專利名稱：分析用設(shè)備和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于進(jìn)行分析的裝置，儀器和設(shè)備。更具體地說，涉及一種適用于分析測定分析物，例如諸如血液等生物樣品中的糖基化蛋白的設(shè)備。
糖基化的血紅蛋白(Hb)總量的百分比被廣泛認(rèn)為是糖尿病治療中的一個重要工具，因為它提供了之前2-3個月內(nèi)平均血糖濃度的一個間接度量。可用于分析糖基化Hb的三個主要方法之一依賴于硼酸酯(boronate)的親和力。在這種方法中，可以通過固相二羥基硼酸酯與存在于糖血紅蛋白的糖結(jié)構(gòu)中的順式二醇的縮合使糖血紅蛋白與非糖血紅蛋白分離。這一方法專門用于所有糖血紅蛋白，這是該方法優(yōu)于其它方法之處，該方法依賴于基于凈電荷的差異的分離。
但是，盡管硼酸酯方法具有一定的優(yōu)點，它卻仍使分析必須使用實驗室設(shè)施和相當(dāng)復(fù)雜的設(shè)備。特別是，需要確定所存在的糖基化Hb的百分比意味著需要獲得兩個分析結(jié)果并進(jìn)行比較。目前的情況是，已經(jīng)開發(fā)出快速診斷分析并正使其進(jìn)一步發(fā)展，這種分析采用“簡單”而容易使用的診斷裝置，該裝置可由受治療者在他們自己家中使用，或者由受治療者的個人醫(yī)生在診所中使用。這種試驗裝置的一個例子是由CortecsDiagnostics推向市場的HELISALONE-STEP，該裝置用于幽門螺桿菌(H.pylori)感染的檢測。但是，這種裝置的原理一般可應(yīng)用于許多分析。該裝置由兩部分構(gòu)成，一個樣品收集器和一個裝有分析帶的第二部分。樣品收集器用于收集樣品(在HELISALONE-STEP的情況下為血樣)，然后將收集器插入與之相連接的第二部分中，以將樣品釋放到分析帶上。樣品沿分析帶流動，通過含有不同試劑的多個“區(qū)域”，這些區(qū)域包括有一個染色的標(biāo)記(藍(lán)色膠乳粒子)。如果存在幽門螺桿菌的抗體，則標(biāo)記集中到一個檢測區(qū)內(nèi)。但是，這種特定分析的細(xì)節(jié)并不重要。這種類型的分析所共有的且可使之在家庭中或醫(yī)生的診所中使用的基本特點是易于采樣和操作以及引起反應(yīng)的簡單性和可很快地獲得分析結(jié)果。這種單步操作裝置可被用于測量糖基化Hb，但條件是，分析方法可與必要的樣品處理結(jié)合起來，以便允許比較總蛋白與糖基化蛋白。
因此，本發(fā)明的第一個方面是提供一種裝置，它允許快速而容易地進(jìn)行樣品處理并具有可與單步操作裝置，例如所例舉的HELISALONE-STEP裝置兼容的性質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種用于分析的裝置，在該分析中，將一個樣品送入一個儀器，所述裝置包括一個第一入口，一個第二入口和一個入口孔，所述入口孔可相對于第一和第二入口中的每一個運動，從而可以根據(jù)需要使入口孔依次與每個入口形成液體連通，其中，所述入口孔裝有一個過濾機構(gòu)或一個結(jié)合劑保持機構(gòu)。
在一個實施例中，該裝置適于用在一個如下所述的分析系統(tǒng)中，即其中將某種形式的顆粒加入一個可能含有可檢測出的分析物的樣品中，在這種情況下，所述顆粒可與分析物結(jié)合。因此，當(dāng)將加有顆粒的樣品加入到入口孔中時，顆粒連同其所結(jié)合的分析物被過濾器所保持。過濾器當(dāng)然可用任何適宜的材料制成。適宜的是，它將由相對于分析物等是惰性的材料制成。同時，過濾器的“孔目”必須是它能夠?qū)⒎蛛x步驟中所用的顆粒保留住。然后，可將入口孔移動到與第二入口機構(gòu)對準(zhǔn)，并在入口孔中加入一種或多種試劑，這些試劑可妨礙分析物與顆粒的結(jié)合。隨后，分析物(如果存在的話)將以溶液的形式通過過濾器，而將顆粒保留下來。
因此，例如以糖基化Hb為例，處理血樣，以將血細(xì)胞溶解，然后與例如瓊脂糖或纖維素的顆?；旌?，在這些顆粒上結(jié)合有硼酸苯酯(phenylboronate)。然后，經(jīng)由已被移動成與第一入口液體連通的入口孔，把處理過的樣品置入裝置中。含有未糖基化的Hb的樣品的液體部分將會通過而加入裝置主體內(nèi)，而結(jié)合有糖基化Hb的顆粒被與入口孔相關(guān)聯(lián)的過濾機構(gòu)保留下來。然后，可移動入口孔，使之與第二入口液體連通，并可用一種或多種適當(dāng)?shù)氖菇Y(jié)合的糖基化Hb與顆粒分開的試劑清洗顆粒。
另外一種方案是，入口孔可裝有能夠與分析物結(jié)合的結(jié)合劑。例如，它可以裝有諸如上面所描述的顆粒。因而，在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于診斷分析的裝置，它包括一個第一入口，一個第二入口和一個入口孔，所述入口孔可相對于所述第一和第二入口中的每一個運動，從而可根據(jù)需要使入口孔依次與第一和第二入口中的每一個形成液體連通，其中，入口孔配備有結(jié)合劑，它可以與可能存在于生物樣品中的分析物結(jié)合。這種裝置當(dāng)然也包括有某種將結(jié)合劑保持在入口孔上的機構(gòu)。
在上述本發(fā)明的兩個方面的優(yōu)選實施例中，該裝置還包括一個第三入口，而且在需要時，入口孔可在三個入口之間移動。比較理想的是，該第三入口位于第一和第二入口之間的中間位置處。設(shè)置該第三入口使得可以在處理結(jié)合劑以釋放分析物之前進(jìn)行中間清洗步驟。在一個實施例中，該裝置基本上是圓形的，并且入口孔構(gòu)成裝置的可旋轉(zhuǎn)頂部的一部分。
