恒电位器参考电极接口的制作方法_2

文档序号:9828937阅读:来源:国知局
第二信号(施加到屏蔽物212)和第一信号(由导体210携带)之间的附加稳定性裕度。修改的信号然后施加到屏蔽物212。
[0012]图3描绘有源屏蔽电路300的电路图。REF节点是耦合到参考电极的参考线。参考线可使用同轴电缆被路由到参考电极,其中同轴电缆的外部编织物连接到REF屏蔽节点。如前面指示的,在常规设计中,外部同轴编织物将被接地。在接地编织物和中心导体之间创建的电容装载电极输出并减慢检测。
[0013]有源屏蔽电路300包括可用于防止在同轴电缆的外部编织物和内部导体之间的电容被充电或放电的补偿电路。电阻器R205和电容器C209可例如构成第一补偿电路,例如可提供系统中的稳定性所需的补偿的图2的第一补偿电路204。图3中的电路的单位增益缓冲器U202可以用作图2的传输系统的单位增益缓冲器206。电容器C214和电阻器R212构成类似于图2的第二补偿电路208的第二补偿电路。第二补偿电路使缓冲器U204的输出的相位移动以防止由于在传输线(REF)上的信号和在屏蔽物(REF屏蔽物)上的信号之间的电容耦合而引起的正反馈。图3的补偿电路、缓冲器和其它电路部件的系统可起作用来在将传输线中的导体上的参考信号施加到传输线的屏蔽物之前修改该参考信号。这个有源屏蔽电路300可具有可造成引起不稳定性的风险的反馈路径(例如通过电缆电容)。为了防止这样的不稳定性,部件R205、C209、C214和R212提供防止或减少电路的振荡的补偿。除了使电缆电容对电极不可见以外,图3的电路还通过从低阻抗源驱动同轴电缆的外部编织物来极大地增加电磁兼容性(EMC)性能。作为结果,外部电场干扰基本上不能够改变那个节点的电位。
[0014]图7描绘在没有有源屏蔽的情况下测量的电压-电流曲线,以及图8描绘在有有源屏蔽的情况下测量的电压-电流曲线。图7示出,当有源屏蔽系统(例如有源屏蔽电路300)不在使用中时测量的噪声具有在O到_600mV的电压范围中的多于600毫微微安的RMS。图8示出,当有源屏蔽系统(例如有源屏蔽电路300)被使用时测量的噪声具有在O到-600mV的电压范围中的小于30毫微微安的RMS。因此,传输线的有源屏蔽可显著减少在传输线上传输的电流信号中的噪声。
[0015]上面所述的系统、电路、装置和方法可合并在用于使用电催化技术来检测目标标记物的存在或缺乏的诊断系统中。本文公开的有源屏蔽可用于屏蔽恒电位器的参考电极,其将电压施加到电极以检测在溶液中的目标标记物的存在。电化学技术(包括但不限于循环伏安法、电流测定法、计时安培分析法、差分脉冲伏安法、热量测定法和电位测定法)可用于检测目标标记物。下面提供如应用于当前系统的这些技术之一的简要描述,应理解,电催化技术是例证性的和非限制性的,以及可设想用于与当前系统的其它系统、装置和方法使用的其它技术。在由此通过引用整体并入本文中的美国专利N0.7,361,470和7,741,033以及PCT申请N0.PCT/US12/024015中进一步详细描述了电催化技术的应用。
[0016]图9的图表200描绘使用具有上面所述的有源屏蔽电路的恒电位器生成的代表性电催化检测信号。恒电位器用于在电极处施加电压信号。恒电位器可使在两个点之间的所施加的电压循环或斜坡变化(ramp),例如从O mV到-300 mV并回到O mV,同时结果的电流被测量。相应地,图表200描绘沿着水平轴在O mV和-300 mV之间的对应电位处沿着垂直轴的电流。数据曲线202表示在缺乏目标标记物的情况下在电极处测量的信号。数据曲线204表示在存在目标标记物的情况下在电极处测量的信号。如可在数据曲线204上看到的,在存在目标分子的情况下记录的信号提供更高振幅的电流信号,特别是当比较峰值208与位于大约-100 mV处的峰值206时。相应地,可区分标记物的存在和缺乏。然而,所施加的电压是相对于参考电极的电位。因此,如果电磁干扰改变在参考电极处测量的电压,则施加到电极的电位和因而全面测量可被打扰。
