CN1239905A - 用于进行分析的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种多样孔分析板结构(54)和分析装置以及用于进行化学生化分析的方法。多样孔分析板结构(54)在多个样孔(76)的上面限定了相对较浅的基本密封的空间(71)，密封的空间(71)具有一入口(72)和与入口隔开的一出口(22)。通过置换空气使经入口(72)引入的流体流进空间(71)和/或样孔(76)。经入口(72)或出口抽出流体而在样孔(76)留下流体，从而可进行各种测试。本发明还描述了该结构的各种实施例。最佳设置是在透明塑料圆盘上的结构，可使用自动流体处理装置(80)并使用光学估计装置(81)估计结果。该装置可用于进行各种分析，尤其是生化/化学分析、免疫测定及遗传(DNA)分析，并且可在实验室中进行多样品测试或在医疗场所，即在手术室或诊所。

Description

用于进行分析的装置及其方法
本发明涉及用于进行分析的装置及其方法，尤其是为了进行化学或生化分析用于在单个样孔中接收和保留大量液体的多样孔板结构。在医学和科学试验中通常使用具有二维阵列小样孔的多样孔盘或板以便于液体分析物的测试。一个特别的应用领域是血液屏，在血液屏上把血液或血制品置入样孔中以进行诸如HIV(艾滋病病毒)、肝炎病毒之类的病毒的测试。
这些测试(免疫测定)通常涉及到抗体-抗原的交叉反应，要在样孔的表面涂有特定的抗原。该方法检测特定抗原的循环的抗体。另外，样孔的表面也可涂有特定的抗体，该抗体捕获循环的抗原，通过直接靠在被捕获的抗原上的第二抗原决定基的第二抗体依次鉴别循环抗原。该两种方法正是在免疫测定中发展的大量方法中的两种(参照“免疫测定的原理和实践”(Principles and Practice of Immunoassay)，Price&Newman，1997ISBN1-56159-145-0)。
在免疫测定中必须采用样品，并且在多数情况下，需要随后添加试剂或冲洗缓冲剂。通常样孔被暴露在血液或血制品之下，并且被冲洗干净，且粘结暴露的抗体或捕获的抗原的另一种反应物被引入到样孔中以产生可观察的反应。这些反应可产生颜色或可观察到的反应。这样就能够鉴别含有特定抗原抗体反应的样孔并量化这些反应的程度。
经常需要在多样孔盘的每个样孔内填入精确限定量的分析物。通常可用单头或多头微量移液管实现。然而，采用这种方法通常需要花费大量时间，尤其是在需要填满大量的样孔时，并且会漏填很多样孔。
在特定情况下，例如为避免样孔受到污染或污染材料的泄漏，也有必要把多样孔盘保存在基本封闭的容器中，用这种盘，很难或不可能使微量移液管接近样孔而把样孔填满。
本发明的一个目的是消除或至少减轻公知的多样孔盘的缺点。
该目的可通过提供一多样孔分析板结构实现，该多样孔分析板结构在多个样孔上面限定了一个相当浅的基本密封的空间，该密封空间具有入口和与入口隔开的出口。引入的流体通过入口流进空间，并替换空气而覆盖住样孔。通过入口或出口抽出空间中的流体而使流体流在样孔中就可进行各种测试。
按照本发明的第一方面，所限定的多样孔分析板结构包括：
一个第一上表面，
在其中设置有多个样孔的一个第二下表面，
限定一个具有一入口和一出口的小室的第一和第二表面，可将流体引入小室或从小室中抽出的入口和出口，及在抽出液体后，在每一样孔中都保持一定容积的流体的尺寸设计成均等的样孔。
最好，小室足够浅以允许流体填满样孔和小室。样孔足够深以在抽出样孔上面的空间中的液体后保持一定容积的流体。
板结构可为任意方便的形状，但最好为在较长弧部分上带有可拆卸把手的扇形，以便于在圆盘上安设扇形。多个扇形结构安放在圆盘上更好。
最好，扇形和圆盘也由塑料制成并且扇形咬接在圆盘上。扇形和圆盘包括锁和钥匙部分以使得扇形仅以正确的方位咬接。
另外，具有多个单区的圆盘可整体制造或模制，而不是咬接扇形。
复合结构可被咬接在压缩圆盘上。
圆盘结构可具有围绕其周围延伸的圆周槽，以便于在流体引入或抽出小室后收集流体。
样孔设计成均等的尺寸，其直径和深度适宜收集和保持含有测试分析物或部分试剂的流体。确切的尺寸是可选定的并基于多个参数，比如小室和样孔的表面材料的类型，流体的粘度以及在第一和第二表面之间的空间的深度(高度)。
