CN112534039A - 带有分离膜的侧向流动免疫测定设备 - Google Patents

带有分离膜的侧向流动免疫测定设备 Download PDF

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Abstract

本文所述的侧向流动测定设备、系统和方法分离流体样本的组分，包括小体积、未稀释的未处理样本。在一个方面，组分保留在分离膜中，该分离膜在空间上在侧向流动测定物的缀合垫上方并且与其流体连通。本文描述的设备、系统和方法可以保留来自流体样本的颗粒，其阻碍流体样本通过缀合垫流到检测区域和/或干扰检测区域中的目标分析物的检测。

Description

带有分离膜的侧向流动免疫测定设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年8月6日提交的美国临时申请No.62/715,129的权益，其特此通过引用整体并入。
技术领域
本公开主要涉及侧向流动设备、测试系统和方法。更具体地，本公开涉及包括分离膜的侧向流动测定设备，该分离膜能够分离流体样本的组分，诸如去除可能干扰目标分析物的检测的组分。因此，流体样本可以在不首先被处理的情况下施加到本侧向流动设备，从而预先考虑到样本处理的需要并且使用护理点设备简化样本的分析。
背景技术
包括本文所述的侧向流动设备的免疫测定系统提供可靠、便宜、便携、快速且简单的诊断测试。侧向流动测定可以快速且精确地检测样本中目标分析物的存在或不存在，并且在一些情况下可以量化样本中目标分析物。有利地，侧向流动测定可以是微创的并且用作护理点测试系统。
侧向流动设备能够接收特定格式的样本。典型的可接受样本在从样本源收集和施加到侧向流动设备之间进行处理，以去除或减少混杂组分的存在，诸如但不限于阻碍样本流过设备的组分、干扰在设备中检测目标分析物的组分、以及以其它方式损害目标分析物的精确检测的组分。在一些情况下，免疫测定包括测定膜，流体样本通过该测定膜。流体样本将目标对象，诸如目标分析物从接收区携载到接收区下游的检测(或“测试”)区。
在一些情况下，将测定膜暴露于原始流体样本可能导致测定膜堵塞，使得流体样本不能流过测定膜到达检测区或流体样本通过测定膜到检测区的移动被抑制。这可能导致很少或没有目标分析物流至检测区，从而导致不精确的测试结果，该结果指示流体样本针对目标分析物呈“阴性”或目标分析物以低于实际浓度的浓度存在。
本技术的实施方式去除干扰目标对象从接收区到检测区的流动和/或在它们已经流到检测区时干扰对目标对象的检测的混杂组分。混杂组分可以包括但不限于流体样本中的颗粒。一种示例性颗粒是血液样本中的细胞，诸如但不限于红细胞。
本文所述的混杂组分可包括(但不限于)原始流体样本中的可溶性或不溶性组分，其在施加到侧向流动设备后聚集或聚结，从而阻碍流体样本中的目标对象，诸如目标分析物通过设备的测定膜的流动。
本文所述的混杂组分可包括(但不限于)具有光学性质的组分，该光学性质与在侧向流动设备上实施以检测目标分析物的标记缀合物的光学性质基本上相同或相似。此类混杂组分的存在可能干扰流体样本中的目标对象，诸如标记的目标分析物的检测。例如，使用诸如通过吸收光的标记颗粒(例如胶体金纳米颗粒)减弱的反射率的光学检测方法的免疫测定通常需要在电磁光谱的可见区域中透明的测定介质。否则，在由标记颗粒产生的信号的光学检测期间可能发生不希望的干扰。
一些类型的样本，诸如全血样本，特别容易发生这种不良干扰。在全血中发现许多生理相关物质，使全血样本成为特别期望的样本类型，以施加到用反射型颗粒标记目标分析物的免疫测定。红细胞，尤其是红细胞内的血红蛋白，在与胶体金——反射型测定中常用的标记——相同的光谱区域中强烈吸收。因此，在常规系统中，在全血样本中测量此类目标物质需要在将样本施加到免疫测定之前处理样本以除去红细胞。通常，这通过离心以产生血浆来实现，或通过在使侧向流动设备与样本接触之前凝结和分离所得血清来实现。血浆和血清在可见区域中均未显著吸收。因此，从全血样本处理的血浆或血清可以是用于侧向流动免疫测定的合适样品。
然而，从全血样本制备血浆或血清是耗时的劳动密集型的，容易出错和样本污染，并且需要相对大量的全血(在毫升范围内)。另外，过程的复杂性妨碍了在一些临床环境中使用，诸如医生办公室和其它无法直接和直接进入实验室，或缺乏经过培训的实验室人员来操作样本处理设备的护理点设施。
发明内容
因此本公开的方面是提供改善的侧向流动测定，其能够通过将混杂组分与样本中的目标分析物分离来处理原始未处理的流体样本，包括分离阻碍样本流过设备的组分和/或分离能够干扰对目标分析物的检测的组分。具体地，本公开的方面是提供侧向流动测定物(lateral flow assays)，包括分离流体样本组分的分离膜，允许目标分析物流过分离膜到达测定设备，以检测和/或定量目标分析物。
提供了用于检测流体样本中目标分析物的侧向流动测定设备。在一个示例性实施方案中，测定设备包括配置成接收流体样本的第一流动路径。第一流动路径在被配置成保留流体样本中的颗粒的膜的顶部表面和底部表面之间延伸。该测定设备还包括从缓冲液接收区延伸通过样本接收区到样本接收区下游的捕获区的第二流动路径。样本接收区包括缀合物，该缀合物包括标记和配置成特异性结合目标分析物的剂。捕获区包括对目标分析物特异的固定捕获剂。该第二流动路径可以在空间上在膜的底部表面下方并与其流体连通。缓冲液接收区被配置成接收缓冲液，该缓冲液引导通过膜的底部表面接收的流体样本沿第二流动路径到达捕获区。
在一些情况下，第一流动路径大致横向于第二流动路径。膜可以被配置成保留阻碍目标分析物流动的颗粒。膜可以被配置成保留干扰在捕获区处的目标分析物的检测的颗粒。膜可以被配置成基于颗粒的尺寸和/或颗粒对膜中的剂的亲和力来保留颗粒。
在一些方面，样本接收区在空间上在膜的底部表面下方并与其流体连通。流体样本可以包括未稀释的全血样本；未稀释的静脉血样本；未稀释的毛细血管血样本；未稀释的血清样本；或未稀释的血浆样本。颗粒可以包括红细胞。流体样本的体积可以在约50μL和约100μL之间。目标分析物可以包括C-反应蛋白(CRP)。
在一些实施方案中，该测定设备还包括匣盒，该匣盒限定分别与缓冲液接收区和样本接收区连通的缓冲液孔(well)和样本孔。匣盒可以包括压缩结构，该压缩结构被配置成压缩膜的部分。由压缩结构产生的膜的部分中的压缩可以防止颗粒流过膜的底部表面到达第二流动路径。由压缩结构产生的膜的部分中的压缩可以防止颗粒流过膜的边缘到达第二流动路径。由压缩结构产生的膜的部分中的压缩可以防止颗粒流经膜的顶部表面并流到第二流动路径上。样本孔可以包括压缩结构。
在一些情况下，第二流动路径包括与测定膜流体连通的缀合垫。该缀合垫可以包括缓冲液接收区和样本接收区。测定膜可以包括捕获区。被配置成保留颗粒的膜的底部表面可以用双面粘合剂粘附到缀合垫的顶部表面。
在一些方面，膜在所述样本接收区中的标记缀合物溶解之前保留流体样本中的颗粒。在一些方面，流体样本中的颗粒不进入第二流动路径。膜可以包括不对称血浆分离膜。当流体样本在第一流动路径中流动时流体样本可以包括全血样本，而当流体样本在第二流动路径中流动时流体样本可以包括无细胞血浆样本。在一些方面，在缓冲液接收区中接收的缓冲液不流过第一流动路径。标记缀合物可以包括标记和特异性结合目标分析物的抗体或其片段。标记可以包括金纳米颗粒。
还提供了检测流体样本中的目标分析物的方法。在该示例性实施方案中，该方法包括将流体样本施加到在被配置成保留流体样本中的颗粒的膜的顶部表面和底部表面之间延伸的第一流动路径。该方法还包括将流体样本中的颗粒保持在膜中。该方法还包括在第二流动路径中接收流体样本，该第二流动路径在空间上在膜的底部表面下方并与其流体连通，该第二流动路径从缓冲液接收区延伸通过样本接收区到样本接收区下游的捕获区。样本接收区包括缀合物，该缀合物包括标记和配置成特异性结合目标分析物的剂。捕获区包括对目标分析物特异的固定捕获剂。该方法还包括将缓冲液添加到缓冲液接收区，使得在第二流动路径中接收的流体样本流到捕获区。
在一些情况下，该方法还包括在将流体样本中的颗粒保留在膜中之后用标记缀合物标记目标分析物。该方法还可以包括将标记的目标分析物与捕获区中的固定捕获剂结合；以及检测来自标记的目标分析物的信号，该标记的目标分析物与捕获区中的固定捕获剂结合。检测信号可以包括反射信号、荧光信号或磁信号。
在一些方面，在孵育期之后将缓冲液添加到缓冲液接收区。第一流动路径通常可以横向于第二流动路径。保留流体样本中的颗粒可以包括保留阻碍目标分析物流动的颗粒。保留流体样本中的颗粒可以包括保留干扰在捕获区处的目标分析物的检测的颗粒。保留流体样本中的颗粒可以包括基于颗粒的尺寸和/或颗粒对膜中的剂的亲和力来保留颗粒。
在一些实施方案中，当在第二流动路径中接收流体样本时，保留在膜中的颗粒不会流入第二流动路径。在一些实施方案中，当将缓冲液添加到缓冲液接收区时，保留在膜中的颗粒不流入第二流动路径。在一些实施方案中，流体样本中的颗粒不进入第二流动路径。在一些实施方案中，在样本接收区中的标记缀合物溶解之前，流体样本中的颗粒被保留在膜中。
膜可以包括不对称血浆分离膜。当流体样本在第一流动路径中流动时，流体样本可以包括全血样本，而当流体样本在第二流动路径中流动时，流体样本可以包括无细胞血浆样本。在一些情况下，在缓冲液接收区中接收的缓冲液不流过第一流动路径。流体样本可以包括未稀释的全血样本；未稀释的静脉血样本；未稀释的毛细血管血样本；未稀释的血清样本；或未稀释的血浆样本。颗粒可包括红细胞。流体样本的体积可以在约50μL和约100μL之间。
附图说明
图1示出了根据本公开的示例性侧向流动设备。
图2示出了图1的示例性侧向流动设备的顶视图。
图3A示出了根据本公开的示例性侧向流动测定条。图3B示出了接收在图1的示例性侧向流动设备的基座壳体中的图3A的示例性侧向流动测定条。
图4A示出了图1的示例性侧向流动设备的顶部壳体的内部视图。图4B示出了图1的示例性侧向流动设备的底部壳体的内部视图。图4C是图4B的基座壳体的局部视图，其具有接收在基座壳体中的根据本公开的示例性侧向流动测定条。
图5示出了根据本公开的示例性侧向流动设备的分解局部视图。
图6示出了根据本公开的示例性侧向流动测定设备的局部视图。
图7示出了使用图5的示例性侧向流动设备的方法。图7的放大窗口描绘了根据本公开的示例性分离膜的放大视图。
图8示出了根据本公开的示例性侧向流动设备的彩色照片的黑白版本。彩色照片和彩色照片的黑白版本(如图8所示)描绘了根据本公开的分离膜中保留的颗粒物质的光学性质与在示例性侧向流动设备的捕获区处产生的光学信号的相似性。
图9A至图9B示出了使用根据本公开的示例性侧向流动设备确定目标分析物的量的示例性方法的结果。图9A是彩色照片的黑白版本。彩色照片和彩色照片的黑白版本(如图9A所示)描绘了根据本公开的分离膜中保留的颗粒物质的光学性质与在示例性侧向流动设备的捕获区处产生的光学信号的相似性。图9B示出了对应于从图9A中所示的设备检测到的光学信号的剂量响应曲线。
具体实施方式
本文所述的侧向流动测定物包括用于检测流体样本中存在的一种或多种目标分析物的测定测试条。本文所述的设备、系统和方法通过将混杂组分保留在流体样本所穿过的膜中来增强流体样本中目标分析物的检测。根据本公开的侧向流动设备、测试系统和方法改善样本中目标分析物的检测，包括在样本是具有多种组分的复杂样本的情况下精确确定样本中分析物的量或浓度，该多种组分包括阻碍目标分析物流过侧向流动设备的不希望的组分和/或由于混杂组分和设备的其它组分(诸如但不是限于标记缀合物)的光学特性的相似性而干扰目标分析物的检测的组分。
有利地，本文所述的侧向流动设备、测试系统和方法确定样本中存在的目标分析物的存在、不存在或数量，而无需首先处理或制备样本以去除样本中存在的混杂成分。在下面描述的一些有利示例中，根据本公开的侧向流动设备可以以与可以通过处理相同样本以去除混杂成分并将这种处理过的样本施加到常规设备所获得的相同或更高的精确度检测未处理样本中的目标分析物。根据本公开的分离膜中的流体样本中的混杂组分的去除或保留所导致的改善的检测能力可以允许较小体积的流体样本(具有对应较小量或浓度的目标分析物)被施加到本公开的侧向流动设备。因此，本公开的实施方式减少或完全避免在侧向流动测定物上接触样本之前处理相对高体积的原始样本的需要，从而产生精确检测在相对少量的原始未处理样本中的目标分析物的存在、不存在，以及在某些情况下检测其量的侧向流动设备、测试系统和方法。
例如，本文所述的侧向流动测定的方面包括使侧向流动测定物与50μL和100μL之间的一定体积的原始未处理样本接触。在本公开的非限制性实施方式中，原始未处理样本是全血样本。应当理解，本公开的实施方式不限于全血样本，并且适用于任何原始未处理样本，以及任何处理的样本，其包括干扰或降低检测样本中目标分析物的能力的混杂组分。
