CN116018207A - 用于样品分析的系统和方法 - Google Patents

用于样品分析的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116018207A
CN116018207A CN202180045455.3A CN202180045455A CN116018207A CN 116018207 A CN116018207 A CN 116018207A CN 202180045455 A CN202180045455 A CN 202180045455A CN 116018207 A CN116018207 A CN 116018207A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
assay
detection
analyte
apu
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180045455.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Y·阿莱
T·科莫里
吉村彻
R·奇巴
J·哈夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Abbott Laboratories
Original Assignee
Abbott Laboratories
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abbott Laboratories filed Critical Abbott Laboratories
Publication of CN116018207A publication Critical patent/CN116018207A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502746—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means for controlling flow resistance, e.g. flow controllers, baffles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54386—Analytical elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54313—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
    • G01N33/54326—Magnetic particles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/569—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56983—Viruses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0621—Control of the sequence of chambers filled or emptied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0668—Trapping microscopic beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0673—Handling of plugs of fluid surrounded by immiscible fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0689—Sealing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0829—Multi-well plates; Microtitration plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0896—Nanoscaled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/043—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces magnetic forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6439—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

公开了使用测定表面、测定处理单元(APU)、测定处理系统(APS)和实验室系统的样品分析系统和方法。测定表面包括：样品处理部件，所述样品处理部件包括多个区域，所述多个区域包括至少一个洗涤区域和至少一个储存区域，所述储存区域被配置为容纳能够在磁力下移动通过所述区域的多个固体支持物；和检测部件，所述检测部件被配置为接收所述固体支持物。APU包括：测定表面接收部件；磁性元件，所述磁性元件被配置为生成可移动磁场；和一个或多个处理器，所述处理器被配置为移动所述磁场。APS包括一个或多个测定表面和APU。实验室系统包括一个或多个APS和用于平行处理的控制器。公开了样品体积减少和/或处理时间缩短和/或灵敏度更高的样品处理和检测方法。

Description

用于样品分析的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年4月29日提交的美国临时专利申请号63/017,564的权益，所述临时申请以引用方式整体并入本文。
背景技术
所公开的主题的领域
所公开的主题涉及用于以增加的灵敏度和减少的处理时间来制备、检测和分析样品中的感兴趣的分析物的装置、系统和方法。
相关技术说明
可以准确分析样品中的一种或多种感兴趣的分析物的方法和装置可以有益于诊断、预测、环境评估、食品安全、涉及检测化学剂或生物剂的应用等。此类方法和装置可以配置为具有准确度、精确度和/或灵敏度，以及允许在更短的时间量内分析单个样品并减少仪器占地面积。
用于在用于样品分析的系统中进行样品制备的技术可以包括制备样品，例如但不限于通过在反应容器中将样品与试剂和/或酶组合。在已知的用于样品分析的商业实验室系统中，样品处理时间可能需要长达20分钟或更长的时间以制备用于检测和分析的样品。样品制备时间的持续时间可能至少部分是由于缺乏合适的用于制备不同的样品以执行各种不同的测定的自动化系统。样品体积和/或用于获得适合检测的信号的试剂的量也会影响样品制备时间。此外，在常规检测系统和方法的灵敏度和检测范围内实现合适浓度的分析物可能涉及增加孵育或扩增时间，从而进一步增加检测感兴趣的分析物的时间量。
用于在用于样品分析的系统中进行样品制备的技术可以包括使用或结合模拟检测系统和方法。此类模拟系统和方法的灵敏度和检测范围可能是确定样品大小和/或用于在样品检测设备的灵敏度和检测范围内实现合适浓度的分析物的处理时间的因素。因此，缩短处理时间并增加检测灵敏度的用于样品检测的方法和装置是令人感兴趣的。
对于用于样品检测的方法和装置来说，能够以更小的体积和/或以更短的样品处理时间来制备样品也可以是有益的。此外，对于用于样品检测的方法和装置来说，自动化样品处理和检测过程并且提供样品中的感兴趣的分析物的高灵敏度检测(例如但不限于在实验室环境中使用，诸如临床或即时护理(point-of-care)实验室环境)可以是有益的。
因此，对于用于样品检测的方法和装置来说，仍然存在机会，所述方法和装置可以至少部分由于样品制备时间减少和/或样品处理和检测系统的灵敏度增加而实现通量增加。
发明内容
本文公开了用于分析样品中感兴趣的分析物的系统、装置和方法。根据本公开的一个方面，本文公开了一种用于分析样品中感兴趣的分析物的测定表面(AS)和一种使用所述AS分析感兴趣的分析物的方法。根据本公开的另一个方面，本文公开了一种用于在测定表面上执行样品处理和分析物检测的测定处理单元(APU)和一种使用所述APU分析感兴趣的分析物的方法。根据本公开的另一个方面，本文公开了一种用于分析样品中感兴趣的分析物的测定处理系统(APS)和一种使用所述APS分析感兴趣的分析物的方法。根据本公开的另一个方面，本文公开了一种用于分析多个样品中的一种或多种感兴趣的分析物的实验室系统和一种使用所述实验室系统的方法。根据本公开的另一个方面，公开了具有更短的处理时间和/或更高通量的实验室系统和使用此类实验室系统的方法。
根据本公开的一个方面，测定表面(AS)可以包括：样品处理部件，其中所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物在磁力下可移动通过多个样品制备区域；和检测部件，所述检测部件被配置为通过磁力接收多个固体支持物并检测分析物的存在或确定分析物的水平或浓度。
另外地或替代地，多个固体支持物可以是磁性或顺磁性微粒或珠子，并且可以特异性结合感兴趣的分析物或至少一种试剂或缀合物。另外地或替代地，样品处理部件还可以包括在至少一个储存区域中的多个固体支持物。另外地或替代地，样品处理部件还可以包括至少一个混合区域，所述至少一个混合区域被配置为混合多个固体支持物、感兴趣的分析物和至少一种试剂或缀合物。另外地或替代地，样品处理部件还可以包括至少一个混合区域中的至少一种试剂或缀合物。此外，至少一个混合区域可以具有约25 μL或更小的体积容量。
另外地或替代地，至少一种试剂可以选自由以下组成的组：可检测标记、结合成员、染料、表面活性剂、稀释剂及其组合。此外，结合成员可以包括受体或抗体。
另外地或替代地，至少一个洗涤区域可以被配置为洗去未与任何固体支持物结合的任何分子。此外，至少一个洗涤区域具有约10 μL或更小的体积容量。
另外地或替代地，测定表面可以包括多个通道，其中多个通道中的每一个位于第一样品制备区域与第二样品制备区域之间。另外地或替代地，测定表面可以包括多个止动元件，其中测定表面包括多个止动元件，其中多个止动元件中的至少一个位于第一样品制备区域与第二样品制备区域之间。另外地或替代地，当去除至少一个止动元件时，第一区域中的一定体积的液体与第二区域中的一定体积的液体以流体方式连接。此外，在通过至少一个洗涤区域后，多个固体支持物在磁力下移动到检测部件中。
另外地或替代地，检测部件可以被配置用于光学检测、模拟检测或数字检测。此外，检测部件可以包括元件阵列，其中元件阵列中的每个元件被设定尺寸以容纳多个固体支持物中的至少一个。另外地或替代地，元件阵列可以包括纳米孔阵列。另外地或替代地，检测部件可以包括包含一定体积的惰性液体(例如油)的区域，其中惰性液体被配置为密封纳米孔阵列。此外，在多个固体支持物移动到检测部件中之后，检测部件可以被配置为获得元件阵列的图像。另外地或替代地，检测部件可以被配置用于单分子计数。
另外地或替代地，测定表面包括疏水材料。另外地或替代地，测定表面还可以包括多个样品制备区域中的多个体积的液体、多个固体支持物和至少一种试剂或缀合物。
根据本公开的方面，一种用于使用测定表面分析样品中感兴趣的分析物的方法可以包括将至少一体积的液体装载到测定表面的至少一个洗涤区域中，其中所述测定表面包括：样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物在磁力下可移动通过多个样品制备区域；和检测部件，所述检测部件被配置为通过磁力接收多个固体支持物并检测分析物的存在或确定分析物的水平或浓度；将至少一体积的液体装载到检测部件中；将一定体积的包含分析物的液体装载到样品处理部件中；以及检测检测部件中的感兴趣的分析物。使用的测定表面可以包括本文公开的任何测定表面。
另外地或替代地，当样品处理部件包括多个固体支持物时，方法还可以包括在检测检测部件中的感兴趣的分析物之前，在磁力下将多个固体支持物移动通过多个样品制备区域至检测部件中。
另外地或替代地，方法还包括：在检测检测部件中的感兴趣的分析物之前，将多个固体支持物装载到样品处理部件上，并且在磁力下将多个固体支持物移动通过多个样品制备区域至检测部件中。
根据本公开的另一个方面，本文公开了一种用于在包括样品处理部件和检测部件的测定表面上执行样品处理和分析物检测的测定处理单元(APU)。APU可以包括：测定表面接收部件，所述测定表面接收部件被配置为接收并保持测定表面；磁性元件，所述磁性元件被配置为生成磁场，其中磁场可沿被接收部件接收时的测定表面移动；和一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为移动磁场，以使用磁场推动设置在测定表面上的至少一个固体支持物通过样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达测定表面的检测部件。
另外地或替代地，磁性元件可以是磁体。另外地或替代地，APU可以包括滑动元件(例如马达)，所述滑动元件被配置为在一个或多个处理器的控制下沿着由被接收部件接收时的测定表面的顶表面限定的平面的水平方向移动磁性元件。另外地或替代地，APU可以包括驱动元件(例如马达或绳索)，所述驱动元件被配置为在处理器的控制下在由被接收部件接收时的测定表面的顶表面限定的平面的垂直方向上移动磁性元件。另外地或替代地，磁性元件可以包括被配置为生成可移动磁场的电磁体。另外地或替代地，APU可以包括由一个或多个处理器控制的混合动力学元件(例如振动马达或电磁体)，所述混合动力学元件被配置为引起被接收部件接收时的测定表面的至少一个区域中的至少一体积的液体在预定频率下混合。另外地或替代地，一个或多个处理器在被接收部件接收时可以引起测定表面的检测部件获得检测部件的图像。
根据本公开的方面，一种用于在包括样品处理部件和检测部件的测定表面上使用APU来执行样品处理和分析物检测的方法可以包括：将测定表面接收到APU的测定表面接收部件中；通过APU的磁性元件生成磁场，其中所述磁场可沿测定表面移动；以及在由APU的一个或多个处理器控制的检测部件中检测感兴趣的分析物。
另外地或替代地，当测定表面包括多个固体支持物时，方法还可以包括在检测检测部件中的感兴趣的分析物之前，在APU的一个或多个处理器的控制下移动磁场，以使用磁场推动设置在测定表面上的至少一个固体支持物通过样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达测定表面的检测部件。
另外地或替代地，方法还包括：在检测检测部件中的感兴趣的分析物之前，将多个固体支持物装载到样品处理部件上，并且在APU的一个或多个处理器的控制下移动磁场，以使用磁场推动设置在测定表面上的至少一个固体支持物通过样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达测定表面的检测部件。所述方法可以与本文公开的任何测定表面或APU一起使用。
根据本公开的另一个方面，公开了一种用于分析样品中感兴趣的分析物的测定处理系统(APS)。APS可以包括：一个或多个测定表面，其中至少一个测定表面包括：样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物在磁力下可移动通过多个样品制备区域；和检测部件，所述检测部件被配置为通过磁力接收多个固体支持物并检测分析物的存在或确定分析物的水平或浓度；和测定处理单元(APU)，所述APU包括：测定表面接收部件，所述测定表面接收部件被配置为接收并保持测定表面；磁性元件，所述磁性元件被配置为生成磁场，其中磁场可沿被接收部件接收时的测定表面移动；一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为移动磁场，以使用磁场推动设置在至少一个测定表面上的至少一个固体支持物通过样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达测定表面的检测部件。
另外地或替代地，APS可以包括根据所公开的主题的任何合适的测定表面。另外地或替代地，APS可以包括根据所公开的主题的任何合适的APU。
