利用声学器件检测分析物的方法和设备

摘要

提供了检测分析物的方法。将多个颗粒与样品混合以形成多个分析物-颗粒复合物，所述多个颗粒的每颗包被有对分析物具有亲和力的捕捉剂。该系统还包括将样品转运至传感器表面的转运装置和任选的磁场感应结构，所述磁场感应结构构造和布置成能在传感器表面或附近产生磁场。共振传感器产生的信号对应于与传感器表面结合的分析物-颗粒复合物数量。

权利要求

1.一种通过检测样品中心脏性标记的方法，所述方法包括以下步骤：a)将包被了能结合心脏性标记的第一捕捉剂的多个颗粒引入流体室，其中该流体室的至少一个表面装有声学器件，该声学器件结合了能结合心脏性标记的第二捕捉剂；和b)监测所述声学器件产生的信号输出，从而检测样品中一种或多种心脏性标记；

其中，先使所述多个颗粒与样品接触，再引入流体室；

所述多个颗粒是磁性的，所述方法还包括在所述声学器件附近产生磁通量以将多个磁性颗粒的至少一个引向所述至少一个表面；

所述声学器件选自：表面声波器件、柔性板波器件、兰姆波器件、悬臂器件、石英微量天平器件、剪切谐波表面声波器件和声学板模式器件；

所述方法不用于诊断或治疗目的。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声学器件是柔性板波器件。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)前撤去所述磁通量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述样品选自下组：血液、血浆、血清、脑脊液、尿液、唾液和活检材料。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一种或多种标记选自下组：c-肌钙蛋白-I、肌红蛋白、肌酸激酶MB和局部缺血修饰的白蛋白。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标记是c-肌钙蛋白-I。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将b)的信号输出与对照信号作比较。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在没有样品存在下获得所述对照信号。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对照信号是标准曲线。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，能结合已结合了标记的磁性颗粒的所述第二捕捉剂间接结合于所述表面。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，采用结合对，用结合对的第一成员包被所述表面，所述标记与该结合对的第二成员结合。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述结合对是生物素/亲和素。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述亲和素选自链霉亲和素和中性亲和素。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一捕捉剂或第二捕捉剂是抗体。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一捕捉剂和所述第二捕捉剂是相同的捕捉剂。

16.一种检测样品中的细菌的方法，该方法包括以下步骤：a)将包被了能结合细菌的第一捕捉剂的多个颗粒引入流体室，其中该流体室的至少一个表面装有声学器件，该声学器件结合了能结合细菌的第二捕捉剂；

b)监测所述声学器件产生的信号输出，从而检测样品中的细菌；

其中，先使所述多个颗粒与样品接触，再引入流体室；

所述多个颗粒是磁性的，所述方法还包括在所述声学器件附近产生磁通量以将多个磁性颗粒的至少一个引向所述至少一个表面；

所述声学器件选自：表面声波器件、柔性板波器件、兰姆波器件、悬臂器件、石英微量天平器件、剪切谐波表面声波器件和声学板模式器件；

所述方法不用于诊断和治疗目的。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述声学器件是柔性板波器件。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在步骤b)前撤去所述磁通量。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述样品选自下组：痰、鼻拭子、血液、血浆、血清、脑脊液、尿液和粪便物。

20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述样品选自家禽清洗液或肉。

21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述细菌选自下组：病原性大肠杆菌、淋病奈瑟菌、布氏疏螺旋体、霍乱弧菌、白喉棒状杆菌、鼠伤寒沙门菌、肠沙门菌、志贺菌属、弯曲杆菌属、艰难梭菌、隐孢子虫(Crytosporidia sp.)和肠球菌属。

22.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括将b)的信号输出与对照信号作比较。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，在没有样品存在下获得所述对照信号。

24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述对照信号是标准曲线。

25.如权利要求16所述的方法，其特征在于，能结合已结合了细菌的磁性颗粒的所述第二捕捉剂间接结合于所述表面。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，采用结合对，用结合对的第一成员包被所述表面，所述第一捕捉剂与该结合对的第二成员结合。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述结合对是生物素/亲和素。

28.如权利要求27所述的方法，所述亲和素选自链霉亲和素和中性亲和素。

29.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一和/或所述第二捕捉剂是抗体。

30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述第一捕捉剂和所述第二捕捉剂是相同的捕捉剂。

31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述样品选自肉或家禽清洗液，所述方法还包括通过检测样品中的细菌来评估食品安全性。

32.一种通过检测样品中的细菌来评估食品安全性的方法，该方法包括以下步骤：a)将包被了能结合细菌的第一捕捉剂的多个颗粒引入流体室，其中该流体室的至少一个表面装有声学器件，该声学器件结合了能结合细菌的第二捕捉剂；

b)监测所述声学器件产生的信号输出，从而检测样品中的细菌；。

所述声学器件选自：表面声波器件、柔性板波器件、兰姆波器件、悬臂器件、石英微量天平器件、剪切谐波表面声波器件和声学板模式器件；

其中，先使所述多个颗粒与样品接触，再引入流体室；

所述多个颗粒是磁性的，所述方法还包括在所述声学器件附近产生磁通量以将多个磁性颗粒的至少一个引向所述至少一个表面。

33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述声学器件是柔性板波器件。

34.如权利要求32所述的方法，其特征在于，在步骤b)前撤去所述磁通量。

35.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述样品选自下组：血液、血浆、血清、脑脊液、尿液和粪便物。

36.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述样品选自家禽清洗液或肉。

37.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述细菌选自下组：病原性大肠杆菌、鼠伤寒沙门菌、肠沙门菌、志贺菌属、弯曲杆菌属、艰难梭菌、隐孢子虫和肠球菌属。

38.如权利要求32所述的方法，其特征在于，还包括将b)的信号输出与对照信号作比较。

39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，在没有样品存在下获得所述对照信号。

40.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述对照信号是标准曲线。

41.如权利要求32所述的方法，其特征在于，能结合已结合了细菌的磁性颗粒的所述第二捕捉剂间接结合于所述表面。

42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，采用结合对，用结合对的第一成员包被所述表面，所述第一捕捉剂与该结合对的第二成员结合。

43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述结合对是生物素/亲和素。

44.如权利要求43所述的方法，所述亲和素选自链霉亲和素和中性亲和素。

45.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述第一和/或第二捕捉剂是抗体。

46.一种检测得自个体的样品中病毒载量的方法，该方法包括以下步骤：a)将包被了能结合病毒的捕捉剂的多个颗粒引入流体室，其中该流体室的至少一个表面装有声学器件，该声学器件结合了能结合病毒的捕捉剂；

b)监测所述声学器件产生的信号输出，从而检测样品中的病毒载量；

其中，先使所述多个颗粒与样品接触，再引入流体室；

所述多个颗粒是磁性的，所述方法还包括在所述声学器件附近产生磁通量以将多个磁性颗粒的至少一个引向所述至少一个表面；

所述声学器件选自：表面声波器件、柔性板波器件、兰姆波器件、悬臂器件、石英微量天平器件、剪切谐波表面声波器件和声学板模式器件；

所述方法不用于诊断和治疗目的。

47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述声学器件是柔性板波器件。

48.如权利要求46所述的方法，其特征在于，在步骤b)前撤去所述磁通量。

49.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述样品选自下组：血液、血浆、血清、脑脊液和尿液。

50.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述病毒是人免疫缺陷病毒。

51.如权利要求46所述的方法，其特征在于，还包括将b)的信号输出与对照信号作比较。

52.如权利要求51所述的方法，其特征在于，在没有样品存在下获得所述对照信号。

53.如权利要求51所述的方法，其特征在于，所述对照信号是标准曲线。

54.如权利要求46所述的方法，其特征在于，能结合已结合了病毒磁性颗粒的所述第二捕捉剂间接结合于所述表面。

55.如权利要求54所述的方法，其特征在于，采用结合对，用结合对的第一成员包被所述表面，所述病毒与该结合对的第二成员结合。

56.如权利要求55所述的方法，其特征在于，所述结合对是生物素/亲和素。

57.如权利要求56所述的方法，所述亲和素选自链霉亲和素和中性亲和素。

58.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述第一和/或第二捕捉剂是抗体。

59.如权利要求58所述的方法，其特征在于，所述第一捕捉剂和第二捕捉剂是相同的捕捉剂。

60.一种检测分析物的设备，其包括：

具有至少一个流体进入开口的流体室；

界定该流体室中至少一个内表面的至少一部分的柔性板波器件；

监测该柔性板波器件产生的至少一种信号输出的监测器件；

包被有对分析物具有亲合力的捕捉剂的多个磁性颗粒；和将磁性颗粒选择性吸引到该流体室的至少一个内表面的第一磁通量源。

61.如权利要求60所述的设备，其特征在于，还包括流体控制器件，该器件适用于改变该流体室的至少一个内表面附近的流速、压力或轨迹的至少一种。

62.如权利要求60所述的设备，其特征在于，所述第一磁通量源可位于该流体室外并在该流体室的所述至少一个内表面的200μm以内。

63.如权利要求60所述的设备，其特征在于，还包括第二磁通量源。

64.如权利要求60所述的设备，其特征在于，还包括表征被吸引到所述至少一个内表面的磁性颗粒特性的器件。

65.如权利要求64所述的设备，其特征在于，所述特性选自下组：颗粒浓度、密度、大小和它们的组合。

66.如权利要求60所述的设备，其特征在于，还包括标识器件来跟踪设备的使用情况。

67.如权利要求60所述的设备，其特征在于，还包括一个分流器以改变流体室的所述至少一个内表面附近的液流。

68.如权利要求60所述的设备，其特征在于，所述柔性板波器件包括多个交错安置的电极。

69.如权利要求60所述的设备，其特征在于，还包括一个过滤器，其中流体先经过该过滤器，再进入流体室。

70.一种共振器件系统的柱盒，其包括：

具有至少一个流体进入开口的第一流体室；

界定该流体室的至少一个内表面的柔性板波器件；和将磁性颗粒选择性吸引到该流体室的所述至少一个内表面的第一磁通量源。

71.如权利要求70所述的柱盒，其特征在于，还包括第二流体室，该第二流体室包括与所述第一流体室的至少一个开口流体接触的至少一个出口。

72.如权利要求71所述的柱盒，其特征在于，还包括起初就沉积在该第二流体室内的多个磁性颗粒。

73.如权利要求72所述的柱盒，其特征在于，还包括用于将至少部分所述多个磁性颗粒与流体内分析物混合的器件。

74.如权利要求70所述的柱盒，其特征在于，还包括第二磁通量源。

75.如权利要求70所述的柱盒，其特征在于，还包括表征被吸引到所述至少一个内表面的磁性颗粒特性的器件。

76.如权利要求70所述的柱盒，其特征在于，还包括标识器件来跟踪柱盒的使用情况。

77.如权利要求70所述的柱盒，其特征在于，还包括一个分流器以改变流体室的所述至少一个内表面附近的液流。

78.如权利要求70所述的柱盒，其特征在于，所述第一磁通量源可位于该流体室外并在该流体室的所述至少一个内表面的200μm以内。

79.如权利要求70所述的柱盒，其特征在于，还包括一个过滤器，其中流体先经过该过滤器，再进入第一流体室。

80.如权利要求72所述的柱盒，其特征在于，还包括第二流体室，该第二流体室包括与所述第一流体室的出口流体接触的至少一个入口。

81.一种检测分析物的方法，包括：

混合含分析物的流体与含有对该分析物具有亲合力的捕捉剂的多个磁性颗粒，从而产生与至少一些分析物结合的至少一些磁性颗粒；

将混合流体引入第一流体室，其中柔性板波器件的至少一个表面与该第一流体室中的流体发生流体接触；和在该柔性板波器件附近产生第一磁通量，从而将多个结合的磁性颗粒中的至少一些吸引至该柔性板波器件的至少一个表面；

所述方法不用于诊断和治疗目的。

82.如权利要求81所述的方法，其特征在于，还包括选择性地改变所述柔性板波器件的所述至少一个表面附近的至少一种第一磁通量或者改变所述柔性板波器件的所述至少一个表面附近液流的至少一种特性，从而使得多个结合的磁性颗粒中的至少一些选择性地位于所述柔性板波器件的所述至少一个表面的至少一部分上。

83.如权利要求82所述的方法，其特征在于，所述液流的所述至少一种特性选自下组：液压、流速和流体轨迹。

84.如权利要求82所述的方法，其特征在于，改变液流的所述至少一种特性包括改变该流体的流动路径，从而控制所述柔性板波器件的所述至少一个表面附近所述磁性颗粒的运动。

85.如权利要求81所述的方法，其特征在于，还包括与所述第一磁通量相对施加第二磁通量。

86.如权利要求85所述的方法，其特征在于，还包括改变所述第二磁通量，从而将未结合分析物的至少一些所述磁性颗粒中从所述柔性板波器件的所述至少一个表面上移去。

87.如权利要求81所述的方法，其特征在于，还包括终止第一磁通量并产生第二磁通量，从而选择性地将一些所述磁性颗粒中从所述柔性板波器件的所述至少一个表面上除去。

88.如权利要求81所述的方法，其特征在于，还包括激发所述柔性板波器件来选择性地将黏附在所述柔性板波器件的所述至少一个表面上的物质除去。

89.如权利要求81所述的方法，其特征在于，还包括表征被吸引到所述至少一个内表面的所述磁性颗粒的特性。

90.如权利要求81所述的方法，其特征在于，还包括先过滤混合流体，再将该混合流体引入所述第一流体室。

91.如权利要求81所述的方法，其特征在于，将所述混合流体引入所述第一流体室包括将所述混合流体泵入所述第一流体室的第一开口并泵出所述第一流体室的第二开口。

92.如权利要求81所述的方法，其特征在于，将所述混合流体引入所述第一流体室包括使所述混合流体流入所述第一流体室的第一开口。

93.如权利要求81所述的方法，其特征在于，第一流体室位于柱盒内，先在该柱盒的第二流体室中混合含分析物的流体和含捕捉剂的多个磁性颗粒中的至少一些，再将该混合流体引入该第一流体室。