有利地，根据本公开的侧向流动测定物可以测量在单个未稀释的未处理样本中以显著不同的浓度存在的多种目标分析物的存在和浓度，该单个未稀释的未处理样本在单个测试事件中被施加到单个侧向流动测定物。在常规系统中，首先稀释怀疑包括高浓度或非常高浓度的目标分析物的样本，然后将一部分稀释样本施加到侧向流动测定物，其被配置成在稀释样本的现在降低的浓度范围内检测目标分析物。本公开的实施方式的测量不同浓度(包括相差6个数量级的浓度，或相差100万倍的浓度)的样本中存在的多种目标分析物的存在和浓度而不稀释样本的能力提供了显著的优势。
例如，本文所述的侧向流动测定的实施方式可以测量原始未处理样本，诸如全血样本中存在的目标分析物。有利地，全血样本可以包括静脉血或毛细血管血。本公开的实施方式还可以测量在施加到侧向流动测定物之前还未稀释的处理样本，诸如血清或血浆样本中存在的多种目标分析物。例如，单个样本可为未稀释的全血样本；未稀释的静脉血样本；未稀释的毛细血管血样本；未稀释的血清样本；或未稀释的血浆样本。因此，可通过本公开的分离膜将样本的不期望组分从样本中分离出来，从而允许在少量样本中检测一种或多种目标分析物，而无需首先将更大量的样本处理成适合于接触侧向流动测定物的样品。此外，本公开的实施方式包括多格式测定测试条，其被配置成在不修改测定测试条的情况下接受以下样本形式中的任一种：全血样本、预分离的血浆样本和血清样本。
根据本公开的分离膜可以基于尺寸和/或组分对膜的亲和力将样本的组分分离，同时允许目标对象穿过膜并在流体路径中流动到测定检测区。在一个示例中，本公开的分离膜允许样本的较小组分通过但不允许样本的较大组分(诸如混杂组分)通过。可以优化分离膜的特性以防止通常预期存在于流体样本中的较大混杂组分通过。在另一个示例中，本公开的分离膜包括(特异性或非特异性地)结合到样本的组分(诸如混杂组分)但不结合到样本中目标对象(诸如目标分析物)的亲和剂。在另一个示例中，本公开的分离膜基于组分的尺寸和亲和力特性保留样本中的不期望的组分。
根据样品的类型和采集样品的来源，可以处理、处置或制备样品以获得适合于施加到侧向流动设备的格式的样本。样品的来源可以是生物来源、环境来源或怀疑包括目标分析物的任何其它来源。本公开的实施方式可以在使侧向流动设备与样品接触之前检测未经处理的样品中的目标分析物。在一个非限制性示例中，将未经处理、处置或制备的样品施加到根据本公开的侧向流动设备。在该示例中，在将原始样品施加到本公开的侧向流动设备之前，不将从原始来源获得的原始样品处理成样本。尽管在整个本公开中参考了施加到侧向流动设备的“样本”，但是应该理解，此种样本可以包括未经处理或制备成常规样本形式的原始样品。
在一个非限制性示例中，样本是原始样本，其包括直接从来源获得的所有组分，包括但不限于生物学对象。在一个实施方式中，原始样本是任何未修饰的收集的血液样本，在本文中称为全血样本。在该非限制性示例中，根据本公开的分离膜包括血浆分离膜，其能够基于组分的大小分离全血样本的组分。全血样本与血浆分离膜接触。全血样本中的混杂组分，诸如红细胞，被保留在血浆分离膜上或被捕获在血浆分离膜中，因为红细胞太大而不能穿过血浆分离膜。可包括目标分析物的血浆穿过血浆分离膜，并流到本公开的测定测试条上。
目标分析物(如果存在的话)接触标记缀合物，所述标记缀合物包括标记和特异性结合目标分析物的抗体或其片段。现在与目标分析物结合的标记缀合物流过测定测试条到达检测区，其中固定捕获剂结合目标分析物。如果存在，与标记缀合物结合的目标分析物在检测区中被固定捕获剂捕获以形成“夹心式(sandwich)”结构。夹心式结构可产生高于测量系统的检测阈值的信号，指示在样本中存在的目标分析物的存在并且在一些情况下指示样本中存在的目标分析物的量。如果样本中不存在目标分析物，则不形成夹心式结构，并且在检测区中不产生信号，指示不存在目标分析物。
样本中的组分可以干扰检测区处产生的信号的检测。本公开的实施方式可以减少“假阴性”读数，诸如当在样本中存在目标分析物的情况下在检测区处产生信号时，但是由于来自混杂成分的干扰未检测到信号，导致所产生的信号低于测量系统的检测阈值。因此，本公开的实施方式解决了与现有系统相关的缺点——其中在检测区处不存在可检测信号可能不一定指示样本中不存在目标分析物。
本公开的实施方式可以包括分离膜，其被特别选择和设计成保留干扰特定目标分析物的检测的组分，该特定目标分析物以接近常规测量系统的检测阈值的浓度存在(其中信号可下降到或低于检测阈值并产生假阴性测试结果)。因此，本公开的实施方式可以通过改善检测区处的信号——其通常会低于常规测量系统的检测阈值——的检测来提高侧向流动设备的精确度。
本公开的实施方式可以包括分离膜，其被特别选择和设计成保留干扰特定标记缀合物的检测的组分。当混杂成分具有与在检测区中形成的夹心式结构中的标记缀合物的光学特性基本相同或相似的光学特性时，发生一种示例类型的干涉。在一个实施方式中，标记缀合物包括金纳米颗粒，其产生具有与血液样本中的红细胞的光学性质相似的光学性质的信号。例如，金纳米颗粒可产生与红细胞相同或相似波长的光的信号。本公开的实施方式通过在分离膜处保留或捕获混杂组分来减少或消除来自混杂组分，诸如但不限于样本中的红细胞的干扰，使得红细胞的光学特征不会干扰检测区处产生的信号的检测。
以上描述旨在说明其中流体样本可为原始未处理样本并且可包括多种组分的示例性情况，所述多种组分中的至少一些能够通过防止或阻碍目标分析物流过测定条、通过干扰结合到目标分析物的标记的光学特征、或通过以其它方式混杂样本中目标分析物的检测来阻碍一种或多种目标分析物的检测。然而，本领域技术人员将认识到，这些实施方式旨在是示例性的，并且本文所述的侧向流动测定物的各种修改和变化可以增强对处理、处置或制备的样本中目标分析物的检测。例如，本公开的实施方式可以有利地增强除血液样本之外的流体样本中的检测，以及包括除红细胞之外或不同于红细胞的混杂成分的样本中的检测。此外，流体样本可包括一种以上目标分析物(诸如但不限于两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种或十种)目标分析物，其中任何一种或多种能够穿过分离膜并流到本公开的测定设备的检测区。本文所述的侧向流动设备的实施方式在少量未处理的流体样本的诊断测试中特别有利，其中目标分析物的检测可指示疾病状态。
尽管本文参考增强在高浓度或非常高浓度下发生而不稀释样本的、在体积相对较小的样本中的、以及在从原始来源收集后未经修改或处理的样本中发生的目标分析物的检测来描述本公开的实施方式，但是应当理解，本公开不限于这些特定实施方式或优点。本公开的实施方式可以增强在高浓度或非常高浓度下不存在的、相对高体积的样本中的、以及经稀释、处理、处置或制备的样本中的目标分析物的检测。
本文在由反射型标记(诸如但不限于金纳米颗粒标记和不同颜色的乳胶颗粒)产生的光学信号的背景下描述了通过根据本公开的测定物产生的信号。尽管本文通过参考“光学”信号描述了本公开的实施方式，但是应当理解，本文描述的测定物可以使用任何适当的材料用于标记以便产生信号，包括但不限于产生荧光信号的荧光型乳胶珠标记和产生指示与测定物相关联的磁场变化的信号的磁性纳米颗粒标记。
常规的侧向流动设备
本文描述的侧向流动设备是用于侧向流动色谱法的分析设备。侧向流动测定是可以在本文所述的侧向流动设备上进行的测定。侧向流动设备可在测定测试条上实施，但是其它形式可为合适的，例如浸量尺、流通设备或微流体设备。在测试条格式下，将含有或怀疑含有分析物的流体样本置于样本接收区上。目标分析物在接触测试条后被标记。然后，现在标记的目标分析物(例如通过毛细管作用)流过条。条可由诸如纸、硝化纤维素、纤维素、纤维或尼龙的介质，或允许样本流过介质的其它材料制成。在一些情况下，介质在电磁波谱的可见区域中是透明的，以减少不期望的干扰。
此类测定称为夹心式测定。虽然在产生光学信号的反射类型标记(诸如金纳米颗粒标记和不同颜色的乳胶颗粒)的背景下描述了根据本公开的夹心式测定，但是应当理解，根据本公开的测定物可包括被配置成产生荧光信号的乳胶珠标记、被配置成产生磁信号的磁性纳米颗粒标记、或被配置成产生可检测信号的任何其它标记。夹心型侧向流动测定物包括沉积在固体基底上的样本接收区处的标记缀合物。在将样本施加到样本接收区之后，标记缀合物分解或溶解在样本中，于是标记缀合物识别并特异性结合样本中的分析物上的第一表位，形成标记-缀合物-分析物复合物。该复合物沿液体前缘从样本接收区流过固体基底到达检测区(有时称为“测试线”或“捕获区”)，其中固定捕获剂(例如固定分析物特异性抗体)位于该检测区。在其中分析物是多聚体或在同一单体上含有多个相同表位的一些情况下，在样本接收区处沉积的标记缀合物可以与固定在检测区中的捕获剂相同。固定捕获剂识别并特异性结合分析物上的表位，从而在检测区处捕获标记-缀合物-分析物复合物。如果分析物以足够的量存在，则在检测区处标记缀合物的存在在检测区处提供可检测的信号。在一个非限制性示例中，金纳米颗粒用于标记缀合物，因为它们相对便宜、稳定，并且由于金纳米颗粒的表面等离子共振性质而提供易于观察的颜色指示。
检测在检测区处产生的信号可以指示目标分析物存在于样本中。例如，如果信号超过测量系统的检测阈值，则测量系统可以检测样本中分析物的存在并且在一些情况下检测样本中的分析物的量。然而，在检测区处不存在任何可检测信号可以指示目标分析物不存在于样本中或其可存在于检测极限以下。例如，如果样本不包含任何目标分析物，则样本仍然会溶解标记缀合物，并且标记缀合物仍将流到检测区。然而，标记缀合物在检测区处不会结合到固定缀合物。相反，它将流过检测区，通过对照区(如果存在)，并且在一些情况下到达任选的吸收区。一些标记缀合物将结合到沉积在对照区上的对照剂并在对照区产生可检测的信号，指示该设备正常工作。在其中存在分析物但数量低于检测极限的情况下，标记-缀合物-分析物复合物在检测区结合，但未检测到。在这些情况下，不存在从检测区发出的可检测信号意味着用户不能决定性地确认样本中是否不存在分析物或者样本中是否存在低于测量系统的检测极限的分析物。
一些侧向流动设备可以提供定量信息，诸如测量样本中目标分析物的量。随着分析物浓度的增加，增加的量的分析物结合到标记缀合物，形成增加的量的标记-缀合物-分析物复合物。在检测区处的固定捕获剂结合流向检测区的增加数量的复合物，导致在检测区处检测到的信号增加。从侧向流动设备获得的定量测量可为存在于给定体积的样本中的分析物的浓度，其使用剂量响应曲线获得，该剂量响应曲线将在检测区处检测到的信号的强度与样本中的分析物的浓度相关联。
在常规的侧向流动系统中，样本中存在的混杂成分可以减少目标分析物的量(或对目标分析物的特征产生不利影响)，该目标分析物结合到标记缀合物，流到检测区，并结合到检测区中的固定捕获剂。在常规的侧向流动系统中，存在于已经行进到检测区的样本中的混杂成分可以抑制结合在检测区中的标记-缀合物-分析物复合物的检测。
根据本公开的包括分离膜的示例性侧向流动设备
本文所述的侧向流动测定物、测试系统和方法通过在分离膜中捕获或保留混杂组分，从而从穿过膜的流体样本中去除或减少混杂组分来解决侧向流动测定物的这些和其它缺点。除了改善分析物的定性测量之外，本公开的测定物、测试系统和方法的实施方式还可以极大地增加常规读数器的测量灵敏度，在一些情况下允许定量测量分析物。
现在将参考图1至图4B描述包括根据本公开的分离膜的侧向流动设备的实施方式。图1和图2中示出了示例性侧向流动设备100。设备100包括接收或容纳在匣盒300内的侧向流动测试条200。匣盒300可以包括耦接到基座壳体303的顶部壳体304。壳体303、304可以由注模塑料或任何其它合适的材料形成。缓冲液孔310、样本孔320和读取窗口330限定在顶部壳体304中。测试条200的一部分通过读取窗口330可见。
应当理解，本公开的实施方式不限于该示例配置。例如，本公开的侧向流动测定测试条可以容纳在不限定孔和读取窗口的匣盒中。还将理解，根据本公开的设备100可不包括匣盒300，并且仅包括侧向流动测试条200。
侧向流动设备100的尺寸和形状可易于使用，快速传递测试结果，具有便携性，在自动读取器内正常工作和放置，具有材料使用和成本的经济性，或其它考虑因素。因此，尺寸和形状不限于任何特定的尺寸或形状，并且可容易地修改以适应特定使用环境的特定需要或要求。
图3A和图3B示出了根据本公开的示例性测定测试条200。本公开的测定测试条200可被接收或容纳在图1的侧向流动设备100内。该非限制性实施方式中的示例性测定测试条200包括基底、具有样本接收区和缓冲液接收区的测定膜、检测区和吸收垫。应当理解，本公开不限于该示例性测定测试条，并且可以根据本公开实现具有不同特征的其它测定测试条。
在图3A和图3B的实施方式中，测定测试条200包括衬靶纸(backing card)210、包括缓冲液接收区213的缀合垫212、包括样本接收区215的分离膜214、包括检测区217的测定膜216，以及吸收垫218。流体被配置成沿测定测试条200的纵向轴线220从缀合垫212流到吸收垫218。设备100和测定测试条200的部件可以参考该流体流动方向进行描述。例如，缀合垫212位于吸收垫218的上游，而吸收垫218位于分离膜214的下游。又如，样本孔320位于缓冲液孔310的下游和读取窗口330的上游。如图3B所示，可设定测定测试条的尺寸和形状以接收在基座壳体303内。
