專利名稱：檢測裝置和方法
檢測裝置和方法政府權(quán)利根據(jù)美國國防部批準的合同No. DAAD-13-03-C-0047 (計劃No. 2640)的條款，美國 政府可享有本發(fā)明的某些權(quán)利。相關(guān)專利申請的交叉引用本專利申請要求2007年11月20日提交的美國臨時專利申請No. 60/989，291的 優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。
背景技術(shù)：
對常用抗生素具有耐藥性的細菌的出現(xiàn)是影響對感染者的治療的一個日益嚴重 的問題。因此，在早期確定此類細菌的存在并以較快的方式對此類細菌進行更好地控制就 變得越來越重要。這也適用于多種其他微生物。一種引起廣泛關(guān)注的此類微生物是金黃色葡萄球菌(“S. aureus")。這是一種病 原體，其可引起廣譜感染，包括表面損傷，例如小面積的皮膚膿腫和傷口感染；系統(tǒng)性的 及危及生命的病情例如心內(nèi)膜炎、肺炎以及敗血??；以及毒素癥，例如食物中毒和中毒性休 克綜合征。除了幾種選擇抗生素外，一些菌株(如，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌)幾乎對所 有抗生素均具有耐藥性。用于檢測微生物，特別是耐抗生素的細菌的現(xiàn)有技術(shù)通常是耗時的，并通常涉及 培養(yǎng)純態(tài)的細菌。一種用于鑒別與急性感染相關(guān)的病原性葡萄球菌，即，人類和動物金黃色 葡萄球菌以及動物中間葡萄球菌和豬葡萄球菌的此類技術(shù)是基于微生物凝結(jié)血漿的能力。 描述了至少兩種不同的凝固酶試驗游離凝固酶的試管試驗以及“細胞結(jié)合性凝固酶”或凝 聚因子的載玻片試驗。試管凝固酶試驗通常涉及將腦心浸液肉湯中的過夜培養(yǎng)物與再造血 漿混合，將混合物培養(yǎng)4小時并通過緩慢傾斜試管來觀察凝塊形成。由于少量的菌株可能 需要超過4小時才能形成凝塊，所以試驗過夜培養(yǎng)已被推薦用于金黃色葡萄球菌。載玻片 凝固酶試驗通常更快和更經(jīng)濟；但是，10%至15%的金黃色葡萄球菌菌株可能會產(chǎn)生陰性 結(jié)果，這需要通過試管試驗來重新檢查隔離菌群。盡管檢測金黃色葡萄球菌以及其他微生物的方法已在現(xiàn)有技術(shù)中有所描述，但是 改進的檢測方法和裝置將具有優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本專利申請公開了在試驗樣品中，以及任選地在樣品制備中，用于檢測被分析物 的檢測裝置的實施例。在圖示實施例中，檢測裝置在流動通路中(在第一流動通路部分和 第二流動通路部分之間)包括傳感器組件。在所述的實施例中，傳感器組件包括聚合組合 物中的受體。受體被構(gòu)造為與試驗樣品中的被分析物結(jié)合。在結(jié)合時，傳感器組件響應(yīng)于 被分析物與受體的相互作用而發(fā)生可探測的變化。本文所述的優(yōu)選的傳感器包括比色傳感器。一類優(yōu)選的比色傳感器包括具有含聯(lián) 乙炔的聚合物以及受體的聚合組合物，其中所述受體被并入聚合組合物中以形成轉(zhuǎn)導(dǎo)物，所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物在與一種或多種探測劑和/或被分析物結(jié)合時能提供顏色變化。本文所述的裝置可以是側(cè)向流裝置、垂直流裝置、或它們的組合。在某些實施例 中，樣品流動通路包括至少兩個部分(其可以由兩個或更多個樣品通道部分限定)，所述至 少兩個部分定向于不同方向上。例如，一個部分可以與另一個部分橫切而定向。傳感器組 件優(yōu)選地位于裝置中并位于將第一流動通路部分與第二流動通路部分分離的流動通路內(nèi)。 傳感器組件可以一個或多個符號或文字的形式位于圖案化傳感器層中?？梢岳酶鞣N技術(shù)引導(dǎo)流體(如，試驗樣品)沿著流動通路(S卩，從第一流動通路 部分到第二流動通路部分)流動經(jīng)過傳感器組件。例如，可以使用壓力源，例如，注射器、真 空源、吸收墊、或毛細管壓力。在一個實施例中，提供了一種用于檢測是否存在被分析物的裝置，所述裝置包括 主體，所述主體包括流動通路、流通膜以及置于流通膜中或之上的比色傳感器組件；其中比 色傳感器包括具有含聯(lián)乙炔的聚合物以及受體的聚合組合物，其中所述受體被并入聚合組 合物中以形成轉(zhuǎn)導(dǎo)物，所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物與一種或多種探測劑和/或被分析物結(jié)合時能提供顏色變化。在這個實施例中，裝置可進一步包括設(shè)置在裝置主體內(nèi)的樣品流動通路的一個或 多個不同區(qū)段中的一種或多種用于樣品制備的試劑，其中所述一個或多個區(qū)段設(shè)置在比色 傳感器上游的樣品流動通路中。裝置可另外包括，或者作為另外一種選擇，包括設(shè)置在裝置 主體內(nèi)的樣品流動通路的一個或多個不同區(qū)段中的一種或多種用于間接檢測被分析物的 探測劑，其中所述一個或多個區(qū)段設(shè)置在比色傳感器上游的樣品流動通路中。這個裝置的流動通路可以包括形成第一和第二流路部分的第一流體通道部分和 第二流體通道部分，其中流通膜將第一和第二流體通道部分隔開。在一個實施例中，提供了一種用于檢測是否存在被分析物的裝置，所述裝置包括 主體，所述主體包括流路和形成多層結(jié)構(gòu)的多個層，所述流路由形成在第一層和第二層之 間的第一流體通道部分和第二流體通道部分所限定；以及設(shè)置在第一和第二層之間的傳感 器組件，其中所述傳感器組件將第一流體通道部分從第二流體通道部分分離。這個實施例的裝置可在第一層和第二層之間進一步包括一個或多個中間層，其中 所述中間層包括形成第一和第二流體通道部分中的至少一者的圖案化部分。優(yōu)選地，流通 膜設(shè)置在中間層中的至少一個的開口中。這個多層結(jié)構(gòu)可進一步包括位于中間層和外層之 間的吸收層或部分，以引導(dǎo)流體穿過流通膜。在一個優(yōu)選實施例中，這個裝置的多層結(jié)構(gòu)包括第一和第二外層、間隔層以及中 間層，其中所述中間層設(shè)置在第一和第二外層之間，并且所述間隔層設(shè)置在第一外層和中 間層之間并沿著多層結(jié)構(gòu)形成第一流體通道部分。優(yōu)選地，流通膜設(shè)置在中間層的開口中。 這個多層結(jié)構(gòu)可進一步包括位于中間層和外層之間的吸收層或部分，以引導(dǎo)流體穿過流通膜。在本發(fā)明的多層裝置中，第一(外)層可包括透視部分以觀測傳感器組件。優(yōu)選地，傳感器組件設(shè)置在第一和第二層之間的流通膜中或之上。如果需要，傳感 器組件可在存在一種或多種目標被分析物和/或探測劑的情況下(即，在樣品分析期間) 沉積在此流通膜中或之上。在一個實施例中，提供了一種用于檢測是否存在被分析物的裝置，所述裝置包括
8主體，所述主體包括流路和形成多層結(jié)構(gòu)的多個層，所述流路由形成在第一層和第二層之 間的第一流體通道部分和第二流體通道部分所限定；插入在第一層和第二層之間的圖案化 層，其中所述圖案化層形成小室、第一流體通道部分和第二流體通道部分以及傳感器組件 設(shè)置在由圖案化層形成的小室中。傳感器組件可被形成或沉積在封閉在小室內(nèi)的基底上。 或者，傳感器組件可被形成或沉積在第一層或第二層中的至少一層上。如果需要，傳感器組 件設(shè)置在由圖案化層形成的小室內(nèi)的流通膜中或之上。在一個實施例中，提供了一種裝置，其包括樣品流路；包括傳感器組件的區(qū)段； 用于樣品制備的一種或多種試劑，所述一種或多種試劑設(shè)置在傳感器組件之前的樣品流路 的一個或多個不同區(qū)段中；以及任選地，設(shè)置在傳感器組件之前的樣品流路的不同區(qū)段中 的探測劑，并且其與一種或多種樣品制備試劑不同。傳感器組件、一種或多種試劑、和/或 任選的探測劑可設(shè)置在流通膜上或之中。在一個實施例中，提供了一種用于樣品制備和目標被分析物分析的裝置，所述裝 置包括樣品流路；一種或多種用于樣品制備的試劑，其設(shè)置在樣品流路的一個或多個不 同區(qū)段中；包括探測劑的區(qū)段，其設(shè)置在樣品制備試劑中的至少一種的下游的樣品流路中； 以及包括比色傳感器組件的區(qū)段，其中所述比色傳感器包括具有含聯(lián)乙炔的聚合物以及受 體的聚合組合物，其中所述受體被并入聚合組合物以形成轉(zhuǎn)導(dǎo)物，所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物在與一種或 多種探測劑和/或被分析物結(jié)合能提供顏色變化。本發(fā)明的裝置可以包括一個或多個小室，其通常設(shè)置在第一流體通道部分內(nèi)。此 類小室可以包括設(shè)置在其中的一種或多種樣品制備試劑和/或一種或多種探測劑(用于間 接分析)。另外，流路和/或限定流路的流體通道(特別是第一流路和/或通道部分)是曲 折的。這可有助于試驗樣品與樣品制備試劑和/或探測劑的混合。在一個實施例中，提供了一種方法，其包括提供被疑包含一種或多種目標被分析 物的試驗樣品；提供本文所述的裝置，其中所述裝置在與試驗樣品接觸之前包括傳感器組 件；任選地，提供適用于對所述一種或多種目標被分析物進行間接分析的一種或多種探測 劑；引導(dǎo)試驗樣品的流從第一流路部分流到傳感器組件下游的第二流路部分；將試驗樣品 暴露到傳感器組件以將一種或多種目標被分析物和/或一種或多種探測劑結(jié)合到上述傳 感器組件，如果目標被分析物存在于試驗樣品中，則會引起傳感器組件出現(xiàn)可探測的變化； 以及在與目標被分析物和/或探測劑結(jié)合時識別傳感器組件中可探測的變化。如果需要， 所述一種或多種探測劑可以設(shè)置在第一流路部分中的所述裝置中。在另一個實施例中，提供了一種制備和分析樣品中是否存在被分析物的方法，所 述方法包括提供被疑包含一種或多種目標被分析物的試驗樣品；提供本文所述的裝置， 其中所述裝置包括傳感器組件和一種或多種樣品制備試劑；引導(dǎo)試驗樣品的流從第一流路 部分流到傳感器組件下游的第二流路部分；在第一流路部分中提供能有效地使試驗樣品與 樣品制備試劑中的至少一種之間發(fā)生反應(yīng)的條件；在能有效地將被分析物和/或探測劑結(jié) 合到傳感器組件并產(chǎn)生可探測的變化的條件下，將試驗樣品暴露到傳感器組件；以及在與 目標被分析物和/或探測劑結(jié)合時識別傳感器組件中的可探測的變化。本發(fā)明的任何裝置的傳感器組件均在使用前通常被涂覆、沉積、或以其他方式形 成于裝置內(nèi)。在其中具有任選的探測劑的試驗樣品隨后可被引入裝置中，以用于與傳感器 組件相互作用?；蛘?，然而，本文所述裝置的傳感器組件可在存在一種或多種目標被分析物
9和/或探測劑時沉積在流通膜中或之上(在樣品分析期間)。例如，在一個實施例中，提供了一種檢測是否存在被分析物的方法，所述方法包 括提供一種裝置，其包括包括流路和形成多層結(jié)構(gòu)的多個層的主體，所述流路由形成在 第一層和第二層之間的第一流體通道部分和第二流體通道部分限定；以及設(shè)置在第一和第 二層之間的流通膜，其中所述流通膜將第一流體通道部分與第二流體通道部分隔開；提供 被疑包含一種或多種目標被分析物的試驗樣品；任選地，提供適用于間接分析一種或多種 目標被分析物的一種或多種探測劑；提供傳感器組件；結(jié)合試驗樣品、任選的探測劑以及 傳感器組件以形成混合物；引導(dǎo)混合物的流從第一流體通道部分穿過流通膜到達第二流體 通道部分，以收集傳感器組件以及結(jié)合的目標被分析物和/或探測劑；以及在與目標被分 析物和/或探測劑結(jié)合時識別傳感器組件中的可探測的變化。在另一個實施例中，提供了一種檢測是否存在被分析物的方法，所述方法包括提 供一種裝置，其包括具有流路和形成多層結(jié)構(gòu)的多個層的主體，所述流路由形成在第一層 和第二層之間的第一流體通道部分和第二流體通道部分限定；插入在第一層和第二層之間 的圖案化層，其中所述圖案化層形成小室、第一流體通道部分和第二流體通道部分以及流 通膜設(shè)置在由圖案化層形成的小室中；提供被疑包含一種或多種目標被分析物的試驗樣 品；任選地，提供適用于間接分析一種或多種目標被分析物的一種或多種探測劑；提供傳 感器組件；結(jié)合試驗樣品、任選的探測劑以及傳感器組件以形成混合物；引導(dǎo)混合物的流 從第一流體通道部分穿過小室內(nèi)的流通膜到達第二流體通道部分，以收集傳感器組件和結(jié) 合的目標被分析物和/或探測劑；以及在與目標被分析物和/或探測劑結(jié)合時識別傳感器 組件中的可探測的變化。^X術(shù)語“被分析物”和“抗原”可互換使用并且是指小分子、病原及非病原生物體、毒 素、膜受體及片段、揮發(fā)性有機化合物、酶和酶基質(zhì)、抗體、抗原、蛋白質(zhì)、肽、核酸及肽核酸。 在某些優(yōu)選的實施例中，它們是指所關(guān)注的微生物(即，微生物)所特有的各種分子(如，A 蛋白)或分子表位(如，A蛋白的不同結(jié)合位點)、或微生物的整個細胞。這些包括細胞壁 的組分(如，細胞壁蛋白例如A蛋白以及凝聚因子，其為在金黃色葡萄球菌中發(fā)現(xiàn)的與細胞 壁相關(guān)纖維蛋白原受體)、外部細胞組分(如，莢膜多糖和細胞壁碳水化合物)、內(nèi)部細胞組 分(如，細胞質(zhì)膜蛋白)等。術(shù)語“傳感器組件”是指在與直接分析中的目標被分析物結(jié)合或與設(shè)計用于目標 被分析物的間接分析的探測劑結(jié)合時能夠顯示出可探測變化的材料。通常，傳感器組件包 括并入聚合組合物中的受體。受體通常被設(shè)計來與目標被分析物和/或探測劑結(jié)合。當術(shù)語“包含”及其變型出現(xiàn)在具體實施方式
