CN106662575A - 有关侧向流动测试的改进 - Google Patents

Abstract

在侧向流动试验（LFT）装置中，液体导管元件20由基底21、22或24形成，该基底具有至少两层，包括由用于芯吸液体的多孔材料形成的不超过75µm厚的第一层21b、22b或24b，以及由大体上无孔聚合物材料形成的用作背衬层的附加厚度的第二层21a、22a或24a。该层化布置结合到LFT装置中以降低样品体积要求。

Description

有关侧向流动测试的改进

技术领域

本发明涉及也称为侧向流动测定或者侧向流动免疫层析测定的侧向流动试验（LFT）装置以及其构件，尤其是此类装置内的液体导管元件的构成。

背景技术

LFT装置旨在检测液体样品中目标分析物的存在与否。

通常，一系列的液体导管（举例来说，诸如成块的多孔纸材或烧结聚合物的毛细管垫）形成在支承件上。已知的布置采用各种液体导管元件，包括用作海绵和保持过量样品液体的第一样品液体接收元件。一旦浸湿，流体传送至称为缀合物（conjugate）释放垫的第二元件，在其中制造商已储存了所谓的缀合物，典型地是在可溶基质中的干燥形式的生物活性颗粒，该可溶基质包括试剂以在目标分子和其已在颗粒的表面上固定不动的化学伴侣（partner）之间产生化学反应。随着样品溶解颗粒，反应发生以将分析物结合至颗粒。通常，第二颜色改变试剂定位在沿着缀合物垫的特定距离处或者第三元件上，并且用于捕获分析物结合在其上的颗粒以提供试验结果。相比于第二试剂沿着液体路径更远的第三颜色改变试剂常常用于捕获所有颗粒，且因此用作对照物（control）来确保液体样品已传送经过第二试剂。在经过第二和第三试剂的反应区之后，液体样品进入最终的多孔芯吸材料元件，其用作废料容器。

世界范围内每年为家用生产数百万的这些装置。通常，这些试验用于家中、诊所中或实验室中的医疗诊断。家用测试套件正变得更加普及，例如家用妊娠试验。由于尿液用作对于该试验的样品是充裕的，故无需担忧进行测定所需的液体量。然而，并非所有样品都是如此充足。例如，对于在家的血液测试，其它测定可能更易得到，但至多数滴的在家产生的血液在没有帮助或者没有添加缓冲液的情况下常规地难以在家获得，故此类装置通常并不作为家庭试验使用。如果非常少体积的样品便已足够，则在家血液测试将会变得更加可能。此外，对于开发一些试验的障碍在于所用试剂的费用。同等地如果使用较少的样品体积，则将需要较少的试剂且在许多情况下将减少费用。LFT不限于临床或诊断试验。非临床应用包括对于污染物以及生物威胁剂及其它环境污染物测试食品和水。在这些试验中，可得的样品量也可能非常少，或者所用的试剂可能价格高昂。

发明人设计出一种手段来减少LFT中的样品和试剂体积，基本上不折损装置的效果。

发明内容

本发明由权利要求限定。在一个实施例中，本发明提供一种用于侧向流动试验装置的液体导管元件，该元件由具有至少两层的基底形成，包括由液体多孔材料形成的厚度不超过75µm的第一层，以及由大体上无孔聚合物材料形成的附加厚度的第二层。

使用此种第一多孔层是有利的，因为需要更少的包含液体的样品，而且附加的聚合物层增加了对于在LFT装置的制造期间操作的强度，以及容许在元件构成方面的灵活性。

在一个实施例中，第一层为30µm至70µm厚，且优选为40µm至60µm厚，以及更优选为大约50µm厚。

在一个实施例中，第一层为乙酸纤维素（CA）膜或者通过对CA膜处理形成的再生纤维素（RC）膜，例如，以便消除来自纤维素结构的乙酸根残留物。

在一个实施例中，第一层具有0.5µm至3µm的平均微孔大小，并且对于CA优选为大约1.2µm，以及对于RC优选为大约1.0µm。

在还有的实施例中，第一层由硝化纤维素形成，该硝化纤维素任选地具有移植（或结合）至其上的聚乙二醇（PEG）。

在一个实施例中，第二层是透明的，并且由塑料材料例如聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）形成。

在一个实施例中，聚合物层为大约100µm厚。

本发明还提供了一种如由权利要求所限定的侧向流动试验（LFT）装置，任选地包括根据第一方面的液体导管元件。

在一个实施例中，液体导管元件包括至少样品接收元件，以及反应元件，该反应元件继而包括用于与分析物或结合至所述分析物上的其它试剂反应的一个或更多个试剂，并且至少样品接收元件由上述层化的基底材料形成。

