專利名稱：基于流過陣列的液體流的測定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及用于檢測液體樣本中的分析物的固相測定。
技術(shù)背景多年來，固態(tài)表面上的配體受體-酉己體測定，諸如夾層測定，已經(jīng)成為 化學(xué)和生物研究以及診斷領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn)工具。例如，酶聯(lián)免疫吸收測定法(Enzyme-Linked Immunoabsorbent Assays ， ELISA )已經(jīng)成為血液和其他體 液中的蛋白質(zhì)的量化分析的標(biāo)準(zhǔn)。通常，通過讀取與固態(tài)表面上的配體受體 -國己體復(fù)合物關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽的熒光的量化測量值來得到測定結(jié)果。近幾十年來，人們一直努力在小的幾何尺寸中同時執(zhí)行多重配體受體-配體測定，從而減少試劑、工時和樣本尺寸。在遺傳學(xué)研究以及其他領(lǐng)域的 情況下，尤其是在需要定性結(jié)果的情況下，已經(jīng)在便攜式盒中采用點型陣列 的微陣列技術(shù)進(jìn)行測定。但是，在研發(fā)目前非常需要的具有高敏感性和高再現(xiàn)性的小型化量化測 定格式的過程中，已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的障礙。當(dāng)需求更理想的特征諸如簡單化、 快速、經(jīng)濟性和廣泛應(yīng)用時，這些障礙甚至更大。尤其地，在蛋白質(zhì)分析物領(lǐng)域中，在研制小型多重免疫測定以能夠直接 比較或者代替體液尤其是血液中的分析物的標(biāo)準(zhǔn)ELISA結(jié)果的情況下，已 經(jīng)遇到明顯的障礙。對于藥物在人體應(yīng)用和藥物診斷中的定性分析來說，這 種測定需要非常精確，尤其變異系數(shù)(CV)小于10。(變異系數(shù)(CV)限 定為對于給定樣本的重復(fù)測試得到的一組值的標(biāo)準(zhǔn)偏差與這些值的平均值 之間的百分比，該系數(shù)能夠推算這些值之間的變異程度。CV越低，測定就 越精確，結(jié)果就越值得信賴。)下面將示出一些實例，但并不是為了窮盡性地列出研制精確小型化測定 法所遇到的障礙。該領(lǐng)域的一些技術(shù)人員已經(jīng)提出，平衡條件是實現(xiàn)測定器中的高敏感度 和低變異系數(shù)的先決條件。但是，在平衡測定器中尤其難于使用非常小的樣本，因為這種測定器一般是依賴于體積的。精確度和再現(xiàn)性取決于控制樣本 容積的精確度。然而，當(dāng)樣本容積非常小時，依賴于保持精確樣本容積的測 定器易于在測定之間出現(xiàn)變化。即使樣本尺寸由自動計量系統(tǒng)進(jìn)行控制，也 會存在這種差異。另 一種建議是通過基于環(huán)境分析物理論的方法檢測分析物，這需要尤其 小的配體受體的點。這種尺寸的要求對生產(chǎn)點型微陣列的傳統(tǒng)儀器的能力提 出了挑戰(zhàn)。而且，當(dāng)讀取結(jié)果時，非常小的點會造成難于得到足夠的分辨率， 也難于充分降低背景噪音。而且，執(zhí)行這種測定所需的時間較長， 一般需要 超過一小時。設(shè)計小型多重測定器的各種方法已經(jīng)采用了微流體技術(shù)，流動槽道和反應(yīng)腔的流動橫截面一般小于0.02mm2。多種不受控的現(xiàn)象會影響這種系統(tǒng)中 的結(jié)果。在測定器盒的情況下，隨著液體遇到尖緣、空間斷續(xù)或者表面屬性 的變化諸如表面粗糙度或者不同的表面張力屬性而造成的液體溫度變化、大 氣壓力變化以及局部液壓變化都可以產(chǎn)生氣體微氣泡，我們已經(jīng)認(rèn)識到，但 是還沒有正確地識別或者考慮。其他方法，諸如那些采用毛細(xì)管或者滲透力以移動液體通過測定器的方 法，高度敏感于特定液體和所需通過材料的特性，并且需要定制研發(fā)窄的分 析物組。采用這種方法，需要與移動液體的分離槽道交叉，由此限制可在理 想幾何尺寸中獲得的數(shù)據(jù)量并且無法在量化結(jié)果中獲得理想的變異系數(shù)。其他方法同樣也存在復(fù)雜、高成本、需要專門操作者或者不適于在一次 性使用的盒中執(zhí)行的問題。總體地，敏感度、可重復(fù)性、性能、成本和將結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)化測定進(jìn)行比 較的能力之間所存在的此消彼長的作用會影響到測量小型多重測定器中的 分析物濃度的能力。生物學(xué)測定的研發(fā)人員已經(jīng)做出各種努力以消除與傳統(tǒng)測定技術(shù)相關(guān) 的一些約束。 一項實例是通過電子測量讀取一測定器。人們一直在努力研制 能夠釆用這種方式測量血液或者其他生物液體中化學(xué)種物的存在或濃度的 化學(xué)傳感器。這種方法的缺點之一在于無法實現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)ELISA結(jié)果的直接 比較。其他缺陷在于需要精確控制的液體容積，并且難于同時在多重分析物 上執(zhí)行測定。此外，存在必須與測定器盒進(jìn)行電性連接的缺陷；隨著時間的 過去，電性端子會出現(xiàn)不精確度或者需要維修。這種類型的設(shè)計也會受到上述未控制現(xiàn)象的影響，本發(fā)明的各個方面為此提供了解決方案。鑒于現(xiàn)有方法的限制和缺陷，明顯需要改善的方法以解決使用固態(tài)表面上陣列的小型化定量測定的問題，二者都相對于釆用配體受體-配體系統(tǒng)的測定，非常普遍地，尤其地相對于免疫測定，尤其是用于體液諸如血液中的蛋白質(zhì)的免疫測定。專門需要可使用熒光檢測來分析的小型化測定器，并且可比較于標(biāo)準(zhǔn)ELISA結(jié)果。尤其需要敏感的、精確的多重測定從而同時評價表示下述內(nèi)容 的多種標(biāo)志物疾病、藥物的有效性、藥物的毒性反應(yīng)、或者主體是否適用 于藥物或藥物研究。尤其需要用于蛋白質(zhì)生物學(xué)標(biāo)記的非常穩(wěn)定的測定技術(shù)(或者"平臺")。 需要一種能夠得到高度可信結(jié)果以及低變異系數(shù)的測定技術(shù)，該測定技術(shù)不 受干擾，并且能夠非常富余地執(zhí)行其功能，可用于廣泛范圍的分析物、稀釋 程度和啟動條件下。理想情況下，這種技術(shù)尤其要敏感，具有明顯的通過量， 能夠同時執(zhí)行多重測定并且采用易于使用的設(shè)備。同樣，這種技術(shù)也易于實 現(xiàn)具體測定的簡單設(shè)計并且需要較少的樣本或試劑以及很少地處理樣本。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種測定盒，包括承載配體受體的間隔 區(qū)域的陣列的捕獲表面，以及液體通過系統(tǒng)，該液體通過系統(tǒng)構(gòu)造成導(dǎo)引具 有小于大約l優(yōu)選在大約1 x 10"與5 x 10-3之間的雷諾數(shù)的測定支持液體緩 慢地流過所述陣列，該液體包括含有配體的液體，該盒包括氣體氣泡移除系 統(tǒng)，液體暴露至該氣體氣泡移除系統(tǒng)，該氣體氣泡移除系統(tǒng)用以在液體暴露 至所述陣列之前將氣體微氣泡從液體中移除。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如上所述的該測定盒還包括傳熱表面，液體流 暴露至該傳熱表面以在液體暴露至氣體氣泡移除系統(tǒng)之前加熱該液體，由暴露至該陣列之前被移除。例如，該測定盒，用以從外部裝置(例如，構(gòu)造 成操作該盒的裝置)的加熱器接收熱量，該盒用以使得熱量流過盒的實體至 傳熱表面，并由此至液體。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，采用上述任一種結(jié)構(gòu)的測定盒還包括用于存放 測定中使用的試劑的部分，該盒用以實現(xiàn)液體與試劑的結(jié)合以產(chǎn)生測定支持液體，并且分別使得測定支持液體流過液體通過系統(tǒng)或者在暴露至傳熱表面 的情況下流過液體通過系統(tǒng)，該盒用以在測定支持液體到達(dá)陣列之前使得液 體暴露至氣體氣泡移除系統(tǒng)，由此，先前在液體中產(chǎn)生的氣體微氣泡在測定 支持液體被導(dǎo)引通過陣列之前得以移除。優(yōu)選地，該盒分離地存放液體和干 燥試劑，它們可結(jié)合以使溶解(或者液化)該試劑?？蛇x擇地，該盒可以可 由存放的緩沖液體稀釋的濃縮形式存放液體試劑。已經(jīng)認(rèn)識到，結(jié)合在這種盒中的氣泡移除系統(tǒng)位于捕獲表面之前，使得 流過捕獲表面上的液體除去有害氣體微氣泡，否則這些氣泡會粘合至以及有 效地遮蔽配體受體區(qū)域無法接觸液體中的分析物或試劑。尤其地，已經(jīng)認(rèn)識 到，有害的氣體微氣泡可能僅僅通過使液體上升至測定溫度的操作而出現(xiàn)在 液體中，這是由于隨著液體溫度的上升，液體中溶解氣體的溶解度降低。同 樣地，已經(jīng)認(rèn)識到，該盒中的試劑結(jié)合操作或者其他活動會產(chǎn)生氣體微氣泡， 阻礙包含分析物的液體與捕獲區(qū)域的相互作用。該盒上的氣體氣泡移除系統(tǒng)因此會最大程度地減小在盒中液體上執(zhí)行 的關(guān)鍵步驟的氣泡產(chǎn)生作用的后果，以及隨著盒中液體遇到微型尖邊緣、不 連續(xù)空間或者表面屬性的變化諸如表面堅硬度或者盒中液體系統(tǒng)的不同表 面張力屬性而出現(xiàn)的諸如氣壓變化和局部液體壓力變化的未受控現(xiàn)象的后 果。由液體排放泵和盒的排放閥的致動產(chǎn)生的氣體微氣泡可在液體到達(dá)反應(yīng) 腔捕獲表面之前被移除，因此，可采用簡單設(shè)計的機械部件。用于從盒裝置中的液體移除氣體氣泡的系統(tǒng)可避免分析物試劑的變性 以及防止微氣泡干擾所進(jìn)行的結(jié)合?？刹捎酶鞣N氣體氣泡移除系統(tǒng)。作為本發(fā)明的另一方面，但是通過基于 浮力的原理設(shè)置被動氣體氣泡移除系統(tǒng)可帶來優(yōu)勢。這種系統(tǒng)可通過在執(zhí)行 測定期間使得該盒定向為與水平方向成預(yù)定角度而在盒的設(shè)計中成為可能。 浮力促使氣體氣泡離開盒中的液體并且進(jìn)入適當(dāng)尺寸的捕獲腔。該被動過程 因此能夠在液體在該裝置中傳送期間分離并且捕獲存在于盒裝置上的固定 容積的一種或許多液體中的有害氣體氣泡。氣體氣泡可從處于極低雷諾數(shù)(N&)諸如小于大約1的N&的層流中抽出。氣泡溢出區(qū)域中的選定持續(xù)時 間例如在大約1與5秒之間可確保有害氣泡的移除。這種裝置可用于執(zhí)行生 物測定，諸如夾層免疫測定，并且CV低，優(yōu)選為CV小于100/0。在本發(fā)明這些方面的情況下，可認(rèn)識到，雷諾數(shù)NRe小于大約l優(yōu)選處于大約1 x IO"與5x 10-3之間的緩慢液體流能夠使得流速和反應(yīng)腔尺寸在合 理的變異內(nèi)進(jìn)行變化，并且可廣泛地選擇液體和分析物，不會對測定的變異 系數(shù)和敏感度造成什么影響。在這種低雷諾數(shù)下，擴散是主要機制，通過擴 散將液體中分析物的均勻分布保持在配體受體的附近，因此，捕獲表面上最 小的局部流速變化僅僅是其次的影響。從氣泡移除系統(tǒng)的窄槽道過渡為反應(yīng) 腔中的寬流例如流動寬度為0.5或lcm能夠使得液體在承載許多套不同配體 受體點陣列的捕獲表面上以片狀低雷諾數(shù)流動。每套可包含至少3個優(yōu)選為 IO個的配體受體的復(fù)制點，這些點優(yōu)選布置成橫向于流動方向?qū)虻呐?。這 使得將在數(shù)據(jù)上執(zhí)行的操作能夠改善相對于每套點的測定值的敏感度和變 異系數(shù)。本發(fā)明的其他方面包括采用前述任一種結(jié)構(gòu)的盒執(zhí)行測定的方法。 本發(fā)明的另一方面是一種執(zhí)行測定的盒，該盒包括承載直徑在大約50 微米與500微米之間的配體受體的點的陣列的固態(tài)表面，各點之間的間隔至 少為大約等于各點的直徑，該陣列的寬度大于大約0.5cm，承載該陣列的固 態(tài)表面用以作為寬度超過該陣列的寬度的流動通道的一側(cè)，在承載所述陣列 的表面與相對的平行的限制流動表面之間的間隙的尺寸在大約80與300微 米之間，泵送和通過系統(tǒng)構(gòu)造成形成包含相關(guān)配體的液體樣本和顯現(xiàn)液體以 小于大約1的雷諾數(shù)通過流動通道的寬度的連續(xù)流，或者能夠?qū)⒖蓹z測標(biāo)簽 粘合至已經(jīng)粘合有相關(guān)配體的點的連續(xù)液體，該盒構(gòu)造成能夠讀取該陣列的 可檢測標(biāo)簽。優(yōu)選地，該間隙位于大約100與200微米之間，該泵送和通過 系統(tǒng)構(gòu)造成提供大約1 x IO"與5 x 10-3之間的雷諾數(shù)的流體，例如該盒構(gòu)造 成具有100微米的間隙，配體受體的點為大約150微米直徑，該盒構(gòu)造成以 大約2.7 x l(T2的雷諾數(shù)流過該陣列。本發(fā)明的另 一 方面是 一 種采用固態(tài)表面上的點型陣列執(zhí)行測定的方法， 包括下述步驟(a)將直徑在大約50微米與500微米之間的配體受體的點 的陣列設(shè)置在固態(tài)表面上，各點之間的間隔至少大約等于各點的直徑，該陣 列的寬度大于大約0.5cm; (b)布置承載該陣列的固態(tài)表面，作為寬度超過 該陣列的寬度的流動通道的一側(cè)，在承載該陣列的表面與相對的平行的限制 流動表面之間的間隙的尺寸在大約80與300孩i米之間；(c)形成包含相關(guān) 配體的液體樣本和顯現(xiàn)液體以小于大約1的雷諾數(shù)通過流動通道的寬度的連 續(xù)流，或者能夠?qū)⒖蓹z測標(biāo)簽粘合至已經(jīng)粘合有相關(guān)配體的點的連續(xù)液體；以及(d)讀取該陣列的可檢測標(biāo)簽。優(yōu)選地，該間隙處于大約100與200 微米之間，流過陣列的該流體具有大約1 x io"與5 x 10-3之間的雷諾數(shù)，例 如該間隙為100微米，點為大約150微米直徑，雷諾數(shù)大約為2.7x lO-2。優(yōu)時還有下述特征的一個或多個存放在盒中、待與液體結(jié)合的試劑為包含可檢測標(biāo)簽的物質(zhì)或者配體。 試劑以干態(tài)存放在盒的腔中，試劑暴露至空氣，該盒用以在進(jìn)行結(jié)合操作時將液體？ 1入腔中，盒的氣體氣泡移除系統(tǒng)有效地移除由結(jié)合操作產(chǎn)生的空氣的微氣泡。將使試劑和液體結(jié)合的盒的腔具有彈性可伸展壁部，適于響應(yīng)于排入該 腔中的液體進(jìn)行彈性伸展，以及當(dāng)液體流出該腔時彈性收縮。該測定盒還包括至少一個液體存放腔，該液體存放腔與排放泵關(guān)聯(lián)，該 排放泵用以從存放腔中以連續(xù)流動的方式排出液體，使其分別流過液體通過 系統(tǒng)或者在暴露至傳熱表面的情況下流過液體通過系統(tǒng)，該盒用以在液體到 達(dá)所述陣列之前使液體暴露至氣體氣泡移除系統(tǒng)，由此，先前在液體中產(chǎn)生 的氣體微氣泡在液體以連續(xù)流動的方式導(dǎo)向通過該陣列之前得以移除。該測定盒包括該排放泵，包括形成液體存放腔壁部的彈性隔膜，該隔膜 可由外部連續(xù)可移動致動器才喿作以形成連續(xù)的流。該測定盒包括至少一個與排放泵關(guān)聯(lián)的液體存放腔，該排放泵構(gòu)造成以 連續(xù)的流使液體從存放腔排出，該液體通過系統(tǒng)的出口位于液體存放腔的暴露至腔中空氣的上部，該盒和泵例如彈性隔膜用以將空氣^v該腔中排出，隨后促使液體經(jīng)由氣體氣泡移除系統(tǒng)以連續(xù)流動的方式通過液體通過系統(tǒng)以 及通過所述陣列。該測定盒具有液體存放腔，該液體存放腔用以包含用于測定的液體的密 封袋腔，該腔與用于刺穿該袋腔以釋放液體的裝置關(guān)聯(lián)。該測定盒具有液體存放腔，用以接納和存放/人外部？ 1入該盒中的液體，所述陣列之前由所述氣體氣泡移除系統(tǒng)移除。該測定盒具有液體存放腔，用以經(jīng)由穿過隔板伸出的噴針或者吸管接收 來自于外部的液體，該隔板包括具有刺穿通道的彈性體質(zhì)量，該彈性體質(zhì)量在實質(zhì)壓縮下相對于刺穿通道安裝，該壓縮有效地保持刺穿通道閉合，但是 使得塑性液體供給噴針或者吸管穿過刺穿通道插入和移除。該測定盒還包括至少一個廢液腔，在流體以連續(xù)流由排出泵泵送、暴露 至氣體氣泡移除系統(tǒng)并且導(dǎo)引通過所述陣列之后，液體流動至該廢液腔，由 此，液體在整個測定中容納在所述盒中。該測定盒用以使得在執(zhí)行測定期間，捕獲表面和捕獲表面上的流體流具 有向上的程度，該廢液腔位于所述盒中以接收已經(jīng)通過所述捕獲表面的液體 的重力流。該測定盒大體為平面并且構(gòu)造成在執(zhí)行測定期間與水平方向成一實質(zhì) 角度，從而將捕獲表面設(shè)置成沿液體流向上端的方向向上延伸，并且設(shè)置廢 液出口 ，以使重力流從捕獲表面的上端流向廢液腔。該測定盒具有液體通過系統(tǒng)，該液體通過系統(tǒng)包括至少一個可致動閥， 在液體暴露至氣體氣泡移除系統(tǒng)之前液體流過該閥，由此，由液體流過該閥 而在該液體中產(chǎn)生的氣體微氣泡在液體導(dǎo)引流過所述陣列之前被移除。該測定盒具有閥，該閥包括液體流過的閥座，該閥座限定入口和出口通 道，彈性隔膜延伸過該閥座并且可移位以接合該閥座從而切斷流體。該測定盒具有止動閥，其后為表面張力沖脹閥，該沖脹閥能夠在閥關(guān)閉 時阻斷通過該止動閥泄漏的流動液體，但是在流體壓力下，能夠傳送液體以 流過所述陣列。該測定盒具有流體通過系統(tǒng)，該流體通過系統(tǒng)用以在液體暴露至氣體氣泡移除系統(tǒng)之后使得小于大約1優(yōu)選為1 x 10"與5 x 10'3之間的雷諾數(shù)的液 體多于一次地緩慢流過所述陣列。該測定盒用以執(zhí)行夾層測定，其中測定的液體流暴露至氣泡移除系統(tǒng)， 該盒包括用于液體樣本和在夾層測定中采用的所有物質(zhì)的存放部分，該盒具 有至少一個廢液腔，該盒用以在執(zhí)行夾層測定的整個過程中包含所有液體。該測定盒具有捕獲表面，該捕獲表面采用延伸的寬度并且承載二維陣列 的配體受體區(qū)域，該區(qū)域包括特征尺寸在大約50nm與500jam之間的點， 液體通過系統(tǒng)包括在捕獲表面之前的過渡部分，其將連續(xù)緩慢液體流分散至 對應(yīng)于捕獲表面寬度的寬度。該測定盒具有暴露至緩慢液體流的捕獲表面，在流動方向上和橫向于流 動方向的方向上具有至少大約0.5cm的尺寸。該測定盒在捕獲表面之前具有流動過渡部分，在所迷流動過渡部分之前的流體的橫截面面積為大約0.25mn^或更少，在捕獲表面上的緩慢流體的橫 截面面積為至少0.75mm2.該測定盒承載至少3個復(fù)制區(qū)域，在該區(qū)域中，多個配體受體的每個布 置成橫向于液體在捕獲表面上的流動方向，優(yōu)選地，捕荻表面上的陣列在與給定配體受體的區(qū)域鄰近的區(qū)域中包括受體所特異的已知數(shù)量的配體的參 考區(qū)域。該測定盒的氣泡移除系統(tǒng)優(yōu)選包括液體所暴露的至少 一個浮力腔。該測定盒大體為平面的并且構(gòu)造成在執(zhí)行測定期間與水平方向成一 實質(zhì)角度，從而將移除氣體氣泡的浮力腔設(shè)置在被導(dǎo)向至捕獲表面的液體所流經(jīng)的排出口上方。該測定盒構(gòu)造成與水平方向所成的實質(zhì)角度將捕獲表面定位在流體過 渡通道上方，該通道接收來自于浮力腔的液體并且將液體流擴散至與捕獲表 面的寬度對應(yīng)的寬度，該過渡通道構(gòu)造成以連續(xù)向上的流動導(dǎo)51液體通過捕 獲表面。在一項優(yōu)選方式中，該測定盒構(gòu)造成使得與水平方向成的實質(zhì)角度 設(shè)置時，定位廢液出口以接收跟隨捕獲表面上重力作用下流向該盒中的廢液 腔的流動的液體。該測定盒包括具有出口通道的液體存放腔，該盒構(gòu)造成與水平方向成實 質(zhì)角度時，將存放腔定位在捕獲表面下方，該存放腔與外部可致動的排放泵 關(guān)聯(lián)，該排放泵有效地促使存放腔中的液體以連續(xù)流動的方式通過浮力腔并 且向上經(jīng)過捕獲表面到達(dá)廢液出口 。該測定盒在操作取向中包括具有上部和下部的浮力腔，液體入口和液體 出口 ，液體入口和出口二者以流動對齊的關(guān)系位于下部附近。該測定盒具有浮力腔并且構(gòu)造成通過存放在盒中的液體初始填充浮力 腔，并且^f吏得盒的多個液體順序地、以在浮力腔入口和出口之間層流流動的 方式流過如此填充的腔。該測定盒構(gòu)造成在大約1至5秒的時間段內(nèi)使每次增加的液體流暴露至 浮力腔。該測定盒具有浮力腔，該浮力腔包括模制在塑性體表面中的凹陷和模制 在塑性體表面中用于將液體引導(dǎo)進(jìn)入和離開該凹陷的槽道，粘合片覆蓋該模 制凹陷和槽道并且粘合至模制體中界定該凹陷和槽道的表面的部分。氣泡移除系統(tǒng)包括流體所暴露的至少兩個連續(xù)的氣泡捕獲區(qū)域。優(yōu)選 地，氣泡捕獲區(qū)域用以在浮力作用下使得氣泡上升。在優(yōu)選形式中，該浮力 腔構(gòu)造成使液體從入口沿著能夠使氣泡在浮力作用下上升以進(jìn)行捕獲的路 徑流動至出口 ，沿著該液體路徑和在該液體路徑上方間隔至少一個分隔壁， 從而限定暴露至該路徑的上游和下游氣泡捕獲區(qū)域，使得入口處的液體流中 的大氣泡例如在液體初始填充浮力腔期間趨于被捕獲在上游捕獲區(qū)域中，由 此使下游捕獲區(qū)域接收液體流。