专利名称：用作低成本多重分析诊断平台的棉线的制作方法
用作低成本多重分析诊断平台的棉线对于相关申请的交叉参考本申请要求在2008年3月27日提交的美国临时申请No.61/039,862的优点，该 申请的内容由此全部包括在这里。
背景技术：
多数的现有生物分析测试对于发展中经济体是不可行到的。现代诊断分析典型 地要求巨大和昂贵的测试室仪器，这些测试室仪器由培训过的人员操作。尽管“测验 片”技术已经增加多种分析的可行性，但很多分析对于低成本条件来说太贵，并且常常 要求比较大的样本体积。因而，仍存在低成本诊断分析的需要，这些低成本诊断分析不 麻烦，并且可对于小样品体积进行。
发明内容
描述了用作便宜、小体积、可携带诊断系统的平台的亲水线；和制造它们的方 法。根据某些方面，诊断系统通过将亲水线定位在分层结构内而构造。这种类型的线 诊断对于进行低成本、可携带、及技术简单的多重生物分析是方便的。描述了说明性实 施例，在该说明性实施例中，线诊断用于在20yL的人造尿液中同时检测葡萄糖和蛋白 质。在多个方面，诊断系统很小、可任意使用、容易使用(和携带)，并且不要求外部设 备、试剂、或电源。这类诊断系统对于在发展中国家中、在本领域中使用，和/或用作 在临床装置中已经使用的较先进的技术的低成本的替换对象，是有吸引力的。相应地，在一个方面，一种诊断系统包括亲水加载线，该亲水加载线具有入 口区域，在近侧端部处；测试区域，在远侧端部处；及中间区域，布置在入口区域与测 试区域之间，其中，测试区域不直接接触入口区域。在一些实施例中，系统包括一根或 多根额外的亲水线，这些额外的亲水线接触加载线的中间区域，在该处额外的线包括测 试区域。在一个或多个实施例中，测试区域用检测试剂处理，以提供在流体样品中存在 的分析物的可见指示。在另一个方面，一种诊断系统包括ω亲水加载线，它包括在近侧端部处的入 口区域、和在远侧端部处的中间区域；和(ii) 一根或多根额外的亲水线，它们接触加载 线的中间区域。在一些实施例中，额外的亲水线的一根或多根包括测试区域。在另一个方面，一种检测分析物在流体样品中的存在或缺少的方法包括将样品 施加到诊断系统的入口区域上，该诊断系统包括亲水加载线，该亲水加载线具有在近侧 端部处的入口区域、中间区域、及在远侧端部处的测试区域，其中，测试区域不直接接 触入口区域。如这里所使用的，“入口区域”是亲水线的区域，在该处生物样品施加或加载 到诊断系统上。如这里所使用的，“加载线”是亲水线，该亲水线至少包括入口区域和中间区 域。在样品施加到入口区域上之后，样品通过毛细管作用从入口区域穿过中间区域被携带经过加载线。在一些实施例中，加载线还包括测试区域，该测试区域通过中间区域与 入口区域物理地分离。如这里所使用的，“中间区域”是亲水线的、在入口区域远侧的区域。在一些 实施例中，中间区域定位在亲水线上的入口区域与测试区域之间。在其它实施例中，亲 水线包括在近侧端部处的入口区域，并且在远侧端部处的中间区域中终止。如这里所使用的，“测试区域”或“检测区域”是亲水线的、用检测试剂处理 的区域。
本发明的以上和其它目的、其各种特征、以及本发明本身，当与附图一起阅读 时，可以由如下描述更充分地理解，在附图中图IA是“编织阵列”诊断系统的示意图。图IB是“分支阵列”诊断系统的 示意图。图IC是“缝合阵列”诊断系统的示意图。图2是线-基诊断系统的另外实施例的示意图。图3是线-基诊断系统的另外实施例的示意图。图4A是“编织阵列”诊断系统的示意图，该诊断系统在线之间具有较宽间隙。 图4B是“编织阵列”诊断系统的示意图，该诊断系统在线之间具有较窄间隙。图5是形成“编织阵列”诊断系统的方法的示意图。图6A是卷起的“编织阵列”诊断系统的图像。图6B是在加载之后展开“编 织阵列”诊断系统的图像。图6C是用来分析葡萄糖和蛋白质的“编织阵列”诊断系统 的图像。图7是涂有矿脂的两根线的“编织阵列”诊断系统的图像。图8A是在两条聚氯乙烯绝缘带的壳体内的线的“编织阵列”诊断系统的图像。 图8B是在两条Scotch胶带(Scotchtape)的壳体内的线的“编织阵列”诊断系统的图像。 图8C是在一条Scotch胶带和一条聚氯乙烯绝缘带的壳体内的线的“编织阵列”诊断系 统的图像。图8D是在两条Scotch胶带的壳体内涂有矿脂的线的“编织阵列”诊断系统 的图像。图9是“分支阵列”诊断系统的图像，该诊断系统加载有流体样品，并且用于 葡萄糖和蛋白质分析。图IOA是“缝合阵列”诊断系统的图像，该诊断系统包括穿过聚酯薄膜缝合的 线。图IOB是“缝合阵列”诊断系统的底部侧的图像，该诊断系统包括穿过胶布带缝合 的两根线。图IOC是“缝合阵列”诊断系统的顶部侧的图像，该诊断系统包括穿过胶布 带缝合的两根线。图IlA是用来检测各种分析物的“缝合阵列”诊断系统的图像。图IlB是用来 检测各种分析物的“分支阵列”诊断系统的图像。图IlC是用来检测各种分析物的“分 支阵列”诊断系统的图像。
