CN105833925A - 用于分析物测定的序贯侧向流动毛细管装置 - Google Patents

用于分析物测定的序贯侧向流动毛细管装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开的是侧向流动毛细管装置(24)及其用途，所述侧向流动毛细管装置(24)包括单路径毛细管流动基质(18)和多个储库(32a)(32b)(32c)，所述储库各自与毛细管流动基质(18)流体连通。该装置包括一个或多个压力递送系统((36a)(36b)(36c)(38a)(38b)(38c))，所述压力递送系统构造为促使毛细管流动基质(18)朝向它位于其中的壳体部分(40)，使得在一部分毛细管流动基质(18)上方施加基本上均匀的压力。

Description

用于分析物测定的序贯侧向流动毛细管装置
本申请是申请号201280070149.6为，申请日为2012年9月16日，发明名称为“用于分析物测定的序贯侧向流动毛细管装置”的中国发明专利申请的分案申请，原申请为国际申请号为PCT/US2012/055676的国家阶段申请，该国际申请要求申请日为2011年12月22日，申请号为61/578,969的美国申请的优先权。
技术领域
本发明涉及主要在床旁(point of care)的生物学和来自环境和生物流体的分析物检测领域，更具体而言涉及改善的侧向流动毛细管装置和用于使用侧向流动毛细管装置例如用于执行特异性结合测定的方法。
背景技术
特异性结合测定的使用在多种临床应用及其他应用中具有极大价值，参见例如作为WO 2005/031355公开的PCT专利申请US2004/031220。特异性结合测定涉及样品中分析物的检测和优选的定量测定，其中分析物是由配体和受体组成的特异性结合对的成员。构成特异性结合对的配体和受体是相关的，因为受体和配体特异性相互结合。特异性结合测定包括涉及下述反应的免疫测定：抗体和抗原之间的反应、DNA和RNA的杂交反应、以及其他特异性结合反应例如涉及激素及其他生物受体的反应。特异性结合测定可根据本领域已知的多种方法进行实践。此类测定包括如例如美国专利号4,861,711；美国专利号5,120,643；美国专利号4,855,240或EP284,232中描述的竞争结合测定、“直接”和“间接”夹心测定。
因为通过特异性结合反应形成的复合物一般是无法直接观察的，所以已设计了用于标记特异性结合对的一个成员的多种技术，以便结合反应可被观察。已知标记包括放射性标记、生色团和荧光团以及酶，其存在可借助于辐射探测器、分光光度计或裸眼进行检测。当特异性结合对的成员由酶标记加上标签时，复合物可通过反应系统的酶促活化进行检测，所述反应系统包括信号生成底物/辅因子基团，其中使化合物例如染料活化以产生可检测信号。
侧向流动毛细管装置例如图1中所示的侧向流动毛细管装置10是分析和检测领域众所周知的，并且通常用于液体样品12中的分析物的特异性结合测定的快速和简单实现。样品12通过储库14置于侧向流动毛细管装置10中，以接触具有吸水毛细管流动基质18的液体容纳区16。容纳区16包括构造为与样品12中存在的分析物结合的可溶性被标记试剂。包括与被标记试剂结合的分析物的样品12通过毛细管流动迁移，以填充所有毛细管流动基质18并进一步迁移到液体排水管23。在样品12从液体容纳区16朝向液体排水管23的毛细管流动的过程中，样品12经过可通过观察窗22观察的反应区20。反应区20包含抗分析物，所述抗分析物连同分析物一起构成特异性结合对。样品20中的分析物与抗分析物形成复合物，并且因此在反应区20处被捕获。因为被标记试剂与分析物结合，并且因为分析物在反应区20处浓集，所以在反应区20处产生可观察信号，其中可观察信号的强度与样品中的分析物的量相关。
侧向流动毛细管装置例如装置10是非常有用的，因为这些是即使由非技术人员或在非实验条件下简单操作并相对廉价地生产。
已知侧向流动毛细管装置例如装置10的一个缺点是样品在所有方向中平均扩散，直至遇到毛细管流动的边界，例如毛细管流动基质的边缘。因此，样品和其中的任何分析物分布在毛细管流动基质的整个体积内并浪费。能够允许加入毛细管流动基质的所有样品运输至各自反应区附近将是有利的。
已知侧向流动毛细管装置的另外的缺点是这些未构造用于多步反应。为了使用侧向流动毛细管装置例如装置10执行多步结合测定，连续加入试剂液体。例如，提供其中液体容纳区16不包括被标记试剂的装置10。
首先，通过储库14加入包括分析物的样品12，样品12通过液体容纳区16经过毛细管流动基质18，并且通过毛细管流动运输至排水管23。当样品12经过反应区20时，样品20中的分析物与位于反应区处的抗反应物形成复合物，并且因此在反应区20处被捕获。
当所有样品12已排出到毛细管流动基质18内时，通过储库14加入含有构造为与分析物结合的被标记试剂的第一试剂液体，所述第一试剂液体通过液体容纳区16经过毛细管流动基质18，并且通过毛细管流动运输至排水管23。当第一试剂液体经过反应区20时，第一试剂液体中的被标记试剂与在反应区处捕获的分析物结合。
当被标记试剂包括酶时，随后当所有第一试剂液体已排出到毛细管流动基质18中时，通过储库14加入含有酶底物的第二试剂液体，所述第二试剂液体通过液体容纳区16经过毛细管流动基质18，并且通过毛细管流动运输至排水管23。当第二试剂液体经过反应区20时，其中的酶底物与酶标记反应，从而产生在反应区20处的强烈可观察信号，其中可观察信号的强度与样品中的分析物的量相关。
已知多步结合测定比单一步骤结合测定明显更灵敏和准确。因此，存在执行如上所述的多步结合测定的需要。然而，明确的是如果不使用位于实验室中的昂贵机器人系统，对于此类复杂过程实现准确和可重复结果是非常困难的(如果不是不可能的)。即使使用机器人系统，自从将任何后续液体加到已由先前液体润湿的液体容纳区16上以后，总是发生两种液体的混合，导致无法预测的结果，不利地影响任何给定步骤的持续时间，阻止真实序贯反应的执行，并且影响可重复性和准确度。
在美国专利号5,198,193中教导了具有导向单一反应区的多重毛细管路径的流动毛细管装置，每个路径具有不同长度和/或阀，以允许液体至反应区的抵达时间变化。此类装置是无效的，因为在包括两种不同液体的毛细管路径的每个交点处，产生平行流动，类似于如上所述当后续液体加到已润湿毛细管流动基质上产生的。此外，此类侧向流动毛细管装置中所述的阀难以构造。
在欧洲专利号EP 1044372中教导了其中样品和试剂液体沿毛细管流动基质的两个或更多个邻近位置处加入的侧向流动毛细管装置，所述毛细管流动基质基本上是一条吸水材料例如8微米孔径聚酯背衬的硝酸纤维素。将N+1个窄(例如1mm)间隔物，即不透性疏水材料(尼龙或聚酯胶带)条与流动方向垂直放置，以限定位于液体排水管上游的反应区上游的N个宽(例如5mm)液体容纳区。当液体同时加入液体容纳区时，每种液体的一部分通过在液体容纳区处的毛细管流动基质的上表面被吸收。未立即被吸收的液体作为小滴保留在各自的液体容纳区表面上，其中邻近小滴被间隔物阻止沿毛细管流动基质表面混合或流动。在其中液体同时加入的情况下，在间隔物下面的基质体积中形成两种液体之间的界面，而过量液体保留在液体容纳区的表面上。来自第一、大多数下游、液体容纳区的液体通过经过反应区的毛细管流动下游运输至液体排水管。当第一液体容纳区中的所有液体耗尽时，第二液体容纳区通过经过反应区的毛细管流动下游运输至液体排水管。
EP 1044372的教导表面上提供了使用侧向流动毛细管装置执行多步反应的能力，但实际上该教导严格受限于由侧向流动毛细管装置的结构施加的限制。
第一限制是加入液体容纳区的液体的量是有限的。液体作为小滴加入，停留在液体容纳区上。如果例如由于尺寸或由于液体中的去污剂，液体的表面张力不够，如果毛细管流动基质是高度亲水的(hydrophillic)或如果侧向流动毛细管装置被扰乱，则小滴崩溃并从侧向流动毛细管装置溢出。
第二限制是液体必须同时加入。如果液体并非同时加入，则加入第一液体容纳区的液体流动到第二、邻近液体容纳区内。当第二液体加入第二液体容纳区时，在第二液体侧向流动到相同体积内的同时，第二液体从顶部穿过第二液体容纳区的干燥部分流动到基质体积内。两种液体混合，并且如上所述，导致无法预测的结果，不利地影响给定步骤的持续时间，阻止真实序贯反应的执行，并且影响结果的可重复性和准确度两者。
第三限制是EP 1044372的教导可导致多重毛细管路径的形成。如上所述，间隔物是使用粘合剂附接至基质顶面的一条光滑材料，所述光滑材料具有微米尺度特点。因此，在间隔物和毛细管流动基质之间的空间中形成毛细管路径，邻近液体容纳区中的两种液体可通过所述毛细管路径混合，并且如上所述，导致无法预测的结果，不利地影响给定步骤的持续时间，阻止真实序贯反应的执行，并且影响结果的可重复性和准确度两者。
EP 1044372教导的另外的缺点是依赖粘合剂使间隔物固定至毛细管流动基质。本领域已知粘合剂尤其是非聚合结合剂通过吸水材料吸引并随着时间过去迁移到吸水材料内，所述吸水材料例如硝酸纤维素，其适合于用作毛细管流动基质(参见例如Kevin Jones；Anne Hopkins,Effect ofadhesive migration in lateral flow assays；IVD Technology，2000年9月)。因此，在贮存期后，使间隔物固定至依照EP 1044372的教导制备的装置的毛细管流动基质的粘合剂将迁移到液液界面在其中形成的区域中的毛细管流动基质的孔内。基质中疏水粘合剂的存在阻塞孔或修改孔的毛细管特性，使得在液体之间形成的界面是不确定和不明确的，从而导致界面的两种液体的混合和伴随的负面效应。使用粘合剂的另一个缺点是在延长贮存过程中间隔物与基质的可能解离。
在美国专利号4,981,786中教导了具有两个储库的侧向流动毛细管装置。具有两个或更多个储库的侧向流动毛细管装置的提供允许添加两种或更多种后续液体，而无相互污染：一旦液体已加入第一储库，液体的残留部分就保留在储库的壁上。通过相同储库加入的任何液体将被残留部分污染。在美国专利号4,981,786中教导的第一侧向流动毛细管装置中，两个或三个不同储库通过不同和物理上分开的液体容纳区与毛细管流动基质流体连通。位于液体容纳区之一处的是包括捕获试剂的反应区。液体排水管与来自两个储库下游的毛细管流动基质毛细管连通。尽管由说明书未完全明确，但应当理解第一侧向流动毛细管装置的使用包括通过储库加入小体积的样品，以提供在毛细管流动基质上的反应区处的样品斑点，并且随后加入一种或多种试剂，每种试剂通过不同储库添加。
在美国专利号4,981,786中教导的第二侧向流动毛细管装置中，两个不同储库通过不同和物理上分开的液体容纳区与毛细管流动基质流体连通。与毛细管流动基质的上游边缘毛细管连通的是液体储库，所述液体储库可被激活以释放随后下游迁移的试剂液体。反应区位于两个储库下游。液体排水管与反应区下游的毛细管流动基质毛细管连通。
在两个侧向流动毛细管装置中教导了许多结构特点，以使毛细管流动基质保持在原位，但仅与之作出最低限度接触。此外，应当指出在储库和在各自的液体容纳区处的毛细管流动基质之间存在很少的接触或不存在接触，并且如果存在接触，则它仅是起因于毛细管流动基质在润湿后膨胀的轻微接触。此类特点以类似于EP 1044372中公开的方式排除侧向流动毛细管装置作为用于多步反应的有效装置的用途。当将第一液体加入第一储库并且同时将第二液体加入第二邻近上游储库时，第一和第二液体均通过各自的液体容纳区流动到毛细管流动基质内。当两种液体相遇时，形成界面并且第一液体开始下游流动。不受控制地，液体开始在其中存在替代毛细管路径的任何点处从毛细管流动基质泄漏，例如沿毛细管流动基质停留于其上的支撑结构向下或沿使毛细管流动基质保持在原位的侧向设置的壁。例如当储库接触毛细管流动基质时，液体还爬升接触毛细管流动基质的上表面的任何物体。因此，液体通过任何替代毛细管路径远离所有液体容纳区泄漏，由液体填充侧向流动毛细管装置并致使实验结果无用。
在生物学和医学领域中，特别是用于不含现有技术的至少一些缺点的诊断，具有侧向流动毛细管装置或用于使用侧向流动毛细管装置来执行多步反应的方法将是高度有利的。
发明内容
