用于表征生物细胞的行为特性的振动微板生物感测的制作方法
【专利摘要】描述了一种测试样本的系统。系统包括微板、至少一个致动器、多个彼此间隔的传感器及处理器。微板具有包括相互作用物质的测试部分。相互作用物质固有地与特定测试物质相互作用。微板被设置为使得微板的至少测试部分可与样本接触。至少一个致动器可操作用于振动微板。多个彼此间隔的传感器偶联至微板。每个传感器可操作用于提供在微板振动期间各自的传感数据时间序列。微板和传感器被设置为使得设置的传感数据时间序列彼此不独立。处理器可操作用于接收来自传感器的传感数据时间序列并且处理接收的传感数据时间序列，以基于被感测到的、测试物质与微板的测试部分上的相互作用物质之间的相互作用，提供关于样本中的测试物质的信息。
【专利说明】用于表征生物细胞的行为特性的振动微板生物感测
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测试样本的系统和方法。例如，本发明的系统和方法可以用来测试生物样本(例如血液、尿液、唾液等)中是否存在特定的生物细胞(例如特定的抗原)。
【背景技术】
[0002]在英国，存在有约5200种国家卫生服务(NHS)全科医师(GP)业务和大约900种私人GP业务。世界各地存在更多。全部的GP诊所具有用于取得样本的护士室，但是几乎全部的生物样本被随后送往用于医疗测试的实验室。例如，在英国，GP诊所通常每年将数以万计的用于测试(例如在血液、尿液、精液等中的病毒、细菌、蛋白质、糖类等)的生物样本送到第三方实验室。该业务是昂贵的并且也是耗费时间的——可能花费两周——并且使得诊断和提供治疗更慢。另外，现有的测试技术需要校准并且需要训练有素的人员。因此，存在对于更快速的自用医疗测试系统和方法学的需求以降低成本和提高客户服务。
【发明内容】
[0003]根据本发明的第一方面，提供有一种用于测试样本的系统。该系统包括微板、至少一个致动器、多个彼此间隔的传感器以及处理器。微板具有测试部分，该测试部分包括固有地与特定的测试物质相互作用的相互作用物质(interactive substance)。微板被设置为使得微板的至少测试部分与样本接触。至少一个致动器可操作用于振动微板。多个彼此间隔的传感传感器被偶联至微板。每个传感器可操作用于提供在微板的振动期间各自提供传感数据时间序列。微板和传感器被设置为使得所提供的传感数据时间序列彼此不独立。处理器可操作用于接收来自传感器的传感数据时间序列并且处理所接收的传感数据时间序列，以基于被感测到的、测试物质与微板的测试部分上的相互作用物质之间的相互作用，提供关于样本中的测试物质的信息。
[0004]可以将要求保护的系统用在临床测试环境中，尤其是GP诊所。例如，减少抗生素的使用势在必行，并且该设备可以快速区分病毒与细菌，从而减少抗生素处方。所要求保护的系统还可以广泛地用在其他环境中。使用的其他潜在领域包括水质测试、食品测试、农业/兽医测试、国防等。
[0005]微板可以是硅微板或者聚合物微板。微板的测试部分可以被涂覆有相互作用物质。微板边界条件可以选自夹具式、悬臂式、自由式以及点支撑式。传感器可以选自压阻计传感器、光学传感器、应变传感器以及加速度传感器。至少一个致动器可以包括压电换能器和/或声波致动器。至少一个致动器可以操作以周期性地或者随机地振动微板。处理器可以操作以在时域、频域以及小波域中的一个或更多个域中分析传感数据时间序列。例如，处理器可以操作以分析频率响应函数(FRF)。处理器可以操作以在传感数据时间序列的处理中使用神经网络和Karhunen-Loeve分解中的一个或更多个。
[0006]微板可以是用于分析单个样本的一次性微板，一次性微板在使用之后可用另一个一次性微板来替换。或者，微板可重复用于分析多个样本。[0007]有利地，系统包括手持式测试设备，该手持式测试设备包括微板、至少一个致动器以及多个彼此间隔的传感器。在一个实施方案中，手持式试验设备还包括处理器。在另一个实施方案中，处理器与手持式测试设备分离，并且手持式测试设备被设置成偶联至处理器。在又一实施方案中，处理器与手持式测试设备分离，并且手持式测试设备被设置成将传感数据时间序列写在能够由处理器可读的可移除存储器部件上。
[0008]系统还可以包括输出设备如显示器、扬声器或者打印机，该输出设备可操作用于将从处理器接收的任何测试结果输出给用户。输出设备可以形成手持式测试设备的一部分或者可以与手持式测试设备分离。优选地，当处理器形成手持式测试设备的一部分时，输出设备也形成手持式测试设备的一部分。
