CN103597344B - 用于样品中分析物的高通量检测的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了高通量检测系统。所述系统包括：磁传感器件、磁场源以及包括多个流体贮存器的贮存器板。磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，每个细长区具有设置在远端部的磁传感器阵列。也提供了利用本发明的高通量检测系统的方法。

Description

用于样品中分析物的高通量检测的系统和方法

政府资助

本发明受到来自美国国家癌症研究所，批准号为N44CM-2009-00011的政府支持。政府对此发明享有一定权利。

相关申请的交叉引用

依照35U.S.C.§119（e），本申请要求于2011年3月9日提交的申请号为61/450,655的美国临时专利申请的优先权，其公开内容通过引用合并于本文。

背景技术

高通量检测是一种例如，在临床诊断学、药物研发以及生物学和化学的相关领域中利用的科学实验的方法。高通量检测允许研究者快速地进行许多化学的、遗传的、蛋白质组学的或者药理学的测试。例如，利用高通量检测方法，可以快速地识别活性化合物、抗体或者调节特定生物分子途径的基因。这些实验的结果提供了用于药物设计和用于理解在生物学中特定生化过程的相互作用或作用的起点。

发明内容

提供了高通量检测系统。该系统包括：磁传感器件、磁场源以及包括多个流体贮存器的贮存器板。磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，每个细长区具有设置在远端处的磁传感器阵列。也提供了利用本发明的高通量检测系统的方法。

本公开的实施例包括一种高通量检测系统。该系统包括：（a）磁传感器件；（b）磁场源；以及（c）具有多个流体贮存器的贮存器板，其中，该系统被配置成将磁传感器阵列安置在流体贮存器的顺序组。磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，每个细长区具有设置在远端处的磁传感器阵列。

在所述系统的一些实施例中，每个磁传感器阵列包括具有与磁传感器的表面结合的分析物特异性探针的一个或更多个磁传感器。

在一些实施例中，系统包括第一贮存器板致动器，所述第一贮存器板致动器被配置成将贮存器板移动成与磁传感器件的可操作的关系，使得磁传感器件的细长区的每个远端部被安置在单独的流体贮存器中。

在一些实施例中，系统包括第二贮存器板致动器，所述第二贮存器板致动器被配置成沿着与贮存器板共面的至少一个轴移动贮存器板。

在一些实施例中，系统包括磁传感器件致动器，所述磁传感器件致动器被配置成将磁传感器件移动成与磁场源的可操作关系。

在一些实施例中，系统包括处理器，所述处理器被配置成从磁传感器阵列中获得实时的分析物特异性信号。

在系统的一些实施例中，所述处理器被配置成当样本中的磁性标记的分析物与分析物特异性探针结合时，或者当磁性标记与分析物/分析物特异性探针复合物结合时，从磁传感器阵列中获得实时的分析物特异性信号。

本公开的实施例包括高通量检测系统，所述高通量检测系统包括：（a）磁场源；（b）第一贮存器板致动器，所述第一贮存器板致动器被配置成将具有多个流体贮存器的贮存器板安置成与包括两个或更多个磁传感器阵列的磁传感器件成可操作关系，其中，所述系统被配置成将两个或更多个磁传感器阵列安置在流体贮存器的顺序组中。

在一些实施例中，系统包括第二贮存器板致动器，所述第二贮存器板致动器被配置成沿着与贮存器板共面的至少一个轴移动贮存器板。

在一些实施例中，系统包括磁传感器件致动器，所述磁传感器件致动器被配置成将磁传感器件移动成与磁场源成可操作的关系。

在一些实施例中，所述系统包括处理器，所述处理器被配置成从磁传感器阵列中获得实时的分析物特异性信号。

本公开的实施例包括磁传感器件，所述磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，每个细长区具有设置在远端部的磁传感器阵列。

在所述器件的一些实施例中，每个磁传感器阵列包括具有与磁传感器的表面结合的分析物特异性探针的一个或更多个磁传感器。

在所述器件的一些实施例中，所述细长区的每个远端部的尺寸适合在单独的流体贮存器中。

在所述器件的一些实施例中，至少一个磁传感器阵列包括两个或更多个不同的磁传感器，每个磁传感器被配置成特异性地检测相同的分析物。

在所述器件的一些实施例中，至少一个磁传感器阵列包括两个或更多个独立的磁传感器，每个磁传感器被配置成特异性地检测不同的分析物。

在所述器件的一些实施例中，至少两个磁传感器阵列被配置成特异性地检测不同组的分析物。

在所述器件的一些实施例中，所述磁传感器阵列包括一个或更多个自旋阀传感器。

在所述器件的一些实施例中，所述磁传感器阵列包括一个或更多个磁隧道结传感器。

本公开的实施例包括贮存器板，所述贮存器板包括流体贮存器的可寻址阵列，所述流体贮存器的可寻址阵列具有两个或更多个行的流体贮存器以及两个或更多个列的流体贮存器，其中在每行中的流体贮存器具有相同的容量，并且在单独的列中的至少两个流体贮存器具有不同的容量。

在所述贮存器板的一些实施例中，流体贮存器阵列包括24个或更多个流体贮存器。

在所述贮存器板的一些实施例中，每个流体贮存器具有1mL或更小的容量。

在一些实施例中，所述贮存器板被配置成与贮存器板致动器可操作地耦接，所述贮存器板致动器被配置成沿着移动轴移动贮存器板。

在一些实施例中，贮存器板包括对准引导件，所述对准引导件被配置成将贮存器板的纵轴平行于移动轴对准。

本公开的实施例包括一种用于确定在样本中是否存在分析物的方法。所述方法包括以下步骤：将磁传感器件与在流体贮存器组中包含的样本组接触来产生信号，以及基于所述信号确定在每个样本中是否存在分析物。磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，每个所述细长区具有设置在远端部的磁传感器阵列。

在所述方法的一些实施例中，每个磁传感器阵列包括一个或更多个磁传感器，所述磁传感器具有与磁传感器的表面结合的分析物特异性探针。

在所述方法的一些实施例中，所述接触包括将磁传感器阵列安置在包含样本的流体贮存器组中。

在一些实施例中，所述方法包括在接触之前将样本磁性标记。

在所述方法的一些实施例中，确定的步骤包括：当磁性标记的样本接触磁传感器阵列时，从磁传感器阵列中获得实时的分析物特异性信号。

在一些实施例中，所述方法包括以下步骤：在将磁传感器阵列安置在包含样本的流体贮存器组中之后，将磁传感器阵列与磁性标记接触。

在所述方法的一些实施例中，将磁传感器阵列与磁性标记接触的步骤包括：将磁传感器阵列安置在包含磁性标记的第二组流体贮存器中。

在所述方法的一些实施例中，从磁传感器阵列中不去除未结合的磁性标记的分析物。

本公开的实施例包括试剂盒，所述试剂盒包括磁传感器件和磁性标记。磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，每个细长区具有设置在远端部的磁传感器阵列。

在所述试剂盒的一些实施例中，磁性标记是磁性纳米颗粒。

在一些实施例中，所述试剂盒包括具有多个流体贮存器的贮存器板。

附图说明

图1示出根据本公开的实施例的高通量系统的示意性示图。

图2A示出根据本公开的实施例的贮存器板的透视图的示意性示图。图2B示出根据本公开的实施例的贮存器板的俯视图的示意性示图。

图3示出根据本公开的实施例的高通量磁性生物传感器的信号电平随着时间的曲线图。

具体实施方式

提供了高通量检测系统。所述系统包括：磁传感器件、磁场源以及贮存器板，所述贮存器板包括多个流体贮存器。磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，和设置在每个细长区的远端部的磁传感器阵列。也提供了利用本发明的高通量检测系统的方法。

在更加详细地描述本发明之前，要理解的是本发明不限制于所描述的特定实施例，因为这些实施例当然可以变化。也要理解的是本文利用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并非意图限制，因为本发明的范围将仅通过所附权利要求来限制。

当提供数值范围时，应当理解的是，在范围的上限和下限之间的每个中间值（除非上下文另外清楚地指出，到下限单位的十分之一）和其它所说明的或者在所说明范围中的中间值都包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在较小的范围内，并且也包括在本发明内，受到所述说明的范围中任何明确排除的限制。其中，所说明的范围包括一个或两个限值，排除被包括限值的那些中的任何一个或两个的范围也包括在本发明中。

在本文中，某些范围用前面带有术语“大约”的数值来表示。术语“大约”在本文中用于为其之后的确切数目，以及接近或近似在术语之后的数字的数字提供字面支持。在确定数字是否接近或近似明确记载的数字方面，该接近或近似的未记载的数字可以是这样的数字，在陈述它的上下文中提供明确记载的数字的基本等同物。

除非另有定义，否则本文中所利用的全部技术和科学术语具有与本发明所属的领域中的普通技术人员普遍理解的意义。尽管在对本发明的实现或测试中也可以使用与本文所描述的方法和材料相似或等价的任何方法和材料，但是现在要描述代表性的说明性的方法和材料。

在本说明书中引用的所有出版物和专利都通过引用合并于本文，如每个单独的出版物或专利具体地和单独通过引用合并，并通过引用合并于文本来结合引用的出版物公开和描述方法和/或材料。任何出版物的引用是因其披露先于本申请的申请日，并且不应解释为允许本发明由于在先发明预期这些公开而不被授权。另外，提供的出版物的日期可以与实际公开日期不同，这些实际公开日期可能需要单独确认。

应当注意的是，如本文所使用的和在所附权利要求中，单数形式“一”包括复数对象，除非上下文中另外清楚地指出。还应当注意的是，权利要求可以起草成排除任何可选的元件。因此，这种表述意在结合权利要求的叙述，作为如“单独地”、“仅仅”等的这种排它性术语的使用，或使用“否定的”限制的先前基础。

应当理解的是，本发明的某些特征（出于清楚起见，在单独的实施例的上下文中描述）也可以在单个实施例中以组合的方式提供。相反，本发明的各种特征（出于简化起见，在单个实施例的上下文中描述）也可以单独地提供或者以任何合适的子组合提供。本实施例的全部组合特别包括在本发明中，并且在本文中公开，如同每种组合和每个组合分别并且明确地公开到这种组合包含可操作的过程和/或器件/系统/试剂盒的程度。另外，描述这种变体的实施例中列举的所有子组合也特别地包括在本发明中，并且在本文中公开，正如每个化学基团和每个这种子组合在本文中单独地并且明确地公开。

通过阅读本公开对于本领域的技术人员显然的是，本文所描述和说明的每个单独的实施例具有离散的部件和特征，可以在不脱离本发明的范围或精神的情况下，与任何其它的很多实施例的特征容易地分开或组合。任何叙述的方法可以在采用所引证的事件的顺序或者逻辑上合理的任何其它顺序来执行。

在以下部分中，首先更加详细地描述本发明的高通量检测系统，接着是磁传感器件和贮存器板用于本发明高通量检测系统的综述，以及利用本发明高通量检测系统的各种代表性方法的论述。

高通量检测系统

本公开的方面包括高通量检测系统。“高通量”、“高通量检测”、或者“高通量分析”意为多个反应（例如，分析）并行执行。在一些实施例中，高通量方法包括大体同时并行执行多个反应（例如，分析）。在某些实施例中，系统包括：磁传感器件、磁场源以及贮存器板（其中，以下将更加详细地描述这些部件中的每个）。磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，和被设置在每个细长区的远端部的磁传感器阵列。贮存器板包括多个流体贮存器。高通量检测系统被配置成将磁传感器阵列安置在流体贮存器的顺序组中。

