CN102687018A

CN102687018A - 化验用过滤装置

Info

Publication number: CN102687018A
Application number: CN2010800606365A
Authority: CN
Inventors: 屋大维·弗洛雷斯库
Original assignee: Silicon Biodevices Inc
Current assignee: Silicon Biological Device Abc Co ltd; Diagnostic Inc
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-11-16
Also published as: EP2502075A4; US20120258466A1; CN102687018B; ES2549609T3; US9244068B2; EP2502075A1; US20180306784A1; US20150044097A1; US8895320B2; WO2011059512A1; JP2013511042A; JP5975220B2; US20160033493A1; EP2502075B1

Abstract

本申请公开了一种用于过滤血液的装置和方法。所述装置能够过滤血液并将血液中的分析物附着至磁微粒。所述分析物因此可通过磁力被强有力地结合到分析装置上。然后可通过分析装置对分析物计数并可显示结果。

Description

化验用过滤装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年11月16日提交的61/261,726号美国临时申请的优先权，其通过引用方式整体并入于此。

受版权保护的材料的通告

背景技术

1.技术领域

公开了一种用于化学检测领域的装置和方法。更具体地，所述装置能够用于过滤在集成电路上进行检测的全血。

2.相关技术简介

及时现场护理（POC）诊断医疗装置有助于疾病的早期阶段检查，使更加个别定制的治疗成为可能，并容许医生更容易跟踪患者以查看处方治疗是否起作用。为了保证广泛的采用，这些工具必须精确、易于被未经培训的个人使用、且生产和分销成本低廉。免疫分析（IA）应用特别适合于POC，因为能从可溶性蛋白质的生物标识中识别从心血管疾病到癌症再到传染性感染的较宽范围内的情况。对来自诸如全血的原始样本的那些生物标识的检测和定量经常涉及到使用荧光或磷光性分子、酶、量子点、金属微粒或者磁微粒来标记目标蛋白质。对于高灵敏度的应用，特别与目标分析物结合的标记必须与造成背景噪声的未结合标记区别开。通过以较低成本且易于使用的格式将标记的分离和检测结合起来，免疫层析检测（ICT）实现了独立的操作，即：其不需要像电子阅读器或外部样本制备系统那样的第二装置即可进行化验的能力。独立操作是一种经常被忽视的属性，尽管存在其它缺点，比如低的生物化学灵敏度、用户解释、不精确的定量、计时需求和棘手的多路技术，其仍是ICT的普及得以实现的关键属性。

磁微粒标记的使用对于POC的应用是理想的；磁微粒可以被个别地检测，因此可以获得次兆分之一的摩尔灵敏度而不需要信号放大的步骤，在酶标记的情况下该步骤可能耗费一个小时。同样，通过对结合有微粒于其上的传感器区域进行微排列，可以在低成本下实现多路复用操作。磁微粒的使用可减少培养时间，因为由于其较高的表面积-体积比，利用溶液相动态就可以将其结合到目标分析物。另外，其通过磁力和重力方式将磁微粒从溶液中吸出的能力克服了缓慢扩散过程，所述缓慢扩散过程困扰了大多数高灵敏度方案。来自磁微粒的信号随时间的流逝而得以稳定，其对于温度或化学的变化是不敏感的，并且是在像全血或血浆的不透明或半透明溶液中被检测到的。生物磁性背景信号可以很低，因此使用最小限度的样本制备就可实现高的化验灵敏度。最重要的是，磁微粒的作为化验标记的使用可容许独立装置的操作，因为这些微粒能够被同时被电磁地控制和检测。

“磁微粒”典型地是纳米或微米尺寸的微粒，其显示出磁性、反磁性、铁磁性、亚铁磁性、顺磁性、超顺磁性或反铁磁性特性。“磁微粒”指的可以是单独的微粒或者较大的微粒的聚集，比如磁珠。

其中，将磁微粒用作化验标记的ICT对于传统的ICT而言是一种改进，因为微粒的检测不局限于条带的表面，而是可以贯穿条带的体积实施，这产生了较高的灵敏度和改进的定量精确度。但是，磁微粒的体积检测不能被容易地集成到独立装置中，因此，这些实施需要外部装置以测量条带中的体积磁化。

用于集成到独立装置中的一个选择是使用磁微粒，其在经由重力或磁力沉积到传感器区域之前被结合到溶液中的目标分析物上，在该传感器区域可以检测到特定结合的微粒。生物功能化的IC可用于检测所述特定结合的微粒。然而，目前所报告的大多数基于IC的免疫化验的实施方式不能够独立操作，因为它们或者需要用于微粒检测的片外元件，或者需要用于微粒控制和样本制备的微射流驱动。其它实施方式根本不能实现在目前市场上竞争所必需的成本结构。

对于POC的应用，期望样本制备迅速，因为化验被限定在10-15分钟。另外，为了避免对冷藏设备的需要，同时也有助于贮藏和分配，希望有干燥的样本制备系统。也希望具有可以接收来自患者的小的未处理的样本的样本制备系统。来自手指针刺的血液的平均悬滴产生大约15μl的流体。对于更多的流体，需要复杂的静脉针刺。而且，样本制备系统必须是低成本的，因为生物污染关注者要求与生物样本接触的所有材料都应被丢弃。还希望样本制备系统服从于多路复用操作。

发明内容

公开了一种能够满足上述对速度、成本和性能的要求的样本制备系统。

诸如膜式过滤器这样的多孔材料可避免对离心分离或复杂的微流体样本制备的需要。由于膜式过滤器是简洁和便宜的，系统成本得以降低，这使独立的POC操作成为可能。膜可以不需要额外的支持而在30秒钟内将血浆与全血细胞分离。具有功能化磁微粒的滤液培养可获得具有次兆分之一的摩尔灵敏度的、用于快速操作的溶液相动态。系统可使用IC来进行磁微粒的检测，例如使低成本的独立操作成为可能。系统可具有过滤器、毛细管、磁微粒和IC的组合，例如产生具有拇指驱动形状因数的独立、精确的多路复用平台。不包括电池和显示器的整个系统的尺寸可以小于约1cm³。

所述装置可以用于免疫化验。所述装置可以用于核酸、小分子和无机分子的检验或者其组合。

公开了一种含有膜式过滤器和毛细管通道的样本制备系统，该系统被配置为将磁微粒传输至用于控制和检测微粒的集成电路（IC）的露出表面。膜式过滤器可以在毛细管通道入口之上、平行于IC表面而水平放置。IC可以水平放置，其具有一个或多个位于毛细管通道出口下方的外露传感器区域。化学功能化的磁微粒和其它试剂可以以干燥状态储藏在膜式过滤器、毛细管、IC表面上的传感器区域中或者其组合中。磁微粒可以被干燥并储藏在毛细管通道的入口处。可将诸如全血的、包含一个或多个目标分析物的含水生物样本设置在膜式过滤器的顶部。样本中的大颗粒物质，比如全血细胞，可以被捕获在顶部或膜中，同时，含有目标分析物的滤液穿过膜进入毛细管的入口，在此磁微粒可在滤液中重新悬浮并被结合至目标分析物。毛细管作用的结果是，具有重新悬浮的磁微粒的滤液可以流过毛细管并流至IC表面上的传感器区域。

结合至目标分析物的磁微粒可以通过特定的化学作用而强有力地结合至IC表面上的功能化的传感器区域。特定地结合至IC表面的磁微粒的数量代表着生物样本中存在的目标分析物的浓度。

