CN101405602A - 化学感测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学感测，尤其是检测全血样品中的被分析物的方法。总而言之，本方法包括以下步骤：将所述样品暴露于具有系留试剂的换能器；引入示踪试剂；用一系列波长为600nm或以上的电磁辐射脉冲来照射所述样品；转换并检测电信号以及每个脉冲之间的时延。所述示踪试剂上的示踪剂吸收所述电磁辐射的水平至少等于所述全血样品在所用电磁辐射波长上的吸收。

Description

化学感测设备

技术领域

本发明涉及化学感测设备，尤其是采用换能器的化学感测设备。

背景技术

监测溶液中的被分析物，比如生物鉴定中的生物学上的重要化合物，具有广泛的适用性。所以，多种多样的分析和诊断设备可用。许多设备采用试剂，在被检测的物种存在时，所述试剂经历肉眼可检测的颜色改变。所述试剂往往承载在测试条上，并且可以提供光学措施来协助测量颜色改变。

WO 90/13017公开了条形的热电或其他热电换能器元件。提供了薄膜电极，并且在换能器表面上淀积一种或多种试剂。当试剂与被检测的物种接触时，所述试剂经历选择性的色度改变。典型情况下，然后将该器件插入检测器，在检测器中，通常由LED光源从下方照明换能器，以及试剂对光的吸收被检测为换能器表面处的显微加热。对从换能器输出的电信号进行处理以导出被检测物种的浓度。

WO 90/13017的系统提供了对物种的分析，物种与试剂反应或者与试剂结合时产生试剂的颜色改变。例如，试剂包括pH和重金属指示剂染料、扑热息痛化验中用于检测氨基酸的试剂(如铜氨溶液中的邻甲酚)、以及酶联免疫吸附试验(ELISA)中用于检测氧化还原酶的四唑染料。不过，虽然这种系统在一定的应用中有效，但是这种系统被认为仅适用于被分析物种在试剂中产生颜色改变的分析，因为位于换能器表面上的是试剂。所以，这种系统无法应用于不导致试剂中的颜色改变的物种的分析，也无法应用于颜色改变不在换能器表面时的分析。在生物鉴定领域，这就限制了该系统的适用性。

WO 2004/090512公开的设备基于WO 90/13017公开的技术，但是依靠以下发现：即使以电磁辐射照射的物质不接触换能器时，换能器也可以检测到该物质中非辐射衰减产生的能量，以及以电磁辐射照射与换能器产生的电信号之间的时延是该物质与薄膜表面的距离的函数。这种发现提供了能够“深度剖析”的设备，允许该设备区分结合在换能器表面的被分析物和散装液体中的被分析物。所以这项申请公开的设备能够用于化验中，典型情况下是生物鉴定中，而不必在进行结合活动和检测该活动的结果之间进行单独的洗涤步骤。

WO 2004/090512公开的设备已经找到了广泛的适用性，但是在该设备用于检测全血(包含细胞的未凝结血)中的被分析物的存在时适用性受到限制。这是因为样品中红细胞的随机分布意味着这些细胞的一部分将足够接近压电薄膜以产生背景信号。红细胞的非常高的吸收性质表明，这个信号能够干扰所进行的结合化验，并限制其适用性和灵敏度。

所以，本领域中一直要求系统在存在全血样品时能够使用。因为许多化验是对血液中存在的被分析物进行的，所以这一点尤为重要。

发明内容

所以，本发明提供了一种检测全血样品中的被分析物的方法，包括以下步骤：将所述样品暴露于具有热电或压电元件以及若干电极的换能器，所述换能器能够将能量变化转换为电信号，所述换能器上或接近所述换能器具有至少一种系留试剂，所述至少一种系留试剂具有能够结合所述被分析物的结合部位；将示踪试剂引入所述样品，其中，所述示踪试剂包含对于所述被分析物或所述系留试剂的结合部位，以及能够吸收辐射源产生的电磁辐射以通过非辐射衰减产生能量的示踪剂；用一系列波长为600nm或以上的电磁辐射脉冲来照射所述样品，将产生的能量转换为电信号；检测所述电信号以及来自所述辐射源的每个电磁辐射脉冲与所述电信号的产生之间的时延，其中，每个所述电磁辐射脉冲与所述电信号的产生之间的时延对应于所述示踪试剂在距离所述换能器的表面不同距离的一个或多个位置中的任何一个的位置，其中，选择所述示踪试剂上的所述示踪剂，使得所述示踪剂吸收所述电磁辐射的水平至少等于所述全血样品在所用电磁辐射波长上的吸收。

