專利名稱：具有用以傳輸液體試樣的毛細(xì)管的測(cè)試元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)試元件，該測(cè)試元件包括用以在傳輸裝置中傳輸液體試樣的毛細(xì)管，在所述毛細(xì)管中具有沿著傳輸方向互相連續(xù)的不同區(qū)域。
為了分析試樣，例如體液比如血液或尿液，通常采用測(cè)試元件分析系統(tǒng)，其中，待分析的試樣被置于測(cè)試元件上，如果合適，則在分析之前和該測(cè)試元件上的一種或多種試劑發(fā)生反應(yīng)?？焖俅_定試樣中分析物濃度的最常用方法之一是測(cè)試元件的光學(xué)(尤其是光度)測(cè)試。光度測(cè)試一般用于分析領(lǐng)域、環(huán)境分析，以及尤其用于醫(yī)療診斷。
有不同種類的測(cè)試元件。例如，公知的有基本方形的載玻片，在其中央設(shè)置了多層測(cè)試區(qū)(test field)。條形的診斷測(cè)試元件稱作測(cè)試條?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)測(cè)試元件進(jìn)行了廣泛報(bào)導(dǎo)，例如在文獻(xiàn)DE-A 197 53847、EP-A-0821233、EP-A 0821234或者WO 97/02487中。由現(xiàn)有技術(shù)也可以知道，毛細(xì)管間隙測(cè)試元件是試樣液體在傳輸通道中借助毛細(xì)管力的作用從試樣施加點(diǎn)傳遞到遠(yuǎn)程試樣檢測(cè)點(diǎn)從而在該處進(jìn)行檢測(cè)反應(yīng)的測(cè)試元件。
EP-B1 0596104公開了一種具有診斷元件的診斷測(cè)定器械，該診斷元件包括毛細(xì)管空間和非吸收性表面，反應(yīng)混合物流過(guò)所述毛細(xì)管空間，而所述非吸收性表面上固定有包含了已固定的受體的顆粒，能夠?qū)?lái)自反應(yīng)混合物的至少一種靶向配體固定在至少一個(gè)區(qū)域。該測(cè)定器械包含定時(shí)門(time gate)，該定時(shí)門包括位于毛細(xì)管空間的至少一個(gè)疏水區(qū)，用以延遲通過(guò)所述毛細(xì)管空間向所述至少一個(gè)區(qū)域的流動(dòng)，直到該疏水區(qū)通過(guò)結(jié)合反應(yīng)混合物的組分而具有充分的親水性時(shí)為止。毛細(xì)管的表面光滑，或者具有與試樣流平行或垂直延伸的溝槽。借助間隙作用獲得了試劑流的不同速度，各個(gè)間隙的尺寸變化改變了間歇中的毛細(xì)管，并因而改變了反應(yīng)混合物的流動(dòng)。
現(xiàn)有技術(shù)公知的測(cè)試元件通常由垂直或水平的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，液體試樣(例如，血液、血漿、尿液)通過(guò)所述結(jié)構(gòu)流動(dòng)。試劑層(例如，浸漬的組織、紙張、膜或者微孔膜)的垂直結(jié)構(gòu)使得試劑能夠發(fā)生空間分離，用以在這些測(cè)試元件中的初步反應(yīng)、抑制反應(yīng)(例如，維生素C抑制)、物質(zhì)富集或者由于不相容導(dǎo)致的試劑分離。在水平結(jié)構(gòu)中，可以按照一個(gè)在另一個(gè)后方的形式制備不同的、組裝的或者分開浸漬的反應(yīng)區(qū)。但是，到目前為止，只能通過(guò)外部機(jī)械動(dòng)作(例如，Reflotron，反應(yīng)閥)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)區(qū)域或者腔室的停留時(shí)間的控制。在快速測(cè)試中檢測(cè)各種參數(shù)通常要求控制反應(yīng)區(qū)域或者富集區(qū)域中的停留時(shí)間，例如，隨著反應(yīng)時(shí)間或者溶解時(shí)間而變。但是，通過(guò)器具對(duì)停留時(shí)間進(jìn)行控制要求復(fù)雜的、高成本的器具結(jié)構(gòu)。
所以，本發(fā)明的目標(biāo)是使避免了現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的測(cè)試元件可得。特別地，所述測(cè)試元件用于通過(guò)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、以低成本、并在無(wú)需另外控制的條件下使液體試樣在不同區(qū)域中停留預(yù)定的時(shí)間。以此方式，能夠在測(cè)試元件中實(shí)現(xiàn)試樣反應(yīng)的空間和時(shí)間分離。