IC表面可含有一个或多个传感器区域，传感器区域被限定为是IC表面上存在特定结合的磁微粒的区域。传感器区域对应于芯片表面上的区域，其中磁微粒传感器能够检测到所述特定结合的磁微粒。磁微粒传感器可嵌入IC中。磁微粒传感器可设置在传感器区域的外部，以检测从传感器区域移除的非特定结合的磁珠，用于精确计数磁微粒总数量。

IC可包含一个或更多的磁力发生器，以控制传感器区域上非特定结合的磁微粒。这些磁力可被用于将磁珠吸引至传感器区域并从传感器区域移除非特定结合的磁微粒。所述系统可具有两个或更多的毛细管，例如其中传输毛细管的入口直接放置在过滤器下方并传输滤液到沉降毛细管中，沉降毛细管直接垂直放置在传感器区域之上。干燥的磁微粒可以放置在沉降毛细管的顶部。一旦滤液到达传感器区域，干燥的磁微粒可从沉降毛细管的顶部沉降至传感器区域。化验时间的长短可由沉降毛细管的高度确定。

所述系统可以在多个不连接的膜下面具有多个不连接的毛细管，以将不同的滤液传输至一个或多个不同的IC的传感器区域上的多个不连接的传感器区域，从而用于多路复用操作。

所述系统可具有一个膜式过滤器或者一个或多个膜式过滤器组件，其含有具有相同或不同特性的多个堆叠的膜式过滤器，其中每个过滤器可装载有不同的干燥蛋白质、试剂、化学制品、磁微粒和其组合。

所述装置可以被配置为提取全血或先前过滤了的血液、尿液、泪液、唾液、粪便、口腔、鼻腔样本或其它生物或非生物的含水样本。

膜的特性可以改变以适应不同的样本类型。膜式过滤器可以被替换或者与如玻璃纤维或硝基纤维素条带那样的多孔材料结合使用。

化学制品，比如但不局限于：适配子、低聚核苷酸、蛋白质、防止凝结的药剂、用于内部校准曲线的目标分析物、可结合催化剂、磁微粒或者其组合，其可以在沿着毛细管轴或在IC表面上的膜式过滤器组件中干燥并能够被血浆重新溶解，但保持结合至其被干燥的表面。

附图说明

图1和2分别是所述系统的变型的立体分解和局部透视的视图，和截面图。

图3是所述系统的变型的立体分解和局部透视的视图。

图4至7是使用所述系统的方法的变型的截面侧视图。

图8是进行磁微粒化验的方法的变型的截面侧视图。

图9至11是使用集成电路变型的方法的变型的侧视图。

图12是使用集成电路变型的方法的变型的俯视图。

图13至18是所述系统的变型的立体分解和部分透视的视图。

图19至21是使用所述系统的变型的方法的变型的截面图。

图22是用于使用集成电路变型的方法的变型的截面图。

图23至25是用不同流体来培养磁微粒的方法的变型的局部截面图。

具体实施例

一种如图1-14所描述的用于磁微粒标记的化学化验的血液过滤装置或系统1、其系统组件及机构。

系统1可具有过滤器支承结构4，其被安装在直接位于开口29上方的印刷电路板11的顶部表面上，所述开口29通过钻孔、冲压、铸造或其它合适的方法形成在印刷电路板中。过滤器支承结构4可具有凸耳或其它特征，以保持与印刷电路板开口29对齐。过滤器支承结构4可由任何刚性材料，比如注模塑料制成。过滤器支承结构4可通过粘合剂或通过压合被连接到印刷电路板11。过滤器支承结构4的底部表面内和/或印刷电路板11的顶部表面内的径向凹槽，可形成通风通道28。

印刷电路板11可由刚性材料，比如玻璃纤维层压板制成，或由层压至刚性基片的柔性材料、比如层压至塑料基片的聚酰亚胺膜制成。

集成电路16可以例如通过多个焊点22连接到印刷电路板11的底侧上。焊点22可附着至IC焊盘24a和印刷电路板金属镀层24b，由此提供集成电路16和印刷电路板11之间的机械连接和电互连。聚合物密封26可放置在集成电路16和印刷电路板11之间，形成密封腔并保护电连接不被流体污染。也可以使用其它连接、密封和电互连的方法。例如，可使用焊线、弹簧触点、传导聚合物或者其组合来进行电连接；可通过粘合剂、回形针和其它合适的方法来提供机械连接；可通过绝缘涂层、疏水涂层、柔性密封或者其组合来提供密封。

可以使用粘合剂环3将膜式过滤器2连接到过滤器支承结构4的顶部上。膜式过滤器2可以由聚乙烯吡咯烷酮/聚醚砜（PVP/PES）构成，但不限于此。膜式过滤器2可具有孔隙梯度，以有效地捕获全血中的细胞，同时容许其中的血浆和分析物通过所述膜。最佳的过滤器可以是0.26mm厚的PVP/PES过滤器，其顶部具有约35μm的孔径尺寸且底部具有约2.5μm的孔径尺寸。膜式过滤器2可以切割成具有膜式过滤器直径150的盘，该直径150可以是从约0.5mm至约30mm，更窄地是从约2mm至约20mm，再窄地是从约1mm至约8mm，例如约4mm。膜式过滤器2可以以水平平面取向。膜式过滤器2可以以平行于IC16的顶部表面20和/或IC16的传感器区域18的平面取向。膜式过滤器2可以以平行于过滤器支承结构4的顶部表面而取向。

粘合剂环3可由任何防液体粘合剂材料形成，比如双面粘合胶带或液体粘合剂。膜式过滤器2也可以通过任何其它合适的途径连接到过滤器支承结构4上，例如使用环氧树脂或其它粘合剂、焊接、熔融、卡合或其组合。

毛细管通道12可以连接到过滤器支承结构4上，使得毛细管入口6可直接放置在过滤器2的之下，且毛细管出口14可直接放置在集成电路16的表面20上的传感器区域18之上。毛细管出口14可以例如距离集成电路16的表面20约0.1mm至约1mm而放置。毛细管通道12可与过滤器支承结构4一体形成，或者为通过合适的粘合剂或者摩擦配合而连接到过滤器支承结构4上的分离单元。毛细管通道12可具有如本文其它地方所述的毛细管长度154，或者具有从约0.5mm至约10cm、更窄地从约1mm至约5mm、例如约0.5mm或约10cm的毛细管长度154。毛细管通道12可具有如本文其它地方所述的、或者例如从约0.25mm至约5mm、更窄地从约0.25mm至约2.5mm、例如约0.25mm或5mm的毛细管内径156。毛细管可以接收使用手指刺血针获得的约15μl的全血样本。可以选择具有更小毛细管长度154和内径156的毛细管，以用于更快地流经毛细管12。可以选择具有更大的毛细管长度154和内径156的毛细管，以用于更慢地流经毛细管。

毛细管通道12可以部分地与IC16的表面20接触。在毛细管开口的出口14处提供通风口以容许空气排出。空气压力可以是未放气的，以避免滤液38流到传感器区域18上或使其最小化。

多个磁微粒10和膨胀剂8可以被冻干为干燥微球90，所述干燥球具有例如从约0.1mm至约5mm、更窄地从约1mm至约5mm、再窄地从约0.5mm至约4mm、例如约2mm的微球直径160。

可通过冻干法在微球90中干燥磁微粒10。微球90可包含磁微粒10和膨胀剂8，所述磁微粒涂覆有具有约0.05%聚乙二醇（20）山梨醇酐月桂酸酯（即聚山梨醇酯20，Tween-20）的PBS溶液中的抗体30。膨胀剂8可以是糖、聚合物或其组合，所述聚合物为比如海藻糖和/或聚乙烯（乙二醇）。可使用具有约4-8kDa分子量的聚乙烯（乙二醇）。膨胀剂可以超过微球90的质量的约90%。

