[发明专利]基于流过阵列的液体流的测定

说明书

技术领域

本发明的领域涉及用于检测液体样本中的分析物的固相测定。

背景技术

多年来，固态表面上的配体受体-配体测定，诸如夹层测定，已经成为化学和生物研究以及诊断领域中的标准工具。例如，酶联免疫吸收测定法(Enzyme-Linked Immunoabsorbent Assays，ELISA)已经成为血液和其他体液中的蛋白质的量化分析的标准。通常，通过读取与固态表面上的配体受体-配体复合物关联的标签的荧光的量化测量值来得到测定结果。

近几十年来，人们一直努力在小的几何尺寸中同时执行多重配体受体-配体测定，从而减少试剂、工时和样本尺寸。在遗传学研究以及其他领域的情况下，尤其是在需要定性结果的情况下，已经在便携式盒中采用点型阵列的微阵列技术进行测定。

但是，在研发目前非常需要的具有高敏感性和高再现性的小型化量化测定格式的过程中，已经出现了明显的障碍。当需求更理想的特征诸如简单化、快速、经济性和广泛应用时，这些障碍甚至更大。

尤其地，在蛋白质分析物领域中，在研制小型多重免疫测定以能够直接比较或者代替体液尤其是血液中的分析物的标准ELISA结果的情况下，已经遇到明显的障碍。对于药物在人体应用和药物诊断中的定性分析来说，这种测定需要非常精确，尤其变异系数(CV)小于10。(变异系数(CV)限定为对于给定样本的重复测试得到的一组值的标准偏差与这些值的平均值之间的百分比，该系数能够推算这些值之间的变异程度。CV越低，测定就越精确，结果就越值得信赖。)

下面将示出一些实例，但并不是为了穷尽性地列出研制精确小型化测定法所遇到的障碍。

该领域的一些技术人员已经提出，平衡条件是实现测定器中的高敏感度和低变异系数的先决条件。但是，在平衡测定器中尤其难于使用非常小的样本，因为这种测定器一般是依赖于体积的。精确度和再现性取决于控制样本容积的精确度。然而，当样本容积非常小时，依赖于保持精确样本容积的测定器易于在测定之间出现变化。即使样本尺寸由自动计量系统进行控制，也会存在这种差异。

另一种建议是通过基于环境分析物理论的方法检测分析物，这需要尤其小的配体受体的点。这种尺寸的要求对生产点型微阵列的传统仪器的能力提出了挑战。而且，当读取结果时，非常小的点会造成难于得到足够的分辨率，也难于充分降低背景噪音。而且，执行这种测定所需的时间较长，一般需要超过一小时。

设计小型多重测定器的各种方法已经采用了微流体技术，流动槽道和反应腔的流动横截面一般小于0.02mm²。多种不受控的现象会影响这种系统中的结果。在测定器盒的情况下，随着液体遇到尖缘、空间断续或者表面属性的变化诸如表面粗糙度或者不同的表面张力属性而造成的液体温度变化、大气压力变化以及局部液压变化都可以产生气体微气泡，我们已经认识到，但是还没有正确地识别或者考虑。

其他方法，诸如那些采用毛细管或者渗透力以移动液体通过测定器的方法，高度敏感于特定液体和所需通过材料的特性，并且需要定制研发窄的分析物组。采用这种方法，需要与移动液体的分离槽道交叉，由此限制可在理想几何尺寸中获得的数据量并且无法在量化结果中获得理想的变异系数。

其他方法同样也存在复杂、高成本、需要专门操作者或者不适于在一次性使用的盒中执行的问题。

总体地，敏感度、可重复性、性能、成本和将结果与标准化测定进行比较的能力之间所存在的此消彼长的作用会影响到测量小型多重测定器中的分析物浓度的能力。

生物学测定的研发人员已经做出各种努力以消除与传统测定技术相关的一些约束。一项实例是通过电子测量读取一测定器。人们一直在努力研制能够采用这种方式测量血液或者其他生物液体中化学种物的存在或浓度的化学传感器。这种方法的缺点之一在于无法实现与标准ELISA结果的直接比较。其他缺陷在于需要精确控制的液体容积，并且难于同时在多重分析物上执行测定。此外，存在必须与测定器盒进行电性连接的缺陷；随着时间的过去，电性端子会出现不精确度或者需要维修。这种类型的设计也会受到上述未控制现象的影响，本发明的各个方面为此提供了解决方案。

鉴于现有方法的限制和缺陷，明显需要改善的方法以解决使用固态表面上阵列的小型化定量测定的问题，二者都相对于采用配体受体-配体系统的测定，非常普遍地，尤其地相对于免疫测定，尤其是用于体液诸如血液中的蛋白质的免疫测定。