通过提供允许执行多步反应的侧向流动毛细管装置和包括使用侧向流动毛细管装置的方法，本发明的实施例成功解决了现有技术的至少一些缺点。本发明的实施例允许甚至在非实验室条件下和甚至通过不太熟练的操作员准确和可重复地执行多步反应，例如多步结合测定。
根据本发明的教导，提供了包括下述的侧向流动毛细管装置：a)单路径吸水毛细管流动基质，其具有限定流动方向的上游端和下游端；b)至少两个储库，其各自通过至少一个分别的液体容纳区与毛细管流动基质流体连通；其中储库通过构成中空导管的开口接触各自的液体容纳区，所述中空导管具有按压基质的边缘，并且其中两个边缘之间一部分的毛细管流动基质是界面产生区。
在本发明的实施例中，这样按压使得液体诱导的基质膨胀受约束，即当基质润湿并膨胀时，边缘施加抵抗膨胀的压力。
在本发明的实施例中，当基质干燥时，边缘按压基质。在本发明的实施例中，当基质干燥时，边缘被按压到基质中。
在本发明的实施例中，边缘与流动方向基本上平行。
在本发明的实施例中，由边缘施加的压力基本上均匀围绕边缘的整个表面。
在本发明的实施例中，基质是基本上可压缩的，即在压力下不断裂，所述压力导致基质体积的减少，仍基本上保留结构完整性。在本发明的实施例中，与边缘接近的基质的内表面积体积-1高于与边缘的距离。
在本发明的实施例中，基质包含玻璃纤维和/或硝酸纤维素和/或多孔聚乙烯，或甚至基本上由玻璃纤维和/或硝酸纤维素和/或多孔聚乙烯组成。
在本发明的实施例中，相对每个边缘设置针对按压支撑基质的支撑部件。
在本发明的实施例中，基质悬浮在边缘和支撑部件之间。
在本发明的实施例中，基质附接至基本上不透性背衬。在本发明的实施例中，不透性背衬接触针对按压支撑不透性背衬的至少一个支撑部件。在本发明的实施例中，相对每个边缘设置针对按压支撑基质的支撑部件。在本发明的实施例中，基质悬浮在边缘和支撑部件之间。
在本发明的实施例中，侧向流动毛细管装置还包括在至少一个液体容纳区下游的反应区，所述反应区包含至少一种捕获实体(例如特异性结合对的成员)，所述捕获实体构造为捕获流经毛细管流动基质的材料(例如分析物或涉及分析物的反应的产物)。在实施例中，反应区在储库的液体容纳区中。
在本发明的实施例中，侧向流动毛细管装置还包括在至少两个液体容纳区下游的反应区，所述反应区包含至少一种捕获实体，所述捕获实体构造为捕获流经毛细管流动基质的材料。
在本发明的实施例中，侧向流动毛细管装置还包括与至少两个至少两个储库下游的毛细管流动基质流体连通的液体排水管。
在本发明的实施例中，通过液体容纳区的流体连通是非毛细管连通。
在本发明的实施例中，界面产生区是具有在流动方向中的长度和基本上毛细管流动基质的宽度和高度的基质体积，即界面产生区对应于具有有限长度的基质横断面。在本发明的实施例中，界面产生区具有在流动方向中的液体容纳区尺度至少约50％、至少约75％、至少约100％、甚至至少约150％、和甚至至少约400％的长度。
在本发明的装置的实施例中，液体诱导的界面产生区膨胀是不受约束的。
在本发明的实施例中，储库基本上是容器。
在本发明的实施例中，该装置还包括含有毛细管流动基质的壳体。在本发明的实施例中，毛细管流动基质的侧面基本上不与壳体接触。
根据本发明的教导，还提供了可用于制备侧向流动毛细管装置的装置，所述装置包括：a)第一部件，其包括具有构造为容纳液体的至少一个壁和最低面积的储库，该最低面积由非毛细管开口和由壁外表面突出的至少一个延长部分限定，所述非毛细管开口限定具有边缘的中空导管；和b)第二部件，其包括具有在顶端处的相反支撑平台的主体和由该主体突出的至少一个延长部分，其中第一部件的延长部分和第二部件的延长部分构造为相互接合，使得该边缘和该相反支撑平台间隔开并基本上平行。
在本发明的实施例中，开口是具有不有助于通过其的毛细管流动的尺度的非毛细管开口。
在本发明的实施例中，开口具有至少约1mm2、至少约3mm2的横截面积或甚至至少约7mm2的横截面积。
在本发明的实施例中，第一部件和第二部件各自包括至少两个延长部分。
在本发明的实施例中，至少一个第一部件延长部分和至少一个第二部件延长部分在接合时一起限定铰链。
在本发明的实施例中，相互接合包括例如通过扣在一起的互锁。
根据本发明的教导，还提供了用于装配侧向流动毛细管装置的试剂盒，所述试剂盒包括：a)具有厚度的单路径吸水毛细管流动基质；和b)如上所述的至少两个装置，其中距离足以使得当两个部件在基质周围接合时，边缘接触基质。在本发明的实施例中，距离足以夹住基质以便在两个部件接合时，将边缘与厚度垂直地按压到基质中。在本发明的实施例中，基质基本上是例如包含玻璃纤维的一条材料。
在本发明的实施例中，基质附接至基本上不透性背衬。在本发明的实施例中，背衬是基本上平面的。在本发明的实施例中，基质连同背衬一起基本上是一条。
在本发明的实施例中，毛细管流动基质包括反应区，所述反应区包含至少一种捕获实体(例如特异性结合对的成员)，所述捕获实体构造为捕获流经毛细管流动基质的材料(例如分析物或涉及分析物的反应的产物)。
根据本发明的教导，还提供了执行反应的方法，所述方法包括：a)提供如上所述的侧向流动毛细管装置；b)将第一量的第一液体加入第一储库，使得第一液体通过各自的液体容纳区流动到毛细管流动基质中；和c)将第二量的第二液体加入第二储库，使得第二液体通过各自的液体容纳区流动到毛细管流动基质中；使得在第一液体和界面产生区中的液体之间形成静态的液液界面；其中第一量和第二量是这样的，使得在静态界面形成后，第一液体基本上保留在第一储库中，并且第二液体基本上保留在第二储库中；并且其中该界面仅在来自储库的液体耗尽后开始移动。一般地，界面在更下游的储库耗尽后向下游移动。
一般地，在两种液体加入其中的各自储库之间的界面产生区中的第一液体和第二液体之间形成静态的液液界面。
在实施例中，在第一液体和基质中的液体之间形成静态的液液界面，所述液体位于与第一储库相关的液体容纳区和与第二储库相关的液体容纳区之间。例如当使用配备三个储库和三个各自的液体容纳区的装置时，发生此类情况，其中在与最下游的液体容纳区相关的储库中加入一定量的第一液体，并且在与最上游的液体容纳区相关的储库中加入一定量的第二液体，使得在两种情况下，所有液体都不进入基质，而是在中间容纳区的储库中加入整个进入基质的一定量的第三液体。在此类情况下，形成两个界面：一个在第一液体和第三液体之间，并且一个在第三液体和第二液体之间。
在本发明的实施例中，第一液体和第二液体是基本上相同的，例如两者均为含分析物的样品。在本发明的实施例中，第一液体和第二液体是基本上不同的，例如一种是含分析物的样品，并且一种是试剂液体(例如包括信号产生标记的溶液)。
在本发明的实施例中，第一量和第二量是基本上不同的。在本发明的实施例中，第一量和第二量是基本上相等的。
在本发明的实施例中，第二量的添加在第一量的添加之后。在本发明的实施例中，第一量的添加和第二量的添加是基本上同时的。
根据本发明的教导，还提供了执行反应的方法，所述方法包括：a)提供如上所述的侧向流动毛细管装置，所述侧向流动毛细管装置包括：i)在毛细管流动基质上，与第一储库流体连通的第一液体容纳区；ii)在毛细管流动基质上第一液体容纳区上游，与第二储库流体连通的第二液体容纳区；iii)第一试剂，其设置在第一储库内部和/或与第一液体容纳区接近或由其下游的毛细管流动基质中的位置处；iv)第二试剂，其设置在第二储库内部和/或与第二液体容纳区接近的毛细管流动基质中的位置处；b)将第一量的第一液体加入第一储库，使得第一液体通过第一液体容纳区流动到毛细管流动基质内，以接触第一试剂；c)将第二量的第二液体加入第二储库，使得第二液体通过第二液体容纳区流动到毛细管流动基质内，以接触第二试剂；使得在第一液体和界面产生区中的第二液体之间形成静态界面；其中第一量和第二量是这样的，使得在静态界面形成后，液体基本上保留在第一储库和第二储库中；并且其中该界面仅在来自储库的液体耗尽后开始移动。
在本发明的实施例中，第一液体和第二液体是基本上相同的，例如两者均为含分析物的样品。在本发明的实施例中，第一液体和第二液体是基本上不同的，例如一种是含分析物的样品，并且一种是试剂液体(例如包括信号产生标记的溶液)。
在本发明的实施例中，第一量和第二量是基本上不同的。在本发明的实施例中，第一量和第二量是基本上相等的。
在本发明的实施例中，在毛细管流动基质上的第一液体容纳区下游的是包含至少一种捕获实体的反应区，所述捕获实体构造为捕获流经毛细管流动基质的材料。
在本发明的实施例中，第一量的添加和第二量的添加是序贯的。在本发明的实施例中，第一量的添加和第二量的添加是基本上同时的。
附图说明
本发明在本文中仅通过例子参考附图进行描述。现在具体参考详细附图，重点在于所示细节仅通过例子并用于本发明优选实施例的举例说明性讨论的目的，并且以提供被认为是本发明的原理和概念方面的最有用和容易理解的描述的原因而呈现。在这点上，不作出显示更详细于本发明基础理解所需的本发明的结构细节的尝试。
在附图中：
图1(现有技术)描述了一储库侧向流动毛细管装置；
图2示意性描述了在横截面中的本发明的侧向流动毛细管装置的实施例，所述侧向流动毛细管装置包括三个液体储库和不含背衬的毛细管流动基质；
图3示意性描述了依照本发明的方法的侧向流动毛细管装置中的静置液体柱的形成；
图4示意性描述了在横截面中的本发明的侧向流动毛细管装置的实施例，所述侧向流动毛细管装置包括四个液体储库和含背衬的毛细管流动基质；
图5A示意性描述了可用于制备侧向流动毛细管装置的本发明装置的实施例；
图5B示意性描述了由本发明的装配试剂盒制备的侧向流动毛细管装置的顶视图，所述侧向流动毛细管装置包括图5A的两个装置和塑料背衬的玻璃纤维的毛细管流动基质；
图5C示意性描述了由本发明的装配试剂盒制备的侧向流动毛细管装置的侧视图，所述侧向流动毛细管装置包括图5A的两个装置和塑料背衬的玻璃纤维的毛细管流动基质；
图6A示意性描述了本发明的侧向流动毛细管装置的实施例，在横截面中分解以显示部件；
图6B示意性描述了图6A的侧向流动毛细管装置的毛细管流动基质；
图6C是在横截面装配的图6A的侧向流动毛细管装置的示意性描述；
图7是下文描述的实验2的结果，依照本发明教导的分析物检测；
图8是下文描述的实验3的结果，比较依照本发明教导(8A和8B)和使用单一储库侧向流动毛细管装置(8C和8D)的分析物检测；
图9是下文描述的实验4的结果，依照本发明教导获得的11-脱氢-TxB2--竞争测定的校准曲线；和
图10是下文描述的实验10的结果，显示由本发明的侧向流动毛细管装置的反应区发出的荧光强度和加入的液体总体积之间的关联。
图11a和11b显示了根据替代实施例的侧向流动毛细管装置的透视图。
图12a和12b显示了根据替代实施例的侧向流动毛细管装置的透视图。
图13显示了根据替代实施例的侧向流动毛细管装置的分解透视图。
图14显示了根据替代实施例的侧向流动毛细管装置的基底的分解透视图。
图15a、15b和15c是根据替代实施例的侧向流动毛细管装置的纵向横截面视图。
图16a和16b是根据实施例的侧向流动毛细管装置的近端的横向横截面视图。
图17a和17b是根据实施例的侧向流动毛细管装置的远端的横向横截面视图。
具体实施方式
本发明是侧向流动毛细管装置和使用该侧向流动毛细管装置的方法。本发明允许执行有效和可重复的多步反应例如用于血清学测试的多步特异性结合测定。
在说明书中，实施例涉及用于检测分析物的分析方法，所述分析物为生物标记，例如抗原、抗体、代谢产物、毒物或其他来自人或其他活体源的可检测材料例如血液、尿、组织，或其他来自非活体源的可检测材料例如环境源如水、土壤或污水。在说明书中，实施例涉及使分析物与在毛细管流动基质上的反应区处固定的抗反应物结合，所述抗分析物连同分析物一起构成特异性结合对例如抗体、抗原、DNA或其他特异性结合对(sbp)成员，并且结合的分析物随后直接进行检测或通过被标记试剂进行检测，所述被标记试剂产生可检测信号，或在暴露于第三试剂后产生可检测信号，所述第三试剂与被标记试剂反应，并产生可通过阅读仪器显现或测量的可检测信号。
本发明教导的原理、用途和实现可参考所附说明书、附图和实例得到更好理解，其细读允许本领域技术人员实现本发明的教导，而无需不当努力或实验。在附图中，相似参考数目自始至终指相似部分。