可通过制备具有适当数量（下面将解释其变化是怎样确定的）的磁微粒10、任何其它微量组分、再加上约10%-70%重量的膨胀剂90的液体溶液来制成所述微球90。液体溶液被分配到液氮中。被分配的溶液可以约1分钟或更少时间极速冷冻，产生冷冻微球90。冷冻微球90被转移到可放置在冻干器中的容器中。然后微球90可以根据程控温度曲线被冻干，该温度曲线设计为确保在处理期间其不融化（即“回熔”）。当固体溶质的量保持不变时，随着水（例如，冰）量的下降，可能产生回熔。改变溶质与水的比率可降低微球的凝固点。如果冻干器不够冷，可能产生回熔。然而，过低的冻干器温度可能增加干燥微球所需的时间。

作为实例，描述了可能的生产过程；

a．可使用精密泵将约7.5μl体积的微球90分配到液氮中。

b．可将具有额外的液氮的微球转移到金属或派热克斯玻璃的容器中并放在冻干器上的预冷盘上。盘的温度可设定为约-30℃。

c．可打开冻干器上的冷凝器并开始初始干燥阶段。腔室内的真空一般可以为约50±10mTorr。

d．该初始干燥阶段至少可以为约16小时长。

e．可将货架温度提升到约-10℃并且可保持至少约4小时。

f.在移除微粒并将其放在两个分离的小瓶中之前，可将货架温度提升到约+25℃并且保持约15分钟。

g．可检查微粒的残骸、均匀性和熔化。

h．可将干燥过的产品干贮。

可产生非常少的磁微粒10的聚集。

一旦干燥，可保护微球90避免受潮。球的外周所限定的干燥微球的体积可包括约90%的空隙。微球90可具有非常大的有效表面面积并可以是非常亲水的。在存在液体水的情况下，微球90可以很快溶解。由于微球90的整个三维结构可能突然崩塌，包含在微球90中的磁微粒10可与水混合并且一旦微球90崩塌就重新悬浮而不聚集。可以控制溶解微球90的液体的体积，且可以计算微球90的重新水合作用所产生的溶液中所有成分的浓度。在每一约7.5μl的微球90中可以有大约1,000,000个磁微粒10。

微球90可以被压合到毛细管入口6中，其中微球90可以被固定化。由于微球90的直径可以大于毛细管通道12的内径，一旦被插入到毛细管中，微球90就可以变形为圆柱形。毛细管入口6可以是锥形的，例如用于容纳整个微球90而不会使微球90变形。微球90可以被制得足够大，使得微球90不能移动经过毛细管入口6或移动经过邻近于毛细管入口6的毛细管通道的长度并进一步进入毛细管通道12中。

试剂可以为微球90的形式，但不需要被干燥或者冻干。试剂可以被干燥或者冻干为可以被塞进毛细管通道12中的不同形状。

改进化验性能的化学制品可以与微球90中的磁微粒10一起被冻干。例如，这些化学制品可包括缓冲盐、pH值调节剂、非特定结合的阻滞剂、阴离子、阳离子、非离子及两性离子洗涤剂、消泡剂、无机盐、螯合剂、异染抗体阻滞剂、蛋白质稳定剂、抗菌剂和抗凝集剂。另外或分离地，可以将试剂组结合至IC16的表面20上的传感器区域18并在其上干燥，所述试剂组为比如在目标分析物36或阻滞剂存在的情况下用于结合到磁微粒10的表面抗体44。

过滤子系统可具有支承结构4、膜式过滤器2、毛细管12和干燥的磁微粒10。过滤子系统可以独立于由集成电路16和PCB 11构成的电子子系统而制造。在集成到更广大的系统中之前，IC16可以以低成本被制造、测试和生物功能化。

为了功能化IC16，可以对传感器区域18涂覆一种或多种化学制品，比如但不限于抗体44、寡核苷酸和适配子，其可以特定地与目标分析物36结合。为了减少磁微粒10至传感器区域18的非特定结合，传感器区域18可以涂覆有阻挡性化学制品，比如但不限于白蛋白、酪蛋白和脱脂的干燥牛奶。一旦被涂覆和阻挡，传感器区域18可以被干燥，并且电子子系统可与过滤子系统结合。

在夹心捕获免疫化验的模式下，磁微粒10可以与抗体30共价结合，该抗体30对于提供的血液样本32中的目标分析物36上的抗原决定基是特定的。传感器区域18可以涂覆有第二抗体44，其对于相同的目标分析物36上的第二抗原决定基是特定的。对于多路复用操作，传感器区域18a和18b以及磁微粒10可以涂覆有多种不同的抗体。

可通过与微阵列接触来实施传感器区域18的功能化。捕捉分子可以被动地吸附到或使用交联剂结合到传感器区域上。

可通过标准EDC、甲苯磺酰基活化或者环氧树脂结合的化学过程来实施磁微粒的功能化。

磁微粒传感器60可以被嵌入到IC16中。磁微粒传感器60本质上可以是光学、磁性、机械、声学、热学、电磁的或其组合。磁微粒传感器60的阵列可以嵌入到IC16中，其中每个磁微粒传感器16可以是可单独寻址的。

一个或多个磁选力发生器可将磁微粒10吸引至传感器区域18。磁选力发生器可以是一个或多个嵌入IC16中的聚电导体62，直接位于磁微粒传感器60之上。也可以使用一个或多个永磁体或外部电磁体在IC16的外部生成磁选力。

可以使用一个或多个磁分离力发生器从传感器区域18移除非特定结合的磁微粒68。磁分离力发生器可以是一个或多个嵌入IC中的电分离导体64并位于传感器区域的附近。也可以使用一个或多个永磁体或外部电磁体在IC16的外部产生磁分离力。

在2009年1月15日提交的序号为PCT/US09/031155的PCT国际专利申请和2008年1月17日提交的61/021,861号临时申请中，对制造和集成磁微粒传感器60、磁选力发生器和磁分离力发生器的方法进行了描述，其两者通过引用方式整体并入于此。

所述装置可以采用夹心捕捉模式来实施免疫分析。

为了进行化验，可以将约15μl的样本，比如但不限于15μl的全血样本32传输到膜式过滤器2的顶部。膜式过滤器2可捕捉全血细胞34而不溶解它们，同时容许包含可溶性分子的滤液38通过，所述可溶性分子包括目标分析物36。在穿过膜式过滤器2之后，滤液38可流进毛细管通道的入口6中，其中干燥的磁微粒10可重新悬浮并能够借助毛细管作用与滤液38一起流过毛细管通道12的长度。

在没有帮助的情况下，粘性的血浆滤液不能容易地从具有小的孔口尺寸的过滤器2的底部流出并流入到具有较大内径的毛细管12中。为了避免不得不施加压力或使用大的样本体积，可以将干燥的试剂放置在过滤器2附近的毛细管12的入口6处。在过滤器2底部处的滤液38可被强亲水性的干燥试剂吸引。一旦位于毛细管12的入口6中，干燥的试剂可以溶解，并且毛细管力可足以牵引滤液通过毛细管12的剩余距离而到达传感器区域18。

在毛细管的入口6处没有干燥试剂的情况下，制造偏差可使过滤器2的底表面和毛细管12的入口6之间的分离比预期得更大，或产生使毛细管12的入口6与过滤器2的底表面不对齐的位错，这将防止滤液38流入毛细管12中。

