專利名稱：多層測(cè)試柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)試柱，特別是涉及一種多層測(cè)試柱，其能夠在一次測(cè)試中識(shí)別并確定出流體樣品中的多個(gè)被分析物的數(shù)量。
背景技術(shù)：
通常，技術(shù)人員通過試驗(yàn)來測(cè)試流體樣品，例如血液，以確定流體樣品中被分析物的存在和/或數(shù)量。為了測(cè)試血液樣品中的一種被分析物，例如抗原、抗體、配位基或配位基受體等是否存在，目前的測(cè)試一般使用微量滴定或顯微平皿技術(shù)，其中，在多個(gè)分離部位的每一個(gè)上，對(duì)流體樣品進(jìn)行一次單一測(cè)試。在顯微平皿測(cè)試中經(jīng)常使用的一種設(shè)備是一種被稱作96阱的顯微平皿，即一種含有96個(gè)槽或阱的裝置，其中，多個(gè)特定的抗被分析物，如抗體、抗原或類似物等被放入并附著在每個(gè)槽或阱中。然后，多個(gè)樣品被放入每個(gè)阱中，在每個(gè)阱中，可能出現(xiàn)在樣品中的特定被分析物(例如抗體、抗原、配位基或受體)便結(jié)合在抗被分析物上。當(dāng)一種被偶合(配對(duì)結(jié)合)在一個(gè)可檢測(cè)的指示物上的試劑被添加到阱中時(shí)，便顯示出被分析物的存在。在這種設(shè)備中，樣品和被分析物的結(jié)合效率可能會(huì)相對(duì)較低，并且這些設(shè)備的操作費(fèi)用很高。這種測(cè)試是建立在“一對(duì)一”的基礎(chǔ)之上的，即對(duì)每一種特定被分析物的檢測(cè)需要一次測(cè)試。這種一對(duì)一的測(cè)試平臺(tái)也被廣泛用于測(cè)試化合物的生物活性，例如，尋找潛在的新藥品。由于有成百上千的化學(xué)化合物需要被篩選，因此，為發(fā)現(xiàn)藥品，采用一對(duì)一的測(cè)試要花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
本發(fā)明的目的是提供一種多層測(cè)試柱，其可以減少或完全克服上述現(xiàn)有設(shè)備中存在的一些或所有的問題。對(duì)于在本技術(shù)領(lǐng)域有著豐富知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員來說，在參考以下本發(fā)明的公開內(nèi)容和某些優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明的情況下，本發(fā)明的特殊目的和優(yōu)點(diǎn)將是很明顯的。
發(fā)明概述本發(fā)明的原理可以被有利地用于提供一種多層測(cè)試柱，其允許在單一的流體樣品上基本上同時(shí)進(jìn)行多種測(cè)試，并可以提高效率和降低成本。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一個(gè)多層柱具有一個(gè)腔室，該腔室具有一個(gè)縱向軸，并在其第一端部具有一個(gè)第一孔，腔室內(nèi)部豎直地堆疊著多個(gè)薄膜層。該腔室包括至少多個(gè)固態(tài)襯底，每個(gè)襯底攜帶著一種不同的抗被分析物。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一個(gè)流體測(cè)試裝置具有一個(gè)殼體，以及一個(gè)位于該殼體內(nèi)、用于接受一個(gè)伸長(zhǎng)腔室的安裝裝置。一個(gè)伸長(zhǎng)腔室安裝在安裝裝置中，并在其第一端部具有一個(gè)第一孔。多個(gè)薄膜片堆疊在腔室中，并包含至少一個(gè)攜帶著抗被分析物的固態(tài)襯底。殼體內(nèi)設(shè)置有一個(gè)試劑容器和流體輸送裝置，用于將試劑從試劑容器中供給到伸長(zhǎng)腔室的第一孔。殼體內(nèi)放置一個(gè)沖洗緩沖劑容器和一個(gè)第二流體輸送裝置，以便在每個(gè)反應(yīng)階段之間，將沖洗緩沖劑從沖洗緩沖劑容器供給到伸長(zhǎng)腔室的第一孔。殼體內(nèi)放置一個(gè)傳感器，以從伸長(zhǎng)腔室中接收信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。
通過上述公開內(nèi)容，對(duì)于那些在本技術(shù)領(lǐng)域含有豐富知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人中來說，很顯然，本發(fā)明提供了一種顯著的技術(shù)革新。本發(fā)明的多層測(cè)試柱的優(yōu)選實(shí)施例能夠?yàn)榉@一樣品的被分析物提供增強(qiáng)的結(jié)合效率以及增加的表面區(qū)域，并降低成本。參照以下某些優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)公開內(nèi)容，在這里公開的本發(fā)明的這些和其它一些特征及優(yōu)點(diǎn)將被進(jìn)一步地理解。