最好，结构的尺寸使得样孔注满并保持足够的流体，流体充溢空间并被抽出以允许在各自的样孔中测量可测量的反应，且不受邻近的样孔影响。具有充溢和注满的连续步骤的整个过程的益处是能实现各个样孔被注满时在其中能进行独立的测量，并且充分清洗在诸如免疫测定的多步骤过程中有用的样孔阵列(充溢的)，这需要配合严格的清洗步骤连续使用试剂。这使得以同样的方式注满被清洗或冲洗的样孔，以便在各个样孔中进行独立的试验，同时避免了相邻样孔之间的交叉感染。
样孔结构最好由透明或其它可光传输塑料制成，以便于样孔的光读取，确定测试结果。该结构与自动流体处理装置和一光读出器结合为一体，可更方便地进行自动处理流体及对反应结果的光估计。另外，可手动控制流体的处理，并且可通过光读出器估计结构中的反应结果或通过视觉估计分值。
按照本发明的第二个方面，所限定的多样孔分析结构包括：
一个上表面和一个相对的间隔较近的下表面，所述上表面和下表面在其间限定一个相对较浅的空间，下表面具有多个样孔，至少两个隔开的开口可从一外部位置接近所述空间，其中通过一个所述开口引入所述空间的流体基本上可注满所有空间并覆盖各样孔，并且当接着通过同样的或另一开口抽出所述流体时，留下注满液体的样孔。
当使用本发明的结构时，引入每个样孔的流体的容积基本上由样孔的容积限定。因此，可注满样孔的精确度和精密度由样孔的自身结构可实现的且通常很高的精确度和精密度限定。此外，通过一开口向含有样孔的空间单独注入流体以及从其中抽出流体的方式，便可注满很多个样孔，从而可极迅速地注满样孔。
本发明的结构可在基本密封的小室中注满多个样孔，进入容器的唯一的开口是流体注入开口和一个第二“排放”开口。
本发明的结构简化了在注满样孔前的清洗或冲洗过程，因为这通过对一个所述开口重复注入和抽出流体便可达到。
最好，在所述上表面和下表面之间的间距足够小，以便于通过毛细管或类似毛细管作用使流体在所述空间中流动。通常，间距小于1毫米(mm)，最好小于0.5毫米。
最好，所述上表面和下表面基本为平面。
样孔可具有任何合适的几何形状，例如，可在所述下表面上开设具有半球形终端的圆形盲孔作为样孔。另外，样孔可具有基本呈直线型的侧壁，以便侧壁基本上竖直地延伸并中止在平整的基底。竖直的侧壁有助于防止流体在相邻样孔之间转换。
通过被一个或多个隔板隔开的各个上板和下板可形成表面。
最好，引入所述空间的流体所经过的开口通过上表面或下表面，通过上表面则更好。可通过所述上表面或下表面或侧表面设置附加开口。
最好，用于引入流体的所述开口包括一用来容纳注射器或类似的液体注入设备的端部的较小的开口，在此处，开口围绕所述端部形成密封。
最好，可对容器的所述下表面处理以增加其便于液体沿扇形平滑流动的疏水性和有助于液体流入设定位置(如样孔)的运动的亲水性。这有助于防止在空间中形成气泡并有助于注满样孔。例如，该处理可包括把表面暴露在湿润剂(比如聚左旋赖氨酸)下或把表面暴露在等离子气体下。
在本发明的一个实施例中，具体的多样孔结构为一圆盘。圆盘包括上圆板和下圆板，其内表面分别限定了所述上表面和相对的下表面。最好，用于把液体引入所述空间的开口为穿过上圆板的孔。最好，第二开口设置在圆盘的外周边缘上。由一个或多个隔离壁把上圆板和下圆板之间的空间细分以提供多个多样孔盘，此时，每个空间都设置有一开口和一排放口以使每个空间可被独立注满。隔离壁可径向延伸和/或彼此同心。
最好，形成容器的上圆板和下圆板中的至少一个是透明的，以便从容器外部对壁光学检查。上圆板和下圆板中的另一个可包括一反射表面，以便通过透明板进入容器的散射光从两个方向穿过容器，使得用于光学检查的检测信号增强。
在本发明的另一实施例中，所提供的圆盘可容纳多个扇形(饼形)插入物，每个插入物包括一通常为平面的具有多个样孔的上表面。对每个插入物，圆盘包括一个在使用中与所述插入物的基本为平面的表面相对的基本为平面的表面以及用于把插入物保持定位以便使各个平的表面彼此相对靠近隔开的装置，并具有至少两个开口。
最好，用于注满容器的开口通过圆盘的平的表面。排放开口最好位于或邻近于圆盘的外周边缘。
圆盘最好包括由径向延伸的隔板隔开的上圆板和下圆板。隔板在圆板之间限定用于容纳所述插入物的槽。最好，每个插入物的所述平的表面包括围绕至少其外周一部分的直立壁，以便把插入相对的圆板的平的表面的插入物的内边缘密封起来，由此防止液体在插入物周围渗出。
按照本发明的第三个方面，提供了一种注满上述的本发明的第一个方面中的多孔结构的样孔的方法，所述方法包括如下步骤：
通过一个所述开口把流体引入所述小室并使流体基本上充溢小室；
