CN108778507A - 用于侧向流测定装置的空气毛细排放口 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种侧向流诊断测定装置，所述侧向流诊断测定装置由具有顶表面的基底限定，所述顶表面还包括用于接收样品的样品添加区、输送与反应区以及芯吸区。所述样品添加区、所述反应与输送区以及所述芯吸区各自设置在所述基底的所述顶表面上并且流体互连，由此允许沿着至少一个流体流动路径从所述样品添加区向所述芯吸区的侧向毛细流动。所述测定装置还包括相对于所述芯吸区设置的毛细排放口，所述毛细排放口具有形成背压的总长度和横截面积以便控制向所述测定装置施加的样品的流率。

Description

用于侧向流测定装置的空气毛细排放口
相关申请的交叉引用
本申请根据35USC§119和35USC§120的相关部分要求2017年1月27日提交的美国专利申请No.15/417,833和2016年1月29日提交的美国专利申请No.62/289,140的优先权。每份文件的全部内容均以引用方式并入本文。
技术领域
本申请整体涉及侧向流诊断测定装置，并且更具体地涉及为了提高测定灵敏度的目的而包括毛细排放口的侧向流诊断测定装置。
背景技术
侧向流诊断测定装置用于检测患者样本或样品中至少一种特定分析物的存在或不存在。在一些情况下，该装置被构造为生成特定分析物的量的定量量度。例如，本文提及了美国专利No.8,753,585，该专利据此全文以引用方式并入。
侧向流测定装置通常由具有平坦上表面或顶表面的无孔基底限定，该平坦上表面或顶表面具有形成于其上的至少三(3)个主要区，即：(1)样品添加区、(2)输送与检测区以及(3)芯吸区。样品添加区通常设置在测定装置的一端处并且被构造为接收样品或样本。其中发生测定所需的反应的输送与反应区通常设置在测定装置上的中间位置处。最后，提供滴注所接收的样品的毛细流动的大部分介质的芯吸区通常位于与样品添加区相对的测定装置的一端处。上述区均彼此流体联接并且限定至少一个流体流动路径。
在典型侧向流测定装置中，通过由芯吸区限定的体积来准确地确定测定装置的容量。当过量添加样品时，由于测定装置的无孔结构界限分明且可再现，接受该测定的体积将始终相同。继而可通过适当选择基本上毛细的介质的尺寸、介质的物理特性以及通过调节介质的化学、生物或物理特性(例如通过在介质上涂布合适的化合物)来影响和控制样品流率。在一些构型中，还可通过选择用于覆盖装置芯吸区的亲水带并且调节其特性来调节流率。
一旦已设定现有侧向流测定装置的上述物理结构，该装置就出现的一个问题是，样品或样本的物理特性(诸如粘度或密度)对确定样品或样本流率有很大影响。该影响意味着对于不同类型的样品或样本(例如，与尿液截然不同的血液)而言，必须设计单独侧向流装置的完全不同物理布局以便产生得到足够灵敏度的样品或样本流率。样品或样本流率决定反应时间量，并且一般来讲，反应时间越长，测定的灵敏度越大。
从而由于反应时间不同，上述效应可能导致测定结果的更大不精确性。因此，本领域一般需要提供更能够标准化的改进侧向流测定装置。
发明内容
本申请提供了现有侧向流测定装置的修改形式，使得该装置的物理布局可有效地标准化并且因此可使用其他装置来调节流过该装置的样品或样本的流率，从而提高该测定的灵敏度。根据一种型式，提供了可配置的蜿蜒或曲折毛细排放口，其形成作用于进入的样品或样本的背压，从而限制侧向流测定装置中的空气的逸出，随后控制样品或样本流率。
毛细排放口的提供允许样品或样本粘度或密度(或样本或样品的其他物理特性)的变化，从而对侧向流测定装置中的样品或样本的流率具有最小影响。即，蜿蜒毛细排放口的实现超过了测定装置的关键流动区域中的粘度或流率的影响，从而使得样品或样本流率的变化显著减小并且测定灵敏度提高。
根据一个方面，描述了侧向流诊断测定装置，该侧向流诊断测定装置包括具有顶表面的无孔基底、用于接收液体样品的样品添加区、输送与反应区以及芯吸区。样品添加区、输送与反应区以及芯吸区各自设置在基底的顶表面上，并且彼此流体互连，由此允许液体样品沿着至少一个流体流动路径从样品添加区向芯吸区的侧向毛细流动。本文所述的测定装置还包括相对于芯吸区设置的毛细排放口，该毛细排放口具有形成背压的总长度和横截面以便控制向测定装置施加的样品的流率。