附圖的簡(jiǎn)要說明參考附圖，以下將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)多層測(cè)試裝置的簡(jiǎn)要透視圖；圖2以部分?jǐn)嗝娴男问斤@示了按照本發(fā)明的一個(gè)多層測(cè)試柱的簡(jiǎn)要正視圖；圖3是為插入圖2所示的多層過濾器腔室中的一列薄膜層的簡(jiǎn)要透視圖，其由多個(gè)層疊在一起的被涂敷襯底片形成；圖4是圖3所示的一列薄膜層的一部分的簡(jiǎn)要斷面圖；圖5是圖1所示的多層測(cè)試裝置的示意性原理說明圖；圖6是圖2所示的多層柱的殼體的簡(jiǎn)要透視圖，在圖中顯示其被插入一個(gè)廢物箱；圖7是圖2所示的多層柱的殼體和薄膜層的一個(gè)替換的實(shí)施例的簡(jiǎn)要透視圖，其以部分剖視圖的方式顯示；圖8為圖2所示的多層柱的殼體和薄膜層的另一個(gè)替換實(shí)施例的簡(jiǎn)要透視圖，其也為部分?jǐn)嗝鎴D的方式示出；圖9是圖2所示多層柱的薄膜層的一個(gè)替換的實(shí)施例的簡(jiǎn)要斷面圖；圖10是把多層柱傳送到圖5所示的多層測(cè)試裝置的一輸送機(jī)的簡(jiǎn)要正視圖。
以上提到的這些附圖沒有必要是完全成比例的，且應(yīng)該被理解為提供了本發(fā)明及所涉及的原理的代表。為便于理解和解釋，附圖中描述的多層測(cè)試裝置的一些特征相對(duì)于其它一些特征已經(jīng)被夸大或變形。對(duì)于不同的替換實(shí)施例中顯示的相似或同樣的部件和特征，采用了相同的參考標(biāo)記。在這里所公開的多層測(cè)試裝置，將具有部分地被特定的應(yīng)用和它們被使用的環(huán)境所確定的結(jié)構(gòu)和部件。
一些實(shí)施例的詳細(xì)描述參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的一種測(cè)試機(jī)總體上以參考標(biāo)號(hào)1示出。測(cè)試機(jī)1包括殼體3，該殼體3具有一安裝裝置和輸送裝置，例如一可旋轉(zhuǎn)的承載輪5，承載輪5具有溝槽7，用于接受伸長(zhǎng)柱2(參見圖2及下面的詳細(xì)描述)。承載輪5可以將多個(gè)柱2裝載在測(cè)試機(jī)1中并輸送到測(cè)試機(jī)1內(nèi)的工作站上，以用于測(cè)試流體樣品。其它一些適宜的安裝裝置和輸送裝置可以包括例如輸送軌或帶，或者一個(gè)可以在測(cè)試機(jī)1中的工作站間移動(dòng)一伸長(zhǎng)柱的可移動(dòng)夾持臂。借助于本發(fā)明公開的內(nèi)容，這些其它的適宜的安裝裝置和輸送裝置對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是很容易理解和很明顯的。伸長(zhǎng)柱可以是，例如，在其中含有多層薄膜的測(cè)試管形狀的設(shè)備，這些多層薄膜將在下面詳細(xì)描述。測(cè)試機(jī)1具有一控制面板9，該控制面板9用于接收信息，例如從條形碼標(biāo)記或鍵盤數(shù)據(jù)中讀取的信息，以及一個(gè)監(jiān)視器15，用于顯示操作信息，例如測(cè)試結(jié)果等。
如圖2所示，一個(gè)多層測(cè)試柱2容納在殼體3中。測(cè)試柱2包括伸長(zhǎng)的、圓柱狀的腔室或外殼4，該腔室或外殼4具有一個(gè)縱向的軸L及容納有多個(gè)薄膜層6。一個(gè)儲(chǔ)存器8位于薄膜層6的上方。在外殼4的上端形成一個(gè)孔10，在外殼4的下端形成一個(gè)孔12。一個(gè)吸管接頭11與外殼4的上端相連。
如圖3所示，薄膜層6優(yōu)選為由多片過濾器狀的微孔薄膜或纖維基薄膜堆疊而成。在這里，堆疊在一起的薄膜是指，多個(gè)薄膜以層疊的方式放置?？梢岳斫?，多個(gè)薄膜可以相互偏置，以及薄膜層之間可以，例如通過隔離層相互隔開。這里使用的過濾器狀的微孔薄膜是指，一種薄膜，其為抗被分析物提供可靠的支撐并具有多個(gè)孔，從而允許流體樣品流過薄膜，并為抗被分析物的附著提供增加的表面區(qū)域以及為被分析物和抗被分析物提供增加的結(jié)合部位。這里使用的纖維基薄膜是指，由一簇纖維，最好為織物形成的薄膜，其允許流體樣品流過薄膜，并為抗被分析物的附著提供增加的表面區(qū)域以及為被分析物和抗被分析物提供增加的結(jié)合部位。薄膜層優(yōu)選為是透光的，并通常應(yīng)堆疊在一腔室中。用于薄膜層6的適宜的材料包括纖維素，硝化纖維素，丙烯酸(脂)類共聚物，聚醚砜，聚乙烯，聚偏氟乙烯，聚合物，尼龍，塑料，及玻璃。
