【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】QMAX测定及应用交叉引用本申请是PCT申请，要求2017年2月8日提交的美国临时专利申请USSN62/456,628、2017年2月8日提交的美国临时专利申请USSN62/456,631、2017年2月8日提交的美国临时专利申请USSN62/456,528、2017年2月8日提交的美国临时专利申请USSN62/456,537、以及2017年2月8日提交的美国临时专利申请USSN62/456,585的权益，其各自的全部内容出于所有目并入本文。
本专利技术尤其涉及生物/化学取样、感测、测定以及其他应用领域。特别地，本专利技术涉及如何使用纳米颗粒标签进行生物/化学测定。
技术介绍
在生物化学测定(例如诊断测试)中，纳米颗粒标签用于测定，其中纳米颗粒标签被配置为与其他结合实体(例如目标分析物和结合剂)结合并提供与结合相关的可检测信号。然而，结合时间的范围通常是30分钟至数小时。本专利技术提供了可以将结合时间减少到几分钟或甚至少于60秒的装置和方法。本专利技术尤其涉及竞争性测定。在一些实施例中，本文公开的装置...
【技术保护点】
1.一种用于进行竞争性测定的方法，包含/n(a)获取第一板，第一板在其内表面上包含具有结合位点的样品接触区域，其中，结合位点包含与样品中的目标分析物结合的固定捕获剂；/n(b)获取第二板，第二板包含具有储存位点的样品接触区域，其中，储存位点包含能够在接触样品时在样品中扩散的竞争剂，其中，竞争剂与分析物竞争来与结合位点处的捕获剂结合，其中，第一板和第二板可相对于彼此移动成不同的构造，包括开放构造和闭合构造；/n(c)在开放构造中，将样品沉积在板的样品接触区域中的一个或两个上，其中，在开放构造中，板的样品接触区域间隔大于200μm；/n(d)在(c)之后，使两个板变为闭合构造，...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170208 US 62/456,585;20170208 US 62/456,628;20171.一种用于进行竞争性测定的方法，包含
(a)获取第一板，第一板在其内表面上包含具有结合位点的样品接触区域，其中，结合位点包含与样品中的目标分析物结合的固定捕获剂；
(b)获取第二板，第二板包含具有储存位点的样品接触区域，其中，储存位点包含能够在接触样品时在样品中扩散的竞争剂，其中，竞争剂与分析物竞争来与结合位点处的捕获剂结合，其中，第一板和第二板可相对于彼此移动成不同的构造，包括开放构造和闭合构造；
(c)在开放构造中，将样品沉积在板的样品接触区域中的一个或两个上，其中，在开放构造中，板的样品接触区域间隔大于200μm；
(d)在(c)之后，使两个板变为闭合构造，其中，在闭合构造中，在(c)中沉积的至少一部分样品被限定在两个板的样品接触区域之间并且其平均厚度在0.01μm至200μm的范围内；以及
(e)检测来自(i)由结合位点捕获的竞争剂、(ii)由结合位点捕获的分析物、或(iii)(i)和(ii)两者的信号。
2.一种用于进行竞争性测定的装置，包含：
第一板、第二板、结合位点以及储存位点，其中：
第一板在其内表面上包含具有结合位点的样品接触区域，其中，结合位点包含与样品中的目标分析物结合的固定捕获剂；
第二板包含具有储存位点的样品接触区域，其中，所述储存位点包含能够在接触所述样品时在样品中扩散的竞争剂，其中，所述竞争剂与所述分析物竞争来与结合位点处的捕获剂结合；
其中，所述第一板和所述第二板可相对于彼此移动成不同的构造；
其中，其中一个构造中是开放构造，在开放构造中，所述板是部分或完全分开的，并且所述板的所述样品接触区域之间的平均间距大于300μm；并且
其中，另一个构造是闭合构造，在闭合构造中，所述板的所述样品接触区域之间的平均间距为200μm或以下。
3.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述样品接触区域中的一个或两个包含间隔件，其中，当所述板处于闭合构造时，所述间隔件调节所述板的所述样品接触区域之间的间距。
4.如任一前述实施例所述的方法，其中，所述板处于闭合构造时，所述样品接触区域之间的间距由间隔件调节。
5.如任一前述实施例所述的装置，其中，该装置还包含间隔件，所述间隔件在所述板处于闭合构造时调节所述样品接触区域之间的间距。
6.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，除所述竞争剂之外，所述储存位点还包含另一种试剂。
7.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，除固定捕获剂之外，所述结合位点还包含另一种在接触样品时能够在样品中扩散的试剂。
8.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，当所述板处于闭合构造时，所述结合位点面对所述储存位点。
9.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述第一板包含多个结合位点，并且第二板包含多个对应的储存位点，其中，当所述板处于闭合构造时，每个结合位点面对对应的储存位点。
10.如任一前述实施例所述的方法和装置，其中，所述检测剂在所述储存位点上干燥。
11.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述结合位点处的所述捕获剂位于扩增表面上，所述扩增表面扩增所述分析物或被捕获的竞争剂的光学信号。
12.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述结合位点处的所述捕获剂位于扩增表面上，所述扩增表面扩增实施例1、2和3中的所述分析物或所述被捕获的竞争剂的光学信号，其中，所述扩增取决于邻近度，因为所述扩增随着所述捕获剂与所述分析物或所述竞争剂之间的距离增加而显著减小。
13.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述信号的检测是电学的、光学的或两者的。(稍后将进一步介绍检测。荧光、SPR等)。
14.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述目标分析物是25羟基维生素D。
