检测液体样本中的分析物的电致化学发光方法及分析系统技术方案

本发明专利技术涉及检测液体样本中的分析物的电致化学发光方法及对应的分析系统。将包含磁性微颗粒的流体的容器提供给搅拌单元，获取指示容器中所包含的流体的量的信号，取决于流体的量来确定搅拌单元的旋转频率，通过应用该旋转频率来搅拌流体达预定义时间段，从容器提取包含磁性微颗粒的流体的部分，将液体样本与包括磁性微颗粒的流体的部分混合，并且与标记混合，使包括分析物、磁性微颗粒和标记的混合物在孵化器中孵化，将混合物的部分从孵化器输运到测量单元，将磁场应用于测量单元以用于将磁性微颗粒磁性粘附到测量单元的工作电极，应用激励能量以引起发光，测量发光以获取测量信号，以及使用测量信号生成指示液体样本中分析物的存在的输出信号。物的存在的输出信号。物的存在的输出信号。

【技术实现步骤摘要】
检测液体样本中的分析物的电致化学发光方法及分析系统


[0001]本专利技术涉及通过实现发光来检测液体样本中的分析物的领域，诸如通过使用发光免疫测定法，并且涉及相应分析系统。

技术介绍

[0002]已经开发众多方法和系统来检测和量化生物化学和生物学物质中的感兴趣分析物。能够测量微量的微生物、医药品、激素、病毒、抗体、核酸和其它蛋白质的方法和系统对于研究人员和临床医师具有极大的价值。
[0003]已经基于众所周知的粘结反应(例如抗原
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抗体反应、核酸杂交技术和蛋白质
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配体系统)开发非常大量的现有技术。许多生物化学和生物学粘结系统中的高度特异性已经引起具有研究和诊断方面的价值的许多化验方法和系统。典型地，感兴趣的分析物的存在由附连到一个或多个粘结材料的可观察“标签”的存在或缺失来指示。
[0004]已经开发化学发光化验技术，其中包含感兴趣的分析物的样本与被标签有化学发光标签的反应物混合。反应混合物被孵化并且所标签的反应物的某部分粘结到分析物。在孵化之后，可以通过化学发光技术来确定全部两个小部分或其中任一小部分中标签的浓度。在一个或全部两个小部分中确定的化学发光的水平指示生物学样本中的感兴趣分析物的量。
[0005]电致化学发光(EL)化验技术是对化学发光技术的改进。它们提供感兴趣分析物的存在和浓度的灵敏且精确测量。在这样的技术中，所孵化的样本被暴露给恒电势或恒电流地控制的工作电极以便触发发光。在适当的化学环境中，这样的电致化学发光由施加于工作电极上的电压或电流在特定时间处且以特定方式触发。由标签产生的光被测量并指示分析物的存在或量。为了更完整地描述这样的ECL技术，参照例如美国专利No.5,238,808和WO86/02734。
[0006]US 6,881,536示出了基于发光现象的具体粘结化验方法，其中惰性微粒物质特别地粘结到化验系统的粘结反应物之一。
[0007]US 6,599,473 B1公开了一种电致化学发光粘结反应分析(ECL
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BBA)。
[0008]依照ECL
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BBA，产生可检测的络合物，其浓度构成所寻求的分析结果的度量。能够实现ECL反应的标记物质(标签)耦合到专用于分析物的粘结试剂，例如抗体。包括标记物质和粘结试剂的物种被叫做标签共轭。
[0009]当这样的物质经受伏安法工作电极上的适当电势时，其发射可以以光度计方式测量的光。被叫做共同反应物的第二电化学活性物质通常贡献于该反应。在实践中，主要地，与作为共同反应物的TPA(三丙胺)组合，钌络合物(钌
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三羟甲基氨基甲烷[联吡啶])被用作ECL标签。这两个电化学活性物质在对电极的电压应用时均被氧化。质子的随后丢失将把TPA转变成强还原物种。随后的氧化还原反应将ECL标签带到激励状态，它在发射光子的情况下从该激励状态返回到基态。ECL标签反应优选地是循环反应，使得单个标签分子在电压应用于电极之后发射多个光子。
[0010]用于分析的ECL标记络合物分子特性被固定到磁性微颗粒(珠体)。在实践中，使用具有典型地2到3微米的直径的磁化聚苯乙烯珠体。固定是借助于一对特定生物化学粘结配偶体实现的。该对抗生蛋白链菌素生物素已经发现是特别有利的。珠体涂覆有抗生蛋白链菌素，生物素化抗体将粘结到它。
[0011]具有粘结标记络合物的珠体被引入到测量装置的测量单元中。该单元装备有电极，该电极是生成被需要以触发ECL反应的电场所必需的。在被设置于工作电极下面的磁体的磁场中，珠体被拖到工作电极的表面上。由于这典型地发生在具有连续流动样本流体的流通式(flow
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through)单元中，因此珠体的磁性沉积被叫做“捕获”。被需要以触发ECL反应的电势然后被应用于工作电极，并且，使用适当的光学检测器来测量所得的发光的光。发光的光的强度是耦合到工作电极的表面上的珠体的数个标签抗体的浓度的度量，其继而是样本中分析物的浓度的度量。校准允许从所测量的发光信号计算所寻求的浓度。
[0012]已经在文献中讨论和描述了这种类型的ECL
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BBA方法的多个不同变体。

