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专利名称：用于分析流体变量的装置和方法
技术领域：
用于通过分析经过介质的流体的迁移特征评估流体的变量的装置和方法，所述迁移特征例如流速和流体前沿的迁移距离。在一个实施方案中，本文提供的方法和装置通过分析血液或血浆在多孔介质中的迁移测量血液或血浆的凝固时间。在其他实施方案中，提供用于通过测量流体前沿经过多孔介质的毛细管流动和/或迁移的速率测量流体样品中的分析物的方法和装置。本文提供的装置可以用于测量凝结速率、免疫化学测试、分析血液化学组分例如葡萄糖或胆固醇、监测传染性疾病或许多其他的流体浓度测量用途。背景从1980年中期介绍横向流动免疫测定测试起，横向流动免疫测定测试已经被广泛使用[Rosen]。装置形式已经被证明是非常受欢迎的，这是由于其灵活性、低成本、使用的容易性和速度、以及用于新的测定的快速的开发周期。横向流动装置通常由塑料壳体和多孔的测试条组成。壳体保护测试条的部件并且将测试条的部件结合在一起，提供用于将样品施用于测试条的受控的设备并且提供指示物标记和使用说明。样品条是装置的核心，通常包括四个分离但是重叠的条，允许样品流体通过毛细作用从一个条或区域流动至下一个条或区域
。样品中过高的分析物浓度实际上可以导致信号减少多至两个数量级，因为样品饱和捕获物和指示物抗体二者而不形成夹层结构，这是一种被称为“传感器中毒”的现象[Qian]。最优条件取决于包括流速的许多因素，并且因此大量设计时间被耗费在试图最小化变化的流速的影响上。
相反地，本文描述的装置依赖于作为分析工具的流速的改变和/或流体前沿的测量。概述本文提供的方法和装置的特征在于多种组分成分、制备的步骤以及生物物理的、 物理的、生物化学的或化学的参数。如将对本领域技术人员明显的，本文提供的装置和方法包括下文描述的成分、步骤和/或参数的任何和所有排列与组合。本文提供用于通过测量流体前沿通过介质的运动或通过测量流速来分析或评估流体的变量的方法。介质可以是多孔的，例如玻璃纤维过滤器或硝酸纤维素；非多孔的， 例如玻璃；或多孔材料和非多孔材料的混合物。还提供用于测量流体前沿通过介质的运动、 评估迁移特征例如流速或迁移距离以及使用迁移特征来分析流体变量的装置。流体变量可以是作为流体的特征的性质，例如粘度或表面张力，或流体变量可以是在作为悬浮液的流体中或在溶液中存在的组分或分析物的性质，例如组分或分析物的量、浓度或结合/聚集/ 络合的程度。可以阻碍流体通过介质的流动的过程，例如凝胶、网络或聚集体的形成，可以使用本文提供的方法和装置来分析。流体变量可以作为流体的流速或在介质中的迁移距离的函数被直接地测量，或流体变量可以通过其与流动调节剂的相互作用被间接地分析。在“停流”方法中，流体变量可以通过流体通过介质的流动的停止来分析，流体通过介质的流动的停止由流体中阻碍流动的组分的存在导致或由流动调节剂的加入导致。流体前沿相对于介质的近端或远端的迁移距离可以用于分析流体变量，例如分析物的量/浓度或流体的粘度。在“分流”方法中，流体前沿的迁移同时通过介质中的两个分支的、平行的或相对的路径来实现。一个路径含有阻碍流体前沿的流速或迁移的流动调节剂，而另一个路径不含有该流动调节剂。然后，流体前沿经过路径中的每个的相对迁移距离可以用于分析关心的流体变量。在“拱形流”方法中，流体前沿沿着形成闭合回路的两个汇合的路径 (convergent path)迁移；一个路径含有流动调节剂并且另一个路径不含有该流动调节剂。 在闭合回路上的汇合点提供关心的流体变量的度量。本文提供的方法和装置可以分析流体中的流体变量，例如血液、乳、水、含有诸如蛋白质和核酸的生物分子的溶液，以及除了血液之外的生物流体，例如血浆、血清、尿、 唾液、精液、灌洗液、宫颈流体、子宫颈阴道流体、阴道流体、胸部流体、乳汁、滑液、精液 (semen)、精液(seminal fluid)、粪便、痰、脑脊液、眼泪、粘液、组织液、卵泡液、羊水、房水、 玻璃体液、腹膜液、腹水、汗液、淋巴液、肺痰或其部分或组分。本文提供的方法和装置被设计为在护理点被采用，例如在家中、在医院急诊室或手术室中、在医院实验室和其他临床实验室中、在医生的办公室中、在野外或在不使用繁琐的高成本的装置的情况下期望获得迅速的和精确的结果的任何条件下。在一些实施方案中，本文提供的装置是一次性的。在另外的实施方案中，装置由层压塑料片和纸制成，由此相比于含有注射成型的或浇铸的零件的其他装置，提供显著的成本节约。本文提供使用多孔介质或多孔介质的彼此串联接触的多个元件来分析液体样品的化学组成的方法，所述多孔介质或所述多个元件被处理以允许期望的样品流体经过这些介质的毛细管流动，其中介质含有用于在多孔介质中的某一位置处引入样品流体，由此样品流体可以通过毛细管流动沿着一个或多个分离的路径运动的设备。分离的路径中的一个或多个或样品被以这样的方式处理，所述方式导致流动的停止，或导致流动的减少达到这样的程度，即为了本方法的目的，其可以被视为液体样品的流动的停止，这样的流动停止取决于液体样品中以或高于某个阈值水平的一种或多种特定组分的存在。介质可以在包括下述的设备的装置中，所述设备用于测量液体前沿在多孔介质中沿着每个路径的与样品被引入的位置相比的位置，由此监测流动是否已经沿着每个路径停止，由此确定组分是否以或高于上述的阈值水平存在。在一些实施方案中，导致流动的停止的剂在被引入多孔介质的元件中之前与样品流体预混合。在其他实施方案中，导致流动的停止的剂在样品流体流过的多孔介质区域中存在。在又其他的实施方案中，对可能的液体路径中的至少一个的处理导致粘度的变化，因此导致流速的停止。在一些实施方案中，对可能的液体路径中的至少一个的处理导致聚合物凝胶或网络的形成，因此导致流速的停止。处理可以包括被引入流体中以增强聚合物凝胶或网络的流动限制性质的微颗粒。在一些实施方案中，微颗粒被对样品流体中的待测量的组分特异的粘合剂包覆或与该粘合剂共轭。在又其他的实施方案中， 对可能的液体路径中的至少一个的处理导致不溶性沉淀物的形成，由此改变介质的渗透率并且导致流速的停止。在另外的实施方案中，免疫化学原理被用于导致胶乳微球或相似的剂的浓缩或附聚，由此改变介质的渗透率并且因此导致流速的停止。还提供用于分析液体样品的化学组成的方法，所述方法使用被处理以允许期望的样品流体经过多孔介质的毛细管流动的多孔介质的元件；以及用于在该多孔介质中的某一位置处引入样品流体，由此样品流体可以通过毛细管流动沿着两个或更多个分离的路径运动的设备。这些分离的路径中的一个或多个以导致液体样品的流速相比于未处理的路径改变的方式被处理，这样的流速变化取决于液体样品中的一种或多种特定组分的存在。用于实施方法的装置包括用于测量液体前沿在多孔介质中沿着每个路径的与样品被引入的位置相比的位置，由此进行沿着每个路径的相对流速的比较的设备。还提供用于使流速的这种比较与样品的化学组成相互关联的方法。在一些实施方案中，液体样品的体积是已知的， 并且仅两个路径是可能的，使得仅对液体前沿中的一个的位置的测量是必需的。在其他实施方案中，对可能的液体路径中的至少一个的处理导致粘度的变化，从而改变流速。在又其他的实施方案中，对可能的液体路径中的至少一个的处理导致不溶性沉淀物的形成，由此改变介质的渗透率并且改变流速。在另外的实施方案中，免疫化学原理被用于导致胶乳微球或相似的剂的浓缩或附聚，由此改变介质的渗透率并且改变流速。还提供用于分析液体样品的化学组成的方法，所述方法使用被处理以允许期望的样品流体经过多孔介质的毛细管流动的多孔介质的元件，以及用于在该多孔介质中的单一位置处引入样品流体，由此样品流体可以通过毛细管流动沿着两个或更多个分离的路径运动的设备，其中这些路径在一个或多个公共点处汇合。这些分离的路径中的一个或多个以导致液体样品的流速相比于未处理的路径改变的方式被处理，这样的流速变化取决于液体样品中导致已经在免疫化学上被改性的聚合物的捕获或聚集的一种或多种特定组分的存在。样品流体被允许通过毛细管作用沿着这些路径中的每个同时地运动，直到流体前沿汇合，这有效地结束流体的所有运动并且由此界定测定的终点。流体前沿汇合的位置被用于确定沿着路径中的每个的相对流速，并且这种比较与样品的化学组成相互关联。在一些实施方案中，对分离的路径中的一个的处理包括除了已经在免疫化学上被改性的聚合物之外的已经在免疫化学上被改性的微颗粒的使用。在其他实施方案中，对分离的路径中的一个的处理包括除了已经在免疫化学上被改性的聚合物之外的尚未在免疫化学上被改性的微颗粒的使用。在又其他的实施方案中，样品在两个或更多个点处被同时引入，由此界定分离的路径。在一些实施方案中，将据称含有分析物的样品与用对这种分析物特异的抗体在免疫化学上改性的聚合物混合，并且可选择地与被对这种分析物特异的抗体包覆的微颗粒混合，并且被处理的区域具有也对这种分析物特异的被固定化的抗体，使得聚合物或微颗粒将在受限制的区域中聚集，影响了流速。还提供用于分析液体样品的化学组成的方法，所述方法使用被处理以允许期望的样品流体经过多孔介质的毛细管流动的多孔介质的元件，以及用于在该多孔介质中的单一的位置处引入样品流体，由此样品流体可以通过毛细管流动沿着被界定的路径运动的设备。被界定的路径被以导致液体样品的流速的变化的方式处理，这样的流速变化取决于液体样品中一种或多种特定组分的存在，所述特定组分导致已经在免疫化学上被改性的聚合物或已经在免疫化学上被改性的聚合物和微颗粒的组合的捕获或聚集。样品流体被允许通过毛细管作用沿着被界定的路径运动，直到由在免疫化学上被改性的聚合物形成网络或凝胶停止了流体的所有的表观运动，由此界定测定的终点。流体前沿停止运动的位置与样品的化学组成相互关联。在一些实施方案中，微颗粒不在免疫化学上被改性。还提供用于分析液体样品的化学组成的方法，所述方法使用被处理以允许期望的样品流体经过多孔介质的毛细管流动的多孔介质的元件；以及用于在该多孔介质中的单一的位置处引入样品流体，由此样品流体可以通过毛细管流动沿着两个或更多个分离的路径运动的设备，其中这些路径在一个或多个公共点处汇合。这些分离的路径中的一个或多个以导致液体样品的流速相比于未处理的路径改变的方式被处理，这样的流速变化取决于液体样品中的一种或多种特定组分的存在。样品流体被允许通过毛细管作用沿着这些路径中的每个同时地运动，直到流体前沿汇合，这有效地结束流体的所有运动并且由此界定测定的终点。然后，流体前沿汇合以确定沿着路径中的每个的相对流速的位置被确定并且与样品的化学组成相互关联。在一些实施方案中，样品在两个或更多个点处被同时引入。还提供用于分析液体样品的化学组成的方法，所述方法使用被处理以允许期望的样品流体经过多孔介质的毛细管流动的多孔介质的元件，以及用于在该多孔介质中的单一的位置处引入样品流体，由此样品流体可以通过毛细管流动沿着两个或更多个分离的路径运动的设备，其中这些路径在一个或多个公共点处汇合。这些分离的路径中的一个或多个可以以下述的方式被处理通过响应于液体样品中的一种或多种特定组分的存在诱导化学沉淀而导致液体样品的流速与未处理的路径相比的改变。样品流体被允许通过毛细管作用沿着这些路径中的每个同时地运动，直到流体前沿汇合，这有效地结束流体的所有运动并且由此界定测定的终点。流体前沿汇合的位置被分析以确定沿着路径中的每个的相对流速，并且将这种比较与样品的化学组成相互关联。在一些实施方案中，样品在两个或更多个点处被同时引入。在其他实施方案中，样品可以含有葡萄糖并且与DAB预混合，并且被处理的路径含有葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶，由此形成改变流动的不溶性沉淀物。在其他实施方案中，样品可以含有关心的分析物，并且样品与葡萄糖、DAB以及与辣根过氧化物酶共轭的分析物的抗体预混合，并且被处理的路径含有葡萄糖氧化酶以及分析物的第二非竞争抗体，由此在具有改变流动的不溶性沉淀物的检测区域处形成免疫复合物夹层结构。还提供用于分析液体样品的化学组成的方法，所述方法使用被处理以允许期望的样品流体经过多孔介质的毛细管流动的多孔介质的元件，以及用于在该多孔介质中的单一的位置处引入样品流体，由此样品流体可以通过毛细管流动沿着两个或更多个分离的路径运动的设备，其中这些路径在一个或多个公共点处汇合。这些分离的路径中的一个或多个可以以导致液体样品的流速与未处理的路径相比改变的方式被处理，这样的流速变化取决于液体样品中导致已经在免疫化学上被改性的微颗粒的捕获或凝集的一种或多种特定组分的存在。样品流体被允许通过毛细管作用沿着这些路径中的每个同时地运动，直到流体前沿汇合，这有效地结束流体的所有运动并且由此界定测定的终点。流体前沿汇合的位置可以被分析以确定沿着路径中的每个的相对流速，并且这种比较可以与样品的化学组成相互关联。在一些实施方案中，样品在两个或更多个点处被同时引入。在其他实施方案中，含有特定的分析物的样品与被对这种分析物特异的抗体包覆的微颗粒混合，并且被处理的区域具有也对这种分析物特异的被固定化的抗体，使得微颗粒将在受限制的区域中聚集，影响了流速。在其他实施方案中，被处理的区域含有被对待测试的分析物特异的多克隆抗体包覆的微颗粒，由此导致在分析物的存在下的凝集，阻塞了孔并且限制了流动。还提供用于分析血液样品的凝结能力的方法，所述方法使用被处理以允许期望的样品流体经过多孔介质的毛细管流动的多孔介质的元件，以及用于在该多孔介质中的单一的位置处引入样品流体，由此样品流体可以通过毛细管流动沿着两个或更多个分离的路径运动的设备，其中这些路径在一个或多个公共点处汇合。这些分离的路径中的一个或多个可以是以活化凝结路径的方式，由此增加了粘度，这进而可以导致流速的变化。样品流体可以被允许通过毛细管作用沿着这些路径中的每个同时地运动，直到流体前沿汇合，这有效地结束流体的所有运动并且由此界定测定的终点。