專利名稱：帶樣本培育的檢查系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢查樣本的試劑盒、設備和方法，所述檢查包括利用試劑培育樣本。
背景技術(shù)：
WO 2009/115951A1公開了一種用于生物傳感器的試劑盒,包括可以用要檢查樣本填充的樣本室。在填充之后，將樣本室的儲存器中存儲的磁性顆粒分散在液體樣本中并特異性地結(jié)合到樣本中的目標成分。然后能夠通過樣本室感測表面處的受抑全內(nèi)反射檢測標記的目標成分。發(fā)明內(nèi)容
基于這種狀況，本發(fā)明的目的是提供用于檢查樣本流體的手段，該手段尤其適于實驗室外的應用，例如用于路旁藥物測試或床邊臨床測試中。為此，特別希望這種手段能夠迅速而精確地進行檢查。
這個目的是由根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法、根據(jù)權(quán)利要求2所述的試劑盒、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，以及根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備實現(xiàn)的。在從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
根據(jù)其第一方面，本發(fā)明涉及一種檢查樣本，尤其是流體，例如血液、唾液或尿液的試劑盒。在當前語境中，術(shù)語“試劑盒”應當表示用于樣本的較小容器，其中能夠進行由獨立傳感器裝置執(zhí)行的檢查。由于試劑盒會被樣本污染，所以通常是一次性裝置，例如由塑料，通過注射模制生產(chǎn)。試劑盒將包括以下部件
a)入口，可以在其中引入要檢查的樣本。入口例如可以是漏斗形的孔，可以由用戶向其施加樣本的小滴。
b)反應室，可以在此檢查樣本。反應室是足夠大以包含一部分樣本并允許對其進行檢查的腔。它可以是空腔或填充有像凝膠那樣可以吸收樣本物質(zhì)的某種物質(zhì)的腔。對于光學檢查而言，反應室的至少一個表面通常將是透明的。此外，試劑盒可以一體地包括一些傳感器，例如W02005/010543A1或WO 2005/010542A2中所述種類的磁阻式傳感器。
c)將入口與上述反應室連接的通道。該通道通?？梢跃哂腥魏稳S形狀，但其通常是直且細長的。通道的截面優(yōu)選將小于反應室的截面，因為通道應當僅實現(xiàn)樣本的迅速運輸而不保持大量樣本。任選地，通道可以包括用于主動向反應室運輸流體的器件，例如微流體泵。
d)用于將用于培育樣本的試劑的儲存器，其中所述儲存器位于所述入口處。在當前語境中，“入口處的”位置應當表示距入口比距反應室更近的位置(或者更確切地說，距入口的最近點比距反應室的最近點更近)。儲存器通常可以位于從入口到通道的一半距離的任何位置。最優(yōu)選地，它位于盡可能接近入口處，例如在入口自身之內(nèi)或在通道連接到入口的口之內(nèi)。
通常，試劑盒的儲存器應當僅能夠保持試劑，尤其是可溶于樣本的固體試劑。在優(yōu)選實施例中，儲存器應當已經(jīng)預裝填了這樣的試劑，即試劑盒離廠準備好使用時。
所述試劑盒能夠檢查樣本而無需特殊的實驗室設備，因為其具有獨立的入口，可以相對于，例如從注射器或移液管方便地人工引入樣本，進行理想的設計。試劑盒還具有獨立的反應室，其中用于樣本的期望檢查的最優(yōu)條件占優(yōu)，所述檢查包括利用試劑培育樣本。 所述設計必然意味著要從入口向反應室傳輸樣本將需要一些時間，這增加了總檢查流程的持續(xù)時間。不過，檢查時間對于實驗室外的流程應當盡可能短。所述試劑盒通過在入口布置用于試劑的儲存器將這個明顯缺點轉(zhuǎn)換成優(yōu)點。這具有如下結(jié)果試劑在樣本中分散，因此培育樣本可以在向試劑盒中引入樣本期間立即開始。因此，用于從入口向反應室運輸樣本所需的時間未丟失，而是額外用于培育樣本。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種用于檢查試劑盒，尤其是上述種類試劑盒中樣本的(第一)方法。該方法包括以下步驟
a)向試劑盒的入口中引入樣本。
b)在所述入口處向樣本施加試劑。
c)令所述樣本流經(jīng)從所述入口到所述反應室的通道。這種流動可以被動地，例如由毛細力進行，或者可以通過泵浦樣本輔助來主動進行。