具体实施例方式这里提到的全部出版物、专利申请、专利、及其它参考资料通过参考全部被包括。另外，材料、方法、及例子仅仅是说明性的，而不用于限制。除非另外定义，这里 使用的全部技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员的普通理解相同的意思。 尽管与这里描述的那些类似或等效的方法和材料可用在本发明的实践或试验中，但下面 描述了适当的方法和材料。I.诊断系统这里描述的方法和组成涉及诊断系统，这些诊断系统利用亲水线分析流体样 品。为了进行分析不需要外部电源，因为毛细管作用迅速地将样本沿线抽吸，并且抽吸 到在分析中使用的测试区域中。另外，分析可被迅速地执行，在分钟的量级上。参照图ΙΑ、1B、及1C，其中示出了诊断系统10的少数非限制性构造。在所述 的构造中，系统10 —般包括加载线20和壳体30。图IA示出“编织阵列”构造。参照图1A，诊断系统10包括加载线20和壳体 30。加载线20和壳体30构造成每根加载线20的近侧端部被暴露，并且每根加载线20 的远侧端部包围在壳体30内。加载线20包括入口区域21、中间区域22、及测试区域23。入口区域21在加载 线20的近侧端部处，并且不布置在壳体30内。中间区域22围绕入口加载线20的在入 口区域21与测试区域23之间的整个区域。在图IA中，中间区域22的近侧端部没有布 置在壳体30内，并且中间区域22的远侧端部布置在壳体30内。测试区域23包括这里 描述的一种或多种检测试剂。图IB示出“分支阵列”构造。参照图1B，诊断系统10包括加载线20、测试 线25、及壳体30。加载线20和壳体30构造成加载线20的近侧端部被暴露，并且加载 线20的远侧端部布置在壳体30内。测试线25布置在壳体30内，并且在分支点40处与 加载线20相交。加载线20包括入口区域21、中间区域22、及测试区域23。入口区域21在加 载线20的近侧端部处，并且不布置在壳体30内。中间区域22围绕入口加载线20的在 入口区域21与测试区域23之间的整个区域。在图IB中，中间区域22的近侧端部没有 布置在壳体30内，并且中间区域22的远侧端部布置在壳体30内。中间区域22在分支 点40处与测试线25相交。测试线25包括中间区域，这些中间区域在分支点40处与中 间区域22相交，并且测试线25的端部包括测试区域26。测试区域23和测试区域26包 括这里描述的一种或多种检测试剂。图IC示出“缝合阵列”构造。参照图1C，诊断系统10包括加载线20和壳体 30。壳体30包括顶面31和底面32。加载线20布置在壳体30上，从而加载线20的测 试区域23布置在壳体30的顶面31上并且在该处暴露，并且加载线20的入口区域21布 置在壳体30的底面32上并且在该处暴露。加载线20包括中间区域22，这些中间区域22 位于入口区域21与测试区域23之间。中间区域22的近侧端部在壳体30的底面32上暴 露，并且中间区域22的远侧端部在壳体30的顶面31上暴露。测试区域23的远侧端部 接触线20的接合区50。接合区50接触壳体30的顶面31，穿过壳体30，及接触壳体30 的底面32。接合区50的远侧端部接触线20的下个入口区域21。测试区域23包括这里 描述的一种或多种检测试剂。这里描述的诊断系统10包括壳体30。壳体可由不干涉分析过程的塑料或任何其它惰性材料制成。例如，壳体能是任何已知柔性薄片或模压塑料。优选地，壳体由带制 成。壳体可用作支撑件，以将亲水线保持在适当构造中。壳体也可保护亲水线，在搬运 和存储期间免于污染和机械损坏。而且，如这里描述的那样，壳体可用来将一根或多根 亲水线彼此隔离和分离，以防止交叉污染。