這里使用的被分析物是指，一種存在于一流體樣品中的物質(zhì)，以及有時(shí)指一目標(biāo)被分析物或目標(biāo)材料。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，典型的被分析物包括抗體，抗原，配位基，配位基受體，其它蛋白質(zhì)，以及核酸。在參考本發(fā)明公開內(nèi)容的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其它一些適宜的被分析物將是很明顯的。這里使用的抗被分析物是指一種物質(zhì)，其能夠特定地與流體樣品中出現(xiàn)的一種被分析物反應(yīng)，或者與流體樣品中的一種被分析物結(jié)合。典型的抗被分析物包括抗體，抗原，配位基，配位基受體，能與被分析物核酸雜交的核酸，酶聯(lián)免疫吸附被分析物，能夠與一被分析物蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)片段形成一復(fù)合體的蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)片段，以及能夠與一目標(biāo)被分析物具有生物活性/發(fā)生生物作用的化學(xué)化合物。在參考本發(fā)明公開內(nèi)容的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其它一些適宜的抗被分析物將是很明顯的。對(duì)應(yīng)的被分析物與抗被分析物對(duì)包括，例如抗體，作為其典型的抗被分析物的、可特定地與目標(biāo)抗體相結(jié)合的抗原；目標(biāo)蛋白質(zhì)或目標(biāo)蛋白質(zhì)片段，能夠與目標(biāo)蛋白質(zhì)或目標(biāo)蛋白質(zhì)片段形成一復(fù)合體的其它蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)片段；目標(biāo)核酸，能夠雜交目標(biāo)核酸的核酸；可以潛在地作用于與一特定疾病相關(guān)的生物目標(biāo)上的化合物；以及用于顯示樣品成分或樣品狀態(tài)，例如PH值的指示劑。
本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，抗體或抗體片段可以與一抗原或抗原片段，例如一目標(biāo)蛋白質(zhì)、脂(類)、氨基酸、磷酸鹽族、碳水化合物等結(jié)合。此外，可以理解，典型地，采用多種公知技術(shù)中的任何一種均可以首先將一例如來自一血細(xì)胞的核酸從血細(xì)胞中提取出來。例如，可以對(duì)樣品進(jìn)行聲波處理或經(jīng)過一清潔劑清洗或有機(jī)(物)萃取處理。所產(chǎn)生的溶解產(chǎn)物將隨后被注入到一多層測(cè)試柱中。這樣的溶解產(chǎn)物可以包含、也可以不再包含細(xì)胞壁和其它的細(xì)胞殘骸。如下所述，本發(fā)明的多層測(cè)試柱的優(yōu)選實(shí)施例中采用了過濾層，以從流體樣品中過濾掉已經(jīng)注入或供給到多層測(cè)試柱中的細(xì)胞殘骸。
至少一些薄片上涂敷有抗被分析物，以作為一固態(tài)襯底使用?？梢圆捎萌魏我环N傳統(tǒng)工藝將抗被分析物附著在固態(tài)襯底上，例如，采用吸收或共價(jià)鍵結(jié)合的方法?？梢詫?duì)一薄膜表面進(jìn)行化學(xué)處理，以及可以將特定的抗被分析物化學(xué)結(jié)合到襯底上?；瘜W(xué)化合物可以直接合成到一薄膜上。這些工藝在本技術(shù)領(lǐng)域中是公知的，對(duì)完全理解本發(fā)明的內(nèi)容來講，沒有必要對(duì)這些方面做出進(jìn)一步的詳細(xì)解釋。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，抗被分析物是具有生物活性的。
抗被分析物附著在薄膜層6上，提供出一些供流體樣品中的被分析物結(jié)合的部位?？贡环治鑫锿糠蟊∧觾?yōu)選為可以提供出特定的結(jié)合部位。在這里，特定的結(jié)合部位是指，可供特定的被分析物或被分析物族結(jié)合的部位。接著，用一阻塞物質(zhì)或試劑對(duì)薄膜層6進(jìn)行處理，以在薄膜層上基本上阻塞住非特定結(jié)合部位。這樣，使得抗被分析物可以與目標(biāo)被分析物結(jié)合，而非特定結(jié)合部位則基本上被阻塞。阻塞試劑可以是，例如，牛血清蛋白(BSA)。
隨后，薄膜層6的疊層被切割成多個(gè)可以容納在外殼4中的柱13。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，如圖4所示，每個(gè)薄膜層6最好包括多個(gè)次層，具體地講，其包括一個(gè)由光吸收層14和位于吸收層14下方的第一光反射層16形成的屏蔽層；一個(gè)將被涂敷的抗被分析物附著在其上的俘獲層18；以及一個(gè)由俘獲層18下方的第二反射層20和一個(gè)位于第二反射層20下方的第二吸收層21形成的第二屏蔽層。在某些實(shí)施例中，每個(gè)屏蔽層可以同時(shí)作為位于該屏蔽層上方及下方的俘獲層的屏蔽層。俘獲層18主要可以透過至少某些特定波長(zhǎng)的光。由俘獲層18(將在下面詳細(xì)描述)發(fā)出的光大部分通過反射層16，20被反射出薄膜層，如箭頭A所示。吸收層14吸收由俘獲層18發(fā)出的光。因此，反射層16，20和吸收層14基本上可以防止由俘獲層18發(fā)出的光進(jìn)入到相鄰薄膜層6的俘獲層18中。外殼4中最上端和最下端的薄膜層6最好為過濾層，其基本上可以防止大的微粒，例如血細(xì)胞進(jìn)入到殼體4中的其它薄膜層6中。但是，它們并不過濾或阻塞較小的樣品被分析物，例如抗體等的流動(dòng)，這些較小的樣品被分析物被通過，以結(jié)合到下面的薄膜層上。
