專利名稱：試劑輸送裝置及使用方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種用于過濾生物學(xué)上得到的樣品并將樣品與一種供分析樣品中待測物的試劑混合的方法和裝置。一旦樣品濾去并與試劑混合，它就可以用常規(guī)分析技術(shù)進(jìn)行分析。樣品通常包括一種待測物，該待測物在生物學(xué)得到的液體樣品中成一種可結(jié)合的目標(biāo)物形式，上述生物學(xué)上得到的液體樣品中預(yù)計(jì)含有該目標(biāo)物。許多不同形式的分析裝置可用于分析過濾出的混合有試劑的特測物。例如，在美國專利NO.585,526中公開了這種裝置，該專利結(jié)合作為本發(fā)明的參考。許多這類裝置中使用反應(yīng)膜，在反應(yīng)膜上固定一種能專門結(jié)合到目標(biāo)物上的受體。通常，將待測樣品逐滴加到反應(yīng)膜上。如果在樣品中有目標(biāo)物存在，則它將結(jié)合到固定的受體上。采用各種方法來確定目標(biāo)物是否結(jié)合到受體上，因而確定樣品中是否存在目標(biāo)物。在一種常用的方法中，將一種能專門接合目標(biāo)物的免疫學(xué)上活性結(jié)合加到膜上，上述目標(biāo)物附著到一個(gè)可檢測的標(biāo)記物上。在上述專利的裝置中，樣品加到反應(yīng)膜的頂部，并穿過反應(yīng)膜流到膜下方的吸收劑材料上，上述吸收劑材料拉樣品穿過膜。
在測試血樣溶液時(shí)，一種已知的裝置由EY Laboratories，Inc.以WBTTM的名稱銷售，上述裝置包括一個(gè)液體容器，該液體容器一般具有一個(gè)圓筒形的儲(chǔ)槽體，儲(chǔ)槽體具有一個(gè)與活動(dòng)封閉件配合的敞開端，上述敞開端形成一個(gè)液體通道。封閉件取一種錐形頭部的形式。一個(gè)過濾器橫跨液體通道安放在上述錐形頭部中。血液放入儲(chǔ)槽體中，該儲(chǔ)槽體密封到上述封閉件上。液體試劑可以加到儲(chǔ)槽中。儲(chǔ)槽體是撓性的，以便通過壓縮它迫使血液穿過過濾器并以小滴形式流出錐形出口。然后用上述類型的過濾裝置來將過濾后的血樣加到分析裝置如上述膜裝置中。將用來形成分析的試劑，如保留在反應(yīng)表面上的標(biāo)記物在樣品流過膜之后以分開的步驟加到膜上。這種分開的步驟增加了分析檢定時(shí)間并減少了技術(shù)人員犯錯(cuò)誤的可能性。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于過濾生物學(xué)上得到的樣品和把樣品和試劑混合的方法，所述的樣品包括至少一種待測物試劑用于分析待測物，上述方法包括(a)對(duì)上述容器儲(chǔ)槽室中水成液樣品施加壓力，以使上述樣品以上述液體形式流過上述容器中的一過濾器和一個(gè)液體流通基體，上述基體承載一干的水溶性試劑，因而溶解上述試劑并產(chǎn)生一種過濾后的上述試劑和樣品的水成液混合物，和(b)使上述過濾后的混合物流出上述容器用于隨后分析上述待測物。
發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明提供了一種裝置，該裝置用于過濾生物學(xué)上得到的樣品并將該樣品與一種大大簡化樣品分析的試劑混合。生物學(xué)上得到的樣品可以用已知的分析程序進(jìn)行分析。這些樣品包括體液如全血、血清、血漿、尿、唾液等。此外，樣品包括提取液，如從糞便樣品中的提取液，大腸桿菌培養(yǎng)物，用于食品安全的一個(gè)表面如小雞的表面等中的懸浮液，為各種目的測試的污水中液體，及各種細(xì)胞、細(xì)菌和病毒，這些細(xì)胞、細(xì)菌和病毒都破裂而放出所研究的待測物。