在一种型式中，毛细排放口可由管状横截面限定，该管状横截面部分地由覆盖芯吸区以及毛细排放口的亲水层描述，后者延伸到测定装置的端部以便允许空气释放到大气环境。
在至少一种型式中，包括测定装置的流体流动路径的芯吸区的至少一部分可包括形成在基底的顶表面内的多个突出部。这些突出部在其高度和横截面以及其中心至中心间距方面尺寸可被设定为引起所施加的液体样品向芯吸区的自发毛细流动。
根据另一个方面，描述了用于控制侧向流诊断测定装置的流率的方法，该方法包括以下步骤：提供基底，在基底的顶表面上提供流体流动路径，该流体流动路径包括与一端相邻的芯吸区以及从芯吸区的一端延伸的毛细排放口，该排放口由允许形成背压的横截面和长度限定以便控制测定装置中的样品流动。
毛细排放口可被构造为使测定装置标准化。
另外，测定装置还可包括允许亲水覆盖件的长度和设置的至少一个特征以便改变毛细排放口的长度。该至少一个特征将允许开发者为不同流体类型选择适当的毛细排放口，或特别地“微调”测定装置的阻尼特性。在一种型式中，所述至少一个特征是设置在该装置上的对齐标记。
根据应结合附图阅读的以下具体实施方式，其他特征和优点将显而易见。
附图说明
图1是已知的侧向流诊断测定装置的透视俯视平面图；
图2是另一个已知的侧向流诊断测定装置的俯视平面图；
图3是图2的侧向流诊断测定装置的端部的放大俯视平面图；
图4是根据本发明的实施方案制备的侧向流诊断测定装置的一部分的俯视平面图，该部分包括根据一种型式制备的毛细排放口；
图5是侧向流测定装置的芯吸区中的样品的弯液面的示意性表示；
图6根据该装置的设计描绘了可为空气毛细排放口(诸如图4中所描绘的毛细排放口)提供的各种横截面构型；并且
图7是侧向流测定装置的端部的俯视平面图，该端部具有用于调节毛细排放口的长度并调节测定装置的阻尼特性的至少一个特征。
具体实施方式
下面描述了根据至少一个所述实施方案的被构造有毛细排放口的侧向流诊断测定装置的实施方案。对于本领域人员将显而易见的是，本领域中具备足够技能的人员可设想该设计的其他变型形式和修改形式。
出于本讨论的目的，术语“样品”或“样本”是指一定体积的液体、溶液或悬浮液，其旨在接受其任何特性的定性或定量确定，诸如分析物的存在或不存在、分析物的浓度或其他确定。样品或样本可为取自生物体(诸如哺乳动物，优选人)的样品或样本；或取自生物圈，诸如水样品或流出物；或取自技术、化学或生物过程，诸如制造过程，例如，药物、食物、饲料的生产、或饮用水的纯化或废物流出物的处理。样品或样本可照此或在合适的预处理(诸如均质化、超声处理、过滤、沉降、离心、热处理等)之后接受定性或定量确定。
术语“分析物”是指可定量地或定性地测量的任何物质。例如，可由光学方法确定分析物的存在。
出于本讨论的目的，术语“侧向流装置”、“侧向流测定装置”和“侧向流诊断测定装置”旨在同义地使用，并且是指采用在样品的侧向方向上沿着限定的流体流动路径的流体流动(诸如毛细流动)的装置，该样品发生反应并且具有可检测的关注分析物。
术语“测定”是指所测量的分析物的定性或定量报告结果。
术语“液压半径”是指圆形或非圆形(管状)横截面的导管或排放口的表征，其中液压半径被限定为导管或排放口的横截面积除以横截面的周长。在本文具体描述的实施方案中，导管的横截面为圆形，但在该定义及下面的描述下，横截面的范围不必如此限制。
术语“区域”和“区”在本文同义地使用，并且是指旨在用于特定功能的所述侧向流测定装置的一部分。例如，侧向流测定装置可尤其包括样品添加区域或区、反应或输送区域或区以及芯吸区域或区。
出于本讨论的目的，术语“远侧”和“近侧”是指侧向流测定装置的相对的相应端部，并且进一步结合附图用于限定参考系，以便描述侧向流测定装置的各种部件。