在一个实施例中，LFT装置还包括由上述层化的基底材料形成的缀合物存储元件。

在一种备选方案中，样品接收元件包括提供缀合物存储的部分。

在一个实施例中，反应元件由另一层化材料形成，该另一层化材料包括由硝化纤维素膜形成的第一层和由PET形成的第二层。

在一个实施例中，第一反应元件层为大约40µm至60µm厚，以及第二层为大约100µm厚。

在一个实施例中，第一反应元件包括用于容许液体蒸发的未覆盖部分。

本发明延展至文中所述特征的任何具有创造性的组合而不论该组合是否在文中清楚地提及。

附图说明

本发明可采用众多方式予以实施，在下文参照附图描述其例示性的实施例，其中：

图1示出LFT装置的已知液体导管的示意图；

图2示出用于LFT装置的液体导管的示意图；

图3示出用于LFT装置的另一液体导管的示意图；

图4示出用于LFT装置的另一液体导管的示意图；

图5示出用于LFT装置的另一液体导管的示意图；

图6示出用于LFT装置的另一液体导管的示意图；

图7示出一种LFT装置；以及

图8示出另一LFT装置。

具体实施方式

由诊断试验制造商于1988年引入的侧向流动试验（LFT）或侧向流动免疫层析测定为最常见的可商购获得的床旁（或即时，POC）诊断装置。现今，用于妊娠（检测hCG水平）和排卵确认、对于感染性疾病和滥用药物的筛查、以及用于测量血液中蛋白质标记物来帮助快速地临床诊断危及生命的事件例如心脏病发作、中风和深静脉血栓的POC LFT装置以非常大的数量制造：单独地对于妊娠>10⁷/每年。现今，试验对于家用测试也是可得的；这些是可在药房或通过Internet获得的非处方试验，但仍然存在未被利用的巨大潜能。

免疫测定法需要若干功能性，这些功能性典型地利用如在图1中所示的一系列不同的液体导管元件来实现。通常，此类已知装置包括呈下列形式的基底：典型为320µm厚的棉绒样品接收垫1；典型为350µm厚的玻璃纤维缀合物释放垫2，可溶的缀合物存储在其上；典型为100µm厚的硝化纤维素反应膜4；试验线（line）3；对照物线5；棉绒端芯吸件6；以及背衬7。LFT的典型功能如上文所述。在一些情形中，覆盖条带（未示出）也用在测定条上来防止快速溶剂蒸发和保持元件就位。

通常，接收垫1和释放垫2由纤维素纸材、玻璃纤维垫，或所谓的非织造（例如，聚酯）垫构成，二者都具有用于生物分子的低结合能力，也即，它们容易地放出吸附在其上的任何生物分子，例如以便小于3µg/cm²可吸附在该材料上。然而，试验结果显示在其上的反应膜由具有用于生物分子的高结合能力的材料构成，也即，吸附在硝化纤维素上的分子由具有高亲和力的材料保持，例如使得至少3µg/cm²的蛋白质可吸附在该材料上。

接收垫1常规地涂覆有试剂，该试剂相对于限定的参数如例如pH、离子强度和辅助化学物质如例如表面活性剂调节添加至试验系统的样品液体的具体参数。

另外，接收垫可执行附加的功能如例如但不限于保持红血细胞（如果全血用作样品，同时血液的液体部分容许沿着液体导管元件流经试验系统）。

对于这些已知LFT装置的主要缺点在于完成测定所需的总体样品体积。换言之，LFT的元件需要填充有样品至少达到对照物线5，并且因此超过50µl的最少样品体积是定额（norm）。假定刺扎手指产生大约25-30µl的血液但仅10-15µl的液相（血浆），显然常规的LFT装置是欠缺的。

图2示出用于LFT装置的液体导管20的布置的实例，该布置相比于已知LFT装置减少了所需的液体样品量。尽管元件的大体布置类似于上文关于图1所述那样并且尽管功能步骤类似，但图2中的构成对于低液体体积需求得到改善。在此实施例中，形成装置的液体导管元件的基底安装至背衬材料27的粘合剂层。样品S施加至样品接收垫21，该样品接收垫由两层形成，也即100µm厚的透明PET背衬层21a和具有大约50µm膜厚的乙酸纤维素膜21b，并且定向成使得该膜在最上方。与接收垫21的膜接触的是缀合物垫22，该缀合物垫由与接收垫21相同的层化材料形成，而且存储缀合物试剂。缀合物垫22定向成使得其膜层22b接触接收垫21的膜21b，从而容许对于样品液体的毛细管作用以在箭头F的方向上从接收垫21行进并且到达缀合物垫22上。来自样品S的液体传送经过缀合垫22并且到达反应垫24上，该反应垫在此情况下由另一两层材料形成，也即具有50µm厚的硝化纤维素膜层24b和具有100µm厚PET的背衬层24a。该垫包括试验线试剂23和25，在此情况下为胶态金，用以分别捕获结合至所采用缀合物试剂的分析物和捕获未结合的缀合物试剂。该布置还包括吸收任何过剩液体的常规棉绒26。常规的覆盖条带28也使用。试验结果在箭头T的方向上是可见的。