技术实现思路

[0013]本专利技术提供了如独立权利要求中所要求保护的检测液体样本中的分析物的改进发光方法以及分析系统。在从属权利要求中给出本专利技术的实施例。
[0014]在一些实施例中，液体样本中的分析物是通过首先向搅拌单元提供包含包括蛋白质涂覆的磁性微颗粒的流体的容器来检测的。包括蛋白质涂覆的磁性微颗粒的流体的搅拌是必要的，因为微颗粒的密度通常高于缓冲流体的密度。因而，微颗粒往往在容器的底部上沉积，从而由于弱相互作用而引起微颗粒的聚集。为了获得代表性的测量，缓冲流体中微颗粒的均匀分布是必要的以确保针对每一个分析循环的恒定微颗粒浓度。除均匀之外，进一步必要的是还提供微颗粒的解聚，这也是通过搅拌包括微颗粒的流体来实现的。
[0015]在该上下文中，术语“搅拌”应被理解为“通过使用适于混合的对象在某物中做出圆形移动来使其混合”。
[0016]搅拌包括蛋白质涂覆的微颗粒的流体具有与使微颗粒解聚的其它方式和手段相比的若干优点。例如，微颗粒可以使用超声声音而解聚。然而，超声声音可能引起微颗粒的蛋白质涂层的损坏。另一种可能性可以是包含微颗粒的流体的涡流混合，然而这可能引起严重的泡沫生成，其对于如下文讨论的代表性测量而言是不利的。第三种可能性可以是由活塞吸移管管理器引起的拉伸流的使用。然而，活塞吸移管管理器用于混合流体可能引起蛋白质涂覆的微颗粒的机械应力，这可能引起涂层的损坏。
[0017]为了提供微颗粒的解聚，取决于要搅拌的包括微颗粒的流体的量的某一量的能量必须被应用给流体。在搅拌过程期间被应用给流体的能量的量取决于搅拌器的旋转频率以及在其期间搅拌流体的时间的量。
[0018]在下一方法步骤中，获取指示被包含在容器中的流体的量的信号。该信号可以例如是通过读取容器或其它存储器的RFID标志或者通过测量容器的填充水平来获取的，如下文描述的那样。人们还可以对包含流体的容器进行称重，并且，知晓容器本身的重量和包括磁性微颗粒的流体的密度可以确定容器中所包含的流体的体积。
[0019]取决于先前确定的被包含在容器中的流体的量，确定针对搅拌单元的旋转频率，例如通过查找包括关于针对哪个量的流体使用哪个旋转频率的信息的表。所应用的旋转频
率应当足够高以提供用于搅拌流体的短时间段。然而，旋转频率不应当过高，因为过高的旋转频率可能引起泡沫生成，其继而可能引起不希望的效应。例如，如果流体至少部分地起沫，则预定义且可重复的量的流体的提取可能是不可能的。
[0020]在通过应用先前确定的旋转频率来搅拌流体达持续预定时间段之后，从容器取得包含蛋白质涂覆的磁性微颗粒的流体的部分，由此减少被包含在容器中的流体的量。包括磁性微颗粒的流体的部分然后与包括分析物和标记的液体样本的部分混合，并且混合物在孵化器中加以孵化。混合物的一部分然后被输运到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用分析循环系列来检测液体样本中的分析物(160)的电致化学发光方法，所述方法包括：针对所述分析循环系列中的每个分析循环，
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将包含包括蛋白质涂覆的磁性微颗粒(138)的流体的容器(168)提供给搅拌单元(178)，
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获取指示所述容器(168)中所包含的流体的量的信号，
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取决于所述容器(168)中的流体的量来确定针对所述搅拌单元(178)的旋转频率，所述旋转频率与流体的所述量成比例，
