本申請為分案申請，其母案的發(fā)明名稱為“包括濾光器的測定裝置和一種測定方法”，申請日為2012年8月30日，申請?zhí)枮?01280052574.2。

本發(fā)明一般地涉及用于生物測定、病原體或分子分析的裝置，并且涉及用于這樣的分析的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明可被采用于諸如夾心法或競爭性測定的生物測定，例如免疫測定，例如熒光免疫測定(fia)。

背景技術(shù)：

光學(xué)系統(tǒng)可以被用來定量地、半定量地或定性地確定測試樣品中的目標(biāo)材料或分析物的存在、濃度或量。然而，雖然可以成功地使用這樣的系統(tǒng)，但是它們遭受許多缺點。例如，它們可能需要使用相對昂貴的設(shè)備以便執(zhí)行對于一些確定來說可能不適當(dāng)或者對于一些測試來說可能不可用的測定。例如，在一些情況下分析物的存在的定性確定可能是足夠的，然而在其它情況下定量確定可能是必要的。此外，這樣的測試可能具有有限的性能，從而導(dǎo)致測試必須被重復(fù)。此外，存在降低用于測定的設(shè)備的成本以及降低執(zhí)行測試所花費的時間的一般期望。在其它情況下，也許不期望在實驗室條件下執(zhí)行這樣的測定，而是替代地可能有必要以最少的設(shè)備在現(xiàn)場執(zhí)行測試。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)一個實施例，本發(fā)明提供了用于使得能夠?qū)Ψ治鑫飯?zhí)行測試的測定裝置。所述裝置可以具有用于接收一定數(shù)量的分析物的施加區(qū)、廢料區(qū)以及用于允許分析物從施加區(qū)到廢料區(qū)的通過的通道。在一個實施例中，所述裝置包括至少在被活化時將發(fā)射或者修改光并且將結(jié)合到分析物的一定數(shù)量的標(biāo)記材料。所述通道還可以包括具有一定數(shù)量的捕獲材料、位于在施加區(qū)與廢料區(qū)之間的捕獲區(qū)，所述捕獲材料被結(jié)合到通道并且將結(jié)合到沿著通道經(jīng)過的任何分析物，使得分析物將被結(jié)合到通道。所述裝置在其第一側(cè)具有第一濾光器以用于允許透射由標(biāo)記材料所發(fā)射或者修改的光，以及用于阻擋至少一個其它波長范圍的光，以便使得該裝置能夠從其第二側(cè)被照射，以及以便由位于通道中的標(biāo)記材料所發(fā)射或者修改的光被從其相對(第一)側(cè)被檢測。

所述裝置可以被采用于執(zhí)行橫向流測試或其它形式的測試，諸如溢流裝置和測試以及微流體測試，實際上被用于可以被用于競爭性或夾心法測定的任何測試。

可以以許多方式來采用這種形式的裝置。例如，它可以連同照射和讀取裝置一起被使用，以便檢測很少量的分析物，或者以便對分析物執(zhí)行定量測試。然而，在其它情況下所述裝置可以是獨立式或單機(jī)裝置，其可以在沒有讀取器的情況下被采用以簡單地執(zhí)行不太靈敏的或定性的測試以便確定分析物的存在或不存在。

根據(jù)另一實施例，本發(fā)明提供了包括測定裝置連同用于在裝置被用光照射時檢測來自裝置的輸出的讀取器的組合。讀取器可以包括光源和用于該光源的電源(或用于連接到電源的端子)以用于照射測定裝置的一個表面，以及用于檢測由裝置所發(fā)射的光的光學(xué)檢測器。

根據(jù)又一個實施例，本發(fā)明提供了執(zhí)行測定(例如橫向流測試)的方法，其包括：將一定數(shù)量的分析物施加到測試裝置；使分析物沿著裝置通過以使其將被捕獲材料結(jié)合到通道；以及然后照射該裝置以便通過檢測光被標(biāo)記材料修改的程度來檢測分析物的存在或不存在或分析物的量。因此所述方法可以包括：將一定數(shù)量的分析物施加到施加區(qū)并且允許分析物沿著通道穿過而至且越過捕獲區(qū)，其中所述通道包括將把分析物結(jié)合到通道的一定數(shù)量的捕獲材料，從而使分析物接觸一定數(shù)量的標(biāo)記材料，所述標(biāo)記材料至少在被活化時將發(fā)射或者修改光以及將結(jié)合到分析物以使得分析物和標(biāo)記材料將在捕獲區(qū)被結(jié)合到通道；