接着通过同样的或另一开口从小室中抽出流体并在样孔中留下液体。
最好，该方法还包括如下步骤：在流体入口和注射器或类似的液体注入装置的端部之间形成密封，通过开口把流体注入小室，以及接着通过开口从小室空间中抽出液体。
按照本发明的第四个方面，提供了一种进行化学或生化分析的方法，所述方法包括如下步骤：
在基本密封的小室中设置一具有多个样孔的表面，样孔的位置充分隔开以便在每个样孔位置处进行反应，
用第一试剂处理每个样孔，用带有至少一种第二试剂的流体充溢密封的小室并覆盖住各样孔，
从小室中取出多余的流体，并在每个样孔中留下所述第一和第二试剂的混合物，以及
光学估计每个样孔并确定反应是否发生，以及联系反应结果作出对测试的化学或生化反应的分析。
最好，使用光学阅读装置自动实现光学估计这一步骤。
最好，具有盛有试剂的第一流体的样孔的表面被预先设置在结构中。
最好，把至少携带第二试剂的流体引入结构并使用合适的自动流体处理装置从结构中抽出流体。
最好，在光学估计分析的结果后，使用自动流体处理装置在样孔盘中进行预定次数的注入和抽出冲洗液体以便清洁接收用于分析的下一个样品的壁面。
按照本发明的第五个方面，所提供的化学/生化分析装置包括：在所述本发明的第一方面中限定的并具有用于接收多个将分析的样品的样孔的分析板结构。
用于把流体试剂引入所述分析板结构或从其中取出的使得流体试剂混合物保持在每个样孔中的流体处理装置，以及
用于在每个样孔中测量反应的光学结果的光学估计装置。
最好，流体处理装置和光学估计装置是自动的。
按照本发明的第六个方面，提供了一种在对流体分析物进行光学分析中使用的分析板结构，该分析板结构包括：
围绕中心轴转动的一圆盘，该圆盘具有上板和下板以及多个设置在板之间的基本上呈径向延伸的壁，其中所述壁把圆盘再细分为多个圆盘扇形；以及
被各个圆盘扇形容纳并定位在其中的多个圆盘插入物，
该结构还具有多个通过上表面的开口，在每个圆盘扇形上的至少一个开口用来把液体分析物引入板和圆盘插入物之间的扇形空间。
最好，圆盘还包括通过所述径向延伸壁与所述上板隔开的下板。上板和下板为圆形更好。
最好，每个圆盘插入物的上表面和板的相对表面基本上为平面，紧密布置更好。
最好，每个围绕圆盘外周的圆盘段的排放开口位于上板的径向向外边缘和每个圆盘插入物之间。
现在参照附图描述本发明的这些和其它方面，其中：
图1是本发明第一实施例中的多孔分析板结构的示意图；
图2a到图2c说明了在注满图1所示的容器的样孔时包括的步骤；
图3示出了本发明第二实施例中的多孔分析板结构；
图4a示出了用于进行多种测试的一个圆盘式结构的第三实施例；
图4b示出了可实现圆盘扇形中各板咬接的图4a的放大横截面细部；
图4c是用于进行多种测试的一个圆盘式结构的第四实施例；
图4d示出了具有铰接的扇形并可在前述实施例中采用的外圆盘的变型；
图5说明了用于对在图3或图4a、图4b、图4c及图4d所示的多孔分析板结构中进行的反应进行分析的化学/生化分析装置，以及
图6a和图6b说明了在图4a、图4b、图4c及图4d所示的分析板上使用图5的装置进行抗原/抗体生化分析的各个数据和图表。
首先参照图1，图1示出了用参考序号10表示的多孔分析板，其为具有长方形横截面的盒状结构。分析板10包括上板12、下板14以及侧隔板和后隔板16，18，20，所有这些板由透明的聚碳酸酯制成。用参考序号22表示的盒的前部向周围空间敞开。
选定隔板16，18，20的尺寸以在上板12和下板14的相对的内表面12a和14a之间形成均匀间距d的空间21。选择间距d使得所选择的液体能够以受毛细管或类似毛细管作用控制的方式流经上板12和下板14之间的空间21。通常，间距d小于0.5毫米。
小开口23通过上板12延伸以便内部空间21与容器周围的外部空间连通。开口23靠近后壁20以防止在下面将详细描述的注满过程中在容器中形成气泡。
在下板14的上表面14a中形成规则的阵列样孔或凹口24。通常，通过适当地模制下板14或通过蚀刻或压铸可制造具有样孔24的聚碳酸酯分析板。样孔24的直径为2毫米，深度为1毫米，通常具有5微升(u1)的容积及任何适当数目的样孔。样孔间隔4毫米(中心至中心的距离)。
