CN110998325A - 扩增测定 - Google Patents

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斯蒂芬·Y·周
丁惟
李骥
戚骥
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Abstract

提供了一种使用装置的均相测定方法。在一些实施方案中，该装置包含一对可以开放和闭合的板。将样品置于两块板之间。在一些实施方案中，将闭合构造中的样品的厚度、标记的浓度和扩增表面的扩增系数配置成使结合在扩增表面上的标记可见，而无需洗掉未结合的标记。

Description

扩增测定
交叉引用
本申请要求于2017年2月9日提交的美国临时申请序列号62/457,084 (ESX-017PRV)、于2017年2月15日提交的美国临时申请序列号62/459,267 (ESX-017PRV2)、于2017年2月9日提交的美国临时申请序列号62/456,904 (ESX-027PRV)、于2017年2月15日提交的美国临时申请序列号62/459,303 (ESX-027PRV2)、于2017年2月9日提交的美国临时申请序列号62/457,075 (ESX-035PRV)、于2017年2月16日提交的美国临时申请序列号62/460,052 (ESX-035PRV2)和于2017年2月16日提交的美国临时申请序列号62/460,083(ESX-035PRV3)的权益，这些申请全部并入本文。
技术领域
其中，本发明涉及进行生物和化学测定的装置和方法。
背景技术
在生物和化学测定(例如，诊断测试)中，通常需要快速和简单地测量样品或部分样品的体积、改变形状和/或检测分析物。在典型的测定(例如，免疫测定、核酸测定和比色测定等)方法中不可避免地需要孵育和清洗循环的多个步骤。因此，整个测定通常花费数小时到数天来获取测定结果，并且难以适应高通量和自动化。
发明内容
以下简要概述并不旨在包含本发明的所有特征和方面。
一方面，本发明涉及可改进样品中分析物检测的方法和系统。分析物尤其包含蛋白质、肽、DNA、RNA、核酸、寡核苷酸、小分子、细胞、具有不同大小和形状的纳米颗粒。检测包含检测目标分析物的存在、量化浓度和确定状态。
另一方面，本发明涉及QMAX装置与QMAX表面上的表面扩增层的组合，其中表面扩增层依赖于标记距离扩增表面的距离来扩增标记的光信号：当标记在扩增表面上时为高扩增，但当标记离扩增表面几微米远时为弱扩增或无扩增。QMAX与扩增表面的组合提供了若干优点，单独或一起地，包括但不限于：(1)允许信号分子检测获得像素化读数(例如，数字读数)，(2)用一次性集总读数或数字读数的高检测灵敏度，和(3) 不需要任何清洗或打开QMAX卡的同质测定(例如，单滴样品，然后读取结果)。此外， QMAX卡使得样品厚度非常薄而均匀，使得总测定时间(小于60秒)快速并且测试变化小。例如，本发明已经在小于60秒内实验证明了一次接触同质测定。在另一方面，本发明涉及该方法与QMAX装置的组合，其可以提高QMAX的性能(检测极限)。在另一方面，本发明涉及不需要任何分离步骤或清洗步骤的无清洗同质测定方法，除了加速过程和量化参数(例如，分析物浓度、样品体积等)的性能之外，简化了样品收集和测量过程、处理小体积的样品、在短时间内(例如，小于一分钟)进行整个测定、允许自动分析结果(例如，通过移动电话)，并且允许非专业人员自己进行测定。
例如，液体生物样品，例如，血液、唾液或尿液，其在许多情况下可以具有在0.5μl至100μl范围内的未知体积，在同质测定中可以使用本发明的装置和方法进行分析，其中术语“同质测定”是指在不存在将样品的一些组分与其他组分分离的任何清洗步骤或纯化步骤的情况下对“纯”样品进行的测定。可以极快地进行该测定，在一些实施方案中，可以在将板置于闭合构造的少至30秒(例如，1分钟)内读取读数。这样，从将样品放置在装置的一个板上，将板闭合在一起，读取板和测定样品中分析物的量的整个方法可以在几分钟内完成。此外，如下文将更详细描述的，该测定也是非常灵敏的并且具有 500fM(使用毛估信号方法)和50fM(使用像素化计数方法)的灵敏度。
附图说明
本领域技术人员将理解，下面描述的附图仅用于说明的目的。附图不旨在以任何方式限制本发明的范围。附图不是完全按比例绘制的。在给出实验数据点的图中，连接数据点的线仅用于引导观察数据，而没有其他目的。
图1示出了QMAX(Q：量化；M：扩增；A：加入试剂；X：加速；也称为压缩调节开放流(CROF))装置的实施方案，其包含第一板和第二板。图(A)示出了当这些板分开时处于开放构造的这些板的透视图；图(B)示出了在开放构造下将样品沉积在第一板上的透视图和截面图；图(C)是处于闭合构造的QMAX装置的透视图和截面图。
图2示出了用于样品分析的系统的实施方案，其包含QMAX装置和读取装置。
图3示出了读取图像之后像素化分析(计数)过程的实施方案的流程图。
图4是示出了通过像素化读数方法读取的使用QMAX装置进行测定的示例性过程中的基本步骤的流程图。
图5示出了QMAX装置的示例性实施方案的第一板和第二板上的结构的SEM，该QMAX装置采用免洗同质测定。
图6示出了用于像素化读数的QMAX的示例性实施方案的结合位点板(第一板-M-板)和储存板(第二板-X-板)的制备的示意图。
图7示出了在M-板底物上具有IR-800标记的QMAX人IgG夹层体免疫测定的实施例，(a)其通过一次性集总读数法(传统读数法)测量；(b)用高灵敏度电子倍增电荷耦合装置(EMCCD)测量，这是一种像素化读数方法。
图8示出了金底物上40nm荧光珠粒的实施例照片，(a)通过高灵敏度电子倍增电荷耦合装置(EMCCD)测量，(b)通过数字单透镜反射(DSLR)照相机测量，两者都是像素化读数。
图9示出了玻璃底物上40nm荧光珠粒的实施例照片，(a)通过高灵敏度电子倍增电荷耦合装置(EMCCD)测量，(b)通过数字单透镜反射(DSLR)照相机测量，两者都是像素化读数。
图10示出了金底物上1μm荧光珠粒的实施例照片，(a)通过高灵敏度电子倍增电荷耦合装置(EMCCD)测量，和(b)通过数字单透镜反射(DSLR)照相机测量，两者都是像素化读数。
图11示出了玻璃底物上1μm荧光珠粒的实施例照片，(a)用高灵敏度电子倍增电荷耦合装置(EMCCD)测量，和(b)用数字单透镜反射(DSLR)照相机测量，两者都是像素化读数。
图12示出了在金底物上用40nm珠粒标记的QMAX人IgG直接免疫测定的实施例，(a)通过一次性集总读数法(传统读数法)测量；和(b)用高灵敏度电子倍增电荷耦合装置(EMCCD)测量，这是一种像素化读数方法。
图13是QMAX(Q：量化；M：扩增；A：加入试剂；X：加速；也称为压缩调节开放流(CROF))装置的示范性实施方案的示意图，其采用无清洗同质测定。
图14示出了QMAX装置的示例性实施方案的第一板和第二板上的结构的SEM，该QMAX装置采用免洗同质测定。
图15示出了来自商业的有限差分时域(FDTD)模拟软件的第二板结构附近的电场平方|E|2的二维图的模拟。
图16是示出了使用免洗同质QMAX装置进行免疫测定的示例性方法中的基本步骤的流程图。
图17示出了用于同质QMAX的示范性实施方案的结合位点板(第一板)和储存板(第二板)的制备的示意图。
图18示出了处于闭合构造的QMAX装置的示例性实施方案的示意图。
图19示出了与正常QMAX人IgG夹层体免疫测定相比，同质QMAX人IgG夹层体免疫测定的标准曲线的实施例。
图20示出了与正常微孔板人IgG夹层体免疫测定相比，同质QMAX人IgG夹层体免疫测定的标准曲线的实施例。
图21示出了扩增表面的示意图，(a)板具有一层材料；(b)板具有两层材料(其中一层是连续的或非连续的)；(c)板具有三层或三层以上的材料；(d)板具有材料组合的层。标记位于装置的顶面上。
图22示出了具有两个板的扩增装置的示意图，其中第一板在顶面上具有标记；第二板用于扩增。该装置具有(a)开放构造和(b)闭合构造。
图23示出了作为使用图21所示装置的实施例的一个实验的示意图。(a)一层装置顶面的荧光染料或珠粒；(b)两层装置(金属和介电材料)顶部的荧光染料或珠粒；(c) 两层装置(介电材料和金属)顶部上的荧光染料或珠粒。
图24示出了采用图23所示装置的荧光分子增强的实验结果。E.F.为不同装置提供增强功能。
图25示出了采用图23所示装置的荧光珠粒增强的实验结果。E.F.为不同装置提供增强功能。
图26示出了作为使用图22所示装置的实施例的一个实验的示意图。
图27示出了采用图26所示装置的荧光分子(Cy-5染料)增强的实验结果。E.F.为不同装置提供增强功能。
图28示出了采用图26所示装置的荧光分子(IR-800染料)增强的实验结果。E.F.为不同装置提供增强功能。
具体实施方式
以下具体实施方式通过实施例而非限制的方式示出了本发明的一些实施方案。本文使用的章节标题和任何子标题仅用于组织目的，而不应被解释为以任何方式限制所描述的主题。章节标题和/或子标题下的内容不限于章节标题和/或子标题，而是适用于本发明的整个说明书。
任何公开文献的引用是针对其在提交日之前的公开，并且不应当被解释为承认本权利要求由于在先发明而不能有权先于这种公开文献。此外，所提供的公开日期可以不同于实际的公开日期，实际的公开日期可能需要被独立地确认。
QMAX测定
在生物和化学测定(即测试)中，简化测定操作或加速测定速度的装置和/或方法通常具有很大价值。
在QMAX(Q：量化；M：扩增；A：加入试剂；X：加速；也称为压缩调节开放流 (CROF))测定平台，QMAX卡使用两个板来将样品的形状操作成薄层(例如，通过压缩)(如图1所示)。在某些实施方案中，板操作需要通过人手或其他外力多次改变两个板的相对位置(称为：板构造)。需要设计QMAX卡以使手动操作容易且快速。
在QMAX测定中，板构造之一是开放构造，其中两个板完全或部分分离(板之间的间距不受间隔件控制)并且可以沉积样品。另一种构造是闭合构造，其中以开放构造沉积的样品的至少一部分被两个板压缩为高度均匀厚度的层，该层的均匀厚度由板的内表面限定并且由板和间隔件调节。
在QMAX测定操作中，操作者经常需要以受控方式将测定试剂添加到样品中。例如，在一些实施方案中，试剂(例如，检测剂和结合试剂)被涂覆在QMAX装置的板表面上，并且一些试剂(例如，检测剂)在分析过程期间在适当的时机释放到样品中。其中，在一些情况下，需要在目标分析物与结合剂充分结合之后加入检测剂。在其他情况下，希望在形成样品薄膜之后加入检测剂。在其他情况下，期望将检测剂的添加延迟指定的时间段。本发明提供用于实现这些目标以及用于使生物/化学感测(包括但不限于免疫测定、核酸测定、电解质分析等)比多种电流感测方法和装置更快、更灵敏、步骤更少、易于进行、所需样品量更少、专业辅助需要更少或减少(或不需要)和/或成本更低的装置和方法。
术语“压缩开放流(COF)”是指通过以下方式改变沉积在板上的可流动样品的形状的方法：(i)将另一个板放置在样品的至少一部分的顶部上，和(ii)然后通过将两个板朝向彼此推动而在两个板之间压缩样品；其中该压缩减小了该样品的至少一部分的厚度并且使得该样品流入这些板之间的开放空间中。术语“压缩调节开放流”或“CROF”(或“自校准压缩开放流”或“SCOF”或“SCCOF”)(也称为QMAX)是指特定类型的COF，其中压缩后部分或全部样品的最终厚度由间隔件“调节”，其中间隔件置于两个板之间。这里， CROF装置可与QMAX装置互换使用。
除非另有说明，术语“间隔件”或“止动件”是指当放置在两块板之间时对两块板之间的最小间隔设定限制的机械物体，当将两块板压缩在一起时可以达到该限制。即，在压缩中，间隔件将停止两个板的相对运动，以防止板间距变得小于预设(即预定)值。
术语“间隔件具有预定高度”和“间隔件具有预定间隔件间距”分别指间隔件高度和间隔件间距的值在QMAX过程之前是已知的。如果在QMAX过程之前不知道间隔件高度和间隔件间距的值，则不预先确定间隔件高度和间隔件间距的值。例如，在珠粒作为间隔件喷射在板上的情况下，其中珠粒落在板的随机位置，间隔件间距不是预定的。非预定间隔件间距的另一实施例是间隔件在QMAX过程期间移动。
在QMAX过程中，术语“间隔件固定在其相应的板上”是指间隔件附着到板的位置，并且在QMAX过程中保持附着到该位置(即，间隔件在相应的板上的位置不改变)。“间隔件与其相应的板固定”的实施例是间隔件由板的一件材料整体地制成，并且间隔件相对于板表面的位置在QMAX过程期间不改变。“间隔件不与其相应的板固定”的实施例是间隔件通过粘合剂粘合到板上，但是在板的使用期间，在QMAX过程期间，粘合剂不能将间隔件保持在其在板表面上的原始位置处，并且间隔件移动离开其在板表面上的原始位置。
在QMAX过程中，两个板的术语“开放构造”是指这样的结构，其中两个板部分地或者完全地分开，并且板之间的间距不受间隔件的调节。
在QMAX过程中，术语两个板的“闭合构造”是指板彼此面对的构造、间隔件和样品的相关体积在板之间、板之间的相关间距以及因此样品的相关体积的厚度由板和间隔件调节，其中相关体积是样品的整个体积的至少一部分。
在QMAX过程中，术语“样品厚度由板和间隔件调节”是指，对于板、样品、间隔件和板压缩方法的给定条件，在板的闭合构造下样品的至少一个端口的厚度可以根据间隔件和板的性质预先确定。
在QMAX装置中，术语板的“内表面”或“样品表面”指接触样品的板的表面，而板的另一表面(不接触样品)称为“外表面”。
除非特别说明，否则在QMAX过程中术语物体的“高度”或“厚度”是指物体在垂直于板表面的方向上的尺寸。例如，间隔件高度是间隔件在垂直于板表面的方向上的尺寸，并且间隔件高度和间隔件厚度是指同一样事物。
除非特别说明，否则在QMAX过程中，术语物体的“区域”是指平行于板表面的物体的区域。例如，间隔件区域是平行于板表面的间隔件区域。
术语QMAX装置指的是在样品上执行QMAX(例如，CROF)过程，并且具有或不具有连接两个板的铰链的装置。
A.用于使用QMAX装置的测定的像素化计数方法
A-1.用于样品分析的系统和方法的实施例
图1示出了具有或不具有铰链的通用QMAX装置的实施方案，其中Q：量化；M：扩增；A：加入试剂；X：加速；也称为压缩调节开放流(CROF)装置。通用QMAX装置包含第一板10和第二板20。特别地，图(A)示出了第一板10和第二板20的透视图，其中第一板具有间隔件。然而，应当注意，间隔件也固定在第二板20(未示出)上或第一板10和第二板20(未示出)两者上。图(B)示出了在开放构造下将样品90沉积在第一板10上的透视图和截面图；然而，应当注意，样品90也沉积在第二板20(未示出) 上或第一板10和第二板20(未示出)两者上。图(C)示出了(i)使用第一板10和第二板20来散布样品90(样品在板的内表面之间流动)并减小样品厚度，以及(ii)在 QMAX装置的闭合构造下使用间隔件和板来调节样品厚度。每个板的内表面可以具有一个或多个结合位点和/或储存位点(未示出)。
在一些实施方案中，间隔件40具有预定的均匀高度和预定的均匀的间隔件间距。在闭合构造中，如图1的图(C)所示，板之间的间距以及因此样品90的厚度由间隔件40 调节。在一些实施方案中，样品90的均匀厚度基本上类似于间隔件40的均匀高度。应当注意，尽管图1示出了要固定在其中一个板上的间隔件40，但是在一些实施方案中，间隔件不是固定的。例如，在某些实施方案中，将间隔件与样品混合，使得当将样品压缩成薄层时，具有均匀尺寸的刚性珠粒或颗粒的间隔件调节样品层的厚度。
A-2.利用像素化计数进行样品分析的系统
本发明的一个方面是提供一种用于样品分析的系统。所述系统包含(a)QMAX装置，其用于将样品中的目标分析物与附着在装置的板上的捕获剂结合；(b)读取装置，其用于产生从装置发出的表示各个目标分析物结合事件的信号的图像；(c)包含用于识别和计数图像区域中的各个结合事件的程序的计算机。
图2示意性地示出了由本发明提供的用于样品分析的系统的实施方案。该系统包含 QMAX装置、读取装置和计算机。在该示例性实施方案中，QMAX装置被配置成当第一板10和第二板20处于闭合构造时将样品90中的目标分析物99与附着在第一板10上的捕获剂111结合。另一方面，读取装置被配置成读取板，以提供当板处于闭合构造时表示各个结合事件的信号的图像。如上所述，计算机包含识别和计数图像区域中的各个结合事件的程序，从而提供样品中一种或多种分析物的量的估计。
如图2所示，类似于图1，QMAX装置包含第一板10、第二板20、间隔件40和邻近依赖性信号扩增层150。间隔件40固定到第一板10。第一板10还包含在其样品接触区域(未示出)中的结合位点101(未示出)。然而，应当注意，结合位点101也可以在第二板20上，或者在第一板10和第二板20两者上。结合位点101含有捕获剂111。图 2示出了QMAX装置的闭合构造，其中包含目标分析物99的样品90被两个板压缩成均匀厚度的层。如上所述，层的均匀厚度基本上类似于间隔件40的均匀高度。捕获剂111 能够结合和固定样品中的目标分析物99。如图所示，在闭合构造下，均匀厚度层中的目标分析物99被捕获剂11结合。邻近依赖性信号扩增层150是以邻近依赖性方式扩增来自分析物或标记的分析物(例如，发光标记)的信号的信号扩增层。
本文所用的术语“捕获剂”是指通过相互作用结合目标分析物的试剂，相互作用足以允许试剂结合和浓缩来自不同分子的异质混合物的目标分子。结合相互作用通常由捕获剂的亲和区域介导。典型的捕获剂包含可特异性结合目标分析物的任何部分。某些捕获剂以小于约10-6M(例如，小于约10-7M、小于约10-8M、小于约10-9M、小于约10-19M、小于约10-11M、小于约10-12M、低至10-16M或任何两个值之间的范围)的解离常数(Kn) 特异性结合目标分子，而不显著地结合其他分子。示例性的捕获剂包含蛋白质(例如，抗体)和核酸(例如，包含适体的寡核苷酸、DNA、RNA)。
在一些实施方案中，读取装置是CCD照相机。在一些实施方案中，读取装置是光电检测器，并且包含从滤光器、分光计、透镜、光圈、分束器、反射镜、偏振器、波片和快门中选择的一个或多个其他光学装置。读取装置收集所述信号的位置、局部强度、局部光谱和局部拉曼特征。
例如，对于光信号检测，滤光器、光束分裂器、光纤、光电检测器(例如，PMT、 APO)、成像照相机(例如，CCD)和光谱仪连同由装置组件提供的扫描仪可以耦合到使用远场共焦设置或宽视场设置的显微镜系统。
在共焦设置中，通过一次记录一个或几个像素的亮度、时间变化和光谱变化并光栅扫描SAL的整个感兴趣区域来进行读取。在宽视场设置中，照相机用于在同一时间记录SAL区域的全部或一部分的亮度和时间变化。需要适当的滤光器和光束控制器(偏振器、分束器、光纤等)来确保仅收集和检测期望的信号。
在一些实施方案中，读取装置是包含数码相机的移动通信装置。在一些实施方案中，移动通信装置还包含为信号读取提供QMAX装置的均匀照明的光源。在一些实施方案中，该系统还包含为信号读取提供QMAX装置的均匀照明的外部光源。
A-3.邻近依赖性信号扩增层
在一些实施方案中，包含捕获剂的QMAX装置的板还包含在其样品接触区域中的邻近依赖性信号扩增层。邻近依赖性信号扩增层(SAL)被配置成增强代表结合事件的信号。
在一些实施方案中，SAL包含由金属材料和介电/半导体材料制成的纳米结构层，其可增强信号。通常，SAL的外表面(SAL的内表面是与基板表面接触的表面)涂覆有分子粘附/间隔件层，其起到以下两种或两种功能之一：(1)提供与捕获剂结合的良好粘附性，和(2)控制SAL中的金属与信号产生分子之间的距离以优化信号扩增的间隔件。一个优选的SAL实施方案是SAL的一个、几个或所有关键的金属和电介质部件的尺寸小于感测中的光的波长。
在一些实施方案中，邻近依赖性信号扩增层包含D2PA阵列。本文使用的术语“圆盘耦合柱上点天线阵列”和“D2PA”指的是包含以下各项的阵列：(a)基板；以及(b)D2PA 结构，其位于基板的表面上，包含从基板的表面延伸的一个或多个柱，其中柱中的至少一个包含柱体、位于柱顶部的金属圆盘、位于柱底部的金属背板、覆盖靠近柱底部的基板表面的大部分的金属背板；设置在柱侧壁上的金属点结构。D2PA扩增靠近D2PA表面的光信号。D2PA增强了靠近D2PA表面的区域中的局部电场和局部电场梯度。光信号包含光散射、光衍射、光吸收、非线性光产生和吸收、拉曼散射、色度、包含荧光的发光、电致发光、化学发光和电化学发光。
D2PA阵列还可以包含覆盖金属点结构、金属圆盘和/或金属背板的至少一部分的分子粘附层，和任选地，特异性结合分析物的捕获剂，其中所述捕获剂连接到D2PA阵列的分子粘附层。当所述分析物结合到捕获剂时，纳米传感器可以扩增来自分析物的光信号。一个优选的SAL实施方案是SAL的一个、几个或所有关键的金属和电介质部件的尺寸小于感测中的光的波长。
术语“分子粘附层”是指限定厚度的分子层或多层，其包含连接装置的内表面和可以结合捕获剂的外(外部)表面。
在一些实施方案中，邻近依赖性信号扩增层包括但不限于于2010年5月21日提交的美国临时专利申请号61/347,178、于2012年4月10日提交的美国临时专利申请号 61/622,226、于2012年10月1日提交的美国临时专利申请号61/708,314、于2013年3 月15日提交的美国临时专利申请号61/800,915、于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/801,933、于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/801,096、于 2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/801,424、于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/794,317、于2014年12月10日提交的美国临时专利申请号 62/090,299、于2014年10月21日提交的美国临时专利申请号62/066,777、于2015年9 月29日提交的美国临时专利申请号62/234,538、于2013年6月13日提交的美国实用新型专利申请13/699,270、于2013年3月15日提交的美国实用新型专利申请号13/838,600、于2014年8月13日提交的美国实用新型专利申请号14/459,239、于2014年8月13日提交的美国实用新型专利申请号14/459,251、于2014年3月16日提交的美国实用新型专利申请号14/852,412、于2015年9月30日提交的美国实用新型专利申请号14/871,678、于2015年10月5日提交的美国实用新型专利申请号14/431,266、于2015年3月25日提交的美国实用新型专利申请号14/668,750、于2015年9月11日提交的美国实用新型专利申请号14/775,634、于2015年9月11日提交的美国实用新型专利申请号14/775,638、于2015年9月11日提交的美国实用新型专利申请号14/852,417、于2015年12月9日提交的美国实用新型专利申请号14/964,394、于2011年5月20日提交的PCT申请号(指定美国)PCT/US2011/037455、于2013年3月15日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2013/032347、于2013年10月1日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2013/062923、于2014年3月16日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/030108、于2014年3月14日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/029675、于2014年3月14日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/028417、于2014年3月15日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/029979、于2015年10月20日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2015/056518、于2016年9月27日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2016/054025中所描述的邻近依赖性信号扩增层，其全部公开内容出于所有目的通过引用并入本文。
术语“邻近依赖性信号扩增层”、“扩增表面”和“表面扩增层”是可互换的。
A-4.信号和像素化读数
从QMAX装置发射的信号可以直接来自分析物或附着到分析物的标记，或其组合。在一些实施方案中，该信号是电磁信号，包含具有不同频率、光强度、荧光、色度、发光(电和化学发光)、拉曼散射、时间分辨信号(包含闪烁)的电和光信号。在一些实施方案中，信号还可以是由于板和读取装置之间的局部电的、局部机械的、局部生物的或局部光学的交互而产生的力。在一些实施方案中，信号包括信号的空间(即位置)、时间和光谱分布。在一些实施方案中，检测信号也可以是吸收。
在光学检测(即通过电磁辐射检测)中，可以使用的方法包含远场光学方法、近场光学方法、落射荧光光谱法，共焦显微术、双光子显微术和全内反射显微术，其中目标分析物用电磁辐射发射器标记，并且这些显微术中的信号可以通过SML扩增。
该读数将使用适当的检测系统来检测待测信号，顺序地或并行地或其组合。在顺序检测中，一次检测一个或几个像素，并且扫描仪将用于移动检测到SAL的其他区域中。在并行检测中，多像素检测器阵列，比如，成像相机(例如，CCD’s)将用于同时检测来自不同像素的信号。扫描可以是单条路径或多条路径，每条路径具有不同的像素大小。
用于读取/检测的像素尺寸将被调整以平衡光学分辨率和总读取时间。较小的像素尺寸将花费较长的时间来读取/扫描整个或部分SAL。典型的像素尺寸为1μm至10μm。像素具有不同的形状：圆形、正方形和矩形。像素尺寸的下限由显微镜系统的光学分辨率确定，并且像素尺寸的上限被确定以避免来自成像器的不均匀光学响应(光学像差、照明均匀性等)的读取误差。
A-5.像素化分析
分析以像素化方式检测的信号以确定特定像素或若干像素处的特定分子的数目和/ 或类型，其进而用于量化目标分析物的类型和/或浓度。
分析包括分析信号的空间、节奏、光谱信息。分析包括统计分析、比较、积分等。图3示出了该方法的一个实施方案的流程图。下面提供分析的一些实施方案。
分析方法-1包括(1)确定局部背景信号强度、(2)确定一个标记、两个标记等的局部信号强度；以及(3)确定成像区域中的标记总数。背景信号是指除了样品不含有任何目标分析物之外，在与其他样品完全相同的条件下产生的信号。
分析-1是基于使用EM-CCD来记录空间分布生物测定信号强度。当D2PA传感器上的离散热点(亮像素)成像时使用它。
(1)确定局部背景信号强度。为了确定背景信号，使用参考样品。该参考样品是没有固定任何分析物的D2PA传感器，并且使用相同的仪器在相同的D2PA生物测定实验条件下进行成像。然后将图像的所有像素的强度绘制在直方图中，其给出在特定信号强度下的像素数目。然后将最对应像素数目的信号强度确定为背景信号背景。该背景强度和它们的标准偏差(s.d.)一起用于确定阈值，该阈值被定义为区分局部背景和局部热点，阈值＝背景+n*s.d。这里n是用作调整阈值的参数的整数。通常，在本工作中将n设置为 3、5或7。
(2)对于单个亮像素(1x，y>阈值)，使用两步法确定标记的局部信号强度。首先，样品的时间演化成像用于找到具有单一标记(分析物)的热点。成像的总时间在10秒的尺度上，而分辨率在10毫秒的尺度上。对于单个分析物的热点，观察到热点荧光强度的清楚的ON/OFF二元行为。表现出这种行为的像素首先被计数为单个标记/分析物。因此记录它们在图像上的坐标和强度。然后将这些热点的平均强度用作D2PA测定上单个标记的亮度。
第二，没有表现出这种二元行为的亮像素因此指示多个标记/分析物。然后将它们的信号强度与单个标记的平均亮度进行比较，以计算局部热点中的标记数量。或者，基于泊松统计原理使用另一简化方法。在低浓度分析物(<1pM)下，固定在高密度等离子体热点(-2.5×107mm-2)中的少量分析物25的概率观察到泊松分布，这表示多于两种分析物位于相同等离子体热点中的概率低。例如，在目标分析物的1fM处，多于两个标记位于我们的成像区域(其包含多于56,250个D2PA结构)内的概率小于0.01％(估计)。因此，可以假定不示出单一标记行为的所有亮热点仅包含两个标记。
(3)在完成(1)和(2)之后，可以将热点像素坐标、强度和相应的标记数目列表制成表格。可以通过对每个亮像素的标记数目求和来获得标记的总数。
分析方法-2包括(1)确定局部背景信号光谱、(2)确定一个标记、两个标记等的局部信号光谱；以及(3)确定成像区域中的标记总数。分析-2是基于使用高分辨率光谱仪结合共聚焦显微镜装置来记录生物测定信号光谱的空间分布。
(1)为了确定背景信号，使用参考样品。该参考样品是没有固定任何分析物的D2PA传感器，并且使用相同的仪器在相同的D2PA生物测定实验条件下进行成像。然后使用共聚焦显微镜测量局部生物测定信号光谱。检测区域由高分辨率光谱仪之前的针孔尺寸和显微镜物镜的数值孔径确定。共聚焦显微镜光栅扫描整个D2PA传感器以获取背景信号光谱l(x,yJ)的空间分布。然后绘制直方图，其给出具有特定光谱矩(fl(A)dA)的像素数目。类似于分析-1步骤(1)，具有最多像素的光谱矩被用作背景信号，并且它们的标准偏差被用于确定阈值：l(A)阈值＝l(A)背景+n*s.d(A)。这里n是用作调整阈值的参数的整数。通常，在本工作中n被设置为等于3、5或7。(2)为了收集单个亮像素的光谱，使用耦合到高分辨率光谱仪的共聚焦显微镜装置。类似于步骤(1)进行读出。由于单个分子的光谱只能使用具有几秒曝光时间的高灵敏度CCD可靠地检测，这不能提供足够的时间分辨率来确定单个标记在热点中的二元行为。因此，为了确定亮像素处的标记数目，我们将比较不同亮像素之间的光谱矩。由于D2PA传感器的大扩增，单个或多个标记可以与背景区分开。因此，可以确定热点内分析物的数量。(3)在完成(1)和(2)之后，可以将热点像素坐标、光谱矩和相应的标记数目列表制成表格。可以通过对每个亮像素的标记数目进行求和来获得标记的总数。分析-3(通过像素化SERS信号感测)包括(1) 确定“表面增强拉曼散射”(SERS)特征的局部背景信号、(2)确定一个标记、两个标记等的局部SERS信号；以及(3)确定成像区域中的标记总数。
分析-3是基于使用高分辨率光谱仪结合共聚焦显微镜装置来记录生物测定信号SERS光谱的空间分布。
(1)为了确定背景信号，使用参考样品。该参考样品是没有固定任何分析物的D2PA传感器，并且使用相同的仪器在相同的D2PA生物测定实验条件下进行成像。然后使用共聚焦显微镜测量局部生物测定SERS光谱。检测区域由高分辨率光谱仪之前的针孔尺寸和显微镜物镜的数值孔径确定。共聚焦显微镜光栅扫描整个D2PA传感器以获取背景信号光谱l(x,y,cm-1)的空间分布。对于特定的生物分子，然后绘制直方图，其给出具有分子的独特SERS特征强度l(cm-1)的像素数目。类似于分析-1步骤(1)，具有最多像素的光谱矩被用作背景信号，并且它们的标准偏差被用于确定阈值：l(cm-1)阈值＝l(cm-1)背景 +n*s.d(cm-1)。这里n是用作调整阈值的参数的整数。通常，在本工作中将n设置为3、5 或7。
(2)为了定位局部热点，使用共聚焦显微镜装置以类似于(1)的方式光栅扫描整个D2PA传感器。与分析-1或分析-2不同，SERS是无标记检测方法，并且单分子SERS信号不表现出二元行为。因此，为了确定亮像素处标记的数目，我们将比较各个亮像素之间的SERS标记1(cm-1)。由于D2PA传感器的大扩增，单个或多个分析物可以与背景区分开。因此，可以确定热点内分析物的数量。
(3)在完成(1)和(2)之后，可以将热点像素坐标、SERS特征强度和相应的标记数目列表制成表格。可以通过对每个亮像素的标记数目进行求和来获得标记的总数。
A-6.利用像素化计数进行样品分析的方法
本发明的另一方面是提供一种利用像素化计数的样品分析方法，如图4所示，包含以下步骤：
(a)获取包含分析物的样品；
(b)获取QMAX装置；
(c)将样品以开放构造沉积在一个或两个板上；
(d)在(c)之后，使用这两个板来将该样品的至少一部分压缩成基本上均匀厚度的层，该层由这些板的样品接触表面限制，其中该层的均匀厚度是由这些间隔件和板调节的，其中该压缩包含：
将两块板放在一起；以及
平行地或顺序地适形按压至少其中一个板的区域以将这些板按压在一起形成闭合构造，其中该适形按压在这些板上在样品的至少一部分上产生基本上均匀的压力，并且该按压使样品的至少一部分在板的样品接触表面之间侧向地展开，并且其中该闭合构造是指在均匀厚度层区域中板之间的间距由间隔件调节的构造；
(e)当板处于闭合构造时，将目标分析物结合至捕获剂；
(f)用读取装置读取板以产生代表各个结合事件的信号的图像；以及
(g)识别并计数图像区域中的各个结合事件，从而提供对样品中一种或多种分析物的数量估计。
在一些实施方案中，适形按压是使施加在区域上的压力基本恒定而不管板的外表面的形状变化的方法。
在一些实施方案中，平行按压同时将压力施加到预定区域上，而顺序按压将压力施加到预定区域的一部分上并且逐渐移动到其他区域。
在某些实施方案中，预定时间段小于10秒、20秒、30秒、45秒、1分钟、1.5分钟、 2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、15分钟、 20分钟、30分钟或60分钟，或者在任何两个值之间的范围内。
在一些实施方案中，对于本发明的方法，将样品沉积在第一板上。在某些实施方案中，在步骤(d)之后步骤(e)之前，将样品在第一板上孵育预定的时间段。在某些实施方案中，预定时间段等于或长于捕获抗体和分析物之间结合达到平衡所需的时间。在某些实施方案中，预定时间段小于10秒、20秒、30秒、45秒、1分钟、1.5分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、15分钟、20 分钟、30分钟或60分钟，或者在任何两个值之间的范围内。
在一些实施方案中，对于本发明的方法，在步骤(e)之后，可以清洗第一板的内表面以除去未结合的分子。对于该方法，在将板切换到闭合构造之前进行清洗。在一些实施方案中，对于本发明的方法，在步骤(e)之前和步骤(d)之后，在步骤(f)之前和步骤(e)之后，可以将板切换至开放构造(例如，通过移除第二板)并且可以清洗第一板的内表面。对于该方法，在将板切换到闭合构造之前进行清洗。在某些实施方案中，这样的步骤降低了非特异性结合并降低了信号噪声。在某些实施方案中，每个清洗步骤包含仅一次或多次清洗。在一些实施方案中，进行两个清洗步骤。在一些实施方案中，只进行其中一个清洗步骤。