在另一個實施例中，入口孔是固定的，而第一和第二入口將旋轉(zhuǎn)成與入口孔連通。
如上所述，本發(fā)明的裝置可允許一個不太熟練的操作者處理樣品，例如血樣，以用于在諸如用于測定糖基化血紅蛋白的系統(tǒng)中進(jìn)行分析。
在本發(fā)明上述方面的一個優(yōu)選實施例中，該裝置被設(shè)計成與例如公開于WO97/18036中的單步分析裝置聯(lián)合使用。因而，本發(fā)明的裝置適于允許插入WO97/18036中所述的一個或多個樣品收集器中。在實際當(dāng)中，一個或多個樣品收集器的插入方式為，使它們與第一和/或第二入口連通。因此，在使用中，可將第一樣品收集器插入，從而使之與第一入口液體連通。在上述第一方面的情況下，入口孔開始也與第一入口液體連通，然后將帶有顆粒的樣品加到入口孔上，入口孔將保留住顆粒和所有結(jié)合于其上的分析物，樣品的其余部分則通過入口孔，以由第一樣品收集器收集。
然后，可將該樣品收集器取出并插入到一個如WO97/18036中所描述的檢測儀器中。隨后，可將入口孔移動到中間入口(如果有的話)處并可加入洗滌緩沖液，使之流過入口孔并流入一個安裝在裝置內(nèi)的洗滌劑池內(nèi)。然后可使入口孔與第二入口液體連通并可加入一種或多種試劑，以將分析物從顆粒上分離出來。此后，一個第二樣品收集器可收集分析物溶液并將其取出插入到一個第二單步裝置中。
因而，在分析糖基化血紅蛋白的情況下，所獲得的兩個結(jié)果可用來計算糖基化血紅蛋白的百分比值。這可以采用諸如Cortecs的INSTAQUANT讀出器之類的裝置很方便地進(jìn)行，這種讀出器是設(shè)計用來和單步分析裝置一起使用的。
本發(fā)明的裝置適合用不透水的材料，例如塑料構(gòu)造。
在一個更優(yōu)選的實施例中，對本發(fā)明的裝置進(jìn)行了改動，從而使分別通過第一和第二入口的各樣品被收集在設(shè)置于第一和第二入口下方的光學(xué)室內(nèi)，或者所述第一和第二入口就是/或者包括光學(xué)室。因而，在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于診斷分析的裝置，它包括一個第一入口，一個第二入口和一個入口孔，所述入口孔可相對于所述第一和第二入口的每一個運動，從而可根據(jù)需要使入口孔與每一個入口依次地形成液體連通，其中，所述第一和第二入口與相關(guān)的光學(xué)室液體連通。
該裝置可被連接到一個儀器上，該儀器裝有用于對光學(xué)室內(nèi)的所述樣品進(jìn)行分光光度計測量的機構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種用于對裝置內(nèi)的樣品進(jìn)行讀數(shù)的儀器，它包括一個可通過鍵盤進(jìn)行操作的微處理器，一個或多個光發(fā)射體和一個或多個光探測器，一個顯示器和一個驅(qū)動器，一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以及用于將該儀器連接到電源上的機構(gòu)。
優(yōu)選地，每一個光學(xué)室內(nèi)裝有一個微型杯，并且該儀器包括用于測量每個微型杯中內(nèi)含物的吸光度的機構(gòu)。因而，該儀器包括一個LED(發(fā)光二極管)光源，以在樣品的一側(cè)產(chǎn)生電磁輻射；以及一個相關(guān)的光電二極管(PD)，用于測量在樣品上產(chǎn)生的透射光的強度，即，該儀器測量吸光度。優(yōu)選地，該儀器包括一個或多個LED/PD對。在一個實施例中，一個或多個LED/PD對以如下方式配置，即，使得當(dāng)把該儀器連接到裝置上時，一個或多個LED/PD對橫穿過每一個光學(xué)室地設(shè)置。
在另一個實施例中，裝置和儀器以這樣的方式連接，即將一個或多個LED/PD對定位成能夠?qū)Φ谝还鈱W(xué)室內(nèi)的樣品進(jìn)行讀數(shù)，然后可移動同一個或多個LED/PD對，使之能夠讀取第二光學(xué)室中的樣品讀數(shù)。或者，光學(xué)室可相對于一個或多個LED/PD對移動。
制造一個帶有對所述樣品進(jìn)行分光光度計測量的機構(gòu)的儀器被證明是有問題的，因為必須克服兩個相沖突的問題，即1．在通常的睡眠模式，耗電量僅為微安級，從而不足以防止在用于驅(qū)動儀器的電池/電池組內(nèi)形成鈍化層，從而在儀器已停止使用一段時間之后，會產(chǎn)生明顯的電壓降；以及2．在進(jìn)行試驗時，來自LED和模擬電路的斷續(xù)短時負(fù)載不足以除去鈍化層。
為了克服這些問題，必須1．選擇一個鋰/亞硫酰氯電池；2．對其進(jìn)行調(diào)整，(例如，可通過施加一個1KΩ的負(fù)載24小時而獲得所需的調(diào)整。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在更短的時間內(nèi)施加更高的負(fù)載也是有效的)；以及3．有規(guī)律地在短時間內(nèi)接入一個負(fù)載。
在一個實施例中，通過在將一個3.6V鋰/亞硫酰氯電池焊接在主PCB(印刷電路板)上之前施加3.3KΩ的負(fù)載7至8小時而對該電池進(jìn)行調(diào)整。這可確保電池的鈍化狀態(tài)始終如一。通過接入一個1KΩ的負(fù)載3.5mS而將處理器控制成始終處于喚醒狀態(tài)。
本發(fā)明的一個實施例提供了一種儀器，它包括一個可通過鍵盤操作的微處理器，一個或多個發(fā)光二極管(LED)以及一個或多個相關(guān)聯(lián)的光電二極管，一個顯示器和一個驅(qū)動器，一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，一個鋰/亞硫酰氯電池，和一個電池調(diào)整電路。