图2a-2c说明了用液体分析物25注满分析板10的样孔24的过程。含有液体分析物25的注射器28的端部26被压入容器10的上板12的开口23中(图2a)以便在注射器的周围和开口23的内表面之间形成密封。然后，压注射器28的柱塞30以强迫液体25通过开口23进入板10内的空间21。如图2b所示，由于通过空间21的液体的毛细管或类似毛细管流动，在液体25开始流经容器10的前部敞开面22之前，液体注满整个空间21并且覆盖样孔24。当观察到液体注满所有空间21并且样孔24被液体覆盖时，最好在液体从前面22流出之前抽出注射器28的柱塞30。这可以抽空空间21的液体，但在样孔24中注满液体25，如图2c所示。图2d示出了分析板结构的一部分放大横截面图，并示出了液体怎样保持在样孔24中达到弯液面。与注满过程一样，液体以受控制方式从空间21流出。除了在样孔24中，没有液体坑或液滴保留在空间21中。
应注意，在把液体分析物25引入空间21之前，例如，在制造分析板10时，板10的样孔24可被涂有合适的反应物。例如，如果要进行抗原-抗体反应，样孔24被涂有抗原。表面14a的其余部分被涂有封闭剂以防止抗原和抗体粘在表面14a上。一旦样孔24被液体分析物25注满，在液体分析物25中出现的任何抗体将与样孔24中含有的抗原粘结。抗体不粘结在表面14a上。如果有必要在样孔24中进行进一步反应，比如把彩色或荧光标签粘结到被粘结的抗体或暴露的抗原上，为了把标签成分引入样孔24中，可以重复图2a-2c的步骤。在把标签成分引入之前，如果有必要冲洗样孔24或板10的内表面12a，14a，则可通过使用含有蒸馏水的注射器28重复图2a-2c的步骤实现。
图3说明了本发明的第二实施例，其描述了具有圆盘32形式的多孔分析板，圆盘32被设计成使用具有CD唱盘型格式的转动扫描装置。例如在WO96/09548中就描述了一种这样的装置。图3中所示的圆盘32包括一对夹在一起的上圆板和下圆板36以提供圆柱形空间38。该空间38通过径向延伸的隔板42被划分为八个扇形40。如参照图1所述的，通过形成下圆板36的上表面36a在每个扇形40中提供多个样孔44。各样孔44具有相同的尺寸，且间距与图1中一致。
每个扇形40具有小室或空间46，通过穿过每个扇形顶表面的开口48可单独注满空间46。每个扇形40的外周边缘50向四周空间敞开以提供一用于扇形40的排放口，排放口通过置换空气使液体流经空间或小室46。
为了使圆盘32与在WO96/09548中描述的扫描装置兼容，上板34和/或下板36由透明的聚碳酸酯制成，以便使光束经过圆盘表面扫描。圆盘32具有中心孔52，以便使圆盘32可安装在转动轴上。
如WO96/09548所述，上板34和下板36的表面之一可具有可被扫描光束读取的数字编码地址信息。该信息可通过压制或模制在一个板中的“程序指令带”(“pits”)或“局域网”(“lans”)编码。可使用该地址信息在开始被光束扫描的圆盘部分中提供精确的位置信息。
图4示出了圆盘分析板54的第三个实施例，其包括上和下圆形透明聚碳酸酯板56，58，上和下板56，58被多个径向延伸的隔板壁60隔开以产生多个圆盘扇形62。圆盘56，58的内表面56a，58a都是平面。
每个圆盘扇形62可容纳扇形插入板64，插入板64为透明度聚碳酸酯板，在其外侧有可拆卸的把手66以便于插入板64在扇形62中的进入和退出。插入板64和隔板壁60具有各自的凹槽/突起(为了简明未示出)，使得仅在正确的方向插入分析板64。板64具有槽68，例如，如图4b所示，使得插入物咬接在从板58进入扇形的直立突起70上。扇形插入板64的厚度或多或少地小于上板56和下板58之间的间距，以便插入板64可被压在/装进一个圆盘扇形62中，从而在插入板64的上表面64a和上圆盘板56的下表面56a之间限定液体容纳小室或空间73。开口72通过上板56进入每个圆盘扇形64，同时在插入板64的径向最外周边缘74和上板56之间还设置另一个进入圆盘扇形64的排放或注满开口。
插入板64的表面64a上设置有多个如图1所示的样孔76。样孔76的直径为2毫米，深度为1毫米，间距4毫米(中心间距)。如前所述，通过上开口72把液体引入圆盘扇形64来注满空间70，从而注满这些样孔，并且随后通过同样的开口抽出液体。
现在参照图5，图5说明了用于在已描述的实施例的分析板结构中进行的反应上进行分析的分析装置。然而，为了方便，将结合图4a，b所示的最佳实施例进行描述，同样的参考序号表示同样的部件。
