图示了根据本发明的测定设备的实施方案的2行像素图案。在此实施方案中，存在两个平行的横向流动膜。如前所述，参照路线14用于分别将反应区域28、29、30、31、32、33与OPD和OLED轮廓34、35、36、37、38、39对准。通过使匹配的反应区域(路线)彼此斜对地偏置(diagonally offset)，在两个相邻的反应区域之间的光流出(light bleed)被最小化。这样，例如，由OPD/OLED轮廓34、35上的OPD可检测到的来自OPD/OLED轮廓37的光的量被最小化。这允许在单个测定设备中特别紧凑布置的测定。在一些实施方案中，每个平行的横向流动膜可以包括单个反应区域，且每个横向流动膜测试不同的分析物。在其他实施方案中，每个平行的横向流动膜可以包括单个或多个反应区域，且每个横向流动膜测试同一种分析物或同一组分析物。这允许提高所得到的在液体样品中的分析物浓度的标示的精密度。在另外其他的实施方案中，多个平行的横向流动膜上的多个测试区域可以用于以不同的方式测试相同的分析物。这样，一个横向流动膜可以使用夹心型测定技术测试给定的分析物，而另一个横向流动膜可以使用竞争型测定技术测试相同的给定的分析物。

图6和7分别图示了根据本发明的测定设备的实施方案的3行和4行像素图案。设置在横向流动膜上的反应区域40、42被布置成使流入具有轮廓41、43的任何相邻的OPD的轮廓中的来自具有轮廓41、43的OLED的光最小化。正如前面的，参照路线14被设置用于对准目的。

虽然在所示的实施方案中，反应路线和/或反应区域意图延伸到每个横向流动膜的每一侧，正如从图3的反应路线12中具体看到的，但是本发明扩展到可选择的实施方案，其中反应路线和/或反应区域并不延伸到每个横向流动膜的每一侧。例如，反应区域可以位于横向流动膜的中间的中心。可选择地，两个不同的区域可以被并排设置在横向流动膜上。在横向流动膜上在两个反应区域之间可以存在空间。在一些实施方案中，两个反应区域被设置成彼此接触。在一些实施方案中，两个或更多个区域可以在横向流动膜的近端-远端方向上且在横向流动膜的宽度方向上均是间隔开的或偏置的。反应区域可以被设置在可以被例如并排设置的不同的横向流动膜上。

虽然已经使用直接标记描述了本发明的实施方案，但是间接标记也是可行的。在第一抗体结合到分析物的实施方案中，标记颗粒可以被结合到另外的抗体，该另外的抗体配置成结合到第一抗体。这样，相同的标记的抗体可以用于若干不同的分析物。

虽然所示的实施方案使用结合垫，但是将会理解，样品可以用分析物标签预先处理。这可以确保在分析物和分析物标签之间更好的混合和结合，在存在非常低浓度的分析物时尤其如此。在此情形中，并不需要结合垫，且预先处理的样品可以被直接沉积在样品垫或横向流动膜上。在其中将测试多个分析物的存在或浓度的实施方案中，样品可以仅针对一些感兴趣的分析物被预先处理。在此情形中，仍需要结合垫。

虽然所示的实施方案是用于定量测量，但是将会理解，本发明同样可适用于定性或半定量测定设备，其中仅要求感兴趣的一种或更多种分析物的存在或不存的标示。在半定量测定设备中，仅要求离散化地读取例如多个浓度水平。在待测量的浓度范围内，不需要浓度水平有规律地间隔开。

与使用硅基无机检测器或基于GaAs和/或InGaAs和/或SbGaInAs的无机发射器的现有技术设备相比，在使用所制造的OPD和OLED的实施方案中的本发明的优点是提供多次测定(定量或其他方式的)而无需材料成本的相应增加的能力。在现有技术的无机发射器和检测器中，多个反应区域要求多个发射器和检测器，其每个具有单位成本。在本发明的实施方案中，OPD和OLED由单件制造，而不考虑发射器或检测器需要的像素的数目，且因此设置另外的反应区域仅存在最少的成本增加。