通过将磁传感器阵列安置在流体贮存器的顺序组中，可以大体同时并行地执行多个分析，并且因此提供期望的高通量格式。例如，在第一组流体贮存器中的每个流体贮存器可以分别包括相同或不同的样本。所述系统可以被配置成将磁传感器阵列安置在第一组流体贮存器中，诸如通过将具有磁传感器阵列的磁传感器件的细长区的远端部安置在第一组流体贮存器中。所述系统可以被配置成从每个磁传感器阵列中获得信号，表示在每个样本中是否存在一种或更多种分析物。随后，所述系统可以被配置成将磁传感器阵列安置在第二组流体贮存器中，第二组流体贮存器可以分别包括相同或不同的样本。所述系统可以被配置成将磁传感器阵列安置在所期望的第三组、第四组、第五组等流体贮存器中。

为了将磁传感器阵列安置在流体贮存器中，所述系统可以具有一种或更多种配置。在某些实施例中，磁传感器件和贮存器板相对于彼此移动，例如，一个部件可以是静止的，而另一个部件相对于其移动，或者两个部件相对于彼此移动。例如，所述系统可以被配置成通过将磁传感器件相对于贮存器板移动来将磁传感器阵列安置在流体贮存器中。在其它的实施例中，所述系统被配置成通过将贮存器板相对于磁传感器件移动来将磁传感器阵列安置在流体贮存器中。在其它的实施例中，所述系统被配置成将磁传感器件和贮存器板都移动，使得磁传感器件和贮存器板相对于彼此成可操作的关系。

在一些情况下，贮存器板大体上水平，使得多个流体贮存器被布置在贮存器板的顶表面上。磁传感器件可以被布置成大体垂直，使得磁传感器件的细长区被垂直地安置在贮存器板的流体贮存器之上。为了实现磁传感器件和贮存器板相对于彼此的期望移动，所述系统可以包括一个或更多个致动器。致动器意思为被配置成移动机制或系统的一部分的器件。典型地，致动器通过能源来操作，一般以电流、液压流体压力或气动压力的形式，并且将那种能量转化成动能的形式。致动器的实例包括，但是不限制于：电动机、气压致动器、液压活塞、压电致动器、变换器等。

在一些实施例中，所述系统可以包括：第一贮存器板致动器，所述第一贮存器板致动器被配置成将贮存器板移动成与磁传感器件成可操作的关系。例如，第一贮存器板致动器可以被配置成移动贮存器板，使得磁传感器件的细长区的每个远端部被安置在单独的流体贮存器中。在一些情况下，第一贮存器板致动器被配置成沿着垂直轴移动贮存器板，使得贮存器板可以相对于磁传感器件上升或下降。

在一些实施例中，所述系统可以包括磁传感器件致动器，所述磁传感器件致动器被配置成将磁传感器件移动成与贮存器板成可操作的关系。例如，磁传感器件致动器可以被配置成移动磁传感器件，使得磁传感器件的细长区的每个远端部被安置在单独的流体贮存器中。在一些情况下，磁传感器件致动器被配置成沿着垂直轴移动磁传感器件，使得磁传感器件可以相对于贮存器板上升和下降。在某些情况下，磁传感器件致动器被配置成将磁传感器件移动成与磁源成可操作的关系。例如，磁传感器件致动器可以被配置成将磁传感器件的磁传感器阵列安置在由可以检测到最佳信号的磁源产生的磁场区域中。在一些情况下，磁传感器件致动器被配置成将磁传感器件的磁传感器阵列安置在其中磁场方向大体垂直的磁传感器件产生的磁场区域中。

在某些实施例中，所述系统包括一个或更多个额外的致动器。例如，所述系统可以包括第二贮存器板致动器。第二贮存器板致动器可以被配置成沿着与贮存器板共面的至少一个轴移动贮存器板。如上所述，贮存器板可以被安置成大体水平。在这些实施例中，第二贮存器板致动器可以被配置成沿着与贮存器板共面的至少一个水平轴移动贮存器板。例如，贮存器板可以处于初始位置（其中磁传感器阵列与在贮存器板上的第一组流体贮存器对准）。第二贮存器板致动器可以被配置成水平地移动贮存器板，使得第一组流体贮存器被移动到不与磁传感器阵列对准的位置，并且第二组流体贮存器被移动成与磁传感器阵列对准的位置。在这些实施例中，所述系统被配置成将磁传感器阵列安置在流体贮存器的顺序组中。

在某些实施例中，所述系统包括磁场源。磁场源可以被配置成将磁场施加到磁传感器件（例如，磁传感器阵列）足以在分析感测区域（例如，在信号采集期间安置有磁传感器阵列的区域）中产生DC和/或AC场。在一些情况下，磁场源被配置成产生具有以下磁场强度的磁场：1Oe或更大、或者5Oe或更大、或者10Oe或更大、或20Oe或更大、或30Oe或更大、或40Oe或更大、或50Oe或更大、或60Oe或更大、或70Oe或更大、或80Oe或更大、或90Oe或更大、或100Oe或更大。

磁场源可以被安置使得在使用磁传感器件时在安置有磁传感器阵列的区域中产生磁场。在一些情况下，磁场源被配置成在执行分析时，在贮存器板上的流体贮存器组周围产生一致的、可控制的磁场。磁场源可以包括一个或更多个，诸如两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个磁场产生部件。在某些实施例中，所述系统包括被安置在贮存器板的相反侧上的两个磁场源。在一些情况下，磁场源可以包括一个或更多个电磁铁，诸如线圈电磁铁。线圈电磁铁可以包括线绕线圈。例如，磁场源可以包括两个电磁铁，它们以亥姆霍兹（Helmholtz）线圈几何形状布置在贮存器板之上和之下。

所述系统的实施例还包括基于计算机的系统。所述系统可以被配置成定性地和/或定量地评估如上所述的结合反应。“基于计算机的系统”涉及硬件、软件以及用于分析来自磁传感器的信号的数据储存部件。基于计算机的系统的硬件可以包括：中央处理单元（CPU）、输入、输出以及数据储存部件。任何种类的基于计算机的系统适用于本发明系统。数据储存部件可以包括任何计算机可读介质，所述计算机可读介质包括用于记录来自磁传感器阵列的信号的器件，或者可以储存来自磁传感器阵列的信号的可存取的存储部件。

将数据、编程或其它信息“记录”在计算机可读介质上涉及利用本领域已知的任何方法来储存信息的过程。根据用于存取所储存的信息的方法，可以选择任何便利的数据储存结构。各种数据处理器程序和格式可以用来储存，例如文字处理文本文件、数据库格式等。

在某些实施例中，所述系统包括激活和信号处理单元。激活和信号处理单元可以被配置成与磁传感器件可操作地耦接。在一些情况下，激活和信号处理单元与磁传感器件电耦接。激活和信号处理单元可以电耦接以便提供与磁传感器件的双向通信。例如，激活和信号处理单元可以被配置成将电源、激活信号等提供给磁传感器件的部件，诸如但是不限制于磁传感器阵列。如此，激活和信号处理单元可以包括激活信号发生器。激活信号发生器可以被配置成将电源、激活信号等提供给分析物检测器件的部件，诸如但是不限制于磁传感器阵列。在一些情况下，激活和信号处理单元被配置成将1mV至100V，诸如100mV至50V，包括500mV至10V，例如500mV至5V的电压施加在磁传感器阵列上。在一些情况下，激活和信号处理单元被配置成在磁传感器阵列上施加1V的电压。

此外，激活和信号处理单元可以被配置成接收来自磁传感器件（诸如，来自磁传感器件的磁传感器阵列）的信号。来自磁传感器件的磁传感器阵列的信号可以用来检测在样本中一种或更多种分析物的存在。在一些情况下，激活和信号处理单元可以包括处理器，所述处理器被配置成响应于接收来自磁传感器阵列的信号，而输出分析物检测结果。因而，激活和信号处理单元的处理器可以被配置成接收来自磁传感器器件的信号，根据预定的算法处理信号，获得与样本中一种或更多种分析物的存在相关的结果，以及将该结果采用人可读或可听的格式输出给用户。

“处理器”指将执行其所需功能的任何硬件和/或软件组合。例如，本文的任何处理器可以是例如以电子控制器、主机、服务器或个人计算机（例如，台式机或笔记本）的形式可利用的可编程的数字微处理器。当处理器是可编程的时，合适的编程可以与处理器远程通信，或者合适的编程被预先保存在计算机编程产品（诸如便携式或固定的计算机可读的储存媒介，不论是否基于磁性、光学或固态器件）中。例如，磁性媒介、光盘或者固态存储器件可以执行编程，并且可以通过与处理器通信的合适的读取器来读取。

在一些情况下，本发明系统被配置成调节施加到磁传感器阵列的电流（例如，感测电流）。本发明系统也可以被配置成调节由磁场源产生的磁场。调节感测电流和磁场可以促进信号噪声最小化，且因而信噪比最大化。调节感测电流和磁场的另外方面在2010年4月13日申请的美国申请号为12/759,584，标题为“MethodsandDevicesforDetectingthePresenceofanAnalyteinaSample”的美国申请中更详细地描述，其全部内容通过引用合并于本文。

本发明系统的实施例也可以包括以下部件：（a）有线或无线通信模块，所述有线或无线通信模块被配置成在系统和一个或更多个用户之间传送信息，例如，通过用户计算机，如下所述；以及（b）处理器，所述处理器用于执行在来自磁传感器的信号的定性和/定量分析中包括的一个或更多个任务。在某些实施例中，提供了一种计算机编程产品，所述计算机编程产品包括储存有控制逻辑（例如，计算机软件编程，包括编程代码）的计算机可用的媒介。由计算机的处理器执行的控制逻辑使得处理器执行本文描述的功能。在其它的实施例中，一些功能利用例如硬件状态机，主要在硬件中实施。硬件状态机的实施以便执行本文描述的功能可以利用任何便利的方法和技术来完成。

除了磁传感器件以及激活和信号处理单元，所述系统可以包括一些额外的部件，诸如但是不限制于：数据输出器件（例如监控器、扬声器等）；数据输入器件（例如，接口、按钮、开关、键盘等）；流体处理部件（例如，微流体部件）；电源；功率放大器；有线或无线通信部件等。例如，所述系统可以包括流体处理部件，诸如微流体的流体处理部件。在某些实施例中，微流体的流体处理部件被配置成将流体传送到贮存器板的流体贮存器。在一些情况下，流体包括以下中的一个或更多个：分析组分、样本、磁性标记、捕获探针、反应物等。在某些情况下，微流体的流体处理部件被配置成传送小量的流体，诸如1mL或更少，诸如500μL或更少，包括100μL或更少，例如50μL或更少、或者25μL或更少、或者10μL或更少。

在某些实施例中，所述系统是高灵敏度的分析物检测器。“高灵敏度”意为所述系统被配置成检测样本中的分析物，其中，样本中的分析物的浓度低。在一些情况下，所述系统被配置成产生指示样本中感兴趣的分析物存在的可检测的信号，其中，样本中的分析物的浓度为1μM或更少、诸如100nM或更少、或者10nM或更少、或者1nM或更少，包括100pM或更少、或者10pM或更少、或者1PM或更少，例如500fM或更少，或者250fM或更少、或者100fM或更少、或者50fM或更少、或者25fM或更少，诸如10fM或更少、或者5fM或更少、或者1fM或更少。

在某些实施例中，所述系统包括显示器。所述显示器可以被配置成提供从激活和信号处理单元中获得的分析物检测结果的视觉指示，如上所述。显示器可以被配置成显示定性的分析物检测结果。例如，定性显示可以被配置成将定性指标显示给用户，样本包括或者不包括感兴趣的特异性分析物。在一些实施例中，显示器可以被配置成显示分析物检测结果，其中，分析物检测结果是定量结果，例如，在样本中分析物的浓度的定量测量。例如，在所述系统被配置成输出定量分析物检测结果的实施例中，所述系统可以包括显示器，所述显示器被配置成显示定量的分析物检测结果。

