专利名称：磁性和/或电子标签辅助检测系统和方法
技术领域：
本发明涉及传感器特别是生物传感器领域。更具体而言，本发明 涉及例如在生物、化学或生物化学化合物的定性或定量检测中使用的 分析物检测方法和系统，以及用于改善这种检测方法和系统的手段。
背景技术：
生物传感器通常是允许定性或定量检测目标分子的装置，该目标 分子也称为"分析物"，例如是诸如血液、血清、血浆、尿、唾液、组 织提取液、组织间液、细胞培养提取液、食品或饲料提取液之类的液 体、诸如饮用水的液体等中的蛋白质、细胞、病毒、细菌、原生动物、
细胞成份、细胞膜、孢子、DNA、 RNA等。测量原理之一是对附着在 生物传感器上预定位置的被标记的分子计数。例如，分子可以用磁性 颗粒或珠来标记，且这些磁性颗粒或珠可以用磁性传感器检测。备选
地，分析物的数量可以通过诸如荧光的光学方法检测。这种情况下， 分析物本身可以携带荧光标签，或者备选地，可执行使用荧光标记的 第二识别要素的附加培育。某些待分析的分子自身发荧光。
在目标分析检测中用到各种基于标签的测定。这些测定包括夹心、 竟争性和抑制测定.在用于这些测定的一些形式中，测定反应必须与 标签检测及时分离。在一些测定中，期望在传感器表面上先完成测定 反应且随后附着用于检测的标签。该反应顺序通常用于免疫测定，其 中位于主和次抗体之间的目标的夹心例如使用生物素化次抗体而首先' 形成于表面上，随后例如包括链霉亲和素的标签通过该夹心而结合到 传感器。在其它测定中，首先在标签上完成测定反应且随后将标签携 带到用于检测的传感器则更为有效。示例包括基于强结合耦合用于附 着标签到传感器表面的测定。在该测定中，位于主和次抗体之间的目 标的夹心首先形成于标签上，随后该标签结合到传感器表面用于检测。 在这些测定中，期望防止未反应试剂(例如，未反应以形成夹心的试 剂)结合到标签或传感器表面且随后阻止该标签被检测。用于实现这
4一点的方法包括通过清洗反应容器来除去试剂或者将试剂结合在反应 性的非传感器表面。清洗是不方便的，因为这涉及额外的流体处理步 骤且也会导致待检测标签被除去。这也难以避免该标签还结合到用于 未反应试剂的反应性表面。
磁性生物传感器检测标记有磁性颗粒的生物目标。US 2006/0011552 Al披露了 一种用于分离流体中预定数量的磁性颗粒的设 备和方法。在该系统中，来自流体的磁性颗粒被捕获在流体输送部分。 这种捕获是使用置于流体供应通道和排放通道的截面的流体输送部分 处的磁场来进行。随后，磁性颗粒通过引入一种介质到第二流动通道 内而被排放。这样在流体中提供预定数量的磁性颗粒。
发明内容
本发明的目的是获得用于检测生物、化学和/或生物化学颗粒的良 好方法、设备和系统。上述目的通过根据本发明的装置和方法来达成。
本发明涉及一种准备用于检测至少 一种目标分子的检测系统，所 述检测系统包括包括检测表面的至少第一容器，所述至少第一容器 在使用之前基本上没有磁性和/或电子标签；至少笫二容器，在使用之 前包括至少一个磁性和/或电子标签以启动磁性和/或电子标签辅助检 测，所述至少一个磁性和/或电子标签用于与所述至少一种目标分子相 互作用；磁场和/或电场发生器，用于启动所述至少一个磁性和/或电子 标签从至少第二容器运输到至少第 一容器，由此启动磁性和/或电子标 签辅助检测信号的检测。本发明的实施例的优点在于，涉及目标或目 标同源物(target homologue )的测定反应与通过传感器的磁性和/或电 子标签的检测及时分离。本发明的实施例的优点在于，大量流体致动 步骤可以最小化，因为例如漂洗步骤的数目和/或强度较现有技术系统 可以减小，例如优选地不超过一次单向大量流体致动步骤被执行。一 些实施例的优点还包括，未反应试剂可被阻止进入检测容器。该磁性 和/或电子标签例如可以是辅助磁性标签辅助检测的磁性标签。
该检测系统可以用于启动从该至少第一容器到该至少第二容器的 流体流动。该磁场和/或电场发生器可以启动该至少一个磁性和/或电子 标签通过该第一通道的运输。本发明的这些实施例的优点在于，磁性 和/或电子颗粒或可磁化颗粒的运输抵制大量流体致动到第二容器中。这可以进一步防止诸如未反应试剂这样的不希望的成份运输到第一容 器中的检测表面。该检测系统可包括用于连接该至少第一容器和该至 少第二容器的至少第一通道。
该检测系统可包括用于连接该至少第 一容器和该至少第二容器的 至少第一通道，该第一通道用于通过毛细管作用启动从该至少第一容 器到该至少第二容器的所述流体流动。这种实施例的优点在于，不需 要或者需要很少外力装置来启动预定流体流动。
该至少第一容器和/或该至少第二容器可包括混合装置。这种实施 例的优点在于，测定反应的速率可以通过局部混合而增大。
该至少第一容器和/或该至少第二容器可与流体流速调整部分接 触。优点为，容器中的流量可以单独控制.该至少第一容器和/或该至 少第二容器可以通过连接通道而直接连接流体流速调整部分.该流体
流速调整部分可以为具有预定流体吸收性的吸收材料。
该至少第二容器可包括用于检测多种分析物的多个不同试剂。 该至少第 一容器可包括用于启动磁性和/或电子标签辅助检测信号 的检测的检测表面，该检测表面具有用于检测不同目标的不同位置。 这种实施例的优点在于，可执行多路技术，从而导致样品的高效和快 速的分析。该至少第 一容器的检测表面可包括用于检测指定目标的不 同指定区域。该至少第二容器可包括连接到该至少第一容器的一组第 二容器，每个容器包括用于多路测定中待研究的每种目标的特定试剂。 该至少 一个磁性和/或电子标签可包括多个不同的磁性和/或电子 标签，其中该磁场和/或电场发生器用于选择性地启动用于不同磁性和/ 或电子标签的运输。不同磁性和/或电子标签优选地可具有能被选用的 至少一种独特的磁性和/或电子特性。这种实施例的优点在于，可以容 易地执行用于多路技术的标签的选择性运输。
该检测系统可包括位于该至少第一容器和/或该至少第二容器中的 流体检测器。优点为，带有测定试剂的目标的培养时间可以被确定和 控制。
该检测系统可包括另一容器，用于包括次磁性和/或电子标签； 以及另 一磁场和/或电场发生器，用于启动附加的磁性和/或电子标签从 附加的容器运输到该至少第一容器。这种实施例的优点在于，该检测 系统允许通过添加次磁性和/或电子标签实现附加的信号放大。
6该至少第一容器可用于允许样品和测定试剂之间的相互作用。该 检测系统可用于将磁性和/或电子标签从该至少第二容器运输到该至少 第 一容器，以及用于在至少第 一容器中允许磁性和/或电子标签与反应 样品的部分及测定试剂之间的相互作用。本发明的优点为，可以获得 试剂和磁性和/或电子标签之间的良好分离，直到该测定反应已经进行 所期望的时间。
