本申请涉及下列申请:2006年9月22日提交的美国临时申请60/826,678;2005年5月6日提交的国际专利申请PCT/EP2005/004923的美国继续申请,其指定美国并要求2004年5月6日提交的德国专利申请DE 10 2004 022 263的优先权,该美国继续申请的序号为11/593,021,并在2006年11月6日提交;2006年11月6日提交的国际专利申请PCT/EP2006/068153,其指定美国并要求2005年11月4日提交的德国专利申请 DE 10 2005 052 752的优先权;PCT/EP2006/068155,2006年11月6日提交并要求 2005年11月4日提交的德国专利申请DE 10 2005 052 713的优先权;2006年11月22 日提交的美国临时申请60/867,019;2007年5月3日提交的美国临时申请60/915,884; 2008年3月14日提交的美国临时申请61/036,537;2008年5月5日提交的国际专利申请PCT/EP2008/055508,其指定美国并要求2007年5月3日提交的美国临时申请 60/915,884和2008年3月14日提交的美国临时申请61/036,537的优先权;和2008年11 月5日提交的美国临时申请61/111,429。
发明内容
本发明涉及分析(例如,对于样品中多个分析物的分析)。
在一个方面,方法包括:
将间隔开的测试区的阵列与液体样品接触,所述测试区布置在微流装置的第一基板的内表面和第二基板的内表面之间,所述基板的至少一个是柔性的,每个测试区都包含被配置用于参与靶分析物的分析的探针化合物,
缩小在对应于测试区的位置处第一和第二基板的内表面之间的距离,和
继而光学检测多个测试区的每一个处相互作用的存在,对于所述测试区缩小了在相应位置处的内表面之间的距离,每个测试区处的相互作用指示出样品中靶分析物的存在。
所述方法能够进一步包括,对于多个测试区的每一个,基于光学检测的相互作用来检测相应分析物的存在。
对至少一些测试区的每一个来说,多个测试区的每一个处的相互作用可以是分析物和测试区的探针化合物之间的结合(binding)反应。
光学测定可以包括使用零级检测器检测来自每一个测试区的光。
使用零级检测器检测来自每一个测试区的光可以基本上由用所述零级检测器的检测光组成。
所述方法能够进一步包括,对于缩小了所述第一和第二基板的内表面之间的距离的多个位置的每一个,在测试区处光学测定的步骤之后,继而增加所述内表面之间的距离。
缩小距离可以包括顺序地缩小在对应于测试区的位置处第一和第二基板的内表面之间的距离。在这个实施方式中,所述方法能够进一步包括,对于缩小了所述第一和第二基板的内表面之间的距离的多个位置的每一个,在测试区处光学检测结合的步骤之后,继而增加所述内表面之间的距离。
光学测定可以包括顺序地检测针对其缩小相应位置处的内表面之间的距离的多个测试区中每一个处的相互作用。在一种实施方式中,光学检测包括同时检测来自不超过数量N个的测试区的光,其中N≤5或N≤3或N=1。或者,光学测定包括使用零级检测器检测来自每个测试区的光。使用零级检测器检测来自每一个测试区的光可以基本上由用所述零级检测器的检测光组成。
光学检测可以包括将微流装置相对于用于执行光学测定的光学检测器的光学探测区进行平移。
缩小距离包括将微流装置相对于向所述微流装置施加压缩力的构件进行平移。相对于所述构件平移微流装置可以包括将所述构件的至少一部分旋转。
每个测试区可以是细长的并限定了长轴。此外,平移微流装置可以包括沿着通常垂直于多个测试区每一个的长轴的平移轴来平移所述装置。例如,平移轴与多个测试区的长轴的垂直在10°以下的偏差内,或甚至在5°以下的偏差内。
此外,平移轴与大多数乃至所有测试区的长轴通常是垂直的。
方法还可以包括,在平移步骤期间,读取微流装置的参考码中包含的信息,并基于读取信息确定多个测试区的每一个的性质。
测定可以包括,对多个测试区的每一个,测定表示何时测试区处于用于执行光学检测的光学检测器的检测区中的值。此外,测定可以包括测定微流装置的测试区的理化性质。例如,所述理化性质是能够被多个测试区的每一个测定的分析物的指示。此外,测定可以包括在使用之前测定微流装置内储存的试剂的同一性(identity)。
沿着长轴的长度与沿着测试区的垂直维度的宽度的比率可以是至少2.5 或甚至至少5。
可以在接触步骤之后就执行光学检测的步骤,而无需先用不含样品的液体接触测试区。
光学测定可以包括激发和检测来自测试区的荧光。
在另一个方面,方法包括:
将间隔开的测试区的阵列与样品接触,所述测试区布置在第一和第二表面之间,每个测试区包含被配置用于参与相应分析物的分析的探针化合物,
缩小对应于测试区的位置处内表面之间的距离,和
顺序地光学测定缩小了在相应位置处内表面之间的距离的多个测试区中每一个的分析的结果。
所述方法能够进一步包括,对于多个测试区中每一个,基于分析的结果确定相应分析物的存在。
对至少一些测试区的每一个,分析的结果可以指示分析物和测试区的探针化合物之间的结合反应。
光学测定可以包括使用零级检测器检测来自每一个测试区的光。
使用零级检测器检测来自每一个测试区的光可以基本上由用所述零级检测器的检测光组成。
所述方法可以进一步包括,对于缩小内表面之间的距离的多个位置中的每一个,在测试区处的光学测定的步骤之后,随后增加所述内表面之间的距离。
缩小距离可以包括顺序地缩小对应于测试区的位置处的内表面之间的距离。
在另一个方面,系统包括:
微流装置读取器,其被构造用于容纳微流装置,微流装置包含间隔开的测试区的阵列,测试区布置在所述微流装置的第一基板的内表面和第二基板的内表面之间,至少一个所述基板是柔性的,每个测试区包含被配置用于参与对靶分析物的分析的探针化合物,
光学检测器,其被构造用于当至少一个测试区处于微流装置的检测区中时,检测来自所述至少一个测试区的光,
平移器,其被构造用于将微流装置和光学检测器的检测区中的至少一个相对于另一个进行平移,
压缩器,其被构造用于将对应于光学装置的检测区的位置处第一和第二基板的内表面之间的距离缩小,
处理器,其被构造用于接收来自光学检测器的信号,所述信号指示出从测试区检测到的光。
所述系统可以被构造成同时地光学检测来自不超过数量N个的测试区的光,其中N≤5,或N≤3,或N=1。
检测器可以是荧光检测器。
在另一个方面中,分析装置包含第一和第二基板,在所述第一基板与第二基板之间定义了通道,至少一个基板是柔性的,所述通道包含间隔开的测试区的阵列,每个测试区包含用于被配置用于参与对靶分析物分析的探针化合物。
在另一个方面中制造的物品包含:
基板,和
多个细长的测试区,每个测试区都包含被配置用于参与对靶分析物的分析的相应探针化合物,每个测试区都定义了长轴和与其垂直的宽度,以及所述各测试区的各长轴通常是平行的。
在另一个方面,装置包含盒箱(cartridge),所述盒箱具有微流体通道和微流体流路,所述微流体通道包括具有基质的毛细管入口、以及与毛细管入口流体连通的检测区域;所述微流体流路具有至少部分可形变的壁并与所述通道的检测区域流体连通。
所述装置还可以包含控制元件。
微流体通道可以包含第一端和第二端,其中可以在所述第一和第二端之间布置毛细管入口、检测区域和被构造用于对微流体通道通气的至少一个开口。
在另一个方面,装置包含:盒箱和控制元件,所述盒箱具有微流体通道和微流体流路,所述微流体通道包括入口和与入口流体连通的检测区域,所述微流体流路具有至少部分可形变的壁并与所述通道的检测区域流体连通。
入口或入口区域可以是毛细管入口。所述毛细管入口可以包含基质。
微流体通道可以包含第一端和第二端,其中可以在所述第一和第二端之间布置毛细管入口、检测区域和被构造用于对微流体通道通气的至少一个开口。
在另一个方面,装置包含盒箱,所述盒箱包括微流体通道和微流体流路,所述微流体通道包含第一端和第二端以及第一和第二端之间的入口区域、与入口区域流体连通的检测区域、和至少一个被构造用于对微流体通道通气的开口;所述微流体流路具有至少部分可形变的壁并与所述通道的检测区域流体连通。
所述装置还可以包含控制元件。
入口或入口区域可以是毛细管入口。所述毛细管入口可以包含基质。
在另一个方面,系统包含盒箱和荧光检测器,所述盒箱具有微流体通道和微流体流路,所述微流体通道包括具有基质的毛细管入口和与所述入口流体连通的检测区域,所述微流体流路具有至少部分可形变的壁并与所述通道的检测区域流体连通,所述荧光检测器包括光源、获得10°以上的立体角的聚光透镜和获得10°以上的立体角的物镜。
所述系统还可以包含控制元件。
微流体通道可以包含第一端和第二端,其中可以在所述第一和第二端之间布置毛细管入口、检测区域和被构造用于对微流体通道通气的至少一个开口。在另一个方面,系统包含盒箱、控制元件和荧光检测器,所述盒箱具有微流体通道和微流体流路,所述微流体通道包括入口和与所述入口流体连通的检测区域,所述微流体流路具有至少部分可形变的壁并与所述通道的检测区域流体连通,所述荧光检测器包括光源、获得10°以上的立体角的聚光透镜和获得10°以上的立体角的物镜。
入口可以是毛细管入口。毛细管入口可以包含基质。
微流体通道可以包含第一端和第二端,其中可以在所述第一和第二端之间布置毛细管入口、检测区域和被构造用于对微流体通道通气的至少一个开口。
在另一个方面,系统包含盒箱和荧光检测器,所述盒箱具有微流体通道和微流体流路,所述微流体通道包含第一端和第二端以及在第一和第二端之间的入口区域、与入口区域流体连通的检测区域、和被构造用于对微流体通道通气的至少一个开口,所述微流体流路具有至少部分可形变的壁并与所述通道的检测区域流体连通,所述荧光检测器包括光源、获得10°以上的立体角的聚光透镜和获得10°以上的立体角的物镜。
入口或入口区域可以是毛细管入口。所述毛细管入口可以包含基质。
所述系统还可以包含控制元件。
在另一个方面,方法包括:将液体样品引到微流体通道的毛细管入口,其中所述毛细管入口具有基质,从而形成被所述通道包围并在第一端由运送流体界定的连续液塞;形成流体回路,使得运送流体在所述液塞的第一和第二端之间提供流体连通;并通过所述运送流体向所述液塞的第一和第二端施加压差。
微流体通道可以包含控制元件和/或可以与控制元件相关联。
微流体通道可以包含第一端和第二端,其中可以在所述第一和第二端之间布置毛细管入口、检测区域和被构造用于对微流体通道通气的至少一个开口。
所述方法另外可以包括用第一荧光抗体和第二荧光抗体标记分析物,其中所述第一和第二荧光抗体具有不同的发射波长。
所述方法另外可以包括检测分析物,检测分析物包括:记录分析物在第一荧光抗体的发射波长处的第一图像;记录分析物在第二荧光抗体的发射波长处的第二图像;和比较所述第一和第二图像。
在另一个方面,方法包括:将液体样品引入包含控制元件和/或与控制元件相关联的微流体通道,从而形成被所述通道包围并在第一端由运送流体界定的连续液塞;形成流体回路,使得运送流体在所述液塞的第一和第二端之间提供流体连通;并通过所述运送流体向所述液塞的第一和第二端施加压差。
微流体通道可以包括入口。该入口可以是毛细管入口。毛细管入口可以包含基质。
微流体通道可以包含第一端和第二端,其中可以在所述第一和第二端之间布置毛细管入口、检测区域和被构造用于对微流体通道通气的至少一个开口。
所述方法另外可以包括用第一荧光抗体和第二荧光抗体标记分析物,其中所述第一和第二荧光抗体具有不同的发射波长。
所述方法另外可以包括检测分析物,检测分析物包括:记录分析物在第一荧光抗体的发射波长处的第一图像;记录分析物在第二荧光抗体的发射波长处的第二图像;和比较所述第一和第二图像。
在另一个方面,方法包括:将液体样品引入微流体通道的第一端,所述微流体通道包含第一端和第二端以及在第一和第二端之间被构造用于对所述微流体通道通气的至少一个开口,从而形成被所述通道包围并在第一端由运送流体界定的连续液塞;形成流体回路,使得所述开口关闭且运送流体在所述液塞的第一和第二端之间提供流体连通;并通过所述运送流体向所述液塞的第一和第二端施加压差。
微流体通道可以包含控制元件和/或可以与控制元件相关联。
微流体通道可以另外包括入口或入口区域。该入口可以是毛细管入口。毛细管入口可以包含基质。
在另一个方面,方法包括:将液体样品引入微流体通道,所述微流体通道包括具有基质的毛细管入口,从而形成被所述通道包围并在第一端由运送流体界定的连续液塞,所述液体样品包含多个微粒;形成流体回路,使得所述运送流体在所述液塞的第一和第二端之间提供流体连通;通过所述运送流体向所述液塞的第一和第二端施加压差,从而形成包含至少一部分液体样品和光学标记物的混合物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述多种微粒之一和至少一种光学标记物;以及检测在混合物的亚群内存在的复合物。
微流体通道可以包含控制元件和/或可以与控制元件相关联。
微流体通道可以包含第一端和第二端,其中可以在所述第一和第二端之间布置毛细管入口、检测区域和被构造用于对微流体通道通气的至少一个开口。
在另一个方面,方法包括:将液体样品引入微流体通道,从而形成被所述通道包围并在第一端由运送流体界定的连续液塞,所述液体样品包含多个微粒,其中所述微流体通道包括控制元件和/或与控制元件相关联;形成流体回路,使得所述运送流体在所述液塞的第一和第二端之间提供流体连通;通过所述运送流体向所述液塞的第一和第二端施加压差而形成包含至少一部分液体样品和光学标记物的混合物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述多种微粒之一和至少一种光学标记物;以及检测在混合物的亚群内存在的复合物。
微流体通道可以包括入口。入口可以是毛细管入口。毛细管入口可以包含基质。
微流体通道可以包含第一端和第二端,其中可以在所述第一和第二端之间布置毛细管入口、检测区域和被构造用于对微流体通道通气的至少一个开口。
在另一个方面,方法包括:将液体样品引入微流体通道的第一端,所述微流体通道包含第一端和第二端以及在第一和第二端之间被构造用于对所述微流体通道通气的至少一个开口,从而形成被所述通道包围并在第一端由运送流体界定的连续液塞;形成流体回路,使得所述开口封闭并且所述运送流体在所述液塞的第一和第二端之间提供流体连通;通过所述运送流体向所述液塞的第一和第二端施加压差而形成包含至少一部分液体样品和光学标记物的混合物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述多个微粒之一和至少一种光学标记物;以及检测在混合物的亚群内存在的复合物。
微流体通道可以包含控制元件和/或可以与控制元件相关联。
微流体通道可以包括入口或入口区域。入口可以是毛细管入口。毛细管入口可以包含基质。
在另一个方面,方法包括:将液体样品引到毛细管的孔腔;并且通过降低作用于液体样品的液体样品-气体界面上的压力,将至少一部分液体样品引入本文中上面定义的微流装置的微流体网络中。
所述方法另外可以包括:在将液体样品引到毛细管的孔腔的步骤之后,将毛细管连接到微流装置,所述液体样品保留在毛细管内。
可以通过压缩至少一部分微流体网络以从中排出气体并随后将所述至少一部分微流体网络解压缩来执行降低压力。
所述微流体网络可以至少部分地由通常平坦的第一和第二基板限定并在所述基板之间,至少一个所述基板在施加外部压力后是可形变的,以压缩至少一部分所述微流体网络,并且所述至少一个基板在释放所述外部压力后趋向于恢复它先前的位置,以容许对所述至少一部分微流体网络解压缩。
另外,微流体网络可以至少部分地由微流体通道和微流体流路限定,所述微流体通道包括入口和与所述入口流体连通的检测区域,所述微流体流路与检测区域流体连通,其中所述微流体流路具有在施加外部压力后至少部分可形变的壁,以压缩至少一部分微流体流路,并且所述壁在释放外部压力后趋于恢复它先前的位置,以容许所述至少一部分微流体流路的解压缩。
所述方法可以另外包含将液体样品与微流体网络内存在的一种或多种试剂组合以形成混合物。所述混合物可以包含至少90%的引入所述微流体网络的液体样品。