15.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述样品是血液样品(全血、血浆或血清)。
16.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述目标分析物是25羟基维生素D。
17.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述维生素D捕获剂是与25羟基维生素D特异性结合的抗体；并且
18.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述固定捕获剂通过分子粘附层固定在所述结合位点上。
19.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述分子粘附层是具有与第一板的表面生物/化学结合的官能团的分子。
20.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述分子粘附层是具有与所述捕获剂生物/化学结合的官能团的分子。
21.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，除所述检测剂之外，所述储存位点还储存25羟基维生素D释放剂，所述25羟基维生素D释放剂将维生素D从其结合剂例如结合蛋白释放。
22.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述捕获剂与游离的25羟基维生素D特异性结合。
23.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述维生素D释放剂是具有4-12个原子碳链的全氟烷基酸，或其酸的组合。
24.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述维生素D释放剂在所述第一板的表面上滴干。
25.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，所述释放剂与样品形成均匀混合物后，释放剂的浓度为0.1％至5％。
26.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，在释放剂的存在下，将竞争剂与样品混合。
27.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，竞争剂与捕获剂特异性结合。
28.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，竞争剂在第二板上滴干。
29.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，在样品接触第二板之后，竞争剂立即溶解于样品中。
30.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，竞争剂在溶解于样品中之后与样品形成均匀混合物。
31.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，竞争剂是与生物素偶联的25羟基维生素D。
32.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，第一板的捕获剂上的结合位点的总量等于或小于竞争剂的总量。
33.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，竞争剂和从样品释放的25羟基维生素D竞争来与第一板上有限的结合位点结合。
34.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，与捕获剂结合的竞争剂的量受限于样品中的25羟基维生素D的量。
35.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，与捕获剂结合的竞争剂的量由与竞争剂结合的检测剂的量确定。
36.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，检测剂是与生物素特异性结合的荧光标签。
37.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，荧光标签是涂覆有多种链霉亲和素或中性亲和素或其组合抗生物素蛋白复合物的荧光微球。
38.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，荧光微球的直径为20nm至2μm。
39.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，荧光微球的直径为2μm至10μm。
40.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，荧光微球的直径为10μm至20μm。
41.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，荧光微球中的荧光染料的量为1nM-1μM。
42.如任一前述实施例所述的方法或装置，其中，荧光微球的材料是介电的(例如SiO2、聚苯乙烯)或其介电材料的组合。
43.如任一前述实施例所述的方法或装置，包含将所述荧光标签的检测剂添加到第一板来与竞争剂结合的步骤。
44.如任一前述实施例所述的方法或装置，包含在将检测剂添加到第一板之后进行洗涤的步骤。
AA1.一种用于竞争性测定的AA装置，包含：
第一板、第二板、结合位点以及储存位点，其中：
i.板可相对于彼此移动成不同的构造；
ii.每个板分别包含内表面，内表面具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域，
iii.第一板在其样品接触区域中的结合位点处包含捕获剂，并且
iv.第二板在其样品接触区域中的储存位点处包含检测剂；
其中，其中一个构造是开放构造，在开放构造中，板是部分或完全分开的，并且板的样品接触区域之间的平均间距大于300μm；
其中，另一个构造是闭合构造，闭合构造在样品在开放构造中沉积之后配置，并且在闭合构造中，板的样品接触区域之间的平均间距为200μm或以下；
其中，捕获剂被配置为与目标分析物结合并且将分析物固定至第一板的内表面；并且
其中，检测剂被配置为扩散到厚度均匀的层中并且与分析物特异性结合以产生可检测信号。
