專(zhuān)利名稱(chēng)：分析裝置的制作方法
這項(xiàng)發(fā)明是關(guān)于在化驗(yàn)過(guò)程中使用的實(shí)驗(yàn)裝置。
在實(shí)驗(yàn)室外的條件下，進(jìn)行生物化學(xué)診斷化驗(yàn)的簡(jiǎn)單的、自成一體的裝置正在日益廣泛地被應(yīng)用。這些裝置避免了復(fù)雜的人工操作步驟，因此它能可靠地由那些水平不高的使用者所操作。
在這種化驗(yàn)中所要進(jìn)行分析的一般是針對(duì)體液樣品中以抗原形式存在的分析物而言的，如像血樣或尿樣。一般地，抗原先被特別地束縛在抗體中，這些抗體被控制在一個(gè)分析部位。第一種試劑，例如示蹤試劑，被輸送到分析部位，緊跟著輸送的是第二種試劑，例如，跟蹤探測(cè)試劑。這樣就可為使用者提供一種信號(hào)。例如，這種信號(hào)可以是比色改變，同時(shí)色彩和所產(chǎn)生的色彩的明暗度將為使用者提供信息。
專(zhuān)利申請(qǐng)WO-90/11519揭示了實(shí)現(xiàn)這種化驗(yàn)過(guò)程的一種裝置。在此裝置中，第一條和第二條由多孔材料構(gòu)成的液流通道是從兩個(gè)相應(yīng)的通道通向一個(gè)共同的部位；向兩通道端同時(shí)施加液體之后，這兩條液通道流能夠利用毛細(xì)液流把液體相繼送到共用部位。
第一種和第一種試劑被象緩沖劑這樣的液體輸送到分析部位，這種液體溶解和夾帶著試劑并由此把它們向前傳送，最后把它們送到分析部位，試劑被攜帶的速度由液流柱的長(zhǎng)度決定。典型關(guān)系可表示如下
T＝KLnT＝流動(dòng)時(shí)間，L＝液柱的長(zhǎng)度，對(duì)于一個(gè)不變的通道，K和n都是正的常量，其值是由該裝置所用的材料而定。舉個(gè)例子，對(duì)Millipore AP 25濾紙來(lái)說(shuō)，如果T用秒來(lái)表示，L用厘米來(lái)表示，那么K＝0.016，n＝2.1。
因?yàn)閿y帶第一試劑的穿過(guò)分析部位的液流柱比隨后攜帶第二試劑的液流柱短，所以第一試劑的流動(dòng)速度比第二試劑的流動(dòng)速度快得多(參看上面的公式)。在這種依次傳送的分析裝置中，當(dāng)?shù)诙N試劑是一種酶的試劑(它經(jīng)常被過(guò)量提供)時(shí)，則第一試劑通常涉及到抗體/抗原反應(yīng)。對(duì)于這樣一個(gè)反應(yīng)，兩種試劑的接觸時(shí)間或潛伏時(shí)間是否足夠是十分重要的。而且當(dāng)前所使用的裝置的情況卻不能滿(mǎn)足這個(gè)要求，所以有必要提高潛伏階段的效果。
一般地說(shuō)，凡液體順序傳送的分析裝置都更需要提供一個(gè)足夠長(zhǎng)的潛伏期，不僅僅是以?xún)煞N試劑為特征的連續(xù)傳送的分析裝置才有這種要求。
改善上述情況是本發(fā)明的一個(gè)目的，為達(dá)到這一目的，這里提供了一種在化驗(yàn)過(guò)程中使用的分析裝置，它至少包括一條由多孔材料構(gòu)成的液流通道，液流從通道的一端流到一個(gè)分析部位，中間經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的試劑部位。在該通道里提供了一條流徑，用來(lái)輸送來(lái)自于通道的一端并穿過(guò)試劑部位的液體。其中，在試劑部位的附近還裝有一個(gè)永久性的液體透不過(guò)的屏障，它阻擋上述流徑。
液體透不過(guò)的屏障是以這樣的方式安裝的它對(duì)來(lái)自于試劑注入部位的試劑的輸送產(chǎn)生一個(gè)障礙，從而相對(duì)于整個(gè)液體的輸送速度來(lái)說(shuō)就減慢了試劑的傳送。
液體透不過(guò)的屏障最好被設(shè)在試劑注入部位的上游一側(cè)，但是對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，它也可設(shè)在下游一側(cè)。
