CN112703398A - 表面和扩散增强的生物传感器 - Google Patents
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Abstract
所公开的技术总体上涉及被配置用于免疫测定的生物传感器，并且更具体地涉及具有被配置成增强免疫测定的速度和灵敏度的结构的生物传感器，并且涉及测试试剂盒及使用该种测试试剂盒的免疫测定的方法。在一个方面，适用于酶联免疫吸附测定(ELISA)的传感器组件包括传感器条，该传感器条包括形成在该传感器条中的一个或更多个凹孔。该传感器组件附加地包括一个或更多个检测结构，该一个或更多个检测结构连接至一个或更多个凹孔中的每个凹孔的侧壁，其中该一个或更多个检测结构被配置成将生物分子直接固定化在该一个或更多个检测结构上。
Description
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本申请要求2018年4月24日提交的美国临时申请号US 62/662,088的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
本申请通过引用并入：2017年4月28日提交的PCT申请号PCT/KR2017/004546，其要求2016年5月17日提交的韩国专利申请号10-2016-0060161的优先权；2017年12月1日提交的PCT申请号PCT/KR2017/014013，其要求2016年12月2日提交的韩国专利申请号10-2016-0163521的优先权；2017年10月18日提交的PCT申请号PCT/KR2017/011520，其要求2016年10月20日提交的韩国专利申请10-2016-0136342的优先权；以及2017年12月13日提交的韩国专利申请号10-2017-0171638。上述申请中的每个申请的内容通过引用整体并入本文。
技术领域
领域
所公开的技术总体上涉及被配置用于免疫测定技术的生物传感器，并且更具体地涉及具有被配置成增强免疫测定技术的速度和灵敏度的结构的生物传感器，以及涉及测试试剂盒和使用测试试剂盒的免疫测定技术的方法。
背景技术
ELISA(酶联免疫吸附测定)是一种用于对目标分析物进行检测和定量的测定技术，该目标分析物可以包括诸如肽、蛋白质、抗体和激素之类的物质。在ELISA中，目标分析物(例如抗原)被固定化在固体表面上，然后和与酶关联的试剂(例如抗体)复合。通过经由与底物(substrate)一起温育而评估缀合酶(conjugated enzyme)活性来产生可检测的反应产物，从而完成检测。
发明内容
所公开的实施方式总体上旨在提供一种具有增强的灵敏度和对目标分析物的更快检测的生物传感器组件。根据实施方式的生物传感器组件被构造成使得固定化反应物或抗体的浓度增加，从而增加了各种ELISA技术的速度。根据实施方式的生物传感器组件还可以减少钩状效应，其是目前已知的一步ELISA技术的缺点。所公开的实施方式还旨在提供一种生物传感器组件，其与常规免疫测定技术相比，使用非常方便并且可以大大减少复杂度和分析所耗费的和时间(例如，少于45分钟)。
在第一方面，适用于酶联免疫吸附测定(ELISA)的传感器组件包括传感器条，该传感器条包括形成在该传感器条中的一个或更多个凹孔(well)。该传感器组件还包括一个或更多个检测结构，该一个或更多个检测结构连接至一个或更多个凹孔中的每个凹孔的侧壁，其中该一个或更多个检测结构被配置成将生物分子直接固定化在该一个或更多个检测结构上。
在第二方面，适用于ELISA的传感器组件包括比色皿，该比色皿包括腔体和盖，该盖被配置成封闭该腔体。该传感器组件另外包括一个或更多个检测结构，该一个或更多个检测结构连接至盖，并且该一个或更多个检测结构被配置成当存在于比色皿中时至少部分地浸入液体样品中，其中该一个或更多个检测结构被配置成将生物分子直接固定化在该一个或更多个检测结构上。
在第三方面，酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒包括用于ELISA的一种或更多种试剂以及适用于该ELISA的传感器组件。该传感器组件包括：容器，例如透明容器，该透明容器具有至少一个透明表面，在该透明容器中形成有一个或更多个腔体；多个活性表面，该多个活性表面设置在一个或更多个腔体中的每个腔体中，并且被配置用于将试剂固定化在所述多个活性表面上；以及设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的一个或更多个检测结构，例如透明检测结构。该透明检测结构中的每个透明检测结构包括一个或更多个主表面，该一个或更多个主表面提供所述活性表面中的一个或更多个活性表面。所述一个或更多个腔体被配置成填充有液体，使得所述透明检测结构中的每个透明检测结构至少部分地沉浸在所述液体中。与液体接触的透明结构的组合表面积与液体体积的比率超过约0.25mm2每微升。所述活性表面中的每个活性表面与所述活性表面中紧邻的一个活性表面分开超过约500微米的距离。
在第四方面，酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒包括用于ELISA的一种或更多种试剂以及适用于该ELISA的传感器组件。该传感器组件包括：透明容器，该透明容器具有形成在该透明容器中的一个或更多个腔体；多个活性表面，该多个活性表面设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中，并且被配置用于将试剂固定化在所述多个活性表面上；以及设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的一个或更多个透明检测结构，其中该透明检测结构中的每个透明检测结构包括一个或更多个主表面，该一个或更多个主表面提供所述活性表面中的一个或更多个活性表面。所述一个或更多个腔体被配置成填充有液体，使得所述透明检测结构中的每个透明检测结构至少部分地沉浸在所述液体中。与液体接触的透明结构的组合表面积与液体体积的比率介于约0.25mm2每微升至约8.0mm2每微升之间。
在第五方面，酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒包括用于ELISA的一种或更多种试剂以及适用于该ELISA的传感器组件。该传感器组件包括：透明容器，该透明容器具有形成在该透明容器中的一个或更多个腔体；多个活性表面，该多个活性表面设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中，并且被配置用于将试剂固定化在所述多个活性表面上；以及设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的一个或更多个透明检测结构。该透明检测结构中的每个透明检测结构包括一个或更多个主表面，该一个或更多个主表面提供所述活性表面中的一个或更多个活性表面。所述活性表面中的每个活性表面与所述活性表面中紧邻的一个活性表面分开介于约500微米至约8毫米之间的距离。
在第六方面，酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒包括用于ELISA的一种或更多种试剂以及适用于该ELISA的传感器组件。该传感器组件包括：透明容器，该透明容器具有形成在该透明容器中的一个或更多个腔体；多个活性表面，该多个活性表面设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中，并且被配置用于将试剂固定化在所述多个活性表面上；以及设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的一个或更多个透明检测结构。该透明检测结构中的每个透明检测结构包括一个或更多个主表面，该一个或更多个主表面提供所述活性表面中的一个或更多个活性表面。所述活性表面中的至少一个活性表面包括具有微米结构或纳米结构的带纹理的聚合物表面。
在第七方面，酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒包括用于ELISA的一种或更多种试剂以及适用于该ELISA的传感器组件。该传感器组件包括：透明容器，该透明容器具有形成在该透明容器中的一个或更多个腔体；以及设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的一个或更多个透明检测结构。所述腔体的内表面和所述一个或更多个透明检测结构的主表面在其上提供活性表面，该活性表面被配置用于将被配置成与分析物特异性结合的试剂固定化。所述透明检测结构的主表面被配置成使得：相对于不具有一个或更多个透明检测结构的传感器组件，在执行ELISA时，与和固定化试剂特异性结合的分析物相对应的可检测光密度增加，而不降低将分析物与固定化试剂特异性结合的速率。
在第八方面，进行酶联免疫吸附测定(ELISA)的方法包括：提供根据上述实施方式中任一实施方式的ELISA试剂盒，并且在光学透明容器内进行ELISA反应。进行ELISA反应包括：提供一种溶液，该溶液包含目标分析物和经标记物标记的检测试剂，该检测试剂被配置成与目标分析物特异性结合；将被配置成与目标分析物特异性结合的捕获试剂固定化在传感器组件的活性表面上；将所述活性表面至少部分地浸入所述溶液中，以致使所述目标分析物与所述捕获试剂以及与所述经标记物标记的检测试剂特异性结合；以及检测与所述捕获试剂以及与所述经标记物标记的检测试剂特异性结合的目标分析物。
在第九方面，进行酶联免疫吸附测定(ELISA)的方法包括：提供ELISA凹孔，其中所述ELISA凹孔包括：透明容器和光学透明容器内的一个以上增强层，其中该一个以上增强层被配置成允许抗体与其结合，其中该一个以上增强层提供了该一个以上增强层的组合表面积与液体体积的比率，该比率介于约0.25mm2每微升与约8.0mm2每微升之间。所述方法还包括用所述光学透明容器进行ELISA，其中在ELISA中仅涉及单次洗涤。
在第十方面，根据所公开的实施方式的生物传感器包括呈板形状的检测结构，该板具有第一表面和与该第一表面相对的(opposite)第二表面，其中与目标分析物特异性结合的固定化生物分子布置在第一表面和第二表面中的至少一者上。
在根据第十方面的生物传感器中，呈突起形式的微米结构或纳米结构形成在检测结构的第一表面和第二表面中的至少一者上，并且在该微米结构或纳米结构的外表面上附着有固定化生物分子。
在第十方面的生物传感器中，目标分析物选自包括以下各者的组：氨基酸、肽、多肽、蛋白质、糖蛋白、脂蛋白、核苷、核苷酸、寡核苷酸、核酸、糖、碳水化合物、寡糖、多糖、脂肪酸、脂质、激素、代谢物、细胞因子、趋化因子、受体、神经递质、抗原、过敏原、抗体、底物、辅因子、抑制剂、药物(drugs)、药品(pharmaceuticals)、营养素、朊病毒、毒素、毒药、炸药、农药、化学战剂、生物危害剂、细菌、病毒、放射性同位素、维生素、杂环芳香族化合物、致癌物、诱变剂、麻醉药、安非他命、巴比妥酸盐、致幻剂、废弃产物、污染物及其混合物。
在根据第十方面的生物传感器中，检测结构插入并浸入比色皿中，该比色皿容纳有含有目标分析物的样品，使得固定化生物分子与目标分析物反应。
根据第十方面的生物传感器，该生物传感器还包括抓握构件，该抓握构件连接至所述检测结构的一个端部并且被使用者抓握。
根据第十方面的生物传感器，该生物传感器还包括盖，该盖将检测结构连接至抓握构件并且该盖可释放地插入所述比色皿的入口中。
根据第十方面的生物传感器，该生物传感器还包括固定构件，该固定构件布置在所述盖的外表面上，并且当所述盖插入所述比色皿中时，所述固定构件的形状被改变以产生弹性，其中所述固定构件通过该弹性与所述比色皿的内周向表面紧密接触。
在根据第十方面的生物传感器中，所述检测结构被分为浸入部分和非浸入部分，所述浸入部分浸入所述样品中，所述非浸入部分具有宽度小于所述浸入部分的宽度的狭窄部分。
在根据第十方面的生物传感器中，所述狭窄部分从所述检测结构的两侧中的至少一侧凹陷并且沿着所述检测结构的长度方向延伸。
在根据第十方面的生物传感器中，所述检测结构被设置为多个，并且所述检测结构彼此隔开并且彼此平行。
根据第十方面的生物传感器，该生物传感器还包括通过所述检测结构彼此面对的一对防护件，以保护所述检测结构。
根据第十方面的生物传感器，该生物传感器还包括至少一个传感器条，该至少一个传感器条包括具有预定长度的本体和从所述本体的一个表面凹陷的多个反应室，以容纳含有所述目标分析物的样品，其中所述检测结构布置在所述反应室中的每个反应室中。
根据第十方面的生物传感器，该生物传感器还包括固定板，该固定板具有以下表面：所述传感器条可拆卸地附着至所述表面。
在根据第十方面的生物传感器中，所述检测结构被设置为多个，并且所述检测结构竖向地、例如在深度方向上彼此隔开。
根据第十方面的生物传感器，该生物传感器还包括从所述本体的一个表面凹陷以与所述反应室连通的样品注入孔。
根据第十方面的生物传感器，该生物传感器还包括从所述固定板的一个表面突出的插入突出部，其中所述本体凹陷或穿孔以形成插入凹部，所述插入突出部插入所述插入凹部中，使得所述传感器条附着至所述固定板。
根据第十方面的生物传感器，该生物传感器还包括固定突出部，该固定突出部与所述插入突出部隔开并且从所述固定板的一个表面突出，使得所述插入突出部在插入插入孔中时与所述本体的一个端部的向内凹陷的角部接触。
根据以下参考随附附图的描述，根据所公开的实施方式的特征和优点将变得显而易见。
根据公开的实施方式的生物传感器被构造成使得每单位体积的反应的受体或抗体的浓度增加。由于这种构造，根据所公开的实施方式的生物传感器为一步测定提供了便利，显著减少了分析所需的时间，并且实现了进一步提高的灵敏度。
附图说明
通过以下结合附图对实施方式的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得显而易见并且更加容易理解。
图1A是示出基于顺序反应的酶联免疫吸附测定(ELISA)中的步骤顺序的示意性流程图；
图1B是示出基于同时反应的一步(one-step)ELISA中的步骤顺序的示意性流程图；
图2A至图2C是示意性地示出根据示例性实施方式的生物传感器的检测结构的截面侧视图；
图3A至图3E是示意性地示出根据示例性实施方式的形成在生物传感器上的微米结构或纳米结构的透视图；
图3F是根据示例性实施方式的形成在生物传感器上的纳米柱的扫描电子显微镜图像；
图4A是比色皿型生物传感器组件的示意性截面视图；
图4B是根据示例性实施方式的包括检测结构的比色皿型生物传感器组件的示意性截面视图；
图4C是根据实施方式的比色皿型生物传感器的透视图；
图5示出了根据实施方式的生物传感器组件的正视图，其包括图4C所示的生物传感器，以及待被插入该生物传感器的比色皿；
图6是示出根据实施方式的图4C中所示的生物传感器插入比色皿中的状态的侧视图；
图7是根据另外的实施方式的比色皿型生物传感器的透视图；
图8是根据实施方式的条型生物传感器组件的透视图；
图9是根据实施方式的条型生物传感器组件的检测结构的透视图；
图10是根据实施方式的条型生物传感器组件的传感器条的透视图；
图11是根据另外的实施方式的条型生物传感器组件的透视图；
图12A和图12B是根据实施方式的条型生物传感器组件的传感器条的一部分的透视图；
图12C是12A和图12B所示的传感器条的一部分的部件层的透视图；
图12D示出了图12A和图12B所示的传感器条的部分地叠置部分的透视图；
图12E-图12G示出了根据实施方式的具有不同叠置构造的条型生物传感器组件的传感器条的不同部分；
图12H是使用根据实施方式的条型生物传感器组件获得的实验吸光度图；
图13A示意性地示出了根据实施方式的条型生物传感器组件的传感器条的部件层的俯视图；
图13B至图13D示出了图13A所示的传感器条的透视图和俯视图；
图14A示意性地示出了根据实施方式的条型生物传感器组件的传感器条的部件层的俯视图；
图14B至图14D示出了图14A所示的传感器条的透视图和俯视图的照片；
图15示出了根据实施方式的条型生物传感器组件的传感器条的透视图；
图16A和图16B分别是根据实施方式的条型生物传感器组件的传感器条的部件层的上透视图和下透视图；
图16C和图16D分别是图16A和图16B所示的传感器条的部件层的详细的上透视图和下透视图；
图17A和图17B分别是使用根据实施方式的生物传感器组件测量的针对分析物(HE4)的吸光度与测定时间以及吸光度与浓度的实验测量。
图18A示出了根据实施方式的条型生物传感器组件的传感器条的一部分的透视图；
图18B-图18E示出了根据实施方式的不同条型生物传感器组件的传感器条的各部分的俯视图；
图19A示出了根据实施方式的条型生物传感器组件的传感器条的一部分的透视图；
图19B-图19F示出了根据实施方式的不同条型生物传感器组件的传感器条的各部分的俯视图；
图20A-图20D示出了根据实施方式的不同条型生物传感器组件的传感器条的反应室的透视图；
