АНАЛИТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
ANALYTICAL DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области диагностических иммунологических анализов. В частности, настоящее изобретение относится к устройству для проведения анализа латерального потока на образце.
Предпосылки создания изобретения
Анализ представляет собой исследовательскую (аналитическую) процедуру (например, в лабораторной медицине, фармакологии и так далее) для качественной оценки или количественного измерения наличия или количества, или функциональной активности целевого объекта (аналита). Аналит может представлять собой фармацевтическую или биохимическую субстанцию, или клетку в организме или органический образец. Измеряемый объект обычно называется аналитом или измерением и/или мишенью для анализа. Анализ обычно предназначен для измерения интенсивного свойства аналита и выражения его в соответствующих единицах измерения (например, молярность, плотность, функциональная активность фермента в международных единицах, степень эффекта, по сравнению со стандартным, и так далее).
Анализы стали привычной частью деятельности в современной медицине, экологии, фармацевтике, судебной медицине и во многих других областях деятельности различного масштаба - от деятельности производственного уровня до деятельности, связанной с отходами, или деятельности полевого уровня. Хорошо известны простые одноразовые аналитические устройства, предназначенные для детектирования аналита в жидком образце. Например, в патенте США №5,415,994 раскрыты устройства, способы и наборы для обработки и детектирования в образцах аналитов, требующих предварительной обработки. Способы детектирования таких аналитов включают введение тампона, содержащего образец, в экстракционную камеру устройства; введение экстракционного раствора в экстракционную камеру; наблюдение за накоплением метки в зоне захвата устройства; и определение, на основании этих процедур, наличия или отсутствия аналита в образце. Однако основным недостатком такого устройства является то, что для использования этого устройства необходимо вручную ввести экстракционный раствор. В патенте США №7,241,417 раскрыто устройство, содержащее блок для содержания образцов, содержащий контейнер для образцов, причем вышеупомянутый контейнер для образцов на одном конце перекрыт нижней стенкой, причем вышеупомянутая нижняя стенка имеет отверстие, закупоренное пробкой; и причем корпус расположен под вышеупомянутым контейнером для образцов и способен удерживать тест-полоску, причем вышеупомянутый блок для образцов и вышеупомянутый корпус соединены таким образом, чтобы они могли вращаться относительно друг друга, причем вышеупомянутый корпус содержит режущую конструкцию, способную разрезать вышеупомянутую пробку; при этом вращение вышеупомянутый блока для содержания образцов и вышеупомянутого корпуса относительно друг друга приводит к тому, что вышеупомянутая режущая конструкция разрезает вышеупомянутую пробку, в результате чего происходит отсоединение пробки от отверстия в вышеупомянутой нижней стенке. Однако в таком устройство не предусмотрена возможность предотвратить введение палочки для образца до приготовления смешанного раствора, что может привести к погрешностям с отрицательным или положительным знаком. Кроме того, в таком устройство не предусмотрена возможность вызывать задержку, которая требуется во многих случаях, для смешивания и взаимодействия образца (то есть, аналита) с реактантами (то есть, реагентами).
Целью настоящего изобретения является предложение аналитического устройства, которое способно приготовить раствор до введения устройства для ввода образца.
Другой целью настоящего изобретения является предложение аналитического устройства, которое способно задерживать смешивание и/или взаимодействие образца с реактантами.
Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными по мере продолжения описания.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение относится к аналитическому устройству для определения наличия и/или количества исследуемого аналита в образце, аналитическому устройству, содержащему:
a) корпус, который включает блок приема жидкости, который приспособлен для размещения, по меньшей мере, одного типа жидкости таким образом, что этот тип жидкости хранится в отдельной жидкостной камере, при этом каждая жидкостная камера имеет первое отверстие, которое закупорено открываемым жидкостным уплотнением;
b) смесительную камеру, расположенную в вышеупомянутом корпусе, которая приспособлена для содержания раствора, который является продуктом еще одного типа жидкости, полученной из каждой жидкостной камеры, при этом вышеупомянутая смесительная камера дополнительно приспособлена для приема образца для взаимодействия с вышеупомянутым раствором;
c) крышку, которая может приводиться в действие, чтобы прокалывать или удалять открываемое жидкостное уплотнение (каждой жидкостной камеры) посредством соответствующего прокалывающего элемента, который расположен внутри вышеупомянутого корпуса; и
d) аналитическое приспособление, которое сообщается по текучей среде с вышеупомянутой смесительной камерой для определения наличия и/или количества исследуемого аналита в образце после взаимодействия вышеупомянутого образца с вышеупомянутым раствором в смесительной камере.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения приведение в действие крышки осуществляется посредством нажимного механизма, который позволяет нажимать/толкать вышеупомянутую крышку в направлении корпуса, и в результате этого открываемое уплотнение каждой камеры прокалывается или удаляется посредством открывающих элементов, которые расположены внутри вышеупомянутого корпуса. Открывающие элементы расположены внутри вышеупомянутого корпуса относительно расположения закупоренного отверстия каждой камеры.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения крышка содержит отверстие, через которое образец может быть введен в смесительную камеру, чтобы он мог взаимодействовать с раствором.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения отверстие для введения образца блокируется для того, чтобы предотвратить введение образца до приведения в действие крышки и подачи жидкостей в смесительную камеру. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения приведение в действие крышки производит разблокировку вышеупомянутого отверстия.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения крышка выполнена с такой возможностью, что введение образца в смесительную камеру возможно только после извлечения жидкости из каждой камеры в вышеупомянутую смесительную камеру.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения устройство дополнительно содержит механизм задержки для задержки взаимодействия образца с раствором в смесительной камере.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения корпус включает множество жидкостных камер, каждая из которых приспособлена для содержания жидкости или, по меньшей мере, одна из них содержит чувствительный к жидкости реагент, а остальные камеры содержат жидкость.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения раствор в смесительной камере представляет собой смешанный раствор, полученный посредством жидкостей, которые получают из множества камер.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна жидкостная камера имеет второе отверстие, позволяющее заполнять жидкостью вышеупомянутую жидкостную камеру, при этом вышеупомянутое второе отверстие закупорено крышкой.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения второе отверстие расположено на верхнем конце жидкостной камеры.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения первое отверстие расположено в нижней части или на нижнем конце жидкостной камеры.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна жидкостная камера является неотъемлемой частью корпуса или блока приема жидкости.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна жидкостная камера представляет собой автономный контейнер, который предназначен для введения в блок приема жидкости.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения открываемое жидкостное уплотнение представляет собой слой, который выполнен из материала, имеющего низкую проницаемость для жидкости, такого как металл, сплав или полимерный слой. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения открываемое жидкостное уплотнение включает соединяющий защитный слой, такой как лак или ламинат, для того, чтобы вышеупомянутое уплотнение было плотно соединено с жидкостной камерой.
Краткое описание чертежей
На чертежах:
На Фигуре 1 схематично показан вид в перспективе аналитического устройства с приводной крышкой, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На Фигуре 2 схематично показан вид в перспективе аналитического устройства без верхней крышки нажимной головки привода;
На Фигуре 3 схематично показан вид в перспективе аналитического устройства без приводной крышки;
На Фигуре 4 схематично показан вид сверху аналитического устройства, показанного на Фигуре 3;
На Фигуре 5 схематично показан другой вид в перспективе аналитического устройства без приводной крышки;
На Фигуре 6А схематично показан разрез аналитического устройства с пробоотборным тампоном, введенным в смесительную камеру, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На Фигуре 6В схематично показан увеличенный вид пробоотборного тампона в смесительной камере;
На Фигуре 7 схематично показан базовый блок аналитического устройства, показанного на Фигуре 1, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На Фигуре 8А схематично показан вид в перспективе приводной крышки, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На Фигуре 8В схематично показан вид сверху приводной крышки;
На Фигуре 8С схематично показан вид снизу приводной крышки;
На Фигуре 9 схематично показаны жидкостные камеры, приспособленные для введения в блок приема жидкости аналитического устройства, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
На Фигуре 10А схематично показано аналитическое устройство до приведения в действие приводной крышки; и
На Фигуре 10В схематически показано аналитическое устройство после приведения в действие приводной крышки.