根据本公开的方面，一种用于使用包括测定表面和测定处理单元(APU)的测定处理系统(APS)分析样品中感兴趣的分析物的方法，其包括：将至少一体积的液体装载到测定表面的至少一个洗涤区域中，其中所述测定表面包括：样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物在磁力下可移动通过多个样品制备区域；和检测部件，所述检测部件被配置为通过磁力接收多个固体支持物并检测分析物的存在或确定分析物的水平或浓度；将至少一体积的液体装载到检测部件中；将一定体积的包含分析物的液体装载到样品处理部件中；将测定表面接收到APU的测定表面接收部件中；通过APU的磁性元件生成磁场，其中所述磁场可沿测定表面移动；以及在APU的一个或多个处理器的控制下检测检测部件中的感兴趣的分析物。另外地或替代地，用于所述方法的一个或多个测定表面可以包括根据所公开的主题的测定表面。另外地或替代地，用于所公开的方法的APU可以包括根据所公开的主题的APU。
另外地或替代地，当至少一个测定表面包括多个固体支持物时，方法还包括在检测分析物之前，在APU的一个或多个处理器的控制下移动磁场，以使用磁场推动设置在测定表面上的至少一个固体支持物通过样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达测定表面的检测部件。
另外地或替代地，方法还可以包括：在检测分析物之前，将多个固体支持物装载到测定表面上，并且在APU的一个或多个处理器的控制下移动磁场，以使用磁场推动设置在测定表面上的至少一个固体支持物通过样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达测定表面的检测部件。
根据本公开的另一个方面，公开了一种用于分析多个样品中的一种或多种感兴趣的分析物的实验室系统。实验室系统可以包括：一个或多个测定处理系统(APS)，其中至少一个APS包括：一个或多个测定表面，其中至少一个测定表面包括：样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物在磁力下可移动通过多个样品制备区域；和检测部件，所述检测部件被配置为通过磁力接收多个固体支持物并检测分析物的存在或确定分析物的水平或浓度；和测定处理单元(APU)，所述APU包括：测定表面接收部件，所述测定表面接收部件被配置为接收并保持一个或多个测定表面；磁性元件，所述磁性元件被配置为生成磁场，其中磁场可沿被接收部件接收时的至少一个测定表面移动；一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为移动磁场，以使用磁场推动设置在至少一个测定表面上的至少一个固体支持物通过样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达测定表面的检测部件；和控制器，所述控制器被配置为控制一个或多个APS中的多个基本上平行地处理对应样品并且检测至少一种对应分析物的存在或确定至少一种对应分析物的水平或浓度。
另外地或替代地，一个或多个APS可以包括根据所公开的主题的APS。一个或多个测定表面可以包括如本文所公开的任何测定表面。另外地或替代地，APU可以包括如本文所公开的任何APU。
另外地或替代地，实验室系统被配置为执行以下测定中的一种或多种：HIV p24测定、HBsAg测定、肌钙蛋白I测定、TSH测定、肌红蛋白测定、PSA测定、BNP测定、PIVKA-II测定、HIV Ab测定、雌二醇测定和COVID-Ag测定。另外地或替代地，实验室系统具有每小时至少360个样品的通量。另外地或替代地，实验室系统具有每平方米实验室系统的占地面积每小时至少375个样品的通量。
根据本公开的方面，一种用于使用实验室系统的方法可以包括：将至少一体积的液体装载到测定表面的至少一个洗涤区域中，其中所述测定表面包括：样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物在磁力下可移动通过多个样品制备区域；和检测部件，所述检测部件被配置为通过磁力接收多个固体支持物并检测分析物的存在或确定分析物的水平或浓度；将至少一体积的液体装载到检测部件中；将一定体积的包含分析物的液体装载到样品处理部件中；将测定表面接收到APU的测定表面接收部件中；通过APU的磁性元件生成磁场，其中所述磁场可沿至少一个测定表面移动；以及在对应APU的一个或多个处理器的控制下检测检测部件中的感兴趣的分析物，其中所述控制器被配置为控制一个或多个APS中的多个基本上平行地对对应样品执行对应步骤并且检测至少一种对应分析物的存在或确定至少一种对应分析物的水平或浓度。
另外地或替代地，当至少一个测定表面包括多个固体支持物时，方法还可以包括在检测分析物之前，在APU的一个或多个处理器的控制下移动磁场，以使用磁场推动设置在测定表面上的至少一个固体支持物通过样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达测定表面的检测部件。
另外地或替代地，方法还可以包括：在检测分析物之前，将多个固体支持物装载到至少一个测定表面上，并且在APU的一个或多个处理器的控制下移动磁场，以使用磁场推动设置在测定表面上的至少一个固体支持物通过样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达测定表面的检测部件。
另外地或替代地，方法可以使用根据所公开的主题的测定表面或APU。另外地或替代地，方法可以对以下测定中的一种或多种执行：HIV p24测定、HBsAg测定、肌钙蛋白I测定、TSH测定、肌红蛋白测定、PSA测定、BNP测定、PIVKA-II测定、HIV Ab测定、雌二醇测定和COVID-Ag测定。另外地或替代地，方法可以在具有每小时至少360个样品的通量的实验室系统上使用。另外地或替代地，方法可以在具有每平方米实验室系统的占地面积每小时至少375个样品的通量的实验室系统上使用。
根据本公开的另一个方面，一种用于对样品中的感兴趣的分析物进行高通量分析的实验室系统可以包括样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件被配置为获得适合检测的样品中的分析物的水平或浓度或者指示样品中的分析物的缀合物的水平或浓度；以及被配置为检测样品中的分析物的存在的检测部件。实验室系统可以具有小于6分钟的结果时间，或3分钟至5分钟范围内的结果时间或3分钟至7分钟范围内的结果时间。另外地或替代地，实验室系统可以具有每小时至少约360个样品的通量。此外，或作为另一个替代方案，实验室系统可以具有每平方米实验室系统每小时至少约375个样品的通量，或在每平方米实验室系统的占地面积每小时375个至600个样品范围内的通量。
还提供了用于对样品中的感兴趣的分析物进行高通量分析的方法。此类方法包括处理样品以用于检测，包括获得适合检测的样品中的分析物的水平或浓度或者指示样品中的分析物的缀合物的水平或浓度，以及检测样品中的分析物的存在。对于样品，处理样品和检测样品中分析物的存在在小于6分钟内、或在3分钟至5分钟范围内、或在3分钟至7分钟范围内完成。另外地或替代地，处理样品和检测样品中分析物的存在以每小时至少约360个样品完成。此外，或作为另一个替代方案，处理样品和检测样品中分析物的存在以每平方米实验室系统每小时至少约375个样品完成，或在每平方米实验室系统的占地面积每小时375个至600个样品范围内完成。
附图说明
图1是示出了根据所公开的主题的用于样品分析的示例性测定表面的图，所述测定表面包括样品处理部件和检测部件。
图2是示出了根据所公开的主题的检测部件的示例性实施方案的图。
图3是出于与所公开的主题比较和确认所述主题的目的，示出了模拟检测系统和数字检测系统的示例性噪声水平性能的图表。
图4是示出了与使用模拟检测的系统相比，根据所公开的主题的具有数字检测部件的示例性测定表面的示例性灵敏度特性的图表。
图5A-5D是示出了与使用模拟检测的系统相比，根据所公开的主题的具有数字检测部件的示例性测定表面的示例性灵敏度特性的图表。
图6是示出了与使用模拟检测的系统相比，关于使用根据所公开的主题的具有数字检测部件的用于样品分析的示例性测定表面执行HIV p24测定的示例性灵敏度性能的附加数据的图表。
图7A-7C是示出了与使用模拟检测的系统相比，根据所公开的主题的具有数字检测部件的用于样品分析的示例性测定表面执行雌二醇测定的示例性灵敏度和动态范围特性的图表。
图8是示出了与使用模拟检测的系统相比，根据所公开的主题的具有数字检测部件的示例性测定表面的示例性灵敏度和处理时间特性的图表。
图9是示出了使用根据所公开的主题的用于样品分析的示例性测定表面的酶反应期间的强度特性的图表。
图10是示出了根据所公开的主题的用于样品分析的测定表面的示例性检测技术的图。
图11A和11B是示出了与使用模拟检测的系统相比，根据所公开的主题的具有数字检测的用于样品分析的示例性测定表面的示例性动态范围特性的图表。
图12是示出了根据所公开的主题的用于与测定处理单元(APU)一起用于样品分析的示例性测定表面的平面图的图。
图13是示出了根据所公开的主题在示例性测定表面使用移动磁场使微粒或珠子移动通过一定体积的液体的图。
图14是示出了根据所公开的主题的用于与测定处理单元(APU)、测定处理系统(APS)或实验室系统一起用于样品分析的测定表面的替代实施方案的图像。
图15是示出了根据所公开的主题的用于与APU、APS或实验室系统一起用于样品分析的测定表面的替代实施方案的图。
图16A和16B是出于与使用常规样品制备部件的系统比较的目的，示出了测定表面中的示例性洗涤过程的细节的图表。
图17是示出了与用于样品分析的常规系统相比，根据所公开的主题的用于样品分析的示例性测定表面的特性的图表。
图18是示出了与用于样品分析的常规系统相比，根据所公开的主题的使用一个或多个用于样品分析的测定表面的示例性实验室系统的细节的图表。
图19是示出了根据所公开的主题的用于样品分析的示例性实验室系统的示例性APU的附加细节的图。
图20是示出了根据所公开的主题的用于样品分析的测定表面的替代实施方案的图。
图21是示出了具有APU和示例性测定表面的用于样品制备和检测的示例性测定处理系统(APS)的分解图的图。
图22是示出了图21的用于样品制备和检测的示例性APS的侧视图的图。
图23A和23B是示出了使用图21的示例性APS的示例性测定表面的洗涤区域中的示例性洗涤技术的图。
图24A-24D是示出了包括多个止动元件的测定表面的替代实施方案的组装的图。
图25是示出了包括多个止动元件的测定表面的替代实施方案的图。
图26是示出了与King-Fisher洗涤技术相比，使用根据所公开的主题的图21的示例性APS中的示例性洗涤技术的HIV Ag p24测定的洗涤效率的图表。
具体实施方式
现在将详细参考所公开的主题的各种示例性实施方案，附图中说明了所公开的主题的示例性实施方案。所公开的主题的结构和对应的操作方法将结合系统的详细描述来描述。
本文呈现的系统和方法可以用于检测样品中的感兴趣的分析物，所述样品包括但不限于用于在实验室环境中分析的样品。出于说明而非限制的目的，样品可以包括生物流体样品，例如并且如本文所体现的，血液、血浆、血清、唾液、汗液、尿液样品、或适合使用本文所述的系统和技术进行分析的任何其他样品。如本文所体现的，本文所述的用于样品分析的系统和技术可以在约5分钟或更短的时间内分析单个样品。另外地或替代地，如本文所体现的，本文所述的用于样品分析的系统和技术可以具有每小时分析至少约360个样品、并且更优选地每平方米每小时分析至少约375个样品、或在每平方米每小时分析约375个至600个样品的范围内的通量。
根据所公开的主题的方面，示例性样品分析系统与用于样品分析的示例性方法结合提供。示例性样品分析系统和方法可以使用示例性测定表面、测定处理单元(APU)、测定处理系统(APS)和用于样品处理和检测的实验室系统。例如并且如本文所体现的，示例性样品分析系统和方法可用于执行任何类型的测定，包括但不限于免疫测定，诸如夹心免疫测定(例如，单克隆-多克隆夹心免疫测定)，包括酶检测(例如，酶免疫测定(EIA)或酶联免疫吸附测定(ELISA))、竞争性抑制免疫测定(例如，正向和反向)、酶倍增免疫测定技术(EMIT)、竞争性结合测定、生物发光共振能量转移(BRET)、一步骤抗体检测测定、均质测定、异质测定、运行中捕获测定或任何其他免疫测定。
出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，可检测标记(诸如一种或多种荧光标记或标签)可以与用于检测的分析物连接。另外地或替代地，其他可检测标记(诸如通过可切割接头附接的一种或多种标记或标签，所述可切割接头可以例如以化学方式或通过光切割进行切割)可以附接至检测抗体。
出于说明而非限制的目的，“珠子”、“颗粒”和“微粒”在本文中可互换使用，并且是指基本上球形的固体支持物。“磁珠”和“顺磁珠”是指可以在磁力下促进移动的基本上球形的固体支持物。出于说明而非限制的目的，“芯片”、“反应芯片”和“样品芯片”在本文中可互换使用，并且是指根据所公开的主题的用于分析样品中感兴趣的分析物的测定表面。
图1示出了根据所公开的主题的示例性样品测定表面(100)。如本文所公开的，用于样品分析的示例性系统通常包括两个部件：样品处理部件(110)和检测部件(120)。样品处理部件(110)可以被配置为制备用于分析和/或检测的样品，所述样品制备部件可以包括例如但不限于：纯化感兴趣的样品、分离样品中的感兴趣的分析物、和/或将样品与反应性元素(诸如缀合物、酶、试剂、稀释剂、微粒或用于执行感兴趣的分析和/或检测的其他元素)组合。出于说明而非限制的目的，样品处理部件(110)可以被配置为处理样品中的感兴趣的分析物或样品的可检测组分(诸如缀合物)，以具有适合通过测定表面(100)进行检测的水平或浓度。检测部件(120)被配置为检测或分析样品中的感兴趣的分析物。虽然示例性样品分析系统在本文中被描述为使用基于光学的检测部件，但可以使用任何合适的检测部件，例如但不限于电检测、电化学检测、粘弹性检测或任何其他合适的检测技术。如果使用光学检测，出于说明而非限制的目的，这种光学检测可以使用数字检测技术、模拟检测技术或数字和模拟检测技术的组合。
如本文所体现的，样品处理部件(110)可以被配置为使用任何合适的样品制备技术来制备样品。出于说明而非限制的目的，样品制备部件可以被配置为分离和/或纯化样品中的感兴趣的分析物。例如但不限于，样品制备部件可以包括手动移液(包括但不限于使用一个或多个移液管将样品移动到反应位置中)、将一种或多种反应性元素与样品组合、和/或洗涤样品。另外地或替代地，自动移液系统可以用于通过样品制备部件执行任何或所有样品制备。此外，或作为另一个替代方案，并且如本文所体现的，样品制备部件可以被配置为执行样品制备过程步骤，其中，并且出于说明而非限制的目的，将颗粒或珠子穿过液体表面和/或穿过气水或油水边界。
出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，可以使用异质格式。例如，在从受试者获得测试样品之后，可以制备第一混合物。如本文所体现的，混合物可以包括被评估感兴趣的分析物的测试样品和第一特异性结合配偶体。可以将第一特异性结合配偶体和测试样品中的任何感兴趣的分析物组合以形成第一特异性结合配偶体-感兴趣的分析物复合物。如本文所体现的，第一特异性结合配偶体可以是抗感兴趣的分析物抗体或其片段。添加测试样品和第一特异性结合配偶体以形成混合物的顺序可以颠倒。如本文所体现的，第一特异性结合配偶体可以固定在固相上。用于免疫测定中的固相(例如，对于第一特异性结合配偶体和任选的第二特异性结合配偶体)可以是任何固相，诸如但不限于磁性颗粒、珠子、纳米珠子、微珠、纳米颗粒、微粒、膜、支架分子、薄膜、滤纸、圆盘或芯片(例如，微流体芯片)。
出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，样品处理可以包括例如在混合之后将样品和第一结合成员孵育一段适合允许结合成员和分析物之间发生结合相互作用的时间。如本文所体现的，孵育可以在促进特异性结合相互作用的结合缓冲液中进行。第一结合成员和/或第二结合成员的结合亲和力和/或特异性可以在测定中操纵或改变，例如但不限于通过改变结合缓冲液。例如，并且如本文所体现的，通过改变结合缓冲液可以增加或降低结合亲和力和/或特异性。