[0009]相互作用物质与测试物质之间的相互作用可以采取多种形式。重要地，该相互作用导致在相互作用物质与测试物质之间某种形式的偶联，以使得测试物质变得间接偶联至用于测试目的的微板。由此，测试物质可以被相互作用物质以某种方式“牵制”。测试物质可以通过特定地结合到相互作用物质来与相互作用物质进行相互作用。相互作用物质可以是第一分子并且测试物质可以是第二分子。由此，由于微板的测试部分上的第一分子和第二分子之间的相互作用，所以系统可操作以提供关于样本中的第二分子的信息。相互作用物质可以是第一生物分子并且测试物质可以是第二生物分子。相互作用物质可以是一个或更多个抗体并且测试物质可以是关联的抗原。在一个实施方案中，相互作用物质可以包括或者是适体并且测试物质可以包括与该适体关联的靶分子。适体是结合到特定靶分子的寡核酸或者肽分子，由此使它们特别合适于本系统和方法。在另一个实施方案中，相互作用物质可以包括或者是互补DNA (cDNA)o
[0010]在一个实施方案中，微板的至少测试部分涂覆有生物相容性涂覆层，以增强相互作用物质对测试部分的粘附。
[0011 ] 有利地，测试部分包括硅，并且测试部分的表面粗糙度小于200nm。更有利地，测试部分的表面粗糙度在3nm至20nm的范围内。
[0012]为了同时进行多个测试，微板还可以包括一个或更多个额外的测试部分。每个额外的测试部分包括固有地与相应的额外的测试物质相互作用的各自的额外的相互作用物质。微板被设置为使得微板的至少测试部分和一个或更多个额外的测试部分可以与样本接触。处理器还能够操作用于处理所接收的传感数据时间序列，以基于被感测到的、额外的测试物质与微板的各个额外的测试部分上的相应的额外的相互作用物质之间的相互作用，提供关于样本中的各个额外的测试物质的信息。
[0013]同时进行多个测试的另一种方式涉及微板并且多个彼此间隔的传感器共同形成测试装置。然后系统还包括用于提供关于样本中的至少一个另外的测试物质的信息的至少一个另外的测试装置。
[0014]系统还包括用于容置样本的容器。微板被相对于该容器设置，以使得当样本被容置在容器中时，微板的至少测试部分被浸入在样本中。手持式测试设备还可以包括容器。该容器可以是在基底中的微孔或者微通道。微板被结合到基底中，以使得当样本被滴入到微孔或者微通道上时，表面张力起作用以将样本吸引到微孔或者微通道中，从而使微板的至少测试部分浸入在样本中。
[0015]系统还可以包括可操作用以从微板中移除大部分样本的抽吸设备，以使得样本在微板上的剩余部分基本上包括与微板的测试部分上的相互作用物质进行相互作用的任何测试物质。
[0016]根据本发明的第二方面，提供有一种测试样本的方法。该方法包括以下步骤:设置具有包括有相互作用物质的测试部分的微板，其中，相互作用物质固有地与特定的测试物质相互作用；使微板的测试部分与样本接触；振动微板；设置多个彼此间隔的偶联至微板的传感器；从各个传感器获得在微板的振动期间各自的传感数据时间序列，微板和传感器被设置为使得所获得的传感数据时间序列彼此不独立；以及处理传感数据时间序列，以基于被感测到的、测试物质与微板的测试部分上的相互作用物质之间的相互作用，提供关于样本中的测试物质的信息。
[0017]该方法还包括将在处理的步骤中获得的测试结果输出给用户的步骤。使微板的测试部分与样本接触的步骤可以包括将微板的测试部分浸入在样本中。
[0018]该方法还可以包括下述步骤:从微板中移除大部分样本，以使得样本在微板上的剩余部分基本上包括与微板的测试部分上的相互作用物质进行相互作用的任何测试物质。从微板中移除大部分样本的步骤可以包括从微板中抽吸样本。在从微板中移除大部分样本的步骤之后，可以执行振动微板、获得传感数据时间序列以及处理传感数据时间序列的步骤。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1a是如W02011/001138中描述的现有技术生物传感平台的示意性俯视图；
[0020]图1b是图1a的现有技术生物传感平台的示意性侧视图；
[0021]图2是如W02011/001138中描述的另一个现有技术生物传感平台的示意性立体图；
[0022]图3是如W02011/001138中描述的现有技术集成生物传感平台的扫描电子显微镜(SEM)图像；
[0023]图4是根据本发明的一个实施方案的样本测试系统的图示；
[0024]图5是形成本发明的一个实施方案中的图4的样本测试系统的一部分的手持式测试设备的图示；
[0025]图6是可以被用在图4的样本测试系统中的包括有多个测试部分的微板的图示；以及
[0026]图7是可以用在图4的样本测试系统中的多微板系统的图示。
[0027]图8是可以被用在图4的样本测试系统中的具有不同数目的微板和测试部分的各种芯片设置的图示。
【具体实施方式】