和權(quán)利要求中時不具有限制的意思。單詞“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”指在某些情況下，可提供某些有益效果的本發(fā)明實施 例。然而，在相同的情況或其它情況下，也可以優(yōu)選其它實施例。此外，一個或多個優(yōu)選實 施例的詳述并不意味著不可使用其它實施例，且并無意于將其它實施例排除在本發(fā)明范圍 之外。如本文所用，可互換使用“一”、“所述(該)”、“至少一種(個)”以及“一種或多種 (一個或多個)”。用語“和/或”意指所列出的元件中的一種(個)或所有或者所列出的元件的任何兩種或多種(兩個或多個)的組合。本發(fā)明的以上概述并非意圖描述本發(fā)明每個公開的實施例或每種實施方式。以下 描述更具體地舉例說明示例性實施例。在本專利申請全文的幾處，通過實例清單提供指導(dǎo)， 可以不同組合使用這些實例。在每一種情況下，被引用的清單均僅用作一個代表性的組，不 應(yīng)被理解為是排他性的清單。


將結(jié)合附圖進一步解釋本發(fā)明所公開的主題，其中在幾個視圖中用相同的附圖標 號來表示相同的結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)元件。圖1示出了在試驗小室中的溶液中的傳感器的一個實施例。圖2示出了基底上傳感器層或部分的一個實施例。圖3示出了包括圖案化傳感器層或部分的類似于圖2的傳感器組件。圖4是包括流路和傳感器組件的裝置的示意圖。圖5是包括多個流路和傳感器組件的裝置的示意圖。圖6是包括注射器或壓力源的裝置的示意圖，所述注射器或壓力源用于引導(dǎo)沿著 裝置的流路流動。圖7是包括真空源的裝置的示意圖，所述真空源用于引導(dǎo)沿著裝置的流路流動。圖8是包括多層構(gòu)造的裝置的分解圖，所述多層構(gòu)造形成包括在第一流體通道部 分和第二流體通道部分之間傳感器組件的流路。圖9是沿著裝置的流路包括多個小室的裝置的示意圖。圖10-11示意性地示出了包括流通膜(S卩，多孔膜)的側(cè)向流裝置的實施例，所述 流通膜形成在裝置的第一流路部分和第二流通通路部分之間包括傳感器組件的流路。圖12示意性地示出了在裝置的流通膜上包括傳感器組件的裝置的實施例。圖13示意性地示出了在流通膜上包括傳感器組件的裝置的實施例，所述流通膜 使形成于小瓶內(nèi)的多個流路部分分離。圖14示意性地示出了傳感器組件或圖13所示實施例的部分。圖15示意性地示出了具有多層結(jié)構(gòu)并在流通膜上包括傳感器組件的裝置的實施 例。圖16是示出圖15所示類型的裝置的多層構(gòu)造(即，多層結(jié)構(gòu))的分解圖。盡管上述各圖列出了本發(fā)明所公開主題的一個或多個實施例，正如本公開中所提 到的，還可以想到其他實施例。在所有情況下，本公開通過示例性而非限制性的方式介紹本 發(fā)明所公開的主題。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以設(shè)計出大量其他修改形式和實施 例，這些修改形式和實施例也在本公開的原理的精神和范圍內(nèi)。
具體實施例方式本文所示的實施例涉及檢測試驗樣品中的被分析物的檢測裝置和方法。在某些實 施例中，本發(fā)明還涉及制備供分析用的試驗樣品的裝置和方法。本文所述裝置的實施例包括響應(yīng)于與試驗樣品中的被分析物的反應(yīng)或結(jié)合而發(fā) 生可探測的變化(如，顏色變化)的傳感器組件。這些裝置可以用于不僅涉及檢測被分析物的存在、還優(yōu)選地涉及鑒定此類被分析物的方法，所述鑒定例如可以允許鑒定以被分析 物為特征的微生物。在某些實施例中，分析樣品包括確定被分析物的量。傳感器組件通常包括并入聚合組合物的受體。受體通常被設(shè)計成與目標被分析物 和/或設(shè)計用于間接地分析目標被分析物的探測劑結(jié)合。在結(jié)合時，聚合組合物發(fā)生轉(zhuǎn)變 或構(gòu)象而產(chǎn)生可探測的變化，以指示試驗樣品中被分析物的存在?？商綔y的變化包括顏色 變化、熒光變化、或指示被分析物的存在的其他可探測變化中的一種。其他可探測的變化包 括，例如，通過諸如電壓或電流裝置的傳感裝置(未示出)來檢測的電導(dǎo)或電阻的變化。優(yōu) 選的變化是顏色變化。特別優(yōu)選的傳感器組件是比色傳感器，所述比色傳感器包括具有含聯(lián)乙炔的聚 合物以及受體的聚合組合物，其中所述受體被并入聚合組合物以形成轉(zhuǎn)導(dǎo)物，所述轉(zhuǎn)導(dǎo) 物在與一種或多種探測劑和/或被分析物結(jié)合時能提供顏色變化，如下面進一步詳細所 述。合適的比色傳感器在2007年11月20日提交的本申請人受讓人的共同待審專利申請 No. 60/989, 298中有所描述。在圖示實例中，被分析物可以直接或間接的模式檢測，以顯示在試驗樣品中病原 體、生物體、毒素、或其他目標被分析物的存在。在檢測給定目標被分析物的分析中，傳感器 可以在溶液中起作用或涂覆到基底上，如下面進一步詳細的描述。簡而言之，在溶液中，傳感器可以用于直接或間接(競爭的)分析。在直接模式中， 被分析物可以直接結(jié)合到產(chǎn)生可探測變化(如顏色變化)的傳感器。在間接模式中，例如， 首先允許探測劑在給定培養(yǎng)期間內(nèi)與被分析物混合并相互作用。通常，在這個步驟完成后， 傳感器的溶液與被分析物_探測劑混合物結(jié)合。剩余的未結(jié)合的探測劑隨后可以結(jié)合到產(chǎn) 生可探測變化(例如顏色變化)的比色傳感器。由于未結(jié)合的探測劑的濃度將與最初存在 的被分析物的濃度成反比，所以所產(chǎn)生的可探測變化也與被分析物的濃度成反比，這就是 此模式的間接性。如果由在溶液中進行的分析引起的可探測變化是例如顏色變化，則其可 以目測觀察到，盡管為了獲得靈敏度，可使用適當?shù)纳淞飨到y(tǒng)來將比色傳感器材料集中到 固相上，從而放大顏色變化。對于涂覆在基底上的傳感器而言，類似的直接和間接分析也是可能的。在這些分 析中，通過使用合適的射流系統(tǒng)將涂覆的比色傳感器暴露到溶液相，而不是將傳感器材料 放置在溶液中。優(yōu)選的比餼傳感器聚二乙炔組件適用于本發(fā)明的裝置和方法中的優(yōu)選的比色傳感器包括聚合組合物，所述聚合組 合物具有受體和含聯(lián)乙炔的聚合物材料(聚二乙炔組件)，其中所述受體被并入聚合組合 物而形成轉(zhuǎn)導(dǎo)物，所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物能在與一種或多種探測劑和/或被分析物結(jié)合時提供顏色變 化。此類比色傳感器可以用作分子識別事件的比色檢測的基礎(chǔ)。用于比色傳感器的合適的聯(lián)乙炔化合物在溶液中自組裝以形成可以利用任何光 化輻射(諸如，例如，UV或電磁光譜可見范圍內(nèi)的電磁輻射)而聚合的有序組件。聯(lián)乙炔 化合物的聚合得到聚合反應(yīng)產(chǎn)物，依據(jù)其構(gòu)象和暴露于外界因素的情況而定，所述聚合反 應(yīng)產(chǎn)物具有小于570納米(nm)、在570nm和600nm之間、或大于600nm的可見光譜中的顏 色。通常，本文所公開的聯(lián)乙炔化合物的聚合得到包括聚二乙炔主鏈的亞穩(wěn)態(tài)藍相聚合物 網(wǎng)絡(luò)。這些亞穩(wěn)態(tài)藍相聚合物網(wǎng)絡(luò)在暴露到外界因素(例如熱、溶劑或抗衡離子變化(如果有的話)、或諸如物理應(yīng)力)時便發(fā)生從淺藍色到橘紅色的顏色變化。在暴露到物理應(yīng)力下時，本文所公開的聯(lián)乙炔化合物和其聚合反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生可見 的顏色變化的能力使得它們可以用來制備用于檢測被分析物的感測裝置。由本文所公開的 聯(lián)乙炔化合物形成的聚二乙炔組件可以在生物感測應(yīng)用中用作轉(zhuǎn)導(dǎo)物。對用于給定感測應(yīng)用的聯(lián)乙炔分子的結(jié)構(gòu)要求通常是因具體應(yīng)用而異的。諸如全 鏈長度、溶解度、極性、結(jié)晶度以及用于進一步分子改性的官能團的存在之類的特性一同決 定聯(lián)乙炔分子充當可用的感測材料的能力。例如，在對含水介質(zhì)中的被分析物進行生物檢測的情況下，聯(lián)乙炔化合物的結(jié)構(gòu) 應(yīng)當能夠在水中形成穩(wěn)定的分散液、有效地聚合為有色材料、合并用于結(jié)合到被分析物的 合適的受體化學(xué)物以及通過顏色變化而對結(jié)合相互作用進行轉(zhuǎn)換。這些能力取決于聯(lián)乙炔 化合物的結(jié)構(gòu)特征。本發(fā)明的聯(lián)乙炔化合物具有上述的能力并可以方便有效地聚合為能發(fā)生所需顏 色變化的聚二乙炔組件。另外，在仍形成穩(wěn)定、可聚合溶液的同時，聯(lián)乙炔化合物允許合并 大量額外的非聚合物材料，例如下述的受體。所公開的聯(lián)乙炔化合物可以快速高產(chǎn)的方式進行合成，包括高通量合成方法在 內(nèi)。聯(lián)乙炔化合物主鏈中官能團(例如雜原子)的存在使得可容易地確定結(jié)構(gòu)，以便符合 給定感測應(yīng)用的要求。聯(lián)乙炔化合物可以通過將聯(lián)乙炔添加到合適的溶劑(諸如水)中、 用聲波處理混合物、然后用通常在254nm波長的紫外光照射溶液而聚合為所需的包含網(wǎng)絡(luò) 的聚二乙炔主鏈。在聚合時，溶液發(fā)生到藍紫色的顏色變化?？捎糜诒景l(fā)明的聯(lián)乙炔通常包含等于8的平均碳鏈長且?guī)в兄辽僖粋€官能團例 如羧基、伯胺和叔胺基、羧基甲基酯等。合適的聯(lián)乙炔包括美國專利No. 5，491，097 (Ribi等 人)；PCT 公開 No. WO 02/00920 ；美國專利 No. 6，306, 598 以及 PCT 公開 WO 01/71317 中所 述的那些。在一個優(yōu)選實施例中，聚二乙炔組件是下式的聚合組合物 其中R1為烷基， R2 為 R3，R8，R13, R21jR24, R31 和 R33 獨立地為烷基；R4, R5，R7，R14，R16, R19, R20, R22jR25,和 R32 獨 立地為亞烷基；R6，R15，R18，和R26獨立地為亞烷基、亞烯基、或亞芳基；R9為亞烷基或-NR34-； R10, R12，R27,并且R29獨立地為亞烷基或亞烷基-亞芳基；R11和R28獨立地為炔基；R17為酯 活化基團；R23為亞芳基；R3°為亞烷基或-NR36- ；R34,并且R36獨立地為H或C1-C4烷基；ρ為 1-5 ；并且η為1至20 ；并且其中R1和R2不相同。示例性化合物在美國專利No. 6，963，007 和美國專利申請公開No. 04-0126897-Α1和No. 04-0132217-Α1中得以進一步描述。在一個
