CN106796232B - 具有过滤流控制的侧向流测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧向流测定装置，所述侧向流测定装置包括具有样品添加区和流体流动路径的基底。覆盖件支撑过滤器，所述过滤器的一部分接触所述基底而形成至少部分地与所述样品添加区重叠的接触区域。另一部分从所述过滤器的所述接触部分延伸到受到支撑的周边，以便与所述基底限定贮存器，所述贮存器被构造为通过所述基底与所述延伸部分之间的毛细压力来保留所述滤液。所述贮存器体积基于基底与所述过滤器的所述延伸部分之间形成的锐角且基于所述滤液的流体弯液面。所述过滤器和所述样品添加区被构造为提供将所述滤液从所述贮存器吸取到所述样品添加区的毛细压力。本发明还描述了用于控制侧向流测定装置中的流动特性的方法。

Description

具有过滤流控制的侧向流测定装置

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119适用部分的规定，要求2015年8月4日提交的名称为：LATERAL-FLOW ASSAY DEVICE WITH FILTRATION FLOW CONTROL(具有过滤流控制的侧向流测定装置)的美国专利申请序列号14/817,946以及2014年8月8日提交的名称为：LATERAL-FLOW ASSAY DEVICE WITH FILTRATION FLOW CONTROL(具有过滤流控制的侧向流测定装置)的美国专利申请序列号62/034,830的优先权，每份文件的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本申请涉及临床诊断学领域，并且更具体地讲，涉及侧向流测定装置。

背景技术

众所周知，诊断测定应用于多种疾病的诊断、治疗和管理。就这一点而言，已经开发出不同类型的诊断测定，以简化对诸如血液、血清、血浆、尿液、唾液、组织活检、粪便、痰、皮肤或咽拭子以及组织样品或处理过的组织样品之类的临床样品中的各种分析物的检测。很多情况下期望这些测定能提供快速且可靠的结果，同时易于使用并且制造成本低。

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样品添加区或区域、至少一个试剂区、反应区(也称为检测区)以及任选的吸收区。这些区可沿着流体通路或通道依次布置。这些测定装置(通常称为侧向测试条)可采用多孔材料例如硝化纤维素，这种材料限定能够支持毛细流动的流体路径。例子包括在美国专利No.5,559,041、5,714,389、5,120,643和6,228,660中示出的那些装置，这些专利均以引用方式全文并入本文。

这些测定装置的样品添加区在很多情况下包括多孔材料，这种材料能够吸收液体样品，并且当需要进行血细胞分离时还能有效地捕集红血球。此类材料的例子为聚合物膜滤器或纤维材料，诸如纸张、羊毛状物(fleece)或薄纸，包括例如纤维素、羊毛(wool)、玻璃纤维、石棉、合成纤维、聚合物，或它们的混合物。

另一种类型的侧向流测定装置由具有多个向上延伸的微柱(也称为“微柱状物”或“突出部”)的无孔基底限定。微柱在尺寸上及在其间距方面受到限定，以在引入液体时产生自发毛细流动。此类装置的例子在美国专利No.8,025,854B2、WO 2003/103835、WO 2005/089082、WO 2005/118139和WO 2006/137785中有所公开，这些文献均以引用方式全文并入本文。

上述类型的已知无孔测定装置在图1中示出。测定装置1具有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，每一者均设置在共同基底9上。这些区沿着所限定的流动路径排列，样品通过所限定的流动路径在微柱7之间提供的毛细压力的影响下从样品添加区2流到芯吸区5。捕集元件诸如抗体可支撑在检测区4中，这些元件能够结合于目标分析物，这些捕集元件例如通过涂布来沉积在装置上。另外，带标记的缀合物材料也能参与能够测定分析物浓度的反应，这种材料单独地沉积在装置上的试剂区3中，其中缀合物材料带有用于在测定装置1的检测区4中检测的标记。

当样品流过试剂区时，缀合物材料逐渐被溶解，从而形成溶解的带标记的缀合物材料与样品的缀合物羽流，该羽流沿着装置1的所限定的流动路径向下游流至检测区4。当缀合物羽流流入检测区4时，缀合材料将诸如通过缀合材料与分析物的复合物(例如在“夹心”测定中)或直接地(例如在“竞争性”测定中)被捕集元件所捕集。未结合的溶解的缀合物材料将快速经过检测区4进入芯吸区5。

诸如U.S.2006/0289787A1、U.S.2007/0231883A1、美国专利No.7,416,700和美国专利No.6,139,800(这些文献均以引用方式全文并入本文)中所公开的仪器被构造为在检测区4中检测结合的缀合材料。常见的标记包括可由仪器检测的荧光染料，该仪器激发荧光染料并且结合了能够检测所产生的荧光的检测器。

在上述装置中及在测定的执行中，在缀合物材料已溶解并且样品和未结合的缀合物材料及任选地添加到装置1的试剂区3中的洗涤流体已到达并随后填充装置1的芯吸区5之后，使用合适的检测仪器读取检测区中的所得信号水平。

在床旁(point of care，POC)应用中，持续需要减少样品等分试样的体积(例如，使用25μL而非200μL样品)。然而，对于许多测定而言，小样品体积会导致不可取的较低灵敏度。为了在这些较低样品体积下提高灵敏度，重要的是增加血浆收率，即，到达试剂区3的样品等分试样的百分比。因此需要提供能够分配微量体积的样品且改善血浆或其他目标流体的收率的装置。

发明内容

在示例性侧向流测定装置中，凹形过滤器在样品添加区上方使用并部分地与样品添加区接触。过滤器可由装置的覆盖件沿周边支撑。已经确定，在过滤器与样品添加区之间产生了流体弯液面。具体地讲，在各种构型中，通过过滤器与样品添加区之间的毛细压力来保留流体。还已经确定，弯液面的尺寸由滤速、通道流量及过滤器几何形状控制，特别是通过控制角度α、接触区域及样品添加区尺寸来控制，该角度α在过滤器与测定装置中位于该装置的样品添加区正下方的基底顶表面之间对向(subtend)。

希望将弯液面保持在测定装置的所选区域内。防止弯液面例如变得过大并超越过滤器的周边支撑件到达覆盖件的下侧有利地降低流体不可用于流入试剂区的可能性。该目的可仅通过对于给定样品尺寸适当的设计实现，该设计涉及样品添加区的尺寸、样品的接触区域以及过滤器的几何形状。这种设计可有利地改善所测试的流体的收率，从而允许使用较少的样品体积。

因此并根据一个方面，提供了用于样品的侧向流测定装置，该装置包括：具有样品添加区和流体流动路径的基底，滤液通过该流体流动路径在毛细作用下远离所述样品添加区流动；被布置在基底上方并具有限定计量口的孔的覆盖件，该计量口被构造为接收样品；以及沿周边支撑在孔内并被构造为允许样品的至少一部分穿过其中作为滤液的过滤器，该受到支撑的过滤器具有：至少一个接触部分，该部分与基底直接接触而形成至少部分地与样品添加区重叠的接触区域；以及另一部分，该部分从过滤器的所述至少一个接触部分延伸到受到支撑的周边，以便与基底限定贮存器，该贮存器被构造为通过基底与过滤器的延伸部分之间的毛细压力来保留滤液，其中贮存器具有基于在基底与过滤器延伸部分之间形成的锐角且基于滤液的流体弯液面的体积，并且过滤器和样品添加区被构造为提供将滤液从贮存器吸取到样品添加区的毛细压力。

根据另一个方面，提供了用于控制侧向流测定装置中的流动特性的方法，该装置包括覆盖件和基底，该覆盖件具有被构造为接收样品的孔并沿周边支撑过滤器，并且该基底具有样品添加区和流体流动路径，滤液通过该流体流动路径在毛细作用下远离样品添加区流动，该方法包括：经由孔添加所选量的样品；以及将过滤器的至少一部分设置成与至少部分地在样品添加区上方的基底接触，使得滤液以第一流量从样品穿过过滤器并且通过毛细压力保留在基底与过滤器的延伸亲水部分之间的体积中，该延伸亲水部分与基底间隔开并延伸到受到支撑的过滤器的外周边，其中滤液通过毛细压力以慢于第一流量的第二流量从该体积吸取到样品添加区中；其中样品的量基于第一流量和第二流量且基于体积的限值，该限值通过在基底与过滤器的延伸亲水部分之间对向的至少一个角度确定。