d)檢查所述反應室中的樣本。這種檢查例如可以包括檢測樣本中的特定目標成分，特別是與試劑起反應的目標成分?？梢杂晒鈱W、電氣、磁性、超聲或任何其他適當檢測原理進行檢測。
在一般形式中，該方法包括可以利用上述種類的試劑盒執(zhí)行的步驟。因此參考以上描述獲得關于所述方法的細節(jié)、優(yōu)點和修改的更多信息。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種用于檢查試劑盒(尤其是上述種類試劑盒)中樣本的第二方法(尤其是上述種類的方法)。該方法包括以下步驟
a)向試劑盒的入口中引入樣本。
b)任選地向所述樣本施加試劑。如在第一方法中那樣，可以在入口處進行這種施加，但也可以在其它地方，例如在反應室中進行。
c)確定試劑盒和/或反應室的裝填過程，其中按照定義，在所述裝填的預定開始點和所述裝填的預定結(jié)束點之間測量所述裝填過程。通常一旦為整個反應室填充了樣本就到達裝填的結(jié)束點。對于裝填的開始點，優(yōu)選可以應用兩個不同定義在入口開始引入樣本或樣本進入反應室的時刻。在簡單然而實際上重要的情況下，裝填過程將對應于僅僅一個數(shù)字，在下文中稱為“有效裝填時間”，這是上述裝填開始點和結(jié)束點之間的差異。在更精細的情況下，可以更詳細地將裝填過程描述為裝填的時空過程，即在開始點和結(jié)束點之間的時間點，試劑盒或反應室的哪些部分已經(jīng)裝填。通常將根據(jù)實際考慮選擇裝填過程的定義， 然后一貫地應用。
d)檢查所述反應室中的樣本。
已經(jīng)提到，用樣本裝填反應室要花費一些時間，這增加了檢查的總持續(xù)時間。裝填過程典型地取決于試劑盒的幾何形狀和樣本的連貫性。由于裝填持續(xù)時間通常對檢查結(jié)果有重要影響，所以裝填過程的以上確定提供了關于檢查流程及其邊界條件的寶貴附加信息。例如，這可以用于估計檢查的可靠性并丟棄在異常裝填過程下獲得的結(jié)果。
在本發(fā)明的語境中，有效裝填時間(從入口處開始引入樣本測量)典型地長于總檢查時間的20%，常常長于總檢查時間的50% (典型地，對應于從大約10秒到超過大約I分鐘的絕對值)。
根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及一種用于檢查樣本的設備，所述設備包括以下部件
a)具有入口和反應室的試劑盒。這優(yōu)選可以是根據(jù)本發(fā)明第一方面的試劑盒，即具有入口、反應室、連接它們的通道以及入口處用于試劑的儲存器的試劑盒。
b)裝填檢測器，用于確定試劑盒和/或反應室的裝填過程，其中裝填過程如上定義。
利用上述設備，可以實現(xiàn)裝填過程的上述確定，從而允許改善檢查結(jié)果的精確度。
施加于樣本的試劑可以包括輔助預期檢查的任何成分。在很多重要范例中，試劑包括特異性結(jié)合到樣本中目標成分的標記顆粒。在當前語境中，術(shù)語“標記顆粒”應當表示具有可以檢測的某種性質(zhì)(例如光密度、磁化率、電荷、熒光作用、放射性等)的顆粒(原子、 分子、復合物、納米顆粒、微顆粒等)，從而間接揭示出關聯(lián)目標成分的存在。標記顆粒尤其可以是磁性顆粒，例如超順磁性珠子。這樣允許通過適當?shù)拇艌鲋聞铀鲱w粒(以及結(jié)合的目標成分)和/或通過它們標記的磁矩檢測已標記的目標成分。
在上述試劑盒和/或方法的進一步發(fā)展中，試劑盒包括過濾器，樣本在從入口到反應室的途中可以通過過濾器。通常需要原始樣本的過濾以避免污染或污物干擾檢查。
例如，可以簡單地使用裝填過程的確定來確定檢查結(jié)果的可靠性，如果有效裝填時間超出某個給定范圍，例如認為結(jié)果是無效的。在更精細的方式中，可以根據(jù)確定的裝填過程調(diào)整檢查流程。例如，可以延遲或提前測量的開始，以便實現(xiàn)大致恒定的培育時間，或者可以更強或更弱地致動反應室中的樣本。
在實踐中發(fā)現(xiàn)裝填過程(因此還有培育時間)在樣本和樣本之間由于樣本屬性(粘滯性)不同而有很大變化。由于檢查結(jié)果通常顯著取決于培育時間，因此檢查結(jié)果也將在樣本間有所變化。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，從裝填過程，尤其是從試劑盒或反應室的測量的時空裝填過程確定用試劑對樣本的有效培育。在當前語境中，術(shù)語“有效培育”將指試劑的不同部分通常在不同時間接觸樣本，因此將經(jīng)歷不同的各培育時間?！坝行嘤笨梢钥紤]到這一點。例如，它可以包括試劑所有部分個體培育時間的平均值。