優(yōu)選實施例中，R1為 其中R7為乙烯基、三亞甲基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、七亞甲基、八亞甲基、 或九亞甲基，并且R6為乙烯基、三亞甲基、亞乙烯基、或亞苯基；并且其中R2為 其中R2tl為乙烯基、三亞甲基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、七亞甲基、八亞甲 基、或九亞甲基，并且其中R21為十一烷基、十三烷基、十五烷基、十七烷基；并且其中P為1。本發(fā)明包括本文所述的包括異構(gòu)體(諸如結(jié)構(gòu)異構(gòu)體和幾何異構(gòu)體)、鹽、溶劑化 物、多晶型物等的化合物。由式XXIII表示的聯(lián)乙炔可按方案1中所概述的方法制備，其中η通常為1至4， 并且m通常為10至14。 方案1式XXIII的化合物可以由式XXII的化合物通過與合適的氧化劑在合適的溶劑例 如DMF(舉例來說)中經(jīng)由氧化而制備。合適的氧化劑包括例如瓊斯試劑和重鉻酸吡啶鐺。 上述的反應(yīng)通常在0°C至40°C、一般在0°C至25°C的溫度下進行1小時至48小時，一般為 8小時。式XXII的化合物可以由式XXI的化合物通過與合適的?；确磻?yīng)而制備。例如， 合適的?；劝ㄈ魏翁峁┧璁a(chǎn)物諸如月桂酰氯、1-十二酰氯、1-十四酰氯、1-十六酰 氯以及1-十八酰氯的酰基氯。例如，合適的溶劑包括醚、四氫呋喃、二氯甲烷以及氯仿。上 述的反應(yīng)通常在存在三烷基胺或吡啶堿等堿的情況下，在0°C至40°C、通常在0°C至25°C的 溫度下進行1小時至24小時，一般為3小時。式XXI的化合物為市售的(如，其中η為1至4)或者可以由式XVIII的化合 物通過化合物XIX和XX而制備，如方案1中所概述以及Abrams等人在Org. Synth.，66， 127-31 (1988)禾口 Brandsma 的 Pi^parative Acetylenic Chemistry,(紐約，Elsevier 出版 公司，1971年)中所述。如本文所公開的聯(lián)乙炔化合物還可在存在合適的溶劑例如甲苯的情況下通過將 式XXII的化合物與酸酐(例如琥珀酸、戊二酸、鄰苯二甲酸的酸酐)反應(yīng)而制備。上述的 反應(yīng)在50°C至125°C、一般在100°C至125°C的溫度下通常進行1小時至24小時，一般為15 小時。包括聚二乙炔組件的傳感器可以在將其轉(zhuǎn)移到適當?shù)闹С屑霸跓o需形成的 膜的情況下通過傳統(tǒng)的LB^angmuir-Blodgett)工藝獲得?；蛘撸鄱胰步M件可以利 用己知的 LB 工藝形成在基底上，如在 A. Ulman，An Introduction to Ultrathin Organic Films，紐約，學(xué)術(shù)出版社，第101-219頁(1991)中所述。
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優(yōu)詵的比餼傳感器警體比色傳感器包括由并入溶液中的聚二乙炔組件內(nèi)的受體形成的轉(zhuǎn)導(dǎo)物。傳感器可 以通過在聚合之前或之后將受體添加到聯(lián)乙炔單體而制備。受體能夠通過包括物理混合、 共價結(jié)合以及非共價相互作用(例如，靜電相互作用、極性相互作用等)在內(nèi)的各種方式使 聚二乙炔組件功能化。在聚合時或其后，受體有效地與聚合物網(wǎng)絡(luò)合并使得受體與被分析物或探測劑的 相互作用，由于共軛烯-炔聚合物主鏈的擾動而引起可見的顏色變化。受體與聚二乙炔組件的合并提供能夠響應(yīng)于與一種或多種探測劑和/或被分析 物的相互作用或結(jié)合而變形的結(jié)構(gòu)形狀。特別可用的受體是兩親性分子的組件，通常具有 通過堆積參數(shù)來表征的桿狀分子結(jié)構(gòu)，所述堆積參數(shù)定義為v/(aQl。)(Israelachvili等 人，Q. Rev. Biophys.，13，121 (1980))，其中ν是分子的烴組分(例如，磷脂或脂肪酸的烴鏈) 的體積，％是極性首基(例如，磷脂的磷酸鹽首基或脂肪酸的羧酸首基)的有效面積，并且 Ic是所謂的臨界長度，并主要描述了在其環(huán)境溫度下分子的長度。受體的優(yōu)選的兩親性分 子是具有在1/3和1之間的堆積參數(shù)v/(atll。)值的那些兩親性分子?？捎玫氖荏w的實例包括(但不限于)，脂質(zhì)、表面膜蛋白、酶、凝集素、抗體、抗體片 段、重組蛋白質(zhì)、肽、肽片段等；合成蛋白質(zhì)；核酸、核酸蛋白；C-甙類；碳水化合物；神經(jīng)節(jié) 苷脂；以及螯合劑。在大部分實施例中，受體是磷脂。合適的磷脂包括磷酰膽堿(如，1，2_二 肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酰膽堿)；磷酸乙醇胺；以及磷脂酰乙醇胺；磷脂酰絲氨酸；以及 磷脂酰甘油，例如在 Silver 著的 The Physical Chemistry of Membranes，第一章，第 1-24 頁(1985)中所述的那些。在一個實施例中，受體物理混合并分散在聚二乙炔中以形成其中結(jié)構(gòu)本身具有對 探測劑和/或目標被分析物的結(jié)合親和力的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)包括，但不限于，脂質(zhì)體、膠束以及 薄片。在一個優(yōu)選的實施例中，結(jié)構(gòu)是脂質(zhì)體。盡管不想被理論束縛，但是據(jù)信磷脂模仿細 胞膜，而聚二乙炔組件允許脂質(zhì)體發(fā)生的物理-化學(xué)變化轉(zhuǎn)化為可見的顏色變化。所制備 的脂質(zhì)體具有界定分明的形態(tài)、大小分布以及其他物理特征，諸如界定分明的表面電勢。在脂質(zhì)體中受體與聯(lián)乙炔化合物的比例可以基于材料的選擇以及所需的比色響 應(yīng)而變化。在大部分實施例中，磷脂與聯(lián)乙炔化合物的比例將為至少25 75，并且更優(yōu)選 地至少40 60。在一個優(yōu)選的實施例中，脂質(zhì)體由聯(lián)乙炔化合物組成以6 4比例混 合的 HO(0)C(CH2)2C(0)0(CH2)4C = C-C = C(CH2)40(0)C(CH2) 12CH3[琥珀酸單 _(12-十四酰 氧-十二 -5，7- 二炔基)酯]，和兩性離子磷脂1，2- 二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酰膽堿 [DMPC]。脂質(zhì)體可以通過對懸浮在被稱為制備緩沖液的緩沖溶液中的材料混合物進 行探測劑聲處理來制備。例如，制備緩沖液可以是低離子強度的(5mM)N-2-羥乙基哌 嗪-N' -2-乙基磺酸[HEPES]緩沖液(pH = 7. 2)。另一種可用的制備緩沖液是低離子強 度的(2mM)三羥甲基氨基甲烷[TRIS]緩沖液(pH = 8. 5)。優(yōu)選的比餼傳感器探測劑本發(fā)明的比色傳感器優(yōu)選被設(shè)計成利用一種或多種探測劑可以與包含受體(例 如磷脂)和聚合聯(lián)乙炔二者的脂質(zhì)體相互作用的方式。脂質(zhì)體可被認為是生物膜的模型， 并且其與探測劑(例如蛋白質(zhì))的相互作用可如Oellerich等人在J. Phys. Chem B，108，3871-3878(2004)；以及 Zuckermann 等人在 Biophysi. J.，81，2458-2472 (2001)中所述。按脂質(zhì)(分配在脂質(zhì)體相中)與蛋白質(zhì)濃度比來描述蛋白質(zhì)與脂質(zhì)體的相互作用 是很方便的。在高脂質(zhì)與蛋白質(zhì)濃度比下，蛋白質(zhì)將主要通過靜電相互作用而吸附到脂質(zhì) 體的表面。隨著蛋白質(zhì)濃度增加，以及脂質(zhì)與蛋白質(zhì)濃度比降低，蛋白質(zhì)繼續(xù)靜電吸附到脂 質(zhì)體的表面直到其完全飽和或包圍脂質(zhì)體。隨著此過程進行，脂質(zhì)體和蛋白質(zhì)都會發(fā)生形 態(tài)和構(gòu)象變化，直到覆蓋脂質(zhì)體表面的蛋白質(zhì)的疏水區(qū)段可以開始與脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)的疏水內(nèi) 部相互作用。這時，蛋白質(zhì)可以變得疏水結(jié)合并滲透脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)，從而在脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生 顯著的形態(tài)變化，脂質(zhì)體的大小和滲透性發(fā)生了很大的變化。最后，吸附的蛋白質(zhì)的層可以 通過脂質(zhì)體的絮凝作用造成懸浮穩(wěn)定性的損失，并最終造成脂質(zhì)相的沉積。這些靜電相互作用的存在不僅高度依賴于存在的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的類型，還依賴于 它們所處的環(huán)境。盡管不期望被理論束縛，但據(jù)信給定緩沖液組合物的離子強度將有助于 建立脂質(zhì)體和帶電蛋白質(zhì)的表面電勢，并因此大大增強其通過靜電相互作用的能力。例如，在中性pH(如，HEPES、TRIS)下的低離子強度(2_5mM)的緩沖液組合物中，帶 電探測劑可以靜電吸附到聚二乙炔脂質(zhì)體。盡管初始吸附其本身不會觸發(fā)脂質(zhì)體大小和形 態(tài)的顯著改變，并因此僅觸發(fā)最初較小或可忽略的比色響應(yīng)，但是如果存在過量于脂質(zhì)的 探測劑，則有可能探測劑將最后變得疏水結(jié)合到脂質(zhì)體并滲透其內(nèi)部膜結(jié)構(gòu)。這時，人們會 期望通過將探測劑并入脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)內(nèi)而賦予的較大的機械應(yīng)力會顯著改變聚二乙炔構(gòu)象， 從而引起伴隨的易于觀察的比色響應(yīng)?；蛘?，如果探測劑在中性pH下帶負電，則其與聚二乙炔脂質(zhì)體靜電相互作用的能 力就被嚴重地削弱，并且由于探測劑和含受體的聚二乙炔脂質(zhì)體之間的疏水相互作用而產(chǎn) 生比色響應(yīng)的能力可能會降低。在這種情況下，使用中性PH(如，磷酸鹽緩沖液PBS、咪唑緩 沖液)的高離子強度緩沖液(大于100毫克分子(mM))將提供一種降低脂質(zhì)體表面電勢的 方法(通過屏蔽脂質(zhì)體的表面電荷)，從而有助于非帶電探測劑與脂質(zhì)體的直接疏水相互 作用，并引起蛋白質(zhì)并入脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)內(nèi)。因此，在這種情況下，緩沖液組合物幫助實現(xiàn)其 他情況下可能不會發(fā)生的顯著的比色響應(yīng)。由于對脂質(zhì)體表面電勢的影響，盡管緩沖液組 合物的較高離子強度可以在不存在探測劑的情況下引起顯著的比色響應(yīng)，但是我們已經(jīng)確 定當探測劑存在時，比色響應(yīng)由于蛋白質(zhì)_脂質(zhì)體疏水相互作用而顯著增強。這種結(jié)果具 有非常實用的意義在給定檢測極限下的檢測時間可以顯著縮短，或反之，對于固定的分析 時間，檢測的極限可以顯著降低?；谶@種現(xiàn)象，可根據(jù)探測劑尤其是與給定的目標被分析物和聚二乙炔脂質(zhì)體二 者相互作用而觸發(fā)比色響應(yīng)的能力來選擇探測劑。含聚二乙炔的脂質(zhì)體的比色響應(yīng)在直接 分析的情況下與探測劑或探測劑_被分析物復(fù)合物的濃度成正比。用于特定應(yīng)用探測劑的選擇將部分取決于探測劑的大小、形狀、電荷、疏水性及對 分子的親和力。根據(jù)環(huán)境的PH，探測劑可以帶正電、帶負電、或為兩性離子。在探測劑的pH 低于等電點處探測劑帶正電，并且高于這個點處探測劑帶負電。如本文所用，術(shù)語“等電點” 是指其中探測劑具有零的凈電荷的PH處。為了設(shè)計使用聚二乙炔/磷脂體系的生化分析，知道受體(或探測劑)的等電點 將會影響緩沖液組合的選擇。具有較低等電點的探測劑可能需要更高粒子強度緩沖液來獲 得脂質(zhì)體形態(tài)的變化。較高的等電點可以用于低離子強度緩沖液如HEPES緩沖液以產(chǎn)生顏色變化。探測劑可以是任何具有對目標被分析物和受體有親和力的分子。用于本發(fā)明的可 能的探測劑包括膜破壞肽(membrane disrupting ρ印tides)，例如丙甲菌素、爪蟾抗菌肽、 短桿菌肽、多粘菌素B硫酸酯以及蜂毒肽；纖維蛋白原；抗生蛋白鏈菌素；抗體；凝集素；以 及它們的組合。參見，如，美國專利申請公開No. 2004/132217。多粘菌素例如多粘菌素B硫 酸酯對檢測革蘭氏陽性菌特別有用?？贵w和抗體片段還可以用作探測劑。