在一些实施例中，例如在“编织阵列”或“分支阵列”构造中，壳体的至少一 个正面由透明材料制成。在一些实施例中，例如在“缝合阵列”构造中，壳体能是基 片，如胶布带、纸、布、或衣物。这里描述的诊断系统可包括各种额外的构造。例如，亲水线的近侧端部可被编 织，以对流体样本进行多重分析。如在图2中描绘的那样，诊断系统10可包括三根亲水 加载线20，这三根亲水加载线20的每一根在分支点40处接触测试线25。加载线20和 测试线25包括测试区域23，生成9个分离测试区域。尽管图2描绘在线性方位中的加载 线20，但在其它实施例中，加载线20的入口区域或加载线20的中间区域的入口区域和至 少一部分可被编织或可形成在一起，以便于样品的同时加载。在其它实施例中，诊断系统具有在图3中描绘的构造。在这种构造中，诊断系 统包括加载线20，该加载线20具有入口区域21和中间区域22，该中间区域22接触测试 线25，这些测试线25的每一根包括具有相同检测试剂的测试区域23。测试线25的远侧 端部被组合。在一些实施例中，测试线25的远侧端部被编织。这样一种构造可用来， 例如提供组合可检测信号，可用来分析包含小浓度分析物的流体样品。亲水线这里描述的线20和25能是任何亲水材料的，该亲水材料通过毛细管作用抽吸流 体。例如，棉花、尼龙、聚酯、聚烯烃(如聚丙烯)、含氟聚合物(如聚偏氟乙烯)、 硝化纤维素、纤维素、纤维素醋酸酯、及微玻璃纤维结构，可用在这里描述的诊断系统 中。优选地，线由棉花制成，因为棉花便宜，在全世界可得到，并且因为其生物兼 容性是医院中的既定材料(例如，处于纱布的形式)。线在多种环境条件下是耐用的，而 且柔软和重量轻；这些性质与用于普遍使用的潜力、以及容易运输和存储(例如，作为 轻重量卷)相对应。棉线抽吸大多数非粘性、水基生物流体，同时过滤颗粒。线具有呈现高纵横比(长度直径)的尺寸。这样一种高纵横比减小在线内的 横向流动。缺少横向运输减小了对样品的体积的要求(例如，来自手指刺破的血液的体 积可能是足够的)，并且聚焦分析信号(即，分析物抽吸到线的端部，增大局部浓度，并 因此增大信号)。在一些实施例中，亲水线使用多种已知物质和方法的任一种起增强吸附和/或 抽吸性能的作用。例如，亲水线可暴露于氧等离子体(SPIPlasma-Prep II，Structure Probe, Inc.)或暴露于丝光处理(线在张力下的同时对于NaOH的暴露)。检测试剂这里描述的诊断系统可包含亲水线，这些亲水线包括能够与预定分析物起反应 的诊断试剂，怀疑该预定分析物在待被分析的样品中存在。在一些实施例中，在组装诊 断系统之前，亲水线(例如，测试区域)可用一种或多种检测试剂处理。例如，检测试 剂可配置到线的一个端部上，并且允许通过毛细管作用包括到线中。线以后可被干燥，并且由检测试剂接触的线的区域生成在测试区域中。检测试剂和在流体样品内的预定分析物的相互反应或复合可产生可检测效应， 例如对于肉眼是显然的效应(例如，检测为颜色变化)。可选择地，这样一种相互反应可 使用光谱仪或其它技术手段被检测(例如，以检测紫外线吸收的变化)。典型地，检测试剂对于预定分析物比对于待被分析的流体样品的其它组分具有 较大亲和力。检测试剂能是当与特定分析物相接触时经历颜色变化的化学制品、或可将 分析物转化成可检测化合物或可在分析物存在的情况下将第二试剂转化成可检测化合物 的酶。在一些实施例中，检测试剂是明确地约束到特定分析物上的免疫球蛋白，例如 抗体，例如初级抗体。在一些实施例中，检测抗体，例如次级抗体，在加载流体样品之 后可加载到诊断系统中。当检测试剂，例如初级抗体，明确地约束到在流体中的分析物 上，并且检测抗体以后加载到诊断系统上时，检测抗体可明确地约束到分析物上-该分 析物约束到抗体上，并且可提供可检测信号。在一些实施例中，诊断系统包括多种检测试剂，这些检测试剂的每一种可与不 同分析物反应，以产生可检测效应。可选择地，每种检测试剂可仅对于单种分析物的预 定浓度是敏感的。在一些实施例中，检测试剂沿亲水线的测试区域布置，并且当由流体样品接触 时是自由活动的。在这样的实施例中，检测试剂通过亲水线携带到线的端部，例如通过 毛细管作用，允许分析物的检测发生在线的端部(例如，测试区域)处。在其它实施例 中，检测试剂布置在线的端部处，并且流体样品通过亲水线携带到在线端部处的检测试 剂。