根據(jù)另一種方式，可以根據(jù)確定的裝填過程調(diào)整檢查結(jié)果的評估。參考上述實施例，尤其可以根據(jù)檢查結(jié)果與用試劑對樣本的有效培育的相關性來校正檢查結(jié)果。如果檢查結(jié)果與培育時間的相關性(大致)已知，這種方式是可能的。這種方式的優(yōu)點是其基本能夠在軟件中實現(xiàn)。在設備中，必須要設計控制和/或評估模塊，使得它們能夠執(zhí)行上述調(diào)難iF. O
可以通過多種方式實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的設備的裝填檢測器。在第一實現(xiàn)方式中，裝填檢測器包括成像裝置(例如CXD芯片)和圖像處理裝置(例如具有適當軟件的微型計算機)，用于檢測反應室中的流體彎液面(meniscus)。在很多應用中已經(jīng)有像攝像機的成像裝置用于對反應室中的過程進行光學觀測。然后可以額外使用所述裝置檢測裝填反應室的樣本的流體彎液面，這樣能夠確定裝填過程。
在另一實現(xiàn)方式中，裝填檢測器適于檢測樣本流體到達反應室中的多個研究區(qū)域。在很多應用中，在反應室中提供這樣的多個研究區(qū)域以允許進行多個并行研究，例如利用不同的結(jié)合部位。裝填檢測器僅需要在二元意義上檢測樣本流體是否存在于研究區(qū)域中。那么，研究區(qū)域在反應室表面上的分布提供了樣本流入室的空間畫面。應當指出，如果將圖像的像素視為研究區(qū)域，可以將上述成像方法看做這種方法的特定范例。
在本發(fā)明的另一種實現(xiàn)方式中，裝填檢測器適于處理多個研究區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。 本實施例基于反應室中多個特定區(qū)域的定義，“研究區(qū)域”或“感興趣區(qū)域”，并使用來自這些研究區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。然后處理這些圖像數(shù)據(jù)，例如以便檢測樣本流體到達附近研究區(qū)域。通常，處理可能涉及應當檢測的很多其他事件或特性，例如涉及可溶解層在反應室的被觀測表面上的溶解(其中這種溶解可能發(fā)生得晚于流體彎液面的到達)。研究區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)通常將是代表研究區(qū)域的像素處的圖像值(例如灰度值)集合。在實踐中，通常將在圖像傳感器(攝像機)產(chǎn)生的單幅圖像中表示反應室的完整檢查區(qū)域，研究區(qū)域?qū)⑹沁@一總體圖像之內(nèi)定義的不同子區(qū)域。
在上述實施例中，可以特別地調(diào)整研究區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)的處理以檢測測定期間發(fā)生的(或更具體而言，試劑盒或反應室裝填時間期間發(fā)生的)圖像數(shù)據(jù)的過渡性和/或永久性改變。此外，該處理還特別可以包括針對單個研究區(qū)域和/或幾個(或所有)研究區(qū)域的圖像值的時域和/或空間濾波。例如，可以對一個研究區(qū)域的像素值進行空間平均，以產(chǎn)生針對這一研究區(qū)域的單個圖像數(shù)據(jù)。此外，可以在時間上過濾研究區(qū)域的像素值或上述平均圖像數(shù)據(jù)，例如，以便消除由于試劑盒相對于傳感器裝置的意外運動導致的偽影，例如變化。
根據(jù)另一實現(xiàn)方式，裝填檢測器包括試劑盒之內(nèi)的至少一個潤濕檢測部位。這種潤濕檢測部位可以特別位于反應室之內(nèi)的某個遠處位置，在已經(jīng)用樣本裝填反應室其余部分之前不會到達該位置。潤濕檢測部位的另一可能位置是在入口處；這個位置將允許精確確定有效裝填時間的開始。
本發(fā)明還涉及將上述試劑盒和/或設備用于分子診斷、生物樣品分析、化學樣本分析、食物分析和/或法醫(yī)分析。例如，可以借助于直接或間接附著于目標分子的磁珠或熒光顆粒完成分子診斷。


本發(fā)明的這些和其他方面將從下文描述的實施例變得顯而易見并參考其加以闡述。將借助于附圖以舉例方式描述這些實施例，附圖中