膨胀剂8中的干燥的磁微粒10可以放置在毛细管12的入口6处，以牵引滤液38从过滤器2的底部进入毛细管12中。

一旦进入毛细管12中，磁微粒10可重新悬浮并随滤液38一起沿着毛细管12的长度流动。当流过毛细管12时，磁微粒10可与滤液38中的目标分析物36结合。

毛细管12的长度、直径和亲水性可以改变，以控制流速和磁微粒的培养时间。为了更快地流过毛细管12，长度和宽度可分别降至约0.5mm和约0.25mm。为了更慢地流动，毛细管12的长度和宽度可分别增加到超过约10cm和约5mm。

毛细管出口14可以为亲水性的。滤液38可以从亲水的毛细管出口14中生成悬液滴42。集成电路16可水平取向，例如，足够靠近毛细管出口14，以容许悬液滴4流到传感器区域18上。间隙尺寸可在从0.1mm以下至2mm的范围内，超出该范围时，液滴42的尺寸不再连接间隙。在悬液滴42流到集成电路16的表面20上之后，滤液38中的磁微粒10可以沉降到传感器区域18上。

磁微粒10经由重力和磁力沉降到IC16的表面20上。2mA的电流通过2μm宽的聚集导体62，以1.1pN的力朝向传感器区域18牵引4.5μm的磁微粒10。

在存在目标分析物36的情况下，磁微粒10结合物沉降到IC16的表面20上的传感器区域18上，并且通过特定的生物化学或无机反应强有力地结合。在不存在目标分析物的情况下，磁性物质沉降到IC16的表面20上的传感器区域18上，并通过非特定的反应而微弱地结合。

在免疫化验捕捉模式中，磁微粒10在沉降期间捕捉目标分析物36并结合到集成电路16的表面20上的传感器区域18上。

为了计数传感器区域中特定结合的磁微粒10a的数量，可以移除非特定结合的磁微粒10b。可以通过磁力、流体力、静电力或者其组合来移除非特定结合的磁微粒10b。

为了进行免疫化验，磁分离力可以充分地强，从而以约10b（＞0.1-10pN）牵引非特定结合的微粒离开传感器区域18，但是不会过分地强以致于以约10a（＜60pN）移除特定结合的磁微粒。大约50mA的电流流过约5μm宽的分离导体64，该分离导体64放置在离约4.5μm的磁微粒10约18μm处，该电流用约1.1pN的力牵引它们。然而，由于磁微粒10可以在IC161的表面20上转动，由分子链和分离力的动量臂长度差产生的机械杠杆作用放大了最后一个分子链上的磁分离力。约1.1pN的侧向磁力转换为非特定结合物上的约7.5pN的张力，足以移除非特定结合的磁微粒10b。

在施加磁分离力后，并在将非特定结合的磁微粒10b从传感器区域18移除后，保留在传感器区域中的特定结合的磁微粒10a可以由嵌入IC中的传感器60b检测到。传感器区域中的特定结合的磁微粒10a的数量对应于样本32中的一个或多个目标分析物36的浓度。

磁微粒传感器60e可以被放置在传感器区域的外部，从而计数已从传感器区域18移除的非特定结合的磁微粒10b的数量。磁微粒传感器60e可计数已固定至IC16的表面20上的磁微粒10的总数量，以补偿任何变化。

在2009年1月15日提交的序号为PCT/US09/031155的PCT国际专利申请和2008年1月17日提交的61/021,861号美国临时申请中，对在芯片16的表面20上实施磁微粒化验的方法进行了描述，其两者通过引用方式整体并入于此。

IC16可包含用于识别目标分析物36数量以及处理和显示化验结果的数字电子器件。化验结果可以与片上校准曲线数字地结合并且其产品可以被加密和传输。另外或者分离地，可以在IC16上或在IC16旁边放置电子传感器。电子传感器可以是温度、惯性、湿度传感器或者其组合。电子传感器可以集成在IC16上。控制化验方案的定时器可以集成在IC上。电容或电阻集成电路传感器可用于沿着传感器区域18的边缘检测湿度。湿度传感器可确保滤液38已流经IC16的表面20上的整个传感器区域18。这些湿度传感器也可以用于启动和控制片上方案。振动装置可以与本发明的装置结合。当磁微粒10流经毛细管12并固定至IC16的表面20时，该装置可振动以加速培养时间。

可采用不同程度的多路复用技术。磁微粒10和IC16的表面20上的传感器区域18a和18b可涂覆有一种或更多的化学制品，用于在同一时间（即，同时）检测多个目标分析物38。所述一种或更多的检测用化学制品可以通过微阵列而在IC16的表面20上空间地间隔，使得相同的IC16上的不同的传感器区域18a和18b，或者一个传感器区域18内的不同的磁微粒传感器60可涂覆有不同的检测用化学制品。

两个或更多的毛细管12a和12b可容纳有使用不同检测用化学物品10c和10d而功能化的磁微粒。毛细管12c和12d可导向相同的传感器区域18，或者毛细管12a和12b可导向相同的IC16上的不同传感器区域18a和18b。两个或更多的过滤器2a和2b可匹配到多个毛细管12a和12b，其导入相同的IC16上的相同的传感器区域18或不同的传感器区域18a和18b。不同的过滤器2a、2b和不同的毛细管12a、12b可容纳有涂覆有不同化学制品的不同的磁微粒。通过图案化的亲水性的屏障或通过制造和组装的松散结构，一个过滤器2可以在空间上间隔为不连接的次过滤器。

上述程度的多路复用可用于同时对目标分析物38的检测和定量化绘制化验校准曲线。例如，当传感器区域18的一部分可涂覆有能够避免与磁微粒10的表面结合的阻止化学制品，比如酪蛋白或清蛋白时，可实施负控制。负控制可以表示在进行测试的样本中发生的非特定反应的数量。另外或分离地，当传感器区域18的一部分可涂覆有活化的化学物质，比如目标分析物38中的一个或多个，以确保与磁微粒10的至少一部分表面结合时，可以进行阳性对照。可以沿着目标分析物38的边绘制整个校准曲线，以用于精确定量。

可使用多个毛细管12c和12d较快地将滤液38传递至IC16。另外，毛细管通道12可填充有像玻璃纤维或硝基纤维素那样的毛细作用材料，以用于较快地将滤液38传递至IC16。

为了改进过滤特性，可将含有具有不同特性的多个膜式过滤器2c和2d的膜式过滤器组件堆叠在毛细管入口6之上。每个过滤器可装载有不同的干燥的蛋白质、试剂、化学制品和磁微粒。

所述装置可配置为不具有毛细管。可在像膜式过滤器2或硝基纤维素条那样的多孔材料内或底部上干燥磁微粒10。膜式过滤器2可以放置在芯片顶部之上的较小距离处。

所述系统可具有沉降毛细管84和传输毛细管92。传输毛细管92的入口94可直接放置在过滤器2下方并将滤液38转移到沉降毛细管84中。该传输毛细管92可在入口94处具有干燥试剂82以帮助滤液38从过滤器2的底部流到毛细管92中。传输毛细管92可被设置为使得滤液38从过滤器2的底部侧向流到沉降毛细管84。沉降毛细管84可直接垂直放置在传感器区域18之上，并且传输毛细管92可在沿着沉降毛细管84的长度的任何点处、例如在中间与沉降毛细管84接合。传输和沉降毛细管92和84可在单个塑料毛细管滤筒80中制得。滤筒80中的毛细管可使用塑料压纹、注塑成型或光刻来制造。可将亲水微球90放置在沉降毛细管84顶部处的入口86中。