待測物包括各種各樣的蛋白質(zhì)，如美國專利NO.5,006,464中所列出的那些，這些蛋白質(zhì)通常是用免疫檢定系統(tǒng)法分析，及用另一些不歸類為免疫檢定系統(tǒng)分析，因?yàn)檫@些檢定法應(yīng)用已知結(jié)合對(duì)的反應(yīng)。此外，該系統(tǒng)可應(yīng)用于不歸屬于免疫檢定法一類的檢定系統(tǒng)分析，比如未知脫氧核糖核酸(DNA)序列的檢測。美國專利NO.5,006,464的檢定裝置與通流式檢定裝置不同，它用于本發(fā)明的目的尤其有效。
參見

圖1，圖1示出按照本發(fā)明所述過濾和混合裝置的一個(gè)實(shí)施例。裝置包括一個(gè)容器10，容器10具有一個(gè)儲(chǔ)槽體12，上述儲(chǔ)槽體12最下端處有一個(gè)儲(chǔ)槽體開口12a和一個(gè)內(nèi)部儲(chǔ)槽12b。儲(chǔ)槽體12包括一個(gè)一般是圓筒形的側(cè)壁12c，它優(yōu)選的是用一種撓性材料如塑料制造，上述側(cè)壁12c可以擠壓，以便推動(dòng)儲(chǔ)槽中液體到過濾器和一個(gè)基體并流出容器，正如下面將要說明的。合適的塑料是聚氯己烯(PVC)或聚己烯或聚酯。
儲(chǔ)槽體12的下壁與活動(dòng)的封閉件14配合并與之形成一個(gè)密封。如圖1所示，儲(chǔ)槽體12與封閉件14是分開的。封閉件14包括一個(gè)向上延伸的圓筒形側(cè)壁14a，該圓筒形側(cè)壁14a加工成一定尺寸，以便與儲(chǔ)槽體12的相鄰的側(cè)壁形成一個(gè)壓配合密封，側(cè)壁14a密封防止液體漏泄。可以使用另外的密封裝置如用螺紋配合。封閉件14還包括在它上端處的一個(gè)開口14b，該開口14b與儲(chǔ)槽體12的開口二者形成一個(gè)穿過容器10的內(nèi)部液體通道。封閉件14在上端處一般是圓筒形和在下端處一般是錐形并限定一個(gè)出口開口14c，該出口開口14c加工成一定尺寸，以便當(dāng)擠壓撓性壁12迫使儲(chǔ)槽12b中液體流過如下面所述過濾器和基體時(shí)，使液體逐滴從容器10中流出，并且流出開口14c。
可以應(yīng)用另一種方法將儲(chǔ)槽室中的水成液推動(dòng)穿過過濾器來代替用撓性壁12。例如，可以在容器的頂部處用一活塞。
過濾器16，合適的是取一圓盤形式，它設(shè)成橫跨儲(chǔ)槽體12和開口14c之間的流動(dòng)路線，以便儲(chǔ)槽12b中的液體流過過濾器而保留液體中可能干擾檢定的碎片。例如，對(duì)血液分析來說，可以通過過濾器過濾出顆粒物。合適的過濾器包括用襯紙的硝基纖維素、聚碳酸酯、尼龍、聚酯或其它多孔聚合物或其它材料制的濾膜。用于血液的合適過濾器孔隙度為約0.2-1.0微米。其它的孔隙度也可以應(yīng)用，根據(jù)樣品和所希望的應(yīng)用而定。過濾器的厚度通常為約0.5mm-1.5mm或更小，根據(jù)制造廠的規(guī)格而定。在WBT裝置中用于過濾血液的合適過濾器可以用于本發(fā)明的場合(比如，由Schleicher & Schuell，Millipore orMDI所制造的過濾器)。如圖1所示，封閉件14包括一個(gè)臺(tái)肩14d，該臺(tái)肩14d伸向封閉件內(nèi)部，以便形成一個(gè)用于過濾器16外周邊的支承件。
當(dāng)容器10用于全血或血清、血漿、尿、唾液或其它具有顆粒物的分泌物時(shí)，選擇過濾器濾去碎屑、污物、紅血球或白血球的形骸細(xì)胞，樣品中的沉積物等。
在圖1的實(shí)施例中，示出基體18在封閉件14從過濾器16出來的出口側(cè)上。在隨后樣品待測物分析中所用的水溶性干試劑固定在基體上。干試劑優(yōu)選地是通過對(duì)著儲(chǔ)槽體12的撓性壁拖加壓力而被強(qiáng)制穿過基體的液體溶解。