在一些实施方案中，内表面可以用吸收在海绵中的清洗溶液清洗。在一些实施方案中，通过挤压海绵以将清洗液释放到第一板的内表面上并松开海绵以再吸收清洗液来进行清洗。在一些实施方案中，清洗改善了可检测信号的检测限(LOD)。
A-7.实施例1
参照图5-7，我们通过实验证明，像素化读数提高了使用QMAX装置的夹层体免疫测定的检测灵敏度。
本实验中的免疫测定是夹层体测定，其利用固定的捕获抗体(山羊抗人IgG)结合并固定掺入PBS溶液中的人IgG蛋白，然后通过检测抗体(IR-800-结合的小鼠抗人IgG) 结合，形成夹层体样结构。使用传统的“一次性集总”读数和像素化计数方法来检测固定的IR-800荧光信号并分析结合事件，并且基于一系列具有不同人IgG浓度的测定来计算和比较它们各自的检测限(LoD)。
装置制备：在该实验中，我们使用的QMAX装置包含X-板和M-板，如图5所示。本文所用的术语“X-板”是指具有固定在其一个表面上的间隔件的板，其中间隔件具有预定的均匀高度和恒定的间隔件间距。图5(B)示出了本实验中使用的X-板的电子显微镜图像。X-板是面积为25mm×25mm、厚度为175μm的PMMA膜，X-板上的间隔件阵列具有侧向面积为30×40μm、高度为30μm、间隔件间距为80μm的柱状间隔件。
如本文所用的术语“M-板”是指包含以下各项的板：(a)基板；和(b)圆盘耦合的柱上点天线(D2PA)结构。术语“M-板”和“D2PA”是可互换的。图5(A)示出了本实验中使用的M-板的电子显微镜图像。在500μm厚的玻璃上制备M-板，该M-板具有间隔为 200nm、柱高为55nm、柱直径为80nm的周期性的非金属柱阵列，在每个柱顶部的厚度为50nm、直径为100nm的金圆盘，在柱底部的金背板，在柱壁上随机分布的直径为10nm 的金纳米点以及这些金属部件之间的纳米间隙。
此外，M-板用DSU(1mM的二氧杂环己烷溶液)预处理过夜，然后用蛋白-A(10μg/mL的PBS溶液)涂覆2小时。在DSU涂覆后，将M-板用PBS中的10ug/mL山羊抗人IgG 涂覆2小时，用PBST清洗3次，并用PBS中的2％BSA封闭2小时，用PBST清洗3 次，再在37°下干燥1小时。如图6(A)所示，DSU在此用作分子粘附层，其通过蛋白-A (图中未示出)将捕获抗体附着到M-板扩增表面D2PA。
如图6(B)所示，用IR-800结合的小鼠抗人IgG涂覆X-板：使用前，将200μL抗体溶液(，10μg/mL，PBS中)上样并在包含间隔件的X-板的内表面上干燥。
在一些实施方案中，捕获和检测抗体可通过印刷、喷雾、浸泡或任何其他施加捕获试剂同质层的方法施加到表面。在某些实施方案中，在第一板上干燥捕获试剂。
测定步骤：对于测定，将1μL人IgG浓度为1μg/mL、100ng/mL、10ng/mL、1ng/mL、100pg/mL、10pg/mL或1pg/mL的样品溶液(PBS溶液中的人IgG)加载到M-板 (25mm×25mm)内表面的不同位置。用手将X-板(25mm×25mm)按压在样品溶液顶部的M-板上。然后将测定孵育1分钟，之后将X-板剥离并用PBST清洗M-板1分钟并用水清洗1分钟。然后用M-板进行光学测量。
对于该方法，在将板切换到闭合构造之前进行清洗。在某些实施方案中，这样的步骤降低了非特异性结合并降低了信号噪声。在某些实施方案中，每个清洗步骤包含仅一次或多次清洗。在一些实施方案中，进行两个清洗步骤。在一些实施方案中，进行其中一个清洗步骤。
在一些实施方案中，内表面可以用吸收在海绵中的清洗溶液清洗。在一些实施方案中，通过挤压海绵以将清洗液释放到第一板的内表面上并松开海绵以再吸收清洗液来进行清洗。在一些实施方案中，清洗改善了可检测信号的检测限(LOD)。
结果：图7是该实验的实验结果图。图(A)示出了通过“一次性集总”读取方法获取的信号，其中使用检测面积为200μm×200μm的拉曼显微镜。如图所示，检测到的信号恒定地保持从1pg/mL到100pg/mL的低值，然后随着样品溶液中人IgG浓度从100pg/mL 增加到1μg/mL而增加。然而，用像素化计数方法观察到增强的灵敏度，如图(B)所示，其通过用检测面积为200μm×200μm的电子倍增电荷耦合装置EMCCD成像并用像素化读数算法实现的自制图像处理软件分析来实现。
LoD被确定为对应于荧光信号的IgG浓度，该荧光信号等于背景光学噪声加上三倍其标准偏差。基于所获取的数据，一次性集总读数方法(图上的红十字)的LoD为约 500fM，而对于像素化计数方法，LoD减小1个数量级至约50fM。
A-8.实施例-2
参照图8-12，我们进行了一组不同的实验，这些实验实现了像素化读数方法，并表现了其在样品分析和分析物检测中的优点。
在下述实验中，在直接测定中测试了两种不同类型的QMAX装置，其中链霉抗生物素蛋白偶联的微球(荧光珠粒)用作纳米颗粒标记，而人IgG-生物素抗体(IgG)用作结合剂。
装置制备：本文测试的一种类型的装置由以下组成：在表面上涂覆有金的 3.5mm×3.5mm的平玻璃板(本文称为“Au板”)、其上涂覆有IgG的层、具有30μm均匀高度的柱间隔件的5mm×5mm的X-板，和40nm直径的链霉抗生物素蛋白偶联的红色荧光(580/605nm)微球(40nm链霉抗生物素蛋白-珠粒)。另一种类型的装置由一个表面涂覆有IgG层的3.5mm×3.5mm的平玻璃板、X-板(与上述相同)和1μm直径链霉抗生物素蛋白偶联的红色荧光(580/605nm)微球(1μm链霉抗生物素蛋白-珠粒)组成。本文所用的术语“X-板”是指本公开的装置的一部分，具有固定在其一个表面上的间隔件的板，其中间隔件具有预定的均匀高度和恒定的间隔件间距。
对于Au板，假定蛋白质不与金属表面良好结合，则使用二硫代双琥珀酰亚胺基十一酸酯(DSU)的自组装单层(SAM)作为粘附层。首先，在室温(RT)下将Au板涂覆在DSU溶液(在二氧杂环乙烷中，1mM)中过夜。其次，在形成DSU粘附层之后，将结合剂(人IgG-生物素)结合到板上。简言之，将10μL人IgG-生物素抗体(IgG)溶液滴加到Au板的金表面上以形成1mm厚的层，在室温下孵育2小时，然后用PBST洗去，这允许IgG结合到Au板上的粘附层上。这里，将人IgG-生物素以1μg/mL到1fg/mL的一系列浓度溶解在PBS溶液中，并用预定浓度的IgG涂覆每个板。最后，将10μLBSA (PBS中，4％)滴加到板上，在室温下封闭2小时，然后用PBST洗去。
按照与Au板类似的方案制备平玻璃板，除了由于蛋白质与玻璃的有效直接结合而没有DSU涂覆步骤，使得IgG和BSA直接滴到玻璃板上用于结合剂涂覆和封闭。
40nm和1μm链霉抗生物素-珠粒都保持在1％(w/v)储备溶液中，并加入BSA溶液(4％在PBS中)中4℃过夜以封闭，形成珠粒的最终浓度为0.1％(w/v)的工作溶液。 40nm珠粒的最终摩尔浓度为50nM，而1μm珠粒的最终摩尔浓度为32pM。
测定步骤：对于使用不同板和珠粒溶液的每次测定：
(1)将1μL封闭珠粒溶液滴加到测定板(Au或玻璃板)的结合位点上；
(2)然后将X-板放置在测定板的顶部，间隔柱朝向沉积的珠粒溶液，并且用手将两个板彼此压靠，然后使“自保持”在闭合构造中测定孵育一定时间；
(3)孵育后，剥离X-板，将测定板用PBST清洗1分钟，然后用H2O清洗1分钟，之后用测定板进行荧光测量。
结果：图8-11示出了通过我们进行的测定获取的代表性显微图像，其中使用具有相同人IgG浓度但不同结合表面(Au板或玻璃板)的QMAX装置，并加载不同大小(40nm 或1μm)的珠粒作为样品。图8示出了由EMCCD(A)和Nikon照相机(B)拍摄的40nm 珠粒在Au板(具有金表面的板)上的图像。图9示出了由EMCCD(A)和Nikon照相机(B)拍摄的40nm珠粒在玻璃板上的图像。图10示出了通过EMCCD(A)和Nikon 照相机(B)拍摄的Au板(具有金表面的板)上1μm珠粒的图像。图11示出了由EMCCD (A)和Nikon照相机(B)拍摄的玻璃板上1μm珠粒的图像。如图像所示，金表面用作荧光信号增强层，其显著增加了由这些实验中使用的任一照相机检测到的来自40nm珠粒和1μm珠粒的信号。
图12示出了测定的荧光强度和IgG浓度之间的关系，以及在使用Au板和40nm珠粒的测定中1分钟孵育时间的检测限(LoD)。这里，在相同条件下测试了用不同浓度IgG 涂覆的Au板，并使用“一次性集总”(a)和“像素计数”(b)方法检测荧光信号。如两个图中所示，荧光信号作为用于涂覆板的IgG浓度的函数而增加。在实验条件下，当使用“一次性集总”方法时，用于测定的IgG的LoD为约15pg/mL(100fM)，当使用“像素计数”方法时，LoD为约10pg/mL(67fM)。误差条是标准偏差，根据每种浓度在五个不同样品区域的测量值计算。
表A1列出了使用具有40nm荧光珠粒的Au板和“像素计数”检测方法测定LoD的实验的原始数据。如表A1所示，本发明提供的像素化读数装置和方法能够在许多其他方面估计在测定和分析中捕获的总珠粒。在此表中，通过将用于制备板的IgG溶液的浓度和体积相乘来计算“总IgG涂覆”，假定溶液中的所有IgG分子都与板结合。然后通过在IgG 分子的数目上平均Au板的表面积来计算“平均IgG距离”。通过在测定期间将加载到Au 板上的珠粒溶液的浓度和体积相乘来计算“加入的总珠粒”。基于像素计数和计数面积估计“估计的捕获的总珠粒”。计算两种不同类型的“捕获率”，一种是“估计的捕获的总珠粒”和“总珠粒”的数量的商，而另一种是“估计的捕获的总珠粒”和“涂覆的总IgG”的数量的商。通过在“估计的捕获的总珠粒”上平均Au板的表面积来计算“捕获的珠粒平均距离”。
表A1.来自用Au板进行的LoD确定实验的原始数据
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE002
A-9.像素化读数比一次性集总读数具有更好的灵敏度的原因(机制)
考虑以下案例作为一个实施例。
像素化读数和一次性集总读数都测量来自一个样品的相同区域(S)的信号。样品具有非常低的浓度。
一定数量(ns)的热点具有高于周围背景(Ib)的荧光信号(Is)。
每个热点具有小的面积(ss)，而总面积是S(S>>nsss)。
像素化读数测量和识别来自每个点的信号。通过像素化读数读取的信号是nsIs或ssIs。背景信号被识别为Ib。
因此，像素化读数的信噪比约为Is/Ib，远大于1。
然而，一次性集总读数不具有识别每个点的能力，但是具有测量和一次性集总来自整个区域的信号的能力。信号读数是ssIs+SIb。考虑到S>>ss，信号读数稍大于SIb，而噪声是SIb。
因此，一次性集总读数的信噪比接近于1。
显然，当测量非常低的样品浓度时，像素化读数可以提供比一次性集总读数好得多的灵敏度(信噪比)。
使用QMAX免疫测定系统的像素化读数的实施例显示：
像素计数荧光检测方法通常将检测的测定极限增加1-2个数量级，这可应用于QMAX 测定系统，但不仅限于QMAX测定系统。
当将像素计数方法与QMAX结合时，在样品时间实现简单(一步)、小体积(1μL)、快速(1分钟)和高灵敏度测定。
该像素计数测量系统便携简单。例如，当使用珠粒和Au板基板时，可能可以通过DSRL照相机和电话读取。
该平台可适用于在传统微量滴定板中进行的任何免疫测定，因此具有广泛的应用。
A-10.本发明的实施例
邻近依赖性信号扩增层
术语“邻近依赖性信号扩增层”、“邻近依赖性信号扩增层”或“表面信号扩增层/表面”是指以邻近依赖性方式扩增来自分析物或标记的分析物(例如，发光标记)的信号的信号扩增层。在使用这种层时，分子越靠近信号扩增层的表面，来自分析物或标记分析物的信号就增加。显然，由靠近该层的第一标记分子产生的信号的强度将高于由远离该层的第二标记分子产生的信号。例如，在邻近依赖性信号扩增层100nm内的标记分子的信号大于远离邻近依赖性扩增层1μm或更远的标记分子的信号。
AA1.一种样品分析方法，包含：
(a)获取包含目标分析物的样品；
(b)获取第一板和第二板，该第一板和第二板可相对于彼此移动成不同构造并且在其各自的表面上具有用于接触包含分析物的样品的样品接触区域，其中第一板上的样品接触区域中的一个具有结合位点，该结合位点包含：
(i)如以上定义的邻近依赖性信号扩增层，以及
(ii)附着到所述邻近依赖性信号扩增层并结合分析物的捕获剂；
(c)当板被配置成开放构造时，将样品沉积在一个或两个板上，其中两个板的内表面之间的平均间距为至少200μm；
(d)(c)之后，将两块板移动至闭合构造，其中，样品的至少一部分位于两块板之间，并且板的内表面之间的平均间距小于200μm；以及
(e)用读取装置读取样品接触区域以产生信号图像。
AB1.一种用于分析样品的装置，包含：
第一板、第二板和结合位点，其中
(a)第一板和第二板可相对于彼此移动成为不同的构造，并且在其各自的内表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域；
(b)第一板上的样品接触区域之一具有结合位点，该结合位点包含：
(i)邻近依赖性信号扩增层，和
(ii)附着到所述邻近依赖性信号扩增层的捕获剂；
其中构造之一是开放构造，其中两个板的内表面之间的平均间距为至少200μm；
其中构造中的另一个是闭合构造，其中样品的至少一部分在两个板之间并且板的内表面之间的平均间距小于200μm。
AC1.一种用于分析样品的系统，包含：
(a)第一板和第二板，该第一板和该第二板相对于彼此可移动成不同构造并且在其各自的表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域，其中该第一板上的样品接触区域之一具有结合位点，该结合位点包含：
(i)邻近依赖性信号扩增层，和
(ii)附着到所述邻近依赖性信号扩增层的捕获剂；
(b)用于产生从第一板的结合位点发出的信号的图像的读取装置；
(c)将该读取装置可操作地连接至该第一板和第二板的闭合构造上的装置组件；
(d)用于存储所述图像的存储器；以及
(e)用于识别和计数图像区域中的各个结合事件的程序；
其中捕获剂捕获目标分析物。
用于在样品厚度上扩增的扩增层
*术语“扩增层”是指在样品厚度上扩增来自分析物或标记分析物(例如，发光标记) 的信号的信号扩增层。例如，如果样品层厚度为30μm，则扩增层可以扩增样品中分析物和/或分析物标记的信号。
NAA1.一种样品分析方法，包含：
(a)获取包含目标分析物的样品；
(b)获取第一板和第二板，该第一板和第二板可相对于彼此移动成不同构造并且在其各自的表面上具有用于接触包含分析物的样品的样品接触区域，其中第一板上的样品接触区域中的一个具有结合位点，该结合位点包含：
(i)扩增层，和
(ii)附着到邻近依赖性信号扩增层并结合分析物的捕获剂；
(c)当板被配置成开放构造时，将样品沉积在一个或两个板上，其中两个板的内表面之间的平均间距为至少200μm；
(d)(c)之后，将两块板移动至闭合构造，其中，样品的至少一部分位于两块板之间，并且板的内表面之间的平均间距小于200μm；以及
(e)用读取装置读取样品接触区域以产生信号图像。
NAB1.一种用于分析样品的装置，包含：
第一板、第二板和结合位点，其中
(c)第一板和第二板可相对于彼此移动成为不同的构造，并且在其各自的内表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域；
(d)第一板上的样品接触区域之一具有结合位点，该结合位点包含：
(i)扩增层，和
(ii)附着到所述扩增层的捕获剂；
其中构造之一是开放构造，其中两个板的内表面之间的平均间距为至少200μm；
其中构造中的另一个是闭合构造，其中样品的至少一部分在两个板之间并且板的内表面之间的平均间距小于200μm。
NAC1.一种用于分析样品的系统，包含：
(a)第一板和第二板，该第一板和该第二板相对于彼此可移动成不同构造并且在其各自的表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域，其中该第一板上的样品接触区域之一具有结合位点，该结合位点包含：
(i)扩增层，和
(ii)附着到所述扩增层的捕获剂；
(b)用于产生从第一板的结合位点发出的信号的图像的读取装置；
(c)将该读取装置可操作地连接至该第一板和第二板的闭合构造上的装置组件；
(d)用于存储所述图像的存储器；以及
(e)用于识别和计数图像区域中的各个结合事件的程序；
其中捕获剂捕获目标分析物。
AA2.如实施方案AA1所述的方法，其中该方法是同质测定，该同质测定读取信号而不使用清洗步骤以除去在结合位点处不与捕获剂结合的任何生物材料或标记。
AA3.如实施方案AA1所述的方法，其中该方法还包含(f)定量图像区域中的信号以提供样品中一种或多种分析物的数量估计。
AA4.如实施方案AA3所述的方法，其中步骤(f)包含鉴定和计数图像区域中分析物与捕获剂之间的单个结合事件，从而提供对样品中一种或多种分析物的数量估计。
AA5.如实施方案AA3所述的方法，其中步骤(f)包含定量图像区域中的一次性集总信号，从而提供样品中一种或多种分析物的数量估计。
NAB1.1如实施方案NAB1、NAC1或NAA1所述的装置、系统或方法，其中扩增层包含金属材料层。
NAB1.2如实施方案NAB1、NAC1或NAA1所述的装置、系统或方法，其中扩增层包含金属材料层和在所述金属材料层顶部上的介电材料，其中捕获剂在所述介电材料上。
实施方案NAB1.1或NAB1.2的装置、系统或方法，其中金属材料层是均匀的金属层、纳米结构的金属层或组合。
如实施方案NAB1、NAC1或NAA1所述的装置、系统或方法，其中扩增层包含金属材料层和在金属材料层顶部上的介电材料，其中捕获剂在介电材料上，且介电材料层的厚度为0.5nm、1nm、5nm、10nm、20nm、50nm、00nm、200nm、500nm、1000nm、2μm、 3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、100μm、200μm、500μm，或在任何两个值的范围内。
AA6.如前述权利要求中任一项所述的装置、系统或方法，其中第二板的样品接触区域具有试剂储存位点。
AA7.如前述权利要求中任一项所述的装置、系统或方法，其中第二板的样品接触区域具有试剂储存位点，并且该储存位点在闭合构造中大约在该第一板上的结合位点上方。
AA8.如前述权利要求中任一项所述的装置、系统或方法，其中第一板的样品接触区域进一步含试剂储存位点。
AA9.如前述权利要求中任一项所述的装置、系统或方法，其中该第一板中的样品接触区域进一步包含试剂储存位点，其中该试剂储存位点与该结合位点不在该样品接触区域的相同位置。
AA10.如前述任一权利要求所述的装置、系统或方法，其中试剂储存位点中的试剂是与目标分析物结合的检测剂。
AA11.如前述权利要求中任一项所述的装置、系统或方法，其中该方法还包含用检测剂标记目标分析物的步骤。
AA12.如前述任一权利要求所述的装置、系统或方法，其中该检测剂包含标记。
AA13.如前述任一权利要求所述的装置、系统或方法，其中捕获剂和检测剂都结合到目标分析物以形成夹层体。
AA14.如实施方案AA9的方法，其中该方法进一步包含测量由读取装置成像的区域中的样品体积。
AA15.如实施方案AA9所述的方法，其中第一位置包含多个结合位点，每个结合位点包含：
(i)邻近依赖性信号扩增层，和
(ii)附着到邻近依赖性信号扩增层的捕获剂。
AA16.如实施方案AA1所述的方法，其中目标分析物是蛋白质、肽、DNA、RNA、核酸、小分子、细胞或纳米颗粒。
AA17.如前述任一实施方案所述的方法，其中捕获剂特异性结合目标分析物。
AA18.如前述任一实施方案所述的方法，其中图像示出所述信号的位置、局部强度和局部光谱。
AA19.如前述任一实施方案所述的方法，其中信号是选自由荧光、电致发光、化学发光和电化学发光信号组成的群组的发光信号。
AA20.如前述任一实施方案所述的方法，其中信号是拉曼散射信号。
AA21.如前述任一实施方案所述的方法，其中信号是由于板与读取装置之间的局部电的、局部机械的、局部生物的或局部光学的交互而产生的力。
AA22.如前述任一实施方案所述的方法，其中在步骤(b)之前，其进一步包含在目标分析物结合到捕获剂之前或之后用标记来标记目标分析物的步骤。
AA23.如前述任一实施方案所述的方法，其中通过在所述信号扩增层与另一电极之间施加偏压来执行读取步骤(b)，从而提供更高的灵敏度。
AA24.如前述任一实施方案所述的方法，其中识别和计数步骤(c)包含：(1)确定背景信号的局部强度，(2)确定一个标记、两个标记、三个标记和四个或更多个标记的局部信号强度；以及(3)确定成像区域中的标记总数。
AA25.如前述任一实施方案所述的方法，其中识别和计数步骤(c)包含：(1)确定背景信号的局部光谱，(2)确定一个标记、两个标记、三个标记和四个或更多个标记的局部信号光谱；以及(3)确定成像区域中的标记总数。
AA26.如前述任一实施方案所述的方法，其中识别和计数步骤(c)包括：(1)确定背景信号的局部拉曼特征，(2)确定一个标记、两个标记、三个标记和四个或更多个标记的局部信号拉曼特征；以及(3)确定成像区域中的标记总数。
AA27.如前述任一实施方案所述的方法，其中识别和计数步骤包含确定局部强度、光谱和拉曼特征中的一者或一者以上。
AA28.如前述任一实施方案所述的方法，其中通过向板施加电场来加速结合步骤(a)，从而将分析物移动到邻近依赖性信号扩增层。
AA29.如前述任一实施方案所述的方法，其中，邻近依赖性信号扩增层包含D2PA。
AA30.如前述任一实施方案所述的方法，其中邻近依赖性信号扩增层包含一个或多个金属圆盘和明显平坦的金属膜，其中金属圆盘的大部分与金属膜间隔，并且所述间隔和圆盘的尺寸小于用于感测的光的波长。
AA31.如实施方案AA30所述的方法，其中金属圆盘具有选自由圆形、多边形、棱锥形、椭圆形、细长条形或其任何组合组成的群组的形状。
AA32.如实施方案AA30所述的方法，其中间隔为0.5到30nm，且其中圆盘具有在20nm到250nm范围内的平均侧向尺寸。
AA33.如前述任一实施方案所述的方法，其中捕获剂通过分子连接层附着到邻近依赖性信号扩增层，该分子连接层将所述捕获剂与所述邻近依赖性信号扩增层连接。
AA34.如前述任一实施方案所述的方法，其中信号是光信号。
AA35.如前述任一实施方案所述的方法，其中信号由荧光标记产生，荧光标记在所述分析物结合到捕获剂之前或之后与结合的分析物相关联。
AA36.如前述任一实施方案所述的方法，其中在读取步骤(c)中被读取以形成信号图像的两个相邻信号之间的平均距离大于10nm。
AA37.如前述任一实施方案所述的方法，其中信号是通过拉曼散射产生的信号。
AA38.如前述任一实施方案所述的方法，其中捕获剂是抗体。
AA39.如前述任一实施方案所述的方法，其中捕获剂是多核苷酸。
AC2.如实施方案AC1所述的系统，其中读取装置是手持移动通信装置的照相机。
AC3.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中装置组件是连接到手持式移动通信装置的相机的适配器。
AC4.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中信号代表了单个目标分析物结合事件。
AC5.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中装置组件在三个(x、y、z)正交方向中的至少一个上控制或改变板与读取装置之间的相对位置以用于读取信号。
AC6.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中读取装置是CCD相机。
AC7.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中读取装置是光电检测器，该光电检测器包含从滤光器、分光计、透镜、光圈、分束器、反射镜、偏振器、波片和快门中选择的一个或多个其他光学装置。
AC8.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中读取装置收集所述信号的位置、局部强度、局部光谱和局部拉曼特征。
AC9.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中程序包括用于：(1)确定背景信号的局部强度或光谱或拉曼特征，(2)确定一个标记、两个标记、三个标记和四个或更多个标记的局部信号强度或光谱或拉曼特征；和(3)确定成像区域内的标记总数，的程序。
AC10.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中识别和计数包含确定局部强度、光谱和拉曼特征中的任一者、一些或全部。
AC11.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中所述系统包含用于激发所述板的表面上的标记的光源、电源或化学源。
AC12.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中所述系统包含电极，电极用于在电极与邻近依赖性信号扩增层之间施加电压以产生电场和/或电场梯度，电场和/或电场梯度(a)将已放置在板表面上的溶液中的分析物移动到邻近依赖性信号扩增层上的捕获剂。
AC13.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中所述系统包含用于在所述信号扩增层与另一电极之间施加偏压以进一步改善灵敏度的电极。
AC14.如前述任一AC实施方案所述的系统，其中读取装置是收集板与读取装置之间的位置、局部电的、局部机械的、局部生物的和局部光学的交互的电或机械或生物探针。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中与捕获剂捕获的分析物相关的信号来自(i)由分析物捕获的检测剂，(ii)由结合位点捕获的分析物，或(iii)(i)和(ii)两者。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中与捕获剂捕获的分析物相关的信号的测量是电、光或组合的测量。
B.使用QMAX装置的同质测定
B-1.免洗同质QMAX装置的实施例
图13示出了免洗同质QMAX(Q：量化；M：扩增；A：加入试剂；X：加速；也称为压缩调节开放流(CROF))装置的实施例，其包含第一板(在一些实施方案中标记为“基板”)、第二板(在一些实施方案中标记为“X-板”)。在第一板和第二板之间的空间中，样品包含结合到目标分析物的标记，样品接触两个板。基板涂覆有捕获分析物以捕获目标分析物。在基板的顶表面附近，存在扩增区域，其中只有与基板结合或非常接近的标记得到增强。
板可相对于彼此移动成不同的构造。其中一种构造是开放构造，其中两个板部分或完全分开，并且板之间的间距不受间隔件的限制。在一些实施方案中，相应板的内表面包含占据整个内表面的一部分的样品接触区域。在某些实施方案中，间隔件位于样品接触区域内。在一些实施方案中，间隔件不固定于任何一个板上，而是混合于样品中。
样品可以是任何需要测试的液体。在一些实施方案中，样品是经过或未经过处理或稀释的体液。例如，体液可以是全血、血浆、血清、尿液、唾液、汗液或呼吸冷凝物。在一些实施方案中，样品是血液。在某些实施方案中，样品包含血浆。在某些实施方案中，样品包含全血。在某些实施方案中，样品是已经用缓冲液稀释的血液或血浆，稀释倍数为0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、 200、300、400、500、600、700、800、900、1,000、5,000、10,000、50,000、100,000、 500,000，或1,000,000倍或任两个值之间的范围内。在一些实施方案中，样品包含分析物，其可以是可检测和定量的任何细胞或分子。在某些实施方案中，分析物是在其表面表达特异性抗体或抗体决定簇的细胞。在某些实施方案中，分析物是在其表面表达特异性抗原或抗原表位的细胞。在某些实施方案中，分析物是可被抗体或一系列抗体识别的蛋白质、肽或其他分子。例如，在某些实施方案中，分析物是抗原或包含抗原表位。在某些实施方案中，分析物是抗体或包含抗体决定簇。
本文所用的术语“样品”涉及含有一种或多种感兴趣分析物的材料或材料混合物。在特定的实施方案中，样品可以从生物样品比如细胞、组织、体液和粪便中获取。感兴趣的体液包括但不限于羊水、房水、玻璃体液、血液(例如、全血、分馏的血液、血浆、血清等)、母乳、脑脊髓液(CSF)、耳垢(耳屎)、乳糜、食糜、内淋巴、外淋巴、粪便、胃酸、胃液、淋巴、粘液(包含鼻引流和痰)、心包液、腹膜液、胸膜液、脓液、风湿液、唾液、皮脂(皮肤油)、精液、痰液、汗液、滑液、泪液、呕吐物、尿液和呼出的冷凝物。在特定实施方案中，样品可从受试者(例如，人)获取，且其可在用于受试者分析之前处理。例如，在分析之前，蛋白质/核酸可以在使用之前从组织样品中提取，其方法是已知的。在特定实施方案中，样品可以是临床样品，例如，从患者收集的样品。
标记是发光标记或光学可检测标记，直接或间接地，在其与所述捕获剂结合之前或之后。该标记是具有拉曼散射、色度、发光、荧光、电致发光、化学发光和/或电化学发光信号的标记。如本文所用，术语“发光标记”是指在外部激发下可发光的标记。这可以是发光。荧光标记(其包括染料分子或量子点)和发光标记(例如，电致发光或化学发光标记)是发光标记的类型。外部激发是用于荧光的光(光子)、用于电致发光的电流和用于化学发光的化学反应。外部激发可以是上述的组合。短语“标记的分析物”是指用发光标记可检测地标记的分析物，以便可以通过评估标记的存在来检测分析物。标记的分析物可以直接标记(即，分析物本身可以直接结合标记，例如，通过强键，例如，共价键或非共价键结合)，或者标记的分析物可以间接标记(即，分析物与直接标记的第二捕获剂结合)。
当目标分析物或标记距离扩增层1nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、 70nm、80nm、90nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、1μm、2μm、5μm、10μm 或任意两个值之间的范围时；以及1nm至50nm、50nm至100nm、100nm至200nm、200nm 至500nm的优选范围时，扩增层扩增来自目标分析物或目标分析物的标记的信号。
术语“扩增”是指信号强度的增加，例如，信号增加至少10倍、增加至少100倍、增加至少1,000倍、增加至少10,000倍，或增加至少100,000倍。
在一些实施方案中，邻近依赖性信号扩增层包括但不限于，于2010年5月21日提交的美国临时专利申请号61/347,178、于2012年4月10日提交的美国临时专利申请号 61/622,226、于2012年10月1日提交的美国临时专利申请号61/708,314、于2013年3 月15日提交的美国临时专利申请号61/800,915、于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/801,933、于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/801,096、于 2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/801,424、于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/794,317、于2014年12月10日提交的美国临时专利申请号62/090,299、于2014年10月21日提交的美国临时专利申请号62/066,777、于2015年9 月29日提交的美国临时专利申请号62/234,538、于2013年6月13日提交的美国实用新型专利申请13/699,270、于2013年3月15日提交的美国实用新型专利申请号13/838,600、于2014年8月13日提交的美国实用新型专利申请号14/459,239、于2014年8月13日提交的美国实用新型专利申请号14/459,251、于2014年3月16日提交的美国实用新型专利申请号14/852,412、于2015年9月30日提交的美国实用新型专利申请号14/871,678、于2015年10月5日提交的美国实用新型专利申请号14/431,266、于2015年3月25日提交的美国实用新型专利申请号14/668,750、于2015年9月11日提交的美国实用新型专利申请号14/775,634、于2015年9月11日提交的美国实用新型专利申请号14/775,638、于2015年9月11日提交的美国实用新型专利申请号14/852,417、于2015年12月9日提交的美国实用新型专利申请号14/964,394、于2011年5月20日提交的PCT申请号(指定美国)PCT/US2011/037455、于2013年3月15日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2013/032347、于2013年10月1日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2013/062923、于2014年3月16日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/030108、于2014年3月14日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/029675、于2014年3月14日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/028417、于2014年3月15日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/029979、于2015年10月20日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2015/056518、于2016年9月27日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2016/054025中所描述的邻近依赖性信号扩增层，其全部公开内容出于所有目的通过引用并入本文。
信号扩增层包含由选自金、银、铜、铝、其合金及其组合的材料制成的连续金属膜。信号扩增层包含高扩增区域和低扩增区域，其中高扩增区域比低扩增区域在所述表面扩增更多的信号，其中层的低扩增区域已经被选择性地掩蔽，其中信号扩增层包含(i)两个或更多个突起，(ii)两个或更多个金属结构，和(iii)金属结构之间的两个或更多个间隙；因此增加了目标分析物结合到高扩增区域并被检测的可能性。