[0028]以阿斯顿大学名义申请的W02011/001138涉及一种用于表征至少一个生物细胞的特性或者行为的方法和系统。该方法和系统可以被用来例如表征细胞特性和行为，例如细胞繁殖、细胞极性、细胞运动、细胞生长、细胞收缩、细胞迁移、细胞增殖、细胞分化以及体外微生物生长。在W02011/001138中描述的方法包括以下步骤:提供微板；将微板的至少一个表面浸入细胞培养基中，以使至少一个待表征的生物细胞与微板接触；振动微板；提供与微板偶联的彼此间隔开的多个传感器；在振动微板的过程中，从各个传感器获得各自的传感数据时间序列，微板和传感器被排列成使得所获得的传感数据时间序列彼此不独立；以及处理传感数据时间序列，以对至少一个生物细胞的特性或者行为进行表征。
[0029]W02011/001138的微米/纳米级的生物传感系统包括放置在细胞培养液的容器内的生物传感平台。图1a和图1b示出了在W02011/001138中描述的生物传感平台10的一个实施方案的平面图和侧视图。在图2中的立体图示出了稍有不同的实施方案。
[0030]W02011/001138的生物传感平台10主要由SIO基底12形成。生物传感平台10包括微板14、两个压阻式换能器(PZT)形式的致动器16、四个彼此间隔开的传感器18以及电源输入(未示出)。W02011/001138的生物传感系统还包括处理器(未示出)。生物传感平台10被设计为能够在流体(例如水)中工作，在高阻尼条件下具有良好的生物灵敏度。生物传感平台10可以单边或双边浸没在流体容器内的细胞培养液中，以保持天然的细胞生活环境。生物传感平台10使用生物相容性材料(如硅和金)，以使得生物传感平台在被浸没在细胞生长液中时生物细胞可以将生物传感平台用作为天然的生长基底。
[0031]W02011/001138的微板14是作为微米/纳米级传感平台的薄型微制造膜(板/隔板)。微板14是可变形的。微板14在X和Y方向上具有几十到几百微米范围内的尺寸。例如，微板14在X和Y方向上可以具有从几十到几千微米(例如100-400 iim)的尺寸。如图1b所示，板在Z方向上的深度约为3 u m，但是在几纳米至几十微米的范围内的深度也是合适的。这些尺寸是代表性的而不是限定性的。微板14可以借助于各种不同的边界条件(例如夹具式、悬臂式、自由式以及点支撑式等)得以支撑。在W02011/001138的图2的实施方案中，微板14是矩形的。微板14通过四个铰合件(hinge)20支撑,每个铰合件分别位于微板14的四条边之一的中心。这是微板边界条件的一个实例。
[0032]致动器(即激发源)用来使细胞培养液中的出自W02011/001138的微板14振动。在图1a和图1b的实施方案中，致动器是两个PZT (锆钛酸铅)薄膜16。PZT16被放置在微板14的区域的内部或者旁边，以在有限的能耗下提供强大的激发力。由此，生物传感系统被设计为能够自激发。作为使用PZT致动器的替代方案，微板14也可以通过声激发(soundexcitation)来驱动。致动器16可以集成到生物传感平台10中。致动器16可以集成到微板14中。
[0033]W02011/001138的生物传感系统被设计为能够自传感(self-sensing)。在图1a和图2中示出了四个分布式(distributive)压阻计(PZR)传感器18。传感器18被放置在精心选择的位置处，以获得微板14的全域动态/振动信息。传感器18可以被嵌入在微板14中。使用先进的微制造技术来生产图2中示出的传感元件14和相关的连接轨道22。作为使用PZR传感器的替代方案，可以使用不同的传感器类型，例如光学传感器、应变传感器或者加速度传感器。传感器18可以集成到生物传感平台10中。传感器18可以集成到微板14中。传感器18的位置可以被优化，以使分辨灵敏度最大化并使微板表面上的高性能范围最大化。
[0034]W02011/001138的PZT致动器16和压阻计传感器18具有良好的CMOS电路相容性，并且容易与其他的电子组件集成在一起。W02011/001138的生物传感平台10的电子部件(例如电极线、金垫以及连接探针)被用生物相容性材料密封。整个生物传感平台10用标准DIL (双列直插式)封装。信号流(输入信号和输出信号)可以由外部处理仪器或内部电子芯片来处理。
[0035]使用先进的工具和流程来进行W02011/001138的生物传感平台的微米/纳米级制造，包括纳米制造中的光和电子束光刻、等离子体蚀刻以及能够蚀刻和沉积以快速成型的聚焦离子束工具。