根据本公开的实施例的系统的实例在图1中示出。磁传感器阵列（13）位于垂直安置的磁传感器器件（15）的细长区（11）的远端部。磁传感器件（15）是将信号从磁传感器阵列（13）运载到激活和信号处理单元的电子印刷电路板（12）。磁传感器阵列（13）在其表面上暴露出一个或更多个磁传感器（14）。

磁传感器件（15）包括8个细长区，每个细长区具有磁传感器阵列（13），使得可以同时操作多个磁传感器阵列，同时也提供比单个磁传感器阵列更大且更可靠的电接触组（17）。可选的对准引导件（18）被配置成将磁传感器件（15）在系统中对准。磁传感器件（15）可选地包括可编程存储器（16），所述可编程存储器（16）在磁传感器件的使用之前和期间可以用相关信息来编程，诸如：针对每个单独的传感器校准数据；在分析之前生物芯片如何制备有表面功能化分子的记录；所有完成的分析步骤的记录；关于样本测量的记录；测量结果的记录等。

为了用磁传感器件执行测量，磁传感器件首先被插入在电信号插座（19）中，电信号插座（19）接收来自磁传感器阵列的信号用于进一步处理。信号插座（19）和其连接的磁传感器件（20）然后被降低，使得磁传感器件的细长区被安置在贮存器板（21）上包含样本的流体贮存器（23）中。在贮存器板上的另外的流体贮存器（22）可以容纳在分析方案期间暴露于传感器的另外的反应物。

在某些实施例中，磁传感器（14）是磁阻传感器，诸如自旋阀传感器或者磁隧道结传感器，可以检测从纳米级至微米级的直径的超顺磁或反铁磁的磁性标记，所述超顺磁或反铁磁的磁性标记用来标记样本中感兴趣的分析物。在某些实施例中，两个磁场源（24）和（25）（例如，磁场产生线绕线圈）以亥姆霍兹（Helmholtz）线圈几何形状被布置在贮存器板（21）之上和之下，以在贮存器板（21）上流体贮存器（23）周围产生一致的和可电控制的磁场。

在某些实施例中，信号插座（19）和其所连接的磁传感器件（20）可以如由箭头（26）所指示的沿着z轴上升和下降。在其它的实施例中，贮存器板（21）可以与贮存器板致动器可操作地耦接，所述贮存器板致动器被配置成沿着z轴朝向磁传感器件和远离磁传感器件的方向移动贮存器板。贮存器板（21）可以沿着平面中至少一个轴移动，诸如沿着x轴的任何一个方向，或者沿着z轴的任何一个方向，如箭头（27）所指示的。这使得可以将磁传感器件（20）从贮存器板（21）上的一行流体贮存器移动到下一行流体贮存器。

磁传感器件

本公开的方面也包括在上述系统中利用的磁传感器件。所述磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件。在一些实施例中，每个细长区包括设置在远端部的磁传感器阵列。

在某些实施例中，磁传感器件的支撑件包括中心主体区和两个或更多个细长区。两个或更多个细长区可以沿着支撑件的一个边缘从支撑件的主体延伸。例如，细长区的近端部可以与延伸远离支撑件的主体的细长区的远端部连接，或者由与支撑件的相同材料块形成。两个或更多个细长区可以大体布置成彼此平行，并且每个可以具有大约相同的尺寸，使得两个或更多个细长区被布置成形成沿着支撑件的一个边缘从支撑件的主体延伸的梳状结构。

细长区可以被配置成适合在贮存器板的单独流体贮存器内。例如，细长区的每个远端部的尺寸可以适合在单独的流体贮存器内。如此，细长区可以具有小于贮存器板的流体贮存器的内部尺寸的尺寸（例如，宽度和厚度）。例如，如果贮存器板的流体贮存器是圆的，则细长区的宽度和厚度可以小于流体贮存器的直径。在流体贮存器是矩形形状的实施例中，细长区的宽度和厚度可以小于流体贮存器的相应宽度和厚度的尺寸。在某些实施例中，细长区具有如下厚度：10mm或更小，诸如9mm或更小，包括8mm或更小、或者7mm或更小、或者6mm或更小、或者5mm或更小、或者4mm或更小、或者3mm或更小、或者2mm或更小、或者1mm或更小。在某些实施例中，细长区具有如下宽度：25mm或更小，诸如20mm或更小，包括15mm或更小、或者10mm或更小、或者5mm或更小。在一些情况下，细长区具有如下长度，其足以将细长区的远端安置在流体贮存器中，同时仍具有在贮存器板的顶表面之上延伸的细长区的近端部的部分，使得磁传感器的支撑件主体不与贮存器板接触。例如，细长区可以具有大于流体贮存器的深度的长度。在某些实施例中，细长区具有如下5mm或更大的长度，诸如10mm或更大，包括15mm或更大、或者20mm或更大、或者25mm或更大、或者30mm或更大。

在某些实施例中，磁传感器件的支撑件的形状为长方体（尽管其它的形状也是可以的），具有从1cm至20cm的长度范围，诸如1cm至10cm，包括1cm至5cm；1cm至20cm的宽度范围，诸如1cm至10cm，包括1cm至5cm、或者1cm至3cm；以及1mm至10mm的厚度范围，诸如1mm至5mm，包括1mm至3mm。

在某些实施例中，每个细长区包括磁传感器阵列，所述磁传感器阵列被设置在细长区的远端部。例如，磁传感器件可以包括磁传感器阵列，所述磁传感器阵列被设置在每个细长区的远端部。在一些情况下，磁传感器件可以包括一个或更多个细长区，所述细长区不包括磁传感器阵列。例如，一个或更多个细长区可以被配置为控制传感器或参考传感器。

在某些实施例中，磁传感器阵列被安置在细长区的远端部，使得当细长区的远端部被安置在贮存器板的流体贮存器中时，磁传感器阵列被安置在流体贮存器中。每个磁传感器阵列可以被安置，使得大体整体阵列在其相应的流体贮存器中。例如，磁传感器阵列可以被安置在与细长区的远端部的边缘相邻的细长区的远端部上，诸如大体在细长区的远端部的边缘处，或者在离细长区的远端部的边缘一定距离内，例如，5mm或更小、或者4mm或更小、或者3mm或更小、或者2mm或更小、或者1mm或更小。

磁传感器阵列

磁传感器阵列可以具有各种不同的配置，例如相对于磁传感器配置。在某些实施例中，本发明的磁传感器阵列被布置在生物芯片（例如，生物传感器芯片）上。“生物芯片”或者“生物传感器芯片”意思为包括支撑件表面的磁传感器阵列，其在支撑件表面上显示两个或更多个不同的（distinct）磁传感器。在某些实施例中，磁传感器件包括具有磁传感器阵列的支撑件表面。

“阵列”包括任何二维或大体二维（以及三维）布置的可寻址的区域，例如空间可寻址的区域。阵列当其具有位于阵列上特定的预定位置（例如，“地址”）处的多个传感器时是“可寻址的”。阵列特征（例如，传感器）可以通过插入间隔而分开。任何指定的支撑件可以支撑设置在支撑件的前表面上的一个、两个、四个或更多个阵列。根据使用，任何阵列或所有的阵列可以是彼此相同的或不同的，并且每个阵列可以包括多个不同的磁传感器。阵列可以包括一个或更多个，包括2个或更多个、4个或更多个、8个或更多个、10个或更多个、50个或更多个、100个或更多个、250个或更多个、500个或更多个、750个或更多个、1000个或更多个磁传感器。例如，64个磁传感器可以被布置成8×8阵列。在某些实施例中，磁传感器可以被布置成具有如下面积的阵列：小于10cm²、或者小于5cm²，例如小于1cm²，包括小于50mm²、小于20mm²，诸如小于10mm²、或者甚至更小。例如，磁传感器可以具有如下范围的尺寸：10μm×10μm至200μm×200μm，包括100μm×100μm或更小的尺寸，诸如75μm×75μm或更小，例如50μm×50μm或更小。

在某些实施例中，至少一些磁传感器，或者全部的磁传感器具有与传感器的表面稳定结合的分析物特异性探针（例如，表面捕获配体）。例如，每个磁传感器阵列可以包括具有与磁传感器的表面结合的分析物特异性探针的一个或更多个磁传感器。其中，指定的阵列包括两个或更多个磁传感器，每个传感器可以具有与其表面结合的相同或不同的分析物特异性探针。例如，磁传感器阵列可以包括两个或更多个不同的磁传感器，每个磁传感器被配置成特异性地检测相同的分析物。在一些情况下，不同的分析物特异性探针可以存在于这个器件的传感器表面上，使得每个不同的分析物特异性探针与不同的分析物特异性地结合。例如，磁传感器阵列可以包括两个或更多个不同的磁传感器，每个磁传感器被配置成特异性地检测不同的分析物。在其它的情况下，磁传感器件包括没有任何分析物特异性探针的磁传感器，使得磁传感器的表面被功能化以直接与分析物结合。在一些情况下，磁传感器包括被设置在磁传感器的表面之上的阻挡层。阻挡层可以被配置成抑制任何分析物特异性探针或者分析物与磁传感器的表面结合（例如，这种阻挡的磁传感器可以用作参考或者对照电信号的源）。

如上所述，在某些实施例中，磁传感器件包括两个或更多个细长区，所述细长区具有设置在每个细长区上的磁传感器阵列。如此，磁传感器件包括两个或更多个磁传感器阵列。如上所述，每个磁传感器阵列可以具有一个或更多个磁传感器，每个磁传感器被配置成检测相同或不同的分析物。因而，在磁传感器件上的每个磁传感器阵列可以被配置成检测相同组的分析物或不同组的分析物。例如，磁传感器件可以包括两个或更多个不同的磁传感器阵列，每个磁传感器阵列被配置成特异性检测相同组的分析物。在其它的情况下，磁传感器件可以包括两个或更多个不同的磁传感器，每个磁传感器被配置成特异性地检测不同组的分析物。

在某些实施例中，阵列中磁传感器之间的区域可以存在，不带有任何分析物特异性探针或者不被功能化成与分析物直接结合。这种中间传感器区域，当存在时，可以是各种尺寸和配置。在一些情况下，这些中间传感器区域可以被配置成抑制或防止流体在不同的传感器之中移动，例如，中间传感器区域用疏水材料和/或流体屏障（诸如，墙体）来覆盖。

电子通信元件（例如，导电引线）可以存在，被配置成将磁传感器与系统的部件（诸如，处理器、显示器等）电耦接。另外，指定的磁传感器件可以包括除了磁传感器阵列以外的各种其它的部件。额外的磁传感器件部件可以包括，但是不限制于：信号处理部件、电源、流体处理部件、有线或无线通信部件等。

在某些实施例中，磁传感器件被配置成从最小量的样本中产生可检测的信号。在一些情况下，磁传感器件被配置成从如下量的样本中产生可检测的信号：10mL或更少、或者5mL或更少、或者3mL或更少、或者1mL或更少，诸如500μL或更少，包括100μL或更少，例如，50μL或更少、或者25μL或更少、或者10μL或更少。如此，在一些情况下，贮存器板的流体贮存器可以被配置成接收需要产生可检测的信号的最小量的样本。例如，流体贮存器可以被配置成接收如下量的样本：10mL或更少、或者5mL或更少、或者3mL或者更少、或者1mL或者更少，诸如500μL或更少，包括100μL或更少，例如，50μL或更少、或者25μL或更少、或者10μL或更少。

在一些实施例中，磁传感器件被配置成连接至用于检测样本中分析物存在的系统。因此，在某些实施例中，磁传感器件不包括磁场源。磁场源可以包括在用于检测样本中分析物存在的系统中，且因而不包括在磁传感器件中。因而，分析方案可以包括将磁传感器件与用于检测样本中分析物存在的系统可操作地耦接。在一些情况下，磁传感器件可以与系统的激活和信号处理单元可操作地耦接，如上所述。磁传感器件可以包括一个或更多个电接触，所述一个或更多个电接触被配置成将磁传感器件与系统电连接，诸如与系统的激活和信号处理单元电连接。电接触可以沿着磁传感器件的边缘布置，诸如沿着与安置有细长区的磁传感器件的边缘相对的磁传感器件的边缘布置。