在一定实施例中，随着到达测试区域端部的分析物的浓度由于毛细管作用增大，检 测可发生，导致由检测试剂产生的可检测效应的增大。在一些实施例中，生物样品在测 试区域的端部处蒸发，导致连续量的生物样品通过亲水线抽吸到测试区域的端部。这可 导致增大量的分析物被携带到在测试区域的端部处的检测试剂、和可检测效应的增大。II.使用诊断系统的方法这里描述的诊断系统可用来检验在流体样品中分析物的存在。参照图1A，诊断 系统10可通过使流体样品与在线20上的入口区域21相接触，加载有流体样品。流体样 品然后通过线20由毛细作用从入口区域21运输到中间区域22。流体通过中间区域22由 毛细作用运输到测试区域23。测试区域23包括这里描述的检测试剂，例如用于具体分析 物的检测试剂。在流体样品内的分析物与检测试剂的相互作用导致在测试区域23处的可 检测信号。在一定实施例中，测试区域23包括相同的检测区域。在其它实施例中，至少一 个测试区域23包括与在第二测试区域23上的检测试剂不同的检测试剂。参照图1B，流体样品通过使流体样品与在线20上的入口区域21相接触被加 载。流体样品然后通过线20由毛细作用从入口区域21运输到中间区域22。当流体样品 到达分支点40时，流体样品接触测试线25，并且流体样品的一部分通过测试线25由毛细 作用运输到测试区域26。流体样品的一部分也通过线20的中间区域22被抽吸到测试区 域23。在一定实施例中，测试区域23和26包括相同的检测试剂。在其它实施例中，测试区域23和26的至少一个包括与在另一个测试区域上的检测试剂不同的检测试剂。优 选地，测试区域23和测试区域26每个包括独特的检测试剂。参照图1C，流体样品通过使流体样品与在线20上的入口区域21相接触被加 载。流体样品通过线20由毛细作用从入口区域21运输到中间区域22到测试区域23。 在一定实施例中，测试区域23包括相同的检测试剂。在其它实施例中，至少一个测试区 域23包括与在第二测试区域23上的检测试剂不同的检测试剂。在一定实施例中，入口 区域21被同时加载。“缝合阵列”构造具有良好适于分析的几种特性。首先，每对针脚(即，横跨 基片两侧的线的一部分)可用作不同分析。第二，流体样品行进很短距离，并因此装置 的响应可很快。第三，“缝合阵列”可并入到衣物、绷带、或尿布中。接近皮肤的针脚 可用作入口区域，而在装置外侧上的针脚可用作测试区域，在该处它们可容易地按非侵 入方式观察到。牛物样品这里描述的诊断系统可用来分析小体积的生物样品，例如流体样品。使用这里 描述的诊断系统可分析的生物样品，包括例如尿液、全血、血浆、血清、脑骨髓流体、 腹水、眼泪、汗水、唾液、分泌物、龈腔液(gingival cervicular fluid)、或组织提取物。在一些实施例中，待被分析的流体样品的体积能是一滴血液，例如来自手指刺 破，或少量尿液样品，例如来自新生儿或小动物。^M这里描述的亲水诊断线在现代医学中具有多种用途(例如，在运动医学、婴儿/ 儿童诊断学、糖尿病监视、军事、水下/潜水监视、诊断用牙线、等等)。另外，这里描 述的诊断系统可用在其中关心低成本的用途中，例如在第三世界的保健、军事和本国安 全行动、环境、现场测试。例如，亲水诊断线使用现有技术，如高速无梭织机(例如，在2000米每分钟下) 可纺织或编织成衣物。这样的实施例可提供例如对象，如在战场上的战士，的无处不在 的和连续的监视。在其它实施例中，亲水诊断线可纺织成绷带。在另一个实施例中，这里描述的诊断系统可用在尿布中，例如以监视早熟婴 儿。在一个实施例中，线布置在尿布内的适当地方，它引导到尿布的外表面。尿液加载 到线的入口区域中，它然后用来加载布置在尿布的外表面上的诊断线，在该处比色指示 器可由护士/技术人员/医生读取。在其它实施例中，诊断亲水线可包括到纸或其它分析介质中。例如，薄纸片可 放置在保护叠层之间，因为分析介质和线可用来将分析物输送到在纸上的精确位置。例 如，亲水纸，成图案成具有疏水聚合物线的通道(如在PCT/US07/081848中描述的那 样)，可用来与在这里描述的线相结合。在这些装置中，流体的流动由毛细管作用驱动。本发明还由如下例子进一步表明。提供仅用于说明目的例子。它们绝不要理解 成限制本发明的范围或内容。M 例1- “编织阵列”诊断系统的准备和使用线