一些特定的薄膜層6可以僅用一阻塞物質(zhì)或試劑進(jìn)行處理，以主要阻塞非特定結(jié)合部位并充當(dāng)負(fù)控制層。在正常操作情況下，負(fù)控制層基本上不發(fā)射光。如果有充分的光從一負(fù)控制層中發(fā)出，那么即表明在柱2中出現(xiàn)了問題。其它一些薄膜層6可以特別地被涂敷，以充當(dāng)一個(gè)正控制層。在正常操作情況下，正控制層可以產(chǎn)生發(fā)射光。因此，如果處于非正常情況下，將基本上沒有光從正控制層中發(fā)出，從而表明在柱2中出現(xiàn)了問題。通過將由控制層所發(fā)出的光或信號(hào)的量值與由俘獲層所發(fā)出的光或信號(hào)的量值相比較，控制層可以被用于例如作為確定樣品中被分析物數(shù)量的一個(gè)參考。這種關(guān)系在為一已知數(shù)量的被分析物建立起信號(hào)量值時(shí)將會(huì)起作用?？刂茖右部梢员挥糜谧R(shí)別錯(cuò)誤的指示物和/或試劑，以指示出柱2的玷污情況，或者，作為薄膜層6之間的位置標(biāo)記。例如，在一個(gè)具有成百個(gè)層疊薄膜層的柱2中，可以在每十個(gè)薄膜層6之間布置一個(gè)控制層，從而可以降低在不正確地識(shí)別一長(zhǎng)串相鄰薄膜層中的一個(gè)特定薄膜層的情況下發(fā)生累積錯(cuò)誤的可能性。
外殼4內(nèi)最好充入緩沖劑溶液，以穩(wěn)定被涂敷的薄膜層。通常，緩沖劑溶液在使用前被從外殼4中清除。適宜的緩沖劑溶液包括，例如補(bǔ)充有牛血清蛋白(BSA)的磷酸鹽緩沖劑。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，示出了位于測(cè)試機(jī)1的殼體3中的部件。一個(gè)樣品儲(chǔ)存器25通過控制閥23和管道28與柱2相連。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，樣品儲(chǔ)存器25可以是，例如一試管的流體樣品容器，該試管通常用于收集例如病人血液的流體樣品。這樣一個(gè)流體樣品容器或試管可以裝在一安裝裝置，例如前面所述的承載輪5的溝槽7中。流體樣品可以從一試管中取出，并通過一個(gè)已知的流體輸送裝置插入到一多層柱2中。典型的流體輸送裝置包括，例如，真空基吸管頭或樣品針，它們與一吸管接頭相連并插入到一試管中，以從試管中抽取流體；一個(gè)可移動(dòng)的臂，以將樣品針移動(dòng)到一個(gè)多層柱2；以及一個(gè)壓力源，以迫使流體樣品從樣品針流進(jìn)多層柱2的外殼4的第一孔10中。借助于本發(fā)明公開的內(nèi)容，其它一些適宜的流體傳輸裝置對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是很明顯的。
在某些優(yōu)選實(shí)施例中，可以提供一承載輪5，以操縱多層柱2，以及提供一分離承載輪5，以操縱試管或其它流體樣品容器。因此，一個(gè)，或多個(gè)承載輪5可以被用于在測(cè)試機(jī)的不同工作站之間輸送多層柱2和流體樣品容器的組合。測(cè)試機(jī)內(nèi)的典型工作站包括一個(gè)流體樣品操縱站，在這里流體樣品從一流體樣品容器中取出并傳送到一多層柱中；一個(gè)試劑站，在這里試劑被添加到多層柱中；一個(gè)沖洗站，在這里沖洗緩沖劑被添加到多層柱中，以清除掉未結(jié)合的被分析物和/或其它微粒；以及一個(gè)檢測(cè)站，在這里來自多層柱2的光或其它信號(hào)被接收。在另外的一些優(yōu)選實(shí)施例中，多重處理步驟可以在一個(gè)單一工作站中進(jìn)行。
一個(gè)空氣儲(chǔ)存器24通過控制閥26和管道28與柱2相連。沖洗緩沖劑儲(chǔ)存器30通過控制閥32和管道28與柱2相連。試劑儲(chǔ)存器34通過控制閥36和管道28與柱2相連。一個(gè)探測(cè)裝置被用于接收一個(gè)來自柱2的信號(hào)和產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電信號(hào)。在所圖示的實(shí)施例中，探測(cè)裝置包括一個(gè)光源38和一個(gè)光傳感器。在某些實(shí)施例中，提供一個(gè)激發(fā)能源，以向柱2施加激發(fā)能，從而從中產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。在所圖示的實(shí)施例中，激發(fā)能源為一光源38。在某些實(shí)施例中，激發(fā)能源可以通過一對(duì)電極(未示出)在伸長(zhǎng)柱的兩端施加一個(gè)電壓差。借助于本發(fā)明公開的內(nèi)容，其它一些適宜的激發(fā)能源對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是很明顯的。