[0036]图3是基于IOOiim方形传感膜的、W02011/001138的集成式微系统(即生物传感平台10)的扫描电子显微镜(SEM)图像，集成式微系统被制造成带有分布式压阻式传感器(即传感器18)和PZT致动器(即致动器16)。这样的微系统使得设备能够自检测和自激发。该微系统可以被嵌入至电子电路中以建立芯片实验室系统。
[0037]在使用中，将W02011/001138的生物传感系统用来区别单个细胞或者采集的细胞群的特性或者行为。
[0038]W02011/001138的细胞培养液容器部分地或者完全地被细胞培养液充满。W02011/001138的生物传感平台10的微板14被放置在细胞培养液容器中，使得微板14的至少一个表面被浸入或者浸没在细胞培养液中。例如，可以将微板14完全地浸入在细胞培养液中。或者，可以仅将微板14的底面浸入在细胞培养液中。微板14浸入在细胞培养液中使得在细胞培养液中的生物细胞可以将微板14用作为天然生长基底。由此，微板14与其特性/行为待通过生物传感系统和方法进行表征的至少一个生物细胞有接触。
[0039]然后通过致动器(例如PZT16)振动W02011/001138的微板14。可以周期性(例如使用正弦函数)激发微板14，或者以宽频带随机信号(例如伪随机二元信号、白噪声或者脉冲随机等)随机地激发微板14。激发/振动的类型将根据实施目的而不同。由于接触的生物细胞自身不对微板14施加显著的力，因此微板14被振动。接触的生物细胞影响微板14的质量特性、刚度特性和拉伸特性。由此，可以将对这些变量的测量(例如应变仪测量)用来对于接触的生物细胞对微板14的影响进行量化，并且由此推断待表征的细胞的特性/行为。通过使用静态的微板14，接触细胞对微板14的偏转非常微弱，使得难以检测例如微板14内应力场的信号。因而，可能难以推断待表征细胞的特性/行为。由此，有利地使微板14以朝向或远离所接触的生物细胞的方向进行振动，以在微板14内应力场中由于细胞的存在而产生更强的信号。替代地/另外地，微板14可以向其他的方向振动而不是仅朝向或远离接触的生物细胞。振动微板14还具有其他的优势:振动提供了关于微板14的动态特征的额外信息(例如固有频率偏移、模式形状变化以及其他的非线性偶联效应)。还可以将该额外的动态信息用来表征接触细胞的特性或者行为。
[0040]当W02011/001138的微板正在被振动时，从各个传感器18获得各个传感数据时间序列。微板14是在接触的生物细胞与传感器18之间提供非线性偶联的连续型介质。由此，传感器18通过微板14的形变响应偶联到与微板14接触的生物细胞，以使得传感数据时间序列彼此不独立。这意味着，虽然传感器18从微板14接收局部传感数据，但是来自特定的传感器18的传感数据时间序列可以显示出远离该传感器18的细胞运动。换言之，传感器18经由微板14间接地感测生物细胞的特性/行为。生物传感平台将其动态/振动特征的变化用作为信息源，以感测表面接触的生物细胞和微粒。通过解读同时集合感测到的传感器18的响应，任何细胞扰动的性质均可以以确定接触的生物细胞的特性/行为的方式来进行区分。由于在传感器18之间以偶联机制起作用的微板14的存在，因此传感器18以非独立(即偶联)的方式响应。由于系统的偶联性质，在微板14上仅需要相对少数量的分布式传感器18。W02011/001138的生物传感平台10的分辨率不受限于传感器18的间隔距离，因此可以被用来检测比最小制造量级小得多的变化。此外，由于系统的偶联性质，因此传感器18还可以被设置在微板14的除了细胞接触表面以外的表面上。这增强了该方法的鲁棒性。
[0041]在W02011/001138中，获得了传感数据时间序列，通过使用先进的系统识别方法学和嵌入式IT工具来处理这些时间序列，以表征至少一个生物细胞的特性或者行为。在处理步骤期间，来自各个传感器的传感数据时间序列和来自其他传感器中的每一个传感器的传感数据时间序列一同被处理(即数据被共同处理)。处理是非线性的。例如，可以将非线性信号处理技术(如神经网络或者Karhunen-Loeve分解)用来处理偶联的同步时间序列(以时域或者频域)。
[0042]W02011/001138的非线性处理模型利用在传感数据时间序列中的动态信息来检测细胞特性和行为。将来自W02011/001138的微板14的空间动态信息(例如模式形状、传感器之间的偶联等)用来导出关于在微板14上的细胞的空间动态信息(例如极性、干细胞生长)。将系统识别工具用来将处理步骤的输出与期望表征的细胞/多个细胞/组织的特性或者行为关联起来。换言之，动态信息将与动态细胞特性的状态和特征关联起来。例如，感兴趣的特性或者行为可以是在药物开发、微生物和肿瘤筛查或者干细胞生物学中所必需的特性或者行为。这可以包括静态或者动态的特性或者行为，如繁殖、极性、细胞移动/生长、收缩、迁移、增殖或者分化以及体外微生物生长。