在一些诊断系统中，使用具有0.3mm直径的100%棉线(CebeliaCrochet Cotton ArtG167, DMC，NJ，USA)。这种线具有足够宽度，以使得能够通过肉眼实现分析 物检测，并且减少由在线内部内的分析物的存在造成的检测损失。线由包括丝光处理的 过程制造(线在张力下暴露于NaOH�。婧笥盟嶂泻�)。这个过程增加线的强度和其 吸水性。也测试尼龙线(未上蜡牙线，CVS Pharmacy Inc.，RI, USA)和100%聚酯线 (McMaster-Carr, NJ, USA)抽吸流体的能力。这些人造纤维可以良好地适用于其中线 的透明性需要与生物流体折射率-匹配(index-match)的用途。壳体在诊断系统的一些中，线被封装在两条透明的、水可透过的聚合物带之间。带 ⑴用作基片，线可布置和支撑在该基片上；(ii)用作“手柄”，通过该“手柄”，可 操纵、标记、存储、分配、及使用装置；(iii)保护分析免受环境干扰；及(iv)使蒸发最 �。舴⒖筛谋浞治鑫锏呐ǘ然虺槲俾�。测试两种类型的带⑴多用途带(Scotch MultiTask Tape)和具有橡胶粘合
剂衬里的聚氯乙烯绝缘带(3M Vinyl Tape#471)。聚氯乙烯绝缘带能够与其基片(在这 种情况下，线)进行完全共形接触。Scotch胶带对于在宽范围带使用任务上的性能，组 合结晶透明度、强度及抗湿性，但不共形地粘附到线的整个表面上。为了保证在带与线之间的良好接触，使用层合机(Pro-Etch层合机， Micro-Mark)。层合机使用热量和压力将线夹持在两片带之间。层合机在其“热模式” 中被使用，并且用来在数秒内层压带和线。装置准备对于“编织阵列”装置的构造(描绘在图1A中)，织布机用来将几根线彼此平 行地排列。织布机通过将钢针(McMaster-Carr，NJ, USA)安装到1.5cm厚Derlin块中
制成(平行的两行针，6cm间隔，使在每一行中的针间隔开0.5cm)。将一条带插入在线 下面，线抵靠带以实现在带与线之间的紧密接触，并且将第二条带按压在线的顶部上， 以将线封装在两条带之间(图5)。为了将线与织布机脱开，线在它接触织布机的针处被 切断，并且层合机用来实现在线与带之间的较好接触(图5)。装置的线被切断，从而每 根线的一个端部(即，“分支”)从装置的带部分伸出，并且用作入口区域。为了便于 样品的施加，将装置卷起，从而线的端部会聚到单个点(图6A)。从装置伸出的每根线 的长度长得足以允许它们会聚。分析用于蛋白质的比色分析基于溴酚蓝(TBPB)对于蛋白质的结合；当蛋白质存在 时，TBPB在约3的pH值下通过酚式羟基团的分解从黄色变到蓝色。为了蛋白质检测， 使用移液管(pipetman)将在95%乙醇中的0.5 y L的250mM柠檬酸(pH 1.8)和0.5 y L的 3.3mM溴酚蓝(TBPB)溶液，滴到线的测试区域上。为了检测葡萄糖，使用碘化物对于碘的酶催氧化；这种反应在葡萄糖存在的情 况下诱导从无色到棕黄色的颜色变化。对于这种分析，使用移液管将0.5iiL的0.6M碘 化钾溶液和0.5PL的1 5辣根过氧化物酶/葡糖氧化酶溶液(15单位的蛋白质每lml溶 液)，滴到线的测试区域上。在将试剂滴到希望位置处之后，使用层合机(Pro-Etch层合机，Micro-Mark)将线层压在两条带之间。为了测试编织阵列构造的抽吸性能，将装置的带部分卷起，并且将线的伸出端 部(即，入口区域)浸在不同体积的红墨水中。为了加载包括九根线的装置，使用约 30 UL的墨水。溶液沿线按约2.5cm/min的速度迅速抽吸(见图6B)。为测试用装置进行诊断比色分析的能力，移液管用来将每根线的末端(在用带 封装线之前)滴有用于比色分析的试剂，这些试剂检测在尿液中葡萄糖和蛋白质的水 平。试剂在环境条件下干燥约1小时。在将试剂滴到线上之后，装置用另一条带密封， 将装置与织布机脱开，织布机层压它。图6C描绘在添加30 u 1的人造尿液样品之后2分钟的装置，该人造尿液包含 75iiM的BSA和500mM葡萄糖。两种分析都双重和并行地进行。当施加样品时，流体 沿线抽吸。葡萄糖分析的酶催反应为了其活性需要氧，并因此颜色出现在线的端部处， 在该处，线暴露于空气。