基體18可以用可以放在容器中的任何材料制成，干試劑可以固定在基體18上用于隨后在水成液穿過基體的通道上的溶解作用。基體18具有足夠的孔隙度，以便液體能在沒有過大壓降的情況下流過。合適的基體材料包括過濾器玻璃、流通篩、多孔膜，如硝基纖維素或加涂層的硝基纖維素，或者一種與裝置一起的填充粒子床以便得到粒子床如多孔玻璃料。
將一種或一種以上干試劑固定在基體材料上。在一個(gè)實(shí)施例中，試劑是一種可檢測的標(biāo)記物如冷凍干燥的膠體金，熒光標(biāo)記物，酶等，它們共軛到化學(xué)藥品一部分上，該化學(xué)藥品一部分能與生物分子結(jié)合。合適的冷凍干燥金共軛物由EY Laboratories，Inc。出售，如它的目錄中所列出的。標(biāo)記物可以用已知技術(shù)與任何能直接或間接結(jié)合到樣品中待測物上的材料共軛，如在競爭的或夾層結(jié)合檢定中。具體地說，標(biāo)記物的生物共軛部分通常都結(jié)合到固定在反應(yīng)表面24的俘獲試劑22上。合適的化學(xué)藥品一部分包括各種蛋白質(zhì)類、碳水化合物類、和多核苷酸類，具體地說其中包括抗體類、抗原類、脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)、外源疑集素、生物素、生物素化的特殊蛋白質(zhì)，生物素化的碳水化合物、生物素化的多核苷酸、抗生物素蛋白質(zhì)、抗覺蛋白質(zhì)等。另一些不與標(biāo)記物共軛的干試劑也可以保留在基體18上。例如，這些其它的標(biāo)記物包括酶類、熒光染料、生物發(fā)光或化學(xué)發(fā)光化合物、或膠囊式染料如含染料或活性炭的微球、或連接酶或染料的微球、或膠體金?？梢詫⒁环N穩(wěn)定劑加到基體18上的試劑中，這種穩(wěn)定劑如蔗糖、麥牙糖、密二糖、聚乙二醇或牛血清白蛋白或一種緩沖含鹽溶液，或它們的組合。
在一種固定方法中，將試劑如一已知濃度的異硫氰酸熒光素(FITC)標(biāo)記抗體沉積在基體(如成玻璃纖維形式的基體)上并吸附到基體上。然后讓試劑在基體上風(fēng)干并將基體圓盤切開，以便安致在供裝置中用的封閉件14內(nèi)。同樣的程序用于另一些試劑如用膠體金、酶、生物素、抗生物素蛋白等標(biāo)記的生物共軛物。
另一種用于將試劑固定到基體18上的程序是通過冷凍于燥作用。這里，基體(比如，玻璃纖維)浸入一種試劑溶液中，然后將沾有試劑溶液的基體如通過浸入乙醇和干冰溶液或液氮中快速冷凍。然后將待放入裝置中的圓盤狀冷凍膜放入冷凍干燥器中凍結(jié)，用眾所周知的技術(shù)干燥。
參見圖1，在儲(chǔ)槽體12中設(shè)置一個(gè)任選的袋20，該袋20包括一種含水成載液20a。該袋20由一種很容易破裂的材料如聚氯乙烯制成，以便當(dāng)壁12c受擠壓時(shí)，袋可破裂。這類可破裂的袋市場上可以買到。通常，載液20a是一種水成緩沖溶液，它與樣品混合并流經(jīng)過濾器和基體及從出口14c流出。液體緩沖劑是一種眾所周知的供在以后樣品待測物分析中使用的常見類型。緩沖溶液還用于重新構(gòu)成基體18上的干燥劑供以后分析用。合適的水成緩沖溶液包括一些常用的成分如磷酸鹽類、硼酸鹽類或碳酸氫鹽類。另外，可以加表面活性劑或洗滌劑用于降低粘度，提供潤滑作用和形成膠束。液體優(yōu)選地是在pH7.0-8或者高于或低于該值，根據(jù)試劑的穩(wěn)定性及用于結(jié)合對(duì)的最佳條件而定。
在圖1所示的另一個(gè)實(shí)施例中，可以將一個(gè)任選的過濾器22插在過濾器16的上方(在儲(chǔ)槽12b和過濾器16之間)，以便提供附加的過濾能力。在這種情況下，過濾器22可以屬于如上所述用于基體或過濾器的相同類型。這對(duì)于包括大量待過濾物質(zhì)的樣品如尿可能是需要的。