94.如权利要求81所述的方法，其特征在于，还包括将所述混合流体的至少一部分引出所述第一流体室的开口。

95.如权利要求81所述的方法，其特征在于，将所述混合流体引入所述第一流体室包括将包括所述第一流体室的柱盒浸在含所述混合流体的容器中。

96.如权利要求81所述的方法，其特征在于，还包括选择性地改变所述柔性板波器件的所述至少一个表面附近的至少一种第一磁通量或者改变所述柔性板波器件的所述至少一个表面附近液流的至少一种特性，从而将所述混合流体中的物质从所述第一流体室中选择性地移去。

97.如权利要求96所述的方法，其特征在于，所述物质选自下组：未结合的磁性颗粒、分析物、结合的磁性颗粒和它们的组合。

98.一种检测分析物的方法，包括：

用第一捕捉剂包被位于流体室中的柔性板波器件表面的至少一部分；

将含分析物的流体引入该流体室，从而使一些分析物与该板波器件上的第一捕捉剂结合；

将含多个磁性颗粒的流体引入该流体室，所述磁性颗粒包含第二捕捉剂；和在该柔性板波器件附近产生第一磁通量，从而将磁性颗粒中的至少一些吸引至该柔性板波器件的表面；

所述方法不用于诊断和治疗目的。

99.如权利要求98所述的方法，其特征在于，所述多个磁性颗粒中的至少一些与分析物或所述柔性板波器件表面上的第一捕捉剂结合。

100.如权利要求99所述的方法，其特征在于，还包括选择性地改变磁通量，从而使得未结合的磁性颗粒离开所述流体室。

101.一种检测分析物的设备，包括：

一种界定与样品至少部分接触的表面的柔性板波器件；

一种监测该柔性板波器件产生的至少一种信号输出的监测器件；

用对分析物具有亲和力的捕捉剂包被的多个磁性颗粒；和将磁性颗粒选择性吸引到该表面的第一磁通量源。

102.一种共振器件系统的柱盒，包括：

具有至少一个流体进入开口的第一流体室；和

界定该流体室的至少一个内表面的柔性板波器件；

其中该柱盒构造和布置成将磁通量源容纳在该柔性板波器件附近，从而将磁性颗粒吸引至该第一流体室的所述至少一个内表面。

说明书

利用声学器件检测分析物的方法和设备

技术领域

[0001] 本发明涉及检测流体样品中一种或多种分析物的方法。

背景技术

[0002] 对于检测液体介质中的分析物(例如，生物学物质)的系统，其显著难点包括介质中分析物的浓度和将分析物转运至传感器表面。对于生物学应用，由于这种分析物的浓度可能较低，通常会产生浓度问题。此外，生物学分析物(例如，细胞、细胞碎片和大分子，如蛋白质和核酸)可能较大；所以会因这些较大的分析物在流体溶液中扩散非常慢而产生转运问题。除细胞、细胞碎片和诸如蛋白质及核酸的分子以外，检测小分子分析物可以作为诊断疾病、监测患者中药物的药代动力学和筛选潜在药物靶位的小分子文库的有用标记。许多治疗性药物，包括小分子药物需要频繁监测患者以尽可能提高药物的有益作用同时避免可能产生的不利作用。

[0003] 诊断疾病常需要快速检测得自个体的样品中的分析物。检测分析物常在紧急情况下进行，例如在急诊室中或救护车上。然而，检测患者样品中的分析物通常需要在医师诊室获得或临床获得样品，并且送离采样点(off site)进行分析。按照不同的分析物，分析可持续一周到数周。分析结果递送至医师处，其按照需要用该信息调整治疗方案并与患者联系以转告新的治疗方案。分析样品的滞后使得医师难于精确地制定合适的治疗方案。此外，如果在疾病进展的错误阶段给予，具体疗法可能无效或有毒性。例如，一种或多种心脏病损标记的水平可表明患者目前是否正经历心脏病发作或最近是否有心脏病发作。

[0004] 需要能更快捷地用于检测低浓度分析物的改进试验。此外，需要改进对分析物，包括小分子分析物的检测，从而能(按患者)定制药物方案来维持个体患者中的药物疗效同时降低有害副作用。此外，需要能用于在护理处检测生物学和/或临床相关分析物的方法和设备，从而能减少获得样品和获得试验结果之间的滞后。

[0005] 竞争试验的关键度量是单位时间内累积在传感器上的分析物量。为获得良好的性能，累积速率(以及产生的瞬时信号(signal transient))需要快于传感器漂移速率。分析物检测系统的另一关键性能度量是系统收集传感器表面上的感兴趣分析物的优先程度。由于许多生物学样品含有外来背景组分(例如，其它蛋白质、细胞、核酸、灰尘)，需要防止这些背景组分干扰所需的检测。因此，能将分析物选择性地吸引到传感器而让干扰性背景组分通过的转运方法肯定有益。联用这种方法和分析物(例如，抗体、互补DNA链等)与传感器表面的选择性结合能高度灵敏地检测含大量外来背景组分(相对于分析物含量)的样品。

[0006] 已提出了各种提高分析物转运至传感器表面的方法，包括过滤、新型流体几何学(flow geometries)、声场、电场(时变和静态)和磁场。

[0007] 已用声激励(acoustic excitation)将细胞牵引至场节点(field node)，但单用该技术难将物质转运至表面。

[0008] 已用电场(电泳和双向电泳)来提高转运，但不能普遍适用于所有类型的分析物和样品。它们通常对于较大的分析物(例如，细胞)更有效。此外，给定种类和菌株中的微生物电特性不同，因而难于预测系统在所有预定操作条件下的性能。有时需要改变样品的离子强度来提高转运的性能。该要求与试验的最佳结合或洗涤条件相冲突。电场还可能消耗能量并加热导电流体(例如，0.01M磷酸缓冲溶液)，由于加热会破坏生物学分析物，这是不利的。

[0009] 免疫磁性分离(IMS)方法是本领域已知分离样品中分析物的方法。

[0010] 发明概述

[0011] 在一个实施方式中，本发明涉及通过检测样品中的一种或多种心脏性标记(cardiac marker)来检测心脏病损(cardiac injury)的方法。该方法包括将包被有能结合心脏性标记的捕捉剂的多个颗粒引入流体室(fluid chamber)中，其中该流体室的至少一个表面装有声学器件，该声学器件上结合了能结合心脏性标记的捕捉剂。多个颗粒可先与样品接触，然后将这些颗粒引入该室中，或者可先将样品引入流体室，然后或同时引入颗粒。监测所述声学器件产生的信号输出从而能检测样品中存在的一种或多种心脏性标记。

[0012] 在另一实施方式中，本发明涉及确定是否要调整个体的药物剂量的方法。该方法包括检测样品中一种或多种心脏性标记的水平。将样品和包被了能结合心脏性标记的捕捉剂的多个颗粒引入流体室，其中该流体室的至少一个表面装有声学器件，该声学器件上结合了能结合心脏性标记的捕捉剂。多个颗粒可先与样品接触，然后将这些颗粒引入该室中，或者可先将样品引入流体室，然后或同时引入颗粒。监测所述声学器件产生的信号输出从而能检测样品中一种或多种心脏性标记的水平。根据样品中一种或多种心脏性标记的水平决定是否需要调整药物剂量。

[0013] 本发明涉及检测样品中细菌的方法。该方法包括将包被了能结合细菌的捕捉剂的多个颗粒引入流体室的步骤，其中该流体室的至少一个表面装有声学器件，该声学器件上结合了能结合细菌的捕捉剂。监测所述声学器件产生的信号输出从而能检测样品中的细菌。

[0014] 在另一实施方式中，本发明涉及通过检测样品中的细菌来评估食品安全性的方法。该方法包括将包被了能结合细菌的捕捉剂的多个颗粒引入流体室的步骤，其中该流体室的至少一个表面装有声学器件，该声学器件上结合了能结合细菌的捕捉剂。监测所述声学器件产生的信号输出从而能检测样品中的细菌。

[0015] 本发明涉及检测样品中病毒的方法。在一个实施方式中，该方法包括将包被了能结合病毒的捕捉剂的多个颗粒引入流体室的步骤，其中该流体室的至少一个表面装有声学器件，该声学器件上结合了能结合病毒的捕捉剂。监测所述声学器件产生的信号输出从而能检测样品中的病毒载量(viral load)。

[0016] 在另一实施方式中，该方法包括检测个体中病毒载量的方法。该方法包括将包被了能结合病毒的捕捉剂的多个颗粒引入流体室的步骤，其中该流体室的至少一个表面装有声学器件，该声学器件上结合了能结合病毒的捕捉剂。监测所述声学器件产生的信号输出从而能检测个体中的病毒载量(viral load)。

[0017] 在分析物检测系统的一个实施方式中，分析物与磁性颗粒(例如，磁珠)结合从而形成分析物-颗粒复合物。通过施加梯度磁场将分析物-颗粒复合物运送并固定到传感器件表面。磁场诱导(本来)按局部磁力线排列的颗粒磁性材料产生极化。颗粒受到梯度方向的净力(作用)，从而导致颗粒向场强更高的区域迁移。调整(tailor)磁场分布，将分析物-颗粒复合物从样品流中吸下，将它们沿着传感器件表面分布。与磁性颗粒相比，样品中的外来背景组分(例如，细胞、蛋白质)与磁性颗粒相比通常磁化率很低，所以磁场不会显著影响它们。因此，只有极少部分的这种背景物质能与传感器表面相互作用。

[0018] 在一个实施方式中，传感器件是柔性板波(flexural plate wave)(FPW)器件，其特别能与磁性颗粒良好起作用的原因有二。第一，传感器件表面存在磁性颗粒导致FPW信号应答放大。分析物-颗粒复合物的组合体积和密度较大，产生的FPW信号应答高于单一分析物。第二，FPW器件的传感器表面由通常是数微米厚的薄膜构成，从而能在传感器表面产生更大的磁场和场梯度，因为场源可放置得更接近样品流。这导致从样品中捕获的分析物部分更多。由于捕捉速度和效率较高，可能以较少次数处理较大体积的样品。

[0019] 在一方面，检测分析物的设备包括具有至少一个流体进入开口的流体室，和界定该流体室中至少一个内表面的至少一部分的柔性板波器件。该设备还包括监测柔性板波器件产生的至少一种信号输出的监测器件，包被有对分析物具有亲合力的捕捉剂的多个磁性颗粒，和将磁性颗粒选择性吸引到流体室的至少一个内表面的第一磁通量源。

[0020] 在另一方面，共振器件系统的柱盒(cartridge)包括具有至少一个流体进入开口的流体室，和界定该流体室的至少一个内表面的柔性板波器件。该设备还包括将磁性颗粒选择性吸引到流体室的至少一个内表面的第一磁通量源。

[0021] 在另一方面，检测分析物的方法包括混合含分析物的流体与包被有对该分析物具有亲合力的捕捉剂的多个磁性颗粒，从而至少一些磁性颗粒与至少一些分析物结合。该方法还包括将混合流体引入第一流体室，其中柔性板波器件的至少一个表面与该第一流体室中的流体发生流体接触(fluid communication)。该方法还包括在该柔性板波器件附近产生第一磁通量，从而将至少一些结合的磁性颗粒磁性吸引至该柔性板波器件的至少一个表面。

[0022] 在另一方面，检测分析物的方法包括用第一捕捉剂包被位于流体室中的柔性板波器件某表面的至少一部分，将含有分析物的流体引入该流体室，从而使一些分析物与位于柔性板波器件上的捕捉剂结合。该方法还包括将含有多个磁性颗粒的流体引入该流体室，所述颗粒包含第二捕捉剂，并在该柔性板波器件附近产生磁通量，从而将至少一些磁性颗粒吸引至该柔性板波器件的表面。

[0023] 可根据样品中所检测分析物的水平利用本发明来诊断疾病或评估患病风险。此外，可利用本发明评估患者的状况，例如根据一种或多种心脏性标记的水平评估患者是否经历过心脏病发作。可利用本发明检测感染(例如，细菌、病毒或寄生虫)和/或感染的进展程度。本发明能实时(即，在分析样品之时)检测分析物。此外，可在护理处采用本发明检测生物学和/或临床相关分析物而避免延误(例如，将样品发送至远离现场的测试机构而致的延误)，从而能定制护理(方案)并提高患者顺从性水平。本文所用的术语“护理处”包括，例如医师诊室、诊所、急诊室和流动治疗设备(例如，救护车)。

[0024] 与常规试验相比，本发明的结果是可以检测更低水平的分析物。令人吃惊的是，每份样品使用较少的颗粒能更灵敏地检测分析物。这在分析物的大小与颗粒的大小处于同一级别以及分析物是小分子时发现。此外，按照本发明原理制造的器件以及执行的方法对于捕捉低浓度的颗粒特别有用，因为传感器表面薄(例如在一个实施方式中是数微米级)。一个实施方式联用薄表面与磁场梯度及磁性颗粒。由于传感器表面薄，可在该传感器表面的一侧感应大磁场梯度。磁场梯度大可将磁场聚集在传感器表面附近而增强传感器表面对磁性颗粒的吸引作用，而使样品中所含的其它物质流过。以此方式可采用较低数量的颗粒从而提高该系统的检测极限，因为磁场梯度能将颗粒聚集在传感表面附近使之与结合的分析物或捕捉剂相互作用，这取决于试验形式。撤去磁场梯度，从而能洗去任何非特异性结合的颗粒。因此，本发明提高了分析物检测的精确度和灵敏度。