提供了不同形式的屏障，這是因?yàn)橐毫魍ǖ乐械囊毫鞯奶卣饔伤x用的屏障的形狀來(lái)決定。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供了一種能夠控制來(lái)自于分析部位的試劑的輸送速度的方法。分析部位位于多孔的液流通道里，在其中發(fā)生的是液體的毛細(xì)管流動(dòng)，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)相對(duì)不流動(dòng)區(qū)，當(dāng)試劑被上述的毛細(xì)液流夾帶并輸往分析部位時(shí)，試劑的分布就被延長(zhǎng)了。
本方法也包括通過(guò)選擇液流通道里液流特性來(lái)控制相對(duì)不流動(dòng)區(qū)的形狀。
本發(fā)明提供的設(shè)備和方法使被溶解的試劑流延長(zhǎng)從而延長(zhǎng)了試劑和分析物在分析部位的反應(yīng)的潛伏期。潛伏期可通過(guò)選擇合適的屏障的形狀按需要來(lái)改變。
本發(fā)明的某些實(shí)施例現(xiàn)通過(guò)范例描述如下，并參考附圖

圖1圖解說(shuō)明了按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的一個(gè)具體方案。
圖2說(shuō)明圖1所示的裝置的運(yùn)行；和圖3-6進(jìn)一步說(shuō)明了按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的裝置的另一些實(shí)施例。
在圖1中，代號(hào)1代表一條分析測(cè)試條。它由一片多孔的材料制成。這種材料適合毛細(xì)液流流通，一種如以商品名MilliporeAP25所提供的材料也適合這種用途。所示的測(cè)試條具有一單一液流通道的特征，在這個(gè)通道里有一個(gè)分析部位2，分析物能夠被固定在這里。這種分析物是象血或尿這樣的液體樣品中的抗原。這些抗原由于特別能被收容于分析部位的抗體所束縛，因而能被固定在那里，這條化驗(yàn)帶上有一個(gè)試劑的部位3，在此，試劑被灌注到多孔材料上的一個(gè)特定區(qū)域里。
在同一裝置中，這條測(cè)試條可以帶有許多通道，許多試劑部位甚至和/或許多分析部位，這一點(diǎn)是能被理解的。圖1只用了有一個(gè)試劑部位3和一個(gè)分析部位2的液流通道來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。而且，這條測(cè)試條不必要只由單層構(gòu)成，例如它還可以是多層結(jié)構(gòu)。
在使用中，一種液體，如一種適當(dāng)?shù)木彌_溶液，被引入到測(cè)試條的一端，這樣毛細(xì)作用就使它沿著測(cè)試條按圖1中箭頭5所示的方向流動(dòng)。當(dāng)液體到達(dá)試劑部位3時(shí)，這種試劑被溶解和被夾帶，這樣它就被通道里的液流帶到分析部位2。當(dāng)試劑被攜帶并流經(jīng)分析部位時(shí)，試劑和與抗體結(jié)合在一起的抗原發(fā)生反應(yīng)。通道里的液流繼續(xù)沖洗未結(jié)合的漿液和一些其它的廢棄物質(zhì)，使它們流向下游區(qū)，此區(qū)被用作廢物蓄存庫(kù)。
當(dāng)?shù)诙N試劑被帶到分析部位時(shí)，下一步驟開(kāi)始發(fā)生。如上面所提，這種要把試劑相繼傳送到分析部位，可以由帶有許多液流通道的測(cè)試條來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些眾多的液流通道決定著把試劑傳送到分析部位的相對(duì)的時(shí)間。