在圖1所示的還有另一個(gè)實(shí)施例中，基體18可以設(shè)置在過濾器的儲(chǔ)槽室一側(cè)中，而過濾器又設(shè)置在基體18的出口側(cè)上。這種配置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使溶解的試劑和樣品充分混合。如圖所示，過濾器16和22設(shè)置在基體18的上方，而附加的過濾器設(shè)置在基體18的下方，設(shè)置在基體18和出口14c之間的一層如過濾器24可用來在用膜22上的俘獲試劑24俘獲之前進(jìn)一步使試劑和樣品溶液混合。根據(jù)用途而定，可以用全部過濾器16，22和24或者用它們當(dāng)中的一個(gè)或一個(gè)以上。
在另一個(gè)未示出的實(shí)施例中，系統(tǒng)不包括可破裂的袋20。在這種情況下，樣品可以是一種液體如血液，其中沒有附加的載液加到儲(chǔ)槽室12b中?？晒┻x擇地，可以將樣品裝入室12b，并在封閉件14與儲(chǔ)槽體12密封之前將一種載液如同樣的水成緩沖溶液與樣品混合。
在未示出的另一個(gè)實(shí)施例中，樣品可以如通過擦沫沉積在儲(chǔ)槽室12b出口端處的表面上。在這種情況下，沉積的樣品不呈液體形式。因此，必需把載液如一種緩沖溶液加到儲(chǔ)槽室12b中。如上所述，載液可以是在袋20中或是剛好裝滿儲(chǔ)槽。在所示實(shí)施例中，樣品在裝入容器之前沉積在過濾器16上。通過擠壓儲(chǔ)槽體12，載液體沉積樣品中的待測物懸浮或溶解，用于流過過濾器16和基體18及流出出口14c。
再參見圖1，樣品和試劑流出出口14c和對(duì)著一個(gè)常規(guī)裝置32的反應(yīng)表面30。一個(gè)這樣的反應(yīng)表面包括一個(gè)暴露的膜，該膜與膜下方的一種吸收劑材料形成反應(yīng)表面，膜下方的吸收劑材料裝在一個(gè)塑料外殼中。俘獲試劑34與如在免疫檢定中的樣品待測物相互作用，該俘獲試劑固定在反應(yīng)表面30上。一種合適的俘獲試劑是抗體或抗原或其它結(jié)合試劑(比如，在俘獲分析中已知的試劑)。液體被吸收劑材料拉過薄膜。在美國專利NO.5,885,526中公開了這種類型的一種合適裝置，該專利結(jié)合作為本申請(qǐng)的參考。
分析方法可以通過使溶解的試劑流出出口14c和流到反應(yīng)表面上在單一的步驟中實(shí)施?？晒┻x擇地，如果希望的話，可以將不是來自容器10的附加試劑(如洗液)加到表面上。照慣常方法，樣品待測物直接或間接地結(jié)合到反應(yīng)表面上，如通過一種免疫學(xué)上反應(yīng)對(duì)，通過一種DNA雜交對(duì)，一種外源凝聚素，碳水化合物對(duì)或生物系統(tǒng)中的其它分子或用來結(jié)合雙標(biāo)準(zhǔn)RNA的分子來進(jìn)行。
參見圖2，圖2示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例包括一種可破裂袋的替代物。圖1和圖2中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。如圖2中所示，袋包括一個(gè)出口滴液器20b，滴液器20b的開口面向儲(chǔ)槽體12a的開口，同時(shí)具有一個(gè)活動(dòng)的封閉件如一個(gè)壓配合的撓性帽20c。在使用時(shí)，取下帽20c并將封閉件14用儲(chǔ)槽體12密封。在測試時(shí)將袋中液體擠壓到儲(chǔ)槽體12中。下面的例子用于說明本發(fā)明。例1采用下面的操作手續(xù)來制成圖1的試劑固定膜18。將一玻璃纖維圓盤(比如3/8″直徑)浸入試劑(蛋白質(zhì)A膠體金標(biāo)記共軛物)中。A標(biāo)記物用美國專利NO.5,541,059的操作手續(xù)制造，該專利結(jié)合作為本申請(qǐng)的參考。試劑溶液是20nM OD520(波長520nm)膠體金標(biāo)記的蛋白質(zhì)A(或一種專用的免疫球蛋白)在含1％牛血清白蛋白(BSA)pH為7.4的20nM磷酸鹽緩沖溶液中的共軛溶液。將50μl該溶液加到膜的頂部并吸收。圓盤放入冷凍干燥器中并冷凍干燥。例2在例中，當(dāng)容器10用塑料制成具有儲(chǔ)槽體的撓性壁時(shí)，使用WBT裝置。過濾器是一種襯紙的硝基纖維素型。將圖1中制成的固定試劑的基體圓盤安放在過濾器16和出口14c之間的封閉件14中。
