[发明专利]向微流体装置中压电分配诊断液体

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量生物样品中分析物数量的试剂和仪器，其通过所述分析物与试剂反应以产生可检测的响应来实现。 

背景技术

在含有试剂的基材上分配液体

已经开发出许多仪器来测量生物样品中分析物的数量，所述生物样品例如为尿液、血液、唾液或者粘液或组织提取物。通常，样品液体被施加到含有与所述分析物反应的试剂的表面上。所述试剂产生可检测的响应，测量该响应并将其与所述分析物的量相关联。所述表面性质上通常为亲水性的或者疏水性的，例如滤纸对比于聚苯乙烯。一些装置采用了多个表面的组合，例如尿液分析条试验，其在疏水性的聚苯乙烯手柄顶端使用了亲水性的滤纸垫。在典型的试验中，将含有未反应试剂的条浸蘸，即完全浸入液体样品中，然后测量所述样品中分析物与试剂之间的反应，所述测量通常是通过光学方法实现。所述未反应的试剂本身可以是水溶性或非水溶性的。它们在多孔基材内沉积或固定并干燥。所述基材连接或者放置在承载表面上。另外，可以在测定过程中使用含有或不含试剂的液体。所述液体试剂可以在与分析物的反应之前、之后或过程中施加到已含有干燥试剂的基材表面上，通常是在样品施加之后添加。显然，为了成本和方便等的原因起见，样品和试剂的体积应当尽可能的小。较不明显的是，当施加少量液体试剂或生物样品到含有试剂的表面上时，通常难以得到均匀而准确的响应。在存在小而少量的分析物时，分析物与试剂的反应小于所述反应区域。 

所述基材可用来放大所述反应的响应。膜，例如薄膜，可以用亲和性试剂固定以便阅读区中反应物的捕获和浓缩。在合意的方向(例如横向而非纵向)引导液体流动由于增加了液体样品或试剂与反应区之间流体交换的数量而能够提高效率。每次交换使得分析物发生进一步的反应，从而放大了所述信号。所述基材表面的改性使得试剂能够在反应区被分离。此外，所述表面本身的性质也可用于提高分析物的反应 性，例如通过增加试剂的溶解性或者促进在所述表面上与试剂的反应来实现。 

大多数生物样品和液体试剂具有显著的水含量，因此相容于亲水性基材而不容于疏水性表面。当所述样品和试剂液体分配时会快速散布在亲水性基材上而被疏水性基材所排斥。在所述表面上分配液体与试剂之间的接触通过直接分配到反应区域或部分反应区域上而实现。然而，当基材相对疏水时，所分配的液体会在所述基材表面上形成液珠以试图最小化其与所述表面的接触，从而其不会均匀散布在所述试剂上。与分配液体有关的另一难题是干燥试剂在性质上可能是水溶性的或非水溶性的。非水溶性的干燥试剂可能不容易被所述液体样品达到，而水溶性的试剂可能溶解并随液体在所述基材上一起移动。理想的是所述试剂应当均匀接触样品，因为所述试剂与样品的可测量的响应，例如显色，应当均匀以便获得所述样品中分析物数量的准确读数。 

与获得在表面上被分配的液体与试剂之间的良好接触有关的另一问题涉及所述样品的物理性质。其物理性质如表面张力、粘度、总固体含量、颗粒大小和附着力是有所变化的。因此，其不容易以一致的体积均匀地沉积在被试剂覆盖的基材上。同样，随着液体样品量的减少，将一致量的具有变化性质的样品施加到试剂上变得越来越困难。相反，喷墨打印等等就依赖于为这种用途开发出的且具有一致物理性质的液体。 

液滴的沉积是常见的操作。实例包括喷墨打印机，压电或气泡致动的，所述啧墨打印机由包含几飞升(femtoliter)到几十纳升的直径大约2到300μm(通常为50μm)的多个小液滴的受控沉积来形成印迹。已经提出了沉积小液滴的其它方法，尽管其与典型的喷墨打印机有所不同，但通常采用压电原理来形成液滴。其实例见于美国专利US5063396，5518179，6394363和6656432中。通过注射器型移液管沉积较大的液滴(3-100μL)已知可在诊断系统中再现。这对应于约2至6mm的单个液滴直径。这种移液管系统的商用实例为CLINITEK 尿检分析仪。液滴大小可以为大于或小于喷嘴的大小，这取决于喷嘴的形状、泵的类型以及所施加的压力。