本发明还提供了一种成套用具，包括：(i)用于检测包含悬浮微粒的液体样品中的被分析物的设备，包括：辐射源，适于产生一系列波长为600nm或以上的电磁辐射脉冲；换能器，具有热电或压电元件以及若干电极，所述换能器能够将能量变化转换为电信号，所述换能器上或接近所述换能器具有至少一种系留试剂，所述系留试剂具有能够结合所述被分析物的结合部位；以及保持所述样品与换能器流体接触的限制结构；检测器，所述检测器能够检测由所述换能器产生的所述电信号，并适于确定来自所述辐射源的每个电磁辐射脉冲与所述电信号的产生之间的时延；以及(ii)示踪试剂，所述示踪试剂具有结合所述被分析物或所述系留试剂的结合部位以及示踪剂，所述示踪剂能够吸收辐射源产生的电磁辐射以通过非辐射衰减产生能量，其中，选择所述示踪试剂上的所述示踪剂，使得所述示踪剂吸收所述电磁辐射的水平至少等于所述全血样品在所用电磁辐射波长上的吸收。

这种方法/成套用具通过将深度剖析技术与被检测示踪剂的细心选择相结合，允许用户检测全血样品中被分析物的存在。

附图说明

现在将参考附图介绍本发明，其中，

图1显示了本发明的化学感测设备的图形表达；

图2显示了使用本发明设备的夹心免疫测定；

图3显示了根据本发明的横流化验设备；

图4显示了血红蛋白和氧化血红蛋白的吸光分布；

图5显示了具有不同微粒尺寸的金微粒的吸光分布；

图6显示了实例1中的结合化验的时间进程；以及

图7显示了实例2中的结合化验的时间进程。

具体实施方式

图1显示了本发明所用类型的化学感测设备1。设备1依靠用电磁辐射照射物质2时物质2中的发热。设备1包括热电或压电换能器3，它具有电极涂层4、5。优选情况下，换能器3是极化聚偏氟乙烯膜。优选情况下，电极涂层4、5是由厚度大约35nm的铟锡氧化物形成的，尽管从1nm的下限至100nm的上限中的任何厚度都是可接受的，但是低于下限时电导率太低，而高于上限时光透射率太低(应当不低于95％T)。使用任何适宜的技术使物质2保持接近换能器3，此处显示为附着到上电极涂层4。所述物质可以是任何适宜的形式，并且可以淀积多种物质。优选情况下，物质2被吸附在上电极上，例如经由分子间力(比如离子键、氢键结合或范德瓦尔斯力)的共价耦合或结合。这种设备的关键特征在于，在受到电磁辐射源6(比如光，优选情况下是可见光)的照射时物质2发热。光源可以是例如LED。光源6用适当波长(如补色)的光照亮物质2。尽管不奢望成为理论上的结合，但是据信物质2吸收光以产生激发态，然后经历非辐射衰减从而产生能量，由图1中的曲线所示。这种能量的主要形式为热(即环境中的热运动)，尽管也可能产生其他形式的能量，如冲击波。无论如何，此能量由换能器检测并转换为电信号。以被测定的具体物质对本发明的设备进行标定，因此并不需要确定由非辐射衰减所产生能量的确切形式。除非另外指明，否则本文所用的术语“热”意味着由非辐射衰减所产生的能量。光源6位于照亮物质2的位置。优选情况下，光源6位于换能器3和电极4、5以下，并通过换能器3和电极4、5照亮物质2。光源可以是换能器内的内光源，其中光源是导波系统。波导可以是换能器本身，也可以是附属于换能器的附加层。