根据再一个方面，提供了用于控制侧向流测定装置中的流动特性的方法，该装置包括覆盖件和基底，该覆盖件具有被构造为接收样品的孔并沿周边支撑过滤器，并且该基底具有样品添加区和流体流动路径，滤液通过该流体流动路径在毛细作用下远离样品添加区流动，该方法包括：经由孔添加所选量的样品；以及使用覆盖件的至少一个突出构件将过滤器的至少一部分按压成与至少部分地在样品添加区上方的基底接触，使得至少一个角度被限定，所述至少一个角度在基底与过滤器的亲水部分之间对向，该亲水部分与基底间隔开并延伸到受到支撑的过滤器的外周边，其中滤液以第一流量从样品穿过过滤器并且通过毛细压力保留在基底与亲水部分之间的体积中，其中滤液通过毛细压力以慢于第一流量的第二流量从该体积吸取到样品添加区中；其中样品的量基于第一流量和第二流量且基于所述至少一个角度。

所实现的一个优点是可以使所施加的样品更快速且更可靠地流动到侧向流测定装置，这是由于能更好控制滤速并降低流体到达过滤器的受到支撑的边缘之处或甚至超过此处的几率。因此，过滤器与测定装置之间的毛细压力(例如，负毛细压力)具有这样的量级，该量级足以提供过滤的有效驱动力，但又不会大到使其可能妨碍流体沿着流体流动路径流向远离装置的样品添加区的方向。另外，过滤器与测定装置之间的角度α可控制弯液面尺寸和毛细压力。

另一个优点是改善了执行测定时的过滤效率和血浆收率，原因至少有以下几点：i)较小过滤器将较少血浆作为浪费捕获在过滤器内；ii)因过滤器与测定装置表面之间较小的几何形状所引起的毛细压力能增大驱动力，使过滤加快；或iii)较小样品区将较少样品流体捕获在测定装置的微柱基体中，因为不必在过滤器下方施加另一个多孔垫来驱动过滤。与其他已知的测定装置设计相比，本文所述的各种构型可提供显著更高的血浆收率。

又一个优点是所限定的流体/滤液弯液面具有许多有益功能，包括为流过侧向流测定装置的各个区的通道流提供稳定的流体供应。弯液面的尺寸可随着样品血细胞比容水平或样品体积而不同，但与流动通道或芯吸区中的毛细压力相比，其毛细压力仍然较小，从而在流体流动期间产生大致不变的流量(通过在弯液面的尺寸缩小的同时流体到达芯吸区5之后的不变流量所指示)。

更进一步地，过滤器的形状以及样品区和接触区域的几何形状可以是非常多变的。根据至少一种型式，这些特征可以是圆形或形成其他多边形形状(例如，椭圆形、矩形等)。更进一步地，样品区边缘可用于“保持”弯液面，因此可有助于限定样品添加区的边缘的形状和尺寸。

根据应结合附图阅读的以下具体实施方式，各种实施例、变型形式和修改形式的这些及其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是已知的侧向流测定装置的透视图；

图2是另一个已知的侧向流测定装置的平面图；

图3示出了根据第一示例性几何关系制成的侧向流测定装置的侧立面视图；

图4示出了根据第二示例性几何关系制成的侧向流测定装置的侧立面视图；

图5A示出了根据第三示例性几何关系制成的侧向流测定装置的俯视图；

图5B示出了图5A的侧向流测定装置的侧视图；

图6-图10是根据其他示例性实施例制成的侧向流测定装置的底部透视图，每个所描绘的装置都可用于本文所述的方法的目的；以及

图11-图12是根据各种实施例用于控制侧向流测定装置中的过滤或流动特性的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下说明涉及用于侧向流测定装置的过滤器设计的某些实施例。显而易见的是，本文所述的实施例旨在仅仅是示例性的，因此许多其他变型形式和修改形式是可能的。另外，贯穿以下讨论中使用了若干术语，诸如“第一”、“第二”、“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”、“侧向”等，目的是为了提供关于附图的合适参照系。为此，这些术语不应被视为对所述设备和方法的范围过度限制，除非本文另外明确指明。

还应该指出的是，附图未必按比例呈现，因此不应对已描绘的尺寸作狭义解释。

如本说明书和所附权利要求中所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在还包括复数含义，上下文中另有明确说明的除外。

在整个说明书和权利要求中结合数值使用的术语“约”，是指为本领域的技术人员所熟悉和接受的精度区间。调整该术语的区间优选的是±30％。

就限定随后的某些术语而言，术语“分析物”用作术语“标记物”的同义词，并且旨在最少包括可定量地或定性地测量的任何化学或生物物质，并且可包括小分子、蛋白质、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，以及它们的复合物和衍生物。

术语“样品”在本文意指旨在经受对其任何特性(如组分存在与否、组分浓度等)的定性或定量测定的一定体积的液体、溶液或悬浮液。在如本文所述的本发明的情形中，典型样品是人或动物的体液如血液、血浆、血清、淋巴、尿液、唾液、精液、羊水、胃液、粘痰、痰液、黏液、眼泪、粪便等。其他类型样品得自人和动物的组织样品，其中组织样品已处理成液体、溶液或悬浮液，以便揭示要检查的特定组织组分。本发明的实施例可适用于所有身体样品，但是优选适用于全血、尿液或痰的样品。

在其他情况中，样品可与食物测试、环境测试、生物威胁或生物危害测试等有关。这仅仅代表可以在本发明中使用的样品的一小部分例子。

在本发明中，基于样品的侧向流以及存在于样品中的组分与试剂的相互作用来进行的定量或定性测定可以用于任何目的，诸如诊断目的，这些试剂存在于装置中或在这种相互作用的程序和检测期间添加到装置中。此类测试通常称为“侧向流测定”。

诊断测定的例子包括但不限于测定对于不同障碍(例如慢性代谢障碍，如血糖、血酮、尿糖(糖尿病)、血液胆固醇(动脉硬化症、肥胖症等))是特异性的分析物(也称为标记物)；测定其他特定疾病(例如急性疾病)的标记物，如心脏冠状动脉梗死标记物(例如，肌钙蛋白I、肌钙蛋白T、NT-proBNP)、甲状腺功能的标记物(例如，测定促甲状腺激素(TSH))、病毒感染的标记物(例如，使用侧向流免疫测定来检测特异性病毒抗体)等等。

还有一个重要领域是将治疗剂如药物施用给需要这种药物的个体的伴随诊断领域。然后进行适当的测定来测定适当标记物的水平，从而确定药物是否具有其所需的效果。或者，可以在施用治疗剂前使用可与本发明一同使用的测定装置，以确定药剂是否将对需要的个体有帮助。

还有一个重要的领域为药物测试领域，用于方便而快速地检测指示药物滥用的药物和药物代谢物；诸如尿液或其他样品中特定药物和药物代谢物的测定。

如本文所讨论，术语“侧向流测定装置”是指任何这样的装置：其接收流体，诸如至少一种样品，如体液样品，并且包括至少一个侧向设置的流体输送或流动路径，沿着该路径提供了各种站点或位点(区)以便支撑各种试剂、过滤器等，样品在毛细力或其他外加力的影响下越过这些站点或位点，并且在其中进行侧向流测定以便检测至少一种目标分析物。

如本文所讨论，术语“自动化临床分析仪”、“临床诊断设备”或“临床分析仪”是指使得能够调度和处理各种分析测试元件(包括如本文所讨论的侧向流测定装置)的任何设备，并且其中可初始加载多个测试元件以便进行处理。该设备还包括多个部件/系统，它们被配置用于以自动化或半自动化方式加载、温育和测试/评价多个分析测试元件，并且其中测试元件自动地从至少一个受控储存供应源如料筒分配，而无需用户干预。

术语“测试用设备”是指使得能够支撑、调度和处理侧向流测定装置的任何装置或分析系统。测试用设备可包括自动化临床分析仪或临床诊断设备，诸如台式、桌上型或大型临床分析仪，以及床旁装置和其他合适装置。出于该定义的目的，测试用设备可包括用于加载和测试/评价至少一个侧向流测定装置的多个部件/系统，包括用于检测测定装置的至少一个可检测信号的存在的检测仪器。

术语“区”、“区域”和“位点”在本说明、实例和权利要求书的上下文中可互换使用，用来限定测定装置上的流体流动路径的部分，这些部分在现有技术装置中或根据本文所述的实施例，包括其中首先将样品施加到测定装置并接着进行导向的装置。术语“反应”用来指发生在样品组分和基底上或基底中的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的任何相互作用。术语“反应”特别用于定义作为分析物定性或定量测定的一部分的、发生在分析物和试剂之间的反应。