流体前沿汇合的位置可以被分析以确定沿着路径中的每个的相对流速，并且这种比较与样品的凝结时间相互关联。在一些实施方案中，样品在两个或更多个点处被同时引入。还提供用于分析血液样品的凝结能力的方法，所述方法使用被处理以允许期望的样品流体经过多孔介质的毛细管流动的多孔介质的元件，以及用于在该多孔介质中的单一的位置处引入样品流体，由此样品流体可以通过毛细管流动沿着两个或更多个分离的路径运动的设备，其中这些路径在一个或多个公共点处汇合。这些分离的路径中的一个或多个可以以活化凝结路径的方式被处理，由此增加了粘度并且导致流速的变化。样品流体可以被允许通过毛细管作用沿着这些路径中的每个同时地运动，直到流体前沿汇合，这有效地结束流体的所有运动并且由此界定测定的终点。流体前沿汇合的位置可以被分析以确定沿着路径中的每个的相对流速，并且这种比较与样品的凝结时间相互关联。在一些实施方案中，样品在两个或更多个点处被同时引入。在其他实施方案中，具有显著地小于多孔介质的孔径大小的尺寸的微颗粒可以被引入样品流体中，以便增强凝结对两个或更多个分离的路径之间的毛细管流速的差异的影响。在另外的实施方案中，微颗粒仅被沿着已经被处理以促进凝结的路径引入。在又其他的实施方案中，具有显著地小于多孔介质的孔径大小的尺寸的微颗粒可以被引入样品流体中，以便增强凝结对两个或更多个分离的路径之间的毛细管流速的差异的影响。还提供横向流动装置，该横向流动装置通过检测样品流体经过多孔介质例如滤纸的毛细管流动的速率的变化来测量样品中的特定的分析物的浓度。特别地，含有分析物的样品流体通过毛细作用沿着多孔介质的共用元件的两个或更多个汇合臂流动，其中臂中的至少一个已经通过响应于分析物的浓度影响流速的流动调节剂的加入来改性。流体前沿将在由它们的相对流速确定的位置处汇合，这从而指示样品流体中的分析物的浓度。本文提供的另一个横向流动装置通过检测样品流体经过多孔介质例如滤纸的毛细管流动的速率的变化来测量样品中的特定的分析物的浓度。特别地，含有分析物的样品流体通过毛细作用沿着多孔介质的共用元件的两个或更多个臂流动，其中臂中的至少一个已经通过响应于分析物的浓度影响流速的流动调节剂的加入来改性。流体前沿在完成时距样品引入点的相对距离由它们的相对流速确定，这从而指示样品流体中的分析物的浓度。本文提供的其他横向流动装置通过检测样品流体经过多孔介质例如滤纸的毛细管流动的速率的变化来定性地测量样品中的特定的分析物的浓度。特别地，含有一种或多种分析物的样品流体通过毛细作用沿着经过多孔介质的元件或经过多孔介质的彼此串联接触的多重元件的路径流动，其中样品和/或流体路径已经通过使流动在特定的分析物的存在下停止的流动调节剂的加入来改性。如果流体或介质的性质不随时间变化，那么预期的是流体前沿的位置将与时间的平方根成正比[WasWxirn]，使得足够的量的样品流体将饱和多孔介质，如果被给予足够的时间的话。如果流体前沿在指定的一段时间之后尚未运动至少指定的距离，那么这指示毛细管流动已经停止，由此指示在样品流体中存在阈值浓度的分析物。流动调节剂的一个实例将是在分析物的存在下形成阻塞介质的孔的沉淀物从而限制流动的一组酶和底物。另一个实例将是在样品流体中悬浮并且具有显著地小于多孔介质的孔径大小的直径的胶乳微球，该胶乳微球通过普遍使用的免疫化学方法，将被使得在样品流体流过多孔介质的一些区域时在这些区域中聚集，由此限制流动。流动调节剂的又一个实例将是在特定的分析物的存在下改变样品流体的粘度由此减慢流动的剂。沉淀改变流速的用途的一个实例可以由用于测量样品材料中的葡萄糖的测定例示。在本实施方案中，酶，即葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶，可以被结合于测试条的区域。 样品可以以已知的比率与底物例如3，3' - 二氨基联苯胺(DAB)混合并且样品可以被施用于测试条。当样品朝向具有固定化酶的区域迁移并且迁移经过该区域时，在样品内含有的葡萄糖将与葡萄糖氧化酶反应，生成过氧化氢和d-葡萄糖酸。进而，过氧化氢和DAB将与辣根过氧化物酶反应，以生成不可溶的褐黑色沉淀物，其将用来局部地减小支持膜的孔径大小，从而减小局部流速。然后这种流速变化可以被测量并且与样品中存在的葡萄糖的量直接地相互关联。沉淀材料的量与样品中存在的葡萄糖的量成比例，从而存在更多葡萄糖将导致更多沉淀物形成，从而更多地减慢样品的液体部分的流动。还可能的是，使酶中的仅一种被固定化并且使另一种酶与行进经过测试条的样品混合，其目的是使沉淀物在膜的局部区域中形成，从而影响流速。此外，过程可以通过将底物和样品直接与酶混合来简单地进行，使得沉淀物将以非局部的方式形成但是仍然用来减小膜的孔径大小并且影响流速。本领域技术人员将认识到，许多其他类型的分析可以使用这种过程来进行，要求是可以导致沉淀物形成，这种沉淀物的量与待测量的分析物的量成比例，并且这种沉淀物可以影响样品的液体部分穿过膜的流速。其他潜在的底物体系包括但不限于，将碱性磷酸酶与普遍已知的底物对BCIP/NBT组合。在又一个实例中，沉淀物的局部形成可以通过在液体样品可以迁移经过的测试条局部区域中结合的抗体来导致。在意图测量样品中的C反应蛋白(CRP)的优选的实施方案中，可以采用可以结合于CRP分子或分子复合物的被指定为al和a2的两种抗体。抗体al
12可以共价地或非共价地与酶例如辣根过氧化物酶相关联。第二抗体a2可以是未被改性的或被诸如生物素的分子改性。在本实施方案中，被怀疑含有CRP的样品可以与抗体al、葡萄糖和沉淀底物例如3，3' - 二氨基联苯胺(DA^混合。测试条的某区域将具有被特异性地或非特异性地结合于样品施用点远端的区域的抗体a2和葡萄糖氧化酶。然后样品将迁移经过所准备的测试条，例如硝酸纤维素或尼龙膜，CRP结合的抗体al将通过结合于抗体a2 而被保留，导致葡萄糖氧化酶的局部浓度以剂量响应的方式增加。膜结合的葡萄糖氧化酶将与被加入样品中的葡萄糖反应，生成过氧化氢，进而过氧化氢将与过氧化物酶标记的抗体al反应，形成将以剂量响应的方式影响样品的液体部分的流速的不溶性沉淀物。这种流速变化可以被测量以确定样品中的CRP的浓度。注意，非结合的抗体al也将导致沉淀物的形成，然而由于这种抗体存在的瞬时的本质，形成的量和速率将仅贡献于沉淀物形成的合理的恒定速率，该合理的恒定速率将在样品之间合理地一致。本领域技术人员将认识到，许多不同的目标可以使用这种途径来测量，主要要求是抗体结合导致可以以与抗体结合的量成比例的方式影响样品的液体部分的流速的沉淀物的形成。此外，本领域技术人员将认识到这种体系可以被以竞争性结合的方式使用，其中在样品中存在的分析物将与被加入的目标分析物竞争，以导致向测试条的局部区域的结合的减少，导致待形成的沉淀物的局部形成的减少，从而以与样品中的目标的浓度成反比的方式增加样品的液体部分的流速。此外， 本领域技术人员将认识到，抗体a2可以被以下物质生物素化或标记结合于测试条的一些其他特异性的捕获标记物和特异性的捕获部分，例如结合生物素的蛋白，例如抗生物素蛋白、中性抗生物素蛋白(neutraavidin)或链霉抗生素蛋白，使两种抗体(al、U)能够被加入样品并且使全部的复合物能够被捕获，但是仅抗体a2以剂量响应的方式被捕获。本领域技术人员将认识到，有许多用于捕获抗体的方式，除了许多其他的之外，所述方式包括但不限于His标记、物种特异性的抗抗体、蛋白A和蛋白G。其他潜在的底物体系包括但不限于， 将碱性磷酸酶与普遍已知的底物对BCIP/NBT组合。凝结时间的测量是使用粘度监测样品的状态的一个实例。凝结描述血液通过其被凝块的复杂过程。凝血酶原时间(PT)测量凝结的非固有的路径。这种路径的诱导需要钙。该过程可以通过促凝血酶原激酶的引入来加速，促凝血酶原激酶是一种含有组织因子的盐脑提取物，引发非固有的路径。这种路径通过最终导致凝血酶(因子IIa)的活化的蛋白质级联 (protein cascade)进行，凝血酶是裂解纤维蛋白原的蛋白酶。纤维蛋白原是可溶解的蛋白质，但是当被裂解为纤维蛋白时，纤维蛋白原凝结为不可溶的凝胶。纤维蛋白多聚体的生成的结果是血液或血浆的增加的粘度和流动的阻碍，这作为结果，因此可通过本装置测量。钙是凝结级联中所需要的辅因子，因此用钙螯合剂例如柠檬酸盐处理的血液不凝块。凝结级联可以通过引入相对于柠檬酸盐摩尔过量的钙被再活化。对于本文描述的凝结测试来说，血液样品用柠檬酸盐来初始地处理。其他钙螯合剂例如EDTA，产生相似的效果。 装置的初始的竖直分离部件将血浆从血液分离。(测试还可以使用全血来进行。)被分离的血浆到达定量刻度盘并且在两个方向以相等的速率迁移。刻度盘的一个方向用钙处理， 以允许凝结级联开始。刻度盘的这一侧还可以用促凝血酶原激酶或加速凝结的其他材料处理。刻度盘的另一侧保持不被处理，使得血浆在这个方向的迁移不由于凝结而被延迟。在刻度盘上的每个方向迁移的血浆最终在刻度盘的相对的侧上的某处相遇。血浆相遇的点直接地指示血液样品凝结的能力。例如，完全地缺乏凝结的血液样品将在距血浆进入定量刻度盘之处的180°相遇，因为在每个方向迁移的血液将已经以相同的速率行进。对于具有越来越健康的凝结功能的血液样品，血浆在刻度盘上的汇合点越来越偏向刻度盘的发生凝结 (以及因此血浆迁移的延迟)的侧。固有的或活化部分凝血活酶时间(aPTT)的缺乏被相似地测试。诱导固有的路径的因子，例如高岭土(不可溶的硅酸盐)或带负电荷的磷脂可以与钙共同地被引入定量刻度盘的一侧。血液被施用和暴露于柠檬酸盐，如上文描述的，然后血浆沿着刻度盘迁移，基于通过固有的路径的凝结在刻度盘上的其它地点汇合。本装置的用途还包括但不限于(1)凝结缺乏的基本监测。(2)对服用抗凝剂的患者的监测，例如在服用肝素的患者中监测aPTT并且在服用华法林的患者中监测PT。(3) 促凝血酶原激酶生成测试(TGT)，用于区别在患有甲型血友病的人中的因子VIII结块问题和如在乙型血友病个体中的因子IX结块问题。(4)特异性因子的测试，用于确定凝结路径内的缺乏。存在使用与免疫化学原理组合的微米尺寸的聚苯乙烯珠来改变多孔介质的孔隙率/渗透率的多种可能的方式。流速的变化提供样品内的目标分析物浓度成反比的指示。 珠在诸如横向流动纸(Fusion 5，Whatman)或硝酸纤维素膜(Vivid)的多孔膜的空隙容积内的积聚用来通过改变有效的孔隙率和渗透率来减弱被施用的样品的流动。珠的精确的积聚可以通过施用靶向期望的分析物的特异性的分子识别元件，例如抗体、蛋白质、核酸和它们的衍生物来实现。珠在膜上的期望的部分处的固定化将导致在为了特定的目标设计的测试条上的样品流速的变化。在本程序中描述的试剂和材料的组合提供快速的、分析物特异性的半定量的测试，以测量来自生物样品的溶解物，例如蛋白质、核酸和代谢物。在一个形式中，夹层结构免疫测定可以用于测量来自样品的C反应蛋白(CRP)。样品与已知量的被CRP的抗体(al)包覆的珠混合，并且然后被施用于横向流动膜或纸。膜或纸的一个部分还被中性抗生物素蛋白(或其他结合生物素的蛋白)以及与生物素共轭的第二抗CRP抗体(U)包覆。中性抗生物素蛋白和a2抗体之间的相互作用生成在测试条内的目标特异性捕获部分。一旦样品被施用，那么样品将流过被固定化的中性抗生物素蛋白-生物素-抗体包覆的部分，并且被al抗CRP蛋白包覆的珠将与样品中的CRP的量成比例地积聚。珠在测试条的该区域的积聚将有效地减少样品可获得的空隙容积并且延迟样品流动。当珠积聚时，有效的孔径大小以及测试条内的用于流体流动的可用空间被减少，并且在测试条的该部分处被固定化的珠的量与样品中的CRP的量成正比。该实例的其他情况可以由与样品混合的被al抗体包覆的珠和与生物素共轭的a2抗体组成。还可能的是，使被 al抗体包覆的珠以及与a2生物素共轭的抗体被包覆在样品垫至试剂垫上，所述垫在被固定化的中性抗生物素蛋白部分之前并且在样品流过测试条时被样品占据。对于上文刚刚描述的后两种情况，测试条的一部分被中性抗生物素蛋白包覆，以允许捕获免疫复合物。这种施用将还包括具有较小的(纳米尺度)和较大的尺寸的珠、珠尺寸的组合、显色指示物珠、 以及具有被合适地控制尺寸的流动基质的珠的耦合体(coupling)，这取决于用于分析的成对的分离纸。显色指示物珠的使用允许它们用作报道分子，并且显色指示物珠向测试条中的迁移的缺乏或减少的迁移距离提供液体样品向条中的迁移以及目标分析物的存在的直接对应。珠还可以是非球形的被改进的形状、被不同的表面化学官能化、或与其他机制组合，以影响多孔膜内的流速。非特异性的珠(不结合于分子识别元件的珠)的加入可以用于导致由特异性地识别目标分析物的被蛋白质或抗体包覆的珠产生的流速的进一步的减小， 并且有效地放大信号。本方法可以适应竞争性测定形式，同时包括与样品分析物竞争的目标分析物。此处，进行竞争的目标分析物的存在将减少对目标特异性的珠的局部积聚，防止膜孔的堵塞，并且导致与样品中的目标的浓度成正比的增加的样品流速。对横向流动和其他免疫学技术熟悉的有经验者将认识到，许多其他类型的分析可以使用本方法来进行。这种测定的基本的方面是珠在流动基质内的特异性的积聚，导致由于为样品流动可用的空隙容积的减小而流速成比例的减小。这种类型的测定的可选择的方案使用珠在样品内的凝集来防止或减少样品在测试条上的流动。使用上文的CRP实例，样品与附着于珠的CRP的al和a2抗体混合。然后样品被施用于多孔的横向流动膜条。如果样品含有CRP，那么珠将凝集，堵塞空隙容积，并且产生防止或减慢样品进入膜中的障碍物。当CRP不存在时，珠保持分散遍及样品并且允许样品流入膜中。珠在样品加入部位处的凝集有效地减小测试条内的孔径大小以及为流体流动可用的空间。凝集的程度以及在测试条的该部分处积聚的珠的量与样品中的CRP的量成正比。因此，样品和珠进入测试条中的流速是样品内的CRP浓度的直接指示物。如上述的， 显色指示物珠的迁移提供液体样品向条中的迁移以及目标分析物的存在的直接对应。