该至少第二容器可用于允许样品、测定试剂和该磁性和/或电子标 签之间的相互作用。该检测系统可用于在样品、测定试剂和该磁性和/ 或电子标签之间的相互作用之后，将连接到样品的目标成份的磁性和/ 或电子标签从该至少第二容器运输到该至少第一容器。本发明的优点 在于，未反应试剂不会干扰该至少第一容器中的标签检测。
该检测系统还可以包括用于检测该至少一个磁性和/或电子标签的 任何磁性和/或电子或光学检测器。该至少 一个磁性和/或电子标签优选 地可以在检测之前结合在检测表面。该检测系统还可以包括用于确定 该至少一种目标分子的数量的分析装置。该至少一个磁性和/或电子标 签可附着到磁性和/或电子颗粒或可磁化颗粒。该检测表面可包括用于 结合该至少一个标签的捕获探针。该检测系统的优点在于，该至少一 种目标分子指示样品中是否存在分析物。该至少一种目标分子可以与 所述样品中的所述分析物相同。该检测系统的优点在于，标签可以快 速运输。
本发明还涉及一种用于检测至少一种目标分子的方法，所述方法
包括以下步骤允许样品和至少一个磁性和/或电子标签之间的相互作 用，由此获得至少一个磁性和/或电子标签标记的目标分子；磁性和/ 或电子运输所述至少一个磁性和/或电子标签到检测表面；以及在所述 允许相互作用和运输所述至少一个磁性和/或电子标签之后，检测至少 一个磁性和/或电子标签辅助检测信号。该方法还可以包括例如通过照
属性来激励该至少一个磁性和/或电子标签。该方法可包括提供流体流 动，该流体流动沿着与磁性和/或电学运输方向不同的方向，例如沿着 与磁性和/或电学运输方向大致上相反的方向，即基本上沿着逆流的方 向。
运输该至少 一个磁性和/或电子标签可包括运输通过所述允许相互作用得到的该至少一个磁性和/或电子标签标记的目标分子。
允许相互作用包括，在运输所述磁性和/或电子标签到检测表面之 后，允许该样品和至少一个磁性和/或电子标签之间的相互作用。
该方法可包括在允许相互作用之前测量检测信号，从而校准该检 测系统。该校准可以是用于特定磁性和/或电子标签灵敏度的校准。
该方法还可包括在检测表面上捕获至少一种目标分子。该方法还 可包括例如通过照射该标签或者使用电场和/或磁场来定向该磁性和/ 或电子标签的物理属性来激励该至少一个磁性和/或电子标签。
该方法还可包括在检测该磁性和/或电子标签辅助检测信号之前， 分离结合和未结合的磁性和/或电子标签。该至少一个磁性和/或电子标 签可以附着到磁性和/或电子颗粒或可磁化颗粒。
本发明还涉及一种传感器部件，准备与用于检测至少 一种目标分
子的检测系统结合使用，所述传感器部件包括包括检测表面的至少 第一容器，所述至少第一容器在使用之前基本上没有标签；至少第二 容器，在使用之前包括至少一个磁性和/或电子标签以启动磁性和/或电 子标签辅助检测，所述至少一个磁性和/或电子标签用于与所述至少一 种目标分子相互作用，所述传感器部件用于利用磁场和/或电场启动所 述至少 一个磁性和/或电子标签从所述至少第二容器运输到所述至少第 一容器。该传感器部件还可以用于启动从该至少第一容器到该至少第 二容器的流体流动。
该检测表面可包括至少第一捕获探针。该部件还可包括緩冲溶液 中的预定数量的至少一种目标分子。緩冲溶液中的预定数量的至少一 种目标分子可用作正控制和/或用作标准。该部件还可包括被启动结合 到该至少一种目标分子的预定数量的至少一个磁性和/或电子标签。该 部件还可包括没有至少一种目标分子的緩冲溶液，该部件设置为负控 制。该部件还可包括磁性和/或电子颗粒或可磁化颗粒。该传感器部件 可以是一次性装置。
该检测系统的优点在于，标签在与目标分子相互作用之后被快速 分离。
该检测系统和/或方法的实施例的优点在于涉及目标或目标同源物 的测定反应以及通过传感器的磁性和/或电子标签的检测。
该检测系统和/或方法的实施例的优点在于，大量流动致动步骤最小化。
该检测系统和/或方法的实施例的优点在于，未反应试剂被阻止进 入检测容器。这在方法和系统中可以是将磁性和/或电子标签从反应容 器运输到检测容器。
该检测系统和/或方法的实施例的优点在于，该至少一种目标分子 指示样品中是否存在分析物。该至少 一种目标分子可以与所述样品中 的所述分析物相同。
本发明的具体和优选方面在所附独立和从属权利要求中给出。从 属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及与其他从属权利要 求的特征恰当地组合，而非仅仅如权利要求中所直接给出。本发明的 教导使得可以设计改进的用于检测化学、生物和/或生物化学颗粒的方 法和设备。
本发明的上述和其他特性、特征和优点将从结合附图的下述详细 描述变得显而易见，附图示例性地说明本发明的原理。该描述仅仅以 示例目的给出，而不是限制本发明的范围。下文引用的参考图指的是 附图。
图la和图lb是本发明第一方面具体实施例的示例性检测系统的 示意性图示(图la)及其传感器部件的放大视图(图lb)。
图2是本发明第一方面具体实施例的检测装置部件在磁性和/或电 子标签运输之前的示意性图示。
图3是本发明第一方面具体实施例的检测装置部件在磁性和/或电 子标签运输之后的示意性图示。
图4是本发明第一方面具体实施例的包括流体控制装置的检测装 置部件的示意性图示。
图5是本发明笫一方面具体实施例的包括流体流量控制部分的检 测装置部件的示意性图示。
图6是本发明第一方面具体实施例的包括多个反应容器的检测装 置部件的示意性图示。
图7是本发明第一方面具体实施例的包括多个检测容器的检测装 置部件的示意性图示。
9图8是本发明第一方面具体实施例的包括流体检测装置的检测装 置部件的示意性图示。
图9是本发明第一方面具体实施例的用于提供标签放大的检测装 置部件的示意性图示。
图10a和图10b是本发明笫二方面的用于检测样品中目标分子的 方法的流程图。
在不同附图中，相同的参考符号表示相同或相似的要素。
具体实施例方式
本发明将结合具体实施例并参考特定附图予以描述，不过本发明 不受此限制而仅由权利要求限定。权利要求中的任何参考符号不应解 读为限制范围。所示附图仅仅是示意性而非限制性的。在图中，出于 说明的目的，某些要素的尺寸可被放大且不按比例绘制。在本说明书 和权利要求书中使用措辞"包括"的场合，并不排除其它要素或步骤。 在提到单数名词时使用不定冠词或者定冠词例如"一"或"一个"、"该" 的场合，除非另外具体地指出，其包括多个该名词。
此外，说明书和权利要求书中的措辞第一、第二、第三等被用于 区分相似要素，而不一定用于描述有序的或者时间的顺序。应理解， 这样使用的措辞在合适情形下可以互换，且此处描述的本发明的实施 例能够以不同于此处所描述或示出的其它顺序工作。