物质2所产生的能量由换能器3检测并转换为电信号。电信号由检测器7检测。光源6和检测器7都在控制器8的控制下。光源6产生一系列光脉冲(除非说明特定波长，否则本文所用的术语“光”意味着电磁辐射的任何形式)，术语为“调制光”。在原理上，单个闪光，即电磁辐射的一个脉冲便足以从换能器3产生信号。不过，为了获得可再现的信号，使用多次闪光，实际上需要调制光。施加电磁辐射脉冲的频率可以变化。在下限处，脉冲之间的时延必须足以确定每个脉冲和电信号的产生之间的时延。在上限处，每个脉冲之间的时延必须不太大，不会使记录所述数据所花时间变得不合情理地延长。优选情况下，脉冲频率从2至50Hz，更优选情况下，5至15Hz，最优选情况下，10Hz。这分别对应于20-500ms、66-200ms和100ms的脉冲间时延。不过，时延可以短至1ms。此外，所谓的“脉冲间隔”比，即通信号与断信号的比值，优选情况下是1，尽管可以使用其他比值而无有害后果。以不同调制频率或不同脉冲间隔比产生调制光的电磁辐射源业内公知。检测器7确定光源6的每个光脉冲与检测器7检测的来自换能器3的对应电信号之间的时延(或者说“相关延迟”)。申请人已经发现，这种时延是距离d的函数。

确定每个光脉冲与对应电信号之间的时延的任何方法只要提供可再现结果都可以使用。优选情况下，从每个光脉冲的起点至检测器7检测到与热吸收对应的电信号的最大值的点测量时延。

因此，物质2可以与换能器表面分离而仍然能够检测到信号。另外，不但所述信号经过能够向换能器3传送能量的中间介质可检测，而且可以区分不同距离d(这已被称为术语“深度剖析”)，所收到信号的强度与距离换能器3表面的具体距离d处物质2的浓度成比例。

在典型的免疫测定中，所关注抗原特定的抗体附着在聚合物载体上，比如硝化纤维、聚氯乙烯或聚苯乙烯的薄片上。在薄片上放一滴样品，在形成抗体-抗原复合体后薄片被洗涤。然后加入抗原上的不同部位特定的抗体，再次洗涤薄片。这第二种抗体携带示踪剂，所以能够以高灵敏度检测它。结合到薄片上的第二种抗体的量与样品中抗原的数量成比例。这种化验以及这种类型化验的其他变化众所周知，参见例如“The Immunoassay Handbook，2^ndEd.”David Wild，Ed.，Nature Publishing Group，2001。本发明的设备可以用于这些化验的任何一种。

图2显示了使用压电或热电换能器的典型捕获抗体化验。设备包括换能器3和井9，盛着液体10，液体10中包含在其中溶解或悬浮的被分析物11。井9用作限制结构，保持与换能器3流体接触的样品。换能器3上附着许多系留试剂，即抗体12。抗体12显示为附着在图2的薄膜上，对表面的这种附着可以经由共价健或通过非共价吸附，比如通过氢键结合。尽管抗体显示为附着在换能器上，但是保持抗体12在换能器3上或接近换能器3的一切技术都适用。例如，附加层可以分离抗体12和换能器3，比如硅酮聚合物层，或者抗体也可以附着到惰性微粒上，然后惰性微粒再附着到换能器3上。作为替代，抗体12也可以俘获在凝胶层内，凝胶层再涂覆到换能器3的表面上。

在使用时，井被填充包含抗原11的液体10(或任何流体)。抗原11然后结合抗体12。附加的示踪抗体13被添加到此液体中，并在已结合的抗体12、抗原11和示踪抗体13之间形成所谓的“夹心”复合体。过量示踪抗体13被加入，使得所有已结合抗原11都形成夹心复合体。所以样品包含已结合的示踪抗原13a和游离在溶液中的未结合示踪抗原13b。

在形成夹心复合体期间或之后，使用一系列电磁辐射脉冲，比如光来照射样品。由检测器检测每个脉冲与换能器3产生电信号之间的时延。选择适当的时延来仅仅测定已结合的示踪抗原13a产生的热。由于时延是示踪剂与换能器3的距离的函数，所以已结合的示踪抗体13a可以与未结合的示踪抗原13b区分开。这提供了超越常规夹心免疫测定的显著优点，不再需要洗涤步骤。在常规夹心免疫测定中，未结合的示踪抗体必须与已结合的示踪抗体分离，才能进行一切测定，因为未结合的示踪抗原干扰已结合的示踪抗原所产生的信号。不过，因为本发明提供的“深度剖析”，可以区分已结合的与未结合的示踪抗原。

系留试剂附着在换能器3上，并因此与不系留在换能器上并通过液体自由扩散的示踪试剂截然不同。

作为公知免疫测定的进一步实例，本发明可以应用于竞争性化验，其中，由检测器检测的电信号与样品中存在的未示踪抗原成反比。在这种情况下，所关注的是样品中的未示踪抗原的数量。