這包括能夠與某些蛋白質(zhì)選擇性地發(fā)生反應(yīng) 的抗體分子的蛋白水解分裂或重組制備部分的區(qū)段。此類蛋白水解和/或重組片段的非限 制性實例包括F(ab' )、F(ab)2、Fv以及包含通過肽鍵連接的VL和/或VH域的單鏈抗體 (scFv)。單鏈抗體可以共價或非共價地連接以形成具有兩個或多個結(jié)合位點的抗體。單鏈 抗體可以共價或非共價地連接以形成具有兩個或多個結(jié)合位點的抗體?？贵w可以用任何本 領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的可探測部分來標記。在一些方面，人們希望測量的結(jié)合到被分析物 的抗體(第一抗體)未被標記，而是通過結(jié)合被標記的第二抗體或其它特異結(jié)合到第一抗 體的試劑而間接地被檢測。檢測方法在本發(fā)明的方法中，試驗樣品通常從或用樣品收集裝置收集或獲得。在某些實施 例中，材料的樣品通常利用緩沖溶液(諸如舉例來說水、生理鹽水、PH緩沖溶液、或任何其 他從樣品采集裝置洗提被分析物或樣品的溶液或溶液的組合)從樣品收集裝置洗提(或 “釋放”或“洗滌”)?？梢耘c本發(fā)明的裝置和方法一起使用的目標樣品的實例(如，尿液、傷口滲出 物)、目標和目標目標被分析物(如，目標微生物特別是細菌所特有的一種或多種被分析 物)、樣品收集步驟、樣品制備步驟、樣品制備試劑等在2007年11月20日提交的本申請人 受讓人的共同待審專利申請No. 60/989，298中有所描述。根據(jù)本發(fā)明的用于分析一種或多種被分析物的方法包括直接和間接方法。優(yōu)選的 方法涉及間接檢測。在一個實施例中，上述提及的比色傳感器的使用提供直接吸收測量或允許用肉眼 目測來檢測比色傳感器中的顏色變化。在一些情況下，探測劑可以與可與傳感器直接相互 作用的被分析物形成復(fù)合物，從而得到其中比色響應(yīng)與被分析物的濃度成正比的直接分 析。在一個可供選擇的實施例中，本發(fā)明提供了 一種用于通過選擇具有親和力的探測 劑來與并入聚二乙炔組件的受體和被分析物二者結(jié)合而間接檢測被分析物的方法。所選的 探測劑將展示與被分析物的競爭親和力。當目標被分析物存在時，探測劑將結(jié)合到被分析 物而非在聚二乙炔主鏈上的受體，從而引起與被分析物濃度成反比的顏色變化。如果被分 析物不存在，探測劑將結(jié)合到合并在聚二乙炔主鏈上的受體。探測劑可以在被分析物接觸 傳感器后接觸傳感器，或者可以在混合物接觸傳感器之前與被分析物混合。在間接檢測分析的一個實施例中，探測劑和目標被分析物被允許在緩沖溶液中相 互作用，緩沖液隨后放置成與傳感器接觸。游離在緩沖液中的探測劑的濃度取決于存在的 目標被分析物的量被分析物濃度越高，探測劑的剩余濃度越低。由于傳感器的比色響應(yīng)與 可用的游離探測劑的量成比例，所以比色響應(yīng)與被分析物濃度成反比。
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在間接分析的一個特別優(yōu)選的實施例中，傳感器組件包括被構(gòu)造為與多粘菌素B 硫酸酯探測劑或其他試劑結(jié)合以檢測革蘭氏陰性或革蘭氏陽性菌的聚二乙炔脂質(zhì)體。多粘 菌素B硫酸酯探測劑在適度攪拌下與試驗樣品混合以結(jié)合到細菌。聚二乙炔脂質(zhì)體被用來 檢測未結(jié)合的多粘菌素以間接檢測試驗樣品的細菌量。在未結(jié)合的多粘菌素與聚二乙炔脂 質(zhì)體結(jié)合時，聚二乙炔傳感器組件發(fā)生顏色變化，其中所述顏色變化與試驗樣品中細菌的 濃度成反比。檢測分析通常還包括用于調(diào)節(jié)被分析物與轉(zhuǎn)導(dǎo)物之間的相互作用的緩沖液組合 物。緩沖液組合物提供能夠在存在其他組分的情況下抵抗PH變化的體系，其由其中質(zhì)子受 體與質(zhì)子供體的比例接近1的共軛酸-堿對組成。另外，本發(fā)明的緩沖液組合物調(diào)節(jié)被分 析物和比色傳感器的組分之間的物理或化學(xué)相互作用。例如，緩沖液組合物的適當選擇可 以在抑制其他可能存在于樣品中的潛在干擾蛋白質(zhì)的相互作用的同時有利于蛋白質(zhì)探測 劑與聯(lián)乙炔脂質(zhì)體的相互作用?？赡芴貏e可用的緩沖液組合物包括HEPES緩沖液、咪唑緩 沖液以及PBS緩沖液。合適的緩沖液組合物在2007年11月20日提交的本申請人受讓人 的共同待審專利申請No. 60/989，298中有所描述。在一個實施例中，本發(fā)明的方法包括在緩沖液組合物中提供具有被分析物的試驗 樣品；在緩沖液組合物中提供探測劑；結(jié)合實驗樣品和探測劑，其中探測劑顯示出對被分 析物比對受體更大的結(jié)合親和力；以及用生物傳感器檢測變化。在一些分析中，探測劑可以通過碎片化或以其他方式溶解目標被分析物而在原位 生成。探測劑還可以被視為對可用于與傳感器直接相互作用的生物體特異的蛋白質(zhì)、蛋白 質(zhì)片段或其他在外部存在于生物體細胞壁上的被分析物。例如，可以操作探測劑和被分析 物之間的相互作用來排除與脂質(zhì)體的相互作用?；蛘?，探測劑可以與被分析物相互作用以 形成復(fù)合物，所得的復(fù)合物與脂質(zhì)體相互作用。探測劑可以與溶液中的傳感器接觸或涂覆 在基底上。通過使用間接的檢測方法，基于所使用探測劑的濃度，可得到能提供低檢測水平 的高靈敏度。對于這種檢測策略而言，探測劑濃度可以選擇成與所需的檢測濃度水平相對 應(yīng)。利用探測劑的間接檢測的方法允許在給定應(yīng)用中為所需的靈敏度根據(jù)探測劑的類型和 濃度設(shè)計體系。這使得轉(zhuǎn)導(dǎo)物對多種目標被分析物是通用的。例如，單個轉(zhuǎn)導(dǎo)物(聚二乙 炔/受體組合物)可用來通過根據(jù)探測劑對被分析物的親和力改變與轉(zhuǎn)導(dǎo)物接觸的探測劑 來檢測多種被分析物。在某些實施例中，比色傳感器可以提供于簡單小瓶體系中的溶液或懸浮液中，其 中被分析物可以直接添加到包含具有對目標被分析物特異的轉(zhuǎn)導(dǎo)物的溶液的小瓶?；蛘?， 系統(tǒng)可以在套件中包括多個小瓶，各小瓶包含包括具有對不同被分析物特異的合并受體的 聚二乙炔組件的轉(zhuǎn)導(dǎo)物。對于那些其中被分析物不能直接添加到聚二乙炔轉(zhuǎn)導(dǎo)物的應(yīng)用而言，可以使用二 體小瓶體系。小瓶的一個隔間可包含用于被分析物的樣品制備的試劑，其與包含由聚二乙 炔組件形成的轉(zhuǎn)導(dǎo)物的第二隔間物理分離。一旦樣品制備完成，分離隔間的物理屏障就會 被移除以允許被分析物與用于檢測的轉(zhuǎn)導(dǎo)物混合?；蛘撸准€可以包含用于試劑儲存并在接觸涂覆在二維基底上的比色傳感器之 前混合被分析物的小瓶。在一個實施例中，套件包括用于試劑儲存和被分析物制備的小瓶，將包含本發(fā)明轉(zhuǎn)導(dǎo)物的頂蓋系統(tǒng)(cap system)涂覆在基底上。傳感器的溶液或懸浮液隨后可以通過點涂并允許液體載體(如，水)蒸發(fā)而涂覆 在固體基底上。合適的基底可以包括高度平整的基底，例如蒸鍍金原子級平整硅(111)晶 片、原子級平整硅(111)晶片、或浮法玻璃，其為裸的并用自組裝單層膜(SAM)修飾以按系 統(tǒng)的方式改變其表面能；或者具有高度紋理表面特征的基底，其包括紙基底、聚合物油墨涂 層、結(jié)構(gòu)化聚合物膜、多孔膜以及膜材料?；蛘?，傳感器的溶液或懸浮液可以通過合適孔徑的膜擠出，從而困陷聚二乙炔組 件并得到涂層膜，隨后使涂層膜干燥。合適的膜一般是包括像聚碳酸脂、尼龍、PTFE、聚乙烯 等之類的材料的具有200nm或更小孔徑的那些。這些基底可以用聯(lián)乙炔組件的聚合懸浮液涂覆，或者懸浮液可以未聚合的形式涂 覆，并隨后以涂層狀態(tài)聚合。傳感器的涂層重量通常會影響傳感器的靈敏度。理想的是，涂 層重量應(yīng)當設(shè)計成與被分析物結(jié)合并在合理的時間段內(nèi)發(fā)生可探測的變化。涂層重量還應(yīng) 當優(yōu)選在整個基底上是均勻的，以均勻地將試驗樣品暴露到諸如傳感器組件。聚二乙炔指示劑的比色響應(yīng)通過測量色調(diào)角(h° )來表征。h°的值范圍從0°到 360°，其基本上測量了給定顏色的RGB (紅色、綠色、藍色)的值。純紅色對應(yīng)0°的h°值， 純綠色對應(yīng)120°的h°值，并且純藍色對應(yīng)240°的h°值。色環(huán)是連續(xù)的，因為從360°到 0°沒有不連續(xù)(兩值都對應(yīng)純紅色)。平均而言，優(yōu)選的聚二乙炔指示劑的動態(tài)范圍涵蓋 了從約260° (藍相)到約360° (紅相)的色調(diào)角區(qū)間。h°值通過利用市售的分光光度 計(Avantes AvaSpec-2048-SPU2_SD256 可得自伊利諾斯州芝加哥市的 Wilkens-anderson 公司)來直接測量顏色而確定?？梢允褂酶鞣N形式的比色傳感器，包括，例如，帶形或標簽形。參見，如，美國專利 申請公開 No. 2004/132217。在某些實施例中，本發(fā)明的比色傳感器可以與其他已知的診斷方法配對使用，以 提供對細菌所特有的被分析物或其他目標被分析物的存在的多方面確定。裝置設(shè)計比色傳感器可以在溶液中起作用或者涂覆在基底上。優(yōu)選地，在本文所示的裝置 中，傳感器可以包括在裝置內(nèi)。例如，傳感器組件可以設(shè)置在樣品流路中的膜上。作為另外 一種選擇或除此之外，檢測中(如，探測劑)使用的各種樣品制備試劑或其他試劑，正如在 2007年11月20日提交的本申請人受讓人的共同待審專利申請No. 60/989，298中所述，可 以設(shè)置在本文所述的裝置中。在本發(fā)明的一個實施例中，如本文所討論的各種試劑可以干燥形式、固體或半固 體形式設(shè)置。此類試劑可以利用各種技術(shù)例如真空干燥、和設(shè)備，諸如對流烘箱以及低壓凍 干法進行干燥。對于干燥試劑而言，可以使用干燥稀釋液。示例性干燥稀釋液可以包括例 如緩沖液(如，磷酸鹽緩沖液)、對共軛特異的二糖(如，海藻糖、蔗糖)和多糖(如，甘油) 以及防腐劑(如，疊氮化鈉)。其中具有試劑(特別是，其中具有固體或半固體形式的干燥試劑)的裝置的使用 可以提供更高的效率、較少的樣品污染、較少的樣品轉(zhuǎn)移損失、更好的穩(wěn)定性以及更長的儲 存壽命。例如，在裝置的一部分中，表面可以用包含多粘菌素的溶液涂覆并任選地干燥，在裝置的下游部分中，表面可以用比色傳感器涂覆并任選地干燥。隨著試驗樣品沿著其流路 流過裝置，其將首先與探測劑接觸形成試驗樣品和探測劑的混合物，并且此混合物隨后將 進一步沿著其流路流動以接觸比色傳感器。這樣，探測劑在接觸比色傳感器之前與包含被 分析物的試驗樣品相互作用。下面討論的示例性實施例包括設(shè)置樣品流路中的裝置中的傳感器(即，傳感器組 件)。作為另外一種選擇或除此之外，用于檢測的其他試劑(如，探測劑)和/或用于樣品 制備的試劑(如，溶解試劑)可以設(shè)置在樣品流路中的裝置中。此類試劑可以是固體或半 固體形式的。圖1-圖7、圖10、和圖12是用于更好地理解射流裝置的流路中的傳感器組件的一 般概念的概括一般化結(jié)構(gòu)在溶液中(圖1)；固體形式(圖2)；設(shè)計的形式(圖3)；在產(chǎn)生 一個或多個流路的一個或多個流體通道中(圖4-5)；顯示有任選的流量發(fā)生器(如，注射 器/壓力/真空源)(圖6-7)；側(cè)流形式(圖10)或在重力給料系統(tǒng)中(圖12)。盡管其他 傳感器也可適用于在本文所述的裝置，但此類實施例僅就比色傳感器方面進行討論。圖8_9、11及圖13-16是更詳細的結(jié)構(gòu)，用于更好地理解實際裝置、其制備方式以 及其將怎樣用于本文所述的方法中。概括地講，如圖1所示，傳感器(即，傳感器組件)100在傳感器小室122中的溶液 120中。如圖所示，小室122可以設(shè)置在第一流路部分124和第二流路部分126之間的流路 中。被疑包含目標被分析物的試驗樣品流入小室122以與溶液120混合。例如，在直接分 析中，一經(jīng)混合，目標被分析物(如果存在于試驗樣品)便與傳感器組件100的受體結(jié)合以 產(chǎn)生可探測的變化。由在溶液中進行的分析引起的顏色變化可以目測觀察?；蛘撸绻枰叩撵` 敏度，合適的射流系統(tǒng)可以用來將比色傳感器材料集中到固相上，從而放大顏色變化。圖2示出了一個示例性實施例，其中傳感器組件100由基底132(諸如薄膜、多孔 膜(即，流通膜)、或其他基底)上的傳感器層或部分130構(gòu)成。在一個實例中，傳感器層或 部分130優(yōu)選地包括沉積在薄膜或其他基底上的聚二乙炔脂質(zhì)體。