W02011/001138的系统和方法可以用于在细胞培养、细胞操作以及细胞手术的过程中导出接触的一个或者多个细胞的尺寸、形状以及运动信息。W02011/001138的生物传感方法和系统的一个目的是检测在细胞培养和生长过程中在细胞形态、迁移、增殖、分化以及收缩性方面的变化。通过系统识别算法，使用相对少的传感元件18，使用微板14的动态特征(如速度和加速度)来推导所需的信息。将微板14的动态响应信号(即感测到的数据时间序列)应用于智能时间序列识别算法，以导出期望的细胞特性或者行为信息。通过使用嵌入式信息工具来实现细胞特性/行为的辨别。根据应用的目的，输出可以为各种描述符的离散形式或者连续形式。
[0043]通过使用训练数据对W02011/001138的生物传感系统中使用的非线性处理模型进行训练。W02011/001138的微板14在不同的载荷条件下差异性地振动。因此，非线性处理模型将微板14在液体环境中的已知动态考虑在内。例如，微板动态会受到由微板14与细胞培养液(通常具有比水的密度稍高的密度)相互作用引起的声压波的影响。由此，通过使用微扫描激光振动计来研究微板14在液体中的动态和声波辐射的微尺度效应的结果，构建了非线性处理模型。将微扫描激光振动计用来测量微板14在液体中的动态和声波辐射，如在固有频率、固有模式、某些受迫条件下的受迫响应。由此，微扫描激光振动计的使用使得适当的非线性处理模型(例如神经网络)得以建立。换言之，将通过使用微扫描激光振动计获得的结果用作为例如神经网络的训练数据。通过模拟被浸入的微板的动态，可以建立非线性处理模型以根据振动的微板14的传感数据时间序列推导出载荷条件。在建模过程中，可以通过模拟获得在不同的传感位置处的位移/速度/加速度。通过使用系统识别技术(如Karhunen-Loeve分解、小波分析以及人工神经网络方法)来建立将从动态信号(即传感数据时间序列)中提取出的参数与外力/载荷联系在一起的非线性处理模型。可以通过使用伪随机二元序列(PRBS)激发和识别方法的实验来测试和验证非线性处理模型。PRBS信号的优势在于PRBS信号具有其自相关函数是脉冲函数的准确近似的特性。所有频率的动态均由PRBS信号激发。由此可以导出微板14在任何受力条件下的动态。然后可以将验证的模型用来通过在微板14上的不同位置处振动的传感数据时间序来推导施加在微板14上的受力/载荷。当将系统识别技术应用于细胞/组织监测时，推导出细胞动态的状态和条件。当微板14被浸入时微板14的加速度幅值更小，这是由于各个模式在微板14的平面内产生声压的事实，简正模式(normal mode)在液体中变得偶联。尽管如此，通过将传感器18放置在适当的位置，可以通过合适的系统识别技术，将主要的模式形状与微板14上的载荷和动态条件联系起来。在W02011/001138的非线性处理模型中将所检测瞬间的细胞行为与从微板传感表面导出的信息之间的关联考虑在内。
[0044]W02011/001138还结合所描述的生物传感系统描述了应用和实验结果。描述了膜生物传感设备的制作。以一系列频率响应函数(FRF)的形式测量各个膜生物传感设备的动态信息。还详细描述了生物实验和神经网络方法。这些细节将不会在此重复，但是这些方法学中的许多同样适用于本发明。
[0045]如以下进一步描述的，为了在样本测试系统和方法中的使用，本发明修改了W02011/001138的生物传感平台10。除非另有说明，以上参照W02011/001138描述的各种实施方案、方法学以及修改同样适用于本发明。
[0046]图4示出了根据本发明的一个实施方案的样本测试系统100。待测试的样本是流体样本，例如尿、血液、唾液、精液等体液样本。可以在使用样本测试系统100的测试之前对样本进行预处理(例如使用微流体过滤器的过滤)。或者，可以将样本测试系统100用来测试原始样本。将样本测试系统100用来测试样本中的特定测试物质(例如特定的抗原或者其他生物分子)。在下面描述的特定的实施方案中，将假设将样本测试系统100用来测试血液样本中的特定抗原。然而，在本发明的范围内明显地设想到其他的测试。
[0047]应该注意的是抗原不孤立地存在于样本中。而是，在其他生物分子(例如细菌、蛋白质等)的表面上发现了抗原。由此，尽管在此指的测试物质是抗原，但是理解的是测试物质实际上包括抗原和在其表面上发现了抗原的生物分子。由此，当测试血液样本中的特定抗原时，实际上还在测试血液样本中的在其上发现特定抗原的生物分子(例如细菌、蛋白质
-Tf- ) o
[0048]样本测试系统100包括在容器130中的传感平台110、处理器140以及输出设备150。容器130意在容置待被测试的血液样本，由此使血液样本与使用的传感平台110的至少一部分接触。