BB1.一种用于竞争性测定的方法，包含
(f)获取如实施例AA1所述的装置；
(g)将样品沉积在板的样品接触区域中的一个或两个上；
(h)在(b)之后，使两个板变成闭合构造，其中，在闭合构造中；
(i)孵育预定时间段，并且
(j)检测来自：(i)由结合位点捕获的检测剂、(ii)由结合位点捕获的分析物、或(iii)(i)和(ii)两者的信号。
CC1.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，当板处于闭合构造时，结合位点面对储存位点。
CC2.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，第一板包含多个结合位点，并且第二板包含多个对应的储存位点，其中，当板处于闭合构造时，每个结合位点面对对应的储存位点。
CC3.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，样品接触区域中的一个或两个包含间隔件，其中，在板的闭合构造中，间隔件调节板的样品接触表面之间的间距。
CC4.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，结合位点处的捕获剂位于扩增表面上，扩增表面被配置为扩增分析物或被捕获的检测剂的光学信号。
CC5.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，结合位点处的捕获剂位于扩增表面上，扩增表面被配置为扩增分析物或被捕获的检测剂的光学信号，并且扩增取决于邻近度。
CC6.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，信号的检测是电学的、光学的或两者类型的信号。
CC7.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，目标分析物是维生素D。
CC8.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，样品是血液样品(全血、血浆或血清)。
[捕获剂]
CC9.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，维生素D捕获剂是与25羟基维生素D特异性结合的抗体。
CC10.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，捕获剂是通过一个或多个分子粘附层固定在样品接触表面上的抗体。
[分子粘附层]
CC11.如实施例CC10所述的装置和方法，其中，分子粘附层包含具有被配置为与第一板的内表面生物/化学结合的官能团的分子。
CC12.如实施例CC10所述的装置和方法，其中，分子粘附层包含具有被配置为与捕获剂生物/化学结合的官能团的分子。
[释放剂]
CC13.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，目标分析物是25羟基维生素D，其由释放剂从样品中释放。
CC14.如实施例CC13所述的装置和方法，其中，在存在释放剂的情况下，捕获剂与25羟基维生素D特异性结合。
CC15.如实施例CC13所述的装置和方法，其中，释放剂是具有4-12个原子碳链的全氟烷基酸，或其酸的组合。
CC16.如实施例CC13所述的装置和方法，其中，释放剂在第一板的表面上滴干。
CC17.如实施例CC13所述的装置和方法，其中，在样品接触第一板之后，释放剂立即溶解于样品中。
CC18.如实施例CC13所述的装置和方法，其中，释放剂与样品形成均匀混合物。
CC19.如实施例CC13所述的装置和方法，其中，在释放剂与样品形成均匀混合物之后，释放剂的浓度为0.1％至5％。
[竞争剂]
CC20.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，样品还包含竞争剂。
CC21.如实施例CC20所述的装置和方法，其中，竞争剂被配置为与捕获剂特异性结合。
CC22.如实施例CC20所述的装置和方法，其中，竞争剂在第二板上滴干。
CC23.如实施例CC20所述的装置和方法，其中，在样品接触第二板之后，竞争剂立即溶解于样品中。
CC24.如实施例CC20所述的装置和方法，其中，竞争剂在溶解于样品中之后与样品形成均匀混合物。
CC25.如实施例CC20所述的装置和方法，其中，竞争剂是与生物素偶联的25羟基维生素D。
[竞争性测定]
CC26.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，第一板的捕获剂上的分子结合位点的总量等于或小于竞争剂的总量。
CC27.如实施例CC20所述的装置和方法，其中，竞争剂和从样品释放的25羟基维生素D竞争来与第一板上的有限的结合位点结合。
CC28.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，与捕获剂结合的竞争剂的量受限于样品中的25羟基维生素D的量。
CC29.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，与捕获剂结合的竞争剂的量由与竞争剂结合的检测剂的量确定。
[检测剂]
CC30.如任一前述实施例所述的装置和方法，其中，检测剂包含与生物素特异性结合的荧光标签。
CC31.如实施例CC30所述的装置和方法，其中，荧光标签是涂覆有多种链霉亲和素或中性亲和素或其组合抗生物素蛋白复合物的荧光微球。
CC32.如实施例CC31所述的装置和方法，其中，荧光微球的直径为20nm至2μm。
CC33.如实施例CC30所述的装置和方法，其中，微球中荧光染料的量为1nM-1μM。
CC34.如实施例CC30所述的装置和方法，其中，荧光微球的材料是介电的(例如SiO2、聚苯乙烯)或其介电材料的组合。
CC35.如任一前述实施例所述的方法，还包含将带有荧光标签的检测剂添加到第一板来与竞争剂结合的步骤。
CC36.如任一前述实施例所述的方法，还包含在将检测剂添加到第一板之后进行洗涤的步骤。
A1.一种用于分析液体样品的装置，包含：
第一板、第二板以及纳米颗粒标签，其中：
i.第一板和第二板可相对于彼此移动成不同的构造，
ii.每个板各自包含内表面，内表面具有用于接触含有目标分析物的液体样品的样品接触区域，
iii.板中的一个或两个在各自的样品接触区域中包含一个或多个结合位点，结合位点具有预定区域并且涂覆有结合剂，并且