首先，作为背景知识，目前在医疗诊断领域中发现了若干种形式的测定装置，其用于通过以下方式确定体液样品(诸如全血)的特定分析物：使流体样品与至少一种试剂反应，然后确定关注分析物或标记物。例如，参见图1，示出了已知的侧向流测定装置1，该侧向流测定装置由基底6限定，该基底基本上平坦并且进一步由上表面或顶表面7限定，该基底形成支撑件。多个突出部12从顶表面7向上延伸。这些突出部12彼此以预定间隔关系设置，并且尺寸被设定为引起作用于测定装置1中所引入的液体样品的侧向毛细力。测定装置1进一步由沿着至少一个流体流动路径线性地设置的多个区域或区限定。更具体地讲，测定装置1包括与至少一个试剂区3相邻的样品添加区2，该试剂区3具有检测材料(未示出)，诸如涂布、浸渍或以其他方式施加或沉积到突出部12上的检测缀合物。流动通道4从试剂区3延伸到吸收或芯吸区5，该吸收或芯吸区设置在相对于样品添加区2的流体流动路径的相对端处。根据该设计的每个上述区包括多个突出部12，以便引起流过测定装置1且更具体地沿着限定的流体流动路径的侧向毛细流动。与该侧向流测定装置相关的附加细节可见于美国专利8,025,854B2、WO2003/103835、WO2005/089082、WO2005/118139和WO2006/137785，所有这些专利均全文以引用方式并入本文。
就整体操作而言，最初通过覆盖件(未示出)或通过使用移液管(未示出)或其他分配装置的直接施加来向样品添加区2施加流体样品(诸如全血)，其中基于由所述多个突出部12施加的毛细压力使样品沿着限定的流体流动路径穿过试剂区3移动。样品在遇到试剂区3中的检测材料时(即，在接触时)随之产生可检测信号，诸如视觉上可感知的颜色变化。样品连同逐渐溶解的检测材料一起继续沿着流动通道4中限定的流体流动路径迁移穿过测定装置1，该流动通道具有被构造用于供仪器(诸如扫描荧光计)检测的至少一个预定区域或区，并且其中样品继续沿着流体流动路径移动到吸收区5。在足以填充吸收区5的时间之后，该测定被视为完成并且可在一个或多个预定检测区域处使用检测仪器获得可检测结果。
图2和图3中示出了侧向流测定装置20的另一个示例或型式，该测定装置20包括可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。基底40由顶表面或上表面44限定，该顶表面或上表面进一步由多个分立区或区域限定，所述多个分立区或区域包括样品接收区48、试剂区52和吸收或芯吸区60。根据这种已知的装置设计，每个上述区彼此沿着限定的流体流动路径以线性方式流体连接，该限定的流体流动路径还包括流动通道64，该流动通道可包括至少一个检测区(未示出)并且其中与图1的测定装置1中提供的那些类似的多个突出部(未示出)设置在至少一个区和/或流动通道64内，这些突出部从基底40的上表面44向上延伸，并且其中可在测定装置20的至少一个或所有设置区中提供突出部以促进样品流动。
这些突出部可具有足够的尺寸，以便自发地引起毛细流动，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。根据该设计，限定的流体流动路径由延伸到芯吸区60的样品接收区48形成，并且其中流体流动路径为至少部分开放的。在另一个实施方案中，测定装置20可为完全开放的。所谓“开放”意指不存在保持于将有助于毛细流动的距离处的覆盖件或封盖。因此封盖如果作为流动路径和装置20的物理保护存在，则不会有助于沿着流体流动路径产生的毛细流动。在这种已知的测定装置20中，亲水层70以粘结方式或以其他方式施加到芯吸区60中的突出部的顶部以便增加测定装置20中的流体流动，并且其中在亲水箔层70中进一步限定多个排放口72。亲水层70可包括具有亲水粘合剂的箔或带，和/或可由亲水材料制成。可任选地提供由一系列平行毛细通道组成的流动桥接结构57，以进一步实现经由流动通道64流过亲水层70的外边缘。如先前所述，该装置设计采用开放的侧向流动路径，该开放的侧向流动路径(包括限定的突出部)在以下公布的申请中进一步描述：WO2003/103835；WO2005/089082；WO2005/118139；WO2006/137785；和WO2007/149042以及美国专利申请公布No.2014/0141527A1，每份专利申请均全文以引用方式并入本文。更具体地讲，延伸突出部各自具有高度(H)、直径(D)和突出部(t1,t2)之间的一个或多个距离，使得可实现所施加的流体(诸如血浆，优选人血浆)的侧向毛细流动。这些后面的关系进一步在美国专利申请公布No.2006/0285996中讨论，该美国专利申请公布全文以引用方式并入本文。