儲(chǔ)槽12b部分地裝有血液。將一種磷酸鹽緩沖含鹽溶液放入可破裂的袋20中。當(dāng)要求實(shí)施檢定時(shí)，擠壓壁12c至袋20破裂，以便緩沖溶液與血液混合，并由過濾器16過濾和通過基體18，以便溶解膠體金標(biāo)記試劑。樣品和試劑的水溶液混合物成滴通過出口14c，用于沉積到一個(gè)反應(yīng)表面30(襯紙的硝基纖維素)上供與俘獲試劑34(如美國專利5,885,526中所述)反應(yīng)。例3在這種情況下，對(duì)一種固體樣品測試微生物。用一個(gè)拭子從雞皮上刮削樣品。任選地，然后通過將樣品沉積在過濾器16上將樣品濃縮，上述過濾器16具有足夠通過微生物的孔隙度。放出袋中溶液以便運(yùn)送微生物穿過過濾器和基體，上述基體含有冷凍干燥的膠體金標(biāo)記抗大腸桿菌0157.H7專用抗體。在后面分析中的紅色表明測試是陽性。
權(quán)利要求
1.一種用于過濾生物學(xué)上得到的樣品和用于使上述樣品與一種試劑混合的裝置，上述裝置包括一個(gè)液體容器，該液體容器限定一儲(chǔ)槽室，并包括一個(gè)容器出口，一個(gè)過濾器和一個(gè)液體流通過的基體，該基體設(shè)置在上述容器室和容器出口之間的一個(gè)流動(dòng)路線中，留在上述基體上的水溶性干試劑，和用于將上述儲(chǔ)槽室中水成液樣品推動(dòng)穿過上述過濾器和基體并流出容器出口的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于上述推動(dòng)裝置包括一個(gè)上述容器鄰近上述儲(chǔ)槽室的撓性壁部分。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于上述容器包括一個(gè)限定一開口的儲(chǔ)槽體，上述容器還包括一個(gè)活動(dòng)的封閉件，該活動(dòng)封閉件在一端部限定上述容器出口和在它另一端部限定一個(gè)開口，該開口與上述儲(chǔ)槽開口配合，以便在它們之間限定一個(gè)流通的通道，上述過濾器和基體設(shè)置在上述封閉件中。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括一個(gè)裝液體的袋，該袋設(shè)置在上述儲(chǔ)槽室中。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于上述袋包括一個(gè)出口開口和一個(gè)活動(dòng)的帽。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中特征在于上述基體是過濾器玻璃，一種多孔膜，一種填充顆粒物床或篩。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于上述試劑包括一種可檢測的標(biāo)記物。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于上述可檢測的標(biāo)記物共軛到一種化學(xué)藥品的一部分上，該化學(xué)藥品的一部分能結(jié)合到一個(gè)生物分子上。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于上述過濾器是在上述基體的儲(chǔ)槽室一側(cè)上。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于還包括一種多孔材料，該多孔材料設(shè)置在上述基體和容器出口之間，以便使上述溶解的試劑和樣品混合。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于上述基體是在上述過濾器的儲(chǔ)槽室一側(cè)上。