根據(jù)本發(fā)明，本目標(biāo)通過(guò)測(cè)試元件得以實(shí)現(xiàn)，該測(cè)試元件包括至少一條用于沿著傳輸方向連續(xù)傳輸液體試樣的毛細(xì)管、和在所述毛細(xì)管中沿著傳輸方向互相連續(xù)并含有與水有不同接觸角α的不同材料的多個(gè)區(qū)域。
根據(jù)水(或者含水液體試樣)和毛細(xì)管的固體內(nèi)表面形成的接觸角α，可以推導(dǎo)出液體試樣在毛細(xì)管中的潤(rùn)濕趨勢(shì)以及由此導(dǎo)致的流速。當(dāng)液滴和固體基座接觸時(shí)，可能出現(xiàn)兩種極端情況-完全潤(rùn)濕粘合力大于內(nèi)聚力。因此，液體將鋪展該固體的全部表面；-不完全潤(rùn)濕粘合力(顯著)小于內(nèi)聚力。因而，液體收縮成球滴。
液體試樣在毛細(xì)管中的潤(rùn)濕趨勢(shì)以及由此導(dǎo)致的流速越大，接觸角α就越小。填充毛細(xì)管單位距離的填充時(shí)間和接觸角成指數(shù)增加。在試樣含有水的情況下，水的接觸角足以表征該材料的特異性毛細(xì)性質(zhì)。本發(fā)明的測(cè)試元件通過(guò)將毛細(xì)管內(nèi)表面劃分成具有不同材料的區(qū)域而利用了這種效應(yīng)，使得液體試樣在毛細(xì)管的這些區(qū)域中形成不同的接觸角α，并因而以不同速度連續(xù)流過(guò)毛細(xì)管的這些區(qū)域。以此方式，能夠具體影響液體試樣在各個(gè)區(qū)域的停留時(shí)間以及例如和位于該處的試劑的反應(yīng)時(shí)間。因此，在本發(fā)明的測(cè)試元件的毛細(xì)管中，可以一個(gè)接一個(gè)的進(jìn)行不同的測(cè)量，尤其是由于毛細(xì)管的所述分區(qū)結(jié)構(gòu)和最終反應(yīng)步驟的時(shí)間分離才使得可行的復(fù)雜測(cè)量。在一個(gè)測(cè)試元件中平行排列有多條毛細(xì)管的情況下，甚至可以采用一個(gè)液體試樣同時(shí)平行地進(jìn)行不同的多次測(cè)量。
液體試樣優(yōu)選是含水試樣，例如血漿、血液、間隙流體、尿液、水分析試樣、尤其是廢水、唾液或汗液。
傳輸方向是試樣借助毛細(xì)管力從測(cè)試元件的試樣施加點(diǎn)通過(guò)毛細(xì)管傳輸?shù)姆较颉?br> 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，在毛細(xì)管中沿著傳輸方向一個(gè)接一個(gè)的區(qū)域包括至少一個(gè)反應(yīng)、富集或檢測(cè)區(qū)域和至少一個(gè)延遲區(qū)域，有利的情況是毛細(xì)管在所有情況下在兩個(gè)不同區(qū)域之間具有一個(gè)延遲區(qū)域。在這種情況下，反應(yīng)區(qū)域是液體試樣和該區(qū)域中放置的試劑發(fā)生反應(yīng)的區(qū)域。這可以例如包括初步反應(yīng)、抑制反應(yīng)、或者用以試劑分離的場(chǎng)地。在富集區(qū)域中，富集液體試樣的組分。檢測(cè)區(qū)域經(jīng)配置使得可以檢測(cè)到液體試樣的某些組分或者它們與試劑的反應(yīng)。這種區(qū)域的一個(gè)例子是其中進(jìn)行針對(duì)血液試樣中葡萄糖的檢測(cè)反應(yīng)以及其光度測(cè)定的區(qū)域。在延遲區(qū)域中，試樣流動(dòng)減慢的方式使得它只會(huì)在一定時(shí)間延遲后沿著傳輸方向到達(dá)延遲區(qū)域后的區(qū)域。在反應(yīng)、富集和檢測(cè)區(qū)域中，試樣傾向于快速分布以使其可以和設(shè)置在區(qū)域中的試劑反應(yīng)。在延遲區(qū)域中，試樣傾向于更慢速地流動(dòng)，使其需要一定的時(shí)間量來(lái)從前一區(qū)域流過(guò)各個(gè)延遲區(qū)域。所以，和水的接觸角α在反應(yīng)、富集或檢測(cè)區(qū)域中更小(便于快速填充)，而在延遲區(qū)域中更大(便于“留住”試樣，即，為了緩慢填充)。在每種情況下，有利地(但不是必需的)是在兩個(gè)不同區(qū)域中具有延遲區(qū)域，一般分開在所述兩個(gè)其它區(qū)域中的反應(yīng)。
本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案是沿著傳輸方向，含有和水的接觸角更小(優(yōu)選0°＜α＜30°)的材料的區(qū)域與含有和水的接觸角更大(優(yōu)選30°＜α＜90°)的材料的區(qū)域交替存在。在本發(fā)明的上下文中，“更小”的接觸角是指該值相對(duì)于“更大”的接觸角更小，并且所述更小的接觸角尤其可以是0°＜α＜30°，而所述更大的接觸角可以是30°＜α＜90°。含有和水的接觸角更小(優(yōu)選α＜30°)的材料的區(qū)域更快地填充伸長(zhǎng)部分，每個(gè)區(qū)域后都跟隨著接觸角α更大(優(yōu)選α＞30°)的填充起來(lái)更慢的伸長(zhǎng)部分。