所述一种或多种试剂可以包括可检测的标记物,该可检测的标记物与样品反应以形成包括所述标记物和样品中存在的分析物的复合物。
所述可检测标记物也可以与微流体通道内不动的分析物反应。
所述方法可以另外包括光学检测指示出液体样品的亚群内存在的复合物的量的信号,所述亚群存在于微流装置的检测区域内。
所述方法还可以包括:从检测区域排出所述液体样品的亚群,并将液体样品的不同亚群引入所述检测区域,以及光学检测指示出所述不同亚群内存在的复合物的量的信号。
所述方法另外可以包括执行通过压缩至少一部分微流体网络来排出所述亚群和引入不同亚群的步骤,微流体网络被压缩的部分至少部分地从检测区域沿着网络偏移。压缩所述部分可以包括压缩微流体网络的第一部分,并且不先完全释放所述压缩,就将压缩的部位沿着微流体网络移动足以执行排出和引入步骤的量。
所述方法另外可以包括:不先完全释放微流体网络的压缩,就执行光学检测指示出不同亚群内存在的复合物的量的信号的步骤。
所述方法可以另外包括光学检测指示出在微流体通道内不动的光学可检测珠(bead)的量的信号。
在另一个方面,方法包括:将液体样品引到微流体网络的毛细管入口,其中所述毛细管入口具有基质并且微流体网络布置在微流装置的第一基板的内表面和第二基板的内表面之间,至少一个所述基板是柔性的,所述液体样品包含多个微粒;通过顺序地在微流体网络内多个位置处缩小第一和第二基板的内表面之间的距离,从而形成包含至少一部分液体样品和光学标记物的混合物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述多个微粒之一和至少一种所述光学标记物;以及检测混合物的亚群内存在的复合物。
微流体网络可以另外包含控制元件和/或可以与控制元件相关联。
在另一个方面,方法包括:将液体样品引入微流体网络,所述微流体网络布置在微流装置的第一基板的内表面和第二基板的内表面之间,至少一个所述基板是柔性的,所述液体样品包含多个微粒;通过顺序地在微流体网络内的多个位置处缩小第一和第二基板的内表面之间的距离,形成包含至少一部分液体样品和光学标记物的混合物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述多个微粒之一和至少一种所述光学标记物;以及检测混合物的亚群内存在的复合物,其中所述微流体网络包含控制元件或与控制元件相关联。
微流体网络可以包括入口。入口可以是毛细管入口。毛细管入口可以包含基质。
在另一个方面,方法包括:将总体积V的液体样品引入微流体网络的毛细管入口,其中所述毛细管入口具有基质并且所述微流体网络布置在微流装置的第一基板的内表面和第二基板的内表面之间,至少一个所述基板是柔性的,所述液体样品包含多个微粒;在微流体网络内形成混合物,所述混合物包含体积V的液体样品的至少大约90%和光学标记物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述多个微粒之一和至少一种所述光学标记物;以及检测混合物的亚群内存在的复合物。
微流体网络可以另外包含控制元件和/或可以与控制元件相关联。
在另一个方面,方法包括:将总体积V的液体样品引入微流体网络,所述微流体网络布置在微流装置的第一基板的内表面和第二基板的内表面之间,至少一个所述基板是柔性的,所述液体样品包含多个微粒;在微流体网络内形成混合物,所述混合物包含体积V的液体样品的至少大约90%和光学标记物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述多个微粒之一和至少一种光学标记物;以及检测混合物的亚群内存在的复合物,其中微流体网络包含控制元件或与控制元件相关联。
微流体网络可以包括入口。入口可以是毛细管入口。毛细管入口可以包含基质。
在另一个方面,装置被构造用于执行本文上面限定的方法。
在另一个方面,毛细管包含基质,其中所述基质包含可检测的标记物,所述标记物与分析物或样品反应,以形成包含所述标记物的复合物。
在又一个方面,方法包含将液体样品通过毛细管通道引入微流体网络,所述毛细管通道包含基质,其中所述基质包含可检测的标记物,所述标记物与分析物或样品反应以形成包含所述标记物的复合物。
在另一个方面,方法包括:将液体样品引入微流体网络,所述液体样品包含第一组多个微粒,其中所述微流体通道包含控制元件和/或与控制元件相关联,所述控制元件包含第二组微粒;形成包含至少一部分液体样品和光学标记物的混合物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述第一组多个微粒的一个和至少一种所述光学标记物;形成多种复合物,每种复合物都包含第二组多个微粒的一个和至少一种光学标记物;以及检测混合物的亚群内存在的复合物。
微流体网络可以包括入口。入口可以是毛细管入口。毛细管入口可以包含基质。
在另一个方面,方法包括:将包含多个微粒的液体样品引入微流体网络的毛细管入口,所述毛细管入口包含基质,所述基质包含光学标记物;将所述基质至少部分地溶解在液体样品中,从而形成包含至少一部分液体样品和光学标记物的混合物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述多个微粒的一个和至少一种光学标记物;以及检测混合物的亚群内存在的复合物。
微流体网络可以另外包含控制元件和/或可以与控制元件相关联。
接下来将说明所述装置和方法(例如装置、系统、毛细管和检测分析物的方法) 的进一步的示例性实施方式。
装置或系统可以另外包含具有密封构件的盖,密封构件被构造用于对毛细管入口密封(seal with)和形成包括毛细管入口、微流体通道和微流体流路的流体回路。
所述盖和盒箱可以被构造成在形成流体回路之后不可逆地关闭。
可替代地,所述盖可以柔性地附着于盒箱上。
另外,所述盖和盒箱可以被构造成在第一相对位置中啮合使得所述盖可以被除去,并可以被构造成在第二相对位置中啮合使得所述盖能够在形成流体回路之后不可逆地关闭。
在一些实施方式中,如上描述的装置或系统可以包含至少一个被构造用于对微流体通道通气的开口。这样的开口或通气开口可以位于检测区域和入口区域之间。
所述开口可以提供入口区域的内部端与环境气体的流体连接,所述环境气体例如包围微流体通道或所述装置或系统的大气。入口区域的内部端与入口区域的外部端相对,外部端适宜接收样品。例如,通气开口可以与包围微流体通道和/或盒箱的环境流体或环境气体流体连通。
被构造用于对微流体通道通气的开口或通气开口可以被构造用于在例如用样品填充所述装置期间,从微流体通道除去气体。
另外,所述通气开口可以是包围微流体通道的壁中的开口。所述开口可以是,例如,穿过微流体通道的壁的洞。这样的洞可以提供入口区域的内部端与环境空气的流体连通。
另外,所述通气开口可以是可关闭的。在一些实施方式中,所述开口将在向毛细管入口填充样品之后关闭。
入口区域或入口或毛细管入口可以在微流体通道内例如相对于开口是可移动的。例如,入口区域可以沿着微流体通道的纵轴是可移动的。在一个实施方式中,适宜于容纳样品的入口区域可以采用使该入口区域在微流体通道内的移动将允许所述通气开口关闭的方式来布置。
在一些实施方式中,所述开口在入口区域处于微流体通道内的第一相对位置时与所述入口区域流体连通,而在入口区域处于微流体通道内的第二相对位置时所述开口关闭。例如,装置可以另外包含具有被构造用于对入口区域密封的密封构件,其中所述盖被布置成使得所述盖的关闭将入口区域从微流体通道内的第一相对位置移动到微流体通道内的第二相对位置处,以形成包括入口区域、检测区域和微流体流路的闭合的流体回路。
在另外的实施方式中,所述通气开口可以被构造用于将气体引入微流体通道和/或用于从所述微流体通道移除液体和/或将液体引入微流体通道。
检测区域可以由所述盒箱的至少一个表面和帽的至少一个表面来界定。该帽可以包括检测区域上方的透明膜。另外,所述帽可以粘合固着在所述盒箱上。
一部分流体回路可以由可弹性形变的壁形成。
向液塞的第一和第二端施加压差可以包括压缩所述可弹性形变的壁。
在一些实施方式中,微流体通道包括具有基质的毛细管入口。所述基质可以包括处理样品所需的试剂。例如,基质可以是三维试剂介质。
例如,基质可以包括选自由可检测标记物、凝结抑制剂和稳定剂组成的组,所述可检测标记物能够与分析物反应以形成包括所述标记物的复合物。例如,所述基质可以包括用荧光染料标记并对样品内要检测的抗原具有亲合性的抗体。
另外,基质可以是至少部分多孔的和/或至少部分无定形的和/或至少部分能透过流体的和/或至少部分颗粒状的。进一步或者另外,所述基质可以具有滤饼状或者物质饼或饼状的结构。基质也可以是通流介质。
所述基质可以至少部分可溶解在样品中。例如,所述基质可以包含一种或多种至少部分乃至完全可溶解在液体样品例如血液中的试剂。例如,可检测标记物、凝结抑制剂和/或稳定剂可以至少部分可溶解在样品中。
进一步或者另外,所述基质可以包含冻干试剂。换句话说,基质可以是含有例如本文描述的那些试剂的一种或多种试剂的冻干粉。例如,冻干试剂能够至少部分乃至完全可溶解在液体样品例如血液中。此外,可检测标记物、凝结抑制剂和/或稳定剂可以是冻干的。
进一步或者另外,所述基质可以基本上遍布毛细管入口的整个横截面。例如,所述基质在毛细管的整个横截面上至少部分地接触毛细管入口的内表面。
进一步或者另外,所述基质可以不遍布毛细管入口的全长。沿与毛细管的横截面的轴垂直的轴确定毛细管的长度。
可以基于要测定的分析物按照需要选择样品。示例性的样品包括液体样品,例如水、水溶液、有机溶液、无机溶液、人和其它动物的体液,所述体液例如尿、痰液、唾液、脑脊髓液、全血(例如静脉全血)和血源性材料,所述血源性材料例如血浆和血清。在一个实施方式中,液体样品可以是血液。
可以按照需要选择要测定的分析物。例如,分析物可以涉及医学(例如诊断)、研究(例如药物发现)、工业(例如水或食品质量监督)或法证。要测定的示例性分析物包括生理情况例如疾病的标志(例如,诊断标志或预测标志)。这样的标志包括心脏标志(例如,钠尿肽和肌钙蛋白家族的成员)、癌症标志(例如核基质蛋白质)、遗传标志(例如多核苷酸)、败血症标志、神经病学标志和指示致病条件的标志。所述分析物可以指示出病原体(例如细菌、病毒或真菌)的存在。
在典型的实施方式中,一种或多种分析物包含微粒,例如病毒、细菌、细胞、真菌或孢子。例如,能够检测在国际专利申请PCT/EP2006/068153(以其全文合并在此作为参考)中描述的任何微粒。天然存在的微粒的实例包括原核细胞 (例如细菌细胞诸如大肠杆菌或枯草杆菌)、真核细胞(例如酵母细胞诸如酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae))、昆虫细胞例如Sf9或High 5细胞、永生化细胞系例如HeLa或Cos细胞、和原代细胞例如哺乳动物血细胞)或病毒(例如噬菌体粒诸如M13或T7噬菌体)等。在一个实施方式中,所述粒可以是诸如T-辅助细胞的细胞,例如CD3+细胞和/或CD4+细胞。
可以基于要测定的分析物,按照需要选择标记物或探针化合物或捕获分子或分子部分。用于测定分析物的存在的合适的标记物或探针化合物记载于 2006年9月22日提交的美国临时申请60/826,678中,该申请以其全文通过参考被并入于此。标记物或捕获分子或探针或探针分子或分子探针应理解为表示分子或复合物,其由于特定的特征性结合行为或特定的反应性而用于检测其它分子。示例性的探针化合物包括生物聚合物,例如肽、蛋白质、抗原、抗体、碳水化合物、核酸和/或其类似物和/以上提到的生物聚合物的混合聚合物。
能被使用的可检测标志或标记物或分子部分包括在化学、物理或酶反应中直接或间接产生可检测化合物或信号的任何化合物。优选,所述标记物尤其可以从酶标记物、光学标记物、有色标记物、荧光标记物、生色(chromogenic) 标记物、发光标记物、放射性标记物、半抗原、生物素、金属络合物、金属和胶体金中选择,特别优选荧光标记物。所有这些类型的标记物在本领域中是沿用已久的。由这样的标记物介导的物理反应的例子是荧光发射。因此,光学标记物可以是荧光标记物。
所述方法可以此外包括用第一光学标记物和第二光学标记物抗体来标记分析物,其中第一和第二光学标记物是不同的。第一和第二光学标记物可以是具有不同的发射波长的第一和第二荧光标记物。所述标记物可以是抗体。例如,所述方法可以另外包括用第一光学标记物荧光抗体和第二荧光抗体来标记分析物,其中所述第一和第二荧光抗体具有不同的发射波长。
例如,为了检测在液体样品中的T辅助细胞的数量,基质可以包含用第一荧光染料(例如藻红蛋白)标记的抗CD4+抗体和用第二荧光染料例如(藻红蛋白 -Cy5)标记的抗CD3+抗体、盐和稳定试剂等等。
检测分析物可以包括:记录分析物在第一荧光抗体的发射波长处的第一图像;记录分析物在第二荧光抗体的发射波长处的第二图像;和比较所述第一和第二图像。
在一些实施方式中,系统可以包括荧光检测器,例如照相机。进一步或者另外,所述荧光检测器可以包括一种或多种可选择的发射滤光片。
在一些实施方式中,一种或多种控制元件用于检测样品中的分析物。例如,控制元件可以作为本文描述的装置或系统的元件,其可以是从由下列元素组成的组中选择的至少一种元素:(i)在微流体通道内不动的分析物,(ii)在微流体通道内不动的光学可检测珠,(iii)用于确定微流体通道的容积的部件,(iv) 用于确定微流体通道中的荧光背景的部件,和(v)用于检测微流体通道的填充的部件。
例如,分析物和/或光学可检测珠可以在检测区域内不动。
在微流体通道内不动的分析物可以充当要检测的分析物的阳性对照。换句话说,在微流体通道内不动的分析物可以符合预期要在分析中检测的分析物。
在微流体通道内不动的分析物可以是微粒,例如细胞。示例性的细胞是T辅助细胞,例如CD3+和/或CD4+。
在一些实施方式中,所述方法还可以包括形成包含在微流体通道内不动的分析物之一和至少一种光学标记物的复合物。
在微流体通道内不动的光学可检测珠可以是不用可检测标记物或分子部分进行标记就光学可检测的。例如,在微流体通道内不动的光学可检测珠可以是荧光珠。
方法可以另外包括检测混合物的多个不同亚群中每个亚群内存在的复合物。例如,在微流装置的每个混合物内,微粒如果存在的话,可以与可检测标记物结合以形成复合物。经过合适的温育期以容许复合物形成之后,检测复合物的存在。检测复合物的实例在国际专利申请PCT/EP2006/068153中进行了描述,所述专利申请以其全文通过参考被并入于此。
多个不同亚群的总体积可以是引入微流装置的液体样品的体积的至少90%。
方法可以另外包括将总体积V的液体样品引入微流装置,其中混合物的总体积可以是所述体积V的至少大约90%或至少大约95%。
方法可以另外包括检测混合物的总体积的至少10%以内、例如混合物的总体积的10%至90%、15%至50%或20%至30%以内存在的复合物。
微流体通道可以包括入口和与所述入口流体连通的检测区域。另外,微流体通道可以是微流装置的微流体通道。
所述方法可以另外包括,在将液体样品引入微流体通道中之前,将液体样品引到毛细管的孔腔或毛细管入口。
毛细管典型地是标准毛细管(例如,端对端毛细管,例如塑料毛细管)。端对端毛细管包括内部孔腔和在孔腔的任一端上各一个的第一和第二开口。毛细管孔腔可以包含凝结抑制剂,例如肝素。例如,毛细管可以涂布抗凝剂,例如肝素。一般说来,毛细管孔腔被构造成包含总体积V的液体样品。体积 V典型地是大约25μl或以下(例如,大约20μl或以下,大约15μl或以下,大约10μl或以下,大约5μl或以下)。体积V一般大约1μl或以上(例如,大约3或5或7.5μl或以上)。在一些实施方式中,毛细管可以是包含第一和第二开口端的端对端毛细管,包含总体积V,并且引入至少一部分液体样品的步骤可以包括将至少90%的液体样品引入微流体通道中。
方法可以另外包括,在将液体样品引到毛细管入口的步骤和将液体样品引入微流体通道的步骤之间,将毛细管与微流装置连接,所述液体样品存留在毛细管内。
所述方法可以另外包括光学检测指示出液体样品的亚群内存在的复合物的量的信号,所述的亚群存在于微流装置的检测区或检测区域内。