在这种情况下，板54安装在由转台77携带的轴74上。该装置包括通常用参考序号80表示的一合适的自动流体注满/抽出系统，该系统操纵注射器82通过开口72将流体在贮存器84向板表面56a和每个扇形板64的表面64a之间的空间70中注入/取回。当然，如有必要，可手工注入和取回。对每个扇形通过把圆盘板54转动到适当的位置就可使得流体注满/抽出。最好，板预先带有各种试剂(如抗原)，并且它们被插入适当的样孔76，如图4a，4b所示的。首先用带有抗体的流体充溢各板，接着抽出流体，使抗体/抗原试剂注满样孔76，并进行反应。
下面将描述图4b所示的实施例中的所分析的例子，以便更好地理解所涉及的步骤：使用扇形的多抗原Elisa(酶联免疫吸附)
1.上表面(56a)的下面涂有硅酮液以帮助流体运动。扇形板64连通样孔76也涂上。去除任何多余的硅酮。
2.扇形样孔76被手工装有一批七个抗原-人工血清清蛋白、抗胰蛋白酶、巨球蛋白、抗硫氨素III、接触酵素、抗凝乳蛋白酶以及血纤维蛋白溶酶原，在PBS中浓度为20微克/毫升(ug/ml)，以及2微升/样孔的容积。控制样孔仅含有PBS。抗原可按系列被安置在扇形板64的同样的块中，以便在扇形上均匀分布该批测试区。室温下培养15分钟。
3.使用充溢/注满技术用0.05％PBS-Tween清洗，用1毫升移液管通过在顶板中的孔72穿过顶板溢出1毫升。这样上下吸取三次，然后抽出并放弃清洗。再重复三次以确保清洗完全。
4.进行除了样孔位置处的封闭以防止反应发生，使用充溢/注满用50毫克/毫升牛血清清蛋白(BSA)(在PBS中)。通过扇形溢出1毫升BSA/PBS，上下移液三次，抽出并放弃。这使得所有的样孔被同时注满。室温下培养15分钟。
5.如前一样清洗。
6.将使用充溢/注满其中的原始抗体施加到扇形板64上，原始抗体为每个单独抗体具有下述浓度的混合物：抗-人血清清蛋白1/1000、抗-抗胰蛋白酶1/2000、抗-巨球蛋白1/2000、抗-抗硫氨素III1/1000、抗-接触酵素1/1000、抗-抗凝乳蛋白酶1/1000以及抗-血纤维蛋白溶酶原1/1000。抗体溶解在0.5毫克/毫升BSA/PBS中。室温下培养10分钟。
7.如前一样清洗。
8.第二抗体为在0.5毫克/毫升BSA/PBS中的浓度为1/1000的Amdex抗-免疫免疫球蛋白G(anti-IgG)(过氧化物酶单细胞接合)。清洗过后使用充溢/注满将第二抗体施加到扇形上。室温下培养10分钟。
9.如前一样清洗。
10.基底是不溶解的N四甲联苯胺(TMB)。其与在第二抗体上的过氧化物酶反应以产生强烈的蓝色。清洗后，通过充溢/注满将其施加到扇形板64上，但上下移液几次后通过扇形板64向左充溢。室温下培养10分钟。
11.取出TMB并丢弃。通过充溢/注满用蒸馏水清洗样孔四次。在样孔中用正反应蓝色沉淀很明显。在负的样孔中没有颜色产生。在目光下作为TMB的黑色存储区将慢慢褪色。
图6a示出了用于上述分析的数据，并且图6b用图表表示了大量实验(712)。
与背景水平相比较，可看出对每个抗体/抗原反应有重要的可测量的变化。反应导致从透明到有颜色(蓝色)的光学变化，并可使用光学检测器测量，该光学检测器可测量穿过圆盘和样孔的光传输。在这种情况下，通过把板64设置在光传输显微镜80(装有JVC视频摄像机83(型号：TK-1280E)的Zeiss Axiophot)中使用图5所示的装置进行光学估计并传感光学信号的变化。视频摄像机83的输出连接到带有视频框架捕获器的Macintosh(麦金托什机)IICx85。结果可通过Mac(麦金托什机)显示器87显示或通过打印机86打印出来。通过测量装置进行分析，由NIH图像软件量化样孔中心的灰度级。从没有暴露在免疫化学物质或色原体扇形中获取的背景水平被从所有的实验样孔中减去。实验样孔包括阵列或上面列出的七个独立的抗原。另外，在省略了特定的抗原的样孔中进行控制实验，，样孔和样孔暴露在同样的封闭状态，抗体粘结以及暴露在色原体基片。从这些控制实验中读取的平均值减去从单独的扇形中读取的平均值作为污染的背景水平。从比背景高大约五到六倍信号的七个特定的抗原中读取实验值。由于抽出效率高且基片不溶解，可观察到在样孔76之间没有交叉感染。然而，由于从扇形板64抽出流体后仅在样孔76中而不是表面64A中留下流体，用可溶解的基片也可获得满意的结果。
在一变型中，如果没必要抽出所有的液体而在表面64上留下一薄膜，在每个样孔中用不溶解的基片仍可进行分析，不发生交叉感染。然而，由于薄膜可能分散在其它位置并和其它样孔污染，这种布置在样孔中用可溶解的基片不能获得满意的结果。