衬靶纸210是沿着测定测试条的纵向轴线行进的支撑结构，为测定测试条提供支撑。衬靶纸的尺寸和形状被设定成相对于下面参考图4A、图4B和图5描述的基座壳体303中的压缩点和结构对准并与之相互作用。衬靶纸210可为足以支撑测定测试条的任何合适的材料，例如，不透水层，诸如固体塑料、层压片、复合材料等。吸收垫218有助于促进毛细作用和通过测定膜216的流体流动，并且可包括本领域已知的用于吸收流体的任何材料，包括例如硝化纤维素、纤维素材料、多孔聚乙烯垫、玻璃纤维滤纸等等。
当测定测试条200容纳在匣盒300内时，测定膜216的检测区217位于缀合垫212的下游并且至少部分地位于读取窗口130下方。检测区217包括固定捕获剂，其被配置成特异性结合目标分析物——当存在于样本中时。测定膜216还可包括用于检测多于一种的目标分析物的附加检测区，并且可包括一个或多个对照区。测定膜216可以包括硝化纤维素膜或任何其它合适的膜。测定膜216可以提供在电磁波谱的可见区域中透明的介质，以在检测区处产生的信号的检测期间最小化或防止来自测定膜216的材料性质的不期望的干扰。
本文所述的侧向流动测定的测定测试条可以包括多个捕获区。当要检测多于一种目标分析物时，例如，流体中的多种目标分析物，检测区217可包括对每种目标分析物特异的单独的捕获区。例如，样本可包括三种目标分析物：第一目标分析物、第二目标分析物和第三目标分析物。因此，侧向流动测定物的检测区217将包括三个捕获区：对第一目标分析物特异的第一捕获区，对第二目标分析物特异的第二捕获区，以及对第三目标分析物特异的第三捕获区。
可使用任何合适的方法将捕获剂固定在测定膜216上或测定膜216内，所述合适的方法包括例如在测定膜216上或测定膜216内沉积、喷射、浸泡、浸渍、倾倒或注射捕获剂。例如，捕获剂可通过制备包括捕获剂的溶液并用空气喷射技术将溶液喷射到测定膜216上来沉积并固定在测定膜216上。在另一个示例中，通过制备具有捕获剂的溶液并倾倒溶液、喷射溶液、将溶液配制为放置或擦抹在测试条上的粉末或凝胶，或任何其它合适的方法来沉积捕获剂。捕获剂可以以任何合适的量固定在测定测试条200的检测区217中。在一些实施方式中，固定捕获剂存在的量的范围为约0.1至20μL/测试条。
在该示例性实施方案中，将缀合垫212放置在衬靶纸210的上游部分上。当测定测试条200容纳在匣盒300内时，缀合垫212的一部分可通过缓冲液孔310进入，并且在这种情况下直接位于缓冲液孔310下方。因此，通过缓冲液孔310添加到设备100的流体缓冲液接触缀合垫212。当测定测试条200容纳在匣盒300内时，缀合垫212可通过样本孔320进入。
在本公开的实施方式中，分离膜214位于样本孔320和缀合垫212之间。因此，通过样本孔320添加到设备100的流体样本接触分离膜214(其中流体样本的混杂组分被保留)，在大致垂直的方向上流过分离膜(通常横向于分离膜的顶部表面和底部表面的方向)，然后接触缀合垫212。在一些情况下，缀合垫212被紧固到衬靶纸210。可以用粘合剂或任何其它合适的紧固装置将缀合垫212紧固到衬靶纸210。缀合垫212可为用于允许流体流过材料的任何合适的材料，诸如纤维(包括玻璃纤维)、聚酯或提供流体均匀流过缀合垫212的其它材料。
缀合垫212包括标记缀合物，其配置成当流体穿过缀合垫212时溶解。标记缀合物被配置成特异性结合流体中的目标分析物(如果存在的话)。标记缀合物可以放置在标记区中的缀合垫212上。标记区可以位于样本孔320正下方或样本孔320下游的缀合垫上，或任何其它合适的位置，使得标记区中的标记缀合物在与流体样本接触后溶解，并且特异性地结合流体样本中的目标分析物(如果存在的话)。可使用任何合适的方法将标记缀合物放置在缀合垫212的标记区上或内，该合适的方法包括例如在缀合垫212上或内沉积、喷射、浸泡、浸渍、倾倒或注射标记缀合物。例如。可通过制备具有标记缀合物的溶液并用空气喷射技术喷射溶液来沉积标记缀合物。在另一个示例中，标记缀合物可在溶液中制备并通过倾倒溶液、喷射溶液、将溶液配制为放置或擦抹在测试条上的粉末或凝胶、或任何其它合适的方法来沉积捕获剂。在一些实施方式中，标记缀合物沉积的量的范围为约0.1至20μL/测试条。
将分离膜214放置在缀合垫212的至少一部分上。当组装设备100时，分离膜214位于样本孔320的正下方，使得添加到样本孔120的流体样本在接触设备100的任何其它部件之前接触分离膜214。在一些非限制性示例中，使用任何合适的装置(包括但不限于粘合剂)将分离膜214紧固到缀合垫212。在下面参考图5和图6描述的一个实施方式中，使用双面胶带222将分离膜紧固到缀合垫212。如下面将详细描述的，双面胶带222可以充当防止混杂组分流出分离膜214并进入缀合垫212的屏障。
分离膜214可以包括足以保留和捕获穿过分离膜214的流体样本中的混杂组分的任何合适的分离膜。例如，分离膜214可包括尺寸排阻膜、亲和膜或任何其它合适类型的膜。例如，亲和膜可包括特异性结合流体样本的一种或多种混杂组分的剂，诸如例如用于结合红细胞的伴刀豆球蛋白。
有利地，本公开的实施方式可以提供匣盒300内的红细胞的完全分离。试图从全血样本中分离红细胞的现有技术对于完全分离然后还完全约束红细胞是无效的。特别地，现有技术遭受不同的匣盒内红细胞泄漏水平，这取决于用于在系统内捕获或阻碍红细胞的特定机制。
使用各种形式的侧向流动或流通式过滤的现有技术具有另外的缺点。对于侧向流动，血液过滤依赖于经由物理过滤(尺寸排阻)阻碍红细胞流动。血浆在流体前缘分离。如果采用大量血液或追踪(chase)缓冲液，则红细胞最终会被洗涤到测定膜中，在那里它们会引起干扰。此外，在尝试使用不对称膜的流通格式的现有技术中，通过膜的缓冲液追踪是不切实际的，因为在血浆分离时，捕集的红细胞阻止流体进一步流过膜。此外，与本公开的不对称分离膜的实施方式相比，具有或不具有额外的红细胞结合剂(例如，伴刀豆球蛋白)的常规过滤剂(玻璃纤维等)的流通格式保留红细胞的效率较低。此外，其它类型的过滤介质可以导致不同程度的溶血，其将血红蛋白引入分离的血浆中。
如下面将详细描述的，本公开的实施方式使用以下来解决这些和其它缺点：一个或多个非对称膜，该非对称膜将底部表面在空间上在流体流动路径上方并且与其流体连通的层中的混杂组分分离，该流体流动路径形成在缀合垫和测定膜之间；优化的压缩点定位；以及独特的粘合屏障，以有效地分离和完全密封分离膜内分离的红细胞。有利地，本公开的实施方式不引起全血样本的溶血，并且红细胞分离是定量的。
现在将参考图4A、图4B、图4C描述匣盒300的非限制性特征。图4A和图4B示出了顶部壳体304(图4A)和底部壳体303(图4B)的内部透视图，其中去除了测定测试条200以更好地示出匣盒300的内部特征。顶部壳体304包括被配置成接收缓冲液的缓冲液孔310、被配置成接收样本的样本孔320、以及用于读取检测区217中的测定结果的读取窗口330。缓冲液孔310包括开口，使得添加到缓冲液孔310的流体，例如缓冲溶液，接触在侧向流动设备100内接收的测定测试条200的缓冲接收区213。当设备100与接收在匣盒300内的测定测试条200组装时，缓冲液孔310垂直地定位在缀合垫212的至少一部分上方。
样本孔320包括开口，使得添加到样本孔320的流体，例如流体样本，接触在侧向流动设备100内接收的测定测试条200的样本接收区215。当设备100与接收在匣盒300内的测定测试条200组装时，样本孔320垂直地定位在分离膜214的至少一部分上方。读取窗口330包括垂直定位在测定膜216的检测区217的至少一部分上方的开口。可通过测量在检测区217处产生的信号(如果有的话)在读取窗口330处测量测定结果。
顶部壳体304包括沿顶部壳体304的内侧定位在各个点中的压缩点或结构306。在图4A所示的非限制性实施方式中，当设备100被组装并定位成接收样本时，压缩点306包括缓冲液孔310和样本孔320的最下表面。压缩点306还可以包括读取窗口330的最下表面306a。压缩点306可以包括围绕样本孔320布置的压缩柱306b。压缩点306可以包括位于读取窗口330上游端部处的压缩杆306c。压缩点306布置成在选定位置接触并压缩测定测试条和/或分离膜。应当理解，本公开的实施方式不限于参考该示例描述的压缩点306、压缩表面306a、压缩柱306b和压缩杆306c的特定形状、数量、位置或布置并且其它配置也是合适的。
测定测试条和分离膜的选定位置的压缩可以有助于维持测定测试条在匣盒300内的位置并有助于将混杂组分保留在分离膜214内。由压缩点306提供的压缩可以确保分离膜214中捕获的混杂成分基本上保留在分离膜214中，并且不会从分离膜214的边缘219泄漏或渗出(参见图6中所示的边缘219)。由压缩点306提供的压缩还可以确保流体样本基本上流出分离膜214的底部表面(分离膜214的与缀合垫212接触的部分，如图5中的底部表面220所示)并且不会从分离膜214的边缘219泄漏。
基座壳体303包括安装部件307，以定位测定测试条200的部件并保持其与顶部壳体304的部件对准。基座壳体303包括基座支撑件305，其与压缩点306相互作用以在选定位置接触并压缩测定试纸条和/或分离膜。在图4C所示的一个非限制性示例中，基座壳体303包括肋形件309，其在测定测试条的中间部分中支撑测定测试条200，该测定测试条位于样本孔320的垂直下方。该肋形件309可以支撑测定测试条200的这一部分而不产生夹点——其可能不利地影响流体流过测定测试条200的所需方向。
当设备100与容纳在匣盒300内的测定测试条200组装时，压缩点306和基座支撑件305之间的相互作用将测定测试条200和分离膜214的部分压缩在最佳位置以防止混杂组分从分离膜214流出和/或流体样本从分离膜214的边缘219流出。在一些情况下，压缩点306和基座支撑件305之间的相互作用可以有效地密封分离膜内的混杂组分同时仍允许流体样本从顶部表面(在样本孔320中可见的表面，在图5中示出为顶部表面219)流过分离膜214的底部表面220。有利地，压缩点306和基座支撑件305之间的相互作用还可以防止流体样本流经分离膜214的顶部表面219，其中其可以以不受控制的方式扩散并泄漏到缀合垫212上，从而允许混杂组分与目标分析物一起进入缀合垫212而不是被捕获在分离膜214中。
顶部壳体304和基座壳体303可使用任何合适的方法连结，包括但不限于通过将两个壳体压在一起。在图4A和图4B所示的非限制性示例中，顶部壳体304和基座壳体303包括互补部件308。部件308便于顶部壳体304与基座壳体303在使用压配合连接将壳体压配合在一起之前的对准。当两个壳体被压在一起时，部件308还可控制提供给测定测试条200和分离膜214的选定位置的压缩量。本公开不限于图4A和图4B中所示的压配合部件308。还可存在附加的或不同的部件，以便于将基座壳体303和顶部壳体304以与测定测试条200对准的方式耦接，包括但不限于唇形件、凸出部、突片、导向器或配置成对准和压缩匣盒300内的测定测试条的其它部件。
现在将参考图5描述根据本公开的匣盒300的压缩点306的非限制性示例。压缩点306策略性地定位以压缩测定测试条200或向测定测试条200施加压力，包括向分离膜214施加压力。例如，在图4A所示的实施方式中，压缩表面306a围绕样本孔320和缓冲液孔310并在其附近定位。如图5所示，围绕缓冲液孔310布置的压缩表面306a与缀合垫212接触。围绕样本孔320布置的压缩表面306a接触分离膜214。压缩柱306b接触粘合剂222a和粘合剂222b的上游部分。压缩杆306c接触粘合剂222b的下游部分。
压缩点306可以施加优化量的压力以保持分离膜214固定就位。有利地，压缩点306还可以确保当样本放置在样本孔320中时，样本穿过顶部表面219，在大致横向于顶部表面219的方向上穿过分离膜214，并离开底部表面220到缀合垫212上，而不是水平流经分离膜214的顶部表面219。已发现根据本公开的实施方式的这种压缩有利地防止样本从分离膜214的边缘219泄漏。此外，通过压缩点306施加足够的压力以允许样本流过分离膜214，同时还提供足够的分离膜214柔性以允许分离膜214正常工作。此外，压缩点306与基座支撑件305相互作用，其可以共同提供整个分离膜214上的优化的张力以防止混杂组分，诸如红细胞，流过分离膜214到达缀合垫212。虽然已经描述了压缩点306的有利效果，但是应当理解，本公开的实施方式不限于包括压缩点306的匣盒300。