在圖3所示的實施例中，傳感器層或部分130以特定的圖案沉積在基底132上以 形成一種或多種符號或字母數(shù)字文字134。例如，在圖示實施例中，傳感器層或部分130以 “ + ”符號134的圖案形成以指示陽性試驗結(jié)果。在與被分析物或探測劑結(jié)合時，“ + ”符號 134相對于背景部分136變得可見以指示陽性試驗結(jié)果。符號或文字134的圖案通過已知 的掩膜技術(shù)形成以產(chǎn)生所需圖案的沉積傳感器層或部分以及沒有傳感器層或部分130時 的背景部分136。盡管圖3示出了 “ + ”符號，但是本申請不限于任何特定的符號或文字。本文所述的裝置使用如前所述的傳感器組件100以利用例如直接分析或間接分 析來檢測試驗樣品中目標被分析物的存在。對于間接分析，除了設(shè)置在本文所述裝置中的 傳感器組件以外，一種或多種探測劑可以設(shè)置在傳感器組件上游的裝置內(nèi)。圖4示意性地示出了一個實施例，其中本專利申請的檢測裝置200包括裝置200 的主體201上的傳感器組件100。在所示裝置200中，傳感器組件100設(shè)置在裝置200的流 路中(第一流路部分202和第二流路部分204之間)。在使用期間，試驗樣品沿著第一流路 部分202經(jīng)過傳感器組件100，然后沿著第二流路部分204流動。隨著試驗樣品流經(jīng)傳感器 組件100，被分析物或探測劑與包含在傳感器組件100內(nèi)的受體結(jié)合以產(chǎn)生可探測的變化。如圖所示，樣品在入口 206注入流路并在出口 208處從第二流路部分204收集或排出。盡管未示出，但探測劑可以設(shè)置在傳感器組件上游的裝置內(nèi)的樣品流路中(即， 在第一流路部分202中)。另外，一種或多種樣品制備試劑可以設(shè)置在傳感器組件上游的裝 置內(nèi)的樣品流路(即，在第一流路部分202中)。樣品流路部分，特別是上游或第一流路部 分202可以是彎曲的，從而有利于樣品與所用的任何樣品制備試劑混合(不管其是否設(shè)置 在裝置中)。如圖4所示，用于試驗樣品的流路同時包括在傳感器組件100上游和下游的流路 部分以引導(dǎo)經(jīng)過傳感器組件100的流動，用于試驗樣品中被分析物與傳感器組件100的接 觸以產(chǎn)生可探測的變化。下游部分通常是廢流。被分析物、任何樣品制備試劑(如果設(shè)置 在裝置中)、探測劑(如果用于并設(shè)置在裝置中)以及傳感器組件100之間的反應(yīng)時間和相 互作用基于樣品經(jīng)過傳感器組件100的速率和其他本文所討論的變量而控制。圖5示意性地示出了圖4所示的裝置，其在同一裝置200-1上包括多個傳感器組 件100-1、100-2以利用單個裝置檢測相同或不同的被分析物。例如，在直接分析中，包含在 傳感器組件100-1和100-2內(nèi)的受體可以與試驗樣品中的不同被分析物結(jié)合以在試驗樣品 中檢測(不同的特征生物體或物質(zhì))不同被分析物的存在，或者可以結(jié)合到相同被分析物。 如圖5所示，傳感器100-1、100-2還分別插入在第一流路部分202-1、202-2和第二流路部 分204-1、204-2之間的流路中。試驗樣品經(jīng)過入口 206引進第一流路部分202_1、202_2，并 在出口 208從第二流路部分204-1、204-2排出。盡管圖5示出了單個入口 206和出口 208， 但是如果需要多個流路，則可以使用多個入口和出口。圖6至圖7示出了檢測裝置240的實施例，其中流路由流體通道形成，所述流路延 伸通過裝置的主體241。如圖所示，流路包括第一流體通道部分242和第二流體通道部分 244。如圖所示，第一流體通道部分242在小室246的上游，并且第二流體通道部分244在 小室246的下游。傳感器組件100設(shè)置在第一流體通道部分242和第二流體通道部分244 之間的流路中的小室246中。試驗樣品被注入第一流體通道部分242，從第一流體通道部分 242通過小室246經(jīng)過小室246中的傳感器組件100流到第二流體通道部分244。經(jīng)過傳 感器組件100的試驗樣品流體允許被分析物與傳感器組件中的受體結(jié)合以響應(yīng)于被分析 物或探測劑的存在而產(chǎn)生可探測的變化，如前面所述。在圖示裝置中，傳感器組件100的靈敏度受各種因素影響，所述因素包括例如，涂 層重量、試驗樣品的流速、被分析物或探測劑的濃度、被分析物或探測劑的結(jié)合速率、流路 或通道的橫截面面積以及傳感器組件100上或沿著流路或通道的壓降。探測劑或被分析物 結(jié)合到脂質(zhì)體與探測劑或被分析物的結(jié)合速率k和探測劑或被分析物和受體的濃度或劑 量成比例。試劑探測劑或樣品的濃度或劑量與下式成比例劑量α其中D是擴散系數(shù)；1是長度；以及F是流速；其中MW是間接分析中探測劑或直接分析中被分析物的分子量。壓降可以通過哈根-泊肅葉(Hagen-Poiseuille)方程大致估計。優(yōu)選地，最顯著 的壓降應(yīng)當穿過傳感器組件以增強結(jié)合。
可用的流速范圍從2. 5微升每分鐘(μ L/min)至1000 μ L/min，最優(yōu)選的流速是在 25 μ L/min 至 250 μ L/min 的范圍內(nèi)。在圖示實施例的每一個中，試驗樣品暴露到傳感器組件100的時間或期間基于試 驗樣品穿過傳感器組件100的流速而限制。一旦流體流經(jīng)傳感器組件100，其就不再暴露到 傳感器層或部分，從而限制試驗樣品暴露到傳感器組件100以提供在試驗結(jié)束后不會顯著 變化的相對穩(wěn)定的試驗結(jié)果。本發(fā)明的實施例具有對用于間接分析的低分子量探測劑、或者對其中可能有小于 10分鐘內(nèi)5nm0les/mL的檢測限制的直接檢測的被分析物(小于IOkDA)的特定應(yīng)用，以及 對于小于IOOyL的樣品的特定應(yīng)用。為了限制非特異結(jié)合，可以使用另外的阻斷劑(例如 牛血清白蛋白、二糖(如，蔗糖、海藻糖))。通過流體通道部分的流動、或沿著流路部分的流動可以通過，例如，重力或經(jīng)過毛 細管壓力來引導(dǎo)。毛細管流動可以經(jīng)由多孔介質(zhì)或聚合物泡沫或通過毛細管道或通道而賦 予。通道的大小和面積可設(shè)計用來提供所需的穿過傳感器組件的流動。或者，流動可以經(jīng)由如圖6-7所示的壓力裝置或其他壓力源而被主動地引導(dǎo)。在 圖6示意性地示出的實施例中，注射器260被用來將試驗樣品注入第一流體通道部分242。 試驗樣品在壓力下經(jīng)由注射器260注射以引導(dǎo)沿著流路通過第一流體通道部分242、小室 246以及第二流體通道部分244的流體流動。如圖6所示，裝置包括開向第二流體通道部分 244的排氣孔263以允許困陷的空氣或氣泡的逃逸。排氣孔263可以是具有滲透或半滲透 覆蓋物的與第二流體通道部分244流體連通的開口或者是沒有覆蓋物的開口?；蛘?，其他 技術(shù)或裝置包括諸如灌注技術(shù)或放氣閥可用來減少困陷的空氣氣泡或氣體。在另一個實例 中，裝置本身可以在試驗期間定向以便空氣氣泡自然地轉(zhuǎn)移。在圖7所示的另一個實施例中，流體可以經(jīng)由真空源264引導(dǎo)。在這些裝置中的某 些目標真空源包括(但不限于)，依靠機械作用來產(chǎn)生真空的那些。例如，由使用者以操作 桿或按鈕形式激活的裝有彈簧的機構(gòu)；允許使用者通過激活動作(例如移除壓敏粘合條) 來將受壓縮的彈性體囊恢復(fù)到其未壓縮的狀態(tài)。如圖所示，真空源264連接到第二流體通 道部分244以引導(dǎo)沿著流路或流體通道的流體流動。圖8示出了由多層結(jié)構(gòu)形成的檢測裝置270的分解圖。多層構(gòu)造形成在第一流體 通道部分和第二流體通道部分之間包括傳感器組件的流路。更具體地說，圖示裝置的多層 結(jié)構(gòu)包括插入在第一或底層274和第二或頂層276之間的圖案化層272。圖示地，圖案化層 272可以是沖切膜層。當層272、274、276組裝時，層272上的圖案(即，流體通道)形成小 室280、第一流體通道部分282和第二流體通道部分284。第一層或頂層276包括入口開口 290和出口開口 292，以分別提供進入第一流體通道的入口和離開第二流體通道部分284的 出口。盡管如果需要可以使用許多其他材料，包括聚乙烯、聚丙烯以及聚碳酸脂，但是在 圖示實施例中，層可以由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料制造。第一和第二層274、276組 裝或連接到圖案化層272。這可以通過優(yōu)選的粘合劑例如壓敏粘合劑，利用各種技術(shù)(如， 膠粘層、熱熔膜、熱封膜、超聲焊接)來完成。此類層如膠粘層或熱熔膜層通常會被圖示為 可能被或可能未被圖案涂布的分離的層，但是，此類層未在圖8中示出。在圖8所示的實施例中，傳感器組件100設(shè)置在小室(即，池或井)280中。在圖
23示實施例中，傳感器組件100包括沉積或涂覆在多層結(jié)構(gòu)的層274上的層或部分130?；?者，傳感器層或部分可被形成或沉積在層276上或在小室280中封閉的分離基底上。圖8所示的實施例可以用于間接或直接分析。在間接分析中，被分析物通常將首 先與小瓶中的探測劑混合，然后通過使用吸液管或注射器引入圖8的裝置中。流動可以是 被動或主動的。在被動模式中，一旦引入，樣品便在毛細管作用下流動通過裝置；而在主動 模式中，注射器可以用來將樣品推壓或拉吸通過裝置。隨著探測劑/被分析物混合物穿過 在小室280中封閉的傳感器組件100，未結(jié)合到目標被分析物的探測劑可以擴散到達傳感 器組件100并引起可見的顏色變化。通常，顏色變化首先發(fā)生在流動的前緣(因此在小室 280的上游端)并漸進地向下游移動到小室280的背面。樣品中被分析物的濃度可以通過 發(fā)生顏色變化的傳感器組件100的長度來測量，其中發(fā)生從藍色到紅色的顏色變化的總長 度與存在于樣品中的被分析物的濃度成反比。在直接分析中，傳感器組件100包括受體，以便當被分析物接觸傳感器組件100時 其結(jié)合到此受體，并觸發(fā)傳感器組件100中可見的顏色變化。在這種情況下，樣品可僅通過 使用吸液管或注射器引入圖8的裝置中。如在間接分析中，流動可以是被動或主動的。檢 測以與上述間接分析相同的方式而可見，不同之處僅在于直接分析中發(fā)生從藍色到紅色的 顏色變化的總長度與存在于樣品中的被分析物的濃度成正比。如圖所示，圖案化層272的第一流體通道部分282包括彎曲通路。彎曲通路可有 助于試驗樣品沿著流路的混合或攪拌。例如，彎曲通路可用來方便試驗樣品與樣品制備試 劑和/或探測劑的混合。此類樣品制備試劑和/或探測劑可以在其應(yīng)用到裝置之前與樣品 預(yù)混合。或者，其可以設(shè)置(如，以固體或半固體的形式)在樣品流路中(如，在第一流體 通道部分282的彎曲通路內(nèi))。小至500-μπι寬X25-μ m厚的通道可以利用圖8所示類型的多層結(jié)構(gòu)來制造。例 如，圖8所示的圖案化層272可以從50-μ m變化至150-μ m厚。層272、274、276的厚度優(yōu) 選足以限制變形以在流體通道的寬度上提供均勻的通道區(qū)域。如果需要，一個或多個的層 可以是剛性的。剛性層的一個實例是玻璃層或晶片。此類剛性層可以減少流體通道或小室 中心的翹曲的量，并從而為裝置提供所需的流動參數(shù)。圖9示出了其中樣品在單個裝置中同時混合并試驗的檢測裝置320。如圖9所示， 圖示的裝置320包括形成在裝置的主體321上的混合小室322，以在試驗之前混合試驗樣品 和探測劑或其他樣品制備試劑。在圖示實施例中，混合小室322接收來自多個入口 324-1、 324-2的試驗樣品(或洗提樣品)和探測劑或樣品制備試劑的流體。混合小室322經(jīng)由流 路的第一流體通道部分326連接到具有傳感器組件100的小室325。來自混合小室322的 混合物通過第一流體通道部分326流到小室325?；旌衔镫S后通過小室325流到第二流體 通道部分328。 隨著混合物流動通過小室325，被分析物或探測劑與傳感器組件100的受體108結(jié) 合以產(chǎn)生可探測的變化102。如圖所示，第一流體通道部分324是彎曲的，以便在與傳感器 組件100接觸之前混合樣品和探測劑或樣品制備試劑。在一個替代實施例中，裝置僅包括 一個入口以同時引進試驗樣品和樣品制備試劑或探測劑。在所示的實施例中，流體可以被 動地或經(jīng)由壓力源或裝置引導(dǎo)，如前所述?；蛘?，混合小室或其他沿著流路的小室可以由易 壓縮構(gòu)造形成，以便在施加壓力時，流體便從小室322或小室325擠壓出，以引導(dǎo)沿著所述的流路的流體流動。