检测液体样品中的微粒例如细胞的示例性分析在例如WO 2007/051861中进行了描述,所述申请以其全文通过参考被并入于此。如WO 2007/051861中所述,检测可以在微流体通道中进行。因此,微流体通道是至少部分光学透明的。例如,所述微流体通道可以被至少部分可透光的层覆盖。
引入液体样品可以通过压缩可弹性形变的壁来执行。压缩可弹性形变的壁可以包括压缩流体回路的第一部分,不先完全释放压缩,而将压缩的部位沿着流体回路移动足以执行排出和引入步骤的量。
所述方法可以另外包括:首先完全释放压缩,然后执行光学检测指示出不同亚群内存在的复合物的量的信号的步骤。
方法可以另外包括:在介于将液体样品引到毛细管的孔腔的步骤和将至少部分所述液体样品引入微流体通道的步骤之间,阻止液体样品离开毛细管的步骤。
在一些实施方式中,微流体通道的检测区域不支持液体样品的毛细流动。
另外,微流体通道的至少一部分内表面可以是疏水的。
所述方法可以另外包括:将所述微流装置和光学检测器的至少一个相对于彼此移动,随后检测指示出液体样品的不同亚群内存在的复合物的量的光学信号。
具体实施方式
用于分析样品以(例如定性和/或定量地)确定多个分析物的存在的方法,包括将所述样品引入微流装置的通道中。取决于分析的设计和复杂性,微流装置可以具有单通道或多通道。在一些实施方式中,通道可以限定在装置的第一和第二基板的相对内表面之间。
一般说来,执行分析的装置可以包括被至少一个可形变表面界定的微流体流路。例如,在所述装置的第一和第二基板的相对内表面之间限定微流体流路的情况下,第二基板与第一基板相比可以相对柔性。在另一个实施方式中,一部分微流体流路可以包括可压缩的区。可压缩的区可以是一段长度的流体回路,沿着它,所述回路的至少一个壁是可压缩的或可形变的。当局部压缩力施加于可形变表面时,所述表面形变。在充分的力下,可形变表面可以被压缩到阻断微流体流路的程度。相对于微流体流路移动表面形变的位置,可以移动微流体流路内的液体,特别是当可形变表面被压缩到阻断微流体流路的程度时。
在一些实施方式中,第二基板与第一基板相比可以相对柔性。多个测试区可以沿着通道间隔开。每个测试区包括不动的探针化合物,所述探针化合物被配置用于参与相应分析物的分析。典型地,每种分析包括探针化合物与相应的分析物的相互作用或探针化合物与包括分析物和试剂(例如光学标记物)的相应复合物的相互作用。
为了测定每个测试区的分析结果,第二基板的外表面可以受到局部压缩力。所述压缩力导致隔开第一和第二基板的内表面的距离的局部缩小。局部距离缩小的位置与通道内限定的光学检测区重叠。随着距离缩小,移动的材料(例如,样品、未结合的光学探针、和/或试剂)从检测区处的基板之间被排出。微流装置被平移,致使测试区顺序地通过检测区。对于每个测试区来说,随着所述测试区通过检测区,光学测定(例如通过荧光)分析结果。根据分析结果,(例如,定量地和/或定性地)测定各分析物的存在。
典型地,无需在测试区与样品接触之后首先将所述测试区与洗涤液接触,即可测定分析结果。
可以按照需要选择要测定的分析物。例如,分析物可以涉及医学(例如诊断)、研究(例如药物发现)、工业(例如水或食品质量监督)或法证。要测定的示例性分析物包括生理情况例如疾病的标志(例如诊断标志或预测标志)。这样的标志包括心脏标志(例如,钠尿肽和肌钙蛋白家族的成员)、癌症标志(例如核基质蛋白)、遗传标志(例如多核苷酸)、败血症标志、神经病学标志和指示致病条件的标志。所述分析物可以指示病原体(例如细菌、病毒或真菌)的存在。
可以基于要测定的分析物按照需要选择测试区的探针化合物。示例性的探针化合物包括多核苷酸、抗体和蛋白质。
可以基于要测定的分析物按照需要选择样品液体。示例性的样品包括:水,水溶液,有机溶液,无机溶液,人和其它动物的体液,所述体液例如尿液、痰液、唾液、脑脊髓液、全血和血源材料,所述血源材料诸如血浆和血清。
参考图1、2和4,微流装置100和操作系统500可用于分析样品,以(例如定性和/或定量地)确定多个分析物的存在。微流装置100包括第一和第二基板102、104,所述基板限定微流体网络107,所述微流体网络107包括入口 106和与此连通的通道110和储液器108。多个间隔开的测试区112i布置在通道110内。每个测试区112i包括一种或多种被配置用于参与针对分析物的分析的试剂(例如探针化合物)。通道110还包括参照区117。装置100还包括参考图案114,其包括多个样记(indicia)116j。参考图案114提供与测试区112i的空间性质相关的信息。
操作系统500包括外壳502、检测器504、参考图案读取器506以及与检测器504和图案读取器508通信的处理器。检测器504是光学荧光检测器,其检测样品与测试区112i之间的相互作用。检测器504包括光源550(例如发光二极管或激光二极管)和零阶光敏检测器552(例如,光电倍增管或光电二极管,诸如雪崩光电二极管)。参考图案读取器506在系统500的操作期间读取装置100的参考图案114。
我们现在更详细地讨论微流装置100和系统500。
第一基板102典型地相对于用于激发和检测来自荧光标记物的荧光的光的波长是光学透射性的(例如透明)。例如,第一基板102可以透射在大约350nm 和大约800nm之间至少一个波长范围内的入射光的至少大约75%(例如,至少大约85%,至少大约90%)。第一基板102可以由例如聚合物、玻璃或二氧化硅形成。第二基板104典型地由挠曲的或柔性的材料(例如弹性体聚合物) 形成。第一基板102的柔性可以低于第二基板104。例如,第一基板102可以是基本刚性的(例如足够刚性以便于装置100的操纵)。
通道110是毛细通道。向入口106施加的样品113通过毛细力沿着通道110 移动。通道110沿着长轴a1取向。储液器108包括通气件111以防止气体在样品前面聚集。
每个测试区112i典型地包括被配置用于在存在分析物的情况下提供可检测的相互作用的试剂(例如探针化合物)。所述相互作用能够包括,例如,相应的分析物与所述测试部位的探针化合物的结合和/或相应的分析物与所述探针化合物之间的化学反应。反应产生可检测的产物(例如,沉淀物)。示例性的探针化合物包括蛋白质、抗体和多核苷酸。用于测定分析物的存在的合适的探针化合物记载于2006年9月22日提交的美国临时申请60/826,678中,该申请以其全文通过参考被并入于此。
还参考图3a,每个测试区112i是细长的,其长轴a2通常垂直于通道110的长轴a1取向。典型地,沿着长轴a2的长度与沿着测试区112的垂直维度的宽度w的比率是至少2.5(例如,至少5)。沿着轴a2的长度典型地是至少大约200μm(例如,至少大约350微米)和典型地是大约2000μm或以下(例如大约1000μm或以下,大约750μm或以下)。宽度w典型地是至少大约25μm(例如,至少大约50微米)和典型地是大约500μm或以下(例如,大约250μm或以下,大约150μm或以下)。在示例性的实施方式中,测试区112是大约500μm 长和大约100μm宽。
如图2所示,测试区112i与相邻的测试区沿着通道110间隔开距离d7。测试区112i之间的距离d7在下文将相对于检测器504的检测区而进一步论述。
测试区112i可以按照需要形成。一般说来,试剂与第一基板接触。然后,所述试剂和基板相对横向平移,形成细长的测试区。
参考图3b-3g,形成测试区112i的方法包括将来自毛细点样器400的试剂分配到第一基板102上。在图3b中,将含有一种或多种探针化合物的一定量(例如,大约2至8nl之间,大约3至5nl之间)试剂溶液402引到毛细点样器的毛细管的远侧末端404。远侧末端404的典型直径在大约80到120μm之间 (例如,大约100μm)。试剂溶液402和基板102最初分开(例如,不接触)距离d1。典型地,d1至少约250μm(例如,大约500μm)。
在图3c中,使得末端404和基板102仅有较小的间距d2,以便试剂溶液402 接触基板102的位置。在较小间距d2处,远侧末端404邻近基板102的位置(例如接触,以致d2为零)。远侧末端404和基板102在邻近(例如接触)位置中以间距d2保持一段时间(例如,大约1秒以下,大约0.5秒以下,大约 0.25秒以下)。在一些实施方式中,将远侧末端402保持在邻近(例如,接触) 位置中的时间与零的区分不大。
在图3d中,移动远侧末端404和基板102到居间间距d3,其中远侧末端404 和基板通过远侧末端404的试剂溶液402保持连接。典型地,居间间距d3 为至少大约5μm(例如,至少大约10μm)且大约30μm或以下(大约25μm 或以下)。在示例性的实施方式中,居间间距d3是大约20μm。
在图3e中,在温育时间内将远侧末端404和基板102保持居间间距d3,以致在远侧末端处的至少一些(例如,至少大约10%,至少大约25%,至少大约40%)试剂溶液402蒸发,使得仅试剂溶液402的剩余部分402'残留。典型地,只有大约75%以下(例如,大约50%以下)的试剂溶液402蒸发,以留下溶液402'残余。温育时间取决于溶液402的性质(例如,探针化合物浓度和溶剂蒸汽压)以及远侧末端404的环境(例如,相对湿度和温度)。典型的温育时间比所述末端和基板处于相邻位置d2的时间段长(例如,至少5倍长,至少 10倍长,至少20倍长,至少大约35倍长)。示例性的温育时间至少大约5 秒(例如,至少大约10秒,至少大约20秒,至少大约25秒)。
在图3f中,以居间间距d3度过温育时间之后,远侧末端404和基板102的至少一个相对于另一个横向移动,以沿着长轴a2分配试剂溶液402’。在图 3g中,当横向运动完成时,远侧末端402和基板102分开,以致它们不再由试剂溶液连接。例如,远侧末端404和基板102可以返回到初始间距d1。所述方法可以重复(例如,使用不同的试剂溶液),以在基板多个位置的每一个处分配细长的测试区。
通常,远侧末端和基板的垂直间距是通过相对于所述基板移动所述远侧末端而改变的。通常,远侧末端和基板的横向平移是通过相对于所述远侧末端平移所述基板而实行的。示例性的试剂溶液、探针化合物和分配装置在2006 年9月22日提交的美国临时申请60/826,678中进行了描述,所述申请以其全文通过参考并入于此。
如图3a所示,并还参考图8a和8b,所述产生细长测试区112i的方法比起省略横向移动远侧末端和基板的步骤的分配方法,提供了探针化合物的更均匀分布。测试区112i包括第一部分119和第二部分121。探针化合物在第一部分119中的分布比不经横向移动步骤制备的第二部分121或测试区312i 中更均匀。
返回到图1,参照区117产生可通过检测器504检测到的、与样品中任何分析物的存在无关的响应。参照区117典型地包括荧光介质(例如,聚合物或不动的荧光分子)。参照区117在下面就系统500的运行进行进一步论述。
参考图案114的样记116j被构造成通过系统500的参考图案读取器506读取。样记116j由磁性材料(例如磁性墨水)组成。图案读取器506可以检测样记 116j的存在。参考图案114在下文就系统500的运行进一步论述。
返回到图4,操作系统500的外壳502包括:用于容纳装置100的开口510,包括压辊516和支承辊518、520的压缩系统,和包括阻尼弹簧514的平移致动器512。当装置100容纳在外壳500内时,检测器504限定通道110内的光学检测区524。使用中,装置100相对于检测区524平移。测试区112i 顺序地进入和离开检测区。检测器504顺序地检测样品和连续的测试区112i 之间的相互作用。检测器504还感应参照区117。
参考图6,检测器504根据装置100平移的(相对或绝对)距离而输出信号600。信号600包括指示参照区117的峰617和指示各区112i处相互作用的峰612i。同时,图案读取器506根据装置100平移的距离而输出指示样记116i的信号 602。因为样记116i在空间上与测试区112i相关,处理器508能够确定何时检测区524与特定的测试区重合,即便在该测试区没有显示信号的情况下(例如,对于显示的信号612a与零难以区分的测试区112a)。参照区117和相应信号617可以与信号602择一或组合使用,以确定信号600的哪些区域对应于特定的测试区。
我们接下来讨论压缩系统。在使用中,所述压缩系统压缩装置100,以缩小在通道110内基板102、104之间的距离。当装置100容纳在外壳502内时,第一基板102的外表面132向着支承辊518、520定向,第二基板104的外表面134向着压辊516定向。支承辊518、520与压辊516之间的距离d4小于装置100的厚度t1(图5)。因为第二基板104与第一基板102相比相对柔性,压辊516压缩第二基板104导致第二基板104的内表面103与第一基板 102的内表面105之间的距离d6局部缩小。
在放松状态(例如,未压缩状态)(图2)中,距离d6典型地是至少大约25μm(例如,至少大约50μm,至少大约75μm)。在未压缩状态,距离d6典型地是大约500μm或以下(例如,大约250μm或以下)。在局部缩小距离的状态中(例如,局部压缩状态)(图4中的测试区112e),距离d6典型地是大约15μm或以下(例如,大约10μm或以下,大约5μm或以下,例如大约2.5μm或以下)。在以缩小的距离状态分开的表面之间执行荧光检测的实例在国际专利申请 PCT/EP2005/004923的美国继续申请中进行了描述,所述申请以其全文通过参考被并入于此。
如图4和5所示,压缩系统只在通道110的一部分长度上缩小在通道110内的距离d8。典型地,距离d8是测试区112i间隔距离d7的大约5倍长度或以下(例如,大约3倍长度或以下,大约2倍长度或以下,大致一样)。
典型地,距离d7足够大,使得检测器504限定的光学检测区524包涵在通道110内部少于所有(例如,5个或以下,3个或以下,2或个以下)的测试区 112i。在示例性的实施方式中,d7足够大,使得检测区524沿着通道110的长轴a1上的宽度不会同时接触超过3个(例如,不超过两个,不超过一个) 测试区112i。检测区524在垂直于通道110的长轴a1上的宽度典型地与测试区112i沿着其轴a2的长度大致相同或更少(例如,是该长度的不超过75%,不超过50%,不超过30%)。
在使用中,样品液体被施加于入口106。毛细力沿着通道110向储液器108 牵引样品。样品液体沿着通道110接触测试区112i。样品内的分析物与测试区的探针化合物相互作用。适当的温育时间之后,装置100被插入外壳500 中,以压缩平移致动器512的弹簧514。装置100插入期间,压辊516和支承辊520间隔开,因此装置100没有被压缩。一旦装置100被完全插入,检测区524被布置为与参照区117近于重叠。压辊516局部压缩通道110(图5)。
当准备测定样品的分析物与测试区112i之间的相互作用时(例如,温育期之后),平移致动器512相对于检测器504的检测区524来平移装置100(图4)。测试区112i顺序地通过检测区524并被来自光源的光照射。布置压辊516,以致距离d6的局部缩小与检测区524在空间上相对应。因此,在各测试区处于局部缩小距离的状态(例如,局部压缩状态)(图4中的测试区112e)时,光学检测器顺序地检测来自测试区112i的光。从各测试区产生的荧光由透镜收集并由光检测器检测。距离d6的顺序局部缩小和光学测定继续下去,直至各测试区均平移通过了检测区524。
除了各测试区的探针化合物和分析物之外,其它材料也存在于第二基板104 的内表面103与第一基板102的内表面105之间的通道110中。这样的材料的例子包括样品伴随物和试剂(例如,未结合的或未反应的光学探针)。这些材料通常产生同样品与测试区112i的相互作用不关联的背景发射(例如,荧光或散射光)。背景发射的强度通常与对应于检测区524的位置处的内表面之间剩余的这类材料的量成正比。但是,指示各测试区处相互作用的光信号的强度被空间局限在该测试区附近。光检测器接收和检测指示所述相互作用和所述背景发射的荧光。