图21A和图21B是根据实施方式的针对条型生物传感器组件的和样品接触的表面积与反应室的直径的计算图；
图22是示出根据实施方式的使用比色皿型生物传感器组件执行ELISA的方法的流程图；
图23是示出根据实施方式的使用条型生物传感器组件执行ELISA的方法的流程图；
图24A至图24F是使用根据实施方式的生物传感器组件测量的、具有处于不同浓度的各种分析物的反应产物的吸光度的实验测量；以及
图25A和图25B是根据实施方式的使用具有不同数量的检测结构的生物传感器组件测量的、具有处于不同浓度的各种分析物的反应产物的吸光度的实验测量。
具体实施方式
参考附图通过以下详细描述和优选实施方式，本发明的其他目的、优点和新颖特征将变得更加明显。在附图中，即使在不同的附图中示出了相同的元件，也用相同的附图标记表示它们。在对所公开的技术的描述中，当认为对相关技术的详细说明可能不必要地使所公开的技术的本质模糊时，将省略对它们的详细说明。
使用常规传感器组件的各种ELISA技术包括多个步骤，这些步骤包括洗涤和/或温育(incubate)，并且要花费很长时间来完成，例如>120分钟。因此，需要能够实现更简单和快速的ELISA技术的生物传感器组件。
不管上述各种ELISA技术的类型如何，更快速且更灵敏的ELISA面临的通常的挑战涉及在具有相对高的反应速率的同时增加所检测的目标分析物的信号。所公开技术的各种实施方式解决了这些和其他挑战，现在将参考随附附图对其进行详细描述。
免疫测定中的反应性由许多因素决定。特别地，参与反应的样品中蛋白质的浓度以及与该蛋白质反应的受体或抗体的浓度被认为是最重要的因素。
对于一般的ELISA，用于免疫测定的微量滴定板的反应区域限于包括样品的区域，从而限制了每体积的相同样品中参与反应的受体或抗体的浓度。然而，发明人已经认识到，一些尝试增加表面与体积的比率以提高灵敏度的技术可以减少ELISA中各种试剂和/或分析物的扩散，从而导致更长的反应时间。本文描述的各种实施方式解决了这些以及其他竞争需求，从而提高了总体灵敏度同时减少了反应时间。
图1A和图1B示出了在ELISA技术中观察到的速度与准确度之间的权衡。仅出于说明目的，在夹心ELISA的背景下描述该权衡。然而，类似的权衡可以存在于其他ELISA技术的背景下。参考图1A，示出了一般的夹心ELISA过程1A。在ELISA过程1A中，使含有目标分析物2(例如蛋白质或抗原)的样品与固定化在基底10上的受体或捕获抗体C反应。例如，基底10可以是检测结构或ELISA凹孔板。随后，洗涤反应混合物，并且使反应产物4与经标记物标记的检测抗体6反应。在所示的实施方式中，检测抗体6直接或间接地与酶(例如辣根过氧化物酶(HRP))缀合。由于顺序反应的复杂性，ELISA技术(诸如所示的夹心ELISA技术)通常由熟练的使用者在实验室中进行，并且可以持续长达4个多小时来完成。
参考图1B，示出了修改的夹心ELISA过程1B。在ELISA过程1B中，为了减少图1A所示的顺序夹心ELISA的时间和复杂性，首先将经标记物标记的检测抗体6与含有目标分析物2(例如蛋白质或抗原)的样品混合，并且允许该混合物反应。使反应混合物与固定化在基底10上的受体或捕获抗体C反应。当在该反应之前将受体或捕获抗体C固定化在基底10上时，可以通过样品的一次性注射而无需涉及复杂的分析过程来进行免疫测定，这可能使该技术更加方便，并且与某些常规技术的分析时间相比，将分析时间缩短到大约八分之一或更短。然而，由于各种原因，这些好处通常无法实现。例如，当存在大量目标蛋白/靶蛋白时，一部分目标蛋白未与经标记物标记的检测抗体反应，并且可能与固定化在基底上的抗体反应。这种现象称为“钩状效应”。此外，未经标记的目标蛋白的存在使得不可能准确地确定目标蛋白的浓度。当可以使参与反应的受体或捕获抗体的浓度高于目标蛋白的浓度时，可以缓解或解决这些问题。因此，需要适合于ELISA技术(例如，夹心ELISA技术)的传感器组件，该传感器组件更快、更灵敏和/或更不复杂。
用于增强灵敏度的具有微米结构或纳米结构活性表面的传感器组件
如本文所述，生物分子是指可以直接或间接参与免疫测定(例如ELISA)的任何有机化合物或试剂，包括抗体和抗原。例如，生物分子可以包括受体或捕获抗体、检测抗体、酶、底物、标记物和/或分析物(仅举几例)，或由这些分子形成的任何组合或复合物(complex)。将理解的是，分析物可以是有机化合物或无机化合物。当分析物是无机化合物时，形成分析物的化合物和另一种生物分子(例如捕获抗体或检测抗体)可以统称为生物分子。
如上所述，发明人已经认识到，根据本文公开的实施方式，增加生物传感器组件的检测结构的活性表面积可以增加免疫测定技术的速度和灵敏度。活性区域被配置用于将生物分子直接或间接地固定化在活性区域上。增加活性区域可以增加固定化生物分子的密度，这进而可以增加免疫测定(例如ELISA)的灵敏度。另外，根据本文公开的生物传感器组件的实施方式，可以增加活性表面积，同时减少对各种生物分子、试剂和/或分析物的扩散运输的一些可能的负面影响。为了满足这些和其他需求，根据各种实施方式，根据一些实施方式的生物传感器组件具有包括带纹理的或改性的表面(例如带理的或改性的聚合物表面)的活性表面积，根据各种实施方式，所述带纹理的或改性的表面可以具有微米结构或纳米结构。如本文所使用的，微米结构具有约100nm至约500μm的一个或更多个物理尺寸，例如长度、宽度、高度、直径等。纳米结构具有小于约100nm的一个或更多个物理尺寸。
图2A至图2C是示意性地示出具有一个或更多个主表面的生物传感器的检测结构10的截面视图或侧视图，在所述主表面上附着有生物分子。应理解的是，尽管出于说明性目的，该实施方式描绘了附着于一个或更多个主表面的受体或捕获抗体C，但是实施方式不限于此。在各种实施方式中，附着于一个或更多个主表面的生物分子可以是本文所述的可以直接或间接地附着于一个或更多个主表面的任何生物分子。根据各种示例性实施方式，所述生物分子可以是，例如抗体，诸如捕获抗体、目标分析物和/或检测抗体。图2B和图2C所示检测结构10还可以具有一个或更多个主表面，该一个或更多个主表面是带纹理的或包括微米结构或纳米结构11。图3A至图3E是示意性地示出根据一些其他示例性实施方式的形成在生物传感器的一个或更多个主表面上的微米结构或纳米结构11的各种示例的透视图。
图3F是根据示例性实施方式的形成在生物传感器上的纳米柱或纳米纤维的扫描电子显微镜图像。所述纳米柱或纳米纤维是通过在Ar和CF4等离子体中蚀刻而形成的。
如图2A至图2C所示，根据一些实施方式的生物传感器包括呈板形状的检测结构10，该检测结构具有一个或更多个主表面，例如，第一表面和与第一表面相对的第二表面。在所示的实施方式中，彼此相对的第一主表面和第二主表面中的每一者包括活性表面。然而，实施方式不限于此，并且在一些其他实施方式中，彼此相对的第一主表面和第二主表面中的一者而不是另一者包括活性表面。在一些实施方式中，第一表面和第二表面中的一者或两者包括被配置成将生物分子直接或间接地固定化在其上的活性表面。在一些实施方式中，例如，在关于图2B和图2C所示的实施方式中，一个或更多个主表面，例如彼此相对的第一主表面和第二主表面，可以包括具有微米结构或纳米结构11的带纹理的聚合物表面。在一些实施方式中，微米结构或纳米结构11可以由聚合物材料形成，例如，由与检测结构10的大部分(bulk)相同或不同的聚合物材料形成。
如本文所述，活性表面是指可以将一种或更多种生物分子和/或分析物固定化在其上用于进行免疫测定的表面。可以对活性表面进行化学方面的处理或功能化，使得生物分子和/或分析物(例如作为抗体或抗原)可以相对于非活性表面进行特异性结合。例如，当在相同条件下暴露于相同溶液时，活性表面对特定抗体或分析物的特异性相比于非活性表面要高，高的因子超过例如2、4、6、8、10倍或更高值。
参考图2A-图2C图，固定化生物分子C或试剂(例如抗体)布置在平面检测结构10的主表面(例如，平坦的第一表面和第二表面)中的至少一个主表面上。这里，出于说明性目的，固定化生物分子C是被配置成被特异性结合或与目标分析物特异性结合的生物分子(例如捕获抗体)。所述目标分析物可以独立提供或可以存在于样品中。该样品可以进一步包含经标记物标记的检测生物分子或试剂(例如抗体)。
目标分析物可以是有机化合物或无机化合物。目标分析物的非限制性示例包括：氨基酸、肽、多肽、蛋白质、糖蛋白、脂蛋白、核苷、核苷酸、寡核苷酸、核酸、糖、碳水化合物、寡糖、多糖、脂肪酸、脂质、激素、代谢物、细胞因子、趋化因子、受体、神经递质、抗原、过敏原、抗体、底物、辅因子、抑制剂、药物、药品、营养素、朊病毒、毒素、毒药、炸药、农药、化学战剂、生物危害剂、细菌、病毒、放射性同位素、维生素、杂环芳香族化合物、致癌物、诱变剂、麻醉药、安非他命、巴比妥酸盐、致幻剂、废弃产物、污染物及其混合物。
应理解的是，被配置成特异性结合或与目标分析物特异性结合的固定化生物分子C或试剂，例如抗体(诸如捕获抗体或检测抗体)，是根据目标分析物来确定的。固定化生物分子C的非限制性示例包括：低分子量化合物、抗原、抗体、蛋白质、肽、脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、肽核酸(PNA)、酶、酶底物、激素、激素受体、以及合成试剂，该合成试剂具有功能性底物、其模拟物及其组合。
用于对抗体进行标记的标记物的非限制性示例包括：辣根过氧化物酶(HRP)、碱性磷酸酶和荧光素(仅举几例)。
底物溶液的非限制性示例包括：2,2’-联氮基-双[3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸]二铵盐(ABTS)或3,3’、5,5’-四甲基联苯胺(TMB)，作为与标记物反应的试剂(仅举几例)。在一些实施方式中，任何酶促底物都可用于本文提供的方法、试剂盒和装置中。在一些实施方式中，所述底物是以下各者中的至少一者或更多者：OPD(邻苯二胺二盐酸盐)和/或pNPP(对硝基苯磷酸二钠盐)。
应理解的是，目标分析物、固定化生物分子C、标记物和试剂的所公开示例作为非限制性示例提供，并且不必限于此。
图3A至图3E是示意性地示出根据示例性实施方式的形成在生物传感器的检测结构10的一个或更多个主表面上的微米结构或纳米结构11的各种示例的透视图。如图3A至图3E所示，微米结构或纳米结构11可以形成在主表面中的至少一个主表面上，例如，在检测结构10的第一表面和/或第二表面上。在一些实施方式中，所述第一表面和第二表面可以是相对的主表面。然而，实施方式不限于此，并且在一些其他实施方式中，所述第一表面和第二表面可以是邻接表面。微米结构或纳米结构11可以形成在检测结构10的第一表面和/或第二表面的整个区域或基本上整个区域上。可替代地，微米结构或纳米结构11可以形成在检测结构10的第一表面和/或第二表面的一些部段或部分中。固定化生物分子C可以布置在微米结构或纳米结构11中的至少一些或基本上所有微米结构或纳米结构的外表面上。通过这种布置，与未形成有微米结构或纳米结构11的检测结构相比，相对较大量的固定化生物分子C可以形成在检测结构10的表面上，这是因为微米结构或纳米结构11提供了与未形成有微米结构或纳米结构11的平面检测结构相比相对较大的表面积(例如，图2A)。
微米结构或纳米结构11可以采取突出部或突起的形式。在各种实施方式中，微米结构或纳米结构11包括突出部，该突出部有远离基部(即，更靠近形成它们的固体基底)而减小的截面面积。有利地，这些结构可以显著增加可用于固定化生物分子C和/或分析物的表面积，同时减少对各种试剂和/或分析物的扩散运输的可能的负面影响。如本文所述，微米结构或纳米结构11可以具有可增加用于将生物分子固定在其上的活性表面积的任何适当的形状。该适当的形状可以具有至少部分地近似多边形、圆形或椭圆形的至少一个表面。例如，微米结构或纳米结构11的形状可以包括以下中的至少一部分：球体、卵形体、角锥体(例如矩形的、三角形的)、棱柱体(例如矩形的、三角形的)、圆锥体、立方体、筒形、板、盘、线、杆、片和分形体(仅举几例)。微米结构或纳米结构11可以包括这些各种形状的任何截断部分或变形形式。
在一些实施方式中，如图3A所示，微米结构或纳米结构11包括具有截球体(例如半球形)的形状的突起。半球形突起可以规则地布置，例如布置为规则阵列。在所示的实施方式中，突起以之字形构造。这种构造允许相邻的突起以二维紧密堆积的构造彼此接触。然而，实施方式不限于此，并且在一些其他实施方式中，突起可以以任何适当的构造来布置，例如以矩形阵列或随机地布置。如本文所使用的，微米结构具有约100nm至约500μm的一个或更多个物理尺寸，例如长度、宽度、高度、直径等。纳米结构具有小于约100nm的一个或更多个物理尺寸。
在其他实施方式中，突起可以是棱柱状的(见图3B)或半筒形的(见图3C)。
在另外其他的实施方式中，突起可以是角锥状的或圆锥状的。例如，突起可以具有角锥状截锥体(见图3D)或圆锥状截锥体(见图3E)的形状，其截面面积在与检测结构10的主表面垂直的方向上逐渐变细。
使用具有大表面积的微米结构或纳米结构11可以增加参与反应的受体或抗体的量和/或浓度，从而实现了与常规ELISA技术相比的提高的灵敏度。特别地，当蛋白质以比受体或抗体更高的浓度存在时，使用微米结构或纳米结构11可以有效地控制钩状效应。
在各种实施方式中，微米结构或纳米结构11具有横向基部尺寸的平均值(例如，图3A中的半球体直径、图3B中的棱柱体宽度、图3C中的半筒形宽度、图3D中的角锥状截锥体基部宽度、图3E中的圆锥状截锥体基部直径或图3F中的纤维直径)，其为约1-10nm、10-100nm、100-1000nm、0.1-1μm、1-10mm、10-100μm、100-500μm或由这些值中的任何值所限定的范围内的值。
在一些实施方式中，微米结构或纳米结构10规则地布置，例如周期性地布置。然而，实施方式不限于此，并且在其他实施方式中，所述微米结构或纳米结构可以随机地布置或伪随机地布置，例如，沿一个方向规则地布置，而沿另一方向随机地布置。
被配置用于增强的灵敏度和试剂扩散的比色皿型传感器组件
根据一些实施方式的生物传感器可以是比色皿型或条型，将分别对它们进行详细解释。如上所述，有利的是使生物传感器组件具有检测结构的增加的活性表面积，同时还减少了对各种生物分子、试剂和/或分析物的扩散运输的可能的负面影响。为了满足这些和其他需求，根据各种实施方式，根据各种实施方式的生物传感器组件具有部分地或完全地透明的容器，该容器中形成有一个或更多个腔体。该一个或更多个腔体被构造成容纳液体样品。所述容器可以包括设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的、被构造用于将生物分子或试剂固定化在其上的多个活性表面。所述生物传感器另外包括一个或更多个检测结构，该一个或更多个检测结构可以是部分地或全部地透明或者可以是不透明的，其被配置成至少部分地布置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中，使得当所述一个或更多个腔体填充有液体样品时，一个或更多个透明检测结构被配置成至少部分地浸入液体样品中。所述检测结构中的每个检测结构包括一个或更多个主表面，该一个或更多个主表面提供所述活性表面中的一个或更多个活性表面。如所配置的，多个活性表面增加了用于将生物分子和/或分析物固定在其上的可用活性表面积。另外，所述活性表面中的每个活性表面与所述活性表面中紧邻的一个活性表面分开适当的距离，以促进扩散运输或减少ELISA过程中所涉及的各种生物分子、试剂和/或分析物的扩散运输的阻滞。
图4A是根据一些实施方式的比色皿型生物传感器组件400A的示意性截面视图。图4A所示的生物传感器组件包括比色皿1，在该比色皿中形成有用于容纳液体样品的腔体130。活性区域11覆盖比色皿1的腔体130的至少一部分内表面。如本文所述，活性区域11被配置成与非活性区域14相比以更高的特异性将生物分子C固定化。
图4B是根据一些其他实施方式的比色皿型生物传感器组件400B的示意性截面视图。图4B所示的生物传感器组件400B包括比色皿1，该比色皿可以与图4A所示的实施方式类似地布置，其包括腔体130，该腔体可以具有或可以不具有形成在侧壁上的活性区域11。不同于以上关于图4A描述的比色皿型生物传感器，除了具有将比色皿1的腔体130的至少一部分内表面覆盖的活性区域11之外，生物传感器组件400B另外包括设置在腔体130中的一个或更多个透明检测结构10，其中透明检测结构11中的每个透明检测结构包括一个或更多个主表面，该一个或更多个主表面提供活性表面11中的一个或更多个活性表面。如所配置的，多个活性表面增加了用于将生物分子和/或分析物固定在其上的可用活性表面积。另外，活性表面11中的每个活性表面与活性表面11中紧邻的一个活性表面或非活性表面分开适当的距离，以促进或减少ELISA过程中所涉及的各种生物分子、试剂和/或分析物的扩散运输的阻滞。