圖1也表示出了一個(gè)以矩形區(qū)或條形存在的液體透不過(guò)的屏障6，它可以垂直橫穿液流方向延伸，并且它可以在測(cè)試條的中央直接地安置到試劑注入部位3的上游。如圖2所示，液流接近屏障6，然后繞著它的邊緣分開(kāi)，試劑部位被放置在屏障6的后部，這樣，在那里就產(chǎn)生了一個(gè)相對(duì)不流動(dòng)區(qū)。液體漸漸地流進(jìn)這個(gè)區(qū)，溶解并朝分析區(qū)的方向帶走試劑，但試劑被帶走的速度較前進(jìn)的液流前沿11的速度慢，并且試劑移動(dòng)時(shí)間將有效地被拉長(zhǎng)，如代號(hào)10所示。這就具有延長(zhǎng)試劑和由抗體包圍的抗原的接觸的時(shí)間或潛伏期的效果。如上述解釋?zhuān)朔磻?yīng)的潛伏期對(duì)獲得有效的分析結(jié)果有十分重要的作用。這種特性的結(jié)果是測(cè)試帶的敏感性增強(qiáng)了。試劑部位可以直接地毗鄰或靠在液體透不過(guò)屏障6上，或者可以放置在距屏障一小段距離的地方，這兩者之間的距離影響著被夾帶走的試劑的延長(zhǎng)程度。這兩者越接近，被夾帶的試劑的延長(zhǎng)程度就越大。
盡管液體透不過(guò)的屏障6對(duì)沿著測(cè)試帶攜帶的任一相繼傳送的試劑流形成了一個(gè)阻礙，但是初始的液流可分成兩路，分別流經(jīng)屏障的兩邊，然后又在屏障后匯合。沿著測(cè)試帶攜帶的任一種溶解的試劑可在流經(jīng)相對(duì)不流動(dòng)區(qū)后又在屏障后匯合，而和第一試劑一樣并不減慢其速度。同樣，如果測(cè)試帶上的液體流動(dòng)翻轉(zhuǎn)了方向，象某種分析裝置中出現(xiàn)的那種情況，這些試劑繞著屏障的兩側(cè)邊流動(dòng)，然后再在另一面匯合。
圖3畫(huà)出了按本發(fā)明設(shè)計(jì)的另一種可供選擇裝置方案。液體不可透屏障可采用“V”字形12，“V”的頂點(diǎn)指向液體上游方向。試劑注入部位3位于V形的兩臂之間。這就具有增大被夾帶的試劑被延長(zhǎng)的效果和能夠在分析部位2提供初洗，從而可以在試劑輸送到分析部位之前就把留在此處沒(méi)有固定下來(lái)的物質(zhì)去掉。相反地，倒V形液體不可透過(guò)屏障將縮小輸送時(shí)間的拉長(zhǎng)和減少?zèng)_洗。
在如圖3所示的“V”形中，當(dāng)試劑注入部位3被放置在V的兩臂之間的凹部中，就會(huì)在此產(chǎn)生一個(gè)完全停滯區(qū)，導(dǎo)致一些試劑困在那里，或者被完全困在那里，或者是無(wú)法接受的長(zhǎng)時(shí)間的停留。為了避免這種不良情形出現(xiàn)，我們可以使用如圖4所示的屏障形式。它是一個(gè)帶有兩個(gè)V形凹進(jìn)區(qū)和兩個(gè)試劑部位的矩形屏障，兩個(gè)凹進(jìn)區(qū)是在屏障的下游，這兩個(gè)試劑部位分別位于兩個(gè)凹進(jìn)區(qū)內(nèi)。在毛細(xì)作用下液體繞過(guò)屏障兩邊并向下流進(jìn)凹進(jìn)區(qū)，夾帶著試劑并把它帶向位于兩個(gè)V形凹進(jìn)區(qū)之間的頂峰14，在那兒液流帶彼此重新匯合到一起。因?yàn)橛幸毫?5掃過(guò)V形凹進(jìn)區(qū)，所以就沒(méi)有在此形成不想要的滯流區(qū)的危險(xiǎn)。
對(duì)于某些化學(xué)化驗(yàn)來(lái)說(shuō)，有必要在把反應(yīng)產(chǎn)物輸送到分析部位前不久才將兩種試劑進(jìn)行混合。圖4中所示的屏障的設(shè)計(jì)對(duì)這樣的技術(shù)是十分有效的。因?yàn)槊總€(gè)V形凹進(jìn)區(qū)可容納不同的試劑，使它們?cè)跍y(cè)試帶上保持分離直到兩條液流分別收進(jìn)這兩種試劑，并在兩條液流彼此相匯合的地方把它們帶到一起。這些都是在公共液流帶著反應(yīng)物順流到達(dá)分析部位2之前發(fā)生的。例如，這個(gè)裝置的制造者可向其中一個(gè)試劑部位施加一種試劑，而這個(gè)裝置的使用者向另外一個(gè)試劑部位放一種試樣，并且在使用中，使用者將在通道端提供稀釋劑使試樣和試劑混合，使它在向分析部位的行進(jìn)中延長(zhǎng)。