iv.纳米颗粒标签包含相互连接的两部分：纳米颗粒和检测剂；
其中，其中一个构造是闭合构造，在闭合构造中：两个板被配置为用于将样品的至少一部分限定成它们的内表面之间的薄层，薄层的厚度为250μm或以下并且基本上小于结合位点的预定区域的平均线性尺寸；并且纳米颗粒标签位于薄层中；并且
其中，检测剂和结合剂被配置为彼此直接地或间接地结合，并且检测剂与结合剂之间的结合被配置为改变与纳米颗粒标签相关的可检测信号。
B1.一种用于分析液体样品的装置，包含：
第一板、第二板、间隔件以及纳米颗粒标签件，其中：
i.第一板和第二板可相对于彼此移动成不同的构造，
ii.每个板在其各自的内表面上分别包含用于接触含有目标分析物的液体样品的样品接触区域，
iii.板中的一个或两个在各自的样品接触区域中包含一个或多个结合位点，结合位点具有预定区域并且涂覆有结合剂，
iv.板中的一个或两个包含固定于各自的内表面的间隔件，其中，间隔件具有预定的基本均匀的高度和预定的恒定间隔距离，并且间隔件中的至少一个在样品接触区域内，并且
v.纳米颗粒标签包含相互连接的两部分：纳米颗粒和检测剂；
其中，检测剂和结合剂被配置为彼此直接地或间接地结合，并且检测剂与结合剂之间的结合被配置为改变与纳米颗粒标签相关的可检测信号；
其中，在直接结合中，检测剂被配置为直接与结合剂结合，并且检测剂或结合剂被配置为与目标分析物结合，目标分析物竞争性地抑制检测剂与结合剂之间的结合；
其中，在间接结合中，检测剂和结合剂被配置为在目标分析物的不同位置与目标分析物结合，通过目标分析物的介导形成间接结合；
其中，在开放构造中，两个板是部分或完全分开的，并且板之间的间距不由间隔件调节；
其中，闭合构造在样品在开放构造中沉积之后配置，在闭合构造中，与板的开放构造相比，沉积的样品的相关体积的厚度减小成厚度基本均匀的层，该厚度基本均匀的层由板的内表面限定并且与结合位点接触；层的均匀厚度由板和间隔件调节，并且为250μm或以下并且基本上小于结合位点的预定区域的平均线性尺寸；并且纳米颗粒标签位于该厚度均匀的层中；并且
其中，相关体积为样品体积的一部分或全部。
C1.一种使用纳米颗粒标签分析液体样品的方法，包含以下步骤：
(a)提供第一板、第二板以及间隔机构，其中：
i.第一板和第二板可相对于彼此移动成不同的构造；
ii.每个板在其各自的内表面上分别包含用于接触液体样品的样品接触区域；
iii.板中的一个或两个在各自的样品接触区域中包含一个或多个结合位点，结合位点具有预定区域并且涂覆有结合剂；并且
iv.间隔机构被配置为在闭合构造中调节第一板和第二板之间的间距；
(b)将纳米颗粒标签添加到液体样品中以形成标签溶液；
其中，纳米颗粒标签包含相互连接的两部分：纳米颗粒和检测剂，
其中，检测剂和结合剂被配置为彼此直接地或间接地结合，并且检测剂与结合剂之间的结合被配置为改变与纳米颗粒标签相关的可检测信号；
其中，在直接结合中，检测剂被配置为直接与结合剂结合，并且检测剂或结合剂被配置为与目标分析物结合，目标分析物竞争性地抑制检测剂与结合剂之间的结合，并且
其中，在间接结合中，检测剂和结合剂被配置为在目标分析物的不同位置与目标分析物结合，通过目标分析物的介导形成间接结合；
(c)当两个板被配置为开放构造时，将标签溶液沉积在两个板中的至少一个的内表面上，在开放构造中：两个板是部分或完全分开的，并且板之间的间距不由间隔机构调节；以及
(d)通过使两个板变成闭合构造来压缩沉积的标签溶液的相关体积，在闭合构造中：与板的开放构造相比，沉积的标签溶液的相关体积的厚度减小成薄层，该薄层由板的内表面限定并且与结合位点接触；层减小的厚度由板和间隔机构件调节，并且为250μm或以下并且基本上小于结合位点的预定区域的平均线性尺寸；并且纳米颗粒标签位于薄层中，
其中，相关体积为标签溶液体积的一部分或全部；并且
其中，标签溶液的相关体积的厚度减小，缩短了结合剂与纳米颗粒标签之间的结合达到平衡的时间。
D1.一种使用纳米颗粒标签分析液体样品的方法，包括以下步骤：
(a)提供第一板、第二板以及间隔件，其中：
i.第一板和第二板可相对于彼此移动成不同的构造，
ii.每个板在其各自的内表面上分别包含用于接触含有目标分析物的液体样品的样品接触区域，
iii.板中的一个或两个在各自的样品接触区域中包含一个或多个结合位点，结合位点具有预定区域并且涂覆有结合剂，并且
iv.板中的一个或两个包含固定于各自的内表面的间隔件，其中，间隔件具有预定的基本上均匀的高度和预定的恒定间隔距离，并且间隔件中的至少一个在样品接触区域内；
(b)将纳米颗粒标签添加到样品中以形成标签溶液；
其中，纳米颗粒标签包含相互连接的两部分：纳米颗粒和检测剂，并且
其中,检测剂和结合剂被配置为彼此直接地或间接地结合，并且检测剂与结合剂之间的结合被配置为改变与纳米颗粒标签相关的可检测信号；
其中，在直接结合中，检测剂被配置为直接与结合剂结合，并且检测剂或结合剂被配置为与目标分析物结合，目标分析物竞争性地抑制检测剂与结合剂之间的结合，并且
其中，在间接结合中，检测剂和结合剂被配置为在目标分析物的不同位置与目标分析物结合，通过目标分析物的介导形成间接结合；
(c)当两个板被配置为开放构造时，将标签溶液沉积在两个板中的至少一个的内表面上，其中：两个板是部分或完全分开的，并且板之间的间距不由间隔件调节；以及
(d)通过使两个板变成闭合构造来压缩沉积的标签溶液的相关体积，在闭合构造中：与板的开放构造相比，沉积的标签溶液的相关体积的厚度减小成厚度基本均匀的层，该厚度基本均匀的层由板的内表面限定并且与结合位点接触；层的均匀厚度由板和间隔件调节，并且为250μm或以下并且基本上小于结合位点的预定区域的平均线性尺寸；并且纳米颗粒标签位于厚度均匀的层中，
其中，相关体积为标签溶液体积的一部分或全部；并且
其中，标签溶液的相关体积的厚度减小，缩短了结合剂与纳米颗粒标签之间的结合达到平衡的时间。
一种用于分析样品的系统，包含：
(a)如权利要求XX所述的装置；
(b)读取装置，其用于生成从第二板的结合位点发出的信号的图像；
(c)装置组件，其将读取装置可操作地连接至第一板和第二板的闭合构造；
(d)存储器，其用于存储所述图像；以及
(e)编程，其用于识别和计数图像的区域中纳米颗粒的单个结合事件。
3-1.如权利要求3XX所述的系统，其中，装置组件是连接到手持移动通信装置的相机的适配器。
3-2.如权利要求3XX所述的系统，其中，信号代表单个目标分析物结合事件。