在將電池裝入并焊接到一個印刷電路板上之前對其進(jìn)行調(diào)整。這種調(diào)整降低了電池中的內(nèi)阻，這種內(nèi)阻會造成電壓與讀數(shù)不符并具有不可接受的偏差。
提供相應(yīng)的電路和軟件，以便通過電池的重復(fù)放電而維持對電池進(jìn)行調(diào)整。
同時，也提供相應(yīng)的電路和軟件控制系統(tǒng)，以在一個定時的程序中向LED提供能量，以便在讀取電路噪音讀數(shù)和下一個讀數(shù)周期開始之前，允許電壓恢復(fù)到一個穩(wěn)定的水平。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了一種包括本發(fā)明的裝置和儀器的設(shè)備。
在一個特別優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的裝置包括三個主要部件一個底部；一個頂部和一個用作入口孔的漏斗形部分。
頂部與底部相連，形成一個轉(zhuǎn)盤(carousel)，漏斗形部分裝配在頂部內(nèi)，從而它又可以與處于底部中的各光學(xué)室連通。
漏斗形部分具有一個從其中心開始延伸的套管，它用于將裝置連接到儀器上。入口孔又將樣品和試劑注入底部的各入口內(nèi)，且具有一個偏離漏斗中心的出口。該出口被設(shè)計成或者容納一個過濾機構(gòu)或者保持一種結(jié)合劑。優(yōu)選地，將一個燒結(jié)體安裝在出口內(nèi)，例如由變窄的出口或一個凸緣對其進(jìn)行支承。漏斗形部分進(jìn)一步包括一個用作一個導(dǎo)向件的圓環(huán)，包括頂部和底部的轉(zhuǎn)盤圍繞該圓環(huán)旋轉(zhuǎn)。該圓環(huán)具有一個切開部或凹陷部，從而使得豎直地容納在轉(zhuǎn)盤內(nèi)的管在分析過程中以適當(dāng)?shù)拇螖?shù)呈現(xiàn)在使用者面前。豎直地容納各管可減少裝置的尺寸并降低包裝成本。設(shè)置在儀器底板上的斜坡道可當(dāng)轉(zhuǎn)盤在該儀器上旋轉(zhuǎn)時使各管通過位于頂部上的開口升起，其中，所述裝置安裝在儀器的底板上。因而，所述圓環(huán)還起著保持各管直到它們準(zhǔn)備好呈現(xiàn)時為止的作用，由此可以確保以正確的順序提供分析試劑。
如前面指出的，頂部的上表面包括許多開孔，含有試劑的各管可穿過這些開孔。
頂部還具有一個指示機構(gòu)，用于指示裝置安裝到儀器上的位置。優(yōu)選地，它是一種凸出構(gòu)件的形式，以協(xié)助操作者將裝置旋入儀器中，更重要的是，它可以與儀器上指示操作位置的標(biāo)記對準(zhǔn)。
底部包括一個導(dǎo)向?qū)χ械囊粋€導(dǎo)向件，它在使用中與儀器上的導(dǎo)向?qū)Φ钠渌鼧?gòu)件相結(jié)合。在一個優(yōu)選實施例中，底部在其側(cè)面有一個導(dǎo)向件，例如一個凸出構(gòu)件，它可使裝置保持在儀器上的一個環(huán)形導(dǎo)槽內(nèi)并在其中運動。導(dǎo)向件還起著一個重要的作用，即，將裝置的光學(xué)室保持在可以讀取精確數(shù)據(jù)的位置上。底部包括一個呈光學(xué)室形式的第一和第二入口，這些光學(xué)室可與底部一起旋轉(zhuǎn)，以便和入口孔液體連通。光學(xué)室具有一個合適的幾何形狀，從而可使儀器中的LED位于曲率中心。這帶來一個優(yōu)點，即所有在水平面內(nèi)的光線都將垂直于光學(xué)室的壁而不會受到折射。這降低了裝置的旋轉(zhuǎn)位置誤差。
優(yōu)選地，光學(xué)室的光學(xué)平面是凹入的，以避免在轉(zhuǎn)動時造成損壞并防止在處置時出現(xiàn)沾染灰塵的危險。
不必是一個光學(xué)室的第三入口優(yōu)選地包括一個用于抽出洗滌液的機構(gòu)。這種機構(gòu)可以包括一種有吸收能力的材料或芯吸材料，例如過濾紙。但也可采用如醋酸纖維基織物，毛氈及類似材料。
頂部和底部優(yōu)選地以使得所采用的試劑密封于其中的方式連接。采用一個位于這兩部分中間的密封環(huán)可以最方便地達(dá)到這一目的。
優(yōu)選地，底部由透明材料制成，盡管根據(jù)裝置的用途可采用淺色或彩色材料，優(yōu)選地采用塑料?；蛘撸蓪⒁粋€濾光片置于光學(xué)室的前面并利用白光光源。濾光片優(yōu)選地為波長濾光片。
該裝置被設(shè)計成是一次性的。
該裝置被設(shè)計成在一個棘輪機構(gòu)上操作，從而它只能在儀器上沿一個方向旋轉(zhuǎn)。
在一個特別優(yōu)選的實施例中，該儀器不是由一個在電池調(diào)整電路的控制下的鋰/亞硫酰氯電池供電，而是由一個外接電源供電，例如一個經(jīng)由變壓器的主電源或汽車電池供電。因而，該裝置設(shè)有一個電源控制和監(jiān)測電路。優(yōu)選地，該儀器配備有一個通信系統(tǒng)，例如一個RS232，由此提供了用于發(fā)送和接收指令及下載數(shù)據(jù)的機構(gòu)。