[0025] 附图简述

[0026] 当结合以下附图阅读时，从以下描述可更全面地理解本发明以上和其它目的、其各种特征及发明本身，在这些附图中：

[0027] 图1A显示了按照本发明构建的分析物检测系统的一个实施方式。

[0028] 图1B显示了图1A所示分析物检测系统一部分的另一实施方式。

[0029] 图2更详细地显示了图1A所示的FPW传感器。

[0030] 图3显示了联用FPW传感器与分析物-颗粒复合物检测生物学分析物的通用检测方案。

[0031] 图4显示了一示范性检测方案中多个FPW传感器信号变化与时间的函数关系。

[0032] 图5是显示所检测的最终信号变化与原始分析物浓度的函数关系的概图。

[0033] 图6类似于图4，显示了一检测方案的时间进展图(time evolution plot)，但用的是PSA分析物。

[0034] 图7是将某捕捉剂吸引至声学器件传感表面的两种方式的示意图。

[0035] 图8是本发明一实施方式的示意图，其中竞争分子(例如，分析物)结合于传感表面。

[0036] 图9是本发明一实施方式的示意图，其中竞争分子是与标签相连的感兴趣分析物，声学器件的传感表面包被有能结合该标签的捕捉剂。

[0037] 图10是本发明一实施方式的示意图，其中竞争分子包含载体及与载体结合的两种或多种感兴趣的分析物分子，声学器件的传感表面包被有能结合该感兴趣分析物的捕捉剂。

[0038] 图11显示了多个FPW传感器的信号变化与PSA浓度的函数关系。

[0039] 图12显示了多个FPW传感器的信号变化与血清中雌二醇浓度的函数关系。

[0040] 图13是缓冲液中FK-506的剂量反应曲线。

[0041] 图14显示了多个FPW传感器的信号变化与缓冲液中FK-506浓度的函数关系。

[0042] 图15是血清中FK-506的剂量反应曲线。

[0043] 图16显示了多个FPW传感器的信号变化与血清中FK-506浓度的函数关系。

[0044] 图17显示了多个FPW传感器的信号变化与颗粒浓度的函数关系。

[0045] 图18显示了缓冲液中c-肌钙蛋白-I的剂量反应曲线。

[0046] 图19显示了血清c-肌钙蛋白-I的剂量反应曲线。

[0047] 图20显示了裂解的全血中c-肌钙蛋白-I的剂量反应曲线。

[0048] 优选实施方式描述

[0049] 本发明涉及利用声学器件检测分析物的方法。笼统地说，检测分析物是基于包被有捕捉剂(在本文也称为第一捕捉剂)的颗粒改变声学器件共振频率的能力。该捕捉剂能结合分析物。在样品和任选的竞争分子存在下使包被有捕捉剂的多个颗粒与声学器件的传感表面接触。根据待检测分析物的类型，用能结合分析物的捕捉剂(在本文中也称为第二捕捉剂)包被传感表面(例如，夹心结合方式)，或者用竞争分子包被传感表面(例如，小分子方式)。传感表面是本文所述流体室或通道的一部分。此外，包被颗粒和/或样品可以静态方式与传感表面接触，例如可将包被的颗粒和/或样品引入室中并温育一定的时间。在另一实施方式中，包被的颗粒可以非静态方式与传感表面接触，例如使包被颗粒流过流体室或通道。

[0050] 在本发明的夹心试验方式中，能结合声学器件传感表面的颗粒的用量通常与样品中存在的分析物含量成比例。样品中分析物的水平越高，则颗粒上的捕捉剂被样品中分析物占据得越多。然后分析物包被的颗粒能结合捕捉剂包被的传感表面。在一优选实施方式中，所述颗粒是磁性的，磁通量施加于声学器件附近以将多个磁性颗粒中至少一个吸到传感表面。

[0051] 如本文所述，惊奇地发现使用较低浓度的颗粒能检测较低浓度的分析物。该发现是出乎意料的，因为在传统上，涉及通过颗粒来捕捉的试验要用大量的颗粒以尽可能提高捕捉效率。然而，如图17所示，发现颗粒浓度极大影响了检测极限，使用较低浓度的颗粒能5 4
检测较低浓度的分析物。简言之，将各种浓度的活大肠杆菌(E.coli)与3×10、3×10 或
3
6×10 个dynal珠培育，通过本发明方法分析。

[0052] 颗粒浓度较低还会降低捕捉效率。然而，权衡来看，检测极限的大幅度提高胜过对捕捉效率的较小影响。尽管不想局限于理论，在分析物大小与颗粒大小处于同一级别的情况中，据认为每个颗粒结合一个分析物足以使得该结合了分析物的颗粒与捕捉剂包被的表面结合，部分是因为结合的分析物通常含有能与捕捉剂结合的多个位点。利用大量或高浓度的颗粒造成许多颗粒未结合分析物，进而因与表面非特异性结合的颗粒数量增多而增加了背景信号。此外，如果颗粒的浓度高，非特异性结合的颗粒可阻断或阻止结合了分析物的2 7
颗粒与表面结合。颗粒所用的浓度可以是约1×10-约1×10。在另一实施方式中，颗粒
3 5
的浓度是约5×10-约5×10。

[0053] 图7显示了声学器件的传感表面12包被了捕捉剂的两种实施方式。在图A中，捕捉剂14与传感表面12直接结合。在图B中，用结合对32的第一成员标记捕捉剂14。用结合对32的第一成员和结合对22的第二成员包被表面。

[0054] 如图8所示，在小分子方式的一个实施方式中，竞争分子24包含与声学器件的传感表面12结合的感兴趣分析物10(图A)。包被有捕捉剂16的颗粒14与含有分析物10的样品接触(图B)。未与样品的分析物结合但与颗粒结合的捕捉剂20能自由与声学器件表面结合的分析物结合(图C)。如图C和D所示，样品中分析物的水平越高，与声学器件传感表面结合的颗粒越少，因为颗粒上更多的捕捉剂被样品的分析物占据。监测声学器件产生的信号输出来测定与表面结合的颗粒的数量和/或数目，从而能检测样品中是否存在一种或多种分析物。此外，可测定样品中是否存在分析物或其数量，例如通过比较信号与对照。如本文所述，在另一实施方式中，所述颗粒可以是磁性颗粒。将各颗粒引入流体室后，在声学器件附近产生磁通量，从而将多个磁性颗粒中的至少一个吸到传感表面(例如，类似于图1A、1B和2所示)。

[0055] 如图9所示，在小分子方式的另一实施方式中，声学器件的传感表面12包被有能结合竞争分子24的捕捉剂22(在本文中也称为第二捕捉剂)。竞争分子可以是，例如连接有标签26的感兴趣分析物10，第二捕捉剂能结合该标签。如图9所示，样品中分析物的水平越高，与声学器件的传感表面结合的颗粒14越少，因为颗粒上更多的捕捉剂16被样品的分析物所占据。由于第二捕捉剂能结合竞争分子的标签部分，只有当颗粒已结合了竞争分子时，包被颗粒才与声学器件的传感表面结合。

[0056] 如图10所示，在小分子方式的另一实施方式中，竞争分子24可以是，例如与载体28结合的两种或多种感兴趣分析物分子或部分10，第二捕捉剂40能结合该分析物。如图
10所示，第二捕捉剂可以间接结合于声学器件传感表面。结合于表面与结合于颗粒的捕捉剂可以是相同的捕捉剂。包被有捕捉剂16的颗粒14与含有分析物10和竞争分子24的样品接触(图B)。结合于颗粒但未与样品分析物结合的捕捉剂能自由结合竞争分子，该竞争分子进而与结合于传感表面的捕捉剂结合(图C)。如图D所示，样品中存在的分析物水平越高，与声学器件的传感表面结合的颗粒越少，因为颗粒上的更多捕捉剂被样品中分析物所占据。当分析物是只含有1个拷贝某给定表位或结合位点的小分子时，只有颗粒已结合了竞争分子，包被颗粒才能与声学器件传感表面结合。

[0057] 可采用本发明方法测定样品中分析物的浓度或水平。采用本发明方法检测的浓度可以是绝对浓度或相对浓度。例如，浓度可以是同一体液样品中存在的参比分析物浓度的相对值。可通过比较该数据与在不同时间获得的相似数据来获得此浓度，从而测定实际浓度是否发生明显变化。此外，可以二元方式使用本发明，如果检到的分析物含量高于预定的水平或浓度，则读数为正，和/或，如果检到的分析物含量低于预定的水平或浓度，则读数为负。在其它实施方式中，如果检测的是分析物的某些阈值水平，该方法可提供正读数。

[0058] 对于本文所述的各实施方式，可对下述方法作出许多变化而不脱离本发明的范围。

[0059] 样品

[0060] 适用于本发明的样品包括怀疑含有分析物的任何物质。可从来源直接获得可用的样品，或者可按照一个或多个步骤修饰所得样品。样品可衍生自任何生物学来源，例如生理学液体(例如，血液、唾液、痰、血浆、血清、眼晶体液(ocularlens fluid)、脑脊液、汗液、尿液、乳汁、腹水、滑膜液、腹膜液、羊水等)和粪便。可用生物学拭子，例如鼻或直肠拭子采集样品。此外，样品可以是生物活检物质。样品可得自人、灵长类、动物、禽类或其它合适的来源。

[0061] 如下所述，可以在使用前预处理样品，例如从血液制备血浆、稀释粘稠的液体等。还可过滤、蒸馏、提取或浓缩样品。在一个实施方式中，可从个体获得血样，离心并分析血浆。也可处理样品以灭活或修饰样品中可能干扰分析物或检测过程的某些活性(物质)。
例如，可将解复合拮抗剂(decomplexingantagonist)加入样品以使分析物与可能结合捕捉剂和/或可干扰捕捉剂结合分析物的其它分子解离。这种拮抗剂可以是，例如甾体拮抗剂。以雌二醇检测为例，可加入达那唑来处理样品，使雌二醇与性激素结合蛋白质解离。

[0062] 对于进行环境或食品生产试验，可使用除生理学液体和固体以外的其它样品，例如水、食品等。例如，样品可以是肉或家禽清洗液(用于清洗家禽的溶液)。此外，怀疑含有分析物的固体物质可用作测试样品。可修饰固体测试样品(例如，匀浆、提取、消化(stomached)或溶液化)来形成液体介质或释放分析物。

[0063] 样品体积可以少至10μL或多至250mL。在一个实施方式中，样品体积是约1-约5mL。

[0064] 捕捉剂

[0065] 本发明所用的合适捕捉剂包括能结合感兴趣分析物的任何分子。术语“捕捉剂”包括能结合感兴趣分析物的分子或多分子复合物。捕捉剂优选以基本上特异性的方式结合-6它们的结合伴侣。优选解离常数(KD)小于约10 的捕捉剂。捕捉剂也可以是，例如多肽、核酸、碳水化合物、核蛋白、糖蛋白、糖脂和脂蛋白。抗体或抗体片段极其适合用作捕捉剂。
抗原也可用作捕捉剂，因为它们能结合抗体。结合配体的受体是可能的捕捉剂的另一个例子。应知道，蛋白质捕捉剂不限于通过非共价相互作用只与它们的结合伴侣相互作用的物质。捕捉剂也可任选共价连接于其所结合的蛋白质。例如，捕捉剂可在结合后用光激发交联于其结合伴侣。

[0066] 术语“抗体”包括无论天然产生的或完全或部分合成产生的任何免疫球蛋白。该术语也包括保留与感兴趣分析物结合能力的抗体衍生物。该术语还包括含有与某免疫球蛋白结合结构域同源或大部分同源的结合结构域的任何蛋白质。这些蛋白质可得自天然来源、完全或部分合成产生。抗体可以是单克隆或多克隆的。抗体可以是任何一类免疫球蛋白，包括IgG、IgM、IgA、IgD和IgE。当已知分析物能与某载体蛋白结合时，所述抗体可以对该分析物的游离形式或该分析物的载体结合形式特异。能结合所选择分析物的抗体可以商品化购得或采用产生抗体的已知方法制备。

[0067] 术语抗体也包括抗体片段。术语“抗体片段”指小于全长的任何抗体任何衍生物。抗体片段优选至少保留了结合感兴趣分析物的能力。抗体片段的例子包括但不限于：Fab、Fab′、F(ab′)2、scFv、Fv、dsFv双抗体(diabody)和Fd片段。可用任何方式制备抗体片段。例如，可通过酶促或化学方法片段化完整的抗体来制备抗体片段，或用编码部分抗体序列的基因重组产生抗体片段。或者，可以完全或部分合成产生抗体片段。抗体片段可以任选是单链抗体片段。或者，该片段可包含通过(例如)二硫键连接在一起的多条链。该片段也可任选是多分子复合物。功能性抗体片段通常含有至少约50个氨基酸，更常见含有至少约200个氨基酸。