图3示出用于LFT装置的液体导管30的布置的另一实例，该LFT装置相比于已知LFT装置减少所需的液体样品量，并且功能性类似于上文所述的实例。在此实施例中，形成装置的液体导管元件的基底再次安装至背衬材料37的粘合剂层。结合的样品接收垫和缀合物存储垫31/32提供为由与上文所述垫21相同的材料形成。这种结合的垫与反应垫34接触，该反应垫由与垫24相同的材料制成。垫31/32和34的相应的膜接触以提供用于液体样品S的毛细管路径，再次地用以在箭头F的方向上传送。提供了废料垫36，并且元件由覆盖条带38覆盖。试验结果在箭头T的方向上是可见的。该实施例简化了图2中所示的构成。

图4示出用于LFT装置的液体导管40的布置的另一实例，该LFT装置相比于已知LFT装置减少了所需的液体样品量，并且材料和功能性类似于上文参照图2和图3所述的实例。所有元件安装至自粘合背衬47。样品S接收在结合的样品/缀合物垫41/42处并且在箭头F的方向上传送至反应膜44。该实施例没有覆盖条带，因为反应膜44的透明背衬44a容许试验线试剂43和45在该背衬下的可视性。过剩的样品由废料垫46吸收。试验结果在箭头T的方向上是可见的。该实施例进一步地简化了图3中所示的构成。

图5示出用于LFT装置的液体导管50的布置的又一实例，该LFT装置相比于已知LFT装置减少了所需的液体样品量，并且材料和功能性类似于上文参照图2和图3所述的实例。在该实施例中，样品S接收在结合的样品接收垫和缀合物存储垫51/52上，该结合的样品接收垫和缀合物存储垫包括如上所述的膜，用于液体转移至反应垫54。试验结果在箭头T的方向上是可见的。不同于如上所述的废料芯吸垫，液体容许在蒸发端56处蒸发，该蒸发端未由覆盖条带58覆盖。该实施例进一步地简化了图4中所示LFT装置的构成。

图6示出用于LFT装置的液体导管60的布置的又一实例，该LFT装置相比于已知LFT装置减少了所需的液体样品量，并且材料和功能性类似于上文参照图2和图3所述的实例。在此，结合的样品接收和缀合物存储垫61/62与反应垫64成流体连通，全都安置至背衬67。试验结果在箭头T的方向上是可见的。通过容许从反应垫膜64b的未覆盖部分66蒸发，再次地避免使用废料芯吸件。该实施例进一步地简化了图5中所示装置的构成。

图7示出LFT装置70的实例，该LFT装置包括含有互补的上壳体71a和下壳体71b的支承壳体71。所用的液体导管30如参照图3所述。样品液体在箭头S的方向上在壳体凹部72处供给并且在箭头F的方向上沿着导管30传送。试验线33和35穿过壳体中的窗口73可见，该窗口由覆盖条带38封闭。

图8示出另一LFT装置80，其包括壳体81，带有可操作以提供血液滴的可移除手指刺扎盖82。该装置包括如上文参照图6所述的液体导管60。在使用中，样品例如从手指刺扎盖82获得的血液滴施加至导管60的样品接收区域61。样品的液相在箭头F的方向上传送。试验结果穿过壳体81中的窗口83是可见的，该窗口由反应膜64的透明衬垫64a封闭。