在某些实施例中，磁传感器件包括可编程存储器。在一些情况下，可编程存储器被配置成储存信息，诸如包括，但是不限制于如下的信息：校准数据（例如，用于每个磁传感器和/或每个磁传感器阵列的校准数据）；在分析之前磁传感器如何制备有表面功能化分子的记录；完成的分析步骤的记录；关于测量样本的记录；测量结果的记录等。在一些情况下，可以利用条形码来代替可编程存储器，或者除了可编程存储器以外利用条形码。在包括条形码的磁传感器件的实施例中，与磁传感器件相关的信息可以被储存并且从与磁传感器件分开的信息系统（诸如系统的激活和信号处理单元）中取回（或恢复）。

磁传感器

如上所述，每个磁传感器阵列可以包括一个或更多个磁传感器。在一些情况下，磁传感器是被配置成在磁传感器和磁性标记之间没有任何直接的物理接触的情况下，检测邻近磁性标记存在的传感器。在某些实施例中，磁传感器被配置成检测样本中分析物的存在。例如，磁性标记可以直接或间接地与分析物（相应地，其可以与磁传感器直接或间接地结合）结合。如果结合的磁性标记被安置磁传感器的检测范围内，则磁传感器可以提供表示结合的磁芯标记存在，且因而表示分析物的存在的信号。

在一些情况下，磁传感器具有离磁传感器的表面1nm至200nm的检测范围，诸如离磁传感器的表面5nm至150nm，包括5nm至100nm，诸如5nm至50nm，包括5nm至25nm。“检测范围”意思为离磁传感器的表面的距离，其中磁性标记的存在将引起在磁传感器中的可检测的信号。在一些情况下，被安置离磁传感器的表面足够近从而在磁传感器的检测范围内的磁性标记将引起磁传感器中的可检测的信号。在某些情况下，被安置在比磁传感器的检测范围更远的磁传感器的表面的距离处的磁性标记，将不引起在磁传感器中的可检测的或不可忽略的信号。例如，磁性标记可以具有与1/r³成比例的磁通量，其中，r是磁传感器和磁性标记之间的距离。因而，仅那些被安置成很接近（例如，在磁传感器的检测范围内）的磁性标记将引起磁传感器的可检测的信号。

在某些实施例中，磁传感器的表面被功能化成直接与分析物结合。例如，磁传感器的表面可以被功能化以提供分析物和磁传感器的共价结合或非共价结合，所述结合包括但是不限制于：非特异性吸附、基于静电相互作用的结合（例如，离子-离子对相互作用）、疏水作用、氢键结合相互作用等。

在一些情况下，磁传感器的表面包括与分析物特异性结合的分析物特异性探针（例如，表面捕获配体）。分析物特异性探针可以与磁传感器的表面结合。例如，诸如聚乙烯亚胺（PEI）的阳离子聚合物可以用来通过物理吸附将带电的抗体与传感器表面非特异性结合。可替选地，共价化学变化可以利用在分析物特异性探针上的游离胺或游离硫醇基团来将分析物特异性探针与磁传感器的表面共价结合。例如，可以利用N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）与1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（EDC）的连接系统来将分析物特异性探针与磁传感器的表面共价结合。

分析物特异性探针可以包括特异性结合对中的一个成员。例如，适合的特异性结合对包括：受体或配体对中的成员；受体的配体结合部分；抗体或抗原对中的成员；抗体的抗原结合片段；半抗原；外源凝集素/碳水化合物对中的一个成员；酶/底物对中的成员；生物素/抗生物素蛋白；生物素/抗生蛋白链菌素；地高辛/抗地高辛等，但是不限制于此。在某些实施例中，磁传感器的表面包括与感兴趣的分析物特异性结合的抗体。因此，将磁传感器与包括感兴趣的分析物的分析组分接触可以导致分析物和与磁传感器的表面结合的分析物特异性探针（例如，抗体）的结合。

可以用于本发明方法的磁传感器可以变化，并且包括当磁性标记位于接近磁传感器的表面时提供可检测的信号的任何类型的传感器。例如，磁传感器可以包括，但是不限制于：巨磁阻（GMR）传感器，诸如自旋阀检测器、磁隧道结（MTJ）检测器等。

在某些实施例中，磁传感器被配置成响应于在磁传感器的表面附近的磁性标记，而产生电信号。磁传感器可以包括，但是不限制于磁阻传感器件，包括巨磁阻（GMR）传感器。例如，磁传感器可以被配置成检测由局部磁场的变化引起的磁传感器的电阻变化。在一些情况下，如上所述，非常靠近磁传感器的磁性标记（例如，磁性纳米颗粒标记）的结合导致可检测出的磁传感器的电阻变化。例如，在施加的外部磁场存在的情况下，靠近磁传感器的磁性标记可以被磁化。磁化的磁性标记的局部磁场可以引起可检测出的下面的磁传感器的电阻变化。因而，磁性标记的存在可以通过检测磁传感器的电阻变化来检测出。在某些实施例中，磁传感器被配置成检测出如下电阻的变化：1欧姆或更小，诸如500毫欧姆或更小，包括100毫欧姆或更小、或者50毫欧姆或更小、或者25毫欧姆或更小、或者10毫欧姆或更小、或者5毫欧姆或更小、或者1毫欧姆或更小。

在某些情况下，GMR传感器是多层薄膜结构。GMR传感器可以包括铁磁材料和非磁性材料的交替层。铁磁材料可以包括，但是不限制于：坡莫合金（NiFe）、铁钴（FeCo）、镍铁钴（NiFeCo）、氧化镍（NiO）、氧化钴（CoO）、氧化镍钴（NiCoO）、氧化铁（Fe₂O₃）等。在一些情况下，非磁性材料是导电的非磁性材料，诸如，但是不限制于：铜、金、银等。在某些实施例中，铁磁层具有1nm至50nm的厚度，诸如5nm至25nm，包括5nm至10nm。在一些情况下，非磁性层具有1nm至50nm的厚度，诸如1nm至25nm，包括1nm至10nm。

在一些情况下，GMR传感器包括，但是不限制于自旋阀检测器和磁隧道结（MTJ）检测器，以下更加详细地讨论每个检测器。

自旋阀检测器

在一些情况下，磁传感器是自旋阀检测器。在某些情况下，自旋阀检测器是包括第一铁磁层、设置在第一铁磁层上的非磁性层、以及设置在非磁性层上的第二铁磁层的多层结构。第一铁磁层可以被配置成具有沿着某方向固定的磁化矢量。在一些情况下，第一铁磁层被称作为“被钉扎层”。第二铁磁层可以被配置使得其磁化矢量可以在施加的磁场下自由地旋转。在一些情况下，第二铁磁层被称作为“自由层”。

在某些情况下，自旋阀检测器的电阻依赖于自由层的磁化矢量与被钉扎层的磁化矢量的相对方向。当两个磁化矢量平行时，电阻最低；当两个磁化矢量反平行时，电阻最高。电阻的相对变化被称作为磁阻（MR）比。在某些实施例中，自旋阀检测器具有1%至20%的MR比，诸如3%至15%，包括5%至12%。在一些情况下，自旋阀检测器的MR比在小的磁场中为10%或者更大，例如，100Oe。如上所述，可以检测出由于靠近自旋阀检测器的表面的磁性标记的存在而导致的自旋阀检测器的电阻改变。

在某些实施例中，由于磁性标记而来自自旋阀检测器的信号依赖于磁性标记和自旋阀检测器的自由层之间的距离。在一些情况下，来自磁性标记的电压信号随着从磁性标价的中心到自由层的中间平面距离的增大而减小。因而，在某些情况下，在自旋阀检测器中的自由层位于自旋阀检测器的表面上。将自由层安置在自旋阀检测器的表面上可以将自由层与任何结合的磁性标记之间的距离最小化，可以促进磁性标记的检测。

在某些实施例中，自旋阀检测器可以包括钝化层，所述钝化层被设置在一个或更多个自旋阀检测器表面上。在一些情况下，钝化层具有60nm或更小厚度，诸如50nm或更小，包括40nm或更小、30nm或更小、20nm或更小、10nm或更小。例如，钝化层可以具有1nm至10nm的厚度，诸如1nm至5nm，包括1nm至3nm。在某些实施例中，钝化层包括金、钽、SiO₂、Si₃N₄、它们的组合等。

磁隧道结检测器

在某些实施例中，磁传感器是磁隧道结（MTJ）检测器。在一些情况下，MTJ检测器包括包含有第一铁磁层、设置在第一铁磁层上的绝缘层、以及设置在绝缘层上的第二铁磁层的多层结构。绝缘层可以是薄绝缘隧道阻挡层，并且可以包括氧化铝、MgO等。在一些情况下，第一铁磁层和第二铁磁层之间的电子隧穿依赖于两个铁磁层的相对磁化。例如，在某些实施例中，当第一铁磁层和第二铁磁层的磁化矢量平行时，隧穿电流高，而当第一铁磁层和第二铁磁层的磁化矢量反平行时，隧穿电流低。

在一些情况下，MTJ检测器具有1%至300%的MR比，诸如10%至250%，包括25%至200%。如上所述，可以检测出由于靠近MTJ检测器的表面的磁性标记的存在而导致的MTJ检测器的电阻改变。

在某些实施例中，第二铁磁层（例如，MTJ检测器的位于MTJ检测器的表面上的层）包括两个或更多个层。例如，第二铁磁层可以包括第一层和设置在第一层上的第二层。在一些情况下，第一层是薄金属层（例如，金层）。薄金属层可以具有60nm或更小的厚度，诸如50nm或更小，包括40nm或更小、30nm或更小、20nm或更小、10nm或更小。第二层可以包括导电金属，例如，铜、铝、钯、钯合金、氧化钯、铂、铂合金、氧化铂、钌、钌合金、氧化钌、银、银合金、氧化银、锡、锡合金、氧化锡、钛、钛合金、氧化钛、钽、钽合金、氧化钽、它们的组合等。

在一些情况下，MTJ检测器被配置使得相关的磁性标记和自由层的顶表面之间的距离的范围从1nm至200nm，诸如从5nm至150nm，包括从5nm至100nm，诸如从5nm至50nm，包括从5nm至25nm。

如以上针对自旋阀检测器的描述，在某些情况下，MTJ检测器可以包括钝化层，所述钝化层被设置在一个或更多个MTJ检测器表面上。在一些情况下，钝化层具有60nm或更小的厚度，诸如50nm或更小，包括40nm或更小、30nm或更小、20nm或更小、10nm或更小。例如，钝化层可以具有1nm至10nm的厚度，诸如1nm至5nm，包括1nm至3nm。在一些情况下，钝化层包括：金、钽、钽合金、氧化钽、铝、铝合金、氧化铝、SiO₂、Si₃N₄、它们的组合等。

在于2008年9月19日提交，标题为“AnalyteDetectionwithMagneticSensors”的美国专利申请号为12/234,506的美国专利申请中进一步地描述了自旋阀检测器（也称作为自旋阀膜检测器）和磁隧道结（MTJ）检测器，其公开的全部内容通过引用合并于此。在于2004年4月22日提交的，并且标题为“Magneticnanoparticles,magneticdetectorarrays,andmethodsfortheiruseindetectingbiologicalmolecules”的美国专利申请序列号为10/829,505的美国专利申请中进一步地描述了检测器，其公开的全部内容通过引用合并于此。

贮存器板

本公开的方面也包括贮存器板。所述贮存器板包括流体贮存器的可寻址阵列。流体贮存器的阵列包括两个或更多个行的流体贮存器，以及两个或更多个列的流体贮存器。流体贮存器可以是任何种类的配置，其中，流体贮存器被配置成容纳与磁传感器阵列接触的样本。因此，流体贮存器的配置可以包括，但不限制于：圆柱形井配置、正方形井配置、矩形井配置、圆底井配置等。例如，流体贮存器可以包括将一个流体贮存器与相邻的流体贮存器分开的壁。所述壁可以相对于贮存器板的表面大体垂直。在一些情况下，每个流体贮存器的壁限定可以接收等于或小于由流体贮存器限定的空间容量的样本容量的空间容量。

在某些实施例中，在每行中的流体贮存器具有相同的容量。例如，在一行中的流体贮存器可以具有大体相同的形状和尺寸，使得在所述行中的流体贮存器具有大体相同的容量。在某些实施例中，一行流体贮存器中的每个具有相同的容量允许将两个或更多个磁传感器阵列同时安置在一组（例如，行）流体贮存器中，其中每个所述流体贮存器具有相同的容量。在一些情况下，当磁传感器被设置在一行流体贮存器中的每个流体贮存器中时，流体贮存器的这种布置促进对每个磁传感器阵列执行相同的分析步骤。

在一些情况下，在每行流体贮存器中的流体贮存器具有相同的容量，使得在贮存器板上的全部流体贮存器具有相同的容量。在其它的实施例中，在单独列中的至少两个流体贮存器具有不同的容量。例如，第一行流体贮存器可以具有第一容量，而第二行流体贮存器可以具有与第一容量不同的第二容量。因而，在单独列中的两个流体贮存器具有不同的容量。在这些实施例中，当磁传感器件被顺序首先安置在第一行流体贮存器中然后安置在第二行流体贮存器中时，第一行的流体贮存器具有与第二行的流体贮存器不同的容量可以便利于对磁传感器阵列执行不同的分析步骤。

在某些实施例中，在贮存器板上的流体贮存器阵列包括6个或更多个流体贮存器，或者24个或更多个流体贮存器，诸如36个或更多个，包括48个或更多个、或者96个或更多个、或者384个或更多个，或者1536个或更多个流体贮存器。在一些情况下，流体贮存器具有10mL或更小的单个容量、或者5mL或更小、或者3mL或更小、或者1mL或更小，诸如500μL或更小、包括100μL或更小，例如50μL或更小、或者25μL或更小、或者10μL或更小。

在某些实施例中，贮存器板被配置成与贮存器板致动器可操作性地耦接，所述贮存器板致动器被配置成沿着移动轴移动贮存器板。如上所述，所述系统可以包括：第一贮存器板致动器，所述第一贮存器板致动器被配置成将贮存器板移动成与磁传感器件成可操作的关系（例如，垂直朝向磁传感器件或离开磁传感器件）。在某些情况下，将贮存器板朝向和离开磁传感器件移动，同时磁传感器件保持大体静止可以促进针对获得的信号的信噪比的增加（例如，噪声电平减小）。在一些实施例中，所述系统可以包括第二贮存器板致动器，所述第二贮存器板致动器被配置成将贮存器板沿着与贮存器板共面的至少一个轴移动。如此，贮存器板可以包括对准引导件，所述对准引导件被配置成将贮存器板的轴与贮存器板的移动轴平行地对准。如上所述，贮存器板可以采用三维中任意一维由第一贮存器板致动器和/或第二贮存器板致动器移动。因而，对准引导件可以将贮存器板的轴平行于三维中的一维的轴对准。例如，对准引导件可以被配置成将贮存器板的垂直轴平行于移动垂直轴对准（例如，垂直地朝向和离开磁传感器件）。在一些情况下，对准引导件被配置成将贮存器板的水平轴平行于移动的水平轴对准。例如，对准引导件可以被配置成将贮存器板的纵轴平行于磁传感器件的法线轴对准。在一些情况下，对准引导件可以被配置成贮存器板的横轴与平行于磁传感器件的轴平行地对准。

图2A和图2B示出根据本公开的实施例的贮存器板的示意性示图。图2A示出根据本公开的实施例的贮存器板（200）的透视图的示意性示图。如图2A中所示，第一行流体贮存器（202）被配置成具有这样的流体贮存器，每个流体贮存器具有大体相同的容量（例如，第一容量）。第二行流体贮存器（204）被配置成具有这样的流体贮存器，每个流体贮存器具有大体相同的容量（例如，第二容量）。如图2A中所示，第二容量比第一容量小。第三行流体贮存器（206）被配置成具有若干流体贮存器，每个流体贮存器具有大体相同的容量（例如，第三容量）。如图2A中所示，第三容量与第二容量大体相等。第四行流体贮存器（208）被配置成具有若干流体贮存器，每个流体贮存器具有大体相同的容量（例如，第四容量）。如图2A中所示，第四容量比第一容量和第二容量更大。如此，贮存器板（200）包括流体贮存器行，其中，单个行的流体贮存器中的每个流体贮存器可以具有相同的容量。另外，不同行的流体贮存器中的流体贮存器可以具有相同或不同的容量。

图2B示出根据本公开的实施例的贮存器板的俯视图的示意性示图。

方法

本公开的方面也包括一种用于确定在样本是否存在分析物的方法。所述方法包括将磁传感器件与包括在流体贮存器组中的样本组接触，来产生信号。另外，所述方法包括基于所述信号来确定每个样本中是否存在分析物。

在某些实施例中，所述方法包括将磁传感器件的磁传感器阵列与包括在流体贮存器组中的分析流体组顺序接触。所述方法可以包括将磁传感器阵列与在第一组流体贮存器中的第一组分析流体接触。然后，所述方法可以包括将磁传感器阵列与在第二组流体贮存器中的第二组分析流体接触。随后，所述方法可以包括将磁传感器阵列与在第三组流体贮存器中的第三组分析流体接触。磁传感器阵列可以与如期望的在另外组的流体贮存器中的另外组的分析流体接触。

为了将磁传感器阵列与在流体贮存器的顺序组中的顺序组的分析流体接触，所述方法可以包括将磁传感器阵列安置在流体贮存器的顺序组中。例如，所述方法可以包括安置贮存器板，使得第一组（例如，第一行）流体贮存器与在磁传感器件的细长区上的磁传感器阵列对准。所述方法还可以包括将贮存器板（例如，沿着朝向磁传感器件的垂直方向）移动，使得磁传感器阵列被安置在第一组流体贮存器中。在一些情况下，所述方法包括将磁传感器件（例如，沿着朝向贮存器板的垂直方向）移动，使得磁传感器阵列被安置在第一组流体贮存器中。在期望时间量之后，可以通过将贮存器板和磁传感器件中的一个或两个移动（例如，沿着彼此离开的垂直方向）来从第一组流体贮存器中去除磁传感器阵列，使得磁传感器阵列不被安置在第一组流体贮存器中。接着，所述方法可以包括安置贮存器板，使得第二组（例如，第二行）贮存器板与在磁传感器件的细长区上的磁传感器阵列对准。例如，所述方法可以包括将贮存器板沿着水平方向移动，使得第二组流体贮存器与磁传感器阵列对准。然后，所述方法可以包括利用与以上所述相同的方法将磁传感器阵列安置在第二组流体贮存器中。

如上所述，每组流体贮存器（例如，每行流体贮存器）可以包括相同或不同的分析流体，使得可以同时执行平行组的分析。例如，第一组流体贮存器可以包括要分析一个或更多个特异性分析物存在的样本。第二组流体贮存器可以包括与感兴趣的分析物特异性结合的捕获探针。第三组流体贮存器可以包括磁性标记。如此，分析方法可以包括将磁传感器阵列与第一组流体贮存器、第二组流体贮存器以及第三组流体贮存器顺序接触，以使所有分析构件（例如，感兴趣的分析物、捕获探针以及磁性标记）与磁传感器阵列在一起，磁传感器阵列如上所述具有与传感器的表面结合的分析物特异性探针。在流体贮存器组中的分析流体的序列和组分可以如上所述，或者如所期望的变化。例如，第二组流体贮存器可以包括磁性标记，而不是捕获探针，而第三组流体贮存器可以包括捕获探针，而不是磁性标记，或者第二组流体贮存器可以包括磁性标记和捕获探针。以下将更加详细地描述分析流体的顺序和组分的其它可能的变体。

本方法的实施例涉及确定在样本中是否存在分析物，例如，确定在样本中一个或更多个分析物的存在或不存在。在本方法的某些实施例中，在样本中一个或更多个分析物的存在可以定性或定量地确定。定性确定包括将针对样本中分析物的存在确定样本是/否结果提供给用户。定量确定包括将根据样本中分析物的量将粗略的测量结果（例如，低、中、高）提供给用户的半定量确定、和将分析物的准确测量浓度的精确的测量结果提供给用户。

在一些实施例中，所述方法包括样本中分析物的单元分析。“单元分析”意为分析样本来检测样本中一个分析物的存在。例如，样本可以包括感兴趣的分析物和不感兴趣的其它分子实体的混合物。在一些情况下，所述方法包括对样本的单元分析来确定在样本混合物中感兴趣的分析物的存在。

某些实施例包括样本中两个或更多个分析物的多元分析。“多元分析”意为确定出存在两个或更多个不同的分析物，所述两个或更多个分析物彼此不同。例如，分析物可以包括在它们的分子结构、序列等中的可检测出的差异。在一些情况下，分析物的数目大于2，诸如4或更多、6或更多、8或更多等，达到20或更多，例如，50或更多，包括100或更多、或者1000或更多个不同的分析物。在某些实施例中，所述方法包括2至1000个不同的分析物的多元分析，诸如4至500个不同的分析物，包括4至200个不同的分析物、或者4至100个不同的分析物、或者4至50个不同的分析物、或者4至20个不同的分析物。在某些实施例中，多个多元分析可以大体同时并行地执行。例如，在贮存器板上的每组流体贮存器可以如上所述具有与彼此不同的两个或更多个分析物，使得多元分析可以在流体贮存器组中的每个流体贮存器中执行。

在一些情况下，所述方法是确定在样本中存在一种或更多种分析物的无清洗的方法。“无清洗”意思为在反应物和/或样本与传感器表面接触之后不执行清洗步骤。如此，在未结合的反应物（例如，未结合的磁性标记）或未结合的样本从传感器表面去除的这些实施例的分析期间不执行步骤。因此，当所述方法可以包括将一个或更多个不同的反应物和/或样本与传感器表面顺序接触时，在分析期间没有以去除传感器表面未结合的反应物或样品的方式使样本表面与流体接触。例如，在某些实施例中，在将传感器表面与样本接触之后不执行清洗步骤。在一些情况下，所述方法不包括在传感器与磁性标记接触之后的清洗步骤。在某些情况下，在传感器表面与捕获探针接触之后不执行清洗步骤。

在执行清洗步骤的某些实施例中，清洗步骤基本不改变来自磁传感器的信号。清洗步骤可以不导致来自磁传感器的信号实质改变，因为在一些情况下，未结合的磁性标记不具有如本文所描述的实质可检测出的信号。例如，如果执行清洗步骤，在一些情况下，清洗步骤导致信号改变25%或更少，诸如20%或更少、或者15%或更少、或者10%或更少、或者5%或更少、或者4%或更少、或者3%或更少、或者2%或更少、或者1%或更少。在一些实施例中，清洗步骤导致来自传感器的信号减小25%或更少，诸如20%或更少、或者15%或更少、或者10%或更少、或者5%或更少、或者4%或更少、或者3%或更少、或者2%或更少、或者1%或更少。