光源38靠近柱2布置，光傳感器40則與光源38相對(duì)著也靠近柱2布置。光傳感器40通過電纜42與位于殼體3內(nèi)的計(jì)算機(jī)44相連，儲(chǔ)存器25，24，30，34為樣品、空氣、沖洗緩沖劑或試劑提供出適宜的容積。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，儲(chǔ)存器中包含用于一單個(gè)測(cè)試的足夠的樣品、空氣、沖洗緩沖劑或試劑，更具體地說，其尺寸設(shè)計(jì)成包含有用于多重測(cè)試的足夠的樣品、空氣、沖洗緩沖劑或試劑。這些儲(chǔ)存器可以供給其中含量的至少一部分，該供給部分通過一管道被輸送到柱2，并通過一控制閥被隨意地調(diào)節(jié)。在上述公開內(nèi)容的情況下，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，一些適宜的儲(chǔ)存器將是很明顯的。
廢物儲(chǔ)存器或箱46位于柱2下方，以接受從孔12中的流出的流出物。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，如圖6所示，廢物箱46通過套圈48直接與外殼4的下端連接。通道50在套圈40中形成，以允許空氣從柱2中流入或流出。
下面參考圖5，將詳細(xì)描述測(cè)試機(jī)1的操作過程。如上所述，一個(gè)樣品，例如一血液樣品，從樣品儲(chǔ)存器25中引入柱2中。通過管道28將空氣從空氣儲(chǔ)存器24中引入到柱2中。泵52通過管道54與空氣儲(chǔ)存器24相連，以調(diào)整儲(chǔ)存器24中的氣壓。柱2中的氣壓從一正值到一真空值交替地變化，從而導(dǎo)致樣品透過薄膜層6上下流動(dòng)。薄膜層6中的每個(gè)在其上涂敷有一抗被分析物的俘獲層18將結(jié)合一個(gè)出現(xiàn)在樣品中的特定被分析物，例如，特定的抗原，抗體，配位基或受體等。樣品通過柱2的流速被控制，以提高結(jié)合效率。由于樣品多次通過柱2，導(dǎo)致樣品中的被分析物遇到俘獲層18上的結(jié)合部位的機(jī)會(huì)增多，也使結(jié)合效率得以提高。
接著，來自儲(chǔ)存器30的沖洗緩沖劑可以被引入到柱2中，以通過孔12將未結(jié)合的被分析物從柱2中清除或清洗出來，并流入到廢物箱46中。然后將來自儲(chǔ)存器34的試劑引入到柱2中。試劑(例如一第二抗體)與一可檢測(cè)指示物偶合，該指示物可以提供對(duì)存在于樣品中的特定被分析物的識(shí)別。適宜的指示物包括，例如酶標(biāo)記，如化學(xué)發(fā)光指示物或熒光指示物的發(fā)光指示物。以上述與樣品同樣的方式，被標(biāo)記的試劑通過柱2并被結(jié)合到俘獲層上。試劑流過腔室的速度也因此被控制，以增強(qiáng)結(jié)合效率。沖洗緩沖劑可以再次被引入，以清洗掉任何未結(jié)合的標(biāo)記試劑。
在某些優(yōu)選實(shí)施例中，試劑具有一放射性指示物。在這樣的實(shí)施例中，采用一傳感器，以檢測(cè)從特定薄膜層6中發(fā)出的輻射。很明顯，任何一個(gè)這樣的傳感器應(yīng)足夠靈敏，以可以區(qū)別出不同薄膜層6中發(fā)出的輻射。在其它一些實(shí)施例中，試劑具有一熒光指示物，在這種情況下，需要另一光源，以使被標(biāo)記的試劑發(fā)光。在此情況下，光源38被用來向柱2中發(fā)射光，例如，一特定波長(zhǎng)的激光，以激發(fā)被結(jié)合的標(biāo)記試劑使之產(chǎn)生一發(fā)射光。不論哪種情況下，俘獲層18都發(fā)射具有特定波長(zhǎng)的光。以條形碼讀取器的方式，光傳感器40掃描柱2中的每個(gè)薄膜層6，并在所發(fā)射光的波長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，檢測(cè)出每個(gè)俘獲層的位置。然后，一個(gè)信號(hào)通過電纜42從光傳感器40被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)44，以用于分析。隨著被標(biāo)記的試劑結(jié)合到俘獲層上，光傳感器40和計(jì)算機(jī)44可以檢測(cè)出不薄膜層6上的不同被俘獲被分析物的存在或數(shù)量。
在另外一些實(shí)施例中，試劑可以具有一電化學(xué)發(fā)光指示物。在這種情況下，一電壓被加到柱2上，從而得導(dǎo)致從出現(xiàn)在薄膜層6的俘獲層18上的被結(jié)合標(biāo)記試劑中發(fā)出具有特定波長(zhǎng)的光。
在另外一些優(yōu)選實(shí)施例中，指示物可以由兩部分形成，第一部分附著在俘獲層16上的抗被分析物上，第二部分與試劑偶合。當(dāng)?shù)谝徊糠趾偷诙糠直舜俗銐蚩拷鼤r(shí)，指示物將發(fā)射出光。適宜的第一部分的一個(gè)例子是europium cryptate。適宜的第二部分的一個(gè)例子是別藻藍(lán)蛋白(allophycocyanin)。如果樣品中的一個(gè)被分析物已經(jīng)結(jié)合到俘獲層18上，以及試劑反過來也已經(jīng)結(jié)合到樣品被分析物上，那么第一和第二部分將足夠接近，從而產(chǎn)生出具有特定波長(zhǎng)的發(fā)射光。如上所述，光可以直接被發(fā)射，或要求另一光源或施加電壓以產(chǎn)生發(fā)射光。因此，可以通過發(fā)射光識(shí)別出被分析物的存在。