3-3.如权利要求3XX所述的系统，其中，装置组件在三个(x、y、z)正交方向中的至少一个方向上，控制或改变板与读取装置之间的相对位置，以读取纳米颗粒信号。
3-4.如权利要求3XX所述的系统，其中，读取装置为CCD相机。
3-5.如权利要求3XX所述的系统，其中，读取装置是光电检测器，光电检测器包含选自光学滤镜、光谱仪、透镜、光阑、分束器、反射镜、偏振器、波片以及快门的一个或多个其他光学装置。
3-6.如权利要求3XX所述的系统，其中，读取装置收集所述信号的位置、局部强度、局部光谱以及局部拉曼特征。
3-7.如权利要求3XX所述的系统，其中，编程包括编程用于：(1)确定背景信号的局部强度或光谱或拉曼特征，(2)确定一个标签、两个标签、三个标签以及四个或更多个标签的局部信号强度或光谱或拉曼特征；以及(3)确定成像区域内标签的总数。
3-8.如权利要求3XX所述的系统，其中，识别和计数包含确定局部强度、光谱和拉曼特征中的任一个、某些或全部。
3-9.如权利要求3XX所述的系统，其中，所述系统还包含光源、电源或化学源以用于激发所述板的表面上的标签。
3-10.如权利要求3XX所述的系统，其中，所述系统包含电极，所述电极用于在电极与感测扩增层之间施加电压以产生电场和/或电场梯度的，电场和/或电场梯度(a)将已被放置在板表面上的溶液中的分析物移动至感测扩增层上的捕获剂。
3-11.如权利要求3XX所述的系统，其中，所述系统包含电极，所述电极用于在所述信号扩增层与另一电极之间施加偏压以进一步提高灵敏度。
3-12.如权利要求3XX所述的系统，其中，读取装置是电或机械或生物探针，其收集板与读取装置之间的位置、局部电、局部机械、局部生物以及局部光学相互作用。
3-13.如权利要求13所述的系统，其中，读取装置是手持移动通信装置的相机。
45.一种用于测定流体样品的方法，包含：
(a)获取包含目标分析物的样品；
(b)获取如权利要求1所述的装置；
(c)当板被配置为处于开放构造时将样品沉积在板中的一个或两个上；
(d)在(c)之后，将如权利要求1所述的装置的两个板移动成闭合构造；以及
(e)用读取装置读取第二板的样品接触区域以生成信号图像。
20-1.如权利要求20所述的方法，还包含：(f)量化图像区域中的信号，以提供样品中一种或多种分析物的量的估计。
20-2.如权利要求20-1所述的方法，其中，步骤(f)包含识别并计数图像区域中分析物与捕获剂之间的单个结合事件，从而提供样品中一种或多种分析物的量的估计。
20-3.如权利要求20-1所述的方法，其中，步骤(f)包含量化图像区域中的一次性集总信号，从而提供样品中一种或多种分析物的量的估计。
20-4.如权利要求20所述的方法，其中，第二板的样品接触区域具有试剂储存位点。
20-5.如权利要求20所述的方法，其中，第二板的样品接触区域具有试剂储存位点，并且储存位点在闭合构造中大致在第一板上的结合位点上方。
20-6.如权利要求20所述的方法，其中，第一板中的样品接触区域还包含试剂存储位点。
20-7.如权利要求20所述的方法，其中，第一板中的样品接触区域还包含试剂储存位点，其中，试剂储存位点与结合位点不在样品接触区域的相同位置处。
20-8.如权利要求20-7所述的方法，其中，试剂储存位点中的试剂是与目标分析物结合的检测剂。
20-9.如权利要求20所述的方法，其中，方法还包含用检测剂标记目标分析物的步骤。
20-10.如权利要求20-9所述的方法，其中，检测剂包含标签。
20-11.如权利要求20-9所述的方法，其中，捕获剂和检测剂都与目标分析物结合以形成夹心结构。
20-12.如权利要求20所述的方法，其中，方法还包含测量读取装置成像的区域中的样品的体积。
20-13.如权利要求20所述的方法，其中，第一板包含多个结合位点，每个结合位点包含：
(i)取决于邻近度的信号扩增层，以及
(ii)附着于取决于邻近度的信号扩增层的捕获剂。
20-14.如权利要求20所述的方法，其中，目标分析物是蛋白质、肽、DNA、RNA、核酸、小分子、细胞或纳米颗粒。
20-15.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，捕获剂与目标分析物特异性结合。
20-16.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，图像示出信号的位置、局部强度和局部光谱。
20-17.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，信号是发光信号，选自由荧光、电致发光、化学发光以及电化学发光信号组成的组。
20-18.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，信号是拉曼散射信号。
20-20.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，信号是由于板与读取装置之间的局部电相互作用、局部机械相互作用、局部生物相互作用或局部光学相互作用而产生的力。
20-21.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，在步骤(b)之前，还包含在目标分析物与捕获剂结合之前或之后，用标签标记目标分析物的步骤。
20-22.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，通过在所述信号扩增层与另一电极之间施加偏压来执行读取步骤(b)，从而提供更高的灵敏度。
20-23.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，识别并计数步骤(c)包含：(1)确定背景信号的局部强度，(2)确定一个标签、两个标签、三个标签以及四个或更多个标签的局部信号强度；以及(3)确定成像区域内标签的总数。
20-24.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，识别并计数步骤(c)包含：(1)确定背景信号的局部光谱，(2)确定一个标签、两个标签、三个标签以及四个或更多个标签的局部信号光谱；以及(3)确定成像区域内标签的总数。
20-25.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，识别并计数步骤(c)包含：(1)确定背景信号的局部拉曼特征，(2)确定一个标签、两个标签、三个标签以及四个或更多个标签的局部信号拉曼特征；以及(3)确定成像区域中的标签的总数。