术语“基底”或“支撑件”是指样品添加到其中，并且测定在其上或其中进行，或者分析物和试剂之间的反应在该处发生的载体或基体。

术语“检测”和“检测信号”在本文是指提供可进行肉眼监测和/或通过机器视觉如检测仪器(例如，荧光计、反射计或其他合适的装置)来监测的可感知指标的能力。

术语“过程相关事件”在本文是指在侧向流测定装置中检测分析物之前发生的事件，例如添加至少一种试剂。

参见图2，示出了侧向流测定装置20的一种型式，该装置包括可以由可模制的塑料或其他合适的无孔材料制成的平坦基底40。该装置及相关装置的更多细节在下文及名称为“Quality/Process Control of a Lateral-flow Assay Device Based on FlowMonitoring”(基于流量监测对侧向流测定装置的质量/过程控制)的美国专利申请公布No.2014/0141527A1中描述，该专利申请公布以引用方式全文并入本文。

基底40由顶表面44限定，该顶表面进一步由流体流动路径64限定。流体流动路径64包括彼此呈间隔关系的多个分立区域或区，包括样品添加区48、试剂区52、位于检测通道55中的多个检测区56(为清楚起见，仅示出一个检测区56)以及接收或芯吸区60。根据该设计，每个上述区以沿着至少一个限定的流体流动路径64的线性方式彼此流体互连，并且其中图1的多个微柱7设置在这些区和/或流动通道中的至少一者内，微柱7从流体流动路径64的下表面或测定装置20上所限定的分立区向上延伸。

优选地，微柱7尺寸被设计为引起侧向毛细流动，其中微柱7优选地包括高度、直径和/或中心至中心间距，以引起沿着所述至少一个流体流动路径的流体流动。在其一种型式中，微柱7可具有足够的尺寸，以便自发地引起毛细流动，呈现为所谓的“开放”结构，而无需附加的结构(即，侧壁、覆盖件或封盖)或施加任何外加力。根据该具体设计，形成了从样品添加区48延伸到芯吸区60的所限定的流体流动路径64。所示的流体流动路径64基本上以直线方式在样品添加区48与芯吸区60之间延伸。在其他构型中，流体流动路径64可包括一个或多个侧向弯曲或拐弯。

如所指出及在各种实施例中，所限定的流体流动路径64为至少部分开放的或完全开放的。如上所提及，“开放”意指不存在保持于将有助于毛细流动的距离处的封盖或覆盖件。因此，封盖如果作为流动路径和装置的物理保护存在，则不需要有助于流动路径中的毛细流动。根据该具体设计，亲水箔层70可直接施加到芯吸区60中的微柱7的顶部以便增大装置中的流体流动性，并且其中可在箔层中限定多个排放口72。在各种例子中，流动促进器57被布置在跨接亲水箔层70边缘的流体流动路径64中，从而促进设置在芯吸区60之上的亲水箔层70下方的流动。

流动促进器、混合器、流动限制器及其他可用于控制流体流动路径64中的流动的结构的各种例子描述于2014年8月8日提交的美国专利申请序列号62/035,083中，该专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。该申请描述了以下的例子：根据各个方面的样品添加区48的尺寸和形状特性，根据各个方面的缀合物区中用于实现更有效溶解的特征，根据各个方面的被构造为对穿过流体流动路径64的流体进行混合的流体流动路径64的弯曲部分，以及根据各个方面的芯吸区60中包括与流动促进器57类似的流动促进器在内的特征。

开放的侧向流动路径(包括所限定的微柱7)在例如以下公布的申请中有所描述：WO 2003/103835、WO 2005/089082、WO 2005/118139、WO 2006/137785和WO 2007/149042，这些申请均以引用方式全文并入。延伸微柱7具有高度(H)、直径(D)和各微柱7之间的一个或多个距离，使得所施加的流体(如血浆，优选人血浆)的侧向毛细流动在具有微柱7的区中得以实现。这些关系在美国专利No.8,821,812中有所讨论，该专利以引用方式全文并入。

除了优化上述高度、直径和一个或多个距离之外，上述微柱7还可被赋予所需的化学、生物或物理功能性，例如出于例如测定装置20的一个或多个试剂区和一个或多个检测区56的目的，而对微柱7的表面进行改性。在一个实施例中，微柱7具有在约15至约150μm、优选地约30至约100μm的区间内的高度，约10至约160μm、优选地40至约100μm的直径，以及微柱7彼此之间的约3至约200μm、优选地5至50μm或10至约50μm的一个或多个间隙。样品添加区48与芯吸区60之间的流体流动路径64可具有约5至约500mm、优选地约10至约100mm的长度，以及约0.3至约10mm、优选地约0.3至约3mm、优选地约0.5至1.5mm的宽度。根据该装置设计，微柱7就其构型和横截面而言为基本上圆柱形的。然而，也可易于将微柱7的具体设计改变为那些不同的形状(例如，菱形、六边形等)和尺寸，以增大流动性以及过滤材料。

仍然参见图2，样品添加区48可从液体分配器诸如移液管或其他合适的装置接收液体样品。样品通常沉积在区48的顶部上。在各种实施例中，过滤材料(未示出)设置在样品添加区48内，以便从样品过滤颗粒物或从血液过滤血细胞，使得血浆可经过测定装置20。在这些实施例中，样品通常沉积在过滤材料上。

然后样品例如经由微柱的毛细作用流动到试剂区52，该试剂区可包括可用于反应的一种或多种试剂，例如结合配偶体，诸如用于免疫测定的抗体或抗原、用于酶测定的底物、用于分子诊断测定的探针，或辅助材料，诸如使集成试剂(integrated reagents)稳定的材料、抑制干扰反应的材料等等。一般来讲，可用于反应的试剂之一具有如本文所讨论的可检测信号。在一些情况下，试剂可以与分析物直接地或者通过反应级联进行反应以形成可检测信号，诸如有色分子或荧光分子。在一个优选实施例中，试剂区52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二者的任何部分。

出于本说明的目的，检测元件为关于其物理分布和/或其传送的信号强度可被检测到的试剂，诸如但不限于发光分子(例如荧光剂、磷光剂、化学发光剂、生物发光剂等)、有色分子、反应时显色的分子、酶、放射性同位素、表现出特异性结合的配体等。检测元件(也被称作标记)优选地选自生色团、荧光团、放射性标记和酶。合适的标记可得自商业供应商，提供宽范围的用于标记抗体、蛋白质和核酸的染料。例如，存在几乎跨整个可见和红外光谱的荧光团。合适的荧光或磷光的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包括但不限于鲁米诺、cyalume等。

相似地，放射性标记为可商购获得的，或可合成检测元件以使得它们结合放射性标记。合适的放射性标记包括但不限于放射性碘和磷；例如¹²⁵I和³²P。

合适的酶标记包括但不限于辣根过氧化物酶、β-半乳糖苷酶、荧光素酶、碱性磷酸酶等。当两种标记可以单独地被检测并且优选同时定量时，两种标记为“可分辨的”而不会彼此显著干扰、妨碍或压制。两种或更多种标记可用于例如当多种分析物或标记物正在被检测的时候。

结合配偶体是可形成一种可用于确定分析物的存在或量的复合物的物质。例如，在“夹心”测定中，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，并且该复合物可进一步结合集成在检测区56中的另一个结合配偶体(也被称作捕集元件)。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56中的另一个结合配偶体(也被称作捕集元件)的结合。缀合物中包括的结合配偶体例子包括：抗体、抗原、分析物或分析物模拟物、蛋白质等。

当样品与试剂区52中的试剂相互作用时，检测材料开始溶解，其中所得的可检测信号包含于流体流内，该流体流随后输送到相邻检测区56中。

仍然参见图2，检测区56是可读取任何可检测信号的地方。在一个优选的实施例中，被附接到检测区56中的微柱7的是捕集元件。捕集元件可保持缀合物的或含缀合物的复合物的结合配偶体，如上所述。例如，如果分析物是特异性蛋白质，缀合物可为将该蛋白质特异性地结合至诸如荧光探针之类的检测元件的抗体。捕集元件则可为也特异性地结合该蛋白质的另一种抗体。又如，如果标记物或分析物是DNA，捕集分子可为但不限于合成的寡核苷酸、其类似物或特异性的抗体。其它合适的捕集元件包括特异于待检测分析物的抗体、抗体片段、适配体和核酸序列。合适的捕集元件的一个非限制性例子是携带抗生物素蛋白官能团的分子，所述抗生物素蛋白官能团结合含有生物素官能团的缀合物。检测区56可包括多个检测区。多个检测区可用于包括一种或多种标记物的测定。在存在多个检测区的情况下，捕集元件可包括多个捕集元件，例如第一捕集元件和第二捕集元件。可例如通过涂在试剂区52中将缀合物预沉积在测定装置20上。类似地，可将捕集元件预沉积在测定装置的检测区56上。优选地，将检测元件和捕集元件两者预先沉积在测定装置上，或分别预先沉积在检测区52和捕集区56上。