而圖5說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的裝置的另一具體方案。豐種情況下，這個(gè)液體透不過(guò)屏障是一個(gè)帶有一個(gè)頂峰和試劑注入部位3的三角形16。這個(gè)三角形結(jié)構(gòu)16的頂峰指向下游，試劑注入部位3位于屏障的上游的底邊上或接近屏障的地方。被溶解的第一試劑的液流的行程仍然被延長(zhǎng)，因它不得不繞著屏障取道一條較這條液流的行進(jìn)前沿所經(jīng)路程更長(zhǎng)的路線(xiàn)。這個(gè)屏障的三角形結(jié)構(gòu)使兩邊的液體流盡可能快在屏障的下游交匯，在最先溶解試劑的情形和相繼傳送試劑的情形都是如此。
被溶解的試劑的時(shí)間拉長(zhǎng)所導(dǎo)致的一個(gè)結(jié)果是使液流的流徑變窄。如果它變得比分析部位還窄，則隨后的色變情形中的肯定結(jié)果可能被在分析部位的一條細(xì)線(xiàn)而不是綜合色變表示出來(lái)。為了避免此情況發(fā)生，可以在試劑注入部位的下游立即加寬這條試劑流徑的寬度，以便加寬被延長(zhǎng)了的試劑流?？杉右赃x擇地，在不透液屏障的位置，或在它的下游一點(diǎn)設(shè)置一個(gè)多孔通道的縮頸部分17，如圖6所示。多孔通道在縮頸部分17的變窄產(chǎn)生了一個(gè)漸漸變寬的試劑流18。通過(guò)對(duì)通道的幾何形狀的細(xì)心選擇，液流的花樣和由此產(chǎn)生的試劑的濃度都可以被控制。
顯然，除了上述那些液體透不過(guò)屏障的裝置外，還可能有許多其它的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)要求選擇一些適于改變潛伏期和影響試劑流動(dòng)方式的特殊設(shè)計(jì)，也可以使用復(fù)合液體透不過(guò)屏障。
這個(gè)液體透不過(guò)屏障可以作為制造過(guò)程中的一個(gè)階段，用原材料切除或省略法，例如，用沖壓法來(lái)制成。一種介質(zhì)，如峰蠟，可以被施用到測(cè)試帶上，以使它在適當(dāng)?shù)牡胤酵敢后w。這種屏障可以通過(guò)物理的或化學(xué)的方法，例如用激光蝕刻技術(shù)在試驗(yàn)帶上蝕刻出來(lái)。
附圖中所說(shuō)明的和在上面描述的那些實(shí)施例，只是以范例的方式給出。應(yīng)被理解的是這些絕不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明的目標(biāo)應(yīng)認(rèn)為是包括那些符合所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的所有方案。
權(quán)利要求
1.一種在化驗(yàn)過(guò)程中使用的分析裝置至少包括一條由多孔材料做成的液流通道，它是從通道的一端，中途經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的試劑部位通到分析部位，通道里要有一條流徑，它是用來(lái)輸送液體的，液體是從通道一端開(kāi)始，通過(guò)試劑注入部位，其中，在試劑部位附近要提供一個(gè)永久性液體透不過(guò)的屏障，以便阻截該流徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其中流體透不過(guò)屏障是通過(guò)利用一種介質(zhì)來(lái)使多孔原材料在被選擇的區(qū)域不透液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的分析裝置，其中，液體透不過(guò)屏障可通過(guò)使所選擇區(qū)域內(nèi)不存在帶孔材料的方法來(lái)形成。
