DE102018102119A1 - System und Verfahren zur Ausführung eines Assays mit Kügelchen mit einer Größe unterhalb eines Pixels - Google Patents

System und Verfahren zur Ausführung eines Assays mit Kügelchen mit einer Größe unterhalb eines Pixels Download PDF

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DE102018102119A1
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sensor
agglutination
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fluid sample
sensor pixels
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DE102018102119.4A
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Ronald B. Koo
Henry Grage
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Maxim Integrated Products Inc
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Maxim Integrated Products Inc
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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    • 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
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    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals

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Abstract

Es wird ein Sensorsystem offenbart, das Kügelchen mit einer Größe unterhalb eines Pixels für Assays verwendet. Das Sensorsystem weist eine erste Anzahl von Sensorpixeln auf, welche eine erste aktive Sensorfläche definieren. Die erste aktive Sensorfläche ist dafür ausgelegt, einen ersten Teil einer Fluidprobe aufzunehmen. Der erste Teil wird mit einer Anzahl erster funktionalisierter Kügelchen gemischt, um ein erstes Assay auszuführen. Das Sensorsystem weist auch zumindest eine zweite Anzahl von Sensorpixeln auf, welche eine zweite aktive Sensorfläche definieren. Die zweite aktive Sensorfläche ist dafür ausgelegt, einen zweiten Teil der Fluidprobe aufzunehmen. Der zweite Teil wird mit einer zweiten Anzahl funktionalisierter Kügelchen gemischt, um ein zweites Assay auszuführen. Das erste Assay und das zweite Assay können dafür ausgelegt sein, unterschiedliche Konzentrationsbereiche eines Analyten in der Fluidprobe zu detektieren.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht nach 35 U.S.C. §119(e) den Vorteil aus der am 31. Januar 2017 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 62/452 715 mit dem Titel „SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING AN ASSAY WITH SUB-PIXEL SIZED BEADS“, welche hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • Die Wichtigkeit der Bestimmung von Komponenten in biologischen Fluiden (beispielsweise Blut, Urin usw.) und anderen Materialien (beispielsweise Gasproben usw.) nimmt weiter zu. Biologische Fluidtests können in einer Gesundheitsfürsorgeumgebung verwendet werden, um physiologische und/oder biochemische Zustände in der Art einer Krankheit, eines Mineralgehalts, der Wirksamkeit eines pharmazeutischen Arzneimittels und/oder einer Organfunktion zu bestimmen. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, eine Analytkonzentration innerhalb des Bluts einer Person zu bestimmen, um eine Erkrankung in der Art von Diabetes zu behandeln. Folglich kann die Person zu einem Diagnoselabor oder einer medizinischen Einrichtung gehen müssen, um Blut abgenommen zu bekommen, und dann auf Analyseergebnisse warten müssen (häufig während eines längeren Zeitraums), was unbequem sein kann. Überdies muss die Person häufig einen Nachsorgebesuch bei einem Gesundheitsdienstanbieter für die Betrachtung der Analyseergebnisse einplanen, was die Kosten auch erhöhen kann. Aus diesen und anderen Gründen besteht ein zunehmender Bedarf an Vorrichtungen, welche ein Testen an einer Pflegestelle erleichtern können.
  • Figurenliste
  • Die detaillierte Beschreibung erfolgt mit Bezug auf die anliegenden Figuren. Die Verwendung gleicher Bezugszahlen an verschiedenen Stellen in der Beschreibung und den Figuren kann ähnliche oder identische Bestandteile angeben. Verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele („Beispiele“) der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung und den anliegenden Zeichnung offenbart. Die Zeichnung ist nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Im Allgemeinen können Arbeitsvorgänge offenbarter Prozesse in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden, es sei denn, dass in den Ansprüchen etwas anderes vorgesehen ist. Es zeigen:
    • 1A ein Schema eines Sensors mit wenigstens einer aktiven Sensorfläche mit funktionalisierten Kügelchen zur Ausführung eines Agglutinationsassays gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
    • 1B ein Schema eines Sensors mit wenigstens zwei aktiven Sensorflächen mit funktionalisierten Kügelchen, die dafür ausgelegt sind, Fluidproben zur Ausführung von Agglutinationsassays aufzunehmen, gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die funktionalisierten Kügelchen an einer ersten aktiven Sensorfläche und einer zweiten aktiven Sensorfläche dispergiert sind,
    • 2A ein Schema eines Sensors mit wenigstens zwei aktiven Sensorflächen mit funktionalisierten Kügelchen, die dafür ausgelegt sind, Fluidproben zur Ausführung von Agglutinationsassays aufzunehmen, gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die funktionalisierten Kügelchen an einer ersten aktiven Sensorfläche eine Agglomeration gebildet haben und die funktionalisierten Kügelchen an einer zweiten aktiven Sensorfläche dispergiert sind,
    • 2B ein Schema eines Sensors mit wenigstens zwei aktiven Sensorflächen mit funktionalisierten Kügelchen, die dafür ausgelegt sind, Fluidproben zur Ausführung von Agglutinationsassays aufzunehmen, gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die funktionalisierten Kügelchen an einer ersten aktiven Sensorfläche mehrere Agglomerationen gebildet haben und die funktionalisierten Kügelchen an einer zweiten aktiven Sensorfläche eine einzige Agglomeration mit einem geringeren Abdeckungsniveau als die Agglomerationen an der ersten aktiven Sensorfläche gebildet haben,
    • 3 ein Schema eines Sensors mit wenigstens einer aktiven Sensorfläche mit funktionalisierten Kügelchen zur Ausführung eines Agglutinationsassays gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei eine Agglomeration funktionalisierter Kügelchen durch mehrere Sensorpixel der aktiven Sensorfläche und/oder wenigstens ein softwaredefiniertes Sensorpixel, das mehrere Sensorpixel des Sensors aufweist, erkennbar ist,
    • 4 ein Schema eines Sensors mit zwei aktiven Sensorflächen, die dafür ausgelegt sind, eine Fluidprobe zwischen den beiden aktiven Sensorflächen aufzunehmen, wobei die beiden aktiven Sensorflächen auf entgegengesetzten Oberflächen liegen und Sensorpixel mit unterschiedlichen Größen aufweisen, gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
    • 5A eine seitliche Schnittansicht eines Sensors mit einer in der Nähe einer aktiven Sensorfläche des Sensors angeordneten Reagensbeschichtung gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die Reagensbeschichtung funktionalisierte Kügelchen zur Ausführung eines Agglutinationsassays aufweist,
    • 5B eine seitliche Schnittansicht eines Sensors mit einer in der Nähe einer aktiven Sensorfläche des Sensors angeordneten Reagensbeschichtung gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die Reagensbeschichtung funktionalisierte Kügelchen zur Ausführung eines Agglutinationsassays aufweist und wobei eine Kappenstruktur zumindest einen Teil der aktiven Sensorfläche abgedeckt,
    • 5C eine seitliche Schnittansicht eines Sensors mit einer Reagensbeschichtung innerhalb eines oberen Kapillarenraums, der durch eine Kappenstruktur definiert ist, die zumindest einen Teil einer aktiven Sensorfläche des Sensors abgedeckt, gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die Reagensbeschichtung funktionalisierte Kügelchen zur Ausführung eines Agglutinationsassays aufweist,
    • 6A eine Seitenansicht eines Sensors in der Art des in einer der 5A bis 5C dargestellten Sensors, wobei eine in der Nähe der aktiven Sensorfläche angeordnete Fluidprobe die funktionalisierten Kügelchen von der Reagensbeschichtung abgibt,
    • 6B eine Seitenansicht eines Sensors in der Art des in einer der 5A bis 5C dargestellten Sensors, wobei eine in der Nähe der aktiven Sensorfläche angeordnete Fluidprobe die funktionalisierten Kügelchen von der Reagensbeschichtung abgibt und wobei der Sensor wenigstens eine erste aktive Sensorfläche und eine zweite aktive Sensorfläche aufweist, wie beispielsweise in den 2A und 2B dargestellt ist,
    • 7A ein Schema eines Sensors mit wenigstens einer aktiven Sensorfläche mit einer ersten Anzahl funktionalisierter Kügelchen zur Ausführung eines ersten Agglutinationsassays und einer zweiten Anzahl funktionalisierter Kügelchen zur Ausführung eines zweiten Agglutinationsassays gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die erste Anzahl funktionalisierter Kügelchen und die zweite Anzahl funktionalisierter Kügelchen dispergiert sind,
    • 7B ein Schema eines Sensors mit wenigstens einer aktiven Sensorfläche mit einer ersten Anzahl funktionalisierter Kügelchen zur Ausführung eines ersten Agglutinationsassays und einer zweiten Anzahl funktionalisierter Kügelchen zur Ausführung eines zweiten Agglutinationsassays gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die erste Anzahl funktionalisierter Kügelchen und die zweite Anzahl funktionalisierter Kügelchen jeweilige Agglomerationen gebildet haben,
    • 8A ein Teilflussdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation eines Verfahrens zum Erkennen einer Konzentration eines Zielanalyten in einer Fluidprobe beispielsweise mit zwei oder mehr aktiven Sensorflächen unter Verwendung eines Sensors, wie er in einer der vorhergehenden Figuren dargestellt ist,
    • 8B ein Teilflussdiagramm, welches die Beispielimplementation des in 8A dargestellten Verfahrens näher erläutert,
    • 9 ein Flussdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation eines Verfahrens zum Erkennen einer Konzentration eines Zielanalyten in einer Fluidprobe beispielsweise mit zwei oder mehr aktiven Sensorflächen unter Verwendung eines Sensors, wie er in einer der vorhergehenden Figuren dargestellt ist,
    • 10A ein Teilflussdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation eines Verfahrens zum Erkennen einer Konzentration eines Zielanalyten in einer Fluidprobe beispielsweise mit zwei oder mehr aktiven Sensorflächen unter Verwendung eines Sensors, wie er in einer der vorhergehenden Figuren dargestellt ist,
    • 10B ein Teilflussdiagramm, welches die Beispielimplementation des in 10A dargestellten Verfahrens näher erläutert,
    • 11 eine Beispielauftragung von Kalibrierkurven zur Bestimmung der Konzentration eines Analyten in einer Fluidprobe auf der Grundlage der Abdeckung einer aktiven Sensorfläche durch Agglomerationen funktionalisierter Kügelchen,
    • 12 Beispielauftragungen der Abdeckung aktiver Sensorflächen durch Agglomerationen funktionalisierter Kügelchen über die Zeit, wobei jeweilige der aktiven Sensorflächen jeweilige Sätze funktionalisierter Kügelchen aufweisen, welche dafür ausgelegt sind, jeweilige Analytkonzentrationsbereiche zu erkennen, und
    • 13 eine Reihe als Beispiel dienender Empfindlichkeitsauftragungen der Abdeckung aktiver Sensorflächen durch Agglomerationen funktionalisierter Kügelchen über die Zeit, wobei eine Anzahl von Referenzauftragungen in Zusammenhang mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten für Konzentrationen eines Zielanalyten verglichen mit einer erkannten Agglutinationsrate zu einem Zeitpunkt dargestellt sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Überblick
  • Ein Assay ist ein Test, bei dem ein oder mehrere Reagenzien zu einer Probe (beispielsweise einer Fluidprobe in der Art einer biologischen Flüssigkeit oder eines Gases) hinzugefügt werden und analysiert wird, wie die Probe oder die Reagenzien danach beeinflusst werden. Beispielsweise können funktionalisierte Kügelchen (beispielsweise Kügelchen, die ein oder mehrere Reagenzien umfassen oder damit beschichtet sind) agglutinieren, wenn ein bestimmter Analyt in der Fluidprobe vorhanden ist. Einige Assaybeispiele sind Agglutinations- oder Agglomerationsassays, einschließlich Immunassays, kinetischer Agglutinationsassays, Agglomeration-von-Kügelchen-Assays, kinetischer Agglomeration-von-Kügelchen-Assays, Koagulationsassays, kinetischer Koagulationsassays, Oberflächenantigenassays, Rezeptorassays von Biopsieprozeduren, Assays zirkulierender Blutzellen oder Assays zirkulierender Nukleinsäuren, jedoch ohne Einschränkung auf diese.