[0017]在特定应用中,单个电极或传感器配置有两个或更多的探针,其布置成紧接于彼此或在室内的顶部上或极接近以便提供目标并控制在甚至更小的护理点大小配置中的标记物检测。例如,单个电极传感器可耦合到两种类型的探针,其配置成与两个不同的标记物杂交。在特定方法中,单个探针配置成使两个标记物杂交并检测两个标记物。在特定方法中,两种类型的探针可以按不同的比率耦合到电极。例如,第一探针可以在与第二探针的2:1的比率下存在于电极传感器上。相应地,传感器能够提供多个分析物的分立检测。例如,如果第一标记物存在,则将生成第一分立信号(例如电流)量值,如果第二标记物存在,则将生成第二分立信号量值,如果第一和第二标记物两者都存在,则将生成第三分立信号量值,以及如果任意一个标记物存在,则将生成第四分立信号量值。类似地,也可针对增加数量的多目标检测实现附加的探针。
[0018]在特定方面中,本文所述的传感器和电极集成到感测或分析室中,例如在护理点装置中,以分析来自生物寄主的样本。图10描绘具有病原体传感器406和寄主传感器410的分析室400。室400包括形成空间的壁402和404,样本与该空间保持在一起并在传感器406和410处被分析。病原体传感器406包括导电迹线408以将传感器406连接到控制仪器,例如恒电位器。寄主传感器410也使用导电迹线412连接到外部或控制仪器。病原体传感器406和寄主传感器410分开距离Xu
[0019]在特定方面中,本文所述的系统、方法和装置集成到感测或分析室中,例如在护理点装置中,以分析来自生物寄主的样本。图11描绘具有病原体传感器406和寄主传感器410的分析室400。室400包括形成空间的壁402和404,样本与该空间保持在一起并在传感器406和410处被分析。病原体传感器406包括导电迹线408以将传感器406连接到控制仪器,例如恒电位器。寄主传感器410也使用导电迹线412连接到外部或控制仪器。病原体传感器406和寄主传感器410分开距离Xu
[0020]病原体传感器406用于确定标记物是否存在于样本中。虽然未在图10中描绘出,病原体传感器406包括配置成耦合到来自病原体的目标标记物的探针。在特定方法中,探针是缩氨酸核酸探针。例如,耦合到病原体传感器406的探针可包括与来自病原体的核苷酸序列(其是那个病原体所独有的)互补的核苷酸序列。
[0021]寄主传感器410包括配置成耦合到寄主标记物的探针。寄主标记物是来自生物寄主的内生元素,例如DNA序列、RNA序列或缩氨酸。例如,耦合到寄主传感器410的探针可配置有与人类基因组所独有的核苷酸序列杂交的核苷酸序列。在特定方法中,用于寄主标记物的探针是缩氨酸核酸探针。优选地,寄主标记物存在于从人类患者取得的每个生物样本中,并因此可用作对于分析过程的阳性内部对照。相应地,在寄主传感器410处的寄主标记物的检测用作对于化验的对照。具体地,寄主标记物的检测确认样本从寄主(例如患者)被正确地取得,样本被正确地处理,以及在分析室中的探针和标记物的杂交已经成功地发生。如果化验的任何部分失败且寄主标记物未在寄主传感器410处被检测到,则化验被考虑为不确定的。
[0022]病原体传感器406和寄主传感器410使用在美国专利N0.7,361,470和7,741,033以及PCT申请N0.PCT/US12/024015中详细描述的电催化方法来操作(虽然也可在其它诊断方法中应用本文讨论的这样的传感器和内部对照技术)。图11仅描绘两个传感器,但可使用任何数量的传感器。例如,室400可包括多个病原体传感器406和多个寄主传感器410。当使用多个传感器时,每个传感器可以可选地配置成感测不同的目标标记物,以便检测不同病原体、不同寄主或相同病原体或相同寄主的不同部分的存在或缺乏。在替换的方法中,使用多个病原体传感器406,但每个病原体传感器配置成感测相同的目标标记物,以便提供那个目标标记物的存在或缺乏的附加验证。类似地,也可使用多个寄主传感器410,其中每个传感器配置成检测相同寄主目标标记物的存在或缺乏以提供测量的附加验证。
[0023]图12描绘分析室的附加实施例。室500与室400的类似之处在于它包括壁402和404、病原体传感器406和寄主传感器410。室500附加地包括非感测(non-sense)传感器414。类似于病原体传感器406和寄主传感器410,非感测传感器414使用导电迹线416电耦合到控制仪器,例如恒电位器。非感测传感器414还可包括电极,例如纳米结构微电极。非感测传感器414包括探针,例如探针106。在特定方
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