CN102713578A - 液体样品中的分析物的检测方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种检测液体样品中的分析物的方法。该方法包括：a)提供测量区和参比区，测量区含有能结合该分析物的受体；b)至少提供一束光让其横穿所述测量区和参比区；c)至少向测量区提供液体样品；d)用检测器检测至少一束光横穿测量区和参比区后所提供的光学图案；和e)从测得的光学图案推断液体样品中存在分析物；其中，在c)之前沿着测量区和参比区提供封闭液。

Description

液体样品中的分析物的检测方法

技术领域

本发明涉及液体样品中分析物的检测方法和检测系统。而且，本发明涉及一次性使用的检测结构。

背景技术

对高灵敏度检测方法的需求正在增长，需要检测给定液体样品，如体液、乳液、饮料或废水等液体样品，水蒸气或气体样品中，各种类型的分析物，如微生物、蛋白质、DNA分子等的浓度。最近几年，在医学诊断、食品和水安全检查、安保应用、动植物健康监测、环境监测等中采用传感器变得越来越重要。在传感器装置中，固定在传感器表面的受体层如抗体层，是一种重要的组分，用它来选择性结合给定液体样品中存在的特异性分析物/或与之相互作用。当需要检测特异性分析物的样品，如血清、血液、乳液等样品中也存在其它非特异性组分，如蛋白质和DNA分子时，此受体层的作用变得特别重要。近年来已开发了不同的包被方法，例如通过防止和/或减少非特异性相互作用而提供/增进受体层-分析物相互作用的特异性。在临床和食品应用中，通常需要分析复杂的样品，如血清、血液、乳液等，其中非特异性组分的浓度比特异性分析物高得多。一个示范例是可能要检测血液或其他有关体液中极低浓度的生物标志，从而导致对疾病的早期检测诊断和预防/治疗。临床样品中存在的高背景可导致这些传感器的特异性降低。较低的特异性还意味传感器的精确度和灵敏度降低。

本发明旨在改进对分析物的检测。

为达到此目的，本发明的方法包括：

a)提供测量区和参比区，测量区含有结合分析物的受体；

b)提供至少一束光让其横穿测量区和参比区；

c)至少向测量区提供液体样品；

d)利用检测器检测至少一束光横穿测量区和参比区后所提供的光学图案；和

e)从测得的光学图案推断存在的分析物。

所述光束可以各种方式横穿测量区和参比区。例如，可利用分配器或其他分束器将光束分成测量光束和参比光束，分别横穿测量区和参比区。或者，可使测量区和参比区一起形成波导结构让光束以两种或多种传播方式通过。从而将测量区和参比区设置为该波导结构的各个部分，下文将提供其示范例。然后使测量区和参比区的辐射光彼此互相作用，例如干涉，在检测器表面上产生图案，如干涉图案。由于包被有受体层的测量区传感器表面结合了分析物(如某种分子、组装的分子或分子团、病毒、细菌、细胞等)，各区域的光学行为将会改变，导致各区域的光束性质(如相变)或光束传播方式改变。结果，检测器所测到的干涉图案将显示改变，并分析得到的图案。可从中推断分析物的存在(如浓度、浓度变化、结合动力学、对受体的亲和力等)。

要从测得的光学图案推断液体样品中存在分析物，包括检测测量区与参比区之间的差分信号。通过检测差分信号，测量区与参比区二者中发生的相似影响将基本上彼此抵消。在检测器处可得到光学图案，例如横穿测量区的光束与横穿参比区的光束之间干涉所产生干涉图案。检测器测得该干涉图案并处理，例如对测得的干涉图案进行傅里叶变换(如快速频谱变换FFT)。从处理的数据推导出一个数值(如单一值)，例如，从经傅里叶变换产生的干涉图案选出与所述二区域之间干涉相关的空间频率峰，用一个数值代表所选空间频率峰的相位。当采用多个区域时，选出代表每对区域之间干涉相关的空间频率峰。在给定的空间频率中提取FFT相位部分与每对通道所对应的相位值。

非特异性结合可能源于受体的光学(a.o)非特异性结合位点和/或源于传感器表面的非特异性结合，常常与特异性结合同时发生，也能导致测量区光学行为的改变，从而导致测得图案的额外变化，降低了该检测的特异性。

为了改进该检测的特异性，在c)之前，可向测量区和参比区提供封闭液，例如，该封闭液包含与测量区和参比区非特异性结合、但优选不会显著改变所述受体结合分析物能力的组分，封闭液的示范例包括，例如不含分析物的血清，或者含有非特异性结合组分但不含分析物的任何其他液体。在此种实施方式中，可以但不一定需要向参比通道提供样品，而是只向测量区提供液体样品。因此，可将参比液(如血清、此文它处提到的其他例子)加入到参比通道中。为了阐明目的，更加具体的封闭液示范例包括但不限于：含A蛋白、牛血清白蛋白(BSA)、酪蛋白或明胶、和它们组合的液体。在理想条件下，封闭液还包括非特异性受体，例如，可以是感兴趣分析物的非特异性抗体，或对感兴趣分析物无特异性的寡核酸(DNA/RNA)分子/分子串，或对感兴趣分析物无特异性的酶。如此尽可能接近地模拟非特异性封闭参比区和测量区的环境。理想地，差异仅存在于测量区的特异性结合位点。换句话说，先用封闭液，例如用富含A蛋白的封闭液包被参比区和测量区，以减少传感器表面的非特异性结合，对测量区与参比区同样如此做。使封闭液饱和所述受体(只存在测量区中)和/或通常存在于测量区和/或参比区传感器表面的大量非特异性结合位点。通过将这种封闭液加入到先前已用非特异性组分包被的测量区和参比区时，假如该液体可能含有待检测的分析物，很可能只导致特异性结合，因为加入封闭液已导致实质上发生了非特异性结合。可在向测量区提供受体之前或之后加入封闭液。例如，如果封闭液含A蛋白，在提供所述受体之前，向测量区提供封闭液，可导致改善受体在测量区中的取向和锚定。然而，在向测量区提供所述受体之后加入封闭液，封闭液可饱和受体本身的非特异性结合位点，从而基本上只使测量通道中受体的特异性结合位点保持开放。

此外，也可向参比区提供修饰的受体，该修饰的受体经过修饰，其结合分析物的特异性结合能力被去除。因而，可进一步改善测量区与参比区之间的相似性，从而进一步减弱非特异性结合对检测结果的影响。

所述光束包括任何合适的光束，如基本上相干光束、基本上单色光束、多波长光束、或基本上连续延伸超过光谱波长范围的光束(如白光或其它超连续光)等。可以是任何合适波长范围内的光束，如可见光、或近红外光、红外光、紫外光，可以是任何合适的光源产生的光，如激光，半导体激光二极管、超发光二极管、VCSEL(垂直腔面发射的激光)、配有合适滤光片如偏振滤光片的发光二极管产生的光等。所述检测器包括：CCD(电荷耦合器件)或其他合适的照相机，如CMOS(互补的金属氧化物半导体)，和由线性阵列或两维像素阵列产生的光。可采用提供有合适软件或合适专用电子设备的任何合适处理设备(如微控制器、微处理器、嵌入式控制器、个人计算机、单板计算机、个人数字助理器等)，对测得的图案进行处理。可在图像捕获期间进行实时处理，例如进行实时动力学测量或在线产品分析，或在稍后时间进行。适当处理的示范例可参见S.Nakadate(1988)J.Opt.Soc.Am.A 5，1258-1264中的描述。

白光或超连续光可使得在分析的纳米域中(例如在传感表面的纳米距离处)获得更多(精确的)信息。其他光束可能更适合获得距传感窗口较大距离处的信息。

按照本发明一种实施方式，可减少非特异性结合对测量结果的影响，因为事实上，当将液体样品加到测量区(如测量通道)以及参比区(如参比通道)后，二通道均发生非特异性结合，这与已知的结构相反，在已知结构中，特异性以及非特异性结合均只发生在测量区。由于测量区以及参比区均发生非特异性结合，它们对检测器测得图案的影响至少可部分地互相抵消，测量区与参比区之间的差分信号很大程度上是由于特异性结合的影响。结果，对非特异性结合的灵敏度降低，从而改善了该检测的灵敏度。

如果将封闭液加入测量区和参比区(如通道)，再将液体样品加入测量区和参比区，可提供高精确度的测量。通过用封闭液不仅包被测量区而且包被参比区，由于封闭液组分可结合传感器表面的非特异性结合位点，非特异层将被类似地固定在测量区和参比区上。在这种情况下，当测量区发生结合时，测量区与参比区之间可能存在的干扰因素，例如温度变化等的影响，可能更好地被抵消。因为参比区的感光层结构变得尽可能接近类似于测量区的感光层结构。如此，与参比区不用封闭液的情况相比，温度变化导致参比区产生的信号与温度变化导致测量区产生的信号可能更为接近。因此，不仅向测量区而且向参比区提供封闭液，可以更有效地抵消/消除温度变化对信号的影响。向测量区和参比区二者提供封闭液与只向测量区提供封闭液的情况相比，可能导致测得的特异性结合差分信号更加稳定。

另一种可能影响特异性结合测得的传感信号稳定性的干扰因素，是封闭液中弱结合组分从测量区传感器表面解吸附/脱离，也可能从所述抗体层解吸附/脱离。当加入分析物样品到用流体系统包被的传感器表面时，这种因素变得特别相关，因为干扰发生在上述干涉装置中。假如用封闭液包被参比区，可能导致产生由于封闭液组分从参比区的传感器表面解吸附/脱离相当的信号，这在很大程度上抵消/消除了由于封闭液组分从测量区的传感器表面上解吸附/脱离所产生的信号，导致特异性结合相应的更加稳定的差分信号。