在某些優(yōu)選實(shí)施例中，沖洗緩沖劑和試劑可以通過人工方式，而不是在閥和/或一計(jì)算機(jī)或其它適宜的控制器的控制下從儲(chǔ)存器中添加到柱2中。同樣，樣品可以以人工/手動(dòng)方式，而不是在計(jì)算機(jī)或其它適宜的控制器的控制下添加到柱2中。
根據(jù)本發(fā)明的多層測(cè)試裝置可以被用于，例如，分析血液樣品，以及為發(fā)現(xiàn)藥品、尋找生物活性而篩分化學(xué)化合物。采用本發(fā)明可以對(duì)血液樣品進(jìn)行的試驗(yàn)包括，例如篩分血液中的病毒、抗原，抗體蛋白質(zhì)、酶等的試驗(yàn)，如篩分乙型肝炎表面抗原(HbsAg)、丙型肝炎病毒(HCV)和人類免疫缺陷病毒(HIV)?；瘜W(xué)化合物可以直接合成在一薄膜上。然后，多層柱可以被組裝，以及被用于通過一與在一測(cè)試流體樣品中出現(xiàn)的疾病相關(guān)的目標(biāo)蛋白質(zhì)來篩分化合物的生物活性。通過多個(gè)不同層，可以在單個(gè)流體樣品中同時(shí)進(jìn)行多種測(cè)試，從而可以提高生產(chǎn)率，降低成本。薄膜層6的數(shù)目可以為數(shù)十個(gè)，數(shù)百個(gè)以至上千個(gè)或更多。
多孔薄膜層的使用提供了比顯微平皿更大的表面區(qū)域，從而，由于靈敏度與俘獲表面的大小成正比，所以測(cè)試的靈敏度大大提高。通過使用指示物，例如化學(xué)發(fā)光指示物，也可以使靈敏度提高。
本發(fā)明適用于多步驟工藝，例如兩步驟工藝中。兩步驟工藝的一個(gè)例子是酶結(jié)合免疫吸附測(cè)定法(ELISA)。在這種工藝中，一抗被分析物被附著在如圖3、4所示的多層柱的俘獲層上。該柱然后被暴露于一樣品中，例如一病人的血液中，以使得樣品中的被分析物可以結(jié)合到抗被分析物上。然后，用一緩沖劑沖洗該柱，以清除掉未結(jié)合的被分析物，例如，可以采用前述實(shí)施例中的來自儲(chǔ)存器30的緩沖劑溶液。然后將柱暴露于一例如來自試劑儲(chǔ)存器34的試劑中，該試劑攜帶著如涂敷在俘獲層上的相同或不同的可特定地與被分析物結(jié)合的抗被分析物。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該試劑用一可檢測(cè)的另一部分(moiety)加以標(biāo)示，該可檢測(cè)的另一部分包括，例如，酶指示物、放射性指示物、熒光指示物和化學(xué)發(fā)光指示物，這些指示物被結(jié)合到試劑中。可加以選擇的是，柱可以利用例如來自沖洗緩沖劑儲(chǔ)存器30的緩沖劑溶液再次進(jìn)行沖洗。然后，以上述同樣方式，一個(gè)傳感器被用于檢測(cè)樣品中被分析物的存在或數(shù)量。
在某些優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)可編程控制系統(tǒng)，例如，一個(gè)位于殼體3內(nèi)并帶有適宜的控制軟件或一專用計(jì)算機(jī)模塊的通用計(jì)算機(jī)被用于自動(dòng)地控制測(cè)試機(jī)1及其部件。例如，計(jì)算機(jī)44可以被用于通過電纜55，56，58和60分別地控制閥23，26，32和36的操作。計(jì)算機(jī)44也可以被用于通過電纜62控制光源38的操作。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠提供用于控制測(cè)試機(jī)1的適宜的控制軟件和硬件。
在某些優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)離心設(shè)備可以被包括在殼體3內(nèi)，以提供出使樣品流過多層柱的多層薄膜的力。
在某些優(yōu)選實(shí)施例中，測(cè)試機(jī)1具有一溫度控制設(shè)備。一溫度控制裝置可以加熱和/或冷卻一多層柱。可以理解，多層柱的溫度可以被直接控制，例如，利用一溫度傳感器檢測(cè)多層柱的溫度并將其保持在一個(gè)渴望的設(shè)定點(diǎn)溫度上?；蛘?，多層柱的溫度也可以通過檢測(cè)和控制多層柱內(nèi)一個(gè)區(qū)域的溫度而間接地被控制。溫度控制裝置可以包括一加熱元件，以及也可以包括一冷卻設(shè)備。在上述公開的內(nèi)容的情況下，其它的適宜的溫度控制裝置對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來講將是很明顯的。
可選的是，如圖10所示，可以通過一傳送軌或帶90(這里概括性地代表)或類似物在測(cè)試機(jī)1內(nèi)的不同工作站之間承載一組柱2或流體樣品容器，以測(cè)試相同或不同流體的分離樣品。其它一些用于傳輸多層柱2和流體樣品容器的裝置包括，例如，可以?shī)A持和保持柱2和流體樣品容器的可移動(dòng)臂。