在一項優(yōu)選形式中，該分隔壁在向上區(qū)域中 終止，在該向上區(qū)域上方，進(jìn)入下游區(qū)域的液體填充位于堵塞在上游區(qū)域下 部中的任何氣泡上方的上游區(qū)域。在一項優(yōu)選形式中，浮力腔包括模制在塑 性體中的凹陷，模制的直立肋部限定分隔壁，粘合片覆蓋該模制凹陷并且粘 合至模制體中界定該凹陷的表面部分并且粘合至模制肋部的外邊緣。本發(fā)明的另 一方面是用于測定盒的模制體，該模制體限定至少一個模制 容器，該容器的深度適于容納測定液體和模制表面壁，該模制容器在表面?zhèn)?平面處敞開，該模制表面壁具有大體與表面?zhèn)绕矫鎸R的外表面，該表面壁至少一個模制槽道，該表面壁的厚度基本上小于該容器的深度并且在從該模 制體的背側(cè)敞開的加熱器腔處具有背表面，該加熱器腔用以可拆卸地容納配 合構(gòu)造的外部加熱器，從而以面對面的傳熱接觸接合表面壁的背表面的部 分，從而由通過模制表面壁的厚度的熱傳導(dǎo)來加熱在該模制槽道中流動的液 體。這一方面的優(yōu)選實施例具有下述特征的一個或多個。芯片容納開口限定在表面壁中以容納和定位測定芯片，使得芯片限定表 面壁的模制槽道導(dǎo)引液體所進(jìn)入的反應(yīng)腔，模制體中的加熱器腔在芯片容納 開口下方延伸以使芯片暴露，從而與外部加熱器形成面對面?zhèn)鳠峤佑|，由此 由通過測定芯片厚度的熱傳導(dǎo)加熱反應(yīng)腔中的液體。優(yōu)選地，芯片背側(cè)的一 部分暴露至溫度傳感器來控制加熱器的激活。容器為分析物接納容器，布置成排入位于布置成接收加熱器的熱量的表 面壁的部分中的換熱輪廓的模制槽道，優(yōu)選為盤旋輪廓。至少 一個液化腔的 一側(cè);漠制為表面壁的 一部分中的凹陷，液體槽道導(dǎo)？ 1 液體通過該表面壁，表面壁的這一部分具有暴露為與外部加熱器接合的背表 面，以進(jìn)行面對面?zhèn)鳠峤佑|，從而由通過模制表面壁的厚度的熱傳導(dǎo)加熱液化腔中的液體。氣泡移除裝置的 一側(cè)模制為液體槽道將液體導(dǎo)引所通過的表面壁的一 部分中的凹陷，表面壁的這一部分具有暴露為與外部加熱器接合的背表面， 以面對面?zhèn)鳠峤佑|，從而由通過模制表面壁的厚度的熱傳導(dǎo)加熱起泡移除裝 置中的液體，優(yōu)選地，該氣泡移除裝置采用液體填充氣泡捕獲器。測定盒包括模制體以及固緊在容器和模制體表面壁上的蓋組件，該蓋組 件包括覆蓋在該容器上的彈性隔膜部分，該隔膜部分適于被偏移從而使液體 通過模制槽道從容器中排出，優(yōu)選地，表面壁的一部分采用閥座的形式模制， 該蓋組件包括適于偏移以接合閥座從而使流動停止的隔膜部分。恒定深度的周向壁限定邊界。該模制體的表面壁的背表面為平面，優(yōu)選地平行于該盒的表面?zhèn)群捅硞?cè) 平面，并且布置成與加熱器的平面熱輸送表面接合。優(yōu)選地，該加熱器包括 安裝在彈性平面墊上的柔性片狀耐熱加熱器，該彈性平面墊承載在剛性平面 板上，該剛性平面板以浮動的方式安裝，能夠使模制體和加熱器的對應(yīng)平面 表面自調(diào)整為面對面的傳熱接觸。本發(fā)明的另 一方面為用于測定盒的模制體，該模制體包括至少 一個模制 容器，該容器的深度適于容納測定液體和模制表面壁，該模制容器在表面?zhèn)?平面處敞開，模制表面壁具有大體與表面?zhèn)绕矫鎸R的外表面，該表面壁的少一個模制槽道，該表面壁的前表面是平面的并且粘合至粘合片的粘合側(cè)， 粘合片的至少一部分覆蓋在該表面壁中的槽道上，使該槽道的相應(yīng)側(cè)閉合。 在優(yōu)選形式中，粘合片在其相對導(dǎo)向側(cè)上承載粘合劑，該粘合片具有至少一 個對應(yīng)于液體容器或者閥座的窗口，粘合片的一個粘合側(cè)粘合至表面壁，相 對導(dǎo)向的粘合側(cè)粘合至彈性隔膜片，該彈性隔膜片的覆蓋在窗口上的一部分 在模制體中的相應(yīng)特征處限定可偏移泵隔膜或閥隔膜。在優(yōu)選形式中，包括在其相對導(dǎo)向側(cè)上承載粘合劑的第二粘合片，第二粘合片的一個粘合側(cè)粘合 至隔膜片的外側(cè)，相對導(dǎo)向的粘合側(cè)粘合至相對剛性的蓋部件。在優(yōu)選情況 下，在覆蓋泵容器的第二粘合片中存在窗口，覆蓋泵容器處的隔膜的蓋的斷 開部分構(gòu)造成從該蓋斷開從而作為泵活塞頭，用于響應(yīng)于外部施加的致動力 偏移該隔膜的相應(yīng)部分。優(yōu)選地，該蓋的斷開部分粘合至隔膜片的對應(yīng)外表面部分。該測定盒構(gòu)造成以產(chǎn)生與受體和配體的復(fù)合物相關(guān)聯(lián)的發(fā)光標(biāo)簽的規(guī) 程使用，該盒具有用以讀取從該標(biāo)簽發(fā)出的光的窗口，優(yōu)選地，該捕獲表面 包括小于1微米厚度的硝酸纖維素層。該測定盒構(gòu)造成用于光學(xué)讀取的一次性使用的夾層測定盒，該盒可由外 部設(shè)備操作，并且具有液體存放腔和關(guān)聯(lián)的排放泵，用于產(chǎn)生包含分析物配 體的液體樣本的連續(xù)流動，至少第二液體存放腔和關(guān)聯(lián)的排放泵，用于產(chǎn)生 完成該測定所需的測定支持液體的流動，流通反應(yīng)腔，其中設(shè)置有具有延伸 寬度的捕獲表面，至少一個廢液腔，用于接收來自于反應(yīng)腔的廢液，該液體 通過系統(tǒng)包括將液體流散布至捕獲表面的寬度的流動過渡部分，該捕獲表面 承栽包括配體受體的間隔的復(fù)制區(qū)域的二維陣列，該捕荻表面用以進(jìn)行光學(xué) 讀取，該液體通過系統(tǒng)包括用于將樣本和測定支持液體在捕獲表面上導(dǎo)引流 過反應(yīng)腔的流動網(wǎng)絡(luò)，排氣裝置，用于由通過該系統(tǒng)的液體排出的空氣，以 及換熱表面，布置成接收熱量以使液體在進(jìn)入氣泡移除系統(tǒng)之前升溫至大約 理想的測定溫度并且將反應(yīng)腔保持在測定溫度，該存放腔的液體排放泵，該 流動網(wǎng)絡(luò)包括關(guān)聯(lián)的氣體氣泡移除系統(tǒng)和過渡部分，該反應(yīng)腔構(gòu)造成使捕獲 表面上的液體序列產(chǎn)生具有小于大約1的雷諾數(shù)的相對寬的流動，由此至廢 液腔。該測定盒構(gòu)造成一次性使用的夾層測定盒，液體所暴露的傳熱表面與該 盒的外表面形成傳熱關(guān)系，該盒的外表面適于與外部設(shè)備的加熱器部件形成 受熱關(guān)系。該測定盒具有氣泡移除系統(tǒng)，在操作取向上，該氣泡移除系統(tǒng)包括適于 容納液體的向上延伸的浮力腔，該浮力腔具有上部、液體入口和液體出口， 該液體出口的位置低于浮力腔的上部，適于浸入浮力腔的液體中，從浮力腔 的上部具有排氣通道。這一特征的兩項實施例目前是優(yōu)選的。在一項實施例 中，該浮力腔連通于與該盒的廢液腔關(guān)聯(lián)的通氣口，直到浮力腔接收液體， 第一表面張力沖脹閥關(guān)聯(lián)于從浮力腔的液體出口引出的通道，該第一沖脹閥 用以有效地防止液體流過浮力腔，直到該腔填充有液體，排氣通道包括位于 浮力腔上部區(qū)域中的多氣孔但是阻斷液體的元件，允許空氣從該腔中排出但 是阻斷流體的通過。在另一實施例中浮力腔連通于與該盒的廢液腔關(guān)聯(lián)的 通氣口，直到浮力腔初始填充液體，第一表面張力沖脹閥與從浮力腔的液體出口引出的通道關(guān)聯(lián)，第二表面張力沖脹閥連通于與排氣通道關(guān)聯(lián)的浮力腔 的上部，第一沖脹閥用以有效地防止液體流過浮力腔，直到該腔填充液體， 第二沖脹閥用以有效地在浮力腔填充液體之后防止液體從浮力腔的上部流 下。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，測定盒尤其結(jié)合用于受體配體的捕獲表面，用于以小于大約l優(yōu)選為1 x IO"與5 x 10-3之間的雷諾數(shù)使液體流動的液體通過系統(tǒng)，具有溫度控制區(qū)域，該區(qū)域構(gòu)造成使得與該測定關(guān)聯(lián)的所有液體達(dá) 到大概測定溫度，具有氣體氣泡移除系統(tǒng)在液體所暴露的溫度控制區(qū)域之 后，然后液體到達(dá)捕獲表面，該氣體氣泡移除系統(tǒng)用以從液體中移除氣體微 氣泡以提高液體中配體的捕獲，并且包括適于容納液體的向上延伸的浮力腔 并且具有上部、液體入口和液體出口 ，該液體出口的位置低于浮力腔的上部， 適于浸入浮力腔的液體中，在浮力腔的上部具有排氣通道。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在該具有浮力腔的測定盒的實施例中，該液體 通過系統(tǒng)構(gòu)造成采用第一存放容積的液體初始地填充浮力腔，使得連接為使 另 一液體流動通過浮力腔的其他流動通道在填充浮力腔期間被隔離并且保 持為空，該浮力腔的尺寸適于當(dāng)液體被促使通過所述其他流動通道至浮力腔 時接收和容納由所述空通道排出的空氣，而不將浮力腔的液體出口暴露至填 充浮力腔的上部的空氣。在本發(fā)明各個方面的實施例中，該測定盒包括長度為大約8cm或者更 少、寬度為大約5cm或者更少的矩形形狀的大體平面模制體，構(gòu)造成在使用 時設(shè)置成縱向軸線與水平方向成一實質(zhì)角度的導(dǎo)向；在該取向上，該模制體 的基本下半部分以并排的方式限定用于緩沖液體袋腔的存放腔、用于以干燥 的方式存放在其中的檢測配體的腔以及用于以干燥的方式存放在其中的熒 光標(biāo)簽試劑的腔；包含鄰近該模制體的相對縱向端定位的捕獲表面的反應(yīng) 腔，至少一個存放腔側(cè)向于反應(yīng)腔的一側(cè)設(shè)置，定位成接納來自于該反應(yīng)腔 的廢液的重力流；以及溫度控制區(qū)域，布置成在液體進(jìn)入氣體氣泡移除系統(tǒng) 之前力口熱液體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種執(zhí)行測定的方法，包括設(shè)置前述任一構(gòu)造 的測定盒和適于控制該測定的外部設(shè)備，將樣本引入該盒的樣本腔，根據(jù)預(yù) 定的測定規(guī)程，在外部設(shè)備的控制下執(zhí)行該測定，包括在選定的持續(xù)時間內(nèi) 使樣本和支持液體以小于大約l優(yōu)選處于大約1 x IO"與5x 10-3之間的雷諾凄史連續(xù)地流過捕獲表面，并且讀取該盒的捕獲表面。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面， 一種執(zhí)行夾層測定的方法包括設(shè)置從前述類型 中的任何一個選出的用于夾層測定的測定盒，以及適于控制該測定的外部設(shè) 備，其中，該捕獲表面承載特異于分析物分子的配體的配體受體的復(fù)制區(qū)域 陣列，將包括分析物的液體樣本引入樣本腔，并且根據(jù)適于光學(xué)讀取的預(yù)定 夾層測定協(xié)議，在該外部設(shè)備的控制下，以小于大約1優(yōu)選處于大約1 x 10" 與5 x l(T3之間的雷諾數(shù)使得流體連續(xù)地順序地在預(yù)定流速下在預(yù)定的時間 內(nèi)流過該樣本的反應(yīng)腔，并且以適當(dāng)?shù)拇螖?shù)使測定支持液體連續(xù)地流過，并 且光學(xué)讀取該盒的捕獲表面。在一些情況下，該捕獲表面承栽以特異于分析 物分子的抗體或抗原形式的受體配體的復(fù)制沉積，該樣本包含分析物分子。本發(fā)明的另 一方面是一種只采用盒中容納的液體確定液體樣本中的至少一種分析物的濃度的方法，包括下述步驟(a)設(shè)置盒，該盒包括(i) 對于每種分析物，捕獲表面具有固定結(jié)合試劑，該試劑具有特異于分析物的 復(fù)制結(jié)合部分，該結(jié)合試劑在捕獲表面上分為一組至少三個空間上分離的位 置；以及(ii)液體顯現(xiàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠提供至少一種液體，通過粘合產(chǎn) 生信號的標(biāo)簽而顯現(xiàn)分析物和結(jié)合試劑的復(fù)合物，從而通過信號的強度量化 示出結(jié)合至每個部分的分析物的量；(b)將液體樣本插入該盒中的存放容 積；(c)由存放的樣本以受控率在捕獲表面上以預(yù)定的間隔產(chǎn)生液體樣本的 連續(xù)流動，從而實現(xiàn)將至少一種分析物結(jié)合至結(jié)合試劑的相應(yīng)部分；(d)通 過由存放在該盒上的液體顯現(xiàn)系統(tǒng)以預(yù)定的持續(xù)時間以受控率在捕獲表面 上產(chǎn)生液體的至少一個連續(xù)流動來將分析物和結(jié)合試劑的復(fù)合物顯現(xiàn)在各 部分，其足以將標(biāo)簽結(jié)合至各位置的該復(fù)合物，從而量化示出結(jié)合至每個位 置的分析物的量；(e)用存放在該盒上的液體，沖洗捕獲表面以移除能夠產(chǎn) 生假信號的未結(jié)合材料；(f)測量由捕獲表面上的標(biāo)簽產(chǎn)生的信號從而獲得 表示由分析物占據(jù)在每個位置處的結(jié)合部分的比例的值；以及(g)對相應(yīng) 于位置組的值進(jìn)行操作，從而確定液體樣本中的分析物的濃度值。 該方法的優(yōu)選實施例具有 一個或多個下述特征對該方法中每次增加的液體流進(jìn)行加熱，并且在流過捕獲表面之前在大 約1至5秒之間的時間段內(nèi)暴露至氣泡移除區(qū)域。用于該方法的結(jié)合試劑的位置的每個集合包括至少5個位置，在數(shù)值集 合上執(zhí)行的操作包括舍棄至少一個最高值和至少一個最低值并且采用中間值確定平均值。在該方法中釆用的顯現(xiàn)系統(tǒng)包括能夠基于在所述位置結(jié)合的分析物的 量而結(jié)合在每個位置的檢測試劑，以及能夠結(jié)合至檢測試劑的信號產(chǎn)生標(biāo)控流。在許多情況下，優(yōu)選地，結(jié)合試劑為抗原或抗體，分析物分別為抗體 或抗原。該方法采用焚光標(biāo)簽并且通過激發(fā)該標(biāo)簽和測量所得的熒光執(zhí)行測量。 該方法通過所述結(jié)合試劑的至少三個位置以跨過用于連續(xù)流過捕獲表 面的流動路徑的寬度的排進(jìn)行分布而執(zhí)行。在優(yōu)選情況下，該方法包括使用 承載預(yù)定濃度的分析物的執(zhí)行校準(zhǔn)的沉積的至少 一排位置，對這些位置進(jìn)行 顯現(xiàn)、測量并且采用這些位置以將信號關(guān)聯(lián)于濃度并且判定該系統(tǒng)已經(jīng)正確 地執(zhí)行。在優(yōu)選情況下，存在校準(zhǔn)位置，這些校準(zhǔn)位置具有不同已知濃度的 分析物沉積。該方法在流過捕獲表面的流體為大約1或更低的雷諾數(shù),優(yōu)選為1 x 10"與5 x 10-3之間的情況下執(zhí)行。該方法用于篩選血漿庫，其數(shù)量僅僅是有限的。該方法可減小每次測定 所需的樣本容積，增加血漿庫的用途和價值。本發(fā)明的其他方面涉及盒特征的其他組合和它們的使用方法。 根據(jù)另一方面， 一種測定盒構(gòu)造成響應(yīng)于外部設(shè)備的控制執(zhí)行預(yù)定的多 流路測定，包括具有延伸寬度的捕獲表面的反應(yīng)腔，該捕獲表面承載配體 受體的間隔區(qū)域的二維陣列，該二維陣列包括多種配體受體的每個的至少三 個復(fù)制；用于液體樣本的存放腔，用于由該測定所需的至少一種物質(zhì)的存放 部分，以及至少一個廢液腔，該盒用以包括在執(zhí)行測定的過程中在測定中使 用的所有液體；換熱表面，布置成接收熱量以使液體在進(jìn)入反應(yīng)腔之前升溫流動網(wǎng)絡(luò)的液體通過系統(tǒng)，包括將液體流分散至對應(yīng)于捕獲表面寬度的寬度 的過渡部分，該盒適于在外部設(shè)備的控制下根據(jù)多流路測定規(guī)程將來自于存 放腔和存放部分的連續(xù)流持續(xù)導(dǎo)引過擴展寬度的捕獲表面到達(dá)廢液腔。在優(yōu) 選實施例中，該測定盒包括氣體氣泡移除系統(tǒng)，該盒構(gòu)造成使得液體在到達(dá) 陣列之前暴露至氣體氣泡移除系統(tǒng)，由此，在液體中由溫度變化產(chǎn)生的氣體 氣泡可在液體導(dǎo)引經(jīng)過該陣列之前被移除。具有這一方面特征的測定盒的實施例可具有上述一個或多個特征或者下述一個或多個特征該測定盒構(gòu)造成與在陣列上產(chǎn)生發(fā)光標(biāo)簽的規(guī)程共同使用，該發(fā)光標(biāo)簽 關(guān)聯(lián)于受體和配體的復(fù)合物，該盒具有窗，用以讀取由與捕獲表面上受體和 配體的復(fù)合物關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽發(fā)出的光。該測定盒具有包括至少 一個閥的流動網(wǎng)絡(luò)，該閥由通過外部設(shè)備施加的 致動運動操作從而改變流動網(wǎng)絡(luò)中的流動路徑。該測定盒具有流動網(wǎng)絡(luò)，該流動網(wǎng)絡(luò)包括至少一個檢測站，適于"l妄納檢 測光束并且使得該檢測光束通過流動通道并由此進(jìn)入檢測器，使得檢測器處 的光束由于在檢測站處流動通道中出現(xiàn)液體-空氣交界而以可檢測的方式改 變，所述改變的光束由外部設(shè)備在執(zhí)行測定期間用作控制信號。在該特征的 優(yōu)選實施例中，沖企測站包括鏡，構(gòu)造成在光束通過該通道之后反射該光束， 將該光束通過該通道返回至外部設(shè)備的^r測器，或者檢測站限定光束到達(dá)通 道的與該光束被接收的 一側(cè)相對的側(cè)部上的檢測器的路徑。該測定盒包含存放在可折裂袋腔中的測定支持液體，該流動網(wǎng)絡(luò)結(jié)合有第二結(jié)合腔，該流動網(wǎng)絡(luò)與可由外部設(shè)備操作的閥關(guān)聯(lián)，用于使連續(xù)的流體 持續(xù)地流過樣本的反應(yīng)腔，緩沖液體中的檢測抗體或抗原，緩沖液體中的標(biāo) 簽試劑，并且沖洗。在該特征的優(yōu)選實施例中，該測定盒構(gòu)造成經(jīng)由從存放 腔延伸的干燥沖洗通道通過流動網(wǎng)絡(luò)輸送沖洗液體，或者其構(gòu)造成經(jīng)由檢測 抗體或抗原流動通道輸送沖洗液體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)置一種測定盒，包括承載配體受體的間隔 區(qū)域的二維陣列的捕獲表面，至少一個液體存放腔，該液體存放腔與排放泵 關(guān)聯(lián)，該排放泵用以從存放腔中排出液體以流過液體通過系統(tǒng)以及流過該陣 列，通氣廢液腔，液體在導(dǎo)引流過捕獲表面之后被導(dǎo)引至該通氣廢液腔，該 盒用以使得在執(zhí)行測定期間，捕獲表面位于廢液腔上方，該廢液腔布置在盒 中乂人而接收已經(jīng)經(jīng)過捕獲表面的液體重力流。以該方面為特征的實施例可具 有一個或多個上述特征或者下述特征該測定盒構(gòu)造成在測定位置相對于停止位置成一角度，其中通氣結(jié)構(gòu)包 括與廢液腔連通的通氣口，該通氣口包括可滲透空氣直到濕潤的材料，該材 料設(shè)置成當(dāng)盒處于測定位置時不會被廢液腔中的液體浸濕，當(dāng)盒在使用后處于停止位置時由廢液腔的液體浸濕。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種測定盒，包括承載配體受體的間隔區(qū) 域的二維陣列的捕獲表面，以及限定流動網(wǎng)絡(luò)的液體通過系統(tǒng)，該流動網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造成導(dǎo)引包含配體的液體流經(jīng)過該陣列，該測定盒的主體大體為平面的， 限定至少一個液體存放腔和至少一個與流動網(wǎng)絡(luò)的通道關(guān)聯(lián)的閥座，該盒具 有大體為片狀的與主體的第 一側(cè)配合的彈性部件，該片狀彈性部件具有覆蓋 液體存放腔的部分以限定響應(yīng)于外部設(shè)備的線性泵致動器使該腔中的液體 排出的排放隔膜，該片狀彈性部件具有覆蓋閥座的部分，以限定響應(yīng)于外部 設(shè)備的線性閥致動器的閥隔膜。以這一方面為特征的實施例可具有上述特征的一個或多個或者下述特征的一個或多個該測定盒限定樣本液體腔和緩沖液體腔，每個腔都與泵隔膜關(guān)聯(lián)，以及 用于與流動網(wǎng)絡(luò)的通道關(guān)聯(lián)的閥的至少兩個閥座，片狀彈性部件的部分限定 分別用于液體腔和閥的泵隔膜和閥隔膜。該測定盒包括包含將與液體結(jié)合的材料的結(jié)合腔，該片狀彈性部件具有 覆蓋該腔的部分，以限定一彈性隔膜，該彈性隔膜適于分別響應(yīng)于液體存放 腔的液體向前流入和向后流出該結(jié)合腔而進(jìn)行膨脹和恢復(fù)。相對剛性的模制 蓋可位于該隔膜上，該蓋具有面對該隔膜的模制腔，限定在結(jié)合操作期間用 于隔膜和液體的膨脹腔。該結(jié)合腔可與構(gòu)造成在產(chǎn)生壓力和產(chǎn)生吸力方向進(jìn) 行操作的排放泵關(guān)聯(lián)。該測定盒具有模制體，在一側(cè)上限定液體通過系統(tǒng)、閥座和液體存放腔 的容積，在其相對側(cè)上限定用于接收從外部設(shè)備的加熱器部件傳來的熱量的 傳熱表面。該測定盒具有相對剛性材料的蓋，位于該盒的主體的外部并且在該盒主 體的側(cè)部上延伸，該蓋的斷開部分覆蓋排放隔膜并且通過可斷開連接件連接 至該蓋的周圍部分，該蓋的斷開部分適于通過外部設(shè)備的線性致動器接合在 其外部上，使得該致動器的初始位移使可斷開連接件斷開從而形成斷開部分 的活塞表面，該致動器的持續(xù)移動使斷開部分和接合隔膜移動以排除隔膜下 方的液體進(jìn)入液體通過系統(tǒng)的 一部分。