在一种实施方式，将封闭液加入测量区和参比区后，将样品液加入测量区和参比区。如果如上所述，不仅向测量区而且向参比区(此二区已预先用封闭液包被)提供样品液，除更稳定的差分信号外，可减少/抵消样品液与封闭液之间的体效应。这可能导致更精确的测定，例如，精确估计结合曲线的初始斜率，用来推断加入样品液后最初几分钟期间存在的分析物。术语体效应的定义是信号(即干涉图案中的差异)，而不是测量区和参比区加入相同液体的结果。将一种液体加入测量区，将不同的液体加入参比区，例如加入封闭液和样品液。此外，当向测量区和参比区提供样品液时，样品液组分除特异性分析物外所导致的测量区与参比区之间其它非特异性结合的影响将被抵消，从而有助于产生特异性结合相应的更精确的差分信号。如果在向测量区提供所述受体之后加入封闭液，封闭液可饱和受体本身上的非特异性结合位点，从而基本上只保留测量通道中受体的特异性结合位点开放。

在一种实施方式中，进行差分检测。如上面所述，获得光束横穿测量区和参比区的干涉图案。通过检测差分信号，对测量区和参比区的相似影响将基本上互相抵消。在另一种实施方式中，检测差分信号随时间的变化，从而测得干涉图案随时间的变化，换言之，在一种实施方式中，在向测量区和/或参比区提供样品液之前和之后根据d)来检测光学图案，和e)包括从向测量区和/或参比区提供样品液之前和之后测得的光学图案变化，推断液体样品中存在分析物。由于测量区和参比区影响相似可基本上互相抵消，故在一优选实施方式中，将封闭液加入测量区和参比区，也将样品液加入测量区和参比区。向测量区和参比区提供相似的状态，结果观察到的干涉图案变化应该(几乎)完全是由于测量区中存在感兴趣分析物所致。感兴趣的分析物不与参比区特异性结合，而与测量区特异性结合的分析物可导致测量区的相位变化，这在参比区不会发生，测量区与参比区之间的这种相变差异可导致干涉图案的变化，可分析随时间推移的这种变化，这种变化与测量区中感兴趣分析物的浓度直接相关。由于测量区与参比区状况相似(具体说，将封闭液加入测量区与参比区，也将样品液加入测量区与参比区)，干涉因素的影响在很大程度上将互相抵消，这样干涉图案的变化将几乎完全是由于分析物结合于测量区所致。因此下述方法的目标是利用测量区与参比区之间的光学行为差异，因为这种差异观念上完全是由于感兴趣分析物特异性结合测量区所致。

用稍微更通俗的话对上述原理作如下描述：在本发明的一种实施方式中，本发明方法还包括在c)之前利用检测器提供的至少一束光横穿测量区和参比区后的参比光学图案，d)在向至少测量区提供液体样品期间或之后至少进行一次检测，并且e)包括比较参比区光学图案的特征与d)测得光学图案的特征，从中推断存在分析物。感兴趣的分析物不与参比区特异性结合，而与测量区特异性结合的分析物可导致测量区的相位变化，这在参比区不会发生，测量区与参比区之间的这种相变差异可导致光学图案(例如干涉图案)的变化，分析随时间推移的这种变化，将其与加入液体样品前获得的(参比区)光学图案比较，这种变化与测量区中感兴趣分析物的浓度直接相关。由于测量区与参比区的这种状况较为相似(具体说但不完全，将封闭液加入测量区与参比区，也将样品液加入测量区与参比区时)，干涉因素的影响在很大程度上将互相抵消，这样干涉形的变化将几乎完全是由于分析物结合于测量区所致。上面段落所说的这种影响同样可用于本实施方式。应注意本文中的参比区光学图案也指测量区(和可能包括参比区)加入液体样品前测得的光学图案或干涉图案，或任何其他类似的话。因此可将术语参比区光学图案理解为在c)提供样品液之前测得的光学图案。

为了获得精确结果同时快速分析这种图案，在一种实施方式中，光学图案和参比光学图案的特征包括该光学图案的空间频谱(如用快速傅里叶变换获得的)频率分量的相位，至少一束光横穿测量区和横穿参比区之间干涉所致频率分量的相位。

通常限制传感器装置灵敏度的另一种干扰因素是存在漂移，例如由于将需要分析的样品液加入传感器表面时所发生的温度变化。漂移也可由环境温度的变化、结合时的热交换等引起。由于在发生结合的时间范围内，漂移所致的信号与特异性结合所致的信号同时发生，因此实际上不可能区分特异性结合信号与漂移信号。这可能导致传感器的特异性和灵敏度进一步降低。

在该方法的另一种实施方式中，提供第二参比区。其中d)还包括检测参比区与第二参比区之间的差异，和e)还包括估计d)测得的参比区与第二参比区之间差异的干扰，并用所估计的干扰纠正存在分析物的相关信息。运用此观念，利用检测参比区与第二参比区之间获得的信息，至少可部分纠正诸如漂移(如由于温度的影响)、非特异性结合的影响或其他影响，可来纠正干扰的影响。

一个示范例子，通过检测参比区与第二参比区之间的漂移，从测得的参比区与第二参比区之间的漂移估计测量区与参比区之间的漂移，漂移的影响可被至少部分抵消。

为了提供精确的估计，在提供液体样品前，即在c)前，检测测量区与参比区之间的第一漂移，和检测参比区与第二参比区之间的第二漂移。从而确定第一与第二漂移之间的漂移关系。可向一个或多个区域，优选向每个区域提供参比液从而获得每个区域的类似状况，再进行这些漂移的测量。因此，要认真选择模拟样品液的参比液，使之尽可能接近，理想地，参比液与样品液的唯一差别源于样品液中可能存在分析物。进行这种漂移检测后至少向测量区提供样品，执行测量区和参比区的检测。而且，执行参比区和第二参比区的检测。现在可能从测得的漂移关系估计检测期间测量区与参比区之间发生的漂移，和检测参比区与第二参比区之间的漂移(可表明了检测期间参比区与第二参比区之间发生的漂移)。检测现在可以利用这些区域之间估计的漂移来纠正对测量区与参比区之间的测定(结果)(理想地只应反映分析物的结合)，可减少漂移对测量精确度的不良影响。换句话说，可降低漂移对特异性结合信号的影响，因为可利用参比区与第二参比区之间测得的漂移信号来确定或估计测量区与参比区之间发生的漂移。这可通过，例如确定在加入含分析物的液体样品之前每对区域测得信号之间的关系而实现。参比液的示范例子包括但不限于：不含分析物的血清、含A蛋白或BSA的溶液，或可以单纯是缓冲液如PBS(磷酸缓冲盐水)。为了清楚说明，将可能含分析物的现实样品加入到(第一)参比区和测量区，但不粗加入第二参比区。优选使第二参比区接触参比液，将参比液同时或相继加入第二参比区，此期间将样品加入(第一)参比区和测量区。

上述提供第二参比区的想法可通过添加第三参比区等而重复运用，这样就能考虑如何应付二种或多种干扰。在一种实施方式中，提供第三参比区，其中d)还包括检测第二参比区与第三参比区之间的差异，和e)还包括估计d)测得的第二参比区与第三参比区之间差异所导致的干扰，和利用所估计的测量区与参比区之间干扰来纠正参比区与第二参比区之间的差异。

一个示范例子，在检测期间，向第二参比区和第三参比区提供参比液，同时向测量区与参比区提供样品。第二参比区和第三参比区之间测得差异提供了漂移影响的一种指征。(第一)参比区与第二参比区之间测得的差异可提供漂移和非特异性结合(例如只将样品加入参比区)的联合影响。现在可纠正测量区与参比区之间的测定，估计漂移(获自第二参比与第三参比通道之间的测定，可如上所述与测得的漂移关系联用)和非特异性结合的影响。

为清楚说明的目的，在这类实施方式中，优选不将可能含有分析物的样品加入这二个和三个参比区。较佳地使这些参比区接触参比液。可减少特异性结合信号中漂移的影响，因为可利用第二参比区和第三参比区之间测得的漂移信号来确定或估计测量区与(第一)参比区之间发生的漂移。还有，可通过纠正/减少(第一)参比区与第二参比区之间之间的漂移信号差异来降低(第一)参比区中分析物可能的非特异性结合对特异性结合信号的影响。这可通过确定在加入含分析物的液体样品前每对区域测得信号之间的关系而实现。

在另一种实施方式中，e)包括确定测量曲线的初始斜率和从该测得的初始斜率推断存在分析物。从而利用此初始斜率来外推分析物的浓度。通常分析物与受体的结合缓慢，要花几个小时才能完成直到结合饱和。确定测量曲线，例如测量区与参比区之间分析物结合曲线的初始斜率(从检测图案产生)可在相对较短的时间范围如几分钟内，推断分析物的存在和/或浓度。因此不需要利用饱和测量曲线来快速确定分析物的浓度，而初始斜率的陡度直接与浓度相关。下面对此作进一步解释。

在还有一种实施方式中，本发明方法还包括以下步骤：采用去除方法，去除受体层中的至少一部分分析物，并检测去除前后的光学图案。从而可进一步提高精确度，因为在去除分析物之前和之后进行检测，提高了区分分析物结合与非特异性结合、漂移和其他因素(例如由于该去除所获得的信号变化，由于该去除方法而脱离的分析物颗粒含量)的能力。可采用任何合适的去除方法，如提供专用溶液，如盐酸溶液或梯度离子溶液或含有竞争分子的溶液。在这类实施方式中，可将参比液加入参比区，也可同时在测量区与参比区中实施该去除方法。因此，可用去除参比区的非特异组分的影响来抵消去除测量区的非特异组分的影响。

在这类实施方式的另一种配置中，也可将参比液加入第二参比区，在第二参比区中实施该去除方法，如此e)包括从参比区与第二参比区之间测得的漂移，推断测量区与参比区之间的漂移，和利用推断的测量区与参比区之间的漂移来纠正分析物存在的相关信息。因而，与上述实施方式类似，采用第二参比区时，可利用参比区与第二参比区之间的差分信号(可能由于温度变化和其他干扰因素所致)来纠正测量区与参比区之间的信号漂移。