相似地，珠还可以是非球形的被改进的形状、被不同的表面化学官能化、或与其他机制组合，以影响多孔膜内的流速。非特异性的珠(不结合于分子识别元件的珠)的加入可以用于导致由特异性地识别目标分析物的被蛋白质包覆的珠产生的流速的进一步的减小，并且有效地放大信号。还可能的是，使被抗体包覆的珠在样品或试剂垫上，所述垫在被固定化的中性抗生物素蛋白部分之前并且在样品流过测试条时被样品占据。对横向流动和其他免疫学技术熟悉的有经验者将认识到，许多其他类型的分析可以使用本方法来进行。这种测定的基本的方面是珠在流动基质内的特异性的积聚，导致由于为样品流动可用的空隙容积的减小而流速成比例的减小。多种途径可以用于增强珠的局部膜孔阻塞并且响应于目标分析物减少样品流动。 这些中的一个是将膜孔通过珠积聚的阻塞与被珠局部化引导的被酶介导的沉淀反应组合。 在这种情况下，被酶或抗体酶融合包覆的珠的组合可以用于在特异性目标分析物的存在下产生局部沉淀物。非均一的局部沉淀物形成和珠积聚的组合将非常有效地引起样品流速的减小。非常小的沉淀物的存在将补充珠的孔阻塞，因为由于膜孔径大小的不同，局部沉淀将堵塞被珠保留开放的剩余的缝隙。可选择地，单独的或与珠或酶组合的水溶性聚合物的加入也将用来与目标分析物浓度成比例地减小流速。这些聚合物可以用作非特异性阻塞试齐U，或被分子识别元件官能化以向珠积聚或沉淀物形成反应加入特异性。聚合物可以被共轭或融合于珠表面或酶，以加入形状和产生更不均一的阻断剂以限制流动。聚合物的被加入的非均一的体积将以与沉淀形成相同的方式起作用，以堵塞由于变化的膜孔径大小未被珠阻塞的剩余的缝隙，并且更有效地减小样品流速。装置的一个可能的实施方案将包括滤纸条，其中一个端部已经被流动调节剂处理并且另一个端部未被改性。样品流体将被分流成两半，并且被同时引入条的两端。如果特异性分析物存在，那么相比于从未被处理的端部的流动，流体将从被处理的端部更缓慢地流动，并且流体前沿将在更接近被处理的端部处相遇，而如果该分析物不存在，那么流体前沿将在条的中心相遇。如果流动的限制取决于分析物浓度，那么前沿汇合的位置将是分析物浓度的指示。装置的另一个实施方案将使用圆形的或椭圆形的滤纸条(“刻度盘”)，且样品在单一的位置处被引入，由此围绕刻度盘在两个方向流动，其中刻度盘的一个臂含有流动调节剂。于是，分析物的浓度将与前沿汇合在刻度盘上的位置相互关联。明显地，刻度盘可以具有将允许样品以两个或更多个方向初始地流动并且在测试完成时汇合的任何形状，但是圆形的形状应导致缓冲前沿的最小的变形。附图简述

图1A、图1B、图2和图3示出了说明用于通过两个流体前沿沿着闭合回路的汇合点来分析流体变量的理论基础的示例性数据的绘图。图4示出了停流装置的示例性的实施方案的俯视图。图5示出了顶部覆盖物被除去的停流装置的俯视图。图6示出了停流装置的侧视横截面图。图7示出了形成停流装置的示例性的一组分层部件的分解图。图8示出了能够在装置中进行流体变量的分析的示例性的条介质部件。图9A示出了拱形流动装置的实施方案的俯视图，其中沿着两个汇合的流体路径 (converging fluid path)迁移所经过的闭合回路介质的弯曲部测量汇合点。图9B示出了拱形流动装置的另一个实施方案，其中沿着两个汇合的流体路径迁移所经过的闭合回路介质的线性部分测量汇合点。图10示出了顶部覆盖物被除去的在9A中描绘的装置的俯视图。图11示出了 9A中描绘的装置的侧视横截面图。图12示出了形成9A中描绘的装置的示例性的一组分层部件的分解图。图13示出了使能够通过测量沿着两个分离的路径(一个具有被改变的流速)的汇合点来分析流体变量的示例性的部件(闭合回路多孔介质)。图14示出了沿着多孔介质的IlOmm圆形条的血清的迁移、相对于血清的被削弱的凝结的血浆(impaired coagulation plasma)和健康的血浆流体前沿的迁移以及它们的汇
合点ο图15示出了图14中描绘的相对迁移距离和汇合点的图。详细描述A.定义除非另有定义，否则本文中所有技术和科学术语都具有与本发明所属领域的技术人员所普遍理解的意思相同的意思。除非另有说明，否则在贯穿本文的整个公开内容中提到的所有专利、专利申请、公布的申请和出版物、网址和其他被公布的材料，都以其整体通过引用并入。在本文的术语具有多个定义的情况下，以本节中的那些为准。在参照URL或其他这样的标识符或地址的情况下，应理解，这样的标识符可以变化并且在因特网上的特定的信息可以是易变的，但是等效的信息可以通过搜索因特网而找到。对其的参照证实这样的信息的可用性和公共的传播。如本文所使用的术语“流体”通常是指溶液、液体悬浮液或胶态悬浊液，包括溶胶， 然而该术语还可以是指任何可流体化的组合物，无论是液体、固体还是气体。“可流体化的”
16意指提供“流动”或“可变形”的能力，即物质被倾倒并且无障碍地采取其倾倒入的容器的形状的能力，的性质。“液体悬浮液”在本文中与“悬浮液”可互换地使用，并且是指其中固体颗粒(经常仅在微观可见的，例如血液中的红血球)被分散遍及在较小密度的液体中并且可以被从所述液体过滤但是由于系统粘度或分子间相互作用不容易沉降的体系。如本文所使用的“胶态悬浊液”是指其中固体颗粒被均勻地分散遍及液体的悬浮液。如本文所使用的术语流体还可以是指溶液。如本文所使用的术语“溶液”是指在单相中的两种或更多种成分的均勻混合物，溶液通常是液体但是也可以是冻结的液体或气体，其中不同的成分仅在分子水平可识别。例如，本文提供的方法和装置可以用于监测关心的分析物的聚集，其中分析物初始地在溶液中但是在聚集时形成固体颗粒。可以用于本文提供的方法和装置的示例性的流体包括但不限于诸如以下的流体 血液、乳、水、含有诸如蛋白质和核酸的生物分子的溶液，以及除了血液之外的生物流体，例如血浆、血清、尿、唾液、精液、灌洗液、宫颈流体、子宫颈阴道流体、阴道流体、胸部流体、乳汁、滑液、精液、精液、粪便、痰、脑脊液、眼泪、粘液、组织液、卵泡液、羊水、房水、玻璃体液、 腹膜液、腹水、汗液、淋巴液、肺痰或其部分或组分。可以作为影响流速和/或流体前沿的迁移距离的流体变量或流动调节剂的分析物可以是作为悬浮液或在流体中的胶体存在的颗粒；可选择地，分析物可以被溶解在流体中，作为均质的溶液，并且可以在它们转化(例如聚集或与结合配偶子络合)以形成颗粒时改变流速或流体前沿的迁移。所收集的流体样品可以从任何源取得，如本文提供的或本领域已知的其它的。流体样品(例如血液)可以被直接地从受试者施用至本文提供的装置上，或它们可以在加载至装置上之前被收集和/或储存。如本文所使用的术语“流速”是指在标准的量的时间(通常是分钟)内运动经过介质的流体的量。如本文所使用的术语“流体前沿”是指流体在其沿着介质迁移时的前导边缘。正在迁移的流体的该前导边缘用于测量流速和/或迁移距离，流速和/或迁移距离进而用于分析流体变量或与流体变量相关联的评估参数。如本文所使用的术语“流体变量”是流体的影响，或可以导致影响，流体在多孔介质中的流动的任何组分、方面、性质或特征。一些流体变量可以以取决于变量在流体中发生，例如在流体中悬浮的聚集体，的量和/或程度的方式影响流体的迁移。流体变量的实例包括但不限于流体中的溶液中的分析物的量或浓度、可以在流体内混合或在流体中悬浮的颗粒(包括胶体颗粒)、以及诸如粘度和表面张力的流体性质。对于流体血液来说，示例性的变量包括血糖浓度、血红蛋白浓度、诸如纤维蛋白原的凝血因子的浓度、以及粘度。如本文所使用的术语流体变量的“值”是指流体变量的定性的、半定量的或定量的度量。变量的值的实例包括以厘泊计的粘度的度量和以重量/单位体积计的分析物的浓度的度量。如本文所使用的，“粘度”是指包括液体的流体的决定对剪切力的内阻力或对“流动”的阻力的物理性质，并且通常以厘泊(CPS)表示。如本文所使用的术语“内力”是指可以影响流体在介质中的运动的力。内力包括但不限于毛细管作用、芯吸、总体流动和压差。因此，内力是体系或装置所固有的力，并且不同于不由材料和/或含有介质的体系的设计产生的外力，例如重力和由泵供应的力。
如本文所使用的术语“内部影响”是指流体和/或包括用于流体经过其流动的介质的体系所固有的，可以影响流体在介质中的运动的影响。内部影响包括但不限于流体中的悬浮液中的颗粒、阻碍流体流动的化学或生物反应、颗粒间附着和颗粒-介质附着。如本文所使用的术语“总体流动”是指流体和其组分的运动的性质，其中由诸如毛细力的力导致的流体的运动夹带流体的组分并且使它们流动。如本文所使用的术语“吸收容量”是指材料可以容纳的液体的量的度量。其被基于面积(例如克(gm)的液体每平方米的材料)或基于重量(例如克的液体每克的材料)报告。如本文所使用的术语“吸收”是指原子、分子或离子据此进入或渗透体相(例如液体、气体或固体)并且被体相的体积接纳的过程。如本文所使用的术语“吸附”是指分子向被称为吸附剂的表面的附着。多种具有不同强度的力可以促进这样的附着，包括但不限于范德华力、静电作用和化学键，例如离子键和共价键。如本文所使用的术语“血液组分”是指红血球、血小板、白血球、血浆、血清、诸如 CRP的蛋白质、葡萄糖、凝血因子和任何其他天然地存在于血液中或可以从血液获得的组分。术语“参数”，如在本文中与“评估参数，，可互换地使用的，是指与通过本文提供的方法和装置分析的流体变量相关联的性质。该性质可以用于识别和/或监测状态、条件或问题的原因或本质。例如，如通过血液中的葡萄糖的流速或迁移距离的变化评估的对血液中的葡萄糖的检测可以用于诊断和/或监测糖尿病。作为另一个实例，可以使通过本文提供的方法和装置对血液的减少的流速的检测与凝固时间相互关联，凝固时间是指示血浆是健康的还是凝结被削弱的参数。如本文所使用的术语“血液参数”是指与血液中存在的颗粒分析物(例如红血球、白血、凝血因子例如纤维蛋白原、血红蛋白或血小板)相关联的，可以用于识别和/或监测与血液有关的疾病或其他疾病的性质。示例性的血液参数包括凝固时间和血红蛋白浓度。如本文所使用的术语“血细胞比容”是指在血液已经被处理(例如通过离心)以将红血球与血浆分离之后被堆积的红血球的按体积计的百分比。如本文所使用的术语“血细胞比容”被认为等效于“血红蛋白浓度”并且与“血红蛋白浓度”线性相关(3%血细胞比容近似等于lg/dL的血红蛋白)。因此，在本文件内的所有对血细胞比容的指代也涉及血红蛋白浓度，并且本文提供的装置涉及血细胞比容和血红蛋白浓度二者。这两个血液参数都可以用于识别和监测疾病状态，例如贫血。术语“介质(medium) ”、“介质(media) ”、“基材”在本文中可互换地使用，并且是指流体的运动可以经过其发生并且流体前沿的测量可以经过其被实现的任何材料。流体经过介质的运动使得其流速和/或迁移距离直接地取决于流体的变量或可以被改变以取决于流体的变量。在本文提供的特定的用于分离流体混合物的组分的方法和装置中，介质是固体材料。在一些实施方案中，介质是多孔的并且流体的流速通过流体的一种或多种组分运动经过孔的相对能力来调节。在其他实施方案中，介质可以是非多孔的并且通道可以被蚀刻在非多孔的介质上以实现流体的迁移。示例性的介质材料包括但不限于滤纸、硝酸纤维素、玻璃纤维过滤器和玻璃。在本文提供的其中流体混合物是含水流体混合物的方法中，介质是亲水性材料。如本文所定义的“差异迁移”是指流速被改变的流体和流速未被改变的流体在介质中迁移的不同的速率。术语流体的“液体组分”是指在基本上所有关心的固体组分或颗粒分析物已经被从流体分离之后剩余的流体的部分。与“颗粒”或“颗粒分析物”可互换地使用的术语“固体组分”，是指流体中的关心的固体颗粒；通常，它们是影响流体的流速或可以被改性以影响流体的流速的流体变量。在一些实施方案中，关心的固体颗粒是最初在流体中的溶液中并且在聚集时形成在流体中悬浮的固体颗粒的分析物的聚集体。如本文所使用的术语“固体颗粒”可以是指在约或以0.001微米(μπι)至约或以500微米的尺寸范围(平均长度、 宽度或直径)内的颗粒，但是通常在约或以0. 5微米至约或以1. 0、2. 0、3. 0、4. 0、5. 0、6. 0、 7. 0,8. 0,9. 0,10. 0,15. 0,20. 0,25. 0,30. 0,40. 0 或 50. 0 微米的范围内。术语“团聚体”是指被范德华力或表面张力或静电力或其组合松散地保持在一起的一种或多种颗粒例如颗粒分析物的集合体(association)。在一些情况中，被静电力保持的集合体可以被定义为“絮凝物”。为了本文的目的，“团聚体”也包括“絮凝物”。术语“聚集体”是指形成较大的固体颗粒(或，如果分析物最初在溶液中，颗粒) 的一种或多种颗粒例如颗粒分析物或在溶液中的分析物的集合体。聚集体通常不容易被分裂，这抑制它们在介质中的迁移并且允许聚集的过程被监测。如本文所使用的，“可检测的标记物，，或部分或成像标记物或部分是指用于成像关心的颗粒分析物的部分。这样的部分包括例如荧光部分、放射性核素、磁性上可检测的同位素或化合物、超声显像剂、发色团、胶乳微球或量子点。如本文所使用的，“结合配偶子”是特异性地结合于特定的分子或分子的类(关心的分析物)的化合物。如本文所使用的结合配偶子结合于分析物并且在一些实施方案中， 可以促进或抑制颗粒聚集体的形成。结合配偶子的类型可以包括珠、蛋白质、核酸分子、碳水化合物、脂质、配体、药物、离子以及任何其他的可以特异性地结合于特定的分子的化合物。如本文所使用的，术语“近端”是指装置或装置的部件(例如指示物条)的更接近于流体样品被加载至装置上的点的端部。如本文所使用的，术语“远端”是指装置或装置的部件(例如指示物条)的更远离流体样品被加载至装置上的点的端部。如本文所使用的，术语“中部(midsection)”或“中部(middle section)”通常是指装置的指示物条的两侧是近端和远端的部分，在其上测量分析物的迁移、检测、聚集或其他性质。如本文所使用的，对“至少部分地”覆盖指示物条或装置的任何其他部件的壳体的指代意指装置的至少10%被覆盖。如本文所使用的，术语“尺寸”是指形状、长度、宽度和面积。如本文所使用的，术语“饱和，，或“被饱和，，是指液体或流体不再可以被其迁移经过的介质吸收或吸附的状态、点或阶段。如本文所使用的术语“扩散”是指流体从高浓度的区域向低浓度的区域的运动。如本文所使用的术语“附着，，或“附着力，，是指不相似的分子之间的分子间引力。 附着的一个实例是流体分子和容纳流体的玻璃管的壁之间的分子间引力。