圖I示意性示出了根據(jù)本發(fā)明具有試劑盒的檢查設備的截面?zhèn)纫晥D2是示出了結(jié)合到磁珠的目標的運動學過程的圖示；
圖3示出了針對反應室中多個研究區(qū)域的測量光學FTIR信號；
圖4在頂視圖中示出了樣本對反應室的不均勻裝填；
圖5示出了針對反應室中多個研究區(qū)域的測量光學FTIR信號，其中檢查表面一開始是用蔗糖層覆蓋的；
圖6示出了在蔗糖層溶解之前(左)和之后(右)的反應室圖像，一個ROI被放大；
圖7示出了在發(fā)生(左)或不發(fā)生(右)潤濕時幾個研究區(qū)域的對應測量數(shù)據(jù)；
圖8示出了針對兩個研究區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)的示范性處理方案。
附圖中相似的附圖標記指代相同或相似的部件。
具體實施方式
圖I中示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的檢查設備100。這種設備100包括兩個基本部件，即試劑盒10和傳感器裝置50。
該試劑盒10通常是一次性裝置，例如由玻璃或(透明)塑料，通過注射模制制造。 試劑盒10的主要功能是提供容器，其中可以進行樣本1，例如一滴血液的檢查。為此，試劑盒10包括以下微流體部件
-入口11，其中可以通過例如從移液管施加來引入樣本I。為入口任選地提供過濾器15,用于過濾引入的樣本。
-通道12，在其開口處連接到入口11。
-反應室13，其連接到通道12的另一端，并提供空間，其中可以檢查樣本。任選地， 可以為反應室13的頂部提供一些試劑22，一旦其處于反應室13中就會溶解于樣本中。
在圖示的范例中，反應室13的底部提供至少一個研究區(qū)域14，在此可以進行樣本的感測。如現(xiàn)在將更詳細解釋地，這種感測是由傳感器裝置50根據(jù)受抑全內(nèi)折射(FTIR)原理執(zhí)行的。
傳感器裝置50位于試劑盒10的底側(cè)。它包括用于檢測目標成分，尤其是用磁性顆粒(例如超順磁性珠)標記的目標成分的器件，磁性顆粒特異性地結(jié)合到研究區(qū)域14中的結(jié)合部位。傳感器裝置50包括光源51，用于向試劑盒10和研究區(qū)域14中的樣本之間的界面發(fā)射輸入光束LI,在此它被全內(nèi)反射成輸出光束L2中。目標成分和/或結(jié)合在界面的磁性顆粒將導致受抑全內(nèi)反射(FTIR)，可以借助于光檢測器52在輸出光束L2中檢測到它。光檢測器52尤其可以是像C⑶或CMOS攝像機的成像裝置。由評價模塊53評估并記錄這個檢測器52的測量信號。此外，附圖示出了設置于試劑盒10下方的磁場發(fā)生器54，用于產(chǎn)生磁致動場，用于操控反應室13內(nèi)部的磁性顆粒。例如，可以在WO 2008/155716、WO 2009/001276A1和WO 2008/142492A1中找到關于FTIR測量原理的更多細節(jié)。
在實踐中，將把像圖I所示的試劑盒用于如下護理點的情況其中直接在路旁、在床邊或在醫(yī)生辦公室甚至在家中進行檢查。這樣的醫(yī)療點測試需要具有快的總測定時間 (放入樣本到出來結(jié)果典型的總測定時間為五分鐘)。
不過，為了在完全集成的試劑盒中進行測試，必須要實施若干處理步驟，例如過濾、填充、珠子的再分散、目標的培育、結(jié)合到傳感器表面、沖洗、檢測。根據(jù)(血漿)樣本的流體性質(zhì)，試劑盒的填充可能要花費多達一分鐘。而且珠子的再分散和利用目標分子進行培育通常要花費I到I. 5分鐘。在能夠開始表面反應(被認為是限制速率的步驟)之前，可能已經(jīng)花費了多達一半的測定時間。
由于生物樣本的變化，出現(xiàn)了第二個問題。來自不同人的生物樣本將在流體行為、 細胞量等方面表現(xiàn)出很大差異。因此，對于每個試劑盒/樣本，裝填時間將是不同的。典型的試驗表現(xiàn)出介于不到I秒和44秒之間的裝填時間分布。如果測定中使用的珠子是在反應室內(nèi)部以干燥形式提供的(例如，作為圖I中的試劑22)，在珠子一旦接觸到樣本流體而再分散時，開始培育步驟。培育步驟是重要的，因為它決定了已經(jīng)結(jié)合到珠子的目標分子的量，因此決定最后結(jié)合到傳感器表面的總量。因此裝填反應室花費時間的差異可能對檢測到的目標量有影響，導致測定結(jié)果不精確。