在还有一种实施方式中，所述光束包含光谱波长范围和偏振范围不同的至少二种光。所述范围各包括特定波长的光和/或偏振光。对于不同波长光和/或不同偏振光，不同的结合情况可获得不同的灵敏度，因为各种组分(如病毒、蛋白质、组装蛋白或蛋白组、细菌、细胞)的结合可能有不同的尺寸。当采用多波长光和/或多种偏振光时，可利用不同的灵敏度来测定对不同波长光和/或不同偏振光反应的不同，不同情况(特异性结合，非特异性结合等)的影响。在利用灵敏度的这些差异的一种实施方式中，所述光束包含三种波长不同的光，此时e)包括从测得的每种波长光的光学图案确定分析物结合、非特异性结合和体折射率。

在一种实施方式中，本发明方法还包括：在步骤e)中，检测测量区与参比区的光散射，联合测得的光散射和/或局部强度分布与测得的光学图案推断存在分析物。因此，可从散射光的信号和空间强度分布获得关于测量区中特异性结合的额外信息，从而进一步改善了检测的精确度和灵敏度。

按照本发明的另一种实施方式，提供对这种体效应的补偿。因此，检测测量区与参比区之间的体效应：将样品液加入测量区，参比液加入参比区，检测测量区与参比区之间的干涉图案，贮存在存储器中(例如贮存该图案或贮存获自干涉图案快速傅里叶变换的相关信息，如快速傅里叶变换光谱频率峰相位值)。在测量区中加入样品，参比区中加入参比液进行检测，利用贮存的代表该体效应的信息来纠正所测得的体效应，即不同液体对干涉图案的贡献。

一个示范例子，在参比区中加入PBS缓冲液和RNA串(探针)。在测量区中加入含该RNA串(探针)及其互补串(其存在可检测)的样品(如血清)。向测量区与参比区提供抗体。RNA串和(如果存在)互补串结合带标签的抗体。可利用代表加入测量区与参比区的不同液体影响的贮存值来纠正测得的干涉图案，从而基本上去除不同液体对干涉图案和测定的影响，从而更精确地测定分析物结合的贡献。在测量区与参比区中，带标签的RNA探针与抗体结合，然而只是在测量通道中互补的RNA/DNA(即分析物)才结合该带标签的探针。然后此标签与芯片表面的抗体结合。

在上述方法中，也可将样品液，如血清加入到测量区与参比区中，以保持该二区的环境尽可能接近。在这种情况下，参比区中的探针应是模拟物以避免参比区中分析物的任何结合。这二种测量方法可同时应用(如下文所述需要二个参比区)以获得更多信息和较高精确度。

本发明的另一方面，提供检测液体样品中分析物的检测系统，其包括：

测量区和参比区，测量区含有结合分析物的受体；

产生至少一束横穿测量区和参比区光的光源；

向测量区和参比区提供参比液和/或液体样品的液体供应装置；

检测至少一束光横穿测量区和参比区后所提供的光学图案的检测器；和

从测得的光学图案推断液体样品中存在分析物的数据处理装置。

采用此检测系统，用本发明的方法可得到相同或相似的效益。此外，可提供相同或相似的实施方式，每种实施方式可提供与本发明方法相同或相似的效益。

在一种实施方式中，在面板结构(也称为芯片结构)上至少提供测量区与参比区。所述检测系统包含可替换的保持部件保持该芯片结构。从而可制成多用途的检测系统，利用相应的芯片结构对不同分析物进行检测，各芯片含有对所要检测的特定分析物的合适受体。可利用各自的芯片结构分析各种样品，每种样品有各自的芯片结构，将这种芯片结构(陆续)置于该检测系统中。对不同的样品采用不同的各自芯片可防止样品交叉污染。也可将不同的样品加到一张芯片和同一芯片上的不同(测量)部位。

面板结构(也称为芯片结构)可以部分地在半导体材料图案化和刻蚀工艺来制造，以合理的价格提供。或者，可采用其他(光学)合适的材料。为了检测各种各样的分析物，可在这种芯片的各自测量区提供不同的受体。成本较低而允许一次性使用，从而有利于操作，每次检测后无需再生/清洁处理。采用贮器，如可保存小量待分析液体的微贮器作为液体供应装置。利用毛细管作用力，例如通过形成芯片一部分含有(微)流体通道(含有特定地址/耦合于一个参比区/通道或一个测量区/通道)的(微)流体系统，(微)流体泵、气体压缩器等，向测量区和/或参比区提供液体。液体可以持续流经芯片的一个或多个特定部分。该芯片可以是一次性使用的芯片，或如下所述能重复使用。芯片结构的特征是其上可提供测量区与参比区，所述检测系统包含可替换的保持部件以保持芯片结构，芯片结构不仅可用于本发明的检测系统，而且可用于任何其他基于干涉的检测系统。因此，也可将这类检测系统描述为：

一种检测液体样品中分析物的检测系统，其包括：

测量区与参比区，测量区含结合分析物的受体；

产生至少一束横穿测量区和参比区光的光源；

至少向测量区提供液体样品的液体供应装置；

检测至少一束光横穿测量区和参比区后所提供的光学图案的检测器；和

从测得的光学图案推论液体样品中存在分析物的数据处理装置，其中

在芯片结构上至少提供测量区与参比区，该检测系统包含可替换的保持部件以保持芯片结构。

也可将液体供应装置连接于(可替换的)芯片结构或包含在其中，从而至少可部分(用芯片)替换，如此可防止下一份样品被该液体供应装置中残留的前一样品污染。可将液体供应贮器与芯片相连或包含在芯片中，每张芯片自身含有隔开的单个贮器，或这二种结构之一。

所述芯片结构和液体供应装置可用基座保持，该基座可使液体供应装置至少与测量区对齐。

在本发明的上述和其他实施方式中，提供高特异性高灵敏度的分析物检测方法和检测系统，对液体样品溶液，如体液/动物液体/植物液体(血清、血浆、血液、痰液等)、乳液、饮料或废水等液体；水蒸气或气体如空气样品进行检测，例如可用液体，例如PBS对它们作预处理和稀释。可使气体样品中存在的分析物溶于液体再作分析。也可利用对给定的气体组分，如CO2、有毒气体等有特异性的气体吸附层检测气体。

通过附图和相应的描述，和本发明的非限制性实施方式的描述，本发明的其他优点、实施方式和效果将变得清晰。

图1A和B提供基于干涉传感器和其中发生分析物结合的综合示意图；

图2A、B、C、D和E提供用不同检测方案检测分析物结合的示意图以说明本发明的不同实施方式；

图3提供本发明基于杨氏干涉传感器采用不同实施方式的示意图；

图4提供本发明基于Mach-Zehnder干涉传感器采用不同实施方式的示意图；

图5提供本发明基于多模干涉传感器采用不同实施方式的示意图；

图6A、B、C和D提供用不同检测方案检测分析物结合的示意图以说明本发明的不同实施方式；

图7提供检测分析物结合的示意图以说明本发明的实施方式；

图8提供干涉传感结构的示意图以说明本发明的不同实施方式；

图9提供本发明实施方式所采用检测系统的示意图；图10A和B描述了用于实施本发明的芯片实验室系统；

图11提供本发明实施方式所用的便携式检测器的示意图；

图12A和B描述按照本发明实施方式检测分析物的时间图。

非特异性结合的估计/减少

图1A描述了干涉传感器一般原理的顶视图。在一个干涉传感器中，从通常与一个光(通道)波导结构WGS耦合的(单色)光源LSO发出光束，例如激光。波导结构WGS通常有三层，即底层SUB、芯层COR和包层COV(见图1B所示波导结构WGS的侧视图)，由于芯层与包层(图1B所示的底层SUB与包层COV)之间折射率差异适当而使光导向。芯层的折射率较高使光全内反射到芯-包层的界面，以这种方式使光能够通过(平板)波导传播。

在该波导结构的上部有一些传感区，如二个传感区，通过局部去除顶部的包层COV而产生，其中一个起着测量区MRG的作用，另一个可用作参比区RRG。通过网格(此例中为光检测器DET的表面)上的测量区MRG和参比区RRG传播的光束互相干涉，产生干涉图。常用受体REC，如能特异性检测给定溶液中存在的分析物ANA的抗体，包被测量区，分析物ANA通过流动系统流过测量区。参见图1B，分析物ANA特异性结合于测量区中抗体包被的波导表面，通过被引导的模式MOD的渐逝场引起相应相位的改变，进行探测(检测干涉图案中的变化)。分析干涉图案可产生关于测量区分析物结合量的信息。这种干涉图案分析包括比较加入可能含有感兴趣分析物的样品到该波导结构表面(特定区域)之前、期间、和之后的干涉图案。干涉装置各种结构的说明可参见C.Stamm等(1993)Sensors and Actuators B 11，177-181；R.G.Heideman等(1993)Sensors and Actuators B 10，209-217；A.Brandenburg等(1994)Applied Optics 33(25)，5941-5947；H.Helmers等(1996)，Applied Optics 35(4)，676-680；A.Ymeti等(2003)Applied Optics 42，5649-5660；G.H.Cross等(2003)Biosensors and Bioelectronics 19(4)，383-390。

在含有多个传感区的(生物)传感器装置中，可用一种受体层包被传感区之一的表面(测量区)。本文中，术语受体可理解为能特异性结合分析物的底物。术语分析物可以指化学组分或生物组分(例如但不限于微生物、蛋白质、肽、DNA/RNA或它们的组合)。在(生物)传感器装置中，传感器表面固定有受体层，如抗体层、与特异性分析物互补的DNA/RNA片段、酶或其他能特异性结合分析物的物质，用于选择性结合给定样品液中存在的需要分析的特异性分析物粒子。另一个例子是结合CO2(气体)的受体层。当需要检测非常复杂的样品，如血清、血液、乳液等(还存在其他非特异性组分，如蛋白质；微生物如病毒、细菌、酵母菌等；DNA分子、无机离子等)中的特异性分析物时，该受体层特别重要。根据其应用、结构和其他情况，可能要求该受体层稳定，没有非特异性结合位点或极少，可被重现地固定和含有高密度的活性受体。可采用不同的技术将该受体层固定在测量区上，这取决于芯片材料，如硅(Si)芯片。可利用A蛋白包被的传感器表面来结合。利用A蛋白包被的传感器表面可促进结合并改进受体下一步与分析物结合时的正确取向。而且用A蛋白包被传感器表面可导致减少传感器表面的非特异性结合。A蛋白是一个例子。可能显示具有与A蛋白相同或相似功能，即可在Si表面形成包层从而减少该表面的非特异性结合，和可作为受体如抗体恰当锚定点以结合和使受体具有理想方式取向的其他蛋白质或物质，例如抗体。也可采用其他技术固定受体层，例如基于光对疏水表面的相互作用而物理吸附于传感器表面，和通过氢键或共价偶联结合于硅化传感器的表面。