实施例1

在图4的实施方案的方式中，有机发光二极管(OLED)具有三个像素且发射具有520nm的波长的绿光且有机光电二极管(OPD)具有与OLED相同的图案。横向流动膜包括一个对照区域和两个测试区域。第一测定是κFLC抗原且第二测定是λ FLC抗原。当一定量的含有κ和λFLC抗原的样品沿着膜流动时，标记的抗体与样品中的或膜上的κ和λFLC抗原组合。样品中较多的抗原产生较少的颜色，且较多的光透射通过膜，使得较大的信号由OPD检测到。图8示出了κ和λFLC测定的剂量响应曲线。

实施例2

有机发光二极管(OLED)具有如图5所示的构型，但每行中仅有三个像素中的两个被操作。发射的波长是520nm。有机光电二极管(OPD)具有与OLED相同的图案。横向流动膜包括一个对照区域和阿片剂抗体的一个测试区域。两个相同的横向流动膜带与两行OLED和OPD对平行对准，以通过同时运行样品两次来提高精密度。当包含一定量的阿片剂抗原的样品沿着膜流动时，抗原与标记颗粒(金珠)组合且在膜上与阿片剂抗体结合。样品中较多的抗原产生较深的颜色且越少的光透射通过膜，使得较弱的信号由OPD检测到。图9是阿片剂测定的剂量响应曲线。

总之，用于定量确定液体样品中的至少一种分析物的浓度的测定设备包括：平面的发射器2；平面的检测器3；插入在发射器2与检测器3之间的横向流动膜4；与横向流动膜4的近端流体连通的结合垫5，结合垫5包括结合到第一测定组分的光学上可检测的标记颗粒；与结合垫5流体连通且被布置成接收液体样品的样品垫6；以及与横向流动膜4的远端流体连通的芯吸垫7。横向流动膜4由透光材料形成且能够借助毛细作用将流体从结合垫5输送到芯吸垫7。横向流动膜4包括至少一个包含固定的第二测定组分的测试区域8、12，用于依赖于在分析物、第一测定组分以及第二测定组分之间的结合将标记颗粒保持在测试区域8、12中，以便产生标示液体样品中的分析物的浓度的测试区域8、12中的标记颗粒的浓度。发射器2包括有机电致发光材料的发射层9、16且发射层9、16与横向流动膜4的测试区域8、12对准，由此发射器2能够照射测试区域8、12。检测器3包括有机光伏材料的吸收层10、15且吸收层10、15与横向流动膜4的测试区域8、12对准，由此检测器3能够检测来自测试区域8、12的光。本发明的实施方案允许制造理想地适用于家庭测试的完全一次性的多区域定量诊断设备。

在此说明书的整个描述和权利要求中，词汇“包括”和“包含”以及它们的变型意指“包括但不限于”，且它们并不意图(且不)排除其他部分、添加剂、组分、整数或步骤。在此说明书的整个描述和权利要求中，单数涵盖复数，除非上下文另外要求。具体地，在使用不定冠词的情况下，说明书应被理解为预期复数以及单数，除非上下文另外要求。

结合本发明的特定方面、实施方案或实例描述的特征、整数、特性、化合物、化学部分或基团应被理解为可适用于本文描述的任何其他方面、实施方案或实例，除非与它们不相容。此说明书(包括任何所附的权利要求书、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或工艺中的所有步骤可以以任意组合的形式被组合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤相互排斥的组合。本发明并不限于任何前述实施方案中的细节。本发明扩展到此说明书(包括任何所附的权利要求书、摘要和附图)中公开的任何新颖的一个特征或任何新颖的特征的组合，或扩展到如此公开的任何方法或工艺中的任何新颖的一个步骤或任何新颖的步骤的组合。

Claims

1.一种用于定量确定液体样品中的至少一种分析物的浓度的测定设备，所述设备包括：

平面的发射器；

平面的检测器；

横向流动膜，所述横向流动膜插入在所述发射器与所述检测器之间；

结合垫，所述结合垫与所述横向流动膜的近端流体连通，所述结合垫包括结合到第一测定组分的光学上可检测的标记颗粒；

芯吸垫，所述芯吸垫与所述横向流动膜的远端流体连通，

其中所述横向流动膜由透光材料形成且能够借助毛细作用将流体从所述结合垫输送到所述芯吸垫，

其中所述横向流动膜包括至少一个测试区域，所述测试区域包括固定的第二测定组分，所述固定的第二测定组分用于依赖于在所述分析物、所述第一测定组分以及所述第二测定组分之间的结合将所述标记颗粒保持在所述测试区域中，以便产生标示所述液体样品中的所述分析物的浓度的在所述测试区域中的标记颗粒的浓度，