在竞争性免疫测定中，抗体附着在图2所示的换能器上。然后加入包含抗原的样品。不过，在溶液中不是加入示踪抗体，而是加入已知量的示踪抗原。然后，示踪和未示踪抗原竞争与附着到换能器3的抗体结合。那么，已结合的示踪抗原的浓度与已结合的未示踪抗原的浓度成反比，因此，由于示踪抗原的量已知，便可以算出初始溶液未示踪抗原的量。参考抗体指定的相同示踪剂也可以用于抗原。所以在这个实施例中，示踪抗原为示踪的被分析物。许多形式的竞争性免疫测定业内公知，包括溶液中抗体被示踪而抗原结合到传感器表面的那些(参见例如以上给出的Wild著的The Immunoassay Handbook)。

在另一个实施例中，压电或热电换能器应用于横流分析。这对于验孕中检测人绒毛膜促性腺激素(HCG)具有特定应用。

图3显示了根据本发明的简化横流设备14。此设备具有滤纸或其他吸收器15，包含样品容纳器16和纱布条17还有第一区18和第二区19，第一区18和第二区19分别包含未结合及已结合的抗体(即未结合及已结合到滤纸或其他吸收器15)，能够结合HCG。第一区18和第二区19由多孔材料制成，在液体样品流过此区域时吸持样品。此设备还包含接近第二区19的压电膜20。尿液或血清样品加入样品容纳器16，然后沿着吸收器15流向纱布条17。第一区18包含对HCG的示踪抗体，并且当样品流过第一区18时，如果样品中存在HCG，则对HCG的示踪抗体被样品拾取。当样品从第一区18流向第二区19时，抗原与抗体形成复合体。在第二区19，第二抗体被附着在吸收器15上或者压电膜20上，它能够结合所述抗原-抗体复合体。在常规横流分析，比如验孕中，阳性结果在第二区19产生颜色改变。不过，所述常规横流分析仅限于无杂质的样品，并且本质上仅仅适于阳性或阴性，即是/否结果。然而，本发明的设备使用压电膜20。由于仅仅测定离膜预定距离的样品，大量样品中的污染物将不影响读数。另外，压电膜的灵敏度提供了量化结果。量化结果为横流分析提供了更广泛的适用性，并且不同抗原数量之间的区别也减少了错误结果的数目。

在上述类型的化验中，会期望由于仅仅确定离换能器已知距离的信号，所以样品中溶解或悬浮的一切其他组分都不应当干扰检测。不过已经发现，全血可能干扰读数，正如以上介绍的，并降低灵敏度。典型情况下，在本领域解决这个问题是通过进行样品的初始分离，从全血样品中去除红血细胞和其他污染物。然而本发明通过使用对样品在不同波长处吸收的示踪剂，在使用全血样品时不再需要分离步骤。

由于金微粒的摩尔吸光系数高，这种类型的化验典型情况下使用这些微粒，通常是40nm的微粒。在本领域使用40nm的金微粒，因为这种尺寸的微粒在毛细管作用下容易通过构成横流设备固相的过滤膜，并且因为更大的微粒再次悬浮较慢。不过，40nm的金微粒的吸收最大值也在525nm左右，因此全血样品中存在的红血细胞干扰化验。由于这种原因，对全血进行的常规化验加入了分离步骤，以便从全样品中分离红血细胞。不过，本申请人已经发现，通过使用加入了本文介绍的深度剖析技术的设备，可以使用具有不同吸收分布的更大的金微粒。

图4显示了血红蛋白(Hb)和氧化血红蛋白(HbO₂)的吸光谱。在525nm的摩尔消光系数在30000左右。在654nm对于HbO₂摩尔消光系数大约345，对于Hb为3500。血液中血红蛋白的浓度为0.0023mol dm^-3左右，在525nm给出大约70的吸光值(光密度)，在654nm对于静脉血(即非氧合血)是8，对于动脉血(即氧合血)是0.8。在525nm处70的这种强烈光密度会期望在压电膜上产生明显信号，因为样品中红细胞的一部分很靠近此膜。

图5显示了不同尺寸金微粒的吸光最大值(注意，比例是任意的，更大的微粒将具有高得多的摩尔消光系数)。很清楚，在血红蛋白的吸光最大值与上至60nm微粒尺寸的较小金微粒的吸光最大值之间有很大程度的重叠。