儀器的電子線路裝在一個特別適用于本發(fā)明的裝置的盒體內(nèi)。它包括一個凹槽，本發(fā)明的裝置就安裝于其中。該凹槽由一個底板、一個最里面的側(cè)壁(該側(cè)壁為從底板伸出的一個插銷的外壁)及一個最外面的側(cè)壁所限定。從凹槽的底板向上伸出的插銷具有一個與裝置漏斗形部分的套管上的凹槽嚙合的部分。因而，該凹槽基本上是環(huán)形的。最外側(cè)壁具有一個沿其圓周延伸的導(dǎo)槽構(gòu)件。該導(dǎo)槽的形狀被做成可接納一個從裝置伸出的導(dǎo)向件。這個結(jié)構(gòu)使得裝置可在儀器內(nèi)順滑地旋轉(zhuǎn)，而且十分重要的是，可幫助裝置的光學(xué)室與儀器的光發(fā)射體/光探測器機構(gòu)對準(zhǔn)。光發(fā)射體/光探測器機構(gòu)優(yōu)選地包括一個LED/PD結(jié)構(gòu)。LED和光電二極管最優(yōu)選地被配置成使得儀器的讀數(shù)路徑橫跨部分環(huán)形凹槽。因而，最里面的側(cè)壁和最外側(cè)壁上分別設(shè)有窗孔，從LED到光電二極管的一個光路可穿過這些窗孔。最優(yōu)選地是，LED裝在最外側(cè)壁上，并且光線穿過光學(xué)室照射到內(nèi)裝光電二極管的插銷上。但是，LED和光電二極管可以以其它方式設(shè)置。然而，利用前一種配置，光學(xué)室的凸面可以幫助將光線聚焦以給出更精確的讀數(shù)。
本發(fā)明儀器結(jié)構(gòu)的另一個特點是，一個從儀器的上表面延伸到周向?qū)Р蹣?gòu)件的連接槽使得可將裝置的導(dǎo)向件插入到一個設(shè)定位置上。一旦旋轉(zhuǎn)該裝置，它將被鎖定在儀器上，直到它返回到可以從其上退出的連接槽為止。同時，在儀器凹槽的底板上設(shè)置一個斜坡道，從而當(dāng)旋轉(zhuǎn)裝置令裝在裝置上的管接觸斜坡道時，將這些管抬起以呈現(xiàn)給使用者。
下面僅以舉例的方式并參照附圖對本發(fā)明的各個方面進(jìn)行描述，其中

圖1是本發(fā)明第一方面的一個實施例的透視圖；圖2是表示本發(fā)明第四方面的儀器的電子線路的框圖；圖3是本發(fā)明的一個設(shè)備的實施例；圖4a是表示圖3所示設(shè)備在分析中是如何使用的示意圖；圖4b是表示使用圖3所示設(shè)備的規(guī)程的流程圖；圖5是本發(fā)明裝置的一個優(yōu)選實施例的透視圖；圖6是圖5所示裝置的局部剖視圖；圖7是圖5和圖6所示裝置的底部的透視圖；圖8是與圖5和6所示裝置一同使用的本發(fā)明儀器的一個優(yōu)選實施例的透視圖；以及圖9是包括圖5和6所示裝置以及圖8所示儀器的一個優(yōu)選設(shè)備的透視圖。
參照圖1，裝置1包括一個底部2和一個可旋轉(zhuǎn)的頂部6。可旋轉(zhuǎn)的頂部6本身包括一個手柄部分8和一個入口孔9，入口孔內(nèi)裝有一個過濾機構(gòu)7。底部2具有三個入口3，4和5，它們與三個“O”形環(huán)11相關(guān)聯(lián)。一個泡沫墊的“吸收器”10插入中間入口4內(nèi)，以用于收集洗滌緩沖液。在本實施例中，類似的泡沫墊“吸收器”12和13與另外兩個入口3和4相聯(lián)?？尚D(zhuǎn)的頂部6借助一個彈簧扣環(huán)14保持就位。在圖1中示出了兩個樣品收集器15和16，它們可通過開口17和18插入裝置1中，從而它們可與入口3和5液體連通。
因而，在操作中，首先使頂部6移動到第一位置處，在該處入口孔9與第一入口3對準(zhǔn)。將第一樣品收集器15插入第一開口17中。然后，將樣品加顆粒加入到入口孔9中，這時顆粒將被過濾機構(gòu)7保留下來并允許液相物質(zhì)流過，由樣品收集器15所收集。任何過量的液體將被“吸收器”12所保持。
然后，使頂部6移動到第二位置，在該位置處，使入口孔與中間入口4對準(zhǔn)，并加入洗滌緩沖液，以清洗所保留的顆粒。洗滌緩沖液通過并被“吸收器”10所保持。
隨后，使頂部6移動到第三個位置，在該處入口孔9與剩下的入口5對準(zhǔn)。然后，加入一種或多種適當(dāng)?shù)脑噭狗治鑫锩撾x顆粒并通過過濾機構(gòu)7，被借助第二開口18插入裝置1中的第二樣品收集器16收集。每個樣品收集器可被卸下并按照WO97/18036中所描述的原理進(jìn)行分析。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種利用本發(fā)明的裝置進(jìn)行的分析，其中，將一個樣品分成一個第一組成部分和一個第二組成部分，該分析則確定在所述樣品部分中是否存在一種或多種分析物。
如上所述，本發(fā)明的裝置特別適用于分析測定糖基化蛋白，例如糖基化血紅蛋白。因而，在本發(fā)明的一個實施例中提供了一種用于確定在一個血液樣品中存在的一種或多種糖基化蛋白的百分比的分析方法，該分析方法包括一個如下所述的步驟，即，采用這里所描述的裝置將血樣分成包含一種或多種未糖基化蛋白的第一組分和包括一種或多種糖基化蛋白的第二組分。
優(yōu)選地，所述分析還進(jìn)一步包括下述的一個或多個步驟(ⅰ)從被治療者身上獲取血樣；(ⅱ)處理在步驟(ⅰ)中獲得的血樣，將血細(xì)胞溶解；以及(ⅲ)將在步驟(ⅱ)中得到的樣品提供給一種用于結(jié)合糖基化蛋白的結(jié)合劑，例如其上結(jié)合有一種或多種能夠結(jié)合糖基化蛋白的試劑的固相物質(zhì)。
可采用該方法分析的糖基化蛋白的例子包括糖基化血紅蛋白，糖基化人血清清蛋白和糖基化載脂蛋白B。這些蛋白將與硼酸酯配體結(jié)合，從而進(jìn)行其中所有三種糖基化蛋白都將被結(jié)合到一種顆粒上的分析。然后，可收集含有所有三種糖基化蛋白的組分，并進(jìn)行單獨的分析，以確定每種糖基化蛋白組分的相對量?；蛘?，可以采用一個單獨的單步設(shè)備，該設(shè)備有三個獨立的捕獲區(qū)，每一區(qū)攜帶有一種專門用于三種糖基化蛋白中的每一種的試劑。然后，可使用諸如INSTAQUANT讀出器之類的裝置確定其相對含量。