参考图9、10a和11,微流装置700和操作系统500’可用于分析样品,以(例如,定性和/或定量地)测定一种或多种分析物的存在。在典型的实施方式中,一种或多种分析物包含微粒,例如病毒、细菌、细胞、真菌或孢子。例如,能够检测在国际专利申请PCT/EP2006/0681 53(以其全文通过参考合并在此) 中描述的任何微粒。
微流装置700包括第一和第二基板702、704,它们限定了微流体网络707,微流体网络707包括入口706和与之连通的多个通道710a、710b、710c,这些通道的每个都具有各自的储液器708a、708b、708c。每个储液器包含被配置用于参与对分析物的分析的试剂材料709a、709b、709c(例如,探针化合物)。装置700可以包括含多个样记116j的参考图案114(图9、10a、11中未显示),参考图案可以与上面的论述相同。
操作系统500'包括外壳502’、检测器504’、参考图案读取器(未显示)以及与检测器504’和图案读取器通信的处理器。检测器504是光学荧光检测器,其检测包含分析物(例如微粒)和可检测标记物(例如,光学标记物)的复合物。适当的标记物的实例在国际专利申请PCT/EP2006/068153中进行了描述,所述专利申请以其全文通过参考被并入于此。检测器504'包括光源550'(例如,发光二极管或激光二极管)和光学检测器552'(例如,一级检测器,诸如二极管阵列或多维检测器(例如成像检测器,诸如电荷耦合检测器))。光学检测器典型地和空间选择性地检测来自微流装置各通道内限定的相应检测区的光
我们现在更详细地讨论微流装置700和系统500'。
第一基板702相对于用于激发和检测来自荧光标记物的荧光的光的波长典型地是光学透射的(例如,透明的)。例如,第一基板702可以透射在大约350nm 和大约800nm之间的至少一个波长范围中的入射光的至少大约75%(例如,至少大约85%,至少大约90%)。第一基板702可以由例如聚合物、玻璃或二氧化硅形成。第二基板704典型地由易弯曲的或柔性的材料(例如,弹性体聚合物)形成。第一基板702可以在柔性上不如第二基板704。例如,第一基板702可以是基本刚性的(例如,足够的刚性以便于装置700的操作)。
通道710a-710c通常支撑液体样品在其中的移动,但是通常不是毛细通道(即,液体通常不通过毛细作用在装置700的通道内移动)。例如,通道的一个或多个内表面可以是疏水性的,以抑制液体样品的毛细移动。另外或者结合地,通道的内部尺寸可以大到不容许毛细力驱动样品在其中的显著移动。当然,在一些实施方式中,通道可以是毛细通道。
装置700被示出具有3个通道和相应的储液器,但是一般具有数量N的通道和相应的储液器,其中N至少是1并典型小于20。
每个储液器708i典型包含试剂735i(例如,可检测标记物诸如光学标记物),所述试剂被配置用于在分析物存在的情况下提供可检测的相互作用。所述相互作用能够包括,例如,相应的分析物与标记物的结合,以形成包含分析物和一种或多种标记物的复合物。这样的复合物的实例在国际专利申请 PCT/EP2006/068153中(所述专利申请以其全文通过参考被并入于此)中进行了描述。每种试剂典型地被配置用于容许检测不同的分析物。
参考图10b-10f,装置700可以如下运行。一定量的液体样品738(例如,生物学液体诸如血液、唾液或尿液)被引到毛细管736。毛细管737典型地是标准毛细管(例如,端对端毛细管,诸如塑料毛细管)。端对端毛细管包括内孔腔以及处于所述孔腔每端各一个的第一和第二开口。所述毛细管可以涂布抗凝剂,例如肝素。适当的毛细管的例子包括涂布了20μl肝素的毛细管,其得自Kabe Labortechnik(Nürnbrecht-Elsenroth,Deutschland; http://www.kabe-labortechnik.de/index.php? sprache=de&akt_seite=startseite_produkte.php)。一般说来,毛细管孔被构造成包含总体积V的液体样品。体积V典型地是大约25微升或以下(例如,大约 20微升或以下,大约15微升或以下,大约10微升或以下)。一般而言,体积V是大约5微升或以上(例如,大约7.5微升或以上)。
如图10b所示,装置700的入口706被构造成容纳毛细管736。样品737典型地保留在毛细管736内并且不进入微流装置,直至受到引入力为止。
如图10c所示,可以通过缩小基板702、704的内表面之间的距离从而缩小微流体网络内的容积,来向样品737施加引入力。例如,图10c示出沿着一部分微流体网络移动的辊。典型地,压缩导致相对的内表面彼此接触。随着通道的给定区域的解压缩之后通道内容积的上升,作用于液体样品737的内表面739上的气体压力降低,导致迫使样品进入微流体网络。压缩和解压缩可以在辊716沿着微流体网络的单一连续移动中执行,或可以像在蠕动方式中分步顺序地执行。
如图10d所示,液体样品737的基本上全部(例如,至少70%,至少80%,至少90%,至少95%,基本全部)体积V被吸入微流体网络中。在示例性的实施方式中,至少90%的体积V被吸入所述网络。
微流体网络内的液体样品进入各通道710i和储液器708i,以及调动各储液器内的试剂以形成混合物。典型地,协助混合物的形成,造成液体样品在微流体网络内的整体运动。这样的整体运动典型地由微流装置的压缩和解压缩从而缩小基板702、704之间的内部距离所引起。压缩和解压缩可以通过辊716 和微流装置700中的至少一个相对于另一个反复移动,以蠕动的方式执行。
通常,通过组合在装置700的N个通道中的试剂735i形成的混合物的总体积,包含引入装置700的液体样品的量的至少大约70%(例如,至少大约80%,至少大约90%,至少大约95%,基本上全部)。在示例性的实施方式中,通过组合装置700的N个通道中的试剂735i形成的混合物的总体积,包含引入装置700的液体样品的量的至少大约90%。
微流装置的各混合物内,微粒如果存在的话,其与可检测标记物结合,以形成复合物。在容许复合物形成的适当温育期之后,检测复合物的存在。每种试剂735i典型地被配置用于容许检测不同的分析物。检测复合物的实例在国际专利申请PCT/EP2006/068153中进行了描述,所述专利申请以其全文通过参考被并入于此。
参考图10f,检测典型地在装置内各混合物的亚群中进行。通常,检测可以在各混合物的多个不同亚群内执行。例如,通过在压缩状态下移动辊716,可以将各混合物的不同亚群移动通过检测区,以传送混合物的新鲜部分进入各检测区。这可以执行多次,以致基本上所有(例如,至少70%,至少80%,至少90%,至少95%,基本全部)的各混合物能够受到检测。在这个实施方式中,检测利用辊716在压缩状态下执行。已经进行过检测的混合物进入充当废液容器的毛细管736。
在一些实施方式中,通过相对于光学检测器扫描装置700来执行检测,使得各检测顺序地包含不同亚群的溶液。这可以执行多次,以致基本上所有(例如,至少70%,至少80%,至少90%,至少95%,基本全部)的各混合物能够受到检测。在这个实施方式中,检测利用辊716在解压缩状态下执行。
在一些实施方式中,本文描述的装置或系统的结构,例如微流体通道,可以包括含有基质的毛细管。因此,本文描述的方法可以基于结构的使用,所述结构例如微流体通道,其包括含有基质的毛细管。
在一些实施方式中,术语“基质”在此使用时是指可以在毛细结构例如毛细管入口内的填充或支架材料。所述基质可以是三维的基体或者基体或试剂介质的合成物。此外,基质可以具有至少部分无定形的和/或至少部分颗粒状的和/或织物状和/或网纹状和/或海绵状结构,例如包括一种或多种网状的或聚合的材料。术语“网状的或聚合的材料”在此使用时,可以是具有能用来制造基质的具有织物状和/或网纹状和/或海绵状结构的任何材料。例如,基质可以是或包含小球和/或滤饼和/或物质饼和/或饼,其中所述小球和/或滤饼和 /或物质饼和/或饼包含本文描述的试剂。但是,本文使用的术语“基质”不表示毛细结构例如毛细管入口的涂层。
在一些实施方式中,术语“基质或三维试剂介质或填充介质或支架材料”在此使用时,表示固着在毛细管中和/或可以分布在毛细结构的相当部分上的介质或材料。这些部分典型地包括横截面的所有区域,例如它们可能不只限于毛细结构的外部、腔壁部分,而是还可以包括贯穿毛细结构的横截面的中央和近中央区域。所述基质可以涵盖(encompass)毛细结构的内容积的大约10%和95%之间,大约20%和75%之间,或大约50%。
在一个实施方式中,所述基质遍布毛细结构的整个横截面。在另一个实施方式中,基质没有遍布毛细结构的全长。因此,基质可以涵盖毛细结构的整个长度的5%和75%之间、大约15%和60%之间、或大约35%和50%之间。在其中并非对毛细结构的全长填充所述基质的情况下,基质可以遍布毛细结构的整个横截面或只涵盖毛细结构的横截面的一个子部分,例如毛细结构的横截面的大约5%和95%之间、10%和80%之间、25%和60%之间或50%。
在一些实施方式中,术语“固着”是指基质材料和毛细管表面之间的任何化学结合,例如共价化学结合或者离子或静电相互作用。可替代或者附加地,固着还可以是例如通过在基质材料和毛细管结构中存在的联锁单元而引起的物理或机械结合。
本文描述的基质可以具有若干性质,这些性质允许有效地与液体相互作用,所述液体特别是生物样品液体,如血液、血浆、血清、尿、痰液、淋巴液、唾液或脑脊髓液、细胞悬浮液等等。
典型地,所述基质是可润湿的。术语“可润湿的”是指所述基质允许液体分子、典型是水分子或生物样品例如血样渗透的可能性。
另外,基质可以允许液体、特别是水性液体或生物样品液体流过。术语“流过”表示液体或样品微粒从毛细管或管状结构的一个开口移动到另一个开口。流过所需要的时间可以依赖于孔隙度、孔的个体尺寸或者基质材料的密度或饼状或无定形或微粒结构。典型地,基质或流过介质容许液体在与同样液体流过不包含基质的同样毛细结构或管状结构需要的时间相比增加了1%至1000%、5%至500%、10%至100%、20%至75%或30%的一段时间中流过。
在一个实施方式中,基质可以至少部分可溶解在液体中,例如液体生物样品诸如血液中。术语“可溶解”表示基质的性质,整个基质或子部分因此可以在接触到液体之后被拉开或带走。术语“带走”不仅涉及所述基质的较大元素的断裂,而且涉及小的、个体分子尺寸或原子尺寸的基质组分被释放到液体中。
本文描述的基质的溶解可以是完全的或只有部分溶解,例如只有1%至99%、 5%至90%、10%至75%、20%至60%或30%至50%的基质可以被溶解。
基质的溶解速率可以取决于液体的流速或流率、毛细流动性质、基质的饼状或无定形或颗粒状特征、基质的孔隙度、孔尺寸、液体的化学构成例如液体的pH或离子/盐浓度、环境温度等等。此外溶解速率可能受到基质中湍流和 /或剪切力和/或涡流的影响。所有这些参数均可以适当地调节,例如通过本领域技术人员应当了解的,基质的设计,构形,孔隙度,密度,饼状、无定形、微粒结构等等,以便优化溶解行为。
此外,基质的溶解还可以受到扩散过程的影响。这样的过程可以通过调节液体或样品内的扩散速率来控制。
在一个实施方式中,基质也可以用于非毛细管。在这样的情形下,可以利用泵等改善基质材料的溶解。
在另一个实施方式中,基质可以包含处理和/或分析样品或分析物所需的一种或多种试剂或组分。所述一种或多种试剂可以至少部分可溶解在液体中,例如溶解在液体生物样品诸如血液中。典型地,基质包含检测分析物或样品成分的部件或试剂,和/或用于稳定分析物、样品成分或基质组分的部件或试剂,和/或改进溶解过程的部件或试剂,和/或抑制分析物或样品成分变质的部件或试剂,和/或裂解细胞的部件或试剂。
在一个实施方式中,基质可能不可溶解在液体中。这样的不可溶解的基质也可以包含处理和/或分析样品或分析物所需的如上面描述的一种或多种试剂或组分。所述一种或多种试剂可以至少部分可溶解在液体中,例如溶解在液体生物样品诸如血液中。
本文使用的“检测分析物或样品成分的部件或试剂”可以是可检测标记物,其与分析物反应以形成包括所述标记物的复合物,所述标记物例如用于分析物的标记抗体、配体或相互作用子(interactor)。例如,可以使用抗CD4 和/或抗CD3抗体。在使用超过一种用于检测分析物的试剂的实施方式中,这些试剂可以具有不同的标记物,例如具有不同发射波长的标记物。“标记物”可以是本领域技术人员已知的任何合适的标记物,例如荧光标记物像藻红蛋白、Cy3或Cy5等。标记物的例子可以来自Slavik J.等(1994),“FluorescentProbes in Cellular and Molecular Biology(细胞和分子生物中的荧光探针)”, CRCPubl.或来自Horobin R.和Kiernan J.(2002),“Conn's Biological Stains: A Handbookof Dyes,Stains and Fluorochromes for Use in Biology and Medicine(Conn生物染色:用于生物和医学的染料、染色和荧光色素的手册)”, Taylor and Francis,其全部通过参考并入于此。在一些实施方式中,标记物可以是染料、微粒、催化剂诸如酶等等。
“稳定分析物、样品成分或基质组分的部件或试剂”可以是,例如,具有如 BSA或HSA或纯化的猪皮肤过敏原的多肽部分(参见P.J.Gaffney等,J. Pharm.Pharmacol.1996,48:896-898)例如Prionex(可得自Polysciences, Eppelheim,Germany)、海藻糖等的阻断能力的蛋白质,该蛋白质并因此有助于降低分解过程。此外,它可以在处理步骤例如热变性、冻干期间或在长期存储状况下,保持分析物或基质组分的活性。
在一些实施方式中,本文使用的“改进溶解过程的部件或试剂”表示化学单元如去污剂、胶束形成剂或缓冲剂,其可以增强样品组分的分离或它们的处理并可以有助于防止样品组分如蛋白质粘附到毛细结构的表面。例如,聚山梨醇酯去污剂例如Tween 20可以用作去污剂。
在一些实施方式中,本文使用的术语“抑制分析物或样品成分变质的部件或试剂”涉及抑制例如生物学分析物的凝结或降解过程这样的过程的化合物。典型地,基质可以包含抗凝剂如水蛭素和/或噻氯匹啶和/或本领域技术人员已知的脱氧核糖核酸酶(DNAse)抑制剂和/或核糖核酸酶(RNAse)抑制剂。
在一些实施方式中,本文使用的“裂解细胞的部件”表示主动裂开或裂解细胞的试剂。示例性的裂解细胞的部件是化学剂如NaOH、NH4Cl等,去污剂如皂素、Triton X114、蔗糖单月桂酸酯、十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺(SDS)、 N-月桂酰基肌氨酸钠盐等等;以及酶例如链球菌溶血素、溶血素等等。例如,可以使用裂解剂例如皂素,其对裂解红血球可能比对白细胞更有效。
本文描述的基质的至少部分溶解的结果可以是分析物或样品成分与基质组分的完全或至少部分的混合。这样的混合物可以留备后续例如在微流体通道或检测区域中的评估,所述微流体通道或检测区域与包含本文上面定义的基质的毛细结构或管状结构相关联或相接触。混合物可以由存在于毛细结构中的毛细流动力形成,或者替代或者附加地,在本文描述的装置中通过利用泵或类似的设施形成。
在另一个实施方式中,基质可以包含冻干的组分,例如本文描述的试剂的冻干剂。术语“冻干”是指在低温下进行冻干工序的最终产物。典型地,冻干通过冷冻材料然后降低周围压力并添加足够的热以允许材料中的冻结水直接从固相升华为气体而实现。冻干工序可以通过添加保护基质组分例如蛋白质、标记物等的保存的冻干保护剂加以支持。典型地,可以使用冻干保护剂如多羟基化合物例如糖(单糖、二糖和多糖)、多元醇和它们的衍生物、海藻糖或蔗糖。在冻干工序期间,可以使用例如引起基质组分的无定形冷冻的其它化合物。典型地,环式糊精或其衍生物诸如羟丙基-γ-环糊精,例如来自 Wacker Chemie(德国)的Cavasol W8-HP,可以用于这样的目的。