Подробное описание изобретения
Теперь будет сделана ссылка на некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых показаны на прилагаемых фигурах. В тех случаях, когда это применимо, аналогичные или подобные ссылочные позиции могут использоваться на фигурах, и они могут указывать на аналогичную или подобную функциональность. На фигурах показаны варианты осуществления настоящего изобретения только в качестве примера. Специалист в данной области техники легко поймет из нижеследующего описания, что альтернативные варианты осуществления конструкций и способов, приведенных в качестве примера в настоящем документе, могут быть использованы без отступления от принципов изобретения, описанных в настоящем документе.
Термин «образец» относится в настоящем документе к любому образцу, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения - к текучей среде, потенциально содержащему аналит.
Термин «жидкость для смешивания образца» относится к жидкости или раствору, который взаимодействует с образцом. Взаимодействие жидкости с образцом может привести к получению разбавленного раствора, происхождению реакции, к связыванию или суспензии.
Обратимся теперь к Фигурам 1-10, в первом аспекте настоящее изобретение предлагает аналитическое устройство 1 для определения наличия и/или количества исследуемого аналита в образце. Аналитическое устройство 1 содержит приводную крышку 2, блок приема жидкости 20, который может включать, по меньшей мере, одну жидкостную камеру, такую как первая камера 11 и вторая камера 12, смесительную камеру 14, аналитическое приспособление 5 для определения наличия и/или количества исследуемого аналита в образце и корпус 4, который служит для размещения, по меньшей мере, одного компонента устройства, такого как аналитическое приспособление 5, и блок приема жидкости 20. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения часть корпуса может формировать блок приема жидкости 20.
Первая камера 11 может содержать первую жидкость, а вторая камера 12 может содержать вторую жидкость, при этом и первая, и вторая камера 11, 12 закупорены открываемым жидкостным уплотнением 21 и 22 (см. Фигуры 8А-8С), соответственно. Например, в этом варианте осуществления настоящего изобретения открываемые жидкостные уплотнения 21 и 22 расположены на нижнем конце каждой камеры 11, 12, соответственно.
Жидкостная смесительная камера, принимающая образец, 14 используется для содержания смешанного раствора из первой и второй жидкостей, полученных из камер 11, 12. Смесительная камера 14 также приспособлена для приема образца в жидкостную смесительную камеру 14 (например, с использованием тампона, содержащего образец, 17, как показано на Фигурах 6А и 6В и выделено секцией, обозначенной цифрой 60). В этом варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 1 выполнено с такой возможностью, что образец можно будет ввести в смесительную камеру 14 только после приготовления смешанного раствора из жидкостей, полученных из первой и второй камер 11, 12.
Каждое из открываемых уплотнений 21, 22 означает уплотнение, которое может быть удалено или проколото для того, чтобы жидкость в первой и второй камерах 11, 12 могла течь в смесительную камеру 14. Открываемое уплотнение 21, 22 может быть прокалываемым. В этом варианте осуществления настоящего изобретения крышка 2 может приводиться в действие для прокалывания или удаления открываемых уплотнений 21, 22. Например, крышка 2 может приводиться в действие посредством приложения давления к ее верхней части (как показано на Фигурах 10А и 10В) для того, чтобы передать усилие, которое может вызвать прокалывание или удаление открываемых уплотнений 21, 22.