[0068] 单链Fv(scFv)是只含有由多肽接头彼此共价相连的轻链(VL)可变区和重链(VH)可变区构成的重组抗体片段。VL或VH可以是NH2-末端结构域。多肽接头的长度和组成可以不同，只要所述两个可变区经桥连而没有严重空间干扰。接头通常由间插有一些谷氨酸或赖氨酸残基的甘氨酸和丝氨酸残基延伸段构成而易溶解。“双抗体”是二聚的scFv。双抗体的成分中含有的肽接头通常短于大多数scFv，它们显示优先结合成二聚体。“Fv”片段是只含通过非共价相互作用连接在一起的一个VH结构域和一个VL结构域构成的抗体片段。本文所用的术语“dsFv”指含有工程改造的分子间二硫键而稳定VH-VL配对的Fv。“F(ab′)2”片段是基本上等同于pH 4.0-4.5时，用胃蛋白酶消化免疫球蛋白(一般是IgG)获得的抗体片段。可以重组产生该片段。“Fab”片段是基本上等同于通过还原F(ab′)2片段中连接两条重链的一条或多条二硫键获得的抗体片段。可以重组产生Fab′片段。“Fab”片段是基本上等同于用胃蛋白酶消化免疫球蛋白(一般是IgG)获得的抗体片段。可以重组产生Fab片段。Fab片段的重链区段是Fd。

[0069] 合适的多肽捕捉剂实际上也包括能结合感兴趣分析物或小分子，例如小有机分子的任何肽、多肽或蛋白质。在一个实施方式中，捕捉剂是能结合感兴趣分析物的抗体。例如，可以商品化购得、采用重组方法、采用合成制备方法或从天然来源纯化获得合适的多肽捕捉剂。多肽包括，例如细胞表面和可溶性受体蛋白，例如淋巴细胞表面受体、类固醇受体、核蛋白、信号转导分子、转录因子、变构酶抑制剂、凝血因子、酶(如蛋白酶和胸苷酸合成酶、丝氨酸/苏氨酸激酶、苏氨酸激酶、磷酸酶、细菌酶、真菌酶和病毒酶)、DNA和/或RNA合成或降解相关的蛋白质等。如下文详述的，当使用多种捕捉剂时，捕捉剂可以是，例如彼此的同种型。

[0070] 在分析物是病毒的特别优选的实施方式中，捕捉剂可以是病毒的细胞表面受体。例如，当病毒是HIV时，捕捉剂可以是树突状细胞特异性ICAM-3抓取非整联蛋白(grabbing nonintegrin)(DC-SIGN)或CD4。在另一实施方式中，捕捉剂可以是能结合病毒抗原的抗体。例如，抗原可以是gp41或gp120。捕捉剂可以是能结合宿主衍生的抗原的抗体。例如，抗原可以是CD44、CD54、人白细胞抗原(HLA)，如HLA-DR或HLA-DRDPDQ。

[0071] 捕捉剂也可以是核酸，例如RNA或DNA或肽核酸。在一个实施方式中，核酸或肽核酸能与核酸或肽核酸分析物杂交。此外，捕捉剂可以是适体，一种能结合非核苷酸分析物(例如，蛋白质、小有机分子或无机分子)的核酸。本文所用的“适体”可以是由天然产生或修饰的核苷酸构成的RNA或DNA链。

[0072] 合适的捕捉剂还包括结合对的成员。合适的结合对包括，例如生物素与亲和素或生物素与亲和素的衍生物(例如，链霉亲和素和中性亲和素(neutravidin))。

[0073] 捕捉剂可以结合于下述表面或珠上，或采用连接多肽、核酸等标准技术结合于表面。

[0074] 分析物

[0075] 本文所用的术语“分析物”指，例如捕捉剂所识别的分子结构。例如，术语“分析物”指抗体所识别的表位，或者可以包括配体的与受体结合部分。术语“分析物”也包括含有捕捉剂所识别分子结构的较大分子。分析物可以是细胞的一部分，例如细胞表面蛋白。分析物可以是使用者选择的(例如，预先选择的)感兴趣分析物。可以根据分析物与感兴趣捕捉剂结合的能力来选择，例如在小分子文库中筛选。

[0076] 如本文所述，可利用本发明检测一组分析物中的一种或多种分析物。该组分析物可包含可用本文所述竞争性形式检测的一种或多种分析物。该组分析物可包含可用本文所述夹心试验方式检测的一种或多种分析物。在一个实施方式中，分别用下述柱盒检测各分析物。为测试一种或多种分析物的一组对象，可将一份样品分成两等份或多等份试样。可测试各等份试样的不同分析物，例如对于所测试的每种分析物利用不同的柱盒。以此方式，可测试多组不同分析物而无需获得多份样品和/或用不同类型设备来检测不同的分析物。

[0077] 在一个实施方式中，感兴趣的分析物是小分子。小分子包括分子量级别约为1000g/mol或更低的有机或无机分子。小分子分析物通常含有一个或只有几个结合位点。
由于小分子具有几个或只有一个结合位点，本发明采用竞争性结合来检测和/或定量测定小分子分析物。

[0078] 小分子可以包括，例如类固醇、脂质、碳水化合物、肽和杂环化合物(例如，碱，包括辅因子，如FAD和NADH)。分析物(例如，小分子)可以是小有机分子文库的一部分，包括醛、酮、肟、腙、半卡巴腙、卡巴腙、伯胺、仲胺、叔胺、N-取代的肼、酰肼、醇、醚、硫醇、硫醚、硫酯、二硫化物、羧酸、酯、酰胺、脲、氨基甲酸酯、碳酸酯、缩酮、硫酮(thioketal)、乙缩醛、硫代乙缩醛(thioacetal)、芳卤、磺酸芳酯、烷卤、磺酸烷酯、芳族化合物、杂环化合物、苯胺、烯烃、炔烃、二醇、氨基醇、 唑烷、 唑啉、噻唑烷、噻唑啉、烯胺、磺胺、环氧化物、氮丙啶、异氰酸酯、磺酰氯、重氮化合物和/或酰氯，优选醛、酮、伯胺、仲胺、醇、硫酯、二硫化物、羧酸、乙缩醛、苯胺、二醇、氨基醇和/或环氧化物，最优选醛、酮、伯胺、仲胺和/或二硫化物和它们的组合。

[0079] 本发明分析物也可以是多肽、核酸、碳水化合物、核蛋白、糖肽或糖脂。有用的分析物包括，例如酶、类固醇、激素、转录因子、生长因子、免疫球蛋白、类固醇受体、核蛋白、信号转导组分、别构酶调节剂等。例如，可以商品化购得、重组、合成或从天然来源纯化来获得感兴趣的分析物。在优选的实施方式中，感兴趣的分析物与具体人疾病或病症相关。

[0080] 合适的生长因子包括：细胞因子，例如促红细胞生成素/EPO，粒细胞集落刺激受体，粒细胞巨噬细胞集落刺激受体，血小板生成素(TPO)，IL-2，IL-3，IL-4，IL-5，IL-6，IL-10，IL-11，IL-12，生长激素，催乳素，人胎盘催乳激素(LPL)，CNTF和octostatin。合适的类固醇包括但不限于：雌二醇、孕酮、睾酮和它们的衍生物。合适的其它分析物包括，例如胰岛素、胰岛素样生长因子1(IGF-1)、表皮生长因子(EGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、胎盘生长因子(PLGF)、TGF-α和TGF-β，其它激素和受体，例如骨形态发生因子、促卵泡激素(FSH)和黄体激素(LH)、组织坏死因子(TNF)、凋亡因子-1和-2(AP-1和AP-2)和mdm2。

[0081] 在一个实施方式中，分析物是心脏性标记。本领域熟知的心脏性标记包括，例如c-肌钙蛋白I和T、肌红蛋白、肌酸激酶MB(CK-MB)和局部缺血修饰的白蛋白(ischemia modified albumin)。在一个实施方式中，可利用本发明检测一组分析物来评估患者的状况。在一个实施方式中，测试一组心脏性标记。该组分析物可包括，例如c-肌钙蛋白-I、CK-MB和肌红蛋白分析物。

[0082] 在另一实施方式中，分析物是病毒感染的标记。病毒感染的标记包括，例如炎性标记、循环病毒蛋白(circulating viral protein)、CD4+细胞、肝脏酶(liverenzyme)和抗病毒抗体。

[0083] 感兴趣的分析物还可以是治疗性药物，其可用于检测患者样品中的药物水平，例如为药物治疗目的或患者顺从性。合适的治疗性药物包括但不限于：蛋白酶抑制剂和免疫抑制剂。合适的蛋白酶抑制剂包括安瑞那韦(ageneraser)、瑞塔滋(reyataz)、lexiva、夫沙那韦(telzir)、印地那韦、kaletra、奈非那韦(viracep)、norvi、沙奎那韦、aortovase、替拉那韦(aptivus)等。合适的免疫抑制剂包括环孢菌素、他克莫司(FK-506)、雷帕霉素、麦考酚酸等。

[0084] 感兴趣的分析物可以是病原体或微生物，例如细菌或细菌孢子、病毒、寄生虫、朊病毒或其它病原体或他们的细胞壁或表面组分，例如革兰阳性肽聚糖、脂磷壁酸和磷壁酸，和革兰阴性内毒素，例如脂多糖。细菌分析物包括，例如志贺菌属(Shigella sp.)，如痢疾志贺菌(Shigella dysenteriae)；弯曲杆菌属(Campylobacter sp.)，如空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)；肠球菌属(Enterococcus sp.)，如粪肠球菌(Enterococcus faecalis)；炭疽杆菌(Bacillusanthracis)；鼠疫耶尔森菌(Yersinia pestis)；百日咳博得特菌(Bordetellapertussis)；链球菌(Streptococcal species)；金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)；结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)；艰难梭菌(Clostridiumdifficile)；破伤风梭菌(Clostridium tetani)；肉毒梭菌(Clostridium botulinum)；大肠杆菌(Escherichia coli)；鼠伤寒沙门菌(Salmonella thyphimurim)；肠 沙 门 菌 (Salmonella enterica)；衣 原 体 (Chlamydia species)；
苍白密螺旋体(Treponemapallidum)；淋病奈瑟菌(Neisseria gonorrhoeae)；布氏疏螺旋体(Borreliaburgdorferi)；霍乱弧菌(Vibrio cholerae)；白喉棒状杆菌
(Corynebacteriumdiphtheriae)和幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)。寄生虫包括，例如贾第虫、疟原虫和隐孢子虫。病毒分析物包括，例如鼻病毒、黄热病毒、B群柯萨奇病毒(CB1、CB2、CB3、CB4、CB5和CB6)、犬细小病毒(CPV)，1型单纯疱疹病毒(HSV1)、牛痘病毒、T4-样病毒、腺病毒、乙型流感病毒、甲型流感病毒、禽流感病毒、鼻病毒、冠状病毒(如SARS)、人免疫缺陷病毒(HIV)、肝炎病毒、疱疹病毒、西尼罗病毒和埃博拉病毒。

[0085] 如上所述，在一些实施方式中，检测了多种分析物。在一些实施方式中，分析物具有相同的分子结构。分析物可以是，例如相同的感兴趣分子。在另一实施方式中，不同的分析物(在本文中也称为第一和第二分析物)是较大分子的一部分。因此，分析物可以是与较大分子相连或其所含的特定结合位点(例如，表位)。因此，检测的不同分析物可以是不同分子的一部分。

[0086] 可如下所述使分析物结合于表面或珠或采用将多肽、核酸等分子结合于表面的标准技术。在一个实施方式中，分析物间接结合于表面。例如，分析物可通过结合对第一成员包被表面而间接结合于表面。分析物与该结合对第二成员结合或相连，然后分析物通过该结合对的第一和第二成员之间的相互作用而结合于该表面。合适的结合对包括，例如生物素与亲和素或生物素与亲和素的衍生物，例如链霉亲和素与中性亲和素。

[0087] 试验方式

[0088] 如上所述，在本发明的一个实施方式中，将多个磁性颗粒引入流体室。这些磁性颗粒包被了能结合分析物的第一捕捉剂，该流体室的至少一个表面包括包被了能结合竞争分子的第二捕捉剂的声学器件。可采用任何合适的方法用结合对的第二成员包被该表面。例如，如下所述，可用生物素包被该表面，然后使该生物素化的表面与亲和素或亲和素的衍生物接触，而第二捕捉剂可与生物素相连。

[0089] 在另一实施方式中，将多个磁性颗粒和竞争分子引入流体室。用能结合分析物的第一捕捉剂包被这些磁性颗粒。该流体室的至少一个表面装有已包被了能结合竞争分子的第二捕捉剂的声学器件。在一个实施方式中，竞争分子包含与标签相连或结合的分析物，第二捕捉剂能结合该标签。标签可以是能被捕捉剂识别的任何部分。在一个实施方式中，标签是结合对的一个成员，捕捉剂是该结合对的另一成员。例如，标签可以是生物素，捕捉剂可以是亲和素、链霉亲和素或中性亲和素。在该实施方式中，采用将分子与生物素连接的已知方法将生物素连接于分析物以形成竞争分子。可采用任何合适方法用结合对的第二成员包被表面。例如，如下所述，可用生物素包被表面，然后使该生物素化的表面与亲和素或亲和素的衍生物接触。

[0090] 在另一实施方式中，竞争分子包含与载体结合的两种或多种分析物分子，第二捕捉剂能结合分析物。载体可以是可连接或结合两种或多种分析物分子的任何分子。载体可以是蛋白质、核酸或其它多聚体。在一个实施方式中，载体是白蛋白，例如牛血清白蛋白。在另一实施方式中，载体是辣根过氧化物酶。如下所述，在该实施方式中，可将两种或多种分析物分子连接于载体，或可采用已知的连接技术形成竞争分子。如下所述，可用捕捉剂包被表面。

[0091] 根据本发明方法的一个实施方式，可采用各种不同的接触顺序使多个颗粒与样品接触。例如，在一个实施方式中，多个颗粒与样品接触，然后引入流体室。可先浓缩样品，再将与样品接触的颗粒引入流体室。例如，可通过分离颗粒与溶液，再将这些颗粒重悬在较小体积的液体中来浓缩样品。