本發(fā)明的一個裝置可被包含在一套用于分析一種或多種糖基化蛋白的儀器內(nèi)。因而，在本發(fā)明的又一個方面，提供了這樣一套儀器，它包括本發(fā)明的一個裝置且可任選地包括一個或多個樣品收集器或單步分析裝置或試劑。合適的單步分析裝置的例子包括在WO97/18036中所描述的那些裝置，不過，一個熟悉本領(lǐng)域的人員將會理解，可以采用任何一種被設(shè)計成通過簡單地將一個樣品加到一個分析帶上就可進(jìn)行分析的裝置。
本發(fā)明裝置的另一個主要優(yōu)點源于其如下的能力，即，使一個“化學(xué)”或生物學(xué)俘獲或分離步驟，例如采用硼酸酯配體與一個免疫測定法或一種手持式分光光度裝置結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一套儀器，它包括一個根據(jù)本發(fā)明的裝置并可任選地包括一個或多個樣品收集器，或者單步分析裝置或試劑和/或一個毛細(xì)管和/或一個接種環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種用于檢測樣品中的分析物的護(hù)理方法的要點，它包括(ⅰ)利用化學(xué)或生物學(xué)手段從樣品中分離出分析物；以及(ⅱ)借助于免疫測定或分光光度裝置檢測/定量測定該分析物。
這里所用的“化學(xué)”一詞意指采用一種或或多種與分析物的反應(yīng)主要是化學(xué)反應(yīng)而不是生物反應(yīng)的試劑。例如，如前面所述的，可以采用以硼酸酯為基礎(chǔ)的分離步驟將樣品中的糖基化蛋白從未糖基化蛋白中分離出來。優(yōu)選地，步驟(ⅰ)利用根據(jù)本發(fā)明的裝置來完成，而步驟(ⅱ)則利用單步分析裝置來實現(xiàn)。
在一個優(yōu)選實施例中，將圖1的裝置加以改進(jìn)，使之包括光學(xué)室，由此可用分光光度計法測定所收集的樣品。
優(yōu)選地，各獨立的光學(xué)室裝有微型透明小容器。以一個給定的波長測量內(nèi)含物的吸光度可獲得比利用反射光所獲得的更精確的讀數(shù)。因而，該裝置優(yōu)選地適于被連接到一個具有用于測量收集在光學(xué)室內(nèi)的液體的吸光度的機構(gòu)的儀器上。圖2是一個表示這樣一種儀器的主要部件的框圖。
因此，該儀器包括一個裝有一微處理器的主體，該微處理器由一個處在電池調(diào)整電路的控制下的鋰/亞硫酰氯電池供電?？赏ㄟ^一個鍵盤將指令傳輸給微處理器，并通過一個由LCD(液晶顯示器)驅(qū)動器供電的液晶顯示器顯示信息/指令。微處理器控制一個或多個LED，LED發(fā)射出橫過光學(xué)室的給定波長的光(在用于測定糖基化血紅蛋白的情況下波長為420-430nm)，從而由光電二極管測量吸收光。通過一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將讀數(shù)傳送給液晶顯示器。一個微型開關(guān)確定設(shè)備(裝置和儀器)通過裝置與儀器的正確連接而被致動。設(shè)有一個LED/光電晶體管對，用于決定何時裝置與儀器脫離連接。
圖2所示類型的電子線路和控制軟件作為儀器的一個整體部分被引入。通過連接裝置和儀器組成的設(shè)備示于圖3中。因而，設(shè)備20包括一個類似于圖1所示裝置1的裝置22和一個裝有電子線路的儀器24。
裝置22與圖1所示裝置的不同之處在于，其入口(對應(yīng)于圖1中的入口3，4和5)與位于裝置底部2中的光學(xué)室連通。裝置和儀器通過相應(yīng)的嚙合構(gòu)件相互連接在一起，從而儀器內(nèi)的一個或各LED/光電二極管對分別位于光學(xué)室的兩側(cè)或者可依次提供給各光學(xué)室，以便可以讀取吸光度讀數(shù)并傳遞給設(shè)置在儀器24上的顯示器26。儀器24上還裝有一個鍵盤28。裝置22的頂部6和底部2被設(shè)計成包括一個用于容納一套儀器的一種或多種組件的室30，例如容納諸如清洗溶液和/或緩沖液和/或洗提緩沖劑的試劑和/或一個毛細(xì)管的室。圖3中示出了處于打開位置的室30。
參照圖4a，操作該設(shè)備的規(guī)程如下
(ⅰ)將一個手指穿刺血樣收集在一個毛細(xì)管中并放入含有緩沖劑和一種硼酸氨基苯酯瓊脂糖(aPBA)親和基質(zhì)的樣品緩沖管內(nèi)。將管加蓋并翻轉(zhuǎn)幾次，將血液從管中沖洗出到緩沖液中，在此紅細(xì)胞被溶解，由此釋放出血紅蛋白。
(ⅱ)將該管放置大約60-90秒鐘，間或地倒置，在此期間存在于樣品中的糖基化血紅蛋白結(jié)合在aPBA親和基質(zhì)上。
(ⅲ)在這段時間內(nèi)，將被設(shè)計成是一次性的裝置22連接到儀器24上。裝置相對于儀器的定位致動接通開關(guān)。
(ⅳ)在溫育大約60-90秒鐘之后，通過反復(fù)翻轉(zhuǎn)使樣品緩沖管內(nèi)的內(nèi)含物混合，然后將全部內(nèi)含物傾注到位于位置1處的入口孔中。
(ⅴ)管內(nèi)的液體內(nèi)含物流過位于第一入口底部的燒結(jié)體或其它過濾機構(gòu)并被收集在裝置22底部的一個光學(xué)室內(nèi)。但是，aPBA親和基質(zhì)太大，以致于不能通過燒結(jié)體，因此被收集在第一入口底部的吸附柱上。
(ⅵ)被收集在第一光學(xué)室內(nèi)的液體內(nèi)含物包含有存在于原始樣品中的未糖基化血紅蛋白，被收集在入口孔9的底部中的aPBA親和基質(zhì)包括存在于原始樣品中的糖基化血紅蛋白。