可将全血32的液滴放置在膜式过滤器2上。可以在膜2中捕捉全血细胞34，且含有目标分析物36的滤液38流入传输毛细管92的入口94中。滤液38可流经传输毛细管92并进入沉降毛细管84中。然后滤液38可向下流至IC16的表面20上的传感器区域18，并且向上流至微球90。在滤液38到达微球90之前，滤液38可流到传感器区域18上并穿过集成电路16的表面20，使得滤液38在到达微球90之后不再流经沉降毛细管84。

一旦接触到微球90，膨胀剂8可开始溶解。例如，当没有流动时，可溶解的膨胀剂98可以是静止的，即不沿任何方向流动。溶解的膨胀剂98的扩散可以是缓慢的，并可被磁微粒10通过重力或磁选力的沉降速率超过。磁微粒10从溶解的膨胀剂98中沉降而出，经过沉降毛细管84沉降到集成电路16的表面20上的传感器区域18上。在存在一个或多个目标分析物36的情况下，磁微粒10在传感器区域18中结合至IC16的表面20，如前面所述执行化验方案。

可通过简单地将微球放置在沉降毛细管84的顶端入口86处来替代微球90的塞入和嵌入，以有助于制造。

对于高精度的应用，通过使用滤液38，磁微粒10的培养时间可以由沉降毛细管84的长度准确控制。大约4.5μm的磁微粒10可以0.4mm/min而在重力作用下沉淀在血浆中，因此，约4mm的沉降毛细管高度154可导致约10分钟的培养时间。

由于磁微粒10通过沉降毛细管84沉降，混合可以被减少或消除，磁微粒10可以与磁微粒10的路径中的所有分析物36结合。

溶解的膨胀剂98可干扰化验的性能。为了减轻这一影响，可在传输毛细管94的入口处放置小于约0.1μl的膨胀剂。小于约0.1μl的膨胀剂可通过约15μl的血浆稀释近似100倍。来自较大的7.5μl微球的溶解的膨胀剂98不会干扰化验，因为微球没有足够的时间从约4mm的距离处扩散到传感器区域18上。

沉降毛细管84的多于一个相邻的区域可填充有流体，即连续装载在毛细管通道84中的不同的缓冲液。在不存在紊流的情况下，由于扩散过程，这些流体区域只在界面处混合。磁微粒10的沉降比流体扩散快得多，因此与流体区域的混合相比，磁微粒10可以更快地沉降经过所有不同的流体区域。这一功能在交换缓冲液以用于核酸放大反应时是有利的。沉降毛细管84可填充有裂解缓冲液110、等温放大缓冲液112和检测缓冲液114。例如来自传输毛细管92的层状流动可导致裂解缓冲液在沉降毛细管84的顶部处与微球90接触并重新将其溶解，从而重新悬浮磁微粒10。当磁微粒10穿过裂解缓冲液110中被裂解的有机物质时，磁微粒10可捕捉目标寡核苷酸，当磁微粒10穿过放大缓冲液112时，目标寡核苷酸可被放大，最后磁微粒10进入检测缓冲液114，该缓冲液容许其与IC16的表面20结合。沉降毛细管84可重新装载有不同的流体区域，或者传输毛细管可用期望的流体区域来填充沉降缓冲液。产生流体区域所需的试剂可以在毛细管中干燥并被样本重新溶解。

可在膜式过滤器2之上放置更宽的第二毛细管70，以易于收集样本，比如来自手指针刺的全血。该毛细管的直径可以在从0.25mm至1cm的范围内，且其长度可以在从1mm至5cm的长度范围内。作为一般规律，毛细管70的直径应该比毛细管12的直径更大，从而容许滤液流动。

诸如肝素、柠檬酸钠和乙二胺四乙酸的抗凝剂可被干燥且放置在膜的顶部、膜的底部、毛细管的入口中、沿着毛细管的内侧放置或放置在IC的表面上。

可以用微流体系统功能性地替换毛细管通道或者额外使用微流体系统，在将分析物输送到IC之前，该微流体系统可进一步处理微流体系统中的分析物。

一些功能可以被加入到微流体腔（阀、泵、热供暖）中，以混合或分离流体或流体内含物和/或裂解全血细胞和细胞核,以实施DNA放大。

磁微粒传感器60可以是嵌入IC中的具有外部照明源100的光学传感器104a和104b。集成电路16的表面20上的磁微粒10c和10d投射阴影102，该阴影102可降低从光源100传输到光学传感器104b的光量。光学传感器104b通过测量入射光的减少量来检测磁微粒10c。集成电路16可具有传输光的表面，比如但不限于二氧化硅。

光学传感器104a和104b可以被实施为有源像素传感器、电荷耦合装置、雪崩光电二极管、PIN光二极管或其它固态光学检测器，但不限于此。

一个或多个照明源100可直接位于集成电路16之上，使得来自磁微粒的阴影向下投射。一个或多个照明源100可以间接地和/或以倾斜角度照射集成电路16的表面20。照明源100可以被放置在可使滤液38流到IC16的表面20上的毛细管之上。

可选地，磁微粒10可在IC的外部被光学检测到，例如使用来自IC上方或下方的CCD摄像机。

从前文所述，可以理解所描述的平台可用于很多应用，包括但不限于如下应用：

1.诊断：

（a）单一化验；

（b）平行或多路复用化验；

（c）DNA微阵列化验；

（e）葡萄糖、胆固醇、代谢物、小分子检测。

2.环境化验：

（a）食品污染；

（b）水/土壤污染。

3.蛋白质组学：

（a）蛋白质-蛋白质结合力测量

（b）蛋白质-蛋白质结合共振频率；

（c）蛋白质动态研究。

4．基因组学：

（c）DNA甲基化概况；

（d）DNA力测量

5.磁微粒AFM：

（a）低l/f噪音AFM；

（b）具有数字受控力和频率的AFM；

（c）多路复用AFM。

6.磁微粒特性描述：

（a）不同尺寸和特性的微粒的磁性性能考察。

7.低成本生物传感器网络：

（a）化验结果的集成和直接无线传输；

（b）实时故障/污染监测。

图1是样本制备和探测系统的三维视图。系统1可以靠近IC放置，或可以是完全集成的制备和探测系统，其可包括一个或多个IC检测器/传感器。系统1可以配置为靠近IC或与IC集成，比如于2009年1月15日提交的序号为PCT/US09/031155的PCT国际专利申请和2008年1月17日提交的61/021,861号美国临时申请所公开的内容，其两者通过引用方式整体并入于此。样本制备系统1可以配置为与其它类型的传感器装置，比如温度、惯性和湿度传感器配合操作或集成。

如图1和2所示，系统1可具有过滤器支承结构4，其可以被安装在印刷电路板11的顶部表面上，直接位于形成于印刷电路板11中的开口29之上。粘合剂环3可以将过滤器支承结构4连接到膜式过滤器2上。膜式过滤器2可以是圆柱状或具有大体椭圆形、方形、三角形或矩形的截面。膜式过滤器2可具有膜式过滤器宽度或直径150，其可以是从约0.5mm至约20mm，更窄地从约1mm至约8mm，例如为约4mm。膜式过滤器2和过滤器支承结构4的外围形状和尺寸可以相同或不同。

通风通道28可由过滤器支承结构4的底表面和/或印刷电路板11的顶部表面内的径向凹槽形成。集成电路16可例如通过多个焊点22连接至印刷电路板11的底侧。焊点22可以固定至IC焊盘24a和印刷电路板金属镀层24b，由此提供集成电路16和印刷电路板11之间的机械连接和电互连。聚合物密封26可放置在集成电路16和印刷电路板11之间，形成密封腔并保护电连接不被流体污染。毛细管通道12可以被连接到过滤器支承结构4上，使得毛细管入口6可以直接地放置在过滤器2下方，且毛细管出口14可以直接放置在集成电路16的表面20上的传感器区域18之上。