在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解本发明在其应用中并不限于本文所述的细节。本发明可用其他实施例来实现，并且可以多种方式进行实践或进行。还应当理解本文采用的措辞和术语用于描述性目的并且不应视为限制性的。
一般地，本文使用的命名法和本发明中利用的实验室操作包括来自生物学、诊断学工程、材料科学和物理学领域的技术。此类技术在文献中充分说明。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解相同的含义。另外，描述、材料、方法和实例仅是举例说明性的，并且不预期是限制性的。与本文描述的那些相似或等价的方法和材料可用于本发明的实践或测试中。
如本文使用的，术语“包含”和“包括”或其语法变体应解释为指定所述特点、整体、步骤或部件，但不排除一种或多种另外的特点、整体、步骤、部件或其组的添加。该术语包含术语“由……组成”和“基本上由……组成”。
当在本文中使用时，短语“基本上由……组成”或其语法变体应解释为指定所述特点、整体、步骤或部件，但不排除一种或多种另外的特点、整体、步骤、部件或其组的添加，但仅在另外的特点、整体、步骤、部件或其组不实质上改变请求保护的组合物、装置或方法的基础和新型特征的情况下。
术语“方法”指用于实现给定任务的方式、方法、技术和操作，包括但不限于或由相关领域的从业者已知或者由已知方式、方法、技术和操作容易开发的那些方式、方法、技术和操作。本发明的方法的实现涉及手动、自动或其组合执行或完成所选任务或步骤。
在本文中，术语“分析物”指待检测或定量分析并且具有至少一个表位或结合位点的化合物或组合物。分析物可以是对于其存在天然存在的分析物特异性结合成员或对于其可制备分析物特异性结合成员的任何物质，例如碳水化合物和凝集素、激素和受体、互补核酸等等。此外，可能分析物包括基本上任何可免疫检测的化合物、组合物、聚集体或其他物质。即，分析物或其一部分将是具有至少一个决定簇位点的抗原或半抗原，或将是天然存在的结合对的成员。
分析物包括但不限于毒素、有机化合物、蛋白质、肽、微生物、细菌、病毒、氨基酸、核酸、碳水化合物、激素、类固醇、维生素、药物(包括为治疗目的施用的药物以及为非法目的施用的药物)、污染物质、杀虫剂、和上述物质中任一种的代谢产物或针对上述物质中任一种的抗体。
一般地，在“样品”中发现分析物，并且将本发明的教导应用于样品，以测定样品中分析物的存在或存在的量。
在本文中，术语“样品”指可含有对于其需要分析物测定的分析物的任何事物。样品可以是生物样品，例如生物流体或生物组织。生物流体的实例包括尿、血液、血浆、血清、唾液、精液、粪便、痰、脑脊髓液、泪、粘液、羊水等等。生物组织是通常具有特定种类的细胞聚集体，连同其形成人、动物、植物、细菌、真菌或病毒结构的结构材料之一的细胞内物质，包括结缔组织、上皮组织、肌肉组织和神经组织。生物组织的实例还包括器官、肿瘤、淋巴结、动脉和一种或多种个别细胞。另外，一旦怀疑含有分析物的固体材料进行修饰以形成液体介质或释放分析物，它就可用作测试样品。预处理可涉及由血液制备血浆，稀释粘性流体等等。处理方法可涉及过滤、蒸馏、分离、浓缩、干扰组分的失活和试剂的添加。除生理流体外，可使用其他样品例如水、食物产品、土壤提取物等等，用于执行工业、环境或食物生产测定以及诊断测定。在测试前生物、工业和环境样品的选择和预处理是本领域众所周知的，并且无需进一步描述。
如本文使用的，术语“特异性结合”指其为特异性结合对(即两种不同分子)的成员的“特异性结合对成员”的结合特异性，其中分子之一通过化学或物理方式与第二分子特异性结合。两种分子在下述意义上是相关的：它们与彼此的结合是这样的，使得它们能够使其结合配偶体与具有相似特征的其他测定组成成分区分开。特异性结合对的成员被称为配体和受体(抗配体)、sbp成员和sbp配偶体等等。分子还可以是用于分子聚集的sbp成员；例如，针对第二抗体及其相应抗原的免疫复合物产生的抗体可视为免疫复合物的sbp成员。
除抗原和抗体特异性结合对成员之外，其他特异性结合对包括例如但不限于生物素和抗生物素蛋白、碳水化合物和凝集素、互补核苷酸序列、互补肽序列、效应子和受体分子、酶辅因子和酶、酶抑制剂和酶、肽序列和对于序列或整个蛋白质特异性的抗体、聚合酸和碱、染料和蛋白质结合剂、肽和特异性蛋白质结合剂(例如核糖核酸酶、S-肽和核糖核酸酶S-蛋白质)、金属及其螯合剂等等。此外，特异性结合对可包括其为原始特异性结合成员的类似物的成员例如分析物-类似物，或通过重组技术或分子工程制备的特异性结合成员。
sbp成员类似于另一个sbp成员，如果它们均能够与另一个相同的互补sbp成员结合。此类sbp成员可以例如是配体或受体，所述配体或受体已通过至少一个氢原子替换为基团进行修饰，以提供例如标记的配体或标记的受体。sbp成员可与分析物或与分析物互补的sbp成员类似或互补。如果特异性结合成员是免疫反应物，则它可以是例如抗体、抗原、半抗原或其复合物。如果使用抗体，则它可以是单克隆或多克隆抗体、重组蛋白质或抗体、嵌合抗体、其一种或多种混合物或一种或多种片段、以及抗体及其他特异性结合成员的混合物。此类抗体制备及其用作特异性结合成员的适合性的细节是本领域技术人员已知的。
“被标记试剂”指包含与特异性结合成员附接的可检测标记的物质。附接可以是共价或非共价结合，但附接方法对于本发明不是关键的。标记允许标记试剂产生与样品中的分析物存在相关的可检测信号。标记试剂的特异性结合成员组分选择为与分析物直接结合或借助于辅助特异性结合成员与分析物间接结合，所述辅助特异性结合成员在下文中更详细地描述。
此外，特异性结合成员可在执行测定之前或过程中借助于合适的附接方法进行标记。
“标记”指能够产生可通过目视或仪器方法检测的信号的任何物质。适合于在本发明中使用的多种标记包括通过化学或物理方法产生信号的标记。此类标记可包括酶、荧光化合物、化学发光化合物和放射性标记。其他合适标记包括微粒标记例如胶体金属颗粒例如金、胶体非金属颗粒例如硒、染色或有色颗粒例如染色塑料或染色微生物、有机聚合物乳胶颗粒和脂质体、有色珠、聚合物微胶囊、囊、红细胞、红细胞血影、或其他含有直接可见物质的囊泡等等。通常，可目视检测的标记用作标记试剂的标记组分，由此提供测试样品中的分析物的存在或量的直接目视或仪器读出，而无需在检测部位处的另外的信号产生组分。
特定标记的选择对于本发明不是关键的，但标记能够或通过自身生成可检测信号或是仪器可检测的，或与一种或多种另外的信号产生组分结合是可检测的。
多种不同的标记试剂可通过改变标记试剂的标记或特异性结合成员组分来形成；本领域技术人员应当理解选择涉及待检测的分析物和所需检测方法的考虑。如下所述，标记还可掺入使用的测定对照系统中。
例如，一种或多种信号产生组分可与标记反应，以生成可检测信号。如果标记是酶，则可检测信号的扩增通过使酶与一种或多种底物或另外的酶和底物反应来获得，以产生可检测的反应产物。
本领域中使用的标记的酶包括例如碱性磷酸酶、辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶和尿素酶。
在替代的信号产生系统中，标记可以是荧光化合物，其中不需要标记的酶促操作以产生可检测信号。荧光分子包括例如荧光素、藻胆蛋白、罗丹明及其衍生物，且类似物适合于用作此类系统中的标记。
用于染色生物材料例如蛋白质、碳水化合物、核酸和整个生物的染料的使用在文献中得到证明。已知某些染料基于染料和配体的相容化学优先染色特定材料。例如，考马斯蓝和亚甲蓝用于蛋白质，高碘酸希夫试剂用于碳水化合物，结晶紫、番红O和台盼蓝用于全细胞染色，溴化乙啶和吖啶橙。
“信号产生组分”指任何能够与被标记试剂直接或间接反应的物质，以产生可通过目视或仪器方式检测的信号。组分可以是由标记的酶催化的底物或可与标记试剂化学反应的染料(dsDNA/吖啶橙)，酶底物例如：BCIP/NBT；Azonaphtol磷酸盐；3-AEC；4-氯萘酚(chloronaphyhol)；四唑盐/PMS；尿素/PH指示剂。
在本发明的实施例中，毛细管流动基质包括至少一个反应区。反应区是包含至少一种捕获实体的基质区域或体积，所述捕获实体构造为捕获在用于进行测定反应的限定区域中流经毛细管流动基质的材料，所述限定区域包括测试线和对照线。“测试线”是在反应区中在其中执行分析测定的区域。该区域包括固定至毛细管路径的基质的特异性结合对(sbp)成员。sbp成员可以是抗体或抗原核酸或上述的修饰。它可以是蛋白质如抗生物素蛋白及其衍生物或糖类例如凝集素。结合对的一部分能够直接或间接结合目的分析物。几条测试线可在反应区中，各自具有用于不同分析物的不同特异性结合对。“对照线”是在反应区中在其中执行用于证实测定有效性的反应的区域；对照线还可以是校准线或用于校准测试线中获得的测定信号(结果)的线。对照线包含与参加反应的一种或多种试剂或样品中存在的化合物具有结合能力的固定的spb成员。
在本发明中，毛细管流动基质是吸水的，即包含允许液体通过其的毛细管运输的吸水、多孔或其他腔成形材料，即限定毛细管流动通道的连续系统的孔。一般地，对于水性液体，毛细管运输需要尺寸小于约2mm、一般在0.05微米至100微米的范围中的连续孔路径。如本文描述的，合适的毛细管流动基质是基本上可压缩的，即保留结构完整性并且在施加的压力下不破裂，所述施加的压力导致体积的减少，例如通过储库边缘施加的压力。在实施例中，通过储库边缘对毛细管流动基质垂直施加的压力使毛细管流动基质压缩至通过毛细管流动基质的整个高度基本上相同的程度。在实施例中，基质足够厚并足够软，使得由施加的压力引起的压缩对于按压是局部的。在实施例中，通过边缘对毛细管流动基质施加的压力基本上压缩基质，并使内表面积体积-1减少至不超过厚度40％的深度。
“吸水材料”包括但不限于由玻璃纤维纸或衍生的玻璃纤维纸、纤维素及其他衍生物、尼龙、PVDF、聚砜、PTFE和聚丙烯、纸和衍生纸组成的材料，参见通过IVD Technology(2004)的Eric Jallerat和Volkmar Thom,"Filtermembranes and bioseparation equipment and supplies"，或制造商例如MilliporCorp.(Bedford,Mass.,USA)、Watman Inc.(New Jersey,USA)或Ahlstrom Corp.(Helsiniki，芬兰)的目录。
通常，吸水构件由一系列一起平行拉伸的纤维组成，以由于纤维之间的键合而形成具有一些机械完整性的开放芯，其中在纤维之间的空间起作用以形成吸收液体的通道。合适的纤维包括聚酯，聚酰胺例如尼龙，和双组分纤维例如聚乙烯/聚酯、尼龙/聚酯等等。双组分聚乙烯/聚酯纤维通常包含聚酯中央轴，其具有聚乙烯的外部护套。固有地，还可使用疏水纤维例如聚丙烯，条件是它们是水可湿性的，或需要时，使通过其他组分例如表面活性剂或亲水聚合物致使水可湿性的。原则上，任何可湿性纤维均为合适的。
纤维可通过多种过程形成吸水构件，例如退火以部分熔化表面/护套区域并且引起设置在冷却see上的聚合物链的相互渗透。作为另外一种选择，可使用粘合剂例如乳胶粘合剂。
本发明的实施例的毛细管基质具有多种形式包括但不限于片层、柱、膜和压缩纤维。合适的材料包括但不限于多孔材料和纤维材料，包括编织、合理取向和随机取向的纤维材料。合适的材料包括聚合物材料例如多孔聚合物，包括多孔聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚醚砜(PS)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚酰胺(例如尼龙6)及其共聚物例如由Porex Corporation,Fairburn Ga.,USA制造的多孔聚合物。合适的材料包括纤维材料例如纤维素、纤维素材料、纤维素衍生物、玻璃纤维、纸、滤纸、色谱纸、合成或改性的天然存在的聚合物例如硝酸纤维素、乙酸纤维素和棉花。