在α＞30°的區(qū)域中和水的接觸角優(yōu)選是50°-85°。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，毛細(xì)管包括四個(gè)內(nèi)壁，并具有基本矩形的橫截面。所述基本矩形的橫截面的較短邊是和毛細(xì)管中作用毛細(xì)管力相關(guān)的距離。這種形狀毛細(xì)管的優(yōu)點(diǎn)在于可以在少量加工步驟制備本發(fā)明的測(cè)試元件(參見下述的本發(fā)明方法)。這四個(gè)內(nèi)壁可以不很費(fèi)力地由和水接觸角不同的不同材料制備。在接觸角更小(尤其是α＜30°)的區(qū)域中，如果這四個(gè)內(nèi)壁中僅有一個(gè)的表面具有更小的接觸角(尤其是α＜30°)，已經(jīng)足以用液體試樣快速填充這些區(qū)域。就剩下的三個(gè)內(nèi)壁而言，也可以和水形成更大的接觸角。
所以，沿著反應(yīng)、富集和檢測(cè)區(qū)域的長(zhǎng)度(伸長(zhǎng))方向，毛細(xì)管優(yōu)選包括至少一個(gè)其表面和水的接觸角更小(尤其是α＜30°)的內(nèi)壁。相反，沿著延遲區(qū)域的長(zhǎng)度方向，毛細(xì)管如果可能在所有內(nèi)壁上包括和水的接觸角更大(尤其是α＞30°)的表面。在此，如果可能則液體試樣沿著傳輸方向沿著毛細(xì)管的全部四個(gè)內(nèi)壁等速緩慢地鋪展。
在本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施方案中，毛細(xì)管中的這些含有和水接觸角更小(尤其是α＜30°)的表面材料的區(qū)域，含有至少在表面上用沸水或蒸氣氧化的元素或者至少在表面上氧化的合金，所述元素源自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Cd、In、Sn、Sb，或者所述合金含有選自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Cd、In、Sn、Sb、Mg、Ca、Sr、Ba的至少兩種元素。在WO 99/29435中公開了制備所述表面涂層的方法。在以此方式制備的氧化鋁表面涂層(AluOx)中，水的接觸角例如是α＜10°。毛細(xì)管壁可以含有選自塑料、金屬、玻璃、陶瓷、紙張、無(wú)紡織物或者紙板的材料，其在其朝向毛細(xì)管內(nèi)側(cè)的表面上支撐著用沸水或蒸氣氧化的層。特別優(yōu)選的氧化的元素是Al、Si、Ti或Zr，特別優(yōu)選的氧化的合金是具有Al、Si、Ti或Zr的合金，它們和Mg、Ca、Sr或者Ba中的至少一種元素合金化。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，毛細(xì)管中的這些含有和水接觸角更小α＞30°的材料的區(qū)域，包含選自下列材料的至少一種材料聚乙烯(PE)、聚酯，尤其是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、纖維素衍生物(例如，醋酸纖維素(CA)、硝酸纖維素(CN))、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(兩者都尤其是長(zhǎng)鏈水不溶型)、聚氨酯(PUR)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、蠟、氟化烴、例如聚四氟乙烯(PTFE)、未鈍化的氣相沉積金屬。
下列材料獲得了短的延遲時(shí)間纖維素衍生物(例如，醋酸纖維素(CA)和硝酸纖維素(CN))、聚酰胺(PA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(兩者都尤其是長(zhǎng)鏈水不溶型)和聚氨酯(PUR)。
下列材料獲得了中等的延遲時(shí)間聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚酯，尤其是尤其是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。
采用下列材料獲得了長(zhǎng)的延遲時(shí)間聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、蠟、氟化烴，例如聚四氟乙烯(PTFE)，和未鈍化的氣相沉積金屬。本文所述的蠟包括所述在技術(shù)上稱為蠟的材料，而不僅僅是化學(xué)純的蠟。
本發(fā)明測(cè)試元件的毛細(xì)管的朝向內(nèi)側(cè)的表面優(yōu)選在其延遲區(qū)域中具有這些材料的至少一種。
毛細(xì)管中需要的試劑優(yōu)選存在于反應(yīng)、富集或檢測(cè)區(qū)域中。這些試劑通過(guò)合適方法被帶到各個(gè)區(qū)域中，例如通過(guò)涂覆方法。例如，能夠采用試劑的水溶液，將該溶液置于區(qū)域中。合適的方法是例如噴墨方法、輥涂例如用壓化輥涂覆、苯胺印刷、絲網(wǎng)印刷、壓印、流涂或者澆鑄技術(shù)(flow or cast technology)。