該測定盒具有觀察窗，覆蓋該觀察窗的蓋形成擋光件從而基本上限制光 暴露至捕獲表面上的點形陣列。該測定盒具有液體存放腔，用以接收和存放用于測定的液體密封袋腔， 并且從該隔膜伸出， 一凸起能夠刺穿該袋腔從而釋放液體以進(jìn)行泵送。該盒 的相對剛性的蓋的斷開部分可承載該凸起，施加至該蓋的斷開部分的外部致 動力可有效地分離該斷開部分，并且促使該凸起刺穿該袋腔。該凸起和彈性 隔膜可采用預(yù)定的方式形成單元，即該凸起延伸穿過該隔膜，并且在該隔膜 與斷開部分之間延伸的密封圍繞該凸起延伸。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)置一種測定盒，包括承栽配體受體的間隔 區(qū)域的陣列的捕獲表面，液體通過系統(tǒng)構(gòu)造成導(dǎo)引包含配體的液體流過該陣 列，至少一個液體存放腔，該液體存放腔與采用形成液體存放腔壁部的彈性 隔膜形式的排放泵關(guān)聯(lián)，該隔膜用以從存放腔中排出液體以流過液體通過系 統(tǒng)以及流過該陣列，該液體存放容積構(gòu)造成接收和存放用于測定的液體的密 封袋腔，并且突出超過該隔膜， 一凸起能夠刺穿該袋腔以釋放用于泵送和流 過該陣列的液體。以該方面為特征的實施例可具有上述特征的一個或多個或者下述特征 的一個或多個該測定盒具有以預(yù)定的方式形成單元的凸起和彈性隔膜，其中該凸起延 伸穿過該隔膜，并且在該隔膜與斷開部分之間延伸的密封圍繞該凸起延伸。在使用之前，該袋腔保持定位，與隔膜和凸起分離。該袋腔必須具有間 隔部件，構(gòu)造成將該袋腔與隔膜分隔開，同時在隔膜移動時使該袋腔可通向該隔膜。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)置一種測定盒，包括承載配體受體的間隔 區(qū)域的陣列的捕獲表面，液體通過系統(tǒng)構(gòu)造成導(dǎo)引包含配體的液體流過該陣 列，液體存放腔，該液體存放腔構(gòu)造成經(jīng)由穿過隔片的噴針或吸管接收來自 于外部的液體，該隔片包括具有刺穿通道的彈性質(zhì)量，該彈性質(zhì)量以相對于 刺穿通道的實質(zhì)壓力進(jìn)行安裝(例如，在壓力下橫向于該通道安裝，例如徑 向)，該壓縮有效地保持該刺穿通道關(guān)閉，但是使得塑性液體供給噴針或吸 管插入該刺穿通道以及從中移出。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，設(shè)置一種可由外部設(shè)備控制的測定盒并且包 括承載配體受體的間隔區(qū)域的陣列的捕獲表面，液體通過系統(tǒng)構(gòu)造成導(dǎo)引 包含配體的液體流過該陣列，該液體通過系統(tǒng)包括流動網(wǎng)絡(luò)，該流動網(wǎng)絡(luò)包 括至少 一個4企測站，適于接納檢測光束并且使得該^r測光束通過流動通道并由此進(jìn)入檢測器，使得檢測器處的光束由于在檢測站處流動通道中出現(xiàn)液體 -空氣交界而以可檢測的方式改變，所述改變的光束由外部設(shè)備在執(zhí)行測定 期間用作控制信號。該檢測站可包括鏡，構(gòu)造成在光束通過該通道之后反射 該光束，將該光束通過該通道返回至外部設(shè)備的檢測器，或者檢測站限定光 束到達(dá)通道的與該光束被接收的 一側(cè)相對的側(cè)部上的檢測器的路徑。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，測定盒包括承載配體受體的間隔區(qū)域的陣列 的捕獲表面，液體通過系統(tǒng)構(gòu)造成導(dǎo)引包含配體的液體流過該陣列，液體存 放腔布置成經(jīng)由液體通過系統(tǒng)的一部分排放入包含待與液體結(jié)合的材料的 結(jié)合腔，該結(jié)合腔具有由彈性隔膜限定的壁部，適于分別響應(yīng)于液體向前流 入其存放腔和向后流出其存放腔而膨脹和恢復(fù)。待與液體結(jié)合的材料可以是 在使用前存放在該腔中的干燥的檢測抗體、抗原或者標(biāo)簽試劑。相對剛性的 模制蓋可覆蓋在該隔膜上，該蓋具有面對該隔膜的模制腔，限定用于該隔膜 和液體的膨脹腔。該腔可與構(gòu)造成以壓力產(chǎn)生和吸力產(chǎn)生方向操作的排放泵 關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明另一方面，設(shè)置一種測定控制設(shè)備，用于采用上述任何一種 測定盒執(zhí)行測定，該盒具有與液體存放腔關(guān)聯(lián)的至少一個可移動隔膜，從而 形成排放泵，該設(shè)備具有線性致動器，用以逐漸地在受控的時間段內(nèi)移動該 可移動隔膜,人而通過該液體通過系統(tǒng)并且在該盒的捕獲表面上產(chǎn)生液體的 定時連續(xù)流。該測定控制設(shè)備可具有下述特征的一個或多個。該測定控制設(shè)備具有多個與具有對應(yīng)數(shù)量的隔膜排放泵的測定盒使用 的具有類似結(jié)構(gòu)的線性致動器。該測定控制設(shè)備具有用于接合該盒的隔膜止動閥的一個或多個閥致動器。該測定控制設(shè)備具有盒接收站，用以將盒設(shè)定成相對于盒的停止位置與 水平方向成一實質(zhì)角度，從而在操作位置導(dǎo)引氣體氣泡移除腔并且設(shè)置廢液腔以/人捕獲表面通過重力流接收廢液。 該測定控制設(shè)備結(jié)合有光學(xué)讀取器。該測定控制設(shè)備結(jié)合有用于檢測盒的液體通道中液體空氣交界是否出 現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，測定系統(tǒng)包括盒和測定控制設(shè)備，該盒包括承載配體受體的間隔區(qū)域的陣列的捕獲表面，以及液體通過系統(tǒng)，該液體通過 系統(tǒng)用以導(dǎo)引雷諾數(shù)小于大約1的測定支持液體緩慢流過該陣列，該液體具 有包含配體的液體，該盒包括氣體氣泡移除系統(tǒng)，液體暴露至該氣體氣泡移 除系統(tǒng)，該氣體氣泡移除系統(tǒng)能夠在液體暴露至所述陣列之前將氣體微氣泡 從液體中移除，該測定盒的氣泡移除系統(tǒng)包括至少一個液體所暴露的浮力 腔，該測定控制設(shè)備具有盒接收站，用以將盒設(shè)定成相對于盒的停止位置與 水平方向成一實質(zhì)角度，從而將該盒的浮力腔導(dǎo)向在操作位置并且將廢液腔 設(shè)置成從捕獲表面通過重力流接收廢液。這一方面的實施例可具有用于測定控制設(shè)備和用于具有移除氣體氣泡 的浮力腔的盒的任何特征。上述發(fā)明的方面能夠穩(wěn)定地在小型格式中高靈敏度地并且高精度地實 現(xiàn)多重配體受體-配體測定，并且解決以低成本高可靠性的方式實施的問題。本發(fā)明的另一方面是總體改善在極低雷諾數(shù)(NRe)下執(zhí)行的微流體生物學(xué)測定。這種測定取決于分析物的擴散行為，因為擴散所進(jìn)行的分子移動 大于液體移動所實現(xiàn)的分子移動。擴散屬性(通過擴散進(jìn)行混合的時間)會 受到液體溫度的強烈影響。用于水中生物分子的擴散系數(shù)與測定的絕對溫度成正比，與水的粘度成反比。例如，當(dāng)測定溫度從25攝氏度上升到37攝氏 度時，擴散系數(shù)擴大1.34倍，通過擴散進(jìn)行混合從而達(dá)到相同測定條件的時 間減小相同的量。基于蛋白質(zhì)的生物測定通常在已經(jīng)達(dá)到平衡條件之前終 止，因為平衡可能需要長達(dá)幾個小時。非常需要優(yōu)選將分析物加熱至正常體 溫，而不是達(dá)到室溫或者存放溫度。這里所述的本發(fā)明的各個方面能夠?qū)崿F(xiàn) 這點而不會造成損害。本發(fā)明的另 一 方面通常涉及將微流體系統(tǒng)應(yīng)用至基于蛋白質(zhì)的生物測 定中的缺陷，與對液體通過小槽道進(jìn)行檢測的困難有關(guān)?？諝馀c水在小于100 微米厚度的槽道中的吸收差異非常小，當(dāng)在近紅外觀察時峰值僅為只使用空是通過檢測液體與空氣交界中的變化而解決這一難題，其中液體與空氣的交 界由于在該交界處的折射率而出現(xiàn)。本發(fā)明的另 一 方面總體涉及微液體中的缺陷，關(guān)于將包含蛋白質(zhì)諸如血 清的樣本通過窄的一般為不銹鋼的噴針導(dǎo)入微液體裝置的必要性，該噴針具 有高的內(nèi)表面面積vs容積。這似乎是必要的，因為用于密封裝置斷開的隔片采用高度剛性和不可滲透的材料制成。該材料的剛性被認(rèn)為足夠形成充分 的密封以確保該裝置不會泄漏。這已經(jīng)成為一項劣勢，因為通常使用的塑料 吸管末梢的尖銳程度并非足夠刺穿剛性隔片，因此不能用于將樣本注入該裝 置中。橫向或徑向壓縮的預(yù)刺穿隔片形成執(zhí)行基于蛋白質(zhì)的生物測定的微液 體裝置，其采用可通過鈍器刺穿的隔片密封，優(yōu)選地通過具有較厚孔的器件， 諸如塑料吸管末梢。在本發(fā)明的另 一方面，設(shè)置防止用戶不正確地操作微液體盒裝置的特征。本發(fā)明的另 一方面的特征為 一種包括一種或多種特異于一種或多種分 析物的捕獲試劑的裝置即盒或卡盒，例如板或生物標(biāo)記。該盒或卡盒用于在 一種裝置中執(zhí)行若干功能，諸如樣本捕獲、氣體氣泡移除、系統(tǒng)校準(zhǔn)以及測 量液體樣本中的分析物。優(yōu)選地，該裝置與用于同時測量一種或多種分析物 的處理/讀取儀器結(jié)合使用。該裝置可插入相關(guān)的處理器或/光學(xué)讀取器裝置， 其可自動地操作多種必要的功能并且對反應(yīng)腔成像以如下所述分析該測定。 優(yōu)選地，該裝置是一次性使用的裝置。本發(fā)明的另 一方面允許同時執(zhí)行多種小型化夾層測定，結(jié)合有給定捕獲 分子的稀釋系列以及選擇不同的捕獲分子。可使用熒光標(biāo)記提供可使用光學(xué)讀取站讀取的信號，諸如WO/04/017374A2 (PCT/US03/25702)所示，引用 結(jié)合于此。也可使用其他檢測標(biāo)記，諸如發(fā)光分子和顯色染料。捕獲分子優(yōu) 選地被吸收至基于硝酸纖維素素的表面，如有關(guān)專利申請WO/04/018623A2 (PCT/US03/25685 )。另外，這里所述的裝置可用于執(zhí)行基于核酸的測定。本發(fā)明的另一方面需要在盒上使用更大(與例如一些用于遺傳學(xué)研究的 盒相比)的反應(yīng)腔，設(shè)置測定冗余，因此更小的反應(yīng)/測定密度，使得測定的 可靠度更大。通過這些設(shè)置，由捕獲部分消耗的分析物分子被最小化，并且 可放松間隙尺寸公差從而能夠經(jīng)濟地制造該盒。微氣泡和其他擾動可統(tǒng)計為 最少并且具有相對較小的后果。更大的反應(yīng)腔和適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂埔约傲鲃映?續(xù)時間消除了分析物的粘性和擴散性的實質(zhì)差異的影響。可同時結(jié)合并且處 理對照測定。因此，操作人員可高度確定地同時執(zhí)行多項夾層測定或者復(fù)合 測定。本發(fā)明的另 一方面是一種用于執(zhí)行測定的自校準(zhǔn)生物芯片，包括捕獲表 面，該捕獲表面承載用于測定的給定配體受體的復(fù)制沉積集合，并且與該集合關(guān)聯(lián)地承載校準(zhǔn)沉積集合，該校準(zhǔn)沉積集合包括配體受體所特異的配體的 許多組復(fù)制沉積，這些復(fù)制沉積的組分別采用配體的不同已知稀釋度，當(dāng)顯 現(xiàn)時，已知稀釋度選定為足以限定在給定配體受體的沉積暴露至包含配體的 樣本之后用于在這些沉積處作出測定測量的校準(zhǔn)曲線，校準(zhǔn)沉積的組適于通給定可測量強度的至少一排對照沉積也包括在生物芯片的捕獲表面上，以核 準(zhǔn)該測量系統(tǒng)的操作。本發(fā)明的這一方面的優(yōu)選實施例具有下述特征的 一個或多個。該沉積包括采用點型陣列的點。該標(biāo)簽為熒光標(biāo)簽。該生物芯片構(gòu)造成暴露至具有一流動方向的樣本和試劑的片狀流，復(fù)制沉積為以橫向于流動方向取向的至少一排進(jìn)行布置的點，校準(zhǔn)沉積的組為以橫向于流動方向的排布置的點。配體受體的復(fù)制沉積采用橫向于流動的 一排或多排，例如一排十個點，具有每個給定稀釋度的校準(zhǔn)沉積以橫向于該流動的一個或多個排進(jìn)行布置，例如每組包括一排十個點。配體受體的 一排復(fù)制沉積可以例如出現(xiàn)在相對于流體的前導(dǎo)位置，隨后 為后繼排的校準(zhǔn)沉積。校準(zhǔn)沉積的后繼排可采用稀釋度的順序布置，最大的 稀釋度是在配體受體的復(fù)制沉積之后的第一個。配體和配體受體的沉積可以 是例如點形形狀，其相對于流動定向，使得每個點最緊密地跟隨有在流動方 向上與先前點對齊的點偏離的點。該捕獲表面采用延伸的寬度，以橫向布置承載多于一個配體受體的沉積 和關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)沉積。本發(fā)明的另 一方面是采用上述任何一種自校準(zhǔn)芯片的測定方法，該方法 包括將捕獲表面暴露至包含配體的樣本流，然后將捕獲表面暴露至可讀取標(biāo) 簽粘合至當(dāng)前所有配體的條件，通過讀取器讀取該標(biāo)簽以獲得每個沉積的測 量值，分析校準(zhǔn)沉積的組的數(shù)據(jù)從而得到校準(zhǔn)值的表格，將由配體受體的組 獲得的值與表格的值進(jìn)行比較，并且從中獲得表示分析物中的配體濃度的 值。在優(yōu)選實施例中，該標(biāo)簽為熒光標(biāo)簽，該讀取器為熒光讀取器。通常，待檢測的分析物為化合物、組合物、聚集物或者其他物質(zhì)，可特 異性地從化合物、組合物、聚集物的復(fù)合混合物捕獲。即，分析物或者分析物的部分將是具有至少 一個決定部分的抗原或半抗原，或者將是自然產(chǎn)生的 結(jié)合對例如碳水化合物和凝集素、激素和受體、互補核酸等的一個成員。具 體涉及的分析物包括抗原、抗體、蛋白質(zhì)、碳水化合物、半抗原、藥物、激 素、激素代謝物、高分子、毒素、細(xì)菌、病毒、酶、腫瘤標(biāo)記物、核酸等， 但是其他類型的物質(zhì)也可檢測到。所示系統(tǒng)用于測定很大范圍的分析物，幾乎是可設(shè)置成液體形式的任何 類型的樣本。尤其適合的是生物學(xué)樣本，諸如血液、血清、血漿、尿液、腦 液、脊髓液、晶狀體液(淚液)、唾液、痰、精液、子宮頸粘液、刮樣、4察 樣等?？墒褂眉?xì)胞溶解產(chǎn)物(細(xì)胞培養(yǎng)物上清液)。另外，該方法可適用于 工業(yè)、環(huán)境和食物樣本，諸如水、蓄水池、處理流、牛奶、肉、家禽、魚、 經(jīng)調(diào)節(jié)的介質(zhì)等。在特定情況下，需要預(yù)處理樣本，諸如通過在液體中懸浮、 分離、稀釋、濃縮、過濾、化學(xué)處理或者其組合，從而改善樣本與測定的其 他步驟的兼容性。在免疫學(xué)測試之前對生物、工業(yè)和環(huán)境樣本的選擇和預(yù)處 理在本領(lǐng)域是公知的?？蓤?zhí)行的免疫測定的種類包括直接和間接的竟?fàn)幮詼y定，和非竟?fàn)幮詼y 定，諸如夾層測定。竟?fàn)幮詼y定依靠于在樣本中的已知量的標(biāo)記分析物和未 知量的分析物之間結(jié)合至特定結(jié)合試劑的竟?fàn)?。樣本中的分析物越多，可?于結(jié)合至竟?fàn)幏治鑫锘蚍治鑫镱愃莆锏慕Y(jié)合試劑越少。優(yōu)選地，該方法基于 夾層免疫測定。在夾層測定中，結(jié)合試劑(配體受體)在固態(tài)支承件上是固 定化的從而用作捕獲試劑。測試樣中的分析物(配體)允許與支承件上的結(jié) 合試劑反應(yīng)。隨后，第二可檢測試劑(包括標(biāo)簽或者可接收將)特異性地結(jié) 合至分析物上的不同表位，該分析物變成在可檢測結(jié)合試劑與固定化結(jié)合試 劑之間"夾置"。在任何過量的可檢測結(jié)合劑或者隨后添加的標(biāo)簽被沖洗掉 之后，觀察夾層復(fù)合體中的可檢測試劑。觀察信號與測試樣本中的分析物的 量成正比。這里的尤其重要的貢獻(xiàn)在于設(shè)置有助于用于蛋白質(zhì)生物標(biāo)記的穩(wěn)定的 單一測定技術(shù)(或"平臺")的特征。該測定技術(shù)可得到高度可信的結(jié)果， 變異系數(shù)低(因此是高度可重復(fù)的)，并且不受干擾的影響并且以充足的余 量執(zhí)行其功能，該余量可用作廣泛范圍的分析物、稀釋程度和起始條件上，這里需要使用許多不同的測定技術(shù)。此外，這種穩(wěn)定的測定技術(shù)是敏感的， 能夠提供明顯的通過量，采用易于使用并且具有小覆蓋區(qū)的裝置，并且能夠37廣泛地多路使用(一次執(zhí)行多項測定)。優(yōu)選的實施例需要較少的樣本或試 劑，需要較少地處理樣本，并且能夠?qū)崿F(xiàn)特定測定的簡單設(shè)計。


圖1示出暴露至分析物流的反應(yīng)腔中的寬捕獲表面的等軸視圖，圖1A 示出捕獲表面上的配體受體的分離點以及點所暴露的含配體的液體的體積。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的一項實例，示出交叉流動構(gòu)造的多個槽道其中的一個， 圖2A示出暴露至捕獲試劑的交叉槽道的分析物流的區(qū)域。圖3示出測定盒的捕獲表面和點型陣列；圖3A是圖3的盒設(shè)計的一系 列計算機模擬的總結(jié)性曲線圖，示出通過使用各種流速流速和間隙高度H形 成的二維陣列的第一排上的配體受體-配體復(fù)合物的平均濃度，參見圖1。圖4是概括性的一次性使用的測定盒和該盒上執(zhí)行的步驟的示意圖，圖 4A示出圖4的一項優(yōu)選實施例。圖5是一次性使用的盒的示意圖，具有用于執(zhí)行夾層式免疫測定的可激 活部件；圖5A類似于圖5，示出該盒與激活各部件和執(zhí)行該測定的外部設(shè) 備之間的關(guān)系。圖6是圖5的盒概念的現(xiàn)有優(yōu)選實施例的表面?zhèn)鹊膬?nèi)部的平面視圖，在 這種情況下，釆用浮力腔作為優(yōu)選的氣泡移除系統(tǒng)；圖6A是盒的背側(cè)的外 部的平面視圖，示出與外部加熱器的關(guān)系。圖7是圖6的盒的各元件的分解等軸視圖。圖7A是采用稍微不同結(jié)構(gòu) 的盒體的背側(cè)的等軸視圖，其具有與圖6、 6A和7的實施例相同的功能元件。圖8是具有讀取能力的系統(tǒng)控制單元的等軸視圖；圖8A是具有圖6的 盒的表面?zhèn)鹊膯卧慕唤缑娴钠矫鎴D；圖8B是用于與該盒接合的控制單元 的交界面的透視圖；圖8C和8D是示出控制單元的加熱器的細(xì)節(jié)的平面和 橫截面剖視圖；圖8E是示出用于該盒的機械致動器的控制單元的示意剖視 圖；圖8F是控制單元中的讀取器系統(tǒng)的類似剖視圖。圖9是被動微流體毛細(xì)管沖脹閥的示意性圖示。圖10和IOA是盒的氣泡移除系統(tǒng)的氣泡捕獲器的備選方案的示意圖。圖11是在該盒中使用的含液體袋腔的各部件的分解圖。圖12示出使用從該盒的彈性隔膜伸出的凸起刺穿圖11的袋腔；圖12A、 12B和12C示出線性致動器相對于該袋腔的前進(jìn)位置。圖13和13A示出圖6和7的盒的隔膜閥，分別處于打開和關(guān)閉位置， 圖13B是可能出現(xiàn)輕微泄漏的區(qū)域的放大視圖，圖13C示出如果泄漏足以 產(chǎn)生有害后果時克服該泄漏的組合方案。圖14是用于檢測液體-空氣交界是否在該盒的槽道中出現(xiàn)的光學(xué)傳感器 的示意圖。圖15和15A是將樣本注射口密封至該盒并且有利于塑性噴管等引入的 系統(tǒng)的分解和安裝剖視圖。圖16、 16A和16B示出點型陣列的格式。圖17是示出自動測定操作的示意圖，圖18示出當(dāng)采用熒光標(biāo)簽時的測 定結(jié)果的讀數(shù)。
具體實施方式