在实施例中，本发明的吸水毛细管流动基质是均匀结构例如纸条或包含单路径结构的几种材料的组合。在实施例中，本发明的毛细管流动基质附接至基本上不透性背衬材料，例如如薄层色谱法领域已知的，其中多孔纤维物质与固体不透性背衬结合。例如，一般地，背衬具有与毛细管流动基质相同的尺度：当更小或更大时，随后基质和背衬之间的界面可产生与由毛细管流动基质限定的毛细管路径平行的毛细管路径。由其形成背衬的合适材料包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚(4-甲基丁烯)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、尼龙、聚(乙烯丁酸酯)、玻璃、陶瓷、金属、聚氨酯、氯丁橡胶、乳胶和硅橡胶。
特别适合于制备本发明的毛细管流动基质的材料是玻璃纤维，尤其是塑料背衬的玻璃纤维，包括玻璃纤维衍生物例如玻璃纤维/纤维素/聚酯基质。玻璃纤维膜是相对厚的(一般高达2mm)，具有1-40微米的孔径和相对高的水流速(当与通常的硝酸纤维素基质相比较时)，从而允许大样品和试剂流经。如上所述的玻璃纤维的另外的优点是玻璃纤维是相对厚、柔软和可压缩的，使得当依照本发明的教导施加压力时，压缩对于按压点是局部的。
特别适合于制备本发明的毛细管流动基质的材料是硝酸纤维素，尤其是塑料背衬的硝酸纤维素，尤其具有0.45–15微米的孔径。
特别适合于制备本发明的毛细管流动基质的材料是可得自PorexCorporation,Fairburn Ga.,USA的多孔聚乙烯，尤其具有0.2–20微米、优选1–12微米的孔径。
本发明的侧向流动毛细管装置的毛细管流动基质的实际物理尺寸由许多因素决定，尤其是由其制备基质的材料和侧向流动毛细管装置预期的一种或多种具体用途。即，在一些实施例中，本发明的侧向流动毛细管装置是手动操作的侧向流动毛细管装置。在本发明的一些举例说明性但非限制性实施例中，一般优选毛细管流动基质的长度对于侧向流动毛细管装置的手动使用和贮存是方便的，即一般但不一定是至少约1cm，并且一般不大于约30cm、不大于约15cm且甚至不大于约10cm。
在本发明的一些举例说明性但非限制性实施例中，一般优选毛细管流动基质的宽度足够窄，以允许产生信号的材料在小面积中的浓集，以增加产生的信号的对比且减少毛细管流动基质的液体容量，但还足够宽以允许通过用户的简单信号观察，即一般但不一定是约1mm–20mm。
在本发明的实施例中，一般优选毛细管流动基质是相对厚的，以允许高液体容量和流速，并且还确保通过边缘施加的压力仅局部压缩基质。优选地，毛细管流动基质高达约2mm厚，高达约1mm厚，且优选约0.05–约0.5mm厚。
在本发明的实施例中，毛细管流动基质与液体排水管毛细管连通。液体排水管一般是由吸水材料制备并具有液体吸收能力的组分，所述液体吸收能力显著大于各自的毛细管流动基质的液体吸收能力。在本发明的实施例中，液体排水管由各自的毛细管流动基质完整形成。在本发明的实施例中，液体排水管构成不同于各自的毛细管流动基质的至少一种部件。在本发明的实施例中，液体排水管具有允许比通过各自的毛细管流动基质更快速率的毛细管移动的形状或材料。由其形成排水管的合适材料例如在美国专利号4,632,901中描述，例如纤维材料例如乙酸纤维素纤维、纤维素或纤维素衍生物、聚酯或聚烯烃。
在本发明的实施例中，储库具有任何合适的形状或尺寸。因为两个面之间的连接可限定毛细管通道，所以在实施例中，与液体容纳区接触或紧密接近的储库的内表面是连续的，例如圆形、卵圆形或其他曲面的。给定储库的体积由许多因素和各自的侧向流动毛细管装置的确切实现决定。即，本发明的侧向流动毛细管装置的典型储库通常具有至少约5微升、至少约20微升或甚至至少约50微升的容量，并且一般不大于约5000微升、不大于约1000微升且甚至不大于约300微升。
本发明的侧向流动毛细管装置
在图2中描述了本发明的侧向流动毛细管装置24的实施例。侧向流动毛细管装置24包括单路径吸水毛细管流动基质18，其具有限定流动方向30的上游端26和下游端28。侧向流动毛细管装置24的毛细管流动基质18是缺乏背衬层的加固硝酸纤维素的基本上多孔的膜。
构成开顶型容器的三个储库，下游储库32a、中间储库32b和上游储库32c，各自通过分别的液体容纳区34a、34b和34c，与毛细管流动基质18非毛细管流体连通(以保存侧向流动毛细管装置24的单路径)。液体容纳区34a、34b和34c的边缘之间的距离是此类液体容纳区在流动方向30中的尺度的至少50％，尽管在实施例中基本上更大。任何两个容纳区之间的毛细管基质定义为界面产生区。界面产生区35a在液体容纳区34a和34b之间发现。界面产生区35b在液体容纳区34b和34c之间发现。
每个储库32a、32b或32c通过在储库底部处的开口接触各自的液体容纳区34a、34b和34c，所述开口构成具有边缘36a、36b和36c的中空导管。相对每个边缘36a、36b和36c分别设置支撑部件38a、38b和38c。即使当毛细管流动基质干燥时，边缘36a、36b和36c也按压到毛细管流动基质18中，而支撑部件38a、38b和38c针对按压支撑毛细管流动基质18，使得毛细管流动基质18基本上悬浮在边缘36a、36b和36c以及支撑部件38a、38b和38c之间。边缘36a、36b和36c以及支撑部件38a、38b和38c的上表面与流动方向30基本上平行，从而确保由边缘36a、36b或36c施加的压力基本上均匀围绕该边缘的整个表面。
因为毛细管流动基质18是基本上可压缩的，所以与边缘36a、36b或36c接近的基质18的内表面积/单位体积高于与边缘36a、36b或36c的距离。推测的该差异的意义在下文讨论。界面产生区35a和35b中的基质材料对于液体诱导的膨胀是不受约束的。
毛细管流动基质18配备反应区20，所述反应区20包括至少一种捕获实体，所述捕获实体构造为捕获从液体容纳区34a、34b和34c下游流经毛细管流动基质18的材料，例如分析物或涉及分析物的反应的产物。
在下游端28附近，毛细管流动基质18与液体排水管23流体连通。
毛细管流动基质18和液体排水管23基本上包含在壳体40内，使得毛细管流动基质18的所有侧壁均基本上缺乏与壳体40的接触。通过壳体40在反应区20上方的是观察窗22，其在实施例中仅仅是通过壳体40的间隙。
对于依照本发明的方法的使用，将第一量的第一液体例如含分析物的样品置于下游储库32a中，通过液体容纳区34a流动到毛细管流动基质18中，并且从液体容纳区34a向上游和下游扩散。将第二量的第二液体例如被标记试剂置于中间储库32b中，通过液体容纳区34b流动到毛细管流动基质18中，并且从液体容纳区34b向上游和下游扩散。将第三量的第三液体例如信号产生组分置于上游储库32c中，通过液体容纳区34c流动到毛细管流动基质18中，并且从液体容纳区34c向上游和下游扩散。
第三液体向上游流动直至液体容纳区34c上游的所有毛细管基质18均变得被第三液体饱和。第三液体从液体容纳区34c向下游流动直至遇到从液体容纳区34b向上游流动的第二液体，从而在界面产生区35b中的某处形成静态界面42b(参见图3)，经此基本上不存在液体的混合。一旦形成界面42b，并且假定加入的第二和第三液体的量是足够的，以便不被完全吸收到毛细管流动基质18中，在上游储库32c中就形成第三液体的静置柱，因为第三液体通过由中间储库32b中的第二液体施加的压力被阻止向下游流动。
第二液体从液体容纳区34b向下游流动直至遇到从液体容纳区34a向上游流动的第一液体，从而在界面产生区35a中的某处形成静态界面42a，经此基本上不存在液体的混合。一旦形成界面42a，并且假定加入的第一和第二液体的量是足够的，以便不被完全吸收到毛细管流动基质18中，在中间储库32b中就形成第二液体的静置柱，第二液体通过由下游储库32a中的第一液体施加的压力被阻止向下游流动。
来自下游储库32a的第一液体通过液体容纳区34a向下排出，并且在流动方向30中向下游流动经过在其上固定sbp成员(受体)的反应区20。如果存在于样品中，则分析物被sbp成员捕获，而液体被吸收到液体排水管23中。
当所有第一液体从下游储库32a排出时，随着来自中间储库32b的第二液体通过液体容纳区34b向下排出并且在流动方向30中向下游流动，第一液体/第二液体界面开始在流动方向30中向下游移动。在这个时间过程中，第二液体/第三液体界面保持静态。第二液体中存在的被标记试剂与在反应区20处形成的复合物(如果存在的话)结合。
当所有第二液体从中间储库32b排出时，随着来自上游储库32c的第三液体通过液体容纳区34c向下排出并且在流动方向30中向下游流动，第二液体/第三液体界面开始在流动方向30中向下游移动。第三液体中存在的信号产生组分与复合物结合的被标记试剂反应，以生成可观察信号。
如前言中讨论的，先前已作出实现类似本发明方法的方法的努力，但已失败。在现有技术努力中，形成在两种液体之间的界面，但在储库中未产生静置的液体柱。相反，液体总是从毛细管流动基质上的多个位置泄漏，一般在毛细管流动基质与物理物体作出接触的任何地方，因此形成替代毛细管途径。例如，在例如美国专利号4,981,786中公开的多储库侧向流动毛细管装置中，沿毛细管流动基质停留于其上的支撑部件、沿使毛细管流动保持在原位的侧向设置的支撑部件、和储库与毛细管流动基质的接触点向上发生泄漏，从而产生在毛细管流动基质的顶表面上的液体流动。
因此，与本领域已知的方法和侧向流动毛细管装置形成对比，本发明的教导允许使用侧向流动毛细管装置执行多步反应，其中每个步骤用相对精确量的试剂执行相对精确的持续时间。因为泄漏被阻止并且因为反应步骤的持续时间由加入的不同液体体积精确决定，所以可执行许多不同的多步实验，以获得可重复结果。此外，因为液体的体积是给定步骤的持续时间的主要决定因素，所以给定步骤的持续时间在需要时容易地进行修饰，从而允许执行动力学实验。
尽管不希望受任何一种理论束缚，但认为早期努力失败的原因和本发明人在成功实现与用于执行多步反应的毛细管流动基质流体连通的液体柱概念时成功的原因，与作用于毛细管流动基质内部的液体的力和潜在替代毛细管途径的消除有关。
液体的水势.PSI.是给定体积(质量)中的水势能，并决定从较高水势的体积到较低水势的体积的流动方向。水体积的总水势.PSI.是四个组分潜能的总和：重力(.PSI.g)、基质(.PSI.m)、渗透(.PSI.s)和压力(.PSI.p)。重力势取决于重力场中的水的位置。基质势取决于水与基质结合的吸附力。渗透势取决于水中的溶解物质浓度(例如具有高盐浓度的溶液具有负值)。压力势取决于对水的静水压或气压。基质势受基质和液体特性两者影响。基质势受液体与基质的吸引(亲水性)和基质中的腔表面积影响。
在单一储库侧向流动毛细管装置中，作用于毛细管流动基质内部的液体的力包括由储库中的单一液体柱施加的力，从而促成.PSI.p。液体分子与毛细管流动基质的内表面的吸引(.PSI.m)足以阻止沿替代毛细管路径的液体泄漏，所述替代毛细管路径例如当一些物理物体接触毛细管流动基质时形成。
在本文描述的多储库侧向流动毛细管装置中，作用于毛细管流动基质内部的液体的力包括由两个储库中的两个静置液体柱施加的压力，从而两者均促成.PSI.p。在此类情况下，其为液体分子和毛细管流动基质的内表面之间的吸引量度的.PSI.m不足以阻止沿替代毛细管流动路径的液体泄漏。
在本发明的侧向流动毛细管装置的实施例中，除了在储库的边缘处之外的接触点被消除，并且如果存在的话，接触点在相对设置的支撑部件处，所述支撑部件按压到毛细管流动基质中。这些部件的按压局部压缩基质和其中的孔，从而减少这些部件近侧的基质体积，但不改变总内表面积。此类按压增加在部件附近中的毛细管流动基质/液体相互作用能量/单位体积，并且因此增加.PSI.m。该增加的能量明显足以补偿由两个液体柱施加的力的增加。总之，基质按压增加与边缘或支撑部件的接触点附近的结合能，从而减少跨越在接触点处形成的替代毛细管流动路径泄漏的趋势。
在本发明的实施例中，给定界面产生区相对于侧翼液体容纳区是相对宽的。此类实施例的优点在于界面产生区的大小，意指加入液体容纳区之一的液体在到达附近的液体容纳区前需要显著的时间段，以行进穿过界面产生区。这允许液体对不同储库的添加是序贯的且在更困难(例如非实验室)条件下执行，并且甚至由不太熟练的操作员执行。另外的相对宽界面产生区的优点是补偿加入的不同液体的不同吸收率。例如，粘稠或疏水液体的进入速率是相对慢的。相对宽的界面产生区阻止更快速的基质进入液体行进至在其中加入粘稠或疏水液体的液体容纳区，从而允许粘稠或疏水液体进入基质，并产生清晰的、充分限定的液液界面。
此外，已发现相对长的界面产生区导致形成基本上与流动方向垂直的更清晰限定的界面。
许多用作毛细管流动基质的材料在与水接触后膨胀。在其中液体诱导的界面产生区膨胀受约束的侧向流动毛细管装置中，例如当从上方对其施加压力时，膨胀可以是不均匀的，并且可能在基质中形成裂缝，从而局部改变基质的毛细管特性。如果界面在其中毛细管特性改变的体积中形成，则在液体之间形成的界面可以是不确定和不明确的，从而导致界面的两种液体的混合和伴随的负面效应。在本发明的实施例中，液体诱导的界面产生区膨胀是不受约束的。
在本发明的实施例中，第一液体和第二液体基本上同时加入各自储库中。
在本发明的实施例中，第一液体和第二液体序贯加入。当液体序贯加入时，其中加入液体的次序具有很少的意义，只要后续液体在较早加入的液体迁移到后续加入液体的储库的液体容纳区之前加入各自的储库。
如上文指出的，如上所述的本发明的方法不涉及液体穿过毛细管流动基质的运输，而是允许执行多步反应尤其是多步特异性结合测定，其中两种液体各自起始且执行多步反应的不同步骤，例如试剂的运输。如在细读本文说明书后对于本领域技术人员明确的，任何给定液体的体积在很大程度上决定各自步骤的持续时间。
取决于侧向流动毛细管装置24设计的目的，反应区20包含至少一种捕获实体(例如特异性结合对的成员)，所述捕获实体构造为捕获流经毛细管流动基质的材料(例如分析物或涉及分析物的反应的产物)。在本发明的实施例中，反应区在各自储库的液体容纳区中。
在本发明的实施例中，侧向流动毛细管装置配备一种或多种预装载到毛细管流动基质上的试剂。此类试剂预装载是侧向流动毛细管装置领域已知的，例如通过使试剂在基质上干燥，例如通过冷冻干燥、喷雾干燥、分配和风干。
简言之，以这样的方式将试剂装载到毛细管流动基质上，使得通过特定储库加入的液体与试剂相互作用。在实施例中，至少一种预装载的试剂构造为与加入的分析物反应，以产生随后沿毛细管流动基质向下游运输的反应产物。在实施例中，至少一种预装载的试剂构造为由加入的液体溶解且随后沿毛细管流动基质向下游运输。在实施例中，预装载的试剂基本上位于液体容纳区中。在实施例中，预装载的试剂位于液体容纳区的附近，特别是在邻近的界面产生区中。
本发明的实施例允许将材料预装载到给定液体容纳区的上游和下游，从而允许使用简单方法例如通过喷雾干燥将材料预装载到相对大的基质区域中。一般地，从最下游的液体容纳区下游预装载的材料在与液体容纳区的任何距离处预装载，一般(但不一定)在液体容纳区和反应区之间。在最上游的液体容纳区附近预装载的材料一般从液体容纳区下游装载，使得当液体引入最上游的液体容纳区时，所有材料将被使用。其他预装载的材料一般预装载在液体容纳区中或从液体容纳区上游的某处或下游的某处，例如邻近的界面产生区长度的高达约30％。
在本发明的实施例中，相对储库的液体导管的边缘，基质附接至基本上不透性背衬材料，以避免液体从毛细管流动基质泄漏。
在图4中描述了本发明的侧向流动毛细管装置46的实施例。
在侧向流动毛细管装置46中，毛细管流动基质18附接至基本上不透性背衬48。毛细管流动基质18和不透性背衬48一起构成停留在平台50上的条，其中背衬48接触平台50。侧向流动毛细管装置46配备四个储库32a、32b、32c和32d，所述四个储库32a、32b、32c和32d具有按压毛细管流动基质18的上表面的各自边缘36a、36b、36c和36d。平台50设置相对每个储库32的每个边缘36，并且因此构成针对边缘36按压支撑基质18的支撑部件。
侧向流动毛细管装置46构造用于四步反应的简单执行。
将第一试剂52预装载到液体容纳区34a中，第一试剂52是构造为引起活细胞接触第一试剂52的营养素，以在外部膜上表达某些蛋白质。
将第二试剂54预装载到液体容纳区34b和34c之间的毛细管基质18的面积，第二试剂54是毒素。
将第三试剂56预装载到液体容纳区34d中，第三试剂56是与某些蛋白质结合的指示剂。
反应区20包括构造为固定细胞的捕获实体。
侧向流动毛细管装置46的使用基本上类似于如上所述的侧向流动毛细管装置24的使用，并且在细读本文说明书后对于本领域技术人员将是明确的。
序贯地或同时地，将包括活细胞的第一液体样品置于储库32a中，将第二液体置于储库32b中，将第三液体置于储库32c中，并将第四液体置于储库32d中。在界面产生区35a、35b、35c中形成三个液体界面，界面42a、42b、42c。静置液体柱在储库32b、32c和32d中产生。当含细胞的第一液体样品接触液体容纳区34a中的第一试剂时，细胞开始产生特异性代谢产物。当液体样品到达反应区20时，细胞被固定。
当储库32a中的第一液体样品耗尽时，储库32b中的第二液体开始流经毛细管流动基质18，从而朝向液体排水管23运输废物及其他非结合材料远离反应区20。
当储库32b中的第二液体耗尽时，储库32d中的第三液体开始流经毛细管流动基质18，从而携带第二试剂54。第二试剂54被运输至反应区20，从而杀死固定的细胞。
当储库32c中的第三液体耗尽时，储库32d中的第四液体开始流经毛细管流动基质18，从而携带第三试剂56。第三试剂56被运输至反应区20，从而在外部膜上表达某些蛋白质的细胞上产生可见信号。
使用多个侧向流动毛细管装置46，执行基本上相同的实验，其中仅改变加入储库32b中的第二液体的量，因此改变细胞对第一试剂52的暴露和细胞由于暴露于第二试剂54杀死之间的时间。以这样的方式，研究蛋白质表达的动力学。
在本发明的实施例中，用于除诊断应用外的应用，包括生物分子提取或合成，例如样品中的核酸浓集。核酸吸收颗粒附接至毛细管流动基质的反应区，并且含核酸的样品在结合条件下加入，从而导致来自样品的核酸浓集。在实施例中，浓集步骤随后为洗涤、洗脱和/或分析步骤。
本发明的侧向流动毛细管装置的制造方法
一般而言，在细读本文说明书和附图后，使用本领域技术人员熟悉的任何合适方法，本发明的侧向流动毛细管装置的制造和装配完全在本领域技术人员的能力内。合适方法包括采用一种或多种技术的方法，所述技术包括但不限于焊接、浇铸、压花、蚀刻、自由形式制造、注入塑型、微蚀刻、微机械加工、微电镀、塑型、旋转涂布、刻蚀或光刻。
在本发明的一个方面，提供了装置和试剂盒，所述装置和试剂盒允许依照本发明教导的定制侧向流动毛细管装置的简单和廉价制备。
在图5A中描述了可用于制备侧向流动毛细管装置的本发明的装置60。装置60包括经由铰链70通过突出延长部分66和68连接的第一部件62和第二部件64。
第一部件62包括具有构造为容纳液体的一个壁的储库32。储库32的最低面积是限定具有边缘36的中空导管的非毛细管开口63。在实施例中，边缘36是相对宽的，至少约0.5mm或甚至至少约1mm。在实施例中，边缘36是基本上平面的。为了是非毛细管的，在实施例中，非毛细管开口63是相对大的，在实施例中，具有至少约1mm2、至少约3mm2或甚至至少约7mm2的横截面积。相对延长部分66并且还从储库32突出的是突起72。
第二部件64包括本体74，在本体74的顶端处具有相反支撑平台76。相对延长部分68并且还从本体74突出的是突起78。
突起72和78构造为相互接合，从而互锁(例如通过“扣在一起”)，以便容纳在某一预定距离处基本上平行间隔开的边缘36和相反支撑平台76。
在装置60中，第一部件62配备两个延长部分66和72，以接合第二部件64的两个延长部分68和78。在实施例中，第一部件和/或第二部件配备仅一个延长部分、或各超过两个此类延长部分。
在装置60中，延长部分66和68作为一片形成，以限定铰链70。在本发明的实施例中，延长部分构造为可逆或不可逆接合，当接合时限定铰链。在本发明的实施例中，延长部分构造为可逆或不可逆接合，当接合时不限定铰链。
本发明装置例如装置60在本发明试剂盒的框架中的使用在图5B中从顶部进行描述，并且在图5C中从侧面进行描述。在图5B和5C中，包含两个装置60和一条塑料背衬的玻璃纤维作为吸水毛细管流动基质18的本发明试剂盒在装配状态进行描述，从而一起构成本发明装置的实施例。
对于装配，具有适当厚度的毛细管流动基质18切割至尺寸，并且两个装置60在毛细管流动基质18的适当面积上关闭。毛细管流动基质18的厚度和装置60的设计是这样的，使得当延长部分72和78相互接合时，毛细管流动基质18夹在边缘36和相反支撑平台76之间。在此类状态下，非毛细管开口63限定液体容纳区。此外，依照本发明的教导，边缘36按压到毛细管流动基质18中。
如在细读说明书后对于本领域技术人员明确的，使用本发明装置的实施例和本发明试剂盒的实施例，侧向流动毛细管装置，包括本发明的侧向流动毛细管装置，是容易定制构建并修改的。例如，所需试剂应用于限定反应区或将试剂预装载到毛细管基质上是简单实现的。
在本领域中，例如在美国专利号4,981,786中教导了在下游储库中引入样品或底物，并且在上游储库中加入载体液体，以运输位于毛细管流动基质下游上的试剂，以接触样品或底物。在本发明的一个方面中，教导了其中样品也用作载体液体的方法。
在该方法中，使用基本上如上所述的侧向流动毛细管装置，所述侧向流动毛细管装置包括：在毛细管流动基质上，与第一储库流体连通的第一液体容纳区；在毛细管流动基质上，与第一储库上游的第二储库流体连通的第二液体容纳区；第一试剂，其预装载到第一储库内部和/或与第一液体容纳区接近或由其下游的毛细管流动基质上的位置处；第二试剂，其预装载到第二储库内部和/或与第二液体容纳区接近的毛细管流动基质上的位置处。
将第一量的液体(例如样品)加入第一储库，使得液体穿过第一液体容纳区流动到毛细管流动基质中，以接触第一试剂，例如与第一试剂反应或溶解第一试剂。
将第二量的液体(或相同或不同)加入第二储库，使得液体穿过第二液体容纳区流动到毛细管流动基质中，以接触第二试剂。第二量的液体在第一量的液体加入之前、之后或基本上同时加入。
依照本发明的教导，当第一量和第二量是这样的，使得液体基本上分别保留在第一和第二储库中时，在两个液体容纳区之间的界面产生区中的接触第一试剂的液体和接触第二试剂的液体之间形成静态界面。依照如上所述的本发明的教导，该界面仅在来自第一储库的液体耗尽后移动。在实施例中，在毛细管流动基质上的第一液体容纳区下游存在反应区。在实施例中，在第一液体容纳区中存在反应区。如对于技术人员明确的，该方法的优点在于测定非常简单地进行。
当加入第一储库的液体与加入第二储库的液体相同时，如同在单一储库侧向流动毛细管装置中仅加入一种液体(例如通过与多个液体容纳区连通的单个端口)，但执行多步反应，具有其所有优点。这减少执行否则复杂的多步反应所需的步骤数目。
进一步的改善：
对侧向流动毛细管装置的再进一步的改善在下文详细描述，并且在图11直到17中描述。
对上文描述的侧向流动毛细管装置的第一改善是沿毛细管流动基质的纵向方面任选包括水排斥性或水不透性材料，以阻止液体由其的侧漏，并促进液体单向流动至侧向流动毛细管装置的远端。该材料可沿毛细管流动基质的纵向边缘涂布，或可浸透到毛细管流动基质中。多种合适的疏水或水不透性材料是本领域已知的，并且任何此类材料均可无限制地用于本发明的实践中。在一些实施例中，硅糊剂或凝胶可应用或浸透到毛细管流动基质的纵向方面中。
对侧向流动毛细管装置的另外的改善是包括与毛细管流动装置整合的一个、任选超过一个压力递送系统，其中该压力递送系统构造为将基本上均匀的约5kG至约50kg的压力施加于毛细管流动基质，以阻止不希望的来自液体储库的液体泄漏，并且确保液体从储库到毛细管流动基质中的适当的序贯的单向流动。
在实施例中，侧向流动装置可包括在其近端处的至少第一压力递送系统，该第一压力递送系统构造为这样对毛细管流动基质施加基本上均匀的压力，使得毛细管流动基质基本上对一个或多个液体储库按压。第一压力递送系统可构造为对毛细管流动基质递送约5kg至约50kg、约6至约40kg、约7至约30kg、约8至约25kg或约9至约20kg的压力。不受任何一种具体的作用机制理论束缚，已发现对毛细管流动基质施加基本上均匀的压力产生在储库中的流动基质的密封，并且确保每个储库的液体到毛细管流动基质中的适当侧向流动。
在实施例中，侧向流动装置可包括与在其远端处的至少第二压力递送系统组合的、在其近端处的第一压力递送系统，该第一压力递送系统构造为这样对毛细管流动基质的近侧部分施加基本上均匀的压力，使得毛细管流动基质基本上对一个或多个液体储库按压，并且该第二压力递送系统构造为对毛细管流动基质的远侧吸收部分施加基本上均匀的压力。在此类实施例中，第一压力递送系统可构造为对毛细管流动基质的近侧部分递送约5kg至约50kg、约6至约40kg、约7至约30kg、约8至约25kg或约9至约20kg的压力，并且第二压力递送系统可构造为对毛细管流动基质的远侧吸收部分递送约100g至约5kg、约200g至约4kg、约500k至约3kg、或约1kg至约2kg的压力。
压力递送系统可包括任何合适的将基本上均匀的压力施加于毛细管流动基质的至少一部分的工具。在一个优选实施例中，特别适合于目前描述的毛细管流动装置的压力递送系统可包括固定在压缩弹簧上的基本上刚性的板，所述压缩弹簧位于侧向流动装置的壳体中。基本上刚性的板在壳体内可侧向移动，使得在第一压力递送系统的情况下，它对定位在刚性板和液体储库之间的毛细管流动基质递送基本上均匀的压缩力，并且在第二压力递送系统的情况下，它对定位在毛细管流动基质和装置壳体之间的毛细管流动基质递送基本上均匀的压缩力。
基本上刚性的板可由任何基本上非顺应性材料例如金属、热塑性或有机聚合物制成。多种此类材料是本领域众所周知的，并且许多可无限制地用于本发明的实践中，并且不背离本发明的精神和范围。可用于构造刚性板的示例性材料包括金属例如铝、不锈钢、铬等等，刚性热塑性材料例如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚砜等等。无需过度实验测试用于本发明中的多种材料，完全在具有本领域普通技术水平的从业者的技术水平内。
现在转向图11，显示了侧向流动毛细管装置的示例性实施例。侧向流动毛细管装置1000可包括壳体，所述壳体包括上部1100和下部1200。上部1100和下部1200两者均优选由基本上刚性的材料制成，所述材料例如注入塑型的塑料。在一些实施例中，上部1100可任选包括盖1110，所述盖1110铰链附接至其近端1001。在一些实施例中，盖1110可任选包括透明的塑料窗1115，使得用户可观察储库各自中的液体序贯流动到毛细管流动单元中。盖1110还可包括在其远端处的抓握工具1112，以促进盖的打开和关闭。最后，闩锁工具1210设置在上部1100的远端处，并且可逆地接合壳体的上部1100与下部1200，由此还确保所需压力在使用过程中施加于装置的所有部件。
图11b显示了图11a中的侧向流动装置1000，其中盖1110处于开放构型，而闩锁工具1210是接合的，因此上部1100联接至毛细管流动装置1000的下部1200。由于盖1110处于开放构型，储库1116a、1116b、1116c和1116d被暴露，并且对于用户可接近，以对其加入液体溶液。虽然应当理解储库1116a–d的尺寸可形成为接受多种体积的液体，但如上所述，本发明的优选实施例考虑储库1116a–c接受在约1ml至约5ml或约2ml至约3ml范围中、或约2ml的液体体积，而储库1116d可接受在约5ml至约20ml、约6ml至约15ml、约7ml至约10ml、或约8ml至约9ml范围中的体积。上部1100可任选包括窗1117，用户通过其可见一部分毛细管流动基质118，例如如先前描述的中央反应区。
现在转向图12a，闩锁工具1210可松开，上部1100可与其分开，以暴露定位在侧向流动装置1000的基底1200中的腔1125。腔1125的尺寸形成为接受毛细管流动基质1120，所述毛细管流动基质1120包括近侧流动部分1118和远侧吸收部分1119(上文也被称为“液体排水管”)。毛细管流动基质的尺寸可形成为具有根据预期用途的任何尺度。在某些举例说明性实施例中，毛细管流动基质1120可在宽约20mm至约60mm×长约100mm至约250mm的范围中的任何地方。在一些优选实施例中，毛细管流动基质的尺度可在宽约40mm×长约180mm、宽约41mm×长约179mm、宽约42mm×长约178mm、宽约43mm×长约177mm、或宽约44mm×长约176mm的范围中。
在一些实施例中，近侧流动部分1118可以是约0.5至约2mm厚，优选约1mm厚，并且可由能够支持液体在其中的单向流动的吸水毛细管流动基质制成。用于制备毛细管流动基质的合适材料已在上文描述，并且并入本文。在一个实施例中，近侧流动部分1118可以是在聚碳酸酯载体上的玻璃纤维基质。
在一些实施例中，远侧吸收部分1119可包含与近侧流动部分1118流体连通的5–10片吸收材料。远侧吸收部分包含的每片可以是约0.5mm至约2mm，或优选约1mm厚。
任选地，上部1100的远端的内部方面可包括多个突起1131，任选以阵列构型，以便当上部1100和下部1200并列并且闩锁工具1210接合时，在使用过程中对毛细管流动基质1120的远侧吸收部分1119施加另外的压缩力。
在一些实施例中，膜引导器1130可在使用过程中定位在近侧流动区域1118上方，并且尺寸可形成为容纳印迹膜，如上所述。在图12a中，膜引导器1130显示联接至上部1100，并且在图12b中，膜引导器1130显示定位在近侧流动部分1118的中央反应区上方(关于另外的讨论参见上文)。磁体1131可用于使图12a中的膜引导器1130保持在原位。
图13显示了侧向流动毛细管装置1000的分解图，其中上部1100与下部1200分开，并且显示毛细管流动基质1120和膜引导器1130的放置。
转向图14，侧向毛细管流动装置1000的下部1200显示于分解图中。在图14中所述的实施例中，下部1200包括联接至基板1220的周边的侧壁1210a和1210b。在一些实施例中，基板1220可包括凸起状态1221，其在使用过程中支撑一部分毛细管流动基质1120。基板1220还可包括在其近端和远端处的多个腔1222，所述腔的尺寸形成为容纳弹簧1240。下部1200还包括压力系统1230。压力系统1230包括定位在弹簧1240a上方的至少第一压力板1235a，两者均定位在下部1200的近端处。如上所述，压力板1235a和弹簧1240a构造为施加约9kg至约50kg的压力。压力系统1230可任选包括定位在弹簧1240b上方的第二压力板1235b，两者均定位在下部1200的远端处。如上文描述且并入本文的，压力板1235b和弹簧1240b构造为施加约100g至约5kg的压力。
图15a显示了在闭合构型中的使用过程中侧向流动毛细管装置1000的纵向横截面视图，其中闩锁工具1210以及近侧和远侧压力系统接合。第一压力板1235a被由弹簧1240a施加的力促使向上，使得近侧流动部分1118针对储库1116a–d按压，并且第二压力板1235b被由弹簧1240b施加的力促使向上，使得远侧吸收部分1119针对突起1131按压(显示于图12a中)。图15b是图15a的透视图。在图15c中，闩锁工具1210松开，并且上部1100通过铰链1300与下部1200铰链分开。在图15c中所述的实施例中，膜引导器1130联接至上部1100，尽管它也可以停留在毛细管流动部分1118的反应区上方。
图16a和16b是穿过处于闭合构型的侧向流动毛细管装置1000近端的储库1116d的横截面横向视图，从而显示第一压力板1235a和弹簧1240a。
图17a和17b是穿过处于闭合构型的侧向流动毛细管装置1000远端的横截面横向视图，从而显示第二压力板1235b和弹簧1240b、远侧吸收部分1119和突起1131。
现在参考下述实例，所述实例连同上述说明书一起以非限制性方式证实本发明。
实验1
本发明的侧向流动毛细管装置的实施例的制备
制备侧向流动毛细管装置例如图6A、6B和6C中所述的侧向流动毛细管装置80。
壳体上部82和壳体下部84构造为扣在一起，以形成容纳毛细管流动基质18的封闭壳，并且两个液体排水管86和88通过ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)塑料的注入塑型形成。下壳体82基本上是具有底部的无盖盒，所述底部具有平台部分50和凹部部分90。上壳体84基本上是用于下壳体82的盖，并且配备包括圆形边缘36a、36b、36c的三个储库A、B和C，观察窗22和四个排水管按压突起92。
毛细管流动基质18，基本上50mm×32mm的来自Ahlstrom Corporation(Helsinki，芬兰)的GF级别161玻璃纤维的多孔膜，附接至55m×32mm×0.5mm厚的粘合剂涂布的塑料背衬(来自Advanced Microdevices Pvt.Ltd.Ambala Cantt，印度的涂布有粘合剂LH-50的高抗冲聚苯乙烯)，使得毛细管流动基质18的上游端26与背衬48的端部齐平，并且5mm粘合剂涂布的背衬从背衬48的上游端93突出。
使用实验室移液管向毛细管流动基质18施加构成反应区20的测试线20a和对照线20b，作为材料斑点的两条平行线，参见图6B。
测试线20a作为斑点线施加，所述斑点线通过距离毛细管流动基质18上游端36mm施加1微升0.1M磷酸盐缓冲液(pH 6.8)中的0.7mg/mL山羊抗兔Ab(Jackson ImmuonResearch laboratories Inc.111-005-046)和2％海藻糖溶液产生。
对照线20b作为斑点线施加，所述斑点线通过距离毛细管流动基质18上游端42mm施加1微升0.1M磷酸盐缓冲液(pH 6.8)中的兔Ab 0.1mg/ml兔抗小牛碱性磷酸盐(Biogenesis 0300-1024)和0.4mg/ml兔IgG 15006(Sigma-Aldrich,St.Louis,Mo.,USA)以及2％海藻糖溶液产生。
在斑点施加后，使毛细管流动基质18在37℃下干燥15分钟，用PBS中的0.5％明胶、2.5％细菌用胰蛋白胨(Bacto-Tryptone)、1％海藻糖处理，并且随后在37℃下干燥另外2小时。
制备具有高度吸收的纯纤维素纸的两个液体排水管86和88，所述纯纤维素纸具有极高流速(190mm/30分钟)Chr.17(Whatman)。上液体排水管86是32mm乘以36mm，并且附接至邻接毛细管流动基质18的背衬48的突出上游端93的粘合剂，以便确保与之流体连通。下液体排水管88是7.8mm×83mm。
如图6C中所述，对于侧向流动毛细管装置80的装配，下液体排水管88放在下壳体82的凹部90中，毛细管流动基质18连同上液体排水管86一起置于下壳体82的平台50上，其中背衬48与平台50相接触。上壳体84原位按压，以与下壳体82接合且扣在一起，使得储库A、B和C的边缘36按压到毛细管流动基质18中，以限定液体容纳区34a、34b和34c，并且使得排水管按压突起92按压上液体排水管86的端部，以接触下液体排水管88。
实验2
侧向流动毛细管装置研究酶促反应的用途
制备三种冻干试剂：
试剂A
11-脱氢-TxB2-抗血清试剂--将在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.25％TWEEN-20、0.1mM ZnCl2、1mM MgCl2中1:15000稀释的150ul兔抗11-脱氢-TXB，2999-044(Assay Designs,Inc.)置于小瓶中，冷却至-80℃，并且冻干24小时。
试剂B
酶标记的11-脱氢-TxB2缀合物--将在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.25％TWEEN-20、0.1mMZnCl2、1mM MgCl2中1:30,000稀释的150ul 11-脱氢-TxB2-碱性磷酸酶缀合物，1:80DCC(Assay Designs,Inc.)置于小瓶中，冷却至-80℃，并且冻干24小时。
试剂C
AP底物--根据制造商说明书制备的BCIP/NBT：母液制备--将1片BCIP,B0274(Sigma-Aldrich,St.Louis,Mo.USA)溶解于1ml DMF中，将1片NBT,N55141(Sigma-Aldrich,St.Louis,Mo.,USA)溶解于1ml水中。将10ml 0.1MTris缓冲液pH 9.7中的300ul合并溶液、33ul BCIP原液、333ul NBT原液置于小瓶中，冷却至-80℃，并且冻干24小时。
制备三个侧向流动毛细管装置：
第一侧向流动毛细管装置基本上如上所述制备，其中干燥PBS缓冲液置于储库A中，试剂B置于储库B中，并且试剂C置于储库C中。
第二侧向流动毛细管装置基本上如上所述制备，其中试剂A置于储库A中，干燥PBS缓冲液置于储库B中，并且试剂C置于储库C中。
第三侧向流动毛细管装置基本上如上所述制备，其中试剂A置于储库A中，试剂B置于储库B中，并且试剂C置于储库C中。
向三个侧向流动毛细管装置各自中加入双蒸水：在储库A中150微升、在储库B中150微升、和在储库C中300微升，一个储库接着另一个。在每个储库中可见静置液体柱，并且如上文依照本发明的教导所述，液体首先从储库A排出，随后从储库B排出，并且最后从储库C排出。当所有液体均从储库C排掉后，通过向储库C中添加120ul 0.25M硫酸停止液来停止酶促反应。
使用PART Pro Reader(LRE Technology Partner GmbH)测量测试线和对照线的颜色，并且在图7中描述。
如图7中可见，在第一侧向流动毛细管装置中，在测试线处未观察到颜色，并且在对照线处观察到颜色；在第二侧向流动毛细管装置中，在测试线和对照线处均未观察到颜色；并且在第三侧向流动毛细管装置中，在测试线和对照线处均观察到颜色。
结果指示侧向流动毛细管装置如预期的操作。
实验3
用于比较用于执行多步反应的多储库侧向流动毛细管装置与单一储库侧向流动毛细管装置的TxB2检测
基本上如上文实验1中所述制备具有50mm×32mm毛细管流动基质的两个侧向流动毛细管装置A和B，并且制备具有更短的40mm×32mm毛细管流动基质的两个毛细管流动反应器C和D，并这样装配使得仅储库的边缘34a与毛细管流动基质18接触。
制备五种反应液体：
1.PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.25％TWEEN-20、0.1mMZnCl2、1mM MgCl2的稀释溶液；
2.在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.25％TWEEN-20、0.1mM ZnCl2、1mM MgCl2中1:15,000稀释的兔抗111-脱氢-TXB2(Assay Designs,Inc.999-044)的试剂A。
3.在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.25％TWEEN-20,0.1mMZnCl2、1mM MgCl2中1:30,000稀释的11-脱氢-TxB2-碱性磷酸酶缀合物(AssayDesigns,Inc.1:80DCC)的试剂B。
4.根据制造商说明书制备的BCIP/NBT的试剂C：母液制备--将1片BCIP(Sigma-Aldrich B0274)溶解于1ml DMF中，将1片NBT(Sigma-AldrichN55141)溶解于1ml水中，最终溶液：10ml 0.1M Tris缓冲液pH 9.7中的33μl BCIP、333ul NBT原液；和
5.试剂D，0.25M硫酸的停止液。
多储库侧向流动毛细管装置的使用
将150ul试剂A、150ul试剂B和300ul试剂C同时分别加入侧向流动毛细管装置A的储库A、B和C中。
将150ul稀释溶液、150ul试剂B和300ul试剂C同时分别加入侧向流动毛细管装置B的储库A、B和C中。
在所有三种溶液以次序A、B和C完全序贯排出后，将120ul试剂D加入储库C中。
使用PART Pro Reader(LRE Technology Partner GmbH)测量测试线和对照线的颜色，并且在图8A和8B中描述。
单一储库侧向流动毛细管装置的使用
向侧向流动毛细管装置C的储库A中一个接一个地加入150ul试剂A、150ul试剂B、300ul试剂C和120ul试剂D，每个后续液体仅在先前液体已从储库完全排掉后。
向侧向流动毛细管装置D的储库A中一个接一个地加入150ul稀释溶液、150ul试剂B和300ul试剂C以及120ul试剂D，每个后续液体仅在先前液体已从储库完全排掉后。
使用PART Pro Reader(LRE Technology Partner GmbH)测量测试线和对照线的颜色，并且在图8C和8D中描述。
根据比较图8A和8C以及图8B和8D，可见当在实验开始时加入所有试剂时使用多储库侧向流动毛细管流动装置获得的结果，与当在实验过程中加入试剂时使用单一储库侧向毛细管流动装置获得的结果基本上相同。
测量每个储库排出的持续时间，并且计算流速(100ul液体行进1cm穿过毛细管流动基质的分钟，结果显示于表1中：
表1
实验4
11-脱氢-TxB2-竞争测定的校准曲线
基本上如上文实验1中所述的五个侧向流动毛细管装置
制备五种试剂液体：
1.PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.25％TWEEN-20、0.1mm ZnCl2、1mM MgCl2的稀释溶液；
2.在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.25％TWEEN-20、0.1mM ZnCl2、1mM MgCl2中1:1,500稀释的兔抗11-脱氢-TXB2(Assay Designs,Inc.999-044)的试剂A；
3.在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.25％TWEEN-20,0.1mMZnCl2、1mM MgCl2中1:3,000稀释的11-脱氢-TxB2-碱性磷酸酶缀合物(AssayDesigns,Inc.1:80DCC)的试剂B；
4.根据制造商说明书制备的BCIP/NBT的试剂C：母液制备--将1片BCIP(Sigma-Aldrich B0274)溶解于1ml DMF中，将1片NBT(Sigma-AldrichN55141)溶解于1ml水中。最终溶液：10ml 0.1M Tris缓冲液pH 9.7中的33ul BCIP、333ul NBT原液；和
5.试剂D，0.25M硫酸的停止液。
制备五种样品溶液，含有溶解于在PBS缓冲溶液pH 7.4中的1％BSA、0.25％TWEEN-20、0.1mm ZnCl2、1mM MgCl2中的来自Assay Designs的5、1、0.2、0.04、0ng/ml 11-脱氢-TxB2(80-0735)分析物。
向第一侧向流动毛细管装置中，将15ul试剂A和135ul含有5ng/ml分析物的样品的150ul混合物、15ul试剂B和135ul含有5ng/ml分析物的样品的150ul混合物、和300ul试剂C分别加入储库A、B和C中。
向第二侧向流动毛细管装置中，将15ul试剂A和135ul含有1ng/ml分析物的样品的150ul混合物、15ul试剂B和135ul含有1ng/ml分析物的样品的150ul混合物、和300ul试剂C加入储库A、B和C中。
向第三侧向流动毛细管装置中，将15ul试剂A和135ul含有0.2ng/ml分析物的样品的150ul混合物、15ul试剂B和135ul含有0.2ng/ml分析物的样品的150ul混合物、和300ul试剂C加入储库A、B和C中。
向第四侧向流动毛细管装置中，将15ul试剂A和135ul含有0.04ng/ml分析物的样品的150ul混合物、15ul试剂B和135ul含有0.04ng/ml分析物的样品的150ul混合物、和300ul试剂C分别加入储库A、B和C中。
向第五侧向流动毛细管装置中，将15ul试剂A和135ul含有0ng/ml分析物的样品的150ul混合物、15ul试剂B和135ul含有0ng/ml分析物的样品的150ul混合物、和300ul试剂C分别加入储库A、B和C中。
在所有三个储库依照本发明的教导以次序A、B和C完全排出后，将120ul试剂D加入侧向流动毛细管装置各自的储库C中。
使用PART Pro Reader(LRE Technology Partner GmbH)测量测试线和对照线的颜色，并且在每个分析物浓度时的被标记分析物的结合水平计算为在每个浓度5、1、0.2、0.04ng/ml时的反射(b)和在0ng/ml时的反射(b0)之间的比b/b0。通过标绘结果制备校准曲线，图9。
实验5
在尿中的11-脱氢-TxB2的定量测定
制备与实验2中所述的第三侧向流动毛细管装置基本上相似的三个侧向流动毛细管装置，其中冻干试剂A在储库A中，冻干试剂B在储库B中，并且冻干试剂C在储库C中。
向三个侧向流动毛细管装置各自中加入：150ul尿样品至储库A，150ul相同尿样品至储库B，并且300ul双蒸水至储库C。在储库A、B和C依照本发明的教导完全序贯排出后，将120ul停止液D加入储库C中。
使用PART Pro Reader(LRE Technology Partner GmbH)测量测试线和对照线的颜色，并且参考图9的校准曲线测定每个尿样品中的11-脱氢-TxB2分析物浓度。第一尿样品测定为含有5251pg/mL11-脱氢-TxB2，第二尿样品测定为含有907pg/ml11-脱氢-TxB2，并且第三尿样品测定为含有540pg/ml11-脱氢-TxB2。
实验6
侧向流动毛细管装置中的序贯液体流动
基本上如上文实验1中所述制备具有50mm×32mm毛细管流动基质的侧向流动毛细管装置E。制备具有更短的40mm×32mm毛细管流动基质的侧向流动毛细管装置F，并这样装配使得仅储库A的边缘36a与毛细管流动基质18接触。两个侧向流动毛细管装置E和F的毛细管流动基质均缺乏反应区，并且仅用PBS中的0.5％明胶、2.5％细菌用胰蛋白胨、1％海藻糖的溶液处理。
如实验3中所述制备多个反应液体、稀释溶液、试剂A(黄色)、试剂B(蓝色)和试剂C(红色)。
多储库侧向流动毛细管装置的使用
将150ul试剂A、150ul试剂B和300ul试剂C一个接一个地分别加入侧向流动毛细管装置E的储库A、B和C中。观察到储库A、B和C依照本发明的教导的序贯排出，其中观察到清晰界面依照本发明的教导移动。
单一储库侧向流动毛细管装置的使用
向侧向流动毛细管装置F的储库A中一个接一个地加入150ul试剂A、150ul试剂B和300ul试剂C，每个后续液体仅在先前液体已完全排掉后。
测量每个储库的排出时间并在表2中列出：
表2
实验7
血清样品中的HIV 1抗体的检测
基本上如上文实验1中所述制备侧向流动毛细管装置，具有如实验1中所述的对照线20b，但具有作为斑点线施加的测试线20a，所述斑点线通过距离毛细管流动基质18上游端36mm施加1微升0.1M磷酸盐缓冲液(pH 6.8)中的0.7mg/mLHIV 1重组蛋白质抗原HIV-101(ProSpec-Tany TechnoGeneLTD)和2％海藻糖溶液产生。
在储库A中放置在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、1％胎牛血清、0.5％TWEEN-20中稀释的1mg/ml生物素化的合成gp41和gp120肽的冻干(如上所述)溶液。
在储库B中放置在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.5％TWEEN-20、0.1mM ZnCl2、1mM MgCl2中稀释的链霉抗生物素蛋白-碱性磷酸酶缀合物(Jackson ImmuonResearch laboratories Inc.003-050-083)的冻干(如上所述)溶液。
在储库C中放置根据制造商说明书制备的BCIP/NBT的冻干(如上所述)溶液，母液制备--将1片BCIP(Sigma-Aldrich B0274)溶解于1ml DMF中，将1片NBT(Sigma-Aldrich N55141)溶解于1ml水中。最终溶液：10ml 0.1MTris缓冲液pH 9.7中的33ul BCIP、333ul NBT原液。
将150ul血清样品、150ul血清样品和300ul双蒸水一个接一个地分别加入侧向流动毛细管装置的储库A、B和C中。观察到储库A、B和C依照本发明的教导的序贯排出。在储库C中的液体完全排掉后，将120ul试剂D(0.25M硫酸停止液)加入储库C中。
两条有色虚线(一条在测试线处，并且另一条在对照线处)的出现指示在血清样品中存在HIV 1的抗体。
实验8
使用两储库侧向流动毛细管装置检测血清样品中的乙型肝炎表面抗原
基本上如上文实验1中所述制备侧向流动毛细管装置，除了毛细管流动基质为45mm×32mm，并且下液体排水管为7.8mm×73mm之外，并且具有如实验1中所述的对照线20b，但具有作为斑点线施加的测试线20a，所述斑点线通过施加1微升0.1M磷酸盐缓冲液(pH 6.8)中的0.7mg/mL小鼠单克隆抗HBsAg抗体(Fitzgerald Industries International,Inc.10-H05)和2％海藻糖溶液产生。当在壳体中装配时，储库A和B的边缘34a和34b与毛细管流动基质18接触，但储库C的边缘36c不与毛细管流动基质接触。
在储库A中放置在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、1％胎牛血清、0.5％TWEEN-20、0.1mM ZnCl2、1mM MgCl2中稀释的兔抗HBsAg碱性磷酸酶缀合物的冻干(如上所述)溶液。
在储库B中放置根据制造商说明书制备的BCIP/NBT的冻干(如上所述)溶液，母液制备--将1片BCIP(Sigma-Aldrich B0274)溶解于1ml DMF中，将1片NBT(Sigma-Aldrich N55141)溶解于1ml水中。最终溶液：10ml 0.1MTris缓冲液pH 9.7中的33ul BCIP、333ul NBT原液。
将300ul血清样品和300ul双蒸水一个接一个地分别加入侧向流动毛细管装置的储库A和B中。观察到储库A和B依照本发明的教导的序贯排出。在储库B中的液体完全排掉后，将120ul 0.25M硫酸停止液加入储库B中。
两条有色虚线(一条在测试线处，并且另一条在对照线处)的出现指示在血清样品中存在乙型肝炎表面抗原。
实验9
荧光信号的检测—高体积样品
基本上如实验1中所述制备四个侧向流动毛细管装置，其中反应区20仅包括测试线20a，而不包括对照线。
制备具有在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、1％胎牛血清、0.5％TWEEN-20、0.1mM ZnCl2、1mM MgCl2中稀释的兔抗小鼠-cy5抗体(JacksonImmuonResearch laboratories Inc.515-175-045)的试剂H。
将200ul试剂H加入第一侧向流动毛细管装置的储库C中。
将200ul试剂H加入第二侧向流动毛细管装置的储库B和C中。
将200ul试剂H加入第三侧向流动毛细管装置的储库A、B和C中。
将200ul试剂H加入第四侧向流动毛细管装置的储库A、B和C中。在液体从储库C完全排出后，将另外的200ul试剂H加入储库C中。
如通过PART Immuno Reader(LRE Technology Partner GmbH)测量的，由给定测试线20b发出的荧光强度和加入各自侧向流动毛细管装置中的液体总体积之间存在线性相关，参见图10中的线图。
实验10
HPV 16DNA序列的检测
基本上如实验1中所述制备侧向流动毛细管装置，其中毛细管流动基质18是硝酸纤维素Prima 40(Schleicher&Schuell)。
通过距离毛细管流动基质上游端36mm施加斑点线36制备反应区20，每个斑点通过施加1微升1.5M NaCl和0.15M柠檬酸钠pH 7.0溶液中的5ug/mL寡核苷酸探针(5'GTTTCAGGACCCACAGGAGCGACCC(nt 106-130))产生。在37℃下干燥15分钟后，将毛细管流动基质18用紫外线照射5分钟，以使DNA固定至毛细管流动基质18。
使用对于HPV 16序列特异性的第一引物(5'AAGGGCGTAACCGAAATCGGT(nt 26-46))和生物素化的第二引物(5'GTTGTTTGCAGCTCTGTGC(nt 150-168))，对来自CaSki细胞的细胞DNA实施30个PCR扩增循环。PCR用变性步骤和快速冷却至4℃结束。
在侧向流动毛细管装置的储库A中放置50ul在冰冷的0.6M NaCl、0.02％Ficoll 400、0.02％明胶、1％PVP、20mM磷酸盐缓冲液pH 7.5溶液中1:10稀释的变性的生物素化的PCR产物。
在侧向流动毛细管装置的储库B中放置50ul在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.5％TWEEN-20、0.1mM ZnCl2、1mM MgCl2中稀释的链霉抗生物素蛋白-碱性磷酸酶缀合物(Jackson Immuonresearch laboratories Inc.003-050-083)。
在侧向流动毛细管装置的储库C中放置150ul试剂C，BCIP/NBT根据制造商说明书进行制备：母液制备--将1片BCIP(Sigma-Aldrich B0274)溶解于1ml DMF中，将1片NBT(Sigma-Aldrich N55141)溶解于1ml水中。最终溶液：10ml 0.1M Tris缓冲液pH 9.7中的33ul BCIP、333ul NBT原液。
观察到储库A、B和C依照本发明的教导的序贯排出。在储库C中的液体完全排掉后，在反应区处的紫色线指示HPV 16DNA序列的存在。
实验11
使用在反应区中的冻干缀合物检测HIV-1抗体
基本上如上文实验7中所述制备侧向流动毛细管装置，除了冻干试剂如下放置之外：
在反应区中放置在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、1％胎牛血清、0.5％TWEEN-20中稀释的1mg/ml生物素化的合成gp41和gp120肽的冻干(如上所述)溶液。
储库A保持是空的。
在储库B中放置在PBS缓冲液pH 7.4中的1％BSA、0.5％TWEEN-20、0.1mM ZnCl2、1mM MgCl2中稀释的链霉抗生物素蛋白-碱性磷酸酶缀合物(Jackson ImmuonResearch laboratories Inc.003-050-083)的冻干(如上所述)溶液。
在储库C中放置根据制造商说明书制备的BCIP/NBT的冻干(如上所述)溶液，母液制备--将1片BCIP(Sigma-Aldrich B0274)溶解于1ml DMF中，将1片NBT(Sigma-Aldrich N55141)溶解于1ml水中。最终溶液：10ml 0.1MTris缓冲液pH 9.7中的33ul BCIP、333ul NBT原液。
通过观察窗22将150ul血清样品应用于毛细管流动基质18，将150ul血清样品加入储库B，并且将300ul双蒸水加入储库C中。观察到储库B和C依照本发明的教导的序贯排出。在储库C中的液体完全排掉后，将120ul 0.25M硫酸停止液加入储库C中。
两条有色虚线(一条在测试线处，并且另一条在对照线处)的出现指示在血清样品中存在HIV 1的抗体。
在上文实验部分中，例示用于研究酶促反应和用于检测样品中的特异性分析物的本发明教导。如在细读本文说明书后对于本领域技术人员明确的，本发明的教导可应用于其中需要执行多步反应的许多不同领域，包括但不限于环境化学、细胞生物学和生物化学。
本文已描述了作为选择为最容易理解的次序的一系列步骤的方法和过程。必须强调此类次序不是限制性的，并且本文描述的任何方法或过程均可实现，其中步骤以任何合理次序执行，以实现所需结果。
尽管本发明已与其具体实施例结合进行描述，但显而易见的是许多替代、修饰和变化对于本领域技术人员将是明显的。相应地，本发明预期包含落入所附权利要求的精神和广泛范围内的所有此类替代、修饰和变化。例如，已描述了其中反应在室温下发生的本发明的教导。在本发明的实施例中，侧向流动毛细管装置维持在更温暖或更寒冷的环境中，例如冰箱、冷藏库或温箱中，使得反应在比室温更热或更冷的温度下执行，或确保特定所需温度被维持。其中侧向流动毛细管装置维持在控制温度下的实施例包括在整个反应的过程中或仅在一部分反应的过程中。
应当理解为了明确起见在分开实施例的背景下描述的本发明的某些特点还可在单个实施例中组合提供。相反，为了简便起见在单个实施例的背景下描述的本发明的多个特点还可分开或以任何合适的亚组合提供。
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请在本文中以引用的方式全文并入说明书内，其程度与每个个别出版物、专利或专利申请特别且个别指出以引用的方式并入本文一样。在冲突的情况下，以本文的说明书包括定义为准。在本专利申请中任何参考文献的引用或鉴定不应解释为承认此类参考文献可用作本发明的现有技术。

Claims (16)

1.一种侧向流动毛细管装置，所述侧向流动毛细管装置包括：
壳体，所述壳体具有近端和远端，所述壳体包括联接至下部的上部，所述上部和下部限定壳体内的腔；
毛细管流动基质，所述毛细管流动基质位于所述腔中；
储库，所述储库位于所述壳体的上部，所述储库与所述腔流体连通，并且被配置为将流体引入所述毛细管流动基质；和
支撑系统，所述支撑系统被配置于所述壳体的下部和所述毛细管流动基质之间，所述支撑系统包括支撑面，所述支撑面被定位以支撑所述毛细管流动基质的一部分，所述支撑系统被配置为促使所述支撑表面朝向所述壳体的上部。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述壳体的上部和下部能够通过闩锁工具可逆地接合。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述毛细管流动基质包括近侧流动部分和远侧吸收部分。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述毛细管流动基质定位在所述壳体的腔中，从而使得所述近侧流动部分定位朝向所述壳体的近端，而所述毛细管流动基质的远侧吸收部分定位朝向所述壳体的远端。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述支撑表面被定位以支撑所述毛细管流动基质的远侧吸收部分。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述毛细管流动基质被所述壳体内的所述腔中的至少一条边缘所约束。
7.根据权利要求3所述的装置，其中所述支撑表面被定位以支撑所述毛细管流动基质的近侧流动部分。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述毛细管流动基质是可压缩的。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述毛细管流动基质包括玻璃纤维。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述毛细管流动基质联接至不透性背衬。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述支撑系统进一步包括固定在弹簧系统上的刚性板，所述支撑表面在所述刚性板上。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述储库通过具有边缘的中空导管与所述腔流体连通，所述边缘被配置为当所述壳体的上部和下部为闭合构型时，所述边缘与所述毛细管流动基质接触。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述支撑系统被配置为将所述毛细管流动基质按压至所述边缘上。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述支撑系统被配置为对所述毛细管流动基质被所述支撑表面支撑的部分施加大致均匀的压力。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述支撑系统进一步包括至少一个偏置部件，所述支撑表面被固定在所述偏置部件上，所述偏置部件被配置为促使所述支撑表面朝向所述壳体的上部。
16.根据权利要求15所述的装置，其中至少有一个偏置部件包括弹簧。
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