在使用中，测定装置20以与测定装置1(图1)类似的方式操作，其中将样品施加到样品接收区48，该样品接收区使样品在毛细力下移动到含有所沉积的检测材料的试剂区52。在被样品润湿时，检测材料可根据测定的类型(例如，竞争性、夹心等)与样品反应并溶解，从而产生视觉上可感知的(有色)信号。样品和所溶解的检测材料经由突出部在毛细力下沿着跟随流动通道64的限定的流体流动路径前进，并进入芯吸区60中。当芯吸区60充满流体时，该测定被视为完成并且可由检测仪器(例如，荧光计)获取相对于流动通道64和至少一个检测区56的测定结果。本文所述装置的流动路径是基本线性的，但可进一步由弯曲的或其他合适形状的构型限定，如美国专利申请公布No.2016/0041163中以举例的方式所述，该专利申请公布的全部内容以引用方式并入本文。
根据至少一种型式，芯吸区60可包括这样的突出部，与装置20的其他区域中提供的其他突出部相比，该突出部在宽度和相对间距方面更小，以便提供更大的毛细力。突出部的形成和设计以及与本文所述侧向流测定装置20相关的附加细节在美国专利No.8,753,585、8,025,854、8,759,1 15、美国专利申请公布No.2006/0285996和2014/0134653中更详细描述，每一份专利均全文以引用方式并入本文。
如上所述，亲水层70的亲水性改善了向芯吸区60中的毛细流动，而且为其提供了覆盖件。至少一个排放口72设置或定位在芯吸区60的终点附近，使得样品或样本流动不受到空气背压阻碍。虽然图1和图2中示出了三(3)个排放口72，但可适当地改变排放口的数量。另外，测定装置20的顶表面40可包括至少一个特征78(图2)，以有助于亲水层70的边缘的定位
更具体地讲，根据这个所描绘的示例，通往大气环境的排放口72超过芯吸区60的终点，并且在添加样品或样本(未示出)后液流沿着限定的流体流动路径或通道64从样品添加区48行进到芯吸区60时，允许空气逸出。排放口72根据这个所描绘的型式被设计为允许空气从装置20自身逸出，其中测定装置20依赖于流率，而流率取决于装置的物理特性和样品或样本的物理特性两者以及其他主要因素。
使用上述测定装置设计时造成了某些缺点。首先，测定装置40仅可用于一种样品或样本类型，例如血液、尿液或其他体液。其次，样品或样本流率根据样品或样本的物理特性(即，粘度、密度)而变化，这可引起样品或样本流率的很大变化。样品或样本流率变化是不可取的，因为该变化会导致可变的(不恒定的)反应时间，从而可影响测定分析结果。
参见图4，根据本发明实施方案制备的侧向流诊断测定装置100被设计为根据图2和图3的装置设计的修改形式，并且更具体地修改图3所示的测定装置的端部。因此，装置100类似地由具有基本上平坦的顶表面118的基底114限定，在该顶表面上单独地形成了样品添加区、反应或输送区和芯吸区130。然而，将显而易见的是，本文所述的测定装置100是一个特定示例。即，本发明可用于任何这样的测定装置，其依赖于在分立区之间的限定的流动路径上发生的侧向流体流动来确定至少一种分析物的存在或浓度。出于本讨论的目的，虽然该视图中未示出样品添加区和反应或输送区，但它们旨在与前述区类似(如果不相同的话)，其中上述区被流体连接以限定流体流动路径，并且还可包括桥接结构129以有助于样品向芯吸区130中的流动。
如先前所述，出于该特定构造的目的，测定装置100的基底114由无孔材料(诸如塑料)制成，其中样品添加区在测定装置100的一端(例如，近端)处形成。反应或输送区提供于本文所述测定装置100的中间部分处，并且芯吸区130相对于与样品添加区相对的装置的一端(例如，远端)设置。另外，亲水层138以粘结方式或以其他方式附接以便覆盖整个芯吸区130以及芯吸区130的周边环绕部分。根据一个示例，多个突出部或微柱(诸如图1所示)可提供于基底114的顶表面118中，并且更具体地提供于限定流体流动路径的每个区中。这些突出部可被限定为具有一定尺寸(高度和宽度)以及中心至中心间距，以便自发地引起侧向毛细流动，而无需外力或覆盖件或封盖。此外，可改变突出部的尺寸以便改变测定装置100中的毛细流动程度。与突出部相关的更具体细节提供于美国专利No.8,753,585、8,025,854、8,759,1 15、美国专利申请公布No.2006/0285996和2014/0134653中，这些专利此前均全文以引用方式并入。