然后干燥溶液，即，蒸發(fā)溶劑(例如水)。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及制備測(cè)試元件用毛細(xì)管的方法，具有下列方法步驟(A)在載體表面上，以垂直于毛細(xì)管的縱向延伸的至少一個(gè)條的形式，施加至少一種和水的接觸角更大(優(yōu)選30°＜α＜90°)的延遲材料，所述載體表面具有和水的接觸角更小(優(yōu)選0°＜α＜30°)的載體表面材料，(B)將至少一種試劑施加到位于所述延遲材料條之間的載體材料表面上，(C)在毛細(xì)管的縱向上基本沿著載體的全部長(zhǎng)度上施加線形側(cè)邊界，所述邊界部分遮蓋延遲材料以及適當(dāng)時(shí)的所述至少一種試劑，(D)施加蓋層，所述蓋層固定在所述線性側(cè)邊界上，和(E)為單個(gè)測(cè)試元件劃分至少一條毛細(xì)管。
延遲材料優(yōu)選是選自下列的材料聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯或者聚氯乙烯。
載體表面材料優(yōu)選是以層形式施加到載體上的材料，含有至少在表面上用沸水或蒸氣氧化的元素或者至少在表面上氧化的合金，所述元素源自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Cd、In、Sn、Sb，或者所述合金含有選自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Cd、In、Sn、Sb、Mg、Ca、Sr、Ba的至少兩種元素。材料優(yōu)選是和水的接觸角α＜10°的AluOx。用這種載體表面材料涂覆的載體例如由塑料、金屬、玻璃、陶瓷、紙張、無(wú)紡織物或者紙板構(gòu)成。毛細(xì)管的縱向和傳輸方向相一致，液體試樣沿著所述方向借助毛細(xì)管力通過(guò)毛細(xì)管。和水的接觸角更大的各個(gè)材料條的寬度，和最終測(cè)試元件的毛細(xì)管中的各個(gè)延遲區(qū)域的長(zhǎng)度相一致。所述至少一種試劑施加在所述條之間的載體表面材料上，即在最終毛細(xì)管中反應(yīng)、富集或檢測(cè)區(qū)域所處的面積中。側(cè)邊界的厚度確定了最終毛細(xì)管的活性毛細(xì)管高度。它們充當(dāng)各個(gè)毛細(xì)管的內(nèi)壁，并作為載體和蓋層之間的分隔物。內(nèi)壁厚度優(yōu)選是10-300微米。蓋層優(yōu)選具有朝向毛細(xì)管內(nèi)側(cè)的表面，由和水的接觸角＞30°的材料制成，所述材料例如是聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯或者聚氯乙烯。但是，蓋層的內(nèi)表面也可以包含和水形成更小接觸角的材料。通過(guò)施加蓋層，形成了橫截面為基板矩形的毛細(xì)管，所述毛細(xì)管的內(nèi)壁由內(nèi)壁材料、和延遲材料條交替存在的載體表面材料、以及蓋層的表面材料確定界限。現(xiàn)在，例如可以通過(guò)在側(cè)邊界區(qū)域中沿著縱向切割劃分成一條或多條平行的毛細(xì)管。
優(yōu)選通過(guò)下列方法之一將延遲材料施加到載體表面材料上(i)由氣態(tài)或者蒸氣狀態(tài)涂覆，(ii)由液體、漿態(tài)或者膏態(tài)進(jìn)行涂覆，(iii)通過(guò)電解或化學(xué)切割由離子態(tài)進(jìn)行涂覆，或者(iv)由固態(tài)，即顆粒態(tài)或者粉末態(tài)進(jìn)行涂覆，例如粉末涂覆，或者燒結(jié)涂覆。
側(cè)邊界和蓋層優(yōu)選通過(guò)粘性結(jié)合或者焊接施加。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，側(cè)邊界由雙面膠條，即具有兩個(gè)粘性面的粘性條構(gòu)成。
本發(fā)明的測(cè)試元件可用于實(shí)現(xiàn)試劑的空間分離，用以初步反應(yīng)、抑制反應(yīng)、物質(zhì)富集和由于試劑的不相容性導(dǎo)致的試劑分離，和用于通過(guò)這些試劑與液體試樣的反應(yīng)的時(shí)間分離。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地解釋，其中

圖1是現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試元件的示意圖，具有橫截面基板為矩形的毛細(xì)管，圖2是本發(fā)明測(cè)試元件的毛細(xì)管的平面圖，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法向載體表面施加延遲材料，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的方法向載體表面施加試劑，圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的方法施加線性側(cè)邊界。