毛细管出口14的底部可以通过IC间隙152而与集成电路16的表面20接触或分离。IC间隙152可以为从约0.05mm至约2mm，更窄地为从约0.1mm至约1mm。毛细管通道12可具有毛细管通道长度154和毛细管通道直径或宽度156。毛细管通道长度154可以为从约0.5mm至约20mm，更窄地为从约1mm至约8mm，例如约4mm。毛细管通道宽度156可以为从约0.05mm至约2mm，更窄地为从约0.1mm至约1mm，例如约0.5mm。

磁微粒10可以在膨胀剂8中被干燥并被放置在毛细管通道12中，例如靠近或位于入口6和/或出口14和/或沿着毛细管通道12的所有或部分长度放置。

图3阐释了过滤器2可以位于毛细管通道12之上。干燥过的磁微粒10可以位于毛细管通道12的入口6处的膨胀剂8中。毛细管通道12的出口14可以直接被放置在集成电路16的表面20上的传感器区域18之上。

图4至8为装置的主要组件的截面侧视图，并且演示了用于夹心捕捉免疫化验模式的装置的操作。

图4示出了含有全血细胞34和一个或多个目标分析物36的全血样本32，其放置在膜式过滤器2顶部上。

图5示出了穿过过滤器2底部的滤液38。滤液38从过滤器2的底部开始与毛细管通道12的入口6处的高亲水性的膨胀剂8相接触。亲水性膨胀剂8牵引滤液进入毛细管12中，并且磁微粒10重新悬浮。磁微粒涂覆有一个或多个捕捉抗体30，用于结合至一个或多个目标分析物36。

图6示出了流经毛细管通道12的滤液38。过滤器2阻挡全血细胞34通过，但不阻挡目标分析物36，该目标分析物36流动进入毛细管12，在此，重新悬浮的磁微粒10结合至一个或多个目标分析物36。由于毛细管作用，滤液被流动牵引至集成电路16的表面20。

图7阐释了来自毛细管通道12的出口14的滤液38的悬液滴42的形成。该液滴会变得更大，直到与集成电路16的表面20接触，在该点处，滤液38将流过集成电路16的表面20。

图8示出了滤液38如何遍布集成电路16的表面20。磁微粒10沉降到集成电路16的表面20。该表面20可以涂覆有表面抗体44，并且在存在一个或多个目标分析物的情况下，磁微粒10可通过强有力的特定反应而结合至集成电路16的表面20。

图9示出了集成电路16的表面20处的两个磁微粒10a和10b的放大视图。通过涉及表面抗体44、目标分析物36和捕捉抗体30的特定的免疫复合物，磁微粒10a可被特定地结合至表面20。磁微粒10b沉降到表面上，但其可以是非特定结合的，例如，因为没有免疫复合物强有力地将磁微粒10b链接到集成电路16的表面20上。

图9至11为阐释集成电路16的操作的截面视图。

图9呈现了沉降到集成电路16的表面20上时的磁微粒10。通过聚集导体62流出视图平面的电流将磁微粒牵引到直接位于聚集导体62之上的集成电路16的表面20上。

图10示出了已经沉降在集成电路16的表面20上的磁微粒。可以切断通过聚集导体62的电流。作为阐释性的实施例，磁微粒10a可以被特定地结合至表面20，同时磁微粒10b可以被非特定地结合至表面20。通过分离导体64流出视图平面的电流在磁微粒上产生磁力。非特定结合的磁微粒10b可朝向分离导体被牵引，而特定结合的磁微粒10a保持固定。

图11示出了在非特定结合的磁微粒已被控制后的磁微粒。特定结合的磁微粒10a可以在聚集导体62之上对表面20保持固定，并可由传感器60b检测到。非特定结合的磁微粒10b可以从聚集导体62被牵引到一边，在分离导体64之上的表面20上保持固定，并可由传感器60e检测到。在这种情况下，集成电路16可检测到一个表示目标分析物存在的、特定结合的磁微粒（10a）。通过使用大量的磁场、传感器60的大型阵列、磁分离导体64和聚集导体62，可以进行高灵敏度、多路复用和定量的化验。

图12为集成电路16的表面20的俯视图。在施加磁分离力后，特定结合的磁微粒10a保留在传感器区域18内。非特定结合的磁微粒10b可以被牵引离开传感器区域。然而注意到，磁微粒10a和10b两者都可由传感器60检测到。

图13至18是样本制备系统的各种实施例的三维视图。这些各种实施例可被用于实施各种程度的多路复合化验。

图13示出了靠近两个毛细管12a和12b的两个过滤器2a和2b，其容纳使用不同的检测用化学制品而功能化的磁微粒10c和10d。毛细管12a和12b可将其各自的滤液传输至两个不同的传感器区域18a和18b。

图14示出了靠近两个毛细管12a和12b的一个过滤器2，其可容纳使用不同的检测用化学制品而功能化的磁微粒10c和10d。毛细管12a和12b可将其各自的滤液传输至两个不同的传感器区域18a和18b。

图15示出了示出了靠近两个毛细管12a和12b的一个过滤器2，其可以将各自的滤液传输至相同的传感器区域18。

图16示出了堆叠在一个毛细管通道12之上的两个过滤器2c和2d。

图17示出了没有配置毛细管的装置。磁微粒10可在诸如膜式过滤器2或硝基纤维素条的多孔材料内或其底部上被干燥。膜式过滤器2可放置在芯片顶部上方较小距离处。

图18示出了可在膜式过滤器2上放置第二毛细管70，例如用于样本收集，比如来自手指针刺的全血。第二毛细管可具有第二毛细管通道12b，其具有第二毛细管直径156b。第二毛细管直径156b可大于、小于或与第一毛细管通道直径156a相同。毛细管通道156a和156b可以为如在此处其它地方列举的，或可为从约0.25mm至约1cm，例如约4mm。第二毛细管70可具有第二毛细管通道长度154b。第二毛细管通道长度154b可以大于、小于或与毛细管通道长度154a相同。毛细管通道长度154a和154b可以为如在此处其它地方列举的，或可为从约1mm至约5cm，例如约5mm。第二毛细管70的直径可以大于第一毛细管12的直径，以例如增加滤液的流动。

图19至21为具有两个毛细管通道的实施例的截面视图，以用于更好地控制化验方案。

图19示出了具有沉降毛细管84和传输毛细管92的系统。传输毛细管92的入口94可以直接放置在过滤器2下方。入口94可以配置为将滤液38传输到沉降毛细管84中。传输毛细管92可以在入口94处具有干燥试剂82，以帮助滤液38从过滤器2的底部流进毛细管92。传输毛细管92可放置为使得滤液38从过滤器2的底部侧向流进沉降毛细管84。沉降毛细管84可以直接垂直地放置在传感器区域18之上。传输毛细管92可以在沿着沉降毛细管84的高度的任何点处，例如在中间与沉降毛细管84接合。传输和沉降毛细管92和84可在单个塑料滤筒80中制得。可使用塑料压纹、注塑成型或光刻来制造滤筒80中的毛细管。可将冻干微球90放置在沉降毛细管84顶部上的入口86中。冻干微球90可具有微球直径160，例如从约0.1mm至约5mm，更窄地从约0.5mm至约4mm，例如约2mm。