在形成包括第一特异性结合配偶体-感兴趣的分析物复合物的混合物之后，包括在任何孵育(如果执行)之前或之后，可以使用任何合适的技术从复合物中去除任何未结合的感兴趣的分析物。例如但不限于，可以通过洗涤去除未结合的感兴趣的分析物。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，所公开的系统和方法可以执行一步骤或两步骤测定制备。如本文所体现的，第一特异性结合配偶体的存在量可以超过测试样品中存在的任何感兴趣的分析物，使得测试样品中存在的所有感兴趣的分析物可以被第一特异性结合配偶体结合。
在去除任何未结合的感兴趣的分析物之后，出于说明的目的并且如本文所体现的，可以将第二特异性结合配偶体添加到混合物中以形成第一特异性结合配偶体-感兴趣的分析物-第二特异性结合配偶体复合物。第二特异性结合配偶体可以是与感兴趣的分析物上的表位结合的抗感兴趣的分析物(诸如抗体)，所述表位与被第一特异性结合配偶体结合的感兴趣的分析物上的表位不同。另外地或替代地，第二特异性结合配偶体可以用可检测标记(例如，荧光标记、通过可切割接头附接的标签或任何其他合适的标记)标记或含有所述可检测标记。
另外地或替代地，并且如本文所体现的，固定化抗体或其片段可以掺入到免疫测定中。抗体可以固定在任何合适的支持物上，诸如但不限于磁性或色谱基质颗粒、乳胶颗粒或改性的表面乳胶颗粒、聚合物或聚合物膜、塑料或塑料膜、平面基底、微流体表面或固体基底材料片。
样品处理可以包括另外的或替代的步骤以获得适合检测的分析物或缀合物(例如扩增组分)的水平或浓度。例如，可以执行扩增或裂解，诸如但不限于，如果测定涉及分子过程。出于说明而非限制的目的，可以使用任何合适的扩增技术执行扩增，所述扩增技术包括等温扩增和聚合酶链反应(PCR)扩增。仅出于举例而非限制的目的，可以使用转录介导的扩增(TMA)、重组酶聚合酶扩增(RPA)或任何合适的等温扩增技术来执行扩增。
此外，或作为另一个替代方案，并且如本文所体现的，检测部件(120)可以被配置为检测或分析样品中的感兴趣的分析物，包括但不限于检测分析物是否存在和/或确定样品中分析物的浓度。出于说明而非限制的目的，检测部件可以使用光学检测来执行检测，检测可以包括模拟检测、数字检测、照明检测、荧光检测或这些技术的任何组合。另外地或替代地，检测部件可以被配置为执行单分子计数。
如本文进一步讨论的，检测部件的灵敏度可以影响样品分析系统的其他特性，从而影响系统的整体性能。如本文所用，检测部件的“灵敏度”是指可以被检测部件(120)检测到的样品中的感兴趣的分析物(或缀合物，如果使用)的水平或浓度，其中可以检测到的较低水平或浓度表明灵敏度较高。例如但不限于，增加检测部件(120)的灵敏度可以允许检测样品中浓度较低的分析物，与常规系统相比，这可以减少涉及处理感兴趣的分析物以获得适合检测的分析物(或缀合物，如果使用)的浓度的时间。
另外地或替代地，增加检测部件的灵敏度可以允许使用较少的样品体积、较少的试剂或缀合物材料、较少的颗粒或珠子或这些的任何组合来执行检测，从而以与常规系统类似或更快的时间获得适合检测的分析物浓度。出于说明而非限制的目的，试剂可以选自由以下组成的组：可检测标记、结合成员、染料、表面活性剂、稀释剂及其组合。如果使用，结合成员可以是受体或抗体。以这种方式，可以改进样品制备时间，这至少部分是由于使用较少的样品体积、较少的试剂或缀合物材料和/或较少的颗粒或珠子来获得适合检测的分析物浓度而实现的较少的所涉及的样品操纵和/或改进的反应动力学。因此，可以使用灵敏度增加的检测部件来减少执行测定的时间、用于测定的材料的成本、和/或待收集以执行测定的样品材料(例如，体液或有机物质)的量。
仅出于说明而非限制的目的，根据所公开的主题的用于样品分析的系统和方法的附加细节，包括示例性样品处理和检测部件，在美国专利申请公开号2018/0095067、2018/0104694和2018/0188230中有所描述，所述申请各自以引用方式整体并入本文。
图2示出了根据所公开的主题的示例性检测部件120。参考图2，出于说明而非限制的目的，示出了示例性数字检测部件(200)。如本文所体现的，在进入数字检测部件(200)之前，在(201)处，执行样品处理以获得适合检测的分析物(或缀合物，如果使用)的浓度。样品处理可以包括本文描述的步骤的任何组合。例如，可以将支持介质(包括但不限于微粒、珠子或其他标记)与样品混合。如本文所体现的，可以将包括抗体的试剂和包被的微粒组合。可以洗涤溶液例如以去除过量的试剂和/或未结合的微粒。对于每个洗涤步骤，可以执行任何合适数量的洗涤，包括一次、两次或三次或更多次洗涤，并且每次洗涤可以在单个区室或位置中或在不同区室或位置之间执行。例如但不限于，如本文所体现的，可以执行三次洗涤。可以添加缀合物以与样品中的感兴趣的分析物结合。例如但不限于，缀合物可以包括一种或多种试剂或酶，所述试剂或酶被选择或配置为与感兴趣的分析物反应以产生用于被检测部件检测的信号。可以洗涤添加了缀合物的溶液例如以去除未与感兴趣的分析物结合的过量缀合物。对于每个洗涤步骤，可以执行任何合适数量的洗涤，包括一次、两次或三次或更多次洗涤，并且每次洗涤可以在单个区室或位置中或在不同区室或位置之间执行。例如但不限于，如本文所体现的，可以执行三次洗涤。可以将与分析物和缀合物结合的微粒添加到用于检测的基板。出于说明而非限制的目的，基板可以包括检测区域。可以使用任何合适的技术(包括但不限于移液、磁力或介电泳)将微粒添加到基板。如本文所体现的，检测区域可以包括一个或多个纳米孔。
在(200)处，执行数字检测。例如，并且如本文所体现的，在(202)处，可以将微粒移动至检测区域，例如并且如本文所体现的，纳米孔阵列。可以使用任何合适的技术(包括但不限于移液、磁力或介电泳)将微粒移动至纳米孔。在(203)处，可以添加疏水液体(例如油)来密封纳米孔，以防止纳米孔中的珠子迁移或水性流体蒸发等。仅出于说明的目的，添加的油可以是矿物油或任何其他种类的合适油。另外地或替代地，可以添加其他合适的疏水液体来密封纳米孔。另外地或替代地，可以添加染料或造影剂以增加对比度或以其他方式改进用于检测纳米孔中感兴趣的分析物的光学条件。在信号生成数字测定中使用染料的方法公开于，例如但不限于，国际专利申请公布号WO 2018/143478中，所述申请以引用方式整体并入本文。在(204)处，拍摄并分析微粒的一幅或多幅图像以确定样品中感兴趣的分析物是否存在和/或感兴趣的分析物的浓度。
与使用模拟检测的系统相比，数字检测部件和方法可以显著提高用于样品分析的系统的检测灵敏度。因此，可以使用浓度较低的分析物执行检测，这可以允许减少处理用于检测的样品的时间。另外地或替代地，可以使用较小的样品体积、较少的试剂材料、较少的缀合物材料、较少的微粒或这些的任何组合来执行检测，这可以减少执行每个测定的成本。因此，并且如本文所述，可以改进样品制备时间，这至少部分是由于使用较少的样品体积、较少的试剂或缀合物材料和/或较少的颗粒或珠子来获得适合检测的分析物浓度而实现的较少的所涉及的样品操纵(例如，更快的洗涤时间)和/或改进的反应动力学。使用较少样品体积和/或试剂材料的测定可以使用更小的设备进行，这可以减少用于执行如本文进一步讨论的测定的实验室系统的占地面积。此外，或作为另一个替代方案，当与多路复用一起使用时，增加的检测灵敏度可以提供另外的益处。例如但不限于，当多种分析物和对应信号被组合成单一的多路复用测定时，可以将与每个分析物信号的检测相关的噪声水平相乘以获得多路复用系统的总噪声水平。通过提高每个被检测信号的检测灵敏度，可以成倍提高改进的灵敏度，以进一步降低多路复用系统的总噪声水平。
数字检测可以提供增加的灵敏度，这至少部分是由于检测期间相对于被测量信号的噪声减少，例如，产生更高的信噪比。图3是出于说明和确认所公开的主题的目的，示出了与使用模拟检测(例如，Abbott ARCHITECT™家族的系统)的样品分析系统相比，所公开的主题的示例性数字检测系统的检测噪声水平的图表。仅例如但不限于，图3中说明的测定如下执行。对于ARCHITECT™上的ARCHITECT™ HIV Ag/Ab组合测定(p24测定)，将100 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于第一个18分钟免疫反应和第二个4分钟免疫反应。出于说明而非限制的目的，洗涤过程可能需要另外的时间。例如并且如本文所体现的，第一免疫反应可以用于使用微粒的分子分析，并且第二免疫反应可以用于检测具有第二抗体的抗原。从化学发光的相对光单位(RLU)值计算缀合物分子的数量。对于数字HIV p24测定，将100 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共18分钟的免疫反应时间测定。通过对数字信号计数来计算缀合物分子的数量。
对于ARCHITECT™ HBsAg测定，将75 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共22分钟(18分钟免疫反应和4分钟酶反应)的免疫反应时间测定。从化学发光的相对光单位(RLU)值计算缀合物分子的数量。对于数字HBsAg测定，将75 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共18分钟的免疫反应时间测定。通过对数字信号计数来计算缀合物分子的数量。
对于ARCHITECT™肌钙蛋白I测定，将150 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共8分钟(4分钟免疫反应和4分钟酶反应)的免疫反应时间测定。出于说明而非限制的目的，洗涤过程可能需要另外的时间。从化学发光的相对光单位(RLU)值计算缀合物分子的数量。对于数字肌钙蛋白I测定，将100 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共8分钟的免疫反应时间测定。通过对数字信号计数来计算缀合物分子的数量。
对于ARCHITECT™ TSH测定，将150 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共22分钟(18分钟免疫反应和4分钟酶反应)的免疫反应时间测定。出于说明而非限制的目的，洗涤过程可能需要另外的时间。从化学发光的相对光单位(RLU)值计算缀合物分子的数量。对于数字TSH测定，将110 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共18分钟的免疫反应时间测定。通过对数字信号计数来计算缀合物分子的数量。
对于ARCHITECT™肌红蛋白测定，将20 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共8分钟(4分钟免疫反应和4分钟酶反应)的免疫反应时间测定。出于说明而非限制的目的，洗涤过程可能需要另外的时间。从化学发光的相对光单位(RLU)值计算缀合物分子的数量。对于数字肌红蛋白测定，将20 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共8分钟的免疫反应时间测定。通过对数字信号计数来计算缀合物分子的数量。
对于ARCHITECT™ PSA测定，将50 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共22分钟(18分钟免疫反应和4分钟酶反应)的免疫反应时间测定。出于说明而非限制的目的，洗涤过程可能需要另外的时间。从化学发光的相对光单位(RLU)值计算缀合物分子的数量。对于数字PSA测定，将50 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共18分钟的免疫反应时间测定。通过对数字信号计数来计算缀合物分子的数量。
对于ARCHITECT™ PIVKA-II测定，将30 μL阴性样品(“0”浓度样品)应用于总共22分钟(18分钟免疫反应和4分钟酶反应)的免疫反应时间测定。出于说明而非限制的目的，洗涤过程可能需要另外的时间。从化学发光的相对光单位(RLU)值计算缀合物分子的数量。对于数字PIVKA-II测定，将30 μL阴性样品(作为“0”浓度样品)应用于总共26分钟的免疫反应时间测定。例如并且如本文所体现的，在26分钟的免疫反应时间期间，18分钟可以涉及第一个反应并且8分钟可以涉及第二个反应，以减少测定过程中的变化。通过对数字信号计数来计算缀合物分子的数量。
仍然参考图3，检测的噪声水平与缀合物分子的数量相关。在图表的左侧，对于通过使用模拟检测的样品分析系统执行的测定，包括HIV p24、HBsAg、肌钙蛋白I、TSH、肌红蛋白、PSA、BNP、和PIVKA-II，噪音水平大于约79,000个缀合物分子的噪声，并且在约79,000个至560,000个缀合物分子的噪声之间。在图表的右侧，对于通过使用数字检测的样品分析系统执行的测定，噪音水平小于约1800个缀合物分子的噪声，并且在约300个至1800个缀合物分子的噪声之间。因此，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的样品分析系统可以具有超过99%的噪声降低。
图4是示出了与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的样品分析系统的灵敏度增强的图。出于说明而非限制的目的，对于HBsAg、HIV p24、肌红蛋白、PSA和HIVAb的测定，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的样品分析系统的灵敏度增强了超过100倍。对于肌钙蛋白I和TSH的测定，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的样品分析系统的灵敏度增强了超过10倍。对于PIVKA-II的测定，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的样品分析系统的灵敏度增强了约5倍。
以上数据突出表明，可以利用数字检测的特征来改进整体测试处理。如本文所述，与模拟检测相比，可以使用浓度较低的分析物执行数字检测，这可以允许减少处理样品以获得适合检测的信号水平或浓度的时间。如本文所体现的，样品处理可以涉及减少的总孵育时间，出于说明而非限制的目的，样品处理可以作为一个步骤执行，或替代地，可以涉及包括免疫反应时间和酶反应时间的两个步骤以获得总孵育时间。图5A是示出了与使用模拟检测执行HBsAg测定的样品分析系统相比，使用数字检测的示例性测定表面实现各种信噪(S/N)比的孵育时间的图。仅例如但不限于，孵育如下执行。将约10 μL的样品应用于数字HBsAg测定。X轴指示免疫反应时间和酶反应时间。灵敏度(S/N)由阳性样品的信号除以阴性样品的信号计算得出。HBsAg测定的可比模拟检测的样品体积为75 μL。如图5A所示，使用数字检测的测定表面可以使用一步骤孵育来执行HBsAg测定，孵育时间为3分钟，以实现3.2的S/N比。相比之下，使用模拟检测的样品分析系统可以使用两步骤孵育来执行HBsAg测定，免疫反应时间为18分钟，并且酶反应时间为4分钟，总孵育时间为22分钟，以实现1.8的S/N比。因此，对于HBsAg测定，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面可以在约八分之一(1/8)的孵育时间内实现约75%的灵敏度增加。
图5B是示出了与使用模拟检测执行HIV p24测定的样品分析系统相比，使用数字检测的示例性测定表面实现各种S/N比的孵育时间的图。仅例如但不限于，孵育如下执行。将约10 μL的样品应用于数字HIV p24测定。X轴指示免疫反应时间和酶反应时间。灵敏度(S/N)由阳性样品的信号除以阴性样品的信号计算得出。HIV Ag/Ab组合测定的可比模拟检测的样品体积为100 μL。如图5B所示，使用数字检测的测定表面可以使用一步骤孵育来执行HIV p24测定，孵育时间为3分钟，以实现3.7的S/N比。相比之下，使用模拟检测的样品分析系统可以使用两步骤孵育来执行HIV p24测定，免疫反应时间为18分钟，并且酶反应时间为4分钟，总孵育时间为22分钟，以实现1.6的S/N比。因此，对于HIV p24测定，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面可以在约八分之一(1/8)的孵育时间内实现约130%的灵敏度增加。