將一定數(shù)量的洗滌劑施加到施加區(qū)，以便使過量的分析物和標(biāo)記材料沿著通道流向廢料區(qū)；以及

照射測定裝置的一側(cè)并且從裝置的相對側(cè)檢測被標(biāo)記材料發(fā)射或者修改的光，裝置的所述相對側(cè)包括濾光器以用于允許透射由標(biāo)記材料所發(fā)射或者修改的光并且以用于阻擋至少一個其它波長的光，使得對光的檢測將指示分析物的存在或量。

通常，測定裝置將包括一定數(shù)量的標(biāo)記材料位于其中的標(biāo)記區(qū)，所述標(biāo)記區(qū)優(yōu)選地位于施加區(qū)與捕獲區(qū)之間的通道上，使得在施加分析物時分析物將接觸標(biāo)記材料，并且分析物和標(biāo)記材料將一起沿著通道穿過而至捕獲區(qū)。然而，在本發(fā)明的最廣泛方面中，對于標(biāo)記材料來說沒有必要在測定裝置被供應(yīng)時位于裝置的通道上，并且有可能的是，標(biāo)記材料被單獨地供應(yīng)并且連同分析物一起被施加到裝置。可替換地，標(biāo)記材料可以事先即在將分析物施加到裝置之前與分析物混合。

附圖說明

現(xiàn)將參考附圖僅通過示例的方式對本發(fā)明進(jìn)行描述，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的測試裝置和讀取器的示意透視圖；

圖2是圖1的測試裝置的更詳細(xì)的視圖；

圖3是圖2中所示的測試裝置的分解視圖，示出了該測試裝置的各種部件；

圖4是可以在裝置中被采用的一種形式的標(biāo)記材料的發(fā)射和吸收光譜的圖形表示；

圖5是其中頂表面被移除以示出裝置的內(nèi)部細(xì)節(jié)的裝置的視圖；

圖6是裝置和讀取器的示意圖；

圖7是在根據(jù)本發(fā)明的裝置在測試期間的視圖；

圖8示出了在測試期間的一個點處的裝置；以及

圖9示出了在測試期間的另一點處的裝置。

具體實施方式

圖1示意性地示出了用于使得能夠?qū)Ψ治鑫飯?zhí)行定量或定性測試的測定裝置或測試條1和讀取器2。在本發(fā)明的一個實施例中，一定數(shù)量的分析物可以被施加到裝置的一個部分以使得它能夠沿著裝置中的通道朝其相對端流動，并且裝置可以被插入到讀取器2中以便在讀取器的輸出顯示器4上獲得指示分析物的量的輸出。

在圖2和3中更詳細(xì)地示出了測定裝置的形式。如圖3中所示，該裝置包括大體透明的底蓋6和位于底蓋之上并且與其相結(jié)合的大體透明的頂蓋8。頂蓋8可以包括區(qū)域9，物理標(biāo)記可以被貼在區(qū)域9上以提供信息。頂蓋和底蓋可以在它們的整個表面上是透明的，這使得它們能夠由單片塑料材料制成。然而，這不是必需的，并且僅頂蓋和底蓋有必要在通道10的區(qū)域中為透明的，將使分析物沿著通道10行進(jìn)。頂蓋和底蓋包封多個通道10，在本實例中是兩個，一個用于控制通道和分析物的檢測，但是如果例如將使用相同的測定裝置來檢測許多不同的分析物則可以使用其它數(shù)目。通道由諸如硝化纖維之類的多孔材料形成。通道10在分析物在其處可被分配的裝置的一端區(qū)域處從樣品分配區(qū)或施加區(qū)14(見圖5)延伸到相對端區(qū)域，使得分析物在測試期間將沿著通道行進(jìn)。采用這種形式的測定裝置，透明頂蓋8的厚度可沿著厚度降低區(qū)域11減小，厚度降低區(qū)域11沿著通道10的一部分延伸，以便允許通過透明頂蓋8更容易地查看通道。洗滌劑收集儲存器12可以被提供在裝置的相對端區(qū)域中，使得洗滌劑可以被施加到通道以使分析物沿著通道向洗滌劑收集儲存器流動。