下述措辞或定义仅仅被提供以帮助理解本发明。这些定义不应解 读为具有比本领域普通技术人员所理解的更小的范围。此处使用的措 辞"容器"指存在测定部件或样品的空间，例如反应容积和检测容积。 因此容器是用于在其中接收或容纳物质的物件。容器可以是闭合或开 放的。容器例如可以指腔体。不一定意味着需要有壁，尽管实际可能 存在壁。容器还可以指阱，例如微量滴定板格式或者任何其它合适的 容器中的阱。
此处使用的措辞"样品"指可包括至少一种感兴趣分析物的成份。 样品优选为流体，也称为"样品流体"，例如含水成份。
此处使用的措辞"分析物"指根据本发明来确定其存在、不存在或 浓度的物质。典型分析物可包括但不限于小有机分子；诸如葡萄糖 或乙醇的代谢物；蛋白质；肽；核苷酸段；例如小分子药剂、抗生素或药物的分子；在酶催化过程中具有调节效果的分子，诸如助催化剂、 活化剂、抑制剂或者辅因子；病毒；细菌；细胞、细胞成份；细胞膜； 孢子；DNA; RNA;微生物及其碎片和产物；或者用于其的附着位、 结合元或者受体(例如抗体)可被培育的任何物质。分析物的存在、 不存在或浓度可以通过评定该分析物本身的存在、不存在或浓度而直 接确定，或者备选地通过评定目标或目标分子的存在、不存在或浓度 而间接确定。此处使用的措辞"目标"或"目标分子"指根据本发明实际确定其存 在、不存在或浓度的物质。措辞"目标分子"应做宽泛地解释，例如可 以是单个分子，可以是分子团簇、可以是分子复合体，可以是嵌在诸 如培养基的其它材料中的分子，等等.目标和分析物可以相同，或者 目标可以指示该分析物的存在与否.具体而言，诸如蛋白质或DNA的 目标可以是诸如病毒、细菌或其它生物体的分析物的特有成份或产物， 并因此可以指示其存在。对于检测涉及酶法测定的场合，目标可以是 通过酶的培养基的酶致转变产物，且因此指示培养基的数量或者酶的 活性。目标分子也可以是聚合物、金属离子、以及诸如毒素、非法药 物和爆炸物的低分子量有机物质，本发明明显不限于此。在检测测定 期间，目标可以被标记以发出可检测信号。目标还可以被保留或者变 得固定在检测表面上作为生物活性涂层的一部分。此处使用的措辞"标签，，指能够产生可检测信号的分子或材料，或 者能够结合到另 一分子或形成复合体的分子或材料，该另 一分子或复 合体产生可检测信号。用于本发明的不同检测系统和方法的合适标签 有许多并在本领域有广泛描述。这些标签可以是光学标签、放射性标 签、磁性和/或电子标签等。标签可以是直接标签，其可以直接由传感 器检测。备选地，标签可以是间接标签，其在随后发展过程之后变得 可检测。通常，本发明的方法中使用的标签是目标特定标签，即，能 够特定地结合到该目标。然而也可以想到，对于目标以精炼形式存在 的场合，标签结合到目标是足够的。在本发明的上下文中想到的磁性 标签包括但不限于金属或磁珠或纳米颗粒。磁性标签可包括任何形式 的一种或更多种磁性颗粒或可磁化颗粒，例如磁性、反磁性、顺磁性、 超顺磁性、铁磁性，即在磁场中或永久或临时产生磁矩的任意形式的 磁性。合适磁性标签材料的示例为例如Fe304珠。磁性标签的尺寸在大ii多数实施例不是关键的，但是优选地具有小尺寸，例如最长直径为5nm 至5000nm，更优选为50nm至1000nm。磁性标签的检测通常是通过应 用电场、或磁场、或电磁场并使用磁性或非磁性例如光学或声学传感 器来达成。也可使用标签的声学和/或声波检测。除非指明，磁性标签 指本身不共价连接到探针的分子或材料。磁性标签可以附着到探针、 捕获探针、培养基、目标或者分析物，优选地通过共价键合，不过其 它类型键合例如氢键合也是可行的。取决于所执行的测定的类型，被 标记的目标分子或者结合到被固定的捕获探针(夹心测定)，或者与目 标同源物竟争以结合到捕获探针(竟争性测定)。在除去过量的(未结 合的)磁性标签之后，结合的磁性标签的数量被测量。因此，结合测 定通常会涉及磁性标签结合分子到固体培养基的附着，其在数目上反 应了该目标分子的浓度或存在。备选地，诸如磁性标记的目标同源物 的磁性标记的结合分子可以结合到检测表面，且目标分子对磁性标记于结合二i方法的诸i变型已有描述，1且全部落在本发明的范围内。' 各种类型的结合和释放测定可以使用包括光学性能的磁性标签，例如 荧光的、显色的、散射的、吸收的、折射的、反射的、SERRS活性的 或者(生物)化学发光的标签，分子信标，放射性标签或者酶标签。 光学活性标签通常例如可以在可见、红外或紫外波长区域发射检测器 可检测的光。然而，本发明不限于此，且本申请中，光学标签可以指 在电磁波谱的任何合适和可检测波长区域中发光的标签.作为磁性标 签的备选或者除此之外，可以使用电子标签.电子标签指具有可检测 电荷性能、介电性能、电荷传输性能或者电荷产生性能(例如，通过 氧化还原活性部分)的标签。电子标签还可包括与上述标签等同或相 似的特性和特征。此处使用的措辞"探针"指特定地结合目标分子的结合分子。在本 发明上下文中可想到的探针包括诸如完整抗体的能够选择性结合到潜 在目标分子的生物活性部分、诸如Fab碎片的抗体碎片、单链Fv、单 变量畴、VHH、重链抗体、肽、表位、膜受体或者任意类型受体或其 一部分、培养基捕捉酶突变体、完整抗原分子(半抗原)或抗原碎片、 寡肽、寡核苷酸、模拟表位、核酸和/或其混合物。抗体可以提升到非 蛋白质化合物以及蛋白质或肽。探针通常是结合对的免疫反应性成员质将由待检测目标的性质决定。最通常 地，探针是基于与目标的特定相互作用而发展得到的，诸如但不限于 抗原-抗体结合、互补核苷酸序列、碳水化合物-外源凝集素、互补 肽序列、配合基-受体、辅酶-酶、酶抑制剂-酶等。探针还包括， 通过识别或结合事件而将目标和/或标签目标固定在检测表面上的"捕 获探针"。探针及捕获探针可以被标记。当目标分子通过结合到捕获探 针而固定时，得到的复合体称为"目标-捕获复合体"。当本发明的装 置和方法中使用的标签为目标专用标签时，这可以通过使用结合到标 签的目标特定探针来保证。当目标为蛋白质时，该目标专用探针可以 是抗目标抗体。备选地，当目标为核苷酸序列时，该目标专用探针可 以是互补的寡核苷酸序列。此处使用的措辞"目标同源物"指与目标相比次最优地可以结合探 针或捕获探针的物质。目标同源物在竟争性测定中使用，其中例如在 竟争性结合到探针或捕获探针中，该目标基于与目标同源物的竟争确 定。具体而言，与目标和探针或捕获探针的结合相比，目标同源物和 探针或捕获探针的结合强度减小。根据第一方面，本发明提供了一种检测系统100，用于检测和/或量化样品中的至少 一种目标分子以及因此检测和/或量化分析物。这种 检测系统例如可以是用于检测化学、生物或生物化学颗粒的检测系统， 本发明不限于此。