在检测区56的下游且沿着流体流动路径64的是芯吸区60。芯吸区60是测定装置20中具有接收流动路径中的液体样品和任何其他物质(例如未结合的试剂、洗涤流体等)的能力的区域。芯吸区60提供毛细压力，以继续移动液体样品穿过并离开测定装置20的中间检测区56。本文所述装置20的芯吸区60和其他区可包括多孔材料，如硝化纤维素，或作为另外一种选择，为由微柱7限定的非多孔结构，如此前所述。芯吸区60还可包括非毛细管流体驱动装置，诸如蒸发加热器或泵。在根据本发明的侧向流测定装置中所用的芯吸区的更多细节见于美国专利No.8,025,854和美国专利申请公布No.U.S.2006/0239859 A1，它们均以引用方式全文并入本文。

当最后的缀合物材料已移动到侧向流测定装置20的芯吸区60中时，测试(测定)通常已完成。在该阶段，使用检测仪器诸如荧光计或类似装置来扫描检测区56，该检测仪器例如结合在便携式(手持式或台式)测试设备内。可用于执行本文所述的各种方法和技术的检测仪器可呈现不同数量的形式。例如，可使用大型临床分析仪来保持多个侧向流测定装置，如共同未决的美国专利申请公布No.2013/0330713 A1中所述，该专利申请公布的全部内容以引用方式并入本文。在临床分析仪中，可例如相对于温育箱组件设置至少一个检测仪器(诸如荧光计)作为监测站，其中结果可传输到受控处理器。

在各种例子中，仪器可包括能够检测荧光或荧光信号的扫描设备。作为另外一种选择，还可使用成像设备和图像分析来确定例如测定装置的至少一种荧光流体前缘的存在和位置。根据又一种替代型式，还可利用红外(IR)传感器来跟踪侧向流测定装置中的流体位置。例如，可使用IR传感器来感测通常与流体样品中的水相关联的约1200纳米峰，以便验证样品确实已触到测定装置的基底。应当显而易见的是，本文可利用能够执行这些技术的其他合适方法和设备。

图1的微柱7优选地由如之类的光学塑性材料集成地模铸在基底40中，如通过注射成型或压印工艺进行。流体流动路径64中的检测通道55的宽度通常大概为约0.5mm至约4mm，并优选地大概为约2mm。根据各种例子的流体流动路径64的其他部分可具有小于约0.5mm、或大概约0.5mm至约4mm、或大于约4mm的宽度。约1mm的宽度也可用于检测通道55，只要可读取用于合适的检测仪器如荧光计的充足信号，即使试剂羽流并未覆盖检测区56的整个宽度。

本文所述侧向流测定装置的部件(即，装置的物理结构，而不论是否为来自装置的其他部分的分立物件)可由共聚物、共混物、层合物、金属化箔、金属化薄膜或金属制备。作为另外一种选择，装置部件可由沉积以下材料之一的共聚物、共混物、层合物、金属化箔、金属化薄膜或金属制备：聚烯烃、聚酯、含苯乙烯的聚合物、聚碳酸酯、丙烯酸类聚合物、含氯的聚合物、缩醛均聚物和共聚物、纤维素塑料及其酯、硝酸纤维素、含氟的聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、含硫的聚合物、聚氨酯、含硅的聚合物、玻璃和陶瓷材料。作为另外一种选择，装置的部件可用塑料、弹性体、乳胶、硅片或金属制成；弹性体可包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、硅弹性体或乳胶。作为另外一种选择，装置的部件可由乳胶、聚苯乙烯乳胶或疏水聚合物制备；疏水聚合物可包括聚丙烯、聚乙烯或聚酯。作为另外一种选择，装置的部件可包含聚苯乙烯、聚丙烯酸酯或聚碳酸酯。作为另外一种选择，装置部件由能够压印、铣削或注射成型的塑料制成，或由其上可吸附各种长链烷烃硫醇的铜、银和金膜的表面制成。能够铣削或注射成型的塑料的结构可包含聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚丙烯酸酯。在特别优选的实施例中，侧向流测定装置是用环烯烃聚合物(COP)诸如以商品名销售的那些环烯烃聚合物注射成型。优选注射成型技术描述于美国专利No.6,372,542、No.6,733,682、No.6,811,736、No.6,884,370和No.6,733,682中，所有以上专利全文均以引用方式并入本文。

仍然参见图2，本文所述侧向流测定装置(包括装置20)的所限定的流体流动路径64可包括开放或闭合的路径、凹槽和毛细管。在各种实施例中，流体流动路径64包括图1的相邻微柱7的侧向流动路径，其尺寸、形状和相互间距使得在整个流动路经维持毛细流动。在一个实施例中，流动路径在基底40内的通道中，该通道具有底表面和侧壁。在该实施例中，微柱7从流动通道的底表面突起。侧壁可有助于液体的毛细作用，也可没有帮助。如果侧壁无助于液体的毛细作用，那么可在最外侧微柱7和侧壁间提供间隙，使液体限制在由微柱7限定的流动路径中。优选地，试剂区52中所用的试剂以及检测区56中所用的捕集构件或检测剂直接结合于本文所述测定装置20中所用的微柱7的外表面。

图3是根据各种实施例依照第一示例性几何关系制成的样品的侧向流测定装置400的一部分的侧视图。为清楚起见，类似的零部件在本文标有相同的附图标记。全血(包括血浆和红血球)在本讨论中用作流体样品205的非限制性例子。测定装置400在本文由平坦基底40限定，该平坦基底具有样品添加区448，作为至少一个限定的或形成的流体流动路径64的一部分，滤液420通过该流体流动路径在毛细作用下远离样品添加区448(例如，在方向F上)流动。覆盖件或封盖240被布置在基底40上方，并包括限定计量口的孔210，该计量口被构造为接收样品205。

过滤器215(例如，具有基本上凹形形状)沿周边支撑在覆盖件240的孔210内，并被构造为允许样品205的至少一部分作为滤液420穿过过滤器215。过滤器215可由覆盖件240围绕其整个周长支撑，或过滤器215可具有由覆盖件240支撑的其周长的一些部分以及未受到支撑的其他部分。在后一构型的例子中，过滤器215可支撑在围绕覆盖件240中的孔210间隔开的三个、四个或另一数量的附接区域(未示出)处。样品205的不穿过过滤器215的部分在本文称为残余物422。受到支撑的过滤器215包括至少一个接触部分427，该部分与基底40直接接触而形成至少部分地与样品添加区448重叠的接触区域417。过滤器215还包括相邻部分429，该部分从过滤器215的所述至少一个接触部分427延伸到受到支撑的边缘230(周边)，以便与基底40一起限定外围贮存器(peripheral reservoir)425，该外围贮存器能够支撑或以其他方式保留一定体积量的滤液420。出于本文所述的目的，过滤器215在侧向可为例如基本上圆形、椭圆形、正方形、矩形或其他多边形。

过滤器215与样品添加区48之间的平面接触不会产生可靠流动，这是由于在侧向流动中过滤器215内部存在大得多的流动阻力。过滤将因此效率较低，因为平坦过滤器215下方的样品添加区448内的微柱基底中存在慢得多的流动。因此，凹形过滤器几何形状(如所示的几何形状)是优选的。

当将流体样品205分配到装置的样品添加区448中的过滤器215上时，过滤器215下方的滤液420接触两个表面，即，过滤器215的底部和基底40的顶表面44。表面44是至少部分亲水的，面向表面44的过滤器215的至少一个表面214也是如此。因此，滤液420润湿表面44和表面214，从而形成弯液面220。弯液面220、表面214和表面44界定外围贮存器425。

外围贮存器425被构造为通过基底40与过滤器215的延伸部分429之间形成的毛细压力来保留滤液420。在各种实施例中，在整个过滤器215上基本上没有环境压力(例如，大气压)的差异，并且毛细压力提供驱动滤液420流过过滤器215的基本上所有力。在一个例子中，外围贮存器425由基于在基底40与过滤器215的延伸部分429之间形成的锐角α(例如，约10°)的体积限定。该体积还基于弯液面220。贮存器425用于在对全血或其他流体样品205的过滤过程期间及过滤完成之后供应血浆或其他滤液420。样品添加区448被构造为提供将滤液420从贮存器425吸取到样品添加区448的毛细压力，如下所讨论。例如，过滤器215和样品添加区448可被构造为提供毛细压力，该毛细压力将滤液420吸取穿过过滤器215，并且从贮存器425提供滤液420以提供穿过侧向流测定装置400的样品添加区448的一致流(consistent flow)。然后所吸取的滤液420可沿着流体流动路径64向样品添加区448的下游流动。