可用特异性受体包被测量区，对于增加的第二区-也称为参比区-只用A蛋白或显示具有与A蛋白相似功能的另一种蛋白或分子包被。上文将此称为封闭液。如图2A所示，可将体液样品，如含特异性分析物如生物标志的血清(同时)加入二区。用A蛋白包被参比区RRG的传感器表面还能减少血清组分的非特异性结合，测量区MRG与之相似。与已知常常只将样品加入测量区而不能区分分析物特异性结合于固定在传感器表面所产生的传感信号与样品液中其他成分结合于传感器表面所产生的非特异性信号之间差异的检测方法相比，此方案提供了优异的效果，由于用A蛋白以同样方式包被传感器表面减少了参比区的非特异性结合，测量区也同样如此，这在很大程度上抵消了同时发生在测量区的非特异性结合的影响。因此，测得的测量区与参比区之间的差分信号在很大程度上是由分析物特异性结合于测量区受体层所致，而样品中的其他组分等同地结合于这二个区域的传感器表面。

参见图2B说明的另一种实施方式。在此检测方案的另一种应用中，先用封闭液包被测量区和参比区以减少传感器表面的非特异性结合，在这种情况下，采用“瘦身”血清(无待检测特异性分析物的血清)或其他由参比液或(同时或相继)混合参比液组成的(后)封闭剂/封闭液来封闭非特异性结合位点。常用的封闭液包括但不限于：BSA(牛血清白蛋白)、血清、脱脂奶、酪蛋白、明胶PBS等。这样甚至可进一步减少传感器表面的非特异性结合和/或减少受体的非特异性结合位点。然后可将体液样品，如含有特异性分析物的血清加入此二区中。在此种结构中，由于测量区与参比区已先用“瘦身”血清中存在的非特异性组分完全包被，故加入含特异性分析物的血清很可能导致由于特异性分析物结合于固定在测量区中的抗体层所产生的传感信号，而样品中的其他组分结合所产生的非特异性信号预计可忽略不计或比特异性结合低得多，因为大量的非特异性结合区/位点已被占领/封闭。如此，此检测方案测量区与参比区之间的较低非的特异性信号可进一步抵消，从而有利于对特异性结合相应信号的更精确(检测)。

参见图2C说明的另一种实施方式。在此检测方案中，添加的第二参比区RRG2用A蛋白预先包被，再用“瘦身”血清包被。类似目的，用A蛋白包被测量区MRG与参比区RRG，以减少传感器表面的非特异性结合和/或使受体分子的取向恰当。再使之接触“瘦身”血清甚至可进一步减少参比区和测量区的非特异性结合。参比区RRG与第二参比区RRG2之间的差分信号很大程度上是由于这二区之间的温度差异导致的所谓漂移所致。其他因素可能包括在光学设置排列对齐时产生的漂移。温度差异可能由环境温度的变化，如气流所引起。注入这些区域的样品液温度的差异也可能导致二区之间的温度差异。此外，由于测量区中的特异性结合可能发生与周围环境的热交换而产生温度差异。由于在结合反应的时间范围内，测量区的漂移信号与特异性结合信号同时发生，因此实际上不可能区分特异性结合信号与漂移信号。在此检测方案中，可利用测得的参比区与第二参比区之间的漂移信号来纠正/估计测量区与参比区之间同时发生的漂移信号。这可通过确定加入含特异性分析物的样品之前每对传感区之间信号关系来实现。在此检测方案中纠正/减少漂移信号可导致进一步提高检测特异性结合信号的精确度。

这种漂移的纠正可用于含有至少三个传感区(一个测量区和二个参比区)的(生物)传感装置。如果同时或相继获得测量区与二个参比区的差分信号就能作出这种纠正。注意，优选不要让可能含有分析物的样品接触第二参比区，而较佳地让其接触第一参比区和测量区。

参见图2D说明的另一种实施方式。在另一种检测方案中，先用封闭液(如用A蛋白)包被添加的第三参比区RRG3，再用瘦身血清包被。为同一目的，可用A蛋白包被测量区、参比区和第二参比区以减少这些区域传感器表面的非特异性结合。

第二参比区RRG2与第三参比区RRG3之间的差分信号最可能是由于这些区域之间的温度差异和其他干涉因素导致的所谓漂移所致，而参比区与第二参比区之间的差分信号也是由于这些区域之间的温度差异和其他干涉因素导致的漂移，如分析物与参比区的传感器表面有一些非特异性结合。测量区与参比区之间产生的差分信号是由于分析物特异性结合于测量区的传感器表面，测量区与参比区之间的漂移信号以及分析物非特异性结合于参比区的传感器表面所致。因为在发生结合的时间范围内，测量区与参比区之间的漂移信号与测量区特异性结合以及参比区分析物的非特异性结合的信号同时发生，因此实际上不可能区分测量区特异性结合、参比区分析物非特异性结合的传感信号与测量区和参比区之间漂移信号。在此检测方案中，可利用测得的第二参比区与第三参比区之间的漂移信号来纠正/估计同时发生的参比区与第二参比区之间的漂移信号，以及测量区与参比区之间发生的漂移信号。这可通过确定加入含特异性分析物的样品之前每对传感区之间信号的关系来实现。通过纠正/减少参比区与第二参比区之间的漂移信号，可推断出参比区中有分析物非特异性结合。而且，通过纠正测量区与参比区之间的漂移信号和估计参比区中非特异性结合的分析物，此检测方案甚至可导致进一步提高检测测量区中分析物特异性结合信号的精确度。

此方案可用于含有至少四个传感区(一个测量区和三个参比区)的(生物)传感装置，如果能同时或相继获得测量区和三个参比区的干涉信号。

因此，在上述实施方式中，优选不要让可能含有待检测分析物的样品接触第二和第三参比区，而较佳地让其接触第一参比区和测量区。

在另一种实施方式中，先用封闭液/参比液(如用A蛋白)包被添加的第四参比通道，如多通道YI传感器，或含有至少五个传感区/通道(一个测量和四个参比区/通道)的任何其他干涉结构。为同一目的，对测量通道、(第一)参比通道、第二参比通道和第三参比通道作同样处理，以减少这些通道传感器表面的非特异性结合。勿让不含有分析物的样品流入第四参比通道(见图2)。

第二参比通道与第三参比通道之间产生的差分信号最可能是由于这些通道之间的温度差异和其他干涉因素导致的所谓漂移所致，而差分信号是由于第三参比通道与第四参比通道之间的温度差异，和流入第四参比通道的样品(不含分析物)与流入第三参比通道的封闭液/参比液之间的体信号所致。此外，(第一)参比通道与第二参比通道之间的差分信号，是由于这些通道之间的温度差异和其他干涉因素导致的漂移信号、流入(第一)参比通道的样品(含分析物)与流入第三参比通道的封闭液/参比液以及一些分析物非特异性结合于(第一)参比通道的传感器表面的体信号所致。最后，测量通道与(第一)参比通道之间产生的差分信号，与前面的检测方案相同，是由于测量通道传感器表面特异性结合了分析物、测量通道与(第一)参比通道之间的漂移信号以及(第一)参比通道传感器表面有分析物非特异性结合所致。

在此检测方案中，可利用测得的第二参比通道与第三参比通道之间的漂移信号来纠正/估计第三参比通道与第四参比通道之间、(第一)参比通道与第二参比通道之间(同时)产生的漂移信号，以及测量通道与(第一)参比通道之间产生的漂移信号。这可通过确定加入含特异性分析物的样品之前每对通道信号的关系来实现。通过纠正第三参比通道与第四参比通道之间的漂移，可估计出流入第四参比通道的样品(不含分析物)与流入第三参比通道的封闭液/参比液之间的体信号，将其与流入(第一)参比通道的样品与流入第二参比通道的封闭液/参比液之间的体信号作比较。此外，通过纠正(第一)参比通道与第二参比通道之间的漂移信号，和流入(第一)参比通道的样品与流入第二参比通道的封闭液/参比液之间的体信号，可估计出(第一)参比通道中的非特异性结合分析物。最后，通过纠正测量通道与(第一)参比通道之间的漂移信号和估计(第一)参比通道中的非特异性结合分析物，此检测方案甚至可导致进一步提高检测测量通道中特异性结合分析物信号的精确度。如果能同时或相继获得测量通道与第四参比通道之间的干涉信号可采用此方案。

如上所述，当流入第四参比通道的封闭液/参比液含有分析物，优选其浓度与样品液相同，以替代不含分析物的样品时，可采用另一种替代检测方案。此方案可获得与上述方案相似的结果。

在所有的上述方案中，参比通道可互相易位，例如可让含分析物的样品液流入测量通道和第一、或第二、或第三或第四参比通道。

基于杨氏干涉传感器(YI)的描述可参见A.Brandenburg等(1994)Applied Optics 33(25)，5941-5947；H.Helmers等(1996)，Applied Optics 35(4)，676-680；A.Brandenburg(1997)Sensors and Actuators B 38-39，266-271；A Ymeti等(2003)Applied Optics 42，5649-5660；G.H.Cross等(2003)Biosensors andBioelectronics 19(4)，383-390。在YI传感器中，常用分光器如Y-结点网络(见图3)、MMI耦合器、星形耦合器等，将与输入(通道)波导结构OPC耦合的光源LSO发射的光束拆分成至少二种光束，例如单色光，如激光，分别传播通过波导结构中的测量通道MCH、参比通道RCH1、RCH2、RCH3，测量通道和参比通道分别形成测量区和参比区。输出的发散光束彼此重叠，最终的干涉图案可能是各干涉图案的叠合。每张图案提供一对特定通道散射光束的叠合图，在二个通道以上的结构中各通道之间的距是唯一的。检测器可记录这种干涉图案，在此例中，由安放在距离波导结构端面给定距离的CCD(电荷耦合器件)照相机提供。CCD与计算机系统偶联以处理所检测干涉图案的相关数据，计算机采用基于FFT(快速傅里叶变换)的分析算法处理数据，(同时或相继)确定每对通道的相位信息。