该检测系统可指示该样品中目标分子的存在或者由 此导出的分析物的存在。该检测系统包括至少第一容器和至少第二容 器。这些容器优选地通过第一通道互连。该至少第一容器包括检测表 面，目标分子的检测可以在该检测表面上进行。该第一容器在使用之 前基本上没有磁性标签，即，在检测系统使用之前基本上不存在磁性 标签。该至少第二容器包括至少一个磁性标签，用于启动磁性标签辅 助检测。后者可以在使用之前位于第二容器内，或者例如在开始使用 检测系统时从磁性标签源添加到第二容器，或者可以存在于通道内并 通过运输力引入到第二容器。该至少一个磁性标签用于例如通过结合 到目标分子而与目标分子相互作用。该检测系统还包括磁场发生器， 例如通过该至少一个通道，启动该至少一种磁性标签从该至少第二容 器运输到该至少第一容器的运输，由此启动磁性标签辅助检测信号的 检测。该磁场发生器可产生用于移动磁性或可磁化颗粒的磁场梯度。13注意，在本说明书中提到磁性标签、磁场、磁场发生器等的场合，涉及电子标签、电场、电场发生器等的类似方法和装置也可以被预期并
落在本发明的实施例和各方面的范围内。本发明的示例性检测系统100的标准和可选部件示于图la和图lb，并在下文更详细地进一步描述，不过检测系统不限于此。
检测系统100包括至少第一容器1和至少第二容器2。该至少第一容器1和至少第二容器2优选地例如通过至少第一通道3相互连接。该至少第一容器1包括检测表面4。检测表面4的至少一部分可用于标签辅助检测。检测表面4例如可以是传感器芯片的表面，可以是一次性的或者不是。用于标签辅助检测的一种方式是使用保留和/或附着和/或固定在检测表面4上的捕获探针。捕获探针可以指可以与目标或被标记探针结合或者与之反应的生物活性或生物化学活性部分的层。捕获探针可以通过任何本领域中已知的方法而保留或固定在该表面上。例如，捕获探针可以按照位置特定方式附着到检测表面4，这意味着这些捕获探针上的特定位置在耦合到承载芯片时被涉及到。检测表面4可以是多孔性表面，从而提高面积体积比。在使用之前，该至少第一容器1不包括标签，或者换言之，基本上没有磁性标签。 一直保持不包括标签的情形，直到试剂和样品流体相互作用之后。
另一方面，该至少第二容器2包括至少一个磁性标签5，用于与目标分子相互作用之后的磁性标签辅助检测。在优选实施例中，磁性标签以干燥和快速溶解的形式被提供。这允许生物传感器以盒式或一次性形式来递送。该至少一个磁性标签5被提供以用于与目标分子相互作用，这通常是通过结合测定的。通过使用磁性标签结合分子，结合或识别事件通常可产生可检测信号并指示目标分子的存在或不存在或活性。本发明中想到的结合和释放测定包括在医疗领域中广泛用作针对各种目标分子的诊断测试的免疫测定、DNA杂交测定以及基于受体的测定。可能的测定还包括夹心测定、抗复合体测定以及阻断剂测定，例如参考David Wild编l卑Elsevier Science出版的The ImmunoassayHandbook,例如，在夹心测定中，目标分子与附着到检测表面4的捕获探针相互作用且该至少一个磁性标签5结合到目标分子，使得可以检测传感器芯片附近的磁性标签。
在使用时，测定反应可在第二容器2中的磁性标签5上或附近发
14生，即，远离检测表面4发生。备选地，测定反应可在检测表面4上或附近发生，即，在第一容器1中发生，附近不存在至少一个磁性标签5。换言之，至少第一容器1以及至少第二容器2可用作反应容器。样品流体和试剂二者被提供在该反应容器中以相互作用。至少第一容器1和/或至少第二容器2因此可包括用于与目标反应的生物、化学或生物化学性质的试剂，由此辅助实现对样品中的分析物存在的检测。
种分析物存在和/ik度的许多活性成份:合适试剂的选择为本领域技
术人员所熟知。如本领域所公知的，许多化学制剂可以与各种目标的每一种目标一起使用。在优选实施例中，试剂以干燥和快速溶解的形式被提供，例如成为可溶解试剂层。
上述元件可以在传感器部件300中分组，该传感器部件300有时称为传感器芯片，其可以是检测系统的可再使用部分或者一次性部分。
检测系统100还包括使得至少一个磁性标签5可从第二容器2运输到第一容器1的磁场发生器6。视进行测定的位置而定，可以运输至少一个磁性标签5本身或者耦合到至少一种目标分子的至少一个磁性标签5，其也称为磁性标记的目标分子。至少一个磁性标签5的运输因此优选地通过应用磁场来进行，例如通过提供合适指向的磁场梯度来进行，该磁场具有用于启动磁性标签5运输的取向。优选地，该磁场发生器可以被控制，即，开启或关闭或者甚至设定为预定磁场特性，使得至少一个磁性标签5的运输可以在适当时候进行。所应用的磁场例如可以使用下述任意一种来施加永磁体、例如存在磁芯的电磁体、例如电流可控制的一个或多个线圏等。永磁体可以机械移动从而控制所产生的磁场。这种磁场发生器6可以是包括流体容器的传感器部件300的一部分，或者可以是包括这种传感器部件300的一次性盒50的一部分，或者可以集成在检测系统100的另一部分内，例如在用于一次性盒的可再次使用读取器内。例如，可以使用磁笔，至少一个磁性标签5被吸引到该磁笔并且该磁笔例如通过通道3运输至少一个磁性标签5。磁场发生器6 (例如电流引线)具有有限的场范围，因此多个磁场发生器6 (例如电流引线)可置于第一容器1和/或第二容器2内，和/或如果存在的话，置于这些容器l、 2之间的连接通道3内。磁场可以被顺次激励，使得该至少一个磁性标签被推向容器1并最终朝向检测表面4。例如，对于电流引线的情形，电流引线可以被顺次激励以运 输磁性标签5。磁场可以是直流或交流。有时候交流是优选的，以防止 磁性标签的不可逆聚合。
为了检测磁性标签辅助信号，检测系统100可包括至少一个检测 器80,用于检测检测表面4上或附近的磁性标签。检测器80可合并在 传感器部件300中，因此通常形成芯片上实验室(lab-on-chip)生物传 感器，或者可以合并在检测系统100中但是位于包括检测表面4的传 感器部件300的外部。通常在芯片上实验室设定中，检测器80的活性 元件置于包括检测表面4的传感器芯片的芯片载体中，而检测信号通 常可以转换并传送到传感器部件300外部的读出装置。该至少一个检 测器80可以是磁性检测器，例如霍尔检测器，或者是磁阻检测器，例 如AMR (各向异性磁阻)检测器、GMR (巨磁阻)检测器或者TMR