图5C是示出了与使用模拟检测执行PSA测定的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面实现各种S/N比的孵育时间的图。仅例如但不限于，孵育如下执行。将约10 μL的样品应用于数字总PSA测定。X轴指示免疫反应时间和酶反应时间。灵敏度(S/N)由阳性样品的信号除以阴性样品的信号计算得出。总PSA测定的可比模拟检测的样品体积为50 μL。如图5C所示，使用数字检测的测定表面可以使用一步骤孵育来执行PSA测定，孵育时间为5分钟，以实现2.5的S/N比。相比之下，使用模拟检测的样品分析系统可以使用两步骤孵育来执行PSA测定，免疫反应时间为18分钟，并且酶反应时间为4分钟，总孵育时间为22分钟，以实现1.5的S/N比。因此，对于PSA测定，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面可以在约四分之一(1/4)的孵育时间内实现约67%的灵敏度增加。
图5D是示出了与使用模拟检测执行HIV Ab测定的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面实现各种S/N比的孵育时间的图。仅例如但不限于，孵育如下执行。将约10 μL的样品应用于数字HIV Ab测定。X轴指示免疫反应时间和酶反应时间。灵敏度(S/N)由阳性样品的信号除以阴性样品的信号计算得出。HIV Ag/Ab组合测定的可比模拟检测的样品体积为100 μL。如图5D所示，使用数字检测的测定表面可以使用一步骤孵育来执行HIV Ab测定，孵育时间为5分钟，以实现10.4的S/N比。相比之下，使用模拟检测的样品分析系统可以使用两步骤孵育来执行HIV Ab测定，免疫反应时间为18分钟，并且酶反应时间为4分钟，总孵育时间为22分钟，以实现2.1的S/N比。因此，对于HIV Ab测定，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面可以在约四分之一(1/4)的孵育时间内实现约500%的灵敏度增加。
图6是示出了与使用模拟检测的样品分析系统(例如，Abbott m2000 HIV、RocheHIV RNA CAP/CTM v.1.0和Abbott HIV Ag/Ab ARCHITECH™系统)相比，基于从使用数字检测的测定表面的HIV p24测定的血清转化面板评价获得的另外的数据的改进的灵敏度的图表。如图6所示，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面具有改进的灵敏度。
与使用模拟检测的样品分析系统相比，除了或替代增加的灵敏度，数字检测可以被配置为提供增加的动态检测范围。图7A-7B是示出了与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用被配置用于高灵敏度的数字检测的示例性测定表面和使用被配置用于高动态范围的数字检测的测定表面的雌二醇测定的示例性校准曲线的图。如图7A所示，标记为“高灵敏度”的曲线示出了被配置用于高灵敏度的图像分析具有由雌二醇数字检测的检测器测量的100单位的反应强度的阈值。如图7A-7B所示，标记为“高动态范围”的曲线示出了被配置用于高动态范围的图像分析具有由雌二醇数字检测的检测器测量的25单位的反应强度的阈值。相比之下，在图7A-7B中，标记为“ARCHITECT™”的曲线示出了使用模拟检测的样品分析系统(例如，Abbott ARCHITECT™)的图像分析。如图7A所示，与ARCHITECT™相比，高灵敏度数字配置在浓度较低的雌二醇下具有更大的反应。如图7A-7B所示，与ARCHITECT™相比，高动态范围数字配置在浓度较高的雌二醇下具有更大的反应。因此，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面可以配置为具有较高动态范围的类似灵敏度，或具有类似动态范围的较高灵敏度，或较高灵敏度和较高动态范围的组合。
图7C是示出了与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面的雌二醇竞争测定的示例性校准曲线的图。纵轴示出了每个噪声的Cal C信号(C/A比)，其指示雌二醇测定的灵敏度，其中较低的C/A比指示较高的灵敏度。如图7C所示，在2分钟的孵育时间后，使用数字检测的测定表面的C/A比为0.45，其低于使用模拟检测的样品分析系统的C/A比0.67。
图8出于说明和确认所公开的主题的目的，示出了与使用模拟检测的样品分析系统(例如，Abbott ARCHITECT™)相比，通过使用数字检测的示例性测定表面执行的各种测定的数据。例如但不限于，执行了TSH测定。如图8所示，对于TSH测定，使用数字检测的测定表面的S/N比是使用模拟检测的样品分析系统的28倍。对于TSH测定，使用数字检测的样品分析系统的检测限(LOD)是使用模拟检测的样品分析系统的至少22.9倍。
为了获得具有类似S/N比的类似检测限(LOD)，与利用22分钟孵育时间的使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面利用4分钟孵育时间。因此，本文所述的数字检测系统允许比实现模拟检测的合适结果所需的显著更短的样品处理时间。如图8所示，与模拟检测相比，对于其他可比的测定，与使用模拟检测的样品分析系统相比，使用数字检测的测定表面具有可比的或更高的灵敏度和更短的处理时间。例如，对于图8中所示的那些所测试和测量的测定，使用数字检测的测定表面将基于S/N比的检测灵敏度从11倍增强至189倍。
根据所公开的主题的其他方面，与仅使用模拟检测的样品分析系统相比，除了或替代较高的灵敏度，使用数字检测的测定表面可以被配置为具有较高的动态检测范围。当样品中感兴趣的分析物的浓度超过阈值时，检测部件会变得饱和，使得浓度的进一步增加不在检测部件可检测到的信号中产生可测量的变化。
增加使用数字检测的测定表面的动态范围的配置可以导致测定的各种改进，包括成本和时间改进。例如，可以修改测定的各种条件以利用增加的动态范围。出于说明而非限制的目的，修改测定条件可以包括减少样品的体积、增加样品中的底物浓度、降低样品中的微粒浓度或缀合物浓度、或此类修改或类似修改的任何组合。
另外地或替代地，可以修改样品分析系统的配置以利用增加的动态范围。出于说明而非限制的目的，可以修改样品分析系统以缩短检测前的酶反应时间或使用速率以更精确地控制酶反应信号、或此类修改或类似修改的任何组合。
图9是示出了示例性测定的荧光强度随酶反应时间的变化的图。如图9所示，在某些高浓度测定期间，当酶反应增加时，检测信号可能只有很小的变化或没有变化，这可能是由于饱和所致。因此，当在一定量的孵育后发生样品检测(检测的持续时间可以根据测定的类型和条件而变化)时，荧光信号不随着浓度增加提供可测量的强度差异，此时检测系统可以被认为是饱和的。因此，缩短样品分析系统中的观察时间可以允许在扩展的动态范围内测量更宽浓度范围内的强度差异，并且可以在酶反应时间期间的任何一个或多个点拍摄图像以获得一种或多种对应于样品中感兴趣的分析物的浓度的强度。
图10示出了使用数字检测缩短观察时间的测定表面的示例性修改。出于说明而非限制的目的，参考图10，示出了示例性检测方法(1000)。在(1001)处，将油添加到分析物溶液中以形成用于检测的纳米区室。在(1002)处，将黑色染料添加到分析物溶液中以遮蔽背景并增加光学检测的对比度。在(1003)处，将光学检测装置(例如，CCD照相机)聚焦以解析分析物溶液的图像，并且在(1004)处，光学检测装置获得用于检测的分析物溶液的图像。从油添加(1001)到图像捕获(1004)，执行检测方法(1000)的时间为约107秒。
仍然参考图10，出于说明而非限制的目的，示出了根据所公开的主题的示例性检测方法(1010)。在(1011)处，将光学检测装置(例如，CCD照相机)聚焦以解析分析物溶液的图像。在(1012)处，将油和黑色溶液同时添加到分析物溶液中。在(1013)处，光学检测装置获得用于检测的分析物溶液的图像。执行检测方法(1010)的时间为约17秒，其是检测方法(1000)的约1/6。如本文所述，通过缩短观察时间窗口，可以增加动态范围。
图11A示出了对于HIV p24测定，根据所公开的主题的使用数字检测的测定表面的扩展动态范围的附加细节。如图11A所示，使用数字检测的测定表面对HIV p24测定中的低浓度和高浓度分析物都有反应，例如从约7.5 fg/mL到高达2000 pg/mL，约266,667倍的动态范围(例如，2000 pg/mL除以7.5 fg/mL)所示。出于说明和与所公开的主题进行比较而非限制的目的，ARCHITECT™ HIV p24测定的测定范围为约5,000-10,000倍动态范围。在常规系统中，可以扩展动态范围，例如但不限于，通过以较高浓度拍摄第一张图像、稀释样品并且以较低浓度拍摄第二张图像。然而，此类稀释过程可能涉及另外的处理时间和扩展动态范围的步骤。
图11B示出了对于TSH测定，根据所公开的主题的使用数字检测的测定表面的扩展动态范围的附加细节。如图11B所示，使用数字检测的测定表面对TSH测定中的低浓度和高浓度分析物都有反应，例如从约.000305 µIU/mL到高达50 µIU/mL，约163,934倍的动态范围(例如，50 µIU/mL除以.000305 µIU/mL)所示。出于说明和与所公开的主题进行比较而非限制的目的，ARCHITECT™ TSH测定的测定范围为0.01 μIU/mL至100 μIU/mL (例如，约10,000倍动态范围)，可以例如但不限于通过稀释过程将其扩展到约500 μIU/mL。
根据所公开的主题的其他方面，提供了用于与示例性测定处理单元(APU)、测定处理系统(APS)和实验室系统一起使用的示例性测定表面。用于样品分析的系统和方法可以使用任何合适的部件和技术进行样品处理和检测。例如但不限于，对于样品处理和检测的全部或部分，移液管或移液管系统可以用于执行洗涤、混合、或形成、分离、纯化或以其他方式操纵分析物溶液的任何其他步骤，将分析物溶液与反应部件一起孵育或组合，和/或将分析物溶液移动至检测位置。
另外地或替代地，样品处理和/或检测的全部或部分可以使用各种反应容器和自动化过程来执行，包括使用吸力或真空力操纵分析物溶液的自动移液管系统或使用其他力(诸如磁力或介电泳)操纵分析物溶液的其他自动化系统。
出于说明而非限制的目的，现在参考图12，如本文所体现的，示例性测定表面(1200)可以用于根据所公开的主题的样品分析系统中以执行样品处理的全部或部分和/或将分析物移动至所添加的磁场内的检测区域中。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，本文所述的使用磁力的测定表面(1200)可以包括由疏水材料制成的反应芯片。替代地，根据所公开的主题的测定表面可以是用于样品制备和检测的其他合适的样品。测定表面(1200)可以被配置为一系列区域，微粒可以通过平行于微粒的移动磁场(例如，移动的磁体或电磁体)的平移而移动通过这些区域，以执行本文所述的各种操作。每个区域可以通过屏障或其他分离机制进行分离，所述屏障或分离机制可以是空气-液体界面、液体-不混溶液体界面(例如，将油区与另一个液体区分离)、阀门、多个止动元件、或任何其他合适的分离机制。
例如但不限于，测定表面(1200)包括微粒(mP或µP)储存区域(1210)，所述储存区域被配置为容纳一个或多个微粒(或珠子)。如本文所体现的，微粒(或珠子)可以已经储存在储存区域(1210)中。替代地，可以手动地或通过自动化移液系统将微粒(或珠子)从较大的微粒储存器中添加到测定表面。如本文所述，微粒(或珠子)可以是磁性的或顺磁性的以促进使用磁力来执行样品分析。微粒储存区域(1210)可以被配置为平坦表面或可以具有被设定大小以容纳合适数量的微粒以执行样品分析的体积。
测定表面(1200)可以包括从微粒储存区域(1210)延伸的样品/缀合物混合区域(1220)。如本文所体现的，样品/缀合物混合区域(1210)可以包括预装载的试剂或缀合物。另外地或替代地，可以手动地或通过自动化移液系统将试剂或缀合物从较大的储存器中添加到测定表面。样品/缀合物混合区域(1220)可以包括或被配置为接收一种或多种感兴趣的分析物以结合移动到样品/缀合物混合区域(1220)中的一个或多个微粒。例如但不限于，样品可以储存在测定表面上，或者可以通过手动或自动移液或任何其他合适的技术来移动到样品/缀合物混合区域。样品/缀合物混合区域(1220)可以被配置为平坦表面或可以具有被设定大小以容纳合适数量的样品、缀合物、酶或供测定表面用于检测样品中感兴趣的分析物的其他试剂的体积。
测定表面(1200)可以包括一种或多种液体体积。例如但不限于，测定表面(1200)可以包括从样品/缀合物混合区域(1220)延伸的惰性流体区域(1230)。如本文所体现的，惰性流体区域(1230)可以包括例如矿物油或与样品不混溶的其他惰性流体，这些流体可以促进样品液滴的形成以及增加样品液滴形状的稳定性并且还可以用于保持样品液滴和微粒在空间上彼此分离。另外地或替代地，并且如本文所体现的，惰性流体区域(1230)可以被配置为执行洗涤功能，例如但不限于，以在通过矿物油时从微粒去除过量的水溶液。可以执行另外的或替代的洗涤步骤以去除如本文所述的其他污染物。如本文所体现的，惰性流体区域(1230)中的矿物油可以是任何合适的矿物油(例如，Nacalai Tesque编号23306-84)。矿物油可以包括液态烃的混合物并且可以通过蒸馏和精炼从原油中获得。用于惰性流体区域(1230)的其他合适的油可以包括氟油(例如，FC-40)和有机油(例如，葡萄籽油、椰子油或可可豆油)。
测定表面(1200)还可以包括一个或多个另外的洗涤区域(1240, 1250)，所述另外的洗涤区域例如但不限于从惰性流体区域(1230)延伸或代替所述惰性流体区域。洗涤区域(1240, 1250)各自可以限定液体体积，在其每一端具有空气-水界面。洗涤区域可以包括溶液(诸如缓冲溶液或任何合适的溶液)以去除不想要的污染物或过量材料，诸如未与感兴趣的分析物或任何微粒或珠子结合的过量试剂或缀合物。当微粒移动通过洗涤区域(1240,1250)的空气-水界面时，可以将表面张力应用到微粒以去除不想要的污染物或过量材料。
测定表面(1200)可以包括从洗涤区域(1240, 1250)延伸的检测区域(1260)。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，检测区域(1260)可以包括元件阵列，每个元件被设定尺寸以容纳微粒或珠子中的至少一个。出于说明而非限制的目的，元件阵列可以包括纳米孔阵列。每个纳米孔可以被设定大小以接收用于单分子检测的单个微粒。替代地，检测区域(1260)可以被配置为平坦表面。
测定表面(1200)可以包括从检测区域(1260)延伸的一个或多个另外的区域。例如，并且如本文所体现的，端部区域(1270)可以包括封装惰性液体区域以储存用于封装检测区域(1260)的封装惰性液体，例如油。端部区域(1270)还可以包括染料区域以储存遮蔽背景并增加检测对比度的染料，并且在一个实施方案中可以与油预混合。端部区域(1270)还可以包括将微粒或所使用的任何其他组分从测定表面(1200)移出以进行处置的处置区域。
出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，测定表面(1200)可以具有约50 mm的长度和约10 mm的宽度。例如并且如本文所体现的，每个区域可以具有至多约6 mm的宽度。示例性测定表面(1200)可以用作根据所公开的主题的实验室系统中的具有测定处理单元(APU)的测定处理系统(APS)的一部分。
图13示出了微粒沿着测定表面(1200)通过对应于区域的液体体积的示例性移动。对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以对本文公开的方法和系统进行各种修改和变化。如本文所述，可以提供至少一个移动磁场(1301)以推动微粒(1305)沿着测定表面通过不同区域中的一定体积的液体并进入测定表面的检测部件中。移动磁场(1301)可以由设置在相对于测定表面的任何合适位置的磁性元件生成。出于说明的目的，磁性元件可以设置在测定表面上方、测定表面下方、测定表面一侧或其他合适的位置。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，至少一个移动磁场(1301)可以是移动磁体。替代地，移动磁场(1301)可以由例如电磁体生成。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，移动磁场(1301)设置在测定表面下方。替代地，移动磁场(1301)可以设置在其他合适的位置。如本文所体现的，测定表面(1200)的表面的一些或全部可以由疏水材料制成，所述疏水材料可以防止或抑制液体在区域之间的不想要的移动。当微粒移动，例如但不限于通过从样品处理到检测的各个区域的空气-液体界面或空气-油界面时，表面张力可以施加到微粒。