在各种实施例中，装置400包括图2的至少一个试剂区52，其沿着流体流动路径64在样品添加区448的下游设置。试剂区保留至少一种检测材料，如上所讨论。在各种实施例中，装置400还包括图2的检测区56，其沿着流体流动路径64在样品添加区448的下游设置。检测区56包括对分析物作出响应而产生可检测信号的检测材料。信号的检测在上文讨论并在下文结合图11讨论。

如上所指出，样品添加区448通过毛细压力从贮存器425吸取滤液420。在各种实施例中，基底40包括图1的多个微柱7，这些微柱从样品添加区448中的表面44朝覆盖件240向上延伸。微柱7通过在对这些微柱施加滤液420时会自发引起侧向毛细流动的高度、直径以及微柱7之间的相互间距限定。

在将样品205施加到过滤器215之后，流过过滤器215的液体滤液420润湿过滤器215下方的样品添加区448中的表面44和图1的微柱7。因此在沿着装置400的流体流动路径64的润湿微柱7之间产生毛细压力。当滤液420到达过滤器215与在装置400的样品添加区448中的微柱7的顶部之间的空间时，由于毛细效应，而在由过滤器215和装置表面44所形成的微小间隙中形成一个或多个弯液面(未示出，为避免疑义，并非所示的弯液面220)。由于由微柱7之间形成的毛细压力驱动，滤液420还沿着微柱7的基体向下游流动。微柱7及其用于形成自发侧向毛细流动的设计的更详细说明在2011年9月27日授予Ohman等人的美国专利No.8,025,854中提供，其全部内容以引用方式并入。

在一种型式中，由基底40上的流动控制元件(例如，微柱7)形成的毛细压力足够大，以克服保持外围弯液面220的毛细压力。这导致从外围贮存器425吸取体积流体，其中测定装置的流量(流出外围贮存器425)慢于滤液流量(流入外围贮存器425)。在一个例子中，基本上所有滤液420在约一分钟内从样品205流入贮存器425中，但至少一些滤液420在测定执行期间在贮存器425中保留约十分钟。

动态地，如果流入速率(即，滤液420流过过滤器215的滤速)高于流出速率(即，滤液420从外围贮存器425流入微柱基体所提供的流体流动路径64中的通道流量)，则弯液面220的周长和贮存器425的体积将增加。然而，如果弯液面220增长得太大，则弯液面220可接合过滤器215的边缘230，流体可捕获在此处而不参与测定反应。所捕获的流体的形成可导致流到图1的芯吸区5的端部的样品短缺，这在使用较少样品体积(例如，50μL或更少的微量样品)时尤其不可取。在弯液面220到达过滤器215的受到支撑的外围边缘230和覆盖件240的下侧(其可包括各种障碍物，如焊接用凹槽235)的情况下，样品流体可被捕获。该捕获是指弯液面或流体的“锁闭(latching)”。所锁闭的滤液420可填充焊接用凹槽235或以其他方式锁闭在覆盖件240的下侧(一般来讲，面向基底40的侧面)上。因此，只有较少滤液420(例如，血浆)可用于沿着流体流动路径64朝下游流向测定装置400的试剂区52、检测区56和一个或多个芯吸区60。此外，前述效应也可有害地阻止或阻碍流体流动路径64内的流动，或由于弯液面220中缺少流体样品而致使流动非常缓慢地发生。

对于全血过滤而言，当过滤器215的孔相对开放并且样品205的血细胞比容(HCT)水平仍然接近正常范围时，过滤器215与测定装置基底40之间的弯液面220初始增长。在过滤的后续阶段中，大多数过滤器215的孔被红血球堵塞，并且由于血浆流失到过滤器215的另一侧，残余物422中的血液HCT水平增加。因此，通过过滤进入贮存器425中的流入变得慢于从贮存器425朝装置400的芯吸区60的流出，并且弯液面220和贮存器425体积收缩。

以弯液面220作为可移动侧壁的外围贮存器425允许快速过滤以及慢得多但可取的通道流动。在一个例子中，约0.5至2.0μL/分钟的通道流量对于约10–15分钟总测定时间及足够的反应时间是可取的，从而产生对于实现可接受的测定灵敏度而言足够的信号。

如所指出，贮存器425中来自样品205的流体的体积由以下决定：接触区域417的尺寸和形状、过滤器215的尺寸和形状以及在过滤器215与基底40的顶表面44之间形成的角度α。

各种现有装置使用减小的过滤器尺寸来减少过滤器215内的血浆浪费。然而，如果过滤器215下方的弯液面220到达过滤器215的外围边缘230并锁闭到其上，这可增大过滤后的血浆被捕集在过滤器215处的风险。各种其他装置使用极少体积的样品，由于较少流体参与测定，这可增大测试发生错误的可能性。

根据各种实施例，为了控制弯液面220的尺寸(例如，防止弯液面220到达过滤器215的受到支撑的边缘230)并减少血浆浪费且没有锁闭的缺点，已建立了接触区域、样品区尺寸与过滤器尺寸之间的两种不同几何关系。这些关系在本文中结合图3和图4更详细讨论。

仍然参见图3并根据第一几何关系，测定装置400被构造为使得测定装置400的接触区域417被制得比样品添加区448更小。具体地讲，样品添加区448侧向地延伸超过接触区域417。另外，根据该装置设计，样品添加区448被制得比过滤区域416更小。在该示例性装置设计中，样品添加区448的边缘充当屏障，以保持(pin)弯液面220并防止弯液面220铺展。即，基底40的顶表面44的表面能在样品添加区448的外部不同于在样品添加区448的内部，并且该差异倾向于阻止滤液420流动超过基底40的顶表面44处的样品添加区448的边界。以举例的方式，对于直径为约7mm的过滤区域416而言，接触区域417的直径可为约2.5mm，并且样品添加区448的直径可为约5mm。

在各种实施例中，基底40可具有靠近接触区域417的不平顶表面44。例如，过滤器215和基底40两者在过滤区域416的至少一部分中可为弯曲的，或过滤器215可为基本上平的并且仅基底40可为弯曲的。只要存在角度α>0°并且样品添加区448和过滤器215被构造有本文所限定的功能结构，就将在过滤器215与表面44之间限定贮存器425。装置400及样品205的尺寸可被共同优化成使得贮存器425具有足够的空间来容纳滤液420并防止弯液面220的锁闭，并且提供足够的驱动力，使得滤液420在所需的时间量内从流体样品205移动到流体流动路径64。

图4是根据各种实施例依照第二示例性几何关系制成的侧向流测定装置400的侧视图。根据该几何关系，测定装置被构造为使得样品添加区548的面积被限定为小于接触区域517的面积，其中后一区域517也小于过滤区域516。具体地讲并如图所示，接触区域517侧向地延伸超过样品添加区548。

在该设计中并根据图4，与使用较大样品添加区548的先前设计中相比，在任何给定时间在样品添加区548中均存在较少流体，这可减少最终无法从样品区547提取的滤液420的体积。样品添加区548与测定装置400的流体流动路径64相连。

以举例的方式，对于直径为约7mm的过滤区域516而言，接触区域517可具有约2.5mm的直径，并且样品添加区548可具有约2mm的直径。该小得多的样品添加区548产生少得多的流体浪费，这是由于填充样品添加区548中图1的微柱7之间的空间的滤液420将保留在样品添加区548的内部并且不会向下游流动。通过将样品添加区548制得更小，样品添加区548中将浪费更少流体。

与图4中所示类似的本发明测试条可被构造有基本上凹形的过滤器215。构造了示例性的本发明测试条，其中样品添加区548的面积小于接触区域517，后者又小于过滤区域516。样品添加区548的体积比对比设计小约1.2μL，从而为体积为4.5μL的芯吸区60节省了约25％的流体。受到支撑的过滤器215涂布有1.5％SILWET表面活性剂和5％甘氨酸，并且在60℃和5％RH下干燥1小时。将50％-HCT全血样品以不同体积点样于过滤器215，并测量流动时间。较长的流动时间表明因从样品添加区548进行的血浆提取减少而引起血浆短缺。这是因为流体供应减少时流动会变慢。表1示出了对于样品205的两种体积(25μL和30μL)而言并且对于对比装置和本发明装置而言，流体到达芯吸区60(“WZ”)的起点或终点的时间的实验结果。