  • Es werden ein System und ein Verfahren zur Ausführung von Assays mit Kügelchen mit Größen unterhalb eines Pixels (beispielsweise funktionalisierten Kügelchen) offenbart. Gemäß Ausführungsformen kann ein System einen Sensor (beispielsweise einen Sensor für elektrische Felder, einen Magnetfeldsensor, einen optischen Sensor, einen Mehrmodussensor oder dergleichen) aufweisen, der eine Anzahl von durch wenigstens ein Feld oder eine Matrix von Sensorelementen gebildeten Sensorpixeln aufweist. Das Feld oder die Matrix von Sensorelementen kann eine aktive Sensorfläche definieren, die dafür ausgelegt ist, eine Fluidprobe aufzunehmen. Die Fluidprobe kann zur Ausführung eines Assays mit einer Anzahl funktionalisierter Kügelchen gemischt werden. Gemäß Ausführungsformen können die funktionalisierten Kügelchen in der Nähe der aktiven Sensorfläche in die Fluidprobe eingemischt (beispielsweise darin gelöst) werden. Beispielsweise können die funktionalisierten Kügelchen an der aktiven Sensorfläche oder in der Nähe der aktiven Sensorfläche (beispielsweise in einer an die aktive Sensorfläche angrenzenden Kammer) in die Fluidprobe eingemischt werden. Ein funktionalisiertes Kügelchen von der Anzahl funktionalisierter Kügelchen kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die kleiner ist als eine Pixelfläche eines Sensorpixels. Folglich können individuelle funktionalisierte Kügelchen für den Sensor unsichtbar sein (beispielsweise nicht davon detektierbar sein). Die funktionalisierten Kügelchen können sichtbar werden (beispielsweise durch den Sensor detektierbar werden), wenn sie agglutinieren und eine oder mehrere Agglomerationen (hier manchmal als „Klumpen“ bezeichnet) bilden, welche zumindest einen Schwellenteil einer jeweiligen Pixelfläche eines Sensorpixels abdecken.
  • Gemäß Ausführungsformen weist eine Sensoranordnung eine Kammer auf, die dafür ausgelegt ist, eine Fluidprobe aufzunehmen. Die Kammer kann eine erste aktive Sensorfläche aufweisen, die in einem ersten Teil der Kammer angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, einen ersten Teil der Fluidprobe aufzunehmen. Die erste aktive Sensorfläche weist eine erste Anzahl von Sensorpixeln auf, wobei jedes Sensorpixel eine erste Pixelfläche definiert. Die erste aktive Sensorfläche weist auch erste funktionalisierte Kügelchen mit einer Querschnittsfläche, die kleiner ist als die erste Pixelfläche, und einer ersten Beschichtung, die dafür ausgelegt ist, eine Agglutination einer Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen zu bewirken, wenn ein Zielanalyt im ersten Teil der Fluidprobe vorhanden ist, auf. Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Kammer ferner wenigstens eine zweite aktive Sensorfläche auf, die in einem zweiten Teil der Kammer angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, einen zweiten Teil der Fluidprobe aufzunehmen. Die zweite aktive Sensorfläche weist eine zweite Anzahl von Sensorpixeln auf, wobei jedes Sensorpixel eine zweite Pixelfläche definiert. Die zweite aktive Sensorfläche weist auch zweite funktionalisierte Kügelchen mit einer Querschnittsfläche, die kleiner als die zweite Pixelfläche ist, und einer zweiten Beschichtung, die dafür ausgelegt ist, eine Agglutination einer Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen zu bewirken, wenn der Zielanalyt im zweiten Teil der Fluidprobe vorhanden ist, auf. Die ersten und zweiten Sensorpixel sind kommunikativ mit einer Steuereinrichtung gekoppelt, die dafür ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: Empfangen elektrischer Signale von der ersten und zweiten Anzahl von Sensorpixeln, Verarbeiten der elektrischen Signale, um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer Untermenge der ersten Anzahl von Sensorpixeln eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen angeben, und um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer Untermenge der zweiten Anzahl von Sensorpixeln eine Agglutination der Anzahl von zweiten funktionalisierten Kügelchen angeben, Bestimmen einer Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe auf der Grundlage der Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen, der Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen oder beider und Erzeugen von Daten, welche die Konzentration des Zielanalyten repräsentieren.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen können die erste aktive Sensorfläche und die zweite aktive Sensorfläche dafür ausgelegt sein, unterschiedliche Konzentrationsbereiche eines Analyten in der Fluidprobe zu detektieren. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Sensor eine dritte aktive Sensorfläche und möglicherweise noch weitere aufweisen. Der Sensor kann zur Ausführung mehrerer Assays (an den verschiedenen aktiven Sensorflächen) verwendet werden, um unterschiedliche Konzentrationsbereiche eines Analyten und/oder verschiedener Analyten in der Fluidprobe unter Verwendung jeweiliger Sätze funktionalisierter Kügelchen zu detektieren, wobei jeder Satz funktionalisierter Kügelchen dafür ausgelegt sein kann, bei Vorhandensein einer Schwellenkonzentration eines Analyten zu agglutinieren.
  • Beispielimplementationen
  • Ausführungsformen eines Sensors 100 sind in den 1A bis 7B dargestellt. Gemäß diesen Ausführungsformen weist der Sensor 100 eine Anzahl von Sensorelementen 102 auf, die wenigstens eine aktive Sensorfläche 104 definieren. Die Sensorelemente 102, welche die aktive Sensorfläche 104 definieren, werden hier manchmal als „Sensorpixel 102“ bezeichnet. Jedes Sensorpixel 102 definiert eine jeweilige Pixelfläche. Beispielsweise kann eine Pixelfläche für ein Sensorpixel 102 einem Teil der vom Sensorpixel 102 belegten aktiven Sensorfläche 104 entsprechen. Die Sensorpixel 102 können elektrische Signale auf der Grundlage gemessener Impedanzen oder Impedanzänderungen, gemessener Kapazitäten oder Kapazitätsänderungen, gemessener Änderungen des Magnetfelds, einer gemessenen Lichtstreuung, -reflexion oder -brechung und Kombinationen davon erzeugen. Beispiele von Sensorelementen 102 können Metallplatten, Spulen, Photodetektoren oder eine Kombination davon usw. verwenden. Beispielsweise kann ein Sensorpixel 102 gemäß einer Ausführungsform eine Metallplatte aufweisen, die dafür ausgelegt ist, ein oder mehrere elektrische Signale in Zusammenhang mit einer Impedanz oder Kapazität oder einer Impedanz- oder Kapazitätsänderung, die von der Metallplatte gemessen wird, zu erzeugen. In dieser Hinsicht kann jedes Sensorpixel 102 dafür ausgelegt sein, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das eine Änderung in einem elektrischen Feld (beispielsweise einem horizontalen elektrischen Feld, einem vertikalen elektrischen Feld und/oder einem oszillierenden elektrischen Feld) angibt. Gemäß einigen Ausführungsformen ist das elektrische Feld ein oszillierendes elektrisches Feld mit einer Frequenz im Bereich von 1 Megahertz (MHz) und 300 MHz. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein Sensorpixel 102 eine Spule aufweisen, die dafür ausgelegt ist, ein oder mehrere elektrische Signale in Zusammenhang mit einer von der Spule gemessenen Magnetfeldänderung zu erzeugen. Gemäß noch einer anderen Ausführungsform kann ein Sensorpixel 102 einen Photodetektor aufweisen, der dafür ausgelegt ist, ein oder mehrere elektrische Signale in Zusammenhang mit gestreutem, reflektiertem oder gebrochenem Licht, das vom Photodetektor erfasst wird, zu erzeugen. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Sensorpixel 102 auch zwei oder mehr Sätze oder Felder unterschiedlicher Sensorelemente (beispielsweise Metallplatten und Spulen, Metallplatten und Photodetektoren, Spulen und Photodetektoren oder eine Kombination aller drei Sensorelemente) aufweisen. Weitere Beispiele eines Sensors für elektrische Felder (wobei Sensorpixel 102 Metallplatten aufweisen), eines Magnetfeldsensors (wobei Sensorpixel 102 Spulen aufweisen) und eines optischen Sensors (wobei Sensorpixel 102 Photodetektoren aufweisen) und eines Mehrmodussensors (wobei Sensorpixel 102 durch eine Kombination verschiedener Typen von Sensorelementen definiert sind) sind in der US-Patentanmeldung 15/244 600 beschrieben, die hier in ihrer Gesamtheit durch Verweis aufgenommen ist. Ausführungsformen des Sensors 100 können beliebige der in der US-Patentanmeldung 15/244 600 offenbarten Sensorausführungsformen einschließen.
  • Wie in 1A dargestellt ist, ist die aktive Sensorfläche 104 dafür ausgelegt, einen Teil 108 einer Fluidprobe aufzunehmen. Der Teil 108 der Fluidprobe kann einen oder mehrere Analyten (beispielsweise Hormone, Proteine, Viren, Prionen, Spermien, Zellen, biologische Mikropartikel usw.) aufweisen. Der Teil 108 der Fluidprobe kann mit funktionalisierten Kügelchen 106 gemischt werden, um ein oder mehrere Assays für den einen oder die mehreren Analyten auszuführen. Gemäß Ausführungsformen kann ein funktionalisiertes Kügelchen 106 eine Querschnittsfläche aufweisen, die kleiner ist als eine jeweilige durch ein Sensorpixel 102 definierte Pixelfläche, so dass das Sensorpixel 102 dafür ausgelegt ist, eine Agglomeration 107 funktionalisierter Kügelchen 106 in der Nähe des Sensorpixels 102 zu detektieren, wenn die Agglomeration 107 zumindest einen Schwellenteil der jeweiligen Pixelfläche abgedeckt. Beispielsweise kann ein Sensorpixel 102 dafür ausgelegt sein, eine Agglomeration funktionalisierter Kügelchen 106 zu detektieren, wenn die Agglomeration 107 eine jeweilige Pixelfläche des Sensorpixels 102 abgedeckt, wie in 2A dargestellt ist, oder wenn die Agglomeration 107 einen Schwellenprozentsatz (beispielsweise 50 % oder mehr) der jeweiligen Pixelfläche abgedeckt.