仍然参见图4，根据该实施方案，多个排放口140以间隔关系设置在芯吸区130的终点处，每个排放口140通过一系列排放口通道144彼此互连，这些排放口通道在芯吸区130的远端与毛细排放口150的入口端口148之间延伸，排放口通道144合并到该入口端口中。如本文所讨论，该系列排放口通道144被限定为具有足够大的横截面以便不形成背压，但尺寸足够大以形成任选歧管，该歧管有助于去除所捕集的空气，然后将所捕集的空气传输到毛细空气排放口150。虽然该构型将排放口通道144描绘为互连的，但排放口140可单独且独立地设置以便连接到毛细空气排放口150。
位于测定装置100的远端与芯吸区130的远端之间的是毛细空气排放口150，该毛细空气排放口由管状或其他合适的横截面以及在入口端口148与出口端口158之间延伸的总长度限定，该横截面和总长度形成作用于向测定装置100添加的样品的流动的背压。
毛细空气排放口150由根据该实施方案的蜿蜒构型限定，当在毛细排放口150的入口端口152与出口端口158之间延伸时，该蜿蜒构型具有以往返方式沿基本上横向于流体流动路径127的方向延伸的一系列曲折拐弯或弯曲156。出口端口158从测定装置100的远端延伸到大气环境，并且超过由周边层138覆盖的芯吸区130的周边部分。根据该所述型式，排放口150由总共八(8)个弯曲156限定，但将显而易见的是，只要形成了排放口的足够总长度，就可改变该参数。
仍然参见图4，如此前所述，每个现有排放口140由排放口通道144连在一起，这些排放口通道具有足够的横截面积以便在流体进入芯吸区130中时不形成任何显著的背压。横截面较大的排放口通道144连接到具有显著长度的横截面积小得多的通道，后者形成毛细空气排放口150。根据本发明的毛细空气排放口150的较长总长度和较小横截面积旨在当样品流体流入芯吸区130中时形成相当大的压力，以抵消驱动该流动的毛细压力，从而使该流动减慢。亲水层138提供毛细排放口150以及任选歧管的连接排放口通道144的“封盖”或第4壁。限定的毛细空气排放口150的出口端口158从亲水层138下面露出，从而为排放口150提供通往大气环境的出口点。
可由图5所示的系统针对本文所述毛细排放口的尺寸设定建立模型，其中描绘了由该装置、更特别是在芯吸区130中输送的样品流体的弯液面139。首先，样品流体填充通常排放式的管所需的时间可表示如下：
其中t是以秒表示的时间，Vwz是芯吸区的体积，并且Q是进入本文所述测定装置100的芯吸区的流体的平均体积流率。进入芯吸区130中的平均体积流率可表示如下：
其中pcap是将流体拉引到芯吸区中的毛细压力，pback是由芯吸区中流过毛细管的空气生成的背压，并且μ是样品流体粘度。C1是常数。
对于流过具有恒定横截面的宽、薄且长的矩形管或通道的层流而言，体积流率可估计如下：
其中w是通道的宽度，h是高度(薄尺寸)，l是管长度，μ是流体粘度(空气)，并且Δp是流过管的压降。通过重排(3)，我们得到：
将方程(4)代入方程(2)并化简，我们得到：
可通过检查芯吸区130中的亲水层138(图4)与芯吸区的底层118之间的样品流体弯液面形状139来估计Pcap。图5描绘了用于特定测定装置的芯吸区130中的样品(血清)的弯液面139。通过分析该几何形状，可算出血清样品的弯液面的曲率半径为54.9μm。如从Physiol,Res.56(Suppl.1)；S93-S98,2007,Temperature Dependence of Blood SurfaceTension,J.Rosina,et al(《生理学研究》，第56卷(增刊1)，第S93-S98页，2007年，血液表面张力的温度依赖性，J.Rosina等人)获知，计算随温度变化的血清表面张力的方程可提供为：
σt＝(-0.368t+66.072)×10-3N/m (6)
如果t＝25℃，则σ血清＝0.0569N/m。若使用杨氏-拉普拉斯方程，则毛细压力可计算为：
根据经验，可表明所得4.17”的H2O毛细压力与预先形成的经验结果非常相符，这证实芯吸区能够容易地在自身中充满竖直取向的芯片(略小于2”的H2O压力)。