用图4a，4b所示的实施例，圆盘扇形板54更适于进行各种不同的分析，比如对不同病人(即一病人/扇形)的抗原/抗体分析。
应注意可对本发明进行一些修改而不脱离本发明的范围。例如，液体分析物被引入的开口可穿过多孔容器的下板。为更快充溢可使用多于一个的开口。该开口可容纳注射器针头的尖端。排放开口也可设置在容器的任何的一个壁上，尽管该开口最好设置在外周壁上。开口22可为唯一的开口22或如图4d所示的一系列开口或排放口。在图4的实施例中可使用具有CD圆盘的激光器而不是显微镜或视频摄像机。图3和图4的实施例中的顶板可咬接在下板上或咬接在CD基板上以接收扇形并有利于提供定位信息。如图4c所示，上平表面56可具有通过铰链与下表面或中心凸台连接的扇形盖，例如铰链为在内径处的连接为一体的活铰链90以允许每个圆盘扇形62可转动地升降，并使得扇形板64可插入每个扇形中。样孔的尺寸和间距可根据需要改变，例如样孔的直径为3毫米，相隔1.5毫米，中心间距为5.5毫米。确切的尺寸和间距可根据如上所述的抽出流体后保持在样孔中的流体的要求而定。然而，也可以基于样孔尺寸、塑料类型和流体性能在充溢空间时注满样孔。而且，进行液体抽去后，液体仍保留在样孔中。结构和插入物也可用任何适当的光学传输塑料制成，比如聚苯乙烯或有机玻璃(TM)。把手66可与板64成一体或可拆卸。如图4a所示，径向延伸的肋条可具有径向凸肩92以限定用于容纳板64的凹口94，也限定了用于接收液体的板64的表面64a和下面56a之间的间隔高度。可使用适当的材料(如上面所描述的硅酮)涂敷扇形的内部以帮助流体的运动。对于其它实施例，可涂敷到顶表面的下侧和板的顶表面。可使用适当的材料增加液体通过扇形的疏水性以及液体流入要求的位置(如样孔)的亲水性。样孔可被涂有适当的光反射材料以增强光的反射并更好地观察发生在样孔中的反应，与此相类似，透镜可位于顶部或底部光传输板以改进反应的光学估计。如塑料成型工艺中所熟知的，在制造时，这些透镜可在上板和下板中模制。如合适的话，也可使用分立光学元件。
在所描述的实施例的变型中，板的上表面不存在样孔，并且该板保持为平面以确保把薄的均匀的液体层引入上圆盘板和插入板之间的空间。通过施加试剂斑点可把带有试剂(如抗原)的不溶解的基片直接施加到插入板的平的表面上。
在特定的应用中，可适当地为每个插入物设置一个盖子，在注满样孔后，盖子可滑进插入物和圆盘的上板22之间的空间。盖子的下表面可与插入物的表面平齐，以便关闭每个样孔。这可防止在自动读取和分析时液体随圆盘的旋转而流出样孔。本发明已使用在免疫测定应用中，包括测试：性传播疾病、寄生虫、变态反应原、癌症标记及心脏病标记，即可在实验室中进行也可在门诊处，比如执业医生办公室出进行等等。本发明的其它应用是化学或生化分析。这些分析的例子包括：免疫测定、临床生化测试、核酸分析及受体配合基反应。临床生化分析的例子用于测量诸如葡萄糖、尿素、肌氨酸酐之类的血清分析物和诸如碱活性磷酸酶之类的酶类。免疫测定应用包括设计测试检测：传染性有机体、病毒、寄生虫及诸如循环荷尔蒙水平和癌症标记之类的内生分析物。化学分析的例子包括测量水中的磷酸盐和硝酸盐水平，环境和工业监视包括饮用水和废水及工艺监视。该系统可设定在各种地方，包括临床实验室、医生或兽医的手术室及工业和研究实验室。

Claims (44)

1、一种多样孔分析板结构，其特征在于，它包括：
一个第一上表面，
在其中设置有多个样孔的一个第二下表面，
限定一个具有一入口和一出口的小室的第一和第二表面，可将流体引入小室或从小室中抽出的入口和出口，及在抽出液体后，在每一样孔中都保持一定容积的流体的尺寸设计成均等的样孔。
2、如权利要求1所述的分析板结构，其特征在于，小室足够浅以允许流体填满样孔和小室。
3、如权利要求1或2所述的分析板结构，其特征在于，样孔足够深以在抽出样孔上面的空间中的液体后保持一定容积的流体。
4、如前述任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，板结构为在较长弧部分上带有把手的扇形，以便于在圆盘上安设扇形。
5、如权利要求4所述的分析板结构，其特征在于，多个扇形板结构安放在一圆盘上。
6、如权利要求5所述的分析板结构，其特征在于，扇形和圆盘也可由塑料制成并且扇形可咬接在圆盘上。
7、如权利要求5或6所述的分析板结构，其特征在于，扇形和圆盘包括锁和钥匙部分以使得扇形仅在正确的方位咬接。