[0092] 在另一实施方式中，先将样品引入流体室，再引入多个颗粒。在还有另一实施方式中，先将多个颗粒引入流体室，再将样品加入流体室中。

[0093] 在另一实施方式中，如上所述，多个颗粒与样品和竞争分子接触。多个颗粒可以许多不同的顺序与样品和竞争分子接触。例如，在一个实施方式中，多个颗粒与样品和竞争分子接触，然后引入流体室。在另一实施方式中，先将样品和竞争分子引入流体室，再引入多个颗粒。在还有另一实施方式中，先将多个颗粒引入流体室，再将样品和/或竞争分子加入流体室中。

[0094] 对照信号/标准化

[0095] 在另一实施方式中，将声学器件对接触样品起反应而产生的信号输出与对照信号比较，或按照对照信号标准化。可由使用者提供或从使用者获得对照信号。例如，对照信号可以是使用者根据具体分析物、捕捉剂、具体模型或所用器件的型号或形式而提供的数值。在一个实施方式中，根据许多原理获得对照信号。例如，对照信号可以是代表使用者获得的许多具体分析物的信号。代表性信号可以在，例如样品测试前、测试中或之后通过实验获得。在一些实施方式中，对照信号是通过，例如用特定捕捉剂和特定型号的声学器件分析已知量的分析物而获得的标准曲线。

[0096] 在另一实施方式中，根据用途获得对照信号。例如，当每次用特定声学器件测试特定分析物和/或捕捉剂时可获得独特的对照信号。然而，在没有样品存在下，一个实施方式可用相同的分析物和/或捕捉剂获得对照信号。可通过将第二份多个颗粒引入包被有捕捉剂的流体室来获得对照信号。该流体室的至少一个表面装有结合了第二分析物的声学器件。监测所述声学器件产生的信号输出来测定用于随后测试的对照信号。

[0097] 复合如下所述，不同的多个磁性颗粒可与流体室的相同或不同表面接触。

[0098] 声学器件

[0099] 声学器件主要通过该器件与流体之间的声学相互作用而与流体偶联。典型的声学器件包括表面声波器件、柔性板波器件、兰姆波器件和悬臂器件(cantilever device)。声学器件也通过该器件与流体之间的一些粘性相互作用而与流体偶联，然而，所述偶联主要是声学偶联。粘性相互作用器件主要通过该器件与流体之间的粘性相互作用而与流体偶联。典型的粘性相互作用器件包括石英微量天平(QCM)器件、剪切谐波表面声波器件(shear harmonic surfaceacoustic wave devices)和声学板模式器件(acoustic plate mode device)。术语“表面声波”指器件结构中携带能量的方式，而不是器件如何与流体偶联的方式。声学器件是流体在器件平面的实际区域上相互作用的器件。声学器件对实际上平面外并与该器件平面附近的流体(即，动能、势能以及损耗主要蕴含在流体中)声学偶联的运动起反应。粘性相互作用器件主要对平面内但不与该器件平面附近的流体声学偶联的运动起反应。

[0100] 对于涉及，例如检测和定量测定流体中生物或化学物质的应用，声学器件与流体之间的偶联通常(发生在)相对于该器件的平面厚约100nm-约10μm之间，而粘性相互作用器件与流体之间的偶联通常(发生在)相对于该器件的平面厚约10nm-约100nm之间。

[0101] 表面声波器件和剪切谐波表面声波器件可以类似方式在它们各自结构中携带能量。表面声波器件明显与流体声学偶联，而剪切谐波表面声波器件主要通过粘性相互作用与流体偶联。

[0102] 图1A示出了根据本发明构造的分析物检测系统100的一个实施方式。该系统100包括通道网络102，用于通过FPW器件104传输各种测试溶液(也称为“测试溶液”或“流体”)。纳入本文作为参考的以下美国专利和专利申请描述了适合用在本发明的各种类型的FPW器件的示例：美国专利5,129,262，美国专利5,189,914，美国专利6,688,158 B2，美国专利申请10/324,685，美国专利5,668,303，美国专利5,836,203，美国专利申请
20040038195。

[0103] 例如，美国专利5,129,262描述了一种超声波传感器，它具有用于形成兰姆(Lamb)波传播介质的薄平面材料片。兰姆波也称为板-模式波，仅能穿透厚度有限的材料。表面声波(SAW)要求传播介质的厚度是正传播的SAW的波长的几百倍，与表面声波相比，兰姆波要求传播介质最多仅是几个波长那么厚，并且通常仅是正传播的兰姆波的波长的几分之一。上述材料片的厚度不大于约20微米。兰姆波发生器在平面材料片中产生兰姆波，并且输出设备产生一个用于表示兰姆波沿材料片传播时的传播特性的电信号。测量设备测量所选出的输出电信号的特性。该平面材料片的一些物理特性取决于作用于该材料片的被测物理量的值，结果，那些物理特性决定了沿该材料片传播的兰姆波的传播特性。因为来自输出设备的电信号代表了传播特性，所以该电信号也代表了作用于该材料片上的被测物理量的值。

[0104] 美国专利5,129,262所描述的兰姆波设备可以用于生物感测。上述平面材料片可以预先包被抗体分子，使得在浸入含相应抗原的液体中或与这种液体相接触后该设备的频率发生改变。传播介质表面处的抗原-抗体结合使得材料片中的兰姆波的波速发生改变。波速变化使振荡频率按该设备的延迟线振荡器形式发生改变。此外，为了加速抗原-抗体结合，该材料片可以由多孔且可穿透的材料制成，从而允许抗体包被该材料片的更大表面区域，还让含抗原的液体流过该膜。其它生物学相互作用也可以被感测到，并且另外的应用可以包括免疫试验、临床实验室检测、体内生物医学监测以及生物医学研究。

[0105] 上述实施方式中所用的测试溶液(比如封闭溶液106、样品108和缓冲液110)都源自存储槽容器112。存储槽112的每一条通道路径都有一个阀门114，以控制特定测试溶液流到汇合点116，该汇合点116通向FPW器件104的入口118。测试溶液流过FPW器件104并且通过出口120流出，该出口120通向泵122。泵122抽取通过通道网络102且通过FPW器件104的测试溶液，并且将测试溶液引导至废物容器124。

[0106] 图1B示出了分析物检测系统100的另一个实施方式。本实施方式将FPW器件104及其相关流体室160封装成一个柱盒103，即一个可拆卸和替换的消耗性组件。一些实施方式可以包括流体控制器件101(比如塞子、阻塞物或挡板)，用于改变穿过该器件104的流体。在一个实施方式中，与没有流体控制器件101的情况相比，流体控制器件101可使流体在流过器件104时更靠近传感器表面143。此外，输入测试溶液的源被显示成一个输入流体室105，该输入流体室105具有一个用于将测试溶液引导至柱盒103的入口109的出口107。在一些实施方式中，磁性颗粒最初位于输入流体室105中，并且含分析物的流体与输入流体室105中磁性颗粒混合，然后被引导至FPW器件104定位于其中的柱盒103。可以用-器件(比如通过泵或磁性搅拌器)使磁性颗粒在输入流体室105中与含分析物的流体混合。图1B还示出了带有一入口113的输出流体室111，用于接收来自柱盒103的出口115的流体。这种输出流体室111可以包括上述的一个或多个流体控制器件，并且它可以包括一个或多个用于存储和/或处理废液的机构。

[0107] 在至少一个实施方式中，输入流体室105的出口107与柱盒103的入口109连接处被构造和布置成允许可重复的连接和断开。相似的是，柱盒103的出口115与输出流体室111的入口113连接处被构造和布置成允许可重复的连接和断开。在一些实施方式中，这些连接处被构造和布置成需要用于连接和断开的工具，比如螺纹连接需要扳手或其它工具来实现连接和断开。在其它实施方式中，这些连接处被构造和布置成允许迅速且容易的手动连接和断开，而不需要任何额外的工具或附件。这些需要工具和不需要工具的连接都是本领域已知的。在一些实施方式中，有多个输入流体室和输出流体室。在一些实施方式中，一个或多个输入和/或输出流体室是柱盒103的一部分。此外，在一些实施方式中，一个或多个磁通量的源是该柱盒的一部分。

[0108] 图2更详细地示出了FPW器件104。在FPW器件104中，弯曲时在该器件中产生了应变能和张力。在一些实施方式中，期望FPW器件104的厚度-波长比小于1，并且在一些情况下远小于1。通常，FPW器件104的波长″λ”大约等于上述交错安置的电极的间距。在一个实施方式中，FPW器件104的厚度-波长比是2μm/38μm。在其它实施方式中，FPW器件104被设计成隔离特定的模式(比如从第零阶模式到更高阶模式的任何模式)或与该器件相关的多个模式的带宽。例如，其厚度/波长比为2μm/38μm的FPW器件104将隔离FPW器件104的第80个模式。FPW器件104可以被设计成通过针对该器件上所沉积的交错安置的电极来选择特定的图案从而实现上述效果。在一个实施方式中，FPW器件104的形状是矩形的。FPW器件104可以是圆形或椭圆形的或某种其它平面形状。

[0109] 通常，通过使用本领域已知的微制造技术，从硅晶片130中构造出FPW器件104。在上述实施方式中，腔132被蚀刻到晶片130中以产生薄的、悬着的膜134，这种膜134大约
1.6mm长、0.3mm宽和2μm厚。整个晶片130的厚度大约为500μm，所以腔132的深度刚好稍微小于晶片130的厚度。如图2放大图所示，在膜134的外表面(即与腔132相反的表面)上沉积氮化铝(AlN)构成的0.5μm厚的层136。在AlN层上沉积了两组交错安置的金属电极138。在膜134的内表面(即面对着腔132的表面)上沉积金构成的薄层140(大约
500埃)，以促进捕捉剂固定(下文会更详细地描述)。

[0110] 在操作过程中，仪器/控制电子设备126(参照图1A)向至少一组电极138施加时变电信号，以在悬着的膜134中产生振动。仪器/控制电子设备126还通过接收来自至少第二组电极138的传感器信号来监控膜134的振动特性。当液体与膜134的腔面132相接触时，板结构的最大响应是在15-25MHz左右。仪器/控制电子设备126将来自第二组电极的传感器信号与参比信号进行比较，以确定作为频率的函数的传感器信号的相对振幅和相角的变化。仪器/控制电子设备126翻译这些变化以检测靶分析物的存在性。在一些实施方式中，仪器/控制电子设备还确定膜134的内表面上的靶分析物的浓度。

[0111] 如上所述，将靶向感兴趣分析物的捕捉剂固定在覆盖膜134内表面的薄金层140上。该表面可以包被合适的连接化合物。合适的连接化合物是可商品化购得的。在一个实施方式中，连接化合物包括下文所描述的生物素PEG二硫化物。在另一个实施方式中，使硫醇封端的烷基链连接到上述金表面，从而形成可自身装配的单层(SAM)。SAM链的一部分用反应活性基团(比如羧基)封端，从而能使用本领域已知的生化处理步骤将捕捉剂共价连接到SAM链。SAM链的其余部分用无反应活性基团(最好具有亲水特性)封端，以阻止非特异性结合(比如，乙二醇的寡聚物)。其它表面修饰化学(方法)在文献中都有描述并且可以用于产生捕捉表面。

[0112] FPW器件104被封装成允许电连接到膜134的外表面上的电极138。另外，通道块142以机械方式支撑着FPW器件104，以允许膜134的内表面接触测试溶液，并且提供了一界面以便于传感器表面143与液体样品相接触。通道块142产生一条路径(流体室160)，以便让测试溶液从输入端口118流入、穿过膜134的内表面、再从出口120出来。在FPW器件104和通道块142之间形成了密封144，以防止测试溶液从通道102中漏出，该通道102是在FPW器件104和通道块142的组合之内形成的。由此，通道块142形成流体室，其中FPW器件104包括多个内壁之一。

[0113] 通过FPW器件104和通道块142的组合而构成的通道102直径大约为0.5mm。通道块142可以由各种材料构成，其中包括塑料、金属、或陶瓷和其它材料。

[0114] 系统100包括一种或多种流体控制器件，用于改变系统100内的至少一种流体特性，比如流速、压力、或轨迹等。图1A所示的泵122和阀门114都是流体控制器件的示例，它们用于引导并控制各种测试溶液流过该器件并到达传感器表面143(如执行测试方法所要求的那样)。通常，流体控制器件改变器件104的流体室160内的至少一个表面附近的至少一种流体特性。通常，实现这一点，以使磁性颗粒沿传感器表面143的至少一部分分布。如上所述，在一些实施方式中，流体控制器件是泵(比如，蠕动泵、离心泵、旋转泵、电渗泵)。在一些实施方式中，该泵定位于该流体室的入口侧，在其它实施方式中，泵位于流体室的出口处。在一些实施方式中，该器件是相对于流体室而设置的分流器(比如塞子、阻塞物或挡板)，以改变流体室的至少一个内表面附近的流体流。

[0115] 参照图1A，单个泵122安置在FPW器件104的废物一侧。泵122产生的吸力吸取来自FPW器件104的供给一侧的各个存储槽112中的缓冲液110或样品108中的分析物。阀门114安置在器件104的供给一侧，以便控制在测试方法中任何时刻要将哪种测试溶液引导至传感器表面143上。泵122控制该测试的流速。

[0116] 用于调节温度的器件(比如热电冷却器)可以与FPW器件104和通道块142相关联。这通过使器件104保持在相对恒定的已知温度下从而减小了可变环境条件对FPW器件104输出的影响。在备选实施方式中，温度传感器被包括在系统100之内，例如，作为FPW器件104的一部分。基于温度传感器的输出，在特定的瞬间(或在一段时间内)调整来自FPW器件104的传感器信号，以便产生不受温度变化效应影响的信号。这种调整可以是基于数学模型、或分析模型、或数学和分析模型的某种混合组合而实现的。