在一些实施方式中，样本的一种或多种组分比一种或多种目标分析物更慢地移动通过分离膜214。在一些实施方式中，样本的一种或多种组分不能穿过分离膜214。在一些实施方式中，目标分析物比诸如混杂组分的其它组分穿过分离膜214更快地朝向测定测试条穿过分离膜214和/或穿过分离膜214到测定测试条上。在一些实施方式中，分离膜214包括过滤器、膜、基质和/或能够基于毛细管作用分离样本组分的垫。尽管本公开不限于任何特定的作用机制，并且实践本公开不一定要理解作用机理，但是液体通过分离膜的移动可通过毛细管作用或其它作用进行。在一些实施方式中，不同液体和液体的不同组分基于液体-空气表面张力和液体密度以不同速率移动通过分离膜。在一些实施方式中，目标分析物比其它组分(包括混杂组分)更快地移动通过分离膜。
在本公开的一些实施方式中，分离膜214包括血浆分离膜。在一些实施方式中，分离膜214是纤维膜、聚砜膜、单层基质膜、结合玻璃纤维膜、无粘合剂微玻璃膜、具有乳胶丙烯酸粘合剂的微玻璃膜、结合硼硅酸盐玻璃微纤维膜、纺粘聚酯膜(spun bondedpolyester membrance)、亲水性湿铺聚酯膜(hydrophilic wet laid polyester膜)、或玻璃纤维膜，或其组合或类似物。在一些实施方式中，分离膜包括
Figure BDA0002936606030000141
的VIVIDTM血浆分离膜。在一些实施方式中，分离膜是
Figure BDA0002936606030000142
的VIVIDTM GR血浆分离膜。
在一些实施方式中，分离膜214配置成分离限定体积的流体样本(诸如但不限于50μL、55μL、60μL、65μL、70μL、75μL、80μL、85μL、90μL、95μL或100μL)。在一些实施方式中，分离膜214具有足够的尺寸、形状和配置以与本文所述的匣盒300(或任何其它合适的匣盒)一起使用，并且定位在测定测试条200上方，诸如通常在测定测试条的缀合垫212的标记区的垂直上方或上游，使得穿过分离膜214的底部表面220的流体样本穿过缀合垫212的标记区，其中目标分析物(如果存在的话)将与标记缀合物结合。分离膜不限于本文所述的材料，并且分离混杂组分的任何材料都适用于本公开的实施方式。
有利地，在分离膜214是血浆分离膜的实施方式中，可以调节血浆分离膜214和缀合垫212的尺寸以确定参与随后的免疫测定反应的血浆体积。下面参考实施例1描述血浆分离膜的示例性尺寸，其导致优化体积的血浆流到检测区。应当理解，可以在本公开的实施方式中使用具有不同尺寸的测定测试条。例如，测定测试条可以比本文描述的示例性尺寸更窄或更宽。还可以调节本公开的测定测试条的尺寸以适应更小或更大的样本。
现在将参考图5和图6描述包括双面粘合剂222的本公开的实施方式。已经有利地发现，当双面粘合剂用于将分离膜214紧固到缀合垫212上时，增强了分离膜内的混杂组分的保留。在图5所示的一个非限制性示例中，分离膜214的上游部分可以使用一片双面粘合剂222a粘附到缀合垫212，该双面粘合剂222a放置在缀合垫212的顶部表面和分离膜214的顶部表面219上。粘合剂222a的下游部分位于压缩柱306b和分离膜214之间。压缩柱306b可以被定位成将粘合剂222a的下游部分压缩到分离膜214的上游部分的顶部表面上。分离膜214的下游部分可以使用一片双面粘合剂222b粘附到缀合垫212，该双面粘合剂222b放置在缀合垫212的顶部表面和分离膜214的顶部表面219上。粘合剂222b的上游部分位于压缩柱306b和分离膜214之间。压缩柱306b可以被定位成将粘合剂222b的上游部分压缩到分离膜214的下游部分的顶部表面上。此外，压缩杆306c可以被定位成将粘合剂222b的下游部分压缩到缀合垫212的下游部分的顶部表面上。
在图6所示的另一个非限制性实施方式中，使用一片双面粘合剂222a将分离膜214的上游部分粘附到缀合垫212，该双面粘合剂222a放置在缀合垫212的顶部表面和分离膜214的底部表面219之间。分离膜214的下游部分可以使用一片双面粘合剂222b粘附到缀合垫212，该双面粘合剂222b放置在缀合垫212的顶部表面和分离膜214的底部表面219之间。已经发现，将本公开的分离膜214粘附到缀合垫212的测定测试条的实施方式有利地更有效地约束分离膜214中的混杂组分。在一个非限制性示例中，全血样本包括混杂组分，诸如红细胞。在包括双面粘合剂的测定测试条200的实施方式中，红细胞保留在分离膜214中并且不会从分离膜214泄漏到缀合垫212上，在缀合垫212上它们会以其它方式干扰目标分析物通过测定测试条200的移动或干扰目标分析物在检测区217处的检测。尽管已经描述了胶带222的有利效果，但应理解，本公开的实施方式不限于包括胶带222的测定测试条200。
防止血细胞泄漏的程度是以上面参考图6描述的方式组装全血过滤膜的意外结果。具体地，使用双面胶带条将血液过滤膜214组装在缀合垫212的顶部上防止血细胞从膜214的端部泄漏——其通常在胶带施加在膜214的顶部上时发生。
现在将参考图7描述检测目标分析物的示例方法。图7的放大窗口描绘了示例性分离膜214的放大视图。放大视图示出了指示流体沿分离膜214的顶部表面219水平移动的水平箭头和指示流体通过分离膜214的垂直移动的垂直箭头(大致横向于顶部表面219和底部表面220的方向)。在第一步骤中，将流体样本添加到样本孔320，并且流体样本接触分离膜214。在一些情况下，较大的颗粒(诸如但不限于颗粒物质和红细胞)可沿分离膜的表面水平流动，如水平箭头所示。然而，颗粒物质通常不垂直地流过分离膜214(通常不在横向于顶部表面219和底部表面220的方向上流动)，因此不会到达缀合垫212。在一个非限制性实施方式中，一定量的特定物质确实沿着垂直箭头所指示的方向横向行进，但以如此小的量到达缀合垫，使得其不会干扰样本中目标分析物的检测。
相反，目标分析物流入顶部表面219，在大致横向于顶部表面219的方向上通过分离膜214，离开分离膜214的底部表面220，并流到缀合垫212上，如垂直箭头所示。在接触缀合垫212后，沉积在缀合垫212上的标记缀合物溶解并特异性结合样本中的目标分析物(如果存在的话)，以形成标记-缀合物-分析物复合物。
在第二步骤中，将第二流体(诸如追踪缓冲溶液)添加到缓冲液孔310并接触缀合垫212。第二流体在流体流过缀合垫212(沿大致由箭头222指示的流动路径)的方向上沿着测定测试条200的纵向轴线向下游流动并接触已通过分离膜214到达缀合垫212的目标分析物。流体的流体前缘，诸如缓冲液，沿着箭头222指示的流动路径将标记-缀合物-分析物复合物携载通过缀合垫212到达测定膜216的检测区217。沉积在测定膜216上的检测区217处的固定捕获剂结合标记-缀合物-分析物复合物中的目标分析物以形成夹心式结构。当形成夹心式结构时，标记缀合物在检测区217处累积。可以使用任何合适的测量系统来检测在检测区217处产生的信号，包括但不限于设备的视觉检查和使用光学读取器的光学检测。检测到的信号可以与样本中目标分析物的存在、不存在或数量相关联。
有利地，本公开的实施方式可以实施商购可得的由聚砜制成的不对称多孔膜(例如，
Figure BDA0002936606030000151
的VividTM膜)。以全血样本的非限制性示例为例，当将全血施加到膜的一侧(诸如膜214的顶部表面219)，并且合适的收集材料与另一侧(诸如膜214的底部表面220)接触，血浆借助于毛细管力流到收集材料(例如，缀合垫212)中。红细胞和其它血细胞可以自由地进入分离膜上表面上的大“孔”，但随着接近膜的底部表面孔变得越来越小，它们被捕集在膜中。因此，从分离膜的底部产生无细胞血浆。
本公开的该实施方案的优点在于，在将追踪缓冲溶液添加到缓冲液孔310之前，不会发生流体流过测定膜216。这提供了在测定中具有限定的孵育期的机会。例如，在全血样本被施加到血浆分离膜214的背景下，孵育期是在流体流到测定膜216的检测区217之前，血浆样品与缀合垫212的标记区中的干燥胶体金缀合物接触、再溶解和反应的时间。在一些实施方案中，向用户提供在预定时间段之后在步骤2中向缓冲液孔添加追踪缓冲液的指令，该预定时间段诸如但不限于10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分钟、2分钟、5分钟、10分钟或任何其它合适的时间段，以允许样本中目标分析物与缀合垫212中的标记缀合物一起孵育。
因此，本公开的实施方式可以有利地允许流体以防止标记缀合物溶解直至样本中的混杂组分中的组分被去除之后的方式添加到测定测试条，然后沿流动路径冲洗标记-缀合物-目标分析物复合物，该流动路径大致垂直于样本流体流通过分离膜的方向。本公开的设备、系统和方法可以有效地引导流体样本中的目标分析物在第一方向上行进通过分离膜，然后在大致横向于第一方向的第二方向上行进通过缀合垫到达检测区。
本公开的该实施方案的另一个优点是，使用具有与混杂组分不同的流动路径的缓冲溶液实现目标分析物通过流体流动路径的移动，换句话说，本公开使缓冲溶液流动通过缀合垫而不是通过分离膜。这避免了样本中目标分析物的不期望的稀释，尤其是在分析物可能以非常低的浓度存在的情况下。在试图解决混杂组分的存在的现有技术中，额外的流体体积对于足够的侧向流动和测试条清洁是必需的。用分离的血红细胞堵塞膜防止缓冲液追踪通过膜。通常，如果需要追踪通过膜，则在施加到膜之前用缓冲液预稀释血液。这降低了红细胞的浓度，允许更多的流体穿过膜。然而，这也具有稀释任何待测量的目标物质的缺点，这对于以非常低浓度存在的物质可能是有问题的。本公开的实施方案的优点在于，用缓冲溶液追踪的步骤仅通过缀合垫(在空间上在分离膜的底部表面下方并与其流体连通)，从而消除对缓冲液体积的限制，并且排除任何红细胞到缀合垫中的泄漏。在与标记缀合物混合之前，本公开的实施方案也不稀释待测量的目标分析物。因此，在本公开的实施方式中可以实现最大灵敏度。
图8是彩色照片的黑白版本，其示出了在将测试样本施加到样本孔320并流到检测区217之后本公开的示例性侧向流动测定物。可以视觉检查或通过使用光学读取器的光学检测经读取窗口330来检测样本中的目标分析物的存在。在该示例中，测试样本是包括红细胞的原始全血样本，其具有与金纳米颗粒——在该实施方式中实施的检测剂——的光学特性类似的光学特性。红细胞被捕获在通过样本孔320可见的分离膜214中，如彩色照片(和图8中所示的彩色照片的黑白版本)中所示，其中由于红细胞不能通过分离膜214而在样本孔320处具有红色染色。相反，样本中目标分析物垂直流过分离膜214并结合到包括金纳米颗粒的标记缀合物。标记缀合物特异性结合目标分析物以形成标记-缀合物-分析物复合物。标记-缀合物-分析物复合物流到检测区217，其中标记-缀合物-分析物复合物在捕获区223处被固定捕获剂捕获。可以通过确定捕获区223处的信号强度通过读取窗口330读取可检测的信号。如彩色照片和彩色照片的黑白版本(如图8所示)所示，捕获区223处的信号在光学特性上类似于在样本孔处保留的红细胞。图8还描绘了读取窗口330处的对照区224。
与侧向流动测试格式通常所需的毫升范围血液样本相比，本公开的实施方式可以检测小体积样本中存在的目标分析物。在彩色照片和彩色照片的黑白版本(图8中所示)中所示的非限制性实施方案中，全血样本的体积在约50μL和约100μL之间。在本公开的有利实施方式中，将小体积(例如但不限于50μL和约100μL)的全血直接从指尖针刺收集(也称为指刺)转移到测定测试条。
检测通过指刺获得并直接施加到本测定测试条的实施方式的样本中的目标分析物的能力提供了显著的优点。如上所述，本公开的实施方式可以直接从来源接受全血样本，而无需在施加到测试条之前进行任何处理或处置。另外，本公开的实施方式可以检测小体积样本中目标分析物，包括体积在约50μL和约100μL之间的样本，使得通过指尖针刺获得的毛细血管全血样本是用于施加到本公开的测定试纸条的合适样品。此外，指尖针刺血液样本相对方便且易于在护理点环境中收集。更进一步地，由于指尖针刺样本可以直接施加到本公开的测定测试条，而不需要对样本进行任何处理或制备，因此可以减少在收集指尖样本之后样本的环境污染风险。
如本文所用，“分析物”通常是指待检测的物质。例如，分析物可包括抗原物质、半抗原、抗体及它们的组合。分析物包括但不限于毒素、有机化合物、蛋白质、肽、微生物、氨基酸、核酸、激素、类固醇、维生素、药物(包括用于治疗目的的那些以及用于非法目的的那些)、药物中间体或副产物、细菌、病毒颗粒、以及任何上述物质的代谢物或抗体。一些分析物的具体示例包括铁蛋白；肌酐激酶MB(CK-MB)；人绒毛膜促性腺激素(hCG)；地高辛；苯妥英钠；苯巴比妥；卡马西平；万古霉素；庆大霉素；茶碱；丙戊酸；奎尼丁；促黄体激素(LH)；卵泡刺激素(FSH)；雌二醇、黄体酮；C-反应蛋白(CRP)；脂质运载蛋白；IgE抗体；细胞因子；干扰素诱导的GTP结合蛋白(也称为粘液病毒(流感病毒)抗性1、MX1、MxA、IFI-78K、IFI78、MX、MX发动蛋白样GTP酶1)；降钙素原(PCT)；糖化血红蛋白(Gly Hb)；皮质醇；洋地黄毒苷；N-乙酰基过甲酰胺(NAPA)；普鲁卡因胺；风疹抗体，诸如风疹IgG和风疹IgM；弓形体病的抗体，如弓形虫病IgG(Toxo-IgG)和弓形虫病IgM(Toxo-IgM)；睾酮；水杨酸盐；对乙酰氨基酚；乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)；乙型肝炎核心抗原抗体，诸如抗乙型肝炎核心抗原IgG和IgM(抗HBC)；人免疫缺陷病毒1和2(HIV1和2)；人T细胞白血病病毒1和2(HTLV)；乙型肝炎e抗原(HBeAg)；乙型肝炎e抗原抗体(抗-HBe)；流感病毒；促甲状腺激素(TSH)；甲状腺素(T4)；总三碘甲腺原氨酸(总T3)；游离三碘甲状腺原氨酸(游离T3)；癌胚抗原(CEA)；脂蛋白、胆固醇和甘油三酯；和甲胎蛋白(AFP)。滥用药物和受控物质包括但不限于安非他明；甲基苯丙胺；巴比妥类药物，诸如阿巴比妥、仲巴比妥、戊巴比妥、苯巴比妥和巴比妥；二苯并二氮杂卓，诸如利眠宁和安定；大麻素，诸如印度大麻和大麻；可卡因；芬太尼；LSD；安眠酮；阿片类药物，诸如海洛因、吗啡、可待因、氢吗啡酮、氢可酮、美沙酮、羟考酮、羟吗啡酮和鸦片；苯环利定；和丙氧酚(propoxyhene)。出于目标生物或环境物质的目的，可包括额外的分析物。