发明人发现，对于在ELISA中使用的各种生物分子、试剂和/或分析物的无阻碍扩散运输而言的紧邻的表面之间的适当距离或间隙为约500微米、1000微米、2000微米、3000微米、4000微米、5000微米、6000微米、7000微米、8000微米、9000微米或在由这些值中的任何值所限定的范围内的距离，这依赖于生物传感器组件和待检测或定量的目标分析物的特定配置。对于生物传感器组件的给定配置，为了获得本文所述的各种有利的实验结果，包括高灵敏度和快速的反应时间，发明人发现，在紧邻的表面之间具有分隔距离可能至关重要的，其中所述表面中的至少一个表面是活性表面，该活性表面大于或等于这些值中的一个或更多个值。
发明人还发现，每体积的腔体对于在ELISA中使用的将各种生物分子和/或分析物固定化而言的适当的组合活性面积超过约0.1mm2/μl、1.0mm2/μl、1.5mm2/μl、2.0mm2/μl、2.5mm2/μl、3.0mm2/μl、3.5mm2/μl、4.0mm2/μl、4.5mm2/μl、5.0mm2/μl、5.5mm2/μl、6.0mm2/μl、6.5mm2/μl、7.0mm2/μl、7.5mm2/μl、8.0mm2/μl，或具有在由这些值中的任何值所限定的范围内的值，这依赖于生物传感器组件和待检测或定量的目标分析物的特定配置。对于生物传感器组件的给定配置，为了获得本文所述的各种有利的实验结果，包括高灵敏度和快速的反应时间，发明人发现，具有大于或等于这些值中的一个或更多个值的组合活性表面积是至关重要的。
发明人还发现，当传感器组件的活性区域如本文所述地配置时，相对于不具有一个或更多个透明检测结构的相当的传感器组件而言，与固定化生物分子或试剂特异性结合的分析物的可检测浓度和/或由此产生的可检测光密度至少增加为1.1、2、5、10、15、20倍，或者为在由这些值中的任何值所限定的范围内的因子，而基本上不降低将分析物(例如抗原)与生物分子(例如抗体)特异性结合的速率。例如，具有和不具有图4B和图4A所示的检测结构10的传感器组件400B和400A可以分别具有这些比率的特异性结合的分析物。
图4C是根据所公开的技术的一个实施方式的比色皿型生物传感器400C的透视图。图5示出了图4C所示的生物传感器400C和比色皿1的正视图，生物传感器400C被配置成插入比色皿1中，并且图6是示出图5所示的生物传感器400C插入比色皿1的状态的侧视图600。
如图4B至图6所示，根据各种实施方式的比色皿型生物传感器组件具有检测结构10插入比色皿1中的结构。由于该结构，布置在检测结构10上的固定化生物分子与容纳在比色皿1中的目标分析物反应。容纳在比色皿1中的样品3中可能存在目标分析物。在这种情况下，固定化生物分子与目标分析物反应，同时检测结构10浸入样品3中。如上所述，固定化生物分子布置在检测结构10上。在一些实施方式中，如以上例如关于图2B-图3E所述，在检测结构10上可以形成有微米结构或纳米结构11。微米结构或纳米结构11可以形成在检测结构10的主表面中的每个主表面的至少一部分活性区域上。在一些实施方式中，第一表面和/或第二表面(其可以是检测结构10中的每个检测结构的相对的主表面)的整个区域被配置为活性区域，使得它们被微米结构或纳米结构11覆盖。可替代地，检测结构10的第一表面和/或第二表面的一部分被配置为活性区域，使得微米结构或纳米结构11选择性地形成在第一表面和/或第二表面的某些部分上，而不形成在其他部分上。固定化生物分子可以布置在检测结构10的外表面上。在检测结构10插入比色皿1的状态下测量吸光度(absorbance)。相应地，检测结构10和比色皿1可以具有预定的吸光度，例如，以提供参考吸光度曲线。
有利地，如图4A-图6所示的检测结构10中的一个或更多个检测结构和比色皿1可以由固体聚合物材料形成。例如，检测结构10和比色皿1可以由诸如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、三乙酰基纤维素、环烯烃、聚芳酯、聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚酰胺之类的聚合物材料制成。然而，这些聚合物材料仅是示例性的，并且可以使用其他适当的透光聚合物材料而没有特别限制。应理解的是，除了为免疫测定提供光学透明性之外，为检测结构10和/或比色皿1选择适当的材料还可以有利地使得能够通过表面化学修饰或功能化来有效地形成活性表面。另外，为检测结构10和/或比色皿1选择适当的材料可以有利地使得能够通过直接对其表面进行修饰来形成适当的表面形貌，包括微米结构或纳米结构11(图3A-图3E)。例如，本文描述的用于增加表面积的微米结构或纳米结构11中的任何一种微米结构或纳米结构都可以形成为固体基底(例如固体聚合物基底)的组成部分。可以通过适当的方法将微米结构或纳米结构11直接形成在检测结构10和/或比色皿1的表面上。例如，可以将微米结构或纳米结构11模制(mold)为固体聚合物基底的一部分，或者可以通过适当的后处理方法，例如通过蚀刻或等离子体处理来形成。因此，在一些实施方式中，活性表面中的每个活性表面包括固体聚合物表面，该固体聚合物表面直接用作用于将生物分子和/或分析物固定化的活性表面，而不形成具有拓扑(topology)的单独层。在这些实施方式中，活性表面可以不包括形成在其上的用作活性表面的附加材料。即，固定化有生物分子的表面可以是与固体基底相同的材料。当固体基底由聚合物材料形成时，活性表面可能不包括另一种材料，例如金属、半导体、无机玻璃或与固体基底的聚合物材料不同的聚合物材料可以不存在于固体基底与附着于其上的生物分子之间。然而，实施方式不限于此，并且在其他实施方式中，在活性表面上可以形成有附加材料。
参考图4C-图6，比色皿型生物传感器还可以包括与检测结构10中的每个检测结构的一个端部连接的抓握构件或手柄20。抓握构件20形成基部，检测结构10从所述基部延伸并且被构造成被使用者抓握。使用者可以在握住抓握构件20的同时将检测结构10插入比色皿1中。此时，检测结构10的自由端首先进入比色皿1。将插入的检测结构10浸入样品3中。检测结构10的自由端是指与连接至抓握构件20的检测结构10的端部相对的端部。
检测结构10中的每个检测结构固定地连接至抓握构件20。检测结构10彼此隔开并且彼此平行，使得相邻检测结构10的主表面彼此面对。紧邻的活性表面之间的间隔距离可以是本文所述的距离中的任何一个距离，并且对于实现与增加的光密度和/或减少的反应时间相关联的各种优点可能是至关重要的。通过增加可用于将生物分子固定化的表面积，多个检测结构10的形成增加了包含分析物的样品3的每单位体积的固定化生物分子的密度(或浓度)。结果，可以实现传感器的改进的灵敏度以及针对钩状效应的控制。
仍参考图4C-图6，比色皿型生物传感器还可以包括盖30。盖30被配置成可释放地插入比色皿1的开放的入口或开口中以封闭开放的比色皿1的入口。比色皿1的入口可以被盖30基本上或完全密封或封闭。可替代地，比色皿1的入口的仅一部分可以被盖30封闭。盖30设置在抓握构件20下方以将抓握构件20连接至检测结构10。盖30保持与比色皿1的内表面接触，以防止检测结构10在比色皿1中移动。
发明人认识到，根据比色皿1的入口的大小，在盖30的外表面与比色皿1的入口的内表面之间可能存在空隙。因此，盖30可以保持不固定至比色皿1，使得在没有例如泄漏样品3的情况下难以准确地分析样品3。为了避免这个问题，生物传感器400C(图4C、图5、图6)还可以包括用于固定或紧固检测结构10的固定构件或紧固构件40，而不考虑比色皿1的入口与盖30的相对大小之间的紧密匹配。
固定构件40布置在盖30的外表面上。通过这种布置，当将盖30插入比色皿1时，固定构件40的原始位置或形状被改变以产生弹性。固定构件40通过该弹性与比色皿1的内周向表面紧密接触。
例如，参考图5和图6，当将盖30插入比色皿1时，固定构件40可以由比色皿1的内表面加压和变形，例如弹性弯曲或变形。相应地，固定构件40可以由诸如橡胶之类的弹性材料制成。弹性材料的弹性允许固定构件40与比色皿1的入口的内表面接触。固定构件40可以利用弹性材料的固有弹性将盖30与检测结构10固定地保持在适当位置。可替代地，固定构件40可以包括诸如弹簧之类的弹性构件。在这种情况下，固定构件40可以利用弹簧的弹力将盖30和检测结构10固定地保持在适当位置。然而，实施方式不限于此，并且固定构件40可以不必依赖于弹性材料或构件的弹性。例如，固定构件40可以在结构上被修改为使得检测结构10被固定，这将在下面详细说明。
在一些实施方式中，固定构件40可以从盖30的外表面延伸并且可以沿预定方向弯曲。例如，固定构件40可以从盖30的外表面向外延伸，并且可以与盖30的外表面平行地弯曲以形成倒L形。形成在固定构件40的一个端部处的向外突出的突出部被压向比色皿1的内表面，结果，固定构件40可以通过张力与比色皿1的内表面紧密接触。此时，由于固定构件40在受压时朝向盖30移动，所以盖30的与固定构件40相对的外表面的一部分可以凹陷。
可替代地，固定构件40可以延伸到盖30的凹陷部分，并且可以从盖30的外表面向外突出以形成“L”形。
[总之，可以对固定构件40进行自由地修改，只要当盖30插入比色皿1中时所述固定构件可以与比色皿1的内表面紧密接触即可。
参考图5和图6，当浸入样品3中时，检测结构10中的每个检测结构可以被分为浸入样品3中的浸入部分和液体样品上方的非浸入部分，该非浸入部分包括宽度小于进入部分的宽度的狭窄部分12。
当将检测结构10插入比色皿1中以分析样品3时，在检测结构10中的一个外部检测结构或两个外部检测结构与比色皿1的相应的(一个或更多个)内表面之间的间隙中、和/或在平行布置的检测结构10之间的(一个或更多个)间隙中产生毛细力。该毛细力可能会增加样品3的水平，从而需要大量的样品3来进行分析，这会严重降低传感器的分析可靠性。发明人认识到，可以通过形成狭窄部分12来减轻或解决这种问题。样品3的水平通过样品3与检测结构10的表面之间的引力沿着检测结构10上升。相应地，形成宽度较小的狭窄部分12减小了检测结构10与样品3之间的接触面积，从而减少或防止样品3的水平上升。
仍参考图5和图6，狭窄部分12可以具有从检测结构10的一侧或两侧下凹的一个或更多个凹部、凹口或压痕17，防上升凹部17在从检测结构10的一侧到另一相对侧的方向上形成为预定深度。相应地，在形成防上升凹部17的位置处，检测结构10的宽度(即检测结构10的相对侧之间的距离)减小到小于在最低的凹部17下方的浸入部分处的检测结构的宽度。防上升凹部17可以形成在检测结构10的一侧或两侧上。当形成在两侧上时，位于检测结构10的两侧处的防上升凹部17可以布置在相同的竖向水平处。然而，实施方式不必限于这种布置。例如，防上升凹部17可以以之字形模式交替地布置。防上升凹部17可以在沿着检测结构10的侧面的长度方向以预定间隔形成。
防上升凹部17可以如图所示为圆形，但不必限于该形状。防上升凹部17可以具有任何形状，只要使检测结构10的宽度变窄即可。
图7是根据所公开的技术的又一实施方式的比色皿型生物传感器700的透视图。生物传感器700具有与以上关于图4C-图6所示的生物传感器类似的各种特征。为简洁起见，在此不再重复对其进行详细描述。在图7所示的实施方式中，生物传感器700还包括被配置成保护检测结构10的一个或更多个防护件50。在所示的实施方式中，一对防护件50彼此面对，并且被检测结构10插入并与检测结构10间隔开。插入在一对防护件50之间的检测结构10的数量不限于任何特定的数量，而是可以由比色皿1的内部尺寸、检测结构10的厚度以及相邻检测结构10之间的间距来限定。通过被配置为最外层结构，防护件50防止检测结构10与比色皿1的内表面接触，并且保护检测结构10不受诸如冲击之类的外部因素的影响。防护件50可以呈如图所示的板形状，但是不必限于该形状。当防护件50被设置成板形状时，样品3可以在平行布置的检测结构10之间的间隙中或者在检测结构10与比色皿1的内表面之间的间隙中上升。因此，以与以上关于图5和图6所述的检测结构类似的方式，防护件50可以包括宽度小于被浸入的部分的宽度的狭窄部分12a，该狭窄部分形成在防护件50中的预定高度处。狭窄部分12a可以具有从防护件50的侧面下凹的凹部17a。然而，在防护件50中形成狭窄部分12a或在狭窄部分12a中形成防上升凹部17a不是必须的。
在一些实施方式中，防护件50中的一个或两个防护件的相对的主表面中的任何一个主表面都可以不被配置用于将生物分子固定化和/或将微米结构或纳米结构形成在其上。在一些实施方式中，防护件50中的一个或两个防护件的相对的主表面中的一个主表面(例如，面对检测结构10的主表面)可以被配置用于将生物分子固定化和/或将微米结构或纳米结构形成在其上。在又一些实施方式中，固定化生物分子可以附着于防护件50的一个或两个防护件的一个或两个表面。结果，可以增加每单位体积的固定化生物分子的密度。
在本文例如关于图2A至图7所述的实施方式中的每个实施方式中，检测结构10的厚度可以为约100至5000微米、100至500微米、500至1000微米、1000至1500微米、1500至2000微米、2000至2500微米、2500至3000微米、3000至3500微米、3500至4000微米、4000微米至4500微米、4500至5000微米，或在由这些值中的任何值所限定的范围内。
在本文例如关于图2A至图7所述的实施方式中的每个实施方式中，检测结构10可以具有一个或更多个主表面，例如第一表面和第二表面，每个主表面的面积为约10至100mm2、10至20mm2、20至30mm2、30至40mm2、40至50mm2、50至60mm2、60至70mm2、70至80mm2、80至90mm2、90至100mm2，或在由这些值中的任何值所限定的范围内，例如约51mm2。此外，在例如参考图2A至图7的本文所述的实施方式中的每个实施方式中，主表面中的每个主表面的适当的部分，例如30-40％、40-50％、50-60％、60-70％、70-80％、80-90％、90-100％，或由这些值所限定的范围内的任何百分比，都可以是活性表面。
在本文例如关于图2A至图7所述的实施方式中的每个实施方式中，比色皿1被配置成容纳具有如下体积的液体：约50mm3-3000mm3、50mm3-300mm3、300mm3-600mm3、600mm3-900mm3、900mm3-1200mm3、1200mm3-1500mm3、1500mm3-1800mm3、1800mm3-2100mm3、2100mm3-2400mm3、2400mm3-2700mm3、2700mm3-3000mm3，或在由这些值中的任何值所限定的范围内的值。
在本文例如关于图2A至图7所述的实施方式中的每个实施方式中，比色皿1和检测结构10具有适当的尺寸，包括相邻表面之间(例如，活性表面之间)的适当的间隔距离，以及用于将各种生物分子和/或分析物固定化的适当的组合活性区域，使得比色皿被配置成接收1至20个、1至5个、5至10个、10至15个、15至20个或在由这些值中的任何值所限定的范围内的任何数量的检测结构。
被配置用于增强的灵敏度和试剂扩散的条型传感器组件
在下文中，描述了根据实施方式的条型生物传感器组件。在这些实施方式中，被配置成接纳一个或更多个检测结构的光学透明容器包括条状容器，该条状容器包括形成在该条状容器中的多个腔体。与上述的比色皿型生物传感器组件不同，在比色皿型生物传感器组件中，一个或更多个检测结构可以具有如下板结构：所述板结构具有可以基本上与腔体的深度方向平行的相对的主表面；在本文所公开的条型生物传感器中，一个或更多个透明检测结构包括如下板结构：所述板结构具有基本上与腔体的深度方向垂直的相对的主表面。在一些实施方式中，所述一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构包括如下板结构：所述板结构具有彼此基本平行的相对的主表面。所述一个或更多个透明检测结构中的一个透明检测结构的、与所述腔体中相应的一个腔体的底表面直接面对的主表面可以基本上与所述腔体中相应的一个腔体的底表面平行，并且可以与所述腔体中相应的一个腔体的底表面分开超过约500微米的距离。
在一些实施方式中，所述一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构包括在所述腔体中相应的一个腔体的中央区域处横向地设置的板结构，如包括关于图8-图11的本文所述的各种实施方式所例示的。在一些实施方式中，所述一个或更多个透明检测结构的主表面中的一个或更多个主表面可以在基本上与腔体的深度方向平行的竖向方向上彼此基本上重叠。在一些实施方式中，所述传感器组件包括两个或更多个透明检测结构，其中，两个或更多个透明检测结构中的直接相邻的透明检测结构的彼此直接面对的主表面彼此分开超过500微米的距离。图8是根据所公开的技术的一个实施方式的条型生物传感器的透视图。图9是示意性地示出根据一些实施方式的条型生物传感器的检测结构的透视图，并且图10是示出根据一些实施方式的条型生物传感器的传感器条的透视图。