样品一到达检测区域，TBPB就与样品反应，并因此在离入口 区域较近处观察到颜色变化。最小检测水平对于葡萄糖是2.5mM，并且对于BSA是0.5 P M (定义为产生由裸 眼可观察到的颜色响应的最小浓度)。线的颜色变化在滴样品后约10秒是明显的，并且 颜色在2分钟后到达其最大强度。这些响应时间类似于常规测验片的那些响应时间。对于线的改性为了改进线的抽吸性能(即，线抽吸流体的速度)，线被等离子氧化5分钟。这 个过程将线的抽吸性能从1.25Cm/min改进到2.5Cm/min。也检验尼龙线和聚酯线的抽吸 性能。尼龙线和聚酯线都按5Cm/min的速率抽吸。尽管这些线比棉线抽吸得快，但它们 对于带的粘合力比棉线弱。因而，这些线在要求较快抽吸的装置中可能是有用的，并且 不带来线在带内的封装。在修改线的抽吸性能的另一种方法中，将疏水涂层(矿脂或石蜡)放置在亲水线 的外侧上。当线以后被层压在两条Scotch胶带之间时，仅在线内观察到抽吸(图7)。矿 脂的使用也方便线从封装带的除去(图7)。这种方法可用来将线与带分离，用于分析物 在线上的进一步分析。对于壳体的修改测试不同的带，以鉴定它们对于在带内的线的抽吸性能的影响。聚氯乙烯绝缘 带和Scotch胶带都用来构造编织装置。当聚氯乙烯绝缘带用来构造装置时，带在层压时 软化，并且形成绕线的共形密封。然而，Scotch胶带不形成共形密封，并因而在与线相 邻的带之间产生小间隙。在带之间的这种差别影响装置的抽吸性能。在将从带伸出的线、以及带的小部 分，浸入到红墨水溶液中时，观察到差别(图8)。聚氯乙烯绝缘带与线形成紧密密封。 密封保证溶液仅通过线抽吸(这在光学显微镜下观察到)。Scotch胶带绕线不形成共形密 封，并且溶液通过线和通过在带与线之间的小间隙都抽吸(见图8B和图4)。这种间隙 有效地形成流体通道。通过间隙的抽吸(ecm/min)比通过线的抽吸(1.25Cm/min)快。当将线层压在一条Scotch胶带与一条聚氯乙烯绝缘带之间，并且将装置的底部 浸没到墨水溶液中时，墨水通过在带与线之间的间隙抽吸。这个间隙比用在两条Scotch 胶带之间层压的线形成的间隙显著地小(图8C)。
当只有线的末端(并且没有两条带的边缘)浸入红墨水溶液中时，在两种带的抽 吸特性之间没有看到差别。对于两种装置，线都抽吸墨水溶液。由带制成的两种类型的接触是有用的。由聚氯乙烯绝缘带形成的共形密封保 证，抽吸仅发生在线内，从而个别诊断分析保持分离和个别地封装。由Scotch胶带产生 的小间隙，作为允许通过敞开通道的快速抽吸的毛细管是有用的。例2- “分支阵列”诊断系统的准备和使用在例1中所描述的织布机用来将线编织成“分支阵列”构造(如在图1B中示出 的那样)。在图1B中示出的“分支阵列”构造仅包含一个入口区域，这与“编织阵列” 设计相比，可以导致较小误差率。然而，“编织阵列”构造可以具有比“分支阵列”的 响应快的响应，因为从入口区域到测试区域的距离较短。分支阵列用来进行在例1中描述的比色分析(图9)。当确定这种装置的线的长 度时，考虑两个因素。首先，线必须长得足以防止通过分支点在分析之间的交叉污染。 第二，线必须比当准备测试区域时诊断试剂沿线行进的距离长。当将检测试剂滴到每根线上时，检测试剂通过毛细管作用向分支点扩展0.5cm的 距离。基于这个距离，使线是这个长度的至少2-3倍，以保证没有交叉污染发生并且在 入口区域与测试区域之间存在中间区域。例3- “缝合阵列”诊断系统的准备“缝合阵列”诊断系统(如在图1C中示出的那样)通过用针将线缝到0.127mm 厚聚酯薄膜带条(约2" X6")中而构造。在两个相邻针脚上的分析，通过用3yL指 甲油液滴每隔一个孔(由针形成)堵塞而物理地隔离。另一种“缝合阵列”通过将线缝 到通用无胶乳塑料绷带(CVS Pharmacy，Inc., RI)中而构造，将在绷带中的小孔用作用 来缝合线的导向线。在基片底部侧上的一个针脚和在基片上部侧上的一个针脚构成一次分析(见图 1C)。下部针脚(即，在基片的底面上)用作入口区域，并且上部针脚(即，在基片的顶 面上)用作测试区域(图1C)。这两个针脚定义为一个单元，并且通过施加3 iiL指甲油 液滴堵塞在基片中的孔(由缝合形成)、并且施加到位于这些孔处的线上，与其它针脚相 隔罔。为了测试缝合阵列装置的抽吸性能，将不同体积的红墨水引到入口。