(隧穿磁阻)检测器。诸如SQUIDS这样的基于其它原理的磁性传感 器元件也可以用于所要求保护的检测系统100。检测器80还可以基于 其它原理来检测磁性颗粒或者可磁化颗粒，且因此也可以是力放大生 物传感器(FABS)、悬臂梁测力传感器、微量天平、阻抗计、或者其 中磁性颗粒或可磁化颗粒上的或来自磁性颗粒或可磁化颗粒的力被检 测的AFM。磁珠的检测也可以基于诸如吸收、散射、荧光等光学原理 来进行。备选地或者除此之外，磁珠的检测也可以基于声学和/或声波 原理来进行。同样，检测器80可以是光学检测器装置(例如吸收、散 射、荧光等)，电学检测器装置(例如阻抗)，声学检测器，质量检测 装置等。这可以通过对磁性标签5直接属性的测量来达成，或者其可 以通过对源于磁性标签5变化的属性的测量来达成，该变化例如是通 过附着第二标签，例如，诸如过氧化酶、磷酸酶或者氧化酶的酶标签， 电化学标签，或者诸如核壳磁性标签的荧光标签，其中核包括磁性物 质且壳具有荧光染料或者相反。换言之，也可以进行标签多路技术， 藉此在检测过程中与磁性标签的使用相结合地使用和检测不同类型的 标签。例如，具有不同光学属性(荧光、形状、颜色等)或者磁属性
(弛豫时间)或者电学属性(例如氧化还原电势)的标签可以用作次 标签。
检测器80可以连接到检测器驱动电路84,用于驱动例如控制检测 器80。检测器80例如可以在适当的位置或者通过提供附加聚焦元件而用于在检测表面4检测磁性标签或者其可检测信号。
检测系统IOO还可包括激励装置82，其用于激励所使用的至少一 个磁性标签5。视所使用的磁性标签而定，激励装置82例如可以是光 学激励装置或者机械激励装置或者磁性激励装置，包括交流和直流磁 性激励装置。激励装置82可以由激励装置驱动电路86控制。磁性激 励装置例如可以是电磁单元，用于产生电磁场以将电池或磁场应用到 包括至少一个磁性标签5的样品，从而定向诸如电磁体、空气芯引线 线圈、直引线、导电微制作迹线、永磁体、线圈这样的至少一个磁性 标签5。磁性激励装置82例如可以是第二磁场发生器，其建立磁场以 用于磁化和定向该至少一个磁性标签5。备选地，除了用于运输该至少 一个磁性标签5之外，磁场发生器6也可以用于激励磁性标签。磁性 激励装置也可以置于检测系统100外部。磁性激励装置可以是外部磁 性激励装置82或者可以集成于检测系统100的可再使用或者一次性部 件中，例如包括传感器部件300的盒50中。检测系统100还可包括用 于处理检测信号或者与之对应的信号的分析电路40。检测系统100通 常可以用于实施预定算法以用于处理所得到的检测器结果。分析电路 40可用于确定分析物在样品中的浓度或分布和/或用于处理所得到的 检测结果，例如确定酶活性。
检测系统100的另外可选和/或优选部件为本领域技术人员所已 知，且可包括样品容纳装置10和样品提供装置20，其中样品容纳装置 10用于在测定进行之前容纳样品，样品提供装置20可选地使用流体流 量控制装置70来控制。样品提供装置20可包括流体的计重进料且还 可包括管路/导管以及阀(例如可选和可控阀)的布置，以允许从用于 容纳样品流体的装置11和用于容纳对照样品的装置12提供流体到传 感器芯片4。备选地，这些流体可以从装置11、 12主动或被动地泵浦 到传感器芯片4。检测系统100还可以包括允许气体逃逸的排气口，从 而使得该容器具有适当的填充。样品容纳装置IO通常可包括用于容纳 待研究样品的样品容器14，且可选地还可包括用于保持参照或对照样 品的参照容器。其它可选部件可包括测定促进装置64，以辅助该可 溶解试剂层的溶解，辅助溶解成份在检测表面4上或附近的扩散，以 及促进诸如磁性标签、目标分子、捕获探针等各种反应成份之间的测 定反应；温度控制装置66，以控制温度从而保证容器1、 2中的合适温
17度；清洁装置68，用于清洁检测系统或其一部分，例如容器l、 2以及 通道3(如果存在)等。检测表面4经常可包括不同检测表面4的阵列， 用于所谓的传感器多路技术。备选地，不同容器可分别包括不同检测 表面4以用于检测不同成份或属性。不同的检测表面4可用于检测不 同的生物分子，它们可以用作正或负控制，或者可以用于校准目的。 根据第一方面的另外的实施例和示例在下文给出，本发明不限于此。
第一和第二具体实施例的原理通过图2和图3进一步阐述，图2 由此说明在运输至少一个磁性标签5之前的情形，图3说明运输至少 一个磁性标签5之后的情形。
在第一具体实施例中，提供如上所述的针对第一方面的包括相同 的特征和优点的检测系统100，其中测定反应发生在该至少一个磁性标 签5上。检测系统100因此使得第二容器2设有至少一个磁性标签5 或者具有用于至少一个磁性标签5的入口 。 一旦第二容器2填充有样 品流体和试剂且该至少一个磁性标签5被释放或存在于第二容器2内， 则测定反应开始。对于要求磁性标签结合到检测表面4以用于随后检 测的情形，优选地，这些试剂的至少一种设计成使得可以结合到至少 一个磁性标签5并在运输之后可结合到检测表面4。这种结合可以是直 接地结合到磁性标签5和/或结合到检测表面4,或者通过诸如捕获探 针的与之附着的分子而结合到磁性标签5和/或结合到检测表面4。在 第二容器2中特定时间的相互作用之后，已经与试剂以及样品流体反 应的至少一个磁性标签5利用磁场发生器6例如通过互连通道3从第 二容器2被运输到第一容器1。磁性颗粒或可磁化颗粒的运输在图3中 用箭头7示出。在存在目标或者目标同源物情况下已经与试剂反应的 至少一个磁性标签5现在可以在第一容器1中的检测表面4被检测。 如果要求结合到检测表面4，则这种结合将在从第二容器2运输到第一 容器l之后发生。由于试剂非磁性，它们如果不附着到磁性标签5则 将保留在容器2中，因此不会干扰第一容器1中的磁性标签检测。换 言之，未反应的试剂保留在第二容器2中且不会干扰第一容器1中的 磁性标签辅助检测。在检测表面4检测到的磁性标签5的数量与目标 或目标同源物的浓度有关。用于上述测定的该解决方案的优点在于， 第二容器2中的未反应试剂不会干扰基于磁性标签的检测或者干扰第 一容器1中磁性标签结合到检测表面4。由于未结合到磁性标签的试剂
18的扩散緩慢，非常少的试剂将能够离开第二容器2并进入第一容器1。 试剂的扩散特性通常可以用它们的扩散长度来表达，该扩散长度是由 扩散系数乘以扩散时间得到的积的平方根给出。蛋白质在静止流体中 例如要几个小时才扩散一毫米的距离。通过增大第一容器1和第二容 器2之间的互连通道3的长度和/或通过减小互连通道3的截面积，可 以进一步减小容器间扩散通量。相比之下，由于使用通过磁力的主动 运输，磁性标签5的运输将会加快。如上所述，本发明还涉及通过电 力(例如通过电泳和介电电泳)运输的电子标签的使用。
在第二具体实施例中，提供如上所述的针对第一方面的包括相同 特征和优点的检测系统，其中测定反应发生在第一容器1中检测表面4
上。第一容器1因此用于填充有样品流体并设置有试剂。 一旦容器1 填充有样品且试剂被释放到第一容器l中，则测定反应开始。在特定