图14-15示出了根据所公开的主题的具有不同配置的测定表面的替代实施方案。参考图15，测定表面(1500)可以包括五个区域。微粒或珠子通过磁力沿着测定表面(1500)的长度移动通过测定表面(1500)的每个区域并进入检测区域(1550)。仅出于说明的目的，磁轴在图15中被描绘为测定表面(1500)下方。替代地，磁力可以由其他合适位置(例如，测定表面(1500)上方或测定表面(1500)的一侧)处的磁性元件生成。
如图15所示，如本文所体现的，测定表面(1500)可以包括样品区域(1510)。样品区域(1510)包括例如通过移液或任何其他合适的技术与具有感兴趣的分析物(抗原)的样品组合的微粒。替代地，样品区域(1510)可以预装载有微粒。在样品区域(1510)中，例如，微粒可以与样品中的单一抗原结合为第一结合配偶体。
测定表面(1500)可以包括从样品区域(1510)延伸的洗涤区域(1520)。如本文所述，实施了单个洗涤区域(1520)，然而，也可以包括另外的洗涤区域。如本文所述，洗涤区域(1520)可以被配置为从微粒中去除不想要的污染物和/或未结合的分析物。
测定表面(1500)可以包括从洗涤区域(1520)延伸的缀合物/酶区域(1530)。出于说明的目的，区域(1530)可以包括试剂或缀合物，或者替代地，可以手动地或使用例如移液器自动地将试剂或缀合物添加到所述区域。在缀合物/酶区域(1530)中，结合微粒的分析物(抗原)可以与另一种分析物特异性结合配偶体结合为第二结合配偶体，所述第二结合配偶体被标记以产生用于检测的信号。
测定表面(1500)可以包括从缀合物/酶区域(1530)延伸的洗涤区域(1540)。如本文所述，实施了单个洗涤区域(1540)，然而，也可以包括另外的洗涤区域。如本文所述，洗涤区域(1540)可以被配置为去除未结合的缀合物/试剂。
测定表面(1500)可以包括从洗涤区域(1540)延伸的检测区域(1550)。如本文所体现的，检测区域(1550)可以被配置为数字检测区域。替代地，检测区域(1550)可以被配置为执行其他合适的检测，例如模拟检测。检测区域(1550)可以包括一个或多个被配置用于检测的纳米孔。替代地，数字检测区域可以被配置为平坦表面。另外地或替代地，出于说明而非限制的目的，检测区域(1550)可以包括其中对微粒进行检测和/或成像的其他区域，包括使用纳米孔(nanowell)、纳米孔(nanopore)、荧光检测区域或任何其他合适的区域来检测测定中的分析物。本文所述的示例性测定表面可以由任何合适的材料形成，例如但不限于，由PTFE片材或任何其他合适的材料(例如，环状烯烃聚合物(COP)、PMMA或其他疏水材料)形成。
本文所述的示例性测定表面可以用于执行样品处理，包括例如但不限于本文所述的任何样品处理步骤。图16A示出了使用根据所公开的主题的测定表面执行的HBsAg测定的示例性洗涤效率。例如但不限于，将75 μL阴性样品(再钙化血浆)和HBsAg测定珠孵育18分钟。孵育后，通过移动的磁场将珠子吸引并在疏水表面上移动。通过使用磁场将收集的珠子通过10 μL缓冲液滴来进行洗涤过程。在测定期间执行至多4次洗涤。如图16A所示，在第一次洗涤后，获得0.08的信号百分比。在第二次洗涤后，获得了0.03的信号百分比，这可以适合如本文所述的数字检测。信号百分比可以被认为是从收集的珠子总数中计数的具有明亮液滴的珠子的百分比，并且例如但不限于，可以通过以下等式确定：NbD / NtB x 100%，其中NbD和NtB分别是指具有明亮液滴的珠子数量和收集的珠子总数。另外的洗涤产生的所获得的信号百分比的变化较小。因此，两次洗涤可以适用于使用根据所公开的主题的测定表面执行测定，并且总洗涤时间可以为约30秒。
图16B示出了使用根据所公开的主题的测定表面的示例性收集效率。如图16B所示，根据所公开的主题的测定表面可以具有大于90%的收集效率比(例如，测定后剩余的微粒数量)，这示出了使用本文公开的测定表面合适地收集微粒。参考图16B，标记为“-/-/-/-”的列表示最初未处理的珠子(例如，100%的收集率)。标记为“10fM/+/-/-”的列表示含有根据所公开的主题的75 μL样品测定表面的珠子的收集率(例如，大于90%的收集率)。标记为“10fM/-/+/-”的列表示含有不具有根据所公开的主题的测定表面并且不具有缀合物的75 μL样品的珠子的收集率(例如，约90%的收集率)。标记为“10fM/+/+/+”的列表示根据所公开的主题进行HBsAg测定；含有使用测定表面的75 μL样品；并且进行孵育；且添加缀合物的珠子的收集率(例如，约90%的收集率)。因此，当微粒沿着测定表面的各个区域移动时，高百分比的微粒被根据所公开的主题的测定表面保留。
如本文所讨论的，可以使用较小的样品体积、较少的试剂材料和体积、较少的缀合物材料、较少的纳米颗粒或这些的任何组合来执行根据所公开的主题的检测，这可以减少执行每个测定的成本。因此，至少部分地由于涉及较少的样品操纵，样品制备时间可以得到改进。较小的样品体积还可以提供某些动力学改进以改进样品处理速度，例如在孵育或扩增反应或使用此类样品体积执行的其他反应期间。如本文所体现的，使用根据所公开的主题的示例性测定表面的样品分析系统可以被配置为改进较小体积的样品、缀合物和/或微粒的处理时间。
本文所述的样品处理系统和技术可以用于执行小样品体积(例如但不限于约10 μL或更少)的样品处理。替代地，用于示例性测定表面的样品体积可以在约10 μL和约50 μL之间。替代地，用于示例性测定表面的样品体积可以小于50 μL。替代地，用于示例性测定表面的样品体积可以小于75 μL。替代地，用于示例性测定表面的样品体积可以小于100 μL。另外地或替代地，根据所公开的主题的示例性测定表面可以提供更快的洗涤时间，包括在小样品体积的情况下使用时。相比之下，一些传统的样品分析系统可能不适合在样品体积小于100 μL的情况下使用。
另外地或替代地，本文所述的样品处理系统和技术可以用于执行使用小洗涤缓冲液体积(例如但不限于约10 μL或更少)的样品处理。替代地，用于示例性测定表面的洗涤缓冲液体积可以在约10 μL和约50 μL之间。替代地，用于示例性测定表面的洗涤缓冲液体积可以小于50 μL。替代地，用于示例性测定表面的洗涤缓冲液体积可以小于75 μL。替代地，用于示例性测定表面的洗涤缓冲液体积可以小于100 μL。另外地或替代地，根据所公开的主题的示例性测定表面可以提供更快的洗涤时间，包括在小样品体积的情况下使用时。相比之下，一些传统的样品分析系统可能不适合在洗涤缓冲液体积小于100 μL的情况下使用。
另外地或替代地，本文所述的样品处理系统和技术可以用于执行使用小试剂体积(例如但不限于约10 μL或更少)的样品处理。替代地，用于示例性测定表面的试剂体积可以在约10 μL和约50 μL之间。替代地，用于示例性测定表面的试剂体积可以小于50 μL。替代地，用于示例性测定表面的试剂体积可以小于75 μL。替代地，用于示例性测定表面的试剂体积可以小于100 μL。另外地或替代地，根据所公开的主题的示例性测定表面可以提供更快的洗涤时间，包括在小样品体积的情况下使用时。相比之下，一些传统的样品分析系统可能不适合在试剂体积小于100 μL的情况下使用。
出于说明而非限制的目的，图17出于说明和确认所公开的主题的目的，示出了与使用样品体积为100 μL (根据使用说明书)的常规样品分析系统(例如，Abbott ARCHITECT™)执行的测定相比，使用样品体积为10 μL的根据所公开的主题的示例性测定表面的样品分析系统执行的测定的示例性结果。替代地，示例性测定表面可以具有小于100 μL的样品体积。例如但不限于，常规HIV p24测定在100-μL样品体积的情况下，在使用25 μL的9.6ug/mL缀合物和25 μL的800 k测定珠的18分钟免疫反应时间内进行。出于说明所公开的主题的目的但不限于，HIV p24测定使用根据所公开的主题的测定表面在10-μL样品体积的情况下，在使用3.125 μL的75 ug/mL缀合物和3.125 μL的200 k测定珠的4分钟免疫反应时间内进行。
将常规系统使用的样品体积从100 μL减少至10 μL (例如，约10倍)预期将导致灵敏度对应地降低约10倍(例如，从33的S/N至小于4的S/N)。然而，如图17所示，使用10-μL样品体积和根据所公开的主题的测定表面的配置实现了约15的S/N比，这与使用100-μL样品的常规系统的约33的S/N比相当，并且可以适用于光学检测，包括但不限于本文所述的模拟或数字检测技术。使用10-μL样品体积和根据所公开的主题的测定表面实现的S/N比可以至少部分是由于在较小样品体积中发生的免疫反应期间获得的动力学改进。将使用较少试剂体积制备的减少的样品体积提供至适合数字检测的浓度可以允许节约使用根据所公开的主题的用于样品分析的系统执行的每个测定的成本。
根据所公开的主题的另一个方面，可以构建示例性实验室系统、测定处理单元(APU)或测定处理系统(APS)。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，示例性样品分析系统和方法可以利用本文所述的示例性测定表面来实现高通量，包括但不限于每个样品的时间、样品随时间的变化、和系统的每面积(占地面积)的样品随时间的变化。
出于说明和确认所公开主题的目的，图18示出了与常规样品检测系统(例如，Abbott Alinity i和Abbott ARCHITECT™ i2000SR)相比，包括本文公开的多个APS的示例性实验室系统的附加细节。如图18所示，出于说明而非限制的目的，示例性实验室系统可以实现每平方米每小时约560次测试的单位面积通量，而核心样品制备和检测部件的占地面积小得多，为0.96平方米。出于说明而非限制的目的，示例性实验室系统可以包括一个或多个示例性APS，以及控制器，所述控制器被配置为控制一个或多个APS中的多个基本上平行地处理对应样品并检测至少一种对应分析物的存在或确定至少一种对应分析物的水平或浓度。示例性实验室系统可以在紧凑的占地面积中处理多个测定表面。相比之下，AbbottAlinity™ i系统和Abbott ARCHITECT™ i2000SR系统分别具有每平方米占地面积每小时约140次测试和每平方米占地面积每小时100次测试的单位面积通量。
图19示出了用于示例性实验室系统和方法的示例性APS的实施方案的附加细节，所述实验室系统和方法用于样品分析，具有如图18所示的每平方米占地面积每小时约560次测试的单位面积通量并且根据所公开主题，使用本文所述的测定表面。出于说明而非限制的目的，示例性实验室系统可以包括一个或多个示例性APS，以及控制器，所述控制器被配置为控制一个或多个APS中的多个基本上平行地处理对应样品并检测至少一种对应分析物的存在或确定至少一种对应分析物的水平或浓度。示例性实验室系统可以在紧凑的占地面积中处理多个测定表面。出于说明而非限制的目的，例如如图19所示，如本文所体现的，示例性APS可以包括一个或多个示例性测定表面和示例性测定处理单元(APU)。出于说明而非限制的目的，示例性APU可以包括：包括一个或多个被配置为控制操作的处理器的控制板、LED灯、光学单元、用于检测的CMOS图像传感器、测定表面接收部件和生成磁场的磁性元件。出于说明而非限制的目的，本文所述的示例性处理器可以被配置为使用硬件逻辑、固件或软件指令来执行操作。出于说明而非限制的目的，磁性元件可以是生成移动磁场的电磁体，或者是与滑动元件可操作地连接的磁体。出于说明而非限制的目的，滑动元件可以是马达。另外地或替代地，磁性元件可以设置在相对于所接收的测定表面的任何合适的位置。如本文所体现的，图19中的示例性APS相对紧凑，但在短时间段(例如但不限于大约5.5分钟)内以期望的灵敏度执行测试。将成倍的(例如但不限于约52倍的)如本文所体现的具有约0.005平方米的占地面积的图19的APS一起包装在一个仪器中，能够实现作为占地面积方便(如本文所体现的约0.26平方米)的示例性实验室系统的高通量仪器。
出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，示例性测定处理系统(APS)可以包括接收部件作为处理途径以接收一个或多个测定表面以处理测定表面以将样品的总结果时间缩短至小于6分钟，并且替代地，一步骤测定的结果时间可以在3分钟至5分钟之间，或者两步骤的结果时间可以在3分钟至7分钟之间。替代地，结果时间可以在2分钟至5分钟之间。替代地，结果时间可以在5分钟至10分钟之间。替代地，结果时间可以少于5分钟。替代地，结果时间可以少于10分钟。如本文所体现的，示例性测定表面可以进入APS的一步骤测定接收部件。出于说明而非限制的目的，可以有不同的接收部件(处理路径)以适应不同的测定方案。例如但不限于，可以从示例性APS的储存单元装载示例性测定表面(1200)或(1500)。可以例如通过自动或手动移液或任何其他合适的技术将样品添加到测定表面约10秒。出于说明而非限制的目的，样品、微粒或试剂/缀合物可以储存在测定表面上以供使用，或者可以使用例如移液或其他合适的技术手动地或自动地从储存器中添加。可以在测定表面上制备一定体积的包含分析物的液体，并且可以执行各种样品处理步骤，执行混合、洗涤和/或孵育步骤，包括例如但不限于，洗涤样品-微粒复合物、将缀合物添加到样品中、以及将底物添加到样品中。可以在一个站点中将油添加到样品中并且可以在APU的处理器的控制下捕获第一张图像，这可以用于在较高浓度下扩展检测的动态范围。以上过程的总样品处理时间可以是约3.5分钟。在第一张图像之后，可以将酶应用于成像的样品，并且可以将样品孵育酶反应时间以获得适合数字检测的浓度。可以在处理器的控制下获得孵育样品的多张图像，这些图像可以用于在较低浓度下确定分析物的存在、不存在或浓度。通过检测样品中分析物的存在的总样品处理时间小于6分钟，并且在一些实施方案中，结果时间可以在3分钟至5分钟之间。出于说明而非限制的目的，下表总结了导致约5.5分钟的测试时间的一步骤测定过程的一个实例。在图19的配置中，连同相关样品、试剂和一次性处理系统一起，以52倍包装在用于平行处理的实验室系统的单个仪器中，一步骤测定过程的每小时总通量，如本文所体现的，为每小时约572次测试，其中单个仪器具有约1平方米占地面积。可以将其他单元包装在相同的单个仪器占地面积内以实现每小时更多的测试，包括每小时400、500或600次测试，或者可以被配置为实现每小时375至600次测试的范围内的通量。
出于说明而非限制的目的，替代地或另外地，可以在处理路径上执行两步骤测定。结果时间可以在3分钟至7分钟之间。替代地，结果时间可以少于5分钟。替代地，结果时间可以少于10分钟。下表总结了导致约7分钟的测试时间的两步骤测定过程的一个实例。出于说明而非限制的目的，样品、微粒或试剂/缀合物可以储存在测定表面上以供使用，或者可以使用例如移液或其他合适的技术手动地或自动地从储存器中添加。在图19的配置中，连同相关样品、试剂和一次性处理系统一起，示例性APS以67倍包装在示例性实验室系统中的单个仪器中，两步骤测定过程的每小时总通量，如本文所体现的，为每小时约570次测试，其中单个仪器具有约1平方米占地面积。可以将其他单元包装在实验室系统中的相同占地面积内以实现每小时更多的测试，包括每小时400、500或600次测试，或者可以被配置为实现每小时375至600次测试的范围内的通量。
出于说明而非限制的目的，示例性实验室系统可以被配置为执行以下测定中的一种或多种：HIV p24测定、HBsAg测定、肌钙蛋白I测定、TSH测定、肌红蛋白测定、PSA测定、BNP测定、PIVKA-II测定、HIV Ab测定、雌二醇测定、COVID-Ag测定和其他测定。