因此，通过使用比本领域目前所用的更大的金微粒，可以在全血存在时进行化验。使用更大的金微粒还具有摩尔消光系数更大的优点。摩尔消光系数粗略地随着微粒直径的立方而增加。这意味着，80nm将在吸光率上展现出大约八倍于40nm微粒的增加，提供了化验灵敏度的提高。

优选情况下，本发明使用微粒尺寸为50-250nm的金微粒示踪剂，更优选情况下，最小尺寸为80nm或更大，最优选情况下，100nm或更大，最大尺寸为200nm或更小，最优选情况下，150nm或更小。微粒尺寸是指微粒在其最宽点处的直径。金微粒市面有售，也可以使用公知方法制备(参见例如G.Frens，Nature，241，20-22(1973))。

优选情况下，示踪剂选自染料分子、金微粒、彩色聚合物微粒(如彩色乳胶微粒)、荧光分子、酶、磁性微粒和碳微粒。不过，能够与电磁辐射相互作用而生热的任何示踪剂都是可接受的，只要它在适当的频率处吸收。在磁性微粒的情况下，电磁辐射是射频辐射。上文阐述的所有其他示踪剂都采用光。在金微粒的情况下，为了进一步增大信号，可以使用银离子的溶液和还原剂来增强示踪剂。金催化/激活银离子向银金属的还原，并且是银金属吸光。

示踪剂也可以是包含非导电芯材料和至少一个金属壳层的纳米微粒。金属壳层的金属可以选自钱币金属、贵金属、过渡金属及合成金属，但是优选情况下是金。优选情况下，芯材料是介电材料或半导体。适宜的介电材料包括但不限于二氧化硅、二氧化钛、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、硫化金和大分子，比如树形化合物(dendrimers)。因为单分散硅胶容易形成球形微粒，所以尤为适宜。镀金氧化硅是尤为适宜的示踪剂。对于任何给定的微粒，最大吸光度取决于非导电层与导电壳层的厚度比，这些参数可以变化以给出所需的吸光度分布。这样的示踪剂在US 6,344,272中介绍。

本发明所用的电磁辐射具有600nm或以上的波长，优选情况下是610nm或以上。上限不太重要，但是优选情况下小于1000nm，更优选情况下小于800nm。最优选情况下，波长是654nm。优选情况下，光源是LED。

示踪剂吸收电磁辐射的水平至少等于全血样品在所用电磁辐射的波长处的吸收。此吸收为使用化验中任何结合事件之前所用的浓度测出的。优选情况下，示踪剂的吸收至少是背景的吸收的两倍，最优选情况下至少是该吸收的十倍。

示踪抗体或者实际上任何一种或多种附加试剂可以存储在并入此设备的腔室中，或者也可以从成套用具形式的设备外分开供应。

优选情况下，测定血样中被分析物水平的装置包括手持便携式读取器和包含压电或热电膜的一次性装置。获取血液的小样品(大约10微升)并转移到一次性装置内的腔室中。此腔室的一面由压电或热电膜构成，所述压电或热电膜涂覆有能够结合所关注被分析物的抗体。然后，可以加入附加溶液，所述附加溶液包含例如示踪抗体或已知浓度的示踪抗原，如上所述。允许反应发生，然后将一次性装置插入读取器，所述读取器激活测定过程。然后，化验的结果呈现在读取器的显示器上。然后，去除并丢弃包含压电膜的一次性装置。

本文介绍的设备不限于检测溶液中的仅仅一种被分析物。由于此设备提供了“深度剖析”，可通过采用有选择地结合被检测的每种被分析物的试剂来检测不同的被分析物，其中这些试剂距离换能器3的表面的距离不同。例如，可使用两种试剂来检测两种被分析物，第一试剂位于离薄膜的第一距离处，而第二试剂位于离薄膜的第二距离处。对于结合到第一和第二试剂的两种被分析物，电磁辐射的每个脉冲与电信号的产生之间的时延将会不同。

多重检验既提供了不同的深度，又可以在换能器的不同部分，即换能器表面上的特定区域或“地点”使用不同类型的试剂(如不同的抗体)进行。作为替代或者作为补充，多重检验可以使用对电磁辐射的不同波长响应的试剂/被分析物来进行。

发热的物质可以在薄膜表面上，不过，此物质可以离薄膜表面至少5nm，而且可以离薄膜表面不大于500μm。然而，通过选择适当时延，也可以测定本体溶液中的物质。

作为抗体-抗原反应的替代，试剂和被分析物可以是第一和第二核酸，其中，所述第一和第二核酸是互补的，或者可以是包含抗生物素蛋白或其衍生物的试剂以及包含生物素或其衍生物的被分析物，反之亦然。