(ⅶ)在完成這個第一步驟時，儀器將指示使用者進(jìn)入第二階段，通過將裝置22的頂部旋轉(zhuǎn)90°并停留在位置2處來實現(xiàn)這一階段。再次在儀器24的指導(dǎo)下通過入口孔9向入口2加入特定體積的清洗緩沖劑并使之流過。這一步驟是要從aPBA親和基質(zhì)上除去在第一步驟中可能存在的任何未特定結(jié)合的未糖基化血紅蛋白。
(ⅷ)然后，儀器指示使用者進(jìn)入第三階段，并通過入口孔9將洗提緩沖管的內(nèi)含物加到入口3中，它可以流過燒結(jié)體并被收集在位于裝置22的底部的第二光學(xué)室內(nèi)。洗提緩沖液使糖基化血紅蛋白離開aPBA親和基質(zhì)。
(ⅸ)然后，儀器24用分光光度法測量(以430nm波長)存在于兩個光學(xué)室中的非糖基化血紅蛋白部分和糖基化血紅蛋白部分的吸光度。利用設(shè)置在儀器軟件中的算法，計算出存在于整個原始血液樣品中的糖基化血紅蛋白的％，并顯示在顯示器26上。
(ⅹ)將裝置22從儀器24上卸下并作為對生物有害的廢棄物棄置。而該儀器則準(zhǔn)備作下一次檢測。
更確切地說，該儀器根據(jù)參照圖4b中示出的流程圖所概述的規(guī)程進(jìn)行控制操作。
糖基化和未糖基化血紅蛋白部分的分光光度計測量在設(shè)備的裝置的光學(xué)室與儀器24的交界處進(jìn)行。
最優(yōu)選的裝置和儀器示于附圖5，6和8中，它們一起構(gòu)成了圖8所示的設(shè)備。
參照圖5和6，裝置31包括一個由透明塑料構(gòu)成的底部2(其詳細(xì)地示于圖7中)，一個頂部6和一個漏斗形部分32。漏斗形部分32由疏水性塑料制成并具有一個較大的開孔，以便易于排空其中的試劑。它具有一個出口34，當(dāng)使裝置在一個儀器內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，該出口將液體導(dǎo)入光學(xué)室3和5中。出口34包括一個燒結(jié)體(未示出)，該燒結(jié)體用于保持顆粒，例如硼酸氨基苯酯瓊脂糖親和基質(zhì)。用作入口孔的漏斗32具有一個帶有一凹入部38的環(huán)形凸緣36，它部分地覆蓋形成于裝置的頂部6上的開孔40，42和44，從而直到這些開孔與環(huán)形凸緣的凹入部38對準(zhǔn)之前，豎直放置在裝置內(nèi)的管不能通過各個開孔。一個帶有一陰配合件的套管48從漏斗的下側(cè)伸出，裝置31通過它與具有一個適于與該陰配合件嚙合的陽配合件50的儀器24相連接。陽配合件50將漏斗保持在一個相對于儀器24固定的位置上，從而共同形成一個轉(zhuǎn)盤的裝置31的底部2和頂部6圍繞該漏斗旋轉(zhuǎn)，漏斗的環(huán)形凸緣起著一個導(dǎo)向機構(gòu)的作用。
裝置的底部6由透明塑料制成，基本上為環(huán)形，并被分成多個腔室。如從圖7中可以看出的，其中有兩個光學(xué)室3和5，一個用于接收來自清洗步驟的廢液的第三室，該第三室設(shè)置在光學(xué)室3和5之間，同時還有三個額外的腔室40′，42′和44′，每個室中裝有一個試劑管。設(shè)置在裝置31的頂部6中的開孔40，42和44下方的這些腔室40′，42′和44′是這樣排布的，即使得當(dāng)轉(zhuǎn)盤處于對應(yīng)于圖4a中的位置Ⅳ，Ⅵ和Ⅶ的地方或?qū)?yīng)于圖4b中的位置1，2和3的地方時，試劑管被呈現(xiàn)給使用者。光學(xué)室具有一個符合光學(xué)質(zhì)量要求的彎曲的外壁52和一個彎曲的內(nèi)壁54，它們幫助將從儀器24的LED發(fā)射出并通過室內(nèi)樣品的光線聚焦在位于其另一側(cè)的光電二極管上。
每一個光學(xué)室3，5可與漏斗形入口孔9的出口34形成液體連通。或者，可將光學(xué)室制成凹槽。一個導(dǎo)向件58從底部2的最外側(cè)壁56向外延伸，該導(dǎo)向件58位于在儀器24的環(huán)形凹槽64的最外側(cè)壁62上形成的一個周向?qū)Р蹣?gòu)件60內(nèi)。一個從最外側(cè)壁62上的導(dǎo)槽構(gòu)件60延伸至儀器24的上表面68的連通槽66允許導(dǎo)向件58在裝置31與儀器24相連時被插入導(dǎo)槽構(gòu)件60內(nèi)。
位于頂部6的壓花邊緣72上的凸出件或凸起部70起著指示機構(gòu)的作用，指示將裝置安裝到儀器上的位置并用于協(xié)助轉(zhuǎn)動該裝置。
底部2被連接到頂部6上，而漏斗形部分位于由頂部6的上表面78上的階梯形成的導(dǎo)槽76內(nèi)。
圖8中所示的儀器被設(shè)計成與前面所述的裝置一起使用。實質(zhì)上，它與參照圖2，3和4b所描述的儀器十分相似。但是，參照圖8所描述的儀器確實在一個主要方面不同于參照圖2描述的儀器并具有一系列新穎的和有利的額外特點。與參照圖2所描述的儀器相比，用一個電源控制和監(jiān)測線路取代鋰/亞硫酰氯電池和電池調(diào)整線路，從而該儀器可被連接到例如一個外部DC電源或汽車電池上。此外，該儀器還裝有一個通信系統(tǒng)，例如一個RS232，由此提供了一個用于發(fā)出和接收指令及下載數(shù)據(jù)的機構(gòu)。
重要的是，用于接納裝置的機構(gòu)是一個位于儀器上的環(huán)形凹槽64，它由一個底板、一個最外側(cè)壁62和一個最內(nèi)側(cè)壁80限定。
環(huán)形凹槽的底板包括一個位于其一個部分上的斜坡道82。在環(huán)形凹槽的最外側(cè)壁62內(nèi)，有一個導(dǎo)槽構(gòu)件60，以及一個從該處向上表面68延伸的連接槽66。