如本文中所用的那樣包括任何標(biāo)記前體的一定數(shù)量的標(biāo)記物可以被提供在樣品分配區(qū)與廢料區(qū)或洗滌劑收集儲存器之間的位置處的一個或全部兩個通道上的標(biāo)記和主受體區(qū)16處，使得當(dāng)分析物沿著通道行進(jìn)時標(biāo)記物將被分析物撿起并且將沿著通道連同分析物一起行進(jìn)?？梢栽跇?biāo)記物與分析物之間形成特定結(jié)合，例如抗體對、抗原對之間的結(jié)合、dna結(jié)合或任何其它結(jié)合。在其中分析物是親和素(avidin)、抗生蛋白鏈菌素或中性親和素（neutravidin）的一個示例中，標(biāo)記材料可以是生物素化的，使得它將與分析物形成生物素-親和素結(jié)合。分析物的存在因此可以通過隨后觀測標(biāo)記的存在來檢測。在下面對標(biāo)記物進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

標(biāo)記和主受體區(qū)16沿著通道的下游是一定數(shù)量的捕獲材料位于其中的捕獲區(qū)18(見圖5)。捕獲材料被結(jié)合到通道并且將結(jié)合到沿著通道經(jīng)過的任何分析物，使得分析物將被保持在通道10上與捕獲材料相對應(yīng)的一個位置處。在被用來檢測上面所提到的親和素、抗生蛋白鏈菌素或中性親和素的裝置的情況下，捕獲材料也可以是生物素化的，使得分析物將通過生物素-親和素結(jié)合而被結(jié)合到通道。

在測定期間，一定數(shù)量的分析物被分配到位于施加區(qū)14上面的通道之一之上的分配端口20(見圖2)中。分析物可以借助于如圖7中所示出的吸管、滴管或其它適當(dāng)?shù)难b置來分配，以便分配限定量的分析物。一定數(shù)量的控制分析物可以被施加到位于另一個通道10的施加區(qū)之上的分配端口21?？刂品治鑫锟梢允钦故境雠c標(biāo)記材料和捕獲材料的已知強(qiáng)結(jié)合的控制分析物，并且可以存在控制標(biāo)記物(其可能與在另一個通道中采用的標(biāo)記物相同或不同)，以便當(dāng)裝置被照射時展示出較強(qiáng)的定義信號，以使得操作員能夠確認(rèn)在測定期間分析物已被分配。

在定量分析的情況下，有可能將由控制標(biāo)記物生成的信號用作參考，對照所述參考可以比較來自分析物/標(biāo)記物信號的信號。例如，控制分析物/控制標(biāo)記物結(jié)合和控制分析物/控制捕獲材料結(jié)合可以基于如上面所提到的生物素-親和素結(jié)合或類似結(jié)合。最初，分析物將弄濕位于如由圖8中的陰影區(qū)所示出的分配端口20和21下面的通道。分析物將通過把來自圖5的標(biāo)記區(qū)16的標(biāo)記物帶走的毛細(xì)管作用而沿著通道行進(jìn)。在捕獲區(qū)18處，分析物和標(biāo)記物將如由圖9中的陰影區(qū)所示出的那樣結(jié)合到通道。捕獲區(qū)18在所述通道或多個通道10中的每一個通道上的下游是過程控制區(qū)26，其位于裝置的頂表面中的過程控制窗口28下面。在施加分析物之后，它將通過毛細(xì)管作用而沿著通道行進(jìn)，并且將與通道水化合從而引起顏色改變?？梢酝ㄟ^過程控制窗口28來觀察通道，以便觀測顏色改變并且確保分析物和標(biāo)記物已沿著通道行進(jìn)至且越過捕獲區(qū)18。