[0049]传感平台110与W02011/001138的生物传感平台10共享许多相似性，也就是说传感平台110主要由与基底12类似的基底112形成，并且传感平台110包括与微板12类似的微板114、与PZT16类似的两个致动器116、与传感器16类似的四个彼此间隔的传感器118以及电源输入(未示出)。基底112可以是硅基基底(例如，如W02011/001138中的SIO基底)。硅基基底非常普通，因此容易获得并且很好理解。在潜在地更便宜的替代性实施方案中，基底112可以是聚合物基底。也可以使用其他的基底。正如W02011/001138中那样，致动器116可操作用以振动微板114。
[0050]本发明的传感平台110和W02011/001138的生物传感平台10之间的主要区别在于传感平台110的微板114具有包括有相互作用物质126的测试部分124。下面将进一步讨论相互作用物质126。测试部分124可以包括整个微板114。或者，测试部分124可以包括微板114的一整个表面。然而，在图4的实施方案中,测试部分124包括微板114的表面的一部分。具体地，测试部分124是微板114的一面的中心部分。
[0051]在将相互作用物质126添加到微板114的测试部分124之前，例如可以使用金、硅或者多聚物来涂覆于至少测试部分124，以设置适合被相互作用物质126粘附的生物相容表面。多个生物相容涂覆层也是可以的。例如，可以在硅的上方设置多聚物层或者金层。还可以在本发明的范围内设想其他的生物相容涂覆层。例如，可以使用生物涂覆层(如蛋白A)。蛋白A结合免疫球蛋白的能力是公知的。或者可以使用其他的免疫球蛋白结合的细菌蛋白(如蛋白G、蛋白A/G以及蛋白L)。添加生物相容性涂覆层的目的是设置用于相互作用物质126粘附的良好表面。可以将涂覆层仅应用于测试部分124，或者将涂覆层应用于微板114的更大的部分(例如整个微板114)。
[0052]另外，可以将测试部分124的表面制备成具有特定表面粗糙度以进一步增强测试部分124对于相互作用物质126的粘附性。表面粗糙度(或简称“粗糙度”)是表面的纹理的量度。它通过真实表面与其理想形式的垂向偏差来量化。如果这些偏差较大，则表面是粗糙的；如果这些偏差较小，则表面是光滑的。粗糙度在确定表面将如何与其环境相互作用中起到重要作用。在题为 “Surface Modification of Bio-MEMS Micro-devicewith Conducting Polymer - Studies with Rat Cardiomyocytes，，的文章(Proceedingsof the2005IEEE Engineering in Medicine and Biology27th Annual Conference,上海，中国，9月1-4，2005)中，Lin等人发现表面粗糙度可以受到涂覆层(如以上所述的金的生物相容涂覆层)的影响。在题为“Influence of nanoscale surface roughness onneural cell attachment on silicon”的文章(Nanomedicine:Nanotechnology,Biology,and Medicinel，2005，第125-129页)中，Khan等人发现表面粗糙度对神经细胞在裸硅上的附着具有相当大的影响。他们得出结论:从Onm到64nm的平均粗糙度,细胞粘附随着粗糙度而增长；但是在大约204nm或者更大的粗糙度处，粗糙度消极地影响附着。在题为“Morphology and adhesion of biomolecules on silicon based surface，，的文章(ActaBiomaterialial,2005,第327-341页)中,Bhushan等人为了将链霉亲和素蛋白质吸收到表面上，在娃石表面上设置了图案结构。具体地，在5mmX 5mm样本上以25 y mX 25 y m2 “画出了”以400nm为间隔的、具有15_20nm的深度和约45nm的宽度的垂直线。在题为“Tuningcell adhesion by controlling the roughness and wettability of3D micro/nanosilicon structures” 的文章(Acta Biomaterialia6, 2010,第 2711-2720 页)中，Ranella等人发现小的粗糙度比率(roughness ratio)获得最佳细胞粘附,而与表面润湿性和化学性质无关。通过将刺突(spike)的真实的、展开的表面区域除以总照射区域来计算粗糙度比率。由此，明显的是表面粗糙度影响表面的粘附性。当测试部分124包括硅时，有利地，测试部分124的表面粗糙度小于200nm。更有利地，测试部分124的表面粗糙度在3_20nm的范围内。在一个实施方案中，测试部分124的表面粗糙度在IOnm左右。如果需要，可以将化学机械抛光(CMP)方法用来降低测试部分124的表面粗糙度。