表1

如表1所示，在采用25μL的较低样品体积时，本发明装置到达芯吸区60的终点的流动时间比对比装置快约2分钟，表明本发明装置在样品添加区548中浪费较少血浆(滤液420)，这是由于流体供应削减时流动会变慢。

对于25μL和30μL血样两者而言，流体在本发明设计中比在对比设计中更快到达芯吸区60，表明在本发明设计中比在对比设计中浪费更少样品205以填充过滤器215下方的柱状物空间。

在根据图3和图4的装置200、400任一者中增大角度α(在过滤器215的非接触部分429与装置基底40的表面44之间对向的角度)，可降低或控制过滤，这是由于过滤器215与装置400之间的毛细压力减小(所有其他条件保持不变)。角度α的增大还增加了外围贮存器425的体积，即，在弯液面220到达过滤器215的受到支撑的边缘230和装置的覆盖件240的下侧之前可用于容纳滤液420的体积。

本文所述的过滤器215与侧向测定装置400的基底40的顶表面44之间的较小角度α将形成较大毛细压力，以驱动过滤流进入贮存器425中，因此从样品205向外的流动应相对较快(所有其他条件保持不变)。然而，角度α太小，例如小于约2度，则会留下很少空间来容纳滤液420。这种构型可导致滤液420到达过滤器215的受到支撑的边缘230和覆盖件的下侧，使得所捕获的流体不会参与向本文所述装置400的一个或多个试剂区52或一个或多个检测区56的流动。

如果角度α变为零，则过滤的唯一驱动力变为图1的微柱7及其基底的间距和尺寸，这仅可产生非常缓慢的流动和非常缓慢的过滤。可能因若干原因而发生流动中断，例如由于流体往往在过滤器215的前方(下游)边缘中流动，过滤器215会逐渐堵塞，或者由于过滤器215下方的微柱基底中存在较大流动阻力，流动变得更慢。因此，在各种实施例中，α>0°。

因此，希望增大角度α以增加过滤速率，同时允许所形成的外围贮存器425保留足够体积的滤液420而不会锁闭。作为上述的结果，先前几何关系/设计的变型形式在图5A和图5B中示出。

图5A示出了根据另一个示例性设计制成的侧向流测定装置600的俯视平面图，并且图5B示出了其侧立面横截面。根据该后一设计，可提供接合特征610，例如至少一个凸块，其推抵或接合受到支撑的过滤器215的至少一部分，从而朝基底40(即，向下地)作用，并且其中该凸块或其他特征可相对于过滤器215在中心定位或偏心地定位。即，凸块可在过滤器215的中心处或相对于该中心定位。作为该接合特征610的结果，可控制装置基底40与过滤器215之间的角度α，使之在过滤器215的一个或若干区域内局部地不同。可通过调节凸块或其他类似接合特征610相对于过滤器215的位置，来选择各区域中的角度。该后一设计可允许更多血浆(或其他滤液420)在所限定的较大角度区域中储存，同时仍然在所限定的较小角度区域(例如，下游部分)中保持高流量，这是由于在过滤器与装置基底之间产生的较小角度(即，更大毛细压力)。

接合特征610诸如凸块的主要优点在于能在制造过程中更好限定过滤器215形状。例如，通过使用各种凸块高度和尺寸，可预先确定由基底表面44与过滤器215之间的毛细压力控制的过滤速率(给定过滤器215和样品205)。例如，垂直于覆盖件240延伸一定量的第一凸块产生过滤器215与基底40的表面44之间的特定角度α。垂直于覆盖件240延伸比第一凸块更大量的第二凸块将产生更大角度α。在侧向流测定装置600中的相同润湿区域处使用第二凸块与使用第一凸块相比，更大角度α会引起更小的毛细压力及用于容纳滤液420的更大体积。

在各种实施例中，过滤器215可通过基本上凹形的形状以及从过滤器215的接触部分427延伸到边缘230(其可与所限定的覆盖件孔210的边缘重合或相邻或附接)的角度α限定。装置600还包括控制该角度的至少一个特征。例如，该特征可包括图5A的突出构件610，其可包括图6的凸块710。示例性特征的更多细节将在下文讨论。

参见图5A，装置600包括一个或多个突出构件610，其被布置成抵靠基底40按压或以其他方式接合过滤器215的所述至少一个接触部分427。如图所示，不要求突出构件610的区域与接触部分427的区域精确重合。在各种实施例中，诸如图中所示，所述至少一个突出构件610偏心地接合受到支撑的过滤器215的部分628。在图5A中所示的例子中，由所述至少一个突出构件610接合的过滤器的部分628被描绘为在过滤器215的中心的右边。

图5B是立面侧视图，示出了示例性突出构件610的细节。所示的突出构件610，或一般来讲，一个或多个突出构件610中的至少一者，包括与过滤器215接触的顶端612以及相对于覆盖件240支撑顶端612的悬臂部分614。这样，与直接支撑顶端612的覆盖件240相比，孔210的更多部分是开放的。

在各种实施例中，一个或多个突出构件610中的至少一者被布置成限定过滤器215的至少第一部分631和第二部分632。与过滤器215的第二部分632所形成的角度(角度α)相比，过滤器215的第一部分631与基底40形成更大的角度β。如上所指出，两个部分631、632的该布置方式允许在具有更大角度β的第一部分631中更多流体储存在图3的外围贮存器425中，并且在具有更小角度α的第二部分632中保持毛细压力。在所示的例子中，过滤器215的第一部分631就流体流动路径64而言位于过滤器215的第二部分632的上游(方向F指向下游)。在一个例子中，角度β为约5°，角度α为约3°，并且进出图5B装置平面(图5A中的上下)的表面44与过滤器215之间的对应角度为约2.5°。

上述例子包括从样品添加区648延伸的单个流体流动路径64。然而，可相对于样品添加区648提供多个流体流动路径64。例如，可提供三个流体流动路径64(未示出)，每个流体流动路径围绕样品添加区648的周长均匀地或不均匀地间隔开并从该周长延伸。该布置方式可允许使用单个样品执行多个测定。

另外，虽然每个前述实施例由单个样品添加区648限定，但应当理解，多个间隔开的样品添加区648可设置在基底40上方，每个样品添加区至少部分地在图4的接触区517中。另外或作为另外一种选择，可提供多个间隔开的接触区517，例如通过使用具有多个间隔开的顶端612的突出构件610。例如，样品添加区548可成形为哑铃状，并且两个接触区517可被布置在样品添加区548任一端的隆起的中心处。

此外，一个或多个样品添加区548或一个或多个接触区517可为任何形状，包括非凸形形状或带孔的形状。在一个例子中，样品添加区548围绕接触区517的周界形成环。样品添加区548和接触区域517的形状及角度(包括角度α和β)可被选择以影响滤液420流动的方向和速率。这些形状和角度也可被选择以在滤液420流入和流出贮存器425时控制图3的外围贮存器425的形状。例如，当滤液420流入到所限定的外围贮存器425中时，外围贮存器425可呈现数字8形状、圆环(donut)形状或其他合适的形状。贮存器425的形状可基于机械特性来选择，例如以便允许侧向流测定装置以长而窄的形状因数制造，同时将滤液420保留在长而窄的贮存器425中以降低锁闭的可能性。

各种接合特征诸如一个或多个凸块的形状和位置以及向装置提供的凸块的具体数量，可易于如图所示根据本文在图6–图10处描绘的示例性型式进行改变。为解释清楚起见，基底40的特征被示出为透明的。这些所描绘的例子每一者均使用布置在长圆形(oblong)样品添加区648上方的圆形孔210，但应当容易理解，可易于替代为其他形状。为清楚起见，过滤器未在这些例子中示出，但将在比覆盖件孔210更大的区域延伸。

以举例的方式，图6示出了单个基本上圆形的凸块710，其被布置在覆盖件孔210的周界附近。

图7示出了具有单个新月形凸块710的另一个合适例子。更具体地讲，根据该示例性型式的凸块710由弯曲周边限定，该弯曲周边被构造为基本上跟随覆盖件孔210的边缘的弯曲部分。

图8以举例的方式示出了另一种变型形式，其提供了多个接合特征。在该具体例子中，一对间隔开的部分弯曲的凸块710设置在覆盖件孔210的一侧上，每个凸块710具有弯曲周边，该弯曲周边被构造为基本上跟随覆盖件孔210的边缘的一部分，其中每个凸块710与另一个凸块间隔开。