在一個替代實施例中，樣品制備試劑或探測劑沿著流路設(shè)置或設(shè)置在混合小室 322中。一經(jīng)接觸，樣品制備試劑便與諸如樣品相互作用以釋放被分析物。釋放的被分析物 隨后可以與探測劑結(jié)合(在間接分析中)，其隨后沿著流路移動以與傳感器組件相互作用。 在一個圖示實施例中，樣品制備試劑或探測劑可以以固體或半固體形式(如，脫水形式)設(shè) 置。試劑或探測劑隨后被水合并在檢測前與試驗樣品混合。圖9所示的實施例可以用于間接或直接分析。在間接分析中，被分析物和探測劑 將通過使用諸如吸液管或注射器而引進圖9裝置的對應(yīng)入口 324-1和324-2。流動可以是 被動或主動的，如上所述。在流動通過第一通道部分324的彎曲通路的同時，探測劑和被分 析物聚集在混合小室322中并進一步混合。隨著探測劑/被分析物混合物穿過在小室325 中封閉的傳感器組件100，未結(jié)合到目標被分析物的探測劑可以擴散到達傳感器組件100 并引起可見的顏色變化。通常，顏色變化首先發(fā)生在流動的前緣(因此在小室325的上游 端)并漸進地向下游移動到小室325的背面。樣品中被分析物的濃度可以通過發(fā)生顏色變 化的傳感器組件100的長度來測量，其中發(fā)生從藍色到紅色的顏色變化的總長度與存在于 樣品中的被分析物的濃度成反比。在直接分析中，傳感器組件100包括受體，以便當被分析物接觸傳感器組件100時 其結(jié)合到此受體，并觸發(fā)傳感器組件100中可見的顏色變化。在這種情況下，樣品可僅通過 使用吸液管或注射器而引進圖9裝置的入口中的一個324-1。樣品制備試劑對被分析物的 直接檢測可能是必需的。例如，目標被分析物可能需要溶解以便釋放可探測的蛋白質(zhì)目標。 此類溶解試劑可以被引進圖9裝置的第二入口 324-2。如在間接分析中，流動可以是被動或 主動的。在流動通過第一通道部分324的彎曲通路的同時，被分析物和樣品制備試劑聚集 在混合小室322中并進一步混合。經(jīng)由樣品的溶解而釋放的目標隨后可以與上述用于間接 分析相同的方式檢測，不同之處僅在于直接分析中發(fā)生從藍色到紅色的顏色變化的(傳感 器組件的)總長度與存在于樣品中的被分析物的濃度成正比。盡管圖9示出了沿著流路包括多個小室的裝置的一個實施例，但本申請不限于所 示的實施例，并且本申請的裝置的替代實施例可以包括任何數(shù)量的小室以實現(xiàn)不同的樣品 制備或處理步驟。盡管圖9示出了其中樣品制備試劑和/或探測劑可以沿著樣品流路設(shè)置 的小室(即，池或井)，但是可以預(yù)想到其他裝置，其中各種樣品制備試劑和/或探測劑可以 設(shè)置在沿著流體通道的區(qū)段中(例如，在形成流路的流體通道中)。圖10示出了包括傳感器組件100和如前面所述的流路的檢測裝置340的一個實 施例。在所示的實施例中，傳感器組件100插入第一流路部分342和第二流路部分344之 間的流路中。如圖所示，流路沿著膜350形成在膜350的相對端350a和350b之間。膜350 由吸收主體形成，例如由硝化纖維、尼龍、聚苯乙烯、聚丙烯、或其他合適的材料形成的膜， 其具有方便沿著(即，流動通過)膜350流動以形成流路和裝置340的第一和第二流路部 分342、344的孔徑。傳感器組件100包括沿著膜100的中間部分沉積在膜上的傳感器層或 部分352。在圖示實施例中，吸收墊354連接到在傳感器組件100下游的膜350，以引導(dǎo)沿 著膜350從第一流路部分342經(jīng)過傳感器組件100到達第二流路部分344的流體流動。吸 收墊354可以由諸如玻璃纖維、纖維素等的材料制成。在一個示例性實施例中，膜由諸如硝化纖維材料形成。在一個示例性實施例中，傳
25感器層或部分352根據(jù)裝置的構(gòu)造而定，以平均2-3毫米(mm)寬并具有4-100微升每平方 厘米(yL/cm2)涂層重量的細條涂覆在膜350上。對于在分析中使用而言，樣品制備試劑 (如，粘液溶解或裂解試劑)可以點涂在傳感器層或部分352的上游，靠近樣本添加到例如 硝化纖維材料的位置。在圖11所示的一個示例性實施例中，其中相同的數(shù)字用于指示圖10中相同的部 件，裝置340-1包括在傳感器組件100上游的墊358。墊358包括與試驗樣品混合的探測 劑，如前面針對間接分析所述。作為另外一種選擇或除此之外，墊358可以包括一種或多種 樣品制備試劑。墊358可以由諸如，例如纖維素或玻璃纖維濾膜之類的材料制成。一種或多種樣品制備試劑可以一起或分別添加進(圖10和11的裝置的)流路中 的分離區(qū)段中，以便在流路中可以相繼地進行若干樣本處理。這些區(qū)段可以通過將涂覆有 不同樣品制備試劑的不同材料放置在通路中，或通過將材料直接涂覆在流路中而構(gòu)造。這 些構(gòu)造將允許在流路中相繼的樣本處理，其中這對下游檢測是有利的。如果圖10和圖11的裝置被用于間接分析，則試劑探測劑和目標含被分析物的樣 品可以首先在試管，例如，微量離心管中混合。在混合完成后，膜350(即，350a)的第一端可 以插進含探測劑/被分析物混合物的微量離心管。就此而言，混合物通常將開始經(jīng)由毛細 管作用而沿著膜350流動。當溶液到達傳感器組件100時，未結(jié)合到存在的目標被分析物 的探測劑可以引起傳感器組件100的可見顏色變化。分析可以被設(shè)計以便當被分析物濃度 超過某一閾值時，未結(jié)合的探測劑濃度低于可被傳感器組件100檢測的值。在此類間接分 析中，顏色變化指示被分析物的濃度低于閾值，而沒有可見的顏色變化指示高于閾值的被 分析物濃度。如果圖10和圖11的裝置被用于直接分析，則傳感器組件100包括受體，以便當被 分析物接觸傳感器組件100時其結(jié)合到此受體，并觸發(fā)傳感器組件100中可見的顏色變化。 在這種情況下，膜的第一端可以插進包含將被分析的樣品的微量離心管。就此而言，樣品溶 液通常將開始經(jīng)由毛細管作用而沿著膜350流動。當溶液到達傳感器組件100時，存在的 目標被分析物可以引起傳感器組件100的可見顏色變化。分析可以被設(shè)計以便當被分析物 濃度超過某一閾值時，其可以引起傳感器組件100的完全的顏色變化。在此類直接分析中， 顏色變化指示被分析物的濃度高于閾值，而沒有可見的顏色變化指示低于閾值的被分析物 濃度。在間接分析中，圖11的示例性裝置與設(shè)置在共軛墊358上或之中的探測劑的一起 使用可以免除在與裝置接觸之前對混合試劑探測劑以及含被分析物的樣品的需要。含被分 析物的樣品可僅利用吸液管或注射器而滴加到共軛墊358上。隨著樣品潤濕墊358，試劑探 測劑重組進溶液并可以與目標被分析物混合。間接分析的其余部分與上面所述的相同。在直接分析中圖11的示例性裝置的使用允許人們使用樣品制備試劑。例如，目標 被分析物可能需要被溶解以便釋放可探測的蛋白質(zhì)目標。在此類情況下，溶解試劑可以被 并入墊358。隨著被分析物樣品潤濕墊358、溶解試劑重組進溶液并可以與目標被分析物混 合以將其溶解并釋放可探測的蛋白質(zhì)。直接分析的其余部分與上面所述的相同。適用于本文所公開的側(cè)流實施例的示例性裝置在例如美國專利No. 5，753，517或 美國專利No. 6，509, 196以及例如美國專利申請公開No. 2003/0162236和No. 2003/0199004 中有所描述。此類裝置可以同時用于樣品制備和分析。
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例如，在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種裝置，其包括樣品流路；包括傳感器 組件的區(qū)段；一種或多種用于樣品制備的試劑，其設(shè)置在傳感器組件之前(即，上游)的樣 品流路的一個或多個不同區(qū)段中；以及任選地，探測劑，其設(shè)置在傳感器組件之前的樣品流 路的不同區(qū)段中并與一種或多種樣品制備試劑不同。在另一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于樣品制備和目標被分析物分析的裝 置，其中所述裝置包括樣品流路；一種或多種用于樣品制備的試劑，其設(shè)置在樣品流路的 一個或多個不同區(qū)段中；包括探測劑的區(qū)段，其設(shè)置在樣品制備試劑中的至少一種下游的 樣品流路中；以及包括比色傳感器組件的區(qū)段，其中所述比色傳感器包括具有含聯(lián)乙炔的 聚合物以及受體的聚合組合物，其中所述受體被并入聚合組合物以形成在與一種或多種探 測劑和/或被分析物結(jié)合時提供顏色變化的轉(zhuǎn)導(dǎo)物。圖12示意性地示出了檢測裝置380的另一個實施例，所述檢測裝置在裝置的主體 386內(nèi)的第一流體通道部分382 (限定第一流路部分)和第二流體通道部分384 (限定第二 流路部分)之間的流路中包括傳感器組件100。在所示的實施例中，傳感器組件100在流通 膜390上包括傳感器層或部分130。膜390和傳感器層或部分130設(shè)置在流路中并隔開第 一流體通道部分382和第二流體通道部分384。在圖示實施例中，樣品在入口 392(示意性 地示出)引進第一流體通道部分382，并通過流通膜390從第一流體通道部分382流到第二 流體通道部分384。樣品流動在出口 394從第二流體通道部分384排出。如所述，傳感器層 或部分130包括受體，所述受體被構(gòu)造為來隨著樣品流經(jīng)傳感器層或部分130并通過流通 膜390而與被分析物或探測劑結(jié)合。在結(jié)合時，傳感器組件100發(fā)生可探測的變化以檢測 被分析物和/或探測劑的存在，如前面所述。流通膜390可以是具有小孔徑(如，200微米(μπι))的多孔膜。示例性流通膜可 由聚醚砜(商品名SUPOR可得自密歇根州安阿伯的Pall公司，0.2，0.45 μπι)；聚砜(以商 品名I. C. E或Tuffryn可得自密歇根州安阿伯的Pall公司，0. 4 μ m)；纖維素酯(以商品名 MF Millipore可得自馬薩諸塞州比勒里卡的Millipore公司，0.4μπι)；聚碳酸酯(以商品 名聚碳酸酯膜可得自明尼蘇達州明尼托卡的G. Ε. Osmonics公司,0. 2 μ m, 0. 4 μ m)；或其他 具有所需流通特性和傳感器相容性的材料形成。在一個實施例中，傳感器層或部分130在 流通膜390的孔中包括擴散的脂質(zhì)體。在圖示實施例中，脂質(zhì)體的涂層重量相對低，例如， 約 12μ L/cm2。圖13示出了檢測裝置400的另一個實施例，所述檢測裝置包括具有傳感器層或部 分130并分離流路的第一流體通道部分406和第二流體通道部分408的流通膜402。在圖 示實施例中，流通膜402設(shè)置在形成裝置400的主體以及裝置400的第一和第二流體通道 部分406、408的管410中。在圖示實施例中，流通膜402在支承件414上支承在管410中， 所述支承件414設(shè)置在第一和第二流體通道部分406、408之間的流路中。如圖所示，在圖示實施例中，支承件414包括多個濾層416，其抵接管410的錐形 部。但是，本申請不限于包括如圖所示的多個濾層416的特定支承件414。流通膜402抵接 支承件414。如圖13-14協(xié)同所示，流通膜402的相對表面包括粘合劑層420、422。粘合劑 層422將流通膜402連接到支承件414。如圖所示，粘合劑層420、422具有在第一和第二流 體通道部分406、408之間協(xié)同形成傳感器過道424的間隙或開放空間。傳感器過道424比 第一和第二流體通道部分406、408窄，以便限定特定的流動面積，并將樣品流體集中到形成在傳感器過道424中流通膜402上的傳感器層或部分130。從而，對于制造而言，傳感器層或部分130沉積在流通膜402的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)，并且 粘合劑層420、422設(shè)置在流通膜402的外周附近以形成傳感器過道424。在圖示實施例中， 傳感器層或部分沉積在流通膜402的單側(cè)上，而粘合劑層或部分420、422設(shè)置在流通膜402 的兩側(cè)上。但是，本申請不限于所示的具體實施例。如所示，流體被引導(dǎo)沿著流體通道穿過 檢測裝置400以及通過真空源430穿過傳感器通道424。然而，如前所述，本申請不限于通 過真空源來引導(dǎo)流體流動，還可使用其他的方法。圖15-16示出了具有傳感器層或部分130和流通膜460的檢測裝置450 (封閉的垂 直井裝置)的實施例，其中裝置的主體由多層構(gòu)造形成。如圖所示，多層構(gòu)造包括第一外層 454的正面、背面或第二外層456以及一個或多個中間層。在所示實施例中，傳感器組件100 通過中間層458緊鄰開口 457而支承。