然后可以施加洗滌劑以使分析物、控制分析物以及標(biāo)記物沿著通道向洗滌劑收集儲存器12流動。可以以任何數(shù)目的方式來施加洗滌劑。例如，它可以借助于將一定數(shù)量的洗滌劑分配到分配端口20和21中的吸管、滴管或其它裝置而被施加到樣品、分配端口或替代端口?？商鎿Q地，洗滌劑分配儲存器24可被提供在裝置中，在裝置的與洗滌劑收集儲存器相對的一端處或在裝置的一側(cè)。分配儲存器可以采取可被穿孔的囊泡、泡罩包裝或袋囊的形式，以便使洗滌劑沿著通道流動。在其中讀取器如在下面所描述的那樣被采用的另一形式的布置中，讀取器可以被設(shè)計成接納測定裝置并被配備有脊或突起，所述脊或突起在裝置被插入到讀取器中時將壓力施加到洗滌劑分配儲存器并使它破裂，以使得洗滌劑在測定裝置插入到讀取器中時被自動地施加。

一旦已施加了洗滌劑，除了被結(jié)合到捕獲區(qū)的分析物和被結(jié)合到分析物的標(biāo)記物之外基本上沒有材料應(yīng)該存在于通道上。

在許多形式的捕獲和標(biāo)記布置的情況下，一旦裝置被洗滌測定裝置就可以準(zhǔn)備好被照射和讀取。然而，在一些情況下進(jìn)一步的處理步驟可能是必要的，以便使標(biāo)記物(其在本文中有時可被稱為標(biāo)記前體)活化。例如，在像在下面所描述的那樣使用一些形式的熒光標(biāo)記物的情況下，以及特別是在使用了熒光素二乙酸酯(fda)的情況下，可能有必要使前體水解和/或?qū)⑺訜嵋员汜尫艠?biāo)記物?？梢栽谌魏芜m當(dāng)?shù)臅r間執(zhí)行這個操作。例如，如果酸或堿水解步驟是必要的，則可以在分析物的施加之前或之后(例如連同洗滌步驟一起)施加適當(dāng)?shù)乃峄驂A。在這種情況下，洗滌劑儲存器中的洗滌劑可以具有將引起水解的ph，以使得活化步驟與洗滌步驟一起自動地發(fā)生。

測定裝置現(xiàn)已準(zhǔn)備好被照射以便檢測分析物的存在。這可以借助于如圖1和6中所示出的讀取器來實現(xiàn)。該讀取器包括：殼體，其具有在其中用于接納測定裝置1的孔口或槽35；例如led或白熾燈的光源32，其位于用于接納測定裝置的所述槽的一側(cè)；以及例如pin二極管或雪崩光電二極管的光學(xué)傳感器，其位于所述槽的相對側(cè)以使得來自光源的光將穿過裝置。光源可以由標(biāo)準(zhǔn)電池36或諸如變壓器的其它電源來供電。讀取器包括用于控制光源驅(qū)動電子裝置40、檢測器放大器電路42以及用于顯示器4的顯示電路的常規(guī)信號處理器38。

測定裝置優(yōu)選地配備有極化輪廓（polarizingprofile）以便確保裝置不能夠被倒置地或背對面地插入到讀取器中。如將了解的那樣，倒置地插入裝置將使任何激勵波長被裝置的上表面上的較長波長濾光器濾出。這樣的極化輪廓可以包括將與讀取器中的對應(yīng)角協(xié)作的切角29。并且，部分圓形的開孔30可以被包括在裝置的一端中以確保裝置的哪一端被插入。可以采用許多其它形式的極化輪廓。

在一些情況下，一旦已洗滌了通道就可以照射測定裝置，但在其它情況下可能有必要在照射之前等待一時間段，在這種情況下可以在讀取器中提供定時器以便確保裝置在適當(dāng)?shù)臅r間被照射和讀取。例如，在堿水解的fda的情況下，在照射之前在水解之后等待100到500秒的時間段可能是有利的。