[0117] 在系统100的一些实施方式中，在测试溶液的路径中包括一过滤器以选择性地滤除特定尺寸的颗粒(比如磁性颗粒和生物材料)从而防止它们进入流体室。作为示例，特定的测试方法可以包括在检测期间变化过滤器的步骤。这将允许在该检测的不同部分期间将不同类型(即尺寸)的分析物和磁性颗粒引导至流体室中，从而能由系统100对它们进行检测。

[0118] 在一个实施方式中，其表面包被有捕捉剂的磁性颗粒(比如顺磁性或超顺磁性珠或微球)与含分析物的样品相混合。在规定的混合时间之后，得到分析物-颗粒复合物146，同样得到已结合非特异性材料的颗粒147以及没有结合任何物质的颗粒148。颗粒146、147和148位于样品存储槽112之内。

[0119] 系统100还包括磁场感应结构150，用于在膜134附近产生磁通量。在图1A中，磁通量的源是一个可收缩的磁体150，通常被布置在FPW器件104的膜134的附近。当磁体150在膜134附近时，磁体150在膜134附近产生显著的梯度磁场。在仪器/控制电子设备126的控制下，可收缩的磁体150可以从膜134处往回缩了一段距离，该距离足以在相当大的程度上减小膜134附近的磁场。在一个实施方式中，当接近膜134时，磁体150位于从膜134的传感器表面143起约200μm处。在另一个实施方式中，当接近该膜时，磁体150位于从膜134的传感器表面143起约50μm到100μm处。

[0120] 当磁体150接近膜134时，磁体150提供了一个磁通量的源以便将磁性颗粒从样品吸到传感器表面143。分析物-颗粒复合物146以及含有非特异性结合物质的颗粒147和没结合任何物质的颗粒148从液体样品中移出，直到它们遇到传感器表面143。分析物与传感器表面143上的捕捉剂相结合。由此，分析物形成了磁性颗粒与传感器表面之间的连接。磁场将含有非特异性结合物质的颗粒147和没结合任何物质的颗粒148保持在传感器表面143处。另外，弱结合力可以作用于颗粒146、147、148与传感器表面143之间。在上述方法的洗涤步骤(下文会更详细地描述)中，收缩磁体150以减小在传感器表面143处已累积的颗粒所感受到的磁力。增大洗涤流速，以除去没有通过分析物结合到上述表面的那些颗粒147和148。因为与分析物-颗粒复合物146相比含有非特异性结合材料的颗粒147和没结合任何物质的颗粒148与传感器表面143的结合较弱，所以以较低的洗涤流速(和相应的流体动力)使它们从传感器表面143处脱离。因此，使用移动磁体150(即显著减小传感器表面1 43处的颗粒146、147和148所感受到的磁力)，来区分含有分析物的颗粒146和那些不含有分析物的颗粒(147和148)。一种用于接合和收缩磁体150的技术是将它安装在由凸轮系统(未示出)致动的柱架(未示出)上。

[0121] 磁体150的材料、几何形状以及离传感器表面143的距离共同决定了磁场形状和磁场梯度，因此，也决定了分析物-颗粒复合物146所感受到的力。用作可收缩磁体150的高强度永久磁体是可买到的。例如，1mm直径圆柱形NdFeB磁体可以从若干供应商(比如Dexter磁技术公司)处买到。在一个实施方式中，当彼此接合时，直径为1mm且长度为5mm的NdFeB磁体150位于传感器表面143的0.1mm之内。当收缩时，磁体150离传感器表面143至少有0.5mm。因为FPW器件104的膜134非常薄(2μm)并且由非磁性材料(比如硅、氮化铝或金)构成，所以膜134并不显著扰乱器件104的传感器表面143这一侧的磁场。结果，如高收集效率所必需的那样，可以实现高强度磁场以及很大的磁场梯度。

[0122] 通过通道102的样品流速是由良好的收集效率所必需的停留时间决定的(比如由操作人员指定)。调节样品流速，使得传感器表面143上的平均速度介于1到5mm/s之间。对于直径约为3μm的氧化铁顺磁性颗粒，可以实现接近50％的收集效率。

[0123] 可以使用磁通量的源150(即磁体)的其它配置。例如，可以使用电磁体来替代永久磁体。电磁体包括延伸的极片，可以将磁场通量聚焦到器件104的传感器表面143附近。

[0124] 或者，在传感器表面143附近(0.1mm之内)可以形成和安置可磁化材料，并且单独的磁体与可磁化材料的自由面相结合以便在可磁化材料中感应出磁场。上述材料中所感应出的磁场用于使所期望的场梯度定位于传感器表面143附近。这样，根据上述材料的形成，可以使用较大的低成本磁体，并且可以使用单个磁体来解决多个传感器。为此目的可使用的示例材料是纯铁、高μ金属(比如合金49，高镍含量铁)、sna硅钢(通常含硅1-2％)。使用这种与磁体结合的可磁化材料的好处是可以简化传感器配置，从而允许更低成本制造。可以使用低精确度致动器来接合和收缩上述磁体，因为该磁体只需要接触氧化铁磁芯或者只需要完全收缩。在上述实施方式中，磁体150位于传感器表面143附近，需要更高水平的精确度来实现良好的试验可重复性。尽管使用本方法会损失一些场强，但是仍也可能设计出整个系统来实现良好的捕获效率(比如＞10％)。

[0125] 场感应结构(比如磁体或铁磁材料)的尖端形状可以调整成增强和/或集中上述表面处的场梯度。因为FPW器件104的尺寸(比如0.3mm×1.6mm)通常小于按常规方法形成的磁体或机械加工的感应器，所以靠近膜134的场感应结构的部分可以调整成使磁场集中到传感器表面143上的一个或多个位置。调整该尖端可增大局部场强和局部场梯度。例如，楔形尖端很适合于当前的FPW器件几何形状。

[0126] 系统100的一个实施方式包括任选的第二磁通量源150a，它与第一磁通量源150相对(oppose)或部分相对。第二磁通量源150a驱逐一些粘附于传感器表面143的磁性颗粒。例如，它驱逐没有结合任何分析物的磁性颗粒148；它们不会像已结合分析物的那些颗粒146那样强烈地粘附于传感器表面143。在一些实施方式中，第一磁通量源150被关闭或从传感器表面143处移开，然后，第二磁通量源150a相对于流体室的上述至少一个表面而定位以选择性地除去磁性颗粒。例如，实现这一点可除去那些没有结合任何分析物的磁性颗粒，因此，它们不会强烈地结合到传感器表面143。这将实现与增大流体流速相似的效果，从而除去没有结合任何分析物的磁性颗粒148。

[0127] 控制分析物-颗粒复合物146在器件104的表面143上的分布情况便可以改善该器件的性能，因为器件104具有悬着的膜134并且并非膜134的所有部分都均等地贡献于可检测的共振运动质量。例如，系统100可以构造并布置成使分析物-颗粒复合物146沿膜134纵轴中心线的中间三分之二分布且处于FPW器件104的宽度的三分之一之内。考虑到流体场效应，场感应结构(比如磁体150)的尖端的形状可以使得场幅值和场梯度在传感器膜134上的流动方向上不断增大。即，与上游区域中的分析物-颗粒复合物146相比，下游区域(其中边缘层部分程度耗尽了分析物)中的分析物-颗粒复合物146经历更高的场和场梯度。

[0128] 通常，系统100可以被构造和布置成使磁性颗粒集中到传感器表面143的一个或多个特定区域中。在传感器表面143上，器件104的响应可能是不均匀的，这可能是制造材料的特征或传感器设计的细节导致的。由此，器件104的高灵敏度区域可以是不均匀的且关于器件104的长轴和短轴中心线不对称。由此，场感应结构的尖端可以定形成将磁性颗粒集中到最高灵敏度的区域中。

[0129] 对于给定的磁场分布，改变穿过器件104的流速也可以被用于实现分析物-颗粒复合物146的更均匀覆盖。对于给定的场，磁性颗粒按大量流体流速所确定的那样与传感器表面143相互作用，很像是发射的物体在重力存在的情况下可能下落。然而，在这种情况下，磁感应力占主导。通过改变流速，可以使分析物-颗粒复合物146在沿流动方向的不同位置处与传感器表面143相互作用。此外，随着磁性颗粒堆积(若它们将要接触传感器表面143，则不期望出现这种情况)，可以使流动反向并且接下来再正向，以将该堆积拉回来，由此用传感器表面143传送更多的颗粒。在系统100的一个实施方式中，通过在检测方法中选择性地改变磁通量源以及沿传感器表面143的流体流动性质中的一种或多种，便实现了使磁性颗粒选择性地沿传感器表面143定位。

[0130] 系统100的一个实施方式包括一种用于刻画附着于或被吸引至传感器表面143上的磁性颗粒的至少一种性质的器件(比如光学的或磁学的)。该器件可以是FPW器件104整体的一部分，或者它可以是磁体150的一部分，或者它可以是与系统100的其它组件相分开的分立组件。这种器件可以被用于检测上述颗粒的存在性，也用于确定与这些颗粒有关的参数(例如，被吸引至传感器表面143的颗粒的尺寸、数量、浓度、或密度)。

[0131] 系统100的一个实施方式包括标识器件，从而允许操作人员或计算机标识系统100或该系统的特定组件以便跟踪该系统或组件的使用情况。标识器件可以包括符号或图像(比如条形码)、标识号、或其它标识标记。该标识器件可以包括一个实际的无源或有源组件(比如RFID标签、集成电路、或本领域已知的其它组件)以便提供标识信息。许多这种器件都是本领域已知的，尽管任何预想到的标识器件都是可以使用的。

[0132] 图3示出了联用FPW器件104与分析物-颗粒复合物146从而检测生物分析物的通用检测方法200。

[0133] 检测方法200的第一步202是获取并准备分析物样品。根据待测分析物的特定类型，需要在测试之前先执行各种准备过程。例如，为了检测食品中的微生物(比如绞细的牛肉中的大肠杆菌)，先将样品与浓缩的肉汤混合，再经消化(stomach)、培育和过滤。对于检测血液中的蛋白质，样品将首先经过滤或离心并且分离出血清。本文描述了包括样品准备步骤的测试方法的特定示例。

[0134] 检测过程的下一步204是将亲和性包被的顺磁性颗粒(即珠子)与已准备好的分析物样品相混和。顺磁性或超顺磁性颗粒可以从许多供货商(比如挪威Oslo的Dynal生物技术公司)处买到。典型的直径是从50nm到10μm，并且这种颗粒可以预先获得，其上已经包被有靶向各种分析物(比如细胞、蛋白质和核酸)的亲和试剂(比如抗体、蛋白质和核酸探针)。或者，可以购买具有各种反应化学基团(环氧的、羧基和胺)的颗粒，以便结合所选择的捕捉剂。标准生化方法可用于该目的。

[0135] 搅拌样品和添加的顺磁性颗粒(206)，搅拌时间量由具体分析物和捕捉剂确定。在该过程中，这些颗粒与分析物结合，使得分析物被捕获到这些颗粒上。在一些情况下，此时可以直接测试该样品。但在其它情况下，最好执行分离步骤208，以使结合颗粒的分析物与原始样品的其余成分分离。这些分离步骤208减小了试验中其它生物材料的干扰。用于执行这种分离步骤的手动或自动装备是可以买到的(比如Dexter磁技术公司、Dynal生物技术公司)。上述基本过程使用磁体将顺磁性颗粒定位于一表面上，使得样品液体的大部分都可以被吸出。然后，撤去磁体(比如图1A的磁体150)，并且加入清洁的缓冲液以使颗粒重新悬浮。

[0136] 在一个实施方式中，在用FPW器件104来测试经处理的分析物样品之前，先执行基线步骤210。在基线步骤210中，参比溶液106流过该系统以冲洗/封闭传感器104，并且仪器/控制电子设备126启动器件104并且记录来自器件104的初始基线信号。

[0137] 在基线步骤210之后，是样品传输步骤212。在接合磁体150的情况下，含分析物-颗粒复合物146的样品108在传感器表面143上流动。分析物-颗粒复合物146被收集到传感器表面143上。在规定体积的样品108已流过该器件104之后，收缩磁体150以使没结合分析物的颗粒147和148从传感器表面143处剥离，并且将流体切换到洗涤溶液(比如缓冲溶液110)。增大洗涤溶液的流速，以帮助除去松散结合的颗粒147和148以及样品中可能已结合到传感器表面143的其它物质。

[0138] 在样品传输步骤212之后，是获取步骤214。参比溶液106再次穿过器件104，并且仪器/控制电子设备126启动器件104以获取并记录来自器件104的最终基线信号。

[0139] 通过比较初始基线信号和最终基线信号(它们分别对应于获取步骤214之前和之后在参比溶液中FPW器件104的振动特征)，系统100确定了在传输步骤212期间传感器表面143上所累积的分析物量。结合到传感器表面143的分析物-颗粒复合物146改变了FPW器件104的振动特征，并且振动特征量的变化对应于结合到传感器表面143的分析物-颗粒复合物的量。

[0140] 图4示出了对于典型的检测方法来自多个FPW器件104的信号随时间的变化。正方形符号对应于接触分析物的器件104；三角形和星形对应于负的控制(其中在珠子上没有分析物)。图4(和下文所描述的图5)所示数据代表了典型的检测方法，该方法适用的分析物是大肠杆菌或通常是细胞分析物。