可使用一些初始假设来计算方程2中的常数C1的值。在该示例中，具有7μl(7×l0- 9m3)芯吸区体积的装置基底在240秒(4分钟)内充满流体粘度为1.6cP(0.0016Ns/m2)的血清。该特定装置具有较大的芯吸区排放口，因此pback＝0
根据出于解释目的的一个示例，毛细排放口将被设计成将需要从4分钟(即，上述240秒)到10分钟(即，600秒)的芯吸区填充时间。期望实现该目标以便提高测定灵敏度以及可向测定装置添加洗涤流体的洗涤操作的效率。假定毛细排放口被形成(被蚀刻)为具有与装置芯吸区中形成的突出部一样深的深度(74μm＝w)，并且假定毛细排放口为10μm高(h)，则可合并方程(1)和(5)，得到：
l＝0.0179m＝17.9mm (11)
因此，长度为17.9mm、高度为10μm且宽度为74μm的矩形毛细排放口将限定的芯吸区的填充时间从约4分钟改变为约10分钟。
如果遇到血清粘度为2cp而非1.6cp(平均)的样品，则标准排放口设计将具有如下芯吸区填充时间：
t＝4分钟*(2/l.6)＝5分钟 (12)
这是与平均样品相比填充时间的25％增加。
可通过使用方程9并且代入粘度的新值(2cp)求解t(时间)来计算毛细排放式设计的对应变化。通过这种代入，算出芯吸区填充时间为660秒。因此该变化提供了所得的与平均样品相比填充时间的10％增加。因此，提高了流动时间对样品粘度的敏感度。实际上，越多的阻尼(如毛细排放口所形成)驱动总时间填充芯吸区，流体粘度对流动的影响就越小。另外，样品粘度控制方案和排放口毛细控制方案两者的流率曲线的斜率均低于交替控制机制，这意味着因粘度效应引起的样品或样本流率的变化已最小化。
上述毛细排放口的横截面为管状的(圆形的)。然而，应当指出的是，其他多边形形状可用于排放口的可用横截面，包括但不限于三角形、四边形以及其他规则和不规则多边形中的那些，如以举例方式在根据图6描绘的各种所描绘的型式中示出。多种所提供的横截面比通过注射成型制造的装置的情况下的其他横截面更优选。在后一情况下，某些所描绘的几何形状(即，横截面303、304、305、306和310)将使得模制的装置可在制成的部件中产生底切，从而造成该部件可粘在模具上的问题。
有利地，操纵毛细管(导管或排放口)的参数允许侧向流测定装置的样品添加区、输送与反应区和芯吸区的物理构型对于不同分析测试以及对于多种不同样品或样本流体保持固定。例如，参照图7，可使用基底的顶表面上提供的对齐特征164来改变亲水层138的位置。如本文所述，使亲水覆盖件138的边缘向内定位可使出口端口158移位到更靠近入口端口148的大气环境，由此缩短毛细排放口150的有效长度。任选地，测定装置可被构造有若干组的这些对齐或定位特征164，以便改变毛细排放口150的长度，而不是必须为侧向流测定装置100重新设计新基底。如图所示，可提供附加排放口接合部168，其在毛细排放口150与对齐特征164之间延伸。
对于本领域技术人员将显而易见的是，可对本文所述测定装置作出各种修改和变化，这些修改和变化被以下权利要求书覆盖。

Claims (18)

1.一种侧向流测定装置，包括：
基底，所述基底具有顶表面；
液体样品添加区，所述液体样品添加区用于接收样品；
输送与反应区；
芯吸区，所述液体样品添加区、所述输送与反应区和所述芯吸区各自形成在所述基底的所述顶表面中并且流体互连，以限定从所述液体样品添加区延伸到所述芯吸区的至少一个流体流动路径；和
毛细排放口，所述毛细排放口相对于所述芯吸区设置，所述毛细排放口具有形成背压的总长度和横截面积以便控制向所述测定装置施加的样品的流率。
2.根据权利要求1所述的测定装置，其中所述毛细排放口的横截面为圆形的。
3.根据权利要求1所述的测定装置，其中所述毛细排放口的横截面为圆形或多边形中的一者。
4.根据权利要求3所述的测定装置，其中所述毛细排放口的横截面为规则或不规则多边形中的一者。
5.根据权利要求1所述的测定装置，包括覆盖所述芯吸区和所述毛细排放口的亲水层。
6.根据权利要求1所述的测定装置，其中所述毛细排放口由一系列弯曲限定，所述一系列弯曲基本上横向于进入所述芯吸区的所述流体流动路径。