本方法的方面也可以包括从磁传感器件中获得实时信号。如此，本方法的实施例包括从磁传感器阵列中获得实时信号。“实时”意思为当信号产生时或产生之后立即观察到信号。例如，实时信号从其开始时刻获得，并且在指定时间段连续地获得。因此，某些实施例包括观察与感兴趣的结合反应（例如，感兴趣的分析物与磁传感器的结合）发生相关的信号的实时演变。实时信号可以包括在指定时间段获得的两个或更多个数据点，其中在某些实施例中获得的信号是在感兴趣的指定时间段连续获得的一组连续的数据点（例如，以轨迹的形式）。感兴趣的时段可以变化，在一些情况下范围从0.5min至60min，诸如1min至30min，包括5min至15min。例如，时段可以从实时信号的开始时刻开始，并且可以延续直到传感器达到最大值或饱和电平（例如，占据在传感器上的全部分析物结合位点）。信号中数据点的数目也可以变化，其中在一些情况下，数据点的数目足以在实时信号的时间进程提供连续延伸的数据。“连续”意为数据点以如下的重复率重复地获得：1数据点/分钟或更多，诸如2数据点/分钟或更多，包括5数据点/分钟或更多、或者10数据点/分钟或更多、或者30数据点/分钟或更多、或者60数据点/分钟或更多（例如，1数据点/秒或更多、或者2数据点/秒或更多、或者5数据点/秒或更多、或者10数据点/秒或更多、或者20数据点/秒或更多、或者50数据点/秒或更多、或者75数据点/秒或更多、或者100数据点/秒或更多）。

在某些实施例中，实时信号是实时的分析物特异性信号。实时的分析物特异性信号是如上所述的仅从感兴趣的特异性分析物中获得的实时信号。在一些实施例中，未结合的分析物和未结合的磁性标记不产生可检测出的信号。如此，所获得的实时信号仅获自与磁传感器结合的感兴趣的特异性磁性标记的分析物，并且实质上没有信号获自未结合的磁性标记或其它的反应物（例如，不与传感器特异性结合的分析物）。

在一些实施例中，当分析器件处于湿的条件时观察信号。“湿的”或“湿的条件”意思为分析组分（例如，包括样本、磁性标记以及捕获探针的分析组分）仍与磁传感器的表面接触。如此，不需要执行任何清洗步骤来去除不感兴趣的未结合的部分或者过量的未结合的磁性标记或捕获探针。在某些实施例中，如上所述磁性标记和磁传感器的利用有利于“湿的”检测，因为由磁性标记在磁传感器中引起的信号随着磁性标记和磁传感器的表面之间的距离增加而减小。例如，如上所述磁性标记和磁传感器的利用可以有利于“湿的”检测，因为由磁性标记产生的磁场随着磁性标记和磁传感器的表面之间的距离增大而减小。在一些情况下，与表面结合的分析物结合的磁性标记的磁场显著地超过来自分散在溶液中的未结合的磁性标记的磁场。例如，如上所述，实时的分析物特异性信号可以仅从与磁传感器结合的感兴趣的特异性磁性标记的分析物中获得，并且实质上没有信号可以从分散在溶液中的未结合的磁性标记（例如，不与传感器特异性结合）中获得。分散在溶液中未结合的磁性标记可以在离磁传感器的表面更远的距离处，并且可以处于布朗运动，可以减小未结合的磁性标记引起可检测出的磁传感器的电阻变化的能力。

分析方案

在以下部分中描述了典型的分析方案，以及独立的分析组分。在某些实施例中，本方法包括将磁传感器阵列与包括样本的分析组分接触。磁传感器阵列然后可以与磁性标记和捕获探针接触，所述捕获探针被配置成与磁性标记结合。从传感器中获得信号以检测在样本中分析物的存在。将更加详细地描述这些步骤中的每个。

样本

如上所述，可以在本发明方法中分析的分析组分包括样本。可以在本发明方法中分析的样本可以变化，并且可以包括简单样本和复杂样本。简单样本是包括感兴趣的分析物的样本，并且可以包括或者可以不包括一个或更多个不感兴趣的分子实体，其中这些不感兴趣的分子实体的数目可以少，例如，10或更少、5或更少等。简单样本可以包括最初的生物的或以一些方式处理（例如从样本中去除潜在的干扰的分子实体）的其它的样本。“复杂样本”意为可以或者可以不具有感兴趣的分析物的样本，但是也包括一些不同的蛋白质和其它不感兴趣的分子。在一些情况下，在本发明方法中分析的复杂样本是这样的样本，其包括10种或更多种有区别的（即，不同的）分子实体，所述分子实体根据分子结构而彼此不同，诸如20种或更多种，包括100或更多种，例如10³或更多种、10⁴或更多种（诸如15,000；20,000或25,000或更多种）。

在某些实施例中，感兴趣的样本是生物样本，诸如，但是不限制于尿、血、血清、血浆、唾液、汗水、排泄物、颊拭子、脑脊液、细胞裂解物样品等。样本可以是生物样本，或者可以利用成功提取DNA、RNA、蛋白质以及肽的现有方法，从来自人类、动物、植物、真菌、酵母菌、细菌、组织培养物、病毒培养物、或者它们的组合的生物样本中提取出来。在一些情况下，感兴趣的样本是水、食品或土壤样本。

如上所述，可以在本发明方法中分析的样本可以包括一种或更多种感兴趣的分析物。可检测的分析物的实例包括，但不限制于：核酸，例如，双链或单链DNA、双链或单链RNA、DNA-RNA杂交体、DNA适体、RNA适体等；蛋白质和肽，包括或不包括变体，例如，抗体、双抗体、Fab片段、DNA或RNA结合蛋白质、磷酸化的蛋白质（磷酸蛋白质组学）、肽适体、表位等；小分子，诸如抑制剂、活化剂、配体等；低聚糖或多糖；它们的混合物；等。

磁性标记

可以在本发明方法中分析的分析组分包括磁性标记。磁性标记是当磁性标记被安置靠近传感器时，通过传感器（诸如，磁传感器）可检测出的标记部分。当磁性标记和传感器表面之间的距离在检测期间可以根据特异性磁性标记和传感器表面之间的性质而变化时，在一些情况下，离传感器的表面的这个距离在从1nm至200nm的范围，诸如5nm至150nm，包括5nm至100nm。在某些实施例中，磁性标记是被配置成与感兴趣的分析物特异性结合的可检测的标记。术语“特异性结合”、“特异性地结合”和类似术语涉及第一结合分子或部分（例如，靶特异性结合部分）相对于溶液或反应混合物中其它的分子或部分，优先地与第二结合分子或部分（例如，靶分子）直接结合的能力。在某些实施例中，第一结合分子或部分与第二结合分子或部分之间的亲和力，当它们在结合复合体中彼此特异性结合时的特点在于，K_D（电离常数）小于10^-6M、小于10^-7M、小于10^-8M、小于10^-9M、小于10^-10M、小于10^-11M、小于10^-12M、小于10^-13M、小于10^-14M、或者小于10^-15M。

感兴趣的分析物，由此所结合的磁性标记被安置在靠近传感器时，磁性标记与感兴趣的分析物的结合允许感兴趣的分析物通过传感器（诸如磁传感器）检测。在一些情况下，磁性标记被配置成与感兴趣的分析物直接结合。在其它的情况下，磁性标记被配置成与感兴趣的分析物间接结合。例如，磁性标记可以被配置成与捕获探针特异性结合，并且捕获探针可以被配置成与感兴趣的分析物特异性结合。因而，磁性标记和感兴趣的分析物与捕获探针的结合将磁性标记与感兴趣的分析物间接结合，例如，以产生标记的分析物。在一些情况下，磁性标记和分析物与捕获探针的结合是同时的。

在某些实施例中，磁性标记被功能化成具有结合对中的一个成员。“结合对”或“特异性结合对”意思为在结合复合体中彼此特异性结合的两个互补的结合分子或部分。例如，磁性标记可以被功能化成具有结合对中的第一成员，并且感兴趣的分析物可以被功能化成具有结合对中的第二成员。因而，将结合对中的第一成员和第二成员接触可以形成在磁性标记和感兴趣的分析物之间的结合复合体。在其它的情况下，磁性标记被功能化成具有结合对中的第一成员，并且捕获探针被功能化成具有结合对中的第二成员。因而，将结合对中的第一成员和第二成员接触可以形成在磁性标记和捕获探针之间的结合复合体。如上所述，在一些情况下，捕获探针被配置成与感兴趣的分析物特异性结合。如此，磁性标记可以经由形成在磁性标记和捕获探针之间的结合复合体与感兴趣的分析物间接结合。合适的特异性结合对包括，但是不限制于：受体/配体对中的成员；受体的配体结合部分；抗体/抗原对中的成员；抗体的抗原结合片段；半抗原；外源凝集素/碳水化合物对中的成员；酶/底物对中的成员；生物素/抗生物素蛋白；生物素/抗生蛋白链菌素；地高辛/抗地高辛等。

在某些实施例中，磁性标记被功能化成具有抗生蛋白链菌素，并且捕获探针被功能化成具有生物素。如此，磁性标记可以经由抗生蛋白链菌素和生物素之间的特异性结合反应而与捕获探针特异性结合。结合反应的其它类型也是可能的。例如，磁性标记可以被功能化成具有生物素，而捕获探针可以被功能化成具有抗生蛋白链菌素。可替选地，磁性标记和捕获探针可以被功能化成具有其它特异性结合对的互补成员，如上所述。

在一些情况下，磁性标记与结合对中的一个成员稳定地连接。“稳定地连接”意为磁性标记和结合对中的成员在使用条件下（例如，在分析条件下）保持它们在空间中相对于彼此的位置。如此，磁性标记和结合对的成员可以非共价地或者共价地相互稳定地连接。非共价连接的实例包括非特异性吸附，基于静电（例如，离子-离子对反应）的结合、疏水作用、氢键作用等。共价结合的实例包括形成在结合对的成员和在磁性标记的表面上存在的官能团之间形成的共价键。

在某些实施例中，磁性标记是胶状的。术语“胶质的”或“胶状的”涉及一种物质分散在另一种物质中的混合物。胶质包括两相，分散相和连续相。在一些情况下，胶状的磁性标记在溶液中保持分散，并且不从溶液中沉淀或沉积出来。在溶液中保持分散的胶状的磁性标记可以促进背景信号的最小化以及磁性标记与磁传感器的非特异性反应。例如，所述方法可以包括将磁传感器与包括样本和磁性标记的分析组分接触，使得样本中感兴趣的分析物与磁传感器的表面结合。因为胶状的磁性标记在溶液中保持分散，所以磁性标记不被安置成足够靠近磁传感器，以引起磁传感器中的可检测的信号，这促进背景信号的最小化。在一些情况下，磁性标记与表面结合的分析物的特异性结合将磁性标记安置成靠近磁传感器，使得在磁传感器中产生可检测的信号。

可以在各种方法中（例如，如文本中所述的）利用的磁性标记可以变化，并且包括当磁性标记被安置成靠近磁传感器的表面时在磁传感器中产生可检测的信号的任何类型的标记。例如，磁性标记可以包括，但是不限制于：磁性标记、光学标记（例如，表面增强拉曼散射（SERS）标记）、荧光标记等。以下将更加详细地讨论这些类型的磁性标记中的每个。

磁性标记是当与磁传感器充分连接时通过磁传感器可检测出，并且使得磁传感器输出信号的标记部分。例如，靠近磁传感器的表面的磁性标记的存在可以引起可检测出的磁传感器的变化，诸如，但是不限制于电阻的变化、电导的变化、电感的变化、阻抗的变化等。在一些情况下，靠近磁传感器的表面的磁性标记的存在引起可检测出的磁传感器的电阻的变化。感兴趣的磁性标记可以与磁传感器充分连接，如果磁性标记的中心和传感器的表面之间的距离为200nm或更小、诸如150nm或更小、包括100nm或更小。

在某些情况下，磁性标记包括选自顺磁性的、超顺磁性的、铁磁性的、反铁磁性的材料、它们的组合等中一种材料或更多种材料。例如，磁性标记可以包括超顺磁性的材料。在某些实施例中，磁性标记被配置成在外磁场不存在的情况下为无磁性的。“无磁性的”意为磁性标记的磁化强度为零，或者在某时段的时间平均为零。在一些情况下，磁性标记可以由于在时间内磁性标记的磁化随机跳跃而为无磁性的。在外磁场不存在的情况下被配置成无磁性的磁性标记可以促进磁性标记在溶液中的分散，因为在外磁场不存在的情况下，或者甚至在热能仍占优势的小磁场存在的情况下无磁性的标记不正常地聚集。在某些实施例中，磁性标记包括超顺磁性的材料或者合成的反铁磁性的材料。例如，磁性标记可以包括两层或更多层反铁磁性耦合的铁磁体。

在某些实施例中，磁性标记是高力矩的磁性标记。磁性标记的磁力矩是其与外部磁场对准的趋势的测量。“高力矩”意为磁性标记具有更大的趋势与外部磁场对准。具有高磁力矩的磁性标记可以促进靠近磁传感器表面的磁性标记的存在的检测，因为其容易用外磁场引起磁性标记的磁化。

在某些实施例中，磁性标记包括，但是不限制于：Co、Co合金、铁氧体、氮化钴、氧化钴、Co-Pd、Co-Pt、铁、氧化铁、铁合金、Fe-Au、Fe-Cr、Fe-N、Fe₃O₄、Fe-Pd、Fe-Pt、Fe-Zr-Nb-B、Mn-N、Nd-Fe-B、Nd-Fe-B-Nb-Cu、Ni、Ni合金、它们的组合等。高力矩磁性标记的实例包括，但是不限制于Co、Fe或者CoFe纳米晶体（在室温下可以是超顺磁性的），以及合成的反铁磁性的纳米颗粒。

在一些实施例中，磁性标记的表面被改性。在某些情况下，磁性标记可以用被配置成促进磁性标记与结合对中的一个成员稳定连接的层来覆盖，如上所述。例如，磁性标记可以用金层、聚-L-赖氨酸改性的玻璃的层、葡聚糖等来覆盖。在某些实施例中，磁性标记包括嵌入在葡聚糖聚合物中的一个或更多个氧化铁核。另外，磁性标记的表面可以用一个或更多个表面活性剂来改性。在一些情况下，表面活性剂促进磁性标记的水溶性的增加。在某些实施例中，磁性标记的表面用钝化层来改性。钝化层可以促进在分析条件下磁性标记的化学稳定性。例如，磁性标记可以用包括金、氧化铁、聚合物（例如，聚甲基丙烯酸甲酯膜）等的钝化层来覆盖。

在某些实施例中，磁性标记具有球形状。可替换地，磁性标记可以是圆盘、杆、线圈或纤维。在一些情况下，磁性标记的尺寸使得磁性标记不干扰感兴趣的结合反应。例如，磁性标记可以比得上分析物和捕获探针的尺寸，使得磁性标记不干扰捕获探针和分析物的结合。在一些情况下，磁性标记是磁性纳米颗粒。在一些实施例中，平均直径在从5nm至250nm，诸如5nm至150nm，包括10nm至100nm，例如25nm至75nm。例如，具有如下平均直径的磁性标记：5nm、10nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm的磁性标记，以及具有这些值中的任何两个之间范围的平均直径的磁性标记可以用在本发明的方法中。在一些情况下，磁性标记具有50nm的平均直径。

磁性标记和它们与生物分子的结合在于2008年9月19日提交的，并且标题为“AnalyteDetectionwithMagneticSensors”的美国专利申请号为12/234,506的美国专利申请中进一步地描述，其全部内容通过引用合并于此。

分析组分的产生

在一些情况下，本方法包括通过将磁传感器阵列与样本和磁性标记顺序接触来产生分析组分。例如，本方法可以包括首先将磁传感器阵列与样本接触，然后与磁性标记接触。可替选地，本方法可以包括首先将磁传感器阵列与磁性标记接触，然后与样本接触。

在其它的实施例中，本方法包括将样本和磁性标记结合，以产生分析组分，然后将磁传感器阵列与分析组分接触。例如，本方法可以包括首先在流体贮存器组中将样本和磁性标记结合，以产生流体贮存器组，每个流体贮存器包括分析组分。然后磁传感器可以与分析组分接触，如上所述。随后，本方法可以包括将磁传感器与捕获探针接触，如以下详细描述的。

捕获探针

捕获探针可以是与被靶向的蛋白质或者核酸序列（例如，感兴趣的分析物）特异性结合的任何分子。根据分析物的性质，捕获探针可以是，但是不限制于：（a）与用于检测核酸的目标DNA或RNA序列的独特区域互补的单个DNA链；（b）针对用于检测蛋白质和肽的肽分析物的表位的抗体；（c）任何识别分子，诸如特异性结合对中的成员。例如，适合的特异性结合对包括，但是不限制于：受体/配体对中的成员；受体的配体结合部分；抗体/抗原对的成员；抗体的抗原结合片段；半抗原、外源凝集素/碳水化合物对中的成员；酶/底物对中的一个成员；生物素/抗生物素蛋白；生物素/抗生蛋白链菌素；地高辛/抗地高辛等。

在某些实施例中，捕获探针包括抗体。捕获探针抗体可以与感兴趣的分析物特异性结合。在一些情况下，捕获探针是改性的抗体。改性的抗体可以被配置成与感兴趣的分析物特异性结合，并且也可以包括特异性结合对中的一个或更多个额外的成员。特异性结合对中的一个或更多个成员可以被配置成与特异性结合对中的互补成员特异性结合。在某些情况下，特异性结合对中的互补成员与磁性标记结合，如上所述。例如，捕获探针可以是与感兴趣的分析物特异性结合的抗体。另外，捕获探针可以被改性成包括生物素。如上所述，在某些实施例中，磁性标记可以被改性成包括抗生蛋白链菌素。如此，捕获探针可以被配置成与感兴趣的分析物特异性结合（例如，经由抗体-抗原反应），并且与磁性标记特异性结合（例如，经由抗生蛋白链菌素-生物素反应）。在一些情况下，捕获探针被配置成将感兴趣的分析物和磁性标记结合。换句话说，捕获探针可以被配置使得分析物与捕获探针的特异性结合不显著地干扰捕获探针特异性结合至磁性标记的能力。相似地，捕获探针可以被配置使得磁性标记与捕获探针的特异性结合不显著地干扰捕获探针特异性结合至分析物的能力。

在某些实施例中，捕获探针与感兴趣的分析物特异性结合。在一些情况下，捕获探针可以被识别使得感兴趣的分析物的存在可以被检测出。捕获探针可以通过本文描述的任何方法来识别。例如，如上所述，分析物可以与磁传感器直接或间接结合。捕获探针可以接触感兴趣的分析物并且与感兴趣的分析物特异性结合。如上所述，捕获探针可以被配置成与磁性标记和感兴趣的分析物结合。在某些情况下，捕获探针与表面结合的分析物和磁性标记的同时结合将磁性标记安置在磁传感器的检测范围内，使得在磁传感器中产生可检测的信号。

在一些情况下，由于捕获探针与不感兴趣的部分的非特异性结合而引起的假阳性信号被最小化。例如，捕获探针与不感兴趣的其它部分（不与磁传感器的表面结合，并且保留在溶液中）的非特异性结合将不在磁传感器中产生可检测的或不可忽略的信号，因为与捕获探针结合的磁性标记将不被安置在磁传感器的检测范围内。

如上所述，磁性标记可以是胶状的，使得磁性标记保持分散在分析组分溶液中。在某些情况下，捕获探针扩散至磁传感器的表面并且与分析物结合的动力学显著地快于磁性标记扩散至磁传感器的表面的动力学。捕获探针与分析物的结合的动力学比磁性标记到磁传感器的表面的扩散更快可以有利于由于在磁传感器的检测范围内磁性标记的非特异性定位而引起的假阳性信号的最小化。

在某些实施例中，在磁传感器阵列与分析组分接触之后，磁传感器阵列与捕获探针接触。因而，本方法可以包括首先产生包括样本和磁性标记（例如，在贮存器板上的第一组流体贮存器中）的分析组分。磁传感器阵列然后可以与分析组分接触。随后，磁传感器阵列可以与捕获探针接触。如上所述，分析组分中的每个部件可以包括在贮存器板上的流体贮存器的顺序组（例如，行）中。

其它的方法也是可以的。例如，本方法可以包括首先将磁传感器阵列与捕获探针接触，随后将磁传感器阵列与分析组分接触，其中，分析组分包括样本和磁性标记。在以上所述的两种方法中，磁性标记在将磁传感器阵列与捕获探针接触之前存在于分析组分中。在其它的实施例中，样本和磁性标记包括在贮存器板上的单独组的流体贮存器中（例如，在单独行的流体贮存器中）。磁传感器阵列然后可以通过将磁传感器阵列顺序安置在如所期望的流体贮存器的相应组中，来以任何期望的排序与样本、磁性标记以及捕获探针顺序接触。

如上所述，在一些情况下，本方法是确定样本中存在一种或更多种分析物的无清洗（步骤）的方法。如此，在某些实施例中，将磁传感器阵列与分析组分接触不包括在将磁传感器阵列与分析组分中的每个成分接触之前或之后的任何清洗步骤。因而，在磁传感器与任何分析成分接触之前或之后不执行清洗步骤。

获得信号以确定在样本中是否存在分析物

本发明方法的实施例也包括获得来自磁传感器的信号以检测在样本中分析物的存在。如上所述，磁性标记可以与分析物直接或间接结合，反过来分析物可以与磁传感器直接或间接结合。如果结合的磁性标记被安置在磁传感器的检测范围内，则磁传感器可以提供表示结合的磁性标记存在，且因而表示分析物存在的信号。

磁传感器可以被配置成响应于在磁传感器的表面附近的磁性标记而产生电信号。例如，磁传感器的电阻变化可以通过局部磁场变化来引起。在一些情况下，非常靠近磁传感器的磁性标记的结合引起磁传感器的局部磁场的可检测出的变化。例如，由与感兴趣的分析物结合的磁性标记产生的磁场可以超过由保持分散在样本中的未结合的磁性标记产生的磁场。磁传感器的局部磁场的变化可以被检测成磁传感器的电阻变化。在某些实施例中，未结合的磁性标记在磁传感器中不产生可检测的信号。

效用

本发明系统和方法用于期望确定在样本中一个或更多个分析物的存在或不存在，和/或一种或更多种分析物的量化的各种不同的应用中。本发明系统和方法也用于期望高通量筛选多个样本的应用中。在某些实施例中，本方法涉及在多个样本中一组生物标记（例如，两个或更多个不同的蛋白质生物标记）的检测。例如，本方法可以用于在血清样本组中两种或更多种疾病生物标记的快速检测，例如，如可以用于受试者的疾病病症的诊断，受试者疾病病症的发展的给药或治疗等。

在某些实施例中，本发明系统和方法用于检测生物标记。在一些情况下，本发明系统和方法可以用来检测特定生物标记的存在或不存在，以及在血液、血浆、血清、或其它体液或排泄物（诸如，但是不限制于：唾液、尿液、脑脊液、泪液、汗液、胃肠液、羊水、粘膜液、胸膜液、皮脂油、呼出气体等）中的特定生物标记浓度的增大或减小。

生物标记的存在或不存在，或者生物标记的浓度的显著变化可以用来诊断疾病风险，在个体中疾病的存在、或者调整个体疾病的治疗。例如，特定生物标记或者生物标记组（panel）的存在可以影响对个体的药物治疗或给药方案的选择。在评估可能的药物疗法时，生物标记可以用作自然端点（诸如，存活或不可逆的发病率）的替代。如果治疗改变了生物标记，所述生物标记与改善的健康有直接关系，则所述生物标记可以用作评估特定治疗或给药方案的临床益处的替代端点（surrogateendpoint）。因而，本发明方法和系统促进基于个体中检测出的特定生物标记或生物标记组的个性化诊断和治疗。此外，本发明方法和系统的皮摩尔和/或毫微微摩尔灵敏度有利于与疾病相关的生物标记的早期检测。由于单个磁传感器件检测多个生物标记的能力，本公开的分析系统和方法用于多路分子诊断中多个样本的高通量筛选。