图9示出了包括多个间隔开的部分弯曲的凸块710的另一个示例性变型形式。根据该示例性型式的凸块710也为弯曲的以基本上跟随覆盖件孔210的弯曲部分，并且彼此均匀地间隔开。根据该具体型式，在覆盖件孔210的相对侧上以彼此间隔的关系设置了两对凸块710。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，几乎无限多种的变型形式和修改形式是可能的。例如，作为图6–图9中所示的凸块710中的一者或多者的替代或补充，可使用具有图6悬臂部分614和图6支撑用顶端612的接合特征610。此类接合特征610可突入覆盖件孔610中。

最后，图10示出了另一个变型形式，并且更具体地讲，在覆盖件的下侧，两个基本上圆形的凸块710可被布置成彼此相对并且延伸到覆盖件孔210的一部分中。

本文现在将描述一种示例性流动控制方法。出于该方法的目的及在随后的说明中，利用了此前根据图3所述的侧向流测定装置，虽然可利用其他装置构型，该实施例旨在例举更通用的技术。这些步骤可按任何顺序执行，除非另有规定或来自前面步骤的数据要用于后面步骤。

图11是用于控制侧向流测定装置(诸如图3的装置200或图4的装置400)中的过滤或流动特性的方法的流程图。如此前所述，装置200包括覆盖件240和基底40。覆盖件240具有孔210，其尺寸和构型被设计为接收流体样品205，诸如全血，并且沿周边支撑过滤器215。装置200的基底40具有样品添加区448和流体流动路径64，滤液420通过该流体流动路径在毛细作用下远离样品添加区448流动。基底40可包括图1的多个微柱7，这些微柱在样品添加区448中从顶表面44朝覆盖件240向上延伸。微柱可各自具有在对这些微柱施加滤液420时会引起侧向毛细流动的高度、直径以及微柱之间的相互间距。在本文所述方法和装置的各种实施例中，微柱的间距和尺寸可被设计为提供流出与基底40一起限定的、从过滤器的接触区域延伸的外围贮存器425的所选流量，该外围贮存器425基于过滤器215的非接触部分429与覆盖件孔210正下方的基底40的顶表面44之间的毛细作用来形成，从而形成进一步基于亲水性的过滤器215的下侧(例如，图3的表面214)与也优选亲水的基底40的顶表面44之间的角度α来限定的体积。在各种实施例中，该方法从步骤1110开始。

在步骤1110中，经由孔210将所选量的样品添加到装置200中。可使用移液管或其他分配装置添加样品。分配装置可直接由人操作，或可自动地控制，例如通过自动化测定测试系统中的控制器来控制。

在步骤1120中，过滤器215的至少一部分427(例如接触部分)被设置成与至少部分地在样品添加区448上方的基底40接触。因此，滤液420以第一流量从样品205通过过滤器215。滤液420通过毛细压力保留在外围贮存器425中或基底40与过滤器215的延伸亲水部分429之间的其他体积中，该延伸亲水部分与基底40间隔开并延伸到受到支撑的过滤器215的外周边(边缘230)。

此外，滤液420通过毛细压力以慢于第一流量的第二流量从该体积(例如，贮存器425)吸取到样品添加区448中。如上所指出，这允许滤液420容纳在贮存器425中，从而使分配装置与侧向流测定装置200之间的流量失配变均衡。具体地讲，样品205的量基于第一流量和第二流量并基于该体积(贮存器425)的限值来确定。该体积的限值通过在基底40与过滤器215的延伸亲水部分429之间对向的至少一个角度α确定。在一个例子中，该量被选择为使得在贮存器425中所容纳的流体体积的峰值处，弯液面220未到达焊接凹槽235。这允许使用比现有测定装置更高百分比的样品205，因此与现有系统中相比，可使用更少量的样品205。因此，可在更少干扰的情况下执行更多测试。步骤1120之后可为步骤1130。在各种实施例中，步骤1120包括步骤1122或1124。

在步骤1120的至少一个实施例中，过滤器215的面积被制得比基底40处的样品添加区的面积更大。一个例子在图3中示出，其中与样品添加区448相比，过滤区域416在每一侧上延伸得更远。

在步骤1122中，设置步骤还包括将所述至少一个接触部分427侧向地设置在基底40处的样品添加区448内。例如，可使用预先形成的穹顶形过滤器215。装置400可被装配成使得这种过滤器215与基底40上的适当区域接触。可通过以下方式制备预先形成的过滤器：加热过滤材料并将其压入模具中，或在模具中干燥纸或其他纤维过滤材料。

在步骤1124中，受到支撑的过滤器的至少一部分朝向基底40变形。在使用步骤1124的一些实施例中，例如，将至少部分顺应性或可变形的材料用于过滤器215。过滤器215以平构型或另一种不接触基底40的顶表面44的构型安装在覆盖件240中。过滤器于是朝向基底40变形，直到其接触至少部分地在样品添加区448上方的基底40。该变形可为例如过滤器相对于过滤器侧向中心的偏心变形。图5A和图5B示出了偏心(偏离中心)变形的例子。

步骤1124可例如在制造装置400时执行。例如，当将覆盖件240安装到基底40时，可使用覆盖件240的至少一个突出构件使过滤器215朝向基底40变形。步骤1124也可以或作为另外一种选择在装置400准备好使用时执行，例如在添加样品205之前，在添加样品205的同时，或在添加样品205之后但在样品205或滤液420开始滴下之前执行。在各种实施例中，步骤1124包括步骤1126。

在各种实施例中，步骤1124包括使过滤器变形，以限定过滤器215的至少第一部分631和第二部分632(均在图5B中示出)。与过滤器215的第二部分632所形成的角度(角度α)相比，过滤器215的第一部分631与基底40形成更大的角度β。

在步骤1126中，该变形包括用突出构件610的顶端612压靠在过滤器215上(均在图5B中示出)。顶端612经由悬臂部分614由覆盖件240进行支撑。这有利地允许易于控制图5B的角度α和β，同时保持覆盖件孔210的较大开放区域以接收样品205。

在步骤1130中，检测可检测信号的存在或不存在。在图2的检测区56中寻找可检测信号，该检测区沿着流体流动路径64设置在样品添加区448下游。检测区56包括对分析物作出响应而产生可检测信号的检测材料，如上文结合图2所讨论。具体地讲，可检测信号对应于样品中存在的分析物的量。检测到可检测信号与否或所测量的可检测信号的强度与分析物量相关。步骤1130之后可为步骤1140，并且可包括步骤1138。

在步骤1138中，进行至少一个基于时间的测量，以便在检测区56中检测可检测信号的存在或不存在。例如，可在将样品205添加到装置400之后的特定时间，在检测区56中寻找可检测信号。又如，可周期性地(例如每1.5–2.5秒一次)寻找可检测信号，直到较大的信号变化表明已检测到缀合物羽流。然后可在所选时间内周期性地(例如每2秒一次，共持续10秒)进行可检测信号的测量。基于时间的测量的更多例子在上文引用的美国专利申请公布No.2014/0141527A1中给出。

在步骤1140中，基于检测到检测区56中的可检测信号来触发过程相关事件。此类事件的例子包括将洗涤流体或其他试剂引入到装置200中。其他例子包括从温育箱或测量站取出装置400。

图12是用于控制侧向流测定装置(诸如图3的装置200或图4的装置400)中的过滤或流动特性的方法的流程图。如上所指出，来自其他附图的特别认定的部件是示例性而非限制性的，并且除非另外指明，否则可按任何顺序执行这些步骤。如此前所讨论，装置200包括覆盖件240和基底40。覆盖件240具有孔210，其被构造为接收流体样品205，如全血，并且该覆盖件沿周边支撑过滤器215。基底40具有样品添加区448和流体流动路径64，滤液420通过该流体流动路径在毛细作用下远离样品添加区448流动。在各种实施例中，该方法从步骤1210开始。

在步骤1210中，经由覆盖件孔210将所选量的样品205添加到装置200中。

在步骤1220中，使用覆盖件240的至少一个突出构件610将过滤器的至少一部分按压成与至少部分地在样品添加区448上方的基底40接触。如上所讨论，按压成接触的步骤1220可在装置200的制造期间或在使用的时候进行，并且可在步骤1210之前或之后进行。作为按压的结果，限定了至少一个角度α，所述至少一个角度α在基底40与过滤器215的亲水部分429之间对向，该亲水部分与基底40间隔开并延伸到受到支撑的过滤器215的边缘230(外周边)。滤液420以第一流量从样品205通过过滤器215，并且通过毛细压力保留在基底40与亲水部分429之间的体积(外围贮存器425)中。另外，滤液420通过毛细压力以慢于第一流量的第二流量从该体积(外围贮存器425)吸取到样品添加区448中。样品的量基于第一流量和第二流量并基于所述至少一个角度。在各个方面，流体流动路径64包括图1的微柱7，如上所指出。基于时间的测量和过程相关事件也可与该实施例一起使用，并且在上文已讨论。