如图8至图10所示，根据实施方式的条型生物传感器组件包括一个或更多个传感器条100，所述传感器条中的每个传感器条包括具有预定长度的本体150和多个反应室、凹孔或腔体130，所述多个反应室、凹孔或腔体从本体150的一个表面凹陷，以容纳包含目标分析物的样品。一个或更多个检测结构10布置在反应室130中的每个反应室中。
具体地，根据一些实施方式的条型生物传感器组件包括传感器条100，所述传感器条100中的每个传感器条具有如下结构：在所述结构中反应室130在本体150中形成为具有预定长度和宽度的细长条的形状。本体150包括呈凹陷凹孔或腔体形式的一个或更多个室130，并且至少一个检测结构10布置在反应室130中的每个反应室中。
反应室130从本体150的外表面中的一个外表面凹陷以在其中容纳样品，并且所述反应室在本体150的长度方向上布置。固定化生物分子可以至少布置在反应室130的底表面上(未示出)上。在一些实施方式中，呈与前述实施方式中所述的微米结构或纳米结构11类似的突起形式的微米结构或纳米结构11可以形成在反应室130的底表面处，并且固定化生物分子呈突起的形式布置在微米结构或纳米结构的外表面上。微米结构或纳米结构11的形成以与上述类似的方式提高了每单位体积的固定化生物分子的密度。然而，实施方式不限于此，并且在一些其他实施方式中，可以从反应室130的底表面省略微米结构或纳米结构11。
检测结构10布置在多个反应室130的每个反应室中，使得所述检测结构被构造成浸入容纳在反应室130中的样品中。在一些实施方式中，检测结构10具有板结构，该板结构具有相对的主平坦表面。参考图9，在一些实施方式中，在相对的平坦表面中的一个或两个平坦表面上以与上文关于比色皿型传感器组件所述类似的方式形成有微米结构或纳米结构11。在一些实施方式中，微米结构或纳米结构11形成在检测结构10的第一表面和/或与第一表面相对的第二表面的基本上整个区域上。可替代地，微米结构或纳米结构11可以形成在第一表面和/或第二表面的一些部分但不是其他部分中。固定化生物分子可以布置在检测结构10的外表面上。然而，实施方式不限于此，并且在一些其他实施方式中，可以从检测结构10的表面省略微米结构或纳米结构11。
在传感器条100中的每个传感器条中形成多个反应室130和检测结构10使得能够并行或同时分析多个反应。在某些分析技术中，可以使用相同的样品来分析不同的反应。例如，当将不同的捕获抗体固定化在不同的反应室130中的检测结构10上时，可以使用相同的样品来分析不同的反应。在一些其他分析技术中，可以使用不同的样品来分析不同的反应。例如，可以使用被引入不同的反应室中的不同的样品来分析不同的反应。仍然参考图9，与传感器条100的形成有反应室130的开口的表面相对的表面可以布置在固定板200上。固定板200可以被配置成固定多个传感器条100。如所布置的，可以分析n×m个反应，其中n可以表示每个传感器条100的反应室的数量，并且m可以表示可以固定在固定板200上的传感器条100的数量。
固定板200具有预定的宽度和厚度。传感器条100可拆卸地附着于固定板200的一个表面。传感器条100可以通过插入突出部400和插入孔120附着于固定板200并且从该固定板拆卸。插入突出部400插入并固定至插入孔120。插入孔120可以凹陷或穿孔，以具有与插入突出部400的外部形状相对应的形状。由于它们的相对应的形状，插入突出部400从插入孔120可释放地撤回。插入突出部400可以从固定板200的一个表面突出，并且插入孔120可以形成在传感器条100的本体150的相对的表面上，使得传感器条100可以附着于固定板200并且从该固定板拆卸。可替代地，插入突出部400可以形成在传感器条100上，并且插入孔120可以形成在固定板200中。
根据各种实施方式的生物传感器组件被配置用于基于吸光度测量来分析目标分析物。因此，检测结构10被构造成被外部光照射。相应地，固定板200可沿者其厚度方向穿孔以形成孔210而使不受阻碍的光从中穿过。反应室130被构造成布置在固定板200中形成的孔210上方。通过这种布置，反应室130和孔210可以在它们相对应的位置处以相同的数量设置。然而，实施方式不限于此，并且在一些其他实施方式中，固定板200可以包括框架，该框架被构造成将一个或更多个传感器条100的一个或更多个边缘固定或支撑在该框架上，而其余部分被去除。例如，在一些构造中，与传感器条100对应的多个孔210可以由细长槽代替，该细长槽沿传感器条100的长度方向延伸，以与相同传感器条100中的多个反应室130重叠。在一些其他构造中，除了包括固定板的上面形成有插入突出部400的部分的框架之外，固定板的与传感器条100重叠的一些部分或基本上所有部分都可以被去除。在这种构造中，固定板的去除部分可以与不同传感器条100中的多个反应室130重叠。如所构造的，光可以透射穿过检测结构10和反应室130的底部。因此，检测结构10和反应室130的底部由诸如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、三乙酰纤维素、环烯烃、聚芳酯、聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚酰胺之类的透光材料制成。然而，这些聚合物材料仅是示例性的，本发明不必限于此。
参考图10所示，传感器条100中的每个传感器条可以包括多个检测结构10、10a、10b和10c。多个检测结构10、10a、10b和10c可以沿着反应室130的深度方向竖向地彼此间隔开。检测结构10a可以被布置成面对至少一个其他检测结构，例如，检测结构10b或10c。多个检测结构10的布置增加了每单位体积的样品的固定化生物分子的密度(或浓度)。在一些实施方式中，微米结构或纳米结构11可以形成在检测结构10中的一个或更多个检测结构的表面上，并且固定化生物分子进而可以布置在微米结构或纳米结构11的外表面上。
参考图10，根据实施方式的条型生物传感器组件的传感器条100还包括样品注入孔300。样品注入孔300可以从本体150的一个表面凹陷，以便与反应室130连通。所述样品通过样品注入孔300注入反应室130中，并且检测结构10浸入样品中。
图11是根据所公开技术的另一实施方式的条型生物传感器组件的透视图。所示实施方式在某些方面与以上关于图8-图10所述的条型生物传感器组件类似，并且类似的详细描述在此不再赘述。参考图11，条型生物传感器还可以包括固定突出部500，以将传感器条100更牢固地固定至固定板200。固定突出部500从固定板200的一个表面突出，并且与插入突出部400以预定间隔布置。确定固定突出部500与插入突出部400之间的距离，使得当插入突出部400插入到插入孔120中时，固定突出部500中的每个固定突出部与传感器条100的本体150的一个端部的外表面接触。传感器条100的本体150的一个端部的角部可以向内凹陷。当插入突出部400插入到插入孔120中时，凹陷的角部与固定突出部500紧密接触，并且结果，传感器条100被牢固地固定至固定板200。
在以上关于图10描述的条型生物传感器组件中，检测结构10的形状基本类似，并且相对于反应室130内的横向位置基本上相同地定位。因此，当沿自上而下方向观察时，检测结构10基本上彼此重叠。如下所述，各种其他实施方式也是可能的。
图12A-图12D、图13A-图13D和图14A-图14D示出了根据一些其他实施方式的条型生物传感器的实施方式，其中一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构包括从腔体中相应的一个腔体的内表面延伸的突出部。
图12A和图12B示出了根据实施方式的作为条型生物传感器组件的一部分的传感器条叠置件1200的一部分的以不同角度的透视图。为了说明的目的，所述部分包括反应室或腔体130，第一检测结构10A和第二检测结构10B形成在所述反应室或腔体中。传感器条叠置件1200通过叠置多个部件层而形成。传感器条叠置件1200包括底板1200-4、一个或更多个检测结构层1200-1、1200-2和一个或更多个间隔件(spacer)层1200-3。一个或更多个检测结构层1200-1、1200-2和一个或更多个间隔件层1200-3可以以任何适当的顺序叠置。在所示的实施方式中，传感器条叠置件1200在自底向上的方向上包括：底板1200-4、第一间隔件层1200-3、包括第一检测结构10A的第一检测结构层1200-1、第二间隔件层1200-3、包括第二检测结构10B的第二检测结构层1200-2、以及第三间隔件层和第四间隔件层1200-3。除了底板1200-4之外，检测结构层1200-1和1200-2中的每一者以及间隔件层1200-3中的每个间隔件层包括穿过其形成的开口。与间隔件层1200-3不同，检测结构层1200-1和1200-2中的每一者包括三个检测结构，这三个检测结构沿着穿过其形成的相应的开口的周长以大约120°的间隔形成。出于说明性的目的，图12C示出了可以叠置为形成图12A和图12B所示的传感器条叠置件1200的拆开的部件层。如所组装的，图12A和图12B所示的部分的传感器条具有反应室或腔体130，第一透明检测结构10A和第二透明检测结构10B形成在所述反应室或腔体中。第一透明检测结构10A和第二透明检测结构10B中的每一者包括板结构，该板结构朝向所述腔体中相应的一个腔体的中央区域横向地延伸。检测结构层1200-1的第一检测结构10A和检测结构层1200-2的第二检测结构10B相对于彼此成角度地旋转约60°。
为了更清楚地示出第一检测结构10A和第二检测结构10B的布置，图图12D示出了不具有顶部两个间隔件层1200-3的部分传感器条叠置件1200’的一部分。如图所示，一个或更多个透明检测结构包括：一个或更多个第一检测结构10A，该一个或更多个第一检测结构通过检测结构层1200-1的图案在在反应室、凹孔或腔体130的深度方向(z方向)上的第一竖向水平处形成为横向突出部；以及一个或更多个第二检测结构10B，该一个或更多个第二检测结构通过检测结构层1200-2的图案在在反应室或腔体130的深度方向上的第二竖向水平处形成为横向突出部。与以上关于图8-图11所述的条型传感器组件不同，图12A-图12D所示的传感器组件被配置成使得由一个或更多个间隔件层1200-3竖向地分开的第一检测结构10A和第二检测结构10B相对于彼此横向地旋转。结果，第一检测结构10A中的每个第一检测结构的至少一部分在与反应室或腔体130的深度方向(z方向)垂直的横向方向(x、y方向)上不与竖向相邻的第二检测结构10B中的任何第二检测结构重叠，使得当沿z方向观察时，相对于彼此旋转偏移的第一检测结构10A和第二检测结构10B的非重叠部分对于使用者是可见的。然而，实施方式不限于此，并且在其他实施方式中，第一检测结构10A和第二检测结构10B在横向方向上基本上重叠。在另外的其他实施方式中，第一检测结构10A和第二检测结构10B在横向方向上基本上彼此重叠。
仍然参考图12D，在所示的实施方式中，第一检测结构10A和第二检测结构10B围绕反应室或腔体130的内表面规则地(例如周期性地)布置。例如，在所示的实施方式中，第一检测结构10A和第二检测结构10B中的相邻的检测结构被布置成围绕反应室或腔体130的周长分开约120°。然而，实施方式不限于此，并且可以存在任何适当数量的第一检测结构10A和第二检测结构10B，使得第一突出部10A和第二突出部10B被布置成围绕反应室130的周长以大约30°、45°、60°、90°、120°或180°成角度地分开(仅举几个示例布置)，或者为360°/n所限定的角度，其中n是整数。另外，在所示的实施方式中，第一检测结构10A和第二检测结构10B彼此旋转偏移θ的任何小部分。即，当在第一检测结构10A和/或第二检测结构10B的周向相邻的检测结构之间的角度间隔为θ时，在第一检测结构10A和第二检测结构10B的竖向相邻的检测结构之间的角度偏移可以表示为θ/m，其中m是大于1的任何值。
有利地，为了提供与活性表面相邻的额外体积的液体，用于通过样品中的生物分子、试剂和/或分析物来增强活性表面的扩散和进入从而促进ELISA过程，一个或更多个第一检测结构10以及一个或更多个第二检测结构10B被由具有目标厚度的间隔件层1200-3形成的间隔件区域在腔体的深度方向上分开。可替代地，一个或更多个间隔件层1200-3可以形成在竖向相邻的检测结构层1200-1、1200-2之间。类似地，具有适当厚度的一个或更多个间隔件层1200-3可以设置在检测结构层1200-2上方和/或检测结构层1200-1下方。适当数量的间隔件层和/或其厚度可以被定制，以通过与样品接触的样品中的生物分子和/或试剂来增强扩散进入活性表面的能力。
另外，以与以上关于各种实施方式所述类似的方式，除了检测结构10A、10B的主表面中的一个或更多个主表面之外，反应室或腔体130中相应的反应室或腔体的内表面中的一个或更多个内表面可以用作活性表面。
图12A-图12D所示的条型传感器组件的叠置层构造可以提供许多优点。例如，通过定制检测层和结构的数量，可以定制总体反应表面积。此外，通过定制竖向相邻的检测结构之间的间隔件层的厚度或数量，可以定制可立即用于由生物分子或试剂扩散进入活性表面的样品的体积。
另外，由于第一检测结构10A和第二检测结构10B相对于彼此横向地偏移，因此可以减小它们之间的竖向距离，而不会负面影响竖向相邻的检测结构的扩散进入。结果，与竖向相邻的检测结构在横向上显著重叠的布置相比，反应室或腔体130的每单位深度可以形成更多数量的检测结构。另外，反应室或腔体130中的每个反应室或腔体中的未被一个或更多个透明检测结构10A、10B占据的中央区域被配置成例如使用移液器(pipette)的尖端容易地在该中央区域中接纳样品。
关于图12E-图12G进一步示出了各层的可定制性。图12E示出了传感器条叠置件1200C，其包括两个检测结构层，传感器I和传感器II。传感器I可以以与检测结构层1200-1类似的方式布置，并且传感器II可以以与以上关于图12A-图12D所述的检测结构层1200-2类似的方式布置。检测结构层中的每个检测结构层包括三个检测结构，这三个检测结构以与图12A-图12B所示的布置类似的方式，沿着穿过其形成的开口的周长以大约120°的间隔形成。另外，检测结构层中的竖向相邻的检测结构层的检测结构相对于彼此成角度地旋转约60°，并且检测结构层中的相邻的检测结构层被间隔件层竖向地分开。图12F和图12G分别示出了分别包括三个检测结构层和四个检测结构层的传感器条叠置件1200B和1200C。所述检测结构层中的每个检测结构层包括沿着穿过其形成的开口的周长以约120°的间隔形成的三个检测结构，并且竖向相邻的检测结构层被间隔件层分开。传感器条叠置件1200B包括被传感器II(1200-2)插入的两层传感器I(1200-1)。传感器条叠置件1200C包括交替布置的两层传感器I(1200-1)和两层传感器II(1200-2)。
图12E-图12G所示的传感器条叠置件1200A-1200C中的每个传感器条叠置件可以具有相同总数量的层，并且当不同的层具有相同的厚度时，传感器叠置件可以具有基本相同的总体厚度(以及腔体的深度)，同时具有变化的或可定制的灵敏度。这种可定制性在图12H中示出，该图示出了显示相同标称浓度的小鼠IgG(免疫球蛋白G)在655nm处的吸光度强度的图。通过增加检测结构层的数量并因此增加检测结构的数量，吸光度增加。例如，如图所示，当小鼠IgG浓度约为25ng/mL、具有三个和四个检测结构层、其中每个检测层包含三个检测结构时，相对于仅具有两个检测结构层，吸光度分别增加16％和23％。因此，如图12E-图12G所示，传感器条的叠置层构造可以使得能够定制包括在ELISA试剂盒中的条型传感器组件的灵敏度。
图13A示出了作为类似于以上关于图12A-图12G所述的条型生物传感器组件的一部分的传感器条的部件层的俯视图，其包括：底板1200-4；包括第一检测结构10A或第二检测结构10B的检测结构层1200-1；以及一个或更多个间隔件层1200-1，它们可以被组装成传感器条叠置件1300。图13B-图13D分别示出了图13A所示的组装的传感器条叠置件1300的透视图、俯视图和特写俯视图的摄影图像。
图14A是除了作为类似于以上关于图12A-图12G所述的条型生物传感器组件的一部分的传感器条的部件层的俯视图，其包括：底板1200-4；包括第一检测结构10A的检测结构层1200-1；包括第二检测结构10B的检测结构层1200-2；以及一个或更多个间隔件层1200-1，它们可以被组装成传感器条叠置件1400。图14B-图14D分别示出了图14A所示的组装的传感器条叠置件1400的透视图、俯视图和特写俯视图的摄影图像。