实例

涂覆在铟锡氧化物中的极化聚偏二氟乙烯双压电晶片用作以下实例中的感测设备。

此感测设备在硝化纤维溶液中浸涂，以便在铟锡氧化物之上产生1微米左右厚度的硝化纤维层。然后，这种薄膜通过增加500μm的压敏粘合层和聚碳酸脂盖材而构成100μL的反应室。具有若干孔以便从反应室加入和排出液体。

实例1(对比实例)

在涂覆有硝化纤维的压电膜表面上进行实验，以检测邻近薄膜的溶液中是否存在抗体示踪的微粒。在实验期间，液体被约束在硝化纤维表面上。薄膜整夜浸没在PBS(磷酸盐缓冲液)pH 7.2中的20μg/ml浓度的聚合抗生蛋白链菌素的溶液中。以PBS/Tween 0.05％的冲洗/洗涤步骤后，加入生物素化的小鼠抗体并允许孵化一小时。冲洗掉多余的小鼠抗体之后，使用专有的稳定剂使表面稳定。

结合40nm金微粒的山羊抗小鼠抗体的溶液受到稀释，直到金微粒的浓度为0.15pmoles/ml。这种溶液被加入到稳定的小鼠抗体涂覆的薄膜上。

然后，用波长525nm的调制光(绿光)照射此薄膜。由压电膜检测的最大信号的幅度被测量。使用模数转换器来显示此信号。由检测器收到的信号随着时间而增大，因为金微粒发生了对表面的结合。抗体-抗原反应的动力学分布被监视，在20分钟的阶段上每10秒钟进行测量。

通过以PBS取代生物素化的小鼠抗体，在同一薄膜上进行空白实验。对于空白实验，由检测器收到的信号不随着时间而增大。

实例2

以与实例1相同的方式对涂覆有硝化纤维的PVDF薄膜表面进行涂覆。

结合80nm金微粒的抗小鼠抗体的溶液被稀释，直到溶液中金微粒的浓度为0.015pmoles/ml。这种溶液被加入到稳定的小鼠抗体涂覆的薄膜上。

然后，用波长654nm的调制光(红光)照射此薄膜。由压电膜检测的最大信号的幅度被测量。使用模数转换器显示此信号。由检测器收到的信号随着时间而增大。抗体-抗原反应的动力学分布被连续监视，在20分钟的阶段上每10秒钟进行测量。

通过以PBS取代生物素化的小鼠抗体进行空白实验。对于空白实验，由检测器收到的信号不随着时间而增大。

实例3

实例3是存在全血时实例2的重复，产生了类似的信号。

Claims (29)

1.一种用于检测全血样品中的被分析物的方法，包括以下步骤：

将所述样品暴露于具有热电或压电元件以及若干电极的换能器，所述换能器能够将能量变化转换为电信号，所述换能器上或接近所述换能器具有至少一种系留试剂，所述至少一种系留试剂具有能够结合所述被分析物的结合部位；

将示踪试剂引入所述样品，其中，所述示踪试剂包含对于所述被分析物或所述系留试剂的结合部位，以及能够吸收辐射源产生的电磁辐射以通过非辐射衰减产生能量的示踪剂；

用一系列波长为600nm或以上的电磁辐射脉冲来照射所述样品，

将所述产生的能量转换为电信号；

检测所述电信号以及来自所述辐射源的每个电磁辐射脉冲与所述电信号的产生之间的时延，其中，每个所述电磁辐射脉冲与所述电信号的产生之间的时延对应于所述示踪试剂在距离所述换能器的表面不同距离的一个或多个位置中的任何一个的位置，

其中，选择所述示踪试剂上的所述示踪剂，使得所述示踪剂吸收所述电磁辐射的水平至少等于所述全血样品在所用电磁辐射波长上的吸收。

2.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一种系留试剂是抗体，以及所述被分析物是抗原。

3.根据权利要求1或2的方法，其中，所述示踪试剂是示踪抗体。

4.根据权利要求1或2的方法，其中，所述至少一种系留试剂是抗体，所述被分析物是抗原，以及所述示踪试剂是示踪抗原，所述示踪抗原还能够结合所述至少一种系留试剂，以及由所述检测器检测的电信号与所述样品中存在的所述被分析物成反比。