8、如权利要求1至4中任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，分析板结构是一体成型的具有多个样孔的圆盘。
9、如权利要求8所述的分析板结构，其特征在于，结构包括具有多个铰接的扇形的上圆盘，使得扇形在从圆盘的平面起再回到圆盘的平面进行铰接转动，以便于在扇形空间中插入和取出分析板。
10、如前述任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，圆盘结构具有围绕其周围延伸的圆周槽，以便于在流体抽出小室后收集流体。
11、如前述任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，板结构和扇形插入物由光传输塑料制成。
12、一种多样孔分析结构，其特征在于，它包括：一个上表面和一个相对的间隔较近的下表面，所述上表面和下表面在其间限定一个相对较浅的空间，下表面具有多个样孔，至少两个隔开的开口可从一外部位置接近所述空间，其中通过一个所述开口引入所述空间的流体基本上可注满所有空间并覆盖各样孔，并且当接着通过同样的或另一开口抽出所述流体时，留下注满液体的样孔。
13、如权利要求12所述的分析板结构，其特征在于，在所述上表面和下表面之间的间距足够小，可通过毛细管或类似毛细管作用使流体在所述空间中流动。
14、如权利要求13所述的分析板结构，其特征在于，间距小于1毫米。
15、如权利要求14所述的分析板结构，其特征在于，间距小于0.5毫米。
16、如权利要求13、14或15所述的分析板结构，其特征在于，通过被一个或多个隔板壁隔开的各个上板和下板形成表面。
17、如权利要求13至16中任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，引入所述空间的流体所经过的开口通过上表面或下表面。
18、如权利要求17所述的分析板结构，其特征在于，开口通过上表面。
19、如权利要求13至18中任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，用于引入流体的所述开口包括一用来容纳注射器或类似的液体注入设备的端部的较小的开口，在此处，开口围绕所述端部基本形成密封。
20、如权利要求13至19中任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，对容器的所述上表面的下侧和板的上表面进行处理以增加这些表面的疏水性。
21、如权利要求12至20中任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，多样孔结构为一圆盘，该圆盘包括上圆板和下圆板，其内表面分别限定了所述上表面和相对的下表面。
22、如权利要求21所述的分析板结构，其特征在于，第二开口设置在圆盘的外周边缘上。
23、如权利要求21或22所述的分析板结构，其特征在于，由一个或多个隔离壁把上圆板和下圆板之间的空间细分以提供多个多样孔盘，此时，每个空间设置有一开口和一排放口以便使每个空间被独立注满。
24、如权利要求23所述的分析板结构，其特征在于，隔离壁可径向延伸。
25、如权利要求21至24中任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，形成容器的上圆板和下圆板中的至少一个是透明的，以便从容器外部对样孔进行光学检查。
26、如权利要求24所述的分析板结构，其特征在于，上圆板和下圆板中的另一个可包括一反射表面，以便通过透明板进入容器的散射光在两个方向穿过结构，使得用于光学检查的检测信号增强。
27、如权利要求12至20中任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，所提供的圆盘可容纳多个扇形(饼形)插入物，每个插入物包括一通常为平面的具有多个样孔的上表面，对每个插入物，圆盘包括一个在使用中与所述插入物的基本为平面的表面相对的基本为平面的表面以及用于把插入物保持定位以便使各个平的表面彼此相对靠近隔开的装置，并具有至少两个开口。
28、如权利要求27所述的分析板结构，其特征在于，用于注满容器的开口通过圆盘的平的表面。
29、如权利要求27或28所述的分析板结构，其特征在于，排放开口位于或邻近于圆盘的外周边缘。