7.根据权利要求5所述的测定装置，其中所述芯吸区包括多个排放口通道，所述多个排放口通道设置在所述毛细排放口与所述芯吸区之间并且与之流体连接，所述多个排放口通道具有足够大的横截面以便不形成背压，并且形成歧管。
8.根据权利要求5所述的测定装置，还包括用于对齐所述亲水层的边缘的至少一个特征。
9.根据权利要求8所述的测定装置，包括间隔开的对齐特征以使所述毛细排放口的长度能够被调节。
10.一种用于控制侧向流诊断测定装置的流率的方法，所述方法包括以下步骤：
提供基底；
在所述基底的顶表面上提供流体流动路径，所述流体流动路径在所述流体流动路径的相对两端处包括样品添加区和芯吸区；以及
在所述芯吸区的所述端部处提供毛细排放口，所述毛细排放口具有在所施加的样品上形成背压的长度和横截面积以便控制所述所施加的样品的流率。
11.根据权利要求10所述的方法，包括将亲水覆盖件设置在所述芯吸区和所述毛细排放口上方。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述芯吸区包括多个突出部，所述多个突出部间隔开并且尺寸被设定为引起毛细流动。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述排放口包括多个弯曲，所述多个弯曲横向于进入所述芯吸区的所述流体流动路径延伸。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述毛细排放口的长度为可配置的，以沿着所述测定装置的所述流体流动路径改变流率。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括所述芯吸区的远端中限定的多个排放口，所述多个排放口互连并且流体连接到所述毛细排放口的入口端口。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述多个排放口彼此通过一系列排放口通道连接，所述排放口通道由显著大于所述毛细排放口的横截面限定，所述排放口和所述排放口通道形成歧管。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括使用所述装置上提供的对齐特征来对齐所述亲水覆盖件的边缘。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括提供多个所述对齐特征以使不同尺寸的亲水覆盖件能够设置在所述装置上，从而控制所述毛细排放口的长度。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019071240A1 (en) 2017-10-06 2019-04-11 The Research Foundation For The State University For The State Of New York AQUEOUS AND NONAQUEOUS SELECTIVE OPTICAL DETECTION OF FREE SULPHITES
JP6950956B2 (ja) * 2017-12-28 2021-10-13 国立研究開発法人産業技術総合研究所 アッセイ装置
EP3822634A1 (en) * 2019-11-14 2021-05-19 Apex Biotechnology Corporation Biosensor strip and method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003103835A1 (en) * 2002-06-07 2003-12-18 Åmic AB Micro fluidic structures
CN102084238A (zh) * 2008-05-05 2011-06-01 洛斯阿拉莫斯国家安全有限责任公司 基于高度简化的侧向流动的核酸样品制备和被动流体流动控制
CN102620959A (zh) * 2002-12-26 2012-08-01 梅索磅秤技术有限公司 检定盒及其使用方法
CN103217519A (zh) * 2012-01-20 2013-07-24 奥索临床诊断有限公司 具有多个试剂池的测定装置