下表例示了由于裝填速度變化導致的培育時間變化，帶來不同的測定結(jié)果。將包含心臟肌鈣蛋白I (CTnI)的溶液注入包含反應室中的干燥磁性顆粒的試劑盒中，在0s、30s 和60s之間改變致動期間的培育步驟。在珠子與表面反應結(jié)束時，測量信號變化。
培育時間(秒)測量的測定信號變化(%)信號變化的標準偏差(％ )O8. 92. 43014.42. 76021. IO. 8
此外，圖2示出了結(jié)合到珠子的目標的運動學過程。針對不同的時間t (水平軸) 利用lmg/mL的珠子培育IOOpM的心臟肌鈣蛋白I (cTnl)。移除多余的未結(jié)合cTnl，將珠子注入(常規(guī))試劑盒中。在珠子與表面反應結(jié)束時，測量信號變化AS (垂直軸)。
應當指出，第二個問題的程度取決于結(jié)合到磁珠的目標的運動學過程。如果該測定在完成樣本室裝填之后包括比結(jié)合所有目標所需的時間(其中圖2中的曲線呈現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài))更長的培育步驟，具有不同裝填時間的樣本之間當然沒有差異。不過，這限制了測定設計的自由度，對于很多測定，在5分鐘的期望總測定時間之內(nèi)這是不可能的。
作為加快總測定時間的方案，提出組合不同的處理步驟。具體而言，提出在流體通道開始時施加磁珠。
在圖I中所示的實施例中，這是通過在通道12和入口 11之間的連接處提供儲存器16來實現(xiàn)的，其中這個儲存器16預先填充例如超順磁性珠子21作為試劑，即試劑21設置于過濾器15下方或正后方。這樣的優(yōu)點是，在施加樣本I時，珠子21將再分散,包含珠子的樣本將向反應室13流入試劑盒中，培育已經(jīng)開始。這意味著在一個步驟中組合了幾個處理步驟，減少了總測定時間。組合的處理步驟包括過濾樣本，珠子的再分散，裝填試劑盒并向珠子培育目標分子。這樣節(jié)省了時間，總測定時間將減少。
不過，由于上述裝填速度的差異，上述方法可能會增大誤差，因為培育時間現(xiàn)在將直接與整個試劑盒的裝填時間相關，而不是與僅僅反應室的裝填時間相關。因此希望有適當?shù)臋C制來校正這些偏差。作為優(yōu)選實施例，因此這里提出測量“有效裝填時間”和/或培育時間并為培育時間施加一些校正。在當前語境中，“有效裝填時間”定義為從裝填的預定開始點到預定終點的持續(xù)時間。在實踐中，通常一旦為整個反應室填充了樣本就到達所述終點。
開始點的第一個重要定義是在入口開始引入樣本的時間點。如果未做出不同表述，在下文中將采用這種定義。
開始點的另一重要定義是樣本首先進入反應室的時間點。根據(jù)實際考慮，即特定事件的可測量性，可以應用開始(或結(jié)束)點的其他定義。
可以通過不同方式進行有效裝填時間或培育時間的校正
-對培育時間對最終結(jié)果的效應進行數(shù)學校正(這需要關于測定結(jié)果如何取決于培育時間的先驗知識，參考上表作為范例)。
-針對有效裝填時間調(diào)節(jié)致動方案，例如應用更強或更弱的致動或更長或更短培育/致動。
可以通過不同方式進行培育時間的測量，下面提到其中一些方式
如果將珠子21放在過濾器15正下方，可以由適當?shù)臐櫇駲z測器檢測過濾器的潤濕(因此，檢測珠子再分散的開始)。本實施例應用了“有效裝填時間”的概念，該概念以樣本進入入口作為開始點。
可以利用例如現(xiàn)有的受抑全內(nèi)反射(FTIR)檢測方法監(jiān)測反應室13的裝填。然后， 評估模塊53中的適當軟件能夠監(jiān)測在不同感興趣區(qū)域(ROI)上到來的并在圖像上分布的流體彎液面。利用該軟件，可以在試劑盒的探查區(qū)域/傳感器表面上定義幾個R0I，其中可以進行觀測。在裝填期間，填充反應室的流體的彎液面在所界定的ROI上運行，并將給出光信號的變化。在裝填之后，信號再次穩(wěn)定。在沿給定方向，例如從右向左，裝填反應室時，最右的ROI指示裝填開始，而最左的ROI指示完全裝填反應室的時候。
圖3更詳細地示出了一范例的所有(十個)R0I的測量信號變化。該曲線圖示出了一測量結(jié)果，其開始時具有穩(wěn)定的光信號，在裝填期間光信號有很大變化，裝填之后信號穩(wěn)定。從這可以確定裝填過程的開始時間t開始和結(jié)束時間乙結(jié)束。本實施例應用了“有效裝填時間”的概念，該概念以樣本進入反應室作為開始點。
也可以利用研究區(qū)域14表面上的潤濕檢測器結(jié)構(gòu)執(zhí)行反應室13中流體的檢測。