在各种实施例中，本文所述装置或方法与不需要过滤的液体(例如，含水醇或其中未溶解溶质的其他溶剂)一起使用。在这些实施例中，图3的外围贮存器425可有利地提供储存流体的稳定方式，并且可通过避免锁闭来允许使用更高百分比的样品205。因此与未结合贮存器425的此类装置相比，使用此类流体并结合贮存器425的流体装置可更稳健。此外，当与亲水表面44一起使用时，即使在不包括微柱或微柱状物的装置中贮存器425也可形成。此外，可使用其他亲水多孔膜来代替过滤器215。

本发明包括本文所述的各方面的组合。提到的“特定实施例”等是指存在于本发明至少一个方面中的特征。单独提到的“实施例”或者“特定实施例”等未必指相同的一个或多个实施例；然而，此类实施例并不相互排斥，除非如此表明或者对于本领域的技术人员是显而易见的。在提及“方法”或“多种方法”等时单数和/或复数的使用不是限制性的。除非另有明确说明，否则词语“或”在本公开中以非排他性意义使用。显而易见的是，其他修改形式和变型形式在本文所述及根据以下权利要求书的构思的预期范围内是可能的。

Claims (28)

1.一种用于样品的侧向流测定装置，所述装置包括：

a)基底，所述基底具有样品添加区和流体流动路径，滤液通过所述流体流动路径在毛细作用下远离所述样品添加区流动；

b)覆盖件，所述覆盖件被布置在所述基底上方并具有限定计量口的孔，所述计量口被构造为接收所述样品；以及

c)过滤器，所述过滤器沿周边支撑在所述覆盖件的所述孔内并被构造为允许所述样品的至少一部分穿过其中作为所述滤液，所述受到支撑的过滤器具有：

i)至少一个接触部分，所述至少一个接触部分与所述基底直接接触而形成至少部分地与所述样品添加区重叠的接触区域；以及

ii) 延伸部分，所述延伸部分从所述过滤器的所述至少一个接触部分延伸到所述受到支撑的周边，以便与所述基底一起限定贮存器，所述贮存器被构造为通过所述基底与所述过滤器的所述延伸部分之间的毛细压力来保留所述滤液，

d)其中所述贮存器具有体积，所述体积基于所述基底与所述过滤器的所述延伸部分之间形成的锐角且基于所述滤液的流体弯液面，并且所述过滤器和所述样品添加区被构造为提供将所述滤液从所述贮存器吸取到所述样品添加区的毛细压力。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述样品添加区侧向地延伸超过所述接触区域。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述接触区域侧向地延伸超过所述样品添加区。

4.根据权利要求1所述的装置，还包括一个或多个突出构件，所述一个或多个突出构件被布置成将所述过滤器的所述至少一个接触部分压靠在所述基底上。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述至少一个突出构件偏心地接合所述受到支撑的过滤器的一部分。

6.根据权利要求4所述的装置，其中所述一个或多个突出构件中的至少一者被布置成限定所述过滤器的至少第一部分和第二部分，与所述过滤器的所述第二部分所形成的角度相比，所述过滤器的所述第一部分与所述基底形成更大的角度。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述过滤器的所述第一部分相对于所述流体流动路径位于所述过滤器的所述第二部分的上游。

8.根据权利要求4所述的装置，其中所述一个或多个突出构件中的至少一者包括凸块。

9.根据权利要求4所述的装置，其中所述一个或多个突出构件中的至少一者包括与所述过滤器接触的顶端以及相对于所述覆盖件支撑所述顶端的悬臂部分。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述过滤器通过凹形形状以及从所述接触部分延伸到所述孔的边缘的角度限定，所述装置还包括控制所述角度的至少一个接合特征。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述接合特征包括突出构件。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述基底包括多个微柱，所述多个微柱在所述样品添加区中从表面朝所述覆盖件向上延伸，所述微柱具有在对所述微柱施加滤液时会引起侧向毛细流动的高度、直径以及所述微柱之间的相互间距。

13.根据权利要求1所述的装置，还包括沿着所述流体流动路径设置在所述样品添加区下游的至少一个试剂区，所述试剂区保留至少一种检测材料。

14.根据权利要求1所述的装置，还包括检测区，所述检测区沿着所述流体流动路径设置在所述样品添加区下游，并且包括对分析物作出响应而产生可检测信号的检测材料。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述过滤器在侧向为基本上圆形的。

16.一种用于控制侧向流测定装置中的流动特性的方法，所述装置包括覆盖件和基底，所述覆盖件具有被构造为接收样品的孔并沿周边支撑过滤器，并且所述基底具有样品添加区和流体流动路径，滤液通过所述流体流动路径在毛细作用下远离所述样品添加区流动，所述方法包括：

经由所述孔添加所选量的样品；以及

将所述过滤器的至少一部分设置成与至少部分地在所述样品添加区上方的所述基底接触，使得所述滤液以第一流量从所述样品穿过所述过滤器并且通过毛细压力保留在所述基底与所述过滤器的延伸亲水部分之间的体积中，所述延伸亲水部分与所述基底间隔开并延伸到所述受到支撑的过滤器的外周边，其中所述滤液通过毛细压力以慢于所述第一流量的第二流量从所述体积吸取到所述样品添加区中；

其中所述样品的所述量基于所述第一流量和所述第二流量且基于所述体积的限值，所述限值通过在所述基底与所述过滤器的所述延伸亲水部分之间对向的至少一个角度确定。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括在检测区中检测可检测信号的存在或不存在，所述检测区沿着所述流体流动路径设置在所述样品添加区下游，并且包括对分析物作出响应而产生所述可检测信号的检测材料，其中所述可检测信号对应于所述样品中存在的所述分析物的量。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述检测步骤包括进行至少一个基于时间的测量，以便在所述检测区中检测所述可检测信号的存在或不存在。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括基于在所述检测区中检测到所述可检测信号来触发过程相关事件。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述设置步骤还包括将所述至少一部分侧向地设置在所述基底处的所述样品添加区域内。

21.根据权利要求16所述的方法，其中所述设置步骤还包括将所述过滤器的面积制得比所述基底处的所述样品添加区域的面积更大。

22.根据权利要求16所述的方法，其中所述设置步骤还包括使所述受到支撑的过滤器的至少一部分朝向所述基底变形。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述设置步骤包括使用所述覆盖件的至少一个突出构件使所述过滤器朝向所述基底变形。

24.根据权利要求22所述的方法，其中所述设置步骤包括使所述过滤器相对于所述过滤器的侧向中心偏心地变形。

25.根据权利要求22所述的方法，其中所述设置步骤包括使所述过滤器变形以限定所述过滤器的至少第一部分和第二部分，与所述过滤器的所述第二部分所形成的角度相比，所述过滤器的所述第一部分与所述基底形成更大的角度。

26.根据权利要求22所述的方法，其中所述变形步骤包括用突出构件的顶端压靠在所述过滤器上，所述顶端经由悬臂部分由所述覆盖件进行支撑。

27.根据权利要求16所述的方法，其中所述基底包括多个微柱，所述多个微柱在所述样品添加区中从表面朝所述覆盖件向上延伸，所述微柱具有在对所述微柱施加滤液时会引起侧向毛细流动的高度、直径以及所述微柱之间的相互间距。

28.一种用于控制侧向流测定装置中的流动特性的方法，所述装置包括覆盖件和基底，所述覆盖件具有被构造为接收样品的孔并沿周边支撑过滤器，并且所述基底具有样品添加区和流体流动路径，滤液通过所述流体流动路径在毛细作用下远离所述样品添加区流动，所述方法包括：

经由所述孔添加所选量的样品；以及

使用所述覆盖件的至少一个突出构件将所述过滤器的至少一部分按压成与至少部分地在所述样品添加区上方的所述基底接触，使得至少一个角度被限定，所述至少一个角度在所述基底与所述过滤器的亲水部分之间对向，所述亲水部分与所述基底间隔开并延伸到所述受到支撑的过滤器的外周边，其中所述滤液以第一流量从所述样品穿过所述过滤器并且通过毛细压力保留在所述基底与所述亲水部分之间的体积中，其中所述滤液通过毛细压力以慢于所述第一流量的第二流量从所述体积吸取到所述样品添加区中；

其中所述样品的所述量基于所述第一流量和所述第二流量且基于所述至少一个角度。