发现 0.5 y L的体积足以填充线的一段。图10A描绘具有线的四个针脚的聚酯薄膜带条。在图10A中，左边两个针脚形 成一个“分析单元”，具有在带条的底面上的入口区域和在带条的顶面上的测试区域。 在带条右侧上的第二组针脚形成第二 “分析单元”，具有在带条的底面上的入口区域和 在带条的顶面上的测试区域。第一和第二分析单元通过透明指甲油在线在这点处穿过带 条形成的孔处的施加而分离。以后，将0.5 yL的红染料施加到在左边的第一分析单元的 入口区域上，并且将0.5 yL的蓝染料施加到在左边的第二分析单元的入口区域上。如在 图10A中示出的那样，各个分析单元不会通过毛细管作用“扩散”在一起。缝合阵列设计良好地适于在绷带中嵌入的分析，因为装置的一侧可吸收和抽吸 流体样品，并且将它们运输到在装置另一侧上的测试区域。这个概念通过将线缝合到绷 带中、用透明指甲油隔离“分析单元”、及将染料施加到入口区域上而表明。图10B表示装置的底部侧，该装置用缝合到无胶乳绷带中的线制成，而图10C表示装置的顶部 侧。例4-使用诊断系统分析人造尿测试人造尿以便鉴定四种分析物的存在亚硝酸盐、葡萄糖、酮、及蛋白质。 如这里描述的那样，准备“编织阵列”、“分支阵列”、及“缝合阵列”。为了检测亚 硝酸盐，线滴有0.5iiL_在甲醇中的2mg/mL磺胺、1.7mg/ml 3-羟基-1，2，3，4-四氢 化苯并喹啉及25mg/mL酒石酸溶液。为了检测酮，线滴有0.5 y L的20mg/mL磷酸钠、 20mg/mL四硼酸钠、10mg/mL甘氨酸溶液；0.5 y L的20mg/mL硝普盐、30mg/mL聚乙 二醇(PEG，Mw = 2000)、及 2mg/ml 聚丙烯酸(PAA，Mw = 2000)溶液。为了检测 葡萄糖和蛋白质，如在例1中那样线被滴点。准备包含ImMBSA、200mg/ml乙酸锂、 0.5mM硝酸钠、及500mM葡萄糖的人造尿液。使用“缝合阵列”装置通过卷起装置和使接合入口区域与30 PL的人造尿液相 接触，进行诊断比色分析。如图11A所示，检测全部四种分析物。使用“分支阵列”和“缝合阵列”装置通过使入口区域分别与15 PL和0.5 PL 的人造尿液样品相接触，进行诊断比色分析。如图11B和11C所示，使用这两种装置检 测分析物。等效例要理解，尽管联系本发明的详细描述已经描述了本发明，但以上描述用于说明 而不是限制本发明的范围，该范围由附属权利要求书的范围限定。其它方面、优点、及 修改在如下权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种诊断系统，包括亲水线，该亲水线包括在近侧端部处的入口区域、在入口区域远侧的中间区域、及 在中间区域远侧的测试区域，其中，测试区域包括检测试剂。
2.根据权利要求1所述的诊断系统，还包括壳体。
3.根据权利要求2所述的诊断系统，其中，亲水线的一部分封装在壳体内。
4.根据权利要求3所述的诊断系统，其中，壳体包括两个正面，并且线的所述部分封 装在正面内。
5.根据权利要求4所述的诊断系统，
6.根据权利要求5所述的诊断系统，
7.根据权利要求6所述的诊断系统，
8.根据权利要求1所述的诊断系统，
9.一种诊断系统，包括 亲水线阵列，每根亲水线包括在近侧端部处的入口区域、在入口区域远侧的中间区域、及在中间区域远侧的测试区域，其中，测试区域包括检测试剂。
10.根据权利要求9所述的诊断系统，还包括壳体。
11.根据权利要求10所述的诊断系统，其中，阵列的至少一部分封装在壳体内。
12.根据权利要求11所述的诊断系统，其中，壳体包括两个正面，并且阵列的所述部 分封装在正面之间。
13.根据权利要求12所述的诊断系统，其中，每根线的入口区域不接触壳体。
14.根据权利要求13所述的诊断系统，其中，每根线的中间区域的至少一部分封装在 壳体内。
15.根据权利要求14所述的诊断系统，其中，每根线的测试区域封装在壳体内。
16.根据权利要求9所述的诊断系统，其中，检测试剂是比色检测试剂。
17.根据权利要求16所述的诊断系统，其中，在壳体内封装的阵列的所述部分包括彼 此平行布置的疏水线。