圖1示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試元件，具有橫截面基板為矩形的毛細(xì)管。例如，在WO 99/29435中公開了這種毛細(xì)管。在圖1的上部分，示出了測(cè)試元件的側(cè)視剖面圖。該圖表明兩個(gè)內(nèi)壁1、2在頂部和底部界定了毛細(xì)管的邊界。內(nèi)壁1、2互相分開一定距離，該距離如此之小以至于所示裝置充當(dāng)毛細(xì)管。所述距離優(yōu)選為10-300微米。液體試樣4借助毛細(xì)管力從測(cè)試元件的施加區(qū)域3沿著傳輸方向5(縱向)移動(dòng)通過(guò)毛細(xì)管。
圖1的下部分示出了上部分所示測(cè)試元件的平面圖。此處，上部分的試圖代表沿著對(duì)稱線8的橫截面圖。通過(guò)該試圖可以看到蓋層(上內(nèi)壁1)。在其中試樣4沿著傳輸方向5移動(dòng)的溝道6通過(guò)內(nèi)壁7劃分側(cè)向邊界。溝道6的寬度b大于將上下內(nèi)壁1，2分開的距離。這樣選擇使得在溝道6中可以容納所需體積的試樣4。
圖2是本發(fā)明測(cè)試元件的毛細(xì)管的示意平面圖。
毛細(xì)管9等具有基本為矩形的橫截面。在該圖中，同樣能夠透過(guò)蓋層觀察，從而使得毛細(xì)管的內(nèi)側(cè)可見。溝道6由內(nèi)壁7劃分邊界。在毛細(xì)管9中形成了各種區(qū)域10。這些區(qū)域10包含和水形成不同接觸角的不同材料。在延遲區(qū)域11中，接觸角優(yōu)選＞30°，尤其為50°-85°。借助毛細(xì)管力沿著傳輸方向5通過(guò)溝道6的試樣在這些區(qū)域中被延遲。由于接觸角大，所以它只能緩慢通過(guò)延遲區(qū)域11。
在反應(yīng)、富集和檢測(cè)區(qū)域12中，接觸角＜30°。這些區(qū)域12中的表面材料優(yōu)選是接觸角α＜10°的被氧化的鋁。所以，區(qū)域12能夠快速填充液體試樣，所述液體試樣沿著傳輸方向5被吸入毛細(xì)管中。區(qū)域12含有試劑(陰影所示)，當(dāng)毛細(xì)管填充液體試樣時(shí)，這些試劑溶解并和所述試樣反應(yīng)。通過(guò)沿著傳輸方向5交替設(shè)置能夠快速填充的區(qū)域12和能夠慢速填充的區(qū)域11，在區(qū)域12中和試樣發(fā)生的反應(yīng)被互相從空間和時(shí)間上分離開來(lái)。在毛細(xì)管端部施加了試樣后，第一反應(yīng)區(qū)域12被填充。液體的前邊緣隨后極其緩慢地流過(guò)延遲條11，同時(shí)試樣使試劑溶解并由此如果合適則開始初步反應(yīng)。在由該裝置限定的時(shí)間段以后，液體的前邊緣到達(dá)第二反應(yīng)區(qū)12，該反應(yīng)區(qū)又被快速填充。類似地發(fā)生其它步驟。
最后一個(gè)區(qū)域是例如進(jìn)行光度測(cè)量(反射或者透射)或者含有其它檢測(cè)元件比如電化學(xué)傳感器的檢測(cè)區(qū)域12。檢測(cè)元件(未示出)例如反應(yīng)膜或者色譜矩陣，也可以安裝在毛細(xì)管的端部。延遲區(qū)域11的極慢填充依賴于延遲區(qū)域11的表面張力(和最終的和水接觸角α)、蓋層的表面張力(和最終的和水接觸角α)、延遲區(qū)域11的寬度以及試樣的表面張力。根據(jù)這種依賴性，能夠?qū)Σ煌瑯?gòu)造進(jìn)行優(yōu)化以和特殊需求相適應(yīng)，尤其是使它們和檢測(cè)所需體積、所需延遲時(shí)間、以及反應(yīng)、富集或者檢測(cè)步驟的數(shù)目相適應(yīng)。因而，延遲時(shí)間可以通過(guò)延遲區(qū)域的材料和寬度以及其它來(lái)設(shè)置。延遲區(qū)域11以及蓋層(未示出)的相當(dāng)小的接觸角，和相當(dāng)寬的延遲區(qū)域11一起，導(dǎo)致延遲相當(dāng)“輕微”。稍微窄的延遲區(qū)域11以及蓋層(未示出)和延遲區(qū)域11的稍微大的接觸角，導(dǎo)致在填充毛細(xì)管時(shí)出現(xiàn)較明顯的延遲。
下面的附圖示意性給出了用于制備測(cè)試元件毛細(xì)管的本發(fā)明方法的一些步驟。
圖3示出了向載體表面施加延遲材料。