其中所述发射器包括有机电致发光材料的发射层且所述发射层与所述横向流动膜的所述测试区域对准，由此所述发射器能够照射所述测试区域，并且

其中所述检测器包括有机光伏材料的吸收层且所述吸收层与所述横向流动膜的所述测试区域对准，由此所述检测器能够检测来自所述测试区域的光。

2.如权利要求1所述的测定设备，其中所述标记颗粒吸收由所述发射器发射的波长下的光，且所述检测器被布置成检测来自所述发射器的穿过所述横向流动膜的光，由此由所述检测器检测到的由于所固定的标记颗粒的吸收引起的光强度的衰减标示所述液体样品中的所述分析物的浓度。

3.如权利要求1所述的测定设备，其中所述标记颗粒在由所述发射器发射的波长的照射下发荧光，且所述检测器被布置成检测穿过所述横向流动膜的这样的荧光，由此由所述检测器检测到的由于所固定的标记颗粒的荧光引起的光强度标示所述液体样品中的所述分析物的浓度。

4.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述透光材料在被所述液体样品润湿时变成透光的。

5.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述透光材料是硝化纤维素。

6.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述横向流动膜具有小于200微米的厚度。

7.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述发射层与所述吸收层的相向表面之间的间距小于1.5mm。

8.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述发射层与所述横向流动膜的相向表面之间的间距小于1mm。

9.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述吸收层与所述横向流动膜的相向表面之间的间距小于1mm。

10.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述发射器包括插入在所述发射层与所述横向流动膜之间的电极层。

11.如权利要求10所述的测定设备，其中所述发射器的所述电极层包括铟锡氧化物。

12.如权利要求10或11所述的测定设备，其中所述发射器包括插入在所述电极层与所述横向流动膜之间的屏障层。

13.如权利要求12所述的测定设备，其中所述屏障层是所述电极层与所述横向流动膜之间唯一的层。

14.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述检测器包括插入在所述吸收层与所述横向流动膜之间的电极层。

15.如权利要求14所述的测定设备，其中所述检测器的所述电极层包括铟锡氧化物。

16.如权利要求14或15所述的测定设备，其中所述检测器包括插入在所述电极层与所述横向流动膜之间的屏障层。

17.如权利要求16所述的测定设备，其中所述屏障层是所述电极层与所述横向流动膜之间唯一的层。

18.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述发射器通过将层沉积、特别地印刷到衬底上来形成。

19.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述检测器通过将层沉积、特别地印刷到衬底上来形成。

20.如权利要求18和19所述的测定设备，其中所述发射器和所述检测器被形成在共同的衬底上，所述衬底围绕所述横向流动膜折叠。

21.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述发射层包括有机电致发光聚合物。

22.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述吸收层包括有机光伏聚合物。

23.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述测定设备还包括样品垫，所述样品垫与所述结合垫流体连通且被布置成接收所述液体样品。

24.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述横向流动膜包括在所述测试区域与所述横向流动膜的所述远端之间的对照区域，所述对照区域包括固定的对照组分，所述固定的对照组分用于将标记颗粒保持在所述对照区域中且所述发射层和/或所述吸收层包括与所述对照区域对准的离散的发射/吸收区域(像素)。

25.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述第一测定组分包括使所述分析物结合到所述标记颗粒的分子且所述第二测定组分包括所述分析物的受体。

26.如权利要求1至24中任一项所述的测定设备，其中所述第一测定组分包括所述分析物或其类似物且所述第二测定组分包括所述分析物的受体。

27.如权利要求1至24中任一项所述的测定设备，其中所述第一测定组分包括所述分析物的受体且所述第二测定组分包括所述分析物或其类似物。

28.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述横向流动膜被设置在透明的衬底上。

29.如任一前述权利要求所述的测定设备，还包括控制器，所述控制器被布置成接收来自所述检测器的检测信号并处理所述检测信号，由此产生标示所述样品中的所述分析物的浓度的数据。

