CN109073644B - 用于生物分析的测试组件和用于评估这种测试组件的方法 - Google Patents

Abstract

测试组件构造用于特别是针对免疫测定的生物分析。该测试组件包括至少一个用于定量探测物质的测量传感器（M）和至少一个已经限定地用物质加载的参考传感器（R1、R2、R3）。在用于评估测试组件的方法中，读取测量传感器（M）并且以如下方式获得针对浓度、物质的量或质量的测量值：在使用至少一个参考传感器（R1、R2、R3）的读取值的情况下标度至少一个测量传感器（M）的读取值，或者借助将参考传感器（R1、R2、R3）的读取值与参考传感器（R1、R2、R3）的限定的加载关联起来的补偿曲线获得与读取值对应的测量值。

Description

用于生物分析的测试组件和用于评估这种测试组件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于生物分析的测试组件和一种用于评估这种测试组件的方法。

背景技术

生物分析的测试、如借助测试条的妊娠测试或成瘾物质测试典型地仅提供定性的结果，但不提供定量的结果。特别是在面向在相应建立的实验室外的最终用户的测试中，经常没有针对定量分析的明确的参考刻度可供使用。

例如在体液中的成瘾物质的量化也典型地后来在实验室中进行。刚好在成瘾物质的情况下值得期望的是已经能在现场使用中定量地评估的测试组件，例如借助检查时的唾液样本。但尤其基于多个潜在相关的影响参数，使得在现场使用中的定量的测量，如果确实可能的话，在它们的精确度上始终明显落后于实验室测量。

因此与实验室不相关的测试组件经常最多地用作“快速的预测试”。在此典型地将分析物施加到测试条上并且例如观察变色的出现。在这种测试组件中几乎无法实现可定量化。

发明内容

在这个背景下,本发明的任务是,提供经改良的测试组件（Testkit）和用于检测用于生物分析的测量数据的经改良的方法,它们尤其允许了可靠的、定量的测试结果。此外，本发明的任务是，提供用于评估这种测试组件的经改良的方法和用于评估这种测试组件的评估装置。

本发明的任务用带有在本发明中说明的特征的测试组件、带有在本发明中说明的特征的用于检测测量数据的方法以及带有在本发明中说明的特征的用于评估测试组件的方法和带有在本发明中说明的特征的评估装置解决。本发明的优选的扩展设计方案在相关的优选方案、接下来的说明书和附图中说明。

按本发明的测试组件构造用于特别是针对免疫测定的生物分析。按本发明的测试组件具有至少一个用于定量探测物质的测量传感器和至少一个已经限定地用物质加载的参考传感器。“一个或多个参考传感器的限定的加载”指的是用特定的浓度和/或物质的量和/或质量（绝对或相对）进行的加载。“定量探测”相应地指的是探测浓度和/或物质的量和/或质量（绝对或相对）。

本发明的核心思想在于这样的想法：借助一个或多个参考传感器直接到测试组件本身中实施参考刻度，从而参考刻度始终考虑到了对测试组件以及因此对测量传感器的外部的影响。温度影响例如均匀地作用到一个或多个参考传感器和测量传感器上。此外，传感器和必要时沉积在其上的有待测量的物质在按本发明的测试组件中均匀地老化，从而由此产生的偏差同时影响了并且因此始终补偿测量传感器以及一个或多个参考传感器。

按本发明的测试组件优选具有至少两个、优选至少三个或更多个参考传感器。参考传感器被适当地彼此不同地用物质加载。以这种方式可以借助补偿计算获得针对测量传感器的读取值的特别宽广的参考刻度。

在按本发明的测试组件的一种特别优选的扩展设计方案中，一个或多个参考传感器和/或一个或多个测量传感器用声谐振器、特别是FBAR形成。

刚好用声谐振器、特别是用FBAR形成的传感器阵列可以极为敏感地探测目标分子。FBAR是小型化的声谐振器，它们的谐振频率可以通过分子在它们的表面上的沉积而高度敏感地失谐。通过合适的功能化可以在此选择性地结合以及因此有针对性地检出目标分子。

任意多个FBAR谐振器可以集成到测量传感器和/或参考传感器中，其中，谐振器能单独地操控和保持可读取。因此每个单独的谐振器是针对例如免疫测定的独立的反应面。谐振器可以尤其通过抗体或标准化的抗体-抗原复合物的结合被功能化。此外，谐振器可以简单地借助隔间、特别是在传感器芯片上被用精确限定的浓度加载。声谐振器如本身公知那样经常并且同时特别有利地用压电的材料形成，因而它们可以简单地、自动化地并且可靠地被电操控和读取。