20-26.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，识别并计数步骤包含确定局部强度、光谱以及拉曼特征中的一个或多个。
20-27.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，结合步骤(a)通过向板施加电场而加速，从而将分析物移动至感测扩增层。
20-28.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，依赖邻近度的信号扩增层包含D2PA。
20-29.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，依赖邻近度的信号扩增层包含一个或多个金属盘和显著平坦的金属膜，其中，金属盘的大部分与金属膜是有间隔的，并且间隔和盘的尺寸小于用于感测的光的波长。
20-30.如权利要求20-29所述的方法，其中，金属盘的形状选自圆形、多边形、棱锥形、椭圆形、细长条形或它们的任何组合。
20-31.如权利要求20-29所述的方法，其中，间隔为0.5nm至30nm，并且其中，盘的平均横向尺寸在20nm至250nm的范围内。
20-32.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，捕获剂通过分子链接层而附着到感测扩增层，分子链接层将所述捕获剂链接至所述感测扩增层。
20-33.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，信号是光信号。
20-34.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，在分析物与捕获剂结合之前或之后，信号由荧光标签产生，荧光标签与结合的分析物相关联。
20-35.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，在读取步骤(c)中被读取以形成信号图像的两个相邻信号之间的平均距离大于10nm。
20-36.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，信号是拉曼散射产生的信号。
20-37.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，捕获剂是抗体。
20-38.如任一前述方法权利要求所述的方法，其中，捕获剂是多核苷酸。
A2.如实施例A1所述的装置，其中，纳米颗粒标签附着在其中一个板的内表面上，并且被配置为在接触样品时在样品中释放并扩散。
A3.如实施例A1或A2中任一实施例所述的装置，其中，在直接结合中，检测剂被配置为直接与结合剂结合，并且检测剂或结合剂被配置为与目标分析物结合，目标分析物竞争性地抑制检测剂与结合剂之间的结合。
A4.如任一前述实施例所述的装置，其中，在间接结合中，检测剂和结合剂被配置为在目标分析物的不同位置与目标分析物结合，通过目标分析物的介导形成间接结合。
A5.如任一前述实施例所述的装置，其中，纳米颗粒标签相关信号包含：
i.选自光致发光、电致发光以及电化学发光的发光；
ii.光吸收、反射、透射、衍射、散射或扩散；
iii.表面拉曼散射；
iv.选自电阻、电容和电感的电阻抗；
v.磁弛豫；或者
vi.i-v的任何组合。
A6.如任一前述实施例所述的的装置，还包含间隔机构，间隔机构在闭合构造中调节两个板之间的间距。
A9.如实施例A8所述的装置，其中，间隔件的最大高度为250μm或以下。
A10.如实施例A8所述的装置，其中，间隔件具有250μm或以下的预定的基本均匀的高度。
A12.如实施例A8-A11中任一实施例所述的装置，其中，间隔件固定于板中的一个或两个的相应内表面。
A13.如实施例A8-A12中任一实施例所述的装置，其中，间隔件中的至少一个位于样品接触区域内。
A14.如实施例A8-A13中任一实施例所述的装置，其中，薄层具有基本均匀的厚度，该厚度约为间隔件的均匀高度。
C2.如实施例C1所述的方法，其中，步骤(d)中的按压包含：
将两个板合在一起；以及
平行地或顺序地适形按压至少一个板的一个区域以将板按压在一起成为闭合构造，其中，适形按压在板上在标签溶液的相关体积上产生基本均匀的压力，并且该按压将标签溶液的相关体积在板的样品接触表面之间横向地铺展。
C3.如实施例C1或C2中任一实施例所述的方法，其中，步骤(d)的按压是通过人手执行的。
C4.如实施例C1或C2中任一实施例所述的方法，其中，步骤(d)的按压由加压液体、加压气体或适形材料提供。
C5.如任一前述方法实施例所述的方法，其中，纳米颗粒标签附着在其中一个板的内表面上，并且被配置为在接触样品时在样品中释放并扩散。
C6.如实施例C5所述的方法，其中，具有步骤(b)包含将液体样品沉积在其上附着有纳米颗粒标签的板的内表面上，并且使纳米颗粒标签释放到样品中以形成标签溶液。
C7.如任一前述方法实施例所述的方法，还包含：
(e)在步骤(d)之后并且当板处于闭合构造时，在孵育大约等于或长于纳米颗粒标签扩散穿过薄层的厚度所花费的时间之后，通过分析纳米颗粒标签相关信号，来评估薄层的一部分或全部中的纳米颗粒与结合剂之间的结合。
C9.如任一前述方法实施例所述的方法，其中，间隔机构包含多个间隔件，并且间隔件在闭合构造中位于两个板的内表面之间。
C16.如任一前述实施例所述的方法，还包含一个或多个洗涤步骤。
C17.如任一前述实施例所述的方法，其中，液体样品是由生物样品制成的，生物样品选自羊水、房水、玻璃体液、血液(例如，全血、分级分离的血液、血浆或血清)、母乳、脑脊髓液(CSF)、耳垢(耳屎)、乳糜、食糜、内淋巴、外淋巴、粪便、呼吸、胃酸、胃液、淋巴液、粘液(包括鼻引流和痰)、心包液、腹膜液、胸膜液、脓液、风湿液、唾液、呼出的冷凝物、皮脂、精液、痰液、汗液、滑液、泪液、呕吐物以及尿液。
C18.如任一前述实施例所述的方法，其中，样品是一种环境液体样品，其来源选自以下组成的组：河流、湖泊、池塘、海洋、冰川、冰山、雨、雪、污水、水库、自来水或饮用水、来自土壤、堆肥、砂、岩石、混凝土、木材、砖、污物的固体样品，以及它们的任何组合。
C19.如任一前述实施例所述的方法，其中，样品是一种环境气体样品，其来源选自以下组成的组：空气、水下散热口、工业废气、车辆废气，以及它们的任何组合。