反应时间之后，设置于或存在于第二容器2中的至少一个磁性标签5 利用磁场发生器6，即通过磁力牵引，例如通过互连通道3而从第二容 器2运输到第一容器1。在存在目标或者目标同源物情况下，已经与试 剂反应的检测表面4现在结合到至少一个磁性标签5。该解决方案的优 点在于，第一容器1中的未反应试剂不会过早地与第二容器2中的至 少一个磁性标签5结合，因此减少了不可用的磁性标签结合的数目。 例如，在可得到样品流体之前，试剂和至少一个磁性标签之间的结合 得以避免。由于试剂扩散緩慢，很少能够离开第一容器1进入第二容 器2并结合到磁性标签。再者，在磁性标签5主动运输之前，很少磁 性标签5能够离开第二容器2进入第一容器1，即，直到测定反应已经 进行了期望的时间且主动运输开始，磁性标签5才能够离开第二容器2 进入第一容器l。
在第三具体实施例中，提供上述例如第一实施例所述但不限于此 的包括相同特征和优点的检测系统，其中通过通道内的阀或者通过从 第一容器1到第二容器2的方向的流量，未反应试剂从第二容器2到 第一容器1的扩散可以被进一步抑制。这种流量可以由流体流量控制 装置9例如使用来自填充容器的毛细管作用以任何合适方式而产生， 或者例如可以通过在第一容器1上应用过压力和/或应用到第二容器2 的欠压力来获得。该流量控制装置可以置于通道的外部或者通道的内 部。通道内部的流体流量装置的示例为可以使得流体运动的微机械活叶阵列。流量控制装置9可以是泵。后者使用箭头8示于图4。第一和 第二容器l、 2内和/或之间的流量可以可选地独立地受控，即每个容器 分别受控。在本实施例的具体示例中，通过通道61、 62将第一容器和 /或第二容器连接到流体流速调整部分71、 72，可以由此实施流量控制 装置9。通道61、 62示于图5。这些流体流速调整部分71、 72例如可 以是具有各种流体吸收性的吸收材料。对于测定反应首先发生在传感 器芯片4表面上的情形，优点在于具有从第一容器1流出朝向部分 72的流量，例如弱流量，以防止或减少未反应试剂进入第二容器2， 并且在磁性标签5从笫二容器2运输到第一容器1之前，除去或减少 第一容器1中未反应试剂的数量。可以包括位于第一容器1和第二容 器2的开孔处的朝向71、 72的阀，以单独控制从第一和/或第二容器流 出的流量被引入的时间。例如，期望在朝向部分72的流量开始之前， 允许样品与试剂在笫一容器l中培养一段时间。通道61、 62的长度和 直径可以做小，以防止试剂材料的损失。对于试剂已经位于磁性标签5 上且分析物的添加会释放部分的情形，该部分允许磁性标签5在溶液 中被检测或者通过结合到检测表面4而被检测；例如对于抑制、竟争、 置换或酶法测定的情形，从第一容器1到第二容器2以及通过通道55 随后从第二容器2流出的样品流量是有利的，如图4所示。这样释放 的部分被冲走且其进入容器1并结合到传感器芯片4表面的机会显著 减小。为了避免磁性标签5也被冲走，可以使用磁力将磁性标签5保 持在第二容器2中。在期望的反应时间之后，磁性标签5可以随后运 输到第一容器l。换言之，流体流量控制装置9可以被用于控制流体流 量，从而控制磁性标签5和试剂之间的相互作用和/或分离。
在第四具体实施例中，提供如上所述的例如但不限于任意上述具 体实施例的检测系统100，其中第一容器1和/或第二容器2中的测定 反应速率通过局部混合而被调适，例如增大。检测系统100因此可包 括位于第一容器和/或第二容器中的混合装置。这种混合装置可以是任 何合适的混合装置，例如优选包括磁性搅拌装置和磁性致动器的磁性 混合装置，机械搅拌装置，或者例如可以是热搅拌装置。
在第五具体实施例中，提供如上所述的例如但不限于任一前述实 施例的包括相同特征和优点的检测系统100，其中该检测系统用于检测 多种分析物。该装置具有诸多可行配置，其中一些示例性地示于图6和图7。 一种配置包括第一容器l，其具有能够在多个不同位置结合磁 性标签5的检测表面4，每个目标至少一个区域；以及第二容器2，通 过互连通道3连接到第一容器1。对于反应发生于容器l中的情形，选 择目标只能结合到检测表面4上特定位置的试剂。第二容器包括至少 一个磁性颗粒或可磁化颗粒5，其可结合到反应的检测表面。对于反应 发生于容器2中的情形，第二容器2包括每个目标特定的试剂且包括 至少一个磁性颗粒或可磁化颗粒5，这些颗粒可以对于每个目标是特定 的，例如，磁性颗粒包括该目标所特定的捕获探针。试剂优选地选择 为使得当磁性颗粒或可磁化颗粒5与目标反应时，磁性颗粒或可磁化 颗粒5优选地具有仅结合到检测表面4指定部分的能力。在与目标的 反应已经发生之后，磁性标签5使用磁场发生器6即利用磁力运输到 第一容器l，并允许结合到检测表面4上的相应区域。另一结构由第一 容器1和一组第二容器21、 22、 23组成，其中第一容器l包括具有多 个结合区域的检测表面4，且该组第二容器21、 22、 23通过通道31、 32、 33连接到第一容器1，如图6所示。这些通道可以合并以形成通 入第一容器的一个通道。每个第二容器21、 22、 23包括每种目标所特 定的试剂以及目标特定或者非目标特定的磁性标签5。另外或备选地， 该检测系统可具有若干第一容器11、 12、 13，每个第一容器包括每个 待测量目标所特定的检测表面41、 42、 43，如图7所示。这可以与单 一第二容器2或者多个第二容器21、 22、 23组合.对于使用多个第一 容器ll、 12、 13的情形，期望将它们连接到用于样品的单一输入，使 得样品无需单独配给到容器11、 12、 13内。
在第六具体实施例中，本发明的检测系统100可以是任一上述的 检测系统，所述检测系统被设计成检测多种分析物，并被设计成使用 具有变化磁属性的磁性标签5以用于检测预定目标。对于每个目标， 具有可选的至少一种独特磁特性的磁性标签51、 52、 53被选定。例如，
到容器1。磁场发生器6随后可调适以用于选择性地运输具有不同磁属 性的不同磁性标签。例如，磁场发生器6可具有可选择磁场频率。备 选或另外地，可以提供不同磁场发生器6，每个磁场发生器可用于产生 磁力以用于运输具有预定磁特性的磁性标签。
在第七具体实施例中，本发明的检测系统100可包括位于容纳测
21定试剂的容器内的流体检测器302，例如图8所示，检测系统100可以 测量包括该目标的流体的到达时间。按照这种方式，可以确定在磁性 标签检测之前目标与测定试剂的精确培育时间。对于测定反应发生在 检测表面4的表面上的情形，该流体检测器应在第一容器1中，而在 反应于磁性标签5上发生的测定中，该流体检测器应置于第二容器2 中。培育时间为流体到达和从第二容器2运输磁性标签5之间的时间。 如果流体的到达和除去测定试剂的磁性标签的运输之间存在步骤，则 培育时间为流体到达和试剂除去之间的时间。流体检测器可以采用电 学(例如阻抗)或者光学或者声学/声波技术来确定流体的到达。磁性 检测(例如体敏感GMR、霍尔传感器、磁性线圏等)可以在第二容器 2中使用，以确定来自表面的磁性标签5由于流体到达引起的溶解和置 换。