在使用時，通過將裝置的導(dǎo)向件58與連接槽66對準(zhǔn)而把裝置插入環(huán)形凹槽60內(nèi)，從而使裝置經(jīng)由其陰配合件48連接到陽配合件50上。導(dǎo)向件58可由此進(jìn)入導(dǎo)槽構(gòu)件60內(nèi)，使得它可以被旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)時，第一個管沿斜坡道82向上并從其開孔44中伸出，因為這時圓環(huán)36的凹入部38與該開孔對準(zhǔn)。在這個位置，出口34與第一光學(xué)室30液體連通，并可進(jìn)行參照圖4a和4b描述的分析的第一步驟。通過將裝置進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)90°，經(jīng)開孔42提供清洗溶液，然后將裝置再旋轉(zhuǎn)90°，呈現(xiàn)管40，即，洗提液。這樣，為分析過程的每一步提供適當(dāng)?shù)脑噭?br> 本發(fā)明的裝置和儀器可適用于多種分析。
特別是，該儀器可以改型，以在不同于400至500nm，更具體地說410至460nm的波長范圍內(nèi)讀數(shù)，上述波長范圍為用于測量糖基化血紅蛋白的藍(lán)色LED波長范圍。因此，例如可采用彩色光，紅光，綠光，黃光等LED或采用白光并同時使用濾光片，更優(yōu)選地為波長濾光片。
此外，可以對裝置進(jìn)行改型，以進(jìn)行簡單的測量，而不是像前面所列舉的其中需要一個分離步驟以由兩個讀數(shù)計算百分比的分析那樣要讀取幾個數(shù)據(jù)。因此，入口孔和第一及第二入口可以用帶有一個或多個光學(xué)室的一個轉(zhuǎn)盤型裝置所取代。
可進(jìn)行分析的類型例如包括1．ELISA(酶聯(lián)免疫吸附測定)型分析；2．親和色譜法分析；以及3．分析物的化學(xué)分析。
因此，該儀器的波長范圍可適于測量兩種最常用的ELISA底物，即ABTS(它以414nm的波長進(jìn)行測量)以及TMB(它可以600nm(藍(lán))或450nm(黃)的波長進(jìn)行測量)。
親和色譜法分析可以通過選擇適合的波長而利用分光光度分析確定多種分析物的存在和/或含量。
最后，所描述的技術(shù)可用于現(xiàn)場檢測化學(xué)分析物。例如，用于對水和土壤進(jìn)行分析，其中計算硝酸鹽或硫酸鹽或者確定酶活性。
熟悉本領(lǐng)域的人員將會理解，這里所描述的設(shè)備類型及構(gòu)成它的裝置和儀器可以用于測量很寬范圍內(nèi)的樣品中的各種其它分析物的水平。
權(quán)利要求
1．一種用于分析的裝置，在所述分析中將一個樣品提供給一個儀器，所述裝置包括一個第一入口，一個第二入口以及一個入口孔，所述入口孔可相對于所述第一和第二入口中的每一個運動，從而可按照需要使入口孔依次與每一個入口形成液體連通，其特征為，所述入口孔裝有一個過濾機構(gòu)或一個結(jié)合劑保持機構(gòu)。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征為，所述過濾機構(gòu)或結(jié)合劑保持機構(gòu)是一個燒結(jié)體。
3．如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征為，所述第一和第二入口是或者包括光學(xué)室。
4．如前面任何一項權(quán)利要求所述的裝置，進(jìn)一步包括一個第三入口。
5．如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征為，所述第三入口位于第一和第二入口之間。
6．如權(quán)利要求4或5所述的裝置，進(jìn)一步包括一個在所述第三入口內(nèi)的有吸收能力的材料或芯吸材料。
7．如前面任何一項權(quán)利要求所述的裝置，包括一個底部，該底部具有許多包括所述第一和第二入口孔的腔室，一個與底部一起形成一個轉(zhuǎn)盤的頂部，以及一個包括所述入口孔的漏斗形部分，所述轉(zhuǎn)盤圍繞所述漏斗形部分可旋轉(zhuǎn)地安裝。
8．如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征為，所述漏斗形部分包括一個用于將其置于一個光學(xué)儀器之上或之內(nèi)的機構(gòu)。
9．如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征為，漏斗形部分包括一個導(dǎo)向件，轉(zhuǎn)盤圍繞該導(dǎo)向件旋轉(zhuǎn)。
10．如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征為，導(dǎo)向件是一個圓環(huán)。
11．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征為，圓環(huán)具有一個切開部分或一個凹陷部分。
12．如權(quán)利要求7至11中的任何一項所述的裝置，其特征為，轉(zhuǎn)盤適于豎直地裝入許多管，并且頂部具有多個孔，在使用時所述管可通過這些孔伸出裝置外。
13．如權(quán)利要求7至12中的任何一項所述的裝置，其特征為，頂部包括一個指示機構(gòu)。
14．如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征為，指示機構(gòu)是一個伸出件。
15．如權(quán)利要求7至14中的任何一項所述的裝置，其特征為，底部包括一個導(dǎo)向?qū)χ械囊粋€導(dǎo)向件，在使用時，它與導(dǎo)向?qū)υ趦x器上的另一個導(dǎo)向件相配合。