C20.如任一前述实施例所述的方法，其中，样品是一种食物样品，其选自以下组成的组：原料、熟食品、植物和动物食品源、预加工食品、部分或完全加工食品，以及它们的任何组合。
D4.如实施例D3所述的方法，还包含在步骤(d)之后并且步骤(e)之前的步骤：在板处于闭合构造之后，移除适形按压力，其中，移除适形按压力之后的厚度均匀的层的厚度：(i)与移除适形按压力之前的厚度均匀的层的厚度基本上相同并且(ii)偏离间隔件高度少于10％。
D5.如实施例D1-D4中任一实施例所述的方法，其中，在步骤(c)的沉积过程中，沉积在板上的标签溶液的量是未知的。
E1.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，结合剂与纳米颗粒标签之间的结合达到平衡的时间为约等于或小于60秒。
E2.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，结合位点的线性尺寸与均匀厚度的比率大于5。
E3.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，结合位点由一块干燥试剂界定。
E4.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，结合位点在一对电极之间。
E5.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，一个或两个板样品接触表面包含一个或多个扩增位点，当纳米颗粒标签距离扩增位点500nm以内时，扩增位点各自能够扩增纳米颗粒标签相关信号。
E6.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，检测剂和结合剂是选自下组的分子：蛋白质、肽、肽模拟物、链霉亲和素、生物素、寡核苷酸、寡核苷酸模拟物、任何其他亲和配体以及它们的任何组合。
E7.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，纳米颗粒的最宽尺寸在1nm至5μm的范围内。
E8.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，纳米颗粒的最宽尺寸在1nm至200nm的范围内。
如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，纳米颗粒的最宽尺寸在50nm至500nm的范围内。
E9.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，纳米颗粒选自下组：碳纳米管、富勒烯、树枝状聚合物、量子点、贵金属纳米颗粒、荧光团掺杂纳米颗粒、稀土掺杂纳米颗粒、超顺磁纳米颗粒，以及它们的任何组合。
E10.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，板的厚度小于200μm。
E11.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，板的厚度小于100μm。
E12.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，每个板的面积小于5cm2。
E13.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，每个板的面积小于2cm2。
E14.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，板中的至少一个是部分或完全透明的。
E15.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，板中的至少一个由柔性聚合物制成。
E16.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，板中的至少一个是柔性板，并且柔性板的厚度乘以柔性板的杨氏模量在60GPa-μm至75GPa-μm的范围内。
E17.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，柱的均匀高度在0.5μm至100μm的范围内。
E18.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，均匀高度在0.5μm至20μm的范围内。
E19.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，柱的恒定间隔距离在7μm至50μm的范围内。
E20.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，柱的恒定间隔距离在5μm至200μm的范围内。
E21.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，间隔件是截面形状选自圆形、多边形、环形、正方形、矩形、卵形、椭圆形或它们的任何组合的柱。
E22.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，间隔件具有柱状形状和基本平坦的顶表面，其中，对于每个间隔件，间隔件的横向尺寸与其高度的比率至少为1。
E23.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，对于每个间隔件，间隔件的横向尺寸与其高度的比率至少为1。
E24.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，间隔件的最小横向尺寸小于或基本上等于样品中目标分析物的最小尺寸。
E25.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，间隔件具有柱状形状，并且间隔件的侧壁拐角具有曲率半径至少为1μm的圆形形状。
E26.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，间隔件的密度为至少100/mm2。
E27.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，间隔件的密度为至少1000/mm2。
E28.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，间隔件的填充因子至少为1％，其中，填充因子是与厚度均匀的层接触的间隔件面积跟与厚度均匀的层接触的总板面积的比率。