[0053]如W02011/001138中的那样，传感器118是彼此间隔的并且被偶联到微板114。各个传感器118可操作以在微板114振动期间分别提供传感数据时间序列。微板114和传感器118被设置成使得所提供的传感数据时间序列彼此不独立。传感器118可以偶联到微板114的测试部分124。或者，传感器118可以偶联到微板114的另一部分。在图4的实施方案中，四个传感器118中的两个传感器被布置在微板114的测试部分124内并且四个传感器118中的两个传感器被布置在微板114的测试部分124外。
[0054]微板被设置成使得微板的至少测试部分124在测试期间可以与血液样本接触。在图4的实施方案中，这样的设置通过将微板114放置在容器130内以使得当血液样本容置在容器130中时微板的至少测试部分124被浸入在血液样本中来实现。在替代性实施方案(在图4中未示出)中，容器130可以包括在微板基底112中的微孔或者微通道，以使得当样本被滴入到微孔或者微通道上时，表面张力起作用来将样本吸引到微孔或者微通道中，由此使微板的至少测试部分浸入在样本中。在又一替代性实施方案中，即使缺少容器、微孔或者微通道，也可以用表面张力来将样本保持在微板上，。
[0055]如以上所述，微板114的测试部分124包括相互作用物质126。相互作用物质126固有地与特定的测试物质相互作用，特定的测试物质本身是测试的对象。换言之，样本测试系统100用来测试流体样本中的特定的测试物质。在本实例中，相互作用物质126是一种与血液样本中的受测试的特定的抗原/生物分子相互作用的抗体的抗体涂覆层。在这种情况下，相互作用物质126和测试物质之间的“相互作用”是微板114的测试部分124上的抗体与血液样本中的抗原的结合。
[0056]设想可以根据所需测试来使用其他的相互作用物质。例如，当测试样本中的第一分子时，相互作用物质可以是已知固有地与第一分子相互作用的第二分子。在这种情况下，由于第一分子与第二分子之间在微板的测试部分上的相互作用，系统可操作以测试样本中是否存在第一分子/第一分子的数量。可以在测试中使用的一种类型的分子是生物分子。抗原和抗体是生物分子的具体实例。
[0057]将相互作用物质126偶联到微板114的测试部分124。在优选的实施方案中，借助于微流体设备将相互作用物质126涂覆在微板114的测试部分124上。可以将相互作用物质直接或者间接地涂覆在微板114的测试部分124上。换言之，在相互作用物质126与测试部分124之间可以存在中间层(如另一涂覆层)。然而，任何中间层应该仍允许相互作用物质126与微板114的测试部分124之间进行偶联。相互作用物质126 (在此为抗体涂覆层)实际上是微板114的一部分。由于特定抗原在微板114上与抗体涂覆层126的相互作用，因此可以测试血液样本中的特定抗原(及其在其上发现该特定抗原的与该特定抗原相关联的生物分子)。代替将相互作用物质126涂覆在微板114的测试部分124上，还可以通过其他的化学/生物方法将相互作用物质126结合在测试部分124上。在本系统100中使用的其他类型的结合相互作用可以包括(a)与基底/抑制剂结合的酶和(b)与配体/显效剂/拮抗药结合的受体。其他非结合的相互作用可以是细胞/微生物个数并且会取决于细胞结合到非涂覆表面的固有能力——这已经被验证。
[0058]处理器140可操作以接收来自传感器118的传感数据时间序列以及处理所接收到的传感数据时间序列，以基于抗原与抗体涂覆层126之间在微板114的测试部分124上的被感测的相互作用，来提供关于血液样本中的抗原/生物分子的信息。
[0059]输出设备150可操作以将从处理器140接收到的任何测试结果输出给用户。输出设备可以包括例如显示器、扬声器和/或打印机。
[0060]如以上所述，样本测试系统100用来测试流体样本(例如血液样本)中的特定测试物质(例如抗原/生物分子)。[0061]容器130部分地或完全地充有血液样本以使得微板114的测试部分124与血液样本接触。例如，可以将微板114完全地浸入在血液样本内。或者，仅将微板114的测试部分124表面浸入在血液样本中。微板114浸入在血液样本内使得在血液样本内的抗原能够与在微板114的测试部分上的抗体涂覆层126相互作用。使得样本中的抗原与微板114的测试部分124接触，以使得与涂覆在微板114的测试部分124上的抗体类型特定地相关联的任何抗原将与抗体涂覆层126 “相互作用”(即结合)。由此，受测的特定抗原/生物分子变为偶联到微板114的测试部分124。