Открываемые уплотнения 21, 22 могут быть проколоты или удалены посредством приспособлений для открывания 15, 16, которые могут открывать жидкостные уплотнения 21, 22, соответственно. Приспособления для открывания 15, 16 означают приспособления, которые могут открывать открываемые уплотнения 21, 22 либо непосредственно, либо опосредованно. Приспособления для открывания 15, 16 могут быть механизмом, который служит для прокалывания уплотнения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения приспособления для открывания 15, 16 представляют собой приспособления для прокалывания, и открываемое уплотнение прокалывается.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения приспособления для открывания 15, 16 представляют собой прокалывающие элементы, которые могут быть сформированы таким образом, чтобы легко проколоть прокалываемый материал, тем самым минимизируя усилие, которое требуется пользователю для прокола материала. Например, верхний конец каждого прокалывающего элемента 15, 16 может формировать острую точку, которая является первой точкой контакта между прокалывающим элементом и прокалываемым материалом (то есть, открываемыми уплотнениями 21, 22). Каждый прокалывающий элемент 15, 16 может содержать заостренную нижнюю поверхность, которая может разрезать (тем самым, прокалывания) прокалываемый материал.
Верхний конец каждого прокалывающего элемента 15, 16 обращен к отверстию каждой камеры 11, 12, соответственно, чтобы его можно было ввести через отверстие соответствующей камеры. Острый конец обеспечивает прокалывание прокалываемого материала. Каждый прокалывающий элемент может включать верхний выступ, определяющий поверхность контакта между прокалывающим элементом и камерой, в которую он вводится. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения верхний выступ представляет собой минимальную площадь поверхности контакта с прокалываемой поверхностью.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения жидкость, по меньшей мере, в одной из камер 11, 12 может быть распылена из камеры (например, в направлении к смесительной камере 14 с использованием распыляющей конструкции (например, специально предназначенное сопло в нижней части камеры 11).
Каждая из первой и второй камер 11, 12 содержит жидкость, которая закупорена внутри контейнера посредством первого и второго жидкостных уплотнений 21, 22, соответственно. Жидкость может быть водной по своей природе. Хотя настоящее изобретение описано в настоящем документе применительно к жидкостям, понятно, что настоящее изобретение в равной степени применимо и для текучих сред.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения приводная крышка 2 содержит первую и вторую камеры 11, 12 и открытый доступ 3, позволяющий ввести тампон 17 в смесительную камеру 14. Первое уплотнение 21 закупоривает отверстие первой камеры 11 и может быть установлено вблизи приспособления для открывания 15, а второе уплотнение 22 закупоривает отверстие второй камеры 12 и может быть установлено вблизи приспособления для открывания 15. Камеры 11, 12 жидкостным образом разделяют жидкости из смесительной камеры 14 и аналитического приспособления 5 до тех пор, пока они остаются закупоренными. Приведение в действие крышки 2 может привести к смешиванию жидкости, содержащейся в соответствующих жидкостных камерах 11, 12 (например, смешивание жидкости в одной жидкостной камере 11 с чувствительным к жидкости реагентом в другой жидкостной камере 12). Для обеспечения смешивания жидкостей из обеих камер 11, 12 внутренняя поверхность 13 внутри корпуса4 имеет наклонную и спиралевидную форму, которая заставляет жидкости течь по спирали или скрученным образом в направлении смесительной камеры 14. Такой способ спирального потока может облегчить смешивание обеих жидкостей, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения - перед введением устройства для ввода образца (например, тампона 17) в смесительную камеру 14.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения приведение в действие крышки 2 осуществляется посредством нажимного механизма, который позволяет нажимать/толкать крышку 2 в направлении корпуса 4 устройства 1 и, таким образом, вызывать прокалывание или удаление открываемых уплотнений 21, 22 посредством приспособлений для открывания 15, 16, которые расположены внутри корпуса 4 относительно расположения закупоренного отверстия камер 11, 12. Например, крышка 2 может быть смещена вдоль неподвижно закрепленной дорожки, образованной канавками 8 и 9 (см. Фигуры 3-5). Другими словами, крышка 2 может иметь два возможных положения: исходное положение (то есть, перед нажимом) и положение при нажиме, которые вызывает прокалывание открываемых уплотнений 21, 22. Для прокалывания требуется усилие, чтобы привести в действие крышку 2 и проколоть открываемые уплотнения 21, 22. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в исходном положении отверстие 3 может быть заблокировано, чтобы предотвратить введение устройства для ввода образца до смешивания жидкостей. Отверстие 3 может быть разблокировано вручную (например, посредством удаления закупоривающего слоя, находящегося сверху него), или оно может быть разблокировано автоматически во время приведения в действие крышки 2 (например, посредством автоматического разрушения или удаления закупоривающего слоя).