12.一種用于過濾生物學(xué)上得到的樣品和把樣品和試劑混合的方法，所述的樣品包括至少一種待測物試劑用于分析待測物，上述方法包括(a)對(duì)上述容器儲(chǔ)槽室中水成液樣品施加壓力，以使上述樣品以上述液體形式流過上述容器中的一過濾器和一個(gè)液體流通基體，上述基體承載一干的水溶性試劑，因而溶解上述試劑并產(chǎn)生一種過濾后的上述試劑和樣品的水成液混合物，和(b)使上述過濾后的混合物流出上述容器用于隨后分析上述待測物。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于上述樣品包括全血、血清、血漿、尿或唾液。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于上述基體是過濾器玻璃、可滲透膜、填充顆粒物床或篩。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于上述容器鄰近上述儲(chǔ)槽室具有一個(gè)撓性壁部分，并且上述壓力通過擠壓上述壁位置施加。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于上述樣品以一種水成載液流過上述過濾器。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其持征在于上述載液在可破裂的袋中加到上述容器中，上述可破裂袋在上述旋加的壓力下破裂。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于上述樣品沉積在上述容器中的一個(gè)表面上，并且在流過上述過濾器之前至少部分地溶于上述載液中。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于上述樣品在流過上述基體之前流過上述過濾器。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于上述樣品在流過上述過濾器之前流過上述基體。
21.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于上述試劑包括一種可檢測的標(biāo)記物。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于上述標(biāo)記物共軛到一種化學(xué)藥品的一部分上，該化學(xué)藥品一部分結(jié)合到一個(gè)生物分子上。
全文摘要
一種試劑輸送裝置，包括一個(gè)儲(chǔ)槽體(12)和一個(gè)帽(14)，上述儲(chǔ)槽體(12)具有一個(gè)撓性側(cè)壁，而帽(14)裝一個(gè)含試劑的基體(18)和一個(gè)過濾器(16)。樣品放在儲(chǔ)槽體(12)中并加上帽(14)。壓縮撓性側(cè)壁(12c)，同時(shí)使容器(20a)破裂，以使內(nèi)裝物與樣品混合?；旌衔镉眠^濾器(16)過濾，和試劑擴(kuò)散離開試劑基體(18)，以便形成一種試劑一樣品混合物。
文檔編號(hào)B01L3/14GK1447913SQ01814500
公開日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2001年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月24日
發(fā)明者艾伯特·E·查 申請(qǐng)人:Ey實(shí)驗(yàn)室公司