4.根據(jù)前面的權(quán)利要求的分析裝置，其中液體透不過(guò)屏障是位于試劑部位的上游側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3的分析裝置，其中液體透不過(guò)屏障位于試劑注入部位的下游側(cè)。
6.根據(jù)前面各項(xiàng)權(quán)利要求的分析裝置，其中液體透不過(guò)屏障是條狀的，并沿橫向安裝在流徑上。
7.按照權(quán)利要求1至6當(dāng)中的任一項(xiàng)所述的分析裝置，其中液體不可透過(guò)的屏障實(shí)質(zhì)上是V字形。
8.按照權(quán)利要求1所述的分析裝置，其中V形液體不可透過(guò)屏障的臂在試劑部位兩側(cè)向下游方向延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的分析裝置，其中流體透不過(guò)屏障在下游側(cè)帶有兩個(gè)V形凹進(jìn)區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分析裝置，其中不同的試劑可分裝在不同的V形凹進(jìn)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的分析裝置，其中液體透不過(guò)的屏障包括兩側(cè)邊，這兩側(cè)邊匯聚在它的下游端的一點(diǎn)。
12.根據(jù)前面各權(quán)利要求所述的分析裝置，其中液流通道的特征在于在試劑部位的區(qū)域內(nèi)通道的寬度是變化的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的分析裝置，這個(gè)寬度變化即是通道中變窄的部分。
14.試劑輸送到在多孔液流通道內(nèi)的分析部分的控制方法，毛細(xì)液流能流過(guò)此通道，憑借這種方法，產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)不流動(dòng)區(qū)，當(dāng)由于所謂的毛細(xì)流動(dòng)把試劑夾帶輸送到分析部位時(shí)，就使得試劑的分布延長(zhǎng)。
15.按權(quán)利要求14所述的方法，相對(duì)不流動(dòng)區(qū)是由永久性液體不可透屏障產(chǎn)生的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，相對(duì)不流動(dòng)區(qū)的形狀是由在液流通道中的流動(dòng)特性的選擇來(lái)控制的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，所選擇的液流的特性是由改變液流通道的寬度來(lái)決定。
全文摘要
在化驗(yàn)過(guò)程中使用的分析裝置(1)至少包括一個(gè)由多孔原材料做成的液流通道，通道從一端開(kāi)始通到分析部位(2)，中間經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的試劑部位(3)。一個(gè)液體透不過(guò)屏障(6)被設(shè)置在液體流徑中的試劑注入部位(3)的附近，以便減慢試劑輸送到分析部位(2)的速度，速度的快慢是通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)不流動(dòng)區(qū)(10)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)相對(duì)不流動(dòng)區(qū)具有延長(zhǎng)液流中試劑的分布的效果。
文檔編號(hào)B01L3/00GK1118998SQ94191369
公開(kāi)日1996年3月20日 申請(qǐng)日期1994年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月4日
發(fā)明者R·A·邦斯 申請(qǐng)人:英國(guó)技術(shù)集團(tuán)有限公司