如本文所使用的术语“毛细管作用”或“毛细力”是指由作用于在小的通路或容器例如管中的流体的附着力和表面张力导致的力，其用来使流体运动通过容器。当由在流体分子和容纳流体的容器的壁之间的分子间引力产生的附着力比流体内的由流体分子之间的分子间引力导致的内聚力强时，导致在容器的边缘处对流体的向上力。这种力将在容器边缘处的流体向上拉动，导致弯月面。同时，由在流体的表面处的流体分子之间的增强的内聚力产生的表面张力用来保持表面完整，导致整个流体表面的向上运动，而不仅是流体表面的边缘。这种力的组合被称为毛细力或毛细管作用。如本文所使用的术语“芯吸”或“芯吸力”是指作为在介质的孔中发生的毛细力的结果的流体通过多孔介质的运动。通常，多孔介质具有某种程度的毛细管作用，达到流体由于由例如纤维的小直径孔或附近产生的毛细力运动经过介质的程度。如本文关于在流体样品例如血液上进行的作用所使用的术语“计量”是指测量已知量的流体并且分析被加载入介质中的已知量的流体。本文中可互换地使用的术语“流动调节剂(flow-modifier)”或“流动调节剂 (flow modifying agent) ”是指改变流速和/或流体经过介质的迁移的剂或条件。因此， 例如，虽然一些分子分析物例如蛋白质可以不直接地通过其在流体中的存在或量影响流体流动，但是其可以与另一种剂或条件反应、结合于另一种剂或条件或以其他方式被另一种剂或条件操纵，以通过例如阻塞孔和填充介质的空隙容积或增加流体的粘度来影响流体流动。流体的性质可以通过粘度、表面张力的变化或通过凝胶或网络经由聚合反应的形成来改性。有效的介质可以通过孔隙率、孔隙半径或渗透率的变化来改性。用于改变流体的流动的剂或条件在本文中被称为流动调节剂。如本文所使用的术语“闭合回路”是指允许流体沿着两个或更多个汇合的路径迁移的任何介质。流体可以被施用于闭合回路介质上的单一的加载区域，或其可以被施用在多于一个加载区域处，其从加载区域汇合并且在单一的点处相遇，该单一的点在本文中被称为“汇合点”。闭合回路可以采取多种形状，只要它们允许两个或更多个流体前沿汇合。 示例性的形状包括圆形、椭圆形、卵形、具有两个线性侧和弯曲端部的长椭圆形(如图9B中的“跑道”形状)等等。如本文所使用的术语“汇合”是指运动朝向公共点和/或在公共点处相遇的两个或更多个流体路径，该公共点在本文中被称为“汇合点”。如本文所使用的术语“汇合点”是指多于一个流体前沿在其处汇合的点。“汇合点”通常在闭合回路介质(具有单一的流体施用区域)上，但是其还可以是指在具有一个开放端部和一个封闭端部的相似于马蹄铁的介质上的点(多于一个流体施用区域在单一的点处汇合)。如本文所使用的术语“曲线”是指至少部分地以弯曲的线为特征的流体轨线(由介质界定的路径)。曲线流体轨线遵循弯曲的路径，但是还可以沿着路径的一部分线性地运动。B.流体变量的分析的方法本文提供用于分析和评估流体的变量的方法。方法包括将流体施用于基材并且分析流体经过基材的运动，以基于经过基材的流体迁移评估流体的变量。因为流体的变量可以影响或可以导致影响流体经过基材的流动，因此可能的是通过分析经过基材的流体运动来评估流体变量。流体的变量可以以取决于流体变量在流体中发生的量和/或程度的方式
20影响或导致影响流体的迁移。因此可能的是，通过分析经过基材的流体运动来定量地评估流体变量。本文提供的用于分析流体的变量的方法和装置将在流体中存在的变量与流体迁移特征例如迁移距离和相对流速之间的这种相关性应用于变量在流体中的存在和/或量的确定。在本文提供的方法和装置中，流体运动的分析基于对流体流动的停止的检测。流动的停止可以通过对已经在介质中停止前进的流体前沿的检测或通过对流体经过其流动的两个或更多个路径的流体前沿的汇合的检测来检测。流动停止的点界定流体的迁移距离，流体的迁移距离指示流体的流动的速率。如本文描述的，可以使流速与流体变量例如诸如流体中的组分的量或浓度相互关联。因此，本文提供的方法和装置通过流体前沿确定使流体变量的定性的和/或定量的评估或测量成为可能。1.流体和其变量本文提供用于分析流体的变量的方法。方法利用流体的流动特性作为流体的变量的存在、不存在、量或程度的指示。a.流体可以在本文提供的方法中被分析的流体包括但不限于液体，例如纯液体或液体混合物，包括两种或更多种液体的混合物或一种或多种液体和一种或多种固体或气体的混合物。纯液体具有固定比率的诸如水、醇和油的成分的恒定的组成。液体混合物包括例如含水混合物。液体固体混合物可以含有任何形式的固体，包括例如颗粒。b.流体混合物和组分流体混合物包括溶液、悬浮液、胶体、溶胶和不均勻混合物。如本文描述的，可以使用本文的方法和装置来分析的流体的变量中的一个是流体(如液体)混合物的组分(也被称为分析物)的存在、量或浓度。可以含有待在本文提供的方法中评估的分析物的液体混合物的实例包括但不限于体液、水样和饮料。体液包括从身体(例如，包括哺乳动物且尤其是人类的动物的身体)取得的或分泌的天然的体液，以及含有来自身体尤其是来自器官和身体部分的细胞的非天然的液体，尤其是洗液。体液的特定的实例包括但不限于血液、骨髓、脑脊液、唾液、汗液、尿、淋巴、目镜流体、组织液、阴道分泌物、痰、滑液、胸膜液、粘液、羊水、腹水、精液、粪便、积液、吸出物和来自器官的洗液(例如结肠、肺或支气管灌洗、膀胱灌注流体)。c.流体变量流体变量可以是影响，或可以导致影响，流体在多孔介质中的流动的流体的任何组分、方面、性质或特征。一些流体变量可以以取决于变量在流体中发生的量和/或程度的方式影响流体的迁移。流体变量的实例包括但不限于可以在流体中的溶液中的分子实体、 可以在流体内混合或在流体中悬浮的颗粒(包括胶体颗粒)、以及诸如粘度、表面张力、密度和与接触角相关联的与介质的附着力。i.作为流体变量的流体组分流体组分包括形成流体的任何一种或多种实体，例如元素(例如汞)或化合物 (例如水、醇、油)，或与流体混合的任何实体。可以与流体混合的实体包括任何固体、液体或气态组分，例如诸如分子实体和颗粒。流体组分可以被溶解在流体中(例如具有在分子或离子水平上的尺寸的颗粒)或不被溶解在流体中，例如诸如在流体中悬浮的颗粒。通常，被溶解的颗粒具有在分子或离子水平上的尺寸。例如，颗粒通常在尺寸上小于1纳米。分子实体包括但不限于小分子，例如药物化合物(例如疗法药物)或其他药物(例如茶碱、地高辛、苯妥英、甲状腺素、可卡因和安非他命)、生物分子(例如氨基酸、脂肪酸、肽、多肽、寡肽、蛋白质、免疫球蛋白、脂质、磷脂、核苷酸、寡核苷酸、多核苷酸、核酸、碳水化合物、寡糖、 多糖和盐)和气体(例如氧气和二氧化碳)。大体上不可以被溶解在流体中的较大的颗粒通常在尺寸(例如直径)上是至少1 纳米或大于1纳米。这样的颗粒尺寸包括例如2或更大纳米、1-5纳米、1-10纳米、10-20纳米、1-100纳米的尺寸，但是大多数较大的颗粒趋向于在直径上大于100纳米。例如，这样的颗粒可以在尺寸上是5-200纳米、1-500纳米、1-1000纳米、100-500纳米、500-1000纳米、 至少1000纳米、1000纳米或更大，或在尺寸上大于1000纳米、至少1微米、1微米或更大、 1-5微米、5-8微米、1-10微米、10-50微米、50-100微米、1-100微米、100-150微米。因此， 颗粒可以是使得它们是使用光学显微镜不可见的，或是在显微镜(microscope)(例如显微镜(microscopic))、放大镜的辅助下或使用肉眼可见的。在特定的实施方案中，颗粒是约为红血球的尺寸的颗粒。例如，颗粒可以具有在 6-8微米的范围内的直径。可以使用本文提供的方法来分析的示例性颗粒包括但不限于细胞(例如，血细胞，例如红血球(红细胞)和白血球(白细胞，包括无颗粒白细胞，例如淋巴细胞以及单核细胞；以及粒细胞，例如中性粒细胞、嗜碱粒细胞和嗜酸粒细胞))、凝血细胞 (血小板)、滑液细胞以及癌细胞、微生物、细菌、酵母、颜料、颗粒以及这些和其他颗粒的聚集体。ii.粘度粘度是可以使用本文提供的方法来分析和评估的流体性质。粘度是由在流体中作用的分子力导致的流体流动的阻力的度量。因此，流体的粘度直接地影响流体的流动。通常，流体的流动性或运动的容易性与流体的粘度逆相关。许多因素可以影响流体粘度。这样的因素包括但不限于流体中的组分的浓度、聚集、凝集和聚合。因此，可以使用本文提供的方法来分析的流体变量还包括流体的组分的聚集、凝集和团聚。(a)组分浓度流体中的组分的量或浓度可以影响流体的粘度。特别地，存在生物组分的浓度对流体粘度的影响的多种实例。活的微生物例如细菌和藻类，可以影响它们在其中存在的流体的粘度。例如，莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)，一种单细胞的漂浮绿藻， 已经被报道随着藻细胞的浓度增加而增加流体的粘度(见例如Rafai等人QOlOWhys. Rev. Lett. 104 :098102)，而枯草杆菌(Bacillus subtilis)，一种单细胞的漂浮细菌，被报道减小流体的粘度(见例如 Sokolov 和 Aranson Q009) Phys. Rev. Lett. 703 :148101)。还已经报道，草莓汁的粘度随汁中的可溶性固体的浓度的增加而增加(见例如Juszczak和 Fortuna (2003) EJPAU 卷 6，第 11 期；http://www. ejpau. media.pl/volume6/issue2/food/ art-ll.html)。此外，许多研究已经报道，血液的粘度随血液中的红血球部分(即血细胞比容)的增加而增加(见例如Pries等人(1992)Am. J. Physiol. 96 :562和Eckmann等人 (2000) Anesth. Analg. 91 :539)。(b)聚集
流体中的组分例如颗粒的聚集也可以影响流体的粘度。例如，血液中的红血球聚集导致以低剪切速率发生的血液粘度的大部分增加(见例如Moriarty和GibsonQ005) Curr. Opin. Cardiol. 20 :318-323)。根据对于红血球聚集提出的一种机制，在低剪切速率 (减慢至静态的血液流动)的条件下，红细胞之间的范德华引力可以导致红血球的结合。同时，血浆蛋白质可以抵消带负电荷的红细胞膜之间的排斥力。大血浆蛋白质例如纤维蛋白原和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)，可以被吸收至红血球膜上并且作为利于红血球的聚集的桥联分子。由这些大分子向毗邻的红细胞表面的吸附导致的桥联力超出静电排斥的分解力(disaggregating force),贝丨J红血球聚集发生。(C)凝集流体中的组分例如颗粒的凝集也可以影响流体的粘度。凝集是指带有抗原的细胞、微生物或其他颗粒在特异性的免疫球蛋白或抗体的存在下聚丛在一起。具有用于结合于抗原的多重部位的抗体用来将带有抗原的颗粒联接在一起以形成颗粒的凝集物或聚丛块体。血液中的颗粒凝集的实例是具有不同的抗原类型的红血球的凝集。血型的出现是由于不同的红血球膜表面抗原或糖蛋白的存在A抗原、B抗原和1 抗原。A型血含有携带 A抗原的红血球并且还含有在血浆中的抗B抗原抗体。B型血含有携带B抗原的红血球并且还含有在血浆中的抗A抗原抗体。AB型血含有携带A抗原和B抗原的红血球并且不含有在血浆中的抗A抗原抗体或抗B抗原抗体。相反，0型血含有缺乏A抗原和B抗原的红血球但是含有在血浆中的抗A抗原抗体和抗B抗原抗体。血型还取决于红血球是否携带在细胞膜表面上的Mi因子抗原。如果抗原存在，那么血液被称为对于Mi因子阳性的(即Μι+)， 而如果抗原不存在，那么血液是对于Mi因子阴性的(即1 -)。1 阴性血液可以在暴露于 Rh阳性红血球时产生抗Mi抗体。为了输血成功，血液供体和受体的ABO和1 组必须是相容的。如果它们不是，那么来自被捐献的血液的红血球将由于对被捐献的红血球上的抗原特异的受体抗体的存在而凝集。(d)聚合通过流体内的多重单体的结合的聚合物形成也可以影响流体粘度。例如，纤维蛋白聚合物在血液凝块形成期间通过形成围绕活化的血小板的三维交联网络的纤维状蛋白纤维蛋白的聚合而产生。纤维蛋白聚合物的凝块结构已经与血液的粘度的增加相互关联 (ΒΜ^Π Kaibara (1996) Biorheology 33 101)。iii.表面张力表面张力是可以使用本文提供的方法来分析和评估的流体的另一个性质。表面张力通过毛细管作用提供流动的动力。表面张力由在流体的表面处的流体分子之间的增强的内聚力产生。发生表面张力是因为，在液体的表面上的分子并不在所有侧被相似的分子包围并且因此它们被更多地吸引向液体表面处的毗邻的相似的分子。在流体前沿处的这些附着力通过沿着流体前沿界面的表面张力传递至本体流体。改变溶解物浓度导致表面张力的取决于溶解物的变化。通常，表面活性剂(洗涤剂)和醇趋向于降低水溶液的表面张力，而无机盐趋向于升高表面张力，而糖几乎没有影响。因此，在分析物的存在下导致表面活性齐U、醇或无机盐的产生或破坏的任何反应都可以在本装置中用于确定浓度。2.流体经过基材的运动