18.—种诊断系统，包括亲水加载线，包括在近侧端部处的入口区域、在入口区域远侧的中间区域、及在中 间区域远侧的测试区域；一根或多根亲水测试线，每根测试线包括中间区域和测试区域；及 壳体，其中，加载线的至少一部分和测试线的至少一部分封装在壳体内，并且其 中，加载线的入口区域的至少一部分不封装在壳体内。
19.根据权利要求18所述的诊断系统，其中，加载线的中间区域的一部分接触测试线 的中间区域的至少一部分。
20.根据权利要求19所述的诊断系统，其中，加载线的测试区域不接触测试线的测试 区域。
21.根据权利要求20所述的诊断系统，其中，每个测试区域包括检测试剂。
22.根据权利要求21所述的诊断系统，其中，每个测试区域包括不同的检测试剂。
23.根据权利要求21所述的诊断系统，其中，至少两个测试区域包括不同的检测试剂。其中，入口区域不接触壳体。其中，中间区域的至少一部分封装在壳体内。其中，测试区域封装在壳体内。其中，检测试剂是比色检测试剂。
24.—种诊断系统，包括 基片，包括顶面和底面；和亲水线，包括在近侧端部处的入口区域、在入口区域远侧的中间区域、及在中间区 域远侧的测试区域；其中，入口区域布置在基片的底面上，测试区域布置在基片的顶面上，及中间区域 穿过基片，使在基片的底面上的入口区域接合在基片的顶面上的测试区域。
25.根据权利要求24所述的诊断系统，其中，测试区域包括检测试剂。
26.根据权利要求24所述的诊断系统，其中，线还包括在测试区域远侧的接合区。
27.根据权利要求26所述的诊断系统，其中，接合区从顶面到底面穿过基片。
28.根据权利要求27所述的诊断系统，其中，线还包括在接合区远侧的第二入口区域。
29.根据权利要求28所述的诊断系统，其中，线还包括在第二入口区域远侧的第二中 间区域、和在第二中间区域远侧的第二测试区域；其中，第二入口区域布置在基片的底面上，第二测试区域布置在基片的顶面上，及 第二中间区域穿过基片，使在基片的底面上的第二入口区域接合在基片的顶面上的第二 测试区域。
30.根据权利要求29所述的诊断系统，其中，接合区域与疏水材料相接触，所述疏水 材料提供在第一测试区域与第二入口区域之间的疏水障碍。
31.一种检测在流体样品中的分析物的方法，方法包括使样品与权利要求8的诊断系 统的入口区域相接触。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，样品通过毛细管作用从入口区域穿过中间区 域流到测试区域。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，检测试剂与分析物明确地相互作用。
34.根据权利要求32所述的方法，其中，检测试剂和分析物的相互作用产生可检测信号。
35.—种检测在流体样品中的分析物的方法，方法包括使样品与权利要求21的诊断系 统的入口区域相接触。
36.根据权利要求31所述的方法，其中，样品通过毛细管作用从入口区域流到测试区域。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，至少一种检测试剂与分析物明确地相互作用。
38.根据权利要求36所述的方法，其中，检测试剂和分析物的相互作用产生可检测信号。
全文摘要
描述了用作用于便宜、小体积、可携带诊断系统的平台的亲水线；和制造它们的方法。诊断系统包括亲水加载线，该亲水加载线具有入口区域，在近侧端部处；测试区域，在远侧端部处；及中间区域，布置在入口区域与测试区域之间，其中，测试区域不直接接触入口区域。在另一个方面，诊断系统包括(i)亲水加载线，它包括在近侧端部处的入口区域、和在远侧端部处的中间区域；和(ii)一根或多根额外的亲水线，它们接触加载线的中间区域。检测分析物在流体样品中的存在或缺少的方法包括将样品施加到诊断系统的入口区域上，该诊断系统包括亲水加载线，该亲水加载线具有在近侧端部处的入口区域、中间区域、及在远侧端部处的测试区域，其中，测试区域不直接接触入口区域。
文档编号G01N33/48GK102016594SQ200980116240
公开日2011年4月13日 申请日期2009年3月27日 优先权日2008年3月27日
发明者G·M·怀特赛德斯, M·D·迪基, M·J·巴特, M·雷歇斯 申请人:哈佛学院院长等
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