圖1以放大視圖示出接收含配體的液體的流B的盒反應(yīng)腔A。液體流過 捕獲表面D上的配體受體陣列C。在優(yōu)選實施例中，二維陣列C的特征尺 寸大于大約0.5cm;在一項優(yōu)選實施例中，捕獲表面為9.7mm寬，W， 12.5mm 長，L。流過捕獲表面的片狀流的間隙高度H優(yōu)選地處于大約80與300pm (微米)之間。在優(yōu)選實施例中，間隙H處于100與200nm之間。捕獲試 劑陣列C與通道角部隔有一安全距離， 一般為1.5mm。這有助于避免可能在 角部出現(xiàn)的任何氣體微氣泡。圖1和1A示出將作為圓形點R附著于固體支承件的表面D的捕獲試劑 分組為與特定配體受體相關(guān)的子組。雖然圖1所示的點形成矩形的組能夠產(chǎn) 生效果，但是如圖16和16A所示的橫向于流體布置的、其后跟隨有參考點 排的復(fù)制受體排具有下述優(yōu)勢。在優(yōu)選實施例中，在每組或排中采用直徑在 大約50至50(Vm之間的6至10個復(fù)制點。圖1所示的另一種選擇為將配體受體印制為通道E的形狀，具有一個或 多個通道，可以為125pmxl，000iim,以250至500jim間隔。如下文所述，復(fù)制數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)分析可最小化由于布點不精確、被遮斷 的區(qū)域、高度污染的熒光顆粒等其他原因造成的誤差。采用另一方法，來自 相同捕獲試劑的所有點或通道的像素數(shù)據(jù)信號可在用于分析前被聚集在一 起。參照圖2和2A，現(xiàn)有技術(shù)的盒的一項實例采用限定小反應(yīng)交界的微通道。捕獲試劑C'通道與填充有分析物B，的微通道相交。在理想的免疫測定 中，可能獲得平衡，但是實際上，所進(jìn)行的測定通常在達(dá)到平衡之前結(jié)束， 或者也可能無法得知是否已經(jīng)達(dá)到平衡。在這種類型的給定測定中，多個變 量與反應(yīng)不一致性有關(guān)。它們包括液體中分子密度以及粘性和擴散性的變 化，并且包括空氣或氣體的微氣泡以及微顆粒的結(jié)合。所有這些都會影響反 應(yīng)的精度。微氣泡趨向于堵塞在角部，尤其是表面特性具有不連續(xù)性的地方， 諸如捕獲分析物截斷微通道的地方。需要指出的是，堵塞在lOOxlOOpm平 方面積測定區(qū)域上的50(im直徑微氣泡會遮斷20。/。的測定區(qū)域并且導(dǎo)致類似 的信號水平誤差。設(shè)置冗余以最小化這些誤差源會抵消這種類型的單元的益 處。本發(fā)明的一個方面在于，在盒的范圍內(nèi)，使用具有低雷諾數(shù)的連續(xù)寬流 產(chǎn)生比較大面積的具有大體相同摩爾密度的結(jié)合試劑，來得到可根據(jù)統(tǒng)計原 理分析的數(shù)字圖像，從而確定所進(jìn)行的測定的最可能的結(jié)果。圖1A和2A幫助可視化地理解流體流與圖1和2的反應(yīng)區(qū)域的關(guān)系。 在圖2A中，存在小擴散距離H, —般小于50pm，其中可能會出現(xiàn)分析 物耗減。為了避免這種情況的發(fā)生，可采用與擴散行程相比來說比較高的液 體流速流速。這樣可補充復(fù)合分析物并且因此可實現(xiàn)足夠量的具有高信噪比 的標(biāo)記的粘合，從而量化存在于液體中的分析物的量。這一高流速流速以及 圖2A設(shè)計中的臨界幾何公差會直接影響擴散效率并且因此影響復(fù)合在捕獲 陣列上的分析物分子的可用性。另外，暴露至液體的捕獲區(qū)域A2的精確尺 寸對于測量來說比較關(guān)鍵。出于這些原因，采用這些方法可得到20%或以上 的變異系數(shù)。圖lA示出捕獲區(qū)域Ai中，可由大量分析物分子源供給至配體受體點R 的側(cè)部并且留有較大的間隙(間隙H)。使用足夠低的雷諾數(shù)，分子移動的 主要模式為擴散。因為分析物源相對于捕獲區(qū)域來說較大，所以流速流速或 幾何公差都不是關(guān)鍵因素。另外，在流速比較低的情況下，可減少微氣泡的 出現(xiàn)以及分析物的必要體積。在圖3中，捕獲表面D和點型陣列C (也可參照圖1 )可模制為一次性 使用的盒。圖3A是圖3A的系統(tǒng)性能的計算機模擬的曲線圖。該圖示出45pm/s至 613(im/s ( 13.6比值)的平均流速變化與/人220至80|am變化的間隙尺寸H相結(jié)合會導(dǎo)致依賴時間的測定的線性區(qū)域中復(fù)合物的濃度最大只有50%的 變化(達(dá)到平衡條件所需的時間的大約10%至30%，限定為95%的理論平衡 值)。外推法示出間隙公差和流速的10%變化最差將導(dǎo)致復(fù)合物濃度改變小 于1%，表示圖3的總體系統(tǒng)設(shè)計的價值。在優(yōu)選情況下，在測定器中采用的所有液體存放在測定器盒上，出于將 保持在盒上的液體容積小的考慮，反應(yīng)腔中的流體具有小于大約lxl(T1的 NRe,優(yōu)選為大約lxlO"與5xl(^之間，間隙H保持在大約80與200微米之 間。例如在一項優(yōu)選實施例中，采用夾層測定器的圖6和7的設(shè)計，如下所 述，在袋腔12中采用2ml的緩沖液體，并且適于容納0.2ml的液體樣本， 在反應(yīng)腔處的間隙H為O.lmm ( 100pm),流過反應(yīng)腔的流體可以是大體均 勻的并且具有大約2.7xl0々的NRe。該具體實施例作為本發(fā)明的另一重要方 面。除了本身的重要性，圖1、 1A、 3和3A的原理與盒本身上的氣體氣泡 移除系統(tǒng)結(jié)合(參見圖4)會帶來許多優(yōu)勢。如上所述，隨著液體碰到尖緣、空間不連續(xù)性或者表面特性的變化，諸 如表面粗糙度或者不同的表面張力特性，由此產(chǎn)生氣體微氣泡的情況包括液 體溫度變化、氣壓變化以及局部液壓變化。我們已經(jīng)意識到，在采用測定器 盒的情況下，目前還沒有正確地認(rèn)識到或者考慮過氣體微氣泡的產(chǎn)生。采用 圖4的概念的測定器盒系統(tǒng)能夠克服這些困難并且實現(xiàn)復(fù)合測定器的性能， 所有的液體限制在盒中，不需要專業(yè)人員。在許多情況下，在使用前，需要將存在液體的盒存放在冷凍或者環(huán)境條 件下。通過使用圖4的原理，測定器盒可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)溫度，例如生物學(xué)測定所 需的活體溫度，雖然釋放氣體微氣泡，仍然可獲得非常良好的結(jié)果。同樣地， 經(jīng)濟性和可靠的泵送、閥門開閉以及液化動作都可以適用，雖然它們趨于產(chǎn) 生有害的氣體微氣泡。在其他領(lǐng)域諸如液體噴射印制和柴油燃料系統(tǒng)中研發(fā)出來的各種類型 的氣體氣泡移除系統(tǒng)可應(yīng)用在圖4或圖5的實施例中(參見圖5中的128總 體示出的氣泡移除系統(tǒng))。這些實例包括使用可滲透氣體但是無法滲透液體 的擴散薄膜以及使用橫向于毛細(xì)管傳送的軸線以沿不同于液體傳送方向的 方向?qū)б龤怏w氣泡的毛細(xì)管梯度的原理，如US6682186所示，在氣泡移除技 術(shù)方面引用結(jié)合于此。但是，對于使用以塑料模制的筒單特征的實施方式的可靠性和簡單性來說，流通浮力腔目前是優(yōu)選的。參照圖4A，在盒上執(zhí)行復(fù)合物免疫測定， 其中，圖1、 1A、 3和3A的概念與圖4的概念結(jié)合，并且采用有流通浮力 腔(在圖4A中，"氣泡截獲腔")。圖6中的130處所示的氣泡截獲腔的優(yōu)選 形式將在下文參照圖IO和IOA進(jìn)行詳細(xì)地說明。參照圖4A,設(shè)置通用流動通道M以實現(xiàn)分析物配體、檢測配體和熒光 標(biāo)簽的連續(xù)持續(xù)定時流動。在這種情況下，沖洗液體也流過通道M。通道M 將流體導(dǎo)引通過浮力腔F ("氣泡截獲腔")的下部FL。腔F的至少下部 恒定地包含液體。層流流體流過該腔的這一部分時，每次增加的流體暴露足 夠的時間段(優(yōu)選地在1至5秒之間)，使得微氣泡在浮力的作用下朝向氣 泡截獲腔的上部分Fu上升，該浮力由于氣體微氣泡的密度比與其換位的液 體的密度低得多而產(chǎn)生。因此，通過重力作用，微氣泡被促使離開流體并且 上升到腔F的上部。出口通道G導(dǎo)引排出的無泡層流流體通過流體過渡部分 T，在該部分處，流體流擴散至捕獲表面D上的片狀流。該流體流從例如大 約0.25mn^或更少的流動橫截面擴散至至少0.75mm2的流動橫截面。在浮力腔之前，液體已經(jīng)經(jīng)受適于執(zhí)行測定的操作。在圖4A中，加熱 為該操作。如圖所示，三種液體分析物配體、檢測配體和熒光標(biāo)簽流過傳 熱表面J。每種液體可在浮力腔之前達(dá)到大致測定溫度。由于隨著溫度增加、 氣溶性減小而產(chǎn)生的氣體微氣泡由此可移除。為了使設(shè)計簡單，雖然沖洗階 段中的氣體微氣泡是否存在并不重要，但是沖洗液體可以同樣地穿過氣泡腔 流過該路徑。根據(jù)圖4A的基本原理，用于測定的一種或多種液體可以來自于盒的外 部。但是，在本發(fā)明的另一方面中，由于優(yōu)選系統(tǒng)的緩慢流動特性，所以所 有液體可以適當(dāng)?shù)牧看娣旁诤猩?，如圖6所示。圖4A的設(shè)計方案的另一特征是廢液腔系統(tǒng)K,其尺寸適于接收和容納 測定所使用的所有廢液。在該設(shè)計中，測定器的各部件都采用大概平面的形 式。在操作中，使平面相對于水平成傾斜的，如"上"和"下"所示。除了在液 體流動路徑上定向浮力腔，也能夠在捕獲表面D上的陣列C上實現(xiàn)的均勻 向上的片狀流，由此通過重力流到達(dá)廢液系統(tǒng)K。在浮力腔處的通氣結(jié)構(gòu)VJ吏得浮力腔能夠填充液體，在廢液腔處的通氣結(jié)構(gòu)V2使得在測定的初始階段空氣能夠從液體通過系統(tǒng)排出。這些通氣結(jié)構(gòu)可以由允許空氣而非液體通過的材料阻斷。因此，在測定之后，由坐標(biāo)X和Y限定的盒平面PL可以水平設(shè)置，而不使液體流出。參照圖5和5A，示出實現(xiàn)圖1、 1A、 3、 3A和4的概念的實施例，而 沒有限定氣泡移除系統(tǒng)的類型。但是雖然總體可用于配體受體-配體測定， 但是其如圖所示適于免疫測定。在圖5和5A中，包含分析物例如血清的液體樣本15通過隔膜32導(dǎo)引 至盒50內(nèi)的樣本腔或儲液器134。排液泵30與樣本儲液器134關(guān)聯(lián)，從而 強制使樣品15通過通道31導(dǎo)引入該系統(tǒng)的其他區(qū)域。換熱器33加熱液體 樣本15,加熱系統(tǒng)34的其他部分加熱用于測定的其他液體。該加熱系統(tǒng)可 布置成使液體達(dá)到大致測定溫度，例如生理學(xué)溫度，37°C。對于液體容納系 統(tǒng)的其他部分，液體存儲腔135與排液泵37關(guān)聯(lián)設(shè)置，例如用于緩沖液體。 泵37按照需要提供液體，從而支持測定，例如將沖洗液體和液體供給至腔 131和142以液化、稀釋或混合包含在盒50主體中的其他試劑。對于免疫測 定，可將干檢測抗體包被在腔131的表面上，將干熒光標(biāo)簽包被在腔142的 表面上。總體示出的氣泡移除系統(tǒng)128接收來自于腔134、 131和142的連續(xù)持 續(xù)液體流。該系統(tǒng)移除先前在液體中產(chǎn)生的微氣泡，隨后液體繼續(xù)連續(xù)前進(jìn)， 通過反應(yīng)腔133,暴露至承載配體受體陣列20的捕獲表面。流體由流通系統(tǒng) 產(chǎn)生，該系統(tǒng)受到外部驅(qū)動泵30和37以及外部激勵閥137A、 B和C的控 制，這些閥響應(yīng)于檢測各個通道中液體空氣是否交界的傳感器150和152而 4皮馬區(qū)動。廢液腔139接收流過反應(yīng)腔133的廢液流。如"上"和"下"所示，該盒的 平面PL在使用中導(dǎo)向為與水平方向成一實質(zhì)角度，從而產(chǎn)生從反應(yīng)腔133 到廢液腔139的重力流。廢液腔在140處通氣，流通系統(tǒng)通向廢液出口的向 上流通安排使得該系統(tǒng)中的空氣能夠在測定初始化之前通過排液泵30和37 的操作而被排出。圖5A示出盒的特征與外部設(shè)備的特征之間的功能性關(guān)系。 圖8和8A示出系統(tǒng)控制單元60。在這種情況下，該單元結(jié)合所有的外 部功能部件?？蛇x擇地，各部件可以是經(jīng)由電子控制的分離單元。控制單元 60包括系統(tǒng)顯示器64和用于盒50的容器66。容器的表面將平面盒設(shè)置為 與水平成一實質(zhì)角度a，這里是60°,在該角度下，其閂鎖定位。參照圖8E，兩個步進(jìn)電機線性致動器70(示意圖中示出一個)操作兩個隔膜泵30和37。 三個閥致動器71 (示意圖中示出一個)操作該盒的三個主動閥。該測定的過 程、性能和結(jié)果可由系統(tǒng)顯示器63或者關(guān)聯(lián)電腦的監(jiān)視器觀測到和監(jiān)視。 在反應(yīng)完成并且已經(jīng)讀取所有測量數(shù)據(jù)之后，可卸下盒50并扔掉。 盒圖5和5A的盒和控制系統(tǒng)的一項優(yōu)選實施方案如圖6-15所示。該方案 采用基于圖4A所示的浮力原理的氣泡移除系統(tǒng)。圖6是盒50的模制體(基 部)13的表面?zhèn)鹊钠矫鎴D，圖7是盒組件的透視分解圖。該組件按照組裝至 基部13的順序包括蓋1、雙側(cè)粘合片3、彈性隔膜7、雙側(cè)粘合片8和含液 體袋腔12。該組件的其他部件包括用于反應(yīng)腔的監(jiān)視窗5、用于光學(xué)檢測站 150和152的鏡子11A和11B以及監(jiān)視窗6A和6B，其用于檢測通道中的液 體-空氣交界，用于接收液體樣本的隔片部件137和其保持器136，用于廢液 系統(tǒng)的通氣插頭9，以及用在基部的背面以使通向盒的廢液腔的液體通道完 整的閉合板14。參照圖6,將模制塑料體13構(gòu)造成限定所有的液體存放和 通過系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括隔片插孔32、樣本儲液器134、液體腔135、第一 干試劑儲液器131、第二干試劑儲液器142、采用浮力氣泡捕獲腔130形式 的氣泡移除系統(tǒng)、反應(yīng)腔133、廢液容器139A和B、用于通氣插頭9的插 孔140以及橋部10下方的連通通道，這些通道與閉合板14共同連接廢液容 器139A和B。如圖7所示，并且參照圖7A,液體腔135和(廢液)容器139A和139B 的深度基本上對應(yīng)于模制體13的整體厚度。它們的底壁總體與盒的周向壁 PW的下邊緣Et共面，參見圖6A,形成盒背側(cè)的部分。隔片插孔32(可從 背側(cè)看到)和樣本儲液器134具有實質(zhì)性的但是較小的深度。該流體系統(tǒng)的 其他部分相對較淺，并且在盒的大體平面壁FW中形成為槽道和凹陷，該平 面壁基本上與周向壁PW的上邊緣Eu對齊。平面壁FW的背側(cè)限定用于接 納加熱器的平面底表面13A，如下參照圖6A和7A所示。模制體13因此限定(在平面壁FW中)所有的連接通道，包括用于加 熱泵送液體樣本的區(qū)域33，中的盤旋通道，用于閥137A、 B和C的閥座，微 流體毛細(xì)管沖脹閥138A至G，以及光學(xué)檢測站150和152。參照圖6和7,該盒經(jīng)由插入粘合片3和8以及隔膜7將蓋1連接至基 部13而形成。當(dāng)組裝時，盒50具有用于測定液體的互連腔和槽道的流體網(wǎng)絡(luò)，并由覆蓋粘合片8封閉。彈性隔膜的組成部分分別在腔134和135上限 定排液泵隔膜、在閥座138A、 B和C上限定閥隔膜、以及在液化腔131其 中一個上限定彈性可膨脹壁。蓋1由相對剛性的塑料形成并且具有覆蓋樣本 和液體腔134、 135的斷脫部分1A、 1B,作為隔膜致動活塞的頭部。當(dāng)雙面 粘合片8將彈性隔膜7的一個區(qū)域粘合至基部13并且雙面粘合片部分2將 蓋的可拆卸部分1A粘合至彈性隔膜時，樣本腔134組裝為泵30,從而形成 適于由外部線性致動器驅(qū)動的活塞頭。優(yōu)選地，基部13采用非熒光的剛性熱塑料，并且釆用注射模制。液體 在槽道中的流動得益于采用下述親水性材料制備的基部13，這些材料諸如玻 璃、Cyclic Olephine Copolemer ( COC )、聚對苯二曱酸乙二醇酯乙二醇 (polyethylene tetraphtalate glycol) ( PETG )、 LEXAN (General Electric Company Corporation, NY, NY )或者聚曱基丙烯酸曱酯(polymethyl methacrylate)的形式，諸如Plexiglas ( Rohm & Haas Company,費城，PA) 或者Lucite ( E.I. Du Pont Nemours And Company, Wilmington, DE ) 優(yōu)選地，雙面粘合片3或8具有的粘合強度處于1300g/25cm寬度的范 圍。適當(dāng)?shù)牟牧蠟獒t(yī)用雙面涂覆膠帶# 1509、 1510或1512 (3M Innovations Co.)。其外部尺寸總體對應(yīng)于平面模制體13。在組裝前，將片8的策略定位 區(qū)域移除從而為下方的基部13提供開口 ("窗口")。這些切掉區(qū)域形成傳感 器窗口8A和8B，窗口 8C以形成樣本泵30，窗口 8D以形成液化腔131 ， 窗口 8E以形成液體存放泵37，窗口 8F、 G和H以形成主動止動閥以及窗 口 8I以形成反應(yīng)腔窗。采用彈性隔膜材料的隔膜7通過片8上側(cè)的粘合劑 粘合并且在片8中的泵和閥開口或窗口處形成彈性隔膜。隔膜7優(yōu)選地采用片狀橡膠材料，例如橡膠膠乳。為了適于隔膜7，材 料應(yīng)該能夠穿孔或者切成具有光邊緣的形狀，重量輕，光滑，能夠拉伸而不 會滑移，抗撕扯，高的拉伸強度，例如在100psi至10000psi范圍內(nèi)或者4000psi 的拉伸強度，并且具有在200%與750%范圍之間的拉伸系數(shù)。用于隔膜7的 適當(dāng)材料包括約0.006'，厚度的膠乳片(Latex Sheeting B-LRS-6, Small Parts Inc., Miami Lakes, FL )。第二雙面粘合片3位于隔膜7上。在組裝在樣本儲液器134、緩沖袋腔 12和液化腔131之前，從片3上切下一些區(qū)域。與蓋的可拆卸元件IA和IB 對齊的粘合劑切口用于將這些元件連接至彈性隔膜7，從而形成上述液體排出部分。片3也適于形成連接至主體13的外部通道，用于閥的致動器以及 進(jìn)入和離開傳感器的光路。蓋1通過使用粘合劑、熱量或超聲波焊接技術(shù)連接至暴露粘合片3的上 側(cè)并且可密封至基部13。優(yōu)選地，蓋1由類似于基部13的非熒光聚合物制 成并且優(yōu)選為黑色以用作擋光板，該擋光板可形成光學(xué)讀取該捕獲表面的孔 的邊界。蓋1采用應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)的可斷裂片部T模制形成，從而斷開和釋放 可拆卸元件1A和1B。在該實施例中，在腔131上，蓋1的下表面具有模制 的向上壓印。該壓印對應(yīng)于液化腔131的形狀并且具有均一的深度。其限定 用于彈性隔膜7的對應(yīng)部分的膨脹區(qū)域，從而能夠在干試劑液化期間增加腔 的容積131。在另一實施例中，蓋l采用隔膜或薄膜，例如粘合彈性塑料膜。 該盒裝置的用戶理想情況下能夠看到該裝置的內(nèi)含物，蓋1的理想?yún)^(qū)域可以 是透明的。圖6所示的液體通過網(wǎng)絡(luò)通過在模制體13中模制的槽道形成，并且由 粘合片的對應(yīng)區(qū)域封閉。該通道網(wǎng)絡(luò)將所有的液體存放腔連接至單一入口 160以及浮力腔130 (也形成為主體B的平面壁FW中的凹陷，如圖所示， 并且由覆蓋粘合片8封閉)。當(dāng)由樣本腔134的泵30起動樣本流時，該樣本 流由浮力腔130從加熱器迷宮33，接收。當(dāng)試劑和沖洗液體由液體存放腔135 的泵37排出時，在閥的控制下，試劑和沖洗液體經(jīng)由試劑腔131和142以 及沖洗通道143加以接收。單一出口 130B將浮力腔的液體流經(jīng)由流體過渡 部分133A傳送至反應(yīng)腔133。如圖6A和7A所示，模制體13的背側(cè)具有腔16，該腔16與圖6A的 陰影區(qū)域共同存在并且延伸稍微超過該陰影區(qū)域(表示外部加熱器101)。腔 16具有通過平面壁FW的背側(cè)形成的平面底表面13A。其位于流動系統(tǒng)的這 些待加熱部分的下方。待加熱部分包括盤旋液體樣本通道33'，試劑腔131 和142，導(dǎo)引至并且包括浮力腔130的連接通道網(wǎng)絡(luò)，以及到達(dá)并且包括反 應(yīng)腔133的其他通道。圖6的模制體具有對齊開口 G1，從而容納控制單元的對齊銷G，如圖 8A所示。類似地，模制體具有一組間隔開的凸起參考底座，用于形成該盒 與控制單元的參考表面的平面對齊。圖7A進(jìn)一步示出盒體的背側(cè)。部分135'、 139A，和139B，分別涉及液體 腔135和兩個廢液容器139A和B，這些部分與盒體的周向壁PW的下邊緣El共面。平面底表面13A在由平面壁FW的相對側(cè)限定的液體系統(tǒng)的淺部 分下方。圖7A也示出用于光學(xué)傳感器鏡11A和11B (參見圖14)的安裝插孔 150'、 152';用于封閉板14的插孔14A,該閉合板封閉通至廢液容器的廢液 通道；以及用于接納限定捕荻表面D的支承件的芯片插孔133A，如圖1、 1A、 4A所示，承載配體受體陣列。捕獲表面D形成反應(yīng)腔133的底部，其 相對側(cè)由玻璃窗5形成，參見圖7。圖6A和8C的外部加熱器組件101構(gòu)成為與腔16處的盒表面13A面對 面熱傳遞關(guān)系。組件101為圖8的控制單元60的一部分。在反應(yīng)腔133處 的溫度傳感器的控制下，其將所包含的液體提升至大致均一的溫度，優(yōu)選為 37攝氏度。在操作過程中，盒50被保持的與水平方向所呈的實質(zhì)角度(圖8中的 角ot )將廢液口 9設(shè)置在盒上部。該盒可插入控制單元60,蓋62關(guān)閉，之 后，液體樣本被噴入儲液器134。腔135中的液體試劑袋腔12被刺穿，例如 通過內(nèi)部或外部的葉刀(lancet )，從而釋放液體。通過泵送液體，盒中的空 氣排出反應(yīng)腔133，以及廢液容器139，并從通風(fēng)過濾器9排出。所有的操 作階段都通過例如系統(tǒng)控制器60以電子方式控制。圖6和7的實施例的操作和其他詳細(xì)內(nèi)容將參照圖17的多路免疫測定 的實例進(jìn)行說明，其中分析物是抗原配體，配體受體(捕獲試劑)是抗體。參照圖6和8E以及圖5和5A的一般系統(tǒng)，系統(tǒng)控制器60關(guān)閉標(biāo)記閥 137A和沖洗閥137B,激活泵37以從儲液器135排出液體，由此初始化測 定。當(dāng)圖6的盒的左側(cè)被提升時，空氣以及隨后的液體通過位于存放腔135 的高側(cè)處的進(jìn)氣歧管135b排出。儲液器135的液體流入第一干試劑儲液器 131，直到液體將所有的空氣從儲液器排出。該液體使儲液器131中的干試 劑例如檢測抗體液化，因此儲液器131用作液化腔。在腔131之后，隨著液 體到達(dá)光學(xué)傳感器150,檢測到液體空氣的交界。作為響應(yīng)，傳感器150將 系統(tǒng)控制單元60導(dǎo)引成關(guān)閉閥137C以阻斷其他液體流動。