在載體表面13上，水形成了較小的接觸角，優(yōu)選α＜30°。載體表面優(yōu)選由氧化的鋁構(gòu)成。載體14的長(zhǎng)度和寬度取決于將制備的毛細(xì)管的長(zhǎng)度和數(shù)目。在載體表面13上，以條形式印刷上和水形成更大接觸角，優(yōu)選α＞30°的延遲材料15。為了實(shí)現(xiàn)這種情況，采用下列方法之一噴墨方法、輥涂例如用壓化輥涂覆、苯胺印刷、絲網(wǎng)印刷、壓印、流涂或者澆鑄技術(shù)，其中采用延遲材料15的液體溶液。所述延遲材料15在最終毛細(xì)管中形成延遲區(qū)域，所印刷的條的寬度和延遲區(qū)域在毛細(xì)管縱向16上的長(zhǎng)度相一致。延遲材料15優(yōu)選通過(guò)下述方法之一施加到載體14上由氣態(tài)、蒸氣態(tài)、液態(tài)、漿態(tài)、膏態(tài)、離子態(tài)、固態(tài)或者粉末態(tài)涂覆。
圖4示出了將施加施加到載體表面上。
在載體表面13的沒有延遲材料15的面積中，施加試劑17(陰影示出)。這些面積在最終毛細(xì)管中形成反應(yīng)、富集或者檢測(cè)區(qū)域。
圖5示出了將線性側(cè)邊界施加到載體上。
線形側(cè)邊界18相對(duì)于條形延遲材料15垂直地連接到載體14上，互相成一定距離并保持平行。在這種情況下，側(cè)邊界18互相之間的距離限定了各個(gè)毛細(xì)管的溝道6的寬度。在兩個(gè)側(cè)邊界18之間，現(xiàn)在具有區(qū)域10，區(qū)域10沿著傳輸方向5交替地含有延遲材料15和位于載體表面材料上的試劑17。側(cè)邊界18優(yōu)選通過(guò)粘性結(jié)合或者焊接施加。側(cè)邊界18特別優(yōu)選是粘到載體14上的雙面膠帶。
用以完成毛細(xì)管的后續(xù)步驟沒有在圖中示出。接下來(lái)將蓋層施加到線性側(cè)邊界18上，并通過(guò)例如粘合結(jié)合或者焊接與其牢固連接。在這種情況下，蓋層(未示出)的朝向內(nèi)側(cè)的面可以用和延遲區(qū)域或者載體表面13相同的材料(延遲材料15)制備，或者也可以包含試劑。但是，如果蓋層的該面含有載體表面材料，則施加到載體上的延遲材料必須和同樣施加到所述蓋層面上的延遲材料成鏡面對(duì)稱關(guān)系，從而避免快速填充毛細(xì)管的延遲區(qū)域。然后，例如通過(guò)沿著縱向5在側(cè)邊界18中間切割，切出至少一條毛細(xì)管。以此方式，為測(cè)試元件制備了單獨(dú)的毛細(xì)管(如圖2所示)或者多個(gè)相互平行延伸的毛細(xì)管。
參考圖3-5描述的用于制備測(cè)試元件毛細(xì)管的本發(fā)明方法也可以進(jìn)行修改，以使在方法步驟(A)中，將和水的接觸角更小的材料以帶的形式施加到和水的接觸角更大的載體表面(延遲材料)上。載體表面上沒有被所述接觸角更小的材料覆蓋的那些面積隨后可以在毛細(xì)管中形成延遲區(qū)域。
所以，本發(fā)明涉及用于制備測(cè)試元件毛細(xì)管(9)的方法，具有下列方法步驟(A)在載體(14)表面上，以和毛細(xì)管的縱向垂直延伸的至少一個(gè)條的形式，施加至少一種和水具有第一接觸角的材料，所述載體表面具有和水成第二接觸角的載體表面材料，(B)將至少一種試劑(17)施加到所述載體材料表面或者所述至少一個(gè)條上，
(C)在毛細(xì)管(9)的縱向(16)上基本沿著載體(14)的全部長(zhǎng)度上施加線形側(cè)邊界(7，18)，(D)施加蓋層，所述蓋層固定在所述線性側(cè)邊界(7，18)上，和(E)為單個(gè)測(cè)試元件劃分至少一條毛細(xì)管(9)。
具有第一接觸角的材料優(yōu)選是具有更大接觸角的延遲材料，具有第二接觸角的載體表面材料優(yōu)選是具有更小接觸角的材料。但是，第一接觸角更小以及第二接觸角更大也是可行的，例如通過(guò)采用在其上施加有接觸角小的層(例如，金屬氧化物)的PET膜(例如，氣相沉積)。
所述至少一種試劑(17)可以不施加到載體表面材料或者條上，而是在蓋層在步驟(D)中被固定到側(cè)邊界上之前施加到所述蓋層上。
使用實(shí)施例本發(fā)明的測(cè)試元件例如可以用于下列反應(yīng)1、檢測(cè)血漿中的肌酸激酶(酶，縮寫為CK)下列階式反應(yīng)用于光度檢測(cè)(非化學(xué)計(jì)量平衡)酶活化CK(部分無(wú)活性)+NAC→CK激活的+NAC二硫化物檢測(cè)
常用的氧化還原指示劑處于氧化形式時(shí)在可見光范圍內(nèi)顯色，即，在檢測(cè)過(guò)程中呈現(xiàn)顏色。在反應(yīng)箭頭上方給出的縮寫是對(duì)反應(yīng)進(jìn)行催化的酶。在為了這種檢測(cè)而進(jìn)行的快速測(cè)試中，出現(xiàn)下列問題用NAC激活CK的反應(yīng)必須在時(shí)間和空間上與所述階式檢測(cè)分開，否則甚至在所述酶被充分激活之前所述轉(zhuǎn)化可能已經(jīng)完成。
NAC在弱酸性介質(zhì)中儲(chǔ)存時(shí)穩(wěn)定，磷酸肌酸在弱堿性介質(zhì)中儲(chǔ)存時(shí)穩(wěn)定。當(dāng)pH值用錯(cuò)時(shí)，這些物質(zhì)相當(dāng)不穩(wěn)定，即，測(cè)試不再起作用。