圖7示出了另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。通過以一已知方式平面襯底38的不同段上涂敷不同的抗被分析物，在平面襯底68上形成薄膜層66。平面襯底68置于殼體70中，以使得襯底68的平面基本上平行于殼體70的縱軸L。殼體70被用于如上所述的一測(cè)試裝置中。薄膜層66可以用一染料作出標(biāo)記，以區(qū)別不同的薄膜層66。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，薄膜層的特定抗原或抗體可以被直接置于殼體70的內(nèi)表面上，然后作為襯底使用。
圖8示出了另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中薄膜層76形成于一襯底78上。襯底78在殼體80內(nèi)以褶狀方式折疊。因此，每個(gè)薄膜層76相對(duì)于殼體80的縱軸Y軸呈一傾斜角度。圖7的多層測(cè)試裝置被用于一如上所述的測(cè)試裝置中?？梢岳斫?，在某些優(yōu)選實(shí)施例中，處于襯底78頂端和底端的薄膜層76可以作為如上所述的過濾層。
圖9示出了另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中每個(gè)薄膜層88的一部分86被切開，每個(gè)部分86至少部分地與鄰近部分86交疊，從而通過薄膜層88形成一個(gè)通道，通過該通道，流體樣品可以直接流動(dòng)。
根據(jù)上述本發(fā)明和優(yōu)選實(shí)施例的公開內(nèi)容，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍和精神的情況下，可以做出不同的修改和改變。所有這些修改和改變都應(yīng)該視為被下述權(quán)利要求覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種多層柱，其包括一個(gè)腔室，該腔室具有一個(gè)縱向軸，并在其第一端部帶有一個(gè)第一孔；多個(gè)豎直堆疊在腔室內(nèi)部的薄膜層，這些薄膜層至少包含多個(gè)固態(tài)襯底，每個(gè)襯底攜帶著一種不同的抗被分析物。
2.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，薄膜層基本上是平面狀的。
3.按照權(quán)利要求書2所述的多層柱，其特征在于，薄膜層的平面基本上垂直于腔室的縱向軸。
4.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，每個(gè)薄膜層包含一個(gè)類似過濾器的微孔薄膜。
5.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，每個(gè)薄膜層包含一個(gè)纖維基薄膜。
6.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，薄膜層基本上可以透過至少一個(gè)選定波長(zhǎng)的光。
7.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，每個(gè)薄膜層包括一個(gè)攜帶著抗被分析物的俘獲層和至少一個(gè)基本上與俘獲層平行的光屏蔽層。
8.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，至少一個(gè)光屏蔽層中包含一個(gè)光吸收次層。
9.按照權(quán)利要求書7所述的多層柱，其特征在于，至少一個(gè)光屏蔽層中包含一個(gè)光反射次層。
10.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，至少多個(gè)固態(tài)襯底攜帶有一阻塞物質(zhì)。
11.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，基本上腔室內(nèi)的所有表面攜帶有一阻塞物質(zhì)。
12.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，多個(gè)薄膜層中最端部的薄膜層為過濾層，該過濾層具有許多孔，孔的尺寸被設(shè)計(jì)成能夠基本上防止一個(gè)預(yù)選尺寸的微粒流到多個(gè)薄膜層中的中央薄膜層。
13.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，薄膜層沿著縱向軸彼此軸向隔開。
14.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，薄膜層基本上是平面狀的，薄膜層的平面相對(duì)于縱向軸呈一傾斜角取向。
15.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，還包含有容納在腔室內(nèi)的緩沖劑溶液。
16.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，腔室在其第二端部具有一個(gè)第二孔。