30、如权利要求27至29中任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，圆盘包括由径向延伸的隔板隔开的上圆板和下圆板。
31、如权利要求30所述的分析板结构，其特征在于，每个插入物的所述平的表面包括围绕至少其外周一部分的直立壁，以便把插入相对的圆板的平的表面的插入物的内边缘密封起来，由此防止液体在插入物周围渗出。
32、一种注满上述的本发明的第一个方面的多孔结构的样孔的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
通过一个所述开口把流体引入所述小室并使流体基本上充溢小室；
接着通过同样的或另一开口从小室中抽出流体并在样孔中留下液体。
33、如权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：在流体入口和注射器或类似的液体注入装置的端部之间形成密封，通过开口把流体注入小室，以及接着通过开口从小室空间中抽出液体。
34、一种进行化学或生化分析的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
在基本密封的小室中设置一具有多个样孔的表面，样孔的位置充分隔开以便在每个样孔位置处进行反应，
用第一试剂处理每个样孔，用带有至少一种第二试剂的流体充溢密封的小室并覆盖住各样孔，
从所述小室中取出多余的流体，并在每个样孔中留下所述第一和第二试剂的混合物，以及
光学估计每个样孔并确定反应是否发生，以及联系反应结果作出对测试的化学或生化反应的分析。
35、如权利要求34所述的方法，其特征在于，使用光学阅读装置自动进行光学估计。
36、如权利要求34或35所述的方法，其特征在于，具有盛有试剂的第一流体的样孔的表面被预先设置在结构中。
37、如权利要求34至36中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在光学估计分析的结果后，使用自动流体处理装置在样孔盘中进行预定次数的注入和抽出冲洗液体以便清洁接收用于分析的下一个样品的壁面。
38、一种化学/生化分析装置，其特征在于，其包括：在所述本发明的第一方面中限定的并具有用于接收多个将分析的样品的样孔的分析板结构，
用于把流体试剂引入所述分析板结构或从其中取出的使得流体试剂混合物保持在每个样孔中的流体处理装置，以及
用于在每个样孔中测量反应的光学结果的光学估计装置。
39、一种在对流体分析物进行光学分析中使用的分析板结构，其特征在于，该分析板结构包括：
围绕中心轴转动的一圆盘，该圆盘具有上板和下板以及多个设置在板之间的基本上呈径向延伸的壁，其中所述壁把圆盘再细分为多个圆盘扇形；以及
被各个圆盘扇形容纳并定位在其中的多个圆盘插入物，
该结构还具有多个通过上表面的开口，在每个圆盘扇形上的至少一个开口用来把液体分析物引入板和圆盘插入物之间的扇形空间。
40、如权利要求39所述的分析板结构，其特征在于，圆盘还包括通过所述径向延伸壁与所述上板隔开的下板。
41、如权利要求40所述的分析板结构，其特征在于，每个圆盘插入物的上表面和板的相对表面基本上为平面。
42、如权利要求39至41中任一权利要求所述的分析板结构，其特征在于，用于每个围绕圆盘外周的圆盘段的排放开口位于上板的径向向外边缘和每个圆盘插入物之间。
43、一种多样品分析板结构，其特征在于，它包括：
一个第一上表面，
通过壁装置与上表面隔开的一个第二下表面，它限定出具有以预定间距隔开的上表面和下表面的小室，
具有一入口和一出口的小室，入口和出口允许流体引入小室或从小室中抽出，下表面适于容纳不溶解基片点，可带有试剂或如果控制该点则没有试剂，以产生多个独立的反应场所，使至少一种试剂出现在流体中与带有试剂反应以在小室中造成可观察的反应。
44、一种使用权利要求43中的结构进行分析的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
以预定的间距在所述下表面上设置多个不溶解基片的点以产生多个反应场所，可带有试剂或如果控制该点则没有试剂，
用带有至少一种第二试剂的流体充溢小室，从小室中抽出流体，留下与基片点接触的足够的流体点，以及
光学监视每个点位置以检测反应。
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