一种信号扩增层，包含：
(i)基板上的基本连续的金属背板；
(ii)一个或多个电介质或半导体柱，其从金属背板或从基板延伸通过所述背板中的孔；以及
(iii)在柱顶部上的金属圆盘，其中圆盘的边缘的至少一部分通过间隙与金属背板分离；
其中该间隙以及金属边缘的一部分是该高信号扩增区域的一部分，其中该金属圆盘具有选自由圆形、多边形、棱锥形、椭圆形、细长条形，或其任何组合组成的组的形状。金属圆盘与金属膜间隔0.5nm至30nm的距离，圆盘的平均侧向尺寸为20nm至250nm；其中该信号扩增层包含一个或多个金属圆盘，该金属圆盘具有选自由圆形、多边形、棱锥形、椭圆形、细长条形，或其任何组合组成的组的形状，其中这些圆盘的平均侧向尺寸在20nm至250nm的范围内，并且相邻圆盘之间的间隙在0.5nm至30nm的范围内。
其中金属结构由选自金、银、铜、铝、其合金及其组合的材料制成。
其中柱是周期性的或非周期性的，或者金属结构具有随机形状。
其中被扩增的信号是拉曼散射、色度、发光、荧光、电致发光、化学发光和/或电化学发光。
QMAX装置的第一板进一步包含将所述捕获剂与所述信号扩增层连接的分子连接层，其中所述分子粘附层是自组装单层(SAM)，其中SAM的每个分子包含三个部分： (i)对信号扩增层具有特异性亲和力的头部基团，(ii)对捕获剂具有特异性亲和力的末端基团，和(iii)连接头部基团和末端基团的接头，其中接头的长度决定金属信号扩增层和附着的捕获剂之间的平均间距，该平均间距可以影响装置的光扩增。
QMAX装置的第二板样品接触区域包含含有检测试剂的储存位点，检测试剂在接触样品时溶解到样品中并在样品中扩散，其中每种捕获试剂、目标分析物和相应的检测试剂能够在第一板的结合位点中形成捕获试剂-目标分析物-检测试剂夹层体。
如任一前述段落所述的装置，其中第二板样品接触区域包含含有检测剂的储存位点，该检测剂在接触样品时溶解到样品中并在样品中扩散，其中检测剂结合到捕获剂并竞争性抑制捕获剂与目标分析物之间的结合。
B-2.免洗同质QMAX装置的第一板和第二板的实施例
图14示出了QMAX装置的示例性实施方案的第一板和第二板上的结构的SEM，该QMAX装置采用免洗同质测定。
(a)在500μm厚玻璃上制作的第一板称为“M-板”，具有间隔为200nm、柱高为55nm、柱径为80nm的周期性非金属柱阵列；每个柱顶部的厚度为50nm、直径为100nm的金圆盘；柱底部的金背板；随机位于柱壁上的直径为10nm的金纳米点；以及这些金属部件之间的纳米间隙。
M-板在信号数量级上增加拉曼和/或荧光标记的信号强度，例如，信号增加至少10倍，增加至少100倍，增加至少1,000倍，增加至少10,000倍，或增加至少100,000倍。
(b)第二板称为“X-板”，它是在175μm厚的PMMA膜上制成的具有30×40μm柱尺寸、80μm间距和30μm柱高度的微柱阵列。
B-3.第一板(M-板)附近的扩增模拟。
图15示出了来自商业的有限差分时域(FDTD)模拟软件的第二板结构附近的电场平方|E|2的二维图的模拟。为了研究M-板附近的荧光增强，使用商业的有限差分时域(FDTD)模拟软件。M-板附近电场的模拟(电场平方强度与荧光扩增成比例)。电场平方|E|2的二维映射。电场在M-板周围100nm范围内集中并显著增强，特别是在纳米间隙区域和M-板的纳米点周围。
模拟中，该M-板在500μm厚的玻璃上，具有间隔为200nm、柱高为75nm、柱直径为80nm的周期性非金属柱阵列；在每个柱顶部的厚度为40nm、直径为100nm的金圆盘；柱底部的金背板；位于柱壁上的两个直径为10nm的金纳米点，以及这些金属部件之间的纳米间隙。
在该实施方案中，荧光标记的增强机制被称为等离子体增强。由于金属纳米结构的接近而增强的荧光强度使得可以检测以感测形式用荧光分子标记的生物标记的更低浓度或用于组织成像。金属增强的荧光(MEF)起因于增加的激发速率，所述激发速率的增加是由于荧光团经历的增强的局部场以及荧光团与邻近金属纳米颗粒的电磁耦合。因此，金属纳米结构能够产生期望的效果，比如，增加的荧光量子产率、降低的寿命和更好的荧光团光稳定性。在过去的十年中，许多现有的和新的纳米颗粒和结构已经出现在设计用于通过MEF改善荧光团的荧光强度和光稳定性的文献中。金属纳米结构由于其控制入射光的能力而长期以来被研究。局部表面等离子体激元(LSP)是限于金属纳米结构和纳米颗粒的电荷密度振荡。如果考虑颗粒，则外加电场能够使金属纳米颗粒中的自由电子相对于固定的离子核发生位移。该位移建立了导致电荷密度的相干振荡的恢复力。这称为局部表面等离子体共振(LSPR)。LSPR是造成电磁场增强的原因，所述电磁场增强被认为导致了表面增强拉曼散射(SERS)。当观察到荧光分子在这种等离子体效应存在下表现出增强的发射时，产生了MEF场。可以看到当光被金属纳米颗粒吸收和散射时发生的不同光学响应的表现形式。由于上述机制，等离子体效应和相关增强接近表面 10nm-200nm。
B-4.免洗同质QMAX的方法
如图16所示，在一些实施方案中，制备用于免疫测定的QMAX装置的方法包括：
(a)获取液体样品；
(b)获取第一板、第二板和固定在其中一个或两个板上的间隔件；其中：
i.板可相对于彼此移动成不同的构造；
ii.一个或两个板是柔性的；
iii.每个板在其各自的内表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域；
iv.第一板样品接触区域包含：(a)信号扩增层，当目标分析物或标记距离扩增层500nm时，扩增来自目标分析物或目标分析物的标记的信号；和(b)附着到信号扩增层并且能够结合和固定目标分析物的捕获剂；
v.第二板包含与其内表面固定的间隔件；
vi.间隔件具有预定的基本均匀的高度和预定的间隔件间距；以及
vii.至少一个间隔件位于样品接触区域内；
(c)当板处于开放构造时，将样品沉积在板中的一个或两个上，其中在开放构造中，两个板部分地或完全地分离，并且板之间的间距不受间隔件的调节；
(d)在(c)之后，使用这两个板来将该样品的至少一部分压缩成基本上均匀厚度的层，该层是由这些板的样品接触表面限定的，其中该层的均匀厚度是由间隔件和板调节的，其中该压缩包含：将两个板放在一起；以及平行地或顺序地适形按压板中的至少一个的区域以将板按压在一起形成闭合构造，其中适形按压在板上在至少一部分样品上产生基本上均匀的压力，并且所述按压使样品的至少一部分在板的样品接触表面之间侧向扩展，并且其中闭合构造是指在均匀厚度层区域中板之间的间距由间隔件调节的构造；以及
(e)在没有清洗的情况下，读取和分析从均匀厚度层的至少一部分发出的信号，由此确定目标分析物的存在和/或量；其中适形按压是使施加在区域上的压力基本上恒定而与板的外表面的形状变化无关的方法；而平行按压是同时将压力施加到预定区域上，顺序按压是将压力施加到预定区域的一部分上并且逐渐移动到其他区域。
这里，清洗步骤是指在结合步骤之后除去第一板上30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％或任何两个值之间的范围的未结合目标分析物的任何步骤。通常，清洗步骤包含用PBST清洗板1次、2次、3次，用TBST清洗板1次、2次、3次，并用水洗板1次、2次、3次。
如前述任一方法段落所述的方法，其中第二板样品接触区域包含含有检测剂的储存位点，该检测剂在接触样品时溶解到样品中并在样品中扩散，其中每种捕获剂、目标分析物和相应的检测剂能够在第一板的结合位点形成捕获剂-目标分析物-检测剂夹层体。
如前述任一方法段落所述的方法，其中第二板样品接触区域包含含有检测剂的储存位点，该检测剂在接触样品时溶解到样品中并扩散到样品中，其中检测剂结合捕获剂并竞争性抑制捕获剂与目标分析物之间的结合。
如前述任一方法段落所述的方法，其中在步骤(b)中，适形按压是通过人手进行的。
如前述任一方法段落所述的方法，其中步骤(d)的适形按压由加压液体、加压气体或适形材料提供。
如前述任一方法段落所述的方法，在步骤(e)之前和步骤(d)之后，进一步包含将均匀厚度的层孵育预定的时间段。
如段落B8所述的方法，其中该预定时间段等于或长于该检测剂穿过该均匀厚度层扩散到该样品中所需的时间。
如前述段落中任一段所述的方法，其中样品沉积在第一板上。
如前述段落中任一段所述的方法，在步骤(c)之后步骤(d)之前，进一步包含将样品在第一板上孵育预定时间段。
如段落B11所述的方法，其中预定时间段等于或长于捕获剂与目标分析物之间的结合达到平衡所需的时间。
B-5.免洗同质QMAX测定的灵敏度的理论分析
定义目标分析物(带标记)在基板(第一板)上的最终捕获密度(直接与测定的LoD或灵敏度相关)为dc；
定义液体中的标记密度为DL；
定义扩增系数为A；
定义扩增系数在基板的LA内是均匀的；
通过X-板定义液体高度为LX(LX>>LA)；
定义液体的标记信号强度标准偏差(sd)为σ；
由于来自捕获荧光团的信号必须大于来自液体的(1+3×sd)×背景信号，因此：
Adσ≥(1+3σ)(DlLX+ADlLA)
用该方法可检测的最小捕获密度(与LoD成比例)是：
Figure BDA0002215740400000251
显然，增加基板的扩增系数(A)、降低QMAX厚度(LX)可以改善QMAX卡形式的免洗同质测定的性能(灵敏度)。但减小QMAX厚度可能会减小结合量。因此，存在 QMAX间隙尺寸或液体厚度的参数的折衷。
B-6.检测人-IgG的免洗同质测定过程的实施例
在图17中，a示出了制备M-板作为结合位点板(第一板)的示意图。在500μm厚的玻璃上制作M-板，该M-板具有间隔200nm、柱高55nm、柱径80nm的周期性非金属柱阵列；每个柱顶部的厚度50nm、直径100nm的金圆盘；柱底部的金背板；随机位于柱壁的直径10nm的金纳米点，以及这些金属元件之间的纳米间隙。
首先将1英寸×1英寸大小的M-板在DSU1mM二恶英溶液中孵育过夜，然后用二恶英清洗。涂覆自组装层(DSU)后，将M-板置于含有10μg/mL蛋白-A的PBS溶液的容器中2小时，然后用PBST清洗3次。然后用10μg/mL捕获Ab(山羊抗人IgG)PBS溶液涂覆M-板2小时，然后用PBST清洗3次。最后，用2％BSA PBS溶液封闭M-板2小时，随后用PBST清洗3次，用水清洗3次，并在37℃下在空气中干燥1小时。
在图17中，b示出了制备X-板作为储存板(第二板)的示意图。X-板是在175μm 厚的PMMA膜上制成的具有30×40μm柱尺寸、80μm间距和30μm柱高度的微柱阵列。
200uL 10μg/mL的结合了IR-800的检测Ab(小鼠抗人IgG)在X-板(25mm×25mm 面积)上37℃下均匀干燥2小时。
在一些实施方案中，第一板面向第二板的表面被限定为该第一板的内表面；第二板面向第一板的表面也被限定为第二板的内表面。在一些实施方案中，各个板的内表面包含用于接触包含分析物的样品的样品接触区域。样品接触区域可占据相应内表面的部分或全部。如图13所示，第二板可包含固定在第二板的内表面上的间隔件。然而，应当注意，在一些实施方案中，间隔件固定在第一板的内表面上，而在其他实施方案中，间隔件固定在第二板和第一板的内表面上。
在一些实施方案中，第一板包含涂覆在第一板的内表面上的捕获抗体。在一些实施方案中，捕获抗体150可通过印刷、喷雾、浸泡或任何其他施加均匀试剂层的方法施加到表面。在某些实施方案中，捕获抗体150在第一板10上干燥。还应当注意，在一些实施方案中，捕获抗体150涂覆在第一板10的内表面上，而不涂覆在第二板20的内表面上；在一些实施方案中，捕获抗体150涂覆在第二板20的内表面上，而不涂覆在第一板 10上；在一些实施方案中，捕获抗体150涂覆在板10和20的内表面上。在一些实施方案中，捕获抗体是单克隆抗体、多克隆抗体、工程化抗体(例如，单链可变片段(scFv)) 或其片段。在一些实施方案中，涂覆的捕获抗体的浓度为1fg/mL-1g/mL。
在一些实施方案中，捕获抗体150被配置以结合分析物95。例如，当分析物95包含抗原表位时，在某些实施方案中，捕获抗体150被配置成特异性结合抗原表位。在一些实施方案中，捕获抗体150(a)共价结合到内表面，或(b)通过固体表面和蛋白质上的非极性残基之间的疏水相互作用的被动吸收而附着到表面。例如，在图13所示的一些实施方案中，捕获抗体150通过蛋白A158附着到第一平板10。在某些实施方案中，捕获抗体150可以将分析物95固定到第一板10的内表面上。
尽管抗体可用于检测抗原，但是抗原也可用于检测抗体。例如，在本发明的一些实施方案中，代替捕获抗体的捕获抗原(或表位)可以涂覆在各自板(例如，第一板10) 的内表面上。捕获抗原可以附着在内表面上并用于将分析物(例如，抗体或抗体表达细胞)固定在内表面上。
在一些实施方案中，第一板10包含涂覆在第一板10的内表面上的封闭剂152。在一些实施方案中，封闭剂152封闭固体表面上的任何未占据位点，该位点可在测定中引起不需要的非特异性结合。在某些实施方案中，封闭剂152减少非特异性结合。在某些实施方案中，封闭剂152可以通过印刷、喷雾、浸泡或任何其他施加均匀试剂层的方法施加到表面上。在某些实施方案中，封闭剂152在第一板10上干燥。还应当注意，在一些实施方案中，封闭剂152涂覆在第一板10的内表面上，而不涂覆在第二板20的内表面上；在一些实施方案中，封闭剂152涂覆在第二板20的内表面上，而不涂覆在第一板10的内表面上；在一些实施方案中，封闭剂152涂覆在板10和20的内表面上。在一些实施方案中，封闭剂152是牛血清白蛋白(BSA)、酪蛋白或来自全脂乳的总蛋白等。
在一些实施方案中，第一板10包含涂覆在第一板10的内表面上的稳定剂155。在一些实施方案中，当干燥时稳定剂155有助于维持蛋白质的适当折叠，使得蛋白质的功能在储存期间不被破坏。在某些实施方案中，稳定剂155延长了试剂(例如，但不限于蛋白质)的使用寿命。在某些实施方案中，稳定剂155可以通过印刷、喷雾、浸泡或任何其他施加均匀试剂层的方法施加到表面上。在某些实施方案中，稳定剂155在第一板 10上干燥。还应当注意，在一些实施方案中，稳定剂155涂覆在第一板10的内表面上，而不涂覆在第二板20的内表面上；在一些实施方案中，稳定剂155涂覆在第二板20的内表面上，而不涂覆在第一板10的内表面上；在一些实施方案中，稳定剂155涂覆在板 10和20的内表面上。在一些实施方案中，稳定剂155是糖，例如，但不限于蔗糖和葡萄糖。在一些实施方案中，稳定剂155是聚合物。在某些实施方案中，稳定剂155是甘油。
在一些实施方案中，第二板20包含涂覆在第二板20内表面上的检测抗体160。在一些实施方案中，检测抗体160可以通过印刷、喷雾、浸泡或任何其他施加均匀试剂层的方法施加到表面。在某些实施方案中，检测抗体160在第二板20上干燥。还应当注意，在一些实施方案中，检测抗体160涂覆在第二板20的内表面上，而不涂覆在第一板10 的内表面上；在一些实施方案中，检测抗体160涂覆在第一板10的内表面上，而不涂覆在第二板20的内表面上；在一些实施方案中，检测抗体160涂覆在板10和20的内表面上。在一些实施方案中，检测抗体160是单克隆抗体、多克隆抗体、工程化抗体(例如，单链可变片段(scFv))或其片段。在一些实施方案中，涂覆的检测抗体的浓度为 1fg/mL-1g/mL。
在一些实施方案中，检测抗体160被配置以结合分析物95。例如，当分析物95包含抗原表位时，在某些实施方案中，检测抗体160被配置成特异性结合抗原表位。在某些实施方案中，捕获抗体150和检测抗体160结合分析物95的不同位点(例如，表位)。在某些实施方案中，检测抗体被配置以特异性结合捕获抗体-分析物复合物。在某些实施方案中，检测抗体160不与内表面共价结合。在某些实施方案中，检测抗体160不通过经由固体表面和蛋白质上的非极性残基之间的疏水相互作用的被动吸收附着到表面。在某些实施方案中，检测抗体160可以在样品沉积并且检测抗体160与样品液体接触之后扩散到样品中。
在一些实施方案中，检测抗体160被配置以在结合分析物95之后产生可检测信号。例如，在一些实施方案中，信号可以是比色信号、发光信号或荧光信号。在一些实施方案中，例如，检测抗体160被荧光标记165标记，其在检测抗体160与分析物或捕获抗体-分析物复合物结合后产生信号。在一些实施方案中，荧光标记165直接标记检测抗体 160。在一些实施方案中，荧光标记165标记可结合检测抗体160或检测抗体-分析物复合物的试剂。在一些实施方案中，第二抗体可以结合光学可检测标记，例如，荧光团，比如，但不限于cy5、IR800、SAPE IRDye800CW、Alexa 790、Dylight 800。
尽管抗体可用于检测抗原，但是抗原也可用于检测抗体。例如，在本发明的一些实施方案中，代替检测抗体的检测抗原(或表位)可以涂覆在各自板(例如，第二板20) 的内表面上。捕获抗原可附着到内表面并用于检测内表面上的分析物(例如，抗体或抗体表达细胞)。
在一些实施方案中，第二板20包含稳定剂155，其稳定蛋白质(例如，检测抗体160)并延长装置的保存期限。在一些实施方案中，当干燥时稳定剂155有助于维持蛋白质的适当折叠，使得蛋白质的功能在储存期间不被破坏。在某些实施方案中，稳定剂155延长了试剂(比如，但不限于蛋白质)的使用寿命。在某些实施方案中，稳定剂155可以通过印刷、喷雾、浸泡或任何其他施加均匀试剂层的方法施加到表面上。在某些实施方案中，稳定剂155在第一板10上干燥。还应当注意，在一些实施方案中，稳定剂155涂覆在第一板10的内表面上，而不涂覆在第二板20的内表面上；在一些实施方案中，稳定剂155涂覆在第二板20的内表面上，而不涂覆在第一板10的内表面上；在一些实施方案中，稳定剂155涂覆在板10和20的内表面上。在一些实施方案中，稳定剂155是糖，例如，但不限于蔗糖和葡萄糖。在一些实施方案中，稳定剂155是聚合物。在某些实施方案中，稳定剂155是甘油。在一些实施方案中，涂覆在第一板10上的稳定剂和涂覆在第二板20上的稳定剂是相同的。在一些实施方案中，涂覆在第一板10上的稳定剂和涂覆在第二板20上的稳定剂是不同的。
在一些实施方案中，上述化学品(包括捕获抗体、封闭剂、稳定剂、检测抗体)以周期性/非周期性阵列印刷，液滴大小为10pL、50pL、100pL、500pL、1nL、5nL、10nL、 100nL、1μL、10μL或任意两个值之间的范围；优选范围为10pL至100pL，100pL至500 pL，500pL至1nL，1nL至10nL，10nL至100nL，100nL至500nL。
在一些实施方案中，上述化学品(包括捕获抗体、封闭剂、稳定剂、检测抗体)以周期性/非周期性阵列印刷，液滴的平均周期为10μm、100μm、500μm、1mm、5mm、10mm 或任何两个值之间的范围。
图18示出了用免洗同质QMAX装置在闭合构造中测试人-IgG抗原的示意图。在实验中，将浓度为1μg/mL、100ng/mL、10ng/mL、1ng/mL、100pg/mL、10pg/mL的1μL抗原(PBS中的人IgG)滴加在结合位点板(2.5mm×2.5mm)上的不同位置。然后用手将储存位点板的中心(2.5mm×2.5mm)压在液体的顶部。孵育1分钟。不用清洗，直接测量不同点的荧光信号。
在一些实施方案中，对试剂进行标记，用于检测和/或测量分析物。利用标记的试剂，可以通过化学试剂和/或特定发现来标记分析物。标记分析物包括使用例如，标记试剂，比如，包含可检测标记的分析物特异性结合成分。可检测标记包括但不限于荧光标记、比色标记、化学发光标记、酶联试剂、多色试剂、抗生物素蛋白-链霉抗生物素蛋白相关检测剂等。在某些实施方案中，可检测标记是荧光标记。荧光标记是可通过荧光检测器检测的标记基团。例如，荧光标记与感兴趣分析物的结合允许通过荧光检测器检测感兴趣分析物。荧光标记的实施例包括但不限于在与试剂接触时发荧光的荧光分子，在用电磁辐射(例如，UV、可见光、X射线等)照射时发荧光的荧光分子等。
在某些实施方案中，用于标记的合适的荧光分子(荧光团)包括但不限于IRDye800CW、Alexa 790、Dylight 800、荧光素、异硫氰酸荧光素、羧基荧光素的琥珀酰亚胺基酯、荧光素的琥珀酰亚胺基酯、荧光素二氯三嗪的5-异构体、笼状羧基荧光素- 丙氨酸-甲酰胺、Oregon Green 488、Oregon Green 514；荧光黄、吖啶橙、若丹明、四甲基若丹明、德克萨斯红、碘化丙啶、JC-1(5,5’,6,6’-四氯-1,1’,3,3’-四乙基苯并咪唑基酞菁碘化物)、四溴若丹明123、若丹明6G、TMRM(四甲基若丹明甲酯)、TMRE(四甲基若丹明乙酯)、四甲基若丹明、若丹明B和4-二甲基氨基四甲基若丹明、绿色荧光蛋白、蓝移绿色荧光蛋白、青移绿色荧光蛋白、红移绿色荧光蛋白、黄移绿色荧光蛋白、4-乙酰氨基-4’-异硫氰酸酯基二苯乙烯-2,2’-二磺酸；吖啶和衍生物，例如，吖啶、异硫氰酸吖啶；5-(2’-氨基乙基)氨基萘-1-磺酸(EDANS)；4-氨基-N-[3-乙烯基磺酰基)苯基]萘酰胺 -3、5二磺酸盐；N-(4-苯胺基-1-萘基)马来酰亚胺；邻氨基苯甲酰胺；4,4-二氟-5-(2-噻吩基)-4-硼-3a、4a二氮杂-5-indacene-3-丙酸BODIPY；级联蓝；亮黄色；香豆素和衍生物：香豆素、7-氨基-4-甲基香豆素(AMC、香豆素120)、7-氨基-4-三氟甲基香豆素(香豆素151)；花青染料；四氯四溴荧光素；4’,6-二氨基-2-苯基吲哚(DAPI)；5’,5”-二溴邻苯三酚-磺基萘(溴邻苯三酚红)；7-二乙氨基-3-(4’-异硫氰酸酯基)-4-甲基香豆素；二亚乙基三胺五乙酸酯；4,4’-二异硫氰酸氢二苯乙烯-2,2’-二磺酸；4,4’-二异氰硫基苯乙烯 -2,2’-二磺酸；5-(二甲基氨基)萘-1-磺酰氯(DNS、丹磺酰氯)；4-二甲基氨基苯基偶氮苯基-4’-异硫氰酸酯(DABITC)；曙红和衍生物：曙红、曙红异硫氰酸酯、藻红和衍生物：藻红B、藻红、异硫氰酸酯；乙锭；荧光素及其衍生物：5-羧基荧光素(FAM)、5-(4,6- 二氯三嗪-2-基)氨基--荧光素(DTAF)、2’,7’-二甲氧基-4’,5’-二氯-6-羧基荧光素(JOE)、荧光素、异硫氰酸荧光素、QFITC、(XRITC)；荧光胺；IR144；IR1446；孔雀绿异硫氰酸酯；4-甲基umbelli-ferone-邻甲酚酞；硝基酪氨酸；副玫瑰苯胺；酚红；B-藻红蛋白；邻苯二甲醛；芘及其衍生物：芘、丁酸芘、琥珀酰亚胺基1-芘；丁酸酯量子点；活性红 4(CibacronTMBrilliant Red 3B-A)罗丹明和衍生物：6-羧基-X-罗丹明(ROX)、6-羧基罗丹明(R6G)、丽丝胺罗丹明B磺酰氯罗丹明(Rhod)、罗丹明B、罗丹明123、罗丹明X异硫氰酸酯、磺基罗丹明B、磺基罗丹明101、磺基罗丹明101的磺酰氯衍生物(德克萨斯红)；N,N,N’,N’-四甲基-6-羧基罗丹明(TAMRA)；四甲基罗丹明；四甲基罗丹明异硫氰酸酯(TRITC)；核黄素；5-(2’-氨基乙基)氨基萘-1-磺酸(EDANS)、4-(4’-二甲基氨基苯基偶氮)苯甲酸(DABCYL)、玫红酸；CAL荧光橙560；铽螯合物衍生物；Cy 3；Cy 5； Cy 5.5；Cy 7；IRD700；IRD 800；La Jolla Blue；酞菁；和萘酞菁、香豆素和相关染料、吨染料，比如、紫红、试卤灵、二甲烷、吖啶、异吲哚、丹酰染料、氨基邻苯二甲酰肼，比如、鲁米诺、和异鲁米诺衍生物、氨基邻苯二甲酰亚胺、氨基萘二甲酰亚胺、氨基苯并呋喃、氨基喹啉、二氰基氢醌、荧光铕和铽复合物；其组合等。合适的荧光蛋白和显色蛋白包括但不限于绿色荧光蛋白(GFP)，包括但不限于来源于维多利亚多管水母 (Aequoriavictoria)的GFP或其衍生物，例如，“人源化”衍生物如增强的GFP；来自另一物种的GFP，所述另一物种例如，Renillareniformis，Renillamulleri或Ptilosarcusguernyi；“人源化”重组GFP(hrGFP)；来自珊瑚虫物种的多种荧光和有色蛋白质中的任一种；它们的组合；等等。
在某些实施方案中，标记试剂被配置成特异性结合感兴趣的分析物。在某些实施方案中，在将样品施加到QMAX装置之前，在QMAX装置中存在标记试剂。在其他实施方案中，在将样品施加到QMAX装置之后，将标记剂施加到QMAX装置。在某些实施方案中，在将样品施加到QMAX装置上之后，清洗QMAX装置以除去任何未结合的组分，例如，样品中未结合的分析物和其他非分析物成分，并且在清洗之后将标记剂施加到QMAX装置上以标记结合的分析物。在一些实施方案中，在标记试剂与分析物-捕获剂复合物结合后清洗QMAX装置，以从QMAX装置中除去未与分析物-捕获剂复合物结合的任何过量的标记试剂。
在某些实施方案中，在分析物结合到QMAX装置之后标记分析物，例如，使用可同时结合分析物的标记结合剂作为QMAX装置中结合分析物的捕获剂，即，在夹层体型测定中。在一些实施方案中，核酸分析物被捕获在QMAX装置上，并且可以与分析物杂交的标记核酸同时作为QMAX装置中结合核酸分析物的捕获剂。
在某些方面，QMAX装置增强了由直接或间接结合到分析物(分析物继而结合到QMAX装置)的可检测标记产生的光信号，例如，荧光或发光。在某些实施方案中，通过信号扩增的物理过程来增强信号。在一些实施方案中，通过纳米等离子效应(例如，表面增强拉曼散射)来增强光信号。例如，在Li等人的Optics Express 2011 19：3925-3936 和WO2012/024006中描述了通过纳米等离子效应增强信号的实施例，这些文献通过引用并入本文。在某些实施方案中，在不使用信号的生物/化学扩增的情况下实现信号增强。信号的生物/化学扩增包含信号的酶促扩增(例如，在酶联免疫吸附测定(ELISA)中所使用的)和信号的聚合酶链式反应(PCR)扩增。在其他实施方案中，通过物理过程和生物/化学扩增来实现信号增强。
在某些实施方案中，QMAX装置被配置成将来自邻近QMAX装置表面的可检测标记的信号增强103倍或更多，例如，104倍或更多、105倍或更多、106倍或更多、107 倍或更多，包括108倍或更多，其中，与不接近QMAX装置表面的可检测标记相比，即与在常规ELISA板上、在常规核酸微阵列上、悬浮在溶液中等的分析物结合的可检测标记相比，信号增强103-109倍，例如，104-108倍，或105-107倍。在某些实施方案中， QMAX装置被配置成将来自邻近QMAX装置表面的可检测标记的信号增强103倍或更多，例如，104倍或更多、105倍或更多、106倍或更多、107倍或更多，包括108倍或更多，其中与如上所述的未配置成使用物理扩增方法增强信号的分析物检测阵列相比，信号增强103-109倍，例如，104-108倍，或105-107倍。
在某些实施方案中，QMAX装置被配置成具有0.1nM或更小，例如，10pM或更小，或1pM或更小，或100fM或更小，例如，10fM或更小，包括1fM或更小，或0.5fM或更小，或100aM或更小，或50aM或更小，或20aM或更小的检测灵敏度。在某些实施方案中，QMAX装置被配置成具有10aM到0.1nM范围内，例如，20aM到10pM、50aM 到1pM，包括100aM到100fM的检测灵敏度。在一些情况下，QMAX装置被配置成能够检测1ng/mL或更低浓度，例如，100pg/mL或更低浓度，包含10pg/mL或更低浓度， 1pg/mL或更低浓度，100fg/mL或更低浓度，10fg/mL或更低浓度，或5fg/mL或更低浓度的分析物。在一些情况下，QMAX装置被配置成能够检测浓度在1fg/mL至1ng/mL范围内，比如，5fg/mL至100pg/mL，包括10fg/mL至10pg/mL的分析物。在某些实施方案中，QMAX装置被配置成具有5个数量级或更大，例如，6个数量级或更大，包括7个数量级或更大的动态范围。
在某些情况下，从将样品施加到QMAX装置到读取QMAX装置的时间段为1秒至 30分钟，比如，10秒至20分钟，30秒至10分钟，包括1分钟至5分钟。在一些情况下，从将样品施加到信号增强检测器至产生可由装置接收的输出的时间段为1小时或更少、30分钟或更少、15分钟或更少、10分钟或更少、5分钟或更少、3分钟或更少、1 分钟或更少、50秒或更少、40秒或更少、30秒或更少、20秒或更少、10秒或更少、5 秒或更少、2秒或更少、1秒或更少，或甚至更短。在一些情况下，从将样品施加到信号增强检测器至产生可由装置接收的输出的时间段为100毫秒或更长，包括200毫秒或更长，例如，500毫秒或更长、1秒或更长、10秒或更长、30秒或更长、1分钟或更长、5 分钟或更长，或更长。
使用任何合适的方法读取QMAX装置以获取样品中分析物的量的测量。在一些实施方案中，读取QMAX装置包括从与QMAX装置中的分析物结合的可检测标记获取电磁信号。在某些实施方案中，电磁信号是光信号。所获取的光信号包括光的强度、光的波长、光源的位置等。在特定实施例中，由标记产生的光信号具有在300nm到900nm范围内的波长。在某些实施方案中，以QMAX装置的可视图像的形式读取光信号。
在某些实施方案中，读取QMAX装置包括提供电磁辐射源，例如，光源，作为与 QMAX装置中的生物标记结合的可检测标记的激发源。光源是激发可检测标记的任何合适的光源。示例性光源包括但不限于阳光、环境光、UV灯、荧光灯、发光二极管(LED)、光电二极管、白炽灯、卤素灯等。
通过任何合适的方法读取QMAX装置以测量存在于样品中并结合到QMAX装置上的分析物的量。在某些实施方案中，用配置成从结合到QMAX装置中的分析物的可检测标记获取光信号的装置读取QMAX装置。在一些情况下，该装置是手持装置，比如，移动电话或智能电话。在本发明的装置、系统和方法中使用被配置成读取QMAX装置的任何合适的手持装置。例如，在2014年10月21日提交的美国临时申请序列号62/066777 中描述了被配置成读取QMAX装置的装置，通过引用将该申请并入本文。
在一些实施方案中，该装置包含光学记录仪器，其被配置成从QMAX装置获取光信号，例如，获取QMAX装置的图像。在某些情况下，光学记录仪器是照相机，比如，数码相机。术语“数码相机”表示任何照相机，其包括作为其主要部件的图像拍摄仪器，该图像拍摄仪器配备有用于形成光学图像的图像拍摄透镜系统，用于将光学图像转换为电信号的图像传感器，以及其他部件，这种照相机的实施例包括数字静态照相机、数字电影照相机，以及网络照相机(即，公开或私下地连接到连接网络以允许交换图像的装置的照相机，包括直接连接到网络的照相机和通过具有信息处理能力的装置(例如，个人计算机)连接到网络的照相机)。在一个实施例中，读取QMAX装置包括捕获随时间变化的视频成像。例如，获取视频以提供对施加到QMAX装置的样品的动态变化的评估。
在某些实施方案中，光学记录仪器的灵敏度低于在研究/临床实验室环境中使用的高灵敏度光学记录仪器的灵敏度。在某些情况下，本方法中使用的光学记录仪器的灵敏度比研究/临床实验室环境中使用的高灵敏度光学记录仪器的灵敏度低10倍或更多，比如，100倍或更多，包括200倍或更多、500倍或更多，或1,000倍或更多。
在某些实施方案中，该装置具有视频显示器。视频显示器包括以用户可感知的方式在其上显示显示页面的组件，例如，计算机监视器、阴极射线管、液晶显示器、发光二极管显示器、触摸板或触摸屏显示器，和/或本领域已知的用于发射视觉可感知输出的其他装置。在某些实施方案中，该装置配备有触摸屏，用于显示信息，比如，从检测器获取的图像和/或从处理后的数据生成的报告，并且允许对象输入信息。
在本文所述的任何实施例中，系统被设计用于进行多重测定，并且照此包含多个储存位点、多个结合/测定位点，或多个储存位点和多个结合/测定位点，使得可以在其中一个板的表面上的不同区域上进行不同的测定。例如，在一个实施方案中，在一个实施方案中，其中一个板含有多个结合/测定位点，每个结合/测定位点含有不同的捕获剂，从而允许在同一测定中检测样品中的多种分析物。这些位点在空间上彼此分开，尽管彼此接近。
在某些实施方案中，第一板在其表面上还包含第一预定测定位点和第二预定测定位点，其中当板处于闭合位置时，相邻多个测定位点的边缘之间的距离基本上大于均匀厚度层的厚度，其中样品的均匀厚度层的至少一部分在预定分析位点上方，并且其中样品具有能够在样品中扩散的一种或多种分析物。通过使相邻的多个测定位点的边缘之间的距离大于样品厚度，使其可以具有多个结合/测定位点，而无需流体隔离样品的不同部分，因为测定的饱和孵育可以在两个相邻位点之间的显著相互扩散之间完成。通过适当地选择相邻距离与样品厚度的比率并适当地选择比测定饱和孵育时间长但比两个相邻位点之间显著相互扩散的时间短的时间之间的测量时间，可以通过QMAX进行复用而无需分离样品的不同部分。在一些实施方案中，在闭合构造下相邻距离与样品厚度的比率是1.5 或更大、3或更大、5或更大、10或更大、20或更大、30或更大、50或更大、100或更大、200或更大、1000或更大、10,000或更大，或在这些值中的任何两个值之间的范围。该比率对于一个优选实施例来说是3或更大，对于另一个优选实施例来说是5或更大，对于某个优选实施例来说是10或更大，对于另一个优选实施例来说是30或更大，并且对于另一个优选实施例来说是100或更大。
在某些实施方案中，第一板在其表面上具有至少三个分析物测定位点，并且当板处于闭合位置时，任何两个相邻测定位点的边缘之间的距离基本上大于均匀厚度层的厚度，其中均匀厚度层的至少一部分位于分析位点上方，且其中样品具有能够在样品中扩散的一种或多种分析物。
在某些实施方案中，第一板在其表面上具有至少两个相邻的分析物测定位点，当板处于闭合位置时，所述分析物测定位点没有分开显著大于均匀厚度层的厚度的距离，其中均匀厚度层的至少一部分在测定位点上方，并且其中样品具有能够在样品中扩散的一种或多种分析物。
在一些实施方案中，QMAX装置可以在没有流体隔离的情况下(即，测定区域之间没有物理屏障)用于液体样品的并行、复用、测定。在一些实施方案中，该装置包含第一板和第二板，其中：i.板可相对于彼此移动成不同的构造；一个或两个板是柔性的；ii. 板中的一个或两个包含与相应板固定的间隔件；间隔件具有预定的基本均匀的高度和预定的恒定的间隔件间距；iii.每个板在其各自的表面上具有用于接触样品的样品接触区域，样品包含含有一种或多种能够在样品中扩散的目标分析物的样品。iii.第一板在其表面上具有一个或多个结合/测定位点，每个结合/测定位点具有包含捕获剂的预定区域，该捕获剂结合并固定样品的相应目标分析物；和iv第二板在其表面上具有一个或多个相应的储存位点，每个储存位点具有预定区域并且包含一定浓度的检测剂，该浓度的检测剂在接触样品时溶解到样品中并且在样品中扩散，其中每个捕获剂、目标分析物和相应的检测剂能够在第一板的结合/测定位点形成捕获剂-目标分析物-检测剂夹层体；其中这些构造之一是开放构造，其中：两个板是部分或完全分开的，板之间的间距不受间隔件调节，并且该样品被沉积在板中的一个或两个上，并且其中这些构造中的另一个是闭合构造，该闭合构造是样品在开放构造中沉积之后配置的；在闭合构造中：i.将样品的至少一部分压缩成均匀厚度的层，该层与两个板的内表面接触并受其限制，并且该层覆盖一个或多个结合/测定位点和一个或多个储存位点，ii.一个或多个相应的储存位点在一个或多个结合/测定位点之上，和iii.层的均匀厚度由间隔件和板调节，小于250μm，基本上小于每个储存位点的预定区域的线性尺寸；iv.在结合/测定位点和/或储存位点之间没有流体隔离，其中相邻储存位点的边缘之间的间隔和相邻结合/测定位点的边缘之间的间隔大于目标分析物或检测剂在相关时间内可以扩散的距离，并且其中在结合/测定位点和/或储存位点之间没有流体隔离。