傳感器層或部分130設(shè)置在連接到緊鄰開口 457的 中間層458的膜460上。多層結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在面層454和中間層458之間的間隔層462。 間隔層462被圖案化以形成入口 464 (圖16所示)和第一流路部分。吸收層466緊鄰開口 457而設(shè)置在中間層458和背層456之間以引導(dǎo)流體穿過通過流通膜460在開口 457中形 成的傳感器過道。在這個實施例中，層454、462以及458形成封閉的垂直井463 (即，池或 小室)，層454和458形成井463的壁和入口 464的壁。如本文所述，第一流路部分由沿著面層454和中間層458之間多層構(gòu)造的長度而 定向的通道形成以提供在第一方向的流動。裝置還包括橫越第一流路部分而形成的第二流 路部分，以提供在大致橫切第一方向的第二方向穿過流通膜460的流動。在圖示實施例中， 面層454可以由透明或透視膜形成，使得傳感器組件100是可見的，以便在被分析物與傳感 器組件100的反應(yīng)時識別可探測的變化?；蛘?，面層454的一部分可以是透明或透視的以 觀察傳感器組件100。在圖示實施例中，流體流動被引導(dǎo)經(jīng)由吸收層466穿過流通膜460。層466可以被 圖案化以形成在流通膜460下游的吸收區(qū)域，以形成橫向流路或通道。盡管圖15-16示出 了分開的背面或外層456，但是在替代實施例中，吸收層466可以形成裝置的背層，并且本 申請不限于所示的具體層。在圖15-16的實施例的使用期間，射流樣品通過入口 464進入封閉的垂直井463， 并且流體積聚在其中。如果需要，樣品制備試劑(例如，通過斑點465圖示)可以在檢測之 前放置在將允許處理的流路中的任何位置(即，在傳感器組件100上游的流路中)。盡管 僅示出一個井(或池)463，但是這個實施例可以包括允許流體“積聚”的若干不同的“池”。 這可以有助于樣品制備(即，處理)，例如，通過與池中探測劑或樣品制備試劑相繼地或同 時地混合。在圖示實施例的每一個中，試驗樣品暴露到傳感器組件100的時間或期間基于試 驗樣品穿過傳感器組件100的流速而限制。一旦流體流過傳感器組件100，其就不再暴露到 傳感器層或部分，從而限制試驗樣品暴露到傳感器組件以提供在試驗結(jié)束后不會顯著變化 的相對穩(wěn)定的試驗結(jié)果。圖15-16的裝置可以利用下面的材料來構(gòu)造層456可以是聚氯乙烯絕緣帶 (SCOTCH Super 33Plus Vinyl Electrical Tape可得自明尼蘇達州圣保羅的3M公司)， 層466可以是玻璃纖維芯吸材料(SterlitechGB 140Glass Fiber可得自華盛頓州肯特的Sterlitech公司)，層460可以是450-nm多孔性聚醚砜膜(Pall SUPOR 450Membrane可得 自密歇根州安阿伯的Pall公司)，層458可以是在一側(cè)具有壓敏粘合劑的0. 8_mm厚聚氯 乙烯(PVC)襯底材料(Diagnostic Consulting Network Miba-010可得自加利福尼亞州歐 文的Diagnostic Consulting Network公司)，層462是在兩側(cè)具有壓敏粘合劑的1. 6-mm 厚3M Polyethylene blown foam (可得自明尼蘇達州圣保羅的3M公司3M醫(yī)學(xué)部)，以及 層454可以是3M Polyester General Use Transparency FiIm (可得自明尼蘇達州圣保羅 的3M公司)。為了構(gòu)造檢測裝置，膜層中的每一個可利用轉(zhuǎn)模沖切到其合適的形狀和大小。 組裝通過將流通濾膜460放置在中間層458粘合劑側(cè)上的開口 457之上而開始。其次，吸 收層466可以放置在濾膜之上并設(shè)置在中間層458粘合劑側(cè)上的開口 457之上。這種初始 層合物可將吸收層466倒放在背層456的粘合劑側(cè)上，在邊緣施加壓力以保證背層456在 中間層458附近粘附到中間層458，從而形成密封。其次，襯墊可以從間隔層462的一側(cè)移 除，并且間隔層462的粘合劑側(cè)層壓到中間層458的非粘合劑側(cè)。最后，襯墊可以從間隔層 462的另一側(cè)移除，并且外層454層壓到間隔層462上的粘合劑層?？梢杂冕榿碇圃煳挥跇?品小室頂部的兩個排氣孔。本發(fā)明的任何裝置的傳感器組件在使用前都通常涂覆、沉積或以其他方式在裝置 內(nèi)形成。在其中具有任選的探測劑的試驗樣品隨后可以被引進裝置用于與傳感器組件相互 作用。盡管在本文中描述裝置似乎傳感器組件在使用前已經(jīng)并入其中，但是本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)理解，在此類裝置中的傳感器組件可就地形成。也就是說，本文所述的裝置的傳感器 組件可在存在一種或多種目標被分析物和/或探測劑的情況下沉積在流通膜中或之上(在 樣品分析期間)。圖13-16的裝置可以類似地同時用于間接和直接分析。在間接分析的一個實施例 中，例如，包含目標被分析物的樣品通常首先與試劑探測劑混合。在完成此步后，溶液中的 傳感器組件隨后可以添加到探測劑/被分析物混合物。在此時，未結(jié)合到目標被分析物的 探測劑將引起溶液中傳感器組件的可見顏色變化。顏色變化的程度與最初存在于樣品中的 被分析物的量成反比。最終的溶液混合物隨后可以引進圖13-16所示的任何裝置，其中傳 感器組件可以收集并集中在流通膜上(如，圖13的膜402或圖16的膜460)以在過程期間 (即，就地)形成傳感器層130，從而允許使用者看見分析結(jié)果?；蛘撸瑐鞲衅鹘M件可以作為流通膜(如，圖13的膜402或圖16的膜460)上的涂 層傳感器層130而并入圖13-16的裝置。在這種模式下，在間接分析中，包含目標被分析物 的樣品通常首先與試劑探測劑混合。在混合后，探測劑-被分析物混合物被引進圖13-16 所示的任何裝置中，并允許以給定的流速流動通過傳感器層130和流通膜(圖13的膜402 或圖16的膜460)。隨著樣品溶液穿過傳感器層，未結(jié)合到目標被分析物的探測劑可以引起 傳感器層130的可見顏色變化。顏色變化的程度隨后通常將與最初存在于樣品中的被分析 物的量成反比。在直接分析中，傳感器組件包括受體，使得當被分析物接觸傳感器組件時其結(jié)合 到此受體，并觸發(fā)可見的顏色變化。在一個實施例中，傳感器組件可以在溶液中可以添加 到包含被分析物的樣品。這種溶液混合物隨后可以引進圖13-16的任何裝置，其中傳感器 組件可以收集并集中以在流通膜(如，圖13的膜402或圖16的膜460)上形成傳感器層 130 (在檢測過程期間)，從而允許使用者看見分析結(jié)果顏色變化的程度通常將與最初存在
29于樣品中的被分析物的量成正比。或者，傳感器組件可以作為流通膜(如，圖13的膜402或圖16的膜460)上的涂 層傳感器層130而并入圖13-16的裝置。在這種模式下，對于在直接分析中使用而言，包 含被分析物的樣品僅被引進圖13-16的任何裝置，并允許以給定的流速流動通過傳感器層 130和流通膜(如，圖13的膜402或圖16的膜460)。隨著樣品溶液穿過傳感器層，被分析 物可與并入傳感器組件的受體結(jié)合，從而引起傳感器層130的可見顏色變化。顏色變化的 程度將與最初存在于樣品中的被分析物的量成正比。上文中的示例性實施例的討論主要針對設(shè)置在樣品流路中的裝置中的傳感器 (即，傳感器組件)；然而，其他可用于檢測的試劑(如，探測劑)和/或可用于樣品制備的 試劑(如，溶解劑)也可以設(shè)置在樣品流路中的裝置中。試劑可以通過各種已知的機制在 此類裝置內(nèi)分離開。例如，流路的一部分可包括一種試劑(如，樣品制備試劑)，并通過其間 由在與樣品接觸便可以溶解的材料(如，水凝膠)制成的閥與在其中具有另一種試劑(如， 探測劑)從流路的另一部分分離。其他的分離機制包括，例如，具有不同孔隙率或流體流速 的膜/材料。本文所述的實施例實質(zhì)上是示例性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，具有其他物理 結(jié)構(gòu)的其他裝置可用來實現(xiàn)本發(fā)明的方法。此外，除了具體描述的那些以外，本文所述的具 體裝置可以用于各種方法(正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的)。本文引用的所有專利、專利申請、出版物以及核酸和蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫條款(包括(例 如)GenBank登錄號)的完全公開內(nèi)容全部以引用方式并入本文，如同每個都單獨引入一 樣。在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的條件下，本發(fā)明的多種修改和更改對本領(lǐng)域的技術(shù)人 員將變得顯而易見，并且應(yīng)當理解，本發(fā)明不得不當?shù)叵拗朴诒疚氖境龅氖纠詫嵤├?br> 權(quán)利要求
一種用于檢測是否存在被分析物的裝置，所述裝置包括主體，所述主體包括流路、流通膜以及設(shè)置在所述流通膜中或之上的比色傳感器組件；其中所述比色傳感器包括具有含聯(lián)乙炔的聚合物以及受體的聚合組合物，其中所述受體被并入所述聚合組合物以形成轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物在與一種或多種探測劑和/或被分析物結(jié)合時提供顏色變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其進一步包括設(shè)置在所述裝置的主體內(nèi)的樣品流路的 一個或多個不同區(qū)段中的一種或多種用于樣品制備的試劑，其中所述一個或多個區(qū)段設(shè)置 在所述比色傳感器上游的所述樣品流路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其進一步包括設(shè)置在所述裝置的主體內(nèi)的所述樣 品流路的一個或多個不同區(qū)段中的一種或多種用于間接被分析物檢測的探測劑，其中所述 一個或多個區(qū)段設(shè)置在所述比色傳感器上游的所述樣品流路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其中所述傳感器組件包括聚二乙炔脂質(zhì)體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的裝置，其中所述傳感器組件包括呈一個或多個 符號或文字形式的圖案化傳感器層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的裝置，其中所述流路包括形成第一和第二流路 部分的第一流體通道部分和第二流體通道部分，其中所述流通膜隔開所述第一和所述第二 流體通道部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其包括將流體從所述第一流路部分經(jīng)過所述傳感器組 件引導(dǎo)到所述第二流路部分的壓力源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述壓力源是注射器、真空源、吸收墊、或毛細管 壓力中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的裝置，其為側(cè)向流裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的裝置，其為垂直流裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的裝置，其中所述樣品流路包括至少兩個部分， 其中一個部分與另一個部分橫切。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的裝置，其中所述比色傳感器組件在存在一種 或多種目標被分析物和/或探測劑的情況下沉積在所述流通膜中或之上。