US20140141527A1 (en) * 2012-11-15 2014-05-22 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Quality/process control of a lateral flow assay device based on flow monitoring
WO2016014905A1 (en) * 2014-07-24 2016-01-28 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Point of care analytical processing system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE0400662D0 (sv) 2004-03-24 2004-03-24 Aamic Ab Assay device and method
SE527036C2 (sv) 2004-06-02 2005-12-13 Aamic Ab Analysanordning med reglerat flöde och motsvarande förfarande
SE0501418L (sv) 2005-06-20 2006-09-26 Aamic Ab Metod och medel för att åstadkomma vätsketransport
SE531948C2 (sv) 2006-06-20 2009-09-15 Aamic Ab Analysanordning för vätskeprover innefattande filter i direkt kontakt med projektioner
CA2654931C (en) 2006-06-20 2015-05-19 Amic Ab Assay device and method with improved control functions
CN104937418B (zh) 2012-11-15 2019-08-23 奥索临床诊断有限公司 使用反应时间的校准分析
US10073091B2 (en) 2014-08-08 2018-09-11 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Lateral flow assay device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003103835A1 (en) * 2002-06-07 2003-12-18 Åmic AB Micro fluidic structures
CN102620959A (zh) * 2002-12-26 2012-08-01 梅索磅秤技术有限公司 检定盒及其使用方法
CN102084238A (zh) * 2008-05-05 2011-06-01 洛斯阿拉莫斯国家安全有限责任公司 基于高度简化的侧向流动的核酸样品制备和被动流体流动控制
CN103217519A (zh) * 2012-01-20 2013-07-24 奥索临床诊断有限公司 具有多个试剂池的测定装置
US20140141527A1 (en) * 2012-11-15 2014-05-22 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Quality/process control of a lateral flow assay device based on flow monitoring
WO2016014905A1 (en) * 2014-07-24 2016-01-28 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Point of care analytical processing system

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