在一些实施方式中，样本可包括一种或多种目标分析物，因此侧向流动设备可配置用于检测一种或多种目标分析物。为了检测一种或多种目标分析物，本文所述的侧向流动设备包括一种或多种标记缀合物，其中每种标记缀合物特异性结合目标分析物。因此，例如，第一标记缀合物特异性结合第一目标分析物，第二标记缀合物特异性结合第二目标分析物，第三标记缀合物特异性结合第三目标分析物，针对所需数量的样本中存在的目标分析物依次类推。在一些实施方式中，特异性结合目标分析物的每种标记缀合物不特异性结合任何其它目标分析物。此外，在一些实施方式中，每种标记缀合物可具有相同的标记或不同于每种其它标记缀合物的标记。因此，例如，每种标记缀合物可包括与任何其它的标记缀合物的标记不同的独特标记。此外，在存在一种或多种目标分析物的情况下，侧向流动设备可包括一个或多个捕获区，每个捕获区包括特异性结合目标分析物的固定捕获剂。例如，第一固定捕获剂特异性结合第一目标分析物，第二固定捕获剂特异性结合第二目标分析物，第三固定捕获剂特异性结合第三目标分析物，，针对所需数量的在测试样本中分析的目标分析物依次类推。
以下非限制性示例说明了本文所述的侧向流动设备、测试系统和方法的特征，并且决不旨在限制本公开的范围。
实施例1
包括分离膜的侧向流动测定物的准备
以下实施例阐述了具有分离膜的侧向流动测定物的实施方式。将侧向流动测定物的部件组装在衬靶纸上，其随后被切成所需宽度的条。在该实施例中，衬靶纸是涂覆有压敏粘合剂(PAS)的300mm×70mm的聚苯乙烯片(可使用其它合适的材料)。在25mm宽的硝化纤维素膜条(其用薄Mylar膜背衬或无背衬)上施加各种测试和对照线，这些测试和对照线包括所需间隔的抗体或其它结合配偶体。然后将硝化纤维素条在纵向定向上粘附在衬靶纸的中心附近。将胶体金缀合物(例如，涂覆在金纳米颗粒上的抗分析物抗体)沉积在由多孔材料(诸如纺粘聚酯或玻璃纤维)制成的32mm宽的缀合垫材料条上。将该缀合垫条粘附到衬靶纸的近侧边缘，使得其与硝化纤维素膜的近侧端部重叠约2mm。在衬靶纸的远侧边缘处，粘附由纤维素制成的17mm宽的吸收垫条，使得其与硝化纤维素膜的远侧端部重叠约2mm。重叠提供了在衬靶纸上组装的各种部件之间的连续流体侧向流动。
将20mm宽的Pall Vivid GR血浆分离膜条置于缀合垫上，距离衬靶纸的近侧边缘大约9mm。使用两条窄的(2mm至5mm)两面涂覆有PAS(例如，由Adhesives Research，Inc.制造的ARcare 9272，透明聚酯双面胶带)的薄塑料膜将分离膜固定到缀合垫上。这些胶带条位于Vivid膜的下侧，与近侧边缘和远侧边缘对准。PAS的使用和放置对于防止血细胞通过设备泄漏是重要的。例如，在Vivid膜顶部使用单面胶带形成毛细管空间，导致血细胞从Vivid膜的边缘泄漏。
最后，将衬靶纸切成7mm宽的条。最终条宽7mm，长70mm，从近侧端部到远侧端部顺序包含：具有重叠血浆分离膜的缀合垫；硝化纤维素膜；以及吸收(或芯吸(wicking))垫。样本的侧向流动从近侧端部到远侧端部进行。
将条放入注塑的塑料壳体(匣盒)中。壳体由下部部分(基座壳体)和上部部分(顶部壳体)组成。顶部壳体包含开口，其提供缓冲剂添加、血液添加和完成测定的光学读取，如图4A所示。基座壳体包含用于将测试条精确配准在壳体内的通道，如图4B所示。顶部壳体和基座壳体的内表面包含与测试条的各种物理部件对准的部件。这些部件在重叠区提供最佳压缩，并在样本孔底部和分离膜的上表面之间提供有效密封。这种密封防止血液在膜表面上泄漏并泄漏到缀合垫上。通过将顶部和底部按压在一起来关闭壳体。物理部件控制两个壳体部分的对准和压缩程度。
为了进行测定，使用刺血针获得指尖针刺血液样本。使用自填充移液管，诸如来自Safe-Tec Clinical Products的Microsafe Tube或另一合适的转移设备，将50μL至75μL全血从指尖针刺部位转移到匣盒的样本孔。将血液样本分配到血浆分离膜的上表面上。膜的上表面处的大孔允许血液侧向流动以填充膜，如图7所示。这提供了大的过滤面积并使血浆分离的效率最大化。血浆立即分离并经由毛细管力流入缀合垫。血浆接触沉积在缀合垫上的标记缀合物。
接下来，将100μL追踪缓冲液添加到缓冲液孔中。缓冲液的添加延迟指定的时间间隔，以为样本中目标分析物提供所需的孵育期，以与标记缀合物结合。缓冲液流过缀合垫，并沿流动路径将标记-缀合物-分析物复合物携载到检测区。缓冲液的流动发生在血浆分离膜下方，因此先前分离的红细胞不受打扰。标记-缀合物-分析物复合物流过设备并结合到一条或多条测试线。追踪缓冲液继续流动，洗涤硝化纤维素并提供干净的背景以检测信号，包括微弱的检测信号。在测定的后期阶段中侧向流动的驱动力是吸收垫对流体的吸收。在大约10分钟内，达到平衡。除了由蒸发引起的少量流动之外，没有进一步的流动。在缓冲液添加后5分钟至10分钟内，可以读取匣盒。读取可以是视觉的，或理想地使用能够检测线并执行诸如背景减除之类的任务的数字电子仪表。
实施例1
包括分离膜的侧向流动测定物的准备
实施例2阐述了用于检测低浓度的原始未处理样本中存在的目标分析物的侧向流动测定物的准备。该实施例阐述了用于检测高浓度的原始未处理样本中存在的分析物的示例性侧向流动测定物。在该实施例中，分析物是CRP，而样本是全血样本。
CRP是在血浆中发现的蛋白质。CRP水平响应炎症和感染而升高。因此，CRP是炎症和感染的标志物，可以用于诊断炎症和感染。受试者血清中升高的CRP水平可以与受试者中的炎症和/或细菌感染相关。健康人受试者中CRP的正常水平为约1μg/mL至约10μg/mL。轻度炎症和细菌感染期间CRP的浓度范围为10μg/mL至40μg/mL；在活动性炎症和细菌感染期间为40μg/mL至200μg/mL；并且在严重的细菌感染和烧伤病例中大于200μg/mL。测量和绘制CRP水平可用于确定疾病进展或治疗的有效性。
因此，CRP在大的动态范围内存在于血浆中，例如从约1μg/mL至约10μg/mL的低浓度至大于200μg/mL的非常高的浓度。尽管在某些情况下可以以高灵敏度测量CRP，但是此类测量通常具有低特异性(例如，测量CRP可能对浓度的微小变化非常敏感，但是单个浓度测量可与多于一种疾病状态相关甚至不与疾病状态相关(炎症或其它非疾病状况))。本文所述的侧向流动设备、测试系统和方法的实施方式有利地允许在全血样本中以非常高的灵敏度测量CRP。一些实施方式还涉及分析高浓度的分析物，例如CRP，同时测量在同一全血样本中以低浓度存在的目标分析物的浓度。
为了制备测定物，将金纳米颗粒与抗CRP抗体一起孵育以形成抗CRP包被的纳米颗粒。随后将抗体包被的纳米颗粒与过量的CRP一起孵育以形成CRP抗原包被的纳米颗粒(CRP缀合物)。通过用BioDot AirJet来喷射包含该复合物的溶液，将浓度为15OD的CRP缀合物以1.8μL/测试条的量沉积到缀合垫(标记区)上。
此外，制备具有检测区的测定物。检测区包括特异性结合CRP的固定捕获剂。在该实施例中，使用BioDot FrontLine以0.75μL/cm的施用率将抗CRP抗体以2.4μg/μL的量沉积在捕获区处。
在该实施例中，检测区域还包括阳性对照捕获区域。制备阳性对照捕获区以确保测定物正常工作。在该实施例中，阳性对照捕获区包括用生物素(BSA-生物素)衍生的固定牛血清白蛋白。固定的BSA-生物素捕获测试条上存在的标记的抗生物素抗体，其与流体样本再水合并流到阳性对照捕获区，指示测定物正常工作。标记的抗生物素抗体在阳性对照区处被捕获，并且阳性对照信号指示测定物正常工作。
实施例2
通过分离样本的组分检测样本中的目标分析物
由于原始流体样本中存在混杂组分，其干扰样本的流动和目标分析物的检测，夹心型侧向流动测定物通常不适于量化原始流体样本中以低浓度存在的目标分析物的浓度，或者不适于在以任何浓度存在于典型体积的样本中时量化多种目标分析物。然而，使用本文所述的侧向流动设备、测试系统和方法，可精确、可靠且快速地确定原始样本中目标分析物的存在和浓度。
根据2018年6月25日提交的PCT申请No.PCT/US2018/039347的实施例1制备侧向流动测定物，该申请标题为“使用剂量响应曲线的减少信号部分来测量分析物——包括高浓度的分析物——的夹心型测定物(Sandwich-Type Assays Using Decreasing信号Portions of Dose Response Curve to Measure Analytes，Including Analytes atHigh Concentration)”。根据该实施例准备的测定物可以用于确定全血样本中CRP(目标分析物)的精确浓度，即使在浓度高于健康人受试者的正常CRP水平(约1μg/mL至约10μg/mL)的情况下。该测定物包括标记剂，其包括抗体-标记-CRP复合物，其避免夹心型侧向流动测定物的若干缺点，包括与钩状效应相关的缺点。当样本中CRP的浓度为零时，产生最大强度的信号。对于低浓度的CRP，侧向流动测定物产生的信号与最大强度信号相同或基本等同。高浓度的CRP产生的信号小于最大强度信号。
使侧向流动测定物与未处理的全血样本接触。具体地，获得具有不同浓度的C-反应蛋白(CRP)的血液样本。将具有90μL体积和四种不同浓度的CRP的血液样本添加到根据本公开制备的四种不同设备的样本孔中。然后将100μL体积的追踪缓冲液添加到每个设备的缓冲液孔中。十分钟后，获得位于读取窗口内的捕获区的数字图像。对图像进行电子处理以获得测试线信号。样本和读数结果显示在表1中，并描绘在图9A至图9B中。图9A是彩色照片的黑白版本，但在其它方面与彩色照片相同。
CRP(μg/mL) 平均测试线信号 标准差测试线信号
0.0 44.5 4.1
44.2 13.5 13.5
88.5 8.0 2.2
132.7 6.5 1.6
结果表明，在原始样本中不存在CRP时获得最大信号，CRP抗原包被的纳米颗粒(缀合物)的最大结合结果沉积在测试条上，其流到检测区并且通过固定捕获剂结合。随着原始样本中CRP浓度的增加，未标记的CRP在检测区处与CRP抗原缀合物竞争，从而降低了光学信号。因此，如图9A中所示的彩色照片和彩色照片的黑白版本所示，随着样本中CRP的浓度从左向右增加(施加到设备1的样本中不存在CRP，施加到设备2的样本中存在44.2μg/mL的CRP，施加到设备3的样本中存在88.5μg/mL的CRP，施加到设备4的样本中存在132.7μg/mL的CRP)，光学信号降低。图9B中所示的剂量响应曲线示出了随着CRP浓度增加信号的减少。每个误差棒使用与平均值的1个标准偏差构建。
本公开涉及用于确定样本中分析物的存在和浓度的侧向流动测定设备、测试系统和方法。如上所述，如本文所用，“分析物”通常是指待检测的物质，例如蛋白质。可以通过本文所述的侧向流动测定设备、测试系统和方法检测的蛋白质的示例包括但不限于：
CRP：C-反应蛋白；代表性的RefSeq DNA序列是NC_000001.11；NT_004487.20；以及NC_018912.2和代表性的RefSeq蛋白质序列登记号是NP_000558.2。
用于测量CRP的抗体包括用于测量CRP的单克隆抗体和用于测量CRP的多克隆抗体。用于测量CRP的单克隆抗体的示例包括但不限于：小鼠，单克隆(108-2A2)；小鼠，单克隆(108-7G41D2)；小鼠，单克隆(12D-2C-36)，IgG1；小鼠，单克隆(1G1)，IgG1；小鼠，单克隆(5A9)，IgG2aκ；小鼠，单克隆(63F4)，IgG1；小鼠，单克隆(67A1)，IgG1；小鼠，单克隆(8B-5E)，IgG1；小鼠，单克隆(B893M)，IgG2b，λ；小鼠，单克隆(C1)，IgG2b；小鼠，单克隆(C11F2)，IgG；小鼠，单克隆(C2)，IgG1；小鼠，单克隆(C3)，IgG1；小鼠，单克隆(C4)，IgG1；小鼠，单克隆(C5)，IgG2a；小鼠，单克隆(C6)，IgG2a；小鼠，单克隆(C7)，IgG1；小鼠，单克隆(CRP103)，IgG2b；小鼠，单克隆(CRP11)，IgG1；小鼠，单克隆(CRP135)，IgG1；小鼠，单克隆(CRP169)，IgG2a；小鼠，单克隆(CRP30)，IgG1；小鼠，单克隆(CRP36)，IgG2a；兔，单克隆(EPR283Y)，IgG；小鼠，单克隆(KT39)，IgG2b；小鼠，单克隆(N-a)，IgG1；小鼠，单克隆(N1G1)，IgG1；单克隆(P5A9AT)；小鼠，单克隆(S5G1)，IgG1；小鼠，单克隆(SB78c)，IgG1；小鼠，单克隆(SB78d)，IgG1和兔，单克隆(Y284)，IgG。