17.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，還包含一個(gè)與腔室的第二孔流體連通的廢物儲(chǔ)存器。
18.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，還包含一個(gè)流體排出口，以在腔室內(nèi)提供出一個(gè)流體排出路徑。
19.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，薄膜層被放置在一個(gè)平面襯底上，平面襯底的平面基本上平行于腔室的縱向軸。
20.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，每個(gè)抗被分析物是從以下組中被選擇的，該組包含有抗體，抗原，配位基，配位基受體，能夠與一個(gè)被分析物核酸雜交的核酸，酶聯(lián)免疫吸附被分析物，能夠與一被分析物蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)片段形成一種復(fù)合體的蛋白質(zhì)或者蛋白質(zhì)片段，以及能夠與一目標(biāo)被分析物具有生物活性的化學(xué)化合物。
21.按照權(quán)利要求書1所述的多層柱，其特征在于，還包含一個(gè)傳送器，用以把多個(gè)薄膜送入或者送出測(cè)試裝置。
22.一種流體測(cè)試裝置，其包括一個(gè)殼體；一個(gè)位于殼體內(nèi)的安裝裝置，用以接受一個(gè)伸長(zhǎng)腔室；一個(gè)安裝在安裝裝置中的伸長(zhǎng)腔室，它在其第一端部具有一個(gè)第一孔，腔室內(nèi)堆疊著多個(gè)薄膜層，薄膜層至少包括一個(gè)攜帶著抗被分析物的固態(tài)襯底；一個(gè)位于殼體內(nèi)的試劑儲(chǔ)存器和流體輸送裝置，用于把試劑從試劑儲(chǔ)存器供給到伸長(zhǎng)腔室的第一孔；一個(gè)位于殼體內(nèi)的沖洗緩沖劑儲(chǔ)存器和第二流體輸送裝置，用于把沖洗緩沖劑從沖洗緩沖劑儲(chǔ)存器供給到伸長(zhǎng)腔室的第一孔；以及一個(gè)位于殼體內(nèi)的傳感器，用于從伸長(zhǎng)腔室中接收信號(hào)并產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電信號(hào)。
23.按照權(quán)利要求書22所述的流體測(cè)試裝置，其特征在于，還包含一個(gè)計(jì)算機(jī)，它響應(yīng)于由傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)。
24.按照權(quán)利要求書22所述的流體測(cè)試裝置，其特征在于，還包含一個(gè)流體處理系統(tǒng)，它包含一個(gè)流體樣品容器安裝裝置，用來安裝至少一個(gè)流體樣品容器，以及流體樣品輸送裝置，用于把流體樣品從流體樣品容器中供給到安裝在安裝裝置中的一伸長(zhǎng)腔室。
25.按照權(quán)利要求書24所述的流體測(cè)試裝置，其特征在于，流體樣品容器安裝裝置同時(shí)支撐多個(gè)流體樣品容器，流體樣品輸送裝置適于連續(xù)地把流體樣品從每個(gè)流體樣品容器中供給到一個(gè)相應(yīng)的伸長(zhǎng)腔室中。
26.按照權(quán)利要求書22所述的流體測(cè)試裝置，其特征在于，還包含一個(gè)位于殼體內(nèi)的激發(fā)能源，用于向伸長(zhǎng)腔室施加激發(fā)能。
27.按照權(quán)利要求書22所述的流體測(cè)試裝置，其特征在于，激發(fā)能源包含一光源，它以一個(gè)預(yù)選波長(zhǎng)的光照射伸長(zhǎng)腔室中的至少一個(gè)薄膜層，而伸長(zhǎng)腔室中的至少一個(gè)薄膜層響應(yīng)于這個(gè)預(yù)選波長(zhǎng)。
28.按照權(quán)利要求書26所述的流體測(cè)試裝置，其特征在于，激發(fā)能源在伸長(zhǎng)腔室的兩端施加一電壓差。
29.按照權(quán)利要求書26所述的流體測(cè)試裝置，其特征在于，還包含一個(gè)與第一孔可操作相連的可變壓力源。
全文摘要
一種多層測(cè)試柱,其具有一個(gè)腔室,該腔室具有一個(gè)縱向軸并在其第一端具有一個(gè)第一孔。腔室內(nèi)部豎直地堆疊著多個(gè)薄膜層,這些薄層至少包含多個(gè)固態(tài)襯底,每個(gè)襯底攜帶一種不同的抗被分析物。一樣品被放置在腔室中,以便使樣品中的特殊被分析物被結(jié)合抗被分析物上。隨后使用一個(gè)傳感器,以接收來自襯底的信號(hào)并產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電信號(hào)。
文檔編號(hào)G01N30/60GK1273638SQ99801011
公開日2000年11月15日 申請(qǐng)日期1999年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月24日
發(fā)明者陳叔奇 申請(qǐng)人:陳氏有限責(zé)任公司