在該階式反應(yīng)發(fā)生之前，將底物磷酸肌酸隔離一段時(shí)間是有利的。
所以，將測(cè)試元件用于這些反應(yīng)是非常有利的。例如，可以采用毛細(xì)管具有三個(gè)區(qū)域的測(cè)試元件，所述三個(gè)區(qū)域由兩個(gè)延遲區(qū)域分隔開。在第一區(qū)域中，NAC存在于弱酸性介質(zhì)中。第二區(qū)域含有處于弱堿性介質(zhì)中的磷酸肌酸。由于GK、GPO、POD、ADP、甘油和指示劑(還原態(tài))在第三區(qū)域的表面上經(jīng)過(guò)中性緩沖，所以第三區(qū)域包括所述階式檢測(cè)。為了固定試劑，除了印刷上的試劑溶液以外，還可以采用容易溶于水的聚合物作為基質(zhì)。該測(cè)試可以在第三區(qū)域以光度測(cè)量方式進(jìn)行。
在這種測(cè)試元件中，反應(yīng)如下進(jìn)行第一區(qū)域填充血漿。NAC溶解并激活待檢測(cè)的酶。在短暫的延遲時(shí)間后，所述內(nèi)含物通過(guò)第一區(qū)域進(jìn)入第二區(qū)域，并同時(shí)將血漿或者任選所需浸漬流體引入到第一區(qū)域中以使毛細(xì)管被持續(xù)填充。在第二區(qū)域中，磷酸肌酸溶于試樣中。在短暫的停留時(shí)間后，涌入第三區(qū)域。在第三區(qū)域中進(jìn)行檢測(cè)。為了使毛細(xì)管進(jìn)口無(wú)需在整個(gè)填充過(guò)程中保持在試樣中，可以在所述進(jìn)口前面設(shè)置足以為全部三個(gè)區(qū)域提供足量存儲(chǔ)的小表面或者罩子。
本實(shí)施例包括初步反應(yīng)(激活)、試劑分離、富集和檢測(cè)放映。
由于NAC和磷酸肌酸在不同的緩沖環(huán)境中表現(xiàn)良好并因而可以儲(chǔ)存相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，所以將它們?cè)诳臻g上分開(如前所述)。
2、檢測(cè)血漿中的肌酸酐用于光度檢測(cè)的階式反應(yīng)(非化學(xué)劑量平衡)
但是，由于血漿中也有肌酸，所以這會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)假陽(yáng)性信號(hào)。一種解決方案是使試樣的肌酸按照下列反應(yīng)式首先反應(yīng)去除內(nèi)生肌酸
和過(guò)氧化氫酶相比，過(guò)氧化物酶(POD)對(duì)H2O2的Michaelis常數(shù)小得多，也即親和力大得多。這意味著只要僅僅存在過(guò)氧化氫酶而沒有POD/指示劑，則H2O2產(chǎn)生空白反應(yīng)。
在POD/指示劑存在的情況下，過(guò)氧化氫酶不再起作用。H2O2將指示劑氧化。
在本發(fā)明測(cè)試元件的第一區(qū)域中，肌酸酶、肌氨酸氧化酶和過(guò)氧化氫酶溶解在血漿試樣中，所以肌酸會(huì)有利地反應(yīng)。在流逝了足量時(shí)間后，第二區(qū)域涌入肌酸酶、POD和指示劑，肌酸酐經(jīng)由所述階式反應(yīng)使指示劑發(fā)生轉(zhuǎn)變。第一區(qū)域和第二區(qū)域通過(guò)延遲區(qū)域分隔開。
附圖標(biāo)記列表1 毛細(xì)管的上內(nèi)壁2 毛細(xì)管的下內(nèi)壁3 試樣施加面積4 試樣5 傳輸方向(縱向)6 溝道7 側(cè)邊界8 對(duì)稱線9 毛細(xì)管10 區(qū)域11 延遲區(qū)域12 反應(yīng)、富集和檢測(cè)區(qū)域13 載體表面14 載體15 延遲材料16 縱向17 試劑18 側(cè)邊界
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試元件，包括至少一條用以沿著傳輸方向(5)連續(xù)傳輸液體試樣(4)的毛細(xì)管(9)，所述毛細(xì)管具有多個(gè)在所述毛細(xì)管(9)中沿著傳輸方向(5)一個(gè)接一個(gè)的、并含有和水的接觸角α不同的不同材料的區(qū)域(10)。
2.權(quán)利要求1的測(cè)試元件，特征在于所述區(qū)域(10)包括至少一個(gè)反應(yīng)、富集或檢測(cè)區(qū)域(12)和至少一個(gè)延遲區(qū)域(11)，在所有情況下所述毛細(xì)管(9)都具有位于兩個(gè)不同區(qū)域之間的延遲區(qū)域(11)。
3.權(quán)利要求1或2的測(cè)試元件，特征在于試樣(4)是選自下列的至少一種液體血漿、血液、間隙流體、尿液、唾液、汗液和水分析試樣，尤其是廢水。
4.權(quán)利要求1-3之一的測(cè)試元件，特征在于含有和水的接觸角α更小的材料的區(qū)域(10)與含有和水的接觸角α更大的材料的區(qū)域(10)在傳輸方向(5)上交替存在。