图15是根据所公开的技术的又一实施方式的作为条型生物传感器组件的一部分的传感器条1500的透视图。传感器条1500在一些方面类似于以上关于图8-图14D描述的条型生物传感器组件，并且为了简洁起见，类似的详细描述在此不再赘述。传感器条1500以与以上关于图8-图14D所述的那些类似的方式包括多个反应室、腔体或凹孔130。然而，与以上关于图8-图14D所述的传感器条不同，反应室130具有带波状部的侧壁，该带波状部的侧壁具有多个波状部或检测结构1504。在所示的实施方式中，波状部1504围绕反应室或腔体130的每个反应室或腔体的内表面规则地、例如周期性地布置。例如，在所示的实施方式中，波状部1504中相邻的波状部被布置成围绕反应室或腔体130的周长间隔约60°。然而，实施方式不限于此，并且可以存在任何适当数量的波状部1504，所述波状部被布置成成角度地间隔360°/n所限定的任何角度θ，其中n是整数。虽然在所示的实施方式中，波状部1504是圆形波状部，但是实施方式不限于此，并且波状部1504可以具有任何适当的形状，该形状包括球体、卵形体、角锥体(例如矩形的、三角形的)、棱柱体(例如矩形的、三角形的)、圆锥体、立方体、筒形、板、盘、线、杆、片和分形体(仅举几例)的一部分。另外，尽管在所示的实施方式中，波状部1504围绕反应室130的壁的周长规则地间隔开，但是实施方式不限于此，并且在一些其他实施方式中，波状部1504可以围绕反应室130壁的周长不规则地间隔开。在所示的实施方式中，传感器条1500形成为单件物品。然而，实施方式不限于此，并且在一些其他实施方式中，传感器条1500可以由多个部件层形成，如下所述。
图16A-图16D是根据所公开的技术的又一实施方式的作为条型生物传感器组件的一部分的传感器条叠置件1600的透视图。传感器条叠置件1600在某些方面类似于以上关于图8-图15所述的条型生物传感器组件，并且为了简洁起见，类似的详细描述在此不再赘述。以与以上关于12A-14D所述类似的方式，传感器条叠置件1600包括多个检测结构层1604。图16A和图16B示出了分别显示检测结构层1604的上表面和下表面的透视图。图16C和16D示出了分别显示检测结构层1604的部分的上表面和下表面的详细的透视图。当组装时，传感器条叠置件1600另外包括类似于底板1300-4的底板，为了简洁起见，该底板未在图16A-图16D中示出。当完全组装时，传感器条叠置件1600包括多个反应室、腔体或凹孔130，所述反应室、腔体或凹孔具有与以上关于图8-图15所述的那些类似的方式。
参考图16D的详细的底视图，检测结构层1600中的每个检测结构层具有第一厚度部分1600A和第二厚度部分1600B。第一厚度部分1600A包括具有围绕穿过其形成的开口的内表面规则地布置(例如周期性地布置)的多个波状部1604的检测层部分。波状部1604的形状和位置可以类似于以上关于图15所述的波状部。并且为简洁起见，在此不再重复详细描述。与第一厚度部分1600A不同，第二厚度部分1600B包括间隔件层部分，该间隔件层部分不具有波状部并且以与以上关于图12A-图12G所述的间隔件层1300-3类似的方式布置。因此，作为整体，第一厚度部分1600A和第二厚度部分1600B在结构上类似于以上关于图12A-图12G所述的检测结构层1300-1/1300-2和间隔件层1300-3的组合。如所布置的，具有波状部1604的第一厚度部分1600A可以与检测结构层1300-1/1300-2类似地布置、提供与检测结构层1300-1/1300-2类似的优点并且起与检测结构层1300-1/1300-2类似的功能，并且第二厚度部分1600B可以与以上关于图12A-图12G所述的间隔件层1300-3类似地布置、提供与以上关于图12A-图12G所述的间隔件层1300-3类似的优点以及起与以上关于图12A-图12G所述的间隔件层1300-3类似的功能。
图17A是根据实施方式的使用生物传感器组件测量的针对使用TMB底物溶液的、具有62.5pM(皮摩尔每升)的浓度的HE4的吸光度与测定时间的实验测量。该测量显示在测定时间约30分钟时达到的饱和点。图17B是根据实施方式的使用生物传感器组件测量的针对使用TMB底物溶液的、具有62.5pM的浓度的HE4的吸光度与浓度的实验测量。结果总结在下面的表1中。
表1
图18A-18E分别示出了根据所公开技术的另外的实施方式的作为条型生物传感器组件的一部分的传感器条1800A-1800E的部分。特别地，传感器条1800A-1000E的部分示出了从反应室的侧壁延伸的检测结构的替代布置。图18A示出了透视图，而图18B-图18E是平面图。传感器条1800A-1800E的部分在一些方面与以上关于图15所述的传感器条类似地布置，并且出于简洁起见，类似的详细描述在此不再赘述。如图所示，传感器条1800A-1800E的部分包括分别具有各种形状和布置的波状部或检测结构1804A-1804E。特别地，波状部1804A-1804E具有各种形状，这些形状包括至少部分棱柱体(1804A、1804B、1804D)、部分筒形、线或杆(1804D)以及尖锐边缘(1804C)，以提供一些示例。
根据本文所述的具有朝向反应室或腔体的中央区域向内延伸的检测结构或波状部的各种实施方式，所述检测结构或波状部具有距反应室的侧壁的峰值距离，其被配置成提供可用于反应的表面积中的增强的变化程度。所述峰值距离可以是例如0.5mm至1mm、1mm至1.5mm、1.5mm至2.0mm、2.0mm至2.5mm、2.5mm至3.0mm、3.0mm至3.5mm，或在由这些值中的任何值所限定的范围内的值。
图19A-图19F分别示出了根据所公开技术的另外的实施方式的作为条型生物传感器组件的一部分的传感器条1900A-1900F的部分。特别地，传感器条1900A-1900F的部分示出了从底板延伸的检测结构的替代布置。图19A示出了透视图，而图19B-图19F是平面图。传感器条1900A-1900F的部分在一些方面与以上关于图15和图18A-图18E所述的传感器条类似地布置。并且出于简洁起见，类似的详细描述在此不再赘述。在图15和图18A-图18E中波状部或检测结构从反应室或腔体130的侧壁径向地向内延伸，与关于图15和图18A-图18E所示的实施方式不同，在所示的实施方式中，检测结构1904A-1904F附着于底板并且从该底板延伸。如图所示，传感器条1900A-1900F的部分包括分别具有各种形状和布置的检测结构1904A-1904F。特别地，检测结构1904A-1904F具有各种形状，这些形状包括竖向平面条(1904A、1904D、1904F)、竖向弯曲条(1904B)、筒形、线或杆(1804F)以及连结条(1904C)，以提供一些示例。检测结构1904A-1904F可以从反应室或腔体130的侧壁拆卸或者附着于所述反应室或腔体的侧壁。
图20A-图20D分别示出了根据所公开技术的另外的实施方式的作为条型生物传感器组件的一部分的传感器条2000A-2000D的部分。图20A示出了透视图，而图20B-图20D是平面图。特别地，传感器条2000A-2000D的部分示出了反应室、腔体或凹孔130的替代形状。传感器条2000A-2000D的部分在一些方面与以上关于图8-图19F所述的传感器条类似地布置，并且出于简洁起见，类似的详细描述在此不再赘述。如图所示，反应室130的至少一部分可以具有各种形状，这些形状包括圆形或卵形的筒形(2000A、2000D)、多边形棱柱体(2000B)或圆锥体(2000C)，以提供一些示例。根据不同的实现方式，反应室130可以具有各种尺寸，包括高度、宽度和体积。根据各种实现方式，反应室130可以是径向地对称或不对称的，并且可以具有相同或不同的顶部和底部尺寸。
反应室的表面与体积的比率
在本文例如关于图8至图20D所述的条型传感器组件的每个实施方式中，以上例如关于图3A-图3E所述的比色皿型传感器组件的上述各种表面修饰。另外，各种参数，包括：例如检测结构的数量、厚度、表面积和活性表面积；反应室、腔体或凹孔的体积容量；相邻表面之间的距离；以及组合活性表面积与腔体所容纳的液体体积的比率，可以具有本文所述的一个或更多个值。发明人认识到，通过控制这些参数和其他各种参数，可以控制和优化参与ELISA反应的反应表面积。下面的表2是用于具有与以上关于图12F-图12G所述的布置类似的布置的反应室的示例计算。
表2
表2中的计算是针对具有5mm直径的筒形反应室和作为具有1.1mm半径的盘形结构的检测结构。与样品接触的最小表面积和样品的最小体积对应于完全浸入检测结构所需的最小量样品。作为比较，对于市售的高度为10.75mm、直径为6.66mm的筒形反应室，以及对于100μL的样品体积，接触表面积约为95.93mm2，对应于接触表面与样品体积的比率小于1。相比之下，根据实施方式，具有检测结构的反应室提供了接触表面积与样品体积的比率的高得多的值，如表2所示。
下面的表3是可以浸透在样品中的反应面积的示例计算，该反应面积是针对100μL的样品体积的筒形反应室的直径的函数。
表3
| 直径(mm) | 浸透面积(mm<sup>2</sup>) |
| 3 | 140.40 |
| 4 | 112.57 |
| 5 | 99.63 |
| 6 | 94.94 |
| 7 | 95.63 |
| 8 | 100.27 |
| 9 | 108.06 |
在图21A中以图形方式示出了浸透面积与反应室直径之间的计算关系。基于该结果，发明人确定，对于给定的样品体积，存在与最小浸透面积对应的反应室的直径。在所示的示例中，对于100μL的样品体积，约6mm的直径导致大约最低的浸透面积，而浸透面积与6mm以下的直径呈非线性反比例地增加。相应地，当直径低于约6mm时，ELISA反应速率相应增加。
图21B示出了针对各种样品体积的浸透面积与反应室直径之间的计算关系。如图所示，对于介于约50μL与200μL之间的样品量，反应室的直径(在该直径以下反应室的活性表面积或浸透面积迅速增加)介于约7mm与约5mm之间。对于各种样品体积和相应的直径(在该直径以下浸透面积迅速增加)，浸透面积可以具有介于约50mm2与约400mm2之间的任何值。根据这些观察，根据实施方式的反应室的浸透表面积与体积的比率介于约0.25mm2/μL至约8mm2/μL之间。例如，反应室中的样品或反应室本身的浸透表面积与体积的比率可以介于约0.25mm2/μL至1mm2/μL、1mm2/μL至2mm2/μL、2mm2/μL至3mm2/μL、3mm2/μL至4mm2/μL，4mm2/μL至5mm2/μL、5mm2/μL至6mm2/μL、6mm2/μL至7mm2/μL、7mm2/μL至8mm2/μL之间，或为由这些值中的任何值所限定的范围内的值。
使用灵敏度和扩散增强的传感器组件的免疫测定方法
根据各个实施方式，根据本文所述的各个实施方式的传感器组件可以有利地用于执行各种免疫测定中的一种或更多种免疫测定，例如ELISA过程。根据各种实施方式，进行ELISA的方法包括提供根据本文所述的实施方式中的任一实施方式的ELISA试剂盒。该ELISA试剂盒包括用于ELISA的一种或更多种试剂、生物分子和/或分析物以及根据上述各种实施方式的适于ELISA的传感器组件。如上所述，该方法另外包括在光学透明容器(例如比色皿或条传感器的一个或更多个腔体)内进行ELISA反应。该方法另外包括：提供如下溶液：所述溶液包含目标分析物和被配置成与目标分析物特异性结合的经标记物标记的检测试剂；将被配置成与目标分析物特异性结合的捕获试剂固定化在传感器组件的活性表面上；将活性表面至少部分地浸入所述溶液中，以致使目标分析物与捕获试剂以及与经标记物标记的检测剂特异性结合；以及检测与捕获试剂以及与经标记物标记的检测试剂特异性结合的目标分析物。
根据各种实施方式，进行ELISA的方法包括提供ELISA凹孔，其中该ELISA凹孔包括：透明容器，以及在光学透明容器内的一个或更多个检测结构，其中该一个或更多个检测结构具有活性表面，该活性表面被配置成允许抗体与该活性表面结合，其中所述一个或更多个检测结构提供所述一个或更多个检测结构的组合表面积与液体体积的比率，该比率介于约0.25mm2每微升与约8.0mm2每微升之间，或为本文所公开的任何值。所述方法另外包括用光学透明容器进行ELISA，其中在ELISA中仅涉及单次洗涤。
本领域中使用的不同类型的ELISA包括直接ELISA、间接ELISA、夹心ELISA和竞争性ELISA(仅举几例)。
在直接ELISA中，将抗原固定化在多凹孔板的表面上并且用抗体进行检测，所述抗体被配置为与抗原特异性结合并且直接与诸如辣根过氧化物酶(HRP)之类的检测分子缀合。
在间接ELISA中，类似于直接ELISA，抗原被固定化在多凹孔板的表面上。然而，使用两步过程进行检测，由此对抗原具有特异性的一级抗体与目标结合，并且针对一级抗体的宿主种类的经标记的二级抗体与用于检测的一级抗体结合。该方法还可以用于通过用血清代替一级抗体来检测血清样品中的特异性抗体。
在夹心ELISA(或夹心免疫测定)中，使用对抗原具有特异性的两种抗体，有时称为匹配的抗体对。所述抗体中的一种抗体被包被(coated)在多凹孔板的表面上，并且用作捕获抗体以促进抗原的固定化。另一种抗体被缀合并促进抗原的检测。
在竞争性ELISA(也称为抑制ELISA或竞争性免疫测定)中，通过信号干扰来测量抗原的浓度。样品抗原与参考抗原为了与特定量的经标记的抗体结合而竞争。将参考抗原被预包被在多凹孔板上。将样品与经标记的抗体进行预温育，然后添加至凹孔。根据样品中抗原的量，或多或少的游离抗体将可用于结合参考抗原。这意味着样品中存在的抗原越多，将检测到的参考抗原越少，且信号越弱。经标记的抗原和样品抗原(未经标记)为了与一级抗体结合而竞争。样品中抗原的量越低，由于凹孔中经标记的抗原越多，信号越强。
根据各种实施方式，本文所述的ELISA方案和/或成分可以用于间接ELISA、具有链霉亲和素检测的直接ELISA、夹心ELISA、竞争性ELISA和/或具有链球菌-生物素检测的夹心ELISA。
在一些实施方式中，试剂盒可以包括以下中的一者或更多者：包被缓冲液、封闭缓冲液(诸如PBS，可选地具有1％BSA)和洗涤缓冲液(诸如具有0.05％v/v Tween-20的PBS)。在一些实施方式中，所述试剂盒还可以包括底物溶液(诸如TMB Core+(BHU062)或pNPP(BUF044))和终止溶液(诸如0.2M H2SO4或1M NaOH)。
在一些实施方式中，执行ELISA的方法可以包括以下中的一者或更多者：用抗原溶液对检测结构的表面和/或凹孔的表面进行包被；可选地在水中对板进行洗涤；添加封闭溶液并对板进行洗涤；添加未缀合的检测抗体并对板进行洗涤；添加酶缀合的二级抗体并对板进行洗涤；添加底物溶液并允许使反应发生，然后从比色皿或凹孔中读取吸光度。这可以用于间接ELISA。
在一些实施方式中，执行ELISA的方法可以包括以下中的一者或更多者：用抗原溶液对凹孔进行包被；可选地在水中对板进行洗涤；添加封闭溶液和对板进行洗涤；将样品添加至凹孔；将生物素缀合的检测抗体添加至每个凹孔(可选地进行洗涤)；将酶缀合的链霉亲和素添加至凹孔(可选地进行洗涤)；将底物溶液添加至凹孔(或比色皿)；然后读取吸光度。这可以用于直接ELISA。
在一些实施方式中，直接ELISA包括以下步骤：(i)用溶解在包被缓冲液中的抗原对固相进行包被；(ii)将来自步骤(i)的固相与封闭试剂一起进行温育1小时以封闭所述固相上的非特异性结合位点；(iii)可选地用PBS或PBST将来自步骤(ii)的固相洗涤三次，每次1分钟；(iv)将来自步骤(iii)的固相与同抗原结合的一级检测试剂一起温育；(v)可选地将来自步骤(iii)的固体支持物(support)在PBS或PBST中洗涤五次，每次1分钟，以除去非特异性结合的一级检测试剂；以及(vi)使用检测系统，诸如UV、荧光、化学发光或其他检测方法来检测结合的一级检测试剂。一级检测试剂可以是但不限于：与荧光染料或者诸如碱性磷酸酶(AP)或辣根过氧化物酶(HRP)之类的报告酶(reporter enzyme)联接(偶联)的检测试剂，其可以将无色底物转化为有色产物，该有色产物的光密度可以在ELISA板读取器上在目标波长处测量。
在一些实施方式中，间接ELISA包括以下步骤：(i)用溶解在包被缓冲液中的抗原对固相进行包被；(ii)将来自步骤(i)的固相与封闭剂一起进行温育1小时以封闭所述固相上的非特异性结合位点；(iii)可选地用PBS或PBST将来自步骤(ii)的固相洗涤三次，每次1分钟；(iv)将来自步骤(iii)的固相与在溶液中稀释的一级检测试剂一起温育1小时；(v)可选地将来自步骤(iv)的固体支持物在PBS或PBST中洗涤五次，每次1分钟，以除去非特异性结合的一级检测试剂；(vi)将来自步骤(v)的固体支持物与在溶液中稀释的二级检测试剂一起温育1小时；(vii)可选地将来自步骤(vi)的固体支持物在PBS或PBST中洗涤五次，每次1分钟，以除去非特异性结合的二级检测试剂；(viii)使用检测系统，诸如UV、荧光、化学发光或其他方法来检测结合的二级检测试剂。二级检测试剂与一级检测试剂结合。二级检测试剂可以是但不限于：与诸如碱性磷酸酶(AP)或辣根过氧化物酶(HRP)之类的报道酶联接(偶联)的检测试剂，其可以将无色底物转化为有色产物，该有色产物的光密度可以在ELISA板读取器上在目标波长处测量。
在一些实施方式中，直接ELISA程序涉及至少三个温育步骤：第一个是在固体支持物与抗原之间的温育；第二个是在固体支持物与封闭试剂之间的温育；第三个是在固体支持物与一级检测试剂之间的温育。温育步骤可以是两阶段反应，并且涉及固体支持物上的抗原与检测试剂之间的结合反应。
在一些实施方式中，间接ELISA程序涉及至少四个温育步骤：第一个是在固体支持物与抗原之间的温育；第二个是在固体支持物与封闭试剂之间的温育；第三个是在固体支持物与一级检测试剂之间的温育；第四个是在固体支持物与二级检测试剂之间的温育。温育步骤可以是两阶段反应，并且涉及固体支持物上的抗原与检测试剂之间的结合反应。
在一些实施方式中，对于直接ELISA，第一温育步骤，抗原包被，花费至少2小时，并且每个其他温育步骤花费约1小时。
在一些实施方式中，对于间接ELISA，第一温育步骤，抗原包被，花费至少2小时，并且每个其他温育步骤花费约1小时。
在一些实施方式中，基于细胞的ELISA(C-ELISA)是中等通量形式，以用于对如下细胞蛋白进行检测和定量：所述细胞蛋白包括与细胞活化(例如，磷酸化和降解)相关联的翻译后修饰。将细胞进行铺板，根据实验要求进行处理，直接固定在凹孔中，然后进行透性化。透性化后，将固定的细胞进行类似于常规免疫印迹的处理，包括封闭、与第一抗体一起温育、洗涤、与第二抗体一起温育、添加化学发光底物以及显影。
在一些实施方式中，ELISA通过如下方式来进行：整夜在4摄氏度用抗原对活化的凹孔进行包被，在37摄氏度在2小时内对凹孔进行封闭，随后在37摄氏度进行抗体以及缀合物结合分别2小时并进行彩色显影，该彩色显影为处于室温的酶-底物反应5分钟，随后读取吸光度。
在一些实施方式中，ELISA试剂盒可以是以下各者中的一者或更多者：乙酰胆碱ELISA试剂盒、AGE ELISA试剂盒、CXCL13 ELISA试剂盒、FGF23 ELISA试剂盒、HMGB1 ELISA试剂盒、iNOS ELISA试剂盒、LPS ELISA试剂盒、丙二醛ELISA试剂盒、褪黑素ELISA试剂盒、NAG ELISA试剂盒、OVA ELISA试剂盒、催产素ELISA试剂盒、PGE2 ELISA试剂盒、PTHrPELISA试剂盒、S100b ELISA试剂盒、腱生蛋白C ELISA试剂盒、VEGF-B ELISA试剂盒和/或多能蛋白聚糖ELISA试剂盒。
在一些实施方式中，ELISA可以在允许抗体或其他结合分子与目标或抗原的选择性和/或特异性结合的第一组条件下执行。然后，ELISA可以在同一组条件下继续进行，或者使那些条件在该技术的酶促步骤期间改变。这可以允许酶促过程在过程参数中有更多变化。在一些实施方式中，采用抗体(如图1A所示)来使抗原固定化。在一些实施方式中，可以使其他蛋白质或结构(结合分子，诸如受体分子或酶等)固定化，只要它们仍然能够与目标分子结合即可。因此，如本领域技术人员将理解的，尽管术语ELISA被通篇使用，但是本文提供的方法和装置不限于“免疫”测定，而是可替代地采用其他结合分子来代替免疫(例如，抗体)组分以用于本文提供的实施方式中的任何的实施方式。这适用于本文提供的所有合适的实施方式。在一些实施方式中，所采用的ELISA是直接ELISA、间接ELISA、夹心ELISA、竞争性ELISA和/或反向ELISA中的一者或更多者。
在一些实施方式中，该方法涉及：第一结合溶液，其用于允许理想的结合选择性；以及第二溶液，其用于测定的酶促组分。在一些实施方式中，溶液中的缓冲液是相同的。在一些实施方式中，缓冲液在整个过程中是改变的(并且可以改变盐浓度或存在的一价或二价盐类型或其他成分)。在一些实施方式中，结合阶段期间的温度被设计用于结合，而酶促阶段期间的温度被设计用于酶活性。在一些实施方式中，温度是相同的或基本相同的。在一些实施方式中，温度不同，但仍允许在酶促阶段相期间继续结合。在一些实施方式中，温度和/或溶液成分在结合阶段与酶促阶段之间改变，以达到某些或许多或甚至所有目标可以从结合分子解离的程度。然而，这可以通过以下方式解决：在结合阶段期间和通过任何洗脱阶段(如果存在的话)，将目标保持与结合分子结合，然后将用于酶促阶段的溶液保留在凹孔中或相同体积的液体中。在其他实施方式中，目标在整个过程中保持与抗原结合分子结合。
在下文中，提供了示例均质免疫测定方法(在本文中称为一步免疫测定方法)的描述，以用于使用根据一些实施方式的生物传感器的抗原检测。
图22是示出根据一些实施方式的使用比色皿型生物传感器来分析样品的方法的流程图，并且图23是示出根据一些实施方式的使用条型生物传感器来分析样品的方法的流程图。
首先，如图22所示，根据一些实施方式的使用比色皿型生物传感器进行抗原检测的一步免疫测定方法包括：(a)制备包含目标分析物(例如，抗原)的样品以及包含经标记物标记的检测生物分子(例如，检测抗体)的检测生物分子复合物溶液(例如，检测抗体复合物溶液)；(b)将能够以任何次序与目标分析物结合、与固定化生物分子(例如捕获抗体)结合的检测结构表面顺序地浸入样品和检测生物分子复合物溶液中，或者将与固定化生物分子结合的检测结构表面浸入样品与检测生物分子复合物溶液的混合溶液中，以及(c)测量反应产物的吸光度。
在步骤(b)中，固定化生物分子、目标分析物以及经标记物标记的检测生物分子彼此反应。反应开始后大约15-30分钟，将检测结构浸入容纳酶底物的比色皿中，并测量比色皿的吸光度。在步骤(b)完成之后，可以洗涤检测结构以去除未反应的目标分析物和/或经标记物标记的检测生物分子，并且可以将检测结构浸入容纳酶底物的比色皿中。
当使用条型生物传感器时，在步骤(b)中，将样品和检测生物分子复合物溶液以任何次序通过样品注入孔顺序地注入，或者将样品与检测生物分子复合物溶液的混合物通过样品注入孔注入。在步骤(c)中，将酶底物注入并且测量反应产物的吸光度。
黄曲霉素B1、链霉素、人附睾蛋白4(HE4)、癌胚抗原(CEA)、小鼠IgG和皮质醇(cortisol)和(浓度有关的)被用作目标分析物，并且测量了具有处于不同浓度的目标分析物的反应产物的吸光度。结果显示在图24A至图24F中。
在45分钟内检测到浓度范围为从19.53至312.5pg/mL的黄曲霉素B1(参见图24A)。在30分钟内检测到浓度范围为从0.39至50ng/mL的链霉素(参见图24B)。
为了确定本发明的生物传感器的灵敏度是否得到改善，使用当前可商购的生物传感器(ELISA试剂盒，R&D Systems)来分析HE4、CEA、小鼠IgG和皮质醇。从本发明的生物传感器和商业生物传感器测量的吸光度在图24C至图24F中用实线和虚线表示。
本发明的生物传感器成功地在30分钟内检测到浓度范围为从6.1至390pg/mL的HE4，而商业生物传感器在4h内检测到浓度范围为从78至5,000pg/mL的相同的目标分析物(参见图24C)。
本发明的生物传感器成功地在约15-30分钟内检测到浓度范围为从0.2至390ng/mL的CEA，而商用生物传感器在90分钟内检测到浓度范围为从1至65ng/mL的相同的目标分析物(参见图24D)。
本发明的生物传感器成功地在30分钟内检测到浓度范围为从0.05至25ng/mL的小鼠IgG，而商用生物传感器在120分钟内检测到浓度范围为从7.8至500ng/mL的相同的目标分析物(参见图24E)。
本发明的生物传感器成功地在45分钟内检测到浓度范围为从0.15至5ng/mL的皮质醇。而商用生物传感器在180分钟内检测到浓度范围为从0.15至10ng/mL的相同的目标分析物。(参见图24F)。
图25A和25B是具有处于不同浓度的各种分析物抗体的反应产物的吸光度的实验测量，其是使用根据实施方式的生物传感器组件测量的。如以上在各种实施方式中所述，对于相当的样品体积，根据实施方式的生物传感器组件的各种构造的活性区域或反应区域比常规ELISA板的活性区域或反应区域大得多。与常规ELISA板相比，实施方式具有可以与目标反应的更大量的固定化物质(捕获分子或受体)。在这方面，生物传感器使得能够进行具有降低的钩状效应(增强的测定灵敏度)以及增加的反应速率(减少的测定时间)的测定。关于图25A和25B示出了这一点，其中通过叠置多个检测结构，与蛋白质(例如抗原)反应的受体或抗体的浓度大大提高。例如，如图25B所示，具有六个检测结构的生物传感器以与具有两个检测结构的生物传感器相比更高的灵敏度来检测IgG。如上所述，对于具有大数量的检测结构的生物传感器而言的较高灵敏度可以归因于所限定的体积中可用的固定化生物分子和/或分析物(例如，捕获分子或受体)的较高密度，以及其增强的扩散。
综上所述，这些结果表明，根据一些实施方式的生物传感器具有显著提高的灵敏度，并且可以在短时间内检测到目标分析物。
示例实施方式
1.一种酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒，包括：
用于ELISA的一种或更多种试剂以及适用于所述ELISA的传感器组件，其中，所述传感器组件包括：
透明容器，所述透明容器具有形成在所述透明容器中的一个或更多个腔体；
多个活性表面，所述多个活性表面设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中，并且所述多个活性表面被配置用于将试剂固定化在所述多个活性表面上；以及
设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的一个或更多个透明检测结构，其中，所述透明检测结构中的每个透明检测结构包括一个或更多个主表面，所述一个或更多个主表面提供所述活性表面中的一个或更多个活性表面，
其中，所述一个或更多个腔体被配置成填充有液体，使得所述透明检测结构中的每个透明检测结构至少部分地沉浸在所述液体中，其中与液体接触的透明结构的组合表面积与液体体积的比率超过约0.25mm2每微升，以及
其中，所述活性表面中的每个活性表面与所述活性表面中紧邻的一个活性表面分开超过约500微米的距离。
2.一种酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒，包括：
用于ELISA的一种或更多种试剂以及适用于所述ELISA的传感器组件，其中，所述传感器组件包括：
透明容器，所述透明容器具有形成在所述透明容器中的一个或更多个腔体；
多个活性表面，所述多个活性表面设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中，并且所述多个活性表面被配置用于将试剂固定化在所述多个活性表面上；以及
设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的一个或更多个透明检测结构，其中，所述透明检测结构中的每个透明检测结构包括一个或更多个主表面，所述一个或更多个主表面提供所述活性表面中的一个或更多个活性表面，
其中，所述一个或更多个腔体被配置成填充有液体，使得所述透明检测结构中的每个透明检测结构至少部分地沉浸在所述液体中，
其中，与液体接触的透明结构的组合表面积与液体体积的比率介于约0.25mm2每微升与约8.0mm2每微升之间。
3.一种酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒，包括：
用于ELISA的一种或更多种试剂以及适用于所述ELISA的传感器组件，其中，所述传感器组件包括：
透明容器，所述透明容器具有形成在所述透明容器中的一个或更多个腔体；
多个活性表面，所述多个活性表面设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中，并且所述多个活性表面被配置用于将试剂固定化在所述多个活性表面上；以及
设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的一个或更多个透明检测结构，其中，所述透明检测结构中的每个透明检测结构包括一个或更多个主表面，所述一个或更多个主表面提供所述活性表面中的一个或更多个活性表面，
其中，所述活性表面中的每个活性表面与所述活性表面中紧邻的一个活性表面分开介于约500微米与约8毫米之间的距离。
4.一种酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒，包括：
用于ELISA的一种或更多种试剂以及适用于所述ELISA的传感器组件，其中，所述传感器组件包括：
透明容器，所述透明容器具有形成在所述透明容器中的一个或更多个腔体；
多个活性表面，所述多个活性表面设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中，并且所述多个活性表面被配置用于将试剂固定化在所述多个活性表面上；以及
设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的一个或更多个透明检测结构，其中，所述透明检测结构中的每个透明检测结构包括一个或更多个主表面，所述一个或更多个主表面提供所述活性表面中的一个或更多个活性表面，
其中，所述活性表面中的至少一个活性表面包括具有微米结构或纳米结构的带纹理的聚合物表面。
5.一种酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒，包括：
用于ELISA的一种或更多种试剂以及适用于所述ELISA的传感器组件，其中，所述传感器组件包括：
透明容器，所述透明容器具有形成在所述透明容器中的一个或更多个腔体；以及
设置在所述一个或更多个腔体中的每个腔体中的一个或更多个透明检测结构，
其中，所述腔体的内表面和所述一个或更多个透明检测结构的主表面在其上提供活性表面，所述活性表面被配置用于将被配置成与分析物特异性结合的试剂固定化，以及
其中，所述透明检测结构的主表面被配置成使得：相对于不具有一个或更多个透明检测结构的传感器组件，在执行ELISA时，与和固定化试剂特异性结合的分析物相对应的可检测光密度增加，而不降低将分析物与固定化试剂特异性结合的速率。
6.根据实施方式1至实施方式5中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述透明检测结构中的每个透明检测结构包括透明固体聚合物结构。
7.根据实施方式1至实施方式6中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述活性表面中的每个活性表面包括固体聚合物表面。
8.根据实施方式1至实施方式7中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述活性表面不包括形成在所述活性表面上的金属。
9.根据实施方式1至实施方式8中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述光学透明容器包括比色皿。
10.根据实施方式9所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构包括板结构，所述板结构具有基本上与所述比色皿的所述腔体的深度方向平行的相对的主表面。
11.根据实施方式9或实施方式10所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构包括板结构，所述板结构具有基本上彼此平行的相对的主表面。
12.根据实施方式9至实施方式11中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的一个透明检测结构的、与所述比色皿的内侧壁直接面对的主表面与所述比色皿的内侧壁分开超过约500微米的距离。
13.根据实施方式9至实施方式12中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构的、与所述比色皿的内侧壁直接面对的主表面基本上与所述比色皿的内侧壁平行。
14.根据实施方式9至实施方式13中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其包括两个或更多个透明检测结构，其中，两个或更多个透明检测结构中的直接相邻的透明检测结构的彼此直接面对的主表面彼此分开超过500微米的距离。
15.根据实施方式9至实施方式14中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其包括两个或更多个透明检测结构，其中，两个或更多个透明检测结构中的直接相邻的透明检测结构的彼此直接面对的主表面基本上彼此平行。
16.根据实施方式9至实施方式15中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构的主表面中的一个或更多个主表面和所述比色皿的内侧壁中的一个或更多个内侧壁用作活性表面。
17.根据实施方式9至实施方式16中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构的主表面中的一个或更多个主表面与所述比色皿的侧壁在与所述比色皿的腔体的深度方向正交的横向方向上基本上重叠。
18.根据实施方式9至实施方式17中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构的厚度介于约100微米与约53000微米之间。