图20示出了用于制备和检测样品中感兴趣的分析物的所公开的系统和方法的示例性测定表面(2000)。如图所示，示例性测定表面(2000)可以包括上部(2010)和下部(2020)。当制备和检测感兴趣的分析物时，上部(2010)可以覆盖和密封下部(2020)。出于说明而非限制的目的，示例性测定表面可以包括下部(2020)中的多个区域和多个通道，所述多个区域和多个通道中的每一个可以串联布置以限定样品制备和检测区域(2040)。如本文所体现的，示例性测定表面(2000)可以包括样品制备和检测区域(2040)，所述样品制备和检测区域具有微粒储存区域(2022)、样品储存区域(2024)、样品/缀合物混合区域(2026)、一个或多个洗涤区域(2028)和检测区域(2032)。如本文所体现的，示例性测定表面(2000)具有三个洗涤区域(2028)。如本文所体现的，下部(2020)的表面可以由疏水材料(例如COP)制成。
出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，微粒储存区域(2022)可以包括多个微粒。替代地，可以手动地或使用例如移液器自动地将微粒从微粒储存器装载到所述区域中。如本文所述，微粒可以是磁性的或顺磁性的以促进使用磁力来执行样品分析和检测。另外地或替代地，磁性或顺磁性珠子或颗粒可以与感兴趣的分析物或试剂/缀合物特异性结合。微粒可以在磁力下穿过示例性测定表面的区域。出于说明的目的，磁力可以是由本文公开的示例性测定处理单元(APU)生成的磁场。
另外地或替代地，样品储存区域(2024)可以包括用于在合适的溶液中制备和检测的感兴趣的分析物。如本文所体现的，感兴趣的分析物可以是例如HIV Ab p24测定、HIV1-Ab测定、HBsAg测定或COVID-Ag测定。替代地，感兴趣的分析物可以包括其他分析物。
出于说明而非限制的目的，样品/缀合物混合区域(2026)可以被配置用于将感兴趣的分析物与微粒和/或试剂/缀合物混合。如本文所体现的，试剂或缀合物可以储存在混合区域(2026)中。替代地，可以手动地或使用例如移液器自动地将试剂或缀合物从较大的储存器装载到所述区域。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，可以将HIV Ab p24测定的感兴趣的分析物与顺磁珠(800 k珠)和酶nCIAP-抗p24缀合物混合。
此外，一个或多个洗涤区域(2028) (如果提供的话)可被设定大小以含有一种或多种洗涤缓冲液以去除任何未结合的感兴趣的分析物。如本文所体现的，洗涤区域可以用于去除未与任何微粒结合的任何分子。示例性测定表面(2000)可以包括任何数量的洗涤区域，如本文所体现的，其可以包括三个洗涤区域。在本文所述的示例性测定中，每个洗涤区域的洗涤时间可以是大约90秒。
出于说明而非限制的目的，检测区域(2032)可以被配置用于检测感兴趣的分析物。检测区域(2032)可以被配置用于使用本文所述的任何分析物检测技术来检测分析物。例如但不限于，示例性分析物检测技术可以包括光学检测、模拟信号检测、数字信号检测、照明检测、荧光检测或这些技术的任何组合中的一种或多种。另外地或替代地，检测区域(2032)可以被配置为执行单分子计数。此外，出于说明而非限制的目的，检测区域可以包括多个元件，每个元件被设定尺寸以容纳至少一个单个珠子或颗粒。如本文所体现的，元件阵列可以包括被配置用于检测的纳米孔阵列，所述检测通过将与感兴趣的分析物结合的微粒分离到多个纳米孔中来进行。出于说明的目的，如本文所体现的，可以使用磁力将微粒或珠子装载到多个纳米孔中。使用磁力将微粒装载到多个纳米孔中可以改进装载效率和准确性。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，纳米孔阵列中的大多数可以装载有至少一个微粒，这也可以改进单分子检测的效率。
图21示出了用于使用根据所公开的主题的测定处理系统(APS)中的示例性测定表面来制备和检测样品中感兴趣的分析物的示例性测定处理单元(APU) (2100)的前视图。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，示例性APU (2100)可以包括处理器(2110)、磁性元件(2115)、检测区域(2120)、测定表面接收部件(2150)和检测部件(2125)。示例性APS可以包括示例性APU的一个或多个示例性测定表面。
仍然参考图21，处理器(2110)可以包括控制板，所述控制板被配置为控制待在测定表面上执行的操作、检测部件(2125)和示例性APU (2100)的其他部件的移动。出于说明而非限制的目的，处理器(2210)可以包括Arduino Micro计算机系统。如本文所体现的，检测部件(2125)可以包括被布置为对感兴趣的分析物进行光学检测的照相机和光源(诸如LED)。替代地，检测部件可以包括用于其他类型的检测的其他合适仪器。如本文所体现的，接收在测定表面接收部件(2150)中的测定表面(2130)可以是如上文所公开的示例性测定表面(2000)。替代地，所接收的测定表面(2130)可以是其他测定表面。
出于说明而非限制的目的，示例性APU的磁性元件(2115)可以包括生成移动磁场的电磁体。替代地，如本文所体现的，磁性元件(2115)可以包括与滑动机构(2140)可操作地连接的磁体。滑动机构(2140)可以由处理器(2110)控制并且可以例如使用马达在水平方向上移动磁体。另外地或替代地，磁性元件(2115)可以设置在相对于所接收的测定表面(2130)的任何合适的位置。例如，磁性元件(2115)可以在测定表面(2130)下方或上方，或靠近测定表面(2130)的一侧。仅出于说明的目的，图21描绘了测定表面(2130)下方的磁性元件(2115)。
图22示出了图21的示例性APU (2100)的侧视图。如本文所体现的，APU (2100)可以包括检测部件(2125)、驱动元件(2210)和用于滑动机构(2140)的步进马达(2220)。出于说明而非限制的目的，磁性元件(2115)可以是在由所接收的测定表面的顶表面限定的水平或垂直方向上生成移动磁场的电磁体。替代地，如本文所体现的，磁性元件(2115)可以是磁体。驱动元件(2210)可以与磁体可操作地连接以使磁体在由所接收的测定表面的顶表面限定的垂直方向上移动。出于说明的目的，驱动元件(2115)可以是马达或绳索。另外地或替代地，APU还可以包括混合动力学部件，所述混合动力学部件可以包括电磁体、超声混合元件、具有移液器的弹道混合元件或用于改进混合效率的其他合适的元件。混合动力学部件可以使设置接收在APU和APS中的测定表面上的至少一体积的液体在预定频率下混合。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，混合动力学元件可以是振动马达。
出于说明而非限制的目的，检测部件(2125)可以被配置用于使用光学检测来检测感兴趣的分析物，并且可以包括例如照相机和光源，诸如LED。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，当磁性元件(2115)是磁体时，驱动元件(2210)可以通过螺母-螺栓连接与磁体连接，并且可以在与限定所接收的测定表面的顶表面的平面垂直的垂直方向上移动磁体朝向和远离测定表面。替代地，磁性元件(2115)可以是在垂直方向上生成移动磁场的电磁体。如本文所体现的，磁体的移动方向垂直于由所接收的测定表面(2130)的顶表面限定的平面。
图23A和23B示出了示例性测定表面的洗涤区域中的液滴中的多个微粒在磁性元件的磁力下的移动，并且仅出于说明的目的，本文所述的测定表面的其他区域和特征在此示意图中省略。如本文所体现的，示例性测定表面(2301)可以包括三个洗涤区域(2310)。磁性元件(2315)可以从由测定表面(2301)的顶表面限定的平面在垂直方向上生成移动磁场。另外地或替代地，磁性元件(2315)可以设置在任何合适的位置，例如，测定表面(2301)上方或下方，或测定表面(2301)的一侧。如本文所体现的，出于说明的目的，磁性元件(2315)可以是设置在测定表面(2301)下方的磁体。磁体可以连接至驱动元件(图中未描绘)，例如马达。驱动元件可以使磁体在垂直方向上朝向和远离测定表面移动。替代地，磁性元件(2315)可以是在垂直方向上生成移动磁场的一个或多个电磁体。此外，如本文所体现的，具有微粒的液滴(2305)在洗涤区域之一中。液滴可以包括待在磁性元件(2315)的磁力下移动的微粒。
如图23B所示，如本文所体现的，当磁体移动靠近测定表面(2301)时，具有微粒的液滴(2305)可以被拉向磁体并且相对地聚集在更靠近磁体的位置。当磁体移动远离测定表面(2301)时，具有微粒的液滴(2305)可以在来自磁体的较小力下相对地彼此散开。出于说明而非限制的目的，磁体可以移动远离测定表面(2301)的下表面大约5 mm。替代地，移动磁场可以由电磁体产生而不改变电磁体的位置。出于说明的目的，如本文所体现的，当磁体最靠近测定表面(2301)时，测定表面(2301)和磁体Z1之间的距离可以是约0 mm。出于说明的目的，如本文所体现的，当磁体最远离测定表面(2301)时，测定表面(2301)和磁体Z2之间的距离可以是约5 mm。此外，如本文所体现的，对于每个洗涤区域，磁体可以向上和向下移动大约4次以改进洗涤效率。替代地，磁性元件(2315)的移动磁场可以由APU的一个或多个处理器控制的电磁体生成。
图24A-24D示出了具有多个止动元件的替代示例性测定表面。如本文所体现的，示例性测定表面可以包括上部(2401)、下部(2410)和多个止动元件(2405)。如图24A所示并且如本文所体现的，出于说明而非限制的目的，下部(2410)可以包括多个区域和多个通道，它们限定了根据主题公开的样品制备和检测区域(2440)。例如，通道(2420)在第一区域(2422)和第二区域(2424)之间。出于说明而非限制的目的，第一区域可以被配置用于储存微粒，并且第二区域可以被配置用于储存合适溶液中的感兴趣的分析物。替代地，可以手动地或自动地从储存器中装载微粒或分析物。如本文所体现的，下部(2410)的表面可以包括疏水材料，例如，如本文所述的COP。
如图24B所示，出于说明而非限制的目的，多个止动元件(2405)可以插入到下部(2410)中的多个通道中。如图24C所示，如本文所体现的，下部(2410)的多个区域可以包括用于制备和检测感兴趣的分析物的溶液和液滴。另外地或替代地，区域(2415)可以包括与感兴趣的分析物结合的多个微粒。如图24D所示，上部(2401)可以覆盖下部(2410)和多个止动元件(2405)以限定反应区域，并且可以接合以密封并保护反应区域免于不想要的进出反应区域的物质入口和出口。
出于说明而非限制的目的，多个止动元件(2405)可以由疏水材料例如橡胶制成。不同的组合物或溶液可以储存在测定表面的多个区域中，并且当多个止动元件(2405)设置在多个通道中时，多个止动元件可以防止或抑制区域的内容物例如但不限于在测定表面的运输、储存和处理期间不想要地移动到不同区域中。
现在参考图20-22，参考并使用示例性测定表面(2000)和示例性APU (2100)公开了示例性样品制备和检测系统(测定处理系统(APS))和方法。替代地，APS可以包括替代的测定表面和替代的APU。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，感兴趣的分析物可以是HIV Ag p24测定。首先，将合适的溶液装载到测定表面(2000)的下部(2020)中。如本文所体现的，出于说明而非限制的目的，合适的溶液可以是血清样品。
如本文所体现的，微粒储存区域(2022)可以包括可以与HIV Ag测定结合的顺磁珠，例如MS 300珠。替代地，可以手动地或自动地从储存器中装载微粒。样品储存区域(2024)可以包括合适溶液中的HIV Ag p24测定。样品/缀合物混合区域(2026)可以包括用于免疫反应和/或酶反应的合适的缀合物和试剂，例如酶nCIAP-抗p24缀合物(1 AP/缀合物)。替代地，可以手动地或自动地从较大储存器中装载试剂/缀合物。微粒储存区域(2022)、样品储存区域(2024)和样品/缀合物混合区域(2026)的总溶液体积可以是约15 µL。微粒储存区域(2022)、样品储存区域(2024)和样品/缀合物混合区域(2026)的总体积容量可以是约25 µL或更少。多个洗涤区域(2028)可以各自包括约10 μL洗涤缓冲液。检测区域(2032)可以包括多个元件，每个元件被设定尺寸以容纳至少一个单个微粒。如本文所体现的，检测区域(2032)可以包括被配置用于分析物检测的纳米孔阵列。检测区域(2032)可以包括50 µL AP底物缓冲液。在装载测定表面(2000)之后，可以将多个止动元件插入多个通道(2036)中，并且上部(2010)可以用多个止动元件覆盖下部。
测定表面(2000)可以设置在示例性APU (2100)中的测定表面接收部件上。磁性元件(2115)可以生成移动磁场。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，磁性元件(2115)可以包括磁体，并且滑动机构(2140)可以使磁体在水平方向上移动。
多个止动元件中的两个可以从微粒储存区域(2022)和样品储存区域(2024)之间的通道以及样品储存区域(2024)和样品/缀合物混合区域(2026)之间的通道去除。如果被包括在APU中，混合动力学元件(例如振动马达)可以使微粒储存区域(2022)、样品储存区域(2024)和样品/缀合物混合区域(2026)中的溶液和液滴以预定频率振动，这可以促进顺磁珠与感兴趣的分析物HIV Ag p24结合。如本文所体现的，振动马达可以使区域中的溶液振动大约110秒以充分执行免疫反应。替代地，混合动力学元件可以包括电磁体以在磁场下促进混合。出于说明而非限制的目的，对于感兴趣的分析物HIV Ag p24，在混合和酶反应之后，在示例性测定表面的检测区域中接收到的阳性和阴性信号与基于手动测定接收到的那些相当。
如本文所体现的，步进马达(2220)可以将磁体从样品/缀合物混合区域(2026)移动至第一洗涤区域(2028)。替代地，磁性元件(2115)可以是沿测定表面的长度生成移动磁场的一个或多个电磁体。多个止动元件之一(图中未描绘)可以从样品/缀合物混合区域(2026)和多个洗涤区域(2028)的第一区域之间的通道去除。如本文所体现的，与磁体连接的驱动元件(2210)可以使磁体移动靠近和远离第一洗涤区域。如本文所体现的，磁体可以向上和向下移动4次。替代地，这可以通过在垂直方向上生成移动磁场的一个或多个电磁体来实现。可以如本文所述再次执行类似的技术，例如用于第二洗涤区域和第三洗涤区域以及任何另外的洗涤区域以制备用于检测的样品。洗涤后，可以将与HIV Ag p24结合的顺磁珠移动到检测区域(2032)中。如本文所体现的，检测区域(2032)可以包括纳米孔阵列。出于说明的目的，将微粒或珠子装载到纳米孔中可以在磁力下。磁力可以由示例性APU的磁性元件(2115)生成。磁性元件可以是磁体或电磁体。出于说明的目的，在磁力下装载珠子或微粒可以改进效率和准确性。此外，微粒在检测区域(2032)上的多次通过或移动可以增加多个纳米孔中的负载百分比。另外地或替代地，可以分配惰性液体(例如油)以密封用于检测的多个纳米孔。如本文所体现的，所述多个纳米孔可以通过从储油器(图中未描绘) (例如注射器油泵)分配的大约150 μL油来密封。
仍然参考图20-22，如本文所体现的，测定表面(2000)的检测区域(2032)可以通过APU的检测部件(2125)在APU的检测区域(2120)中成像。出于说明而非限制的目的，检测部件(2125)可以包括照相机，所述照相机被配置为记录或测量来自内部具有感兴趣的分析物和微粒的多个纳米孔的光学信号。出于说明而非限制的目的，示例性APU的一个或多个处理器可以使检测部件(2125)获得示例性测定表面的检测区域(2032)的一系列图像。如本文所体现的，检测部件(2125)可以对来自多个纳米孔中的每一个或来自多个纳米孔中的每一个中的珠子表面的单独信号进行计数，从而每30秒执行单分子计数。另外地或替代地，检测部件(2125)可以测量代表纳米孔中分析物的存在或浓度的光信号强度。