在将力施加于流体时，流体基于流体组分例如颗粒的连续的相对运动而流动或运动经过基材。被施加以导致毛细管流动的力是流体分子和介质的表面之间的附着力。如果附着力大于流体分子之间的内聚力，在界面处的流体分子前进入介质中，并且以表面张力的形式的内聚力拉动本体流体。当诸如液体的流体在总的总体流动方向流过介质时，之前占据介质的物质(即气体，例如空气，或可能地另一种流体)被代替。流体前沿是正在流动的液体和被代替的物质的最前面(相对于总体流动的方向)的颗粒之间的边界。流体前沿是用于确定流体相对于流动被发起的点的迁移距离的点。本文提供的方法和装置利用流体前沿位置的检测来分析和评估流体变量。通常，流体前沿不是被清晰地界定的边界，而是扩散的，这是由于介质中的孔径大小和形状的分布。然而，通常可以进行介质的选择使得允许对流体前沿的位置的充分地客观的视觉确定。流体经过多孔介质的流动由作用在流体前沿处的毛细力促进，并且被作用贯穿介质中的流体柱的粘性力抵抗。因为流体前沿的几何形状是基本上恒定的，而流体柱的尺寸随时间增大，所以粘性力与毛细力相比变得较大(并且正在被力作用的流体的质量增加)， 并且流速随时间减小。孔的尺寸也影响流速。毛细力与孔隙半径成反比，而粘性力与孔隙半径的平方成反比。净结果是，流体在单一的通道的毛细管流动中的速度与孔隙半径成比例。然而，因为通常多孔介质具有孔隙半径的分布并且这些孔以复杂的方式互相连接，所以预测多孔介质的毛细管流动特征不是简单的事。a.基材基材也被称为介质，是流体例如液体的运动可以在其上或经过其发生的任何材料。在本文提供的特定的方法和装置中，基材是流体运动可以通过毛细管作用(即毛细作用)在其上或经过其发生的基材。流体在基材上或基材中或经过基材的运动使得流体的迁移距离将被流体的一个或多个变量的变化影响。在本文提供的用于分析流体变量的方法和装置中，基材是固体材料。在本文提供的特定的方法和装置中，基材是多孔介质。介质可以由在遍及介质的所有方面一致的材料(即单一的材料)制成，或可以在介质的特定的区域处在一些方面变化，如可以通过使用彼此流体连通的两种或更多种不同的材料或通过在介质中的一些位置处改性单一的材料来实现的。在本文提供的其中流体是含水流体混合物的方法中，介质是亲水性材料。用于在本文提供的方法和装置中的基材包括通过浮雕或光刻法来改性的表面。其他合适的基材可以包括纤维束或小表面通道。例如，介质可以是或含有天然的和/或合成的材料，该材料含有具有均一的或变化的尺寸的空间或洞。空间可以形成网或可以形成孔或通路，经过这些网、孔或通路，一些组分例如液体、分子、离子可以容易地运动(即介质对组分是易于可渗透)，但是其他组分经过这些网、孔或通路的运动由于例如组分的尺寸和/或形状而被延迟或阻碍。虽然这些其他组分可以运动经过介质的空间，但是运动将以较慢的速率。因此，介质对这样的组分是更不可渗透的。一些组分可以具有使得它们在空间中或在向空间的入口处被捕集的尺寸和 /或形状，并且因此将被从在介质中的运动排除。在这种情况下，介质被称为对该组分是不可渗透的。其他正在运动的组分可以完全地通过介质并且离开介质；然而，这样的运动以改变的速率，这是由于介质中的孔被所捕集的或较慢的正在运动的组分堵塞。因为对介质最可渗透的流体组分的运动或流动经过介质的速率可以被对介质最不可渗透的组分的运动影响，所以流体前沿的迁移距离将变化，这取决于流体的组分的运动的行为。其中流体的一些组分的运动可以基于组分尺寸被阻碍的介质被称为尺寸排阻介质(size exclusion medium)。这样的介质还可以用来有效地分离流体的组分。用于本文提供的方法和装置的其他介质可以是或含有具有提供与流体混合物的不同组分的不同程度的相互作用的性质的天然的和/或合成的材料。这样的介质可以基于流体的不同的组分的差别的亲合力差别地影响流体混合物中的组分的运动。例如，流体混合物的一些组分(例如液体、分子和离子)可以几乎不具有与介质的相互作用，或可以完全不与介质相互作用。这样的组分据说几乎没有或完全没有对介质的亲合力，并且将容易地运动经过介质。流体混合物的其他组分可以与介质相互作用或弱地结合于介质，达到有限的程度(即具有低亲合力)。这些组分将被松散地且可逆地保留在介质中，并且将因此更缓慢地运动经过介质。流体混合物的还其他组分可以强地(即具有高亲合力)和/或不可逆地与介质相互作用，并且将在介质中运动短距离或完全不在介质中运动。流体混合物的组分与介质的相互作用可以是对该组分特异的，例如在抗体和抗原之间或在配体和受体之间，或可以是非特异性的。其中流体的一些组分的运动可以基于组分与介质的差别的相互作用或结合而被延迟的介质被称为基于吸附的介质。这样的介质可以用来有效地分离流体的组分。不同的多孔介质可以具有不同的尺寸的孔。在本文提供的方法和装置中将使用的多孔介质的孔径大小基于多种因素来选择，因素包括(1)流体的待与流体混合物的其他组分分离的任何组分的尺寸，(2)流体中的其他组分的尺寸，(3)使特定的组分在介质中运动或行进的所期望的程度，(4)使流体前沿在介质中行进的所期望的距离，以及( 流体由于毛细管作用应当行进的期望的速度。例如，如果期望的是特定的组分在介质中运动得足够远以与其他组分分辨，但是不在介质中运动得远至与其他组分一样，并且该特定的组分是大固体或惰性颗粒(例如胶乳微珠或微珠的聚集体)，那么介质的合适的孔径大小将是约为该特定的组分的尺寸或略微地大于该特定的组分的尺寸但是显著地大于流体混合物的其他较小的组分的孔径大小。在另一方面，如果特定的组分是大的可变形的或以其他方式活性的颗粒(例如血细胞或积极地运动经过小空间的其他这样的细胞)，那么介质的合适的孔径大小将是约为该特定的组分的尺寸或略微地小于该特定的组分的尺寸但是显著地大于流体混合物的其他较小的组分的孔径大小。这样的介质将允许特定的组分在介质中的运动，使得如果期望的话，其可以被检测，但是将通过延迟该组分相对于其他组分的运动的运动将该组分与其他组分分离。因此，当期望将特定的组分从流体混合物分离时，介质的孔径大小将由介质抑制该组分相对于流体中的其他组分(包括流体本身)的迁移的能力来界定。对于在本文提供的方法和装置中使用的分离介质合适的孔径大小可以由本领域技术人员基于如本文提供的期望的结果和特定的有关因素的教导内容根据经验来确定。如上文描述的，孔径大小也对流体速度有影响，由此影响基于这些装置的测试的运行的时间长度。通常，具有较大的孔的介质将比具有较小的孔的介质运行得更快。通过导致介质中的孔径大小的减小，例如通过将颗粒捕获在孔的壁上或通过导致沉淀物在孔中的沉降，经过该介质的速度可以被减小，导致流体在一定量的时间内行进的距离的减少。通过改变有效的孔径大小来影响流体前沿行进的距离的能力对于本文描述的装置的操作是关键的。具有相对小的孔径大小的介质可以被放置为与具有相对较大的孔的介质串联接触。当流体前沿从较大孔介质经过至较小孔介质时，在较小孔介质中获得的增大的毛细力与在较大孔介质中来自流体的较小的粘性力组合地，将导致流体的速度的增大。在本文提供的特定的方法和装置中，介质是具有能够将血细胞与血浆分离的孔径大小的任何材料。虽然红血球具有7-8 μ m的平均直径，但是它们可以变形，使得直径被减小。因此，例如，本文提供的特定的实施方案的介质的合适的孔径大小可以在直径上是 1-8 μ m、在直径上是1-5 μ m或在特定的实施方案中在直径上是2-3 μ m。多孔介质还可以是由堆积的珠或堆积的或纺织的纤维制成的任何材料，使得有效的孔径大小适合于将血细胞与血浆分离。在本文提供的方法和装置的其他实施方案中，介质是以下任何材料其中孔具有使得它们可以随着在导致BCIP (5-溴-4-氯-3-吲哚基磷酸盐)的水解和NBT (对氯氮蓝四唑)的还原的过氧化氢、过氧化物酶和3，3' -二氨基联苯胺(DAB)的反应或碱性磷酸酶与底物对BCIP/NBT的反应时形成的沉淀物的增加的量越来越被封闭的尺寸。在本文提供的方法和装置的另外的实施方案中，介质是以下任何材料其中孔具有使得它们可以随着与胶乳珠混合的生物素-抗生物素蛋白(或其他结合配偶子例如中性抗生物素蛋白)复合物的增加的量越来越被封闭的尺寸。在本文提供的方法和装置的特定的实施方案中，用于流体分析的流动路径由三种串联地流体连通的分离介质组成。从路径的近端向路径的远端依次地延伸的三种介质如下结合于聚乙烯醇(PVA)的硼硅酸盐玻璃纤维(8975 ；Ahlstrom, Helsinki，芬兰)、以嵌段聚酯为支撑的硝酸纤维素(Vivid 170 ；Pall Corporation, Port Washington、纽约)、以及保留大于2 μ m的颗粒的被PVA处理的玻璃纤维纸(LFl ；Whatman, New Jersey，美国)。 确定了材料的这种组合用来放大孔堵塞的效果。初始的硼硅酸盐玻璃纤维材料被设计为将颗粒的流动从竖直导管转移至Vivid 170硝酸纤维素，使得珠适当地进入硝酸纤维素材料并且因此能够堵塞硝酸纤维素中的孔，正如对于流动改性来说所期望的。硝酸纤维素具有非常小的孔径大小，允许小的聚丛珠和LPA-生物素聚集体聚集并且阻碍流动；因此，这是珠和LPA-生物素的有效的聚丛将保持并且对流速施加影响之处。LFl玻璃纤维纸置换较大的流体体积并且具有比硝酸纤维素弱的毛细力。因此，硝酸纤维素中的效果将导致位于远端的LFl玻璃纤维纸内的流动的显著的变化。i.材料可以在本文提供的方法和装置中用作流体流动的介质的材料的实例包括但不限于天然的、合成的或被合成地改性的天然存在的材料，例如多糖(例如纤维素材料，例如纸；和纤维素衍生物，例如乙酸纤维素和硝酸纤维素以及包覆纤维素)；聚醚砜；聚乙烯；尼龙；聚偏二氟乙烯(PVDF)；聚酯；聚丙烯；二氧化硅；无机材料，例如钝化氧化铝；硅藻土 ； MgSO4 ；或在具有聚合物例如氯乙烯、氯乙烯-丙烯共聚物和氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的多孔聚合物基质中均一地分散的其他无机的细碎的材料；布，天然存在的(例如棉布)和合成的(例如尼龙或人造丝)；多孔凝胶，例如硅胶、琼脂糖、葡萄聚糖和明胶；聚合物膜，例如聚丙烯酰胺；玻璃纤维；合成纤维；玻璃纤维和合成纤维的复合物；纺织的或非纺织的玻璃纤维纸(被包覆的或不被包覆的)、塑料纤维以及这些材料中的任何材料的共混物。
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在本文提供的方法和装置的特定的实施方案中使用的介质是纺织的或非纺织的玻璃纤维纸、被包覆的纤维素、塑料纤维材料或这些材料的共混物。在本文提供的其他实施方案中，介质材料含有任何对血细胞惰性的、不诱导严重的细胞溶解并且产生在I-Sym范围内的间隔的材料的纤维或珠的长的束。珠优选被保持在适当的位置或附着在一起。ii.流体流动的路径一种或多种介质可以用于本文提供的方法和装置中。例如，可以使用一种介质或两种、三种或四种介质。在特定的实施方案中，采用两种介质或多于两种介质或四种介质。 介质可以被定位为使得经过其的总体流体流动实质上正交(即竖直或垂直)于介质的平面(经常被称为横流)或实质上平行(即水平的或横向的)于介质的平面。如果使用两种或更多种介质，那么可以将介质竖直地、水平地放置，或可以采用竖直放置和横向放置的组合。在本文提供的方法和装置的特别的实施方案中，将一种介质相对于流体的总体流动横向地定位。在本文提供的方法和装置的另一个实施方案中，采用两种介质，例如多孔介质 (1)第一介质被放置为使得经过其的总体流体流动相对于介质的平面竖直，并且( 第二介质接着第一介质并且与第一介质流体连通，其中经过第二介质的总体流体流动相对于介质的平面横向。在本文提供的方法和装置的另外的特定的实施方案中，采用四种介质第一介质被放置为使得经过其的总体流体流动相对于介质的平面垂直，并且三种另外的介质被定位为串联地流体连通并且接着第一介质，其中经过第二介质、第三介质和第四介质的总体流体流动相对于介质的平面实质上横向。因此，流体连通并且被串联地放置的两种或更多种介质可以以相对于彼此的任何方式被定位，只要从介质向串联中的介质的流体流动具有连续性。一连串介质中的流体连通可以以许多方式来实现。例如，彼此直接流体连通的两种介质可以被定位为使得它们重叠；即，一种介质的表面的一部分被层叠在另一种介质的表面的一部分上。两种介质还可以被定位为毗邻于彼此，没有表面的重叠。然而，通常，串联地流体连通的介质被定位为最大化介质之间的流体传递以及最小化流体流动的在连接点或接触点处的中断，以保持平稳的且连续的流体流动。通常，这通过介质的重叠来实现，即通过使一种介质的最宽的表面的某个部分与另一种介质的最宽的表面接触。介质表面的重叠的程度取决于在每种介质中的流体流动的类型而变化。通常，重叠的程度是使得在介质之间的流体传递的效率和速率被最大化，以便保持流体的恒定的向前运动的总体流动。如果介质被串联地放置以用于经过连接的介质的横向的流体流动，那么高效率的操作所需的表面重叠的程度根据经验来确定并且被最小化。如果介质被串联地放置以用于经过连接的介质的竖直流动，那么介质表面的重叠的程度被最大化。如果介质被串联地放置使得总体流体流动是经过一种介质竖直的而经过另一种介质横向的，那么重叠的程度通过将竖直流动介质的整个表面放置为与横向流动介质接触来最大化。通常，用于检测和/或定量流体中的组分的关心的组分的精细分离和高分辨率以横向流动形式进行。因此，通常除了被水平地放置的介质之外，并且为了提供关心的组分与流体混合物中的其他组分的初始粗分离和/或使流体混合物的组分呈现与横向流动介质交错的目的，和/或用于提供流体混合物向横向流动介质的受控的引入，在本文提供的方法和装置中可选择使用被竖直地放置的介质。由介质形成的流体路径的许多形式适合于在本文提供的方法和装置中使用。通常，为了将流体从第一点运动至第二点的目的，流体路径的形状被设计为促进流体的向前运动的高效率的平稳的总体流动，且具有流体前沿的最小的变形。通常，这使用具有起始点和终点并且没有弯曲、折曲或转弯的直的线性路径来最容易地实现。这适用于这样的流体路径，无论该路径与一个或多个其他的流体路径汇合进入单一的路径中、连续的路径中还是进入公共的终点中。