在上文参照图2至图6所述的实施例中，将注意到样品接收垫（具有或没有结合的缀合物存储垫）由50µm厚CA材料的基底形成，该基底已通过常规方式铸塑到大约100µm厚的透明PET背衬上。CA可制成为更薄（例如30µm），但为了机械强度和易于操纵，50µm认为是合适的。已发现，此种厚度并且大约1.2µm孔尺寸的CA具有低的固有蛋白质结合趋向。已发现，相同厚度并且具有相同背衬的RC材料也工作良好并且广义地具有相同性能，但RC具有稍微较低的蛋白质结合趋向。具体地，CA和RC二者都制作用于血液的良好接收垫，因为它们的结构提供现成的血液分离和血浆回收。发现的是，40nm颗粒大小的胶态金（用于结合至分析物并且示出为在捕获试验线处的颜色变化）可容易地移动经过CA和RC。另外，据认为，小至0.5µm的微孔大小结合胶态金颗粒使用是令人满意的。然而，已发现胶乳珠（bead）无法容易地移动穿过具有大约1µm至1.2µm微孔大小的这些材料，且因此如果使用胶乳珠则微孔大小将需要更大，例如大约1.4µm。更具体地，如果使用胶乳珠，则推荐大约2-3µm的微孔大小。

在实验中，已发现对于常规5mm宽的导管条而言最低的可工作的样品体积为10µl，这导致显著地节省试剂，并且所设计的构成还降低了之前LFT装置的复杂性。

还将认识到的是，上文所述的反应垫为大约50µm厚的NC膜材料，具有大约100µm厚的PET背衬层。NC膜已发现具有使其适用于本申请的低流动系数。

常规废料芯吸件的使用已描述，其促进样品传送经过试验线。然而，这些在所示布置中可省略。传送经过试验线的样品体积很重要，并且对于上文所述的薄膜，低于正常（或标准）的体积提供了令人满意的结果。已发现，在试验线处仅能看到起始10µm的材料深度，因此在试验线处的任何更厚的材料并不显著地有助于试验线处的颜色变化清晰度（definition）。由此可见，在本发明中采用的薄膜足以看到试验线，且因此样品体积可成比例地减少而不有损于试验的效率。

将应理解，附图制备为示意性地显示本发明的原理且因此在考虑上文所述的相对厚度时附图并未按比例绘制。此外，在附图中为了方便参看，间隙示出在元件之间。然而，在实践中，所示的各种元件由于很薄将弯曲以便它们彼此直接地叠置。

尽管已描述和显示了某些实施例，但对本领域技术人员将显而易见的是，对于这些实施例的添加、删减和修正是可能的而不脱离要求得到保护的本发明的范围。

Claims (16)

1.一种用于侧向流动试验装置的液体导管元件，所述元件由至少串联地叠盖的第一基底和第二基底形成，每个基底均具有至少两层，包括由形成液体导管的液体多孔材料形成的不超过75µm厚的第一层，以及由大体上无孔聚合物材料形成的附加厚度的第二层，其中，所述第一基底的第一层没有蛋白质结合能力或具有低的蛋白质结合能力，并且其中，所述第二基底的第一层具有高的蛋白质结合能力。

2.根据权利要求1所述的液体导管元件，其特征在于，每个第一层均为30µm至70µm厚，并且优选为40µm至60µm厚，以及更优选为大约50µm厚。

3.根据权利要求1或2所述的液体导管元件，其特征在于，所述第一基底的第一层为具有低的蛋白质结合能力的乙酸纤维素（CA）膜，或者具有很小或没有蛋白质结合能力的再生纤维素（RC）膜。

4.根据权利要求3所述的液体导管元件，其特征在于，所述第一层具有0.5µm至3µm的平均微孔大小，对于CA优选为大约1.2µm，以及对于RC优选为大约1.0µm。

5.根据权利要求1或2所述的液体导管元件，其特征在于，所述第二基底的第一层由具有至少3µg/cm²的蛋白质结合能力的硝化纤维素形成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的液体导管元件，其特征在于，每个第二层均为透明的并且由塑料材料形成，例如，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的聚酯。

7.根据前述权利要求中任一项所述的液体导管元件，其特征在于，每个聚合物层均为大约100µm厚。

8.一种侧向流动试验（LFT）装置，其包括根据前述权利要求中任一项或更多项所述的一个或更多个液体导管元件。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述液体导管元件包括用于接收样品的元件。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于缀合物存储的元件。

11.根据权利要求8或权利要求9所述的装置，其特征在于，所述样品接收元件包括提供缀合物存储的部分。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括或还包括反应元件，所述反应元件继而包括用于与结合分析物反应的一个或更多个试剂。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述反应元件由另一层化材料形成，所述另一层化材料包括由硝化纤维素膜形成的第一层和由聚合物形成的第二层。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一反应元件层为大约40µm至60µm厚，以及所述第二层为大约100µm厚。

15.根据前述权利要求8至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一反应元件包括用于容许样品液体蒸发的未覆盖部分。

16.根据前述权利要求8至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述液体导管元件的相邻的叠盖基底具有相应的第一层，所述相应的第一层彼此面对和接触，从而提供沿着这些层的流体连通。