图20示出了放置在膜式过滤器2上的全血32液滴。可在膜2中捕捉全血细胞34。含有目标分析物36的滤液38可流过传输毛细管92的入口94。滤液38可流过传输毛细管92并流入沉降毛细管84。然后滤液38可向下流至IC16的表面20上的传感器区域18，并向上流至微球90。在滤液38到达微球90之前，滤液38可流到传感器区域18上并穿过集成电路16的表面20。从滤液38到达微球90时开始，滤液38不再流经沉降毛细管84。一旦与微球90接触，膨胀剂8可溶解。

图21示出了使用目标分析物36培养的磁微粒10。当没有流动时，可溶解的膨胀剂98可以是静止的，即不在任何方向上流动。溶解的膨胀剂98的扩散可以是缓慢的，并可被磁微粒10通过重力或磁选力的沉降速率超过。磁微粒10可从溶解的膨胀剂98中沉降而出，例如通过沉降毛细管84沉降至集成电路16的表面20上的传感器区域18。在存在一个或多个目标分析物36的情况下，磁微粒10可在传感器区域18中结合至IC16的表面20，并且如前所述进行化验方案。

图22示出了具有光学磁微粒传感器104a至104e的集成电路16的截面视图。磁微粒传感器104a至104e可嵌入IC中。系统可具有外部的照明源100。照明源100可朝向IC发射光子。照明源100可发射可见光、不可见光（例如，红外线、紫外线）或其组合。集成电路16的表面20上的磁微粒10c和10d可投射阴影102，其能够减少从光源100发出的、到达光传感器104b的光量。光学传感器104b可通过测量入射光的减少来探测磁微粒10c的量。集成电路16可具有能传输光的表面，比如但不限于二氧化硅。同样，聚集导体62和分离导体64可以比磁微粒10的直径更细，以例如检测大多数或每个磁微粒。

光学传感器104a和104b可以是有源像素传感器、电荷耦合传感器、雪崩光电二极管、PIN光电二极管、其它固态光学探测器、LED或其组合。

图23至25示出了使用不同流体顺序地培养磁微粒的实施例的局部截面图。

图23示出了填充有多于一个的流体区域的沉降毛细管84，即连续装载在毛细管通道84中的不同缓冲液。在不存在紊流的情况下，这些流体区域由于扩散过程而仅仅在界面处混合。毛细管作用可以将这些流体区域牵引至沉降毛细管84的顶部，微球90位于此处。沉降毛细管84可填充有裂解缓冲液110、等温放大器缓冲液112和检测缓冲液114。

图24示出了了：一旦最上部的流体区域接触到微球，膨胀剂8将被溶解到溶解了的膨胀剂98中。

图25示出了磁微粒10的沉降比流体扩散快得多，因此磁微粒10可以通过所有不同的区域而顺序地沉降。当磁微粒10穿过裂解缓冲液110中被裂解的有机物质时，磁微粒10可捕捉目标寡核苷酸，当磁微粒10穿过放大缓冲液112时，目标寡核苷酸可被放大，并且最后磁微粒10进入检测缓冲液114，该检测缓冲液114容许其与IC16的表面20结合。

尽管上面的描述含有许多细节，但这不能被解释为限制了本公开的范围，而是仅作为提供对所公开的装置和方法的各种变型的说明。因此，可以理解，此处公开的保护范围完全涵盖了对于本领域技术人员而言显而易见的其它变型。除非如此明确声明，对于元件的单一形式的引用不旨在表示“一个并且仅仅一个”，而是“一个或多个”。术语装置和系统在这里可交换使用。除了那些示出的、并仅在用于举例意图而例示的组合中明确示出的，此处公开的装置、系统、元件、特点、特性、步骤和方法可以用在任何功能性组合中。显然，本领域普通技术人员已知的、上述公开的元件在结构、化学和功能上的等同物通过引用方式并入于此，并旨在由本权利要求所涵盖。

Claims

1.一种用于分析生物流体样本的装置，其包括：

过滤器，其被配置为过滤生成含有目标分析物的滤液的生物流体样本；

干燥的磁微粒，其表面被功能化以与所述滤液中的一个或多个目标分析物反应；

毛细管，其用于将所述滤液传输至包含一个或多个传感器区域的表面，所述滤液流至所述传感器区域上，且在存在一个或多个目标分析物的情况下，所述磁微粒可特定地结合至所述传感器区域；

多个传感器，其用于检测被特定地结合至所述一个或多个传感器区域的磁微粒；

一个或多个磁场发生器，其用于控制所述磁微粒。

2.如权利要求1所述的装置，其中，一个或多个磁选场发生器可产生一个或多个磁选场，以将所述磁微粒牵引至所述表面上的一个或多个传感器区域。

3.如权利要求1所述的装置，其中，一个或多个磁分离场发生器可产生一个或多个分离场，以将非特定结合的磁微粒从一个或多个传感器区域移除。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述毛细管设置在所述过滤器和所述表面之间，使得毛细管通道的入口靠近所述过滤器，同时出口容许滤液流动以遍布所述表面上的一个或多个传感器区域。

5.如权利要求1所述的装置，其中，被吸收到所述过滤器中并通过所述过滤器的样本的总量小于15μl。

6.如权利要求4所述的装置，其中，干燥试剂被放置在所述毛细管的所述入口处，以便于所述滤液从所述过滤器的底部流入所述毛细管通道的所述入口中。

7.如权利要求5所述的装置，其中，所述装置被配置为采得全血，并且在此所述过滤器阻挡全血细胞。

8.如权利要求1所述的装置，其中，多于一个的过滤器被堆叠在通向所述毛细管的所述入口的入口上方。

9.如权利要求1所述的装置，其中，在所述过滤器之上放置第二毛细管，以收集样本。

10.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置被配置为进行生物化学化验，在此结合至一个或多个传感器区域的微粒的数量对应于所述过滤器上存在的样本中的目标分析物的浓度。

11.如权利要求10所述的装置，其中，多于一个的传感器区域涂覆有不同的化学制品，以用于平行进行多于一个的化验。

12.如权利要求11所述的装置，其中，对所述化验同时进行阳性对照和阴性对照。

13.如权利要求12所述的装置，其中，来自过滤器的滤液流经多个不连接的毛细管，并流至多个不连接的传感器区域，以用于平行进行多于一个的化验。

14.如权利要求12所述的装置，其中，来自多个不连接的过滤器的滤液流经多个不连接的毛细管，并流至多个不连接的传感器区域，以用于平行进行多于一个的化验。

15.如权利要求1所述的装置，其中，阻凝剂被干燥并被放置在膜的顶部、膜的底部、所述毛细管中或者所述表面上。

16.一种用于分析生物流体样本的装置，其包括：

毛细管，其用于将所述滤液传输至包含一个或多个传感器区域的集成电路的表面，在存在一个或多个目标分析物的情况下，所述磁微粒可特定地结合至所述传感器区域上；

一个或多个传感器，其用于检测被特定地结合至所述集成电路的表面处的一个或多个传感器区域的磁微粒。

17.如权利要求16所述的装置，其中，可使用一个或多个磁场发生器来控制所述磁微粒。

18.如权利要求17所述的装置，其中，一个或多个磁选场发生器可产生磁选场，以将所述磁微粒牵引至所述集成电路的表面上的一个或多个传感器区域。

19.如权利要求17所述的装置，其中，一个或多个磁分离场发生器可产生分离场，以将非特定结合的磁微粒从所述集成电路的表面处的一个或多个传感器区域移除。

20.如权利要求18所述的装置，其中，一个或多个磁选场发生器被嵌入所述集成电路中。

21.如权利要求19所述的装置，其中，一个或多个磁分离场发生器被嵌入到所述集成电路中。

22.如权利要求17所述的装置，其中，磁微粒传感器被嵌入到所述集成电路中。

23.如权利要求17所述的装置，其中，所述毛细管设置在所述过滤器和所述表面之间，使得毛细管通道的入口靠近所述过滤器，同时出口容许滤液流动以遍布所述集成电路的表面上的一个或多个传感器区域。