5.權(quán)利要求4的測(cè)試元件，特征在于所述更小的接觸角是0°-30°，所述更大的接觸角是30°-90°。
6.權(quán)利要求1-5之一的測(cè)試元件，特征在于毛細(xì)管(9)包括四個(gè)內(nèi)壁并具有基本矩形的橫截面。
7.權(quán)利要求6的測(cè)試元件，特征在于沿著所述反應(yīng)、富集和檢測(cè)區(qū)域(12)的長(zhǎng)度上，毛細(xì)管包括至少一個(gè)表面和水的接觸角更小的內(nèi)壁。
8.權(quán)利要求6和7任一項(xiàng)的測(cè)試元件，特征在于沿著所述延遲區(qū)域(11)的長(zhǎng)度上，毛細(xì)管(9)包括表面和水的接觸角更大的內(nèi)壁。
9.權(quán)利要求4-8之一的測(cè)試元件，特征在于毛細(xì)管中的包含和水的接觸角更小的表面材料的那些區(qū)域(10)，含有至少在表面上被沸水或蒸氣氧化過(guò)的元素或者至少在表面上被氧化的合金，所述元素選自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Cd、In、Sn、Sb，或者所述合金含有選自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Cd、In、Sn、Sb、Mg、Ca、Sr、Ba的至少兩種元素。
10.權(quán)利要求4-9之一的測(cè)試元件，特征在于毛細(xì)管中的包含和水的接觸角更大的材料的那些區(qū)域(10)，含有至少一種選自下列的材料聚乙烯(PE)、聚酯，尤其是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、纖維素衍生物(例如，醋酸纖維素(CA)、硝酸纖維素(CN))、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(兩者都尤其是長(zhǎng)鏈水不溶型)、聚氨酯(PUR)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、蠟、氟化烴例如聚四氟乙烯(PTFE)、未鈍化的氣相沉積金屬。
11.權(quán)利要求1-10之一的測(cè)試元件，特征在于所述試劑(17)存在于毛細(xì)管(9)中的某些區(qū)域中。
12.制備測(cè)試元件用毛細(xì)管(9)的方法，具有下列步驟(A)在載體(14)表面上，以垂直于毛細(xì)管的縱向延伸的至少一個(gè)條的形式，施加至少一種和水具有第一接觸角的材料，所述載體表面具有和水成第二接觸角的載體表面材料，(B)將至少一種試劑(17)施加到所述載體材料表面或者所述至少一個(gè)條上，(C)在毛細(xì)管(9)的縱向(16)上基本沿著載體(14)的全部長(zhǎng)度上施加線形側(cè)邊界(7，18)，(D)施加蓋層，所述蓋層固定在所述線性側(cè)邊界(7，18)上，和(E)為單個(gè)測(cè)試元件劃分至少一條毛細(xì)管(9)。
13.權(quán)利要求12的方法，特征在于所述試劑(17)不施加到所述載體表面材料上或者所述至少一個(gè)條上，而是施加到所述蓋層上。
14.權(quán)利要求12或13的方法，特征在于具有所述第一接觸角的材料是和水的接觸角更大的延遲材料(15)，所述載體表面材料是和水的接觸角更小的材料。
15.權(quán)利要求14的方法，特征在于所述延遲材料(15)通過(guò)由氣態(tài)、蒸氣態(tài)、液態(tài)、漿態(tài)、膏態(tài)、離子化態(tài)、固體或者粉末態(tài)涂布而施加到所述載體表面材料上。
16.權(quán)利要求12-15之一的方法，特征在于所述側(cè)邊界(7，18)和所述蓋層通過(guò)粘性粘結(jié)或者焊接施加。
17.權(quán)利要求12-15之一的方法，特征在于所述側(cè)邊界(7，18)由雙面膠構(gòu)成。
18.權(quán)利要求1-11之一的測(cè)試元件在試劑(17)的空間分離以及在通過(guò)這些試劑(17)與液體試樣(4)的反應(yīng)的時(shí)間分離中的應(yīng)用，所述空間分離用以初步反應(yīng)、抑制反應(yīng)、物質(zhì)富集和由于不相容導(dǎo)致的試劑分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)試元件，包括至少一條用以沿著傳輸方向(5)連續(xù)傳輸液體試樣(4)的毛細(xì)管，所述毛細(xì)管具有多個(gè)在所述毛細(xì)管(9)中沿著傳輸方向(5)一個(gè)接一個(gè)的、并含有和水的接觸角α不同的不同材料的區(qū)域(10)。
文檔編號(hào)B01L3/00GK1922484SQ200580005871
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月25日
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