在某些实施例中，本发明系统和方法用于检测用于疾病或疾病状态的生物标记。在一些情况下，疾病是细胞增殖性疾病，诸如，但是不限制于：恶性肿瘤，肿瘤，乳头状瘤，肉瘤或癌等。因而，本发明系统和方法用于检测疾病的存在，诸如细胞增殖性疾病，诸如恶性肿瘤，肿瘤，乳头状瘤，肉瘤，癌等。在某些实施例中，本发明系统和方法用于检测针对传染病或疾病状态的生物标记。在一些情况下，生物标记可以是分子生物标记，诸如，但是不限制于：蛋白质、核酸、碳水化合物、小分子等。类似地，本发明方法、系统和试剂盒可以用来检测心血管疾病、中枢神经系统疾病、肾衰竭、糖尿病、自身免疫性疾病、以及其它许多疾病。

在某些实施例中，本发明方法、系统和试剂盒可以用来检测针对食品和/或环境安全的多个样本中一种或更多种分析物的存在或不存在和/或量化。例如，本发明系统和方法可以用作确定在潜在的污染水、土壤或食品的多个样本中分析物的存在，诸如用于传染性疾病因子的检测，例如细菌、病毒、霉菌等，包括潜在的生物战剂。

计算机相关的实施例

也提供了各种计算机相关的实施例。具体地，在之前的部分中描述的数据分析方法可以利用计算机来执行。因此，提供了用于分析利用以上方法产生的数据的基于计算机的系统，以提供感兴趣的结合反应的定性和/或定量确定。

在某些实施例中，将本发明方法以“编程”的形式编码到计算机可读介质上，其中，在本文中利用的术语“计算机可读介质”涉及参与提供给计算机用于执行和/或处理的指令和/或数据的任何储存或传输媒介。储存媒介的实例包括：软盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、BD-ROM、硬盘驱动器、ROM或集成电路、磁光盘、固态存储器件、诸如PCMCIA卡的计算机可读卡等，这些设备在计算机的内部或外部。包含信息的文件可以被“储存”在计算机可读介质上，其中“储存”意为记录信息，使得可以随后通过计算机存取和恢复。媒介（介质）的实例包括，但是不限制于非瞬态媒介，例如与编程相关的诸如记录到物理结构上的物理媒介。非瞬态媒介不包括通过无线协议传送的电子信号。

关于计算机可读介质，“永久存储器”涉及不变的存储器。永久存储器不被电源到计算机或处理器的终止而擦除。计算机硬件驱动、CD-ROM、DVD-ROM、BD-ROM、以及软盘是永久存储器的全部实例。随机存取存储器（RAM）是非永久存储器的实例。永久存储器的文件可以是可编辑的和重写的。

试剂盒

也提供了用于执行以上所述的方法的一个或更多个实施例的试剂盒。本发明试剂盒可以变化，并且可以包括各种器件和反应物。反应物和器件包括关于磁传感器件或其组件（诸如磁传感器阵列）、磁性标记、捕获探针、分析物特异性探针、缓冲液等在本文所提及的那些。反应物、磁性标记、捕获探针等可以被提供在单独的容器中，使得反应物、磁性标记、捕获探针等可以如所期望的单独地利用。可替选地，一个或更多个反应物、磁性标记、捕获探针等可以提供在相同的容器中，使得一个或更多个反应物、磁性标记、捕获探针等被提供给用户预合并。

在某些实施例中，试剂盒包括如上所述的磁传感器件，和磁性标记。例如，磁性标记可以是磁性纳米颗粒，如上所述。在某些实施例中，试剂盒包括如上所述的具有多个流体贮存器的贮存器板。

在一些情况下，试剂盒至少包括用于所述方法（例如，如以上所述的）中的反应物；和具有储存其中的计算机程序的计算机可读介质，其中，加载到计算机中的计算机程序操作计算机来定性和/或定量地确定获自磁传感器的实时信号中的感兴趣的结合反应；和具有获得计算机程序的地址的物理基础。

除了以上部件，本发明试剂盒还可以包括用于执行本发明方法的说明书。这些说明书可以采用各种形式存在于本发明试剂盒中，其中的一个或更多个形式可以存在于试剂盒中。这些说明书可以存在的一种形式为在合适的媒介或底物上的印刷信息，例如在试剂盒的包装上、在包装插页中等印刷有信息的一页纸或多页纸。另一种部件（means）是记录信息的计算机可读介质，例如，磁盘、CD、DVD等。可以存在的另一种含义是被互联网使用的网页地址，以在远程地点获取信息。任何方便的部件可以在试剂盒中存在。

从以上提供的公开中可以理解的是，本公开具有广泛的各种应用。因此，出于说明目的提供了以下实例，但是以下实例并非意图被解释为以任何方式限制本发明。本领域的技术人员将容易识别可以改变或修改的各种非关键参数，来产生本质上相似的结果。因而，提出了以下实例以便向本领域的普通技术人员提供完整的公开和如何制造和利用本发明的描述，并非限制发明者关于其发明的范围，也并非表示以下实验是可执行的全部或者唯一实验。已经努力保证关于使用的数目（例如，量、温度等）的准确性，但是应当考虑一些实验错误和误差。除非另有指出，部分是重量部分，分子量是重量平均分子量，温度是摄氏度，以及压力是大气压或接近大气压。

实施例

进行实验来测试根据本公开的实施例的高通量的磁传感器系统。磁传感器阵列用两种类型的表面化学制备，一种表面化学吸附磁性纳米颗粒（例如，主动式传感器），一种不吸附磁性纳米颗粒（例如，对照传感器）。在每一阵列中的一半传感器是主动式传感器。

磁传感器件在磁场源（例如，磁性线圈）内部的磁活性区域中是静止的。具有流体贮存器的贮存器板被升高来接合成与磁传感器阵列的可操作关系，以及被降低来脱离所述操作关系并从一行流体贮存器前进到下一行流体贮存器。

在典型的实验中，主动式传感器的信号电平增加是存在于溶液中的分析物的浓度的测量。在这个实例中，信号电平增加是在样本溶液中磁性纳米颗粒的浓度的测量。

图3示出在磁传感器件上的磁传感器阵列的信号电平随时间（分钟）变化的曲线图。曲线图示出来自磁传感器阵列中的主动式传感器和对照传感器（controlsensor）的信号电平。如图3中所示，在曲线的区域A中，当磁传感器阵列与包含磁性纳米颗粒溶液的流体贮存器接合时在主动式传感器上信号电平增加。这是磁性纳米颗粒吸附到主动式传感器上的结果。在曲线的区域B中，当磁传感器阵列接合至包含去离子水的流体贮存器时信号部分地减小。这是一些磁性纳米颗粒从传感器阵列中去除的结果。如区域C中所示，信号电平稳定，因为磁传感器阵列在脱离流体贮存器之后干燥。

尽管出于清楚理解的目的，通过说明和实例的方式详细地描述了前述的发明，但是对于本领域的普通技术人员容易理解的是，根据本发明的教导，在不脱离所附权利要求的精神和范围的条件下可以进行某些改变和修改。

因此，前述的实施例仅说明本发明的原理。对于本领域的技术人员将理解的是，将可以设计尽管在本文中未明确描述或示出，但是体现本发明的原理并包括在本发明的精神和范围内的各种布置。此外，本文中引证的全部实例和条件语言主要意图帮助读者理解本发明的原理和由发明者贡献的促进本领域技术的构想，并且可以被解释为不限制于这些具体的列举的实例和条件。此外，本文中列举本发明的原理、方面和实施例的全部陈述以及本发明的具体实例意图包括本发明的结构和功能性等价物两种。另外，意图是这些等价物包括目前已知的等价物和将来发展的等价物，即，不管结构如何、执行相同功能研发的任意元件。因此，本发明的范围不意为限制本文所示和所描述的示例性实施例。确切地说，本发明的范围和精神由所附权利要求来呈现。

Claims (15)

1.一种高通量检测系统，包括：

(a)磁传感器件，所述磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，每个所述细长区具有设置在所述细长区的远端部的磁传感器阵列；

(b)磁场源；以及

(c)贮存器板，所述贮存器板包括多个流体贮存器的顺序组，

其中，所述系统被配置成将所述磁传感器阵列安置在流体贮存器的顺序组中。

2.如权利要求1所述的高通量检测系统，还包括第一贮存器板致动器，所述第一贮存器板致动器被配置成将所述贮存器板移动成与所述磁传感器件成可操作的关系，使得所述磁传感器件的细长区的每个远端部被安置在单独的流体贮存器中。

3.一种高通量检测系统，包括：

(a)磁场源；

(b)第一贮存器板致动器，所述第一贮存器板致动器被配置成将具有多个流体贮存器的顺序组的贮存器板安置成与磁传感器件成操作关系；以及

(c)所述磁传感器件，其中，所述磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，每个所述细长区具有设置在所述细长区的远端部的磁传感器阵列，

其中，所述系统被配置成将所述两个或更多个磁传感器阵列安置在所述流体贮存器的顺序组中。

4.如权利要求3所述的高通量检测系统，还包括第二贮存器板致动器，所述第二贮存器板致动器被配置成将所述贮存器板沿着与所述贮存器板共面的至少一个轴移动。

5.如权利要求1至4中的任何一项所述的高通量检测系统，还包括处理器，所述处理器被配置成获得来自所述磁传感器阵列的实时的分析物特异性信号。

6.一种磁传感器件，包括：

支撑件，所述支撑件具有两个或更多个细长区，每个所述细长区具有设置在所述细长区的远端部的磁传感器阵列。

7.如权利要求6所述的磁传感器件，其中，每个磁传感器阵列包括两个或更多个磁传感器，所述磁传感器具有结合至所述磁传感器的表面的分析物特异性探针。

8.如权利要求6或7所述的磁传感器件，其中，所述磁传感器阵列中的至少一个包括两个或更多个不同的磁传感器，每个所述磁传感器被配置成特异性检测不同的分析物。

9.如权利要求6或7所述的磁传感器件，其中，所述磁传感器阵列中的至少两个包括不同的磁传感器并且被配置成特异性地检测不同组的分析物。

10.一种用于确定在样本中是否存在分析物的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)将根据权利要求6或7所述的磁传感器件与包括在流体贮存器组中的样本组接触，以产生来自所述磁传感器件的信号；以及

(b)基于来自所述磁传感器件的所述信号通过信号处理单元确定在每个样本中是否存在分析物。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述接触的步骤包括将所述磁传感器阵列安置在包含所述样本的流体贮存器组中。

12.如权利要求10所述的方法，其中，所述信号包括当磁性标记的样本与所述磁传感器阵列接触时获自所述磁传感器阵列的实时的分析物特异性的信号。

13.如权利要求10所述的方法，其中，所述方法不包括从所述磁传感器阵列中去除非特异性的磁性标记的清洗步骤。

14.一种贮存器板，包括：

流体贮存器的可寻址阵列，所述流体贮存器的可寻址阵列包括两个或更多个行的流体贮存器，以及两个或更多个列的流体贮存器，其中，在每行中的所述流体贮存器具有相同的容量，并且在单独的列中的至少两个流体贮存器具有不同的容量。

15.一种试剂盒，包括：

(a)磁传感器件，所述磁传感器件包括具有两个或更多个细长区的支撑件，每个所述细长区具有设置在所述细长区的远端部的磁传感器阵列；以及

(b)磁性标记。