在本文提供的装置和方法的一些实施方案中，由装置中的用于每个类型的流动(即竖直的或水平的)的一种或多种介质形成的流体路径是线性路径。这些装置被设计为通过检测已经在介质中停止前进的流体前沿，或当样品流体的分离的等分试样被施用于线性流体路径的相对的端部时通过检测介质中的汇合点，来检测流体流动的停止。在本文提供的装置和方法的其他实施方案中，由一种或多种介质形成的流体路径是曲线的回路或闭合路径。曲线路径可以包括线性部分但是不是线性的，并且不具有在方向上的突然变化(即角)。方向的突然变化将不破坏装置的功能性，但是将通过扭曲流体前沿的形状，由此向汇合点的位置引入不确定性而降低实用性。曲线形状的实例包括但不限于椭圆形，包括圆形、卵形和跑道。因此，曲线路径包括具有开放空间的内部的椭圆形的、圆形的和卵形的以及跑道形的路径，如将是环或环形物。曲线路径是具有明确的且大体上窄的宽度并且具有在路径的两个侧上的明确的侧边界以限制以向前运动的方向的总体流动的闭合回路。因此，曲线路径是环，即路径的两个侧是清楚地可识别的，仅在单一的点处相遇或合并；因此，曲线路径环绕不间断的开放空间。b.实现流体在多孔介质中运动的力流体经过介质的运动是压力驱动的，或由外部场的施加来实现，外部场可以是重力场(由高度差或离心导致的压头)、电场(电渗流动)或甚至磁场(要求本身是铁磁性的流体或含有铁磁性的颗粒的流体)。毛细力也被称为芯吸力，可以作为由流体/空气界面(弯月面)的曲率产生的压差的结果来分析，但是不必要从这种透视图察看毛细作用以分析由毛细作用导致的流动。本文描述的所有装置都通过毛细力实现流体运动，然而如果流体路径不完全位于水平面中的话，重力可以增加或减少这些力。介质以及介质是其一部分的体系的设计也可以影响流体的运动。例如，介质的展示低毛细力的部分可以被放置为与介质的具有较高的毛细力的部分串联地流体连通。当流体前沿从前一种介质运动至后一种介质时，增加的毛细力将增加流体迁移的速度，这将对流体的变量例如流体组分的分离有影响。在另一个实例中，介质可以被压缩以最小化介质的厚度的变化性，由此控制流体的体积摄入(volumetric uptake)。沿着流动路径改变介质的形状还可以影响流速，虽然这些效应未被完全理解。例如，沿着流动路径减小介质的宽度 (成锥形)增大流速，而增加宽度减慢流速。在可选择的方法中，在材料外部的力以及流体分析系统的设计与实现流体在一种或多种介质内的运动有关。这些辅助的原动力包括但不限于泵、重力和压力，以及外部的电场和磁场。流体在介质中的运动可以涉及内力和/或内部影响、外力和/或外部影响或内力和外力和/或内部影响和外部影响的组合。c.流体在多孔介质中的流动的停止在通过直接施用于多孔介质或在与流动分析介质流体连通的部位间接施用而将流体样品施用于分析其中的流体流动的多孔介质之后，由于作用于流体的原动力和/或影响，流体被允许运动经过介质，直到流动停止。流动可以由于许多原因停止。例如，因为被施用于介质的流体的量小于介质对流体的总容量，流动可以停止。在这种情况下，因为由在流体的前边缘处的毛细力导致的液体的总体流动在液体被拉动穿过介质时导致液体的后边缘的形成，流动停止。在该后边缘处的毛细力与在前导边缘处的毛细力相反。由于扩散， 流体运动可以在每个流体边缘处发生，但是没有发生总体流动。当不存在向介质施加的外力例如泵时，流体的流动停止。可选择地，因为被施用于介质的流体的量超出介质对流体的总容量，在分析介质中的流体流动可以停止。在这种情况下，因为介质被流体饱和，即在介质中没有用于另外的流体的剩余的空间，流动停止。在不存在某种类型的用于从饱和介质除去液体的体系时，流动停止并且没有发生流体和其组分在介质中的进一步迁移。本文提供的用于分析和评估流体变量的方法和装置被设计为用于通过检测已经在介质中停止前进的流体前沿，或通过检测流体流过的两个或更多个路径的流体前沿的汇合，来检测流体流动的停止。流动停止的点界定流体的迁移距离，流体的迁移距离指示流体的流动的速率并且进而指示影响或可以导致影响流体流动的流体变量的存在、不存在、量或程度。3.流体变量对流体迁移的影响本文提供的用于分析和评估流体变量的方法和装置是基于流体迁移特征和流体中的流体变量的存在和/或量或程度之间的相关性。这种相关性起因于流体变量影响流体流动的能力，例如通过影响介质中的迁移距离或流速。流体变量可以直接地和/或间接地影响流体迁移。直接地影响多孔介质中的流体迁移的流体变量是本身影响流体流动的流体变量。这样的变量的实例包括但不限于一些颗粒和分子以及流体性质。例如，颗粒由于其尺寸可以直接地影响多孔介质中的流体流动。大颗粒例如细胞和微生物，可以有效地阻塞介质中的孔，由此阻塞和减弱流体流动。流体中的一些分子的沉淀物也可以用来直接地阻塞介质的孔和由此减少流体流动。流体粘度可以具有对流体流动的显著的直接影响，这是由于当流体的粘度增加时增加的流动阻力。例如，红血球的聚集可以直接增加血液的粘度， 由此减慢血液流动。间接地影响流体迁移的流体变量是不仅可以单独具有对流体流动的显著的影响而且可以被导致或操纵为基于其在流体中的存在和/或浓度影响流动的流体变量。因此， 例如，虽然一些分子分析物例如蛋白质可以不直接地通过其在流体中的存在或量影响流体流动，但是其可以与另一种剂或条件反应、结合于另一种剂或条件或以其他方式被另一种剂或条件操纵，以通过例如阻塞孔和填充介质的空隙容积或增加流体的粘度来影响流体流动。因此，流体流动可以通过改性流体或有效的介质(即最初的介质和被固定化于该最初的介质的任何分子或颗粒的组合)来改变。流体的性质可以通过粘度、表面张力的变化或通过凝胶或网络经由聚合反应的形成来改性。有效的介质可以通过孔隙率、孔隙半径或渗透率的变化来改性。用于改变流体的流动的剂或条件在本文中被称为流动调节剂。a.介质的改性有许多可以改性流体迁移经过的介质使得流体的流动被影响的方式。i.多孔介质中的孔的堵塞(a)沉淀物的形成沉淀物在流体中的形成可以有效地堵塞多孔介质中的孔并且减小介质的孔隙率或渗透率。可以用于该目的的流动调节剂的一个实例是在特定的流体变量或分析物的存在下形成堵塞孔并且因此堵塞流动的沉淀物的一组酶和底物。例如，沉淀物的局部形成可以通过液体样品可以迁移经过的介质局部区域中结合的抗体来导致。本文提供的意图测量样品中的分析物例如蛋白质(例如C反应蛋白(CRP)) 的浓度的方法的实施方案中，可以采用可以结合于分析物分子或分子复合物的被指定为al 和a2的两种抗体。抗体al可以被共价地或非共价地与酶例如辣根过氧化物酶相关联。第二抗体a2可以是未被改性的或被诸如生物素的分子改性。在本实施方案中，被怀疑含有分析物的样品可以与抗体al、葡萄糖和沉淀底物例如3，3' -二氨基联苯胺(DAB)混合。介质的区域将具有被特异性地或非特异性地结合于样品施用点的远端的区域的抗体a2和葡萄糖氧化酶。然后样品将迁移经过所准备的介质，例如硝酸纤维素或尼龙膜，与分析物合的抗体al将通过结合于抗体a2而被保留，导致葡萄糖氧化酶的局部浓度以剂量响应的方式增力口。与介质结合的葡萄糖氧化酶将与被加入样品中的葡萄糖反应，生成过氧化氢。进而，过氧化氢将与过氧化物酶标记的抗体al和DAB反应，形成将以剂量响应的方式影响样品的液体部分的流速的不溶性沉淀物。这种流速变化可以被测量以确定样品中的分析物例如CRP 的浓度。如果高于分析物的某一阈值浓度，那么该沉淀物可以导致介质中的流体流动的完全堵塞。注意，非结合的抗体al也将导致沉淀物的形成；然而，由于这种抗体存在的瞬时的本质，形成的量和速率将简单地贡献于沉淀物形成的将在样品之间合理地一致的合理的恒定速率。本领域技术人员将认识到，许多不同的目标可以使用这种途径来测量，主要要求是抗体结合导致可以以与抗体结合的量成比例的方式影响样品的液体部分的流速的沉淀物或可以堵塞样品的液体部分的流动的沉淀物的形成。此外，本领域技术人员将认识到这种体系可以被以竞争性结合的方式使用，其中在样品中存在的分析物将与被加入的目标分析物竞争，以导致向介质的局部区域的结合的减少，导致待形成的沉淀物的局部形成的减少，从而以与样品中的目标的浓度成反比的方式增加样品的液体部分的流速。此外，本领域技术人员将认识到，抗体a2可以被以下物质生物素化或标记结合于介质的一些其他特异性的捕获标记物和特异性的捕获部分，例如结合生物素的蛋白，例如抗生物素蛋白、中性抗生物素蛋白或链霉抗生素蛋白，使两种抗体(al、a2)能够被加入样品并且使全部的复合物能够被捕获，但是仅抗体a2以剂量响应的方式被捕获。本领域技术人员将认识到，有许多用于捕获抗体的方式，除了许多其他的之外，所述方式包括但不限于His标记、物种特异性的抗抗体、蛋白A和蛋白G。其他潜在的底物体系包括但不限于，将碱性磷酸酶与普遍已知的底物对BCIP/NBT组合。(b)微珠微珠或微球在多孔介质的孔中的积聚还可以导致孔的堵塞。例如，在样品流体中悬浮并且具有显著地小于多孔介质的孔径大小的直径的胶乳微球可以通过普遍使用的免疫化学方法，在样品流体流过多孔介质的一些区域时在这些区域中聚集，由此限制或堵塞流动。珠在诸如横向流动纸(Fusion 5，Whatman)或硝酸纤维素膜(Vivid)的多孔膜的空隙容积内的积聚用来通过改变有效的孔隙率和渗透率来减弱被施用的样品的流动，可能地达到使流动停止的点。珠的精确的积聚可以通过施用靶向期望的分析物的特异性的分子识别元件，例如抗体、蛋白质、核酸和它们的衍生物来实现。如果目标浓度足够高，那么珠在介
30质上的期望的部分处的固定化可以导致在为了特定的目标设计的介质中的毛细管流动的完全停止。在本程序中描述的试剂和材料的组合提供快速的、分析物特异性的半定量的测试，以测量来自生物样品的溶解物，例如蛋白质、核酸和代谢物。ii.多孔介质中的孔径大小的改变(a)沉淀物的形成沉淀物在流体中的形成还可以用来减少孔径大小而不完全地堵塞孔。例如，沉淀改变流速的用途可以由用于测量样品材料中的葡萄糖的测定表示。在本直接的实施方案中，酶，即葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶，可以被结合于介质的区域。样品可以以已知的比率与底物例如3，3' - 二氨基联苯胺(DA^混合并且样品可以被施用于介质。当样品朝向具有固定化酶的区域迁移并且迁移经过该区域时，在样品内含有的葡萄糖将与葡萄糖氧化酶反应，生成过氧化氢和d-葡萄糖酸。进而，过氧化氢和DAB将与辣根过氧化物酶反应， 以生成不可溶的褐黑色沉淀物，其将用来局部地减小介质的孔径大小，从而减小局部流速。 然后这种流速变化可以被测量并且与样品中存在的葡萄糖的量直接地相互关联。沉淀材料的量与样品中存在的葡萄糖的量成比例，从而存在的更多葡萄糖将导致更多沉淀物形成， 从而更多地减慢样品的液体部分的流动。还可能的是，使酶中的仅一种被固定化并且使另一种酶与行进经过介质的样品混合，其目的是使沉淀物在介质的局部区域中形成，从而影响流速。此外，过程可以通过将底物和样品直接与酶混合来简单地进行，使得沉淀物将以非局部的方式形成但是仍然用来减小膜的孔径大小并且影响流速。本领域技术人员将认识到，许多其他类型的分析可以使用这种过程来进行，要求是可以导致沉淀物形成，这种沉淀物的量与待测量的分析物的量成比例，并且这种沉淀物可以影响样品的液体部分穿过介质的流速。其他潜在的底物体系包括但不限于，将碱性磷酸酶与普遍已知的底物对BCIP/NBT组合。(b)微珠有使用与免疫化学原理组合的微米尺寸的聚苯乙烯珠来改变多孔介质的孔隙率/ 渗透率的多种可能的方式。流速的变化提供样品内的目标分析物浓度成反比的指示。珠在诸如横向流动纸(Fusion 5，Whatman)或硝酸纤维素膜(Vivid)的多孔膜的空隙容积内的积聚用来通过改变有效的孔隙率和渗透率来减弱被施用的样品的流动。珠的精确的积聚可以通过施用靶向期望的分析物的特异性的分子识别元件，例如抗体、蛋白质、核酸和它们的衍生物来实现。珠在介质上的期望的部分处的固定化将导致在为了特定的目标设计的测试条上的样品流速的变化。在本程序中描述的试剂和材料的组合提供快速的、分析物特异性的定量的测试，以测量来自生物样品的溶解物，例如蛋白质、核酸和代谢物。在一个实施方案中，夹层结构免疫测定可以用于测量样品中的分析物，例如C反应蛋白(CRP)。样品与已知量的被分析物的抗体(al)包覆的珠混合，并且然后被施用于横向流动介质或纸。介质或纸的一个部分还被中性抗生物素蛋白(或其他结合生物素的蛋白)以及与生物素共轭的第二抗分析物抗体(^)包覆。中性抗生物素蛋白和a2抗体之间的相互作用生成在介质内的目标特异性捕获部分。一旦样品被施用于介质，那么样品将流过被固定化的中性抗生物素蛋白-生物素-抗体包覆的部分，并且被al抗分析物蛋白包覆的珠将与样品中的分析物的量成比例地积聚。珠在介质的该区域的积聚将有效地减少样品可获得的空隙容积并且延迟样品流动。当珠积聚时，有效的孔径大小以及介质内的用于流体流动的可用空间被减少，并且在介质的该部分处被固定化的珠的量与样品中的分析物的量成正比。该实例的其他情况包括与样品混合的被al抗体包覆的珠和与生物素共轭的a2 抗体。还可能的是，使被al抗体包覆的珠以及与a2生物素共轭的抗体被包覆在样品垫至试剂垫上，所述垫在被固定化的中性抗生物素蛋白部分之前并且在样品流过介质时被样品占据。对于上文刚刚描述的后两种情况，介质的一部分被中性抗生物素蛋白包覆，以允许捕获免疫复合物。这种施用将还包括具有较小的(纳米尺度)和较大的尺寸的珠、珠尺寸的组合、显色指示物珠、以及具有被合适地控制尺寸的流动基质的珠的耦合体，这取决于用于分析的成对的分离纸。显色指示物珠的使用允许它们用作报道分子，并且显色指示物珠向介质中的迁移的缺乏或减少的迁移距离提供液体样品向条中的迁移以及目标分析物的存在的直接对应。珠还可以是非球形的被改进的形状、被不同的表面化学官能化、或与其他机制组合，以影响多孔膜内的流速。