  • Gemäß einer in 1B dargestellten Ausführungsform weist der Sensor 100 ferner eine zweite Anzahl von Sensorpixeln 202 auf, welche eine zweite aktive Sensorfläche 204 definieren. Die zweite aktive Sensorfläche 204 kann dafür ausgelegt sein, einen zweiten Teil 208 der Fluidprobe aufzunehmen. Der zweite Teil 208 der Fluidprobe kann mit einer zweiten Anzahl funktionalisierter Kügelchen 206 gemischt werden, um ein zweites Assay auszuführen. Gemäß einigen Implementationen können das erste Assay und das zweite Assay dafür ausgelegt sein, unterschiedliche Konzentrationsbereiche eines Analyten in der Fluidprobe zu detektieren. Bei einigen Implementationen können das erste Assay und das zweite Assay dafür ausgelegt sein, unterschiedliche Analyten zu detektieren. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Sensor 100 ferner eine dritte aktive Sensorfläche und möglicherweise noch weitere aufweisen. Der Sensor 100 kann zur Ausführung mehrerer Assays (an den verschiedenen aktiven Sensorflächen) verwendet werden, um unterschiedliche Konzentrationsbereiche eines Analyten und/oder verschiedener Analyten in der Fluidprobe unter Verwendung jeweiliger Sätze funktionalisierter Kügelchen zu detektieren, wobei jeder Satz funktionalisierter Kügelchen dafür ausgelegt sein kann, bei Vorhandensein einer Schwellenkonzentration eines Analyten zu agglutinieren. Der Sensor 100 kann eine beliebige Zahl aktiver Sensorflächen aufweisen, deren Ergebnisse miteinander verglichen oder kombiniert werden können, um den Dynamikbereich des Sensors 100 zu vergrößern (beispielsweise durch Verwenden von Assays, die dafür ausgelegt sind, unterschiedliche Konzentrationsbereiche eines oder mehrerer Analyten zu detektieren). Gemäß einigen Ausführungsformen ist die erste aktive Sensorfläche 104 dafür ausgelegt, ein erstes Assay auszuführen, und ist die zweite aktive Sensorfläche 204 dafür ausgelegt, ein zweites Assay auszuführen, wobei das erste Assay und das zweite Assay für unterschiedliche Konzentrationsbereiche des Zielanalyten empfindlich sind. Es gibt mehrere Konfigurationen, durch welche die erste aktive Sensorfläche 104 und die zweite aktive Sensorfläche 204 abgestimmt werden können, um unterschiedliche Konzentrationsbereiche eines Zielanalyten zu detektieren. Beispielsweise können die ersten funktionalisierten Kügelchen 106 andere Abmessungen als die zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 aufweisen (beispielsweise größer oder kleiner als diese sein), um die unterschiedlichen Konzentrationsbereiche des Zielanalyten zu detektieren. Gemäß Ausführungsformen können die ersten funktionalisierten Kügelchen 106 andere physikalische Parameter (beispielsweise eine andere Zusammensetzung) aufweisen als die zweiten funktionalisierten Kügelchen 206, um die unterschiedlichen Konzentrationsbereiche des Zielanalyten zu detektieren. Die ersten funktionalisierten Kügelchen 106 können mit einem anderen Reagens oder einer anderen Menge eines Reagens als die zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 beschichtet werden, um die unterschiedlichen Konzentrationsbereiche des Zielanalyten zu detektieren. Die erste Pixelfläche (beispielsweise die Fläche jedes Pixels 102) kann von der zweiten Pixelfläche (beispielsweise der Fläche jedes Pixels 202) verschieden sein, um die unterschiedlichen Konzentrationsbereiche des Zielanalyten zu detektieren. Beispielsweise kann die erste Pixelfläche größer als die zweite Pixelfläche sein. Gemäß einigen Ausführungsformen kann zur Implementation unterschiedlicher Pixelflächen für die aktive Sensorfläche 104 und die aktive Sensorfläche 204 jedes Sensorpixel der ersten Anzahl von Sensorpixeln, welche die aktive Sensorfläche 104 definieren, ein softwaredefiniertes Sensorpixel 118 sein, das wenigstens zwei Sensorpixel 102 aufweist (beispielsweise wie hier beschrieben und in 118 dargestellt).
  • Es können mehrere Analysen mit funktionalisierten Kügelchen 106 und funktionalisierten Kügelchen 206 ausgeführt werden. Beispielsweise können die funktionalisierten Kügelchen 106 und die funktionalisierten Kügelchen 206 auch bei Koagulationsassays als Bildverbesserer nützlich sein, falls sich rote Blutzellen nur schwer auflösen lassen. Statt sich ausschließlich auf die roten Blutzellen zu verlassen, kann der Sensor 100 dafür ausgelegt werden, die Bewegung von Kügelchen zusammen mit den roten Blutzellen abzubilden, wenn sich ein Gerinnsel bildet. Die funktionalisierten Kügelchen 106 und die funktionalisierten Kügelchen 206 können auch als interne Standards verwendet werden, um dabei zu helfen, Objektgrößen zu überprüfen (beispielsweise die Größe von Blutzellen, wenn Vollblutzählungen ausgeführt werden), weil die Kügelchen mit einer bekannten Größe (beispielsweise einem bekannten Durchmesser oder einem Durchmesser innerhalb eines bekannten Bereichs) hergestellt werden. Gemäß Ausführungsformen können die funktionalisierten Kügelchen 106 und die funktionalisierten Kügelchen 206 Folgende einschließen, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Kunststoffkügelchen (beispielsweise Polystyrol(PS)-Kügelchen), deren Größen (deren Durchmesser) von 50 nm bis 13 µm reichen, PS-beschichtete Kügelchen, deren Größen (deren Durchmesser) von 40 nm bis 5 µm reichen, PS-beschichtete Kügelchen, deren Größen (deren Durchmesser) von 5 µm bis 35 µm reichen, ferromagnetische Kügelchen (beispielsweise mit Chromdioxid beschichtete PS-Kügelchen), deren Größen (deren Durchmesser) von 2 µm bis 120 µm reichen, paramagnetische Kügelchen (beispielsweise mit Magnetit beschichtete PS-Kügelchen, möglicherweise mit einer Vielzahl von Beschichtungen), deren Größen (deren Durchmesser) von 100 nm bis 120 µm reichen, Gold- oder Silberkolloide (Teilchen/Sole), deren Größen (deren Durchmesser) von 2 nm bis 250 nm reichen, oder andere im Handel verfügbare Kügelchen. Beispiele funktionalisierter Kügelchen 106 und funktionalisierter Kügelchen 206 können Folgende einschließen, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Glasteilchen von COSPHERIC, Polystyrollatexkügelchen von SIGMA ALDRICH, Polystyrolteilchen von SPHEROTECH, INC., paramagnetische Teilchen von SPHEROTECH, INC., ferromagnetische Teilchen von SPHEROTECH, INC., magnetische Mikrokügelchen von EMD MILLIPORE CORP., Goldsole, eine Kombination davon usw. Gemäß einigen Ausführungsformen können die funktionalisierten Kügelchen 106 und/oder die funktionalisierten Kügelchen 206 Durchmesser im Bereich von 390 nm bis 700 nm (die Wellenlängen des sichtbaren Lichts) aufweisen.
  • Gemäß Ausführungsformen können die funktionalisierten Kügelchen 106 mit dem Teil 108 der Fluidprobe in der Nähe der aktiven Sensorfläche 104 gemischt werden (beispielsweise darin gelöst werden). Beispielsweise können die funktionalisierten Kügelchen 106 mit dem Teil 108 der Fluidprobe an der aktiven Sensorfläche 104 oder in der Nähe der aktiven Sensorfläche 104 gemischt werden (beispielsweise kurz vor dem Einbringen der Fluidprobe 108 in die aktive Sensorfläche 104). Ähnlich können die funktionalisierten Kügelchen 206 mit dem Teil 208 der Fluidprobe in der Nähe der aktiven Sensorfläche 204 gemischt werden (beispielsweise darin gelöst werden). Beispielsweise können die funktionalisierten Kügelchen 206 mit dem Teil 208 der Fluidprobe an der aktiven Sensorfläche 204 oder in der Nähe der aktiven Sensorfläche 204 gemischt werden (beispielsweise kurz vor dem Einbringen der Fluidprobe 208 in die aktive Sensorfläche 204).
  • Die 5A bis 5C zeigen Ausführungsformen einer Sensorzelle, welche die aktive Sensorfläche 104 definiert. Die zweite aktive Sensorfläche 204 kann auch in einer Sensorzelle enthalten sein, die ähnlich aufgebaut ist (nicht dargestellt). Der Sensor 100 kann eine beliebige Zahl von Sensorzellen aufweisen. Wie in den 5A und 5B dargestellt ist, kann eine Reagensbeschichtung 124, welche die funktionalisierten Kügelchen 106 aufweist, in der Nähe der aktiven Sensorfläche 104 (beispielsweise darauf) angeordnet werden. Die aktive Sensorfläche 104 kann durch ein Substrat 122 (beispielsweise ein Siliciumsubstrat oder dergleichen) getragen werden. Wie in 5B dargestellt ist, kann die aktive Sensorfläche 104 mit einer Kappenstruktur 126 abgedeckt werden. Die Kappenstruktur 126 kann auf dem Substrat 122, über der aktiven Sensorfläche 104 angeordnet werden, so dass die Kappenstruktur 126 (beispielsweise eine Mikrofluidkappe) und die aktive Sensorfläche 104 eine Kammer 128 definieren, die dafür ausgelegt ist, die Fluidprobe 108 aufzunehmen. Gemäß einer in 5C dargestellten Ausführungsform kann die Reagensbeschichtung 124 innerhalb der Kappenstruktur 126 angeordnet werden (beispielsweise auf eine Innenfläche der Kappenstruktur 126 aufgebracht werden). Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Reagensbeschichtung 124 auf die Oberflächen sowohl der aktiven Sensorfläche 104 als auch der Kappenstruktur 126 aufgebracht werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Sensor 100 als ein tragbarer Teststreifen implementiert werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Probenkammer 128 in der Größenordnung von Mikrometern messen, um groß genug zu sein, damit die Fluidprobe 108 (beispielsweise Blut) hineinfließen kann, jedoch klein genug zu sein, um Zellen (beispielsweise rote Blutzellen) herauszufiltern oder nur zuzulassen, dass eine oder zwei Zellenschichten vorhanden sind. Beispielsweise kann die Kammer 128 eine Höhe von 3 µm oder weniger aufweisen.
  • Die funktionalisierten Kügelchen 106 und möglicherweise andere Reagenzien können in der Fluidprobe 108 gelöst werden, wenn die Fluidprobe 108 auf der aktiven Sensorfläche 104 angeordnet wird und/oder wenn die Fluidprobe 108 in die Kammer 128 fließt. Beispielsweise werden, wie in 6A dargestellt ist, funktionalisierte Kügelchen 106 von der Reagensbeschichtung 124 abgegeben, wenn der Teil 108 der Fluidprobe in der Nähe der aktiven Sensorfläche 104 liegt (beispielsweise wenn das Fluid in die Kammer 128 fließt). Durch Anordnen funktionalisierter Kügelchen 106 direkt oberhalb der aktiven Sensorfläche 104 des Sensors 100 oder in der Nähe der aktiven Sensorfläche 104 (beispielsweise in der Kappenstruktur 126) kann die Zahl der benötigten funktionalisierten Kügelchen 106 verringert werden, wodurch die Kosten verringert werden. Reaktionen in einem Assay können beginnen, wenn funktionalisierte Kügelchen 106 zur Fluidprobe 108 hinzugefügt werden. Folglich bestimmt die Wechselwirkung funktionalisierter Kügelchen 106 mit der Fluidprobe 108 an der aktiven Sensorfläche 104 den Beginn der Reaktion. Das Ende der Reaktion kann auf eine Zeit nach dem Beginn der Reaktion gelegt werden und durch einen Algorithmus bestimmt werden, der durch wiederholtes Testen von Sensoren mit Referenzmaterial gelernt wird. Der Sensor 100 tastet die Reaktion zwischen dem Beginn und dem Ende der Reaktion ab.
  • Wie in 6B dargestellt ist, kann die Kammer 128 mehrere Teile 127 und 129 oder Unterkammern aufweisen. Beispielsweise kann die Kammer 128 einen ersten Teil 127 und einen zweiten Teil 129 aufweisen, die durch wenigstens eine Wand 125 getrennt sind. Gemäß Ausführungsformen befindet sich die erste aktive Sensorfläche 104 im ersten Teil 127 der Kammer 128 und ist dafür ausgelegt, den ersten Teil 108 der Fluidprobe aufzunehmen, und befindet sich die zweite aktive Sensorfläche 204 im zweiten Teil 129 der Kammer 128 und ist dafür ausgelegt, den zweiten Teil 208 der Fluidprobe aufzunehmen.
