CN108348913A - 侧向流测定装置和方法 - Google Patents

Abstract

该申请公开了通过免疫测定法或免疫色谱测定法来快速收集和测试化学或生化样品的侧向流测定方法和装置，以及该装置或方法用于诊断受试者体内疾病或病症的用途。该装置包括流体样品收集器和测试条，用于收集流体样品并以半定量或定量方式检测其中的生物分析物。

Description

侧向流测定装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月26日提交的美国临时申请第62/246,588号的优先权。将该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及侧向流测定方法和装置，用于通过免疫测定法或免疫色谱测定法来快速收集和测试化学或生化样品。

背景技术

数十年前就出现了基于免疫测定或免疫色谱测定的侧向流测定法或简单测试条检测法，主要是基于使用一系列的毛细管膜(如，多孔纸片或烧结的聚合物片)来收集和测试样品。

侧向流检测法具有以下优点：其形式是用户友好的，获得检测结果的时间较短，在广泛的气候条件下长期稳定，以及制造成本相对较低。侧向流检测法的这些特征使其非常适用于家庭检测、快速定点照护检测和各种环境和农业分析物的现场检测等应用。

目前采用两种主要的方法对样品进行侧向流检测。第一种方法涉及通过塑料壳体上样品膜上方的开口将样品直接施加到样品膜上。第二种方法是样品膜通过塑料壳体末端的小开口延伸在塑料壳体外。将流体样品收集在一个较小的容器中。通过将延伸的样品膜合并到样品液体中，凭毛细作用力将样品吸入到样品膜中。

这两种样品收集方法都存在一些缺点。对于第一种方法，难以控制施加到样品膜上的样品量，因此通常需要精确的移液器以将一定量的样品施加到样品膜上。对于第二种方法，收集的样品量取决于：1)延伸的样品膜插入至流体样品的时间，和2)延伸的样品膜合并到样品液位的深度，因此导致所收集的样品量不准确。

尽管最近已有一些出版物公开了一些收集样品的设计和新进展(例如，参见B.O'Farrell，Topics in Companion An Med，2016年)，通过引用将其全部内容并入本文，然而它们不是结构复杂就是操作复杂，导致成本较高。

发明内容

本发明提供了用于样品收集和侧向流测定的新装置和新方法，该装置和方法可以克服上述缺点，并提高侧向流测定法的效率和准确度。

在一个实施例中，本发明提供了一种侧向流测定装置，其包括测试条和样品收集器。测试条包括顶部壳体、底部壳体和一系列的毛细管膜，其中毛细管膜包括样品膜、偶联膜、检测膜和吸收膜。顶部壳体和底部壳体提供了将该系列的毛细管膜容纳在内部位置的腔室。

在一些实施例中，顶部壳体包括开口，用于提供以检测检测膜上的反应结果的窗口。在一些实施例中，壳体两侧上的凹部提供了用于印刷或贴附条形码或QR码的位置、和/或检测窗口的位置。条形码或QR码可以位于顶部壳体或位于底部壳体。在一些实施例中，作为顶部壳体的向上延伸部分的孔容纳有样品收集器的垫。

在一些实施例中，顶部壳体的前部包括可倾斜打开的盖子，其允许样品收集器在其关闭位置处被覆盖，并且允许样品收集器在其打开位置处滑出。在一些实施例中，在盖子的内侧具有一个或多个凸起结构，用于将样品收集垫向下按压以接触底部壳体上的样品垫，使得将浸在样品垫中的含水样品转移至样品膜。

在另一个实施例中，位于检测窗口下方和检测膜顶部的至少一个滑动门防止在样品收集期间使检测膜受潮和受到污染。在一个实施例中，在检测之前，可以手动或通过阅读器上的机构将滑动门滑动到另一侧，其允许读取检测膜上的结果。

本文所述的侧向流测定方法和装置可以用于精确地收集一定量的样品而不需要使用昂贵的实验室移液器。可以使用样品收集器来吸入一定量的任何流体样品，并将其转移到侧向流装置中的样品膜上。该装置适用于以定量或半定量测量进行侧向流测定。因此，在另一方面，本发明还提供了受试者体内疾病或病症的诊断方法，通过使用侧向流测定装置或方法进行。