16．如前面任何一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征為，第一和第二入口是光學(xué)室。
17．如權(quán)利要求3至16中的任何一項所述的裝置，其特征為，光學(xué)室具有彎曲的光學(xué)表面。
18．如權(quán)利要求3至17中的任何一項所述的裝置，其特征為，所述光學(xué)室是凹形的。
19．如權(quán)利要求7至18中的任何一項所述的裝置，其特征為，所述底部由透明材料制成。
20．一種用于測定一個裝置中的樣品的儀器，包括一個可通過鍵盤操作的微處理器，一個或多個光發(fā)射體和一個或多個光探測器，一個顯示器和一個驅(qū)動器，一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以及用于將該儀器連接到一個電源上的設(shè)備。
21．如權(quán)利要求20所述的儀器，其特征為，一個或多個光發(fā)射體為發(fā)光二極管(LED)，一個或多個光探測器為光電二極管(PD)。
22．如權(quán)利要求20或21所述的儀器，其特征為，電源是處在一個電池調(diào)整線路的控制下的鋰/亞硫酰氯電池。
23．如權(quán)利要求20，21或22所述的儀器，它適于接納一個或多個樣品收集器。
24．如權(quán)利要求23所述的儀器，其特征為，樣品收集器是一個轉(zhuǎn)盤。
25．如權(quán)利要求24所述的儀器，其特征為，所述儀器包括一個導(dǎo)向?qū)χ械囊粋€導(dǎo)向件，在使用時該導(dǎo)向件與導(dǎo)向?qū)υ谘b置上的另一個導(dǎo)向件相配合。
26．如權(quán)利要求24所述的儀器，包括一個由一底板、一最里面的側(cè)壁和一最外側(cè)壁限定出的基本上為環(huán)形的凹槽，所述最外側(cè)壁包括一個繞其周邊延伸的導(dǎo)槽構(gòu)件和一個從儀器的上表面延伸到導(dǎo)槽構(gòu)件的連接槽。
27．如權(quán)利要求26所述的儀器，包括一個位于凹槽的底板上的斜坡道。
28．如權(quán)利要求20至27中的任何一項所述的儀器，包括一個或多個藍(lán)光發(fā)光二極管。
29．如權(quán)利要求20所述的儀器，包括一個或多個白色光源。
30．如權(quán)利要求20至29中的任何一項所述的儀器，進(jìn)一步包括一個濾光片。
31．一種設(shè)備，包括一個如權(quán)利要求1至19中的任何一項所述的裝置和一個如權(quán)利要求20至30中的任何一項所述的儀器。
32．一種用如權(quán)利要求1至19中的任何一項所述的裝置進(jìn)行的分析，其特征為一個樣品被分離成一個第一組成部分和一個第二組成部分，同時該分析確定在所述樣品部分中一種或多種分析物是否存在。
33．如權(quán)利要求32所述的分析，其特征為，所述樣品為血液并被分離成包含一種或多種未糖基化蛋白的第一組成部分和含有一種或多種糖基化蛋白的第二組成部分。
34．如權(quán)利要求33所述的分析，其特征為，一種或多種糖基化蛋白選自糖基化血紅蛋白，糖基化人血清清蛋白或糖基化載脂蛋白中的一種或多種。
35．如權(quán)利要求32至34中的任何一項所述的分析，或多個下述步驟(Ⅰ)從一個被治療者身上獲取血樣；進(jìn)一步包括一個(ⅱ)處理在步驟(ⅰ)中獲取的血樣以溶解紅細(xì)胞；以及(ⅲ)利用一種方法將樣品分離成兩個組成部分，該方法包括將一種分析物結(jié)合在一種固相上以獲得第一組成部分，然后釋放分析物以獲取第二組成部分。
36．一種成套的儀器，包括一個如權(quán)利要求1至19中的任何一項所述的裝置，和任選的一個或多個樣品收集器或單步分析裝置或試劑和/或一個毛細(xì)管和/或一個接種環(huán)。
37，一種用于測定樣品中的一種分析物的護(hù)理方法的要點，包括(ⅰ)利用化學(xué)或生物學(xué)手段從樣品中分離出分析物；以及(ⅱ)利用免疫測定或分光光度法檢測/定量分析物。
38．如權(quán)利要求37所述的方法，其特征為，分析物是糖基化蛋白。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于進(jìn)行分析的裝置,儀器和設(shè)備。更具體地是,本發(fā)明涉及一種適合用于分析分析物,例如分析生物樣品如血液中的糖基化蛋白的設(shè)備。特別是,它涉及一種用于分析的裝置,在該分析中將存在于該裝置中的樣品提供給一個儀器,該裝置包括一個第一入口,一個第二入口和一個入口孔,所述入口孔可相對于所述第一和第二入口中的每一個運動,從而可使入口孔根據(jù)需要依次與每個入口形成液體連通,其中,所述入口孔裝有一個過濾機構(gòu)或結(jié)合劑保持機構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種用于測定由一個裝置提供的樣品的儀器,它包括一個可通過鍵盤操作的微處理器,一個或多個光發(fā)射體和一個或多個光探測器,一個顯示器和一個驅(qū)動器,一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,和用于把儀器連接到電源上的設(shè)備。
文檔編號B01L3/00GK1286650SQ9881273
公開日2001年3月7日 申請日期1998年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月28日
發(fā)明者戴維·安德魯斯, 約翰·沃辛頓·阿特里奇, 戴維·格里菲斯, 約翰·菲利普·維斯, 約翰·安東尼·奧德爾, 費利克斯·費爾南多, 安東尼·史蒂文森, 馬克·克雷斯韋爾, 約翰·柯蒂斯, 戴維·珀西瓦爾 申請人:普羅瓦利斯診斷有限公司