  • Wiederum mit Bezug auf die 1A und 1B sei bemerkt, dass der Sensor 100 eine Steuereinrichtung 110 aufweist oder kommunikativ damit gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung 110 kann direkt (beispielsweise verdrahtet) oder indirekt (beispielsweise drahtlos) mit Sensorpixeln 102 und Sensorpixeln 202 verbunden sein. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 in die Struktur des Sensors 100 aufgenommen. Gemäß anderen Ausführungsformen umfasst die Steuereinrichtung 110 eine mobile Vorrichtung (beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet) oder eine Desktop-Rechenvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, elektrische Signale vom Sensor 100 zu empfangen. Die Steuereinrichtung 110 kann einen Prozessor 112 (beispielsweise einen Mikroprozessor, eine Mikrosteuereinrichtung, einen ASIC, eine programmierbare Logikvorrichtung oder dergleichen) und einen mit dem Prozessor 112 gekoppelten Speicher 114 aufweisen. Der Speicher 114 kann eine nichtflüchtige Speichervorrichtung in der Art eines Flash-Laufwerks, eines Halbleiterlaufwerks (einer SSD) oder einer SD-Karte umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Speicher 114 einen Netz- oder Cloud-Speicher umfassen, der über ein verdrahtetes oder drahtloses Verbindungsprotokoll kommunikativ mit dem Prozessor 112 gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, den Sensor 100 zu veranlassen, die aktive Sensorfläche 104 mit Sensorpixeln 102 abzutasten und die aktive Sensorfläche 204 mit Sensorpixeln 202 abzutasten. Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, den Sensor 100 zu veranlassen, die aktive Sensorfläche 104 und die aktive Sensorfläche 204 entsprechend einem oder mehreren vordefinierten oder benutzerprogrammierten Abtastmodulen 116 (beispielsweise einem oder mehreren Sätzen von Programmbefehlen), die vom Prozessor 112 aus dem Speicher 114 ausgeführt werden, abzutasten. Gemäß Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, ein Bild, eine Zuordnung oder eine Datenstruktur in Zusammenhang mit den von Sensorpixeln 102 und Sensorpixeln 202 empfangenen elektrischen Signalen zu erzeugen. Beispielsweise können Sensorpixel 102 und Sensorpixel 202 die aktive Sensorfläche 104 und die aktive Sensorfläche 204 abtasten und elektrische Signale in Zusammenhang mit einer oder mehreren erkannten Strukturen (beispielsweise Agglomerationen 107 funktionalisierter Kügelchen 106 oder Agglomerationen 207 funktionalisierter Kügelchen 206 oder Agglomerationen in anderen aktiven Sensorflächen) zur Steuereinrichtung 110 senden. Die Steuereinrichtung 110 kann dann das Bild, die Zuordnung oder die Datenstruktur auf der Grundlage der von den Sensorpixeln 102 und den Sensorpixeln 202 empfangenen elektrischen Signale erzeugen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, von jeweiligen der Sensorpixel 102 und Sensorpixel 202 empfangene elektrische Signale jeweiligen Datenpunkten (beispielsweise jeweiligen Bildpixeln eines erzeugten Bilds oder einer erzeugten Zuordnung) zuzuordnen. Gemäß Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, eine Abdeckung oder Änderung der Abdeckung der aktiven Sensorfläche 104 und der aktiven Sensorfläche 204 durch Erkennen von Agglomerationen 107 und Agglomerationen 207 auf der Grundlage einer Bildsequenz (beispielsweise einer Videoaufzeichnung) der aktiven Sensorfläche 104 und der aktiven Sensorfläche 204 zu überwachen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, elektrische Signale von der ersten und zweiten Anzahl von Sensorpixeln 102 und 202 zu empfangen. Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, die elektrischen Signale zu verarbeiten, um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer Untermenge 109 der ersten Anzahl von Sensorpixeln 102 eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 angeben, und um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer Untermenge 209 der zweiten Anzahl von Sensorpixeln 202 eine Agglutination der Anzahl zweiter funktionalisierter Kügelchen 206 angeben. Beispielsweise kann gemäß der in 6B dargestellten Ausführungsform die Untermenge 109 von Sensorpixeln 102 (beispielsweise eines oder mehrere der Sensorpixel 102) eine Agglutination der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 auf der Grundlage einer erkannten Agglomeration 107 von Kügelchen 106 entsprechender elektrischer Signale angeben und kann die Untermenge 209 von Sensorpixeln 202 (beispielsweise eines oder mehrere der Sensorpixel 202) eine Agglutination der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 auf der Grundlage einer erkannten Agglomeration 207 von Kügelchen 206 entsprechender elektrischer Signale angeben. Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, eine Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe auf der Grundlage der Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen 106, der Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 oder beider zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, eine Konzentration des Zielanalyten in einem jeweiligen Teil der Fluidprobe, der sich in der ersten aktiven Sensorfläche 104, der zweiten aktiven Sensorfläche 204 oder in beiden befindet, zu bestimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen können Konzentrationsmessungen von der ersten aktiven Sensorfläche 104 und der zweiten aktiven Sensorfläche 204 gemittelt werden, aggregiert werden, oder eine der Messungen kann auf der Grundlage der Konsistenz, der Übereinstimmung mit Referenzdaten oder dergleichen ausgewählt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, die elektrischen Signale zu verarbeiten, um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer oder mehreren Untermengen (beispielsweise der Untermenge 109 und/oder der Untermenge 209) der Anzahl von Sensorpixeln eine Agglutination der funktionalisierten Kügelchen, die angrenzend an die eine oder die mehreren Untermengen angeordnet sind, angeben. Die Steuereinrichtung 110 kann ferner dafür ausgelegt sein, die elektrischen Signale über die Zeit zu überwachen, um eine Agglutinationsrate der funktionalisierten Kügelchen zu messen und auf der Grundlage der Agglutinationsrate eine Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zu bestimmen (beispielsweise für jede der aktiven Sensorflächen und/oder Untermengen). Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, die in jeder aktiven Sensorfläche bestimmte Konzentration des Zielanalyten mit Daten zu vergleichen, welche einen Dynamikbereich für den Zielanalyten repräsentieren, und ferner dafür ausgelegt sein, die Zielanalytkonzentration in der Fluidprobe auf der Grundlage der aktiven Sensorflächen zu bestimmen, für die die Konzentration des Zielanalyten innerhalb des Dynamikbereichs des Zielanalyten lag.
  • Gemäß Ausführungsformen ist der Sensor 100 dafür ausgelegt, Agglomerationen 107 funktionalisierter Kügelchen 106 und Agglomerationen 207 funktionalisierter Kügelchen 206 zu erkennen, wenn sie eine Schwellengröße erreichen, die von einem oder mehreren der Sensorpixel 102 (oder der Sensorpixel 202) erkennbar ist. Beispielsweise kann ein Sensorpixel 102 (oder ein Sensorpixel 202) dafür ausgelegt sein, eine Agglomeration funktionalisierter Kügelchen zu erkennen, wenn die Agglomeration zumindest einen Schwellenanteil (beispielsweise 50 % oder mehr) einer jeweiligen Pixelfläche des Sensorpixels 102 (oder des Sensorpixels 202) abdeckt. Wie in den 1A und 1B dargestellt ist, können funktionalisierte Kügelchen 106 und funktionalisierte Kügelchen 206 jeweilige Querschnittsflächen aufweisen, die kleiner sind als die jeweiligen Pixelflächen von Sensorpixeln 102 und Sensorpixeln 202, und die dispergierten funktionalisierten Kügelchen 106 und die dispergierten funktionalisierten Kügelchen 206 können dadurch weder von den Sensorpixeln 102 noch von den Sensorpixeln 202 erkennbar sein. Beispielsweise kann ein individuelles funktionalisiertes Kügelchen 106 von einem Sensorpixel 102 nicht erkennbar sein, wenn das funktionalisierte Kügelchen keinen Schwellenanteil der jeweiligen Pixelfläche des Sensorpixels 102 abdeckt. Eine Anzahl funktionalisierter Kügelchen 106 kann sichtbar werden (beispielsweise vom Sensor 100 detektierbar werden), wenn sie agglutinieren und eine oder mehrere Agglomerationen 107 bilden, die zumindest einen Schwellenanteil einer jeweiligen Pixelfläche eines der Sensorpixel 102 abdecken. Beispielsweise zeigt 2A eine Agglomeration 107 funktionalisierter Kügelchen 106, welche die jeweilige Pixelfläche eines Sensorpixels 102 der aktiven Sensorfläche 104 abdeckt, während funktionalisierte Kügelchen 206 über der aktiven Sensorfläche 204 dispergiert bleiben und daher nicht erkennbar sind. 2B zeigt erkennbare Agglomerationen 107 über der aktiven Sensorfläche 104, die größer sind als erkennbare Agglomerationen 207 über der aktiven Sensorfläche 204. Ein solches Szenario kann eine stärkere Reaktion (beispielsweise eine schnellere Agglutinationsrate) für ein erstes Assay in Zusammenhang mit funktionalisierten Kügelchen 106 angeben, wodurch eine höhere Empfindlichkeit für eine Konzentration eines Analyten in der Fluidprobe angegeben werden kann.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise auf der Grundlage einer Zahl von Sensorpixeln zu bestimmen, welche eine Agglutination in einer jeweiligen aktiven Sensorfläche angeben. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Bestimmen einer Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge (oder den Untermengen) 109 der ersten Anzahl von Sensorpixeln 102, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 angeben, zu bestimmen. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Sensorpixel 102, das ein elektrisches Signal mit einer Signalstärke (beispielsweise Amplitude) oberhalb einer Schwellensignalstärke erzeugt, das Vorhandensein einer Agglomeration 107 von Kügelchen 106 angrenzend an das Sensorpixel 102 angeben, wodurch eine Agglutination angegeben wird. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Bestimmen einer Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge (oder den Untermengen) 209 der zweiten Anzahl von Sensorpixeln 202, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 angeben, zu bestimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Bestimmen der Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge (oder den Untermengen) 109 der ersten Anzahl von Sensorpixeln 102, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 angeben, und der Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge (oder den Untermengen) 209 der zweiten Anzahl von Sensorpixeln 202, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 angeben, zu bestimmen. Beispielsweise können die Ergebnisse verglichen oder quantifiziert (beispielsweise gemittelt oder aggregiert) werden, um die Zielanalytkonzentration zu bestimmen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise auf der Grundlage einer Agglutinationsrate zu bestimmen. Beispielsweise kann die Agglutinationsrate die Rate sein, mit der die Abdeckung agglutinierender Kügelchen anwächst, oder die Rate sein, mit der die Dispersion von Kügelchen in der Fluidprobe verringert wird. Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Bestimmen einer ersten Agglutinationsrate, die einer Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge (oder den Untermengen) 109 der ersten Anzahl von Sensorpixeln 102 entspricht, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 über die Zeit angeben, zu bestimmen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Bestimmen einer zweiten Agglutinationsrate, die einer Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge (oder den Untermengen) 209 der zweiten Anzahl von Sensorpixeln 202 entspricht, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 über die Zeit angeben, zu bestimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Bestimmen einer ersten Agglutinationsrate, die der Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge (oder den Untermengen) 109 der ersten Anzahl von Sensorpixeln 102 entspricht, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 über die Zeit angeben, und einer zweiten Agglutinationsrate, die der Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge (oder den Untermengen) 209 der zweiten Anzahl von Sensorpixeln 202 entspricht, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 über die Zeit angeben, zu bestimmen. Beispielsweise können die Ergebnisse verglichen, gemittelt oder aggregiert werden, um die Zielanalytkonzentration zu bestimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung dafür ausgelegt, die erste Agglutinationsrate, die zweite Agglutinationsrate oder sowohl die erste Agglutinationsrate als auch die zweite Agglutinationsrate mit einem Referenzdatensatz oder einer Datenauftragung (beispielsweise in der Art der in 11 oder 12 dargestellten Daten) zu vergleichen, um die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zu bestimmen.