图4说明Mach-Zehnder干涉光传感器的结构。一个例子，在E.F.Schipper等(1997)Sensors and Actuators B 40，147-153公布的Mach-Zehnder干涉光(MZI)传感器中，光源LSO发出的光束，如激光，经Y-结点被分开，传播进入测量通道MCH和参比通道RCH，一个例子是分别进入测量区和参比区，传播通过波导结构OPC后，再用Y-结点合并光束。检测器记录下此向外耦合的光的强度。在含有测量通道和参比通道的基于YI和MZI的传感器结构或任何其他干涉器结构中，每个输出通道都提供传感窗口以便加入待分析的液体样品。对于采用上述第一检测方案，输出通道之一的传感窗口可用A蛋白来包被受体层，例如抗体层(测量通道)。利用A蛋白包被传感器表面能促进结合并改进受体下一步与分析物结合时的正确取向。而且，用A蛋白包被传感器表面可导致减少传感器表面的非特异性结合。添加的参比通道只用A蛋白包被。在测量通道与参比通道中(同时或相继)加入体液样品，如含特异性分析物(例如生物标志物)的血清(见图2A)。用A蛋白包被参比通道传感器表面也有助于减少非特异性结合，此例是血清组分的非特异性结合，测量通道与此相似。与通常只在测量区中加入样品从而不可能区分分析物与固定在传感器表面的受体层特异性结合产生的传感信号与样品液中其他成分结合传感器表面产生的非特异性信号的检测方法相比，此方案提供了优异的效果，参比区中发生的非特异性结合因用A蛋白包被了传感器表面也得以减少，测量通道同样如此，可在很大程度上抵消在测量通道中(同时)发生的非特异性结合的影响。因此，测量通道与参比通道之间的差分信号最可能由分析物结合于固定在测量通道中的抗体层所引起，可认为样品中存在的其他组分等同地非特异性结合这二个区域的传感器表面。

此检测方案对于YI或MZI或其他干涉传感器结构的另一种应用中，测量通道和参比通道先用A蛋白或显示与A蛋白功能相似的另一种蛋白或分子包被，以减少传感器表面的非特异性结合，在这种情况下，测量通道和参比通道随后用“瘦身”血清(即不含待检测特异性分析物的血清)或其他用于封闭非特异性结合位点的(后)封闭制剂/参比液或混合参比液包被。常用的封闭制剂/溶液包括但不限于：BSA(牛血清白蛋白)、血清、脱脂奶、酪蛋白、明胶PBS等。然后可将体液样品，如含特异性分析物的血清，加入二个通道中(图2B)。在此结构中，因为测量通道和参比通道已先用“瘦身”血清中的非特异性组分完全包被，加入含特异性分析物的血清最可能导致该特异性分析物结合于固定在测量通道中的抗体层而产生传感信号，而样品中的其他组分产生的额外非特异性信号预计可忽略不计或比特异性结合低得多，因为大多数非特异性结合区/位点已被占领/封闭。如此，测量通道与参比通道之间较低的非特异性信号的影响进一步被抵消，从而有助于对特异性结合相应信号的更精确检测。

在另一种检测方案中，如图3所示多通道YI传感器，或任何其他干涉结构中的第二参比通道包括至少三个传感通道，即一个测量通道和二个参比通道，先用A蛋白包被，再用“瘦身”血清包被(见图2C)。A蛋白包被的目的对于测量通道与参比通道相同，即减少传感器表面的非特异性结合。参比通道与第二参比通道之间的差分信号很大程度上是由于这些区域之间的温度差异和其他干涉因素导致的所谓漂移所致。流入这些通道的样品液的温度差异也可导致他们之间的温度差异。此外，测量通道中发生的结合可能与周围环境热交换而产生温度差异。因为在发生结合的时间范围内，测量通道的漂移信号与特异性结合信号同时发生，故实际上不可能区分特异性结合的传感信号与漂移信号。在此检测方案中，可利用测得的参比通道与第二参比通道之间的漂移信号来纠正/估计除测量通道特异性信号外测量通道与参比通道之间同时发生的漂移信号。这可通过确定加入含特异性分析物的样品液之前每对通道信号之间的关系来实现。通过纠正/减少漂移信号，此检测方案可导致进一步提高检测特异性结合信号的精确度。如果能同时或相继获得测量通道与二个参比通道之间的干涉信号可采用此方案。

此实施方式中要注意优选不让可能含有分析物的样品接触第二参比通道，而较佳地接触第一参比通道和测量通道。

在另一种检测方案中，如图3所示多通道YI传感器中，先用A蛋白包被，再用“瘦身”血清包被(见图2D)。A蛋白包被的目的对于测量通道、参比通道和第二与参比通道相同，即减少这些通道传感器表面的非特异性结合。

第二参比通道与第三参比通道之间产生的差分信号最可能是由于这些通道之间的温度差异和其他干涉因素导致的所谓漂移所致，而参比通道与第二参比通道之间的差分信号是由于这些通道之间的温度差异和其他干涉因素导致的漂移信号，以及一些分析物非特异性结合参比通道的传感器表面所致。

测量通道与参比通道之间产生的差分信号是由于分析物特异性结合于测量通道传感器表面、测量通道与参比通道之间的漂移信号，以及分析物非特异性结合于参比通道传感器表面所致。因为在发生结合的时间范围内，测量通道与参比通道之间的漂移信号与测量通道中特异性结合以及参比通道中分析物的非特异性结合的信号同时发生，故实际上不可能区分测量通道中特异性结合、参比通道中分析物非特异性结合的传感信号与测量通道与参比通道之间的漂移信号。在此检测方案中，可利用测得的第二参比通道与第三参比通道之间的漂移信号来纠正/估计参比通道与第二参比通道之间同时产生的漂移信号以及测量通道与参比通道之间产生的漂移信号。这可通过确定加入含特异性分析物的样品液之前每对通道信号之间的关系来实现。通过纠正/减少参比通道与第二参比通道之间的漂移信号，可估计参比通道中非特异性结合的分析物。此外，通过纠正测量通道与参比通道之间的漂移信号和估计参比通道中非特异性结合的分析物，此检测方案可导致进一步提高检测测量通道中特异性结合分析物信号的精确度。如果能同时或相继获得测量通道与三个参比通道之间的干涉信号可采用此方案。

在此方案中要注意，优选勿让含有待检测分析物的样品接触第二和第三参比通道，而较佳地接触第一参比通道和测量通道。

上文所述的检测方案可以类似方式应用于含有多个传感区的MMI(多模干涉)为基础的干涉光传感装置(参见WO2010090514和NL20092002491)。在MMI传感器中安排发射光束(如激光)的单色光源与含有多方式干涉结构的MMI耦合器偶联能以不同方式传播光束。传播途径至少有测量区和参比区(图5)。液体中的分析物粒子与测量区的特异性受体如抗体结合，可引起至少一种传播方式的改变和传播方式之间的干涉。结果，不同传播方式在检测器上呈现为光学图案的变化，位于多方式结构的端面，因此，通过分析检测器提供的图案得以测定传播特征。

每个测量区含有传感窗口可加入待分析的液体样品。为采用上述第一检测方案，传感区之一的传感窗口用受体层如抗体层利用A蛋白包被(测量区)。可利用A蛋白包被传感器表面促进结合和改进受体下一步与分析物结合时的正确取向。而且，用A蛋白包被可导致减少传感器表面的非特异性结合。添加的第二(参比)区只用A蛋白包被。将液体样品，例如含分析物(如生物标志)的血清(同时)加入测量区和参比区(见图2A)。用A蛋白包被参比区的传感器表面有助于减少非特异性结合，此例是(减少)血清组分(的非特异性结合)，测量区与此相似。与常将样品只加入测量区因而不能区分分析物特异性结合固定在传感器表面受体层产生的传感信号与样品液中其他组分结合传感器表面产生的非特异性信号相比，此方案可提供了优异的效果，由于用A蛋白包被参比区传感器表面，该区发生的非特异性结合减少，测量区与此相似。在很大程度上抵消了测量区同时发生的非特异性结合的影响。因此，测量区与参比区之间的差分信号最可能是由分析物特异性结合于固定在测量通道中的抗体层所引起，可认为样品中存在的其他组分等同地非特异性结合于测量区和参比区。

在此检测方案进一步应用于MMI为基础的干涉传感器时，测量区和参比区先用A蛋白或显示具有与A蛋白相似功能的另一种蛋白或分子包被，以减少测量区和参比区传感器表面的非特异性结合，然后用“瘦身”血清(不含待检测特异性分析物的血清)或其他用于封闭非特异性结合位点的(后)封闭制剂/参比液或混合参比液(同时或相继)包被。常用的封闭制剂/溶液包括但不限于：BSA(牛血清白蛋白)、血清、脱脂奶、酪蛋白、明胶PBS等。然后可将体液样品，如含特异性分析物的血清，加入二个区中(见图2B)。在此结构中，由于测量区与参比区已先用“瘦身”血清中存在的非特异性组分完全包被，故加入含特异性分析物的血清很可能导致由于特异性分析物结合于固定于测量区中的抗体层从而产生传感信号，而样品中的其他组分结合所产生的额外非特异性信号预计可忽略不计。如此，此检测方案测量区与参比区之间的较低非特异性信号进一步被抵消，从而有利于对特异性结合相应信号的更精确检测。