通过以下附图、详细描述和权利要求可以更好地理解本发明的这些优点和其它方面。

附图说明

图1示出了显示由测试条和样品收集器组成的侧向流测定装置的实施例的说明图。

图2示出了图1中的测试条的俯视图。

图3示出了图1中的测试条的截面图。

图4示出了显示图1的样品收集器的说明图。

图5示出了由两个测试条和样品收集器组成的侧向流测定装置的另一个实施例的说明图。

图6示出了显示图5中给出的实施例的说明图。

图7示出了图6中所示的实施例的截面图。

图8示出了图5所示的实施例的另一个说明图。

图9和图10是图5示出的实施例的说明图。

具体实施方式

本申请公开了用于收集和分析化学或生物样品的侧向流测定装置和方法，和这些装置或方法在诊断受试者体内疾病或病症中的用途。

在一个方面，本申请公开了通过免疫测定法或免疫色谱测定法来快速收集和测试化学或生化样品的侧向流测定装置，包括：

1)具有底部壳体、顶部壳体和一系列的毛细管膜的测试条；和

2)一个或多个样品收集器，每个收集器都具有样品收集垫。

在一个实施例中，在装置的顶部壳体或底部壳体上印刷或贴附有条形码或QR码，该条形码或QR码对测试条提供唯一的使用代码。

在另一个实施例中，该系列的毛细管膜包括样品膜、偶联膜、检测膜和吸收膜。

在另一个实施例中，该装置包括一套、两套或三套该系列的毛细管膜，每套该系列的毛细管膜包括样品膜、偶联膜、检测膜和吸收膜。

在另一个实施例中，延伸孔位于顶部壳体上，以容纳样品收集器的样品收集垫。

在另一个实施例中，在顶部壳体上安装有一个或多个延伸孔以容纳用于收集多个样品的两个或更多个样品收集垫。

在另一个实施例中，在延伸腔室的底部安装有过滤垫，用于过滤样品溶液并将样品溶液从样品收集器转移至样品膜。

在另一个实施例中，样品收集器上的样品收集垫是由棉、海绵、玻璃纤维或其它材料制成的膜。

在另一方面，本申请公开了通过免疫测定法或免疫色谱测定法收集和测试化学或生化样品的侧向流测定装置，包括：

1)具有底部壳体、顶部壳体、盖子和一系列的毛细管膜的测试条；和

2)至少一个包括样品收集垫的样品收集器；

3)至少一个带滑动门的检测窗口。

在一个实施例中，该系列的毛细管膜由样品膜、偶联膜、检测膜和吸收膜组成。

在另一个实施例中，装置包括两套或更多套该系列的毛细管膜，每套该系列的毛细管膜包括样品膜、偶联膜、检测膜和吸收膜。

在另一个实施例中，在顶部壳体的前部安装有可倾斜打开的盖子，其允许样品收集器在其关闭位置处被覆盖，并且允许样品收集器在其打开位置处滑出。

在另一个实施例中，在盖子的内侧安装有一个或多个凸起结构，用于将样品收集垫向下按压以接触底部壳体上的样品垫。

在另一个实施例中，样品收集器上的样品收集垫是由棉、海绵、玻璃纤维或其它材料制成的膜。

在另一个实施例中，在检测窗口下方和检测膜的顶部安装有至少一个滑动门。

在另一方面，本申请公开了收集和测定来自受试者的生物样品的方法，包括使用根据本文公开的任何实施例的装置。

在一个实施例中，生物样品可以是从受试者预先收集的体外样品。

在另一个实施例中，生物样品可以是使用该装置直接从受试者的身体部位收集的体内样品。

在另一个实施例中，受试者是哺乳动物。

在另一个实施例中，受试者是人类。

在另一方面，本申请公开了用于确定受试者体内疾病或病症的诊断方法，包括使用根据本文公开的任何实施例的侧向流测定装置来收集和/或测定来自受试者的生物样品。

定义

在下文中所使用的术语“膜”是指由主要疏水性或亲水性材料(如硝酸纤维素、醋酸纤维素或玻璃纤维)制成的片材。该膜提供毛细作用力以将化学或生物流体从样品膜流经偶联膜、检测膜到达吸收膜。

术语“微球体”是指干燥形式的生物活性颗粒，如金、荧光或磁性所标记的颗粒的胶乳和纳米颗粒，使元素、化合物和/或分子保持在液体状态、固体状态、或半固体凝胶状态。有多种尺寸和聚合物可供选择。通常在引入样品后，与抗体或抗原缀合的微球体沿着膜迁移。

生物样品是存在于受试者体内的任何流体样品，可以直接通过样品收集器(特别是如本文所公开的样品收集垫)方便地收集流体样品，包括但不限于血液、唾液、尿液、眼泪、阴道液等。