  • Statt eine Zahl von Sensorpixeln zu bestimmen, welche eine Agglutination angeben, oder zusätzlich dazu kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Identifizieren und Quantifizieren (beispielsweise Mitteln) von Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Identifizieren und Quantifizieren (beispielsweise Mitteln) von Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln 102 in der Untermenge (oder den Untermengen) 109 der ersten Anzahl von Sensorpixeln 102, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 angeben, Identifizieren und Quantifizieren (beispielsweise Mitteln) von Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln 202 in der Untermenge (oder den Untermengen) 209 der zweiten Anzahl von Sensorpixeln 202, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 angeben, oder durch beide zu bestimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Bestimmen einer ersten Agglutinationsrate, die quantifizierten (beispielsweise gemittelten oder aggregierten) Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln 102 in der Untermenge (oder den Untermengen) 109 der ersten Anzahl von Sensorpixeln 102, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 über die Zeit angeben, entspricht, und/oder Bestimmen einer zweiten Agglutinationsrate, die quantifizierten (beispielsweise gemittelten oder aggregierten) Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln 202 in der Untermenge (oder den Untermengen) 209 der zweiten Anzahl von Sensorpixeln 202, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 über die Zeit angeben, entspricht, zu bestimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung dafür ausgelegt, die erste Agglutinationsrate, die zweite Agglutinationsrate oder sowohl die erste Agglutinationsrate als auch die zweite Agglutinationsrate mit einem Referenzdatensatz oder einer Datenauftragung (beispielsweise in der Art der in 11 oder 12 dargestellten Daten) zu vergleichen, um die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zu bestimmen.
  • Gemäß einigen Implementationen können die Abtastteilung und/oder die Pixelfläche durch Gruppieren von zwei oder mehr Sensorpixeln 102 eingestellt werden. Beispielsweise können, wie in 3 dargestellt ist, zwei oder mehr Sensorpixel 102 als ein (größeres) softwaredefiniertes Sensorpixel 118 ausgelegt werden. Gemäß einer Ausführungsform weist die erste aktive Sensorfläche 104 Sensorpixel 102 auf, die größer sind als die Sensorpixel 202 der zweiten aktiven Sensorfläche 204. Gemäß anderen Ausführungsformen weist die erste aktive Sensorfläche 104 softwaredefinierte Pixel 118 (jeweils einschließlich zweier oder mehrerer Sensorpixel 102) auf, wobei die softwaredefinierten Pixel 118 größer sind als die Sensorpixel 202 der zweiten aktiven Sensorfläche 204. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, elektrische Signale von zwei oder mehr Sensorpixeln 102 zu kombinieren (beispielsweise zu aggregieren oder zu mitteln), um die elektrischen Signale als von einem softwaredefinierten Sensorpixel 118, das zwei oder mehr Sensorpixel 102 aufweist, kommend zu behandeln. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 elektrische Signale von Gruppen von 4, 9, 16, ... n2 Sensorpixeln 102 kombinieren, um unterschiedliche Pixelgrößen zu erreichen. Es werden beispielsweise Gruppierungen quadrierter Zahlen bereitgestellt, es können jedoch beliebige Gruppierungen von zwei oder mehr Sensorpixeln 102 implementiert werden. Durch Gruppieren von Sensorpixeln 102, um größere Sensorpixel zu definieren (beispielsweise softwaredefinierte Pixel 118), kann die Steuereinrichtung 110 den Sensor 100 veranlassen, die aktive Sensorfläche 104 mit unterschiedlichen Sensorteilungen abzutasten. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, den Sensor zu veranlassen, Abtastungen mit progressiv höherer Auflösung auszuführen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, den Sensor zu veranlassen, eine Abtastung mit einer geringen Auflösung (einem großen Pixel) auszuführen, welche mit höherer Geschwindigkeit ausgeführt werden kann, welcher eine Abtastung mit höherer Auflösung (einem kleinen Pixel) folgt (beispielsweise zum Prüfen auf kleinere Agglomerationen, die nicht mit der Abtastung mit geringer Auflösung erkannt werden können). In einigen Fällen können mehrere Abtastteilungen an derselben aktiven Sensorfläche 104 implementiert werden, um mehrere Assays mit unterschiedlichen Ansprechbereichen auszuführen. Beispielsweise können zwei Assays ausgeführt werden, wobei ein erstes Assay einen ersten (geringeren) Ansprechbereich aufweisen kann (beispielsweise durch Erzeugen kleiner Agglomerationen), der kleinere Sensorpixel für die Detektion erfordern kann, und ein zweites Assay einen zweiten (höheren) Ansprechbereich aufweisen kann, so dass größere Pixel für die Detektion verwendet werden können. Bei diesem Beispiel kann das Implementieren größerer softwaredefinierter Sensorpixel 118 für das zweite Assay dabei helfen, eine Interferenz vom ersten Assay zu vermeiden, weil die softwaredefinierten Sensorpixel 118 so ausgelegt werden können, dass sie Agglomerationen funktionalisierter Kügelchen, die durch das erste Assay gebildet werden, nicht erkennen und wirksam herausfiltern. Bei einer Implementation kann der Sensor 100 so ausgelegt sein, dass er mehrere Abtastteilungen für Fötenlebensfähigkeitsbeurteilungstests aufweist. Beispielsweise wird eine im Labor mit dem Ergebnis „außerhalb des Bereichs - hoch“ getestete Probe typischerweise verdünnt und erneut untersucht, um ein quantitatives Ergebnis zu erhalten. Viele Assaykits weisen Assaybereiche von 1 bis 400 mIU/ml auf. Weil die hCG-Niveaus bei normalen Schwangerschaften bis zu 300000 mIU/ml erreichen können, müssen diese Proben um bis zu 1 : 1000 verdünnt werden und erneut untersucht werden. Typischerweise werden die Verdünnungen vorgenommen, indem serielle Verdünnungen der Probe um 1 : 10 ausgeführt werden und dann jeweils ein Test ausgeführt wird. Dies kann dann zu bis zu drei zusätzlichen Assays führen, die ausgeführt und verarbeitet werden müssen. Unter Verwendung mehrerer Abtastteilungen in der aktiven Sensorfläche 104 ist es möglich, einen einzigen Test (der aus mehreren Assayfeldern zusammengesetzt ist) auszuführen, der einen Bereich von hCG-Niveaus abdecken kann, wobei dies unter Verwendung einer einzigen Blutprobe in einer einzigen Messprozedur geschehen kann. Indem die Assayfelder mit überlappenden Assaybereichen ausgelegt werden, kann ein Bereich normaler hCG-Werte von 2 bis 300000+ mIU/ml abgedeckt werden. Jeder Assaybereich kann einen Bereich von etwa zweieinhalb Größenordnungen abdecken. Beispielsweise kann der Sensor 100 dafür ausgelegt sein, drei überlappende Assaybereiche zu implementieren, nämlich Assaybereich #1: 2 bis 300 mIU/ml, Assaybereich #2: 100 bis 15000 mIU/ml und Assaybereich #3: 5000 bis 750000 mIU/ml. Diese Bereiche werden nur als Beispiel bereitgestellt und sollen die vorliegende Offenbarung in keiner Weise einschränken.
  • Gemäß einer in 4 dargestellten Ausführungsform kann der Sensor 100, statt softwaredefinierte Pixel 118 zu implementieren (oder zusätzlich zu den softwaredefinierten Pixeln 118) mehrere aktive Sensorflächen aufweisen (beispielsweise eine aktive Sensorfläche mit kleineren Sensorpixeln 102 und einer feineren Sensorteilung und wenigstens eine zweite aktive Sensorfläche mit größeren Sensorpixeln 120 und einer gröberen Sensorteilung), die dafür ausgelegt sind, eine Fluidprobe 108 gleichzeitig aufzunehmen. Beispielsweise können die aktiven Sensorflächen (beispielsweise die aktive Sensorfläche, welche die Sensorpixel 102 aufweist, und die aktive Sensorfläche, welche die Sensorpixel 120 aufweist) auf entgegengesetzten Oberflächen festgelegt werden (beispielsweise einander gegenüberstehend, wie in 4B dargestellt ist, wobei ein Zwischenraum zur Aufnahme der Fluidprobe 108 zwischen den aktiven Sensorflächen liegt).
  • Unter erneutem Bezug auf die 1A und 1B sei bemerkt, dass die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt ist, den Sensor 100 zu veranlassen, die aktive Sensorfläche 104 und die aktive Sensorfläche 204 mit der Anzahl von Sensorpixeln 102 und Sensorpixeln 202 (periodisch oder kontinuierlich) abzutasten. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, den Sensor 100 zu veranlassen, mehrere Abtastungen auszuführen, um die Wachstumsrate von Agglomerationen 107 funktionalisierter Kügelchen 106 und Agglomerationen 207 funktionalisierter Kügelchen 206 zu erkennen. Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, ein Nichtvorhandensein von Agglomerationen funktionalisierter Kügelchen festzustellen, wenn keine Agglomerationen funktionalisierter Kügelchen vom Sensor 100 erkannt werden (beispielsweise wenn funktionalisierte Kügelchen nicht zu einer kritischen Masse agglutinieren, die von einem Sensorpixel des Sensors 100 erkennbar ist). Gemäß Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, verschiedene Attribute der Fluidprobe auf der Grundlage einer Überwachung der vom Sensor 100 erkannten Agglomerationen zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, eine Konzentration wenigstens eines Analyten in der Fluidprobe auf der Grundlage einer Abdeckung oder Abdeckungsänderung der aktiven Sensorfläche 104 durch erkannte Agglomerationen 107 funktionalisierter Kügelchen 106 oder einer Abdeckung oder Abdeckungsänderung der aktiven Sensorfläche 204 durch erkannte Agglomerationen 207 funktionalisierter Kügelchen 206 zu bestimmen. Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, das Abdeckungsniveau und/oder die Wachstumsrate der Agglomerationen auf der Grundlage von Signalen zu verfolgen, welche durch die Steuereinrichtung 110 von Sensorpixeln 102 und Sensorpixeln 202 periodisch empfangen werden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, die aktive Sensorfläche 104 und die aktive Sensorfläche 204 abzubilden. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, Sensordaten mit einer Rate mehrerer Frames pro Sekunde zu sammeln. Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, eine Kurve (oder mehrere Kurven) für jeweilige der aktiven Sensorflächen (beispielsweise für die aktive Sensorfläche 104 und die aktive Sensorfläche 204) auf der Grundlage von Sensorpixeln 102 und Sensorpixeln 202 gesammelter Signale (beispielsweise auf der Grundlage einer Verfolgung einer Zahl von Sensorpixeln 102/202, die durch Agglomerationen 107/207 funktionalisierter Kügelchen 106/206 abgedeckt werden, über die Zeit) zu erzeugen. Die Steuereinrichtung 110 kann auch dafür ausgelegt sein, die Kurven mit Referenzdaten (beispielsweise Kalibrierkurven) zu vergleichen, um eine Konzentration eines Analyten (oder Konzentrationen mehrerer Analyten) in einem jeweiligen Teil (beispielsweise Teil 108 oder Teil 208) der Fluidprobe oder in verschiedenen Fluidproben zu bestimmen. Beispielsweise zeigen die 11 und 12 als Beispiel dienende Kalibrierkurven und gesammelte Datenkurven für die Abdeckung aktiver Sensorflächen (in der Art der aktiven Sensorflächen 104 und 204) durch Agglomerationen funktionalisierter Kügelchen. Beispielsweise zeigt 12 Daten für eine erste Sensorzelle (A), eine zweite Sensorzelle (B) und eine dritte Sensorzelle (C).
  • Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, Daten und/oder Kommunikationssignale in Zusammenhang mit Assayergebnissen zu erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, eine Angabe mitzuteilen, dass die Konzentration des Analyten im ersten Teil 108 der Fluidprobe außerhalb des Bereichs liegt, wenn das Niveau oder die Rate der Abdeckung der ersten aktiven Sensorfläche 104 durch Agglomerationen 107 funktionalisierter Kügelchen 106 nicht mit einem ersten Referenzdatensatz oder einer ersten Datenauftragung übereinstimmt (beispielsweise nicht mit einer Kalibrierkurve übereinstimmt). Die Steuereinrichtung 110 kann auch dafür ausgelegt sein, eine bestimmte Konzentration des Analyten im zweiten Teil 208 der Fluidprobe mitzuteilen, wenn das Niveau oder die Rate der Abdeckung der ersten aktiven Sensorfläche 104 durch Agglomerationen 107 funktionalisierter Kügelchen 106 nicht mit einem ersten Referenzdatensatz oder einer ersten Datenauftragung übereinstimmt, das Niveau oder die Rate der Abdeckung der zweiten aktiven Sensorfläche 204 durch Agglomerationen 207 funktionalisierter Kügelchen 206 jedoch mit einem zweiten Referenzdatensatz oder einer zweiten Datenauftragung übereinstimmt (beispielsweise innerhalb eines Schwellenniveaus einer zulässigen Abweichung von einer Kalibrierkurve ist). Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, eine bestimmte Konzentration des Analyten im ersten Teil 108 der Fluidprobe mitzuteilen, wenn das Niveau oder die Rate der Abdeckung der ersten aktiven Sensorfläche 104 durch Agglomerationen 107 funktionalisierter Kügelchen 106 mit einem ersten Referenzdatensatz oder einer ersten Datenauftragung übereinstimmt, und auch dafür ausgelegt sein, eine bestimmte Konzentration des Analyten im zweiten Teil 208 der Fluidprobe mitzuteilen, wenn das Niveau oder die Rate der Abdeckung der zweiten aktiven Sensorfläche 204 durch Agglomerationen 207 funktionalisierter Kügelchen 206 mit einem zweiten Referenzdatensatz oder einer zweiten Datenauftragung übereinstimmt. Gemäß anderen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, wenigstens eine von einer bestimmten Konzentration des Analyten im ersten Teil 108 der Fluidprobe oder einer bestimmten Konzentration des Analyten im zweiten Teil 208 der Fluidprobe auf der Grundlage einer ersten Übereinstimmung zwischen dem Niveau oder der Rate der Abdeckung der ersten aktiven Sensorfläche 104 durch Agglomerationen 107 funktionalisierter Kügelchen 106 und einem ersten Referenzdatensatz oder einer ersten Datenauftragung und einer zweiten Übereinstimmung zwischen dem Niveau oder der Rate der Abdeckung der zweiten aktiven Sensorfläche 204 durch Agglomerationen 207 funktionalisierter Kügelchen 206 und einem zweiten Referenzdatensatz oder einer zweiten Datenauftragung mitzuteilen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, eine bestimmte Konzentration des Analyten im ersten Teil 108 der Fluidprobe oder eine bestimmte Konzentration des Analyten im zweiten Teil 208 auf der Grundlage davon mitzuteilen, welches der beiden Assays die höhere Empfindlichkeit für die Konzentration des Analyten zeigt (beispielsweise eine höhere Agglutinationsrate oder eine bessere Entsprechung mit einer der Kalibrierkurven). Bei einem anderen Beispiel kann die Steuereinrichtung 110 beide Ergebnisse oder ein gemitteltes oder aggregiertes Ergebnis mitteilen (beispielsweise wenn beide eine hohe Empfindlichkeit zeigen oder wenn jedes eine höhere Empfindlichkeit für einen anderen Analyten zeigt).
  • Gemäß in den 7A und 7B dargestellten Ausführungsformen kann der Sensor 100 mehrere Sätze funktionalisierter Kügelchen (beispielsweise wenigstens eine erste Anzahl funktionalisierter Kügelchen 106 und eine zweite Anzahl funktionalisierter Kügelchen 130) in einer aktiven Sensorfläche (beispielsweise in der aktiven Sensorfläche 104) verwenden. Die funktionalisierten Kügelchen 106 und die funktionalisierten Kügelchen 130 können jeweilige Querschnittsflächen aufweisen, die kleiner sind als jeweilige durch Sensorpixel 102 definierte Pixelflächen. Die funktionalisierten Kügelchen 106 und die funktionalisierten Kügelchen 130 können auch einen oder mehrere physikalische Parameter aufweisen, die durch den Sensor 100 detektierbar sind. Gemäß Ausführungsformen weisen die funktionalisierten Kügelchen 106 wenigstens einen detektierbaren physikalischen Parameter auf, der von wenigstens einem detektierbaren physikalischen Parameter der funktionalisierten Kügelchen 130 verschieden ist. Differenzierende physikalische Parameter, die durch den Sensor 100 detektiert werden können, können die Größe, Form, Farbe, optische Eigenschaften (beispielsweise den Reflexionsgrad), magnetische Eigenschaften (beispielsweise die Feldstärke) oder elektrische Eigenschaften (beispielsweise die Leitfähigkeit oder die Impedanz) von Kügelchen, Kombinationen davon usw. einschließen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Gemäß Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt, wenigstens einen ersten physikalischen Parameter in Zusammenhang mit solchen, die an funktionalisierten Kügelchen 106 detektiert wurden, und wenigstens einen zweiten physikalischen Parameter in Zusammenhang mit solchen, die an funktionalisierten Kügelchen 130 detektiert wurden, zu detektieren. Die Steuereinrichtung 110 ist ferner dafür ausgelegt, zwischen funktionalisierten Kügelchen 106 und funktionalisierten Kügelchen 130 zu unterscheiden, indem sie den ersten physikalischen Parameter und den zweiten physikalischen Parameter mit einem oder mehreren gespeicherten physikalischen Parametern (beispielsweise im Speicher 114 gespeichert oder auf andere Weise von der Steuereinrichtung 110 zugänglich) vergleicht.
  • Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 die von den Sensorpixeln 102 empfangenen elektrischen Signale oder das erzeugte Bild, die erzeugte Zuordnung oder die erzeugte Datenstruktur mit einer Bibliothek gespeicherter Signalparameter, Bilder, Zuordnungen oder Datenstrukturen vergleichen, um funktionalisierte Kügelchen 106 von funktionalisierten Kügelchen 130 zu unterscheiden.
  • Die Steuereinrichtung 110 kann auch dafür ausgelegt sein, Assayergebnisse in Zusammenhang mit funktionalisierten Kügelchen 106 und funktionalisierten Kügelchen 130, die von den Sensorpixeln 102 detektiert werden, zu bestimmen. 7A zeigt ein Beispiel, bei dem sowohl funktionalisierte Kügelchen 106 als auch funktionalisierte Kügelchen 130 dispergiert sind. Die funktionalisierten Kügelchen 106 und die funktionalisierten Kügelchen 130 können auf unterschiedliche Arten funktionalisiert werden. Beispielsweise können die funktionalisierten Kügelchen 106 und die funktionalisierten Kügelchen 130 dafür ausgelegt werden, ein erstes Assay bzw. ein zweites Assay auszuführen. Das erste Assay kann für einen ersten Analyten empfindlich sein, während das zweite Assay für einen zweiten (anderen) Analyten empfindlich ist. Beispielsweise können die funktionalisierten Kügelchen 106 dafür ausgelegt werden, zu agglutinieren (oder dispergiert zu bleiben), wenn ein erster Analyt in der Fluidprobe 108 vorhanden ist, und können die funktionalisierten Kügelchen 130 dafür ausgelegt werden, zu agglutinieren (oder dispergiert zu bleiben), wenn ein zweiter Analyt vorhanden ist. 7B zeigt ein Beispiel, bei dem sowohl die funktionalisierten Kügelchen 106 als auch die funktionalisierten Kügelchen 130 agglutinieren, wobei die funktionalisierten Kügelchen 130 eine Agglomeration 131 bilden, die größer ist als eine durch die funktionalisierten Kügelchen 106 gebildete Agglomeration 107. Dies kann auf eine höhere Reaktionsrate in Zusammenhang mit einer (oder infolge einer) höheren Konzentration eines Analyten in Zusammenhang mit den funktionalisierten Kügelchen 131 hinweisen. Gemäß einigen Ausführungsformen können die funktionalisierten Kügelchen 106 isolierende Kügelchen mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten einschließen, während die funktionalisierten Kügelchen 130 leitende Kügelchen einschließen können. Die isolierenden Kügelchen (funktionalisierten Kügelchen 106) können funktionalisiert werden, um bei Vorhandensein des follikelstimulierenden Hormons zu agglutinieren, während die leitenden Kügelchen (funktionalisierten Kügelchen 130) funktionalisiert werden können, um bei Vorhandensein von Estradiol zu agglutinieren. Der Sensor 100 kann dafür ausgelegt sein, Agglomerationen (Klumpen) beider Kügelchentypen zu detektieren (beispielsweise abzubilden). Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, Agglomerationen 107 funktionalisierter Kügelchen 106 auf der Grundlage der Leitfähigkeitsdifferenzen, welche die Impedanz, die Kapazität oder das Magnetfeld, das von den Sensorpixeln 102 gemessen wird, beeinflussen können, von einer Agglomeration 131 funktionalisierter Kügelchen 106 zu unterscheiden.
  • Die Steuereinrichtung 110 kann auch dafür ausgelegt sein, eine Menge oder Konzentration detektierter Analyten in der Fluidprobe 108 zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, eine Konzentration eines ersten Analyten in Zusammenhang mit einem ersten mit funktionalisierten Kügelchen 106 ausgeführten Assay auf der Grundlage einer erkannten Agglutinationsrate (d. h. Verklumpungsrate), Zahl oder Größe erkannter Agglomerationen (d. h. Klumpen) funktionalisierter Kügelchen 106 zu bestimmen. Ähnlich kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, eine Konzentration eines zweiten Analyten in Zusammenhang mit einem zweiten mit funktionalisierten Kügelchen 130 ausgeführten Assay auf der Grundlage einer erkannten Agglutinationsrate, Zahl oder Größe erkannter Agglomerationen funktionalisierter Kügelchen 130 zu bestimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen (beispielsweise wie hier zuvor erörtert) kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, Zeitrafferbilder auf der Grundlage mehrerer Abtastungen durch die Sensorpixel 102 zu erzeugen, um eine Agglutinationsrate zu bestimmen oder das Wachstum einer oder mehrerer erkannter Agglomerationen zu überwachen. Die Steuereinrichtung 110 kann ferner dafür ausgelegt sein, eine Datenkurve auf der Grundlage der Zeitrafferbilder zu erzeugen und die Datenkurve mit einer oder mehreren Kalibrierkurven zu vergleichen, um festzustellen, ob die Datenkurve einem erwarteten Ergebnis entspricht, wodurch die Konzentration eines Analyten bestimmt werden kann.
  • Beispielprozess(e)
  • Die 8A bis 10B zeigen Beispielprozesse 300, 400 und 500 zur Ausführung von Assays unter Verwendung funktionalisierter Kügelchen (beispielsweise funktionalisierter Kügelchen 106 und funktionalisierter Kügelchen 206), welche jeweilige Querschnittsflächen aufweisen, die kleiner sind als jeweilige Pixelflächen, die von Sensorpixeln (beispielsweise Sensorpixeln 102 und Sensorpixeln 202) eines Sensors in der Art des Sensors 100, der hier beschrieben und in den 1A bis 7B dargestellt ist, definiert sind. Im Allgemeinen können Operationen offenbarter Prozesse (beispielsweise der Prozesse 300, 400 und 500) in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden, es sei denn, dass in den Ansprüchen etwas anderes vorgesehen ist.