在一些实施方案中，第一板在其表面上具有多个(至少2个、至少4个或至少16个或更多个)结合/测定位点。
在一些实施方案中，所述多个结合/测定位点中的每一个与不同的目标分析物结合。
在一些实施方案中，第二板在其表面上具有多个(至少2个、至少4个或至少16个或更多个)相应的储存位点。
在一些实施方案中，多个相应的储存位点中的每一个与不同的目标分析物结合。
在一些实施方案中，第一板在其表面上具有多个所述结合/测定位点，第二板在其表面上具有多个所述相应的储存位点，其中当板处于闭合构造时，每个结合/测定位点面向相应的储存位点。
在一些实施方案中，第一板在其表面上具有多个所述结合/测定位点，第二板在其表面上具有储存位点，其中当板处于闭合构造时，至少一些结合/测定位点面向储存位点中的区域。
在一些实施方案中，第一板在其表面上具有结合/测定位点，第二板在其表面上具有多个储存位点，其中当板处于闭合构造时，至少一些储存位点面向结合/测定位点中的区域。
在一些实施方案中，第一板在其表面上具有多个结合/测定位点，其中结合/测定位点含有结合和固定相同目标分析物的不同捕获剂。
在一些实施方案中，第一板在其表面上具有多个结合/测定位点，其中结合/测定位点含有相同的捕获剂。
在一些实施方案中，捕获剂在不同的结合/测定位点中处于不同的密度。这些实施例用于提供定量样品中分析物的量的方法。
在一些实施方案中，在两个相邻的结合/测定位点或两个相邻的储存位点之间存在分离，并且在闭合构造中分离距离与样品厚度的比率为至少3，例如，至少5、至少10、至少20或至少50。
在一些实施方案中，间隔件间距在1μm至120μm的范围内。
在一些实施方案中，柔性板的厚度在20μm至250μm的范围内(例如，在50μm至 150μm的范围内)并且杨氏模量在0.1GPa至5GPa的范围内(例如，在0.5GPa至2GPa 的范围内)。
在一些实施方案中，柔性板的厚度乘以柔性板的杨氏模量在60至750GPa-μm的范围内。
在一些实施例中，该方法包含：(a)获取包含能够在样品中扩散的一种或多种目标分析物的样品；(b)获取可相对于彼此移动成不同构造的第一板和第二板，其中：i.板中的一个或两个包含与相应板固定的间隔件，并且板中的一个或两个是柔性的，ii.间隔件具有预定的基本均匀的高度和预定的恒定的间隔件间距，iii.第一板在其表面上具有一个或多个结合/测定位点，每个结合/测定位点具有包含捕获剂的预定区域，捕获剂结合并固定(a)的相应目标分析物；和vi.该第二板在其表面上具有一个或多个对应的储存位点，每个储存位点具有预定区域并且包含一定浓度的检测剂，该浓度的检测剂在接触样品时溶解到该样品中并且在该样品中扩散，其中每个捕获剂、目标分析物和相应的检测剂能够在第一板的结合/测定位点形成捕获剂-目标分析物-检测剂夹层体；(c)当板被配置成开放构造时，将样品沉积在板中的一个或两个上，其中开放构造是其中两个板部分或完全地分离并且板之间的间距不受间隔件调节的构造；(d)在(c)之后，通过使这两个板进入闭合构造来压缩该样品，其中该闭合构造是这样的构造，其中：i.将样品的至少一部分压缩成均匀厚度的层，层与两个板的内表面接触并由两个板的内表面限制，并且与一个或多个结合/测定位点和一个或多个储存位点接触，ii.一个或多个相应的储存位点在一个或多个结合/测定位点上方，和iii.层的均匀厚度由间隔件和板调节，小于250μm，基本上小于每个储存位点的预定区域的线性尺寸；(e)在(d)之后并且当板处于闭合构造时： (1)将样品孵育相关时间长度后停止孵育；或(2)将样品孵育等于或长于相关时间长度的最小值的时间，然后在等于或小于相关时间长度的最大值的时间段内评估每种目标分析物与结合/测定位点的结合；其中相关时间长度为：i.等于或长于(a)的目标分析物在闭合构造下扩散穿过均匀厚度层的厚度所花费的时间；和ii.显著短于(a)的目标分析物侧向扩散穿过储存位点或结合/测定位点的预定区域的最小线性尺寸所花费的时间；由此产生反应，其中在(1)中孵育结束时或在(2)中评估期间，结合到每个结合/测定位点的大部分捕获剂-目标分析物-检测剂夹层体来自样品的相应相关体积；其中孵育允许每个目标分析物结合至结合/测定位点和检测剂，其中相应的相关体积是在闭合构造下在相应的储存位点上方的样品部分，其中相邻储存位点的边缘之间的分离距离和相邻结合/测定位点的边缘之间的分离距离大于目标分析物或检测剂在相关时间内能够扩散的距离，并且其中在结合/测定位点和/或储存位点之间没有流体隔离。
B-7.免洗同质免疫测定QMAX结果的实施例和比较
图19(a)示出了具有5pM人-IgG测定的检测限(LoD)的免洗同质QMAX卡的标准曲线；(b)而用PBST清洗3次的QMAX卡显示出LoD 500fM。由于液体背景，例如，在1pg/mL、10pg/mL、100pg/mL的浓度下，免洗同质QMAX卡具有较高的总信号，免洗QMAX的背景信号比使用清洗QMAX高大约10倍。
在检测中，使用785nm波长1mW功率的激光光源、光谱仪和光电检测器。
为了比较免洗同质免疫测定QMAX与传统微孔板免疫测定的性能，我们用QMAX 中使用的相同化学品平行地进行微孔板免疫测定。我们使用Corning 96孔微孔板，首先孵育10μg/mL的捕获Ab(山羊抗人IgG)PBS溶液，每孔100μL，包被2小时/用PBST 清洗3次，然后用2％BSA PBS溶液封闭，每孔150μL，封闭2小时/用PBST清洗3次，然后用浓度为1μg/mL至1pg/mL的捕获抗原(人IgG PBS溶液)孵育，每孔100μL，孵育2小时/用PBST清洗3次；最后用10μg/mL的结合了IR-800的检测Ab(小鼠抗人IgG) 的PBS溶液孵育，每孔100μL，包被2小时/用PBST清洗3次。我们平行于同质免疫测定QMAX进行了微孔板测量。
图20示出了同质QMAX和传统微孔板IgG免疫测定的标准曲线。与LoD＝1-10pM 的正常微孔板人IgG免疫测定(100uL样品体积、几小时的测定时间、多步骤和多次清洗)相比，免洗同质QMAX卡(1uL样品体积，1分钟测定时间、一步测定和无清洗) 更简单、快速、便宜，并且具有相似或甚至更好的灵敏度。
如实施例所示，在一些实施方案中，本发明提供了用于免疫测定的护理点(POC)平台，其是不需要任何分离步骤和清洗步骤的免洗同质测定方法，除了用1分钟孵育时间加速过程和定量参数的性能之外(实现人-IgG夹层体测定，LoD为5pM，类似于微孔板IgG免疫测定，所述微孔板IgG免疫测定需要100μL样品体积，几小时的测定时间、多步骤和多次清洗)，简化了样品收集和测量过程、处理小体积(1μL)的样品、允许自动分析结果(例如，通过移动电话)，并且允许非专业人员自己进行测定。
在此提供了人IgG QMAX测定的实施例，其中在过程中不需要清洗步骤，在一分钟测定中使用1μL的样品。人IgG QMAX测定的检测限(LOD)是5pM。可以在1分钟内容易地检测到来自人血液和唾液的IgG。该平台可适用于在传统微量滴定板中进行的任何免疫测定，因此具有广泛的应用。
B-8.本发明的实施例
BA1.一种用于同质测定的装置，包含：
第一板、第二板和间隔件，其中：
i.板可相对于彼此移动成不同的构造；
ii.一个或两个板是柔性的；
iii.每个板在其各自的内表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域；
iv.第一板样品接触区域包含：(a)当目标分析物或标记距离扩增层500nm时，扩增来自目标分析物或目标分析物的标记的信号的信号扩增层；和(b)附着到信号扩增层并且能够结合和固定目标分析物的捕获剂；
v.第二板包含与其内表面固定的间隔件；
vi.间隔件具有预定的基本均匀的高度和预定的间隔件间距；以及
vii.至少一个间隔件位于样品接触区域内；
其中所述构造之一是开放构造，其中：两个板是分开的，板之间的间距不受间隔件调节，并且该样品被沉积在板中的一个或两个上；以及
其中所述构造中的另一个是在所述样品在所述开放构造中沉积之后配置的闭合构造；在所述闭合构造中：所述样品的至少一部分被所述两个板压缩为均匀厚度的层，其中所述层的均匀厚度被所述两个板的内表面限制并且通过所述板和所述间隔件调节。
BB1.一种在测定孵育之后没有洗涤步骤的均相测定方法，包括以下步骤：
(c)获取液体样品；
(d)获取第一板、第二板和固定在其中一个或两个板上的间隔件；其中：
viii.板可相对于彼此移动成不同的构造；
ix.一个或两个板是柔性的；
x.每个板在其各自的内表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域；
xi.第一板样品接触区域包含：(a)当目标分析物或标记距离扩增层500nm时，扩增来自目标分析物或目标分析物的标记的信号的信号扩增层；和(b)附着到信号扩增层并且能够结合和固定目标分析物的捕获剂；
xii.第二板包含与其内表面固定的间隔件；
xiii.间隔件具有预定的基本均匀的高度和预定的间隔件间距；以及
xiv.至少一个间隔件位于样品接触区域内；
(c)当板处于开放构造时将样品沉积在一个或两个板上，
其中在该开放构造中，这两个板是部分或完全分开的并且板之间的间距不受间隔件调节；
(d)在(c)之后，使用这两个板来将该样品的至少一部分压缩成基本上均匀厚度的层，该层由板的样品接触表面限制，其中该层的均匀厚度由间隔件和板调节，其中该压缩包含：
将两块板放在一起；以及
平行地或顺序地适形按压这些板中的至少一个板的区域以将这些板按压在一起形成闭合构造，其中该适形按压在板上在样品的至少一部分上产生基本上均匀的压力，并且该按压使样品的至少一部分在板的样品接触表面之间侧向地展开，并且其中该闭合构造是指在均匀厚度层区域中板之间的间距由间隔件调节的构造；和
(e)在没有清洗的情况下，读取和分析从均匀厚度的层的至少一部分发出的信号，由此确定目标分析物的存在和/或量；
其中适形按压是使施加在区域上的压力基本上恒定而与板的外表面的形状变化无关的方法；以及
其中该平行按压同时将这些压力施加在该预定区域上，而顺序按压将该压力施加在该预定区域的一部分上并且逐渐移动到其他区域。
BA2.如实施方案BA1所述的装置，还包括连接所述捕获剂与所述信号扩增层的分子连接层。
BA3.如实施方案BA2所述的装置，其中所述分子粘附层是自组装单层(SAM)，其中SAM的每个分子包含三个部分：(i)对信号扩增层具有特异性亲和力的头部基团， (ii)对捕获剂具有特异性亲和力的末端基团，和(iii)连接头部基团和末端基团的接头，其中接头的长度决定金属信号扩增层和附着的捕获剂之间的平均间距，该平均间距可以影响装置的光扩增。
BA4.如前述任一实施方案所述的装置，其中第二板样品接触区域包含含有检测剂的储存位点，该检测剂在接触样品时溶解到样品中并在样品中扩散，其中每种捕获试剂、目标分析物和相应的检测剂能够在第一板的结合位点中形成捕获试剂-目标分析物-检测剂夹层体。
BA5.如前述任一实施方案所述的装置，其中第二板样品接触区域包含含有检测剂的储存位点，该检测剂在接触样品时溶解到样品中并在样品中扩散，其中检测剂结合捕获剂并竞争性抑制捕获剂与目标分析物之间的结合。
BA6.如前述任一实施方案所述的装置，其中信号扩增层包含连续金属膜，该连续金属膜由选自由金、银、铜、铝、其合金及其组合组成的群组的材料制成。
BA7.如前述任一实施方案所述的装置，其中信号扩增层包含高扩增区和低扩增区，其中高扩增区在所述表面扩增的信号多于低扩增区，其中层的低扩增区已被选择性掩蔽，其中信号扩增层包含(i)两个或两个以上突出物，(ii)两个或两个以上金属结构，和(iii) 金属结构之间的两个或更多个间隙；因此增加了目标分析物结合到高扩增区并被检测的可能性。
BA8.如实施方案BA7所述的装置，其中掩蔽材料是PMMA、聚苯乙烯、共嵌段聚合物、二氧化硅或氮化硅。
BA9.如实施方案BA7-BA8中任一项所述的装置，其中掩蔽膜的厚度为0.1nm至200nm。
BA10.如实施方案BA7-BA9中任一项所述的装置，其中高扩增区具有与其结合的捕获剂。
BA11.如实施方案BA7-BA10中任一项所述的装置，其中信号扩增层包含：
(iv)基板上的基本连续的金属背板；
(v)一个或多个电介质或半导体柱，其从金属背板或从基板延伸通过背板中的孔；以及
(vi)在柱顶部上的金属圆盘，其中圆盘的边缘的至少一部分通过间隙与金属背板分离；
其中间隙和金属边缘的一部分是高信号扩增区域的一部分。
BA12.如实施方案BA7-BA11中任一项所述的装置，其中金属圆盘具有选自圆形、多边形、棱锥形、椭圆形、细长条形或其任何组合的形状。
BA13.如实施方案BA7-BA12中任一项所述的装置，其中金属圆盘与金属膜隔开0.5nm至30nm的距离，并且圆盘的平均侧向尺寸为20nm至250nm。
BA14.如实施方案BA7-BA13中任一项所述的方法，其中信号扩增层包含一个或多个金属圆盘，该金属圆盘具有选自圆形、多边形、棱锥形、椭圆形、细长条形或其任意组合的形状，其中该圆盘的平均侧向尺寸在20nm至250nm的范围内，而相邻圆盘之间的间隙在0.5nm至30nm的范围内。
BA15.如实施方案BA7-BA14中任一项所述的装置，其中金属结构由选自金、银、铜、铝、其合金及其组合的材料制成。
BA16.如实施方案BA7-BA15中任一项所述的装置，其中柱是周期性的或非周期性的，或者金属结构具有随机形状。
BA17.如实施方案BA7-BA16中任一项所述的装置，其中被扩增的信号是拉曼散射、色度、发光、荧光、电致发光、化学发光和/或电化学发光。
BA18.如前述任一实施方案所述的装置，其中第一板进一步包含涂覆在第一板的内表面上的封闭剂。
BA19.如前述任一实施方案所述的装置，其中第一板和/或第二板进一步包含涂覆在相应板的内表面上的稳定剂。
BA20.如实施方案BA19所述的装置，其中稳定剂选自：糖、聚合物、甘油及其混合物。
BA21.如实施方案BA19所述的装置，其中稳定剂是蔗糖或葡萄糖。
BA22.如前述任一实施方案所述的装置，其中目标分析物选自由蛋白质、肽、DNA、RNA、核酸、小分子、细胞和具有不同形状的纳米颗粒组成的群组。
BA23.如前述任一实施方案所述的装置，其中样品包含全血。
BA24.如前述任一实施方案所述的装置，其中样品包含血清。
BA25.如前述任一实施方案所述的方法，其中样品是选自细胞、组织、体液、粪便及其任意组合的生物样品。
BA26.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中样品是来自环境来源的环境样品，该环境来源选自由河流、湖泊、池塘、海洋、冰川、冰山、雨、雪、污水、水库、自来水、饮用水等；来自土壤、堆肥、沙、岩石、混凝土、木材、砖、污水、空气、水下散热口、工业废气、车辆废气及其任意组合的固体样品组成的群组。
BA27.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中该样品是选自由以下组成的群组的食物样品：原料、熟食、植物和动物食物源、预加工食物、部分或完全加工食物，以及它们的任何组合。
BB2.如实施方案BB1所述的方法，进一步包含连接所述捕获剂与所述信号扩增层的分子连接层。
BB3.如实施方案BB2所述的方法，其中所述分子粘附层是自组装单层(SAM)，其中SAM的每个分子包含三个部分：(i)对信号扩增层具有特异性亲和力的头部基团， (ii)对捕获剂具有特异性亲和力的末端基团，和(iii)连接头部基团和末端基团的接头，其中接头的长度决定金属信号扩增层和附着的捕获剂之间的平均间距，该平均间距可以影响装置的光扩增。
BB4.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中第二板样品接触区域包含含有检测剂的储存位点，该检测剂在接触样品时溶解到样品中并在样品中扩散，其中每种捕获剂、目标分析物和相应的检测剂能够在第一板的结合位点中形成捕获剂-目标分析物-检测剂夹层体。
BB5.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中第二板样品接触区域包含含有检测剂的储存位点，该检测剂在接触样品时溶解到样品中并扩散到样品中，其中检测剂结合捕获剂并竞争性抑制捕获剂与目标分析物之间的结合。
BB6.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中在步骤(b)期间，适形按压是通过人手进行的。
BB7.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中步骤(d)的适形按压由加压液体、加压气体或适形材料提供。
BB8.如前述任一方法实施方案所述的方法，在步骤(e)之前和步骤(d)之后，进一步包含将均匀厚度的层孵育预定的时间段。
BB9.如实施方案BB8所述的方法，其中该预定时间段等于或长于该检测剂穿过该均匀厚度层扩散到该样品中所需的时间。
BB10.如前述任一实施方案所述的方法，其中样品沉积在第一板上。
BB11.如前述任一实施方案所述的方法，在步骤(c)之后步骤(d)之前，进一步包含将样品在第一板上孵育预定时间段。
BB12.如实施方案BB11所述的方法，其中预定时间段等于或长于捕获剂与目标分析物之间的结合达到平衡所需的时间。
BB13.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中信号扩增层包含连续金属膜，该连续金属膜由选自由金、银、铜、铝、其合金及其组合组成的群组的材料制成。
BB14.如前述任一方法实施方案的方法，其中信号扩增层包含高扩增区域和低扩增区域，其中高扩增区域比低扩增区域在所述表面扩增更多的信号，其中层的低扩增区域已经被选择性地掩蔽，其中信号扩增层包含(i)两个或更多个突起，(ii)两个或更多个金属金属结构，和(iii)金属结构之间的两个或更多个间隙；因此增加了目标分析物结合到高扩增区域并被检测的可能性。
BB15.如实施方案BB14所述的方法，其中掩蔽材料是PMMA、聚苯乙烯、共嵌段聚合物、二氧化硅或氮化硅。
BB16.如实施方案BB14-BB15中任一项所述的方法，其中掩蔽膜的厚度为0.1nm至200nm。
BB17.如实施方案BB14-BB16中任一项所述的方法，其中高扩增区域具有与其结合的捕获剂。
BB18.如实施方案BB14-BB17中任一项所述的方法，其中信号扩增层包含：
(i)基板上的基本连续的金属背板；
(ii)一个或多个电介质或半导体柱，其从金属背板或从基板延伸穿过背板中的孔；以及
(iii)在柱顶部上的金属圆盘，其中圆盘的边缘的至少一部分通过间隙与金属背板分离；
其中间隙和金属边缘的一部分是高信号扩增区域的一部分。
BB19.如实施方案BB14-BB18中任一项所述的方法，其中金属圆盘具有选自由圆形、多边形、棱锥形、椭圆形、细长条形或其任何组合组成的群组的形状。
BB20.如实施方案BB14-BB19中任一项所述的方法，其中金属圆盘与金属膜分离0.5nm至30nm范围内的距离，并且圆盘的平均侧向尺寸在20nm至250nm范围内。
BB21.如实施方案BB14-BB20中任一项所述的方法，其中信号扩增层包含一个或多个金属圆盘，该金属圆盘具有选自由圆形、多边形、棱锥形、椭圆形、细长条形或其任意组合组成的群组的形状，其中圆盘的平均侧向尺寸在20nm至250nm的范围内，并且相邻圆盘之间的间隙在0.5-30nm的范围内。
BB22.如实施方案BB14-BB21中任一项所述的方法，其中金属结构由选自由金、银、铜、铝、其合金及其组合组成的群组的材料制成。
BB23.如实施方案BB14-BB22中任一项所述的方法，其中柱是周期性的或非周期性的，或者金属结构具有随机形状。
BB24.如实施方案BB14-BB23中任一项所述的方法，其中被扩增的信号是拉曼散射、色度、发光、荧光、电致发光、化学发光和/或电化学发光。
BB25.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中第一板进一步包含涂覆在第一板的内表面上的封闭剂。
BB26.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中第一板和/或第二板进一步包含涂覆在相应板的内表面上的稳定剂。
BB27.如实施方案BB26所述的方法，其中稳定剂选自：糖、聚合物、甘油及其混合物。
BB28.如实施方案BB26所述的方法，其中稳定剂是蔗糖或葡萄糖。
BB29.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中分析物选自由蛋白质、肽、DNA、RNA、核酸、小分子、细胞和具有不同形状的纳米颗粒组成的群组。
BB30.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中样品包含全血。
BB31.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中样品包含血清。
BB32.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中样品是选自细胞、组织、体液、粪便及其任意组合的生物样品。
BB33.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中样品是来自环境来源的环境样品，该环境来源选自由河流、湖泊、池塘、海洋、冰川、冰山、雨、雪、污水、水库、自来水、饮用水等；来自土壤、堆肥、沙、岩石、混凝土、木材、砖、污水、空气、水下散热口、工业废气、车辆废气及其任意组合的固体样品组成的群组。
BB34.如前述任一方法实施方案所述的方法，其中该样品是选自由以下组成的群组的食物样品：原料、熟食、植物和动物食物源、预加工食物、部分或完全加工食物，以及它们的任何组合。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中与捕获剂捕获的分析物相关的信号来自(i)由分析物捕获的检测剂，(ii)由结合位点捕获的分析物，或(iii)(i)和(ii)两者。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中与捕获剂捕获的分析物相关的信号的测量是电、光或组合的测量。
C.QMAX卡中的扩增表面
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中装置进一步包含在一个或两个板上的扩增表面，该扩增表面增强来自靠近该表面的标记的信号强度或信噪比。
在一些实施方案中，扩增表面具有一层材料。
在一些实施方案中，扩增表面具有两层材料，并且其中一层是连续的或非连续的。
在一些实施方案中，扩增表面具有三层或三层以上的材料。
在一些实施方案中，扩增表面具有材料组合的层。
在一些实施方案中，该装置包含：
第一板、第二板，其中：
i.板可相对于彼此移动成不同的构造；
ii.一个或两个板是柔性的；
iii.每个板在其内表面上包含用于接触流体样品的样品接触区域；
iv.每个板在其各自的外表面上包括力区域，该力区域用于施加将板压在一起的压力；
v.一个或两个板，其包含扩增表面以扩增来自靠近它的标记的信号或信噪比。
其中构造之一是开放构造，其中：两个板部分或完全分离，并且样品沉积在板中的一个或两个上；
其中构造中的另一个是闭合构造，在样品以开放构造沉积之后配置闭合构造；并且在闭合构造中：样品的至少一部分被两个板压缩成高度均匀厚度的层并且相对于板基本上是停滞的。
在一些实施方案中，板中的一个或两个包含间隔件，所述间隔件永久地固定在相应板的样品接触区域上。
在一些实施方案中，间隔件具有预定的基本均匀的高度。
在一些实施方案中，间隔件具有预定的间隔件间距。
在一些实施方案中，至少一个间隔件位于样品接触区域内。
在一些实施方案中，扩增表面由金属制成，包括金、银、铜、铝、其合金及其组合；
在一些实施方案中，扩增表面由聚合物(例如塑料)或无定形有机材料制成。聚合物材料包括但不限于丙烯酸酯聚合物、乙烯基聚合物、烯烃聚合物、纤维素聚合物、非纤维素聚合物、聚酯聚合物、尼龙、环烯烃共聚物(COC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物(COP)、液晶聚合物(LCP)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚苯醚(PPE)、聚苯乙烯(PS)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚邻苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、橡胶或其任意组合。
在一些实施方案中，扩增表面由无机材料制成，无机材料包括氧化硅、瓷器、瓷器(陶瓷)、云母、玻璃、各种金属的氧化物等的介电材料。
在一些实施方案中，扩增表面由无机化合物制成，包括但不限于氧化铝、氯化铝、硫化镉、氮化镓、氯化金、砷化铟、硼氢化锂、溴化银，氯化钠等。
信号扩增层包括连续金属膜，包括但不限于金、银、铜、铝、其合金及其组合。信号扩增层包含高扩增区域和低扩增区域，其中高扩增区域比低扩增区域在所述表面扩增更多的信号，其中层的低扩增区域已经被选择性地掩蔽，其中信号扩增层包含(i)两个或更多个突起，(ii)两个或更多个金属金属结构，和(iii)金属结构之间的两个或更多个间隙；因此增加了目标分析物结合到高扩增区域并被检测的可能性。
在一些实施方案中，信号扩增层包括：
(i)基板上的基本连续的金属背板；
(ii)一个或多个电介质或半导体柱，从金属背板或从基板延伸穿过背板中的孔；以及
(iii)在柱顶部上的金属圆盘，其中圆盘的边缘的至少一部分通过间隙与金属背板分离；
其中该间隙以及金属边缘的一部分是该高信号扩增区域的一部分，其中该金属圆盘具有选自由圆形、多边形、棱锥形、椭圆形、细长条形，或其任何组合组成的群组的形状。金属圆盘与金属膜间隔0.5nm至30nm的距离，圆盘的平均侧向尺寸为20nm至250nm；其中该信号扩增层包含一个或多个金属圆盘，该金属圆盘具有选自由圆形、多边形、棱锥形、椭圆形、细长条形，或其任何组合组成的组的形状，其中这些圆盘的平均侧向尺寸在20nm至250nm的范围内，并且相邻圆盘之间的间隙在0.5nm至30nm的范围内。
其中金属结构由选自金、银、铜、铝、其合金及其组合的材料制成。
其中柱是周期性的或非周期性的，或者金属结构具有随机形状。
在一些实施方案中，扩增表面包含可以增强信号的由金属材料和电介质/半导体材料制成的纳米结构层。通常，扩增表面的外表面(扩增表面的内表面是与基板表面接触的表面)涂覆有分子粘附/间隔件层，其起到以下两种或两种功能之一：(1)提供与捕获剂结合的良好粘附性，和(2)控制扩增表面中的金属与信号产生分子之间的距离以优化信号扩增的间隔件。一个优选的扩增表面实施方案是SAL的一个、几个或所有关键的金属和电介质部件的尺寸小于感测中的光的波长。
在一些实施方案中，扩增层包含D2PA阵列。本文使用的术语“圆盘耦合柱上点天线阵列”和“D2PA”指的是包含以下各项的阵列：(a)基板；以及(b)D2PA结构，其位于基板的表面上，包含从基板的表面延伸的一个或多个柱，其中柱中的至少一个包含柱体、位于柱顶部的金属圆盘、位于柱底部的金属背板、覆盖靠近柱底部的基板表面的大部分的金属背板；设置在柱侧壁上的金属点结构。D2PA扩增靠近D2PA表面的光信号。D2PA 增强了靠近D2PA表面的区域中的局部电场和局部电场梯度。光信号包含光散射、光衍射、光吸收、非线性光产生和吸收、拉曼散射、色度、包含荧光的发光、电致发光、化学发光和电化学发光。
D2PA阵列还可以包含覆盖所述金属点结构、所述金属圆盘和/或所述金属背板的至少一部分的分子粘附层，和任选地，特异性结合分析物的捕获剂，其中所述捕获剂连接到D2PA阵列的分子粘附层。当所述分析物结合捕获剂时，纳米传感器可以扩增来自分析物的光信号。一个优选的扩增表面实施方案是SAL的一个、几个或所有关键的金属和电介质部件的尺寸小于感测中的光的波长。
在一些实施方案中，扩增表面包括但不限于，于2010年5月21日提交的美国临时专利申请号61/347,178、于2012年4月10日提交的美国临时专利申请号61/622,226、于 2012年10月1日提交的美国临时专利申请号61/708,314、于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/800,915、于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号 61/801,933、于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/801,096、于2013年3 月15日提交的美国临时专利申请号61/801,424、于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/794,317、于2014年12月10日提交的美国临时专利申请号62/090,299、于 2014年10月21日提交的美国临时专利申请号62/066,777、于2015年9月29日提交的美国临时专利申请号62/234,538、于2013年6月13日提交的美国实用新型专利申请 13/699,270、于2013年3月15日提交的美国实用新型专利申请号13/838,600、于2014 年8月13日提交的美国实用新型专利申请号14/459,239、于2014年8月13日提交的美国实用新型专利申请号14/459,251、于2014年3月16日提交的美国实用新型专利申请号14/852,412、于2015年9月30日提交的美国实用新型专利申请号14/871,678、于2015 年10月5日提交的美国实用新型专利申请号14/431,266、于2015年3月25日提交的美国实用新型专利申请号14/668,750、于2015年9月11日提交的美国实用新型专利申请号14/775,634、于2015年9月11日提交的美国实用新型专利申请号14/775,638、于2015 年9月11日提交的美国实用新型专利申请号14/852,417、于2015年12月9日提交的美国实用新型专利申请号14/964,394、于2011年5月20日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2011/037455、于2013年3月15日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2013/032347、于2013年10月1日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2013/062923、于2014年3月16日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/030108、于2014年3月14日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/029675、于2014年3月14日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/028417、于2014年3月15日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2014/029979、于2015年10月20日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2015/056518、于2016年9月27日提交的PCT申请号(指定美国) PCT/US2016/054025中所描述的邻近依赖性信号扩增层，其全部公开内容出于所有目的通过引用并入本文。
在一些实施方案中，扩增表面的厚度为1nm、10nm、50nm、100nm、200nm、500nm、 1μm、2μm、5μm、10μm，或在这些值中任何两个之间的范围内。
在一些实施方案中，扩增表面具有1nm到10nm的优选厚度。
在一些实施方案中，扩增表面具有10nm至100nm的优选厚度。
在一些实施方案中，扩增表面具有100nm至200nm的优选厚度。
在一些实施方案中，其中扩增表面具有200nm至500nm的优选厚度。