30.如权利要求29所述的测定设备，其中所述控制器被布置成控制光从所述发射器的发射。

31.如任一前述权利要求所述的测定设备，还包括用于向所述检测器和所述发射器供电的电池。

32.如任一前述权利要求所述的测定设备，还包括用于连接至外部读取器的电接口，其中所述电接口被配置成将所述检测器和所述发射器连接至所述外部读取器。

33.如任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述设备是一次性的。

34.如任一前述权利要求所述的测定设备，包括至少第二横向流动膜，所述第二横向流动膜被布置成与在所述发射器与所述检测器之间的所述第一横向流动膜平行。

35.如权利要求34所述的测定设备，其中所述芯吸垫与所述第一横向流动膜的远端和所述第二横向流动膜的远端流体连通。

36.如权利要求34或35所述的测定设备，其中所述结合垫与所述第一横向流动膜的近端和所述第二横向流动膜的近端流体连通。

37.如权利要求36所述的测定设备，其中所述结合垫包括结合到第三测定组分的光学上可检测的标记颗粒。

38.如权利要求37所述的测定设备，其中结合到所述第三测定组分的所述光学上可检测的标记颗粒与结合到所述第一测定组分的所述光学上可检测的标记颗粒在光学上是不同的。

39.如权利要求34或35所述的测定设备，包括第二结合垫，所述第二结合垫与所述第二横向流动膜的近端流体连通。

40.如权利要求39所述的测定设备，其中所述第二结合垫包括结合到第三测定组分的光学上可检测的标记颗粒。

41.如权利要求39所述的测定设备，其中所述第二结合垫包括结合到所述第一测定组分的光学上可检测的标记颗粒。

42.如权利要求40或41所述的测定设备，其中所述第二结合垫中的所述光学上可检测的标记颗粒与所述第一结合垫中的所述光学上可检测的标记颗粒在光学上是不同的。

43.如权利要求37或40或直接或间接从属于其的任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述第二横向流动膜包括至少第二测试区域，所述第二测试区域包括固定的第四测定组分，所述固定的第四测定组分用于依赖于在所述分析物、所述第三测定组分以及所述第四测定组分之间的结合将所述标记颗粒保持在所述第二测试区域中。

44.如权利要求34或直接或间接从属于其的任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述第二横向流动膜包括至少第二测试区域，所述第二测试区域包括固定的第一测定组分，所述固定的第一测定组分用于依赖于在所述分析物、所述第一测定组分以及所述第二测定组分之间的结合将所述标记颗粒保持在所述第二测试区域中。

45.如权利要求1至43中任一项所述的测定设备，其中所述(第一)横向流动膜包括至少第二测试区域，所述第二测试区域包括固定的第四测定组分，所述固定的第四测定组分用于依赖于在所述分析物、(所述)第三测定组分以及所述第四测定组分之间的结合将所述标记颗粒保持在所述第二测试区域中。

46.如权利要求43至45中任一项所述的测定设备，其中所述发射层包括多个发射器像素且第一发射器像素与所述第一横向流动膜的所述(第一)测试区域对准且第二发射器像素与所述第二测试区域对准。

47.如权利要求43至46中任一项所述的测定设备，其中所述吸收层包括多个检测器像素且第一检测器像素与所述第一横向流动膜的所述(第一)测试区域对准且第二检测器像素与所述第二测试区域对准。

48.如权利要求46或权利要求46和47所述的测定设备，其中所述第一发射器像素和所述第二发射器像素在从所述横向流动膜的所述远端到所述近端的方向上相互间隔开。

49.如权利要求47或权利要求47和48所述的测定设备，其中所述第一检测器像素和所述第二检测器像素在从所述横向流动膜的所述远端到所述近端的方向上相互间隔开。

50.如权利要求46和47或直接或间接从属于其的任一前述权利要求所述的测定设备，其中所述第一检测器像素与所述第一发射器像素对准且所述第二检测器像素与所述第二发射器像素对准。