有利地，根据本公开的侧向流动测定物允许通过从样本中除去混杂组分(诸如但不限于红细胞)在原始未处理样本中精确地确定目标分析物的存在和浓度。因此，本文所述的侧向流动设备在单个测试事件期间在单个测定物中量化样本中分析物的浓度，而无需稀释样本、处理或制备样本、或从样本来源中获得大量样本。
使用根据本公开的侧向流动测定物检测样本中目标分析物的方法
本文提供的一些实施方式涉及使用侧向流动测定物来检测原始样本中目标分析物的方法。在一些实施方式中，该方法包括提供如本文所述的侧向流动测定物。在一些实施方式中，该方法包括将流体样本施加到本文所述的侧向流动设备。
在一些实施方式中，在侧向流动设备上施加样本包括在侧向流动设备的样本孔处施加样本。在一些实施方式中，在样本孔处施加样本包括使样本与侧向流动测定物接触。通过外部施加将样本引入样本孔，如使用滴管或其它施加器，样本可接触侧向流动测定物。在一些实施方式中，样本贮存器可直接浸入样本中，诸如当将测试条浸入容纳样本的容器中时。在一些实施方式中，可以将样本倾倒、滴注、喷射、放置或以其它方式接触样本贮存器。
在一些实施方式中，该方法包括通过使流体样本穿过样本孔的分离膜从流体样本中分离颗粒，其中目标分析物穿过分离膜到达测定条。在一些实施方式中，颗粒包括混杂组分，包括例如红细胞、颗粒、细胞组分或细胞碎屑，或阻碍样本流过设备或干扰设备检测信号的其它组分。分离膜可基于尺寸、对膜的亲和力或所需的其它特性来分离样本的组分。
在一些实施方式中，该方法包括用标记缀合物来标记目标分析物。标记缀合物可包括特异性结合目标分析物和标记的抗体。标记缀合物可以沉积在样本孔下方或下游的缀合垫(或标记区)上。标记缀合物可以用于确定样本中可能存在的分析物的存在和/或数量。额外的标记缀合物也可包括在设备上，其中操作者目标为确定更多目标分析物的存在和/或数量。因此，该设备可包括第二标记缀合物，其包括特异性结合第二目标分析物和标记的第二抗体，并且该设备还可包括第三标记缀合物，其包括特异性结合第三目标分析物和标记的第三抗体，或更多，这取决于待分析的分析物的数量。
标记缀合物(或多于一种标记缀合物，如果是这种情况)可以通过物理或化学键整合在缀合垫上。在将样本添加到样本容器之后，样本溶解标记缀合物，释放将标记缀合物保持在缀合垫上的键。标记缀合物与目标分析物(如果存在于样本中)结合，形成复合物。
在一些实施方式中，该方法包括将标记的目标分析物与检测区处的固定捕获剂结合。在一些实施方式中，该方法包括检测来自结合到检测区中的固定捕获剂的标记的目标分析物的信号。添加缓冲液(诸如追踪缓冲液，包括HEPES、PBS、TRIS或任何其它合适的缓冲液)后，样本(包括结合的目标分析物(复合物))沿流体前缘流过侧向流动测定物到达检测区。检测区可包括用于捕获每个复合物的捕获区(其中多于一种目标分析物待检测和/或量化)。例如，检测区可包括用于捕获第一复合物的第一捕获区，用于捕获第二复合物的第二捕获区，以及用于捕获第三复合物的第三捕获区。当第一复合物在第一捕获区处结合到第一捕获剂时，检测到来自标记的第一信号。第一信号可包括如本文所述的光信号。可将第一信号与第一目标分析物的剂量响应曲线上的值进行比较，并确定样本中第一分析物的浓度。
在一些实施方式中，样本从包括环境或生物来源的来源获得。在一些实施方式中，怀疑样本具有一种或多种目标分析物。在一些实施方式中，不怀疑样本具有任何目标分析物。在一些实施方式中，获得样本并分析以验证多种分析物的存在或不存在。在一些实施方式中，获得样本并分析样本中多种分析物的量。在一些实施方式中，样本中存在的一种或多种分析物中的任何一种的量小于健康受试者中存在的正常值，等于或大约等于健康受试者中存在的正常值，或高于健康受试者中存在的正常值。在一些实施方式中，流体样本是未稀释的全血样本；未稀释的静脉血样本；未稀释的毛细血管血样本；未稀释的血清样本；或未稀释的血浆样本。在一些实施方式中，流体样本以50μL至100μL的量施加。
在一些实施方式中，检测到的信号是光信号、荧光信号或磁信号。在一些实施方式中，设备还包括缓冲液孔。在一些实施方式中，方法还包括使缓冲液流过测定条到达目标分析物。
在一些实施方式中，目标分析物以升高的浓度存在。升高的分析物浓度可以指高于健康水平的分析物浓度。因此，升高的分析物浓度可以包括5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％、125％、150％、200％或大于健康水平的分析物浓度。在一些实施方式中，目标分析物包括如本文所述的分析物。出于目标生物或环境物质的目的，可包括额外的分析物。
包括根据本公开的侧向流动测定物的示例性测试系统
本文所述的侧向流动测定测试系统可以包括侧向流动测定测试设备(诸如但不限于测试条)；系统壳体，其包括被配置成接收测试设备的全部或一部分的孔口；包括光源和光检测器的读取器；数据分析器及它们的组合。系统壳体可由多种材料中的任一种制成，包括塑料、金属或复合材料。系统壳体形成针对诊断测试系统的部件的保护外壳。系统壳体还限定了容器，该容器相对于读取器机械地定位(register)测试条。容器可设计成接收各种不同类型的测试条中的任何一种。在一些实施方式中，系统壳体是便携式设备，其允许在各种环境中，包括在长凳上、在田地里、在家中、或在用于家庭、商业、或环境应用的设施中执行侧向流动测定的能力。
读取器可包括一个或多个光电子部件，用于光学检查测试条的检测区的暴露区域，并且能够检测检测区内的多个捕获区。在一些实施方案中，读取器包括至少一个光源和至少一个光检测器。在一些实施方式中，光源可包括半导体发光二极管，并且光检测器可包括半导体光电二极管。取决于测试条使用的标记的性质，光源可设计成发射特定波长范围内的光或具有特定偏振的光。例如，如果标记是荧光标记，诸如量子点，则光源将被设计成用引起来自标记的荧光发射的波长范围内的光照射测试条的捕获区的暴露区域。类似地，光检测器可被设计成选择性地捕获来自捕获区的暴露区域的光。例如，如果标记是荧光标记，则光检测器将被设计成选择性地捕获由标记发射的荧光的波长范围内的光或具有特定偏振光的光。另一方面，如果标记是反射型标记，则光检测器将被设计成选择性地捕获由光源发射的光的波长范围内的光。为此目的，光检测器可包括一个或多个光学滤波器，其限定所捕获的光的波长范围或偏振轴。可以使用目视观察或分光光度计分析来自标记的信号，以检测来自显色基底的颜色；用于检测辐射的辐射计数器，诸如用于检测125I的伽马计数器；或荧光计，以在存在特定波长的光的情况下检测荧光。在使用酶联测定的情况下，可以使用分光光度计执行目标分析物的量的定量分析。如果需要，本文所述的侧向流动测定物可以自动化或机器人执行，并且可以同时检测来自多个样本的信号。此外，可以针对多个目标分析物检测多个信号，包括当每个目标分析物的标记相同或不同时。
数据分析器处理由读取器获得的信号测量。通常，数据分析器可在任何计算或处理环境中实施，包括在数字电子电路中或在计算机硬件、固件或软件中。在一些实施方式中，数据分析器包括处理器(例如，微控制器、微处理器或ASIC)和模数转换器。数据分析器可以并入在诊断测试系统的壳体内。在其它实施方式中，数据分析器位于可通过有线或无线连接与诊断测试系统通信的单独设备(诸如计算机)中。数据分析器还可包括用于经由无线连接将结果传送到外部源以用于数据分析或用于查看结果的电路。
通常，结果指示器可包括用于指示测定测试的一种或多种结果的各种不同机制中的任何一种。在一些实施方案中，结果指示器包括一个或多个灯(例如，发光二极管)，其被激活以指示例如测定测试的完成。在其它实施方案中，结果指示器包括用于呈现测定测试结果的字母数字显示器(例如，两个或三个字符发光二极管阵列)。
本文描述的测试系统可以包括向诊断测试系统的有源部件供电的电源，包括读取器、数据分析器和结果指示器。电源可通过例如可更换电池或可充电电池来实现。在其它实施方式中，诊断测试系统可由外部主机设备(例如，通过USB电缆连接的计算机)供电。
示例性侧向流动设备的部件
本文描述的侧向流动设备包括设备壳体。本文所述的侧向流动设备中的任一个的壳体(包括顶部壳体或基座壳体)可由任何合适的材料制成，包括例如乙烯基、尼龙、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚硫烷、聚酯、聚氨酯或环氧树脂。壳体可通过任何合适的方法制备，包括例如注塑、压塑、传递模塑、吹塑、挤出模塑、发泡模塑、热成型模塑、浇铸、层沉积或印刷。
本文所述的侧向流动设备可以包括样本孔(也称为样本接收区)，其中将流体样本引入测试条，诸如但不限于存在于侧向流动设备中的免疫色谱测试条。在一个实施例中，可通过外部施加将样本引入样本孔，如使用滴管或其它施加器。可将样本倾倒或快递到样本孔上。在另一个实施例中，样本孔可直接浸入样本中，诸如当将测试条浸入容纳样本的容器中时。
本文所述的侧向流动设备可以包括固体支撑件或基底。合适的固体支撑件包括但不限于硝化纤维素、反应盘的孔壁、多孔板、试管、聚苯乙烯珠、磁珠、膜和微粒(诸如胶乳颗粒)。具有足够的孔隙度以允许标记缀合物进入并且针对固定捕获剂具有合适的表面亲和力的任何合适的多孔材料可以用于本文所述的侧向流动设备。例如，硝化纤维素的多孔结构对于各种剂(例如捕获剂)具有优异的吸收和吸附性质。尼龙具有相似的特性，并且也是合适的。微孔结构和水合状态下具有凝胶结构的材料都是有用的。
有用的固体支撑件的其它示例包括：天然聚合碳水化合物及其合成改性的、交联的或取代的衍生物，诸如琼脂，琼脂糖、交联藻酸、取代和交联的瓜尔胶、纤维素酯，尤其具有硝酸和羧酸、混合纤维素酯和纤维素醚；含氮的天然聚合物，诸如蛋白质和衍生物，包括交联或改性明胶；天然烃聚合物，诸如乳胶和橡胶；合成聚合物，其可用合适的多孔结构制备，诸如乙烯基聚合物，包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯及其部分水解的衍生物、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、上述缩聚物的共聚物和三元共聚物，诸如聚酯、聚酰胺、和其它聚合物，诸如聚氨酯或聚环氧化物；多孔无机材料，诸如碱土金属和镁的硫酸盐或碳酸盐，包括硫酸钡、硫酸钙、碳酸钙、碱金属和碱土金属铝和镁的硅酸盐；以及铝或硅的氧化物或水合物，诸如粘土、氧化铝、滑石、高岭土、沸石、硅胶或玻璃(这些材料可用作上述聚合物材料的过滤器)；以及上述类型的混合物或共聚物，诸如通过在预先存在的天然聚合物上初始化合成聚合物的聚合而获得的接枝共聚物。
本文所述的侧向流动设备可以包括片或条形式的多孔固体支撑件，诸如硝化纤维素。此类片或条的厚度可在宽泛的范围内变化，例如，约0.01mm至0.5mm，约0.02mm至0.45mm，约0.05mm至0.3mm，约0.075mm至0.25mm，约0.1mm至0.2mm，或约0.11mm至0.15mm。此类片或条的孔尺寸可类似地在宽泛的范围内变化，例如约0.025微米至15微米，或更具体地约0.1微米至3微米；然而，孔尺寸并不旨在称为选择固体支撑件的限制因素。在适用的情况下，固体支撑件的流速也可以在宽泛的范围内变化，例如约12.5秒/厘米至90秒/厘米(即50秒/4厘米至300秒/4厘米)，约22.5秒/厘米至62.5秒/厘米(即，90秒/4厘米至250秒/4厘米)，约25秒/厘米至62.5秒/厘米(即100秒/4厘米至250秒/4厘米)，约37.5秒/厘米至62.5秒/厘米(即150秒/4厘米至250秒/4厘米)，或约50秒/厘米至62.5秒/厘米(即200秒/4厘米至250秒/4厘米)。在本文所述设备的具体实施方式中，流速为约35秒/厘米(即140秒/4厘米)。在本文所述设备的其它具体实施方式中，流速为约37.5秒/厘米(即150秒/4厘米)。
固体支撑件的表面可以通过化学过程活化，该化学过程引起剂(例如捕获剂)与支撑件的共价交联。如下所述，固体支撑件可以包括缀合垫。许多其它合适的方法可用于将剂(例如捕获剂)固定到固体支撑件，包括但不限于离子相互作用、疏水相互作用、共价相互作用等。
除非另有物理限制，否则固体支撑件可以任何合适的形状使用，诸如膜、片、条或板，或其可包被到或结合或层压到适当的惰性载体上，诸如纸、玻璃、塑料膜或织物。