Аналитическое устройство 1 может содержать множество жидкостных камер, таких как 11, 12, каждая из которых содержит жидкость, или при этом одна из них содержит чувствительный к жидкости реагент, а остальные камеры содержат жидкость. В тех случаях, когда предлагается множество жидкостных камер, жидкости могут содержаться в каждой камере и могут быть отделены друг от друга посредством открываемого жидкостного уплотнения каждой камеры, в результате чего введение устройства для ввода образца (например, тампона 17) в смесительную камеру 14, после приведения в действие крышки 2, приводит к взаимодействию устройства для ввода образца с жидкостями в каждой камере только после смешивания жидкостей в смесительной камере 14.
Приведение в действие крышки 2 позволяет пользователю просто и легко ввести объект (например, устройство для ввода образца, такое как тампон 17) в смесительную камеру 14 через отверстие 3, без того, чтобы сам объект непосредственно прокалывал прокалываемое уплотнение. Таким образом, необходимость использования чрезмерного усилия для контакта объекта с текучей средой, содержащейся в смесительной камере 14, сводится к минимуму.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения устройство содержит механизм задержки для задержки взаимодействия образца с раствором в смесительной камере 14. Механизмом задержки может быть губка, подходящее сопло или любой другой механизм или элемент, способный отсрочить доступ образца в смесительную камеру. Механизм задержки может быть предложен в виде буфера на отверстии смесительной камеры 14, которое связано с отверстием 3 в крышке 2, через которую образец вводится в устройство 1.
Первое и/или второе уплотнения 21, 22 могут быть выбраны из материала, имеющего низкую проницаемость для жидкости, такого как металл, сплав или полимерный слой. Слой может иметь толщину в диапазоне от, примерно, 15 до, примерно, 100 мкм. Слой может дополнительно содержать соединяющий защитный слой, такой как лак или ламинат, для того, чтобы слой был соединен с жидкостными камерами.
Аналитическое устройство 1 может содержать, по меньшей мере, один реагент, подходящий для данного анализа. Реагенты могут быть выбраны, но не ограничиваясь ими, из нижеперечисленных связывающих реагентов, способных связываться с исследуемым аналитом, ферментом, поверхностно-активным веществом, буфером, экстракционным реагентом, солью, преципитирующим реагентом, реагентом, модифицирующим вязкость, и лизирующим реагентом. Связывающий реагент может быть помечен детектируемой меткой. По меньшей мере, один реагент может быть находиться внутри жидкостных камер. Реагенты могут быть находиться в сухом состоянии или во влажном состоянии.