在一些实施方案中，被扩增的信号是电磁信号，包括具有不同频率、光强度、荧光、色度、发光(电和化学发光)、拉曼散射、时间分辨信号(包括闪烁)的电和光信号。在一些实施方案中，标记是基于分子或蛋白质的报告分子，包括但不限于IRDye800CW、 Cy-3、Cy-5、Cy-7、Alexa790、Dylight800、藻红蛋白、荧光素、荧光素异硫氰酸酯、羧基荧光素的琥珀酰亚胺基酯、荧光素的琥珀酰亚胺基酯、荧光素二氯三嗪的异构体、笼状羧基荧光素-丙氨酸-甲酰胺、Oregon Green488、Oregon Green514；荧光黄、吖啶橙、罗丹明、四甲基罗丹明、德克萨斯红、碘化丙啶、JC-1(5,5',6,6'-四氯-1,1',3,3'-四乙基苯并咪唑基氰碘化物)、四溴罗丹明123、罗丹明6G、TMRM(四甲基罗丹明甲酯)、TMRE (四甲基罗丹明乙酯)、15-四甲基罗丹明、罗丹明B和4-二甲基氨基四甲基罗丹明、绿色荧光蛋白、蓝移绿色荧光蛋白、青移绿色荧光蛋白、红移绿色荧光蛋白、黄移绿色荧光蛋白、4-乙酰氨基-4'-异硫氰酸酯基二苯乙烯-2,2'-二磺酸；吖啶和衍生物、例如吖啶、异硫氰酸吖啶；5-(2'-氨基乙基)氨基萘-1-磺酸(EDANS)；4-氨基-N-[3-20(乙烯基磺酰基)苯基]萘甲酰胺-3,5二磺酸盐；N-(4-苯胺基-1-萘基)马来酰亚胺；邻氨基苯甲酰胺； 4,4-二氟-5-(2-噻吩基)-4-硼-3a,4a二氮杂-5-indacene-3-丙酸BODIPY；级联蓝；亮黄色；香豆素和衍生物：香豆素、7-氨基-4-甲基香豆素(AMC、香豆素120)、7-氨基-4-三氟甲基香豆素(香豆素151)；花青染料；四氯四溴荧光素；4',6-二氨基-2-苯基吲哚(DAPI)； 5’,5”-二溴邻苯三酚25磺基萘(溴邻苯三酚红)；7-二乙氨基-3-(4′-异硫氰酸酯基)-4-甲基香豆素；二亚乙基三胺五乙酸酯；4,4'-二异氰硫基二苯乙烯-2,2'-二磺酸；4,4'-二异氰硫基二亚苯基-2,2'-二磺酸；5-(二甲基氨基)萘-1-磺酰氯(DNS、丹磺酰氯)；4-二甲基氨基苯基偶氮苯基-4′-异硫氰酸酯(DABITC)；曙红和衍生物：曙红、曙红异硫氰酸酯、赤藓红和衍生物：赤藓红B、赤藓红、异硫氰酸酯；乙锭；荧光素及其衍生物：5-羧基荧光素 (FAM)、5-(4,6-二氯三嗪-2-基)氨基--荧光素(DTAF)、2',7'-二甲氧基-4',5'-二氯-6-羧基荧光素(JOE)、荧光素、异硫氰酸荧光素、QFITC、(XRITC)；荧光胺；IR144；IR1446；孔雀绿异硫氰酸酯；4-甲基umbelli-ferone邻甲酚酞；硝基酪氨酸；副玫瑰苯胺；酚红； B-藻红蛋白邻苯二甲醛；芘及其衍生物：芘、丁酸芘、琥珀酰亚胺基1-芘；丁酸酯量子点；活性红4(CibacronTM亮红3B-A)罗丹明和衍生物：6-羧基-X-罗丹明(ROX)，6-羧基罗丹明(R6G)，丽丝胺罗丹明B磺酰氯罗丹明(Rhod)、罗丹明B、罗丹明123、罗丹明X异硫氰酸酯、磺基罗丹明B、磺基罗丹明101、磺基罗丹明101的5磺酰氯衍生物(德克萨斯红)；N,N,N',N'-四甲基-6-羧基罗丹明(TAMRA)；四甲基罗丹明；四甲基罗丹明异硫氰酸酯(TRITC)；核黄素；5-(2'-氨基乙基)氨基萘-1-磺酸(EDANS)、4-(4'- 二甲基氨基苯基偶氮)苯甲酸(DABCYL)、玫红酸；CAL荧光橙560；铽螯合物衍生物； Cy3；Cy5；Cy5.5；Cy7；IRD700；IRD800；10La Jolla蓝；酞菁；和萘酞菁、香豆素和相关染料、吨染料例如紫红、试卤灵、二甲烷、吖啶、异吲哚、丹酰染料、氨基邻苯二甲酰肼例如鲁米诺、和异鲁米诺衍生物、氨基邻苯二甲酰亚胺、氨基萘二甲酰亚胺、氨基苯并呋喃、氨基喹啉、二氰基氢醌、荧光铕和铽复合物；其组合等。合适的荧光蛋白和显色蛋白包括但不限于绿色荧光蛋白(GFP)，包括但不限于来源于维多利亚多管水母 (Aequoriavictoria)的GFP或其衍生物，例如，“人源化”衍生物如增强的GFP；来自另一物种的GFP，所述另一物种例如，Renillareniformis，Renillamulleri，或Ptilosarcusguernyi；“人源化”重组GFP(hrGFP)；来自珊瑚虫物种的多种荧光和有色蛋白质中的任一种；它们的组合；等等。
在一些实施方案中，其中标记是颗粒或珠粒报告物，包括但不限于金纳米颗粒、银纳米颗粒、硅量子点、CdSe量子点、硅纳米线、三聚氰胺树脂颗粒、荧光标记和羧酸盐改性的三聚氰胺微粒、荧光纳米珠(纳米颗粒)、聚丙烯腈(pan)纳米颗粒、荧光聚苯乙烯珠、胶乳颗粒等。
在一些实施方案中，当使用颗粒或珠粒作为标记时，平均颗粒或珠粒尺寸为1nm至10nm。
在一些实施方案中，当使用颗粒或珠粒作为标记时，平均颗粒或珠粒尺寸为10nm至50nm。
在一些实施方案中，当使用颗粒或珠粒作为标记时，平均颗粒或珠粒尺寸为50nm至100nm。
在一些实施方案中，当使用颗粒或珠粒作为标记时，平均颗粒或珠粒尺寸为100nm至500nm。
在一些实施方案中，当使用颗粒或珠粒作为标记时，平均颗粒或珠粒尺寸为500nm至1μm。
在一些实施方案中，当使用颗粒或珠粒作为标记时，平均颗粒或珠粒尺寸为1μm至2μm。
在一些实施方案中，标记与扩增表面的距离在1nm以内。
在一些实施方案中，标记与扩增表面的距离在5nm以内。
在一些实施方案中，标记与扩增表面的距离在10nm以内。
在一些实施方案中，标记与扩增表面的距离在100nm以内。
在一些实施方案中，标记与扩增表面的距离在500nm以内。
在一些实施方案中，标记与扩增表面的距离在10μm以内。
在一些实施方案中，标记与扩增表面的距离在50μm以内。
在一些实施方案中，标记与扩增表面的距离在100μm以内。
在一些实施方案中，标记与扩增表面的距离在200μm以内。
在一些实施方案中，激发光源和检测器位于装置的相同前侧。
在一些实施方案中，激发光源和检测器位于装置的相同后侧。
在一些实施方案中，激发光源和检测器之一位于装置的前侧。
在一些实施方案中，激发光源和检测器中的一个位于装置的后侧。
在一些实施方案中，激发光源和检测器中的一个位于装置的同一平面并且面向装置。
在一些实施方案中，激发光源和检测器都在装置的同一平面上。
在QMAX卡上具有金属层的信号扩增。
我们的实验已经发现，通过在QMAX卡的板的内表面上或附近放置薄金属层，金属层可以增强金属附近的光发射器的光信号。光发射器可以是光激发的、电激发的或化学激发的。光发射器可以是荧光标记，或珠粒和其它光发射器。金属层靠近光发射器，或者离开一定距离。我们的实验表明，对于信号增强，光发射器和金属层之间的距离可以是5nm、10nm、50nm、100nm、200nm、300nm、500nm、1μm、5μm、10μm、20μm、 30μm、40μm、100μm，或者在任何两个值的范围内。光发射器和金属之间的距离可以用电介质填充。在一些实施方案中，金属层放置在QMAX卡上并使用QMAX卡来测量样品体积、加速测定、具有结合位点、添加试剂或其任何组合。下面是光发射器的金属层增强的一些实验观察。
图12示出了扩增表面的示意图，其中(a)板具有一层材料；(b)板具有两层材料(其中一层是连续的或非连续的)；(c)板具有三层或三层以上的材料；(d)板具有材料组合的层。标记位于装置的顶面上。
图22示出了具有两个板的扩增装置的示意图，其中第一板在顶面上具有标记；扩增用第二板。该装置具有(a)开放构造和(b)闭合构造。
图23示出了作为使用图X1所示装置的实施例的一个实验的示意图。(a)一层装置顶面的荧光染料或珠粒；(b)两层装置(金属和介电材料)顶部的荧光染料或珠粒；(c) 两层装置(介电材料和金属)顶部上的荧光染料或珠粒。
·在此，荧光染料是结合抗体的Cy-5染料，100nM，体积10μL，在黑室中37℃干燥 1小时。
·荧光珠为40nm链霉亲和素结合的荧光珠，1010/mL，体积10uL，在黑室中37℃干燥1h。
·为了检测来自小分子染料的荧光，1mW 633nm激光器是激发光源、分光计和具有滤光器的光电检测器是检测器。
·为了检测来自珠粒的荧光，1mW 532nm激光器是激发光源，分光计和具有滤光器的光电检测器是检测器。
图24示出了采用图23所示装置的荧光分子增强的实验结果。E.F.为不同装置提供增强功能。
·金和铝涂覆的薄基板(25μm至50μm)对于金属或玻璃/塑料侧上的两种小分子染料具有3至8倍的荧光增强；
·涂覆金和铝的厚基板(厚于175μm至1000μm)对于金属侧上的小分子染料具有4至8倍的荧光增强，对于玻璃/塑料侧上的小分子染料具有2倍的荧光增强。
图25示出了采用图23所示装置的荧光珠粒增强的实验结果。E.F.为不同装置提供增强功能。
·金和铝涂覆的薄基板(25μm至50μm)对于金属或玻璃/塑料侧上的两种珠粒具有6 至12倍的荧光增强；
·金和铝涂覆的厚基板(厚于175μm至1000μm)对于金属侧上的珠粒具有6至12 倍的荧光增强，对于玻璃/塑料侧上的珠粒具有1至2倍的荧光增强。
图26示出了作为使用图22所示装置的实施例的一个实验的示意图。(1)载玻片顶部的标记，正面激发和检测；(2)载玻片顶部的标记，背面激发，正面检测；(3)-(10) 夹在载玻片和两层装置(金属和塑料)之间的标记，激发和检测在同一侧或不同侧；(11) -(12)夹在两个装置之间的标记，每个装置具有一层、两层或三层，激发和检测都在正面。这里，荧光染料是结合抗体的Cy-5或IR-800染料，100nM，体积10μL，在黑室中 37℃干燥1小时。
图27示出了采用图26所示装置的荧光分子(Cy-5染料)增强的实验结果。E.F.为不同装置提供增强功能。
图28示出了采用图26所示装置的荧光分子(IR-800染料)增强的实验结果。E.F.为不同装置提供增强功能。
如本文所用，“捕获组分”是设置在固体载体上的任何分子、其他化学/生物学实体或固体载体修饰，其可用于特异性附着、结合或以其他方式捕获目标分子或颗粒(例如，分析物分子或离解的物质)，使得目标分子/颗粒相对于捕获组分和固体基板变得固定。如本文所用，“固定”是指被捕获、附着、结合或附着以防止目标分子/颗粒的离解或损失，但不需要相对于捕获组分或固体基板的绝对固定性。下面更详细地讨论对实施本发明的某些方面和实施方案有用或可能有用的捕获组分。至少一些分析物分子在暴露于包含多种捕获组分的基板时可以相对于捕获组分变得固定，从而形成多种固定的复合物。例如，在某些实施方案中，基本上所有的多种分析物分子可以相对于捕获组分变得固定，使得基本上每种固定的复合物包含捕获组分和分析物分子。
如本文所用，“结合配体”是特异性结合或以其它方式特异性结合分析物分子、固定化复合物和/或离解物质或结合或以其它方式结合分析物分子、固定化复合物和/或离解物质的另一分子或颗粒(例如，另一结合配体)的任何分子、颗粒等。在某些实施方案中，结合配体可以将前体标记试剂分子转化为标记试剂，如下面更详细讨论的。在任何给定的测定方法中可以使用多于一种类型的结合配体，例如，第一种类型的结合配体和第二种类型的结合配体。在一个实施例中，第一结合配体能够与分析物分子结合，第二结合配体能够与第一结合配体结合。当基板暴露于多种类型的结合配体时，在一些情况下，多种固定化复合物中的至少一些可另外包含每种类型的结合配体中的至少一个。在某些实施方案中，结合配体可在捕获分析物分子后暴露于基板，使得结合配体结合于固定化复合物。在其他实施方案中，结合配体可以与分析物分子结合以形成复合物，随后通过基板捕获复合物以形成固定化复合物。还在其他实施方案中，结合配体可以结合在固定化复合物或其部分从基板释放时形成的离解物质。
在一些实施方案中，固定化复合物包含可裂解键。本文所用的“可裂解键”是在暴露于离解剂时能够容易地(即：在对固定复合物的其他部分的完整性无害的条件下)并且选择性地裂解的键。通过暴露于离解剂而裂解的可裂解键形成离解物质。可使用β-巯基乙醇裂解的可裂解键的一个具体实施例是二硫键。下面更详细地讨论可裂解键和可引起可裂解键断裂的相应离解剂。
在一些实施方案中，多个分子可以通过暴露于离解剂而从第一基板释放。例如，可将包含多种捕获组分的基板暴露于包含多种分析物分子或颗粒的样品，使得分析物分子或颗粒与捕获组分结合以形成多种复合物，复合物相对于基板是固定的。每个固定化复合物可包含至少一种捕获组分和至少一种分析物分子或颗粒。将多种固定化复合物暴露于还原剂(例如，β-巯基乙醇、二硫苏糖醇、三(2-羧乙基)膦等)导致多种固定化复合物中的至少一些的至少一部分从基板离解以形成多种离解物质。可以检测至少一些离解物质以确定流体样品中分析物分子或颗粒的存在和/或测量流体样品中分析物分子或颗粒的量或浓度，如本文更详细讨论的。还原剂可以或可以不在检测离解物质之前从包含离解物质的溶液中除去，如本文更详细讨论的。在一些实施方案中，离解剂是还原剂(例如，β-巯基乙醇)。在一些实施方案中，离解剂对捕获组分基本上没有特异性亲和力。也就是说，离解剂不会通过与捕获组分相互作用并利用竞争性结合来释放与捕获组分结合的分析物分子而引起离解物质的释放。
在一些实施方案中，多种离解物质可以通过裂解可裂解键形成。例如，每个固定化复合物可以包含至少一个可裂解键(例如，二硫键)。可裂解键可以位于捕获组分、分析物分子或结合配体中，并且可以被裂解以形成多个离解物质，例如，参见图4，如本文更详细讨论的。在具体实施方案中，可裂解键是二硫键，其在一些情况下可以通过将固定化复合物暴露于还原剂而裂解。
在一些实施方案中，固定化复合物的至少一部分包含酶组分。即，捕获组分、分析物分子或固定化复合物的任何其他组分(例如，结合配体)中的至少一种包含酶组分。在一些情况下，酶组分可以位于固定化复合物的一部分中，该部分是从第一基板离解形成的离解物质。例如，图8说明了测定的示例性实施方案，其中结合配体包含部分(例如，酶组分)，如本文更详细讨论的。
在某些实施方案中，方案可以包括使用至少一种结合配体，其至少一部分包含从第一基板转移到第二基板的离解物质的至少一部分(例如，结合配体可以在分子或颗粒从第一基板释放之前或之后固定)。在一些实施方案中，结合配体包含可裂解键(例如，二硫键)和/或通过暴露于还原剂而从第一基板离解。在一些实施方案中，至少一种结合配体包含酶组分。例如，形成从第一基板转移到第二基板的离解物质的至少一部分的结合配体或其至少一部分，还可以包含能够将前体标记试剂分子(例如，酶底物)转化为标记试剂(例如，可检测产物)的部分(例如，酶组分或酶底物)。在将离解物质转移到第二基板上或第二基板内并任选地捕获离解物质后，可将第二基板暴露于多种前体标记试剂分子，其中多种前体标记试剂分子在暴露于结合配体时转化为多种标记试剂分子。然后可以基于第二基板上或第二基板内的标记试剂分子的测量来确定流体样品中的分析物分子或颗粒的浓度的测量。
微孔中的金属层
下面假定微孔中有金属层。
一种检测QMAX装置中的分析物分子或颗粒的方法，包含：
(a)获得包含多个分析物分子或颗粒的样品；
(b)获得QMAX装置，该QMAX装置包含：
第一板、第二板和间隔件，其中：
i.所述板可相对于彼此移动成不同的构造；
ii.一个或两个板是柔性的；
iii.一个或两个板具有多个反应容器；
iv.每个板包含具有用于接触血液样品的样品接触区域的内表面；
v.一个或两个板包含多个捕获组分；
vi.一个或两个板包含永久固定在相应板的样品接触区域上的间隔件；
vii.间隔件具有：
(1)预定的基本上均匀的高度，该高度具有在1μm至80μm的范围内选择的值，
(2)具有基本上均匀的截面和平坦的顶表面的柱的形状；
(3)宽度与高度之比等于或大于1；
(4)在10μm至200μm(微米)范围内的预定的固定的、非随机的间隔件间距；以及
(c)将样品沉积在一个或两个板上，将包含多个捕获组分的板暴露于包含多个分析物分子或颗粒的样品，使得分析物分子或颗粒与捕获组分结合以形成多个复合物，每个复合物相对于板固定并且包含至少一个捕获组分和至少一个分析物分子或颗粒；
(d)离解每个复合物的至少一部分以形成相对于板不固定的多个离解物质；
(e)将多个离解的物质分隔穿过多个反应容器；
(f)确定至少一个反应容器中离解物质的存在或不存在；
(g)确定多个反应容器的数目和/或多个反应容器中含有或不含有离解物质的部分，其中多个离解物质被分隔，使得有统计学意义的部分反应容器不含有离解物质，并且有统计学意义的部分反应容器含有至少一种离解物质。
一种用于确定流体样品中的分析物分子或颗粒的浓度的测量值的方法，包含：
在第一板上捕获多个分析物分子或颗粒；
从第一板释放多个分子或颗粒；
在包含多个反应容器的第二板上或第二板内检测从第一板释放的分子或颗粒；
以及基于在第二板上或第二板内检测的从第一板释放的分子或颗粒，确定流体样品中的分析物分子或颗粒的浓度的测量值，其中通过确定包含或不包含从第一板释放的分子或颗粒的多个反应容器的数量或部分来确定流体样品中分析物分子或颗粒的浓度。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中含有离解物质的多个反应容器的数目或部分与所述样品中的分析物分子或颗粒的浓度相关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，进一步包含确定流体样品中分析物分子或颗粒的浓度的动作。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中板包含多个珠粒。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中珠粒是磁性的。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中板包括微量滴定板。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中多个反应容器在密封组件的至少一部分与第二板的至少一部分配合时形成。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中多个反应容器限定在平面的第二板上。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中多个反应容器中的每一个的体积为约 10阿升至约100皮升。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中多个反应容器中的每一个包含至少一个离解物质捕获组分。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其进一步包含相对于所述至少一个离解物质捕获组分固定所述多个离解物质中的至少一个。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中多个反应容器中的每一个暴露于至少一个前体标记试剂分子。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中当包含在包含离解物质的反应容器中时，至少一种前体标记试剂分子转化成标记试剂分子。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中通过确定所述反应容器中存在或不存在标记试剂分子来确定反应容器中存在或不存在离解物质。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中板暴露于多个第一结合配体。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中第一结合配体在所述暴露中与所述多个分析物分子或颗粒中的每一个结合以形成所述多个复合物的至少一部分。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中每个第一结合配体包含酶组分。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中第一结合配体包含可裂解键。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中多个离解物质是通过裂解至少一些所述可裂解键而形成的。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中多个离解物质中的至少一个包含第一结合配体的至少一部分。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中通过将板暴露于电磁辐射来形成多个离解物质。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中通过将板暴露于离解剂来形成多个离解物质。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中离解剂包括pH剂、盐剂、变性剂、还原剂、化学试剂或酶中的至少一种。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中分析物分子或颗粒是蛋白质。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中捕获组分是抗体。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，进一步包含密封多个反应容器。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中第一板包含多个第一捕获组分。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中多个分析物分子或颗粒中的至少一个通过相对于所述多个第一捕获组分中的至少一个特定地固定而被捕获。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其进一步包含将捕获在所述第一板上的所述多个分析物分子或颗粒暴露于多个第一结合配体的动作。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中多个第一结合配体中的至少一个相对于捕获在所述第一板上的所述多个分析物分子或颗粒的至少一部分中的每一个变得固定。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中释放动作包含将板暴露于电磁辐射。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中释放动作包括将板暴露于离解剂。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中所述第二板包含多个第二捕获组分。
根据前述任一实施例所述的方法或装置，其中从第一板释放的多个分子或颗粒的至少一部分中的每一个相对于第二板上的至少一个第二捕获组分变得固定。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，进一步包含密封所述多个反应容器的至少一部分的动作。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中对流体样品中的分析物分子或颗粒的浓度的测量至少部分地通过对含有从板释放的分析物分子或颗粒的多个反应容器的数目或部分的泊松分布分析来确定。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中多个反应容器的总数的少于约80％含有从板释放的至少一个分析物分子或颗粒。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中第二板包含平坦的表面和包含多个微孔的密封组件，且多个反应容器在平板的至少一部分与密封组件的至少一部分配合时形成。
具有不同色码的标记珠粒用于多路复用：
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中标记是含有彩色条形码的珠粒。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中具有一种颜色条形码的珠粒含有对一种分析物具有亲和力的试剂。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中捕获特定种类的分析物的每一种条形码的珠粒的数目是统计上显著的。如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中标记是具有不同几何尺寸的珠粒，其中尺寸包括但不限于球体、立方体、长方体、四面体。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中微孔具有不同的几何形状，其中每一种形状的微孔只能容纳一种几何尺寸的珠粒。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中具有不同几何尺寸的珠粒含有用于不同分析物的捕获剂。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中捕获特定分析物的每个单独几何尺寸的珠粒的数目是统计上显著的。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中通过使用标记的数目与间隔件/柱的数目的比率进行量化。
一种用于确定QMAX卡上的流体样品中的分析物分子或颗粒的浓度的度量的方法，包含：
以珠粒为标记在QMAX卡上进行测定；
基于确定与分析物分子结合的珠粒的数目与间隔件(柱)的数目的比率来确定样品中分析物浓度的度量。
其它实施例和相关公开。
本发明包括各种实施方案，只要各种组分彼此不矛盾就可以以多种方式组合。实施方案应当被认为是单个发明文件：每个申请将其他申请作为参考，并且也出于所有目的而整体地被引用，而不是作为离散的独立文件。这些实施方案不仅包括当前文件中的公开内容，而且还包括在此引用、并入或要求优先权的文件。
(1)定义
在本申请中或在分别于2016年8月10日和2016年9月14日提交的PCT申请(指定美国)号PCT/US2016/045437和PCT/US0216/051775、2017年2月7日提交的美国临时申请号62/456065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/426065、2017年2月8 日提交的美国临时申请号62/456504中定义了用于描述本文公开的装置、系统和方法的术语，所有这些申请的全部内容出于所有目的并入本文。
术语“CROF卡(或卡)”、“COF卡”、“QMAX卡”、Q卡”、“CROF装置”、“COF 装置”、“QMAX装置”、“CROF板”、“COF板”以及“QMAX板”是可互换的，除了在一些实施方案中，COF卡不包含间隔件；并且这些术语是指一种装置，该装置包括第一板和第二板，第一板和第二板可相对于彼此移动成不同构造(包括开放构造和闭合构造)，并且该装置包括调节板之间的间距的间隔件(COF卡的一些实施方案除外)。术语“X板”是指CROF卡中的两个板之一，其中间隔件固定到该板。COF卡、CROF卡和X板的更多描述在2017年2月7日提交的临时申请序列号62/456065中给出出于所有目的将该申请的全部内容并入本文。
(2)Q卡、间隔件和均匀样品厚度
本文公开的装置、系统和方法可以包括或使用Q卡、间隔件和均匀样品厚度实施方案，用于样品检测、分析和定量。在一些实施方案中，Q卡包括间隔件，其有助于使样品的至少一部分成为高度均匀的层。在本文中公开了或在分别于2016年8月10日和2016 年9月14日提交的PCT申请(指定美国)号PCT/US2016/045437和PCT/US0216/051775、 2017年2月7日提交的美国临时申请号62/456065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/426065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/456504中列出、描述和总结了间隔件的结构、材料、功能、变化和尺寸以及间隔件和样品层的均匀性，所有这些申请的全部内容出于所有目的并入本文。
(3)铰链、开放凹口、凹槽边缘和滑动件
本文公开的装置、系统和方法可以包括或使用Q卡，用于样品检测、分析和定量。在一些实施方案中，Q卡包括铰链、凹口、凹槽和滑动件，其有助于促进Q卡的操作和样品的测量。在本文中公开了或在分别于2016年8月10日和2016年9月14日提交的 PCT申请(指定美国)号PCT/US2016/045437和PCT/US0216/051775、2017年2月7日提交的美国临时申请号62/456065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/426065、 2017年2月8日提交的美国临时申请号62/456504中列出、描述和总结了铰链、凹口、凹槽和滑动件的结构、材料、功能、变化和尺寸，所有这些申请的全部内容出于所有目的并入本文。
(4)Q卡、滑动件和智能手机检测系统
本文公开的装置、系统和方法可以包括或使用Q卡，用于样品检测、分析和定量。在一些实施方案中，Q卡与使卡能够被智能手机检测系统读取的滑动件一起使用。在本文中公开了或在分别于2016年8月10日和2016年9月14日提交的PCT申请(指定美国)号PCT/US2016/045437和PCT/US0216/051775、2017年2月7日提交的美国临时申请号62/456065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/426065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/456504中列出、描述和总结了Q卡、滑动件和智能手机检测系统的结构、材料、功能、变化、尺寸和连接，所有这些申请的全部内容出于所有目的并入本文。
(5)检测方法
本文公开的装置、系统和方法可以包括或用于各种类型的检测方法。在本文中公开了或在分别于2016年8月10日和2016年9月14日提交的PCT申请(指定美国)号 PCT/US2016/045437和PCT/US0216/051775、2017年2月7日提交的美国临时申请号 62/456065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/426065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/456504中列出、描述和总结了检测方法，所有这些申请的全部内容出于所有目的并入本文。
(6)标记、捕获剂和检测剂
本文公开的装置、系统和方法可以采用用于分析物检测的各种类型的标记、捕获剂和检测剂。在本文中公开了或在分别于2016年8月10日和2016年9月14日提交的PCT 申请(指定美国)号PCT/US2016/045437和PCT/US0216/051775、2017年2月7日提交的美国临时申请号62/456065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/456287、2017 年2月8日提交的美国临时申请号62/456504中列出、描述和总结了标记，所有这些申请的全部内容出于所有目的并入本文。
(7)分析物
本文公开的装置、系统和方法可以应用于操作和检测各种类型的分析物(包括生物标记)。在本文中公开了或在分别于2016年8月10日和2016年9月14日提交的PCT 申请(指定美国)号PCT/US2016/045437和PCT/US0216/051775、2017年2月7日提交的美国临时申请号62/456065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/426065、2017 年2月8日提交的美国临时申请号62/456504中列出、描述和总结了分析物，所有这些申请的全部内容出于所有目的并入本文。
(8)应用(领域和样品)
本文公开的装置、系统和方法可以用于各种应用(领域和样品)。在本文中公开了或在分别于2016年8月10日和2016年9月14日提交的PCT申请(指定美国)号 PCT/US2016/045437和PCT/US0216/051775、2017年2月7日提交的美国临时申请号 62/456065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/426065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/456504中列出、描述和总结了应用，所有这些申请的全部内容出于所有目的并入本文。
(9)云
本文公开的装置、系统和方法可以采用云技术进行数据传输、存储和/或分析。在本文中公开了或在分别于2016年8月10日和2016年9月14日提交的PCT申请(指定美国)号PCT/US2016/045437和PCT/US0216/051775、2017年2月7日提交的美国临时申请号62/456065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/426065、2017年2月8日提交的美国临时申请号62/456504中列出、描述和总结了相关的云技术，所有这些申请的全部内容出于所有目的并入本文。
柱间隔件的平顶
在本发明的某些实施例中，间隔件是具有平坦顶部和固定在一个板上的底部的柱，其中平坦顶部具有表面变化小的平滑度，且变化小于5、10nm、20nm、30nm、50nm、 100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、1000nm，或在任何两个值之间的范围内。优选的平坦柱顶部光滑度是50nm或更小的表面变化。
此外，表面变化是相对于间隔件高度的，且柱平坦顶部表面变化与间隔件高度的比率小于0.5％、1％、3％、5％、7％、10％、15％、20％、30％、40％，或在任何两个值之间的范围内。优选的平坦柱顶部光滑度具有小于2％、5％或10％的柱平顶表面变化与间隔件高度的比率。
柱间隔件的侧壁角度
在本发明的某些实施例中，间隔件是具有侧壁角的柱。在一些实施方案中，侧壁角小于5度(从表面的法向测量)、10度、20度、30度、40度、50度、70度，或在任何两个值之间的范围内。在优选实施例中，侧壁角度小于5度、10度或20度。
通过不精确的压力按压形成均匀的薄流体层
在本发明的某些实施方案中，通过使用具有不精确力的按压形成均匀的薄流体样品层。术语“不精确按压力”没有增加细节，然后增加不精确按压力的定义。如本文所用，在力(例如，“不精确按压力”)的上下文中，术语“不精确”是指力
(a)具有在施加力时未知或不可精确预测的量值；(b)具有在0.01kg/cm2(平方厘米)至100kg/cm2范围内的压力，(c)从一次施加力到下一次施加力的量值变化；以及(d)(a)和(c)中的力的不精确度(即变化)是实际施加的总力的至少20％。
不精确的力可以通过人手施加，例如，通过将物体夹在拇指和食指之间，或者通过将物体夹在拇指和食指之间并摩擦。
在一些实施方案中，手按压的不精确力具有0.01kg/cm2、0.1kg/cm2、0.5kg/cm2、1kg/cm2、2kg/cm2、kg/cm2、5kg/cm2、10kg/cm2、20kg/cm2、30kg/cm2、40kg/cm2、50kg/cm2、60kg/cm2、100kg/cm2、150kg/cm2、200kg/cm2、或任何两个值之间的范围；和0.1kg/cm2 至0.5kg/cm2、0.5kg/cm2至1kg/cm2、1kg/cm2至5kg/cm2、5kg/cm2至10kg/cm2(压力) 的优选范围的压力。
间隔件填充系数。
术语“间隔件填充系数”或“填充系数”是指间隔件接触面积与总板面积的比率，其中间隔件接触面积是指，在闭合构造下，间隔件的顶表面接触板的内表面的接触面积，总板面积是指间隔件平顶接触的板的内表面的总面积。由于存在两个板并且每个间隔件具有两个接触表面，每个接触表面接触一个板，所以填充事实是最小的填充系数。
例如，如果间隔件是具有正方形(10μm×10μm)的平顶、几乎均匀的横截面和2μm高的柱，并且间隔件具有间隔为100μm的周期性，则间隔件的填充系数是1％。如果在上述示例中，柱间隔件的底部是15μm×15μm的正方形形状，则填充系数仍是定义的1％。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中所述间隔件具有柱状形状和几乎均匀的横截面。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中所述间隔件间距(SD)等于或小于约120μm(微米)。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中所述间隔件间距(SD)等于或小于约100μm(微米)。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中所述间隔件间距(ISD)的四次方除以所述柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×106μm3/GPa或更小。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中所述间隔件间距(ISD)的四次方除以所述柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×105μm3/GPa或更小。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件具有柱状形状、大致平坦的顶表面、预定的大致均匀的高度和预定的恒定的间隔件间距，所述间隔件间距比分析物的尺寸大至少约2倍，其中间隔件的杨氏模量乘以间隔件的填充系数等于或大于2MPa，其中填充系数是间隔件接触面积与总板面积的比率，且其中对于每一间隔件，间隔件的侧向尺寸与其高度的比率为至少1(一)。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件具有柱状形状、大致平坦的顶表面、预定的大致均匀的高度和预定的恒定的间隔件间距，该间隔件间距比分析物的尺寸大至少约2倍，其中间隔件的杨氏模量乘以间隔件的填充系数等于或大于2MPa，其中该填充系数是该间隔件接触面积与该总板面积的比率，并且其中，对于每个间隔件，间隔件的侧向尺寸与其高度的比率为至少1(一)，其中间隔件间距(ISD)的四次方除以柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×106μm3/GPa或更小。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中所述间隔件的间隔间距与间隔件的平均宽度的比率为2或更大，且间隔件的填充系数乘以间隔件的杨氏模量为2MPa或更大。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中分析物是蛋白质、肽、核酸、合成化合物或无机化合物。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中所述样品是生物样品，所述生物样品选自羊水、房水、玻璃体液、血液(例如，全血、分馏的血液、血浆或血清)、母乳、脑脊髓液(CSF)、耳垢(耳屎)、乳糜、食糜、内淋巴、外淋巴、粪便、呼吸、胃酸、胃液、淋巴、粘液(包括鼻引流和痰)、心包液、腹膜液、胸膜液、脓液、风湿、唾液、呼出的冷凝物、皮脂、精液、痰液、汗液、滑液、泪液、呕吐物和尿液。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件呈柱状且柱的宽度与高度的比率等于或大于1。
如前述任一实施方案所述的方法，其中沉积在一个或两个板上的样品具有未知体积。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件呈柱状，且柱具有大体上均匀的横截面。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品用于检测、纯化和定量与某些疾病的阶段相关的化合物或生物分子。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品与传染性和寄生虫病、损伤、心血管疾病、癌症、精神障碍、神经精神障碍、肺病、肾病以及其他和器质性疾病有关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品涉及微生物的检测、纯化和定量。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品涉及来自环境(例如，水、土壤或生物样品)的病毒、真菌和细菌。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品涉及对食品安全或国家安全造成危害的化合物或生物样品(例如，有毒废物、炭疽)的检测、定量。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品与医学或生理监视器中的生命参数的量化相关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品与葡萄糖、血液、氧水平、总血细胞计数相关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品与来自生物样品的特异性DNA或 RNA的检测和定量相关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品与用于基因组分析的染色体和线粒体中DNA的遗传序列的测序和比较相关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品涉及例如在药物合成或纯化期间检测反应产物。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品是细胞、组织、体液和粪便。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品是人、兽医、农业、食品、环境和药物测试领域中的样品。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品是选自毛发、指甲、耳蜡、呼吸、结缔组织、肌肉组织、神经组织、上皮组织、软骨、癌样品或骨的生物样品。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中所述间隔件间距在5μm到120μm的范围内。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中所述间隔件间距在120μm到200μm的范围内。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中柔性板具有在20μm到250μm范围内的厚度和在0.1到5GPa范围内的杨氏模量。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中对于柔性板，柔性板的厚度乘以柔性板的杨氏模量在60到750GPa-μm的范围内。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中均匀厚度样品层在至少1mm2的侧向区域上是均匀的。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中均匀厚度样品层在至少3mm2的侧向区域上是均匀的。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中均匀厚度样品层在至少5mm2的侧向区域上是均匀的。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中均匀厚度样品层在至少10mm2的侧向区域上是均匀的。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中均匀厚度样品层在至少20mm2的侧向区域上是均匀的。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中均匀厚度样品层在20mm2到100mm2范围内的侧向区域上是均匀的。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中均匀厚度样品层具有高达+/-5％或更好的厚度均匀性。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中均匀厚度样品层具有高达+/-10％或更好的厚度均匀性。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中均匀厚度样品层具有高达+/-20％或更好的厚度均匀性。
如前述任一装置实施方案所述的装置，其中均匀厚度样品层具有高达+/-30％或更好的厚度均匀性。
本发明可用于需要测定样品中一种或多种分析物的存在与否和/或定量的各种领域中的各种不同应用。例如，本发明可用于检测原子、分子、蛋白质、肽、核酸、合成化合物、无机化合物、有机化合物、细菌、病毒、细胞、组织、纳米颗粒等。样品可以是各种领域的样品，包括但不限于人、兽医、农业、食品、环境、健康、健身、美丽等。其中，本方法可用于检测和/或测量以下物质的量：与疾病如癌症、感染或炎性疾病相关的诊断用生物标记(参见，例如，WO2017058827的表1-3)、自身抗体表位(参见 WO2017058827的表4)、变应原表位(参见WO2017058827的表5)、感染剂(参见，例如，WO2017058827的表6)、miRNA(参见，例如，WO2017058827的表7)、环境标记 (参见，例如，WO2017058827的表8)、食品标记(参见，例如，WO2017058827的表 9)、小分子，比如代谢物或药物(例如，THC-COOH(11-去甲-9-羧基-THC))、无细胞 DNA(cfDNA)中的一种或多种分子，包括循环肿瘤DNA(ctDNA)、无细胞RNA(cfRNA) 中的一种或多种分子，和细胞，例如，循环肿瘤细胞、病毒或细菌等。
在一些实施方案中，样品是体液或其加工形式。感兴趣的体液包括血浆、唾液和尿，不过在本方法中可以使用一些其他体液,。体液包括但不限于羊水、房水、玻璃体液、血液(例如，全血、分馏的血液、血浆、血清等)、母乳、脑脊髓液(CSF)、耳垢(耳屎)、乳糜、食糜、内淋巴、外淋巴、粪便、胃酸、胃液、淋巴、粘液(包括鼻引流和痰)、心包液、腹膜液、胸膜液、脓液、风湿、唾液、皮脂(皮肤油)、精液、痰液、汗液、滑液、泪液、呕吐物和尿液。在一些实施方案中，样品可以从受试者(例如，人)获得，并且可以在用于受试者测定之前进行处理。例如，在分析之前，可以在开始本方法之前从组织样品中提取蛋白质。在特定实施方案中，样品可以是临床样品，例如，从患者收集的样品。
根据目标分析物，本发明方法可具有至少5fM、10fM、50fM、100fM、0.5pM、1 pM、5pM、10pM、50pM、100pM、0.5nm、1nm、5nm、10nm、50nm或100nm的灵敏度。
不希望束缚于任何特定用途，本方法在分析血浆中具有特定用途。血浆可以非侵入性获得，并且其含有诊断、预后或治疗性的多种不同的低丰度蛋白质(通常参见Andersonet al.,Molecular&Cellular Proteomics 2002 1:845–867and Anderson et al.,Clinical Chemistry 2010 56:177–185)。因此，在一些实施方案中，本发明方法可用于定量血浆中下列蛋白中的任何一种或组合(例如，2、3、4、5或更多种)：酸性磷酸酶、IgG、丙氨酸转氨酶(ALT或SGPT)、IgM、白蛋白、抑制素-A、醛缩酶、胰岛素。碱性磷酸酶(ALP)、胰岛素样生长因子-I(IGF-I)、α-1-酸性糖蛋白(血清类粘蛋白)、胰岛素样生长因子-II (IGF-II)、α-1-抗胰蛋白酶、IGFBP-1、α-2-抗纤维蛋白溶酶、IGFBP-3、α-2-HS-糖蛋白、白介素-2受体(IL-2R)、α-2-巨球蛋白、异柠檬酸脱氢酶、α-甲胎蛋白(肿瘤标记)、K 轻链、淀粉酶、乳酸脱氢酶心脏部分(LDH-1)、淀粉酶、乳酸脱氢酶肝脏部分(LLDH)、 ACE、乳铁蛋白、抗凝血酶III(ATIII)、A轻链、载脂蛋白A1、脂肪酶、载脂蛋白B、 Lp(a)、天冬氨酸转氨酶(AST或SGOT)、脂蛋白相关磷脂酶A2(LP-PLA2)、3-2微球蛋白、LH、3-血栓球蛋白、溶菌酶、生物素酶、巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)、髓过氧化物酶(MPO)、癌抗原125(CA125)、肌红蛋白、癌抗原15-3(CA15-3)、骨钙蛋白、癌抗原、人附睾蛋白(HE4)、甲状旁腺激素、癌胚抗原(CEA)、磷酸己糖异构酶、血浆铜蓝蛋白、纤溶酶原、胆碱酯酶、纤溶酶原激活物抑制剂(PAI)、补体C1、前白蛋白、补体C1抑制剂、NTproBNP、补体C1Q、降钙素原(PCT)、补体C3、催乳素、补体C4、血清灭菌蛋白因子B、补体C5、前列腺酸性磷酸酶(PAP)、CRP、前列腺特异性抗原(PSA)、肌酸激酶-BB(CKBB)、蛋白C、肌酸激酶-MM(CKMM)、蛋白S、胱抑素C、假胆碱酯酶、红细胞生成素、丙酮酸激酶、因子IX抗原、肾素、因子X、视黄醇结合蛋白(RBP)、因子XIII、性激素结合球蛋白、铁蛋白、可溶性间皮素相关肽、纤维蛋白原、山梨糖醇脱氢酶(SDH)、纤连蛋白、甲状腺球蛋白、FSH、TSH、GGT、甲状腺素结合球蛋白(TBG)、触珠蛋白、组织纤溶酶原激活物(T-PA)、人绒毛膜促性腺激素(hCG)、转铁蛋白、血红素结合蛋白、转铁蛋白受体(TFR)、her-2/neu蛋白、肌钙蛋白T(TnT)；人生长激素 (HGH)、TnI(心脏)、人胎圆盘催乳素(HPL)、胰蛋白酶、IgA、尿激酶、IgD、Von Willebrand 因子、IgE、核苷酸酶、IgG亚类4、ADAMTS13活性和抑制剂、抑制素B(不育)、腺苷脱氨酶、IGFBP-2、脂联素、细胞间粘附分子1、垂体糖蛋白激素亚基、干扰素干扰素 -，α-半乳糖苷酶、干扰素-α、EIA、α-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、白介素-1受体拮抗剂、淀粉样蛋白13-蛋白、白介素-1可溶性受体II型、血管紧张素原、白介素-1α、抗米勒激素(AMH)、白介素-113、3-葡糖醛酸糖苷酶、白介素-2、3-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、白介素-3、钙卫蛋白、白介素-4、癌抗原72-4、白介素-5缩胆囊素、白介素-6、补体C2、白介素-7、补体C4结合蛋白、白介素-8、补体C6、白介素-9、补体C7水平、白介素-10、补体C8水平、白介素-11、补体C9水平、白介素-12、皮质类固醇结合球蛋白(皮质素传递蛋白)、白介素-13、CYFRA21-1(可溶性细胞角蛋白片段)、白介素-14、多巴脱羧酶、白介素-15、弹性蛋白酶、白介素-16、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白、白介素-17、表皮生长因子、白介素-18、表皮生长因子受体(EGFR)、激肽释放酶、因子II、瘦素、因子 V、亮氨酸氨肽酶、因子VII、甘露糖结合凝集素、因子VIII、神经元特异性烯醇化酶(NSE)、因子XI、神经生理素、因子XII、胰抑制素、成纤维细胞生长因子(FGF2)、胃蛋白酶原I、胃抑制多肽(GIP)、胃蛋白酶原II、胶质细胞衍生的神经营养因子(GDNF)、谷胱甘肽过氧化物酶、蛋白酶体活性、基于血浆的Leumeta、粒细胞集落刺激因子、S-100B 蛋白、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、可溶性CD30、生长激素结合蛋白；鳞状细胞癌抗原、血红蛋白、促甲状腺素释放激素(TRH)、肝素辅因子II、转化生长因子-131、氨基己糖苷酶A和总氨基己糖苷酶、肿瘤坏死因子受体1、高分子量激肽原、肿瘤坏死因子受体2、人生长激素释放激素(HGH-RH)、肿瘤坏死因子-α、IgG亚类1、肿瘤坏死因子-13、IgG亚类2、血管内皮生长因子(VEGF)、IgG亚类3和维生素D结合蛋白。
显然，该方法也可用于识别临床样品中的微生物(例如，细菌或病毒)病原体，例如，细胞表面蛋白或分泌蛋白。在这些实施方案中，捕获剂可以靶向来自病原体的蛋白质或其他部分。如果检测到圆圈，则可以将受试者诊断为被该病原体感染。可以使用本方法，组合物和试剂盒识别的微生物包括但不限于：病毒、酵母、革兰氏(+)细菌、革兰氏(-)细菌、肠杆菌科细菌、肠球菌属细菌、葡萄球菌属细菌和弯曲杆菌属细菌、大肠杆菌(E.coli)、各种菌株的大肠杆菌(E.coli)，比如，K12-MG1655、CFT073,O157： H7EDL933,O157：H7VT2-Sakai等，肺炎链球菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌、多种念珠菌属物种，包括白色念珠菌、热带念珠菌、都柏林念珠菌、维斯假丝酵母、近平滑念珠菌、肺炎克雷伯氏菌、多种分枝杆菌属物种，比如结核分枝杆菌、牛分枝杆菌、牛分枝杆菌卡介菌、瘰疬分枝杆菌、堪萨斯分支杆菌、龟分枝杆菌、戈氏分枝杆菌、溃疡分枝杆菌、日内瓦分枝杆菌、蟾分枝杆菌(M.xenoi)、猿分支杆菌、偶发分枝杆菌、玛尔摩分枝杆菌、隐藏分枝杆菌、嗜血分枝杆菌、非洲分枝杆菌、利斯特氏菌属物种、衣原体属物种、支原体属物种、沙门氏菌属物种、布鲁氏菌属物种、耶尔森氏菌属物种等。因此、本方法能够将微生物识别到微生物的属、种、亚种、菌株或变体的水平。
在一些实施方案中，该方法的结果可以是诊断性的(例如，可以提供疾病或病症或疾病或病症的类型或阶段等的诊断)、预后性的(例如，指示临床结果，例如，在时间范围内存活或死亡)或治疗性的(例如，指示哪种治疗将是最有效的)。在一些实施方案中，该方法可用于分析一组1、2、3、4、5、6、7、8、9或10种或更多种分析物，该分析物相对于对照(例如，内部对照)独立地以较高浓度或较低浓度存在，其中该分析物的身份和它们的丰度共同与表型相关。
该方法可用于分析患者样品。在该实施例中，该方法可以包括：(a)使用上述方法定量样品中的一种或多种分析物，和(b)提供指示与表型的相关性的报告。该实施例可以进一步包含基于该报告做出诊断、预后或治疗。该报告可指示分析物的正常范围。
在一些实施方案中，该方法可以包括创建如上所述的报告(其电子形式可以从远程位置转发)并且将该报告转发到医生或其他医学专业人员以确定患者是否具有表型(例如，癌症等)或者确认用于患者的合适疗法。该报告可用作诊断以确定受试者是否患有疾病或病症，例如，癌症。在某些实施方案中，该方法可用于确定癌症的阶段或类型、识别转移的细胞，或监测患者对治疗的反应，例如。
在任何实施例中，可将报告转发到“远程位置”，其中“远程位置”是指不同于检查图像的位置的位置。例如，远程位置可以是同一城市中的另一位置(例如办公室、实验室等)、不同城市中的另一位置、不同州中的另一位置、不同国家中的另一位置等。这样，当一个项目被指示为“远离”另一个项目时，表示两个项目可以在相同的房间中但是分开，或者至少在不同的房间或不同的建筑物中，并且可以相隔至少一英里、十英里或至少一百英里。“通信”信息是指通过适当的通信信道(例如，专用或公共网络)将表示该信息的数据作为电信号发送。“转发”项目是指将该项目从一个位置带到下一个位置的任何方式，无论是通过物理地传送该项目还是以其他方式(在可能的情况下)，并且包括，至少在数据的情况下，物理地传送携带数据的介质或传送数据。通信介质的示例包括无线电或红外传输信道以及连接另一计算机或联网装置的网络连接，以及因特网或电子邮件传输和记录在网站上的信息等。在某些实施方案中，可以由MD或其他有资格的医学专业人员分析报告，并且可以将基于图像分析结果的报告转发给从中获得样品的患者。
本实施例
一种用于分析样品的装置，包含：
第一板、第二板、表面扩增层和捕获剂，其中
(e)第一板和第二板可相对于彼此移动成为不同的构造，并且在其各自的表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域；
(f)表面扩增层位于其中一个样品接触区域上，
(g)捕获剂固定在表面扩增层上，其中捕获剂特异性结合目标分析物，
其中表面扩增层扩增来自目标分析物或附着到目标分析物的标记的光信号，当该光信号接近表面扩增层时比它们相距微米或更大时强得多，
其中构造之一是开放构造，其中两个板的内表面之间的平均间距为至少200μm；
其中构造中的另一个是闭合构造，其中样品的至少一部分在两个板之间并且板的内表面之间的平均间距小于200μm。
一种用于分析样品的装置，包含：
第一板、第二板、表面扩增层和捕获剂，其中
(h)第一板和第二板可相对于彼此移动成为不同的构造，并且在其各自的内表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域；
(i)表面扩增层位于其中一个样品接触区域上，
(j)捕获剂固定在表面扩增层上，其中捕获剂特异性结合目标分析物，
其中表面扩增层扩增来自附着于目标分析物的标记的光信号，当光信号接近表面扩增层时比其在微米之外或更远时强得多，
其中构造之一是开放构造，其中两个板的内表面之间的平均间距为至少200μm；
其中构造中的另一个是闭合构造，其中样品的至少一部分在两个板之间并且板的内表面之间的平均间距小于200μm。
其中闭合构造中样品的厚度，闭合构造中的样品中溶解的标记的浓度和表面扩增层的扩增系数被配置成使得直接或间接结合捕获剂的任何标记在闭合构造中是可见的，而无需洗掉未结合的标记。
一种设备，包含前述任一实施方案所述的装置和用于读取该装置的读取器。
一种使用前述任一实施方案所述的装置的均相测定方法，其中将闭合构造的样品的厚度，标记的浓度和扩增表面的扩增系数配置成使结合在扩增表面上的标记可见，而无需洗掉未结合的标记。
如实施方案4所述的方法，其中所述方法通过以下步骤进行：
获得任何前述任一实施方案所述的装置；
当板处于开放构造时，将样品沉积在一个或两个板上；
将板闭合至闭合构造；以及
用读取装置读取样品接触区域以产生信号图像。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中结合到扩增表面的标记在小于60秒内可见。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中方法是均相分析，其中在不使用清洗步骤来移除未结合到扩增表面的任何生物材料或标记的情况下读取信号。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中通过像素化读取方法读取结合到扩增表面的标记。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中通过一次性集总读取方法读取结合到扩增表面的标记。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中分析具有0.1nM或更小的检测灵敏度。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中所述方法在读取之前通过海绵移除未结合到扩增表面的生物材料或标记。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中信号扩增层包含D2PA。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中信号扩增层包含金属材料层。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中信号扩增层包含连续金属膜，连续金属膜由选自由金、银、铜、铝、其合金及其组合组成的群组的材料制成。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中不同金属层局部增强或充当反射器，或两者兼而有之，以增强光信号。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中信号扩增层包括金属材料层和位于金属材料层顶部的介电材料层，其中捕获剂位于介电材料上。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中金属材料层是均匀金属层、纳米结构化金属层或组合。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中通过等离子体增强来扩增信号。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中测定包括通过拉曼散射检测标记。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中捕获剂是抗体。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中捕获剂是多核苷酸。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中装置进一步包含固定在其中一个板上的间隔件，其中间隔件在闭合构造中调节第一板与第二板之间的间距。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中调节表面扩增层的扩增系数以使得来自直接或间接结合捕获剂的单个标记的光信号可见。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中调节表面扩增层的扩增系数以使来自直接或间接结合到捕获剂的单个标记的光信号可见，其中单独地计数结合捕获剂的可见单个标记。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中在闭合构造中第一板与第二板之间的间距被配置成使得目标分析物与捕获剂的饱和结合时间为300秒或更短。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中在闭合构造中第一板与第二板之间的间距被配置成使得目标分析物与捕获剂的饱和结合时间为60秒或更短。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中调整表面扩增层的扩增系数以使来自单个标记的光信号可见。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中捕获剂是核酸。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中捕获剂是蛋白质。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中捕获剂是抗体。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中第二板的样品接触区域具有试剂储存位点，且储存位点在闭合构造中大致位于第一板上的结合位点上方。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中试剂储存位点包含结合目标分析物的检测剂。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中检测剂包含标记。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中捕获剂和检测剂均结合到目标分析物以形成包含标记的夹层体。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中信号扩增层包括金属材料层。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中信号扩增层包括金属材料层和位于金属材料层顶部的介电材料层，其中捕获剂位于介电材料上。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中金属材料层是均匀金属层、纳米结构化金属层或组合。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中扩增层包括金属材料层和在金属材料层顶部上的介电材料层，其中捕获剂在介电材料上，且介电材料层的厚度为0.5nm、1nm、5nm、10nm、20nm、50nm、00nm、200nm、500nm、1000nm、2μm、3μm、5μm、10μm、 20μm、30μm、50μm、100μm、200μm、500μm或在任何两个值的范围内。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中所述方法进一步包含量化图像的区域中的信号以提供对样品中的一种或一种以上分析物的量的估计。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中方法包含识别并计数图像区域中分析物与捕获剂之间的单个结合事件，从而提供对样品中一种或一种以上分析物的量的估计。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中识别和计数步骤包含：(1)确定背景信号的局部强度，(2)确定一个标记、两个标记、三个标记和四个或更多个标记的局部信号强度；以及(3)确定成像区域中的标记总数。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中识别和计数步骤包含：(1)确定背景信号的局部光谱，(2)确定一个标记、两个标记、三个标记和四个或更多个标记的局部信号光谱；以及(3)确定成像区域中的标记总数。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中识别和计数步骤包含：(1)确定背景信号的局部拉曼特征，(2)确定一个标记、两个标记、三个标记和四个或更多个标记的局部信号拉曼特征；以及(3)确定成像区域中的标记总数。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中识别和计数步骤包含确定局部强度、光谱和拉曼特征中的一者或一者以上。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中所述方法包含量化图像的区域中的一次性集总信号，从而提供对样品中的一种或一种以上分析物的量的估计。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中第二板的样品接触区域具有试剂储存位点，且储存位点在闭合构造中大致在第一板上的结合位点上方。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中所述方法进一步包含用检测剂标记目标分析物的步骤。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中检测剂包含标记。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中捕获剂和检测剂均结合到目标分析物以形成夹层体。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中所述方法进一步包含测量由读取装置成像的区域中的样品的体积。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中目标分析物是蛋白质、肽、DNA、RNA、核酸、小分子、细胞或纳米颗粒。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中图像显示信号的位置，局部强度和局部光谱。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中信号是选自由荧光、电致发光、化学发光和电化学发光信号组成的群组的发光信号。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中信号是拉曼散射信号。