本文所述的侧向流动设备可以包括缀合垫，诸如膜或包括捕获剂的其它类型的材料。缀合垫可以是乙酸纤维素、硝酸纤维素、聚酰胺、聚碳酸酯、玻璃纤维、膜、聚醚砜、再生纤维素(RC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯(例如，4,4-羟基-二苯基-2,2'-丙烷)、氧化铝、混合纤维素酯(例如，醋酸纤维素和硝化纤维素的混合物)、尼龙(例如，聚酰胺、六亚甲基二胺和尼龙66)、聚丙烯、PVDF、高密度聚乙烯(HDPE)+成核剂“二苯甲酸铝”(DBS)(例如80u 0.024 HDPE DBS(Porex))和HDPE。
本文所述的侧向流动设备对样本中存在的目标分析物高度敏感，包括以显著不同的浓度(诸如以高浓度(10μg/mL至100μg/mL)和低浓度(1pg/mL至10pg/mL))存在的一种或多种目标分析物。“敏感性”是指正确识别的实际阳性的比例(例如，被正确识别为具有病况的感染、潜伏或有症状受试者的百分比)。灵敏度可计算为真阳性的数量除以真阳性的数量和假阴性的数量之和。
本文所述的侧向流动设备可以精确测量许多不同种类样本中的多种目标分析物。样本可以包括从任何来源获得的样品或培养物，以及生物和环境样本。生物样本可从动物(包括人)获得，并且包含流体、固体、组织和气体。如上所述，可在将样本施加到本公开的侧向流动设备之前处理样本。在第一非限制性实施例中，可以处理全血样本以获得血浆或血清，并且可以将血浆或血清施加到根据本公开的侧向流动设备。在第二非限制性实施例中，使用一个或多个样本制备步骤(诸如但不限于细胞裂解步骤)处理包含细胞的样本，以释放细胞内蛋白质用于检测。可以将处理过的样本施加到根据本公开的侧向流动设备。本公开的实施方式可以有利地去除已经机械处理的样本(诸如血浆和血清样本)，以及已经化学处理的样本(诸如已经与试剂混合的样本)中的混杂组分。生物样本包括尿液、唾液和血液产品，诸如血浆、血清等。然而，此类实施例不应解释为限制适用于本公开的样本类型。
本文所述的侧向流动设备可以包括标记。标记可以采取许多不同的形式，包括结合到或能够结合到分析物、分析物类似物、检测试剂或结合配偶体的分子或组合物，其可通过光谱学、光化学、生物化学、免疫化学、电学、光学或化学方法检测。标记的示例包括酶、胶体金颗粒(也称为金纳米颗粒)、有色乳胶颗粒、放射性同位素、辅因子、配体、化学发光或荧光剂、蛋白质吸附的银颗粒、蛋白质吸附的铁颗粒、蛋白质吸附的铜颗粒、蛋白质吸附的硒颗粒、蛋白质吸附的硫颗粒、蛋白质吸附的碲颗粒、蛋白质吸附的碳颗粒和蛋白质偶联染料囊(dye sacs)。化合物(例如，检测试剂)与标记的附接可以通过共价键、吸附过程、疏水和/或静电键，如在螯合物中等，或这些键和相互作用的组合实现和/或可涉及链接基团。本文所述的侧向流动测定物和设备包括用于去除混杂成分的分离膜，该混杂组分包括具有与标记的光学特性相同或相似的光学特性的组分。例如，具有血红蛋白的红细胞具有与金纳米颗粒相似的光学特性。因此，在一些实施方式中，当金纳米颗粒用于检测信号时，可以使用根据本公开的分离膜分离红细胞。类似地，其它金属纳米颗粒(包括银、铂、铜、钯、钌、铼或其它金属纳米颗粒)产生特定信号，该特定信号的检测可通过从根据本公开的样本中去除混杂成分而类似地增强。
术语“特异性结合配偶体(或结合配偶体)”是指通过取决于所涉及分子的三维结构的特异性非共价相互作用来相互作用的一对分子中的一员。典型的特异性结合配偶体对包括抗原/抗体、半抗原/抗体、激素/受体、核酸链/互补核酸链、基底/酶、抑制剂/酶、碳水化合物/凝集素、生物素/(链霉)抗生物素蛋白、受体/配体和病毒/细胞受体，或其各种组合。
如本文所用，术语“免疫球蛋白”或“抗体”是指结合特定抗原的蛋白质。免疫球蛋白包括但不限于多克隆、单克隆、嵌合和人源化抗体、Fab片段、F(ab')2片段，并且包括以下类别的免疫球蛋白：IgG、IgA、IgM、IgD、IbE和分泌型免疫球蛋白(sIg)。免疫球蛋白通常包括两条相同的重链和两条轻链。然而，术语“抗体”和“免疫球蛋白”还包含单链抗体和双链抗体。为简单起见，本说明书中使用术语“标记抗体”或“捕获抗体”，但本文所用的术语抗体是指抗体整体或其任何片段。因此，预期当指特异性结合目标分析物的标记抗体时，该术语是指特异性结合目标分析物的标记抗体或其片段。类似地，当指捕获抗体时，该术语是指特异性结合目标分析物的捕获抗体或其片段。
根据本公开的侧向流动设备、测试系统和方法中的抗体可以包括多克隆抗体。用于测量本文公开的任何目标分析物的多克隆抗体包括但不限于通过以下一种或多种的主动免疫从血清中产生的抗体：兔、山羊、绵羊、鸡、鸭、豚鼠、小鼠、驴、骆驼、大鼠和马。根据本公开的侧向流动设备、测试系统和方法中的抗体可以包括单克隆抗体。用于结合到目标分析物的抗体是本领域已知的，或可通过本领域已知的方法容易地开发。
根据本公开的侧向流动设备包括捕获剂。捕获剂包括能够结合到分析物的固定捕获剂，包括游离(未标记)分析物和/或标记分析物(诸如结合到标记缀合物的分析物，如本文所述)。捕获剂包括未标记的特异性结合配偶体，其特异于(i)由标记缀合物结合的目标分析物，(ii)游离分析物，或(iii)辅助特异性结合配偶体，其本身特异于分析物，如在间接测定中。如本文所用，“辅助特异性结合配偶体”是结合到分析物的特异性结合配偶体的特异性结合配偶体。例如，辅助特异性结合配偶体可包括对另一种抗体特异的抗体，例如山羊抗人抗体。本文描述的侧向流动设备可以包括“检测区域”或“检测区”，其是包括一个或多个捕获区域或捕获区的区域，并且是可检测到可检测信号的区。本文所述的侧向流动设备可以包括“捕获区域”，其为侧向流动设备的捕获试剂被固定的区域。本文所述的侧向流动设备可包括多于一个的捕获区域。在一些情况下，不同的捕获试剂将固定在不同的捕获区域中(诸如第一捕获区域处的第一捕获试剂和第二捕获区域处的第二捕获剂)。多个捕获区域可在侧向流动基底上相对于彼此具有任何定向；例如，第一捕获区域可沿着流体流动路径在第二(或其它)捕获区域的远侧或近侧，反之亦然。可选地，第一捕获区域和第二(或其它)捕获区域可沿垂直于流体流动路径的轴线对准，使得流体同时或大约同时接触捕获区域。
根据本公开的侧向流动设备包括被固定的捕获剂，使得捕获剂的移动在侧向流动设备的正常操作期间受到限制。例如，在将流体样本施加到侧向流动设备之前和之后，固定捕获剂的移动受限制。捕获剂的固定化可以通过物理方式实现，诸如屏障、静电相互作用、氢键、生物亲和性、共价相互作用或它们的组合。
根据本公开的侧向流动设备可以检测、识别并且在一些情况下量化生物制剂。生物制剂包括由活有机体产生的化学或生物化学化合物，包括原核细胞系、真核细胞系、哺乳动物细胞系、微生物细胞系、昆虫细胞系、植物细胞系、混合细胞系、天然存在的细胞系、或合成工程细胞系。生物制剂可以包括大的大分子，诸如蛋白质、多糖、脂质和核酸，以及小分子，诸如初级代谢物、次级代谢物和天然产物。
参考附图描述了本公开的设备、测试系统和方法的各个方面。然而，本公开可以以许多不同的形式体现。基于本文的教导，本领域技术人员应当理解，本公开的范围旨在覆盖本文公开的设备、测试系统和方法的任何方面，无论是独立实施的还是与本公开的任何其它方面组合实施。例如，可使用本文提出的任何数量的方面来实施设备或实践方法。
尽管本文描述了特定方面，但这些方面的许多变型和变换都落入本公开的范围内。尽管提到了一些益处和优点，但是本公开的范围不旨在限于特定的益处、用途或目标。相反，本公开的各方面旨在广泛地适用于不同的检测技术和设备配置，其中一些在附图和说明书中以示例的方式示出。

Claims (44)

1.一种用于检测流体样本中目标分析物的侧向流动测定设备，包括：
第一流动路径，其被配置成接收所述流体样本，所述第一流动路径在膜的顶部表面和底部表面之间延伸，所述膜被配置成将颗粒保留在所述流体样本中；以及
第二流动路径，其从缓冲液接收区延伸通过样本接收区到所述样本接收区下游的捕获区，所述样本接收区包括缀合物，所述缀合物包括标记和配置成特异性结合所述目标分析物的剂，所述捕获区包括对所述目标分析物特异的固定捕获剂，所述第二流动路径在空间上在所述膜的所述底部表面下方并与其流体连通，所述缓冲液接收区被配置成接收缓冲液，所述缓冲液引导通过所述膜的底部表面接收的流体样本沿所述第二流动路径到达所述捕获区。
2.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述第一流动路径大致横向于所述第二流动路径。
3.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述膜被配置成保留阻碍所述目标分析物流动的颗粒。
4.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述膜被配置成保留干扰在所述捕获区处的所述目标分析物的检测的颗粒。
5.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述膜被配置成基于所述颗粒的尺寸和/或所述颗粒对所述膜中的剂的亲和力来保留颗粒。
6.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述样本接收区在空间上在所述膜的所述底部表面下方并与其流体连通。
7.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述流体样本包括未稀释的全血样本；未稀释的静脉血样本；未稀释的毛细血管血样本；未稀释的血清样本；或未稀释的血浆样本。
8.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述颗粒包括红细胞。
9.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述流体样本的体积在约50μL和约100μL之间。
10.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述目标分析物包括C-反应蛋白(CRP)。
11.根据权利要求1所述的测定设备，还包括匣盒，所述匣盒限定分别与所述缓冲液接收区和所述样本接收区连通的缓冲液孔和样本孔。
12.根据权利要求11所述的测定设备，其中所述匣盒包括被配置成压缩所述膜的部分的压缩结构。
13.根据权利要求12所述的测定设备，其中由所述压缩结构产生的所述膜的部分中的压缩防止所述颗粒流过所述膜的所述底部表面到达所述第二流动路径。
14.根据权利要求12所述的测定设备，其中由所述压缩结构产生的所述膜的部分中的压缩防止所述颗粒流过所述膜的边缘到达所述第二流动路径。
15.根据权利要求12所述的测定设备，其中由所述压缩结构产生的所述膜的部分中的压缩防止所述颗粒流经所述膜的顶部表面并流到所述第二流动路径上。
16.根据权利要求12所述的测定设备，其中所述样本孔包括压缩结构。
17.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述第二流动路径包括与测定膜流体连通的缀合垫，所述缀合垫包括所述缓冲液接收区和所述样本接收区，所述测定膜包括所述捕获区。
18.根据权利要求17所述的测定设备，其中将被配置成保留颗粒的所述膜的所述底部表面用双面粘合剂粘附到所述缀合垫的所述顶部表面。
19.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述膜在所述样本接收区中的标记缀合物溶解之前保留所述流体样本中的所述颗粒。
20.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述流体样本中的颗粒不进入所述第二流动路径。
21.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述膜包括不对称血浆分离膜。
22.根据权利要求1所述的测定设备，其中当所述流体样本在所述第一流动路径中流动时所述流体样本包括全血样本，而当所述流体样本在所述第二流动路径中流动时所述流体样本包括无细胞血浆样本。
23.根据权利要求1所述的测定设备，其中在所述缓冲液接收区中接收的缓冲液不流过所述第一流动路径。
24.根据权利要求1所述的测定设备，其中标记缀合物包括标记和特异性结合所述目标分析物的抗体或其片段。
25.根据权利要求1所述的测定设备，其中所述标记包括金纳米颗粒。
26.一种检测流体样本中目标分析物的方法，其包括：
将所述流体样本施加到在被配置成保留所述流体样本的颗粒的膜的顶部表面和底部表面之间延伸的第一流动路径；
将所述流体样本中的颗粒保留在所述膜中；
在第二流动路径中接收所述流体样本，所述第二流动路径在空间上在所述膜的底部表面的下方并且与其流体连通，所述第二流动路径从缓冲液接收区延伸通过样本接收区到所述样本接收区下游的捕获区，所述样本接收区包括缀合物，所述缀合物包括标记和配置成特异性结合所述目标分析物的剂，所述捕获区包括对所述目标分析物特异的固定捕获剂；和
将缓冲液添加到所述缓冲液接收区，使得在所述第二流动路径中接收的所述流体样本流到所述捕获区。