  • Nunmehr mit Bezug auf die 8A und 8B sei bemerkt, dass beim Prozess 300 ein erster Teil 108 einer Fluidprobe an einer ersten aktiven Sensorfläche 104 des Sensors 100 aufgenommen werden kann (Block 302). Der erste Teil 108 der Fluidprobe kann mit einer ersten Anzahl funktionalisierter Kügelchen 106 gemischt werden, um ein erstes Assay auszuführen. Ein zweiter Teil 208 der Fluidprobe (oder einer zweiten Fluidprobe) kann an einer zweiten aktiven Sensorfläche 204 des Sensors 100 aufgenommen werden (Block 304). Der zweite Teil 208 der Fluidprobe kann mit einer zweiten Anzahl funktionalisierter Kügelchen 206 gemischt werden, um ein zweites Assay auszuführen. Bei Implementationen sind das erste Assay und das zweite Assay dafür ausgelegt, unterschiedliche Konzentrationsbereiche eines Analyten in der Fluidprobe zu detektieren. Bei einigen Implementationen können zusätzliche Sensorzellen verwendet werden (beispielsweise zusätzliche aktive Sensorflächen und jeweilige Sätze funktionalisierter Kügelchen, die voneinander verschieden ausgelegt sein können, beispielsweise eine dritte aktive Sensorfläche, die eine dritte, eine vierte usw. Anzahl von Sensorpixeln aufweist). Der Sensor 100 kann (beispielsweise über die Steuereinrichtung 110) elektrische Signale von der ersten und der zweiten Anzahl von Sensorpixeln 102 und 202 empfangen (Block 306). Die Steuereinrichtung 110 kann die elektrischen Signale verarbeiten, um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer Untermenge 109 der ersten Anzahl von Sensorpixeln 102 eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 angeben, und um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer Untermenge 209 der zweiten Anzahl von Sensorpixeln 202 eine Agglutination der Anzahl zweiter funktionalisierter Kügelchen 206 angeben (Block 308). Beispielsweise kann gemäß der in 6B dargestellten Ausführungsform die Untermenge 109 von Sensorpixeln 102 (beispielsweise eines oder mehrere der Sensorpixel 102) eine Agglutination der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 auf der Grundlage einer erkannten Agglomeration 107 von Kügelchen 106 entsprechender elektrischer Signale angeben und kann die Untermenge 209 von Sensorpixeln 202 (beispielsweise eines oder mehrere der Sensorpixel 202) eine Agglutination der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 auf der Grundlage einer erkannten Agglomeration 207 von Kügelchen 206 entsprechender elektrischer Signale angeben. Die Steuereinrichtung 110 kann eine Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe auf der Grundlage der Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen 106, der Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 oder beider bestimmen (Block 310). Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, eine Konzentration des Zielanalyten in einem jeweiligen Teil der Fluidprobe, der sich in der ersten aktiven Sensorfläche 104, der zweiten aktiven Sensorfläche 204 oder in beiden befindet, zu bestimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen können Konzentrationsmessungen von der ersten aktiven Sensorfläche 104 und der zweiten aktiven Sensorfläche 204 gemittelt oder aggregiert werden oder kann eine der Messungen auf der Grundlage der Konsistenz, der Übereinstimmung mit Referenzdaten oder dergleichen ausgewählt werden. Die Steuereinrichtung 110 kann dann Daten erzeugen, welche die Konzentration des Zielanalyten repräsentieren (Block 312). Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, einen Konzentrationswert für den Zielanalyten mitzuteilen und/oder eine graphische Darstellung des Konzentrationswerts zu erzeugen.
  • Wie in 9 dargestellt ist, können beim Prozess 400 mehrere Teile (beispielsweise die Teile 108, 208 usw.) einer Fluidprobe an einer Anzahl jeweiliger aktiver Sensorflächen (beispielsweise der aktiven Sensorfläche 104, 204 usw.) des Sensors 100 aufgenommen werden (Block 402). Die Teile der Fluidprobe können mit jeweiligen Sätzen funktionalisierter Kügelchen (beispielsweise den funktionalisierten Kügelchen 106, 206 usw.) gemischt werden. Der Sensor 100 kann (beispielsweise über die Steuereinrichtung 110) elektrische Signale von der Anzahl von Sensorpixeln (beispielsweise den Sensorpixeln 102, 202 usw.) empfangen, welche die Anzahl der aktiven Sensorflächen bilden (Block 404). Die Steuereinrichtung 110 kann die elektrischen Signale verarbeiten, um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer oder mehreren Untermengen (beispielsweise der Untermenge 109 und/oder der Untermenge 209 usw.) der Anzahl von Sensorpixeln (beispielsweise der Sensorpixel 102, 202 usw.) eine Agglutination der Anzahl der funktionalisierten Kügelchen (beispielsweise der funktionalisierten Kügelchen 106, 206 usw.) angeben (Block 406). Beispielsweise kann gemäß der in 6B dargestellten Ausführungsform die Untermenge 109 von Sensorpixeln 102 (beispielsweise eines oder mehrere der Sensorpixel 102) eine Agglutination der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 auf der Grundlage einer erkannten Agglomeration 107 von Kügelchen 106 entsprechender elektrischer Signale angeben und kann die Untermenge 209 von Sensorpixeln 202 (beispielsweise eines oder mehrere der Sensorpixel 202) eine Agglutination der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 auf der Grundlage einer erkannten Agglomeration 207 von Kügelchen 206 entsprechender elektrischer Signale angeben. Die Steuereinrichtung 110 kann eine Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe auf der Grundlage der Agglutination der Anzahl der funktionalisierten Kügelchen (beispielsweise der funktionalisierten Kügelchen 106, 206 usw.) bestimmen (Block 408). Die Steuereinrichtung 110 kann dann Daten erzeugen, welche die Konzentration des Zielanalyten repräsentieren (Block 410). Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, einen Konzentrationswert für den Zielanalyten mitzuteilen und/oder eine graphische Darstellung des Konzentrationswerts zu erzeugen.
  • Ein anderer Beispielprozess 500 ist in den 10A und 10B dargestellt, wobei der Prozess eine Agglutinationsrate durch Überwachen elektrischer Signale von einer Anzahl von Sensorpixeln (beispielsweise den Sensorpixeln 102, 202 usw.) über die Zeit verfolgt. Mehrere Teile (beispielsweise die Teile 108, 208 usw.) einer Fluidprobe können an einer Anzahl jeweiliger aktiver Sensorflächen (beispielsweise der aktiven Sensorfläche 104, 204 usw.) des Sensors 100 aufgenommen werden (Block 502). Die Teile der Fluidprobe können mit jeweiligen Sätzen funktionalisierter Kügelchen (beispielsweise den funktionalisierten Kügelchen 106, 206 usw.) gemischt werden. Der Sensor 100 kann (beispielsweise über die Steuereinrichtung 110) elektrische Signale von der Anzahl von Sensorpixeln (beispielsweise den Sensorpixeln 102, 202 usw.) empfangen, welche die Anzahl der aktiven Sensorflächen bilden (Block 504). Die Steuereinrichtung 110 kann die elektrischen Signale verarbeiten, um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer oder mehreren Untermengen (beispielsweise der Untermenge 109 und/oder der Untermenge 209 usw.) der Anzahl von Sensorpixeln (beispielsweise der Sensorpixel 102, 202 usw.) eine Agglutination der Anzahl der funktionalisierten Kügelchen (beispielsweise der funktionalisierten Kügelchen 106, 206 usw.) angeben (Block 506). Beispielsweise kann gemäß der in 6B dargestellten Ausführungsform die Untermenge 109 von Sensorpixeln 102 (beispielsweise eines oder mehrere der Sensorpixel 102) eine Agglutination der ersten funktionalisierten Kügelchen 106 auf der Grundlage einer erkannten Agglomeration 107 von Kügelchen 106 entsprechender elektrischer Signale angeben und kann die Untermenge 209 von Sensorpixeln 202 (beispielsweise eines oder mehrere der Sensorpixel 202) eine Agglutination der zweiten funktionalisierten Kügelchen 206 auf der Grundlage einer erkannten Agglomeration 207 von Kügelchen 206 entsprechender elektrischer Signale angeben. Die Steuereinrichtung 110 kann die elektrischen Signale über die Zeit überwachen, um eine Agglutinationsrate der funktionalisierten Kügelchen zu messen und auf der Grundlage der Agglutinationsrate oder des Ausmaßes der Agglutination eine Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zu bestimmen (Block 508). Die Steuereinrichtung 110 kann die in jeder aktiven Sensorfläche bestimmte Konzentration des Zielanalyten mit Daten vergleichen, welche einen Dynamikbereich für den Zielanalyten repräsentieren (Block 510). Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 das Niveau oder die Rate der Abdeckung der ersten aktiven Sensorfläche 108 durch Agglomerationen 107 funktionalisierter Kügelchen 106 mit einem Referenzdatensatz oder einer Datenauftragung vergleichen (beispielsweise mit einer Kalibrierkurve in der Art der in 11 dargestellten Kalibrierkurve), um eine Konzentration des Analyten (oder mehrerer Analyten) im ersten Teil 108 der Fluidprobe zu bestimmen, und/oder das Niveau oder die Rate der Abdeckung der zweiten aktiven Sensorfläche 204 durch Agglomerationen 207 funktionalisierter Kügelchen 206 mit dem Referenzdatensatz oder der Datenauftragung vergleichen (beispielsweise mit einer Kalibrierkurve in der Art der in 11 dargestellten Kalibrierkurve), um eine Konzentration des Analyten im zweiten Teil 208 der Fluidprobe zu bestimmen. Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, die Zielanalytkonzentration in der Fluidprobe auf der Grundlage der aktiven Sensorflächen, für welche die Konzentration des Zielanalyten innerhalb des Dynamikbereichs des Zielanalyten lag, zu bestimmen (Block 512). Bei einer Implementation sammelt der Sensor 100 mehrere Datenpunkte über die Zeit, um eine Kurve für die erste aktive Sensorfläche 108 und eine Kurve für die zweite aktive Sensorfläche 208 (beispielsweise in der Art der in 12 dargestellten Datenkurven) zu erzeugen, und vergleicht dann die Datenkurven mit den Kalibrierkurven, um festzustellen, ob eine Datenkurve mit einer der Kalibrierkurven übereinstimmt (beispielsweise eine Schwellenentsprechung aufweist). Beispielsweise können die Daten, die den Dynamikbereich des Zielanalyten repräsentieren, aus einer Anzahl von Referenzdatensätzen oder Auftragungen (beispielsweise in der Art der Auftragungen A, B, C, D und E, die in 13 dargestellt sind) ausgewählt werden. Mit Bezug auf 13 sei bemerkt, dass der Referenzdatensatz oder die Auftragung, welche den Dynamikbereich des Zielanalyten repräsentiert, durch Vergleichen der Agglutinationsrate des Zielanalyten in der Fluidprobe mit der Anzahl von Referenzdatensätzen oder Datenauftragungen (beispielsweise den Auftragungen A, B, C, D und E) und Auswählen eines Referenzdatensatzes oder einer Datenauftragung (beispielsweise der Auftragung D) mit einem Wendepunkt (CD), welcher der Agglutinationsrate (CX) des Zielanalyten in der Fluidprobe am nächsten kommt, ausgewählt werden kann. Beispielsweise zeigt 13 eine Linie 1302, die durch Wendepunkte CA, CB, CC, CD und CE der Auftragungen A, B, C, D bzw. E verläuft. Wie ersichtlich ist, liegt der Wendepunkt CD der Auftragung D der vom Sensor zur Zeit X erkannten Agglutinationsrate CX am nächsten. Die Steuereinrichtung 110 kann dafür ausgelegt sein, auf der Grundlage eines solchen Vergleichs eine Auftragung D als die Daten, die den Dynamikbereich des Zielanalyten repräsentieren, auszuwählen, wobei die Punkte, an denen die Auftragung ein Plateau bildet oder im Wesentlichen flach wird, Endpunkte des Dynamikbereichs des Zielanalyten angeben können. Nach der Bestimmung der Zielanalytkonzentration auf der Grundlage der aktiven Sensorflächen, für welche die Konzentration des Zielanalyten innerhalb des Dynamikbereichs des Zielanalyten lag, kann die Steuereinrichtung 110 Daten erzeugen, welche die Konzentration des Zielanalyten repräsentieren (Block 514). Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt sein, einen Konzentrationswert für den Zielanalyten mitzuteilen und/oder eine graphische Darstellung des Konzentrationswerts zu erzeugen.
  • Die verschiedenen in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Funktionen, Operationen, Blöcke oder Schritte können in einer beliebigen Reihenfolge durch eine beliebige Kombination von Hardware, Software oder Firmware ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 110 dafür ausgelegt werden, einen oder mehrere Blöcke des Verfahrens 300 auszuführen. Gemäß Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung 110 eines oder mehrere der Folgenden aufweisen: eine elektronische Schaltungsanordnung, Logikgatter, Multiplexer, eine programmierbare Logikvorrichtung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine Steuereinrichtung/eine Mikrosteuereinrichtung oder ein Rechensystem. Die Steuereinrichtung 110 kann eine beliebige Vorrichtung aufweisen, die wenigstens einen Prozessor (beispielsweise einen Prozessor 112) aufweist, der dafür ausgelegt ist, Programmbefehle (beispielsweise Softwaremodule in der Art von Abtastmodulen 116) von einem Trägermedium (beispielsweise einem Speicher 114) auszuführen.