19.根据实施方式9至实施方式18中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中所述主表面中的每个主表面的面积介于约10mm2与约100mm2之间。
20.根据实施方式9至实施方式19中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述比色皿被配置成容纳体积介于约50mm3与约3000mm3之间的液体。
21.根据实施方式1至实施方式8中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述光学透明容器包括条状容器，所述条状容器包括形成在所述条状容器中的多个腔体。
22.根据实施方式21所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构包括板结构，所述板结构具有基本上与所述腔体的深度方向垂直的相对的主表面。
23.根据实施方式21或实施方式22所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构包括板结构，所述板结构具有基本上彼此平行的相对的主表面。
24.根据实施方式21至实施方式23中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的一个透明检测结构的、与所述腔体中相应的一个腔体的底表面直接面对的主表面可以基本上与所述腔体中相应的一个腔体的所述底表面分开超过约500微米的距离。
25.根据实施方式21至实施方式24中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的一个透明检测结构的、与所述腔体中相应的一个腔体的底表面直接面对的主表面可以基本上与所述腔体中相应的一个腔体的所述底表面平行。
26.根据实施方式21至实施方式25中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构包括在所述腔体中相应的一个腔体的中央区域处横向地设置的板结构。
27.根据实施方式21至实施方式26中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构的主表面中的一个或更多个主表面在基本上与所述腔体的深度方向平行的竖向方向上基本上重叠。
28.根据实施方式21至实施方式27中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其包括两个或更多个透明检测结构，其中，两个或更多个透明检测结构中的直接相邻的透明检测结构的彼此直接面对的主表面彼此分开超过500微米的距离。
29.根据实施方式21至实施方式28中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其包括两个或更多个透明检测结构，其中，两个或更多个透明检测结构中的直接相邻的透明检测结构的彼此直接面对的主表面基本上彼此平行。
30.根据实施方式21至实施方式29中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述透明检测结构中的每个透明检测结构具有基本上圆形的形状。
31.根据实施方式21至实施方式25中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构包括从所述腔体中相应的一个腔体的内表面延伸的突出部。
32.根据实施方式31所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构包括板结构，所述板结构朝向所述腔体中相应的一个腔体的中央区域横向地延伸。
33.根据实施方式31或实施方式32所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构包括在所述腔体的深度方向上的第一竖向水平处形成的一个或更多个第一突出部。
34.根据实施方式33所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构包括在所述腔体的深度方向上的第二竖向水平处形成的一个或更多个第二突出部。
35.根据实施方式34所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个第一突出部中的至少一个突出部在与所述腔体的深度方向垂直的任何横向方向上不与所述一个或更多个第二突出部中的任何第二突出部重叠。
36.根据实施方式34所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个第一突出部中的至少一个突出部在与所述腔体的深度方向垂直的横向方向上与一个或更多个第二突出部至少部分地重叠。
37.根据实施方式34至实施方式36中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构包括两个或多个第一突出部和/或两个或多个第二突出部，所述两个或多个第一突出部和/或两个或多个第二突出部围绕所述腔体中相应的一个腔体的内表面周期性地布置。
38.根据实施方式34至实施方式37中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个第一突出部和所述一个或更多个第二突出部被不具有突出部的间隔件区域在所述腔体的深度方向上分开。
39.根据实施方式31至实施方式38中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构的主表面中的一个或更多个主表面以及所述腔体中相应的腔体的内表面中的一个或更多个内表面用作活性表面。
40.根据实施方式31至实施方式39中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述腔体中的每个腔体的未被一个或更多个透明检测结构占据的中央区域被配置成在所述中央区域中接纳移液器的尖端。
41.根据实施方式21至实施方式38中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构中的每个透明检测结构具有包括一部分圆形的形状。
42.根据实施方式21至实施方式41中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构的厚度介于约100微米与约2000微米之间。
43.根据实施方式21至实施方式42中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构的主表面中的每个主表面具有介于约10mm2与约40mm2之间的面积。
44.根据实施方式21至实施方式43中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述腔体中的每个腔体被构造成容纳体积介于约50mm3与约500mm3之间的液体。
45.根据实施方式31所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个透明检测结构包括从所述腔体中相应的腔体的内表面延伸的突出部，其中，所述突出部在所述腔体的内表面上形成波状部。
46.根据实施方式45所述的ELISA试剂盒，其中，所述波状部具有长度，该长度延伸穿过所述腔体的至少部分深度。
47.根据实施方式1至实施方式46中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述活性表面中的至少一个活性表面包括形成在所述至少一个活性表面上的多个微米结构或纳米结构。
48.根据实施方式47所述的ELISA试剂盒，其中，所述微米结构或纳米结构包括聚合物微米结构或纳米结构。
49.根据实施方式47或实施方式48所述的ELISA试剂盒，其中，所述微米结构或纳米结构包括规则地布置的纳米结构。
50.根据实施方式47至实施方式49中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述微米结构或纳米结构中的每个微米结构或纳米结构包括突出部，所述突出部具有远离基部而减小的截面面积。
51.根据实施方式47至实施方式50中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述微米结构或纳米结构具有截球体或多边形的形状。
52.根据实施方式47至实施方式50中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述微米结构或纳米结构具有棱柱体形状。
53.根据实施方式47至实施方式50中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述微米结构或纳米结构具有截筒形的形状。
54.根据实施方式47至实施方式50中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述微米结构或纳米结构具有圆锥状截锥体或角锥状截锥体的形状。
55.根据实施方式47或实施方式48所述的ELISA试剂盒，其中，所述微米结构或纳米结构在一个或更多个横向方向上随机或伪随机地布置。
56.根据实施方式47、实施方式48或实施方式55中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述微米结构或纳米结构包括微米线、微米柱、微米纤维、纳米线、纳米柱或纳米纤维。
57.根据实施方式47至实施方式56中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述微米结构或纳米结构形成整体延伸部，所述整体延伸部包括与固体基底相同的材料。
58.根据实施方式1至实施方式57中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述传感器组件的活性表面上固定化有捕获试剂，所述捕获试剂被配置成与目标分析物特异性结合。
59.根据实施方式1至实施方式58中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个腔体具有溶液，所述溶液包含目标分析物和被配置成与目标分析物特异性结合的经标记物标记的检测试剂。
60.根据实施方式1至实施方式59中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个腔体具有溶液，所述溶液包含与经标记物标记的检测试剂结合的目标分析物，并且还包含酶底物。
61.根据实施方式1至实施方式60中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，其中，所述一个或更多个腔体具有由ELISA反应中的酶底物产生的ELISA产物。
62.一种进行酶联免疫吸附测定(ELISA)的方法，所述方法包括：
提供实施方式1至实施方式61中的任一实施方式所述的ELISA试剂盒，以及
在光学透明容器内进行ELISA反应。
63.根据实施方式62所述的方法，其中，进行所述ELISA反应包括：
提供一种溶液，所述溶液包含目标分析物和被配置成与目标分析物特异性结合的经标记物标记的检测试剂；
将被配置成与目标分析物特异性结合的捕获试剂固定化在传感器组件的活性表面上；
将所述活性表面至少部分地浸入所述溶液中，以致使所述目标分析物与所述捕获试剂以及与所述经标记物标记的检测试剂特异性结合；以及
检测与所述捕获试剂以及与所述经标记物标记的检测试剂特异性结合的目标分析物。
64.根据实施方式66所述的方法，其中，在检测与所述捕获试剂以及与所述经标记物标记的检测试剂特异性结合的目标分析物之前，在30分钟或更短的时间在单个反应步骤中将所述目标分析物与所述捕获试剂以及与所述经标记物标记的检测试剂特异性结合。
65.根据实施方式63或实施方式64所述的方法，其中，在致使所述分析物与所述捕获试剂以及与所述经标记物标记的检测试剂特异性结合后将所述传感器组件进行洗涤，其中，所述方法不包括附加的洗涤步骤。
66.根据实施方式62至实施方式65中的任一实施方式所述的方法，其中，所述ELISA选自包括以下各者的组：直接ELISA、间接ELISA、夹心ELISA、竞争性ELISA和酶联免疫斑点(ELISPOT)测定。
67.一种进行ELISA的方法，所述方法包括：
提供ELISA凹孔，其中，所述ELISA凹孔包括：
1)透明容器，以及
2)光学透明容器内的一个以上增强层，其中，所述一个以上增强层被配置成允许抗体与该增强层结合，其中，所述一个以上增强层提供了该一个以上增强层的组合表面积与液体体积的比率，所述比率介于约0.25mm2每微升与约8.0mm2每微升之间；以及
用所述光学透明容器进行ELISA，其中，在所述ELISA中仅涉及单次洗涤。
68.根据实施方式67所述的方法，其中，所述ELISA包括：将经标记物标记的检测抗体与含有目标蛋白的样品一起温育，以形成第一反应混合物。
69.根据实施方式68所述的方法，其中，所述ELISA还包括：摄取所述第一反应混合物并使它与固定化有固定化抗体的底物反应。
70.根据实施方式69所述的方法，其中，所述ELISA可以通过一次性添加所述样品来进行。
71.根据本文所提供的实施方式中的任一实施方式所述的方法，其中，所述ELISA方面包括对HRP进行温育并添加包含底物的底物溶液，其中，所述底物通过HRP转化为可检测形式。
72.根据实施方式70所述的方法，其中，所述可检测形式包括颜色信号。
73.一种生物传感器，其包括呈板形状的检测结构，该板形状具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，其中，与目标分析物特异性结合的固定化物质被布置在所述第一表面和第二表面中的至少一者上。
74.根据实施方式73所述的生物传感器，其中，呈突起形式的微米结构或纳米结构形成在所述检测结构的第一表面和第二表面中的至少一者上，并且在所述呈突起形式的微米结构或纳米结构的外表面上附着有固定化物质。
75.根据实施方式73所述的生物传感器，其中，所述目标分析物选自包括以下各者的组：氨基酸、肽、多肽、蛋白质、糖蛋白、脂蛋白、核苷、核苷酸、寡核苷酸、核酸、糖、碳水化合物、寡糖、多糖、脂肪酸、脂质、激素、代谢物、细胞因子、趋化因子、受体、神经递质、抗原、过敏原、抗体、底物、辅因子、抑制剂、药物、药品、营养素、朊病毒、毒素、毒药、炸药、农药、化学战剂、生物危害剂、细菌、病毒、放射性同位素、维生素、杂环芳香族化合物、致癌物、诱变剂、麻醉药、安非他命、巴比妥酸盐、致幻剂、废弃产物、污染物及其混合物。
76.根据实施方式73所述的生物传感器，其中，所述检测结构插入并浸入比色皿中，所述比色皿容纳有含有所述目标分析物的样品，使得所述固定化物质与所述目标分析物反应。
77.根据实施方式76所述的生物传感器，其还包括抓握构件，所述抓握构件连接至所述检测结构的一个端部并且被使用者抓握。
78.根据实施方式77所述的生物传感器，其还包括盖，所述盖将所述检测结构连接至所述抓握构件并且可释放地插入所述比色皿的入口中。
79.根据实施方式78所述的生物传感器，其还包括固定构件，所述固定构件布置在所述盖的外表面上，并且当所述盖插入所述比色皿中时，所述固定构件的形状被改变以产生弹性，其中，所述固定构件通过该弹性与所述比色皿的内周向表面紧密接触。
80.根据实施方式76所述的生物传感器，其中，所述检测结构被分为浸入部分和非浸入部分，所述浸入部分浸入所述样品中，所述非浸入部分具有宽度比所述浸入部分的宽度小的狭窄部分。
81.根据实施方式80所述的生物传感器，其中，所述狭窄部分从所述检测结构的两侧中的至少一侧凹陷并且沿着所述检测结构的长度方向延伸。
82.根据实施方式76所述的生物传感器，其中，所述检测结构被设置为多个检测结构，并且所述检测结构彼此间隔开并且彼此平行。
83.根据实施方式73所述的生物传感器，其还包括至少一个传感器条，所述至少一个传感器条包括具有预定长度的本体和从所述本体的一个表面凹陷的多个反应室，以容纳含有所述目标分析物的样品，其中所述检测结构布置在所述反应室中的每个反应室中。
84.根据实施方式83所述的生物传感器，其还包括固定板，所述固定板具有如下表面：所述传感器条可拆卸地附着至所述表面。
85.根据实施方式83所述的生物传感器，其中，所述检测结构设置为多个检测结构，并且所述检测结构在竖向方向上彼此间隔开。
86.根据实施方式83所述的生物传感器，其还包括样品注入孔，所述样品注入孔从所述本体的一个表面凹陷以与所述反应室连通。
87.根据实施方式84所述的生物传感器，其还包括从所述固定板的一个表面突出的插入突出部，其中，所述本体凹陷或穿孔以形成插入凹部，所述插入突出部插入所述插入凹部中，使得所述传感器条附着至所述固定板。
88.根据实施方式87所述的生物传感器，其还包括固定突出部，所述固定突出部与所述插入出部间隔开并且从所述固定板的一个表面突出，使得所述插入突出部在插入到插入孔中时与所述本体的一个端部的向内凹陷的角部接触。