27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括在将所述流体样本中的颗粒保留在所述膜中之后用标记的缀合物标记所述目标分析物。
28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
将标记的目标分析物与所述捕获区中的固定捕获剂结合；和
检测来自标记的目标分析物的信号，所述标记的目标分析物与所述捕获区中的固定捕获剂结合。
29.根据权利要求26所述的方法，其中所述检测的信号包括反射信号、荧光信号或磁信号。
30.根据权利要求26所述的方法，其中在孵育期之后将所述缓冲液添加到所述缓冲液接收区。
31.根据权利要求26所述的方法，其中所述第一流动路径通常横向于所述第二流动路径。
32.根据权利要求26所述的方法，其中保留所述流体样本中的颗粒包括保留阻碍所述目标分析物流动的颗粒。
33.根据权利要求26所述的方法，其中保留所述流体样本中的颗粒包括保留干扰在所述捕获区的所述目标分析物的检测的颗粒。
34.根据权利要求26所述的方法，其中保留所述流体样本中的颗粒包括基于所述颗粒的尺寸和/或所述颗粒对所述膜中的剂的亲和力来保留颗粒。
35.根据权利要求26所述的方法，其中当在所述第二流动路径中接收所述流体样本时，保留在所述膜中的颗粒不会流入所述第二流动路径。
36.根据权利要求26所述的方法，其中当将所述缓冲液添加到所述缓冲液接收区时，保留在所述膜中的颗粒不流入所述第二流动路径。
37.根据权利要求26所述的方法，其中所述流体样本中的颗粒不进入所述第二流动路径。
38.根据权利要求26所述的方法，其中在所述样本接收区中的标记的缀合物溶解之前，所述流体样本中的颗粒被保留在所述膜中。
39.根据权利要求26所述的方法，其中所述膜包括不对称血浆分离膜。
40.根据权利要求26所述的方法，其中当所述流体样本在所述第一流动路径中流动时，所述流体样本可以包括全血样本，而当所述流体样本在所述第二流动路径中流动时，所述流体样本可以包括无细胞血浆样本。
41.根据权利要求26所述的方法，其中在所述缓冲液接收区中接收的缓冲液不流过所述第一流动路径。
42.根据权利要求26所述的方法，其中所述流体样本包括未稀释的全血样本；未稀释的静脉血样本；未稀释的毛细血管血样本；未稀释的血清样本；或未稀释的血浆样本。
43.根据权利要求26所述的方法，其中所述颗粒包括红细胞。
44.根据权利要求26所述的方法，其中所述流体样本的体积在约50μL和约100μL之间。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117065816A (zh) * 2023-09-22 2023-11-17 北京芯迈微生物技术有限公司 一种微流控芯片及其检测方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI791933B (zh) * 2019-01-07 2023-02-11 美商伊路米納有限公司 用於檢測和分析流體的系統和方法
WO2021205228A1 (en) * 2020-04-07 2021-10-14 Abbott Rapid Diagnostics International Unlimited Company Assay device
US20210387187A1 (en) 2020-05-27 2021-12-16 University Of Warwick Flow device
GB202103200D0 (en) 2021-03-08 2021-04-21 Terasom S R O Lung Cancer diagnosis
JP2024519582A (ja) * 2021-05-07 2024-05-17 カイファ， インコーポレイテッド 標的測定
CA3230920A1 (en) * 2021-09-10 2023-03-16 Jason J. SUN Agglutinating agents, devices and methods for whole blood assays
TWI795332B (zh) * 2022-08-10 2023-03-01 國立中正大學 生物感測晶片
WO2024086358A1 (en) * 2022-10-20 2024-04-25 Porex Technologies Corporation Separation media and methods of use

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003008933A2 (en) * 2001-07-18 2003-01-30 Siliang Zhou Test strip for a lateral flow assay
CN1720455A (zh) * 2002-12-19 2006-01-11 金伯利-克拉克环球有限公司 基于膜的测定装置中钩效应的减小
CN101031798A (zh) * 2004-07-29 2007-09-05 瑞莱诊断体系有限公司 侧向流系统和测定
CN101035429A (zh) * 2004-06-02 2007-09-12 瑞莱诊断体系有限公司 定量侧向流系统和测定
US20110076697A1 (en) * 2009-04-28 2011-03-31 Innovative Laboratory Technologies, Inc. Lateral-flow immuno-chromatographic assay devices
US20140242613A1 (en) * 2013-02-27 2014-08-28 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Rapid identification of organisms in bodily fluids
CN106198150A (zh) * 2016-08-30 2016-12-07 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种化学分析样品综合前处理仪
US20170212112A1 (en) * 2016-01-25 2017-07-27 General Electric Company Integration of sample separation with rapid diagnostic tests for improved sensitivity

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6251615B1 (en) * 1998-02-20 2001-06-26 Cell Analytics, Inc. Cell analysis methods
US7441666B2 (en) * 2001-04-18 2008-10-28 Asahi Kasei Kuraray Medical Co., Ltd. Process for producing an asymmetric porous film
US7781172B2 (en) * 2003-11-21 2010-08-24 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method for extending the dynamic detection range of assay devices
WO2005117556A2 (en) * 2004-06-02 2005-12-15 Relia Diagnostic Systems, Llc Quantitative lateral flow system and assay
US20060019406A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-26 Ning Wei Lateral flow device for the detection of large pathogens
FR2894674A1 (fr) * 2005-12-14 2007-06-15 Diagnostica Stago Soc Par Acti Boitier de dosage d'un echantillon biologique par immunochromatographie
CN101000343B (zh) * 2006-01-14 2012-11-14 霍夫曼-拉罗奇有限公司 具有改进的对照区的免疫检测件
CA2690904C (en) * 2007-06-27 2015-11-03 Inbios International, Inc. Lateral flow assay system and methods for its use
US8377643B2 (en) * 2009-03-16 2013-02-19 Abaxis, Inc. Split flow device for analyses of specific-binding partners
US10079073B2 (en) * 2014-12-11 2018-09-18 Critical Care Diagnostics, Inc. Test apparatus and methods for ST2 cardiac biomarker
US10983119B2 (en) * 2016-01-25 2021-04-20 General Electric Company Device for rapid diagnostic tests to detect antigens with improved sensitivity
US20190383807A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Tokitae Llc Methods and systems for concentration of samples for lateral flow assays

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003008933A2 (en) * 2001-07-18 2003-01-30 Siliang Zhou Test strip for a lateral flow assay
CN1720455A (zh) * 2002-12-19 2006-01-11 金伯利-克拉克环球有限公司 基于膜的测定装置中钩效应的减小
CN101035429A (zh) * 2004-06-02 2007-09-12 瑞莱诊断体系有限公司 定量侧向流系统和测定
CN101031798A (zh) * 2004-07-29 2007-09-05 瑞莱诊断体系有限公司 侧向流系统和测定
US20110076697A1 (en) * 2009-04-28 2011-03-31 Innovative Laboratory Technologies, Inc. Lateral-flow immuno-chromatographic assay devices
US20140242613A1 (en) * 2013-02-27 2014-08-28 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Rapid identification of organisms in bodily fluids
US20170212112A1 (en) * 2016-01-25 2017-07-27 General Electric Company Integration of sample separation with rapid diagnostic tests for improved sensitivity
CN106198150A (zh) * 2016-08-30 2016-12-07 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种化学分析样品综合前处理仪

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117065816A (zh) * 2023-09-22 2023-11-17 北京芯迈微生物技术有限公司 一种微流控芯片及其检测方法
CN117065816B (zh) * 2023-09-22 2024-01-30 北京芯迈微生物技术有限公司 一种微流控芯片及其检测方法

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