Аналитические приспособления 5 могут содержать проход для жидкости, такой как капиллярный канал, микрофлюидный проход или пористый поток с использованием носителя, такого как пористый носитель латерального потока. Проход для жидкости может привести к камере детектирования или зоне, которая обозначена цифрой 10. Пористый поток с использованием носителя может содержать один или множество материалов пористого носителя, которые при использовании связаны жидкостным образом. Множество материалов пористого носителя могут быть одинаковыми или различными. Множество пористых носителей могут, по меньшей мере, частично перекрывать друг друга в линейной или послойной конструкции. Приспособление для анализа 5 может содержать материал носителя латерального потока. Приспособление для анализа 5 может содержать множество проходов для жидкости, каждый из которых формирует отдельный путь потока для детектирования аналита. Аналит может быть одинаковым или различным. В тех случаях, когда предлагается множество проходов для жидкости, они могут иметь общую часть приема образца, в результате чего жидкость из смесительной камеры 14 может течь в каждый канал потока.
Как понятно специалисту в данной области техники, приспособление для анализа 5 может быть реализовано с использованием множества способов детектирования. Например, приспособление для анализа 5 может содержать, по меньшей мере, один реагент, подходящий для данного анализа. По меньшей мере, один реагент может быть выбран из связующего агента, способного связываться с исследуемым аналитом, реагента, который способен вступать в реакцию с исследуемым аналитом, таким как фермент, реагента, который способен взаимодействовать или иным образом вступать в реакцию с продуктами любого взаимодействия между исследуемым аналитом и другим реагентом. Приспособление для анализа 5 может содержать зону детектирования 10, которая способна детектировать продукт взаимодействия или реакцию исследуемого аналита и, по меньшей мере, одного реагента. Могут также использоваться и другие способы, такие как иммобилизация меченого связывающего реагента для исследуемого аналита, использование фермента для исследуемого аналита, использование электронного медиатора для фермента или реагента для проявления цвета и/или преципитирующего реагента, и так далее.
Исследуемый аналит, который должен быть определен аналитическим устройством, может иметь биологическую, промышленную или экологическую природу. Аналитом может быть млекопитающее, в частности - человеческого происхождения. Исследуемый аналит может иметь любой генез, включая токсины, органические соединения, белки, пептиды, микроорганизмы, бактерии, вирусы, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, углеводы, гормоны, стероиды, витамины и лекарства. Аналитом может быть аналит, для которого требуется этап предварительной жидкостной обработки перед тем, как к нему будет применено аналитическое приспособление. Этап жидкостной обработки может содержать, но не ограничиваясь этим, по меньшей мере, один разбавленный раствор, жидкую суспензию, извлечение, реакцию связывания, биохимическую реакцию, химическую реакцию, буферизацию, обработку поверхностно-активным веществом. Этап предварительной обработки можно проводить путем введения исследуемого аналита в жидкостный контейнер и обеспечения его взаимодействия с содержимым контейнера. Жидкостный контейнер может содержать, по меньшей мере, один реагент, которые позволяют проводить этап предварительной обработки. В частности, представляющие интерес аналиты включают стрептококки группы А, кандидозные микроорганизмы и бактериальные вагинозные микроорганизмы.
Образец может быть получен из любого источника, такого как: физиологическая жидкость, включая кровь, сыворотка, плазма, слюна, мокрота, жидкость окулярных линз, пот, моча, молоко, асцитическая жидкость, слизистая, синовиальная жидкость, перитонеальная жидкость, трансдермальные экссудаты, фарингеальные экссудаты, бронхоальвеолярный лаваж, трахеальные аспирации, цереброспинальная жидкость, сперма, цервикальная слизь, вагинальные или уретральные выделения, амниотическая жидкость и тому подобное.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна жидкостная камера (например, камеры 11 и 12) может быть отдельным контейнером для хранения жидкости, который приспособлен для введения в блок приема жидкости 20, например, как показано на Фигуре 9.
Как будет понятно специалисту в данной области техники, посредством конструкции, описанной на фигурах, предлагается аналитическое устройство, которое способно приготовить раствор перед введением устройства для ввода образца.
Все приведенное выше описание и примеры приведены для пояснения и никаким образом не ограничивают настоящее изобретение. Можно использовать множество различных схем и способов анализа, которые не выходят за рамки настоящего изобретения.