出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，对于HIV Ag p24测定(600 fg/ml)，在37℃下进行2分钟的免疫反应和1.5分钟的酶反应后，与常规样品制备和检测装置(例如Abbott ARCHITECH™系统)相比，如上文所公开的示例性系统可以实现相等的检测灵敏度。出于说明而非限制的目的，HIV Ag p24测定的总测定制备时间可以为大约5.5分钟。对于HIV1-Ab测定(0.02稀释度)，在37℃下进行2分钟的免疫反应和3分钟的酶反应后，与常规样品制备和检测装置(例如Abbott ARCHITECH™系统)相比，如上文所公开的示例性系统可以实现相等的检测灵敏度。出于说明而非限制的目的，HIV1-Ab测定的总测定制备时间可以为大约7分钟。对于HBsAg测定(1 fM)，在37℃下进行2分钟的免疫反应和2分钟的酶反应后，与常规样品制备和检测装置(例如Abbott ARCHITECH™系统)相比，如上文所公开的示例性系统可以实现相等的检测灵敏度。对于COVID-Ag测定(10,000 cp/ml)，在37℃下进行2分钟的免疫反应和1.5分钟的酶反应后，与常规样品制备和检测装置(例如Abbott ARCHITECH™系统)相比，如上文所公开的示例性系统可以实现相等的检测灵敏度。出于说明而非限制的目的，COVID-Ag测定的总测定制备时间可以为大约5.5分钟。如本文所体现的，出于说明而非限制的目的，示例性系统的样品体积可以是10 μL，并且示例性系统的试剂测定体积可以是15 μL。替代地，示例性系统的样品体积可以在约10 μL和约50 μL之间。替代地，示例性系统的样品体积可以小于50 µL。替代地，示例性系统的样品体积可以小于75 µL。替代地，示例性系统的样品体积可以小于100 µL。
替代地，如本文所体现的，对于HIV Ag p24测定(600 fg/ml)，与常规样品制备和检测装置(例如Abbott ARCHITECH™系统)相比，示例性系统可以实现相等的检测灵敏度，测定制备时间总共为5.5分钟，包括2分钟的免疫反应和1.5分钟的酶反应。如本文所体现的，对于COVID-Ag测定(10,000 cp/ml)，与常规样品制备和检测装置(例如AbbottARCHITECH™系统)相比，示例性系统可以实现相等的检测灵敏度，测定制备时间总共为5.5分钟，包括2分钟的免疫反应和1.5分钟的酶反应。
图25示出了根据所公开的主题的示例性样品测定表面(2500)。如本文所体现的，测定表面(2500)的上部(2560)覆盖多个止动元件(2505)和测定表面(2500)的下部(2570)。如本文所体现的，下部(2570)可以包括限定样品制备和检测区域(2580)的多个区域和多个通道。例如，多个止动元件(2505)设置在一个通道(2515)中。
如本文所体现的，下部(2570)的微粒储存区域(2523)可以被配置为储存多个微粒。替代的，可以将微粒装载到区域(2523)。下部(2570)的样品储存区域(2525)可以被配置将感兴趣的分析物储存在合适的溶液中。下部(2570)的样品/缀合物混合区域(2527)可以被配置用于将样品与微粒和试剂和/或缀合物混合。替代地，可以将试剂/缀合物添加到区域(2527)。如本文所体现的，下部(2570)可以包括一个或多个洗涤区域(2530)。出于说明而非限制的目的，下部(2570)包括三个洗涤区域。如本文所体现的，下部可以包括被配置用于检测感兴趣的分析物的检测区域(2535)。另外地或替代地，检测区域可以包括光学检测部件、被配置用于分析物数字检测的多个纳米孔、或任何其他合适的检测部件。出于说明而非限制的目的，当进行样品分析时，微粒可以在磁力下移动通过所述区域并进入检测区域(2535)。
如本文所体现的，测定表面还可以包括惰性液体储存区域(2540)。惰性液体储存区域可以被配置为分散惰性液体(例如油)以密封多个区域中的至少一个。另外地或替代地，惰性液体储存区域(2540)可以包括液体进口(2545)以分配液体。
图26是出于确认所公开的主题和与King-Fisher洗涤技术比较的目的，说明了使用如本文所述的利用移动磁场的洗涤技术的洗涤效率的图表。出于说明而非限制的目的，如本文所体现的，分析了HIV Ab p24测定的感兴趣的分析物。可以将样品液滴与顺磁珠(例如MS 300珠)混合。洗涤效率的每个评价可以包括图表中的两个条。例如，条1和条2代表检测期间接收到的负信号和正信号。出于说明而非限制的目的，具有奇数(1、3、5和7)的条代表在每个评价期间接收到的负信号。当接收到的负信号较低时，洗涤效率较高。出于说明的目的，评价2601代表在没有磁场移动的情况下接收到的信号，并且评价2602代表在磁场在垂直方向上移动之后接收到的信号。出于说明的目的，信号百分比是执行数字检测时的测量单位，可以通过用阳性纳米孔的数量除以检测区域中的微粒数量来计算。评价2601接收到0.14%的信号，并且评价2602接收到0.08%的信号。出于说明的目的，评价2603和2604分别用于使用King-Fisher方法洗涤一次和三次。他们各自接收到0.08%的信号。出于说明而非限制的目的，使用磁场在垂直方向上的运动洗涤混合样品液滴，将洗涤效率提高到与King-Fisher洗涤方法相当的水平。
尽管本文根据某些优选实施方案描述了所公开的主题，但是本领域的技术人员将认识到可以对所公开的主题进行各种修改和改进而不脱离其范围。此外，尽管所公开的主题的一个实施方案的个别特征可以在本文中讨论或在一个实施方案的附图中示出而不是在其他实施方案中示出，但应当显而易见的是，一个实施方案的个别特征可以与另一个实施方案的一个或多个特征或多个实施方案的特征组合。
除了下文要求保护的特定实施方案之外，所公开的主题还涉及具有下文要求保护的从属特征和上文公开的那些的任何其他可能组合的其他实施方案。因此，在从属权利要求中呈现的和上文公开的特定特征可以在所公开的主题的范围内以其他方式彼此组合，使得所公开的主题应当被认为还具体涉及具有任何其他可能组合的其他实施方案。因此，出于说明和描述的目的，已经呈现了所公开的主题的具体实施方案的前述描述。不旨在穷举或将所公开的主题限制为所公开的那些实施方案。
对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以在不脱离所公开的主题的精神或范围的情况下对所公开的主题的方法和系统进行各种修改和变化。因此，旨在所公开的主题包括在所附权利要求及其等同物的范围之内的修改和变化。

Claims (71)

1. 一种用于分析样品中感兴趣的分析物的测定表面(AS)，其包括：
样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物能够在磁力下移动通过所述多个样品制备区域；和
检测部件，所述检测部件被配置为通过所述磁力接收所述多个固体支持物并检测所述分析物的存在或确定所述分析物的水平或浓度。
2.如权利要求1所述的AS，其中所述多个固体支持物包括磁性或顺磁性微粒或珠子。
3.如权利要求1所述的AS，其中所述多个固体支持物中的至少一个与所述感兴趣的分析物或至少一种试剂或缀合物特异性结合。
4.如权利要求1所述的AS，其中所述样品处理部件还包括所述至少一个储存区域中的所述多个固体支持物。
5.如权利要求1所述的AS，其中所述样品处理部件还包括至少一个混合区域，所述至少一个混合区域被配置为混合所述多个固体支持物、所述感兴趣的分析物和至少一种试剂或缀合物。
6.如权利要求5所述的AS，其中所述样品处理部件还包括所述至少一个混合区域中的所述至少一种试剂或缀合物。
7. 如权利要求5所述的AS，其中所述至少一个混合区域具有约25 μL或更小的体积容量。
8.如权利要求5所述的AS，其中至少一种试剂选自由以下组成的组：可检测标记、结合成员、染料、表面活性剂、稀释剂及其组合。
9.如权利要求8所述的AS，其中所述结合成员包括受体或抗体。
10.如权利要求5所述的AS，其中所述至少一个洗涤区域被配置为洗去未与任何固体支持物结合的任何分子。
11. 如权利要求10所述的AS，其中所述至少一个洗涤区域具有约10 μL或更小的体积容量。
12.如权利要求1所述的AS，其中所述测定表面包括多个通道，其中所述多个通道中的每一个位于第一样品制备区域与第二样品制备区域之间。
13.如权利要求12所述的AS，其中所述测定表面包括多个止动元件，其中所述多个止动元件中的至少一个位于所述第一样品制备区域与所述第二样品制备区域之间。
14.如权利要求13所述的AS，其中当去除所述至少一个止动元件时，所述第一区域中的一定体积的液体与所述第二区域中的一定体积的液体以流体方式连接。
15.如权利要求10所述的AS，其中在通过所述至少一个洗涤区域后，所述多个固体支持物在所述磁力下移动到所述检测部件中。
16.如权利要求1所述的AS，其中所述检测部件被配置用于光学检测、模拟检测或数字检测。
17.如权利要求1所述的AS，其中所述检测部件包括元件阵列，其中所述元件阵列中的每个元件被设定尺寸以容纳所述多个固体支持物中的至少一个。
18.如权利要求17所述的AS，其中所述元件阵列包括纳米孔阵列。
19.如权利要求1所述的AS，其中所述检测部件还包括包含一定体积的惰性液体的区域，其中所述惰性液体被配置为密封所述纳米孔阵列。
20.如权利要求19所述的AS，其中所述惰性液体包括油。
21.如权利要求1所述的AS，其中在所述多个固体支持物移动到所述检测部件中之后，所述检测部件被配置为获得所述元件阵列的图像。
22.如权利要求1所述的AS，其中所述检测部件被配置用于单分子计数。
23.如权利要求1所述的AS，其中所述测定表面包含疏水材料。
24.如权利要求1所述的AS，其中所述测定表面还包括所述多个样品制备区域中的多个体积的液体、多个固体支持物和至少一种试剂或缀合物。
25.一种用于在包括样品处理部件和检测部件的测定表面上执行样品处理和分析物检测的测定处理单元(APU)，所述APU包括：
测定表面接收部件，所述测定表面接收部件被配置为接收并保持测定表面；
磁性元件，所述磁性元件被配置为生成磁场，其中所述磁场能够沿被所述接收部件接收时的所述测定表面移动；和
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为移动所述磁场，以使用所述磁场推动设置在所述测定表面上的至少一个固体支持物通过所述样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达所述测定表面的所述检测部件。
26.如权利要求25所述的APU，其中所述磁性元件包括磁体。
27.如权利要求26所述的APU，其还包括滑动元件，所述滑动元件被配置为在所述一个或多个处理器的控制下沿着由被所述接收部件接收时的所述测定表面的顶表面限定的平面的水平方向移动所述磁性元件。
28.如权利要求27所述的APU，其中所述滑动元件包括马达。
29.如权利要求26所述的APU，其还包括驱动元件，所述驱动元件被配置为在所述一个或多个处理器的控制下在由被所述接收部件接收时的所述测定表面的顶表面限定的平面的垂直方向上移动所述磁性元件。
30.如权利要求29所述的APU，其中所述驱动元件包括马达或绳索。
31.如权利要求25所述的APU，其中所述磁性元件包括被配置为生成可移动磁场的电磁体。
32.如权利要求25所述的APU，其还包括由所述一个或多个处理器控制的混合动力学元件，所述混合动力学元件被配置为引起被所述接收部件接收时的所述测定表面的至少一个区域中的至少一体积的液体在预定频率下混合。
33.如权利要求32所述的APU，其中所述混合动力学元件包括振动马达或电磁体。
34.如权利要求25所述的APU，其中所述一个或多个处理器控制被所述接收部件接收时的所述测定表面的所述检测部件获得所述检测部件的图像。
35.一种用于分析样品中感兴趣的分析物的测定处理系统(APS)，其包括：
一个或多个测定表面，其中至少一个测定表面包括：
样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物能够在磁力下移动通过所述多个样品制备区域；和
检测部件，所述检测部件被配置为通过所述磁力接收所述多个固体支持物并检测所述分析物的存在或确定所述分析物的水平或浓度；和
测定处理单元(APU)，所述APU包括：
测定表面接收部件，所述测定表面接收部件被配置为接收并保持所述一个或多个测定表面；
磁性元件，所述磁性元件被配置为生成磁场，其中所述磁场能够沿被所述接收部件接收时的至少一个测定表面移动；
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为移动所述磁场，以使用所述磁场推动设置在所述至少一个测定表面上的至少一个固体支持物通过所述样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达所述测定表面的所述检测部件。
36.如权利要求35所述的APS，其包括至少一个根据权利要求1-24中任一项所述的测定表面。
37.如权利要求35所述的APS，其包括至少一个根据权利要求25-34中任一项所述的APU。
38.一种用于分析多个样品中的一种或多种感兴趣的分析物的实验室系统，其包括：
一个或多个测定处理系统(APS)，其中至少一个APS包括：
一个或多个测定表面，其中至少一个测定表面包括：
样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物能够在磁力下移动通过所述多个样品制备区域；和
检测部件，所述检测部件被配置为通过所述磁力接收所述多个固体支持物并检测所述分析物的存在或确定所述分析物的水平或浓度；和
测定处理单元(APU)，所述APU包括：
测定表面接收部件，所述测定表面接收部件被配置为接收并保持所述一个或多个测定表面；
磁性元件，所述磁性元件被配置为生成磁场，其中所述磁场能够沿被所述接收部件接收时的至少一个测定表面移动；
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为移动所述磁场，以使用所述磁场推动设置在所述至少一个测定表面上的至少一个固体支持物通过所述样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达所述测定表面的所述检测部件；和
控制器，所述控制器被配置为控制所述一个或多个APS中的多个基本上平行地处理对应样品并检测至少一种对应分析物的存在或确定所述至少一种对应分析物的水平或浓度。
39.如权利要求33所述的实验室系统，其包括至少一个测定表面，所述至少一个测定表面包括根据权利要求1-24中任一项所述的测定表面。
40.如权利要求33所述的实验室系统，其包括至少一个APU，所述至少一个APU包括根据权利要求25-34中任一项所述的APU。
41. 如权利要求38所述的实验室系统，其中所述实验室系统被配置为执行以下测定中的一种或多种：HIV p24测定、HBsAg测定、肌钙蛋白I测定、TSH测定、肌红蛋白测定、PSA测定、BNP测定、PIVKA-II测定、HIV Ab测定、雌二醇测定和COVID-Ag测定。
42.如权利要求38所述的实验室系统，其中所述实验室系统具有每小时至少360个样品的通量。
43.如权利要求38中任一项所述的实验室系统，其中所述实验室系统具有每平方米所述实验室系统的占地面积每小时至少375个所述样品的通量。
44.一种用于分析样品中感兴趣的分析物的方法，其包括：
将至少一体积的液体装载到测定表面的至少一个洗涤区域中，其中所述测定表面包括：
样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物能够在磁力下移动通过所述多个样品制备区域；和
检测部件，所述检测部件被配置为通过所述磁力接收所述多个固体支持物并检测所述分析物的存在或确定所述分析物的水平或浓度；
将至少一体积的液体装载到所述检测部件中；
将一定体积的包含所述分析物的液体装载到所述样品处理部件中；以及
检测所述检测部件中的所述感兴趣的分析物。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述样品处理部件包括多个固体支持物，所述方法还包括在检测所述检测部件中的所述感兴趣的分析物之前，在所述磁力下将所述多个固体支持物移动通过所述多个样品制备区域至所述检测部件中。
46.如权利要求44所述的方法，其还包括：在所述检测部件中的所述感兴趣的分析物之前，
将多个固体支持物装载到所述样品处理部件上，
在所述磁力下将所述多个固体支持物移动通过所述多个样品制备区域至所述检测部件中。
47.如权利要求44所述的方法，其中所述测定表面包括根据权利要求1-24中任一项所述的测定表面。
48.一种用于使用测定处理单元(APU)在包括样品处理部件和检测部件的测定表面上执行样品处理和分析物检测的方法，其包括：
将测定表面接收到所述APU的测定表面接收部件中；