24.如权利要求17所述的装置，其中，被吸收到所述过滤器中并通过所述过滤器的样本的总量小于15μl。

25.如权利要求23所述的装置，其中，干燥试剂被放置在所述毛细管的入口处，以便于所述滤液从所述过滤器的底部流入所述毛细管通道的所述入口中。

26.如权利要求24所述的装置，其中，所述装置被配置为采得全血，并且在此所述过滤器阻挡全血细胞。

27.如权利要求17所述的装置，其中，多于一个的过滤器被堆叠在通向所述毛细管的所述入口的入口上方。

28.如权利要求17所述的装置，其中，在所述过滤器之上放置第二毛细管，以收集样本。

29.如权利要求17所述的装置，其中，所述装置被配置为进行生物化学化验，在此结合至所述集成电路的表面上的一个或多个传感器区域的微粒的数量对应于所述过滤器上存在的样本中的目标分析物的浓度。

30.如权利要求29所述的装置，其中，所述集成电路的表面处的一个或多个传感器区域的所述表面涂覆有不同的化学制品，以用于平行进行多于一个的化验。

31.如权利要求30所述的装置，其中，对所述化验同时绘制正校准曲线和负校准曲线。

32.如权利要求30所述的装置，其中，来自过滤器的滤液流经多个不连接的毛细管，并流至多个不连接的传感器区域，以用于平行进行多于一个的化验。

33.如权利要求30所述的装置，其中，来自多个不连接的过滤器的滤液流经多个不连接的毛细管，并流至多个不连接的传感器区域，以用于平行进行多于一个的化验。

34.如权利要求17所述的装置，其中，阻凝剂被干燥并被放置在膜的顶部、膜的底部、所述毛细管中或者所述表面上。

35.一种用于分析生物流体样本的装置，其包括：

传输毛细管，其用于将所述滤液传输到沉降毛细管中；

沉降毛细管，所述磁微粒能够通过其沉降；

一个或多个磁微粒传感器，其用于检测被特定地结合至一个或多个传感器区域的磁微粒。

36.如权利要求35所述的装置，其中，所述磁微粒在一个或多个微球中被冻干。

37.如权利要求35所述的装置，其中，可使用一个或多个磁场发生器来控制所述磁微粒。

38.如权利要求35所述的装置，其中，一个或多个磁选场发生器产生磁选场，以将所述磁微粒牵引至所述表面上的一个或多个传感器区域。

39.如权利要求35所述的装置，其中，一个或多个磁分离场发生器产生分离场，以将非特定结合的磁微粒从一个或多个传感器区域移除。

40.如权利要求35所述的装置，其中，来自过滤器的滤液流经所述传输毛细管并进入直接垂直放置在一个或多个传感器区域之上的所述沉降毛细管中。

41.如权利要求40所述的装置，其中，一个或多个微球被放置在所述沉降毛细管的顶部处。

42.如权利要求35所述的装置，其中，被吸收到所述过滤器中并通过所述过滤器的样本的总量小于15μl。

43.如权利要求41所述的装置，其中，干燥试剂被放置在所述传输毛细管的入口处，以便于所述滤液从所述过滤器的底部流入所述传输毛细管的所述入口中。

44.如权利要求42所述的装置，其中，所述装置被配置为采得全血，并且在此所述过滤器阻挡全血细胞。

45.如权利要求35所述的装置，其中，多于一个的过滤器被堆叠在通向所述传输毛细管的所述入口的入口之上。

46.如权利要求35所述的装置，其中，在所述过滤器之上放置第三毛细管，以收集样本。

47.如权利要求35所述的装置，其中，所述装置被配置为进行生物化学化验，在此结合至一个或多个传感器区域的微粒的数量对应于所述过滤器上存在的样本中的目标分析物的浓度。

48.如权利要求47所述的装置，其中，所述集成电路的表面涂覆有不同的化学制品，以用于平行进行多于一个的化验。

49.如权利要求48所述的装置，其中，对所述化验同时绘制正校准曲线和负校准曲线。

50.如权利要求35所述的装置，其中，阻凝剂被干燥并被放置在膜的顶部、膜的底部、毛细管中或者所述表面上。

51.如权利要求35所述的装置，其中，所述磁微粒通过邻近的流体区域在毛细管中沉降。

52.一种用于分析生物流体样本的装置，其包括：

过滤器，其被配置为过滤生成含有目标分析物的滤液的所述生物流体样本；

传输毛细管，其用于将所述滤液传输到沉降毛细管中；

沉降毛细管，所述磁微粒能够通过其沉降；

一个或多个磁微粒传感器，其用于检测被特定地结合至集成电路的表面上的传感器区域的磁微粒。

53.如权利要求52所述的装置，其中，所述磁微粒在一个或多个微球中被冻干。

54.如权利要求52所述的装置，其中，可使用一个或多个磁场发生器来控制所述磁微粒。

55.如权利要求54所述的装置，其中，一个或多个磁选场发生器产生磁选场，以将所述磁微粒牵引至所述表面上的一个或多个传感器区域。

56.如权利要求54所述的装置，其中，一个或多个磁分离场发生器产生分离场，以将非特定结合的磁微粒从一个或多个传感器区域移除。

57.如权利要求55所述的装置，其中，一个或多个磁选场发生器被嵌入到所述集成电路中。

58.如权利要求56所述的装置，其中，一个或多个磁分离场发生器被嵌入到所述集成电路中。

59.如权利要求52所述的装置，其中，磁微粒传感器被嵌入到所述集成电路中。

60.如权利要求52所述的装置，其中，来自过滤器的滤液流经所述传输毛细管并进入直接垂直放置在一个或多个传感器区域之上的所述沉降毛细管中。

61.如权利要求60所述的装置，其中，一个或多个微球被放置在所述沉降毛细管的顶部处。

62.如权利要求52所述的装置，其中，被吸收到所述过滤器中并通过所述过滤器的样本的总量小于15μl。

63.如权利要求61所述的装置，其中，干燥试剂被放置在所述传输毛细管的入口处，以便于滤液从所述过滤器的底部流入所述传输毛细管的所述入口中。

64.如权利要求62所述的装置，其中，所述装置被配置为采得全血，并且在此所述过滤器阻挡全血细胞。

65.如权利要求52所述的装置，其中，多于一个的过滤器被堆叠在通向所述传输毛细管的所述入口的入口之上。

66.如权利要求52所述的装置，其中，在所述过滤器之上放置第三毛细管，以收集样本。

67.如权利要求52所述的装置，其中，所述装置被配置为进行生物化学化验，其中结合至所述集成电路的表面上的一个或多个传感器区域的微粒的数量对应于所述过滤器上存在的样本中的目标分析物的浓度。

68.如权利要求67所述的装置，其中，所述集成电路的表面涂覆有不同的化学制品，以用于平行进行多于一个的化验。

69.如权利要求68所述的装置，其中，对所述化验同时绘制正校准曲线和负校准曲线。

70.如权利要求52所述的装置，其中，阻凝剂被干燥并被放置在膜的顶部、膜的底部、毛细管中或者所述表面上。

71.如权利要求52所述的装置，其中，所述磁微粒通过邻近的流体区域在毛细管中沉降。