通過進(jìn)行設(shè)計， 該系統(tǒng)可以線性步進(jìn)電機的一些步驟的時間延遲閥的關(guān)閉，從而使得液體前 進(jìn)足以將空氣排出至與通道系統(tǒng)的下 一 分支連接。然后打開閥137A，以線性步進(jìn)電機的預(yù)定步驟數(shù)致動腔135的泵37， 從而以液體填充第二干試劑儲液器142和排液通道分支，由此排出任何空氣。然后關(guān)閉閥137A，閥137C保持關(guān)閉，并且打開沖洗閥137B。以步進(jìn) 電機的預(yù)定步驟數(shù)操作泵37,從而排出沖洗通道143中的空氣。然后，閥 137B關(guān)閉。與樣本腔134關(guān)聯(lián)的樣本泵30從腔134的高側(cè)排出空氣以及隨后的樣 本液體，通過加熱盤旋通道33'。這樣將液體樣本加熱至大約37'C的溫度。 使流體移動進(jìn)入盤旋通道可將液體前方的空氣排出。通過連續(xù)的泵送，樣本液體填充氣泡捕獲腔130，使得其正常操作。氣 泡捕獲腔130的出口 130B處成對的^皮動孩t流體沖力長閥138C、 138D阻擋樣 本液體的通過，直到氣泡捕獲腔填滿樣本液體。氣泡捕獲腔中的空氣經(jīng)由空 氣通路排出，該空氣通路由相對布置的一對被動微流體沖脹閥138A、 138B 形成。閥138A阻擋液體從氣泡捕獲腔130流出。閥138B阻擋液體返回填 充入氣泡捕獲腔130。因此，空氣以及液體朝向反應(yīng)腔133導(dǎo)向。通過用于樣本泵30的線性致動器的步進(jìn)電機的控制，該泵以預(yù)定速率 和程序排出樣本，直到樣本光傳感器152檢測到液體-空氣交界的出現(xiàn)。這 是開始的事件。其觸發(fā)控制單元60以根據(jù)預(yù)定速率和持續(xù)時間驅(qū)動樣本泵 30,從而傳送樣本流過反應(yīng)腔133,如盒所使用的具體測定所需要的。通過 加熱樣本等產(chǎn)生的氣體微氣泡通過氣泡捕獲腔130從樣本液體中移除，隨后 樣本到達(dá)反應(yīng)腔133。同時地或者順序地，第一干試劑儲液器131中的干式試劑，例如檢測抗 體試劑的干式涂層，通過振蕩流體攪動所液化。為此，閥137A、閥137B和 閥137CM呆持關(guān)閉。通過相關(guān)線性致動器的重復(fù)向前和向后移動，試劑泵37 向前和向后排出液體。向前的移動使得預(yù)定體積的試劑鼓起覆蓋檢測存放腔 131的彈性隔膜，同時向后移動使得隔膜收縮并且使得液體向后流動。泵37 通過系統(tǒng)控制單元60進(jìn)行編程，從而以預(yù)定速率和容積循環(huán)震蕩運動預(yù)定 的次數(shù)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)各種的攪動模式。 一種是通過緩慢地填充并且倒空， 例如以10Hz以下的頻率。另一種模式是采用短的步驟，頻率提高至10Kz。 (參見Masterangelo Carlos & al" "57ww/a"ow o/ /"fe^c/a/ Z^y"(3脂'as o/ 7y附e-Z)e/ e"(ie"f Co"verg/"g M譜 M/crac/za朋e/s "，ZVoc. SPIE，4560:108-116(2002))。樣本液體以預(yù)定的持續(xù)時間流過反應(yīng)腔，該持續(xù)時間由控制程序確定， 然后使泵30停止。然后打開檢測抗體閥137C，激活泵37以促使存放在干48式檢測抗體儲液器131中的目前已液化并且加熱的檢測抗體流通，通過氣泡 捕獲腔130并且進(jìn)入反應(yīng)腔133。承載檢測抗體的液體排出反應(yīng)腔133中的 任何樣本，在連續(xù)流動已計劃的持續(xù)時間期間，檢測抗體結(jié)合至任何分析物， 所述分析物結(jié)合至反應(yīng)腔中的捕獲試劑。通過加熱或攪動產(chǎn)生的任何有害氣 體微氣泡由氣泡腔130移除。33，。除了這里所述的過程，當(dāng)采用試劑或緩沖液體而不是血清或分析物填 充氣泡捕獲腔時，出現(xiàn)這一條件。先前已經(jīng)采用緩沖液體填充干式熒光標(biāo)記腔142并液化。在預(yù)定的時間， 系統(tǒng)控制器60關(guān)閉4企測抗體閥137C并且打開標(biāo)記(標(biāo)簽)閥137A改變隔 膜泵37的驅(qū)動模式。泵37的進(jìn)一步操作目前將經(jīng)加熱的液體從熒光標(biāo)記儲 液器142排出，通過氣泡捕獲腔130以及反應(yīng)腔133。這使得標(biāo)記(標(biāo)簽) 能夠在不存在有害氣體微氣泡的情況下結(jié)合至復(fù)合抗體。當(dāng)正確測定的最后步驟已經(jīng)完成時，即將標(biāo)記結(jié)合至捕獲表面上的檢測 抗體(Abd)，在隨后的成像(讀取)期間，腔中的未結(jié)合標(biāo)記被沖出從而最 小化標(biāo)記導(dǎo)致的背景信號。因此，在預(yù)定的時間，系統(tǒng)控制器關(guān)閉標(biāo)記閥 137A并且打開沖洗閥137B。泵37然后使得沖洗液體經(jīng)由氣泡捕獲腔移動 液體進(jìn)入反應(yīng)腔以完成沖洗。反應(yīng)腔中的陣列捕獲表面現(xiàn)在可以讀取。這可 在存在沖洗液體的情況下實現(xiàn)或者反應(yīng)腔可通過向后運行泵37以從反應(yīng)腔 抽吸液體來排出液體。材料的存放特異于某一應(yīng)用的捕獲抗體(或者其他配體受體)被沉積并且吸附為薄 的固態(tài)硝酸纖維素薄膜的處理表面上的配體受體陣列20中的點組。該薄膜 承載在容納在"反應(yīng)腔"中的玻璃"生物芯片"上(參見WO 04/018632A2(PCT/US03/25685 )中關(guān)于厚度小于1微米的固態(tài)硝酸纖維素薄膜以及其表 面處理的部分內(nèi)容，引用結(jié)合于此)。優(yōu)選通過電暈放電對該薄膜進(jìn)行處理(表面活化)。檢測抗體(Abd)或等同物存放在檢測抗體儲液器131的表面上作為干 涂層。熒光標(biāo)記材料存放在熒光標(biāo)簽儲液器142的表面上作為干涂層。緩沖 液體存放在位于流體試劑腔135中的液體密封"液體袋腔"12中。樣本在引 入后^皮存》文以在儲液器134中進(jìn)行測定。反應(yīng)腔反應(yīng)腔133采用大約9.5mm寬以及12.5mm長的管道。該反應(yīng)腔的一側(cè) 由承載陣列20的生物芯片捕荻表面形成，另一側(cè)由透明窗5形成。該管道 以9.5mm尺寸與流體過渡部分133A和廢液排出部分133B連通，并且在其 他側(cè)上封閉。生物芯片表面上的陣列20和窗口以大致均勻的80與300^i:米 之間的間隙間隔開，優(yōu)選地為大約IOO與200微米之間。生物芯片的背側(cè)露 出以與加熱器接觸并且朝向嵌入加熱器中的溫度傳感器。點型陣列在一項優(yōu)選實施例中，反應(yīng)腔133具有9.5mm x 12.5mm x 0.20mm的尺 寸(200微米間隙)，在另一間隙中減小為0.10mm ( IOO微米)。用于粘合捕 獲試劑的固態(tài)支承件的表面為6.5mmx9.5mm。搜索一種分析物的典型測定 包括許多配體受體的點，優(yōu)選為具有在大約50微米與500微米之間的直徑 的點，由類似于一個點直徑的距離分離開。典型的點直徑名義上為150微米， 中心距為300微米。優(yōu)選地，參照圖16和16A,橫向于流動方向布置的第一排點包括10個 鄰近復(fù)制配體受體點的兩個區(qū)域，各點的中心距為300微米，每組10個配 體受體形成用于一個配體的一次測定，分析物1和分析物2。在圖16中，隨后的排隨著血清(或者其他樣本液體)的流動用于信號 校準(zhǔn)(參見下文，"數(shù)據(jù)分析，，)。這些排以與鄰近配體受體(例如，捕獲抗 體)關(guān)聯(lián)的相等數(shù)量配體(例如，蛋白質(zhì))點進(jìn)行布點并且優(yōu)選地包括已知 濃度的配體?？墒褂迷S多不同濃度的這種校準(zhǔn)排例如校準(zhǔn)排1A-1G，足以限 定校準(zhǔn)曲線，參見圖16,從而實現(xiàn)自校準(zhǔn)。優(yōu)選地，如圖所示，使該排中的 參考點移位，將參考點定位在捕獲抗體點之間，而不是直接位于后面(沿流 動的方向)，從而減小消耗后果。相應(yīng)于分析物3、 4; 5、 6和7、 8設(shè)置類 似的排。也設(shè)置一排對照點，對照A和對照B。在圖16A的情況下，為了用于預(yù)建立的校準(zhǔn)曲線，大多數(shù)的捕獲表面由 復(fù)制分析物點排占據(jù)，分析物1-16,結(jié)束于一排對照點。在另 一結(jié)構(gòu)中，可設(shè)置用于分析物的配體受體的交替排以及兩種不同稀 釋度的配體參考點的成對的排，參見圖16B。也可釆用其他結(jié)構(gòu)。在只有兩排用于捕獲和參考并且每排具有2個分析物區(qū)域的情況下，12.5mm長度可容納40排中心距300微米的點，因此可進(jìn)行40種不同的測 定。液體儲存器圖11示出用于測定液體的袋腔12，例如用于液化試劑和沖洗的緩沖液 體。該袋腔由凹入"鼓泡，，腔12B形成，并且采用平元件12A覆蓋和密封。 通常地，袋腔12能夠非常好地抵抗?jié)駳?、氧氣和光線，并且在形成入袋腔 之后保持其形狀。封裝生物敏感產(chǎn)品諸如藥物的領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)公知適 當(dāng)?shù)牟牧?，并且包括但不限于冷成形箔?例如，"Hueck DMF7273"冷成 型箔材料，Hueck Foil L丄.C., Wall, NJ )以及，例如，層疊聚酯-聚乙烯-鋁箔 -CRC-l-聚乙烯(Flex-Pak Packaging Products Inc., Batavia IL )。從儲液器釋放液體圖12示出由結(jié)合至基部13的隔膜7封閉的腔135中的袋腔12。該圖也 示出柱塞頭IB (蓋1的斷開部分)通過雙面粘合片集體4結(jié)合至隔膜7。柱 塞頭IB的外表面接合位于系統(tǒng)控制單元60中的線性電機70的軸L上的端 板72。柱塞1B也具有模制為蓋的部分的錐(刺尖凸起)ID,穿過雙面粘合 膠帶集體4和彈性隔膜7伸出。袋腔12具有彎折特征12C(圖11上未示出)， 保持袋腔12與錐ID隔有一段距離。斷開凸片T將柱塞1B保持在蓋1中。當(dāng)開始操作時，盒50如圖8和8E所示保持在控制單元60中，處于大 致垂直的位置，閥137A和閥137B^皮關(guān)閉，而閥137C打開；線性電4幾軸L 推動柱塞頭1B,該柱塞頭切斷凸片T (參見圖12A和12B)，使柱塞頭1B 從蓋1卸下。錐(刺尖凸起)1D刺穿袋腔蓋12A,使得袋腔12中的液體排 出進(jìn)入腔135并且在腔135的底部集聚。隨著柱塞1B向前移動，袋腔12被 壓縮，因此推出液體并且減小腔135的容積。腔135中的空氣集聚在腔135 上部區(qū)域中的收集歧管135B (參見圖6)并且移動通過管道135A、儲液器 131并最終通過受體140中的通風(fēng)口 9排出。當(dāng)所有空氣已經(jīng)被排出之后，隨著柱塞1B持續(xù)在腔135中移動，液體 然后從相同的槽道排出。當(dāng)液體到達(dá)光學(xué)傳感器150時，控制單元60致動 閥致動器71以關(guān)閉閥137C。(在備選方法中，這里沒有示出，外部驅(qū)動的銷可使隔片(未示出)橫 向移動，從而刺穿流體試劑袋腔12從而將液體從袋腔12釋放出進(jìn)入泵腔 135 )。在盒50的組裝期間，袋腔12定位在腔135中?？蛇x擇地，袋腔12的 形狀可構(gòu)造成符合腔135從而使袋腔不接觸錐1D，從而防止袋腔的過早刺 穿以及液體的泄漏。優(yōu)選地，袋腔12的角部12A如圖12所示向上彎折，保 持袋腔抵靠腔135的閉合端以及不接觸錐1D。干檢測抗體儲液器圖6示出在干燥條件下存放檢測抗體(或者其他檢測配體)的儲液器 131。在盒的組裝期間，用于接收這些試劑的區(qū)域首先涂有一般從Pierce得 到的"阻斷體(blocker)"并且用于形成可容易地液化以防止試劑粘合至儲 液器131表面的涂層。該阻斷體流體"噴涂"在儲液器131底部表面上或者 形成點狀并且進(jìn)行空氣干燥。隨后，采用與生物芯片20上形成點形的捕獲 抗體(或者其他配體受體)關(guān)聯(lián)的適當(dāng)比例的所有試劑的混合物以適當(dāng)?shù)牧?"噴涂"在儲液器131底部的保護(hù)區(qū)域上并且進(jìn)行空氣干燥。在本領(lǐng)域技術(shù) 人員公知的反應(yīng)中，例如，檢測抗體可具有粘合至焚光標(biāo)簽的生物素分子， 該熒光標(biāo)簽結(jié)合至鏈霉親合素分子，參見圖17。 干式熒光標(biāo)簽儲液器圖6也示出以干燥條件存放熒光標(biāo)簽(圖17的"FLR LABEL")的儲 液器142。焚光標(biāo)簽優(yōu)選為結(jié)合至鏈霉親合素蛋白質(zhì)的Cy3分子并且可從 General Electric Co.的分部Amersham購買到。以適當(dāng)?shù)牧亢蜐舛葘⑵渲苯?"噴涂"在儲液器142表面上從而滿足測定的需要并且進(jìn)行空氣干燥，如本 領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。當(dāng)干式熒光標(biāo)簽與緩沖液體接觸時，該干式熒光標(biāo) 簽容易被液化。液體引入系統(tǒng)-隔片參照圖6和7，液體可通過使用外部吸管或者噴針被引入盒50?？蛇x擇 地，液體可采用形成至盒50本身主體的噴針引入盒50。參照圖15和15A， 在這里所述的優(yōu)選實施例中，液體樣本(分析物或血清)使用外部吸管或者 噴針通過隔片通過系統(tǒng)32被引入樣本腔134。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，在備選 方案中，液體樣本可通過內(nèi)部噴針系統(tǒng)被引入和/或液體可通過不同結(jié)構(gòu)的外 部系統(tǒng)被引入。圖15和15A示出包括隔片腔32、樣本注射口 144和樣本注射槽道145 的樣本引入系統(tǒng)。腔32處的隔片封閉組件61用作盒體13的外部與樣本注 射口 144之間的密封件。隔片封閉組件61包括可壓縮隔片材料137,其被橫向彈性壓縮并且趨于在隔片腔32內(nèi)膨脹，如圖15A的向外箭頭所示。本領(lǐng) 域技術(shù)人員可知用于隔片蓋板137的適當(dāng)材料，包括例如橡膠，優(yōu)選為硅酮 橡膠。例如，在一項實施例中，隔片腔32的直徑大約為3/16英寸，隔片蓋 板137可以在未壓縮時為大約1/16英寸厚以及直徑為大約1/4英寸，并由 60硬度(durometer)的硅酮橡膠制成。隔片夾具136用作將蓋板137在腔32中保持定位的保持器。 隔片蓋板137在插入隔片腔32 (刺穿，如軸向線P所示)之前由具有 明顯尖銳和柱狀剛度的尖鋼噴針或其他部件預(yù)扎穿。預(yù)扎穿路徑P在蓋板 137中形成具有低阻力的區(qū)域，并且形成有相對鈍或弱(低柱狀剛度)的儀 器諸如塑料吸管尖頭可從中穿過而^皮推入的點。雖然在組裝前預(yù)扎穿隔片蓋 板61,但是液體不會從盒體13泄漏出，因為隔片蓋板137的橡膠在橫向壓 縮封閉路徑P的作用下確保不會泄漏。該薄弱的點允許鈍的相對大的吸管尖 頭發(fā)現(xiàn)低阻力點，并且以液體密封的方式滑過該隔板。 樣本容納系統(tǒng)圖6、 7和圖15A示出基部13中的樣本腔134。該樣本腔由彈性隔膜7 遮蓋并且經(jīng)過管道145連接至隔板腔32。該樣本腔經(jīng)由管道146穿過溫度控 制區(qū)域33，連接至氣泡捕獲器130,該管道146的入口 134A位于腔134的上 部區(qū)域。在將盒以大致垂直的位置安裝在控制單元60中的容器之后，血清 或分析物經(jīng)由隔片32引入腔134。該盒采用鉸接蓋62保持定位，如圖8b 所示。穿過蓋62的端口 67與隔片32對齊，從而可直接地操作該隔板。樣品泵如圖6、 7和15A所示，血清(樣本或分析物)泵30通過模制樣本腔 134、彈性隔膜7以及斷開柱塞頭1A形成。柱塞頭1A由雙面粘合片2適當(dāng) 地粘合，如圖7所示。采用安裝在控制單元60中的盒，控制單元60中的線 性電機的軸L接合柱塞1A并且在由適當(dāng)軟件確定的控制作用下驅(qū)動柱塞1A 向下移動。斷開定位凸片T,使柱塞1A自由地隨著軸L移動。當(dāng)盒位于使用位置 時，腔134的排出導(dǎo)管134A位于腔134的上部，使得泵中的空氣首先被排 出，隨后液體被排出(血清或分析物)。當(dāng)激活泵30時，液體樣本被推入槽 道146。槽道146巻繞多次以形成盤旋通道，之后連接至入口 160，到達(dá)氣 泡捕獲器130。加熱器101在槽道146下方的腔16中延伸從而加熱樣本。因此，在到達(dá)氣泡捕獲器之前，血清或分析物15從室溫大約25。C或者存放溫 度例如4。C達(dá)到反應(yīng)溫度，優(yōu)選為37°C。這一過程最一般地使得氣體微氣 泡形成在液體中，隨著液體通過氣泡捕獲器130而被移除。 試劑泵試劑泵37 (用于推進(jìn)緩沖劑或試劑)包括結(jié)合在盒50中的元件以及結(jié) 合在控制單元60中的元件。盒50中的元件為腔135、液體保持袋腔12、彈 性隔膜7和可拆卸活塞頭1B。結(jié)合在控制單元60中的是線性步進(jìn)電機70、 其電機軸L,如圖8E所示，以板72形成終端。板72的功能其中之一是充 分地散布致動力以確保將活塞頭1B保持至蓋1的所有可斷裂凸片連接T斷 開以使活塞頭1B自由移動。在操作中，控制單元60導(dǎo)引線性電機70從而驅(qū)動活塞頭1B，使其斷 裂以離開蓋l，參見圖12A、 12B。隨著活塞頭1B向下移動，其減小腔135 中的可用容積?？諝饨?jīng)由腔135上部區(qū)域中的槽道排出并且進(jìn)入歧管135B。 同時，從隔膜7伸出的錐1D穿過并且刺穿袋腔蓋12A,使得液體流至腔135 的下部區(qū)域?？刂茊卧?0進(jìn)一步導(dǎo)引線性電機?？諝庥纱灰后w排出并且被逐出。 當(dāng)所有的空氣都在活塞運動下被逐出時，然后液體通過相同的歧管和槽道被 排出。盒50可以低溫存方文并且按照需要取出。袋腔中的液體浮皮加熱至例如 37。C,包含可由液體通過氣泡腔130而移除的微氣泡。 溫度控制器&加熱器有必要以已知的溫度執(zhí)行該測定，因為夾層測定器的復(fù)合效率會受到配 體分子在其承載液體中的的擴散速率的強烈影響，該擴散速率本身是溫度的 強函數(shù)。在使用之前， 一般來說，盒和血清保持在室溫或者更低。為了加熱 至理想的反應(yīng)溫度，優(yōu)選為37° ,加熱元件101作為控制單元60的組成部 分。當(dāng)盒50安裝在容器66中并且鉸接蓋62被關(guān)閉時，承載在蓋62上的加 熱元件101嵌套在盒50背部的腔16中，并且接合表面13A，如圖6A所示。 熱量傳遞通過盒的薄壁區(qū)域以加熱在該測定期間進(jìn)行相互作用的所有液體。參照圖8C和8D，加熱器101包括由Minco Co.制造的薄柔性片狀加熱 器元件102,從而適配于盒體13背部的腔16。該加熱器安裝在低硬度(60 硬度)硅酮橡膠泡沫背部103和浮動平面剛性支承件104上。加熱器101的平面表面因此可被壓入以與腔16底部處平面表面13A以及反應(yīng)腔133處的 生物芯片的背側(cè)一致。結(jié)合在加熱器單元中的溫度傳感器布置成檢測生物芯 片的溫度以控制加熱器。氣體移除系統(tǒng)氣泡捕獲器圖IO示出浮力氣泡捕獲器130的一項實施例。在優(yōu)選實施例中，樣本 從槽道160進(jìn)入并且填充氣泡捕荻器130的下部區(qū)域，但是防止前進(jìn)至反應(yīng) 腔133,因為微流體毛細(xì)管沖脹閥138C和138D設(shè)計成根據(jù)條件地阻斷液體 的流動并且僅在已經(jīng)達(dá)到預(yù)定背壓時脹裂。隨著空氣被促使向上并且經(jīng)由微 流體毛細(xì)管沖脹閥138A排出并通過槽道162，通過微流體毛細(xì)管沖脹閥 138B并且向外到達(dá)反應(yīng)腔133,廢液容器139并且最后向外通過容納過濾器 9的通風(fēng)通道140，樣本(血清或分析物)填充氣泡捕獲器130。當(dāng)氣泡捕獲器130填充有液體時，出口 164處的壓力使得液體能夠流過 微流體毛細(xì)管沖脹閥138C和D，血清或分析物前進(jìn)至血清光學(xué)傳感器152， 參見圖6，由此，隨著液體-空氣交界橫向經(jīng)過觀察區(qū)域，將信號發(fā)送至系統(tǒng) 控制單元60。 -敞流體毛細(xì)管沖脹閥138B防止液體進(jìn)入槽道162并且使微流 體毛細(xì)管沖脹閥138A失去效用。該系統(tǒng)控制器編程為致動樣本泵以推動樣 本在預(yù)定的流速下在精確的持續(xù)時間內(nèi)通過反應(yīng)腔133。當(dāng)血清或者其他液體從槽道160進(jìn)入填充液體的氣泡捕獲器130時，被 捕獲或者溶解的氣體在浮力作用下上升至氣泡捕獲器的"上部"區(qū)域。由于 槽道161由通過^f效流體毛細(xì)管沖脹閥138A保持定位的液體填充，所以可防 止氣體進(jìn)入槽道162。進(jìn)入氣泡捕獲器130的液體經(jīng)由槽道164離開。因此， 具有更大浮力的氣體氣泡上升，液體不具有無益氣泡。優(yōu)選地，如圖所示，氣泡捕獲器的液體入口 160和出口 164在延伸跨過 浮力腔130底部的凹槽160A的相對端部處對齊。在該關(guān)系中，由于其上流 過的液體的本質(zhì)，所以分層流可被保持不受影響。因此，連續(xù)的不同流體可 流過該腔中，而不受到交叉污染。但是，在其他設(shè)計中，氣泡移除系統(tǒng)可包 括多個氣泡腔，該測定中的不同流體可流過這些腔。圖IO的氣泡捕獲器130具有位于腔中部的分隔肋130D，該肋起始于凹 槽160A的高側(cè)。從操作位置觀看，肋130D向上延伸一段距離，在還沒有 到達(dá)捕獲容積上端處結(jié)束。