在第八具体实施例中，本发明的检测系统100还可以通过添加次 磁性标签与信号放大结合使用。通过添加连接到第一容器1和第二容 器3之间的互连通道3的包括次磁性标签的另一容器，主标记步骤可 以在时间上与次标记步骤分离。在测定反应已经发生且主标签通过磁 力被带到检测表面4供检测之后，次磁性标签通过另一磁场发生器即 使用磁力从它们的另外容器运输到第一容器。次磁性标签具有结合到 主磁性标签的能力并可以被检测。期望使用磁力除去未结合到检测表 面4的主磁性标签，以及例如在次磁性标签运输到第一容器1之前， 将它们往回运输到第二容器2。按照这种方式，次磁性标签仅结合到附 着到检测表面4的主磁性标签。示例性检测系统示于图9，其示出另外 的容器402、次磁性标签404以及用于主动运输次磁性标签404的另外 的磁场发生器406。
根据第二方面，本发明提供了 一种用于检测样品中的至少 一种目 标分子的检测方法。该检测方法优选地还允许对样品中的目标分子进 行量化。这种检测目标的方法通常包括允许样品和至少一个磁性标签 之间的相互作用以由此获得至少 一个磁性标记的目标分子，以及运输 磁性标签到检测表面。至少一个磁性标签的运输由此可以在该至少一 个磁性标签与该样品的相互作用之前或之后发生。该方法还包括检测 磁性标签辅助检测信号。根据该方面的用于检测样品中的至少 一种目 标分子的示例性方法通过示例方式示于图10a和图10b。该方法200的
22标准和可选特征将使用图10a和图10b中示出的流程图来描述，其指 示了示例性检测方法的标准和可选步骤。
检测方法200的一个步骤包括允许样品和至少一个磁性标签的相 互作用202、 212，得到至少一个磁性标记的目标分子。这可以包括例 如通过重力或毛细管力将样品流体(例如样品流体滴)引入该检测系 统的容器之一内。备选地，该样品流体还可以主动或被动地朝向装置 的容器泵浦。允许样品和至少一个磁性标签之间的相互作用因此包括 控制样品提供装置。允许样品和磁性标签之间的相互作用还可包括例 如通过磁性致动器促进该相互作用。允许相互作用因此形成磁性标记
的目标分子。
在另一步骤中，该方法200包括运输204、 214磁性标签到检测表 面。运输204、 214磁性标签可包括将磁性标签从一个容器运输到包括 该检测表面的另一容器。取决于允许样品和磁性标签之间的相互作用 是否已经发生，所运输的磁性标签在该运输时刻可能已经连接到或者 未连接到该目标分子。
允许样品和至少一次磁性标签的相互作用202、 212以及运输204、 214磁性标签可以根据不同顺序执行，即，允许样品和至少一次磁性标 签之间的相互作用202可以在运输204之前进行，且运输214可以在允 许样品和至少一次磁性标签之间的相互作用212之前进行。后一种情 形将通过两个具体实施例来说明。在步骤示于图10a的一个实施例中， 该方法200包括允许在一个容器中样品、试剂和至少一个磁性标签之 间的相互作用202，随后通过互连通道将包括该磁性标签的磁性标记的 目标分子运输204到检测表面所在的另 一容器.后一种情形是有利的， 因为未反应试剂不干扰标签辅助检测步骤。在第二实施例中，方法200 包括允许试剂和样品在一个容器中相互作用201;例如在样品和试剂的 预定反应时间之后，将该至少一个磁性标签从第一容器运输214到试 剂和样品之间发生相互作用的容器；以及允许样品和至少 一个磁性标 签之间的相互作用212。
在检测方法200中优选地进行的另一可选步骤是将目标分子捕获 203在检测表面4上。这例如可以通过将目标分子或者结合在其上的试 剂成份结合到检测表面或者结合到其上的生物或生物化学活性部分进 行。这可以在至少一个磁性标签与至少一种目标分子相互作用202之后，即运输204磁性标签之后进行，或者在至少一个磁性标签与至少 一种目标分子相互作用之前，即运输214磁性标签之前进行。
在另 一步骤中，在允许磁性标签和至少一种目标分子之间相互作 用202、 212以及运输磁性标签204、 214之后，可以进行磁性标签辅助 检测信号的检测207。其可以依据所选用的磁性标签而使用任何合适检 测方法来进行。可想到的合适检测方法包括诸如但不限于焚光检测的 光学检测机制、SERRS以及吸收和/或散射信号的检测、电学信号检测 (例如阻抗)、质量检测、声学/声波检测、以及例如使用霍尔传感器、 GMR、 TMR或AMR的磁性检测方法。检测可以通过对磁性标签的直 接属性进行测量来达成，或者可以通过对源于标签变化的属性进行测 量来达成，该标签变化例如是通过附着第二标签，例如，诸如过氧化 物酶、磷酸酶或者氧化酶的酶标签，电化学标签，或者诸如核壳磁性 标签的荧光标签，其中核包括磁性物质且壳具有荧光染料或者相反。 在具体实施例中，该方法还可包括激励206磁性标签，允许产生被检 测的磁性标签辅助信号。取决于所使用的磁性标签的类型，这种激励 例如可以是照射样品以引起发光或者提供电磁场到样品以引起磁性标 签的定向等。
用于检测和/或定量的检测方法200还可包括处理208磁性标签辅 助检测信号的步骤。该处理可包括从磁性标签辅助检测信号获得定性 或者更优选地定量的结果。该处理可以基于使用预定算法，使用神经 网络，或者以任何其它合适方式进行。该处理可以通过自动和/或自动 化的方式完成。
在一个实施例中，在检测步骤之前，可以进行可选的分离步骤205， 用于将未结合或弱结合磁性标签与结合磁性标签分离。对于获得更精 确测量结果而言，这是有利的，因为避免了检测结果受到未结合或弱 结合磁性标签的影响。从通过捕获探针或标签结合到检测表面的结合 磁性标签中分离和除去未结合或弱结合磁性标签，可以确保除去未结 合或弱结合磁性标签。这可以通过应用诸如流场、声场、重力、电磁 场的物理或者化学力以移动和/或除去未结合磁性标签来进行。示例性 分离技术包括漂洗、沉淀、析出、离心、超声处理、应用磁性场和/或 电学场以及场梯度。
检测方法200还可包括校准步骤。因此，传感器信号可以在润湿之前和之后被测量，从而校准传感器芯片对磁性标签的灵敏度。这种 校准步骤可以使用预定算法来进行或处理，且该校准步骤的结果可以 在信号处理步骤中(例如在量化检测结果期间)被考虑在内。该校准
可以是针对特定磁性标签灵敏度的校准。根据本发明的检测方法200 可以与磁性选取和捕捉测定组合，其中溶液预先培育有磁性颗粒或可 磁化颗粒。