E29.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，间隔件的杨氏模量乘以间隔件的填充因子等于或大于10MPa，其中，填充因子是与厚度均匀的层接触的间隔件面积跟与厚度均匀的层接触的总板面积的比率。
E30.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中
板中的至少一个是柔性的，并且
对于柔性板，间隔距离(ISD)的四次方除以柔性板的厚度(h)和柔性板的杨氏模量(E)，ISD4/(hE)，等于或小于106μm3/GPa。
E31.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，间隔件通过对板直接压花或注塑成型而被固定在板上。
E32.如任一前述实施例所述的装置或方法，其中，板和间隔件的材料独立地选自聚苯乙烯、PMMG、PC、COC、COP或另一塑料。
一种用于裂解液体样品中的组分的装置，包含：
第一板、第二板以及间隔件，其中：
i.板可相对于彼此移动成不同的构造，包括开放构造和闭合构造；
ii.板中的每一个在其各自的样品表面上具有用于接触样品的样品接触区域，其中，样品至少包含目标裂解组分；
iii.板中的一个或两个包含间隔件，并且间隔件固定于相应的板；
iv.间隔件具有两个相邻间隔件之间的间距，该间距为目标裂解组分的尺寸的两倍或更大，并且
其中，在开放构造中，两个板是部分或完全分开的，板之间的间距不由间隔件调节，并且样品沉积在板中的一个或两个上；
其中，闭合构造在样品在开放构造中沉积之后配置，在闭合构造中：样品的至少一部分被两个板压成厚度非常均匀的层，并且该均匀厚度由板的样品接触表面限定并且由板和间隔件调节；并且
其中，间隔件具有预定高度，该预定高度被配置为在闭合构造中使厚度非常均匀的层中的样品的大部分目标裂解组分被裂解。
A1.一种用于选择性裂解液体样品中的组分的装置，包含：
第一板、第二板以及间隔件，其中：
i.板可相对于彼此移动成不同的构造，包括开放构造和闭合构造；
ii.板中的每一个在其各自的样品表面上具有用于接触样品的样品接触区域，其中，样品包含至少目标裂解组分以及至少非目标裂解组分；
iii.板中的一个或两个包含间隔件，并且间隔件固定于相应的样品接触区域，并且
iv.选择间隔件的高度使得在闭合构造中，样品的相关体积中的样品的大部分目标裂解组分被裂解，样品的相关体积中的大部分非目标裂解组分未被裂解；
其中，在开放构造中，两个板是部分或完全分开的，板之间的间距不由间隔件调节，并且样品沉积在板中的一个或两个上；
其中，闭合构造在样品在开放构造中沉积之后配置，在闭合构造中：样品的相关体积被两个板压成厚度非常均匀的层，并且层的均匀厚度由板的样品接触表面限定并且由板和间隔件调节；并且
其中，样品的相关体积是样品体积的一部分或全部。
A2.如任一前述实施例所述的装置，其中，大部分是指样品的相关体积中的组分的至少51％、60％、70％、80％、90％、95％或99％。
A3.如任一前述实施例所述的装置，其中，厚度非常均匀的层在相关体积的横向区域上的厚度变化，等于或小于40％、30％、20％、15％、10％、7％、5％、3％或1％，或在任两个值之间的范围内，其中，厚度变化是相对于横向区域的平均厚度来说的。
A4.如任一前述实施例所述的装置，其中，厚度非常均匀的层的面积等于或大于0.1mm2、0.5mm2、1mm2、3mm2、5mm2、10mm2、20mm2、50mm2、70mm2、100mm2、200mm2、500mm2、800mm2、1000mm2、2000mm2、5000mm2、10000mm2、20000mm2、50000mm2或100000mm2，或在任两个值之间的范围内。
A5.如任一前述实施例所述的装置，其中，液体样品是全血。
A6.如任一前述实施例所述的装置，其中，目标裂解组分是红细胞，并且间隔件高度等于或小于2μm、1.9μm、1.8μm、1.7μm、1.6μm、1.5μm、1.4μm、1.3μm、1.2μm、1.1μm、1.0μm、0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm或0.2μm，或在任两个值之间的范围内。
A7.如任一前述实施例所述的装置，其中，目标裂解组分是白细胞，并且间隔件高度等于或小于1.0μm、0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm或0.2μm，或在任两个值之间的范围内。
A8.如任一前述实施例所述的装置，其中，目标裂解组分是红细胞，非目标裂解组分是血小板，并且间隔件高度等于或小于2μm、1.9μm、1.8μm、1.7μm、1.6μm、1.5μm、1.4μm、1.3μm、1.2μm、1.1μm、1.0μm、0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm或0.2μm，或在任两个值之间的范围内。
A9.如任一前述实施例所述的装置，其中，目标裂解组分是红细胞，非目标裂解组分是白细胞，并且间隔件高度等于或小于2μm、1.9μm、1.8μm、1.7μm、1.6μm、1.5μm、1.4μm、1.3μm、1.2μm、1.1μm或1.0μm，或在任两个值之间的范围内。
A10.如任一前述实施例所述的装置，其中，目标裂解组分是白细胞，非目标裂解组分是血小板，并且间隔件高度等于或小于1.0μm、0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm或0.2μm，或在任两个值之间的范围内。
A11.如任一前述实施例所述的装置，其中，目标裂解组分是红细胞，非目标裂解组分包括白细胞和血小板，并且间隔件高度等于或小于2μm、1.9μm、1.8μm、1.7μm、1.6μm、1.5μm、1.4μm、1.3μm、1.2μm、1.1μm或1...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·Y·周，丁惟，戚骥，张玙璠，李骥，
申请(专利权)人：ESSENLIX公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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