  • Schlussfolgerung
  • Es ist zu verstehen, dass die vorliegende Anmeldung durch die anliegenden Ansprüche definiert ist. Wenngleich Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung hier erläutert und beschrieben wurden, wird verständlich sein, dass von Fachleuten verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang und Gedanken dieser Offenbarung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 15244600 [0008]

Claims (20)

  1. Sensoranordnung, welche Folgendes umfasst: eine Kammer, die dafür ausgelegt ist, eine Fluidprobe aufzunehmen, eine erste aktive Sensorfläche, die in einem ersten Teil der Kammer angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, einen ersten Teil der Fluidprobe aufzunehmen, und eine erste Anzahl von Sensorpixeln aufweist, wobei jedes Sensorpixel eine erste Pixelfläche aufweist, und erste funktionalisierte Kügelchen mit einer Querschnittsfläche, die kleiner ist als die erste Pixelfläche, und mit einer ersten Beschichtung, die dafür ausgelegt ist, eine Agglutination einer Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen zu bewirken, wenn ein Zielanalyt im ersten Teil der Fluidprobe vorhanden ist, eine zweite aktive Sensorfläche, die in einem zweiten Teil der Kammer angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, einen zweiten Teil der Fluidprobe aufzunehmen, und eine zweite Anzahl von Sensorpixeln aufweist, wobei jedes Sensorpixel eine zweite Pixelfläche aufweist, und zweite funktionalisierte Kügelchen mit einer Querschnittsfläche, die kleiner ist als die zweite Pixelfläche, und mit einer zweiten Beschichtung, die dafür ausgelegt ist, eine Agglutination einer Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen zu bewirken, wenn der Zielanalyt im zweiten Teil der Fluidprobe vorhanden ist, und eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: Empfangen elektrischer Signale von der ersten und zweiten Anzahl von Sensorpixeln, Verarbeiten der elektrischen Signale, um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer Untermenge der ersten Anzahl von Sensorpixeln eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen angeben, und um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer Untermenge der zweiten Anzahl von Sensorpixeln eine Agglutination der Anzahl von zweiten funktionalisierten Kügelchen angeben, und Bestimmen einer Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe auf der Grundlage der Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen, der Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen oder beider und Erzeugen von Daten, welche die Konzentration des Zielanalyten repräsentieren.
  2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Folgendes zu bestimmen: Bestimmen einer Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge der ersten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen angeben, Bestimmen einer Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge der zweiten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen angeben, oder Bestimmen der Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge der ersten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen angeben, und der Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge der zweiten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen angeben.
  3. Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Folgendes zu bestimmen: Bestimmen einer ersten Agglutinationsrate entsprechend einer Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge der ersten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen über die Zeit angeben, Bestimmen einer zweiten Agglutinationsrate entsprechend einer Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge der zweiten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen über die Zeit angeben, oder Bestimmen der ersten Agglutinationsrate entsprechend der Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge der ersten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen über die Zeit angeben, und der zweiten Agglutinationsrate entsprechend der Zahl von Sensorpixeln in der Untermenge der zweiten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen über die Zeit angeben.
  4. Sensoranordnung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung ferner dafür ausgelegt ist, die erste Agglutinationsrate, die zweite Agglutinationsrate oder sowohl die erste Agglutinationsrate als auch die zweite Agglutinationsrate mit einem Referenzdatensatz oder einer Datenauftragung zu vergleichen, um die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zu bestimmen.
  5. Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Folgendes zu bestimmen: Identifizieren und Quantifizieren von Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln in der Untermenge der ersten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen angeben, Identifizieren und Quantifizieren von Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln in der Untermenge der zweiten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen angeben, oder Identifizieren und Quantifizieren von Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln in der Untermenge der ersten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen angeben, und Identifizieren und Quantifizieren von Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln in der Untermenge der zweiten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen angeben.
  6. Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zumindest teilweise durch Folgendes zu bestimmen: Bestimmen einer ersten Agglutinationsrate entsprechend quantifizierten Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln in der Untermenge der ersten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen über die Zeit angeben, Bestimmen einer zweiten Agglutinationsrate entsprechend quantifizierten Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln in der Untermenge der zweiten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen über die Zeit angeben, oder Bestimmen der ersten Agglutinationsrate entsprechend den quantifizierten Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln in der Untermenge der ersten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der ersten funktionalisierten Kügelchen über die Zeit angeben, und der zweiten Agglutinationsrate entsprechend den quantifizierten Signalmessungen von benachbarten Sensorpixeln in der Untermenge der zweiten Anzahl von Sensorpixeln, welche eine Agglutination der Anzahl der zweiten funktionalisierten Kügelchen über die Zeit angeben.
  7. Sensoranordnung nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung ferner dafür ausgelegt ist, die erste Agglutinationsrate, die zweite Agglutinationsrate oder sowohl die erste Agglutinationsrate als auch die zweite Agglutinationsrate mit einem Referenzdatensatz oder einer Datenauftragung zu vergleichen, um die Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zu bestimmen.
  8. Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die erste aktive Sensorfläche dafür ausgelegt ist, ein erstes Assay auszuführen, und die zweite aktive Sensorfläche dafür ausgelegt ist, ein zweites Assay auszuführen, wobei das erste Assay und das zweite Assay für unterschiedliche Konzentrationsbereiche des Zielanalyten empfindlich sind.
  9. Sensoranordnung nach Anspruch 8, wobei die ersten funktionalisierten Kügelchen andere Abmessungen als die zweiten funktionalisierten Kügelchen aufweisen, um die unterschiedlichen Konzentrationsbereiche des Zielanalyten zu detektieren.
  10. Sensoranordnung nach Anspruch 8, wobei die ersten funktionalisierten Kügelchen eine andere Zusammensetzung aufweisen als die zweiten funktionalisierten Kügelchen, um die unterschiedlichen Konzentrationsbereiche des Zielanalyten zu detektieren.
  11. Sensoranordnung nach Anspruch 8, wobei die ersten funktionalisierten Kügelchen mit einer anderen Menge eines Reagens beschichtet sind als die zweiten funktionalisierten Kügelchen, um die unterschiedlichen Konzentrationsbereiche des Zielanalyten zu detektieren.
  12. Sensoranordnung nach Anspruch 8, wobei die ersten funktionalisierten Kügelchen mit einem anderen Reagens beschichtet sind als die zweiten funktionalisierten Kügelchen, um die unterschiedlichen Konzentrationsbereiche des Zielanalyten zu detektieren.
  13. Sensoranordnung nach Anspruch 8, wobei die erste Pixelfläche von der zweiten Pixelfläche verschieden ist, um die unterschiedlichen Konzentrationsbereiche des Zielanalyten zu detektieren.
  14. Sensoranordnung nach Anspruch 13, wobei die erste Pixelfläche größer als die zweite Pixelfläche ist.
  15. Sensoranordnung nach Anspruch 14, wobei jedes Sensorpixel der ersten Anzahl von Sensorpixeln ein softwaredefiniertes Sensorpixel umfasst, das wenigstens zwei Sensorpixel aufweist.
  16. Analytsensor, welcher Folgendes umfasst: eine Kammer, die dafür ausgelegt ist, eine Fluidprobe aufzunehmen, eine Anzahl aktiver Sensorflächen, wobei jede aktive Sensorfläche in einem anderen Teil der Kammer angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, einen Teil der Fluidprobe aufzunehmen, wobei jede aktive Sensorfläche eine Anzahl von Sensorpixeln aufweist, jedes Sensorpixel eine Pixelfläche aufweist und jedes Sensorpixel dafür ausgelegt ist, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das eine Änderung eines elektrischen Felds angibt, eine Anzahl funktionalisierter Kügelchen, die in den verschiedenen Teilen der Kammer angeordnet sind, wobei jedes funktionalisierte Kügelchen eine Querschnittsfläche, die kleiner als die Pixelfläche ist, und eine Beschichtung, die dafür ausgelegt ist, eine Agglutination zumindest eines Teils der Anzahl funktionalisierter Kügelchen miteinander zu bewirken, wenn ein Zielanalyt in dem Teil der Fluidprobe vorhanden ist, aufweist, und eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: Empfangen der elektrischen Signale von der Anzahl von Sensorpixeln in jeder aktiven Sensorfläche, Verarbeiten der elektrischen Signale, um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer oder mehreren Untermengen der Anzahl von Sensorpixeln eine Agglutination der funktionalisierten Kügelchen, die angrenzend an die eine oder die mehreren Untermengen angeordnet sind, angeben, Bestimmen einer Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe auf der Grundlage der Agglutination der funktionalisierten Kügelchen und Erzeugen von Daten, welche die Konzentration des Zielanalyten repräsentieren.
  17. Analytsensor nach Anspruch 16, wobei das elektrische Feld ein vertikales elektrisches Feld, ein horizontales elektrisches Feld und/oder ein oszillierendes elektrisches Feld ist.
  18. Analytsensor nach Anspruch 16, wobei das elektrische Feld ein oszillierendes elektrisches Feld mit einer Frequenz im Bereich von 1 Megahertz und 300 Megahertz ist.
  19. Sensor, welcher Folgendes umfasst: eine Kammer, die dafür ausgelegt ist, eine Fluidprobe aufzunehmen, eine Anzahl aktiver Sensorflächen, wobei jede aktive Sensorfläche in einem anderen Teil der Kammer angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, einen Teil der Fluidprobe aufzunehmen, wobei jede aktive Sensorfläche eine Anzahl von Sensorpixeln aufweist, die in einem Feld konfiguriert sind, wobei jedes Sensorpixel eine Pixelfläche aufweist, eine Anzahl funktionalisierter Kügelchen, die in den verschiedenen Teilen der Kammer angeordnet sind, wobei jedes funktionalisierte Kügelchen eine Querschnittsfläche, die kleiner als die Pixelfläche ist, und eine Beschichtung, die dafür ausgelegt ist, eine Agglutination zumindest eines Teils der Anzahl funktionalisierter Kügelchen miteinander zu bewirken, wenn ein Zielanalyt in der Fluidprobe vorhanden ist, aufweist, und eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: Empfangen elektrischer Signale von der Anzahl von Sensorpixeln in der aktiven Sensorfläche von jeder aktiven Sensorfläche, Verarbeiten der elektrischen Signale, um festzustellen, ob die elektrischen Signale von einer oder mehreren Untermengen der Anzahl von Sensorpixeln eine Agglutination der funktionalisierten Kügelchen, die angrenzend an die eine oder die mehreren Untermengen angeordnet sind, angeben, Überwachen der elektrischen Signale über die Zeit, um eine Agglutinationsrate der funktionalisierten Kügelchen zu messen und auf der Grundlage der Agglutinationsrate eine Konzentration des Zielanalyten in der Fluidprobe zu bestimmen, Vergleichen der in jeder aktiven Sensorfläche bestimmten Konzentration des Zielanalyten mit Daten, die einen Dynamikbereich für den Zielanalyten repräsentieren, Bestimmen der Zielanalytkonzentration in der Fluidprobe auf der Grundlage der aktiven Sensorflächen, für welche die Konzentration des Zielanalyten innerhalb des Dynamikbereichs des Zielanalyten lag, und Erzeugen von Daten, welche die Zielanalytkonzentration repräsentieren.
  20. Sensor nach Anspruch 19, wobei die Daten, die den Dynamikbereich für den Zielanalyten repräsentieren, aus einer Anzahl von Referenzdatensätzen oder Datenauftragungen ausgewählt werden, indem die Agglutinationsrate des Zielanalyten in der Fluidprobe mit der Anzahl von Referenzdatensätzen oder Datenauftragungen verglichen wird und ein Referenzdatensatz oder eine Datenauftragung mit einem Wendepunkt ausgewählt wird, welcher der Agglutinationsrate des Zielanalyten in der Fluidprobe am nächsten liegt.
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