冻干工序可以用包含基质组分的毛细管或结构进行。例如,在冻干工序开始之前,基质组分可以作为液体或近似液体溶液存在。用于冻干或冻干工序的参数可以对基质的饼状或无定形或颗粒状特征、基质的孔隙度即基质的孔尺寸和/或密度有影响。这些参数可以适当地调节。详情是本领域技术人员已知的,或可以来自Kennedy和Cabral(1993),“Recovery Processes for Biological Materials(生物材料的回收工艺)”,John Wiley&Sons Ltd,该文献以其全文通过参考合并于此。
另外,基质可以是至少部分多孔的。术语“多孔”表示材料在它的内部和/ 或它的表面上包含一个或多个孔和/或开口。所述一个或多个内部孔和/或开口可以互连。材料的孔隙度通常被定义为其空隙、即内部孔和开口占总体积的百分比,所述空隙可用于将流体传送到其全部总体积。
多孔材料或多孔基质可以具有测量作为孔直径的孔尺寸。所述孔尺寸限定了分析物分子渗入基质并与它的内表面相互作用的能力。多孔材料的外表面与其内部的比率典型为例如大约1:1000。表面分子相互作用主要发生在基质材料的内表面上。
估计孔尺寸的方法是本领域技术人员已知的。
例如,估计材料中的内部孔空间的便利方法是“水浸透法”。简言之,已知体积的待分析的多孔材料用已知体积的水在定义的时间段例如几小时内进行温育,以确保所述材料完全被水浸饱。然后,除去多余(即“未浸透的”) 的水并测量它的体积。孔空间的体积随后可以通过从原来用于分析的水的总体积减去该多余水的体积而计算。基质的孔隙度可以通过计算按照上面测量的孔空间的体积与基质的总体积的比率并将得到的结果乘以100%来确定。
或者,材料的孔隙度可以通过(静态体积)气体吸附测量来测定。该方法的原理是基于从高度真空开始将接连的已知量的吸附物(即可吸附的气体)引入样品材料中,并逐步增加压力直至达到吸附物饱和压力。样品吸附注入的气体导致压力缓慢降低,直至建立平衡压力。气体摄入可以根据平衡压力值直接计算,但是在通过“空白运行(blank run)”(即,使用在分析条件下不吸附在样品上的惰性气体、最常用的是氦)测量之前或之后,必须实行死体积校准。该方法进一步在例如Groen,J.C.等(2003)Micropor.Mesopor.Mater.60, 1-10中进行了详述,该文献以其全文通过参考合并于此。
可以采用已知为“毛细流动孔隙测量术(Capillary Flow Porometry)”的另一种方法,以便估计材料的孔隙度。所述方法基于用润湿性液体自发填充多孔材料。随后,加压气体用于从孔除去液体,从而产生气流。穿过湿样品和干样品的压力和流速可以随后用来计算所分析的材料的性质。
本文描述的多孔基质可以具有至少30%、40%、50%、60%、70%或80%的孔隙率。
本文描述的多孔基质的孔可以具有大约0.001μm至大约40μm、大约0.01μm 至大约10μm、或大约0.1μm至5μm的孔直径。
多孔基质的无定形和/或颗粒状和/或饼状结构和/或孔隙度和/或孔尺寸,可以根据待在装置中分析的样品的性质和成分进行调节。例如,可以随着样品粘度的增加而增加物质饼的孔隙率。例如,如果样品包含待分析的整个真核细胞,则可以将基质的孔尺寸调节到具有至少真核细胞大小的尺寸。另一方面,如果样品包含待分析的噬菌体或病毒微粒,可以将孔尺寸调节到噬菌体或病毒微粒的尺寸等等。
作为孔隙度的互补性质,多孔基质可以具有密度。典型地,材料的总体密度随着孔隙度的增加而降低。例如,多孔基质具有与不具有孔或开口的同样或类似材料的密度相比降低了大约40%到70%的密度。
所述基质可以通过将包含用不同标记物标记的两种类型的抗体并还包含确保所述抗体的稳定性的物质的溶液进行冷冻干燥来制备。在一个实施方式中,这样的溶液的典型配方是:
溶液可以通过在2分钟内离心穿过0.2μm的孔进行过滤,以除去微粒。接着可以是1分钟的脱气步骤。然后,溶液就准备好例如通过移液填充到毛细管或毛细管入口或入口区域中。
用溶液填充毛细管或毛细管入口可以如下进行。例如p.e.0.925μl的量的溶液可以手动移液到可以涂布有EDTA的塑料毛细管中。紧接着,可以将所述毛细管插入液氮(例如,在泡沫塑料容器中)中,以迅速冷冻内容物。所述毛细管可以保存在液氮下,直至它们可以插入到冻干器中。
冷冻干燥毛细管或毛细管入口以便提供基质可以如下进行。毛细管可以用液氮传送到铝槽中,并可以将这些铝槽放入冻干器。示例性的干燥周期始于在 -40℃和0.011毫巴的压力下的2小时。然后,跟着可以是在20℃和0.001 毫巴的压力下1小时的另一干燥步骤。
冻干工序结束时,毛细管可以铺设在干燥介质(例如硅胶)上,然后分配到用于储存的小容器中(例如,PCR管或皮氏培养皿的上部或下部)。这些可以存放在氩气保护下密封的小铝袋中,直至安装到盒箱中。
在另一个实施方式中,可以冻干以便制备毛细管入口中的基质的溶液的典型配方是:
溶液可以通过在2分钟内离心穿过0.45μm的孔进行过滤,以除去微粒。然后,溶液就准备好例如通过移液填充到毛细管入口中。填充毛细管和冷冻干燥溶液以便制备基质可以如上面的描述实行。
本文中上文或下文描述的涉及将样品或分析物引入微流体通道和例如通过形成混合物和/或复合物来分析样品或分析物的方法,可以包括分析物与基质的相互作用。相互作用可以是例如在开放或闭合回路装置或系统中进行的方法的部分。这样的方法可以包括所有本文上面提到的相互作用。例如,分析物或样品可以至少部分地溶解所述基质。
在另一方面,提供了包含控制元件或与控制元件相关联的装置或系统。另外,提供了使用这样的控制元件或者使用包含这样的控制元件或与这样的控制元件相关联的装置或系统的方法。
术语“控制元件”或“控制特征”涉及容许本文描述的装置或系统或所述装置或系统的亚单元的测试、复查、检查、扫描、修正或探查或者测试结果或分析结果的测试、复查、检查、扫描、修正或探查的单元或因素,并还涉及在使用装置或系统期间和/或之后、或者在执行本文描述的方法期间和/或之后比较、验证和对比得到的结果的可能性。该术语还表示在本文中上文或下文定义的方法内该控制行为的实现。
术语“控制行为”因此可以涉及运用内部测试或控制元件或因素,它们可以存在于所述装置或系统内和/或绝不能在外部添加。特别是,这样的内部控制元件可以允许实时和/或原位检查参数,而无需借助于外部的、独立的和/或时间延迟的控制。
在一个实施方式中,装置或系统可以包含在微流体通道内不动的分析物或分析物类似物。在一些实施方式中,术语“分析物类似物”在此用于表示一实体或化合物或物质,其相对于用来检测待检查的分析物的标记物或探针化合物或捕获分子,具有与待检查的分析物相同或基本相同的结合行为或反应性,例如结合亲合性。在微流体通道内不动的所述分析物或分析物类似物可以是微粒。术语“微粒”是指一种物理、化学或生物学实体,其可以与待检查的分析物相同或类似。微粒可以是例如细胞,例如显示特定抗原的细胞,所述特定抗原诸如与待检查的分析物相同的抗原。分析物类似物可以是显示特定抗原的珠,所述特定抗原例如与待检查的分析物相同的抗原。术语“不动(immobilization)”是指所述微粒例如通过化学或机械手段固着在微流体通道中,其固着方式是:至少表面结构尤其是表面蛋白质的构象和一致性没有改变,或至少仍然容许与结合检测部分如抗体或配体的特定相互作用。这样的不动的微粒,例如不动的真核细胞、T细胞或单核细胞,可以以预定和/ 或已知的量或浓度和/或在预定或已知的位置处存在于微流体通道中。这样的微粒特别是细胞的量,可以比待检查样品中比对(comparable)分析物的量高许多。此外,微粒可以聚集于微流体通道的某个预定或已知的点或位置处,以允许迅速且容易地验证与相应的标记相互作用子的相互作用。所述微粒随后可以用于控制测试,目的在于验证本文下面定义的标记过程。
术语“控制行为”也可以称为装置或系统的实际测试,例如在整个装置或系统或其子部分或元件的故障方面进行的实际测试。例如,可以对系统的装置的数个控制项目分别寻址和检查。
在一种实施方式中,这样的控制可以包括在本文上面定义的不动的微粒(例如不动的细胞)的帮助下,测试待分析的样品中的标记反应和/或细胞的存在。所述微粒可以用与待检测或检查的分析物类似或相同的标记物进行标记或处理。由于不动的微粒的已知的位置和数量,可以验证标记反应是否成功。标记物的存在可以在本领域技术人员已知的适当的化学、光学或电子测量仪器或传感器的帮助下进行测试。
在适当的引发之后,如果测试结果是缺乏例如荧光发射或发射值与预定的已知值相比降低,则可以得出结论:标记过程没有成功。因此可以停止所述装置,和/或可以将(一个或多个)测试和/或(一个或多个)图像标明为无效。
另一方面,如果测试得到来自不动的微粒的可检测的、特别是有效的可检测信号,而共处理的分析物和/或样品没有提供任何信号,则可以得出结论:所述分析物和/或样品不包含容许与所述标记物例如标记抗体相互作用的结构。例如,如果使用标记的抗CD4或抗CD3抗体,那么虽然不动的微粒(例如不动的T细胞)提供了信号,但缺乏来自样品的发射信号,可以视为表明待检查的样品中不存在带有CD4-和/或CD3-的细胞或组分。
在特定的实施方式中,不动的微粒可以聚集于微流体通道的某个预定或已知的点或位置处。微粒的这种聚集可以产生强烈增加的发射信号。由于该信号与来自个体分析物例如一个细胞的信号相比增加的信号强度和它的浓度,则来自不动的微粒和被检查的分析物的信号不会重叠。
不动的TH细胞(即T辅助细胞)可以用作阳性对照,以便评价用于所述分析的不同试剂的功能。在一些实施方式中,不动的TH细胞可以被包含在些许不动的单核细胞(MNC)中。这样的单核细胞可以例如使用密度梯度离心步骤从全血样品得到。在一些实施方式中,用于不动的TH细胞可以例如从体外细胞培养得到。
下面,描述从全血样品制备TH细胞的典型方案。
可以将四毫升Histopaque-1077(Sigma Aldrich)装入离心管中,加热到18-20℃并覆盖以4ml的EDTA全血样品。离心管可以放入离心机中,在室温下以 400g旋转30min。离心之后,可以丢弃上层并将含有单核细胞的部分转移到新的反应管中。为了洗涤,细胞可以被重悬浮在PBS中,接着是以250g进行离心步骤10min。可以除去上清液并将沉淀重悬浮在PBS中。洗涤可以重复一到若干次。
在一些实施方式中,可以调节溶液中的细胞数目,以供下面的点样程序。为此目的,可以使用例如Beckton Dickinson FACSCalibur,按照装置制造者的说明书,执行典型的细胞计数程序。
在一些实施方式中,为了让细胞不动,细胞数目可以调节到2,000/μl至 20,000/μl、5,000/μl至15,000/μl、或7,500/μl至12,500/μl、或大约10,000/μl 的数量。
在一些实施方式中,磷酸盐缓冲盐水(PBS)可以用于将细胞数量调节到期望值。
在一些实施方式中,通过点样使细胞在表面上不动。这样的点样溶液可以通过将细胞例如以每μl大约10,000个细胞的浓度重悬浮在PBS中来制备。
在一些实施方式中,可以将一滴或多滴点样溶液滴转移到例如本文描述的装置的检测区域底部的表面上。例如,在所述表面上点上1、2、3、4或5或更多个的点。在一些实施方式中,1、2或3滴100nl的细胞悬浮液可以被转移到所述表面上。另外,所述滴可以被直接点成彼此相邻,例如用使得它们在点样之后流到一起的方式。
在一些实施方式中,用于点样阳性对照例如T辅助细胞的表面可以在点样之前加以处理。例如,表面的等离子处理可以影响表面的疏水性。在一些实施方式中,可以使用亲水性表面进行点样。
在一些实施方式中,点样的细胞在环境条件下进行干燥。
附加或者代替地,能够使用使细胞不动的其它方法,例如US 6,008,052中描述的那些方法。例如,干燥后的哺乳动物细胞在再水化后的光散射性质基本不变,并且其自身荧光不随时间而增加,所以可以用作免疫分析中的参照微粒,其中所述细胞已经用固定剂固定,用席夫(Schiff’s)碱还原剂还原,然后在存在蛋白质稳定化合物的情况下进行干燥。
在一些实施方式中,其它控制可以包括核查检测,例如在所述装置或评估系统上的细胞计数真实性。测试可以基于检测某个靶分析物例如T淋巴细胞的存在。例如,可以核查T细胞的数目是否高于单核细胞的数目(即可检测标志CD3+CD4+和CD3+CD4-的量与CD3-CD4+相比必然得以提高)。测试可以优选在验证本文中上面定义的标记反应已经成功完成之后执行。所述核查可以在例如适当的化学或生化标志或标记试剂和光学和/或电子传感器以及本领域技术人员已知的合适的软件应用程序的帮助下进行。测试可以在这里上文或下文描述的标记反应已经进行之后执行。如果测试得到不准确的或无效数量的靶分析物例如T淋巴细胞,则可以停止装置的使用和/或可以将(一个或多个)测试标明为无效。
本文描述的装置或系统可以另外包括若干元件或构件或技术模块,例如马达、光源诸如LED、界面、处理器、数据存储单元、光学系统、条型码或矩阵式二维条码(datamatrix)读取器、内部或外部电源、泵、致动器、电子器件等等。控制可以涉及各种各样的元件或技术模块的测试。
在一些实施方式中,控制可以涉及测试本文描述的装置或系统的马达。可以进行马达检查。在这个背景下,可以通过测试终端开关相对于轴参考位置的运动来检查参考位置。检查可以在本领域技术人员已知的、允许测量所述运动的、适当的机械、光学或电气/电子传感器的帮助下进行。如果测试得到不准确的定位,则可以停止装置的使用。
此外,马达的运动控制可以通过测试在所述装置或系统的所有轴上的平滑运行来进行。检查可以在本领域技术人员已知的、允许测量所述运动的、适当的机械、光学或电气/电子传感器的帮助下进行。如果测试得到装置不准确的运动行为,则可以停止装置。
其它控制可以包括检查马达的电流过载。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的适当软件的帮助下进行。马达的电流过载也可以通过马达保险丝的功能性来检查。所述核查可以在例如本领域技术人员已知的合适软件的帮助下进行。如果测试得到不准确的负载或过载,则可以停止所述装置。
其它控制可以包括检查LED电流。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的、允许测量LED电流的、适当的机械、光学或电气/电子传感器的帮助下进行。如果测试得到不准确的LED电流,则可以停止所述装置。
其它控制可以包括通过评价滤光器元件沿着光轴的居中,检查滤光器元件的位置和可变性。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的、适当的机械、光学或电气/电子传感器的帮助下进行。如果测试得到不准确的滤光器定位或可变性,则可以停止所述装置。
其它控制可以包括通过评价开始位和终止位,来检查硬件元件。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的适当软件的帮助下进行。如果测试得到开始位或终止位的不准确存在,则可以停止所述装置。
其它控制可以包括通过评价奇偶校验值(parity values)来检查装置上的条型码。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的、适当的光学和/或电气/电子传感器的帮助下进行。如果测试得到不准确的奇偶校验,则不能读取并可以停止装置。
其它控制可以包括检查供电电压。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的、适当的电气或电子的传感器帮助下进行。如果测试得到不准确的供电,则装置不能开动并可以停止。
其它控制可以包括检查电池充电。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的、适当的电气或电子的传感器帮助下进行。如果测试得到不准确的电池充电,则装置不能用电池起动并可以停止。或者,可以提示使用者对电池再充电或更换它。
其它控制可以包括检查装置评估系统上的存储容量。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的适当软件的帮助下进行。如果测试得到不准确的或不充足的存储容量,则可以提示使用者删除系统上的文件和/或可以停止装置。