其外邊緣130E位于平面壁FW的平面，粘合并 且密封至覆蓋粘合片8。55分隔肋130D因此形成連通于凹槽160A中的流體的兩個連續(xù)氣泡捕獲 區(qū)域130F和130G。這些區(qū)域的上端連通。由此形成故障恢復(fù)特征。在沒有 設(shè)置肋的情況下，要是大體積空氣氣泡從入口 160進(jìn)入，那么其會跨過氣泡 捕獲器的完整寬度，導(dǎo)致大體積氣泡被堵塞并且防止液體正確地填充捕獲器 容積。在存在分隔肋130D的情況下，這種大體積氣泡則會被捕獲在初始(上 游)捕獲區(qū)域130F中，使得下游區(qū)130G敞開以接收液體并且持續(xù)填充捕獲 器。因此，區(qū)域130F的上部區(qū)域可被填充，即使封閉氣泡堵塞在該區(qū)域的 下部分中。在其他未示出的實施例中，捕獲器可構(gòu)造成具有一個或多個額外 的肋部，連續(xù)形成三個或多個這種區(qū)域，從而實現(xiàn)進(jìn)一步的故障恢復(fù)保護(hù)。在其他實施例中，可將串聯(lián)的兩個或多個獨立氣泡捕獲器設(shè)置為提供用 于給定液體流的系列氣泡捕獲區(qū)域。圖10A提供備選的氣泡捕獲器設(shè)計。通過插入氣泡捕獲器上部的多孔插 頭9A進(jìn)行通風(fēng)，提供空氣排出路徑，該路徑在捕獲腔130填充液體時被封 閉。通風(fēng)為了使液體以高效的方式進(jìn)入和排出該裝置，盒50包括通風(fēng)口 140，該 通風(fēng)口作為可關(guān)閉的通氣口。通風(fēng)口 140優(yōu)選為柱狀管道，用于使空氣通過。 通風(fēng)口 140可填充有多氣孔的材料以形成通風(fēng)插頭9。通風(fēng)插頭9 (或者由于氣泡捕獲器設(shè)置的通風(fēng)插頭9A)采用多孔材料， 可滲透氣體但是永久地阻擋與液體的接觸。當(dāng)使用在通風(fēng)通道中時，雖然處 于干態(tài)，但是該通風(fēng)插頭可確保包含在盒50中的空氣和其他氣體的排出通 道或者與液體分離。該通風(fēng)插頭也確保當(dāng)將液體樣本收集并且注入該裝置時 盒50處于大氣壓，并且通過與液體接觸時進(jìn)行的密封，該通風(fēng)插頭確保空 氣已經(jīng)被移出該裝置之后盒50被密封于大氣壓。用作通風(fēng)插頭的適當(dāng)材料包括熱塑性材料，聚乙烯，聚丙烯，聚四氟乙 烯(PTFE;例如，GORE-TEX , W.L, Gore&Associates， Inc., Newark DE )， 例如，多孔塑料(例如，由M.A. Industries ( Peachtree City, GA )售賣的多孔 塑料)，以及熱塑料，例如由Trexel，Inc.( Woburn,MA)提供，或者POREX (Porex Technologies Corporation, Fairburn， GA )。 雖然當(dāng)這種材4+處于干態(tài) 時為多孔，但是這種材料設(shè)計為處于濕態(tài)時完全封閉。(參見1999年6月29 日授權(quán)的美國專利No. 5,916,814，其完整內(nèi)容引用結(jié)合于此)?？蛇x擇地，通風(fēng)插頭9可由具有類似特性的諸如可從W丄.Gore&Associates, Inc. (NewarkDE)買到的隔膜代替。當(dāng)通風(fēng)口 140干時，多孔區(qū)域允許空氣橫向運動，從而允許任何氣體排 出盒。當(dāng)通風(fēng)插頭9濕時，該通風(fēng)口關(guān)閉，氣體或液體都無法排出該裝置。 在圖6和7所示的示例性實施例中，通風(fēng)插頭9可吸收1至5ml的液體，取 決于插頭的尺寸和大小。通風(fēng)插頭9的位置使得當(dāng)盒處于基本上垂直的位置時，浮力使得空氣達(dá) 到液體前方的通風(fēng)口 140。優(yōu)選地，通風(fēng)口 140鄰近或者連接至廢液容器139。在一些情況下，諸如存放期間，當(dāng)需要防止蒸汽傳遞的情況下，通風(fēng)口 140的外部可進(jìn)一步由膠帶密封(未示出)?？蛇x地，該膠帶可形成標(biāo)記系統(tǒng) 的一部分，然后可卸下以及移開從而識別分析物樣本源。(參見1989年12 月5日授權(quán)的美國專利No. 4,884,827，其完整內(nèi)容引用結(jié)合于此)。廢液系統(tǒng)圖6和7示出經(jīng)由在由板14封閉的基部13的背部中的通道連接到一起 的廢液接收腔139A和139B。該結(jié)構(gòu)理想情況下適于模制生產(chǎn)。在操作位置， 廢液腔位于盒的最高端部從而接收通過反應(yīng)腔133的所有氣體和液體。廢液 腔的結(jié)構(gòu)和位置使得已經(jīng)進(jìn)入的液體不會容易地返回至反應(yīng)腔133。該系統(tǒng) 結(jié)合有通風(fēng)口 140和過濾器插頭9。液體槽道各槽道具有一般位于大約0.1mn^與lnm^之間的流動橫截面并且具有 避免氣泡形成晶核的光滑表面。在三個側(cè)上，各槽道通過主體13的模制表 面形成。各槽道在第四側(cè)上由覆蓋粘合片8封閉。可處理一些槽道以具有親 水性或者疏水性的特性或者處理一些槽道進(jìn)行變化的設(shè)計。優(yōu)選實施例的槽 道具有0.25mm2的流動4黃截面。閥主動閥圖13-13C示出主動閥的操作。閥桿A以及閥座V采用圓形設(shè)計，其平 面垂直于所示軸線。流動通道90在錐形閥座的相對側(cè)開口。在圖13的打開 狀態(tài)下，槽道90打開以使流體通過。當(dāng)閥桿A通過控制單元60的閥致動器 向前移動時，如圖13A所示，閥桿A使彈性隔膜7變形并且阻斷各通道。 參照圖13B,應(yīng)該指出的是，雙面粘合片8中的開口應(yīng)該足夠大于閥座的基部直徑，從而允許彈性隔膜經(jīng)由環(huán)形間隙最'』、化吸液作用并且產(chǎn)生足夠的壓力降，使得流動可通過進(jìn)一步沿著諸如微流體毛細(xì)管沖脹閥138F的相同槽 道的微流體毛細(xì)管沖脹閥而被停止，參見圖13C。閥桿A是控制單元60的組成元件并且可根據(jù)空間的因素采用各種形狀。 在一種情況下，線性致動器的2mm直徑的軸向延伸部分直接作用為閥桿。 在另一種情況下，閥桿采用90度的鐵錘形狀，軸直徑大約為2mm，在杠桿 動作中由線性致動器致動。微流體毛細(xì)管沖脹閥；被動孩i流體閥圖9示出結(jié)合在盒中的微流體毛細(xì)管沖脹閥的基本設(shè)計，其蓋由細(xì)線示 出。采用槽道的情況下，三側(cè)由主體13的模制表面形成，第四側(cè)由粘合片8 形成。在由 J.Zeng等使用的模型("Fluidic Capacitance Model of Capillary-Driven Stop Valves; 5th Microfluidics Symposium IMECE Nov. 5-10, 2000 Orlando FL; MEMS-18A")中的限定為通常以平面終止的柱狀或方形毛 細(xì)管管道的被動微流體閥的氣腔的基本理論保持壓力P如下計算P-4 Y sin 6 /(d)1.14其中，Y是流體的表面張力-水溫37度時大約為0.070N/m，為最常用的碳基 液體的大約兩倍，e是接觸角，在沖脹點一般為45度，d是開口的方形導(dǎo)管 的側(cè)部的尺寸。當(dāng)d=0.1mm時，P=1.4， E3 N/m2(Pa)=0.21 psi=5.7 in H20=14cm H20這里，(參照圖6和10)，重要的一點是，閥138C和138D具有高于閥 138A的爆裂容量，從而確保氣泡捕獲器130將填充液體，同時允許空氣經(jīng) 由閥138A排出。為了實現(xiàn)這一效果，閥138C和138D的橫截面小于閥138A。圖9是被動單向微流體沖脹閥的簡單圖示，代表閥138A、 B、 C、 D和 E。頸部200的尺寸和排出角限定保持流體防止與空氣交界的保持力。本領(lǐng) 域4支術(shù)人員(參見Inhibition and Flow of wetting liquids in Non circular Capillaries-J of Physical Chemistry B Vol. 101， pp855-8630 )限定這些尺寸使得 空氣可經(jīng)由通風(fēng)過濾器通過氣泡捕獲器和反應(yīng)腔以排至大氣。光學(xué)傳感器圖14示出用于檢測槽道中的液體-空氣交界的出現(xiàn)的光學(xué)傳感器。該光 學(xué)傳感器采用光源傳感器/光電晶體管單元S諸如"反射物體傳感器"(類型)構(gòu)成并且按照推薦的方式安裝。光學(xué)傳感 器150和152 (圖6 )透過監(jiān)視窗6A和6B諸如從普通顯微鏡蓋玻片(ERIE Scientific)切出的光學(xué)監(jiān)視包含分析物或緩沖劑的液體將通過的槽道。它們 安裝在形成在盒體13的表面壁FW中的液體槽道上。由光學(xué)傳感器的LED 元件發(fā)出的光經(jīng)由分別嵌入并且氣密密封(在I處)在基部13的剛性元件 中的鏡IIA和11B返回至該單元的光電晶體管。由于液體和空氣二者在光學(xué)傳感器的光學(xué)路徑中存在非常少的量，所以 它們二者幾乎相同地可被LED的波長穿過，經(jīng)由吸收作用進(jìn)行區(qū)分是不可 靠的。在小于IOO微米厚的槽道中的空氣與水之間的吸收差異是非常小的， 并且峰值僅為只使用空氣時的0.5%，條件為以近紅外觀測，OPB606A OPTEK 單元的波長為950nm。新穎性在于隨著分析物或緩沖液體排出空氣而檢測氣體與液體之間的 交界(或者"液體前部")?？諝庹凵渎蕿榇蟾?.000，水的折射率為1.332, 二者存在明顯的差異，由此，采用棱鏡或透鏡的方式，使得液體前部衍射和 折射LED的入射光。該交界(前部)易于被;險測到，因為其^f吏得一部分光 線偏移離開其正常路徑。隨著該前部通過光學(xué)傳感器的視野，其使信號產(chǎn)生 大的瞬時改變，這是易于監(jiān)視和分析的。信息追蹤可將樣本收集裝置裝配上記錄或者示出關(guān)于樣本信息的任選裝置，諸如 適于讀寫或者應(yīng)用標(biāo)記的條形碼或表面區(qū)域。已記錄或顯示的信息可以是執(zhí) 行或追蹤樣本和/或?qū)υ摌颖具M(jìn)行診斷測定所需的任何信息。在另 一選擇中， 可對盒設(shè)置額外的識別標(biāo)簽或條形碼標(biāo)記以記錄對應(yīng)的信息；第二標(biāo)簽或標(biāo) 記然后可從該盒移除，從而例如按照需要粘附于病人記錄或動物籠子或者包 括在診斷測定中。例如，可將每個都具有識別和序列號或編碼的雙標(biāo)記固定 至樣本收集裝置，使得一個永久地粘合至樣本收集裝置，另一個可移除并且 能夠隨后粘合或結(jié)合至其他地方，如上所述，或者掃描或者采用其他方式記 錄在其他信息存儲介質(zhì)中。盒50優(yōu)選地具有位于蓋上的條形碼標(biāo)記，諸如 可由位于控制單元60的接納腔66中的商用條形碼讀取器69讀取。讀取器(從陣列讀取光學(xué)信號)讀取測定的結(jié)果包括測量已經(jīng)結(jié)合至捕獲表面的熒光水平或熒光標(biāo)簽 的水平/數(shù)目，例如;f會測本身已經(jīng)粘合至分析物分子的配體(例如抗體)分子，粘合至配體受體(例如，捕獲蛋白質(zhì)分子)。熒光水平通過反應(yīng)腔的捕獲圖像區(qū)域的圖像像素的信號水平的集合表 示。所涉及的每個區(qū)域與已經(jīng)進(jìn)行特定測定的區(qū)域和位置關(guān)聯(lián)。處理儀器(系統(tǒng)控制器)60可具有捕獲用于分析的整個生物芯片20的圖像的整體讀取站。 可選擇地，優(yōu)選采用與處理站分離的讀取站。讀取站60具有捕獲反應(yīng)腔的 圖像以進(jìn)行進(jìn)一步處理的讀取系統(tǒng)64，參見圖8E和F以及圖18。 系統(tǒng)控制器用于控制操作步驟的算法所有的操作通過邏輯初始化并且通過系統(tǒng)控制器單元實現(xiàn)。手動操作如 下所示。用于圖6和7的盒和用于免疫檢測中的系統(tǒng)控制器60的操作的順 序如下所述1 )將容納生物芯片的盒安裝在流體站66中-手動操作2 )將血清注入隔膜泵儲液器134-手動操作3) 關(guān)閉標(biāo)記閥137A-注意，所有的閥一般都是打開的4) 關(guān)閉沖洗閥137B5 ) 通過操作液體泵37斷裂腔135中的起泡袋腔12來排出Abd腔131 中的空氣以及采用緩沖液體(起泡袋腔12的內(nèi)含物)填充腔131; Abd光學(xué)傳感器觸發(fā)器150計時和流動結(jié)束6) 關(guān)閉Abd閥137C7) 打開標(biāo)記閥137A8) 操作液體泵37預(yù)定的持續(xù)時間以通過采用緩沖液體填充標(biāo)記腔 142而排出標(biāo)記腔142中的空氣a)采用預(yù)定的間隔(或者如果設(shè)置標(biāo)記光學(xué)傳感器，那么使用該 傳感器觸發(fā)計時和流動的結(jié)束)9) 關(guān)閉才示i己閥137A10) 采用血清填充氣泡捕獲器11 ) 運行血清泵30的步進(jìn)電機12)在填充氣泡腔130結(jié)束時，血漿光學(xué)傳感器觸發(fā)器152計時 13 ) 使血清流動通過反應(yīng)腔13314) 運行血清泵30步進(jìn)電機預(yù)定的持續(xù)時間15) 采用緩沖液體液化Abd16) 以震蕩的方式三步向前和三步向后地運行泵37;腔131的蓋隔膜 彈性變形。這一功能可與血清流動功能同時執(zhí)行17) 打開Abd閥137C18 ) 通過采用緩沖液體推動液化Abd通過操作泵37來使液化Abd流過反應(yīng)腔19 ) 運行泵37預(yù)定的持續(xù)時間20) 關(guān)閉Abd閥137C21) 打開標(biāo)記閥137A22) 使標(biāo)記流過反應(yīng)腔23) 運行泵37預(yù)定的持續(xù)時間24) 關(guān)閉標(biāo)記閥137A25 ) 打開沖洗閥137B26 ) 使沖洗液體流過反應(yīng)腔 27)運行泵37預(yù)定的持續(xù)時間28 )通過以逆轉(zhuǎn)方向操作泵37預(yù)定的持續(xù)時間來排放反應(yīng)腔29) 然后將一次性使用盒從處理站卸下，稍后對反應(yīng)腔進(jìn)行成像以分 析?？蛇x擇地，可采用處理站中的控制單元60的讀取模塊30) 然后可拋棄采用生物芯片的盒 備選算法31 )可選擇地，可通過抗體儲液器131處理沖洗步驟 32) 關(guān)閉沖洗閥137B33 ) 打開Abd閥34 ) 使沖洗液體經(jīng)由Abd儲液器流過反應(yīng)腔 35)運行泵37步進(jìn)電機預(yù)定的步數(shù)在備選操作模式中，可使用緩沖液體填充氣泡捕獲器，被動微流體閥 138E阻斷該液體進(jìn)入樣品回路。 數(shù)據(jù)分析 總體如公知的那樣，測定的目的是測定一定體積的所討論分析物中存在的目 的分子的數(shù)目分子密度。在基于熒光的免疫測定中，這是通過將熒光標(biāo)簽 粘合至復(fù)合物對并且測量已經(jīng)粘合標(biāo)簽的限定區(qū)域的光強度來實現(xiàn)的。這可得到一個電壓水平， 一個數(shù)，必須與樣本中的相關(guān)分子的分子密度關(guān)聯(lián)。當(dāng)在生物芯片中采用點型陣列時，信息以 一 些復(fù)制點的電壓水平出現(xiàn)。 根據(jù)這些值執(zhí)行操作從而確定典型值。例如，可舍棄該組的最高和最低檢測 值。為了確定典型值，可根據(jù)該組的剩余值計算平均值，該值為點組的典型 值。變量蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(或者其他配體-配體受體相互作用)為流體環(huán) 境中的平衡反應(yīng)，在該流體環(huán)境中，兩種分子(設(shè)計或選擇高度特異性的結(jié) 合特性)的復(fù)合(偶聯(lián)或結(jié)合)是流體中每種分子的密度的函數(shù)。每對分子 的平衡條件由它們的偶聯(lián)系數(shù)限定。傳統(tǒng)地，已經(jīng)將復(fù)合限定在靜止和固定 容積的流體中。已經(jīng)確定，復(fù)合速率很大程度上由分子相互發(fā)現(xiàn)的能力確定。一類的分子，捕獲分子(配體受體)， 一般結(jié)合至固態(tài)表面，多孔板的 孔或者點型陣列的支承件-在上述盒中，該支承件是涂覆有活化的硝酸纖維 素的玻璃。分析物中的其他分子(配體)引入液體。使用用于測定的ELISA多孔板，用于分子關(guān)聯(lián)的混合是通過擴散進(jìn)行 的并且非常緩慢，因為分子距離(6mm孔的直徑)比較大并且不進(jìn)行機械 混合。對關(guān)鍵參數(shù)的控制較差。流體擴散率是分子粘度、溫度和分子重量(蛋 白質(zhì)尺寸)的強函數(shù)。在流動微通道中，分子關(guān)聯(lián)是較快的并且受到相同的變量影響，流速的 影響較小。由于偶聯(lián)處的分子密度隨著時間和流速改變，所以流動條件也是 不同的。流體以非常低的雷諾數(shù)(極端的低)流過點型陣列，分子關(guān)聯(lián)也主要是 通過擴散的方式，但是擴散行程非常小，因此反應(yīng)時間更短。對于給定參數(shù)組的復(fù)合速率是非線性的并且如圖3A所示以漸進(jìn)的方式 達(dá)到平衡，如上所述。在平衡測定中，在一段時間后，當(dāng)分析物與捕獲分子之間的結(jié)合速率等 同于這些分子的解離速率時，達(dá)到平衡。這需要大量的時間在多孔板中， 對于非常高的分子密度，需要近一小時，對于低分子密度，需要隔夜。一般地，需要在未達(dá)到平衡狀態(tài)的情況下終結(jié)測定，因為實現(xiàn)平衡的時 間太長。即使已經(jīng)通過使用機器和盒的受控環(huán)境消除操作者的個人習(xí)慣，但是當(dāng)采用點型陣列時的變量仍然很多*相關(guān)分子的質(zhì)量&數(shù)量和它們的親和力常數(shù) *反應(yīng)溫度 *大氣壓 *濕度*反應(yīng)腔的幾何尺寸 *點的尺寸*每個點上的捕荻分子的密度*支承表面例如硝酸纖維素涂層的特性* 流速和分布*測定的持續(xù)時間* "讀取器"的敏感性 *處理系統(tǒng)的^^差 校準(zhǔn)和控制由于變量很多，所以一般需要預(yù)先建立關(guān)聯(lián)常數(shù)一一條曲線。進(jìn)行測定 時，核對讀取系統(tǒng)的性能，(稱作"對照")，核對生物和芯片，稱作"校準(zhǔn)"1. 對于特定生物芯片的每次制造過程， 一般使用該過程的一些生物芯 片和測定的程序和規(guī)程確定一組標(biāo)準(zhǔn)曲線。這樣可對于標(biāo)準(zhǔn)條件下的相關(guān)的 每種分子進(jìn)行信號水平和濃度的關(guān)聯(lián)。這是通過由所有都在一次制造過程中 構(gòu)造的相同芯片操作一組已知濃度樣本來實現(xiàn)的(一般通過制造商)。最少 需要6種不同的濃度(以及對應(yīng)數(shù)量的芯片)來限定這種曲線。當(dāng)制造一組 新的芯片時，不需要創(chuàng)建一組新的標(biāo)準(zhǔn)曲線，這樣會進(jìn)一步消耗芯片。2. "對照"這是為了確定讀取儀器是否正常工作。這是通過使用"對 照點，，實現(xiàn)的。這些對照點印制在所有生物芯片上并且預(yù)期給出預(yù)定的信號。 這些點可裝載有Cy3染料，結(jié)合的蛋白質(zhì)或者惰性參考材料諸如Kapton。 同時沉積這些對照點，使得所有測定點都被沉積。 一般地，只需要一排。必 須記住的是，許多事情可能出錯，所獲得的數(shù)字總是伴有CV百分?jǐn)?shù)。3. "校準(zhǔn)"這由用戶執(zhí)行，之后采用給定制造批次的芯片執(zhí)行測定。 一般地，該批次的2個芯片對已知稀釋度進(jìn)行運行(被消耗掉)，以相對于 由該批次制造商建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線核準(zhǔn)或調(diào)整整體系統(tǒng)性能?，F(xiàn)在將說明本發(fā)明的一個方面。自校準(zhǔn)生物芯片如上所述，根據(jù)普通步驟，已經(jīng)在相同環(huán)境中考慮使用同一制造過程中 的許多相同芯片以形成可用于剩余芯片的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線。相比較地，根據(jù)圖16,除了配體受體之外，校準(zhǔn)點和對照點的擴展組印 制在每個芯片上。本發(fā)明的概念是以已知的稀釋度設(shè)置足夠數(shù)量和稀釋程度 的點，從而有效地按照流過芯片的檢測試劑例如抗體和標(biāo)簽液體確立校準(zhǔn)曲 線。每個芯片因此可進(jìn)行自校準(zhǔn)。例如，設(shè)計成評價特定蛋白質(zhì)在分析物中是否存在的測定器的芯片以傳 統(tǒng)方式布點，捕獲抗體(配體受體)的排特異于所涉及的蛋白質(zhì)。根據(jù)圖16， 該陣列的下游布置有數(shù)量充足的蛋白質(zhì)點的排，如圖所示為6個，并且具有 足夠數(shù)目的不同稀釋度以進(jìn)行評價，從而有效地建立校準(zhǔn)曲線。這里，這些 點稱作內(nèi)在校準(zhǔn)點(Intrinsic Calibration Spot) —ICS。(在圖16中，配體受 體點描述為大于參考和對照點，從而明確它們的生物學(xué)差異。實際上，所有 的點可采用相同的尺寸)。參照圖16，校準(zhǔn)排1A至1G包括特異于用于分析物1的受體的點的分 析物配體；校準(zhǔn)排2A至2G包括特異于用于分析物2的受體的點的配體的 點，等等。在該實例中，排1A至1G的一批的每個給定排的所有點具有相 同的稀釋度，該稀釋度不同于其他校準(zhǔn)排的點。為了使該系統(tǒng)生效，陣列上的流體中具有充分?jǐn)?shù)量的檢測試劑，例如抗 體和標(biāo)簽，從而實際地結(jié)合至捕獲抗體(配體受體)中的相關(guān)所有蛋白質(zhì)(配 體)以及ICS上的所有位置。特異于個別芯片的校準(zhǔn)曲線因此可形成為相應(yīng) 于該芯片的讀取過程的一部分。ICS排定位成最小化各排之間的竟?fàn)幮苑肿游约熬植糠肿酉?。這 可采用實驗的方式確定。在許多情況下，優(yōu)選地，具有最大稀釋度的點與流 體入口最接近，隨后是下一最大稀釋度等等。隨后的排可從如圖16所示的 先前排的路徑偏移， 一些排可以額外距離分離，從而在流體達(dá)到下一ICS排 之前促使流體的均一化。采用軟件，可將由具有分析物中的所涉及分子的點獲得的信號與從ICS 獲得的信號相比較。(測量值之間的插值可使該過程等同于與校準(zhǔn)曲線比 較。)分析物中的分子密度因此可參照從生物芯片本身獲得的信息確定。這 種自校準(zhǔn)生物芯片可采用在上述盒中。其他生物芯片格式也可類似地采用具有圖16A格式的生物芯片。在這種情況下，由該儀器 采用預(yù)建立的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以校準(zhǔn)讀數(shù)。生物芯片上的對照沉積(deposit)能夠 根據(jù)對照沉積的已知熒光值的檢測值核準(zhǔn)該系統(tǒng)的操作，或者調(diào)整其敏感 度。具有圖16B格式的生物芯片可類似地采用，由該儀器采用的預(yù)設(shè)立校準(zhǔn) 曲線數(shù)據(jù)從而校準(zhǔn)讀數(shù)。在圖16B的實施例中，每個分析物伴隨有具有不同 預(yù)定稀釋度的配體A和B的兩個參考沉積。這些可用于參照相應(yīng)于各自制 造批次的預(yù)定校準(zhǔn)曲線、相應(yīng)于校準(zhǔn)曲線調(diào)整檢測結(jié)果。結(jié)論雖然已經(jīng)詳細(xì)討論免疫測定的具體實例，但是應(yīng)該理解，這里所述的技 術(shù)可應(yīng)用于采用粘合至固態(tài)基部的配體受體和流過其上的流體中的配體的 通用測定種類。