在第三方面，本发明涉及一种用于根据本发明第一方面的检测系 统的传感器部件。该传感器部件通常包括第一容器，包括检测表面 且至少在使用之前即样品和标签相互作用之前不具有标签；第二容器， 至少在使用之前包括至少一个磁性标签，其中该磁性标签用于与待检 测的至少一种目标分子相互作用。传感器部件还用于启动利用磁场将 至少一个磁性标签从至少第二容器到至少第一容器的运输。此处包括 的第一容器、第二容器、互连通道、供应和/或除去通道和/或供应和/ 或除去容器及部件的其它特征与本发明第一方面所述的特征相同并具 有相同的特征和优点。用于在检测表面进行标签辅助检测的检测器以 及该磁场发生器可以完全或者部分地位于传感器部件外部，或者是传 感器部件的一部分。用于标签辅助检测的检测器以及磁场发生器相对 于传感器部件可以是静止的，或者可以是扫描的。传感器部件可以是 一次性的。传感器部件可以称为传感器芯片，传感器部件可以是如上 所述的检测系统的一部分。传感器部件300在緩冲溶液中可包括一数 量(例如预定数量)的至少一种目标分子。后者可以用作正控制和/或 用作标准。緩冲溶液中选定的至少一种目标分子通常取决于使用传感 器芯片4将进行的测定的类型。可选地，该装置可以作为部件工具包 被提供，部件工具包还包括其它成份，诸如用于进行负控制测量的预 定数量参照流体，由此该传感器芯片具体需要提供指示待测试的目标 分子不存在的负检测信号。
使用实施本发明的可运输磁性标签来达成该检测系统的目的的其 它布置对于本领域技术人员而言是明显的。应当理解，在此已经针对 根据本发明的装置讨论了优选实施例、特定构造和配置以及材料，不 过在不背离本发明的范围和精神的情况下可以进行形式和细节上的各 种变化或调整。
权利要求
1. 一种准备用于检测至少一种目标分子的检测系统(100)，所述检测系统(100)包括包括检测表面(4)的至少第一容器(1)，所述至少第一容器(1)在使用之前基本上没有磁性和/或电子标签；至少第二容器(2)，在使用之前包括至少一个磁性和/或电子标签(5)以启动磁性和/或电子标签辅助检测，所述至少一个磁性和/或电子标签(5)用于与所述至少一种目标分子相互作用；磁场和/或电场发生器(6)，用于启动所述至少一个磁性和/或电子标签(5)从至少第二容器(2)运输到至少第一容器(1)，由此启动磁性和/或电子标签辅助检测信号的检测。
2. 如权利要求1所述的检测系统(100)，其中所述磁性和/或电子 标签(5)为磁性标签。
3. 如权利要求1至2任意一项所述的检测系统(100)，其中所述 检测系统(100)用于启动从所述至少第一容器(1)到所述至少第二 容器(2)的流体流动。
4. 如权利要求3所述的检测系统(100),其中所述检测系统(100 ) 包括用于连接所述至少第一容器(1)和所述至少第二容器(2)的至 少第一通道(3)，所述第一通道(3)用于通过毛细管作用启动从所述 至少第一容器(1)到所述至少第二容器(2)的所述流体流动。
5. 如权利要求1至4任意一项所述的检测系统(100)，其中所述 至少第一容器(1)和/或所述至少第二容器(2)与流体流速调整部分(71， 72)接触。
6. 如权利要求1至5任意一项所述的检测系统(100)，其中所述 至少第 一容器包括用于启动磁性和/或电子标签辅助检测信号的检测的 检测表面，所述检测表面具有用于检测不同目标的不同位置。
7. 如权利要求1至6任意一项所述的检测系统(100)，其中所述 检测系统(100)包括位于所述至少第一容器(1)和/或所述至少第二 容器(2)中的流体检测器(9)。
8. 如权利要求1至7任意一项所述的检测系统(100)，所述检测 系统(100 )包括另 一容器(402 ),用于包括次磁性和/或电子标签(404 );以及另一磁场和/或电场发生器(406),用于启动附加的磁性和/或电子 标签从附加的容器到所述至少第一容器(1)的运输.
9. 如权利要求1至8任意一项所述的检测系统(100)，所述至少 第一容器(1)用于允许样品和测定试剂之间的相互作用。
10. 如权利要求1至9任意一项所述的检测系统(100)，所述至 少第二容器(2 )用于允许样品、测定试剂和所述磁性和/或电子标签(5 ) 之间的相互作用。
11. 一种用于检测至少一种目标分子的方法(200)，所述方法(200) 包括以下步骤允许样品和至少一个磁性和/或电子标签之间的相互作用(202)， 由此获得至少一个磁性和/或电子标签标记的目标分子；磁性和/或电子运输(204)所述至少一个磁性和/或电子标签到检 测表面；以及在所述允许相互作用(202)和运输(204)所述至少一个磁 性和/或电子标签之后，检测(207)至少一个磁性和/或电子标签辅助检测信号。
12. 如权利要求11所述的方法(200),其中运输(204)所述至少 一个磁性和/或电子标签包括运输通过所述允许相互作用(202 )得到的 所述至少一个磁性和/或电子标签标记的目标分子。
13. 如权利要求11至12任意一项所述的方法(200)，其中允许相 互作用(202)包括，在运输所述磁性和/或电子标签到检测表面之后， 允许(202)所述样品和至少一个磁性和/或电子标签之间的相互作用。
14. 一种传感器部件(300)，准备与用于检测至少一种目标分子 的检测系统(100)结合使用，所述传感器部件(300)包括包括检测表面(4)的至少第一容器(1)，所述至少第一容器(1) 在使用之前基本上没有磁性和/或电子标签；至少第二容器(2)，在使用之前包括至少一个磁性和/或电子标签 (5)以启动磁性和/或电子标签辅助检测，所述至少一个磁性和/或电 子标签(5)用于与所述至少一种目标分子相互作用，所述传感器部件(300)用于利用磁场和/或电场启动所述至少一个 磁性和/或电子标签(5)从所述至少第二容器(2)运输到所述至少第 一容器(1)。
全文摘要
描述了一种用于检测流体样品中的分析物的检测系统(100)。所述检测系统(100)包括在样品流体和试剂相互作用之后将磁性和/或电子标签(5)向检测容器(1)运输的运输装置(6)。所述检测容器(1)最初基本上没有磁性和/或电子标签(5)。通过在反应之后运输所述磁性和/或电子标签(5)，未反应试剂与磁性和/或电子标签辅助检测之间的干扰可以减小。
文档编号G01N33/543GK101523215SQ200780038198
公开日2009年9月2日 申请日期2007年10月5日 优先权日2006年10月12日
发明者M·W·J·普林斯, W·U·迪特默 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司