非特异性的珠(不结合于分子识别元件的珠)的加入可以用于导致由特异性地识别目标分析物的被蛋白质或抗体包覆的珠产生的流速的进一步的减少， 并且有效地放大信号。本方法可以适应竞争性测定形式，同时包括与样品分析物竞争的目标分析物。此处，进行竞争的目标分析物的存在将减少对目标特异性的珠的局部积聚，防止膜孔的堵塞，并且导致与样品中的目标的浓度成正比的增加的样品流速。本领域技术人员将认识到，许多其他类型的分析可以使用本方法来进行。这种测定的重要的方面是珠在流动基质内的特异性的积聚，导致由于为样品流动可用的空隙容积的减小而流速成比例的减小。珠可以用于改变介质中的孔径大小的另一种方式使用珠在样品内的凝集来防止或减少样品在介质上的流动。例如，样品与附着于珠的分析物例如蛋白质(例如CRP)的al 和a2抗体混合。然后样品被施用于多孔的横向流动介质。如果样品含有分析物，那么珠将凝集，堵塞空隙容积，并且产生防止或减慢样品进入膜中的障碍物。当分析物不存在时，珠保持分散遍及样品并且允许样品流入膜中。珠在样品加入部位处的凝集有效地减小介质内的孔径大小以及为流体流动可用的空间。凝集的程度以及在介质的该部分处积聚的珠的量与样品中的分析物的量成正比。因此，样品和珠进入介质中的流速是样品内的分析物浓度的直接指示物。如上述的，显色指示物珠的迁移提供液体样品向条中的迁移以及目标分析物的存在的直接对应。相似地，珠还可以是非球形的被改进的形状、被不同的表面化学官能化、或与其他机制组合，以影响多孔膜内的流速。非特异性的珠(不结合于分子识别元件的珠)的加入可以用于导致由特异性地识别目标分析物的被蛋白质包覆的珠产生的流速的进一步的减小，并且有效地放大信号。还可能的是，使被抗体包覆的珠在样品或试剂垫上， 所述垫在介质的发生迁移的部分之前并且在样品流过介质时被样品占据。横向流动和其他免疫学技术的领域的技术人员将认识到，许多其他类型的分析可以使用本方法来进行。这种测定的重要的方面是珠在流动基质内的特异性的积聚，导致由于为样品流动可用的空隙容积的减小而流速成比例的减小。多种途径可以用于增强珠的局部膜孔阻塞并且响应于目标分析物减少样品流动。 这些中的一个是将膜孔通过珠积聚的阻塞与被珠局部化引导的被酶介导的沉淀反应组合。 在这种情况下，被酶或抗体酶融合包覆的珠的组合可以用于在特异性目标分析物的存在下产生局部沉淀物。非均一的局部沉淀物形成和珠积聚的组合可以非常有效地产生样品流速的减小。非常小的沉淀物的存在补充珠的孔阻塞，因为由于膜孔径大小的不同，局部沉淀将堵塞被珠保留开放的剩余的缝隙。此外，单独的或与珠或酶组合的水溶性的聚合物的加入也将用来与目标分析物浓度成比例地减小流速。这些聚合物可以用作非特异性阻塞试剂， 或被分子识别元件官能化以向珠积聚或沉淀物形成反应加入特异性。聚合物可以被共轭或融合于珠表面或酶，以加入形状和产生更不均一的阻断剂以限制流动。聚合物的被加入的非均一的体积将以与沉淀形成相同的方式起作用，以堵塞由于变化的膜孔径大小未被珠阻塞的剩余的缝隙，并且更有效地减小样品流速。b.流体的性质的改性用于改变流体流动的另一种方式是改变流体在特定的分析物的存在下的性质。例如，流体粘度或表面张力可以被改变，并且聚合反应可以用于在流体中产生凝胶或网络，由此减慢或甚至停止流动。除了聚合物之外，微粒可以用于增加有效性。微粒可以以结合分析物的方式被包覆或共轭，以使得它们主动成为网络或凝胶的一部分，或可以不被包覆或不被共轭，使得它们被动地被捕获在网络或凝胶中。存在使用与免疫化学原理组合的在免疫化学上被改性的聚合物(在微颗粒的存在或不存在下)来改变经过多孔介质的流动特征的多种可能的方式。在所有情况下，样品中的分析物作为将聚合物交联至聚合物或将聚合物交联至微颗粒的桥(bridge)。交联是由于在许多免疫测定中形成的典型的夹层复合物(sandwich complex)的形成，其中分析物被与两种不同的聚合物分子或微颗粒联接的两种不同的抗体结合。当聚合物在分析物的存在下更高度地彼此交联时一无论直接地还是通过作为媒介物的微颗粒一流体的粘度增加，减慢流动。如果交联的程度足够高，那么凝胶将形成，导致流动的停止。如果两种抗体结合于分析物上的不同的表位以形成夹层复合物，那么这些抗体将是不同的，由abl和ab2表示。如果使用一种聚合物，那么一个方案将是将abl共轭于聚合物的一种制剂，并且将共轭于聚合物的另一种制剂。然后可以将聚合物的这两种制剂以不同的比率混合，以调节系统以响应于分析物的不同的浓度范围。在另一个仅一种聚合物的方案中，抗体abl和可以以不同的比率共轭于聚合物的同一种制剂，使得所有的聚合物链都可以潜在地与abl和ab2 二者共轭。以上方案的任何组合还可以用于形成将使流动停止的凝胶或网络。被abl或或二者包覆的微颗粒可以被加入以上仅一种聚合物的方案中的任一个中，或被抗体包覆的微颗粒的合适的制剂可以代替以上方案中的任一个中的聚合物的类似的制剂。通常，微颗粒将具有与聚合物不同的对流速的影响。被捕获的或被固定化的颗粒可以通过改变多孔介质的有效的孔隙率、孔径大小和/或渗透率来影响流速。由聚合物和微颗粒的组合形成的凝胶或网络将与由单独的聚合物形成的凝胶或网络不同地表现。在所有以上方案中，abl和可以是单克隆或多克隆抗体、抗体片段、适体或其他特异性粘合剂。聚合物可以是直链聚丙烯酰胺、支链聚丙烯酰胺、聚乙二醇、葡聚糖或可以被化学改性以允许粘合剂的共轭或键合的任何其他聚合物。微颗粒可以是胶乳或聚苯乙烯微球、胶体或允许粘合剂的共轭或包覆的任何球形的或不规则形状的颗粒。粘合剂可以被直接地共轭于聚合物或微颗粒，或可以使用媒介联接物。例如，直链聚丙烯酰胺和抗体二者都可以使用已知的化学来生物素化。聚合物可以与过量的中性抗生物素蛋白反应以防止分子内交联，然后被生物素化的抗体可以被加入以有效地将其共轭于聚合物。将抗体加入聚合物可以在测定之前或在测定期间发生。血液或血浆凝结时间的测量是使用粘度来监测样品的状态的一个实例。凝结描述血液通过其被凝块的复杂过程。凝血酶原时间(PT)测量凝结的非固有的路径。这种路径的诱导需要钙。该过程可以通过促凝血酶原激酶的引入来加速，促凝血酶原激酶是一种含有组织因子的盐脑提取物，引发非固有的路径。这种路径通过最终导致凝血酶(因子IIa) 的活化的蛋白质串联进行，凝血酶是裂解纤维蛋白原的蛋白酶。纤维蛋白原是可溶解的蛋白质，但是当被裂解为纤维蛋白时，纤维蛋白原凝结为不可溶的凝胶。纤维蛋白多聚体的生成的结果是血液或血浆的增加的粘度和流动的阻碍，以及纤维蛋白凝胶的潜在的形成，这作为结果，因此可使用本文提供的方法和装置测量。4.样品制备和向多孔介质的施用在进行本文提供的用于分析和评估流体变量的方法时，将流体样品施用于分析介质。可以将样品直接地施用于将在其中分析流体迁移的介质(即分析介质)或施用于与分析介质流体连通的分离的样品接收或递送位置。被施用于介质的样品的量对于本文提供的方法和装置的不同的实施方案来说可以不同。在一些实施方案中，例如流体流动的停止根据流体前沿在流体流过的两个或更多个路径中的汇合来检测的实施方案中，被引入介质中的流体的量是使得其足以饱和多孔介质。因此，被施用于介质的样品的量是使得其超过介质的吸收容量(或介质的组合的吸收容量，如果使用多于一种介质的话)，以使介质被流体样品饱和。样品的实际的量不需要是已知的，只要量超过介质(或多种介质)的容量。饱和特定的材料所需要的流体的最小的量可以基于材料的吸收容量来确定或可以根据经验来确定。因为在本文提供的方法的这些实施方案中，过量的而非具体量的样品被施用于介质，所以计量或测量样品的精确的体积是不必要的。在本文提供的方法和装置的其他实施方案中，被施用于介质的样品的量是使得其不超过介质(或多种介质)的吸收容量。在这些实施方案中，被施用于介质的样品的量被预先确定和计量，使得小于饱和介质所需要的量的已知量的样品被引入。例如，在一个这样的实施方案中，不足以饱和介质的已知体积的样品流体在单一的地点处被引入介质中并且从该共用的部位流入与该共用的部位流体连通的两个或更多个路径(也被称为“臂”)中。 因为在这些方法中比较在两个或更多个非汇合的路径中的流体迁移距离，所以流体前沿停止前进的点应当位于介质内，如果流体饱和介质，那么这将不是这种情况。因此，在这些方法中，不足以饱和介质的已知量的样品流体被引入介质中。流体的这样的量可以基于材料的吸收容量来确定或可以根据经验来确定。在本文提供的方法的特定的实施方案中，被施用于介质的样品量可以在约10 μ 1至约200 μ 1的范围，通常在约25 μ 1至约100 μ 1之间， 并且在一个实施方案中是约75 μ 1。在本文提供的与用于分析和评估流体变量的方法一起使用的装置的特定的实施方案中，装置包括表面，流体样品可以在表面处被施用于装置。表面可以是凹形凹陷部，该凹陷部形成用于接收流体样品的井而没有由样品在接触介质之前流出装置导致的样品的损失。样品接收表面与一种或多种分析介质流体连通。然而，这样的样品递送井并不用来计量或测量样品的任何特定的体积。因此，对于本文提供的其中已知量的样品流体被引入介质中的方法的实施方案，样品在施用于介质之前被计量。对于其中被引入介质中的样品流体的量仅需要足以饱和介质的方法的实施方案，被施用于介质(直接地或通过与上游元件例如井的流体连通)的样品的体积是被递送至装置的任何未知的量。取决于被施用于介质的流体和/或流体组分，流体样品可以在经过一种或多种介质迁移之前或期间被处理。这样的处理包括例如缓冲剂、防腐剂、染料或用来标记流体前沿以利于其在介质中的检测或目测的其他材料，以及抑制组分的凝结的添加剂。在本文提供的用于血液或血清的分析的方法的特定的实施方案中，抗凝剂可以被加入流体中以防止血液样品的凝固。钙是凝结级联中所需要的辅因子，因此用钙螯合剂例如柠檬酸盐处理的血液不结块。凝结级联可以通过引入相对于柠檬酸盐摩尔过量的钙被再活化。因此，在本文提供的用于评估凝结的方法和装置中，血液或血浆样品可以初始地用柠檬酸盐或另一种螯合剂来处理。其他钙螯合剂例如EDTA，产生相似的效果。装置的初始的竖直分离部件将血浆从血液分离。(测试还可以使用全血来进行。)C.检测和/或定量流体的变量的方法本文提供用于检测和/或定量流体变量例如诸如流体的组分或流体的特征或性质的方法。因为这些和其他的流体变量形成在许多生物学、诊断、保健、兽医、农业的和商业的应用中使用的评估参数的基础。因此，本文还提供用于评估评估参数的方法。本文提供的用于检测和/或定量流体变量的方法包括将流体施用入或引入介质中，以进行汇合的或非汇合的流动，相对于经过一个、两个、至少两个、两个或更多个流动路径的流动或迁移分析汇合的或非汇合的流动。在方法的汇合流动实施方案中，以足以饱和介质的量的流体样品被施用于介质并且流过介质的两个或更多个或至少两个汇合的路径或臂。路径和/或流体样品中的一个或至少一个被改性，使得流体中的流体变量例如分析物的存在影响在被改性的路径中相对于未被改性的路径的流动。两个或更多个流体前沿的迁移距离通过检测两个或更多个流体前沿的汇合点来容易地确定。这些距离指示每个路径中的流体的流动速率。在本文提供的特定的方法中，流体中的特定的分析物的浓度通过检测样品流体经过多孔介质例如滤纸的毛细管流动的速率的变化来确定或测量。特别地，含有分析物的样品流体通过毛细作用沿着多孔介质的共用元件的两个或更多个汇合臂流动，其中臂中的至少一个已经通过响应于分析物的浓度影响流速的剂的加入来改性。流体前沿将在由它们的相对流速确定的位置处汇合，这从而指示样品流体中的分析物的浓度。前沿汇合提供测定的清晰的终点，而不是被严格约束的读取时间窗口。装置的优选的实施方案将在形状与圆或环形物相似的滤纸条(“刻度盘”)上的单一的点处引入样品流体，在刻度盘中刻度盘的一个臂被处理以导致流速响应于分析物的变化。样品流体通过毛细管作用围绕刻度盘的两个臂行进。围绕刻度盘的其中流体前沿汇合的点是分析物浓度的指示。本文提供用于改变在本文描述的装置或方法中的任一个中的流体路径中的流动的许多方法和材料，例如粘度调节剂、聚合诱导剂、孔径调节剂、基于免疫化学的特异性调节剂，包括抗体和微珠。基于本文提供的教导内容，技术人员可以确定另外的调节剂。在方法的其他实施方案中，流体路径是非汇合的线性路径。该横向流动装置通过检测样品流体经过多孔介质例如滤纸的毛细管流动的停止来测量样品中的具体分析物的浓度。特定地，含有分析物的样品流体的等分试样通过毛细作用沿着经过多孔介质的单一的元件或多孔介质的彼此串联接触的分离的元件的至少一个路径流动。样品或介质被处理，使得如果样品中存在阈值浓度的特定的分析物，那么毛细管流动被减慢至停止。否则， 一旦流体饱和介质，那么样品流体通过毛细管作用的流动停止。流速可以通过流体的变化或有效的介质(最初的介质和被固定化于该最初的介质的任何分子或颗粒的组合)的变化来改变。流体的性质可以通过粘度、表面张力的变化或通过凝胶或网络经由聚合反应的形成来改性。有效的介质可以通过孔隙率、孔隙半径或渗透率的变化来改变，例如通过微珠在分析物的存在下在孔的壁上的固定化。样品中的分析物浓度的定性分析可以通过确定在指定的一段时间已经过去之后缓冲前沿是否已经运动经过指定的距离来获得。因此，本文提供用于通过分析经过多孔介质的毛细管流动的速率来测量流体样品中的分析物的方法和装置。装置可以用于分析血液化学组分例如蛋白质、核酸或代谢物，监测传染性疾病，或许多其他的流体浓度测量用途。在本文提供的方法和装置的特定的实施方案中，流体流动的停止通过一种或多种介质中的一个、两个或更多个流体前沿的前进的停止、接近停止或实质上减慢来检测。本文描述的这样的装置依赖于作为分析工具的毛细管流动的停止。缓冲前沿的位置被用作分析物浓度的指示物，而不是报道分子或颗粒在具体的位置处的积聚被用作分析物浓度的指示物。这些装置中的一些趋向于展示阀值分析物浓度，当低于该阀值分析物浓度时流动可以被仅略微地限制，并且当高于该阀值分析物浓度时流动停止或接近停止。因此它们对于分析物浓度的定性分析来说是理想的。在一个实施方案中，不足以饱和介质的已知体积的样品流体在单一的地点处被引入介质中并且从该共用的部位流入与该共用的部位流体连通的两个或更多个路径(也被称为“臂”)中。在流体路径的一个或多个而不是全部即少于全部中的介质被改性，使得路径中的流体流动以取决于流体样品中的流体变量或分析物的存在、量、浓度或程度的方式被影响。流体在两个或更多个路径中的流动进行，直到样品体积被耗尽，在耗尽的点处流动停止并且两个或更多个分离的流体前沿在介质中停止前进。流体在每个路径中的迁移的距离通过测量从样品引入的点至每个流体前沿的距离来确定。这些距离指示路径中的流体流动的相对速率，将这些距离与样品中的流体变量或分析物的量、浓度或程度比较并且与样品中的流体变量或分析物的量、浓度或程度相互关联。在本实施方案的替代形式中，已知量的样品流体被引入不共享共用元件的两种或更多种分离介质中的每种中。分离的路径中的一个或多个而不是全部被改性以取决于分析物浓度的方式影响流体流动，并且在每个路径或臂中的流体迁移距离被测量和比较以定量地评估流体变量或分析物。在本文提供的被设计为用于通过检测流体前沿来检测流体流动的停止的方法和装置的另一个实施方案中，被引入介质中的流体的量是使得其足以饱和多孔介质，如果被给予足够的时间的话。因此，在流体前沿在期间将继续前进的有限的一段时间之后，介质将最终成为被流体充满并且流体前沿将不再存在。然而，在这些装置和方法中的介质和/或样品流体被改性，使得如果流体变量或分析物在流体中以在阀值量、浓度或程度或大于阀值量、浓度或程度的量、浓度或程度存在，那么流体的流动将完全地或实质上停止。在这些实施方案中，流体流动的停止根据流体前沿的前进的完全的停止或实质上减慢或显著的减慢来检测。因此，通过使用本文提供的这些特定的方法和装置，可能的是通过流体前沿前进的停止或实质上减慢来半定量地评估流体变量的存在。