在另一种检测方案中，MMI为基础的干涉光传感器先用A蛋白包被，再用“瘦身”血清包被(见图2C)。用A蛋白包被的目的对于测量区与参比区相同，即减少传感器表面的非特异性结合。参比区与第二参比区之间产生的差分信号很大程度上是由于这些区域之间的温度差异和其他干涉因素导致的所谓漂移所致。流入这些区域的样品液的温度差异也可导致他们之间的温度差异。此外，测量通道中发生的结合可能与周围环境热交换而产生温度差异。因为在发生结合反应的时间范围内，测量通道的漂移信号与特异性结合的信号同时发生，故不可能区分特异性结合的传感信号与漂移信号。在此检测方案中，可利用测得的参比区与第二参比区之间的漂移信号来纠正/估计测量区与第参比区之间同时产生的漂移信号以及测量区的特异性信号。这可通过确定加入含特异性分析物的样品液之前每对通道信号之间的关系来实现。纠正/减少可导致进一步提高检测特异性结合信号的精确度。如果能同时或相继获得测量区与二个参比区之间的干涉信号可采用此方案。

在另一种检测方案中，如图5所示的第三参比区RRG3先用A蛋白包被，再用“瘦身”血清包被(见图2D)。用A蛋白包被的目的对于测量区、参比区和第二参比区相同，即减少传感器表面的非特异性结合。

第二参比区RRG2与第三参比区RRG3之间的差分信号最可能是由于这些区域之间的温度差异和其他干涉因素导致的所谓漂移，而参比区RRG与第二参比区RRG2之间的差分信号也是由于这些区域之间的温度差异和其他干涉因素导致的漂移信号，以及分析物与参比区的传感器表面有一些非特异性结合所致。

测量区MRG与参比区RRG之间产生的差分信号是由于分析物特异性结合于测量区传感器的表面、测量区与参比区之间的漂移信号、以及分析物非特异性结合于参比区传感器表面所致。由于在结合反应的时间范围内，测量区与参比区之间的漂移信号与测量区中的特异性结合信号以及参比区中分析物非特异性结合信号同时发生，故实际上不可能区分测量区中特异性结合、参比区中分析物非特异性结合与的传感信号与测量区和参比区之间的漂移信号。在此检测方案中，可利用测得的第二参比区与第三参比区之间的漂移信号来纠正/判断参比区与第二参比区之间同时产生的漂移信号以及测量区与参比区之间产生的漂移信号。这可通过确定加入含特异性分析物的样品液之前每对区域信号之间的关系来实现。通过纠正参比区与第二参比区之间的漂移信号，可估计参比区中非特异性结合的分析物。而且通过纠正测量区与参比区之间的漂移信号和估计参比区中非特异性结合的分析物，此检测方案甚至可导致进一步提高检测测量区中分析物特异性结合信号的精确度。如能同时或相继得到测量区和三个参比区之间的干涉信号可采用此检测方案。

在(生物)传感器中，受体如抗体与特异性分析物的结合通常缓慢，要花费几小时结合曲线才能完全饱和。然而，通过分析分析物结合曲线的初始(几分钟)斜率可准确测定样品中存在的分析物含量。因此不需要记录直到反应完全饱和的结合曲线就能确定所测样品中有多少分析物。为此必需先分析每对受体-分析物结合曲线的斜率，接着必需将分析物的准确含量与结合曲线的斜率相关联，才能准确测定测试样品中存在的分析物含量。而且，必需调整已到手的用于分析干涉图的对于每组分析物与其特异性受体传感窗口预先编程的软件。

上述所有方案的另一个优点是，如同时用于测量区和参比区/通道含特异性分析物的样品时，可将具有不同折射率的不同样品液导致的体折射率信号相继施加到传感器表面，使这些区域/通道之间(的差分信号)得以抵消。如此，在测量区/通道中加入样品后的前几分钟获得的分析物结合曲线的斜率很大程度上是由于特异性分析物结合于固定在测量区/通道传感器表面的抗体层所致。由于根据事先确定的校准曲线(通过测定含不同浓度特异性分析物的样品液的传感信号而获得)，可利用结合反应前几分钟所达到的斜率，然后利用该体折射率抵消/减少产生的信号，来估计特异性分析物的浓度，将有助于进一步提高检测特异性结合传感信号的精确度，可用于快速(约几分钟)估计特异性分析物的浓度。

在一可替代检测方案中，测量区传感器表面先用受体，接着用抗体包被，受体可以是DNA串、酶、功能蛋白质或其他特异性分析物结合的物质，然后加入含特异性分析物(如生物标志)的血清样品，再加入专用溶液，如盐酸或梯度离子溶液，优选让它们流入仅去除特异性分析物粒子，而不去除非特异性结合于传感表面的血清组分。相对于参比区而检测到的信号变化/减少可以对应于从抗体层脱落的分析物粒子的量(参见图6A)。

在该检测方案的另一应用中，用“瘦身”血清(无待检测特异性分析物的血清)包被参比区然后用专用溶液，如盐酸或梯度离子溶液同时洗涤测量区和参比区(见图6B)。此二区之间的差分信号可产生对应于先前已特异性结合后来从测量区抗体层脱落的分析物粒子含量的更精确信号，因为去除测量区血清组分的(影响)被同时去除参比区血清组分所抵消。

与图2C所示的上述检测方案相似，可用“瘦身”血清(无待检测特异性分析物的血清)包被第二参比区，并用专用溶液，如盐酸溶液同时洗涤测量区和其他参比区。再利用在很大程度上由于参比区与第二参比区之间的温度差异和其他干涉因素(漂移)引起的参比区与第二参比区之间的差分信号，来纠正(第一)测量区与参比区之间的漂移信号，从而进一步提高了检测测量区中特异性结合对应信号的精确度，与图2C所示的检测方案完全相同。

图6所示和描述的检测方案可与图2所示和描述的检测方案联用。例如，图6D中提供了图2C所示检测方案与图6C所示检测方案的联合应用，即先用受体层包被测量区传感器表面，然后用“瘦身”血清包被测量区、参比区与第二参比区。接着在测量区和参比区中加入含分析物的样品。测得的测量区与参比区之间的传感信号很大程度上是由于特异性分析物结合于固定在测量区上的抗体所产生，而样品中的其他组分结合所产生的额外非特异性信号预计可忽略不计或比特异性结合低得多，因为用“瘦身”血清包被期间大部分非特异性结合区/位点已被占领/封闭。可利用测得的参比区与第二参比区之间的漂移信号来纠正/估计同时产生的测量区与参比区之间的漂移信号，这可通过确定加入含特异性分析物的样品之前每对区域之间信号的关系来实现，从而可提高检测测量区特异性结合相应信号的精确度。

最后用专用溶液，如盐酸溶液，同时洗涤测量区、参比区与第二参比区。测量区与参比区之间的差分信号对应于先前已特异性结合后来从测量区抗体层脱落的分析物粒子的含量，因为去除测量区血清组分的(影响)可能被同时去除参比区血清组分所抵消。可利用很大程度上由参比区与第二参比区之间的温度差异和其他干涉因素(漂移)所引起的此二区域之间的差分信号，来纠正测量区与参比区之间的漂移信号，因此可进一步提高检测测量区特异性结合相应信号的精确度。

在此联合检测方案中，可获得关于特异性分析物结合于固定在测量区的抗体层相应传感信号的更(精确)信息，可得到更高的特异性和敏感度。

上述检测方案可与多种波长和/或偏振的使用相结合。对于各种波长/偏振，可以同样方式采用以上详述的所有检测方案。采用一种以上波长/偏振，除了能提高检测特异性结合相应信号的精确度外，通过抵消/减少非特异性结合和其他干涉因素如漂移的影响，可进一步改进对分析物特异性结合于固定在测量区/通道传感器表面受体层传感信号的测定。此种新颖检测方案具体可用于特异性检测复杂的介质，如体液/动物/植物液(血清、血浆、血液、痰液等)、乳液、废水等中的较大分析物粒子，如病毒、细菌和细胞。采用多种波长和/或偏振有可能更好地区分分析物大粒子，如病毒、细菌和细胞的特异性结合与介质中存在的组分，如蛋白质、DNA分子等的非特异性结合。

例如，采用三种波长，如488、568和647nm波长，由于色散现象，可以(几乎)同时独立地测定测量区/通道与参比区/通道彼此之间的三种不同相位变化信号。当然，根据可同时测定的三种不同影响，如分析物大粒子的特异性结合、复杂介质中存在的其他组分的非特异性结合和体折射率，可获得三个独立方程组。

能够同时检测蛋白质的非特异性结合与病毒或细菌的特异性结合，是由于不同波长光对蛋白质(～10nm)、病毒和细菌(～100nm)或细胞(～1000nm)的敏感系数有所差异。当采用一种以上波长光/偏振光时，通过抵消/减少非特异性结合的影响，检测特异性结合的传感信号的精确度将得到进一步提高，可达到甚至更高的特异性和灵敏度。而且，采用多波长光/偏振光可导致提高传感信号的信噪比(SNR)，因此可获得了有关结合反应的更多信息。采用更多的波长光可估计其他可能的影响。例如一种这类影响可能是免疫反应期间或与DNA/RNA或另一种受体类似反应期间，可能发生的温度变化。

将光散射与干涉成像集成在芯片中

除了采用上面所述的检测方案和多种波长/偏振外，可同时获得图8所示光波导芯片OPC上传感区/窗口的光散射图，用于提供关于与传感区/通道中特异性结合有关的额外信息，从而进一步提高检测特异性结合相应信号的精确度。在MMI型干涉结构和其他干涉结构中可采用此种实施方式。

分析物粒子与传感区结合时，这些区域的散射光强度将改变，这是关于结合于传感区分析物粒子量的一种指征。而且，可根据分析物粒子，如蛋白质、病毒或细菌的大小进行区分，因为散射光信号取决于粒子的大小和光学特性如折射指数。利用这种信息可更好地区别待分析体液样品中可能存在的分析物大粒子如病毒、细菌和细胞的特异性结合与蛋白质的非特异性结合之间的差别。除了可用上述检测方案和多波长光/偏振光实现区别/估计外。为了检测散射光，可将镜子MIR或其他适合的光学仪器分别安放在光芯片OPC的下面，而将至少一部分散射光导向检测器CCD。