如前述任一实施方案所述的装置或方法，其中信号是由于板与读取装置之间的局部电的、局部机械的、局部生物的或局部光学的相互作用而产生的力。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件具有柱状形状和几乎均匀的横截面。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件间距(SD)等于或小于约120μm (微米)。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件间距(SD)等于或小于约100μm (微米)。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件间距(ISD)的四次方除以柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×106μm3/GPa或更小。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件间距(ISD)的四次方除以柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×105μm3/GPa或更小。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件具有柱状形状、大致平坦的顶表面、预定的大致均匀的高度和预定的恒定的间隔件间距，所述间隔件间距比分析物的尺寸大至少约2倍，其中间隔件的杨氏模量乘以间隔件的填充系数等于或大于2MPa，其中填充系数是间隔件接触面积与总板面积的比率，且其中对于每一间隔件，间隔件的侧向尺寸与其高度的比率为至少1(一)。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件具有柱状形状、大致平坦的顶表面、预定的大致均匀的高度和预定的恒定的间隔件间距，该间隔件间距比分析物的尺寸大至少约2倍，其中间隔件的杨氏模量乘以间隔件的填充系数等于或大于2MPa，其中该填充系数是该间隔件接触面积与该总板面积的比率，并且其中，对于每个间隔件，间隔件的侧向尺寸与其高度的比率为至少1(一)，其中间隔件间距(ISD)的四次方除以柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×106μm3/GPa或更小。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中所述间隔件的间隔间距与间隔件的平均宽度的比率为2或更大，且间隔件的填充系数乘以间隔件的杨氏模量为2MPa或更大。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中分析物是蛋白质、肽、核酸、合成化合物或无机化合物。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品是生物样品，生物样品选自羊水、房水、玻璃体液、血液(例如，全血、分馏的血液、血浆或血清)、母乳、脑脊髓液(CSF)、耳垢(耳屎)、乳糜、食糜、内淋巴、外淋巴、粪便、呼吸、胃酸、胃液、淋巴、粘液(包括鼻引流和痰)、心包液、腹膜液、胸膜液、脓液、风湿、唾液、呼出的冷凝物、皮脂、精液、痰液、汗液、滑液、泪液、呕吐物和尿液。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中所述间隔件呈柱状且柱的宽度与高度的比率等于或大于1。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中沉积在板中的一个或两个上的样品具有未知体积。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件呈柱状，且柱具有大体上均匀的横截面。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品用于检测、纯化和定量与某些疾病的阶段相关的化合物或生物分子。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品与传染性和寄生虫病、损伤、心血管疾病、癌症、精神障碍、神经精神障碍、肺病、肾病以及其他和器质性疾病有关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品涉及微生物的检测、纯化和定量。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品涉及来自环境(例如，水、土壤或生物样品)的病毒、真菌和细菌。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品涉及对食品安全或国家安全造成危害的化合物或生物样品(例如，有毒废物、炭疽)的检测、定量。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品与医学或生理监视器中的生命参数的量化相关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品与葡萄糖、血液、氧水平、总血细胞计数相关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品与来自生物样品的特异性DNA或 RNA的检测和定量相关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品与用于基因组分析的染色体和线粒体中DNA的遗传序列的测序和比较相关。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品涉及例如在药物合成或纯化期间检测反应产物。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品是细胞、组织、体液和粪便。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品是人、兽医、农业、食品、环境和药物测试领域中的样品。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中样品是选自毛发、指甲、耳蜡、呼吸、结缔组织、肌肉组织、神经组织、上皮组织、软骨、癌样品或骨的生物样品。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件间距在5μm到120μm的范围内。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中间隔件间距在120μm到200μm的范围内。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中柔性板具有在20μm到250μm范围内的厚度和在0.1到5GPa范围内的杨氏模量。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中对于柔性板，柔性板的厚度乘以柔性板的杨氏模量在60到750GPa-μm的范围内。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中均匀厚度样品层在至少1mm2的侧向区域上是均匀的。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中均匀厚度样品层在至少3mm2的侧向区域上是均匀的。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中均匀厚度样品层在至少5mm2的侧向区域上是均匀的。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中均匀厚度样品层在至少10mm2的侧向区域上是均匀的。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中均匀厚度样品层在至少20mm2的侧向区域上是均匀的。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中均匀厚度样品层在20mm2到100mm2范围内的侧向区域上是均匀的。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中均匀厚度样品层具有高达+/-5％或更好的厚度均匀性。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中均匀厚度样品层具有高达+/-10％或更好的厚度均匀性。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中均匀厚度样品层具有高达+/-20％或更好的厚度均匀性。
如前述任一实施方案所述的方法或装置，其中均匀厚度样品层具有高达+/-30％或更好的厚度均匀性。
其他注释
在以下列举的段落中描述了根据本公开的发明主题的其他实施例。
必须注意，如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数指示对象，除非上下文另外明确指出，例如当使用词语“单个”时。例如，提及“分析物”包括单个分析物和多个分析物，提及“捕获剂”包括单个捕获剂和多个捕获剂，提及“检测剂”包括单个检测剂和多个检测剂，提及“试剂”包括单个试剂和多个试剂。
如本文所用，术语“适于”和“配置”表示元件、部件或其他物件被设计和/或旨在执行给定功能。因此，术语“适于”和“配置”的使用不应被解释为表示给定的元件、组件或其他物件简单地“能够”执行给定的功能。类似地，被陈述为配置成执行特定功能的物件可以另外地或可选地描述为可操作以执行该功能。
如本文所用，当在提及本公开所述的一个或多个部件、特征、细节、结构、实施方案和/或方法时，使用短语“例如”、短语“作为实施例”和/或仅仅是术语“示例”和“示例性”旨在传达所描述的部件、特征、细节、结构、实施方案、和/或方法是本公开所述的部件、特征、细节、结构、实施方案、和/或方法的说明性的、非排他性的示例。因此，所描述的部件、特征、细节、结构、实施方案、和/或方法不是限制性的、必需的或排他性的/ 穷尽的；并且其他部件、特征、细节、结构、实施方案、和/或方法，包括结构上和/或功能上类似和/或等效的部件、特征、细节、结构、实施方案、和/或方法，也在本公开的范围内。
如本文所用，关于多于一个实体的列表的短语“至少一个”和“一个或多个”是指实体列表中的任何一个或多个实体，并且不限于实体列表中具体列出的每个实体中的至少一个。例如，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”，或等效地，“A 和/或B中的至少一个”)可指单独的A、单独的B，或A和B的组合。
如本文所用，置于第一实体和第二实体之间的术语“和/或”是指以下情况之一：(1) 第一实体，(2)第二实体，以及(3)第一实体和第二实体。使用“和/或”列出的多个实体应当以相同的方式来解释，即如此结合的实体的“一个或多个”。除了由“和/或”子句具体标识的实体之外，可以任选地存在其他实体，无论其与具体标识的那些实体相关还是无关。
当本文提及数值范围时，本发明包括其中包括端点的实施方案、其中排除两个端点的实施方案、以及其中包括一个端点而排除另一个端点的实施方案。应当假定包括两个端点，除非另有说明。此外，除非另有说明或从上下文和本领域普通技术人员的理解来看是显而易见的。
在任何专利、专利申请或其他参考文献通过引用并入本文并且(1)定义术语的方式与本公开的未并入部分或其他并入的参考文献不一致和/或(2)以其他方式与本公开的未并入部分或其他并入的参考文献不一致的情况下，应当以本公开的未并入部分为准，并且术语或其中并入的公开内容应当仅以术语被定义和/或并入的公开内容最初存在的参考文献为准。

Claims (95)

1.一种用于分析样品的装置，包含：
第一板、第二板、表面扩增层和捕获剂，其中
(a)所述第一板和所述第二板可相对于彼此移动成为不同的构造，并且在其各自的表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域，
(b)所述表面扩增层位于其中一个所述样品接触区上，
(c)所述捕获剂固定在所述表面扩增层上，其中所述捕获剂特异性结合所述目标分析物，
其中所述表面扩增层扩增来自所述目标分析物或附着到目标分析物的标记的光信号，当所述光信号接近所述表面扩增层时比它们相距微米或更大时强得多，
其中所述构造之一是开放构造，其中两个板的内表面之间的平均间距为至少200μm；并且
其中所述构造中的另一个是闭合构造，其中所述样品的至少一部分在所述两个板之间并且所述板的内表面之间的平均间距小于200μm。
2.一种用于分析样品的装置，包含：
第一板、第二板、表面扩增层和捕获剂，其中
(a)所述第一板和所述第二板可相对于彼此移动成为不同的构造，并且在其各自的表面上具有用于接触包含目标分析物的样品的样品接触区域，
(b)所述表面扩增层位于其中一个所述样品接触区上，
(c)所述捕获剂固定在所述表面扩增层上，其中所述捕获剂特异性结合所述目标分析物，
其中所述表面扩增层扩增来自附着于所述目标分析物的标记的光信号，当所述光信号接近所述表面扩增层时比其在微米之外或更远时强得多，
其中所述构造之一是开放构造，其中所述两个板的内表面之间的平均间距为至少200μm；
其中所述构造中的另一个是闭合构造，其中所述样品的至少一部分在所述两个板之间并且所述板的内表面之间的平均间距小于200μm；
其中所述闭合构造中的所述样品的厚度、所述闭合构造中的所述样品中溶解的所述标记的浓度和所述表面扩增层的扩增系数被配置成使得直接或间接结合到所述捕获剂的任何标记在所述闭合构造中在不洗掉未结合的标记的情况下是可见的。
3.一种设备，包含前述任一权利要求所述的装置和用于读取所述装置的读取器。
4.一种使用前述任一权利要求所述的装置的均相测定方法，其中将闭合构造中的样品的厚度，标记的浓度和扩增表面的扩增系数配置成使得结合在扩增表面上的标记在不洗掉未结合的标记的情况下可见。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述方法通过以下步骤进行：
获得权利要求1-3任一所述的装置，
当板处于开放构造时，将样品沉积在一个或两个板上；
将板闭合至闭合构造；以及
用读取装置读取样品接触区域以产生信号图像。
6.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中结合到所述扩增表面的所述标记在小于60秒内可见。
7.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述方法是均相测定，其中在不使用清洗步骤来移除未结合到所述扩增表面的任何生物材料或标记的情况下读取所述信号。
8.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中通过像素化读取方法读取结合到所述扩增表面的所述标记。
9.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中通过一次性集总读取方法读取结合到所述扩增表面的所述标记。
10.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述测定具有0.1nM或更小的检测灵敏度。
11.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述方法在读取之前通过海绵移除未结合到所述扩增表面的生物材料或标记。
12.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述信号扩增层包括D2PA。
13.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述信号扩增层包括金属材料层。
14.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述信号扩增层包含连续金属膜，所述连续金属膜由选自由金、银、铜、铝、其合金及其组合组成的群组的材料制成。
15.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述不同金属层局部增强或充当反射器，或两者兼而有之，以增强光信号。
16.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述信号扩增层包括金属材料层和位于所述金属材料层顶部的介电材料层，其中所述捕获剂位于所述介电材料上。
17.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述金属材料层是均匀金属层、纳米结构化金属层、或组合。
18.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中通过等离子体增强来扩增信号。
19.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中测定包括通过拉曼散射检测标记。
20.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述捕获剂是抗体。
21.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述捕获剂是多核苷酸。
22.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述装置进一步包含固定在其中一块板上的间隔件，其中所述间隔件在所述闭合构造中调节所述第一板与所述第二板之间的间距。
23.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中调节所述表面扩增层的扩增系数以使得来自直接或间接结合到所述捕获剂的单个标记的光信号可见。
24.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中调节所述表面扩增层的扩增系数以使来自直接或间接结合到所述捕获剂的单个标记的光信号可见，其中分别地计数结合到所述捕获剂的可见的单个标记。
25.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中在所述闭合构造中所述第一板与所述第二板之间的间距被配置成使得所述目标分析物与所述捕获剂的饱和结合时间为300秒或更短。
26.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中在所述闭合构造中所述第一板与所述第二板之间的间距被配置成使得所述目标分析物与所述捕获剂的饱和结合时间为60秒或更短。
27.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中调节所述表面扩增层的扩增系数以使来自单个标记的光信号可见。
28.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述捕获剂是核酸。
29.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述捕获剂是蛋白质。
30.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述捕获剂是抗体。
31.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述第二板的样品接触区域具有试剂储存位点，且所述储存位点在所述闭合构造中大致位于所述第一板上的所述结合位点上方。
32.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述试剂储存位点包含结合到所述目标分析物的检测剂。
33.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述检测剂包含所述标记。
34.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述捕获剂和所述检测剂均结合到所述目标分析物以形成包含所述标记的夹层体。
35.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述信号扩增层包含金属材料层。
36.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述信号扩增层包括金属材料层和位于所述金属材料层顶部的介电材料层，其中所述捕获剂位于所述介电材料上。
37.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述金属材料层是均匀金属层、纳米结构化金属层、或组合。
38.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述扩增层包括金属材料层和位于所述金属材料层顶部上的介电材料层，其中所述捕获剂在所述介电材料上，且所述介电材料层具有的厚度为0.5nm、1nm、5nm、10nm、20nm、50nm、00nm、200nm、500nm、1000nm、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、100μm、200μm、500μm或在任何两个值的范围内。
39.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述方法进一步包含量化所述图像的区域中的信号以提供对所述样品中的一种或一种以上分析物的数量估计。
40.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述方法包含识别并计数所述图像的区域中分析物与所述捕获剂之间的单个结合事件，从而提供对所述样品中一种或一种以上分析物的数量估计。
41.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中识别和计数步骤包含：(1)确定背景信号的局部强度，(2)确定一个标记、两个标记、三个标记和四个或更多个标记的局部信号强度；以及(3)确定成像区域中的标记总数。
42.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中识别和计数步骤包含：(1)确定背景信号的局部光谱，(2)确定一个标记、两个标记、三个标记和四个或更多个标记的局部信号光谱；以及(3)确定成像区域中的标记总数。
43.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中识别和计数步骤包含：(1)确定背景信号的局部拉曼特征，(2)确定一个标记、两个标记、三个标记和四个或更多个标记的局部信号拉曼特征；以及(3)确定成像区域中的标记总数。
44.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述识别和计数步骤包含确定所述局部强度、光谱和拉曼特征中的一者或一者以上。
45.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述方法包含量化所述图像的区域中的一次性集总信号，从而提供对所述样品中的一种或一种以上分析物的数量估计。
46.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述第二板的所述样品接触区域具有试剂储存位点，且所述储存位点在闭合构造中大致在所述第一板上的所述结合位点上方。
47.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述方法进一步包含用检测剂标记所述目标分析物的步骤。
48.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述检测剂包含标记。
49.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述捕获剂和所述检测剂均结合到所述目标分析物以形成夹层体。
50.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述方法进一步包含测量由所述读取装置成像的区域中的所述样品的体积。
51.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述目标分析物是蛋白质、肽、DNA、RNA、核酸、小分子、细胞或纳米颗粒。
52.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述图像显示所述信号的位置，局部强度和局部光谱。
53.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述信号是选自由荧光、电致发光、化学发光和电化学发光信号组成的群组的发光信号。
54.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述信号是拉曼散射信号。
55.如前述任一权利要求所述的装置或方法，其中所述信号是由于所述板与所述读取装置之间的局部电的、局部机械的、局部生物的或局部光学的相互作用而产生的力。
56.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件具有柱状形状和几乎均匀的横截面。
57.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件间距(SD)等于或小于约120μm(微米)。
58.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件间距(SD)等于或小于约100μm(微米)。
59.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件间距(ISD)的四次方除以所述柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×106μm3/GPa或更小。
60.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件间距(ISD)的四次方除以所述柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×105μm3/GPa或更小。
61.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中间隔件具有柱状形状、大致平坦的顶表面、预定的大致均匀的高度和预定的恒定的间隔件间距，所述间隔件间距比分析物的尺寸大至少约2倍，其中所述间隔件的杨氏模量乘以所述间隔件的填充系数等于或大于2MPa，其中所述填充系数是所述间隔件接触面积与总板面积的比率，并且其中，对于每个间隔件，所述间隔件的侧向尺寸与其高度的比率为至少1(一)。
62.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件具有柱状形状、大致平坦的顶表面、预定的大致均匀的高度和预定的恒定的间隔件间距，所述间隔件间距比分析物的尺寸大至少约2倍，其中所述间隔件的杨氏模量乘以所述间隔件的填充系数等于或大于2MPa，其中所述填充系数是所述间隔件接触面积与所述总板面积的比率，并且其中，对于每个间隔件，所述间隔件的侧向尺寸与其高度的比率为至少1(一)，其中间隔件间距(ISD)的四次方除以柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×106μm3/GPa或更小。
63.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件的间距与所述间隔件的平均宽度的比率为2或更大，且所述间隔件的填充系数乘以所述间隔件的杨氏模量为2MPa或更大。
64.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中分析物是蛋白质、肽、核酸、合成化合物或无机化合物。
65.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品是生物样品，所述生物样品选自羊水、房水、玻璃体液、血液(例如，全血、分馏的血液、血浆或血清)、母乳、脑脊髓液(CSF)、耳垢(耳屎)、乳糜、食糜、内淋巴、外淋巴、粪便、呼吸、胃酸、胃液、淋巴、粘液(包括鼻引流和痰)、心包液、腹膜液、胸膜液、脓液、风湿、唾液、呼出的冷凝物、皮脂、精液、痰液、汗液、滑液、泪液、呕吐物和尿液。
66.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件具有柱状，且柱的宽度与高度的比率等于或大于1。
67.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中沉积在一个或两个所述板上的所述样品具有未知体积。
68.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件具有柱状，且柱具有大体上均匀的横截面。
69.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品用于检测、纯化和定量与某些疾病的阶段相关的化合物或生物分子。
70.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品与传染性和寄生虫病、损伤、心血管疾病、癌症、精神障碍、神经精神障碍、肺病、肾病以及其他和器质性疾病有关。
71.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中样品涉及微生物的检测、纯化和定量。
72.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品涉及来自环境，例如，水、土壤或生物样品，的病毒、真菌和细菌。
73.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品涉及对食品安全或国家安全造成危害的化合物或生物样品，例如，有毒废物、炭疽，的检测、定量。
74.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品与医学或生理监视器中的生命参数的量化相关。
75.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品与葡萄糖、血液、氧水平、总血细胞计数相关。
76.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品与来自生物样品的特异性DNA或RNA的检测和定量相关。
77.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品与用于基因组分析的染色体和线粒体中DNA的遗传序列的测序和比较相关。
78.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品涉及例如在药物合成或纯化期间检测反应产物。
79.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品是细胞、组织、体液和粪便。
80.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品是人、兽医、农业、食品、环境和药物测试领域中的样品。
81.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述样品是选自毛发、指甲、耳蜡、呼吸、结缔组织、肌肉组织、神经组织、上皮组织、软骨、癌样品或骨的生物样品。
82.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件间距在5μm到120μm的范围内。
83.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件间距在120μm到200μm的范围内。
84.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述柔性板具有在20μm到250μm范围内的厚度和在0.1到5GPa范围内的杨氏模量。
85.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中对于柔性板，所述柔性板的厚度乘以所述柔性板的杨氏模量在60到750GPa-μm的范围内。
86.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述均匀厚度样品层在至少1mm2的侧向区域上是均匀的。
87.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述均匀厚度样品层在至少3mm2的侧向区域上是均匀的。
88.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述均匀厚度样品层在至少5mm2的侧向区域上是均匀的。
89.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述均匀厚度样品层在至少10mm2的侧向区域上是均匀的。
90.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述均匀厚度样品层在至少20mm2的侧向区域上是均匀的。
91.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述均匀厚度样品层在20mm2到100mm2范围内的侧向区域上是均匀的。
92.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述均匀厚度样品层具有高达+/-5％或更好的厚度均匀性。
93.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述均匀厚度样品层具有高达+/-10％或更好的厚度均匀性。
94.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述均匀厚度样品层具有高达+/-20％或更好的厚度均匀性。
95.如前述任一权利要求所述的方法或装置，其中所述均匀厚度样品层具有高达+/-30％或更好的厚度均匀性。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11248994B2 (en) 2018-08-16 2022-02-15 Essenlix Corporation Optical adapter with a card slot for imaging a thin sample layer
US11906432B2 (en) 2018-08-23 2024-02-20 Essenlix Corporation Enhanced, rapid, homogeneous, cell staining and assay
WO2020150750A1 (en) * 2019-01-18 2020-07-23 Essenlix Corporation Planar area light source
WO2020223265A1 (en) * 2019-04-28 2020-11-05 Essenlix Corporation Rapid pathology/cytology without wash
WO2021011944A2 (en) * 2019-07-18 2021-01-21 Essenlix Corporation Imaging based homogeneous assay
US20220244186A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Armonica Technologies, Inc. Enhancement structures for surface-enhanced raman scattering

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110071038A1 (en) * 2006-10-20 2011-03-24 Clondiag Gmbh Assay devices and methods for the detection of analytes
CN103026232A (zh) * 2010-03-01 2013-04-03 匡特里克斯公司 扩大用于检测分子或颗粒的测定法中的动态范围的方法和系统
US20140154668A1 (en) * 2010-05-21 2014-06-05 The Trustees Of Princeton University Structures for Enhancement of Local Electric Field, Light Absorption, Light Radiation, Material Detection and Methods for Making and Using of the Same.