13.一種用于檢測是否存在被分析物的裝置，所述裝置包括 主體，所述主體包括流路和形成多層結(jié)構(gòu)的多個層，所述流路由形成在第一層和第二層之間的第一流體通道部分和第二流體通道部分所 限定；以及設(shè)置在所述第一和第二層之間的傳感器組件，其中所述傳感器組件將所述第一流體通 道部分與所述第二流體通道部分分離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述傳感器組件包括比色傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述比色傳感器包括具有含聯(lián)乙炔的聚合物以 及受體的聚合組合物，其中所述受體被并入所述聚合組合物以形成轉(zhuǎn)導(dǎo)物，所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物在 與一種或多種探測劑和/或被分析物結(jié)合時提供顏色變化。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項所述的裝置，其進一步包括在所述第一層和所述第 二層之間的一個或多個中間層，其中所述中間層包括形成所述第一和第二流體通道部分中 的至少一者的圖案化部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其進一步包括設(shè)置在所述中間層的至少一者中的開 口中的流通膜。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項所述的裝置，其中所述多層結(jié)構(gòu)包括第一和第二外 層、間隔層以及中間層，其中所述中間層設(shè)置在所述第一和所述第二外層之間，并且所述間 隔層設(shè)置在所述第一外層和所述中間層之間并沿著所述多層結(jié)構(gòu)形成第一流體通道部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其進一步包括設(shè)置在所述中間層的開口中的流通膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求17或19所述的裝置，其進一步包括位于中間層和外層之間的吸收層 或部分以弓I導(dǎo)流體穿過所述流通膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求13至20中任一項所述的裝置，其中所述第一層包括透視部分以觀察 所述傳感器組件。
22.根據(jù)權(quán)利要求13至21中任一項所述的裝置，其進一步包括設(shè)置在所述第一流體通 道部分內(nèi)的一個或多個小室。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述一個或多個小室中的至少一個包括設(shè)置在 其中的樣品制備試劑和/或探測劑。
24.根據(jù)權(quán)利要求13至23中任一項所述的裝置，其中所述第一流體通道部分是彎曲的。
25.根據(jù)權(quán)利要求13至24中任一項所述的裝置，其中所述第一和第二流體通道部分定 向于不同的方向上。
26.根據(jù)權(quán)利要求13至25中任一項所述的裝置，其中所述傳感器組件設(shè)置在所述第一 層和所述第二層之間的所述流通膜中或之上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述傳感器組件當存在一種或多種目標被分析 物和/或探測劑時沉積在所述流通膜中或之上。
28.一種用于檢測是否存在被分析物的裝置，所述裝置包括 主體，所述主體包括流路和形成多層結(jié)構(gòu)的多個層，所述流路由形成在第一層和第二層之間的第一流體通道部分和第二流體通道部分限定；插入在所述第一層和所述第二層之間的圖案化層，其中所述圖案化層形成小室、所述 第一流體通道部分和所述第二流體通道部分；以及傳感器組件，該傳感器組件設(shè)置在由所述圖案化層形成的所述小室中。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其進一步包括設(shè)置在所述第一流體通道部分內(nèi)的一 個或多個另外的小室。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述一個或多個另外的小室中的至少一個包括 設(shè)置在其中的樣品制備試劑和/或探測劑。
31.根據(jù)權(quán)利要求28至30中任一項所述的裝置，其中所述傳感器組件形成或沉積在封 閉于所述小室內(nèi)的基底上。
32.根據(jù)權(quán)利要求28至30中任一項所述的裝置，其中所述傳感器組件形成或沉積在所 述第一層或所述第二層中的至少一者上。
33.根據(jù)權(quán)利要求28至32中任一項所述的裝置，其中所述傳感器組件包括比色傳感器。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述比色傳感器包括具有含聯(lián)乙炔的聚合物以 及受體的聚合組合物，其中所述受體被并入所述聚合組合物以形成轉(zhuǎn)導(dǎo)物，所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物在 與一種或多種探測劑和/或被分析物結(jié)合時提供顏色變化。
35.根據(jù)權(quán)利要求28至34中任一項所述的裝置，其中所述第一流體通道部分是彎曲的。
36.根據(jù)權(quán)利要求28至35中任一項所述的裝置，其中所述傳感器組件設(shè)置在由所述圖 案化層形成的所述小室內(nèi)的所述流通膜中或之上。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述傳感器組件當存在一種或多種目標被分析 物和/或探測劑時沉積在所述流通膜中或之上。
38.一種裝置，所述裝置包括樣品流路；包括傳感器組件的區(qū)段；一種或多種用于樣品制備的試劑，所述一種或多種用于樣品制備的試劑設(shè)置在所述傳 感器組件之前的所述樣品流路的一個或多個不同區(qū)段中；以及任選地，探測劑，所述探測劑設(shè)置在所述傳感器組件之前的所述樣品流路的不同區(qū)段 中并不同于所述一種或多種樣品制備試劑。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中所述傳感器組件設(shè)置在所述流通膜中或之上。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的裝置，其中所述一種或多種試劑以及所述任選的探測 劑設(shè)置在流通膜上或之中。
41.根據(jù)權(quán)利要求38至40中任一項所述的裝置，其中所述傳感器組件包括呈一個或多 個符號或文字形式的圖案化層。
42.根據(jù)權(quán)利要求38至41中任一項所述的裝置，其為側(cè)向流裝置。
43.根據(jù)權(quán)利要求38至41中任一項所述的裝置，其為垂直流裝置。
44.根據(jù)權(quán)利要求38至41中任一項所述的裝置，其中所述樣品流路包括至少兩個部 分，其中一個部分與另一個部分橫切。
45.根據(jù)權(quán)利要求38至44中任一項所述的裝置，其中所述傳感器組件包括比色傳感器。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，其中所述比色傳感器包括具有含聯(lián)乙炔的聚合物以 及受體的聚合組合物，其中所述受體被并入所述聚合組合物以形成轉(zhuǎn)導(dǎo)物，所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物在 與一種或多種探測劑和/或被分析物結(jié)合時提供顏色變化。
47.一種用于樣品制備和目標被分析物分析的裝置，所述裝置包括樣品流路；一種或多種用于樣品制備的試劑，所述一種或多種用于樣品制備的試劑設(shè)置在所述樣 品流路的一個或多個不同區(qū)段中；包括探測劑的區(qū)段，所述區(qū)段設(shè)置在所述樣品制備試劑中的至少一種下游的所述樣品流路中；以及包括比色傳感器組件的區(qū)段，其中所述比色傳感器包括具有含聯(lián)乙炔的聚合物和受體 的聚合組合物，其中所述受體被并入所述聚合組合物以形成轉(zhuǎn)導(dǎo)物，所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物在與一種 或多種探測劑和/或被分析物結(jié)合時提供顏色變化。
48.一種方法，該方法包括提供被疑包含一種或多種目標被分析物的試驗樣品；提供根據(jù)權(quán)利要求1至11、13至26、28至36以及38至47中任一項所述的裝置，其中 所述裝置在與試驗樣品接觸之前包括傳感器組件；任選地，提供適用于對所述一種或多種目標被分析物進行間接分析的一種或多種探測劑；引導(dǎo)試驗樣品的流從第一流路部分流到所述傳感器組件下游的第二流路部分； 將所述試驗樣品暴露到所述傳感器組件，以將一種或多種目標被分析物和/或一種或 多種探測劑結(jié)合到所述傳感器組件，如果所述目標被分析物存在于所述試驗樣品中，則會 引起所述傳感器組件中出現(xiàn)可探測的變化；以及在與所述目標被分析物和/或探測劑結(jié)合時識別所述傳感器組件中的所述可探測的 變化。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中所述一種或多種探測劑設(shè)置在所述第一流路部 分中的所述裝置中。
50.一種制備樣品并分析所述樣品中是否存在被分析物的方法，所述方法包括 提供被疑包含一種或多種目標被分析物的試驗樣品；提供根據(jù)權(quán)利要求38至47中任一項所述的裝置，其中所述裝置包括傳感器組件和一 種或多種樣品制備試劑；引導(dǎo)試驗樣品的流從第一流路部分流到所述傳感器組件下游的第二流路部分； 在所述第一流路部分中提供能有效地使所述試驗樣品與所述樣品制備試劑中的至少 一種之間發(fā)生反應(yīng)的條件；在能有效地使被分析物和/或探測劑結(jié)合到所述傳感器組件并產(chǎn)生可探測的變化的 條件下，將所述試驗樣品暴露到所述傳感器組件；以及在與所述目標被分析物和/或探測劑結(jié)合時識別所述傳感器組件中的可探測的變化。
51.一種檢測是否存在被分析物的方法，所述方法包括 提供裝置，所述裝置包括包括流路和形成多層結(jié)構(gòu)的多個層的主體，所述流路由形成在第一層和第二層之間的 第一流體通道部分和第二流體通道部分限定；以及設(shè)置在所述第一和第二層之間的流通膜，其中所述流通膜將所述第一流體通道部分與 所述第二流體通道部分隔開；提供被疑包含一種或多種目標被分析物的試驗樣品；任選地，提供適用于對所述一種或多種目標被分析物進行間接分析的一種或多種探測劑；提供傳感器組件；組合所述試驗樣品、任選的探測劑以及傳感器組件以形成混合物；引導(dǎo)所述混合物的流從所述第一流體通道部分穿過所述流通膜到達所述第二流體通 道部分，以收集所述傳感器組件和被結(jié)合的目標被分析物和/或探測劑；以及在與所述目標被分析物和/或探測劑結(jié)合時識別所述傳感器組件中的可探測的變化。
52. 一種檢測是否存在被分析物的方法，所述方法包括 提供裝置，所述裝置包括包括流路和形成多層結(jié)構(gòu)的多個層的主體，所述流路由形成在第一層和第二層之間的 第一流體通道部分和第二流體通道部分限定；插入在所述第一層和所述第二層之間的圖案化層，其中所述圖案化層形成小室、所述 第一流體通道部分和所述第二流體通道部分以及流通膜，該流通膜設(shè)置在由所述圖案化層形成的所述小室中； 提供被疑包含一種或多種目標被分析物的試驗樣品；任選地，提供適用于對所述一種或多種目標被分析物進行間接分析的一種或多種探測劑；提供傳感器組件；組合所述試驗樣品、任選的探測劑以及傳感器組件以形成混合物； 引導(dǎo)所述混合物的流從所述第一流體通道部分穿過所述小室內(nèi)的所述流通膜到達所 述第二流體通道部分，以收集所述傳感器組件和被結(jié)合的目標被分析物和/或探測劑；以 及在與所述目標被分析物和/或探測劑結(jié)合時識別所述傳感器組件中的可探測的變化。
全文摘要
本發(fā)明申請公開了檢測裝置的實施例，所述檢測裝置包括在第一流路流路部分和第二流路流路部分之間的流路流路中的傳感器組件。在所述的實施例中，所述傳感器組件在聚合組合物中包括受體。所述受體被構(gòu)造為與試驗樣品中的被分析物結(jié)合。在結(jié)合時，所述傳感器組件響應(yīng)于所述被分析物與所述受體的相互作用而發(fā)生可探測的變化。
文檔編號G01N33/00GK101918829SQ200880125143
公開日2010年12月15日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者保羅·J·科比安, 古斯塔沃·H·卡斯特羅, 布林達·B·拉克希米, 帕特里克·A·馬赫, 拉杰·拉賈戈帕爾, 瑞安·帕特里克·希默斯, 約瑟夫·J·斯托費爾, 維諾德·P·梅農(nóng), 蒂莫西·J·狄克曼, 馬爾科·G·博馬里托 申請人:3M創(chuàng)新有限公司