在按本发明的测试组件中，至少一个测量传感器和一个或多个参考传感器适当地分别包括至少一个优选借助抗原和/或借助抗体功能化的声谐振器。

按本发明的测试组件适当地具有每个测量传感器至少一个测量隔间，在该测量隔间中分别置入所述至少一个测量传感器，和/或测试组件具有每个参考传感器至少一个参考隔间，在该参考隔间中分别置入所述至少一个参考传感器。以这种方式可靠地确保了测量传感器或参考传感器的流体密封的分离。

在一种有利的扩展设计方案中，按本发明的测试组件是妊娠测试组件和/或成瘾物质测试组件。成瘾物质在本申请的范畴内尤其包括麻醉剂和/或精神药品，在这些麻醉剂和/或精神药品中，不允许至少从最小阈值起在它们的影响下进行一般的活动或特定的活动。

在用于检测针对免疫测定的测量数据的按本发明的方法中，使用如之前所说明那样的生物分析测试组件。

在用于评估如之前所说明那样的测试组件的按本发明的方法中，读取测量传感器并且以如下方式获得针对浓度、物质的量或质量的测量值：在使用至少一个参考传感器的读取值的情况下简单地标度（skalieren）至少一个测量传感器的读取值，但或者借助将参考传感器的读取值与参考传感器的限定的加载关联起来的补偿函数或补偿曲线获得与读取值对应的测量值。

按本发明的评估装置构造用于实施如之前所说明那样的评估方法。特别优选的是，评估装置是如之前所说明那样的按本发明的测试组件的组成部分。

附图说明

接下来借助附图中所示的实施例详细阐述本发明。图中：

图1示意性地在俯视图中示出了在准备用于现场使用期间的一种测试组件，该测试组件带有一个隔间，该隔间带有一个由多个声谐振器形成的测量传感器，该测试组件还带有三个隔间，三个隔间分别带有各一个由多个声谐振器形成的参考传感器；并且

图2示意性地在俯视图中示出了在现场使用期间的配置中的按图1的测试组件。

具体实施方式

在图1中示出的测试组件包括传感器芯片10，该传感器芯片具有形式为FBAR（英文“Film Bulk Acoustic Resonator”，薄膜体声谐振器）的声谐振器20的阵列。借助这种声谐振器20可以以本身公知的方式由谐振频率的失谐探测出物质的沉积。在图1所示的情况下，每16个谐振器构成了一个传感器。在此，三个这种借助谐振器组形成的传感器构成了各一个参考传感器R1、R2、R3以及第四个组形成了真正的测量传感器M。

参考传感器R1、R2、R3和测量传感器M分别以如下方式彼此流体密封地分开：以本身公知的方式在芯片表面上借助圆片级过程分离例如用PBO形成的生物相容的隔间。参考传感器R1、R2、R3的每个参考传感器以及测量传感器M在此分别布置在各个隔间中，借助注塑由PEEK制成的流动单元分别流体密封地连接到所述隔间上。

首先将测试组件如下（在所示情况下由制造商在制造测试组件之后）准备好现场使用。

先将声谐振器20功能化。为此将参考传感器R1、R2、R3和测量传感器M的每个隔间通过相应配属的流动单元连接到流体输送装置F上。首先将与测定兼容的缓冲溶液，在所述的实施例中为磷酸盐缓冲溶液（PBS），输送给相应的流体输送装置F的每个入口E。借助这种缓冲溶液冲洗相应的参考传感器R1、R2、R3的和测量传感器M的每个隔间。

接下来用捕获型抗体功能化参考传感器R1、R2、R3的谐振器20和测量传感器M的谐振器20，也就是说对它们进行表面涂层。

在对相应的参考传感器R1、R2、R3的和测量传感器M的每个隔间的再次的冲洗步骤之后，对传感器芯片10的非特定的沉积面，也就是没有形成谐振器20的经功能化的面的面，进行钝化。为此相应地通过入口E将白蛋白（has/bsa）输送给相应的流体输送装置F。

在再次对相应的参考传感器R1、R2、R3的和测量传感器M的每个隔间的冲洗步骤之后，分别用限定浓度的目标物质加载参考传感器R1、R2、R3的隔间的每个隔间（但不是测量传感器M的隔间）。在此，用不同浓度的目标物质加载参考传感器R1、R2、R3的每个参考传感器。紧接着将配属于参考传感器R1、R2、R3的隔间和配属于测量传感器M的隔间用合适的保存溶液填充。传感器芯片10因此可以贮存至预期的现场使用。

在另一种非特意示出的实施例中，存在带有其它的测量传感器和参考传感器的附加的隔间，这些隔间用于测量其它的物质。原则上可以在其它未特别示出的并且在此没有详细阐述的实施例中借助微检测器功能化所述谐振器，因而尤其可以在用于彼此不同的物质的隔间内功能化各个谐振器。