其它控制可以包括检查装置评估系统上的日期真实性。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的适当软件的帮助下进行。如果测试得到不准确的日期或日期比最近软件更新日期更靠前,则可以提示使用者检查系统和/或输入当前日期和时间和/或可以停止装置。
其它控制可以包括检查装置温度。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的、适当的物理或电子温度测定仪器的帮助下进行。如果测试得到不准确的温度,则可以提示使用者关掉装置或可以停止所述装置。
其它控制可以包括通过调节管式泵(tube pump)辊以确保所述管被限定的力挤压,来检查压力管式泵的接触。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的、适当的机械、光学或电气/电子传感器的帮助下进行。如果测试得到不准确的压力管式泵功能,则可以停止所述装置和/或可以将(一个或多个)测试标明为无效。
在特定的实施方式中,控制可以包括通过检测微流体通道中存在的光学可分辨的珠子(或珠),来检查本文描述的装置或系统的扫描单元的对焦。所述珠子可以通过化学或机械结合到通道表面而在微流体通道中不动。例如,所述珠子可以通过共价化学结合到通道表面或通过利用联锁单元引起的机械相互作用而结合。珠子可以是无法流过通道的液体而移动的或除去的。所述珠子可以用上文规定的荧光标记物进行标记。所述珠子可以具有任何合适的形式或是本领域技术人员已知的任何合适的类型。这样的珠子的例子是用荧光染料标记的乳胶珠。用于标记所述珠子的标记物可以是用于标记能够与本文描述的分析物或样品结合的化合物相同的标记物,例如上文规定的抗体或配体等等,或者是不同的标记物。激发之后的发射波长较之由与待检查的分析物或样品相关联或结合的标记物所发射的波长,可以相同或不同。发射的光可以比由与待检查的分析物或样品相关联或结合的标记物所发射的光更强。因此,发射光可以基于较短曝光时间来检测。珠子的数量和定位以及珠子的发光强度可以是已知的和/或预定的。通过在自动对焦过程已经完成之后比较这些参数,可以验证扫描单元是否处于焦点对准状态。如果测试得到扫描单元的不准确的对焦,则所述装置可以停止和/或可以将(一个或多个)测试标明为无效。
在另外的实施方式中,控制元件包括确定微流体通道中的荧光背景的部件。术语“确定荧光背景的部件”涉及光学和/或电子传感器或测量系统以及适当的图像分析软件,它们能够检测在检测不到分析物或微粒相关发射的微流体通道的区或区域中的荧光信号。标记反应等已经在上文的测试标记反应的文字中进行了描述。
任何得到的值可以随后用于从测量到的分析物相关发射中减去背景荧光,以便允许信号的标准化和改善测量的准确度。
其它控制可以包括通过检测上文定义的存在于微流体通道中的光学可分辨的珠子,来检查本文描述的装置或系统的扫描单元的对焦范围的检查。所述检查可以通过判定对焦位置是否在自动对焦伺服的工作范围的边缘处来进行。如果测试得到扫描单元的不准确对焦范围,则装置可以停止和/或可以将 (一个或多个)测试标明为无效。
其它控制可以包括检查用于检测发光的曝光时间。测试可以通过验证自动适应的曝光时间是否导致在预定范围内的曝光时间而进行。如果测试得到不准确的曝光时间,则所述装置可以停止和/或可以将(一个或多个)测试标明为无效。
在另外的实施方式中,提供了检测微流体通道的填充的部件。典型地,这样的部件是光学传感器或电子传感器,例如CCD照相机、遮光板等等,它们与本领域技术人员已知的合适的计算机系统和图像处理软件连接,可以监测通道开口。相应的控制可以借助于比较出流孔的图像的性质,通过确认微流体通道的出流孔而进行。与空的孔相比,所述孔被填充时,这些性质可以变化。如果测试得到微流体通道的不准确填充,则所述装置可以停止和/或可以将(一个或多个)测试标明为无效。
其它控制可以包括在光学或电子传感器例如CCD照相机等的帮助下,测试装置室或亚单元的填充,所述光学或电子传感器与本领域技术人员已知的合适的计算机系统和图像处理软件连接,可以监测通道开口。相应的控制可以借助于比较从装置室或亚单元得到的图像的性质,通过确认装置室或亚单元的液位而进行。与没有填充或没有完全填充的装置室或亚单元相比,当装置室或亚单元被填充时,这些性质可以变化。如果所述测试得到所述装置室或亚单元的不准确的填充,则所述装置可以停止和/或可以将(一个或多个)测试标明为无效。
其它控制可以包括对通过使用本文描述的装置或系统得到的图像进行离群点(outlier)分析。所述控制可以基于就离群点图像对于一个或多个使用循环期间得到的所有或大部分图像的评估。所述评估可以基于具有以下参数的四分位范围:(Q1-1.5*IQR)<特征值<(Q3+1.5*IQR)。如果分析得到不准确的离群点分析值,则所述装置可以停止和/或可以将(一个或多个)测试和/或 (一个或多个)图像标明为无效。
其它控制可以包括通过估计红色和绿色通道的最低强度来测试图像强度。所述检查可以在例如本领域技术人员已知的适当的光学和/或电子传感器或测量仪器的帮助下进行。如果分析得到不准确的红色和/或绿色通道的图像强度,则所述装置可以停止和/或可以将所述(一个或多个)测试和/或(一个或多个)图像标明为无效。
其它控制可以包括通过使用本领域技术人员已知的适当的光学、机械和/或电气/电子传感器或测量仪器来测试存在于微流体通道内的容积。在一些实施方式中,所述容积应该在0.1至5μl、0.5至3μl、1至2μl或超过1.25μl的范围内。待测量的液体可以是血液。如果所述分析得到不准确的微流体通道内存在的容积,则所述装置可以停止和/或可以将所述(一个或多个)测试标明为无效。
在另外的实施方式中,如上所述测试或检查的容积可以在用于确定所述检测通道的容积的部件的帮助下,进行交叉计算。这样的部件可以是例如装置或系统上存在的条形码或其它数字化可读信息标签,其指出了微流体通道的容积因素或与微流体通道的预定容积的偏差。例如,如果实际的微流体通道容积不同于为微流体通道预定义的典型容积,则这个信息可以来自装置或系统上存在的条型码或数字化可读信息标签,并用于通过上文描述的测试工序得到的容积值的调节估计。此外,因为不会使用平均容积值而是使用个体确定值,因此关于各个微流体通道的准确容积的信息可以用于非常准确地确定待检查的样品中的分析物浓度。从而可以明显增加确定方法的严格性和保真性。
在此使用的术语“不准确的”,意味着关于运动、位置、物品或信号的存在等等的测量值根据控制的种类,从预定义或已知的值或值范围或者上文表明可允许的值或值范围偏离至少0.5%、1%、2%、3%、4%、5%%、6%、7%、 8%、9%、10%、15%、20%等。例如,如果偏差超过0%,则期满日期的值被认为是不准确的。
任何上述的控制行为或控制元件的应用可以被包括在本文的上文或下文定义的方法步骤中。例如,本文中或权利要求中定义的检测方法可以另外包含任何上述控制步骤。
在另外的实施方式中,控制元件和/或控制行为也可以在上文定义的毛细管或毛细结构内使用或用于测试所述毛细管或毛细结构。例如,毛细管中基质的填充和结构可以依照上文定义的装置室的填充的测试方案进行测试。
在另外的实施方式中,本文描述的装置或系统,例如测试盒箱,可以例如通过具有特定对准结构而是不对称的,所述特定对准结构诸如不对称的孔、切削角,优选一个、两个或三个切削角。可以使用装置的不对称性,以便消除所述装置相对于例如扫描系统的错用或错位。典型地,仅仅当正确放置时,即如果通过扫描装置检测到不对称性的话,所述装置才可以进入扫描系统。装置的不对称元件可以适应本领域技术人员已知的扫描装置的形状和格式。
在另外的实施方式中,待分析的例如血液的样品,可以通过标准的扎指取血或抽取静脉血从患者得到。扎指所取的血液可以直接施加于装置或施加于毛细管入口或结构,毛细管入口或结构可以随后与本文描述的装置或系统相连接。对于使用扎指血来说小样品体积是优选的,因为它可以避免容器结构例如毛细管中的样品端口填充不足的可能性。多余液体可以不必从毛细管擦掉。或者,静脉血可以使用移液管施加于所述装置。优选,扎指样品被立即施加于所述盒箱。获得例如血液的样品时,可以擦掉第一个样品例如血滴,可以不用任何挤压而得到第二个样品例如血滴。
施加样品之后,可以将盖卡合就位,以便消除样品溢出或污染仪器的机会。
用于执行分析的方法和装置已经描述。接下来论述其它实施方式的例子。
虽然图1和2中入口106描述为无阻碍的开口,但其它结构也是可能的。例如,入口可以配有注射器接头(例如气密接头)以容纳注射器。或者,入口可以构造为垫片,可用用针头穿过它来引入样品。作为另一个备选方案,入口可以配备容许样品引入但不许离开的单向阀。作为另一个备选方案,入口可以被构造成容纳标准毛细管(例如,端对端毛细管,诸如塑料毛细管)。所述毛细管可以涂布抗凝剂,例如肝素。适当的毛细管的例子包括20μl肝素涂布的毛细管,其得自Kabe Labortechnik(Nürnbrecht-Elsenroth,Deutschland;http://www.kabe-labortechnik.de/index.php? sprache=de&akt_seite=startseite_produkte.php)。
虽然已经描述通过毛细作用填充的微流装置,但也能使用其它实施方式。例如,系统500可以被设计成在向入口施加样品之前缩小微流体网络的内容积。当施加样品时,内容积增加,从而吸入样品。这样的容积减少可以用例如压辊516完成。例如,微流装置可以容纳在外壳500内,以致平移致动器512 的阻尼弹簧514处于压缩状态。布置压辊516以在对应于储液器108的位置处压缩装置100。该压缩缩小了储液器108的内容积。容积的减小大约与装置100内要容纳的样品的体积一样大(例如,至少大出大约25%,至少大出 50%)。在储液器108处于压缩状态时,一定体积的样品被施加于装置100的入口106。压辊516远离入口106向着装置100的相对端137收回。随着辊 516从储液器108移开,储液器解压缩,从而增加微流体网络的内容积。容积增加产生真空,而该真空吸取样品进入所述装置。
虽然已经描述了具有开放毛细通道的微流装置,但其它实施方式也能被使用。例如,所述通道可以包含沿着通道长度的至少一部分占据所述通道的部分(例如大部分或全部)横截面的介质。典型地,所述介质是可以使多种探针化合物不动以限定各个间隔开的测试区(例如捕获容积)的介质,每个测试区具有三维布置的捕获部位。介质中的小孔或空隙容许液体沿着所述通道(例如通过毛细作用)透入。液体沿着所述通道的运动可以受到或由例如如上所述在通道内产生真空进行协助或引发。典型地,探针化合物相对于多孔介质不动,以限定沿着所述通道间隔开的测试区。分析物与测试区的探针化合物的相互作用可以按照对装置100的测试区112i的描述,顺序地进行测定。因为每个测试区以三维布置,减少通道的相对内表面之间的距离就降低了被测试区的不动的探针化合物占据的捕获容积。用容积缩小(即距离缩小)状态的测试区执行光学检测。
虽然测试区112i被显示为细长,但其它结构也是可能的。例如,参考图7,微流装置300包括多个测试区312i,每个测试区312i具有大体圆形的外形。除了形状不同之外,测试区312i可以与装置100的测试区112i相同。除了测试区不同之外,装置100和300可以是相同的。
虽然形成测试区112i的方法描述为:在开始远侧末端404与基板102的横向运动(图3f)之前,从初始间距d1(图3b)向相邻间距d2(图3c)和向居间间距 d3(图3d)移动远侧末端404和基板102,但也可以执行其它实施方式。例如,远侧末端404和基板102可以在末端404和基板102处于相邻间距d2时横向移动。在这个实施方式中,间距d2典型大于零。
虽然形成测试区112i的方法描述为包括下述步骤:在温育时间内保持远侧末端404和基板102处于居间间距d3,直至只有试剂溶液402的剩余部分402’残留,但其它实施方式也可以执行。例如,远侧末端404和基板102的横向运动可以在远侧末端404和基板102从相邻间距d2(图3c)移到间距d3(图3d) 时立即开始。换句话说,温育时间可以是与零不能区分的。作为另一个例子,在温育期间,蒸发的试剂溶液可以用引到毛细管末端的补加的试剂溶液更替。因此,毛细管尖端处试剂的总量在温育期间增加。
虽然形成测试区112i的方法描述为包括将远侧末端404和基板102保持在间距d3的温育时间,但其它实施方式也可以执行。例如,所述温育时间期间,间距d3可以变化。例如,末端404可以在温育时间期间相对于基板102横向和或垂直振荡。替代地或组合地,末端404可以在横向运动期间相对于基板102横向和或垂直振荡。这样的振荡可以在温育或横向运动期间,增强探针分子向第一基板的运送。
虽然形成测试区112i的方法描述为使用毛细管分配器,但其它分配器也可以使用。例如,材料可以从实心分配器(例如实心杆)分配。
虽然形成测试区112i的方法描述为向毛细管点样器的毛细管的远侧末端引入一定量试剂溶液(图3b),并使所述末端和基板达到较小的间距d2,以致试剂溶液402接触基板102的位置,但其它实施方式也可以执行。例如,试剂溶液可以只是在远侧末端和基板达到较小的间距以后(例如,远侧末端接触基板之后),被引到远侧末端。
虽然已经描述了用于顺序地缩小通道的内表面之间距离的方法和微流装置读取器,但其它构造也是可能的。例如,微流装置读取器可以被构造用于同时缩小沿着大部分(例如,基本全部或者全部)通道的内表面之间的距离。随后,读取器沿着所述通道平移检测器的检测区,以便顺序地读取不同的测试区。
虽然已经描述了具有相对刚性的第一基板和相对柔性的第二基板的微流装置,但也能使用其它实施方式。例如,限定通道的两个相对内表面的基板可以是柔性的。在这样的实施方式中,光学检测器的一部分可以形成压缩系统的一部分。例如,微流装置可以在压辊和检测器的镜片之间平移。
虽然参考图案已经描述为提供与微流装置的测试区的空间性质相关的信息,但参考图案也可以提供额外的或者替代的信息。例如,参考图案可以提供与微流装置的测试区的生理化学性质相关的信息。这样的性质包括测试区被构造用来分析的分析物。其它性质包括装置上储存的试剂的特性和性质以及装置的日期信息(例如期满日期)。
虽然已经描述包括磁性样记的参考图案,但其它样记也能被使用。例如,样记可以由与周围材料相比具有不同的光密度或者反射率的区域形成。参考图案读取器是光学读取器,典型被构造成通过透射率或者反射率读取所述样记。
在其它实施方式中,第一基板可以包括例如通过注射模制形成的通道。所述通道的第一维度(长度)显著大于它的第二和第三维度(即宽度和深度)。所述通道可以具有矩形、V形(三角形)、U形或者其它形状的横截面。在一些实施方式中,通道的横截面的形状和/或尺寸可以沿着通道长度变化。第二基板可以通过粘合剂附加到第一基板。第二基板可以由例如透明带形成。第二基板 (例如带)可以具有机械刚度,使得与第二基板(例如带)的外表面的机械接触不会使第二基板的内表面显著形变。
在某些实施方式中,所述通道可以由管、导管、毛细管等的内表面限定。所述通道可以具有矩形、V形(三角形)或其它形状的横截面。在一些实施方式中,通道的横截面的形状和/或尺寸可以沿着通道长度变化。部分通道可以是光学透明的。
在一些实施方式中,所述通道包括一种或多种参照和/或对准标志,诸如配置为可用检测系统检测的规定的结构或不动的分子,以用于分析。所述对准标志可以包括例如不动的荧光珠、不动的荧光聚合物、蛋白质、核酸等等。对准标志还可以包括物理结构,如显微结构等等。
所述装置可以被构造成在将样品引入通道之后形成流体回路。所述流体回路将液体样品包围在无端的环路中。当将所述液体样品包围在流体回路中时,液体样品的体积小于流体回路的总容积,流体回路中的残余容积可以被运送流体占据。运送流体可以是与样品液体基本上不混溶的液体(例如,依靠亲水性/疏水性,或密度差异)。所述运送流体可以是气体,例如空气。典型地,液体样品将以连续液塞存在于流体回路中。