此外，可利用MMI传感器多模结构中不同激发方式之间干涉图案强度的分布作为额外的信息来监测MMI多模结构上传感区发生的结合。特异性分析物结合于某给定传感区后，该强度分布会有局部变化。因为这种变化取决于分析物的浓度，利用MMI多模结构中的强度分布图，可在线监测这种强度变化因此能够估计分析物的浓度。

芯片中干涉图案、分析物粒子导致的光散射和干涉图案的联合分析，可提供关于特异性分析物-受体相互作用的更精确信息，通过/纠正非特异性结合和/或其他干涉因素如温度变化的影响，传感器可得到更高的特异性、精确度和灵敏度。还有，此方案可提供传感信号更高的SNR，因此可获得结合反应有关的更多信息。

在本文所述的每一种实施方式中，下一步是分析蒸气和气体样品(如空气)代替液体样品，预处理、浓缩气体并稀释成为液体，如用PBS缓冲液。这可能对医院、临床急诊检测空气传播的病原微生物，如病毒和细菌有用。可能需要预先浓缩步骤以提高给定体积的浓度至可检测值，以及获得统计学相关数据。当需要分析的液体，如水、啤酒等体积大时，预先浓缩步骤也可应用于液体样品。还可利用对给定气体组分，如CO2、毒气等有特异性的气体吸附层检测气体。当将固体样品稀释/悬浮于液体，如PBS缓冲液时，还可分析固体样品。

所述(生物)传感装置包括(便携式)检测系统POD和芯片实验室系统。图10A所示实施方式的LOC包括：入口INL、液体供应装置(此例中包括(微-)液体小槽FCV)、含测量区和参比区的传感部分SRG，和在大多数情况下，包括处理液体或处理空气或其他气体后向传感部分提供样品的出口OTL。此(微-)液体小槽也可部分或全部包括在该便携式检测系统中。测量区和参比区可预先用特异性受体分子，如抗体、DNA串、酶、功能蛋白质或其他特异性分析物结合物质包被，以制作对一种特定分析物具有选择性的芯片。可在实际检测之前进行预包被，和包装发运预包被的芯片，但是也可在实际检测之前进行预包被，而此种传感装置可提供包被芯片的工具(流动液体)。因此，“芯片装载”工作也可由该便携式检测系统完成。图9提供了该便携式(生物)检测系统的工作原理：先将待分析的样品(在图9中用SAM代表)递送入芯片实验室系统的入口。某些样品可用缓冲液(可预先包装在芯片中)如PBS稀释以促进该样品流向(生物)传感器(1)的传感区/窗口。样品从LOC入口通过(微-)流体通道流向传感区/窗口。这可通过利用(微-)流体通道结构(可提供毛细管作用力)或用微流泵推动液体从LOC入口流向传感区而实现。该(微-)流体通道的结构高度和宽度等可不同，以使各种组分(例如液体样品液中存在的特异性分析物和非特异性组分)在传感区/窗口中产生不同的结合动力学行为。在不同结构的(微-)流体通道中特异性分析物与非特异性组分之间结合动力学的差异(对于某给定的构型可作出估计)允许进一步区别特异性分析物结合与其他组分的非特异性结合。而且，可改变流速，在不同的(微-)流体通道中产生不同的流速，而允许分析在该传感区/窗口加入液体样品和/或参比液和/或封闭液或其他液体后，特异性分析物与非特异性组分之间结合动力学的额外差异。

将LOC系统插入便携式检测系统(2)中后，开始(自动)检测，记录分析物结合。分析前几分钟的结合曲线将提供分析物的浓度，而芯片中预先包被的受体层产生关于所测分析物类型的信息。分析物的示范例子包括但不限于：生物标志、DNA分子、病毒、细菌、细胞等(3)。除诊断应用外，该检测方案优选用于筛检目的，如快速反应特别重要的机场、临床急诊或传染区。

这种芯片实验室系统也可用于连续监测样品的目的。在这种情况下，使样品在给定时间内流过LOC上(生物)传感器的传感区/窗口。当样品收集自需要连续在线监测某些分析物，如(饮料/废水)中的农药、牛奶中的抗体或啤酒中的酵母菌的处理或生产单位时，可采用此检测方案。在实际检测之前，可进行(连续或不连续)预处理(如浓缩、混合等)步骤。

在一优选的配置中，该芯片实验室系统安置在塑料如聚甲醛做的芯片基座CPH上，塑料基座上面为光波导芯片，用硅或其他合适的光学材料制成。LOC的(微-)流体通道部分用PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PMMA(聚甲基甲丙烯酸酯)或其他生物相容材料制成。所有这些LOC部分集成在一张芯片系统中(见图10)。优选将(微-)流体部分集成在该LOC系统中以最大程度减少当样品流过该光学芯片的传感区/窗口时可能发生的外漏。最大程度减少样品外漏还有利于防止LOC系统的污染和读取LOC便携式检测系统的污染，从而进一步改善了操作者的安全。

在此种结构中，光波导芯片的尺寸应保持尽可能小，以有助于最大程度减少每次检测的成本、不会损害传感性能如灵敏度和稳定性、以及多次重复使用的能力，这也意味要最小化含有多个检测区的芯片布局。换言之，一个LOC可以有多个传感区/窗口，可同时检测(不同的)多种分析物(如面板测试目的)。可将每个测量区与一个或多个参比区相连来实施上文所述的检测方案。或者，也可将一个参比区与一个或多个测量区相连。需要最大程度减少成本才能赋予LOC一次性使用性能，但也可设计可重复使用的LOC(见下文)。

设计的所述基座可将(微-)液体小槽定位在光芯片的上部(见图10B所示LOC系统和集成系统每个部件的示意图)，光学芯片上的小槽流体通道与传感区/窗口的流体通道正确对齐。要这样做，基座可用蚀刻制作或是另外的结构，将(微)-流体小槽定位于其上(见图10B)。光芯片定位在蚀刻塑料基座结构的底部，蚀刻通道略宽于光芯片。通过这种方式可得到横向定位的光芯片。沿其他方向的定位可能不太重要，可以安排在塑料基座的端面。在蚀刻结构底部光芯片对齐后，将(微)-流体小槽插入该结构中，从该结构顶部向下推直到接触光芯片并与基座对齐。下面提供一种可能的耦合光纤-芯片细节。由于光芯片与(塑料)基座对齐，(微)-流体小槽也与基座对齐，这样(微)-流体小槽就自动地与光芯片对齐。结果，小槽的(微)-流体通道与光芯片的传感区/窗口对齐。一旦与(塑料)基座对齐，光芯片就被永久地定位其上可用于结合技术。

可构建能被替换的芯片实验室系统，安排其连接LOC系统，从而可快速替换，例如将其配制成一种模块单元以便快速安置，将芯片实验室系统插入该便携式检测系统中，如此方能进行快速的试验检测。将该系统插入便携式检测系统中后，这种结构优选与能更快更好耦联(激光)光束使之射入光波导芯片的自动对齐方法联用。而且，预包被芯片的受体层在这种集成的密封系统中可得到更好的保存。这种密封系统能保护受体如抗体避免其(快速)变质，也可防止预包被后加入分析样品前传感区/窗口被污染。

这种可替换的芯片实验室系统是一次性使用的系统，意味每个待测样品要用一个新的系统，当需要分析含有传染性病原如病毒的样品时，为安全目优选此系统。在一次性使用的LOC系统中，利用提供毛细管作用力的(微)-流体通道结构先将样品递送到LOC的入口再流入传感区/窗口。当需要分析含有传染性病原如病毒的样品时，优选这种结构，因为可利用该流体系统部分将样品从外置贮器带入传感区/窗口，不会污染管道、接头等。

LOC系统用方法再生后可重复使用，采用专用溶液，如盐酸液或梯度离子液只去除结合的分析物粒子，或用给定的清洗程序，例如用强酸液如100％硝酸，完全去除传感器表面的抗体层和分析物。

在此检测系统中，利用光装置的不同组件，例如光源、激光二极管；内部耦合的光学元件，如偏光镜、镜片；耦合于光芯片中的自动光反馈系统，如压电系统和/或光纤-芯片耦合系统、芯片基座、液体供应系统；是否耦合于(微)射流泵将液体加入芯片专用通道的传感区/窗口；检测器如CCD照相机(包含用于获得从光芯片到CCD阵列芯片最佳外部耦合光的元件，例如镜片、滤光片，或当将CCD芯片固定在光芯片端面时可用的匹配油)；单板计算机、触摸屏、电回路和电源，可将它们集成在该检测系统中(见图11)。采用收集数据并分析的电脑板是一种廉价的解决办法，可用它控制整个传感装置。在另一种结构中，也可采用个人数字助理(PDA)器来执行设备操作，导致更紧凑的检测系统，如电力消耗较低。该检测系统可用电池供电，能单机运行。在图11所示实施方式中，以分置的模块提供带有泵和阀门的液体供应系统，可将(微)流体系统部分集成在芯片上或至少部分集成在芯片上，或集成在该检测系统中。在此种实施方式中，要单独和具体处地理每个通道。

优选的这种封闭的检测系统可防止或减少不同干扰因素的影响，如光源背景以及外部环境引起的温度、湿度变化。此外，紧凑型便携式检测系统对于现场应用以及不易获得先进实验设备的边远或发展中地区可能非常有用。

本文中应理解术语：测量区、测量通道、测量窗口、传感窗口和传感区均指相同或相似的事物。类似地，应理解术语：参比区、参比通道和参比窗口均指相同或相似的事物。也可认为术语：波导结构、平面结构、光芯片和芯片实验室均指相同或相似的事物。

据说，可采用专用的光学方案以类似方式获得分析物粒子发散的光，获得特定标记物的光信号，如分析物粒子的荧光、磁信号。特定标记物的信号可提供关于分析物特异性结合相应传感信号的额外信息，因此甚至可进一步提高传感器的精确度和灵敏度。