如在本文中所使用的，术语“受试者”是指哺乳动物，优选人类。

这些膜中的每一个都提供了毛细作用力以将化学或生物流体从样品膜流经偶联膜、检测膜到达吸收膜。样品膜起海绵的作用，并保存样品流体。一旦浸透，流体迁移至具有微球体的偶联膜上，其中微球体是干燥形式的生物活性颗粒，如金、荧光或磁性所标记的颗粒的胶乳和纳米颗粒。在样品流体溶解偶联膜上的干燥生物活性颗粒并流经该多孔结构时，在样品中的目标分子(例如，抗原)与其固定在偶联膜上颗粒表面的反应配偶体(例如，抗体)之间发生化学反应。在该体系中，分析物在进一步迁移通过检测膜时与颗粒结合。在检测膜上，存在可能固定有其它分子的一个或多个区域。在样品-偶联物流体到达该区域时，根据分析物和固定化分子的特异性，该分析物可能会与固定化分子结合或可能不与固定化分子结合。通常存在至少两个以下区域：捕获任何颗粒并由此显示反应条件和分析良好的区域(对照)，包含特定捕获分子的区域，该特定捕获分子仅捕获已经在其上固定有分析物分子的那些颗粒。在通过这些反应区域后，流体进入最后的膜(吸收膜)，它仅仅作为废弃物容器。侧向流测试法可以以竞争性或三明治式测定方式进行操作。

可以以视觉的方式定性地或半定量地检测与检测膜上的固定化分子结合或未结合的分析物。一些目前市场上较常见的侧流测试包括测试怀孕、咽喉炎和衣原体。这些是不需要定量测定的情况的实例。

通常该系列的毛细管膜是非常脆弱的，将其放置在衬垫上以增强强度。塑料壳体是侧向流测试条的外壳。用箔袋密封测试条。可以将干燥剂分开地加入袋中或合并至吸收膜中，其用于在使用前的储存期间保持成分干燥。

图1示出了本文公开的侧向流装置的实施例。参考图1，侧向流装置10由测试条100和样品收集器200组成。图2和图3示出了测试条100的详细组件，并且图4示出了样品收集器的详情。

测试条100包括顶部壳体101、底部壳体115和一系列的毛细管膜。该系列的毛细管膜包括样品膜111、偶联膜112、检测膜113和吸收膜114。顶部壳体101和底部壳体115提供了将该系列的毛细管膜容纳在内部位置的腔室。在顶部壳体101上，存在用于提供以检测检测膜113上的反应结果的窗口的开口102、限定条形码或QR码的位置的凹部104、和由容纳样品收集器200的垫203的向上延伸壳体103形成的孔107。在顶部壳体101和底部壳体115的每个侧壁上，均存在两个凹部105和106，其限定了顶部壳体101的开口102和凹部104的位置。在测试条100插入阅读器以获得检测结果时，两个侧壁上的凹部允许滑动轻触开关给出开口102和凹部104的位置的信号。在来自滑动轻触开关的信号被给出时，可以触发阅读器中的CCD相机拍摄凹部106位置处的条形码或QR码的图片，开口105位置处的检测结果的图片。在顶部壳体101和底部壳体115上，都有将顶部壳体和底部壳体锁定在一起的机构。

延伸孔107容纳样品收集器200的垫203。在单元107的底部具有过滤垫110，其将样品溶液从样品收集器200转移至样品膜111，并且同时阻挡样品溶液中的任何颗粒和/或食物残渣。

样品膜111叠加在偶联膜112上，偶联膜112叠加在检测膜113上，并且吸收膜114叠加在测定垫113上。利用该结构，样品溶液从样品收集器200被吸入到过滤垫110，然后被吸入到样品膜111。通过多孔膜的毛细作用力，样品溶液从样品膜111连续地被吸入到偶联膜112、被吸入到检测膜113、最后被吸入到吸收膜114。

如图4所示的样品收集器200包括处理器201、圆形垫203和垫支架202。在浸入存在目标分析物的液体中时，垫203收集样品。垫203可以由具有任何合适尺寸的棉或纤维素制成，例如，直径为5-10mm且厚度为2-3mm。由于垫203的尺寸是确定的，因此根据其直径和厚度，饱和到收集垫203中的特定体积可以是准确的，多达0.1至0.25毫升。

例如，为了使用本装置进行唾液样品测试，可以将样品收集器200的垫203直接插入至受试者的口中约60秒以收集唾液样品。然后将样品收集器200的棉/纤维素垫203放置于测试条100上的孔107中。通过孔107底部的过滤垫110将唾液样品从垫203吸入至样品膜111。通过膜的毛细作用力，使唾液样品从样品膜111流经偶联膜112和检测膜113运送至吸收膜114。