部分流体回路包括可压缩的区。所述可压缩的区可以是一段长度的流体回路,沿着该段长度的流体回路,所述回路的至少一个壁是可压缩的或可形变的。当向所述可压缩的区施加局部化压缩力时,所述壁形变。在充分的力之下,所述壁可以被压缩到阻断流体回路的程度。最通常的,流体回路将在预定位置被阻断,在该位置处所述通道填充着运送流体。
一旦流体回路被阻断,流体回路内流体样品的位置可以通过相对于流体回路的其余部分移动阻断位置来操控。阻断的移动降低了所述阻断的一侧的所述运送流体的体积,而相应增加了所述阻断的另一侧的所述运送流体的体积。体积改变导致液体样品的端(即,液体样品和运送流体会合处)上的压差。所述液体样品通过在所述流体回路内移动进行响应,以均衡所述压力。
一个或多个测试区可以沿着通道间隔开。典型地,每个分析包括探针化合物与相应的分析物或与相应的包含分析物和试剂(例如光学标记物)的复合物的相互作用。
样品在通道内的位置可以通过构造用于使一部分可压缩区经受局部化压缩力的致动器或辊子来控制。微流装置相对于致动器或辊子平移,以致样品行进到通道内期望的位置。或者,所述辊子可以移动,而装置保持不动。
图12A示出了闭合状态的流体回路10。流体回路10包括第一区1、微流体通道2、第二区3和入口4。在一些实施方式中,第一区1包括基质或物质饼。在闭合状态,第二区3与入口4紧密连接。图12B显示了开放状态的流体回路10,并准备在入口4处接受液体样品5。液体样品5接触入口4之后,毛细作用吸引液体样品5进入第一区1。图12C-12D显示了已经施加样品之后的闭合状态的流体回路。相对于第二区3布置辊子6,使得第二区为未压缩状态(如图12C)或压缩状态(如图12D)。液体样品5在流体回路10内的位置可以通过布置辊子6来调节,使得第二区3处于压缩状态,并在保持该压缩状态的同时,相对于第二区3移动辊子6(由图12D的箭头示出)。因为流体回路是闭合的,辊子6的移动在辊子的任一侧产生压差;所述压差引起液体样品的移动,而该液体样品的移动则恢复等压。所述流体回路可以被构造成在盒箱内工作。在某些例子中,流体回路可以具有能够通过形变进行压缩的微流体流路、包括检测区域的微流体通道和能够可逆或不可逆地形成闭合流体回路的密封构件。
图13A-13B显示了示例性盒箱100的剖视图。盒箱100包括基板101、盖102、以及流体回路,所述流体回路包括第一区103、导管108、通道105、第二区 104以及入口/紧密连接件109。通道105可以由至少部分光学可透射的层覆盖。第一区103可以是例如选择用来容纳所需样品体积(例如1μL至20μL, 2至10μL,或大约5μL)的毛细管。毛细管可以在其内表面上涂布抗凝剂。毛细管的入口109被构造用于接收样品106。在一些实施方式中,毛细管的出口开向预定容积的反应室110,所述预定容积例如大约5μL、10μL或20 μL。在一些实施方式中,反应室110包括试剂团107。所述试剂团可以包含用荧光染料标记并与样品内待检测的抗原具有亲合性的抗体。例如,为了检测液体样品中的T辅助细胞的数量,试剂团可以包含用第一荧光染料(例如藻红蛋白)标记的抗CD4+抗体和用第二荧光染料例如(藻红蛋白-Cy5)标记的抗CD3+抗体、盐和稳定试剂等等。在一些实施方式中,第一区的内表面覆盖有处理样品所需的试剂。检测液体样品中的微粒诸如细胞的示例性分析在例如WO 2007/051861中进行了描述,该申请以其全文通过参考被并入于此。与反应室110流体连通的导管108将反应室与通道105的第一端相连接。如 WO 2007/051861所述,检测可以在通道中进行。因此,所述通道至少部分是光学透明的。例如,通道105可以被至少部分光学可透射的层覆盖。通道105的第二端经导管108连接到第二区104的第一端。第二区至少部分柔性,以致第二区的内径可以缩小到零。例如,第二区可以是弹性有机硅管等等。第二区的第二端安装在盖102中,盖102适合应用于所述基板并支撑第二区。通过打开盖,打开了第一和第二区之间的紧密连接件109,通过关闭所述盖,闭合了第一和第二区之间的紧密连接件109。
在运输条件下,所述装置可以是闭合的,即第二区与第一区在连接件109处形成紧密连接。或者,装置可以在打开状态下运输。在一些实施方式中,所述装置包括(例如,为了安全目的)构造用于防止盒箱在它最初闭合之后变为打开的机构。当盖102中的密封构件与毛细管103的端形成流体紧密性连接时,连接件109闭合。在操作中,使用者打开盖,从而打开第一区的第一端。使用者将第一区的开放端与样品液体例如通过扎手指产生的血滴接触。这样,将毛细管103用样品填充。使用者关闭盖,从而闭合第一和第二区之间的连接件109。此时,流体回路包括在反应室、导管、通道和第二区内连续的、预定体积的样品液体、试剂团和连续体积的运送流体(例如空气)。使用者将装置放入设计用于操作所述装置的机器中。所述机器包括被构造用来压缩第二区的致动器、检测器和控制器。所述致动器压缩第二区,将它在压缩点处的直径缩小到零。当在处于压缩状态的同时将装置和致动器相对彼此移动时,运送流体中的压力将在样品体积的一端增加,而在样品体积的另一端降低。样品体积将在流体回路内移动,直至样品体积的每端上的压力相等为止。
通道105可以是疏水性的,使得样品没有施加外力不会移入通道105中。在一些实施方式中,靠近试剂团107的壁也可以是疏水性的。当使用亲水材料时,试剂团的长期稳定性与疏水材料相比可以变差。
在一个实施方式中,致动器固定在机器内并且装置相对于用于压缩的部件移动。如同WO 2007/051861中所述,致动器是例如辊子。
所述装置可以在机器内移动,使得样品将移入反应室中,从而溶解该室中的试剂团。抗体将结合存在于样品中的相应抗原。根据样品的类型,抗原可以位于悬浮在样品液体中的微粒上(例如,血样中的细胞表面上)。因为抗体是被(例如,用荧光染料)标记的,一旦结合它们的相应抗原,则所述抗原也变得被标记。参见,例如,WO 2007/051861。通过进一步相对于机器在同样的方向上移动装置,样品被移入通道中。一旦通道被填充,就进行检测。
期望检测器是小的、花费不多的和多用途的;也就是说,它也适合于其它应用而不仅仅适合这里描述的用途。所述检测器可以是荧光显微镜,优选相对于盒箱具有非常小的外部尺寸和小的高度的荧光显微镜。检测器能够对大小≥5μm的物体成像并且被构造用于检测分析中所采用的荧光染料发射的波长信号。光源可以是高功率LED,其发出的光处于适合激发分析中所使用的荧光染料的光谱中。如果使用不同的染料,例如发出两种不同波长上的光的至少两种不同染料,也可以在至少两种不同波长的每一种处进行检测。所述检测器可以包含对焦机构和照相机。
通常,荧光显微术使用非常强的光源,因为具有几乎平行的光束,发射的光只有小部分被使用(立体角~2°)。通过使用聚光透镜和检测器透镜收集更大部分的从所述光源发射的光,可以使用功率较小的光源(例如,LED)。荧光显微术传统上非常重视光学保真度;因而,该领域已经教导不采用聚光透镜的高立体角。实际上,所述领域倾向于教导相对重、体积大和复杂的光学系统用于达到高光学保真度。
参考图14,示例性的检测器500包括主体501,主体501包括第一光学通路 502和第二光学通路503。在某些实施方式中,各个光学通路分别能够具有大体圆柱形的形状或其它合适的构型。第一光学通路502代表激发光学通路;第二光学503代表检测光学通路。
第一光学通路502将光源505与盒箱516连接。光源505可以是高功率 LED(例如PlatinumLED(Osram)),具有455nm、470nm和528nm 的发射波长和120°的视角(Lambertian发射器)。当使用荧光染料时,根据分析中使用的荧光染料的激发波长,选择光源。例如,当使用藻红蛋白和藻红蛋白-Cy5时,选择光源以发射波长大约520nm的光,而对于使用藻红蛋白和PerCP来说,则选择光源以发射大约480nm波长的光。聚光透镜506(例如,由黄晶制成,折射率1.533)将LED发射的光会聚到第一光学通路502 中。光圈502a被构造成允许13.5°或以下的最大立体角来照射分色镜504。光学通路502也包括带通滤光片507(激发滤光片),其允许波长在505nm和 530nm之间的光通过。因此,保留的激发波长将是大约528nm。
光学通路503将CMOS照相机与物体516经分色镜504连接起来,并构造为相对于光学通路502成一角度(图14中显示为90°)。光学通路503也包括第一发射滤光片510。在一些实施方式中,滤光片510安装到滤光片转换器 512。滤光片转换器512可以包含(一个或多个)另外的发射滤光片,例如滤光片513。可以根据一组预定的发射波长,例如用于标记盒箱中试剂的(一种或多种)荧光染料的发射波长,选择发射滤光片510和513。例如,滤光片510和513可以对应于藻红蛋白和藻红蛋白-Cy5的发射波长,被选择为分别通过590nm和685nm波长的光。光学通路503包括被构造成允许分色镜 504上13.5°的最大立体角的光圈503a。
分色镜504被构造用于将检测光学通路503与激发光学通路502分开。在一些实施方式中,它是短通分色镜,允许波长<=568nm的光通过,同时反射波长>568nm的光。因此,分色镜504容许来自激发光学通路的光通过,同时来自物体516的光被反射到检测光学通路中。再次根据分析中使用的标记物 (例如,荧光染料)选择分色镜504的物理性质。
在一些实施方式中,检测器还包括对焦机构514,其允许将检测透镜508与物体的距离连续改变5mm或以下,例如连续改变1或2mm。
在一些实施方式中,检测透镜508被构造成具有0.或4以下、例如0.2的检测光圈,和0.5或以下、例如0.4的激发光圈。
所述检测器也可以包含数字成像装置,例如分辨率例如640×480像素的8- 位灰度值的CMOS照相机。在其它实施方式中,数字成像装置可以具有更高的分辨率和/或可以是彩色CMOS照相机。
在一些实施方式中,检测系统的再现比例在1:1和1:10之间,例如1:3、1:4 或1:5。
在一些实施方式中,物体516与检测透镜508之间的距离在2mm和20mm 之间,例如8mm、9mm或10mm。
参考图15,在操作中,从光源505发射的光经透镜506聚光并经激发滤光片 507过滤。它通过光圈502a、分色镜504、检测透镜508、光圈509,并激发物体601。在一些实施方式中,物体516是充有样品液体例如血液的通道,所述液体包含许多微粒,例如待检测的T辅助细胞。所述微粒可以用一种或多种荧光染料偶联抗体进行标记。在其它实施方式中,物体是包含靶分子的通道,所述靶分子用一种或多种荧光染料标记并与通道表面之一上不动的探针分子或探针分子阵列结合。染料在来自LED的激发光的影响下发荧光。荧光染料发射的光通过光圈509、检测透镜508,并经分色镜504反射到检测光学通路503中。在那里它通过检测滤光片510(或513,取决于滤光片转换器512的位置),该检测滤光片适合允许具有荧光染料发射的光的波长的光通过。在光通过滤光片之后,它被所附接的CMOS照相机511的CMOS芯片收集。
图16A-16B示出了检测器如何能够用于检测例如血样中存在的T辅助细胞的数目。装置和反应的详情可以在上文和在合并在此作为参考的WO 2007/051861中查到。在所讨论的例子中,所述盒箱制备有两种标记抗体:藻红蛋白标记的抗CD4抗体和藻红蛋白-Cy5-标记的抗CD3抗体。因为T辅助细胞在它们表面上显示这两种抗原,所以T辅助细胞将被这两种荧光染料标记。在它们的表面上只显示这两种抗原之一的其它细胞,也可能存在于样品中。这些细胞将只被一种相应的荧光染料标记。
与相应的荧光染料标记抗体反应之后,包含发荧光的细胞712的液体样品移入检测通道711。在第一位置(图16A)处,检测器710检测第一图像714,所述第一图像714表示通道711的一部分713的视图。部分713表示预定体积的样品,例如100nL。图像714由第一滤光片摄取,所述第一滤光片被构造成允许样品中存在的藻红蛋白标记的抗CD4+抗体发射的光并阻挡藻红蛋白 Cy5-抗CD3+抗体发射的光。同样位置的第二图像715使用第二滤光片摄取,所述第二滤光片被构造成允许藻红蛋白-Cy5-抗CD3+抗体并阻挡藻红蛋白标记的抗CD4+发射的光。图像714和715可以显示部分713内不同数量的信号。另外,由于光学系统中的象差,两个图像714和715可能相对于彼此未对准。
软件(例如,Clondiag的Iconoclust)可用于对准两个图像714和715,例如通过使用通道中的对准标志(未显示)或通过分析两个图片中存在的信号之间的关系。另外,所述软件识别和标记出在两个图片中均检测到的信号(716)。在图16A中,识别出两个图中均存在的信号有三个。这意味着在部分713中发现了3个具有这两种抗原的细胞。所述结果可以被显示,用于进一步的计算或统计,或可以被储存以进一步处理。
将检测器710和通道711相对于彼此移动,以观察通道711的另一个部分 717(图16B)并重复检测过程。图像718和719分别使用第一和第二滤光片记录。软件识别和标记出在两个图片中均检测到的信号(720)。
可以在检测通道的其他部分中重复检测,得到一组值,该组值代表各个部分中细胞的数目。存在于样品中的细胞数目以及相应的统计参数可以由这组值计算。例如,平均每100nL三个细胞相当于5μL体积样品中150个细胞的总量。
图17显示使用血液作为液体样品进行T细胞计数实验期间所检测到的两个图像的重叠。这两个图像是在通道的同样位置处(例如像图5中的图像714 和715)使用两个不同的检测滤光片检测到的。801和802表示使用两个不同的检测滤光片成像的一个对准标志。两个图像之间的位错可以使用所述标志清楚地检测和校正。803和804表示单个细胞,其位错了与对准标志801和 802相同的距离。因为这个细胞存在于这两个图像中,可以确定该细胞被两种抗体标记,因此是T辅助细胞。805表示只在重叠的两个图像之一中可检测到的细胞。因此可以推导出,该细胞在它的表面上并未一同显示这两种抗原,因此不是T辅助细胞。图像中还可以看见其它血细胞。因为它们不被任何荧光抗体标记,它们只能被看见是阴影(806)。
图18显示包含基质或物质饼1002例如冻干物的毛细管1001。基质1002包含各种物质例如凝结抑制剂、稳定剂和标记抗体等。在一些实施方式中,所述基质填充盒箱的整个直径。在一些实施方式中,基质只填充毛细管的一部分长度。在一些实施方式中,基质的结构容许液体浸入团状或饼状基质中。
如图18B可以看出,当将样品1004施加于毛细管时,它将受毛细力驱动向其中移入。当样品1004流过基质时,所述基质可以被溶解(1002a)并且试剂 1003在样品内稀释。溶解基质通过移动样品本身来支持;样品利用毛细力渗透通过基质进入毛细管,从而产生作用于基质上的流体流。因此,溶解团不只是通过扩散作用控制。最后,当毛细管充满样品时(参见图18C),所述基质可以已经被或多或少完全溶解。团的少许残余物现在可以通过扩散控制过程得以溶解。
图19显示了装置或盒箱中的工作流程的示例性实施方式。所述盒箱可以包含具有端对端毛细管(用于包含例如5μl样品)的样品端口,所述毛细管含有执行测试所需的本文描述的干燥试剂。样品首先施加于盒箱的毛细管端(1)。所述样品通过毛细力被拉进端对端毛细管(2)。毛细管中提供的试剂重悬浮在样品中。盒箱可以具有紧密卡合附着的盖。施加样品之后,关闭盖,并将盒箱放置在系统中(3)。这可以消除夹带(carryover)。端对端毛细管的完全填充可以通过盒箱上的小窗进行视觉评估。由此,在系统上起动测试过程之前,使用者可以由此评估是否有足够的样品已经被毛细管摄取。在将测试盒箱加载到系统上之后,通过系统依靠反射率测量窗来检查系统填充。令作为装置或系统的一部分的辊子与盒箱管道或微流体通道接触(4)。将盒箱沿着所述辊子移动。微流体通道是闭合流体回路或流路的一部分。因此,所述盒箱和辊子可以组成用于在盒箱内有效地移动样品的蠕动泵(5)。样品首先移入反应容器,然后反复来回,以支持试剂的恰当混合以及抗体与相应抗原的结合。在预定的温育时间之后,染色的样品被移入所述检测容器或区域,并容许分析物例如细胞在规定的时间段内沉降(6)。沿着荧光光学模块扫描所述检测通道,以及在两个不同波长处收集通道自始至终的图像(7)。