[0141] 在特定的试验中，谐振峰的频率被跟踪。图4示出了随着磁性颗粒146、147和148在上述表面上累积，FPW器件104的谐振频率在减小。一旦除去磁体150并且一些磁性颗粒被冲掉，则器件104的频率会增大。最终，该系统建立最终基线，可以将该最终基线与检测开始时的或对照的最初基线进行比较。

[0142] 图5是示出了检测到的作为最初分析物浓度函数的最终信号变化的概要图。

[0143] 在使用上述系统100的情况下，可以使用其它检测方法。根据特定应用或分析物的各种要求，可以取消或添加一些个别的步骤。例如，图6示出了用于检测方法的时间演变图，与图4所示的相似。然而，图6描绘了用于PSA试验的检测方法，它证明了系统100能够检测蛋白质。此外，在该方法中，可以使流动方向反向。例如，使流动方向反向可以用于从该器件上洗涤掉非特异性结合的物质，或者更有效地使用所得到的样品。

[0144] 该检测方法的另一个变体包括交替进行洗涤步骤和结合步骤。这可以允许更好地使用该器件的动态范围，在一些情况下，上述颗粒中的很大一部分没有结合分析物，尤其是在分析物浓度较低时。通过重复地结合和洗涤颗粒，也可能累积更多的分析物-颗粒复合物146，由此改进该测量的灵敏度。

[0145] 在传输步骤212期间改变或操纵传感器表面143处的磁场分布可以增大结合有分析物的特定颗粒遇到传感器表面143的几率。例如，如果在结合期间交替改变磁场的空间分布，则也可能使传感器表面143处的顺磁性颗粒滚动。在一些实施方式中，通过控制磁场的空间分布，操作人员或仪器/控制电子设备126可以用于控制顺磁性颗粒沿传感器表面143的滚动。

[0146] 如上所述，将第二磁场(即第二磁通量源)引入系统100中便可以改善对试验条件的控制并且增大试验的特异性。例如，在如上所述的方法的结合或洗涤步骤中，向传感器表面143施加第二磁场便可以使弱结合的磁性颗粒脱离。第二磁场的强度可以被调整成在传感器表面143处的分析物-颗粒复合物146上产生作用力，该作用力低于特异性结合分析物的结合力但高于非特异性结合物质的典型结合力。在试验中可以使上述步骤顺序重复多次以进一步增大该检测的特异性。

[0147] 通过在洗涤步骤中增大(连续地或分立地)该磁作用力，同时监控FPW器件104的响应，便可以确定各种分析物-颗粒复合物146在传感器表面143上的相对结合强度。关于相对结合强度的信息可以用于在样品108中的不同分析物之间进行区分。

[0148] 在其它实施方式中，样品与器件104相互作用的特定方式可以是不同的。在上述实施方式中，系统100使样品流过通道以便在分析物-颗粒复合物146和传感器表面143之间建立接触。在系统100的备选变体中，FPW器件104被安装在探头上并且至少部分地浸入测试溶液，该测试溶液包含结合到分析物的磁性颗粒。对于本实施方式，浸入过程足以将经结合的磁性颗粒置于传感器表面143附近，使得朝着传感器表面143吸引这些颗粒并接下来检测它们。为了获得基线信号，器件104(或柱盒103)被浸入参比测试溶液中，在一些实施方式中，器件104的一部分(比如膜134)被安装到探头上。此外，只有膜134的传感器表面143的一部分才与上述含结合到分析物的磁性颗粒的溶液相接触。在这些实施方式中，上述探头在流体中的浸入或受控移动已足以将经结合的磁性颗粒置于传感器表面143附近，使得朝着传感器表面143吸引这些颗粒并且接下来检测它们。

[0149] 系统100的另一个备选实施方式涉及将上述器件104安装到一管子内部，可以将该管子部分浸入一容纳样品108的孔中并且接下来收缩。当浸入样品时，泵施加吸力以将样品吸入上述管子中并吸到传感器表面143(或柱盒103)上。然后，通过使泵逆转或者简单地使管子排空，便使样品回注入该孔中。这种吸收和释放样品的循环可以重复，从而能增大收集效率并因此改善试验的性能。

[0150] 对于上述系统100的一个实施方式，以下实施例说明了准备并利用系统100来检测分析物的诸多步骤。

[0151] 实施例I：捕捉剂功能化柔性板波器件表面的通用方法

[0152] 1.将金沉积到柔性板波器件104的表面(例如，传感器表面143)，用例如氧等离子清洁该金表面143。

[0153] 2.金表面143的理想表面化学(特性)应能提供1)防止非特异性结合和2)位于该表面上用于共价结合捕捉剂的反应活性基团。金表面143的示范性表面化学(特性)是烷硫醇的自装配单层(SAM)。可用两种烷硫醇的混合物形成SAM；一个末端含有反应活性基团用于随后与捕捉剂共价相连，一个末端含有非反应活性基团。例如，为此目的可使用末端为C11-烷硫醇的EG6-OCH2COOH(EG6)和EG3-OH(EG3)的混合物。在一个实施方式中，柔性板波器件104(具体来说是器件104的表面143)与烷硫醇溶液接触，室温培育，例如约16小时。然后用乙醇清洗该柔性板波器件104的表面143，用氮气吹干。

[0154] 3.下一步骤包括将捕捉剂或分析物共价连接于该柔性板波器件104的表面143。可采用许多方法共价连接捕捉剂或分析物。一种示范性方法包括将生物素接头部分共价连接于SAM，然后通过链霉亲和素连接层使生物素化抗体或分析物结合于柔性板波器件表面
143。

[0155] 实施例II：采用，例如图3所示方法检测绞细牛肉(Ground Beef)中的大肠杆菌0157:H7(图5包含代表各种浓度大肠杆菌的数据)

[0156] 1.制备含有浓度高于约100 cfu/ml的大肠杆菌O157:H7分析物样品。

[0157] a.进行免疫磁性分离浓缩该分析物样品溶液。可利用各种商品化仪器(例如，模型显微科学公司(Matrix Microsciences)的Pathatrix和Dynal生物技术公司(Dynal Biotech)的Bead Retriever)或手工方法进行该免疫磁性分离。示范性手工方法包括：

[0158] b.重悬包被有大肠杆菌抗体的磁珠(例如，购自Dynal生物技术公司的Dynabeads抗-大肠杆菌0157)直至沉淀在试管底部的磁珠分散。将微量离心管置于磁板架上(例如，Dynal MPC-S)。将1-20μL磁珠储备液吸入该试管(根据所需的最终珠浓度选择磁珠储备液体积)。

[0159] c.将1mL分析物样品加入磁板架中的试管，关闭该试管。

[0160] d.倒转试管数次。室温培育试管中的溶液10-60分钟，同时连续轻柔搅拌以防磁珠沉降。

[0161] e.倒转试管数次从而使磁珠聚集在试管一侧而形成沉淀物。适当回收约3分钟。

[0162] f.打开试管，小心吸取并弃去样品上清液以及试管盖中的液体。

[0163] g.移去磁板。

[0164] h.向试管中加入1mL洗涤缓冲液(PBS-吐温)。关闭试管盖，倒转架子数次使珠重悬。

[0165] j.重复步骤e-h两次。

[0166] k.利用涡流混合器(vortex mixer)简单混合试管的内含物。

[0167] 2.检测大肠杆菌O157:H7

[0168] a.用大肠杆菌O157:H7抗体功能化(与A.3和A.4的步骤所述相似)柔性板波器件104的表面143。

[0169] b.将第一入口软管置于含标准洗涤缓冲液(含0.05％吐温20的1×PBS)的试管中，将第二入口软管置于含结合了大肠杆菌O157:H7的磁珠(B.2制备)的试管中。用t-接头连接第一和第二入口软管，从而使此两软管流体相连，第一入口软管或第二入口软管中的流体可引入流体室160的入口。两个软管各装有阀门来允许或限制流体经各自软管流动。

[0170] c.使第一出口软管与流体室160的出口流体相连。将第一出口软管的流体收集入废液收集瓶。

[0171] d.利用柔性板波器件获得基线输出信号。以标准泵速(例如，200μL/分钟)使标准洗涤缓冲液流入和流出流体室160约5分钟来检测基线信号。

[0172] e.接合磁通量150的第一源，然后将含分析物的试管中的流体引入流体室160的入口。将流体引入流体室160的入口，从而能在柔性板波器件160的至少一个表面143上累积结合有大肠杆菌O157:H7的磁珠，直至该至少一个表面143上结合了所需数量。在一个实施方式中，当例如柔性板波器件104的输出频率漂移(frequency shift)约为4000ppm时，达到所需数量。

[0173] f.然后中止含分析物试管的流体流动。然后将洗涤缓冲液试管的流体引入流体室160以洗去非特异性结合的物质(即，除1)磁珠和2)结合有分析物的磁珠以外的物质)。

[0174] g.然后撤去磁通量150的第一源。

[0175] h.启动自动洗涤方案以除去任何磁珠或基质组分。

[0176] i.然后检测柔性板波器件104的最终信号输出。将基线信号与最终信号相比确定分析物样品中大肠杆菌O157:H7的浓度。

[0177] 实施例III：采用，例如图3所示方法步骤检测人血清中的前列腺特异性抗原(PSA)

[0178] 1.制备通过离心人血样品获得的含人血清分析物样品。

[0179] 2.进行免疫磁性分离浓缩该分析物样品溶液。可利用各种商品化仪器(例如，模型显微科学公司的Pathatrix和Dynal生物技术公司的Bead Retriever)或手工方法进行该免疫磁性分离。示范性手工方法包括：

[0180] a.重悬包被有PSA抗体的磁珠(例如，购自动力生物技术公司的Dynabeads抗-PSA)直至沉淀在试管底部的磁珠分散。将微量离心管置于磁板架上(例如，Dynal MPC-S)。将1-20μL磁珠储备液吸入该试管(根据所需的最终珠浓度选择磁珠储备液体积)。

[0181] b.将1mL分析物样品加入磁板架中的试管，关闭该试管。

[0182] c.倒转架子数次。室温培育试管中的溶液10-60分钟，同时连续轻柔搅拌以防磁珠沉降。

[0183] d.倒转架子数次从而将磁珠聚集在试管一侧形成沉淀物。适当回收约3分钟。

[0184] e.打开试管，小心吸取并弃去样品上清液以及试管盖中的残余液体。

[0185] f.移去磁板。

[0186] g.向试管中加入1mL洗涤缓冲液(PBS-吐温)。关闭试管盖，倒转架子数次使珠重悬。

[0187] h.重复步骤d-g两次。

[0188] i.利用涡流混合器简单混合试管的内含物。

[0189] 3.检测PSA

[0190] a.用PSA抗体功能化(与A.3和A.4的步骤所述相似)柔性板波器件104的表面143。

[0191] b.将第一入口软管置于含标准洗涤缓冲液(含0.05％吐温20的1×PBS)的试管中，将第二入口软管置于含结合了PSA的磁珠(B.2制备)的试管中。用t-接头连接第一和第二入口软管，从而使此两根软管流体相连，第一入口软管或第二入口软管中的流体可引入流体室160的入口。两个软管各装有阀门来允许或限制流体经各自软管流动。

[0192] c.使第一出口软管与流体室160的出口流体相连。将第一出口软管的流体收集入废液收集瓶。

[0193] d.利用柔性板波器件104获得基线输出信号。以标准泵速(例如，200μL/分钟)使标准洗涤缓冲液流入和流出流体室160约5分钟来检测基线信号。

[0194] e.接合磁通量150的第一源，然后将含分析物试管中的流体引入流体室160的入口。将流体引入流体室160的入口，从而能在柔性板波器件104的至少一个表面143上累积结合了PSA的磁珠，直至该至少一个表面143上结合了所需数量。在一个实施方式中，当例如柔性板波器件104的输出频率漂移约为4000ppm时，达到所需数量。

[0195] f.然后中止含分析物试管的流体流动。然后将洗涤缓冲液试管的流体引入流体室160以洗去非特异性结合的物质(即，除1)磁珠和2)结合有分析物的磁珠以外的物质)。

[0196] g.然后撤去磁通量150的第一源。

[0197] h.启动自动洗涤方案以除去任何磁珠或基质组分。

[0198] i.然后检测柔性板波器件104的最终信号输出。将基线信号与最终信号相比确定分析物样品中PSA的浓度。

[0199] 实施例IV：校验液I中的PSA(PSA in Calibrator I)

[0200] 为了说明，根据本发明原理利用图1A所示系统100进行实验以获得数据。将用抗-前列腺特异性抗原(PSA)捕捉抗体(PN 90205，斯克利普斯实验室公司(Scripps Laboratories Inc.)圣迭戈办事处，加利福尼亚州)功能化的Dynal甲苯磺酰基-活化的超顺磁珠与样品接触。样品含有1×PBS(磷酸缓冲盐水)和1％牛血清白蛋白(BSA)，掺加了约0pg/mL、10pg/mL、100pg/mL和500pg/mL游离PSA[菲茨杰拉德工业国际公司(Fitzgerald Industries International，Inc.)，Concord办事处，MA]。该实验中，对于样4
品所用的珠浓度约为2×10 珠/mL。与珠一起培育的掺加样品轻柔连续搅拌1小时。

[0201] 先用含0.05％吐温20(聚乙二醇脱水山梨醇单月桂酸酯)的1×PBS[西格马-奥尔德里奇公司(Sigma-Aldrich Co.)，圣路易斯办事处，MO]初步致敏装在柱盒(未显示)中一个芯片上的8个图2所示柔性板波(FPW)器件104，再用互补性抗-PSA抗体(PN 90197，斯克利普斯实验室公司，圣迭戈办事处，加利福尼亚州)功能化。