盡管已經(jīng)在本文中使用了術(shù)語“光”，但是將了解的是，這是因為裝置意圖用于以視覺方式讀取。任何電磁輻射原則上可以被用來讀取該裝置，并且所述光將未必是可見光，但是這是優(yōu)選的。光可以具有紅外線或紫外線光譜中的分量，并且甚至可以具有其中輻射主要在可見波長范圍外的波長范圍中的光譜。然而，如在下面所解釋的那樣，光優(yōu)選地是在可見范圍中。

位于裝置中的標(biāo)記材料可以是至少在被活化時將發(fā)射或者修改光的標(biāo)記材料，以使得由于分析物的存在而從裝置所發(fā)射的光將不同于照射光。

僅在光已穿過標(biāo)記材料之后才接收光的該裝置的一個表面(在本實施例中為頂蓋8)由提供第一濾光器的材料形成，所述第一濾光器將允許透射由標(biāo)記材料發(fā)射或者修改的光并且將阻擋至少一個其它波長范圍的光。這具有通過去除不受標(biāo)記材料影響的背景光中的至少一些來增強(qiáng)標(biāo)記材料的效果的優(yōu)點。

優(yōu)選地，裝置的另一個表面(即將在讀取階段期間將被光源照射的表面)也由形成第二濾光器的材料形成，所述第二濾光器具有與第一濾光器的光學(xué)透射特性不同的光學(xué)透射特性。

在優(yōu)選形式的裝置中，第二濾光器將允許透射比第一濾光器的波長范圍更短的波長范圍的光，例如第二濾光器可以是藍(lán)色濾光器然而第一濾光器可以是綠色濾光器。特別地，濾光器將是這樣的，即它們合起來將阻擋基本上整個可見光范圍中的光。換句話說，在優(yōu)選形式的裝置中，第二濾光器的長波長截止將基本上與第一濾光器的短波長截止區(qū)相同，或者在第一濾光器的短波長截止區(qū)中，以使得這兩個濾光器的組合將阻擋基本上全部的可見光。

被提供在測定裝置的頂部和底部中的濾光器可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧?例如玻璃、塑料材料、薄膜材料)形成，或者它們可以是全息濾光器或干涉濾光器。在干涉濾光器中，介質(zhì)涂層被沉積在各層中以僅允許期望的波長通過而其它波長的光被反射。然而，鑒于濾光器被提供在將為消耗物品的測定裝置上的事實，所述材料應(yīng)該是相對便宜的并且所以塑料濾光器是優(yōu)選的。

如果標(biāo)記材料是諸如在其吸收光譜與發(fā)射光譜之間展示出stokes（斯托克斯）偏移的熒光材料或磷光材料的標(biāo)記材料，則對于由裝置的兩個表面形成的濾光器來說阻擋基本上全部的光但允許由標(biāo)記物引起的熒光或磷光被檢測到是可能的。例如，圖4示出了可以被用作標(biāo)記材料的熒光素的在492nm處具有最大值的吸收光譜(圖表a)及其在517nm處具有最大值的發(fā)射光譜(圖表b)。如能夠看到的那樣，在500nm區(qū)域中具有長波長截止的第二濾光器和在500nm區(qū)域中具有短波長截止的第二濾光器的使用將允許來自熒光素的基本上全部熒光對照黑暗背景被觀測到。

能夠影響光的波長的、諸如熒光或磷光材料的標(biāo)記物連同如上面所描述的測定裝置的兩側(cè)上的濾光器(而不是與讀取器相關(guān)聯(lián)的濾光器)一起的使用具有如下重要優(yōu)點：至少對于許多測試(例如許多定性測試或在存在高濃度的分析物的情況下)來說，免除光學(xué)讀取器是可能的，使得可能簡單地將測定裝置舉起對著白光源（例如太陽），并且觀測由熒光標(biāo)記物引起的任何帶在通道上的存在或不存在。

根據(jù)本發(fā)明的最廣泛方面，可以在裝置中采用許多標(biāo)記材料中的任一個。這些材料可以包括將影響分析物的吸收光譜的簡單的有色染料或顏料，但它們優(yōu)選地是熒光、磷光或化學(xué)發(fā)光材料?？梢员挥米鳂?biāo)記物的材料的示例在美國專利no.7,796,266中被公開，其公開內(nèi)容通過引用被合并在本文中。此外，如本文中所用的術(shù)語“標(biāo)記物”在適當(dāng)?shù)那闆r下可以包括標(biāo)記物的前體，使得在材料起光學(xué)標(biāo)記物的作用之前可能需要某個或一些附加的步驟，例如可能需要酸或堿水解或熱量的施加或它們兩者。