權(quán)利要求
1、一種測定盒(圖4；50圖5、5A、6、6A、7、8E和8F)，其包括承載配體受體的間隔區(qū)域的陣列(C，圖1、3、4A；20圖5、5A；圖16、16A、16B)的捕獲表面(D，圖1、3、4A)，以及液體通過系統(tǒng)(圖3、4、4A)，該液體通過系統(tǒng)構(gòu)造成導(dǎo)引具有小于大約1優(yōu)選在大約1×10-1與5×10-3之間的雷諾數(shù)的測定支持液體緩慢地流過所述陣列，所述液體包括含配體液體，該液體通過系統(tǒng)包括氣體氣泡移除系統(tǒng)(圖4；F圖4A；128圖5、5B；130圖6、6A、10、10A)，液體暴露至該氣體氣泡移除系統(tǒng)，該氣體氣泡移除系統(tǒng)構(gòu)造和排列成用以在液體暴露至所述陣列之前將氣體微氣泡從液體中移除。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定盒，還包括傳熱表面(34圖5、 5A;圖 6A),液體流暴露至該傳熱表面以在液體暴露至氣體氣泡移除系統(tǒng)之前加熱 該液體(參見圖8、 8B、 8C、 8D)，由此，液體中通過經(jīng)由該測定盒的換熱 表面?zhèn)鬏數(shù)臒岙a(chǎn)生的氣體微氣泡在液體暴露至該陣列之前被移除。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測定盒，構(gòu)造成用以從外部裝置的加熱 器(101圖6A、 8、 8B、 8C、 8D)接收熱量，該盒構(gòu)造和排列成用以使得 熱量流過盒的實體至傳熱表面，并由此至液體。
4、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，還包括用于存放測定中使用 的試劑的部分(131、 142)，該盒構(gòu)造成用以實現(xiàn)液體與試劑的結(jié)合以產(chǎn)生 測定支持液體，并且分別使得測定支持液體流過液體通過系統(tǒng)或者在暴露至 傳熱表面的情況下流過液體通過系統(tǒng)，該盒構(gòu)造成用以在測定支持液體到達(dá) 陣列之前使得液體暴露至氣體氣泡移除系統(tǒng)，由此，先前在液體中產(chǎn)生的氣 體微氣泡在測定支持液體被導(dǎo)引通過陣列之前得以移除。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測定盒，其中，待與液體結(jié)合的試劑為包含 可檢測標(biāo)簽的物質(zhì)或者配體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的測定盒，其中，在結(jié)合之前，試劑以干 態(tài)存放在盒的腔(131、 142)中，試劑暴露至空氣，該盒構(gòu)造成用以在進(jìn)行 結(jié)合操作時將液體？ 1入腔中，氣體氣泡移除系統(tǒng)有效地移除由結(jié)合操作產(chǎn)生 的空氣的微氣泡。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測定盒，其中，盒的腔具有彈性可伸展壁部 (7圖7)，適于響應(yīng)于排入該腔中的液體進(jìn)行彈性伸展，以及當(dāng)液體流出該腔時彈性收縮。
8、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，還包括至少一個液體存放腔 (134或135),該液體存放腔與排放泵關(guān)聯(lián)，該排放泵用以從存放腔中以連續(xù)流動的方式排出液體，使其分別流過液體通過系統(tǒng)或者在暴露至傳熱表面 的情況下流過液體通過系統(tǒng)，該盒構(gòu)造成用以在液體到達(dá)所述陣列之前使液 體暴露至氣體氣泡移除系統(tǒng)，由此，先前在液體中產(chǎn)生的氣體微氣泡在液體 以連續(xù)流動的方式導(dǎo)向通過該陣列之前得以移除。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測定盒，其中，該排放泵包括形成液體存放 腔壁部的彈性隔膜(7),該隔膜可由外部連續(xù)可移動致動器(圖5A; 70圖 8E;也如圖12-12C所示)操作以形成連續(xù)的流。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的測定盒，其中該液體通過系統(tǒng)的出口 ( 134A、 135B圖6)位于液體存放腔的暴露至腔中空氣的上部，該盒和隔膜構(gòu)造和 排列成用以將空氣從該腔中排出，隨后促使液體經(jīng)由氣體氣泡移除系統(tǒng)以連 續(xù)流動的方式通過液體通過系統(tǒng)以及通過所述陣列。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測定盒，其中，液體存放腔構(gòu)造成用以包含 用于測定的液體的密封袋腔(12圖7、 11、 12-12C),該腔與用于刺穿該袋 腔以釋放液體的裝置(1D圖12-12C)關(guān)聯(lián)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測定盒，其中，液體存放腔(134)構(gòu)造成 用以接納和存放從外部引入該盒中的液體，由此，通過將液體引入該盒的步 驟而在液體中產(chǎn)生的氣體微氣泡在液體流過所述陣列之前由所述氣體氣泡 移除系統(tǒng)移除。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的測定盒，其中，所述液體存放腔構(gòu)造成用 以經(jīng)由穿過隔板(32圖5、 5A、 6; 137圖7、 15、 15A)伸出的噴針或者 吸管接收來自于外部的液體，該隔板包括具有刺穿通道(P)的彈性體質(zhì)量， 該彈性體質(zhì)量在實質(zhì)壓縮下相對于刺穿通道安裝，該壓縮有效地保持刺穿通 道閉合，但是使得塑性液體供給噴針或者吸管穿過刺穿通道插入和移除。
14、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測定盒，還包括至少一個廢液腔(K圖4A; 139圖5、 5A; 139A或B圖6、 7),在流體以連續(xù)流由排出泵泵送、暴露 至氣體氣泡移除系統(tǒng)并且導(dǎo)引通過所述陣列之后，液體流動至該廢液腔，由此，液體在整個測定中容納在所述盒中。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的測定盒，構(gòu)造和排列成用以使得在執(zhí)行測 定期間，捕獲表面和捕獲表面上的液體流具有向上的程度，該廢液腔位于所 述盒中以接收已經(jīng)通過所述捕獲表面(參見圖4A、 5、 5A、 6)的液體的重 力流。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的測定盒，大體為平面并且構(gòu)造成在執(zhí)行測 定期間與水平方向成一實質(zhì)角度(角a圖8),從而將捕獲表面設(shè)置成沿液體流向上端的方向向上延伸，并且設(shè)置廢液出口，以使重力流從捕獲表面的上 端流向廢液腔。
17、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，其中，液體通過系統(tǒng)包括至 少一個可致動閥(B7A、 B或C圖5、 5A)，在液體暴露至氣體氣泡移除系 統(tǒng)(128 )之前液體流過該閥，由此，由液體流過該閥而在該液體中產(chǎn)生的 氣體微氣泡在液體導(dǎo)引流過所述陣列之前被移除。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的測定盒，其中，該閥包括液體流過的閥座 (V圖13、 13A),該閥座限定入口和出口通道，彈性隔膜(7)延伸過該閥座并且可移位以4妾合該閥座/人而切斷流體。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的測定盒，其中，該閥為止動閥，其后為表 面張力沖脹閥(138F圖13C),該沖脹閥能夠在閥關(guān)閉時阻斷通過該止動閥 泄漏的流動液體，但是在流體壓力下，能夠傳送液體以流過所述陣列。
20、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，其中，流體通過系統(tǒng)構(gòu)造和 排列成用以在液體暴露至氣體氣泡移除系統(tǒng)之后使得雷諾數(shù)小于大約1的液 體多于一次地援慢流過所述陣列。
21、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，構(gòu)造成用以執(zhí)行夾層測定， 其中測定的液體流暴露至氣泡移除系統(tǒng)，該盒包括用于在夾層測定中采用的 所有物質(zhì)和液體樣本的存放部分，該盒具有至少一個廢液腔，該盒構(gòu)造和排 列成用以在執(zhí)行夾層測定的整個過程中包含所有液體(參見圖5、 5A、 6)。
22、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，其中，捕獲表面(D)采用 延伸的寬度并且承載配體受體區(qū)域的二維陣列，該區(qū)域由特征尺寸在大約50 U m與500 ja m之間的點構(gòu)成，液體通過系統(tǒng)包括在捕獲表面之前的過渡部 分(圖3; T圖4A; 133A圖6 ),其將連續(xù)緩慢液體流分散至對應(yīng)于捕獲表 面寬度的寬度。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的測定盒，其中，暴露至緩慢液體流的捕獲 表面在流動方向上和橫向于流動方向的方向上具有至少大約0.5cm的尺寸。
24、 根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的測定盒，其中，在所述流動過渡部分 之前的流體的橫截面面積為大約0.25mn^或更少，在捕獲表面上的緩慢流體 的橫截面面積為至少0.75mm2.
25、 根據(jù)權(quán)利要求22、 23或24所述的測定盒，其中，捕獲表面承載至 少3個復(fù)制區(qū)域，在該區(qū)域中，多個配體受體的每個布置成橫向于液體在捕 獲表面上的流動方向。
26、 根據(jù)權(quán)利要求22、 23、 24或25所述的測定盒，其中，捕獲表面上 的陣列在與給定配體受體的區(qū)域鄰近的區(qū)域中包括已知數(shù)量的受體對其特異的配體的參考區(qū)域(圖16B)。
27、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，其中，氣泡移除系統(tǒng)包括液 體所暴露的至少一個浮力腔(F圖4A; 130圖6、 10、 IOA)。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的測定盒，大體為平面的并且構(gòu)造成在執(zhí)行 測定期間與水平方向成一實質(zhì)角度(角a圖8)，從而將浮力腔設(shè)置在被導(dǎo)向 至捕獲表面的液體所流經(jīng)的排出口 (G; 164)上方。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的測定盒，其中，與水平方向所成的角度將 捕獲表面定位在流體過渡通道(圖3; T圖4A; 133A圖6)上方，該通道 接收來自于浮力腔的液體并且將液體流擴散至與捕獲表面(C)的寬度對應(yīng) 的寬度，該過渡通道構(gòu)造成以連續(xù)向上的流動導(dǎo)引液體通過捕獲表面。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的測定盒，其中，與水平方向所成的角度定 位廢液出口 (133B圖5、 5A、 6)以接收跟隨捕獲表面上重力作用下流向該 盒中的廢液腔(K圖4A; 139圖5、 5A; 139A或139B圖6)的流動的液 體。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的測定盒，還包括具有出口通道的液體存放 腔(134或135)，與水平方向所成的角度將存放腔定位在捕獲表面下方，該 存放腔與外部可致動的排放泵關(guān)聯(lián)，該排放泵有效地促使存放腔中的液體以 連續(xù)流動的方式通過浮力腔并且向上經(jīng)過捕獲表面到達(dá)廢液出口 。
32、 根據(jù)權(quán)利要求27-31任一項所述的測定盒，其中，在操作取向中， 浮力腔具有上部和下部，液體入口 (160圖6、 IO)和液體出口 (164圖6、 10)，液體入口和出口二者以流動對齊的關(guān)系位于下部附近。
33、 根據(jù)權(quán)利要求27-32任一項所述的測定盒，構(gòu)造成通過存放在盒中 的液體初始填充浮力腔，并且使得盒的多個液體順序地、以在浮力腔入口和 出口之間層流流動的方式流過如此填充的腔。
34、 根據(jù)權(quán)利要求27-33任一項所述的測定盒，構(gòu)造成在大約1至5秒 的時間段內(nèi)使每次增加的液體流暴露至浮力腔。
35、 根據(jù)權(quán)利要求27-34任一項所述的測定盒，其中，浮力腔(130圖 10、 10A)包括模制在塑性體(13圖7)表面中的凹陷和模制在塑性體表面 中用于將液體引導(dǎo)進(jìn)入和離開該凹陷的槽道，粘合片(8)覆蓋該模制凹陷 和槽道并且粘合至模制體中界定該凹陷和槽道的表面的部分。
36、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，其中，對于給定的流體，氣 泡移除系統(tǒng)包括流體所暴露的至少兩個連續(xù)的氣泡捕獲區(qū)域(130F和130G 圖10、 IOA)。
37、 根據(jù)權(quán)利要求36所述的測定盒，其中，氣泡捕獲區(qū)域構(gòu)造和排列 成用以在浮力作用下使得氣泡上升進(jìn)入氣泡捕獲區(qū)域。
38、 根據(jù)權(quán)利要求37所述的測定盒，其包括浮力腔，該浮力腔構(gòu)造成 使液體從入口沿著暴露成能夠使氣泡在浮力作用下上升以進(jìn)行捕獲的路徑 流動至出口 ，沿著該液體路徑和在該液體路徑上方間隔至少一個分隔壁(130D)，從而限定暴露至該路徑的上游和下游氣泡捕獲區(qū)域，使得入口處 的液體流中的大氣泡趨于被捕獲在上游捕獲區(qū)域中，由此使下游捕獲區(qū)域得 以接收液體流。
39、 根據(jù)權(quán)利要求38所述的測定盒，其中，該分隔壁在向上區(qū)域中終 止，在該向上區(qū)域上方，進(jìn)入下游區(qū)域的液體填充位于堵塞在上游區(qū)域下部 中的任何氣泡上方的上游區(qū)域。
40、 根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的測定盒，其中，浮力腔包括模制在塑 性體中的凹陷，模制的直立肋部(130D)限定分隔壁，粘合片U)覆蓋該 模制凹陷并且粘合至模制體中界定該凹陷的表面部分并且粘合至模制肋部 的外邊緣。
41、 根據(jù)權(quán)利要求3或者引用權(quán)利要求3的權(quán)利要求4-40任一項所述 的測定盒，該盒具有模制體(13),該模制體限定至少一個模制容器，該容 器的深度適于容納測定液體和模制表面壁，該模制容器在表面?zhèn)绕矫嫣幊?開，該模制表面壁具有大體與表面?zhèn)绕矫鎸R的外表面，該表面壁的外表面模制槽道，該表面壁的厚度基本上小于該容器的深度并且在從該模制體的背側(cè)敞開的加熱器腔(16圖6A、 7A)處具有背表面，該加熱器腔構(gòu)造和排列 成用以可拆卸地容納配合構(gòu)造的外部加熱器(101),從而以面對面的傳熱接 觸接合表面壁的背表面的部分，從而由通過模制表面壁的厚度的熱傳導(dǎo)來加 熱在該模制槽道中流動的液體。
42、 根據(jù)權(quán)利要求41所述的測定盒，其具有限定在表面壁中的芯片容 納開口以容納和定位測定芯片，使得芯片限定表面壁的模制槽道導(dǎo)引液體所 進(jìn)入的反應(yīng)腔(133)，模制體中的加熱器腔(16)在芯片容納開口下方延伸 以使芯片暴露，從而與外部加熱器形成面對面?zhèn)鳠峤佑|，由此由通過測定芯 片厚度的熱傳導(dǎo)加熱反應(yīng)腔中的液體。
43、 根據(jù)權(quán)利要求42所述的測定盒，構(gòu)造成使得芯片背側(cè)的一部分暴 露至溫度傳感器來控制加熱器的激發(fā)。
44、 根據(jù)權(quán)利要求41、 42或43所述的測定盒，其中容器為分析物接納 容器(134)，布置成排入位于布置成接收加熱器的熱量的表面壁的部分中的 換熱輪廓的模制槽道，優(yōu)選為盤旋輪廓(146)。
45、 根據(jù)權(quán)利要求41-44任一項所述的測定盒，其中，至少一個液化腔 (131或142圖6A)的一側(cè)模制為表面壁的一部分中的凹陷，液體槽道導(dǎo)引液體通過該表面壁，表面壁的這一部分具有暴露為與外部加熱器接合的背 表面，以進(jìn)行面對面?zhèn)鳠峤佑|，從而由通過模制表面壁的厚度的熱傳導(dǎo)加熱 液化腔中的液體。
46、 根據(jù)權(quán)利要求41-45任一項所述的測定盒，其中，氣泡移除裝置的 一側(cè)模制為液體槽道將液體導(dǎo)引所通過的表面壁的 一部分中的凹陷，表面壁 的這一部分具有暴露為與外部加熱器接合的背表面，以面對面?zhèn)鳠峤佑|，從 而由通過模制表面壁的厚度的熱傳導(dǎo)加熱起泡移除裝置中的液體，優(yōu)選地， 該氣泡移除裝置采用液體填充氣泡捕獲器。
47、 根據(jù)權(quán)利要求41-46任一項所述的測定盒，包括固緊在容器和模制 體表面壁上的蓋組件，該蓋組件包括覆蓋在該容器上的彈性隔膜部分(7)， 該隔膜部分適于被偏移從而使液體通過模制槽道從容器中排出，優(yōu)選地，表 面壁的另一部分采用閥座(V圖13、 13A)的形式模制，該蓋組件包括適于 偏移以接合閥座從而使流動停止的隔膜部分。
48、 根據(jù)權(quán)利要求41-47任一項所述的測定盒，其中，該模制體大體為 定邊界。土 、 土 5 又、。 。
49、 根據(jù)權(quán)利要求41-48任一項所述的測定盒，其中，該模制體的表面 壁的背表面為平面，優(yōu)選地平行于該盒的表面?zhèn)群捅硞?cè)平面，并且布置成與 加熱器(101)的平面熱輸送表面接合，優(yōu)選地，該加熱器包括安裝在彈性 平面墊(103)上的柔性片狀耐熱加熱器(101圖8C)，該彈性平面墊承載 在剛性平面板(104)上，該剛性平面板以浮動的方式安裝，能夠使模制體 和加熱器的對應(yīng)平面表面自調(diào)整為面對面的傳熱接觸。
50、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，其具有模制體(13圖7)， 該模制體包括至少一個模制容器(134或135 ),該容器的深度適于容納測定 液體和模制表面壁(FW)，該模制容器在表面?zhèn)绕矫嫣幊ㄩ_，模制表面壁具 有大體與表面?zhèn)绕矫鎸R的外表面，該表面壁的外表面具有形成用于將液體 從容器引導(dǎo)至該盒的測定區(qū)域(133 )的液體通道的至少一個模制槽道(134A、 146、 143),該表面壁的前表面是平面的并且粘合至粘合片(8)的粘合側(cè)， 粘合片的部分覆蓋在該表面壁中的槽道上，使該槽道的相應(yīng)側(cè)閉合。
51、 根據(jù)權(quán)利要求50所述的測定盒，其中，粘合片(8)在其相對導(dǎo)向 側(cè)上承載粘合劑，該粘合片具有至少一個對應(yīng)于液體容器(134或135)或 者閥座(V)的窗口，粘合片的一個粘合側(cè)粘合至表面壁，相對導(dǎo)向的粘合 側(cè)粘合至彈性隔膜片(7),該彈性隔膜片的覆蓋在窗口上的一部分在模制體 中的相應(yīng)容器或閥座處限定可偏移泵或閥隔膜。