[0202] 如2006年5月2日由Masters等提交的名为“试验检测的方法和设备”的美国专利申请(代理人案件号BIO-008)所述获得和分析数据。作出约17800秒的8种单频率的基线检测值(类似于本文上述的)，各对应于追踪的传感器相位，各自与参比信号有关。对于各器件，首先选择该器件共振波段内的追踪相位(tracking phase)，该波段位于响应幅度接近峰值和相位响应(phase response)对于频率变化具有明显线性范围的频率附近。当追踪各时间点的传感器相位时，通过以下手段发现各器件追踪频率：1)扫描各器件的频率范围并记录各激发频率相对于参比信号的响应的相位，2)拟合激发频率相关函数来检测各器件的相位，和3)利用该函数来计算对应于以前测定的追踪相位的追踪频率。

[0203] 该实施方式在接近20MHz操作这些器件，扫描范围约为20kHz。该范围的相位特征基本上是线性的，因而拟合的函数是线性。各器件的参比信号包括由激发(频率)同时驱动的被动电组件、电阻器和电容器构成网络的输出值。选择该参比网络可匹配衰减作用，为各器件提供接近共振的优选相位漂移。基线频率参考追踪频率并根据追踪频率标准化，以所选择时间点的百万分之几(ppm)表示。

[0204] 用捕捉剂功能化各器件104的传感表面143。用氧等离子源清洁金包被的芯片，其典型的处理条件是约50W，约2分钟。随后将芯片浸在纯乙醇中30分钟。然后将芯片移至0.5mM生物素PEG二硫化物的乙醇溶液(目录号41151-0895，聚合纯公司(Polypure AS)，奥斯陆办事处，挪威)，培育过夜。将芯片转移回纯乙醇溶液，30分钟。最后用乙醇简单清洗芯片，氮气吹干。可改变制备条件而仍能得到相似结果。

[0205] 使10μg/ml中性亲和素溶液流过器件104所产生的生物素化表面1小时，从而用中性亲和素(PN 31000，皮尔斯生物技术公司(Pierce Biotechnology，Inc.)，Rockford办事处，IL)包被该生物素化表面。根据生产商的使用说明书生物素化抗体(PN F-6347，英杰生命技术公司(Invitrogen Corporation)，Carlsbad办事处，加利福尼亚州)，然后使生物素化抗体的5μg/ml溶液(用1×PBS 0.1％BSA缓冲液稀释)流过中性亲和素包被表面1小时，从而与中性亲和素化的表面偶联。

[0206] 引入PSA样品，同时在接近传感器表面143处产生约17900-约18200秒的磁场。向两种不同的器件104(总共8个器件)提供约0pg/mL、10pg/mL、100pg/mL和500pg/mL游离PSA的各样品。样品以约100μL/分钟流过传感器，流过传感器的总样品运作/体积为
500μL。以此方式将包被了游离PSA的Dynal甲苯磺酰基-活化的超顺磁珠结合于器件
104的实质表面(表面143)。各珠通过多根键与器件104的表面143结合。多根键的每一根产生的结合力不同，各与该器件的表面结合。对于每份样品，珠系统的缔合与解离特征确定了该样品中分析物的浓度。

[0207] 在约18200秒用致敏缓冲液(1×PBS，0.05％吐温20(聚乙二醇脱水山梨醇单月桂酸酯))替代样品。如图11所示，从18200秒-18400秒观察到各信号中有变化(见位置30)，该变化代表了与样品流体转换回缓冲液流体有关的流体整体特性变化。在约18400秒撤去磁场。在约18200秒-18400秒之间的缓冲液流体(含0.05％吐温20的1×PBS)流速是约50μL/分钟(对应于传感器表面143处约1.5mm/秒的流速)。

[0208] 在随后的450秒中(约18400秒-18850秒)，流速以线性增量从约50μL/分钟增加至约300μL/分钟(流速每30秒增加约17μL/分钟，共450秒，然后降低至约50μL/分钟)。以此方式，通过提高约18400-约18850秒之间的流速对各珠施加受控的外部影响(即，本实施方式中的流速)。这些曲线在约18400-约18850秒之间的部分所代表的信号表示在该时间内与传感器表面143结合的珠(和其它非特异性物质)的数量有变化。

[0209] 图11是获得的数据与时间的关系图。该图的Y-轴是器件104在接近器件104共振的追踪传感器相位处产生的信号输出的相对幅度变化(以百万分之一计)。该图的X-轴是以秒计的时间。该图的追踪频率变化参考了所选择时间点的追踪频率并按照该追踪频率标准化。

[0210] 按照该曲线在约18350秒的数值并参考引入样品流体之前检测的基线频率进一步标准化以追踪频率的百万分之一计的各曲线数据。因此，与引入样品时相比，将各数据曲线按约18350秒时的数值为100％成比例缩放。然后整合在约18400秒时撤去磁场后的450秒期间(从约18400秒-约18850秒)各标准化曲线的相关数据。

[0211] 通过累加各器件的信号水平(各间隔水平乘以各间隔时间)并将最终的总和除以获得总和的时间进行整合。这能提供与器件表面143结合的物质元件(珠)经时间标准化后的数量，在本文中这些数值显示是各样品的相关分析物浓度的检测值。以此方式，可根据在约18400秒-约18850秒期间与各器件104的表面143结合的物质元件数量变化来测定分析物的浓度。如图11所示，在样品引入系统后不到约9分钟内检测到约10pg/mL游离的PSA。

[0212] 在一些实施方式中，省去了一些数据点，例如曲线中观察到正常偏差以外的数据点。例如，与毗邻数据点相比，随后的分析删去了数值变化超过一个数量级的伪数据点。例如，可由操作者或计算机程序除去数据中的这些数据点。

[0213] 实施例V：血清雌二醇的竞争性试验

[0214] 采用标准方法将游离雌二醇特异性绵羊单克隆抗体偶联于Dynal M280-甲苯磺酰基活化珠。

[0215] 如上所述，通过将二硫化物-PEG-生物素与金传感器表面偶联，然后偶联中链亲和素(Pierce PN 31000)和生物素化抗体来构建传感器表面。

[0216] 使1×PBS缓冲液稀释的10μg/mL BSA偶联的雌二醇流过抗体表面1小时，从而将BSA偶联的雌二醇，E2-6-CMO-BSA(Sigma PN E5630)偶联于抗体表面。由于雌二醇偶联于BSA上多个胺基位点(每摩尔BSA偶联30摩尔雌二醇)，上述方法能在溶液中提供中等密度的小分子表面。

[0217] 制备含有70％活性碳处理的(charcoal striped)人血清(德克萨斯生物制品公司(Texas Biologicals))、30％1×PBS、0.05％吐温20(聚乙二醇脱水山梨醇单月桂酸酯)的样品溶液，其中掺加了0pg/ml、10pg/ml、30pg/ml、200pg/ml的游离雌二醇(西格马)。将4
浓度约2×10/ml的珠与样品培育2小时。然后采用常规方案使各珠流过FPW，在约0.5小时获得结果(类似于本文所述)。

[0218] 在一些样品中，还加入了达那唑作为解复合拮抗剂以分离任何干扰性分子(例如性激素结合蛋白)与雌二醇。加入约10-100ng/ml的水平。

[0219] 接合磁场的同时使样品以70μL/分钟流过FPW，各珠积累在传感器表面。将结合的珠从传感器上洗下所用的洗涤方案开始时为50μL/分钟，结束时为500μL/分钟，每30秒增加50μL/分钟。按照获得标准信号的接触程度(exposure level)标准化FPW信号并整合洗涤期间的这些信号。如图12所示，在拮抗性添加剂36存在下，可以检测低于10pg/mL，在没有拮抗性添加剂34存在下可以检测低于50pg/mL。

[0220] 实施例VI：FK506的竞争性试验

[0221] 1.将FK-506加入缓冲液(0.05％1×PBS吐温20，含有1％BSA)产生FK506浓度为0、0.5、2.0和20ng/ml的分析物样品。

[0222] 2.将上述制备的8μl 1×107/ml抗-FK-506 IgM包被珠加入各样品中，室温培育30-60分钟。按照生产商的使用说明书(英杰生命技术公司)将抗-FK506IgM(菲茨杰拉德工业公司)与顺磁珠偶联来制备各珠。如上所述浓缩分析物样品溶液。

[0223] 3.将含有用FK-506(戴索林公司(Diasorin Inc.))标记的载体(HRP)的500μl溶液加入样品中，室温培育60分钟。

[0224] 4.用FPW器件分析这些样品，该器件的传感器已用捕捉剂(抗-KF-506IgM)功能化。参考图10，如上所述，用中性亲和素30功能化传感器12，采用标准生物素化方法生物素化抗-FK-506 32。如图10中的B图所示，将分析物10(在本例中是FK-506)与竞争分子24和用捕捉剂14(在本例中是抗-FK-506抗体)标记的颗粒16混合。对于本实施例，竞争分子24包含用分析物FK-506标记的载体HRP。如C和D图所示，预计样品中FK-506浓度较低能使颗粒与竞争分子结合，从而与传感器表面结合。预计较高水平的FK-506能导致与传感表面结合的颗粒较少，因为更多的颗粒会与样品中的FK-506结合。如图13和14所示，样品引入系统后，最少可在15分钟内检测0.5ng/m1-20ng/ml浓度范围的FK-506(类似于本文所述)。

[0225] 实施例VII：血液中FK506的竞争性试验

[0226] 1.各含100μl血液的四份样品掺加0、3、10或30ng/ml FK506。按照生产商的使用说明书(戴索林公司(Diasorin Inc.))实施蛋白质消化方法来检测血液基质中的药物。

[0227] 2.向各份样品中加入600微升蛋白质消化试剂。

[0228] 3.旋振混合样品，室温(约23℃)培育15分钟，得到半透明的混合物。

[0229] 4.75℃培育样品35分钟以终止消化反应，得到暗棕色混合物。

[0230] 5.通过旋振混合样品，1800g离心10分钟得到500-600μl上清液。

[0231] 6.对于各浓度的FK-506，将500微升上清液转移至新的试管中，将含有相同浓度FK-506的四份样品合并在一个试管中，得到2ml上清液。

[0232] 7.如上所述分析样品。如图15和16所示，样品引入系统后，最少可在8分钟内检测0.5ng/ml-20ng/ml浓度范围的FK-506。

[0233] 实施例VII缓冲液中的c肌钙蛋白

[0234] 将三种单克隆捕捉抗体(Fitzgerald 10-T79-克隆号M8010521、M0110609和M0110510)与Dynal M280-甲苯磺酰基活化珠分别以2∶2∶1的比例偶联。用英杰生命技术公司(Invitrogen)的标记试剂盒F-6347生物素化单克隆抗体，10-T79B，克隆号M8010509，利用聚合纯公司(Polypure)的生物素PEG二硫化物接头(如上所述)偶联于金包被的FPW传感器，然后用中性亲和素(Pierce PN31000)修饰。

[0235] 用1×PBS 1％BSA样品稀释肌钙蛋白I(心脏病)抗原得到浓度为0ng/ml、0.2ng/4
ml、1ng/ml和5ng/ml。加入珠(本文中也称为颗粒)，浓度约2×10/ml，与样品培育7-10分钟，然后吸到传感器上(3-5分钟)，再洗涤5分钟。结果见图18。在0.01ng/ml绘出属于含0ng/ml分析物的样品的背景水平作为参考。

[0236] 实施例VIII：活性碳处理的血清中的c肌钙蛋白

[0237] 制备含有70％活性碳处理的(charcoal striped)血清、30％磷酸盐缓冲盐水、0.05％吐温20的样品。加入心脏病肌钙蛋白I(Biospacific)至终浓度为0ng/ml、0.4ng/ml、1ng/ml和5ng/ml。按照Dynal公司的标准方案用抗-c肌钙蛋白抗体(Biospacific PN A34440)功能化各珠，将各珠与样品培育15分钟，然后使样品流过各传感器。

[0238] 如上所述用中性亲和素和生物素化的多克隆抗体(Biospacific PN G-129-C)功能化传感器。各珠/复合物混合物流过传感器，使缓冲液以15uL/分钟流过传感器5分钟来洗涤。在撤去磁场后2分钟时观察数据。利用0ng/ml样品负修正背景信号水平。如图19所示，最低可检测0.4mg/ml的c肌钙蛋白。

[0239] 实施例IX：裂解的全血中的c肌钙蛋白

[0240] 用50％全血(德克萨斯生物制品公司(Texa Biologicals))、50％磷酸盐缓冲盐水、0.05％吐温20构建样品。以0ng/ml、0.4ng/ml、1ng/ml和5ng/ml的浓度加入心脏病肌钙蛋白I(Biospacific)。按照Dynal公司的标准方案用抗-c肌钙蛋白抗体(Biospacific PN A34440)功能化各珠，将各珠与样品培育15分钟，然后使得到的(样品)流过各传感器。

[0241] 如上所述用中性亲和素和生物素化的抗-c肌钙蛋白多克隆抗体(BiospacificPN G-129-C)功能化传感器。各珠/复合物混合物与传感器接触后，使缓冲液流过传感器来洗涤，流速从50uL/分钟递增至150uL/分钟(流速每30秒增加10uL/分钟)。对洗涤期间的实质部分的信号数据积分。利用0ng/ml样品负修正背景信号水平。如图20所示，最低可检测0.4mg/ml的c肌钙蛋白。

[0242] 本发明可以体现为其它具体形式而不脱离其构思或实质特征。因此，这些实施方式可认为是说明性而非限制性的，本发明的范围由附加的权利要求书而非以上描述显示，因此权利要求应包括在其等价方式的含意和范围中作出的所有改变。