此外，据说抗原也可起着受体作用来检测给定样品存在的抗体。通过用抗原包被传感器表面，将含抗体的样品液加到抗原包被的传感器表面可实现这种检测。

还有，据说采用超连续白光光源能高分辨地区别距离传感器表面几纳米区域内折射指数改变所产生的传感信号与距离传感器表面几纳米至100纳米之间区域内变化所产生的信号。这可能适宜获得关于紧靠传感器表面的区域发生的变化，如生物分子的构象变化、蛋白质凝聚等的更精确信息。

还有，所述方法和检测系统，除检测液体样品中的分析物外，也可用于定量检测各种生物分子的相互作用，如蛋白质与蛋白质、蛋白质与DNA、受体与配体等相互作用的亲和力和动力学。

图12A描述了y轴为传感信号Ss(即相位信号)、x-轴为时间，据此说明本发明实施方式的效果。该传感信号包含的差分信号，表示测量区与参比区之间随时间推移的差异。描绘的每个曲线代表测量通道与参比通道之间的差分信号。测量通道含有受体。请注意相位信号代表经上述快速傅里叶变换的干涉图案中空间频率峰的相位。

图12A和B说明，当按照本发明实施方式用封闭液包被测量通道与参比通道后，改善了干涉传感器的传感信号稳定性，数据获自实验检测。此图中，提供了检测样品液期间，测得的测量通道与参比通道之间的差分信号。图12A提供测得的完整结合曲线。图12B是测量通道加入样品液之前和之后即刻传感信号基线的近视图。曲线B代表测量通道与参比通道用封闭液包被后测得的测量通道与参比通道之间的差分信号。曲线A代表只向测量通道提供封闭液后测得的测量通道与参比通道之间的差分信号。在步骤Ta加入样品(例如替换封闭液、参比液或其他液体)，在步骤Tw进行洗涤。

此图清楚地显示，采用封闭液后测量通道与参比通道之间测得的差分信号(曲线B)，比封闭液只用于测量通道的差分信号(曲线A)要稳定得多。因此，通过比较在步骤Ta加入分析物之前与步骤Tw洗涤步骤之后的信号基线可确定特异性结合相应的差分信号，当测量通道与参比通道均采用封闭液时，作出估计的精确度更高，进一步提高了检测的灵敏度。如此，将加入样品之前获得的(参比区)光学图案特征与提供样品期间和/或之后获得的光学图案特征作比较。

按照本发明另一种实施方式，将样品液同时加入预先已用封闭液处理过的测量通道与参比通道，见曲线C的说明。如果将样品液不仅加入测量通道而且加入参比通道(此二通道已预先用封闭液包被)，除能如上所述获得更稳定的差分信号外，还可减少/抵消样品液与封闭液之间的体效应(图12A中见Δ2而分析物结合见Δ1)。这导致对加入样品液后最初几分钟内结合曲线初始斜率更精确的估计，可用于估计存在的分析物。

图12A说明向测量通道与参比通道(二通道均用封闭液包被)提供样品液后测得的这二通道之间的差分信号，见曲线C。

图12A说明对结合曲线的测量。如预期那样，向测量通道与参比通道二者提供样品液时测得的结合(曲线C)斜率，可用于纠正只向测量通道提供样品液后封闭液与样品液之间(曲线B)的体效应。

此外，当向测量通道和参比通道提供样品液后，样品液中除特异性分析物以外的组分所引起的测量通道和参比通道之间的额外非特异性结合可互相抵消，从而有助于对感兴趣分析物的特异性结合相应的差分信号作(几乎)一对一的更精确测量。

图12B说明了当下列情况发生时初始结合斜率SL的放大详图：

-只向测量通道提供封闭液和只将样品液加入测量通道(曲线A)；

-向测量通道与参比通道二者提供封闭液和将样品液加入测量通道(曲线B)或测量通道与参比通道(曲线C)后。

在图12B中，曲线A沿轴向上延伸(与图12A相比)，可更好地与其他二个曲线B和C比较。

当只向测量通道提供封闭液和只将样品液加入测量通道(曲线A)后，除了由于封闭液与样品液之间的体效应(也见曲线B)斜率更大(与曲线C相比)外，也存在可能由温度造成的漂移而信号不稳定，这损害了测得的与特异性结合对应的结合斜率，从而导致灵敏度降低。

迄今为止实验检测获得的本发明检测下限对于平均分子量中等大小的S100β蛋白为约1fg/ml，认为该蛋白在渐逝场的穿透深度约为200nm，相当于约10^-3fg/mm²。应注意此法的灵敏度仍高于噪声水平一个数量级。这意味，用图像分析算法得到的信噪比提高，灵敏度甚至将更高。

Claims (28)

1.一种检测液体样品中的分析物的方法，包括：

a)提供测量区和参比区，测量区含有用于结合所述分析物的受体；

b)提供至少一束光以横穿所述测量区和参比区；

c)至少向测量区提供液体样品；

d)利用检测器检测由所述至少一束光横穿测量区和参比区之后所提供的光学图案；和

e)从测得的光学图案中推导液体样品中存在所述分析物；

其中，在c)之前，沿着测量区和参比区提供封闭液。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，向测量区和参比区提供液体样品。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法包括：

在c)之前，利用检测器检测由所述至少一束光横穿测量区和参比区之后所提供的参比光学图案；

其中，在向至少测量区提供液体样品期间或之后执行d)至少一次，

并且其中，e)包括：比较所述参比光学图案的特征与d)中所测得的光学图案的特征并且从中推断存在所述分析物。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光学图案和参比光学图案的特征包括光学图案的空间频谱中的频率分量的相位、来自所述至少一束光横穿测量区和横穿参比区之间的干涉的频率分量。

5.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，提供第二参比区，其中

d)还包括检测参比区与第二参比区之间的差异，和

e)还包括估计d)中所测得的参比区与第二参比区之间的差异的干扰并且利用所估计的干扰来纠正关于分析物的存在的信息。

6.如权利要求5所述的方法，其中c)还包括至少沿着第二参比区提供参比液。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，其中所述干扰包括测量区与参比区之间的漂移；其中，

在c)之前，检测测量区与参比区之间的第一漂移，并且检测参比区与第二参比区之间的第二漂移，其中，确定第一漂移与第二漂移之间的漂移关系，和

从所确定的漂移关系和在d)中所测得的参比区与第二参比区之间的差异，来估计测量区与参比区之间的漂移。

8.如权利要求5-7中的任何一项所述的方法，其特征在于，提供第三参比区，其中，

d)还包括检测第二参比区与第三参比区之间的差异；

e)还包括从在d)中测得的第二参比区与第三参比区之间的差异来估计其他干扰并且利用所估计的干扰来纠正参比区与第二参比区之间的差异。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述其他干扰包括非特异性结合的影响。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，提供第四参比区，其中，

d)还包括检测第三参比区与第四参比区之间的差异，和

e)还包括从在d)中测得的第三参比区与第四参比区之间的差异来估计另外的干扰并且利用所估计的干扰来纠正参比区与第二参比区之间以及第二参比区与第三参比区之间的差异。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述另外的干扰包括样品液与封闭液和/或参比液之间的综合影响。

12.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，e)包括确定测量曲线的初始斜率并且从所确定的初始斜率推导所述分析物的存在。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，将测量曲线的初始斜率与预先确定的校正数据作比较，该预先确定的校正数据将该初始斜率与不同的分析物浓度关联起来。

14.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：采用去除方法从受体层去除所述分析物的至少一部分，光学图案是在去除之前和之后被检测的。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，将参比液加入参比区，并且沿着该参比区执行去除处理。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还将参比液加入第二参比区，沿着第二参比区进一步执行去除处理，和其中，

e)包括从在参比区与第二参比区之间所测得的漂移推导测量区与参比区之间的漂移并且利用推导出的测量区与参比区之间的漂移来纠正关于分析物的存在的信息。

17.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，所述光束包含至少二个光谱不同的波长范围，对每一个波长范围进行检测。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述光束包含三个不同的波长范围，

e)包括确定分析物结合、非特异性结合以及和从每种波长光检测的光学图案推导体折射率。

19.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，所述光束包含超连续波长范围，

e)较佳地包括监测过程，该监测过程紧挨着至少测量区的传感器表面发生，较佳地在离至少测量区的传感器表面的纳米距离处发生。

20.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，至少重复d)，从而利用光束的不同偏振态，对每一种偏振态进行检测。

21.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，还包括：

检测来自测量区和参比区的光散射，和

在e)中将测得的光散射与测得的光学图案相结合以便推导所述分析物的存在。

22.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，还包括：检测横穿测量区和参比区的光的空间强度分布，和

在e)中将测得的局部强度分布与测得的光学图案相结合以便推导分析物的存在。

23.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，在平面结构上或平面结构中提供所述测量区和参比区。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，通过液体供应装置至少向测量区和参比区之一提供液体样品和/或参比液和/或封闭液或其他液体；该方法包括用基座来保持平面结构和液体供应装置，并且用基座使液体供应装置与至少测量区对齐。

25.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，至少提供二个测量区，每个测量区具有用于结合各个分析物的各个受体。

26.一种用于检测液体样品中的分析物的检测系统，包括：

测量区和参比区，测量区含有用于结合所述分析物的受体；

用于产生至少一束光的光源；

用于引导光束通过测量区和参比区的光引导装置；

用于向测量区和/或参比区提供液体样品和/或参比液和/或封闭液或其它液体的液体供应装置；

用于检测由至少一束光横穿测量区和参比区后所提供的光学图案的检测器；和

用于从测得的光学图案推导液体样品中存在分析物的数据处理装置。

27.如权利要求26所述的检测系统，其特征在于，至少在芯片结构上提供测量区和参比区，所述检测系统包含用于保持芯片结构和液体供应装置的基座，所述基座使液体供应装置与测量区和参比区对齐。

28.一种一次性使用的检测结构，包含：

含有测量区和参比区的芯片结构；

用于引导光束通过测量区和参比区的光引导装置；

用于引导液体样品流入测量区和参比区的液体供应装置；和

用于保持芯片结构和液体供应装置的基座，所述基座使液体供应装置与测量区和参比区对齐。

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