在另一實施例中，由圖像處理算法執(zhí)行流體(彎液面)的檢測以(在圖像傳感器52 提供的圖像中)檢測流體彎液面的形狀并得到針對每個時間點裝填的反應室部分的非常精確的測量。如果干燥的珠子22位于反應室13上方，反應室被潤濕的部分(如在FTIR圖像中檢測到的)與已經(jīng)再分散且開始與目標分子反應的珠子成比例。本實施例應用了 “有效裝填時間”的概念，該概念以樣本進入反應室作為開始點。此外，本實施例可以包括在入口處未添加試劑的情況。
如圖4中所示，反應室13常常不是“徑直”填充的。雖然如此，上述方法仍然提供了已經(jīng)與樣本流體相互作用的珠子量的精確度量。
通常，本發(fā)明的更精細實施例將因此利用用樣本流體對反應室(甚至試劑盒)進行的裝填過程，而不是單個值的“有效裝填時間”。對流體彎液面的觀測例如可以獲得
-試劑的A部分在時間tA開始再分散，
-試劑的B部分在時間tB開始再分散，
-等等。可以從這種信息針對試劑的A、B、……部分確定不同的培育時間(tA_t_ 結(jié)束)、(tB_t_結(jié)束)、……，從其可以推導出“有效培育”。例如，這可以是試劑部分的各個培育時間的平均值(例如，利用各部分的量/面積加權(quán))。
在傳感器裝置中潤濕檢測的以下范例中，一開始用施加于印刷抗體頂部的蔗糖層覆蓋反應室的傳感器表面以使抗體凸出。向這樣的蔗糖層施加流體將會使其溶解。
如上所述,可以基于FTIR成像的時變潤濕分布圖(profile)評估試劑盒的適當潤濕。可以通過如下方式分析所述潤濕分布圖(1)將傳感器表面的圖像細分成多個區(qū)域 (“研究區(qū)域”或“感興趣區(qū)域”)并(2)檢查每個區(qū)域的強度隨時間的變化。通過FTIR，由攝像機對傳感器表面成像?？梢栽谡麄€圖像之內(nèi)定義幾個感興趣區(qū)域(ROI)以確定測定時間期間的信號變化。在蔗糖層溶解之后開始測定的相關部分。在蔗糖層溶解期間，指示蔗糖溶解的線在圖像上移動(類似于圖4中所示的流體彎液面)。CN 102985823 A書明說8/9頁
圖5示出了感興趣區(qū)域的被檢測信號S在上述蔗糖溶解線通過ROI時如何變化。 因此這種(中間)信號變化是檢測室中存在流體的指示符?？梢酝ㄟ^增大ROI的數(shù)量來提高這種檢測的魯棒性。
圖6和7示出了這樣的實施例感興趣區(qū)域界定于反應室邊緣附近的FTIR圖像上 (圖6中僅示出并放大了一個這樣的R0I)。以25幀每秒的速率監(jiān)測這種ROI內(nèi)部像素的平均強度。 這種平均強度是檢測潤濕的基礎信號。
在潤濕的過程期間，由于蔗糖層在室中溶解，被監(jiān)測的ROI將從暗變亮。從圖6可以看出這種情況，其中左側(cè)圖像在通過潤濕溶解蔗糖層之前，右側(cè)圖像在溶解之后。
圖7的圖分別表示發(fā)生潤濕(左圖)和未發(fā)生潤濕(右圖)時幾個ROI的對應平均圖像值S。可以看出，蔗糖層的溶解導致信號斜變(因為是在樣本室邊界上選擇的R0I，所以由于在溶解蔗糖層之后亮區(qū)域擴展，潤濕之后信號水平顯著增大)。這種斜變被用作要檢測的性質(zhì)以指示潤濕。
除了由暗到亮過渡引起的信號之外，由于試劑盒的運動，通常還有噪聲?？赡芡ㄟ^操作員與試劑盒交互，以例如關閉試劑盒的蓋，而導致試劑盒運動。通過放置R0I，使得預期的最大試劑盒運動不會導致ROI被定位在觀測區(qū)域外部，可以使噪聲對信號的影響最小化。可以濾除剩余噪聲以防止錯誤檢測。由于潤濕本質(zhì)上是一個緩慢的過程(若干秒)，可以使用低通濾波器濾掉由于試劑盒更快運動導致的噪聲。可以選擇兩階濾波器以優(yōu)化濾波器的截止，而不導致大的處理開銷。
圖8示出了用于處理感興趣區(qū)域ROI I和ROI 2兩個區(qū)域的像素值的濾波器可能設計。這種濾波系統(tǒng)包括
-抗混疊濾波器Fl和F1’，防止后續(xù)的下采樣步驟導致的混疊。
-下采樣濾波器F2和F2’，減少處理開銷。
-差分低通濾波器F3和F3’。應用差分來減小對漂移的敏感性，同時低通濾波器濾掉因試劑盒運動導致的噪聲。
-存儲最大值的元件F4和F4’。
為了進一步提高潤濕檢測過程的魯棒性，可以通過對每個ROI的最大值求平均值來組合多個ROI的結(jié)果。在單元F5中進行這項操作。在單元F6中將所得值與預定義閾值比較。如果其高于閾值，單元F6的輸出指示潤濕，可以開始進一步的分析。
盡管上文參考特定實施例描述了本發(fā)明，但各種修改和擴展是可能的，例如