由所述APU的磁性元件生成磁场，其中所述磁场能够沿所述测定表面移动；以及
在所述APU的所述一个或多个处理器的控制下检测所述检测部件中的所述感兴趣的分析物。
49.如权利要求48所述的方法，其中所述测定表面包括多个固体支持物，所述方法还包括在检测所述检测部件中的所述感兴趣的分析物之前，在所述APU的一个或多个处理器的控制下移动所述磁场，以使用所述磁场推动设置在所述测定表面上的至少一个固体支持物通过所述样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达所述测定表面的所述检测部件。
50.如权利要求48所述的方法，其还包括：在检测所述检测部件中的所述感兴趣的分析物之前，
将多个固体支持物装载到所述样品处理部件上，
在所述APU的一个或多个处理器的控制下移动所述磁场，以使用所述磁场推动设置在所述测定表面上的至少一个固体支持物通过所述样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达所述测定表面的所述检测部件。
51.如权利要求48所述的方法，其中所述测定表面包括根据权利要求1-24中任一项所述的测定表面。
52.如权利要求48所述的方法，其中所述APU包括根据权利要求25-34中任一项所述的APU。
53.一种用于使用包括一个或多个测定表面和测定处理单元(APU)的测定处理系统(APS)分析样品中感兴趣的分析物的方法，其包括：
将至少一体积的液体装载到至少一个测定表面的至少一个洗涤区域中，其中所述至少一个测定表面包括：
样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物能够在磁力下移动通过所述多个样品制备区域；和
检测部件，所述检测部件被配置为通过所述磁力接收所述多个固体支持物并检测所述分析物的存在或确定所述分析物的水平或浓度；
将至少一体积的液体装载到所述检测部件中；
将一定体积的包含所述分析物的液体装载到所述样品处理部件中；
将所述至少一个测定表面接收到所述APU的测定表面接收部件中；
由所述APU的磁性元件生成磁场，其中所述磁场能够沿所述测定表面移动；以及
在所述APU的一个或多个处理器的控制下检测所述检测部件中的所述感兴趣的分析物。
54.如权利要求53所述的方法，其中所述至少一个测定表面包括多个固体支持物，所述方法还包括在检测所述分析物之前，在所述APU的所述一个或多个处理器的控制下移动所述磁场，以使用所述磁场推动设置在所述测定表面上的至少一个固体支持物通过所述样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达所述测定表面的所述检测部件。
55. 如权利要求53所述的方法，其还包括：在检测所述分析物之前，
将多个固体支持物装载到所述测定表面上，以及
在所述APU的所述一个或多个处理器的控制下移动所述磁场，以使用所述磁场推动设置在所述测定表面上的至少一个固体支持物通过所述样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达所述测定表面的所述检测部件。
56.如权利要求53所述的方法，其中所述测定表面包括根据权利要求1-24中任一项所述的测定表面。
57.如权利要求53所述的方法，其中所述APU包括根据权利要求25-34中任一项所述的APU。
58.一种使用实验室系统分析多个样品中的一种或多种感兴趣的分析物的方法，其中所述实验室系统包括一个或多个测定处理系统(APS)和控制器，其中至少一个APS包括一个或多个测定表面和测定处理单元(APU)，所述方法包括：
将至少一体积的液体装载到至少一个测定表面的至少一个洗涤区域中，其中所述至少一个测定表面包括：
样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理所述样品以用于检测，其中所述样品处理部件包括多个样品制备区域，所述多个样品制备区域包括被配置为容纳一定体积的液体的至少一个洗涤区域和被配置为容纳多个固体支持物的至少一个储存区域，其中所述多个固体支持物能够在磁力下移动通过所述多个样品制备区域；和
检测部件，所述检测部件被配置为通过所述磁力接收所述多个固体支持物并检测所述分析物的存在或确定所述分析物的水平或浓度；
将至少一体积的液体装载到所述检测部件中；
将一定体积的包含所述分析物的液体装载到所述样品处理部件中；
将所述至少一个测定表面接收到对应APU的测定表面接收部件中；
由所述APU的磁性元件生成磁场，其中所述磁场能够沿所述至少一个测定表面移动；以及
在所述对应APU的一个或多个处理器的控制下检测所述检测部件中的所述感兴趣的分析物，
其中所述控制器被配置为控制所述一个或多个APS中的多个基本上平行地对对应样品执行对应步骤并检测至少一种对应分析物的存在或确定所述至少一种对应分析物的水平或浓度。
59.如权利要求58所述的方法，其中所述至少一个测定表面包括多个固体支持物，所述方法还包括在检测所述分析物之前，在所述APU的所述一个或多个处理器的控制下移动所述磁场，以使用所述磁场推动设置在所述测定表面上的至少一个固体支持物通过所述样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达所述测定表面的所述检测部件。
60. 如权利要求58所述的方法，其还包括：在检测所述分析物之前，
将多个固体支持物装载到所述至少一个测定表面上，以及
在所述APU的所述一个或多个处理器的控制下移动所述磁场，以使用所述磁场推动设置在所述测定表面上的至少一个固体支持物通过所述样品处理部件的至少一个区域中的至少一体积的液体并且到达所述测定表面的所述检测部件。
61.如权利要求58所述的方法，其中至少一个测定表面包括根据权利要求1-24中任一项所述的测定表面。
62.如权利要求58所述的方法，其中至少一个APU包括根据权利要求25-34中任一项所述的APU。
63. 如权利要求58所述的方法，其中所述实验室系统被配置为执行以下测定中的一种或多种：HIV p24测定、HBsAg测定、肌钙蛋白I测定、TSH测定、肌红蛋白测定、PSA测定、BNP测定、PIVKA-II测定、HIV Ab测定、雌二醇测定和COVID-Ag测定。
64.如权利要求58所述的方法，其中所述实验室系统具有每小时至少360个样品的通量。
65.如权利要求58所述的方法，其中所述实验室系统具有每平方米所述实验室系统的占地面积每小时至少375个所述样品的通量。
66. 一种用于样品中的感兴趣的分析物的高通量分析的实验室系统，其包括：
样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理样品以用于检测，其中所述样品处理部件被配置为获得适合检测的所述样品中的分析物的水平或浓度或者指示所述样品中的所述分析物的缀合物的水平或浓度；以及
检测部件，所述检测部件被配置为检测所述样品中的所述分析物的存在；
其中所述实验室系统具有小于6分钟的结果时间，或3分钟至5分钟范围内的结果时间或3分钟至7分钟范围内的结果时间。
67. 一种用于样品中的感兴趣的分析物的高通量分析的实验室系统，其包括：
样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理样品以用于检测，其中所述样品处理部件被配置为获得适合检测的所述样品中的分析物的水平或浓度或者指示所述样品中的所述分析物的缀合物的水平或浓度；以及
被配置为检测所述样品中的所述分析物的存在的检测部件；
其中所述实验室系统具有每小时至少360个样品的通量。
68. 一种用于样品中的感兴趣的分析物的高通量分析的实验室系统，其包括：
样品处理部件，所述样品处理部件被配置为处理样品以用于检测，其中所述样品处理部件被配置为获得适合检测的所述样品中的分析物的水平或浓度或者指示所述样品中的所述分析物的缀合物的水平或浓度；以及
检测部件，所述检测部件被配置为检测所述样品中的所述分析物的存在；
其中所述实验室系统具有每平方米所述实验室系统的占地面积每小时至少375个所述样品的通量，或在每平方米所述实验室系统的占地面积每小时375个至600个样品范围内的通量。
69. 一种用于样品中的感兴趣的分析物的高通量分析的方法，其包括：
处理样品以用于检测，包括获得适合检测的所述样品中的分析物的水平或浓度或者指示所述样品中的所述分析物的缀合物的水平或浓度；以及
检测所述样品中的所述分析物的存在；
其中对于所述样品，处理所述样品和检测所述样品中的所述分析物的存在在小于6分钟内、或在3分钟至5分钟范围内、或在3分钟至7分钟范围内完成。
70. 一种用于样品中的感兴趣的分析物的高通量分析的方法，其包括：
处理样品以用于检测，包括获得适合检测的所述样品中的分析物的水平或浓度或者指示所述样品中的所述分析物的缀合物的水平或浓度；以及
检测所述样品中的所述分析物的存在；
其中处理所述样品和检测所述样品中的所述分析物的存在以每小时至少360个样品完成。
71. 一种用于样品中的感兴趣的分析物的高通量分析的方法，其包括：
处理样品以用于检测，包括获得适合检测的所述样品中的分析物的水平或浓度或者指示所述样品中的所述分析物的缀合物的水平或浓度；以及
检测所述样品中的所述分析物的存在；
其中处理所述样品和检测所述样品中的所述分析物的存在以每平方米所述实验室系统每小时至少375个所述样品完成，或在每平方米所述实验室系统的占地面积每小时375个至600个样品范围内完成。
CN202180045455.3A 2020-04-29 2021-04-29 用于样品分析的系统和方法 Pending CN116018207A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063017564P 2020-04-29 2020-04-29
US63/017564 2020-04-29
PCT/US2021/030020 WO2021222667A1 (en) 2020-04-29 2021-04-29 Systems and methods for sample analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116018207A true CN116018207A (zh) 2023-04-25

Family

ID=76076451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180045455.3A Pending CN116018207A (zh) 2020-04-29 2021-04-29 用于样品分析的系统和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230176047A1 (zh)
EP (1) EP4142940A1 (zh)
JP (1) JP2023524069A (zh)
CN (1) CN116018207A (zh)
WO (1) WO2021222667A1 (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001098765A1 (en) * 2000-06-21 2001-12-27 Bioarray Solutions, Ltd. Multianalyte molecular analysis
WO2007120241A2 (en) * 2006-04-18 2007-10-25 Advanced Liquid Logic, Inc. Droplet-based biochemistry
US8236574B2 (en) * 2010-03-01 2012-08-07 Quanterix Corporation Ultra-sensitive detection of molecules or particles using beads or other capture objects
US20180095067A1 (en) 2015-04-03 2018-04-05 Abbott Laboratories Devices and methods for sample analysis
RU2020100511A (ru) 2015-04-03 2020-06-26 Эбботт Лэборетриз Устройства и способы для анализа образца
CN107690582B (zh) 2015-04-03 2023-10-20 雅培制药有限公司 用于样品分析的装置和方法
US11047854B2 (en) 2017-02-06 2021-06-29 Abbott Japan Llc Methods for reducing noise in signal-generating digital assays

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021222667A1 (en) 2021-11-04
EP4142940A1 (en) 2023-03-08
WO2021222667A9 (en) 2022-01-20
JP2023524069A (ja) 2023-06-08
US20230176047A1 (en) 2023-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2788344C (en) Centrifugal micro-fluidic device and method for detecting analytes from liquid specimen
JP4707035B2 (ja) マイクロ流体装置における混合
JP4571129B2 (ja) 反応試薬区域に流体を均一に塗布する方法
US20060246575A1 (en) Microfluidic rare cell detection device
EP2480885B1 (en) Testing device for identifying antigens and antibodies in biofluids
US20110045505A1 (en) Integrated separation and detection cartridge with means and method for increasing signal to noise ratio
JP2007502979A5 (zh)
KR20110120790A (ko) 원심력 기반의 미세유동장치 및 이를 이용한 면역분석방법
EP1461606A2 (en) Microfluidic device and surface decoration process for solid phase affinity binding assays
JP5423200B2 (ja) 分析チップおよび検体の分析方法
WO2017035539A1 (en) Fluid holding and dispensing micro-feature
JP5137012B2 (ja) マイクロチップ
CN103502795A (zh) 选择性功能化的纳米流体生物传感器中的生物分子的快速定量及其方法
CN116018207A (zh) 用于样品分析的系统和方法
WO2012159275A1 (en) Blood typing system
WO2023081300A2 (en) Systems and methods for sample analysis
WO2011076860A1 (en) Device, method, and system for the quantitative detection of the presence of multiple target analytes
JP2010145314A (ja) マイクロチップ
WO2009068027A1 (en) Separation and detection device
US10166540B2 (en) Gas evacuation system for nanofluidic biosensor
JP2023510552A (ja) ブロッキングチャンバおよび検出チャンバを有する遠心マイクロ流体デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination