专利名称：分析装置的制作方法
这项发明是关于在化验过程中使用的实验装置。
在实验室外的条件下，进行生物化学诊断化验的简单的、自成一体的装置正在日益广泛地被应用。这些装置避免了复杂的人工操作步骤，因此它能可靠地由那些水平不高的使用者所操作。
在这种化验中所要进行分析的一般是针对体液样品中以抗原形式存在的分析物而言的，如像血样或尿样。一般地，抗原先被特别地束缚在抗体中，这些抗体被控制在一个分析部位。第一种试剂，例如示踪试剂，被输送到分析部位，紧跟着输送的是第二种试剂，例如，跟踪探测试剂。这样就可为使用者提供一种信号。例如，这种信号可以是比色改变，同时色彩和所产生的色彩的明暗度将为使用者提供信息。
专利申请WO-90/11519揭示了实现这种化验过程的一种装置。在此装置中，第一条和第二条由多孔材料构成的液流通道是从两个相应的通道通向一个共同的部位；向两通道端同时施加液体之后，这两条液通道流能够利用毛细液流把液体相继送到共用部位。
第一种和第一种试剂被象缓冲剂这样的液体输送到分析部位，这种液体溶解和夹带着试剂并由此把它们向前传送，最后把它们送到分析部位，试剂被携带的速度由液流柱的长度决定。典型关系可表示如下
T＝KLnT＝流动时间，L＝液柱的长度，对于一个不变的通道，K和n都是正的常量，其值是由该装置所用的材料而定。举个例子，对Millipore AP 25滤纸来说，如果T用秒来表示，L用厘米来表示，那么K＝0.016，n＝2.1。
因为携带第一试剂的穿过分析部位的液流柱比随后携带第二试剂的液流柱短，所以第一试剂的流动速度比第二试剂的流动速度快得多(参看上面的公式)。在这种依次传送的分析装置中，当第二种试剂是一种酶的试剂(它经常被过量提供)时，则第一试剂通常涉及到抗体/抗原反应。对于这样一个反应，两种试剂的接触时间或潜伏时间是否足够是十分重要的。而且当前所使用的装置的情况却不能满足这个要求，所以有必要提高潜伏阶段的效果。
一般地说，凡液体顺序传送的分析装置都更需要提供一个足够长的潜伏期，不仅仅是以两种试剂为特征的连续传送的分析装置才有这种要求。
改善上述情况是本发明的一个目的，为达到这一目的，这里提供了一种在化验过程中使用的分析装置，它至少包括一条由多孔材料构成的液流通道，液流从通道的一端流到一个分析部位，中间经过一个固定的试剂部位。在该通道里提供了一条流径，用来输送来自于通道的一端并穿过试剂部位的液体。其中，在试剂部位的附近还装有一个永久性的液体透不过的屏障，它阻挡上述流径。
液体透不过的屏障是以这样的方式安装的它对来自于试剂注入部位的试剂的输送产生一个障碍，从而相对于整个液体的输送速度来说就减慢了试剂的传送。
液体透不过的屏障最好被设在试剂注入部位的上游一侧，但是对于某些应用来说，它也可设在下游一侧。
提供了不同形式的屏障，这是因为液流通道中的液流的特征由所选用的屏障的形状来决定。
本发明的另一个方面是提供了一种能够控制来自于分析部位的试剂的输送速度的方法。分析部位位于多孔的液流通道里，在其中发生的是液体的毛细管流动，这样就产生了一个相对不流动区，当试剂被上述的毛细液流夹带并输往分析部位时，试剂的分布就被延长了。
本方法也包括通过选择液流通道里液流特性来控制相对不流动区的形状。
本发明提供的设备和方法使被溶解的试剂流延长从而延长了试剂和分析物在分析部位的反应的潜伏期。潜伏期可通过选择合适的屏障的形状按需要来改变。
本发明的某些实施例现通过范例描述如下，并参考附图
图1图解说明了按照本发明设计的一个具体方案。
图2说明图1所示的装置的运行；和图3-6进一步说明了按照本发明设计的装置的另一些实施例。
在图1中，代号1代表一条分析测试条。它由一片多孔的材料制成。这种材料适合毛细液流流通，一种如以商品名MilliporeAP25所提供的材料也适合这种用途。所示的测试条具有一单一液流通道的特征，在这个通道里有一个分析部位2，分析物能够被固定在这里。这种分析物是象血或尿这样的液体样品中的抗原。这些抗原由于特别能被收容于分析部位的抗体所束缚，因而能被固定在那里，这条化验带上有一个试剂的部位3，在此，试剂被灌注到多孔材料上的一个特定区域里。
在同一装置中，这条测试条可以带有许多通道，许多试剂部位甚至和/或许多分析部位，这一点是能被理解的。图1只用了有一个试剂部位3和一个分析部位2的液流通道来说明本发明。而且，这条测试条不必要只由单层构成，例如它还可以是多层结构。
在使用中，一种液体，如一种适当的缓冲溶液，被引入到测试条的一端，这样毛细作用就使它沿着测试条按图1中箭头5所示的方向流动。当液体到达试剂部位3时，这种试剂被溶解和被夹带，这样它就被通道里的液流带到分析部位2。当试剂被携带并流经分析部位时，试剂和与抗体结合在一起的抗原发生反应。通道里的液流继续冲洗未结合的浆液和一些其它的废弃物质，使它们流向下游区，此区被用作废物蓄存库。
当第二种试剂被带到分析部位时，下一步骤开始发生。如上面所提，这种要把试剂相继传送到分析部位，可以由带有许多液流通道的测试条来实现，这些众多的液流通道决定着把试剂传送到分析部位的相对的时间。
图1也表示出了一个以矩形区或条形存在的液体透不过的屏障6，它可以垂直横穿液流方向延伸，并且它可以在测试条的中央直接地安置到试剂注入部位3的上游。如图2所示，液流接近屏障6，然后绕着它的边缘分开，试剂部位被放置在屏障6的后部，这样，在那里就产生了一个相对不流动区。液体渐渐地流进这个区，溶解并朝分析区的方向带走试剂，但试剂被带走的速度较前进的液流前沿11的速度慢，并且试剂移动时间将有效地被拉长，如代号10所示。这就具有延长试剂和由抗体包围的抗原的接触的时间或潜伏期的效果。如上述解释，此反应的潜伏期对获得有效的分析结果有十分重要的作用。这种特性的结果是测试带的敏感性增强了。试剂部位可以直接地毗邻或靠在液体透不过屏障6上，或者可以放置在距屏障一小段距离的地方，这两者之间的距离影响着被夹带走的试剂的延长程度。这两者越接近，被夹带的试剂的延长程度就越大。
尽管液体透不过的屏障6对沿着测试带携带的任一相继传送的试剂流形成了一个阻碍，但是初始的液流可分成两路，分别流经屏障的两边，然后又在屏障后汇合。沿着测试带携带的任一种溶解的试剂可在流经相对不流动区后又在屏障后汇合，而和第一试剂一样并不减慢其速度。同样，如果测试带上的液体流动翻转了方向，象某种分析装置中出现的那种情况，这些试剂绕着屏障的两侧边流动，然后再在另一面汇合。
图3画出了按本发明设计的另一种可供选择装置方案。液体不可透屏障可采用“V”字形12，“V”的顶点指向液体上游方向。试剂注入部位3位于V形的两臂之间。这就具有增大被夹带的试剂被延长的效果和能够在分析部位2提供初洗，从而可以在试剂输送到分析部位之前就把留在此处没有固定下来的物质去掉。相反地，倒V形液体不可透过屏障将缩小输送时间的拉长和减少冲洗。
在如图3所示的“V”形中，当试剂注入部位3被放置在V的两臂之间的凹部中，就会在此产生一个完全停滞区，导致一些试剂困在那里，或者被完全困在那里，或者是无法接受的长时间的停留。为了避免这种不良情形出现，我们可以使用如图4所示的屏障形式。它是一个带有两个V形凹进区和两个试剂部位的矩形屏障，两个凹进区是在屏障的下游，这两个试剂部位分别位于两个凹进区内。在毛细作用下液体绕过屏障两边并向下流进凹进区，夹带着试剂并把它带向位于两个V形凹进区之间的顶峰14，在那儿液流带彼此重新汇合到一起。因为有液流15扫过V形凹进区，所以就没有在此形成不想要的滞流区的危险。
对于某些化学化验来说，有必要在把反应产物输送到分析部位前不久才将两种试剂进行混合。图4中所示的屏障的设计对这样的技术是十分有效的。因为每个V形凹进区可容纳不同的试剂，使它们在测试带上保持分离直到两条液流分别收进这两种试剂，并在两条液流彼此相汇合的地方把它们带到一起。这些都是在公共液流带着反应物顺流到达分析部位2之前发生的。例如，这个装置的制造者可向其中一个试剂部位施加一种试剂，而这个装置的使用者向另外一个试剂部位放一种试样，并且在使用中，使用者将在通道端提供稀释剂使试样和试剂混合，使它在向分析部位的行进中延长。
而图5说明了根据本发明设计的装置的另一具体方案。丰种情况下，这个液体透不过屏障是一个带有一个顶峰和试剂注入部位3的三角形16。这个三角形结构16的顶峰指向下游，试剂注入部位3位于屏障的上游的底边上或接近屏障的地方。被溶解的第一试剂的液流的行程仍然被延长，因它不得不绕着屏障取道一条较这条液流的行进前沿所经路程更长的路线。这个屏障的三角形结构使两边的液体流尽可能快在屏障的下游交汇，在最先溶解试剂的情形和相继传送试剂的情形都是如此。
被溶解的试剂的时间拉长所导致的一个结果是使液流的流径变窄。如果它变得比分析部位还窄，则随后的色变情形中的肯定结果可能被在分析部位的一条细线而不是综合色变表示出来。为了避免此情况发生，可以在试剂注入部位的下游立即加宽这条试剂流径的宽度，以便加宽被延长了的试剂流。可加以选择地，在不透液屏障的位置，或在它的下游一点设置一个多孔通道的缩颈部分17，如图6所示。多孔通道在缩颈部分17的变窄产生了一个渐渐变宽的试剂流18。通过对通道的几何形状的细心选择，液流的花样和由此产生的试剂的浓度都可以被控制。
显然，除了上述那些液体透不过屏障的装置外，还可能有许多其它的结构，可以根据要求选择一些适于改变潜伏期和影响试剂流动方式的特殊设计，也可以使用复合液体透不过屏障。
这个液体透不过屏障可以作为制造过程中的一个阶段，用原材料切除或省略法，例如，用冲压法来制成。一种介质，如峰蜡，可以被施用到测试带上，以使它在适当的地方透液体。这种屏障可以通过物理的或化学的方法，例如用激光蚀刻技术在试验带上蚀刻出来。
附图中所说明的和在上面描述的那些实施例，只是以范例的方式给出。应被理解的是这些绝不是对本发明范围的限制，本发明的目标应认为是包括那些符合所附权利要求的精神和范围内的所有方案。
权利要求
1.一种在化验过程中使用的分析装置至少包括一条由多孔材料做成的液流通道，它是从通道的一端，中途经过一个固定的试剂部位通到分析部位，通道里要有一条流径，它是用来输送液体的，液体是从通道一端开始，通过试剂注入部位，其中，在试剂部位附近要提供一个永久性液体透不过的屏障，以便阻截该流径。
2.根据权利要求1所述的分析装置，其中流体透不过屏障是通过利用一种介质来使多孔原材料在被选择的区域不透液体。
3.根据权利要求1的分析装置，其中，液体透不过屏障可通过使所选择区域内不存在带孔材料的方法来形成。
4.根据前面的权利要求的分析装置，其中液体透不过屏障是位于试剂部位的上游侧。
5.根据权利要求1至3的分析装置，其中液体透不过屏障位于试剂注入部位的下游侧。
6.根据前面各项权利要求的分析装置，其中液体透不过屏障是条状的，并沿横向安装在流径上。
7.按照权利要求1至6当中的任一项所述的分析装置，其中液体不可透过的屏障实质上是V字形。
8.按照权利要求1所述的分析装置，其中V形液体不可透过屏障的臂在试剂部位两侧向下游方向延伸。
9.根据权利要求1至6所述的分析装置，其中流体透不过屏障在下游侧带有两个V形凹进区。
10.根据权利要求9所述的分析装置，其中不同的试剂可分装在不同的V形凹进中。
11.根据权利要求1至5所述的分析装置，其中液体透不过的屏障包括两侧边，这两侧边汇聚在它的下游端的一点。
12.根据前面各权利要求所述的分析装置，其中液流通道的特征在于在试剂部位的区域内通道的宽度是变化的。
13.根据权利要求12所述的分析装置，这个宽度变化即是通道中变窄的部分。
14.试剂输送到在多孔液流通道内的分析部分的控制方法，毛细液流能流过此通道，凭借这种方法，产生一个相对不流动区，当由于所谓的毛细流动把试剂夹带输送到分析部位时，就使得试剂的分布延长。
15.按权利要求14所述的方法，相对不流动区是由永久性液体不可透屏障产生的。
16.根据权利要求14或15所述的方法，相对不流动区的形状是由在液流通道中的流动特性的选择来控制的。
17.根据权利要求16所述的方法，所选择的液流的特性是由改变液流通道的宽度来决定。
全文摘要
在化验过程中使用的分析装置(1)至少包括一个由多孔原材料做成的液流通道，通道从一端开始通到分析部位(2)，中间经过一个固定的试剂部位(3)。一个液体透不过屏障(6)被设置在液体流径中的试剂注入部位(3)的附近，以便减慢试剂输送到分析部位(2)的速度，速度的快慢是通过产生一个相对不流动区(10)来实现的。这个相对不流动区具有延长液流中试剂的分布的效果。
文档编号B01L3/00GK1118998SQ94191369
公开日1996年3月20日 申请日期1994年2月23日 优先权日1993年3月4日
发明者R·A·邦斯 申请人:英国技术集团有限公司