图5示出了包括集成的样品收集器的侧向流装置的另一个实施例。侧向流装置300包括用于两个测试条的底部壳体306、顶部壳体301、可倾斜打开的盖子303、用于检测窗口304的滑动门305、和样品收集器302。图6、图7和图8示出了测试条、样品收集器302及其使用的详细结构。图9和图10提供了检测窗口304和滑动门305的细节。

图6示出了可倾斜打开的盖子303处于打开状态的侧向流装置300。图7示出了图6中截面A-A'的截面结构。其中一个测试条由样品膜309、偶联膜308、检测膜307和吸收膜(图中未示出)组成，将其放置在底部壳体306上。样品收集器302在其前部由样品收集垫310组成。如图8所示，样品收集器302可以从盖子303的开口滑出。在样品收集垫310被流体样品饱和后，样品收集器302可以滑回至盖子303的壳体内。在关闭盖子303时，将盖子303上的凸起结构311压在浸透的样品收集垫310上，使得流体样品从样品收集垫310转移到样品膜309上。样品收集垫310可以由棉或纤维素制成，其尺寸从8×8mm至12×12mm，厚度为1-3mm。

图9示出了由滑动门305将检测窗口304关闭，其可以防止在样品收集期间使检测膜307和312受潮和受到污染。在检测之前，可以用手或通过阅读器上的机构将滑动门305滑动到另一侧，如图10所示，其允许读取检测膜307和312上的结果。

本文公开的方法和装置相比于现有的侧向流装置的优点包括但不限于：

1)可以方便准确地收集样品；

2)不需要昂贵的液体处理装置(如，移液器)以将样品施加到测试条上；和

3)施加到测试条的样品体积是受控的，并且测量是以定量或半定量的方式。

虽然已经参考了具体实施例描述了本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是对本发明的某些原理和应用的解释说明。在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围下，可以对说明性实施例进行许多修改并且可以设计出其它布置。

Claims (21)

1.一种侧向流测定装置，用于通过免疫测定法或免疫色谱测定法来快速测试化学或生化样品，包括：

1)具有顶部壳体、底部壳体和一系列的毛细管膜的测试条；和

2)一个或多个样品收集器，其中每个所述样品收集器都具有样品收集垫。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述顶部壳体或所述底部壳体上印刷或贴附有条形码或QR码，所述条形码或QR码对所述测试条提供唯一的使用代码。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述系列的毛细管膜包括样品膜、偶联膜、检测膜和吸收膜。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述装置包括一套、两套或三套所述系列的毛细管膜，每套所述系列的毛细管膜包括样品膜、偶联膜、检测膜和吸收膜。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中延伸孔位于所述顶部壳体上以容纳所述样品收集器的所述样品收集垫。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中在所述顶部壳体上安装有两个或更多个延伸孔以容纳用于收集多个样品的两个或更多个所述样品收集垫。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中在延伸腔室的底部安装有过滤垫，用于过滤样品溶液并将所述样品溶液从所述样品收集器转移至所述样品膜。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述样品收集器上的所述样品收集垫是由棉、海绵、玻璃纤维、纤维素或其它材料制成的膜。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述样品收集器上的所述样品收集垫是直径为5-10mm且厚度为2-3mm的膜。

10.一种侧向流测定装置，用于通过免疫测定法或免疫色谱测定法收集和测试化学或生化样品，包括：

1)具有顶部壳体、底部壳体、盖子和一系列的毛细管膜的测试条；和

2)至少一个包括样品收集垫的样品收集器；

3)至少一个带滑动门的检测窗口。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述系列的毛细管膜基本上由样品膜、偶联膜、检测膜和吸收膜组成。

12.根据权利要求10或11所述的装置，包括两套或更多套所述系列的毛细管膜，每套所述系列的毛细管膜包括样品膜、偶联膜、检测膜和吸收膜。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其中在所述顶部壳体的前部安装有可倾斜打开的盖子，其允许所述样品收集器在其关闭位置处被覆盖，并且允许所述样品收集器在其打开位置处滑出。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其中在所述盖子的内侧安装有一个或多个凸起结构，用于将所述样品收集垫向下按压以接触所述底部壳体上的所述样品垫。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的装置，其中所述样品收集器上的所述样品收集垫是由棉、海绵、玻璃纤维、纤维素或其它材料制成的膜。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的装置，其中在所述检测窗口下方和所述检测膜的顶部安装有至少一个滑动门。

17.一种收集和测定来自受试者的生物样品的方法，包括使用根据权利要求1至16中任一项所述的装置。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述生物样品是从所述受试者预先收集的体外样品。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述生物样品是使用所述装置从所述受试者收集的体内样品。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中所述受试者是哺乳动物。

21.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中所述受试者是人类。