根據(jù)一個優(yōu)選實施例，標(biāo)記材料包括脂質(zhì)壁膠囊，其可選地具有聚合物外殼，包含信號前體。這種形式的標(biāo)記材料在國際專利申請no.wo02/12888a2中被公開，其公開內(nèi)容通過引用被合并在本文中。

例如，膠囊可以由脂質(zhì)dspe-peg2000胺和十二烷基硫酸鈉(sds)形成并且可以包含熒光素二乙酸酯(fda)作為信號前體。這些膠囊可以通過被置于具有近似10.1的ph的活化溶液中并且然后加熱而被活化?；罨芤旱膒h被選取為正好低于如下這樣的ph值，在該ph值處，這種類型的膠囊中的fda在沒有附加熱的情況下將經(jīng)歷迅速水解為熒光素。

諸如在國際專利申請no.wo02/12888a2中所公開的那些膠囊的膠囊在被活化時釋放非常大量的熒光材料或磷光材料。也就是說，膠囊包含熒光材料或磷光材料的數(shù)十億個分子，結(jié)果是采用這些膠囊的測定可以是極其靈敏的，因為所發(fā)射的光強(qiáng)度可以超過使用非封裝式熒光或磷光材料的其它測定的光強(qiáng)度許多數(shù)量級。每個膠囊潛在地能夠變得結(jié)合到分析物溶液中的目標(biāo)材料的單個分子。然后，當(dāng)熒光材料或磷光材料從結(jié)合的膠囊被釋放時，數(shù)十億個信號產(chǎn)生分子被釋放用于目標(biāo)材料的每個分子。從而，測定對甚至少量的目標(biāo)材料來說也是高度靈敏的。

例如，對于含fda的膠囊，推測它是由含fda的膠囊在被活化時產(chǎn)生的高程度的熒光，其使得含fda的膠囊能夠被用在采用位于諸如測定裝置的可消耗部件上的相對便宜且低性能的濾光器的、根據(jù)本發(fā)明的測定裝置中。根據(jù)上面所參考的美國專利no.7,796,266，它是例如從100nm到350nm的大stokes偏移，這最小化了昂貴、高精度的濾光器在光學(xué)檢測中的需要，以便消除背景干擾。然而，根據(jù)本發(fā)明所采用的熒光具有僅約25至28nm的stokes偏移。

實際上，熒光或磷光標(biāo)記物以及尤其是由上面所參考的含fda的膠囊形成的標(biāo)記物的使用可以具有如下效果：測定裝置在被暴露于白光或環(huán)境光下時能夠展示出熒光素的吸收光譜。因此，根據(jù)又一個方面，根據(jù)本發(fā)明的方法包括如下步驟：用白光或環(huán)境光從一側(cè)照射測定裝置并且從另一側(cè)觀察裝置，以便檢測由熒光標(biāo)記材料對光的吸收所引起的通道中的吸收帶。在這個方法中，沒有必要使用具有專用光源和檢測器的讀取器。也無必要在被照射的裝置的側(cè)上包括任何第二濾光器，但是這樣做可能是有利的以便降低不受熒光材料或磷光材料的吸收影響的、穿過測定裝置的光的強(qiáng)度，并且因此提高被熒光材料或磷光材料所吸收的光的比例。

封裝式信號產(chǎn)生分子針對極其低濃度的目標(biāo)材料產(chǎn)生可檢測信號的能力給予本發(fā)明的測定裝置例外的效用。當(dāng)這樣的封裝式信號產(chǎn)生分子被合并到測定裝置中或者與其一起使用時，即使用戶可能不能訪問讀取器也可以做出護(hù)理確定。從而，可以在遠(yuǎn)程位置、在現(xiàn)場應(yīng)用中、或在其中對讀取器的訪問不可用的任何情況下使用所述裝置。