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通过应用先前确定的旋转频率来搅拌所述流体达预定义时间段，所述预定义时间段对于每个搅拌过程都保持恒定，其中所述搅拌是为了使所述微颗粒均匀和解聚而执行的，
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从所述容器(168)提取包含蛋白质涂覆的磁性微颗粒(138)的所述流体的部分，由此减少所述容器(168)中所包含的流体的量，
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将所述液体样本的部分与包括蛋白质涂覆的磁性微颗粒(138)的所述流体的所述部分混合，并且与标记混合，
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使包括所述分析物(160)、所述蛋白质涂覆的磁性微颗粒(138)和所述标记的混合物在孵化器(102)中孵化，
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将所述混合物的部分从所述孵化器(102)输运到测量单元(108)，
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将磁场应用于测量单元(108)以用于将所述蛋白质涂覆的磁性微颗粒(138)磁性粘附到所述测量单元(108)的工作电极(120)，
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应用激励能量以用于引起发光，
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测量发光以用于获取测量信号(130)，以及
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使用所述测量信号(130)生成指示所述液体样本中所述分析物(160)的存在的输出信号，其中所述搅拌单元的旋转频率最大限度地高但低于引起泡沫的频率。2.权利要求1的方法，其中从所述容器(168)提取流体的部分采用吸移探测器，并且其中获取指示所述容器(168)中所包含的流体的量的信号是使用所述吸移探测器进行的。3.权利要求1或2的方法，其中获取指示所述容器(168)中所包含的流体的量的信号采用电容性方法。4.权利要求1或2的方法，其中确定针对所述搅拌单元(178)的旋转频率包括：
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将指示所述容器(168)中所包含的流体的量的第一信号提供给数据处理单元(132)，
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响应于将所述第一信号提供给所述数据处理单元(132)，从所述数据处理单元(132)接收指示适于流体的所述量的旋转频率的第二信号。5.权利要求4的方法，其中所述数据处理单元(132)包括表(142)，所述表(142)包括指示针对所定义的流体量使用哪一旋转频率的信息，其中所述数据处理系统(132)响应于接收到所述第一信号、针对适于所述第一信号所指示的流体量的旋转频率而对所述表(142)进行查找，并提供指示适于所述流体量的旋转频率的第二信号。6.权利要求5的方法，其中所述表(142)中包括的数据是凭经验确定的。7.权利要求1或2的方法，其中搅拌仅在从所述容器(168)提取流体之前进行。8.权利要求1或2的方法，其中所述激励能量是通过应用电能...

【专利技术属性】
技术研发人员：R克劳斯，O拉博莱特，F施特布勒，山下善寛，坂下敬道，松冈晋弥，斎藤充弘，坂诘卓，高桥克明，
申请(专利权)人：日立高新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：