-傳感器可以是任何適當?shù)膫鞲衅?，以基于顆粒的任何性質(zhì)檢測傳感器表面上或附近(磁性)顆粒的存在，例如，能夠通過磁性方法(例如磁阻、霍爾、線圈)、光學方法(例如成像、熒光作用、化學發(fā)光、吸收、散射、漸逝場技術(shù)、表面等離子體共振、拉曼等)、聲學檢測 (例如表面聲波、體聲波、懸臂、石英晶體等)、電檢測(例如傳導、阻抗、電流分析、氧化還原循環(huán))、其組合等來檢測。
-除了分子測定之外，還可以利用根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置檢測更大的部分，例如細胞、病毒或細胞或病毒的部分、組織提取液等。
-可以進行檢測而有或沒有相對于傳感器表面的傳感器元件掃描。
-可以導出測量數(shù)據(jù)作為終點測量，以及通過動態(tài)或間歇地記錄信號來推導。
-可以通過感測方法直接檢測用作標記的顆粒。而且，在檢測之前可以進一步處理11顆粒。進一步處理的范例是增加材料或修改標記的(生物)化學或物理性質(zhì)以便于檢測。
-可以將該裝置和方法用于若干生物化學測定類型，例如結(jié)合/分離測定、夾層結(jié)構(gòu)測定、競爭測定、位移測定、酶催測定等。它尤其適于DNA檢測，因為大規(guī)模復用容易成為可能，可以通過在襯底上進行噴墨印刷來形成不同寡核苷酸的斑點。
-該裝置和方法適于傳感器復用(即并行使用不同傳感器和傳感器表面)、標記復用(即并行使用不同類型的標記)和室復用(即并行使用不同的反應室)。
-可以將該裝置和方法用作快速、魯棒且易用的醫(yī)療點小樣本體積生物傳感器。反應室可以是用于緊湊讀取器的一次性物品，包含一個或多個場發(fā)生器件和一個或多個檢測器件。而且，本發(fā)明的裝置、方法和系統(tǒng)可以用于自動化高處理量測試。在這種情況下，反應室例如是配合到自動化儀器中的井形板或小池。
最后要指出，在本申請中，術(shù)語“包括”不排除其他元件或步驟，“一”不排除多個， 單個處理器或其他單元可以完成幾個模塊的功能。本發(fā)明體現(xiàn)于每個新穎特征和特征的每種組合中。此外，不應將權(quán)利要求中的附圖標記理解為限制其范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在具有入口(11)和反應室(13)的試劑盒(10)中檢查樣本(I)的方法，所述方法包括如下步驟 a)向所述入口(11)中引入所述樣本； b)在所述入口(11)處向所述樣本施加試劑(21); c)令所述樣本流經(jīng)從所述入口(11)到所述反應室(13)的通道(12)； d)測量所述試劑盒(10)和/或所述反應室(13)的裝填過程； e)檢查所述反應室(13)中的所述樣本，其中，根據(jù)所確定的裝填過程調(diào)整所述檢查流程和/或其評估。
2.一種用于檢查樣本(I)的試劑盒(10),包括 a)入口(11)，其中可以引入樣本； b)反應室(13)，能夠在其中檢查所述樣本； c)將所述入口(11)與所述反應室(13)連接的通道(12)； d)用于試劑(21)的儲存器(16)，將用所述試劑培育所述樣本，所述儲存器位于所述入口(11)處。
3.一種用于在具有入口(11)和反應室(13)的試劑盒(10)中檢查樣本(I)的方法，所述方法包括如下步驟 a)向所述入口(11)中引入所述樣本； b)在所述入口(11)處向所述樣本施加試劑(21); c)令所述樣本流經(jīng)從所述入口(11)到所述反應室(13)的通道(12)； d)檢查所述反應室中的所述樣本。
4.一種用于在具有入口(11)和反應室(13)的試劑盒(10)中檢查樣本(I)的方法，優(yōu)選是根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述方法包括如下步驟 a)向所述入口(11)中引入所述樣本； b)任選地向所述樣本施加試劑(21)； c)測量所述試劑盒(10)和/或所述反應室(13)的裝填過程； d)檢查所述反應室(13)中的所述樣本。