针对现场使用，输送装置F用其入口E连接在分配器V上，分配器具有共同的入口G。此外，供给测量传感器的输送装置F配设有三路阀30，借助三路阀可以使分配器V或样本入口S与测量传感器M的隔间流体地连通。先将传感器芯片10在现场使用时以如下方式被激活：先将参考传感器R1、R2、R3的和测量传感器M的隔间用缓冲溶液冲洗。因此完全清除了保存溶液。

通过设置三路阀30现在可以将测量传感器M流体地脱开并且借助样本入口S将目标物质输送给测量传感器M以及因此用目标物质加载测量传感器M。同时还用缓冲溶液冲洗配属于参考传感器R1、R2、R3的隔间。

紧接着参考传感器R1、R2、R3和测量传感器M的所有的隔间都被输送给与捕获型抗体匹配的抗原复合物。

紧接着并且为了测量，将所有的腔又同时并且以相同的流动用缓冲剂冲洗，并且执行FBAR的谐振频率的移动的测量。

接下来评估传感器芯片10的测量值。为此，先将参考传感器R1、R2、R3的对应之前限定的加载与参考传感器R1、R2、R3的读取值关联起来。因此在所示实施例中，在准备传感器芯片10时用来加载参考传感器R1、R2和R3的目标物质的浓度与相应的参考传感器R1、R2和R3的声谐振器20的谐振频率的频率移动相关联。极为良好地接近线性的关系借助补偿直线绘出。借助补偿直线现在可以将测量传感器M的频率移动换算成目标物质的浓度。

在另一种与之前所述的实施例对应的实施例中，选择用一个浓度加载参考传感器R1、R2、R3，该浓度对应例如用于车辆驾驶、机器操作的极限值或其它法律上重要的极限值。将测量传感器M的频率移动与这个参考传感器的频率移动对比，因而可以直接推断出超出极限值的目标物质的浓度。

在之前所述的实施例中可能保持隐蔽的是，哪个隔间如何详细地被功能化。因此有效地防止了对传感器芯片10的操作，但或者可以方便地识别操作。

Claims (11)

1.测试组件，所述测试组件构造用于针对免疫测定的生物分析，所述测试组件包括：

至少一个测量传感器，所述至少一个测量传感器涂覆有抗原、抗体或者抗原及抗体，使得所述至少一个测量传感器被构造成经由将物质结合到所述抗原、所述抗体或者所述抗原及所述抗体来定量探测所述物质；以及

至少一个参考传感器，所述至少一个参考传感器涂覆有抗原、抗体或者抗原及抗体，限定的浓度、量或质量的物质已经结合到所述参考传感器；

其中，一个或多个参考传感器和/或一个或多个测量传感器用声谐振器形成；

其中，所述测试组件具有每个参考传感器至少一个参考隔间，在该参考隔间中分别置入所述至少一个参考传感器，其中，所述测试组件具有每个测量传感器至少一个测量隔间，在该测量隔间中分别置入所述至少一个测量传感器，其中，所述参考隔间与所述测量隔间在测量期间流体密封地分离。

2.按照权利要求1所述的测试组件，在该测试组件中，所述至少一个参考传感器用所述物质的各一种限定的浓度或物质的量或质量加载。

3.按照权利要求1或2所述的测试组件，所述测试组件包括至少两个参考传感器，所述参考传感器被适当地彼此不同地用所述物质加载。

4.按照权利要求1或2所述的测试组件，在该测试组件中，一个或多个参考传感器和/或一个或多个测量传感器用FBAR形成。

5.按照权利要求1或2所述的测试组件，在该测试组件中，所述至少一个测量传感器和一个或多个参考传感器分别包括至少一个声谐振器。

6.按照权利要求1或2所述的测试组件，所述测试组件是妊娠测试组件和/或成瘾物质测试组件。

7.按照权利要求3所述的测试组件，所述测试组件包括至少三个或更多个参考传感器，所述参考传感器被适当地彼此不同地用所述物质加载。

8.按照权利要求1或2所述的测试组件，在该测试组件中，所述至少一个测量传感器和一个或多个参考传感器分别包括至少一个借助抗原和/或借助抗体功能化的声谐振器。

9.用于检测针对免疫测定的测量数据的方法，在该方法中使用按照权利要求1-8中任一项所述的生物分析测试组件。

10.用于评估测试组件的方法，所述测试组件为按照权利要求1-8中任一项所述的测试组件，在该方法中，读取所述至少一个测量传感器的读取值以及以如下方式获得针对浓度、物质的量或质量的测量值：在使用所述至少一个参考传感器的读取值的情况下标度所述至少一个测量传感器的读取值，或者借助将所述参考传感器的读取值与所述参考传感器的限定的加载关联起来的补偿函数获得与测量传感器的读取值对应的测量值。

11.评估装置，所述评估装置构造用于实施按照权利要求10所述的用于评估测试组件的方法。

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