89.一种适用于酶联免疫吸附测定(ELISA)的传感器组件，所述传感器组件包括：
传感器条，所述传感器条包括形成在所述传感器条中的一个或更多个凹孔，所述一个或更多个凹孔中的每个凹孔具有侧壁和底表面；
以及
一个或更多个检测结构，所述一个或更多个检测结构连接至所述一个或更多个凹孔中的每个凹孔的所述侧壁，
其中，所述一个或更多个检测结构被配置成将生物分子直接固定化在所述一个或更多个检测结构上。
90.根据实施方式89所述的传感器组件，其还包括被直接固定化在所述一个或更多个检测结构上的所述生物分子。
91.根据实施方式89或实施方式90所述的传感器组件，其中，所述生物分子包含被配置成与所述ELISA的目标分析物特异性结合的抗体。
92.根据实施方式89-实施方式91中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的每个检测结构朝向所述一个或更多个凹孔中相应的一个凹孔的中央区域横向地延伸。
93.根据实施方式89-实施方式92中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构包括一个或更多个第一检测结构，所述一个或更多个第一检测结构在所述一个或更多个凹孔的深度方向上的第一竖向水平处形成。
94.根据实施方式89-实施方式93中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构包括一个或更多个第二检测结构，所述一个或更多个第二检测结构在所述深度方向上的比所述第一深度深的第二竖向水平处形成。
95.根据实施方式89-实施方式94中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个第一检测结构的至少部分在所述一个或更多个凹孔的深度方向上不与所述一个或更多个第二检测结构重叠。
96.根据实施方式89-实施方式95中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述传感器条包括多个层，所述多个层各自具有形成为穿过每个层的开口，其中，所述层中的至少一个层包括从所述开口的侧壁突出的一个或更多个检测结构。
97.根据实施方式89-实施方式96中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述传感器条包括至少两个层，所述至少两个层包括被间隔件层竖向地分开的一个或更多个检测结构。
98.根据实施方式89-实施方式97中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构包括波状部，所述波状部朝向所述一个或更多个凹孔中相应的一个凹孔的中央区域横向地突出，并且沿所述一个或更多个凹孔中相应的一个凹孔的深度竖向地伸长。
99.根据实施方式89-实施方式99中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构包括如下表面：所述表面被纹理化以具有形成在所述表面上的多个微米结构或纳米结构。
100.根据实施方式89-实施方式99中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的每个检测结构包括板结构，所述板结构在所述一个或更多个凹孔中相应的一个凹孔的中央区域处横向地设置。
101.根据实施方式89-实施方式100中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构包括至少两个基本平行的板结构，所述至少两个基本平行的板结构在所述一个或更多个凹孔的深度方向上基本上彼此重叠。
102.根据实施方式89-实施方式101中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述至少两个板结构中竖向地相邻的板结构在所述一个或更多个凹孔的深度方向上彼此分开介于500微米与8mm之间的距离。
103.根据实施方式89-实施方式102中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个凹孔是具有平坦底表面的筒形凹孔。
104.根据实施方式89-实施方式103中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述凹孔中的每个凹孔被配置成容纳具有约50μL至约500μL的体积的样品。
105.根据实施方式89-实施方式104中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个凹孔具有介于约2mm与约9mm之间的直径。
106.根据实施方式89-实施方式105中的任一实施方式所述的传感器组件，其中，当一个或更多个凹孔填充有样品时，与所述样品接触的组合表面积与所述样品的体积的比率超过约0.25mm2每微升。
107.一种适用于酶联免疫吸附测定(ELISA)的传感器组件，所述传感器组件包括：
比色皿，所述比色皿包括腔体；
盖，所述盖被配置成对所述腔体进行封闭；以及
一个或更多个检测结构，所述一个或更多个检测结构连接至所述盖，并且所述一个或更多个检测结构被配置成当存在于所述腔体中时至少部分地浸入液体样品中，
其中，所述一个或更多个检测结构被配置成将生物分子直接固定化在所述一个或更多个检测结构上。
108.根据实施方式107所述的传感器组件，其还包括被直接固定化在所述一个或更多个检测结构上的所述生物分子。
109.根据实施方式107或实施方式108所述的传感器组件，其中，所述生物分子包含被配置成与所述ELISA的目标分析物特异性结合的抗体。
110.根据实施方式107-实施方式109中的任一项所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的每个检测结构包括板结构，所述板结构具有基本上与所述比色皿的所述腔体的深度方向平行的相对的主表面。
111.根据实施方式107-实施方式110中的任一项所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的每个检测结构包括板结构，所述板结构具有基本上彼此平行的相对的主表面。
112.根据实施方式107-实施方式111中的任一项所述的传感器组件，其包括两个或更多个检测结构，其中，所述两个或更多个检测结构中的直接相邻的检测结构的彼此直接面对的主表面彼此分开介于约500微米与9mm之间的距离。
113.根据实施方式107-检测结构112中的任一项所述的传感器组件，其包括两个或更多个检测结构，其中，所述两个或更多个检测结构中的直接相邻的检测结构的彼此直接面对的主表面基本上彼此平行。
114.根据实施方式107-检测结构113中的任一项所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的每个检测结构包括板结构，所述板结构具有沿所述腔体的深度方向延伸的直边缘，其中，所述直边缘包括使所述板结构的宽度减小的一个或更多个凹陷区域。
115.根据实施方式107-检测结构114中的任一项所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的至少一个检测结构包括如下表面：所述表面被纹理化以具有形成在所述表面上的多个微米结构或纳米结构。
116.根据实施方式107-检测结构115中的任一项所述的传感器组件，其中，当所述腔体中填充有样品时，与所述样品接触的组合表面积与所述样品的体积的比率为约0.1-8mm2每微升。
除非上下文清楚地另外要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”、“含有”、“包容”等应以包括性含义来解释，而不是排他性或穷举性意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。如本文中通常使用的，词语“耦接”适用于可以直接连接或通过一个或更多个中间元件的方式连接的两个或多个元件。同样，如本文中通常使用的，词语“连接”适用于可以直接连接或通过一个或更多个中间元件的方式连接的两个或多个元件。另外，当在本申请中使用时，词语“在此”、“以上”、“以下”和类似含义的词语应整体上适用于本申请，而不是适用于本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下，在上述详细描述中使用单数或复数的词语也可以分别包括复数或单数。词语“或”指的是两个或多个项目的列表，该词语涵盖词语的以下所有解释：列表中的项目中的任何项目、列表中的所有项目以及列表中的项目的任何组合。
此外，本文中使用的条件语言，诸如“能够”、“能”、“可能”、“可以”，“如”、“例如”、“诸如”等，除非另有具体说明或在所使用的上下文中以其他方式理解，否则通常旨在传达某些实施方式包括而某些实施方式不包括某些特征、元素和/或状态。因此，这样的条件语言通常不旨在暗示特征、元素和/或状态处于对一个或更多个实施方式而言必需的任何方式，或者这些特征、元素和/或状态是否被包括在任何特定实施方式中或将在任何特定实施方式中执行。
尽管已经描述了某些实施方式，但是这些实施方式仅是通过示例的方式呈现的，并且不旨在限制本公开的范围。实际上，本文描述的新颖的设备、方法和系统可以以多种其他形式来体现；此外，在不脱离本公开的精神的情况下，可以对本文所述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。例如，虽然特征是以给定的布置呈现的，但是替代实施方式可以执行具有不同部件和/或传感器拓扑的类似功能，并且一些特征可以被删除、移动、添加、细分、组合和/或修改。这些特征中的每个特征可以以各种不同的方式来实现。可以将上述各种实施方式的元素和动作的任何适当组合进行组合以提供另外的实施方式。以上描述的各种特征和过程可以彼此独立地实现，或者可以以各种方式组合。本公开的特征的所有可能的组合和子组合旨在落入本公开的范围内。
Claims (28)
1.一种适用于酶联免疫吸附测定(ELISA)的传感器组件，所述传感器组件包括：
传感器条，所述传感器条包括形成在所述传感器条中的一个或更多个凹孔，所述一个或更多个凹孔中的每个凹孔具有侧壁和底表面；以及
一个或更多个检测结构，所述一个或更多个检测结构连接至所述一个或更多个凹孔中的每个凹孔的所述侧壁，
其中，所述一个或更多个检测结构被配置成将生物分子直接固定化在所述一个或更多个检测结构上。
2.根据权利要求1所述的传感器组件，还包括被直接固定化在所述一个或更多个检测结构上的所述生物分子。
3.根据权利要求2所述的传感器组件，其中，所述生物分子包含被配置成与所述酶联免疫吸附测定的目标分析物特异性结合的抗体。
4.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的每个检测结构朝向所述一个或更多个凹孔中相应的一个凹孔的中央区域横向地延伸。
5.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构包括在所述一个或更多个凹孔的深度方向上的第一竖向水平处形成的一个或更多个第一检测结构。
6.根据权利要求5所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构包括在所述深度方向上的比所述第一深度深的第二竖向水平处形成的一个或更多个第二检测结构。
7.根据权利要求6所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个第一检测结构的至少部分在所述一个或更多个凹孔的所述深度方向上不与所述一个或更多个第二检测结构重叠。
8.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述传感器条包括多个层，所述多个层各自具有形成为穿过每个层的开口，其中，所述层中的至少一个层包括从所述开口的侧壁突出的所述一个或更多个检测结构。
9.根据权利要求8所述的传感器组件，其中，所述传感器条包括至少两个层，所述至少两个层包括被间隔件层竖向地分开的一个或更多个检测结构。
10.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构包括波状部，所述波状部朝向所述一个或更多个凹孔中相应的一个凹孔的中央区域横向地突出，并且沿所述一个或更多个凹孔中相应的一个凹孔的深度竖向地伸长。
11.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构包括以下表面：所述表面被纹理化以具有形成在所述表面上的多个微米结构或纳米结构。
12.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的每个检测结构包括板结构，所述板结构横向地设置在所述一个或更多个凹孔中相应的一个凹孔的中央区域处。
13.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构包括至少两个基本上平行的板结构，所述至少两个基本上平行的板结构在所述一个或更多个凹孔的深度方向上基本上彼此重叠。
14.根据权利要求13所述的传感器组件，其中，所述至少两个板结构中竖向地相邻的板结构在所述一个或更多个凹孔的深度方向上彼此分开介于500微米与8毫米之间的距离。
15.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个凹孔是具有平坦底表面的筒形凹孔。
16.根据权利要求15所述的传感器组件，其中，所述凹孔中的每个凹孔被配置成容纳具有约50μL至约500μL的体积的样品。
17.根据权利要求15所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个凹孔具有介于约2mm与约9mm之间的直径。
18.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，当所述一个或更多个凹孔填充有样品，使得所述一个或更多个检测结构浸入所述样品中时，与所述样品接触的组合表面积与所述样品的体积的比率为约0.25mm2/μL至约8mm2/μL。
19.一种适用于酶联免疫吸附测定(ELISA)的传感器组件，所述传感器组件包括：
比色皿，所述比色皿包括腔体；
盖，所述盖被配置成封闭所述腔体；以及
一个或更多个检测结构，所述一个或更多个检测结构连接至所述盖，并且所述一个或更多个检测结构被配置成当存在于所述腔体中时至少部分地浸入液体样品中，
其中，所述一个或更多个检测结构被配置成将生物分子直接固定化在所述一个或更多个检测结构上。
20.根据权利要求19所述的传感器组件，还包括被直接固定化在所述一个或更多个检测结构上的所述生物分子。
21.根据权利要求19所述的传感器组件，其中，所述生物分子包含被配置成与所述ELISA的目标分析物特异性结合的抗体。
22.根据权利要求19所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的每个检测结构包括板结构，所述板结构具有相对的主表面，所述相对的主表面基本上与所述比色皿的所述腔体的深度方向平行。
23.根据权利要求19所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的每个检测结构包括板结构，所述板结构具有相对的主表面，所述相对的主表面基本上彼此平行。
24.根据权利要求19所述的传感器组件，包括两个或更多个检测结构，其中，所述两个或更多个检测结构中直接相邻的检测结构的彼此直接面对的主表面彼此分开介于约500微米与8毫米之间的距离。
25.根据权利要求19所述的传感器组件，包括两个或更多个检测结构，其中，所述两个或更多个检测结构中直接相邻的检测结构的彼此直接面对的主表面基本上彼此平行。
26.根据权利要求19所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的每个检测结构包括板结构，所述板结构具有沿所述腔体的深度方向延伸的直边缘，其中，所述直边缘包括使所述板结构的宽度减小的一个或更多个凹陷区域。
27.根据权利要求19所述的传感器组件，其中，所述一个或更多个检测结构中的至少一个检测结构包括以下表面：所述表面被纹理化以具有形成在所述表面上的多个微米结构或纳米结构。
根据权利要求19所述的传感器组件，其中，所述比色皿被配置成容纳具有介于约50mm3与约3000mm3之间的体积的液体。
28.根据权利要求19所述的传感器组件，其中，当所述腔体填充有样品，使得所述一个或更多个检测结构浸入所述样品中时，与所述样品接触的组合表面积与所述样品的体积的比率为约0.1mm2/μL至约8mm2/μL。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210423 |