在本文提供的装置和方法的另外的实施方案中，流体流动的停止根据在流体流过的两个或更多个路径中的流体前沿的汇合来检测。例如，在特定的实施方案中，流体流动的停止根据在样品流体的分离的等分试样被引入线性介质的相对的端部并且被允许朝向介质的另一个端部流动时发生的流体前沿的汇合来检测。在另一个特定的实施方案中，流体流动的停止根据在相反的方向前进的流体前沿的汇合来检测。相比于依赖于分析物位置的基于报道分子积聚的确定的流体流动装置和方法，本文提供的被设计为检测朝向彼此流动的两个路径的汇合点的装置具有多种优点。相反，本文提供的装置的许多实施方案在本文中获得清楚的、明显的且界限分明的终点，因为分离的流体前沿的相遇或汇合点是每个流体路径的流体流动的停止点。D.用于分析流体的变量并且用于测量与流体变量相关联的参数的装置本文提供通过检测样品流体经过多孔介质例如滤纸的毛细管流动的速率的变化来分析样品中的流体变量的“拱形流”横向流动装置。具体地，含有分析物的样品流体通过毛细作用沿着多孔介质的共用元件的两个或更多个汇合臂流动，其中臂中的至少一个已经通过响应于流体变量例如分析物的浓度影响流速的流动调节剂的加入来改性。流体前沿将在由它们的相对流速确定的位置处汇合，这从而指示样品流体中的分析物的浓度。本文提供的另一个横向流动装置，即“分流”装置，通过检测样品流体经过多孔介质例如滤纸的毛细管流动的速率的变化来分析样品中的流体变量。具体地，含有分析物的样品流体通过毛细作用沿着多孔介质的共用元件的两个或更多个汇合臂流动，其中臂中的至少一个已经通过响应于流体变量例如分析物的浓度影响流速的流动调节剂的加入来改性。流体前沿在完成时距样品引入点的相对距离由它们的相对流速确定，这从而指示样品流体中的分析物的浓度。本文提供的另一个横向流动装置，即“停流”装置，通过检测样品流体经过多孔介质例如滤纸的毛细管流动的速率的变化来定性地评估样品中的流体变量。特别地，样品流体通过毛细作用沿着经过多孔介质的元件或经过多孔介质的彼此串联接触的多重元件的路径流动，其中样品和/或流体路径已经通过使流动在特定的流体变量例如分析物的存在下停止的流动调节剂的加入来改性。如果流体或介质的性质不随时间变化，那么预期的是流体前沿的位置将与时间的平方根成正比[Washburn]，使得足够的量的样品流体将饱和多孔介质，如果被给予足够的时间的话。如果流体前沿在指定的一段时间之后尚未运动至少指定的距离，那么这指示毛细管流动已经停止，由此指示在样品流体中存在阈值浓度的分析物。“分流”的理论本文描述的装置依赖于作为分析工具的流速的改变。对于基于分析毛细管流动的速率的装置的分析和设计，具有描述这样的流动的理论是必要的。我们使用被称为 Washburn方程的描述由于毛细力经过圆形管的瞬变流的方程的修改形式。我们已经修改了该方程，以根据现代流体运输理论描述这样的经过多孔介质的流动。为了描述经过毛细管的瞬变流，Washburn以泊肃叶方程开始，泊肃叶方程描述由于压差经过圆形通道的层流
3权利要求
1.一种检测分析物在流体中的存在或不存在的方法，包括 将所述流体施用于介质；以及确定所述流体在所述介质中的流动是否随时间停止或实质上减慢而不饱和所述介质；其中所述介质和/或所述流体已经被改性，使得如果所述分析物在所述流体中存在，那么所述流体在所述介质中的流动将停止或实质上减慢而不饱和所述介质；并且所述流体流动的停止或实质上减慢指示所述分析物在所述流体中的存在。
2.一种检测流体变量改变流体流动的能力的存在或不存在的方法，包括 将所述流体施用于介质；以及确定所述流体在所述介质中的流动是否随时间停止或实质上减慢而不饱和所述介质；其中所述介质和/或所述流体已经被改性，使得如果所述流体变量能够改变流体流动，那么所述流体在所述介质中的流动将停止或实质上减慢而不饱和所述介质；并且所述流体流动的停止或实质上减慢指示所述流体变量改变所述流体流动的能力。
3.一种分析分析物在流体中的量或浓度的方法，包括将所述流体施用于包括至少两个分支流动路径的介质，其中所述流体流入至少两个分支流动路径中；比较在至少两个分支流动路径中的流体前沿的迁移距离；以及基于所述迁移距离确定所述分析物在所述流体中的量或浓度； 其中所述至少两个分支流动路径中的至少一个已经被改性，使得所述流体在所述被改性的流动路径中的流动与分析物在所述流体中的量或浓度成比例地变化； 所述至少两个分支流动路径中的至少一个尚未被改性；并且在所述至少一个被改性的流动路径和所述至少一个未被改性的流动路径中的流体前沿的迁移的相对距离指示所述分析物在所述流体中的量或浓度。
4.一种评估流体变量改变流体流动的能力的方法，包括将所述流体施用于包括至少两个分支流动路径的介质，其中所述流体流入至少两个分支流动路径中；比较在至少两个分支流动路径中的流体前沿的迁移距离；以及基于所述相对迁移距离确定所述流体中的所述流体变量改变所述流体流动的能力；其中所述至少两个分支流动路径中的至少一个已经被改性，使得所述流体在所述被改性的流动路径中的流动与所述流体变量改变所述流体流动的能力成比例地变化； 所述至少两个分支流动路径中的至少一个尚未被改性；并且在所述至少一个被改性的流动路径和所述至少一个未被改性的流动路径中的流体前沿的迁移的相对距离指示所述流体变量改变所述流体流动的能力。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其中两个分支流动路径被线性介质含有，并且所述流动路径是相对的。
6.一种分析分析物在流体中的量或浓度的方法，包括将所述流体施用于至少两种包括至少两个平行的流动路径的分离介质，其中所述流体流入至少两个平行的流动路径中；比较在至少两个平行的流动路径中的流体前沿的迁移距离；以及基于所述相对迁移距离确定所述分析物在所述流体中的量或浓度； 其中所述至少两个平行的流动路径中的至少一个已经被改性，使得所述流体在所述被改性的流动路径中的流动与分析物在所述流体中的量或浓度成比例地变化； 所述至少两个平行的流动路径中的至少一个尚未被改性；并且在所述至少一个被改性的流动路径和所述至少一个未被改性的流动路径中的流体前沿的迁移的相对距离指示所述分析物在所述流体中的量或浓度。
7.一种评估流体变量改变流体流动的能力的方法，包括将所述流体施用于至少两种包括至少两个平行的流动路径的分离介质，其中所述流体流入至少两个平行的流动路径中；比较在至少两个平行的流动路径中的流体前沿的迁移距离；以及基于所述相对迁移距离确定所述流体中的所述流体变量改变所述流体流动的能力；其中所述至少两个平行的流动路径中的至少一个已经被改性，使得所述流体在所述被改性的流动路径中的流动与所述流体变量改变所述流体流动的能力成比例地变化； 所述至少两个平行的流动路径中的至少一个尚未被改性；并且在所述至少一个被改性的流动路径和所述至少一个未被改性的流动路径中的流体前沿的迁移的相对距离指示所述流体变量改变所述流体流动的能力。
8.一种确定分析物在流体中的量或浓度的方法，包括将所述流体施用于包括汇合流动路径的介质，其中所述流体流入所述汇合流动路径中的每个中；确定在所述流动路径中的流体前沿的汇合点；以及基于所述汇合点确定所述分析物在所述流体中的量或浓度； 其中所述流动路径中的一个已经被改性，使得所述流体在所述被改性的流动路径中的流动与分析物在所述流体中的量或浓度成比例地变化； 所述流动路径中的一个尚未被改性；并且在所述汇合流动路径中的流体前沿的所述汇合点指示所述分析物在所述流体中的量或浓度。
9.一种确定流体变量改变流体流动的能力的方法，包括将所述流体施用于包括汇合流动路径的介质，其中所述流体流入所述汇合流动路径中的每个中；确定在所述流动路径中的流体前沿的汇合点；以及基于所述汇合点确定所述流体变量改变所述流体流动的能力；其中所述流动路径中的一个已经被改性，使得所述流体在所述被改性的流动路径中的流动与所述流体变量改变所述流体流动的能力成比例地变化； 所述流动路径中的一个尚未被改性；并且在所述汇合流动路径中的流体前沿的所述汇合点指示所述流体变量改变所述流体流动的能力。
10.一种确定分析物在流体中的量或浓度的装置，包括 曲线介质，其界定环绕开放空间的封闭流体路径；其中所述介质被配置为在所述介质上的一个被界定位置处接收流体样品。
11.根据权利要求10所述的装置，还包括至少部分地容纳所述曲线介质的壳体，并且还包括第一层，其在所述介质上方；以及第二层，其在所述介质下方，其中所述第一层和所述第二层将所述介质容纳在它们之间。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的装置，还包括 井，其用于接收一定量的流体；以及毛细管储器，其提供通过竖直分离器连接所述井和在所述介质上的所述一个被界定位置的流体路径。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，还包括刻度尺，所述刻度尺被配置为提供关于以相反方向从所述一个被界定位置流动的两种流体在所述介质中汇合的在所述曲线介质流体路径中的位置的指示。
14.一种评估流体的凝结的方法，包括 将所述流体施用于介质；以及确定所述流体在所述介质中的流动是否随时间停止或实质上减慢而不饱和所述介质；其中所述介质和/或所述流体已经被改性，使得如果所述流体具有凝结的能力，那么所述流体在所述介质中的流动将停止或实质上减慢而不饱和所述介质；并且所述流体流动的停止或实质上减慢指示所述流体的凝结的能力。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述流体是全血或血浆。
16.一种确定流体的凝结时间的方法，包括将所述流体施用于包括汇合流动路径的介质，其中所述流体流入所述汇合流动路径中的每个中；确定在所述流动路径中的流体前沿的汇合点；以及基于所述汇合点确定所述流体的凝结时间； 其中所述流动路径中的一个已经被改性，使得所述流体在所述被改性的流动路径中的流动与所述流体的凝结的能力成比例地变化； 所述流动路径中的一个尚未被改性；并且在所述汇合流动路径中的流体前沿的所述汇合点指示所述流体的凝结的能力。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述流体是全血或血浆。
18.根据权利要求10-13中任一项所述的装置，其中所述曲线介质以具有侧面与弯曲端部相接的矩形侧的跑道的形状。
19.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，其中所述介质以椭圆形的形状。
20.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，其中所述介质以跑道的形状。
21.根据权利要求16、17、19或20中任一项所述的方法，其中所述汇合点沿着所述曲线介质的弯曲部分。
22.根据权利要求16、17、19或20中任一项所述的方法，其中所述汇合点沿着所述曲线介质的线性部分。
全文摘要
提供用于分析流体变量的方法和装置，流体变量例如粘度、表面张力、分析物浓度、颗粒或聚集体的存在。装置通过测量由流体变量的固有性质导致的或由在流体迁移经过介质时流体变量的改变导致的经过介质的流体流动的停止或流速的变化分析流体变量。所提供的一种横向流动装置通过测量沿着多孔介质例如滤纸的共用元件的两个或更多个汇合臂的毛细管流的相对速率分析样品中的流体变量，其中臂中的至少一个已经通过响应于分析物的浓度影响流速的流动调节剂的加入来改性。
文档编号G01N33/558GK102483410SQ201080022980
公开日2012年5月30日 申请日期2010年3月25日 优先权日2009年3月25日
发明者克里斯多佛·保罗·马蒂森, 史蒂文·帕特里克·泰瑞尔, 巴里·帕特里克·范特-赫尔, 蒂莫西·罗伯特·盖革, 迪安·迈克尔·金斯敦 申请人:莱泽尔诊断公司