5.一種用于檢查樣本(I)的設備(100)，包括 a)具有入口(11)和反應室(13)的試劑盒(10)，其優(yōu)選是根據(jù)權(quán)利要求2所述的試劑盒(10)；b)裝填檢測器(52，53)，其用于測量所述試劑盒(10 )和/或所述反應室(13)的裝填過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的試劑盒(10)或根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的方法， 其特征在于，所述試劑(21)包括特異性結(jié)合到所述樣本(I)的目標成分的標記顆粒，尤其是磁性顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的試劑盒(10)、根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的方法或根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備， 其特征在于，所述試劑盒(10 )包括過濾器(15)，所述樣本(I)在從所述入口( 11)到所述反應室(13)的途中通過所述過濾器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法或根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備，其特征在于，根據(jù)所確定的裝填過程調(diào)整所述檢查流程和/或其評估。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法或設備， 其特征在于，所述檢查流程的調(diào)整包括調(diào)整其開始和/或調(diào)整所述反應室中所述樣本的致動。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法或根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備， 其特征在于，從所述裝填過程，尤其是從測量的裝填的時空過程確定用試劑對所述樣本的有效培育。
11.根據(jù)權(quán)利要求8和10所述的方法或設備， 其特征在于，所述評估的調(diào)整包括根據(jù)檢查結(jié)果與用所述試劑對所述樣本的有效培育的相關性校正所述檢查結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備(100)， 其特征在于，所述裝填檢測器包括成像裝置(52 )和圖像處理裝置(53 )，用于檢測所述反應室(13)中的流體彎液面。
13.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的方法或根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備(100)， 其特征在于，在多個研究區(qū)域(13)處檢測樣本流體(I)的到達。
14.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的方法或根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備(100)， 其特征在于，處理多個研究區(qū)域(13)的圖像數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的試劑盒(10)， 其特征在于，用所述試劑(21)預先裝填所述儲存器(16 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種試劑盒(10)及其在檢查設備(100)中的使用?？梢韵蛟噭┖?10)的入口(11)中引入樣本(1)并通過通道(12)向反應室(13)傳導。在反應室(13)中，例如通過受抑全內(nèi)反射進行樣本的檢查。向入口(11)附近的樣本施加試劑(21)，其中所述試劑(21)優(yōu)選存儲于入口(11)處的儲存器(16)中。通過這種方式，同時將反應室(13)的裝填時間用于利用試劑(21)對樣本的培育。此外，優(yōu)選可以確定試劑盒和/或反應室的裝填過程并在執(zhí)行檢查和/或?qū)Y(jié)果評估期間加以考慮。
文檔編號G01N33/53GK102985823SQ201180033202
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者W·M·哈德曼, T·H·埃弗斯, T·P·H·G·揚森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司