52、 根據(jù)權(quán)利要求51所述的測定盒，其包括在其相對導(dǎo)向側(cè)上承載粘 合劑的第二粘合片(3)，第二粘合片的一個粘合側(cè)粘合至隔膜片的外側(cè)，相 對導(dǎo)向的粘合側(cè)粘合至相對剛性的蓋部件(1 )。
53、 根據(jù)權(quán)利要求52所述的測定盒，其中，在覆蓋泵容器的第二粘合 片中存在窗口，覆蓋泵容器處的隔膜的蓋的斷開部分(1A或1B圖7)構(gòu)造 成從該蓋斷開從而作為泵活塞頭，用于響應(yīng)于外部施加的致動力(參見圖 12-12C)偏移該隔膜的相應(yīng)部分，優(yōu)選地，該蓋的斷開部分粘合至隔膜片的 對應(yīng)外表面部分。
54、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，構(gòu)造成以產(chǎn)生與受體和配體 的復(fù)合物相關(guān)聯(lián)的發(fā)光標(biāo)簽的規(guī)程使用，該盒具有構(gòu)造和排列成用以讀取從該標(biāo)簽發(fā)出的光(參見圖8F)的窗口 (5圖7)。
55、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，其中，該捕獲表面包括小于 l微米厚度的硝酸纖維素層。
56、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，構(gòu)造成用于光學(xué)讀取的一次 性使用的夾層測定盒，可由外部設(shè)備(60)操作的盒，并且具有液體存放腔(134)和關(guān)聯(lián)的排放泵，用于產(chǎn)生包含分析物配體的液體 樣本的連續(xù)流動，至少第二液體存放腔(135)和關(guān)聯(lián)的排放泵，用于產(chǎn)生完成該測定所 需的測定支持液體的連續(xù)流動，流通反應(yīng)腔(133),其中設(shè)置有具有延伸寬度的捕獲表面(D)， 至少一個廢液腔(139A或B )，用于接收來自于反應(yīng)腔的廢液， 該液體通過系統(tǒng)包括將液體流散布至捕獲表面的寬度的流動過渡部分 (133A)，該捕獲表面承載包括配體受體的間隔的復(fù)制區(qū)域的二維陣列(C)，該捕 獲表面定位和排列成用以進(jìn)行光學(xué)讀取，該液體通過系統(tǒng)包括用于將樣本和測定支持液體在捕獲表面上導(dǎo)引流 過反應(yīng)腔的流動網(wǎng)絡(luò)，排氣裝置(140)，用于由通過該系統(tǒng)的液體排出的空氣，以及換熱表面，布置成接收熱量以使液體在進(jìn)入氣泡移除系統(tǒng)之前升溫 至大約理想的測定溫度并且將反應(yīng)腔保持在測定溫度，該存放腔的液體排放泵，該流動網(wǎng)絡(luò)包括關(guān)聯(lián)的氣體氣泡移除系統(tǒng)和過 渡部分，該反應(yīng)腔構(gòu)造成使捕獲表面上的液體序列產(chǎn)生具有小于大約l優(yōu)選 在大約1 x 10"與5 x 10-3之間的雷諾數(shù)的相對寬的流動，由此至廢液腔。
57、 根據(jù)權(quán)利要求56所述的測定盒，其中液體所暴露的傳熱表面與該 盒的外表面形成傳熱關(guān)系，該盒的外表面適于與外部設(shè)備的加熱器部件(101 )形成受熱關(guān)系。
58、 根據(jù)權(quán)利要求56或57所述的測定盒，其中，用在夾層測定中的試 劑以干態(tài)存放在該盒的腔(131、 142)中，試劑暴露至空氣，該盒具有傳熱 表面，該傳熱表面布置成將該腔加熱至大約理想的測定溫度并且在進(jìn)行結(jié)合 操作時將液體S1入腔中，該氣體氣泡移除系統(tǒng)有效地移除該腔中的由加熱和結(jié)合操作產(chǎn)生的空氣的微氣泡。
59、 根據(jù)權(quán)利要求56所述的測定盒，其中，捕獲表面(D)承載至少3 個復(fù)制區(qū)域，在復(fù)制區(qū)域中，多個配體受體(C)的每個橫向于液體流過反 應(yīng)腔的方向進(jìn)行布置。
60、 根據(jù)權(quán)利要求59所述的測定盒，其中，捕獲表面上的陣列在與給 定配體受體的區(qū)域鄰近的區(qū)域中包括已知數(shù)量的該受體對其特異的配體的參考區(qū)域(圖16B)。
61、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，其中，配體受體為抗體或抗 原，其分別特異于樣本中的抗原或抗體配體。
62、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，其中，在操作取向上，該氣 泡移除系統(tǒng)包括適于容納液體的向上延伸的浮力腔，該浮力腔具有上部、液 體入口和液體出口，該液體出口的位置低于浮力腔的上部，適于浸入浮力腔 的液體中，從浮力腔的上部具有排氣通道(161圖10; 9A圖IOA)。
63、 根據(jù)權(quán)利要求62所述的測定盒，其中，該浮力腔連通于與該盒的 廢液腔關(guān)聯(lián)的通氣口，直到浮力腔接收液體，第一表面張力沖脹閥(138D圖 10)關(guān)聯(lián)于從浮力腔的液體出口引出的通道，該第一沖脹閥構(gòu)造和排列成用 以有效地防止液體流過浮力腔，直到該腔填充有液體，排氣通道包括位于浮 力腔上部區(qū)域中的多氣孔但是阻斷液體的元件(9A)，允許空氣從該腔中排 出但是阻斷流體的通過。
64、 根據(jù)權(quán)利要求62所述的測定盒，其中，浮力腔連通于與該盒的廢 液腔關(guān)聯(lián)的通氣口，直到浮力腔初始填充液體，第一表面張力沖脹閥(138D) 與從浮力腔的液體出口引出的通道關(guān)聯(lián)，第二表面張力沖脹閥(138A圖10) 連通于與排氣通道關(guān)聯(lián)的浮力腔的上部，第一沖脹閥構(gòu)造和排列成用以有效 地防止液體流過浮力腔，直到該腔填充液體，第二沖脹閥構(gòu)造和排列成用以 有效地在浮力腔填充液體之后防止液體/人浮力腔的上部流下。
65、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的測定盒，其具有溫度控制區(qū)域(J圖4A), 該區(qū)域構(gòu)造成使得與該測定關(guān)聯(lián)的所有液體達(dá)到大概測定溫度，該氣體氣泡 移除系統(tǒng)在液體所暴露的溫度控制區(qū)域之后，然后液體到達(dá)捕獲表面，并且 包括適于容納液體的向上延伸的浮力腔并且具有上部、液體入口和液體出 口，該液體出口的位置低于浮力腔的上部，適于浸入浮力腔的液體中，在浮 力腔的上部具有排氣通道(161圖10; 9A圖IOA)。
66、 根據(jù)權(quán)利要求27或67所述的測定盒，其中，該液體通過系統(tǒng)構(gòu)造 成采用第一存放容積(134或135)的液體初始地填充浮力腔，使得連接為 使另一液體流動通過浮力腔的其他流動通道在填充浮力腔期間被隔離并且 保持為空，該浮力腔的尺寸適于當(dāng)液體被促使通過所述其他流動通道至浮力 腔時接收和容納由所述空通道排出的空氣，而不將浮力腔的液體出口暴露至 填充浮力腔的上部的空氣。
67、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，其包括長度為大約8cm或者 更少、寬度為大約5cm或者更少的矩形形狀的大體平面模制體，構(gòu)造成在使 用時縱向軸線與水平方向成一角度的設(shè)置取向；在該取向上，該模制體的基本下半部分以并排的方式限定用于緩沖液體 袋腔的存放腔(135 )、用于以干燥的方式存放在其中的檢測配體的腔(131 ) 以及用于以干燥的方式存放在其中的熒光標(biāo)簽試劑的腔(142);包含鄰近該模制體的相對縱向端定位的捕獲表面的反應(yīng)腔(133 )，至少 一個存放腔(139)側(cè)向于反應(yīng)腔的一側(cè)設(shè)置，定位成接納來自于該反應(yīng)腔 的廢液的重力流；以及采用加熱區(qū)域形式的溫度控制區(qū)域(34)，布置成在液體進(jìn)入氣體氣泡 移除系統(tǒng)(128圖5)之前加熱液體。
68、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，構(gòu)造成在相對于停止位置的 測定位置形成一角度，其中，排氣結(jié)構(gòu)包括與廢液腔連通的通氣口 (140), 該通氣口由可透過空氣直到被浸濕的材料構(gòu)成，該材料定位成當(dāng)該盒處于測 定位置時不會由廢液腔中的液體浸濕，當(dāng)使用后該盒處于停止位置時，由廢 液月空的液體浸濕。
69、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測定盒，構(gòu)造成可由外部裝置(60) 控制，該液體通過系統(tǒng)包括流動網(wǎng)絡(luò)，該流動網(wǎng)絡(luò)包括至少一個4企測站(150 或152，參見圖4)，適于接納^r測光束并且使得該;險測光束通過流動通道并 由此進(jìn)入檢測器，使得檢測器處的光束由于在檢測站處流動通道中出現(xiàn)液體 -空氣交界而以可檢測的方式改變，所述改變的光束由外部設(shè)備在執(zhí)行測定 期間用作控制信號。
70、 一種執(zhí)行測定的方法，包括提供前述任一權(quán)利要求所述的測定盒和 適于控制該測定的外部設(shè)備，將樣本引入該盒的樣本腔，根據(jù)預(yù)定的測定規(guī) 程，在外部設(shè)備的控制下執(zhí)行該測定，包括在選定的持續(xù)時間內(nèi)使樣本以小于大約l優(yōu)選處于大約1 x 10"與5 x 10-3之間的雷諾數(shù)連續(xù)地流過捕獲表面， 并且讀取該盒的捕獲表面。
71、 一種執(zhí)行夾層測定的方法，包括提供權(quán)利要求56或者引用權(quán)利要 求56的任一權(quán)利要求所述的測定盒，以及適于控制該測定的外部設(shè)備，其 中，該捕獲表面承載特異于分析物分子的配體的配體受體的復(fù)制區(qū)域陣列， 將包括分析物的液體樣本引入樣本腔，并且根據(jù)適于光學(xué)讀取的預(yù)定夾層測 定規(guī)程，在該外部設(shè)備的控制下，以小于大約1優(yōu)選處于大約lxlO"與5 x l(T3之間的雷諾數(shù)使得流體連續(xù)地順序地在預(yù)定流速下在預(yù)定的時間內(nèi)流 過該樣本的反應(yīng)腔，并且以適當(dāng)?shù)拇螖?shù)使測定支持液體連續(xù)地流過，并且光 學(xué)讀取該盒的捕獲表面。
72、 根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中，該捕獲表面承載以特定于分 析物分子的抗體或抗原形式的受體配體的復(fù)制沉積，該樣本包含分析物分 子。
73 、 一種只采用盒中容納的液體確定液體樣本中的至少 一種分析物的濃 度的方法，包括下述步驟(a) 提供根據(jù)權(quán)利要求1至69任一項所述的盒，該盒包括(i)捕獲表面，該捕獲表面具有對于每種分析物的固定化結(jié)合試劑， 該試劑具有特異于分析物的復(fù)制結(jié)合部分，該結(jié)合試劑在捕獲表面上分為至 少三個空間上分離的位置的集合；以及(ii)液體顯現(xiàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠提供至少一種液體，通過粘合產(chǎn) 生信號的標(biāo)簽而顯現(xiàn)分析物和結(jié)合試劑的復(fù)合物，從而通過信號的強度量化 示出結(jié)合至每個部分的分析物的量；(b) 將液體樣本插入該盒中的存放容積；(c) 由存放的樣本以受控率在捕獲表面上以預(yù)定的間隔產(chǎn)生液體樣本 的連續(xù)流動，從而實現(xiàn)將至少一種分析物結(jié)合至結(jié)合試劑的相應(yīng)部分；(d) 通過由存放在該盒上的液體顯現(xiàn)系統(tǒng)以預(yù)定的持續(xù)時間以受控率 在捕獲表面上產(chǎn)生液體的至少一個連續(xù)流動，其足以將標(biāo)簽結(jié)合至各位置的 該復(fù)合物，從而量化示出結(jié)合至每個位置的分析物的量，由此來顯現(xiàn)各部分 的分析物和結(jié)合試劑的復(fù)合物；(e) 用存放在該盒上的液體沖洗捕獲表面以移除能夠產(chǎn)生假信號的未 結(jié)合材料；(f) 測量由捕獲表面上各位置的標(biāo)簽產(chǎn)生的信號從而荻得表示在每個位置處由分析物占據(jù)的結(jié)合部分的比例的值；以及(g) 對相應(yīng)于位置集合的值進(jìn)行操作，從而確定液體樣本中的分析物 的濃度值。
74、 根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中，對每次增加的液體流進(jìn)行加 熱，并且在流過捕獲表面之前在大約1至5秒之間的時間段內(nèi)暴露至氣泡移 除區(qū)域。
75、 根據(jù)權(quán)利要求73或74所述的方法，其中，位置的每個集合包括至 少5個位置，在數(shù)值集合上執(zhí)行的操作包括舍棄至少一個最高值和至少一個 最低值并且采用中間值確定平均值。
76、 根據(jù)權(quán)利要求73、 74或75所述的方法，其中，該顯現(xiàn)系統(tǒng)包括能 夠基于在所述位置結(jié)合的分析物的量而結(jié)合在每個位置的檢測試劑，以及能 夠結(jié)合至檢測試劑的信號產(chǎn)生標(biāo)簽，該方法包括順序地產(chǎn)生包含檢測試劑的 液體和包含標(biāo)簽的液體的連續(xù)受控流。
77、 根據(jù)權(quán)利要求73-76任一項所述的方法，其中，結(jié)合試劑為抗原或 抗體，分析物分別為抗體或抗原。
78、 根據(jù);K利要求73-77任一項所述的方法，其中，所述標(biāo)簽為熒光標(biāo) 簽并且通過激發(fā)該標(biāo)簽和測量所得的熒光執(zhí)行測量。
79、 根據(jù)權(quán)利要求73-78任一項所述的方法，其中，所述至少三個位置 以跨過用于連續(xù)流過捕獲表面的流動路徑的寬度的排進(jìn)行分布。
80、 根據(jù)權(quán)利要求73-79任一項所述的方法，包括承載預(yù)定濃度的分析 物的執(zhí)行校準(zhǔn)的沉積的至少一排位置，對這些位置進(jìn)行顯現(xiàn)、測量并且采用 這些位置以將信號關(guān)聯(lián)于濃度并且判定該系統(tǒng)已經(jīng)正確地執(zhí)行。
81、 根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中，存在校準(zhǔn)位置，這些校準(zhǔn)位 置具有不同已知濃度的分析物沉積(圖16 )。
82、 根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中，流過捕獲表面的流體為大約1 或更低的雷諾數(shù)，優(yōu)選為1 x 10"與5 x 10-3之間。
83、 根據(jù)權(quán)利要求1-69任一項所述的測定盒，能夠進(jìn)行自校準(zhǔn)，該捕 獲表面承載用于測定的給定配體受體的復(fù)制沉積集合，并且與該組關(guān)聯(lián)地承 載校準(zhǔn)沉積集合(A至F圖16)，該校準(zhǔn)沉積集合包括配體受體所特異的配 體的許多組復(fù)制沉積，這些復(fù)制沉積的組分別采用配體的不同已知稀釋度，當(dāng)顯現(xiàn)時，已知稀釋度選定為足以限定在給定配體受體的沉積暴露至包含配 體的樣本之后用于在這些沉積處作出測定測量的校準(zhǔn)曲線，校準(zhǔn)沉積的組適
84、 根據(jù)權(quán)利要求83所述的測定盒，包括捕獲表面上的給定可測量強 度的至少一排對照沉積(對照A或?qū)φ誃，圖16)，以核準(zhǔn)該測量系統(tǒng)的操 作。
85、 根據(jù)權(quán)利要求83或84所述的測定盒，其中，該沉積包括采用點型 陣列的點。
86、 根據(jù)權(quán)利要求83、 84或85所述的測定盒，其中，該標(biāo)簽為萸光標(biāo)簽。
87、 根據(jù)權(quán)利要求83-86任一項所述的測定盒，構(gòu)造成將捕獲表面暴露 至具有一流動方向的樣本和試劑的片狀流，復(fù)制沉積為以橫向于流動方向取 向的至少一排進(jìn)行布置的點，校準(zhǔn)沉積的組為以橫向于流動方向的排布置的 占
88、 根據(jù)權(quán)利要求87所述的測定盒，其中，配體受體的復(fù)制沉積采用 橫向于流動的單一排，具有每個給定稀釋度的校準(zhǔn)沉積以橫向于該流動的單 個相應(yīng)排進(jìn)行布置。
89、 根據(jù)權(quán)利要求83-88任一項所述的測定盒，其中，捕獲表面采用延 伸的寬度，以橫向布置承載多于一個配體受體的沉積和關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)沉積。
90、 一種測定方法，包括通過根據(jù)權(quán)利要求83-89任一項所述的測定盒， 將捕獲表面暴露至包含配體的樣本流，然后將捕獲表面暴露至可讀取標(biāo)簽粘 合至當(dāng)前所有配體的條件，通過讀取器讀取該標(biāo)簽以獲得每個沉積的測量 值，分析校準(zhǔn)沉積的組的數(shù)據(jù)從而得到校準(zhǔn)值的表格，將由配體受體的組獲 得的值與表格的值進(jìn)行比較，并且從中獲得表示分析物中的配體濃度的值。
91、 根據(jù)權(quán)利要求90所述的測定方法，其中，該標(biāo)簽為熒光標(biāo)簽，該 讀取器為熒光讀取器。
92、 根據(jù)權(quán)利要求90或91所述的測定方法，其中，配體受體為抗原或 抗體，分析物分別為抗體或抗原。
93、 一種執(zhí)行測定的盒，該盒包括承載直徑在大約50微米與500微米 之間的配體受體(C)的點的陣列的固態(tài)表面(D圖1)，各點之間的間隔至 少為大約等于各點的直徑，該陣列的寬度(W)大于大約0.5cm，承載該陣列的固態(tài)表面構(gòu)造和排列成用以作為寬度超過該陣列的寬度的流動通道的 一側(cè)，在承栽所述陣列的表面與相對的平行的限制流動表面之間的間隙的尺寸(H)在大約80與300孩1米之間，泵送和通過系統(tǒng)構(gòu)造成形成包含相關(guān)配 體的液體樣本和顯現(xiàn)液體以小于大約1的雷諾數(shù)通過流動通道的寬度的連續(xù) 流，或者能夠?qū)⒖蓹z測標(biāo)簽粘合至已經(jīng)粘合有相關(guān)配體的點的連續(xù)液體，該 盒構(gòu)造成能夠讀取該陣列的可檢測標(biāo)簽。
94、 根據(jù)權(quán)利要求93所述的測定盒，其中，該間隙位于大約100與200 微米之間，該泵送和通過系統(tǒng)構(gòu)造成提供大約1 x io"與5 x 10-3之間的雷諾 數(shù)的流體。
95、 采用固態(tài)表面上的點型陣列執(zhí)行測定的方法，包括下述步驟(a) 在固態(tài)表面(D圖1)上提供直徑在大約50微米與500微米之間的配體受 體的點的陣列(C),各點之間的間隔至少大約等于各點的直徑，該陣列的寬 度(W)大于大約0.5cm; (b)布置承載該陣列的固態(tài)表面，作為寬度超過 該陣列的寬度的流動通道的一側(cè)，在承載該陣列的表面與相對的平行的限制 流動表面之間的間隙的尺寸(H)在大約80與300微米之間；(c)形成包含 相關(guān)配體的液體樣本和顯現(xiàn)液體以小于大約1的雷諾數(shù)通過流動通道的寬度 的連續(xù)流，或者能夠?qū)⒖蓹z測標(biāo)簽粘合至已經(jīng)粘合有相關(guān)配體的點的連續(xù)液 體；以及(d)讀取該陣列的可檢測標(biāo)簽。
96、 根據(jù)權(quán)利要求95所述的方法，其中該間隙處于大約100與200微 米之間，該流體具有大約1 x 10"與5 x 10-3之間的雷諾數(shù)。
97、 通過使用權(quán)利要求1-69任一項所述的盒實現(xiàn)的根據(jù)權(quán)利要求95或 96所述的方法。
全文摘要
盒(50)執(zhí)行測定，例如多重蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物測定。寬的無泡緩慢流產(chǎn)生自存放在盒(50)上的液體，流過捕獲表面上的配體受體寬陣列(20)。雷諾數(shù)小于大約1優(yōu)選在1×10^-1與5×10^-3之間的流體在區(qū)域(34)中被加熱，該區(qū)域在氣泡移除系統(tǒng)(128)之前并且包括氣泡移除系統(tǒng)。分析物穿過壓縮隔片(32)引入。排放泵(30、37)和閥(137A、B和C)的外部致動響應(yīng)于流動前部的光學(xué)傳感器(150、152)而產(chǎn)生流體。彈性片形成泵和閥隔膜，并且使混合體積(131)彈性膨脹。斷開蓋部位為活塞。通過從外部接觸加熱器將熱量傳導(dǎo)穿過該盒。平面盒體從水平傾斜，使得流體從泵送存放部(134、135)向上流至反應(yīng)腔(133)至廢液腔(139)，在反應(yīng)前進(jìn)行浮力氣泡移除。通過外部讀取器讀取熒光，在捕獲表面上采用校準(zhǔn)、控制和參考特征。不同強度的校準(zhǔn)特征的擴展集合能夠?qū)崿F(xiàn)自校準(zhǔn)。
文檔編號B01L3/00GK101262948SQ200580051269
公開日2008年9月10日 申請日期2005年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者內(nèi)森·泰伯克齊, 彼得·梅莫尼斯, 瓊·I·蒙塔古, 納塔利亞·羅迪奧諾瓦, 羅杰·多德, 赫爾曼·德沃德 申請人:決策生物標(biāo)志股份有限公司