在一些实施方式中,如上描述的装置或系统可以包含被构造用于对微流体通道通气的通气开口或开口。这样的通气开口可以位于检测区域与入口区例如适宜接纳样品的毛细管入口的第二端之间。在这样一个实施方式中,第二端是与适宜接纳样品的第一端相对的端。所述开口可以提供毛细管入口的第二端与环境空气的流体连接。另外,可以布置适宜于接纳样品的毛细管入口,使得在微流体通道内移动毛细管入口将允许关闭所述通气开口。所述开口可以是,例如,穿过微流体通道的壁并将适于接纳样品的毛细管的内部端与环境空气连接起来的洞。
图20和21显示了开放(图20)和闭合(图21)状态的通气开口的示例性实施方式。在这里,将毛细管入口2002安装到盒箱2001中,使得毛细管入口的第一端2002a能够与样品接触(未显示),并且第二端2002b经开口2006与围绕盒箱2001的环境空气流体连通,以及经结构2004与通道2005流体连通。结构2004可以适合于形成毛细管入口2002的第二端2002b与通道2005之间的紧密连接,其可以通向盒箱的其它室例如检测区域。将样品加载到毛细管入口之后,所述毛细管入口2002可以移动,直至它接触结构2004为止(参见图22)。通过该移动,开口2006闭合且样品可以流入通道2005。
图22-24显示了如上面描述装置的适于接纳样品的示例性毛细管入口的详细视图。在该实施方式中,盒箱2001可以包含一个或多个、例如三个部件2003 用于支撑毛细管入口2002。这样的部件可以安装在盒箱2001中或可以是盒箱2001的一部分。支撑毛细管入口2002的部件2003允许毛细管入口在基板内的布置以及毛细管入口在基板内的移动。支撑毛细管入口的部件2003 可以在所述毛细管入口安装在基板中的整个区域上导引毛细管入口或只是点状地支撑所述毛细管入口。
如图22所示,在第一种状态下,用于接纳样品的毛细管入口2002处于第一位置并通过用于在基板2001内支撑毛细管入口的部件2003支撑。例如,支撑毛细管入口的部件2003是允许在基板2001内布置和移动毛细管入口2002 的杆。杆2003可以通过缝隙或开口2006彼此隔开,所述缝隙或开口2006 沿着所述杆延伸并将结构2004与环境空气连接。结构2004容许形成与毛细管入口2002的第二端2002b以及通道2005的封闭连接,所述通道2005通向微流体通道的检测区域。
在一些实施方式中,结构2004可以是具有内径的孔,其中所述内径与毛细管入口的外径基本上相等。
在其它实施方式中,结构2004可以是具有第一和第二直径的锥形孔。第一直径可以适合于形成用于毛细管入口第二端的进料斗(hopper),并可以基本上等于或大于毛细管入口的外径;第二直径可以适合于形成与通道2005 的紧密连接,并可以等于或小于毛细管入口的外径。
在处于第一位置时,毛细管入口2002不与结构2004接触。因此,可以例如通过用样品填充毛细管入口,将空气经杆2003之间的缝隙或开口2006从毛细管入口直接排出到环境空气中。
在图23中,用于接纳样品的毛细管入口2002处于第二位置。在该实施方式中,经由结构2004形成毛细管入口2002与通道2005之间的闭合连接。所述连接可以例如通过在杆2003上向着通道2005移动毛细管入口2002进行闭合。所述移动可以通过对毛细管入口2002的第一端2002a施加外力来启动或引起。所述外力可以手动地施加或利用操作盒箱的装置自动地施加,或当关闭盒箱的盖时施加。
图24显示毛细管入口2002的第一端2002a的顶视图。另外,显示了用于支撑毛细管入口2002的部件2003以及缝隙或开口2006。
还提供了以下的其他实施方式:
项目1 用于检测分析物的装置,所述装置包含盒箱和盖,所述盒箱具有微流体通道、微流体流路,所述微流体通道包括入口和与所述入口流体连通的检测区域,所述微流体流路具有至少部分可形变的壁并与通道的检测区域流体连通,并且所述盖具有密封构件,所述密封构件被构造用于对入口密封并形成包括所述入口、微流体通道和微流体流路的流体回路。
项目2 项目1的装置,其中所述盖和盒箱被构造成在形成流体回路之后不可逆地闭合。
项目3 项目1的装置,其中所述盖被柔性附接到盒箱。
项目4 项目1的装置,其中所述盖和盒箱被构造成在第一相对位置中啮合,使得所述盖可以被去除,并被构造成在第二相对位置啮合,使得所述盖在形成流体回路之后不可逆地闭合。
项目5 项目1的装置,其中检测区域由盒箱的至少一个表面和帽的至少一个表面来界定。
项目6 项目5的装置,其中所述帽包括检测区域上方的透明膜。
项目7 项目6的装置,其中所述帽被粘合固着到盒箱。
项目8 用于检测分析物的系统,其包括盒箱、盖和荧光检测器,所述盒箱具有微流体通道、微流体流路,所述微流体通道包括入口和与所述入口流体连通的检测区域,所述微流体流路具有至少部分可形变的壁并与通道的检测区域流体连通,所述盖具有被构造用于对入口密封并且形成包括所述入口、微流体通道和微流体流路的流体回路的密封构件,以及所述荧光检测器包括光源、获得10°或以上的立体角的聚光透镜以及获得10°或以上的立体角的物镜。
项目9 项目8的系统,其中所述荧光检测器包括照相机。
项目10 项目8的系统,其中所述荧光检测器包括一个或多个可选择的发射滤光片。
项目11 检测分析物的方法,包括:将液体样品引入微流体通道,从而形成被所述通道包围并在第一端由运送流体界定的连续液塞;形成流体回路,使得所述运送流体在所述液塞的第一和第二端之间提供流体连通;并通过所述运送流体向所述液塞的第一和第二端施加压差。
项目12 项目11的方法,其中流体回路的一部分由可弹性形变的壁形成。
项目13 项目12的方法,其中向所述液塞的第一和第二端施加压差包括压缩所述可弹性形变的壁。
项目14 项目11的方法,进一步包括用第一荧光抗体和第二荧光抗体标记分析物,其中所述第一和第二荧光抗体具有不同的发射波长。
项目15 项目14的方法,其中检测分析物包括记录分析物在第一荧光抗体的发射波长处的第一图像;记录分析物在第二荧光抗体的发射波长处的第二图像;和比较所述第一和第二图像。
项目16 一种方法,包括:将液体样品引入微流体通道中,从而形成被所述通道包围并在第一端由运送流体界定的连续液塞,所述液体样品包含多个微粒;形成流体回路,使得所述运送流体在所述液塞的第一和第二端之间提供流体连通;通过经由运送流体向所述液塞的第一和第二端施加压差,而形成包含液体样品的至少一部分和光学标记的混合物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述多种微粒之一和至少一种光学标记;以及检测在混合物的亚群中存在的复合物。
项目17 项目16的方法,其中流体回路的一部分由可弹性形变的壁形成。
项目18 项目17的方法,其中向所述液塞的第一和第二端施加压差包括压缩所述可弹性形变的壁。
项目19 项目16至18任一项的方法,进一步包括检测混合物的许多不同亚群中的每个亚群中存在的复合物。
项目20 项目19的方法,其中所述许多不同亚群的总体积是引入微流装置的液体样品的体积的至少90%。
项目21 项目16至20中任一项的方法,包括向微流装置引入总体积V的液体样品,并且其中混合物的总体积是所述体积V的至少90%。
项目22 项目21的方法,其中混合物包括液体样品的体积V的至少大约 95%。
项目23 项目20的方法,包括检测混合物的总体积的至少10%内存在的复合物。
项目24 项目16至23任一项的方法,其中所述微粒是细胞并且所述光学标记物是荧光标记物。
项目25 项目16至23任一项的方法,其中所述微流体通道包括入口和与所述入口流体连通的检测区域,并且是微流装置的微流体通道。
项目26 项目11至25任一项的方法,进一步包括:在向微流体通道中引入液体样品之前,向毛细管的孔腔引入液体样品。
项目27 项目26的方法,进一步包括:在介于向毛细管的孔腔引入液体样品和将所述液体样品引入微流体通道中的步骤之间,将所述毛细管与所述微流装置连接,所述液体样品保留在所述毛细管内。
项目28 项目11至27任一项的方法,进一步包括:光学检测指示出液体样品的亚群内存在的复合物的量的信号,所述亚群存在于微流装置的检测区域内。
项目29 项目11至28任一项的方法,其中将所述液体样品引入所述微流体通道中是通过压缩可弹性形变的壁实行的。
项目30 项目29的方法,其中压缩可弹性形变的壁包括压缩流体回路的第一部分,不先完全释放压缩就将压缩的部位沿着流体回路移动足以执行引入步骤的量。
项目31 项目11至30任一项的方法,包括:在先完全释放压缩的情况下,执行光学检测指示出所述亚群内存在的复合物的量的信号的步骤。
项目32 项目11至31任一项的方法,其中所述液体样品是血液。
项目33 项目26至32任一项的方法,其中所述毛细管孔包含凝结抑制剂。
项目34 项目26至33任一项的方法,包括在将液体样品引到毛细管孔和将至少部分液体样品引入微流体通道的步骤之间,阻止液体样品离开所述毛细管。
项目35 项目11至34任一项的方法,其中微流体通道的检测区域不支持液体样品的毛细流动。
项目36 项目11至35任一项的方法,其中所述微流体通道的至少一部分内表面是疏水性的。
项目37 项目26至36任一项的方法,进一步包括:将所述微流装置和光学检测器的至少一个相对于彼此移动,和随后检测指示出液体样品的不同亚群内存在的复合物的量的光信号。
项目38 项目26至37任一项的方法,其中所述毛细管是包括第一和第二开口端的端对端毛细管,毛细管的孔包含总容积V,以及引入至少一部分液体样品的步骤包括将液体样品的至少90%引入微流体通道中。
项目39 被构造用来执行项目11至38任一项方法的装置。
项目40 用于检测分析物的装置,所述装置包含盒箱和盖,所述盒箱具有微流体通道、微流体流路,所述微流体通道包括内表面上具有抗凝剂的毛细管入口、包含试剂的室和与所述入口流体连通的检测区域,所述微流体流路具有至少部分可形变的壁并与所述通道的检测区域流体连通,并且所述盖具有被构造用于对所述入口密封并形成包括所述入口、微流体通道和微流体流路的流体回路的密封构件。
项目41 荧光检测器,包括光源、获得10°或以上的立体角的聚光透镜和获得10°或以上的立体角的物镜,并且被构造用来对微观的物体成像。
项目42 一种方法,包括:将液体样品引到毛细管的孔腔;并通过降低作用于液体样品的液体样品-气体界面上的压力,将至少一部分液体样品引入微流装置的微流体网络中。
项目43 项目42的方法,进一步包括:在将液体样品引到毛细管的孔腔的步骤之后,将毛细管连接到微流装置,所述液体样品保留在毛细管内。
项目44 项目42或43的方法,其中通过压缩至少一部分微流体网络以从中排出气体并随后对所述至少一部分微流体网络解压缩,来实行降低压力。
项目45 项目42至44任一项的方法,其中所述微流体网络至少部分被大体上平坦的第一和第二基板限定并处于所述第一和第二基板之间,至少一个所述基板在施加外部压力后是可形变的,以压缩所述至少一部分微流体网络,并且所述至少一个基板在解除所述外部压力后趋向于恢复它先前的位置,从而容许对所述至少一部分微流体网络解压缩。
项目46 项目42至44任一项的方法,其中所述微流体网络至少部分由微流体通道和微流体流路限定,所述微流体通道包括入口和与所述入口流体连通的检测区域,所述微流体流路与所述检测区域流体连通,其中所述微流体流路具有在施加外部压力后至少部分可形变的壁以压缩至少一部分微流体流路,并且所述壁在解除所述外部压力后趋向于恢复它先前的位置,从而容许对所述至少一部分微流体流路解压缩。
项目47 项目42至46任一项的方法,进一步包括将液体样品与微流体网络内存在的一种或多种试剂组合,以形成混合物。
项目48 项目47的方法,其中所述混合物包含引入微流体网络的液体样品的至少90%。
项目49 项目47或48的方法,其中所述一种或多种试剂包括可检测的标记物,所述可检测的标记物与样品反应以形成包括所述标记物和样品中存在的分析物的复合物。
项目50 项目47至49任一项的方法,进一步包括光学检测指示液体样品的亚群内存在的复合物的量的信号,所述亚群存在于微流装置的检测区内。
项目51 项目50的方法,进一步包括:从检测区排出所述液体样品的亚群,并将液体样品的不同亚群引入所述检测区,以及光学检测指示出所述不同亚群内存在的复合物的量的信号。
项目52 项目51的方法,其中排出所述亚群和引入所述不同亚群是通过压缩至少一部分微流体网络执行的,所述被压缩的部分从检测区沿着网络至少部分地偏移。
项目53 项目52的方法,其中压缩所述至少一部分包括压缩微流体网络的第一部分,并且不先完全释放所述压缩,就将压缩的部位沿着微流体网络移动足以执行排出和引入步骤的量。
项目54 项目53的方法,包括:不先完全释放微流体网络的压缩,就执行光学检测指示出不同亚群内存在的复合物的量的信号的步骤。
项目55 项目42至54任一项的方法,其中所述液体样品是血液。
项目56 项目55的方法,其中所述毛细管孔腔包含凝结抑制剂。
项目57 项目42至56任一项的方法,包括:在将液体样品引到毛细管孔腔和将至少部分液体样品引入微流体网络的步骤之间,阻止液体样品离开所述毛细管。
项目58 项目57的方法,其中阻止所述液体样品离开毛细管包括增加作用于所述液体样品-气体界面上的压力。
项目59 项目42至58任一项的方法,其中所述微流体网络不支持所述液体样品的毛细流动。
项目60 项目59的方法,其中由第一和第二基板的至少一个所限定的微流体网络的内表面是疏水性的。
项目61 项目42至60任一项的方法,其中所述分析物是微粒。
项目62 项目61的方法,其中所述微粒是细胞。
项目63 项目49的方法,进一步包括:将所述微流装置和光学检测器的至少一个相对于彼此移动,和随后检测指示出液体样品的不同亚群内存在的复合物的量的光信号。
项目64 项目42至63任一项的方法,其中所述毛细管是包括第一和第二开口端的端对端毛细管,毛细管的孔腔包含总容积V,以及引入至少一部分液体样品的步骤包括将液体样品的至少90%引入所述微流体网络中。
项目65 被构造用来执行项目42至64的任一项的装置。
项目66 一种方法,包括:将液体样品引入布置在微流装置的第一基板的内表面与该微流装置的第二基板的内表面之间的微流体网络,所述基板的至少一个是柔性的,所述液体样品包含多个微粒;通过顺序地缩小所述微流体网络内多个位置处所述第一和第二基板的内表面之间的距离,形成包含至少一部分液体样品和光学标记物的混合物;形成多种复合物,每种复合物都包含所述多个微粒之一和至少一种光学标记物;以及检测混合物的亚群内存在的复合物。
项目67 项目66的方法,进一步包括检测混合物的多个不同亚群中的每个亚群内存在的复合物。
项目68 项目66或67的方法,其中所述多个不同亚群的总体积是引入微流装置的液体样品的体积的至少90%。
项目69 项目66至68任一项的方法,包括向微流装置引入总体积V的液体样品,并且其中混合物的总体积是所述体积V的至少90%。
项目70 项目68的方法,包括检测混合物的总体积的至少90%内存在的复合物。
项目71 项目66至70任一项的方法,其中所述微粒是细胞并且所述光学标记物是荧光标记物。
项目72 一种方法,包括:将总体积V的液体样品引入布置在微流装置的第一基板的内表面和该微流装置的第二基板的内表面之间的微流体网络,所述基板的至少一个是柔性的,所述液体样品包含多个微粒;在微流体网络内形成混合物,所述混合物包含液体样品的体积V的至少大约90%和光学标记物;形成多种复合物,每种复合物都包含多个微粒之一和至少一种光学标记物;以及检测混合物的亚群内存在的复合物。
项目73 项目72的方法,其中所述混合物包含液体样品的体积V的至少大约95%。
项目74 项目72或73的方法,进一步包括检测混合物的多个不同亚群内的每个亚群内存在的复合物。
项目75 项目74的方法,其中所述多个不同亚群的总体积是引入微流装置的液体样品的体积的至少90%。
项目76 被构造用来执行项目66至75任一项方法的装置。
其它实施方式在权利要求书的保护范围内。