5.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一种系留试剂是第一核酸，所述被分析物是第二核酸，以及所述第一和第二核酸是互补的。

6.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一种系留试剂包含抗生物素蛋白或其衍生物，以及所述被分析物包含生物素或其衍生物，或相反。

7.根据任何一个以上权利要求的方法，其中，所述示踪试剂上的示踪剂选自染料分子、金微粒、彩色聚合物微粒、荧光分子、酶、磁性微粒、碳微粒以及包含非导电芯材料和至少一个金属壳层的纳米微粒。

8.根据任何一个以上权利要求的方法，其中，所述时延为至少1毫秒。

9.根据任何一个以上权利要求的方法，其中，所述时延不大于500毫秒。

10.根据任何一个以上权利要求的方法，其中，所述电磁辐射是光，优选情况下是可见光。

11.根据任何一个以上权利要求的方法，其中，所述至少一种系留试剂吸附在所述换能器上。

12.根据权利要求12的方法，其中，所述示踪剂是具有50-250nm微粒尺寸的金微粒。

13.根据任何一个以上权利要求的方法，其中，所述电磁辐射具有610nm或以上的波长。

14.根据任何一个以上权利要求的方法，其中，所述电磁辐射具有654nm的波长。

15.一种成套用具，包括：

(i)用于检测包含悬浮微粒的液体样品中的被分析物的设备，包括：

辐射源，适于产生一系列波长为600nm或以上的电磁辐射脉冲，

换能器，具有热电或压电元件以及若干电极，所述换能器能够将能量变化转换为电信号，

所述换能器上或接近所述换能器的至少一种系留试剂，所述系留试剂具有能够结合所述被分析物的结合部位，以及

用于保持所述样品与换能器流体接触的限制结构，

检测器，能够检测由所述换能器产生的所述电信号，并适于确定来自所述辐射源的每个电磁辐射脉冲与所述电信号的产生之间的时延；以及

(ii)示踪试剂，具有结合所述被分析物或所述系留试剂的结合部位，以及能够吸收辐射源产生的电磁辐射以通过非辐射衰减产生能量的示踪剂，其中，选择所述示踪试剂上的所述示踪剂，使得所述示踪剂吸收所述电磁辐射的水平至少等于所述全血样品在所用电磁辐射波长上的吸收。

16.根据权利要求15的成套用具，其中，所述至少一种系留试剂是抗体，以及所述被分析物是抗原。

17.根据权利要求15或16的成套用具，其中，所述示踪试剂是示踪抗体。

18.根据权利要求15或16的成套用具，其中，所述至少一种系留试剂是抗体，所述被分析物是抗原，以及所述示踪试剂是示踪抗原，所述示踪抗原还能够结合所述至少一种系留试剂，以及由所述检测器检测的电信号与所述样品中存在的所述被分析物成反比。

19.根据权利要求15的成套用具，其中，所述至少一种系留试剂是第一核酸，以及所述被分析物是第二核酸，以及所述第一和第二核酸是互补的。

20.根据权利要求15的成套用具，其中，所述至少一种系留试剂包含抗生物素蛋白、抗生蛋白链菌素或其衍生物，所述被分析物包含生物素或其衍生物，或相反。

21.根据权利要求15至20中任何一个的成套用具，其中，所述示踪试剂上的示踪剂选自染料分子、金微粒、彩色聚合物微粒、荧光分子、酶、磁性微粒、碳微粒以及包含非导电芯材料和至少一个金属壳层的纳米微粒。

22.根据权利要求15至21中任何一个的成套用具，其中，所述时延为至少20毫秒。

23.根据权利要求15至22中任何一个的成套用具，其中，所述时延不大于500毫秒。

24.根据权利要求15至23中任何一个的成套用具，其中，所述电磁辐射是光，优选情况下是可见光。

25.根据权利要求15至24中任何一个的成套用具，其中，所述至少一种系留试剂吸附在所述换能器上。

26.根据权利要求15至25中任何一个的成套用具，其中，所述限制结构是井。

27.根据权利要求15至25中任何一个的成套用具，其中，所述设备是横流设备，所述限制结构是多孔材料。

28.根据权利要求15至227中任何一个的成套用具，其中，所述电磁辐射具有610nm或以上的波长。

29.根据权利要求15至28中任何一个的成套用具，其中，所述电磁辐射具有654nm的波长。

Images