CN105209884A (zh) * 2013-03-15 2015-12-30 普林斯顿大学理事会 借助放大结构上的选择性沉积和结合的测定增强

Family Cites Families (175)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3368872A (en) 1964-08-31 1968-02-13 Scientific Industries Automatic chemical analyzer
US4066412A (en) 1966-04-26 1978-01-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Automatic clinical analyzer
US3447863A (en) 1966-07-11 1969-06-03 Sodell Research & Dev Co Method for preparing a slide for viewing
US3895661A (en) 1972-08-18 1975-07-22 Pfizer Cuvette apparatus for testing a number of reactants
US3992158A (en) 1973-08-16 1976-11-16 Eastman Kodak Company Integral analytical element
US4022521A (en) 1974-02-19 1977-05-10 Honeywell Inc. Microscope slide
US3925166A (en) 1974-09-06 1975-12-09 Us Health Automated system for the determination of bacterial antibiotic susceptibilities
SE399768B (sv) 1975-09-29 1978-02-27 Lilja Jan E Kyvett for provtagning, blandning av, provet med ett reagensmedel och direkt utforande av, serskilt optisk, analys av det med reagensmedlet blandade provet
US4171866A (en) 1978-04-20 1979-10-23 Tolles Walter E Disposable volumetric slide
DE2932973A1 (de) 1978-08-14 1980-02-28 Fuji Photo Film Co Ltd Integrales mehrschichtiges material fuer die chemische analyse des blutes
US4233029A (en) 1978-10-25 1980-11-11 Eastman Kodak Company Liquid transport device and method
US4258001A (en) 1978-12-27 1981-03-24 Eastman Kodak Company Element, structure and method for the analysis or transport of liquids
US4329054A (en) 1979-08-16 1982-05-11 Spectron Development Laboratories, Inc. Apparatus for sizing particles, droplets or the like with laser scattering
IL58559A (en) 1979-10-25 1983-03-31 Porath Furedi Asher Method and apparatus for measuring the motility of sperm cells
IT1133964B (it) 1980-10-21 1986-07-24 Pietro Nardo Apparecchio per la misurazione densitometrica di frazioni proteiche separate per elettroforesi
JPS57101761A (en) 1980-12-17 1982-06-24 Konishiroku Photo Ind Co Ltd Analyzing element
FR2565350B1 (fr) 1984-06-05 1986-10-10 Paris Nord Universite Moyens propres a permettre le support, le traitement, le stockage et l'analyse automatiques en continu d'echantillons biologiques
US4745075A (en) 1984-09-06 1988-05-17 Burroughs Wellcome Co. Diagnostic test methods
US4596695A (en) 1984-09-10 1986-06-24 Cottingham Hugh V Agglutinographic reaction chamber
US4806311A (en) 1985-08-28 1989-02-21 Miles Inc. Multizone analytical element having labeled reagent concentration zone
US4906439A (en) 1986-03-25 1990-03-06 Pb Diagnostic Systems, Inc. Biological diagnostic device and method of use
JPS6380216A (ja) 1986-09-24 1988-04-11 Bio Meito:Kk プラスチツク製スライドグラス類
US5132097A (en) 1987-02-11 1992-07-21 G.D. Research Apparatus for analysis of specific binding complexes
US5002736A (en) 1987-03-31 1991-03-26 Fisher Scientific Co. Microscope slide and slide assembly
DE3721237A1 (de) 1987-06-27 1989-01-05 Boehringer Mannheim Gmbh Diagnostischer testtraeger und verfahren zu dessen herstellung
US5431880A (en) 1987-07-06 1995-07-11 Kramer; Donald L. Light transmittance type analytical system and variable transmittance optical component and test device for use therein
US4950455A (en) 1987-12-22 1990-08-21 Board Of Regents, University Of Texas System Apparatus for quantifying components in liquid samples
US5039487A (en) 1987-12-22 1991-08-13 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods for quantifying components in liquid samples
US4911782A (en) 1988-03-28 1990-03-27 Cyto-Fluidics, Inc. Method for forming a miniaturized biological assembly
US5281540A (en) 1988-08-02 1994-01-25 Abbott Laboratories Test array for performing assays
US5188968A (en) 1989-12-28 1993-02-23 Olympus Optical Co., Ltd. Method and reaction kit for agglutination detection
US5169601A (en) 1990-04-27 1992-12-08 Suzuki Motor Corporation Immunological agglutination detecting apparatus with separately controlled supplementary light sources
US5122284A (en) 1990-06-04 1992-06-16 Abaxis, Inc. Apparatus and method for optically analyzing biological fluids
WO1991020009A1 (en) 1990-06-15 1991-12-26 Doody Michael C Improved method and device for use of microspheres in microscopy and for quantifying the post coital test
EP0479231B1 (en) 1990-10-01 1996-03-27 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus and method for measuring specimen
US5998220A (en) 1991-05-29 1999-12-07 Beckman Coulter, Inc. Opposable-element assay devices, kits, and methods employing them
US5413732A (en) 1991-08-19 1995-05-09 Abaxis, Inc. Reagent compositions for analytical testing
US5321975A (en) 1991-10-04 1994-06-21 Levine Robert A Differential erythrocyte counts
JPH05288754A (ja) 1992-04-10 1993-11-02 B M L:Kk 検体自動分取分配方法とシステム並びに検体表示方法
US5223219A (en) 1992-04-10 1993-06-29 Biotrack, Inc. Analytical cartridge and system for detecting analytes in liquid samples
US5306467A (en) 1993-02-17 1994-04-26 Hamilton-Thorn Research Apparatus for measurement of cell concentration in a biological sample employing a magnetic slide loading apparatus
US5594808A (en) 1993-06-11 1997-01-14 Ortho Diagnostic Systems Inc. Method and system for classifying agglutination reactions
US5518892A (en) 1994-02-23 1996-05-21 Idexx Laboratories, Inc. Apparatus and method for quantification of biological material in a liquid sample
US5656499A (en) 1994-08-01 1997-08-12 Abbott Laboratories Method for performing automated hematology and cytometry analysis
US5504011A (en) 1994-10-21 1996-04-02 International Technidyne Corporation Portable test apparatus and associated method of performing a blood coagulation test
JPH08178926A (ja) 1994-10-25 1996-07-12 Sumitomo Pharmaceut Co Ltd イムノアッセイプレートおよびその用途
NL9500281A (nl) 1995-02-15 1996-09-02 Jan Pieter Willem Vermeiden Telkamer voor biologisch onderzoek alsmede werkwijze voor de vervaardiging van een dergelijke telkamer.
US5623415A (en) 1995-02-16 1997-04-22 Smithkline Beecham Corporation Automated sampling and testing of biological materials
US5879628A (en) 1996-05-06 1999-03-09 Helena Laboratories Corporation Blood coagulation system having a bar code reader and a detecting means for detecting the presence of reagents in the cuvette
JP3609207B2 (ja) 1996-05-31 2005-01-12 Ｙｋｋ株式会社 生分解性面ファスナー
WO1998008931A1 (en) 1996-08-26 1998-03-05 Princeton University Reversibly sealable microstructure sorting devices
IT1286838B1 (it) 1996-09-25 1998-07-17 Consiglio Nazionale Ricerche Metodo per la raccolta di immagini in microscopia confocale
US5858648A (en) 1996-11-04 1999-01-12 Sienna Biotech, Inc. Assays using reference microparticles
CN1188217A (zh) 1997-01-16 1998-07-22 楼世竹 正向循环热泵
US6143496A (en) 1997-04-17 2000-11-07 Cytonix Corporation Method of sampling, amplifying and quantifying segment of nucleic acid, polymerase chain reaction assembly having nanoliter-sized sample chambers, and method of filling assembly
DE69819996T2 (de) 1997-09-27 2004-09-02 Horiba Ltd. Gerät für die Zählung von Blutzellen und zur immunologischen Bestimmung unter Verwendung von Vollblut
US6235536B1 (en) 1998-03-07 2001-05-22 Robert A. Levine Analysis of quiescent anticoagulated whole blood samples
US6929953B1 (en) 1998-03-07 2005-08-16 Robert A. Levine Apparatus for analyzing biologic fluids
US6350613B1 (en) 1998-03-07 2002-02-26 Belton Dickinson & Co. Determination of white blood cell differential and reticulocyte counts
US6004821A (en) 1998-03-07 1999-12-21 Levine; Robert A. Method and apparatus for performing chemical, qualitative, quantitative, and semi-quantitative analyses of a urine sample
US5948686A (en) 1998-03-07 1999-09-07 Robert A. Leuine Method for performing blood cell counts
US6723290B1 (en) 1998-03-07 2004-04-20 Levine Robert A Container for holding biologic fluid for analysis
US6022734A (en) 1998-03-07 2000-02-08 Wardlaw Partners, L.P. Disposable apparatus for determining antibiotic sensitivity of bacteria
DE19827754C1 (de) 1998-06-23 2000-02-10 Graffinity Pharm Design Gmbh Einrichtung für eine nahezu gleichzeitige Synthese einer Vielzahl von Proben
US6180314B1 (en) 1998-05-27 2001-01-30 Becton, Dickinson And Company Method for preparing thin liquid samples for microscopic analysis
US6358475B1 (en) 1998-05-27 2002-03-19 Becton, Dickinson And Company Device for preparing thin liquid for microscopic analysis
AU764964B2 (en) 1998-11-23 2003-09-04 Usamriid Purification method and apparatus
US6429027B1 (en) 1998-12-28 2002-08-06 Illumina, Inc. Composite arrays utilizing microspheres
US7612020B2 (en) 1998-12-28 2009-11-03 Illumina, Inc. Composite arrays utilizing microspheres with a hybridization chamber
DE19941905C2 (de) 1999-09-02 2002-06-06 Max Planck Gesellschaft Probenkammer zur Flüssigkeitsbehandlung biologischer Proben
US6770441B2 (en) 2000-02-10 2004-08-03 Illumina, Inc. Array compositions and methods of making same
AU2001242928A1 (en) 2000-03-16 2001-09-24 Biacore Ab Method for capturing analytes eluted from surface-bound ligands
AU4365601A (en) 2000-03-17 2001-10-03 Harvard College Cell patterning technique
JP4606543B2 (ja) 2000-04-13 2011-01-05 パナソニック株式会社 光学特性計測装置における被検溶液量確認方法および計測系制御方法
US6852526B2 (en) 2000-07-14 2005-02-08 Transform Pharmaceuticals, Inc. Transdermal assay with magnetic clamp
US7410807B2 (en) 2000-07-24 2008-08-12 D Aurora Vito J Pregnancy and sex identification test based on saliva or other bodily fluids
SE0004297D0 (sv) 2000-11-23 2000-11-23 Gyros Ab Device for thermal cycling
US6714287B2 (en) 2001-01-02 2004-03-30 Becton, Dickinson And Company Apparatus for determining the volume of single red blood cells
US7076092B2 (en) 2001-06-14 2006-07-11 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High-throughput, dual probe biological assays based on single molecule detection
US7179423B2 (en) 2001-06-20 2007-02-20 Cytonome, Inc. Microfluidic system including a virtual wall fluid interface port for interfacing fluids with the microfluidic system
AU2002365249A1 (en) 2001-08-15 2003-09-02 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Elastomeric stencils for micropatterning cells
US6939032B2 (en) 2001-10-25 2005-09-06 Erie Scientific Company Cover slip mixing apparatus
US7943093B2 (en) 2001-12-12 2011-05-17 Erie Scientific Company Cover slip
US20080021339A1 (en) 2005-10-27 2008-01-24 Gabriel Jean-Christophe P Anesthesia monitor, capacitance nanosensors and dynamic sensor sampling method
US20060160134A1 (en) 2002-10-21 2006-07-20 Melker Richard J Novel application of biosensors for diagnosis and treatment of disease
EP1563100B1 (en) 2002-11-01 2013-04-24 Iris Molecular Diagnostics, Inc. Displacement sandwich immuno-pcr
ES2375958T3 (es) 2002-12-03 2012-03-07 Pathogen Removal And Diagnostic Technologies, Inc. Ligandos de prote�?nas priones y procedimientos de uso.
PL1615992T3 (pl) 2003-04-04 2014-03-31 Pathogen Removal And Diagnostic Tech Inc Materiały wiążące białko prionowe i sposoby ich zastosowania
US7510848B2 (en) 2003-04-04 2009-03-31 North Carolina State University Prion protein binding materials and methods of use
AU2004229535A1 (en) 2003-04-14 2004-10-28 Pathogen Removal And Diagnostic Technologies, Inc. Method for identifying ligands specific for structural isoforms of proteins
US7101341B2 (en) 2003-04-15 2006-09-05 Ross Tsukashima Respiratory monitoring, diagnostic and therapeutic system
US20040214310A1 (en) 2003-04-25 2004-10-28 Parker Russell A. Apparatus and method for array alignment
US20040259162A1 (en) 2003-05-02 2004-12-23 Sigma-Aldrich Co. Solid phase cell lysis and capture platform
JP4400778B2 (ja) 2003-08-08 2010-01-20 株式会社エンプラス プラスチックプレート及びプレート
US20070231796A1 (en) * 2003-09-17 2007-10-04 The Regents Of The University Of California Sensor and method for detection of a target substance
US7468160B2 (en) 2003-12-05 2008-12-23 Agilent Technologies, Inc. Devices and methods for performing array based assays
ES2643836T3 (es) 2004-04-07 2017-11-24 Abbott Laboratories Cámara desechable para analizar fluidos biológicos
US20050254995A1 (en) 2004-05-12 2005-11-17 Harvard Apparatus, Inc. Devices and methods to immobilize analytes of interest
CA2565981C (en) 2004-05-13 2015-02-17 Advanced Animal Diagnostics Microfluidic device and leucocyte antigen mediated microfluidic assay
US20060015157A1 (en) 2004-07-14 2006-01-19 Leong Vong V Method and apparatus for particle radiation therapy and practice of particle medicine
CA2578615A1 (en) 2004-08-20 2007-01-04 University Of Virginia Patent Foundation Exhaled breath condensate collection and assay system and related method thereof
WO2006026248A1 (en) 2004-08-25 2006-03-09 Sigma-Aldrich Co. Compositions and methods employing zwitterionic detergent combinations
US7481980B2 (en) 2004-09-08 2009-01-27 Intavis Bioanalytical Instruments Ag Device for staining and hybridization reactions
US7547424B2 (en) 2004-09-21 2009-06-16 Van Andel Research Institute Method and apparatus for making partitioned slides
US8594768B2 (en) 2004-11-01 2013-11-26 Michael J. Phillips Surgical system with clips for identifying the orientation of a tissue sample
US20060090658A1 (en) 2004-11-01 2006-05-04 Michael Phillips Tissue marking system
CN101137758B (zh) 2004-11-03 2012-10-10 意力速分子诊断股份有限公司 均相分析物检测
JP5037350B2 (ja) 2004-11-03 2012-09-26 アイリス モレキュラー ダイアグノスティクス， インコーポレイテッド 親和性分離のための微粒気泡
US7405054B1 (en) * 2004-12-13 2008-07-29 University Of Washington Uw Tech Transfer - Invention Licensing Signal amplification method for surface plasmon resonance-based chemical detection
US20060246576A1 (en) 2005-04-06 2006-11-02 Affymetrix, Inc. Fluidic system and method for processing biological microarrays in personal instrumentation
US7731901B2 (en) 2005-10-19 2010-06-08 Abbott Laboratories Apparatus and method for performing counts within a biologic fluid sample
US20080286152A1 (en) 2005-11-08 2008-11-20 Ecole Polytechinque Federale De Lausanne Hyperbrached Polymer for Micro Devices
KR101489804B1 (ko) 2005-12-21 2015-02-05 메소 스케일 테크놀러지즈, 엘엘시 분석 시약을 갖는 분석 모듈 및 그것의 제조 및 사용 방법
WO2007112332A2 (en) 2006-03-24 2007-10-04 Advanced Animal Diagnostics Microfluidic chamber assembly for mastitis assay
US20080003667A1 (en) 2006-05-19 2008-01-03 Affymetrix, Inc. Consumable elements for use with fluid processing and detection systems
US20120107799A1 (en) 2010-10-29 2012-05-03 Longhorn Vaccines & Diagnostics LLC. Disposable, rapid extraction apparatus and methods
US7802467B2 (en) 2006-12-22 2010-09-28 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte sensors and methods of use
US7738094B2 (en) 2007-01-26 2010-06-15 Becton, Dickinson And Company Method, system, and compositions for cell counting and analysis
WO2008122310A1 (en) 2007-04-04 2008-10-16 Chimera Biotec Gmbh Method for the detection of an analyte in biological matrix
WO2008128352A1 (en) * 2007-04-19 2008-10-30 Axela, Inc. Methods and compositions for signal amplification
JP5214723B2 (ja) 2007-04-30 2013-06-19 ナノゲン・インコーポレイテッド 多分析物アッセイ
AU2008248605B2 (en) 2007-05-03 2014-02-20 Clondiag Gmbh Assays
US8287820B2 (en) 2007-07-13 2012-10-16 Handylab, Inc. Automated pipetting apparatus having a combined liquid pump and pipette head system
US8906700B2 (en) 2007-11-06 2014-12-09 Ambergen, Inc. Methods and compositions for phototransfer
US8058073B2 (en) 2008-01-30 2011-11-15 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Immunodiagnostic test cards having indicating indicia
PL2252893T3 (pl) 2008-02-21 2014-03-31 Iris Int Inc Sposób wczesnego określenia nawrotu po leczeniu nowotworu gruczołu krokowego
CN102084241B (zh) 2008-03-21 2015-02-18 艾博特健康公司 使用荧光淬灭和/或漂白分析个体细胞或微粒的方法及设备
ES2398488T3 (es) 2008-03-21 2013-03-19 Abbott Point Of Care, Inc. Método y aparato para determinar los índices de células sanguíneas rojas en una muestra de sangre utilizando la pigmentación intrínseca de la hemoglobina contenida en células sanguíneas rojas
US9638912B2 (en) 2008-03-21 2017-05-02 Abbott Point Of Care, Inc. Method and apparatus for determining a focal position of an imaging device adapted to image a biologic sample
EP2271937B1 (en) 2008-03-21 2016-01-13 Abbott Point Of Care, Inc. Method and apparatus for detecting and counting platelets individually and in aggregate clumps
ES2599028T3 (es) 2008-03-21 2017-01-31 Abbott Point Of Care, Inc. Método y aparato para determinar una posición de enfoque de un dispositivo de representación de imágenes adaptado para representar por imágenes una muestra biológica
ES2392380T3 (es) 2008-03-21 2012-12-10 Abbott Point Of Care, Inc. Procedimiento y aparato para determinar el hematocrito de una muestra de sangre utilizando la pigmentación intrínseca de la hemoglobina contenida en los glóbulos rojos
EP2274613B1 (en) 2008-04-02 2014-06-04 Abbott Point Of Care, Inc. Method for serologic agglutination assays performed in a thin film fluid sample
WO2009126800A1 (en) 2008-04-09 2009-10-15 Abbott Point Of Care, Inc. Method for measuring the area of a sample disposed within an analysis chamber
EP2281197B1 (en) 2008-04-09 2015-09-02 Abbott Point Of Care, Inc. Method of detecting very low levels of analyte within a thin film fluid sample contained in a thin thickness chamber
US8462332B2 (en) 2008-08-21 2013-06-11 Siemens Healthcare Diagnostics, Inc. Multi-layer slides for analysis of urine sediments
US20120108787A1 (en) 2009-02-26 2012-05-03 Nubiome, Inc. Immobilization Particles for Removal of Microorganisms and/or Chemicals
US9395365B2 (en) 2009-04-02 2016-07-19 Abbott Point Of Care, Inc. Detection of infectious disease in a human or animal by measuring specific phagocytosis in a thin film sample of their anticoagulated blood
US20100255605A1 (en) 2009-04-02 2010-10-07 Abbott Point Of Care, Inc. Method and device for transferring biologic fluid samples
BR112012011181A2 (pt) 2009-11-13 2020-10-13 Ventana Medical Systems, Inc. ''estação de processsamento de peças corrediça automatizada e método de processamento de uma amostra''
EP2826564B1 (en) 2009-11-23 2018-12-26 3M Innovative Properties Company Microwell array articles and methods of use
WO2011075667A2 (en) 2009-12-18 2011-06-23 Abbott Point Of Care, Inc. Biologic fluid analysis cartridge
WO2011082342A1 (en) 2009-12-31 2011-07-07 Abbott Point Of Care, Inc. Method and apparatus for determining mean cell volume of red blood cells
EP2536818B1 (en) 2010-02-18 2018-10-03 Bima Limited Immobilised-bead immunomultiplex assay
US9678068B2 (en) * 2010-03-01 2017-06-13 Quanterix Corporation Ultra-sensitive detection of molecules using dual detection methods
US8472693B2 (en) 2010-03-18 2013-06-25 Abbott Point Of Care, Inc. Method for determining at least one hemoglobin related parameter of a whole blood sample
EP2553471A1 (en) 2010-03-31 2013-02-06 Abbott Point Of Care, Inc. Method and apparatus for selectively admixing reagents in a substantially undiluted biologic fluid sample analysis
US9199233B2 (en) 2010-03-31 2015-12-01 Abbott Point Of Care, Inc. Biologic fluid analysis cartridge with deflecting top panel
US8481282B2 (en) 2010-07-23 2013-07-09 Abbott Point Of Care, Inc. Method for detecting the presence of anisotropic crystals in undiluted whole blood
ES2676846T3 (es) 2010-08-05 2018-07-25 Abbott Point Of Care, Inc. Método y aparato para análisis automáticos de muestras de sangre completa a partir de imágenes microscópicas
JP5943927B2 (ja) 2010-10-14 2016-07-05 メソ スケール テクノロジーズ エルエルシー アッセイデバイスにおける試薬貯蔵
WO2012054588A2 (en) 2010-10-22 2012-04-26 T2 Biosystems, Inc. Conduit-containing devices and methods for analyte processing and detection
US9469871B2 (en) 2011-04-14 2016-10-18 Corporos Inc. Methods and apparatus for point-of-care nucleic acid amplification and detection
US8717673B2 (en) 2011-05-28 2014-05-06 Board Of Trustees Of The University Of Illinois Simple ultra-stable stage with built-in fiduciary markers for fluorescence nanoscopy
CN105817276B (zh) 2011-08-24 2018-02-06 艾博特健康公司 生物流体样品分析盒
US9810704B2 (en) 2013-02-18 2017-11-07 Theranos, Inc. Systems and methods for multi-analysis
US9046473B2 (en) 2011-09-28 2015-06-02 Abbott Point Of Care, Inc. Method and apparatus for detecting the presence of intraerythrocytic parasites
US9103766B2 (en) 2011-10-18 2015-08-11 Breath Diagnostics, Llc Device and method for monitoring and quantifying analytes
US9689864B2 (en) 2012-02-01 2017-06-27 Invoy Technologies, Llc Method and apparatus for rapid quantification of an analyte in breath
DE102012100824A1 (de) 2012-02-01 2013-09-05 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Gemultiplexte Digital PCR
WO2013159117A1 (en) 2012-04-20 2013-10-24 SlipChip, LLC Fluidic devices and systems for sample preparation or autonomous analysis
US9354159B2 (en) 2012-05-02 2016-05-31 Nanoscopia (Cayman), Inc. Opto-fluidic system with coated fluid channels
US20150253321A1 (en) 2012-10-01 2015-09-10 The Turstees of Princeton University Microfluidic Sensors with Enhanced Optical Signals
EP2929345A4 (en) 2012-12-06 2015-11-18 Abbott Point Of Care Inc ILLUSTRATION OF BIOLOGICAL FLUIDS BY MEANS OF A PREFERRED DISTRIBUTION
US10656149B2 (en) * 2013-03-15 2020-05-19 The Trustees Of Princeton University Analyte detection enhancement by targeted immobilization, surface amplification, and pixelated reading and analysis
US9523670B2 (en) 2013-05-09 2016-12-20 Abbott Point Of Care, Inc. Method and apparatus for determining hemoglobin based parameters in an unlysed blood sample
EP3014330B1 (en) 2013-06-26 2024-01-03 Alentic Microscience Inc. Sample processing improvements for microscopy
US20150036131A1 (en) 2013-08-05 2015-02-05 Nanoscopia ( Cayman), Inc. Handheld diagnostic system with chip-scale microscope and disposable sample holder having built-in reference features
US9347962B2 (en) 2013-08-05 2016-05-24 Nanoscopia (Cayman), Inc. Handheld diagnostic system with chip-scale microscope and automated image capture mechanism
AU2016297866B2 (en) 2015-07-24 2021-10-21 Cepheid Molecular diagnostic assay system
WO2017027643A1 (en) * 2015-08-10 2017-02-16 Essenlix Corp. Bio/chemical assay devices and methods for simplified steps, small samples, accelerated speed, and ease-of-use
NL2015287B1 (en) 2015-08-10 2017-02-28 Micronit Microfluidics Bv Channel for trapping particles to be fed to said channel with a fluid.
MY194887A (en) 2015-09-14 2022-12-21 Essenlix Corp Device and System for Analyzing a Sample, Particularly Blood, as Well as Methods of Using The Same
WO2018148463A1 (en) * 2017-02-08 2018-08-16 Essenlix Corp. Nucleic acid hybridization assay
CA3067036A1 (en) * 2017-06-12 2018-12-20 Essenlix Corporation Homogeneous assay

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110071038A1 (en) * 2006-10-20 2011-03-24 Clondiag Gmbh Assay devices and methods for the detection of analytes
CN103026232A (zh) * 2010-03-01 2013-04-03 匡特里克斯公司 扩大用于检测分子或颗粒的测定法中的动态范围的方法和系统
US20140154668A1 (en) * 2010-05-21 2014-06-05 The Trustees Of Princeton University Structures for Enhancement of Local Electric Field, Light Absorption, Light Radiation, Material Detection and Methods for Making and Using of the Same.
CN105209884A (zh) * 2013-03-15 2015-12-30 普林斯顿大学理事会 借助放大结构上的选择性沉积和结合的测定增强
CN105358979A (zh) * 2013-03-15 2016-02-24 普林斯顿大学理事会 借助靶向固定、表面放大、以及像素化读取和分析的分析物检测增强

Also Published As

Publication number Publication date
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