[0062]如W02011/001138中的那样，通过使用致动器116来振动微板114。预期的是各种类型的致动器和各种类型的振动，如W02011/001138中的那样。由于接触的抗原/生物分子自身不对微板14施加显著的力，因此微板114被振动。由测试部分124上的抗体126结合到微板114的抗原/生物分子影响微板114的质量特性、刚度特性和拉伸特性。由此，可以将对这些变量的测量(例如应变仪测量)用来量化抗原/生物分子对微板114动态的影响并且由此推断受测抗原的特性和/或行为。
[0063]当微板114正在被振动时，从各个传感器118获得各个传感数据时间序列。如W02011/001138中的那样，微板114是在传感器118与样本中的抗原之间提供非线性偶联的连续型介质。由此，传感器118通过微板114的形变响应偶联到与微板114结合的抗原，以使得传感数据时间序列彼此不独立。这意味着，虽然传感器118从微板114接收局部传感数据，但是来自特定的传感器118的传感数据时间序列也可以显示出远离传感器118的抗原信号。换言之，传感器118经由微板114间接地感测抗原的特性/行为。传感平台110将其动态/振动特征的变化用作为信息源，以感测表面接触的抗原。通过解读传感器118的同时的、集体的感测到的响应，可以识别、量化以及表征受测的抗原。由于在传感器118之间以偶联机制起作用的微板114的存在，传感器118以非独立(即偶联)的方式进行响应。由于系统的偶联性质，在微板114上仅需要相对小的数目的分立式传感器118。传感平台110的分辨率不局限于分离传感器118的间距，并且因此可以被用来检测比最小制造量级小得多的变化。此外，由于系统的偶联性质，因此传感器118还可以被设置在微板114的除了结合抗原的测试部分124以外的表面上。这增强了该方法的鲁棒性。
[0064]已经获得了传感数据时间序列，通过使用先进的系统识别方法学和嵌入式IT工具来处理这些时间序列，以提供关于结合到被涂覆在微板114的测试部分124上的抗体的抗原的信息。在处理步骤期间，来自各个传感器118的传感数据时间序列和来自其他传感器118中的每一个传感器的传感数据时间序列一同被处理(即数据被共同处理)。处理是非线性的。例如，可以在时域或者频域将非线性信号处理技术(如神经网络或者Karhunen-Loeve分解)用来处理偶联的同步时间序列。
[0065]W02011/001138中描述的非线性处理模型可以用来导出关于结合到微板114的抗原的空间动态信息。为简洁起见，在此将不重复W02011/001138的非线性处理模型的细节。虽然如此，应该理解W02011/001138中分析的“接触细胞”与在以上描述的本发明的具体实施方案中的结合抗原等效。如W02011/001138的生物传感系统中那样，可以通过使用训练数据来训练非线性处理模型。同样，细节将不在此重复。
[0066]通过处理器140的处理优选地在少许或者没有用户交互的情况下发生。换言之，处理优选地为完全自动地进行。[0067]经由输出设备150的输出可以根据测试的目的为具有各种描述符的离散形式或者连续形式。例如，理想的可以是简单输出关于基于传感数据时间序列的处理是否在样本中已经识别出特定抗原中的任何抗原的阳性或者阴性的测试结果。换言之，测试结果仅是样本中存在(或不存在)特定抗原的指示。或者/此外，理想的是提供关于那些抗原在血液样本中的水平/总量/数量/行为的信息。或者/此外，可以输出关于血液样本中的特定抗原的数量是否超过具体阈值的信息。同样，在这种情况下可以输出阳性或者阴性的结果。
[0068]在一个实施方案中，针对在分析单个血液样本中的使用，设想一次性微板114/传感平台110。在这种情况下，在单次使用后，该一次性微板114/传感平台110可以用另一个一次性微板114/传感平台110替换。或者，微板114/传感平台110可以重复用于分析多个血液样本。在这种情况下，能够在使用之间清洁微板114/传感平台110。可以在原位置清洁(充当永久固定装置)清洁微板114/传感平台110或者可以在从系统100移除微板114/传感平台110期间清洁清洁微板114/传感平台110。可以用适当的清洁擦来清洁。
[0069]图5示出了根据本发明的实施方案的手持式测试设备160。手持式测试设备160具有可以被加固以在现场使用的壳体162。手持式测试设备160包括用于容置样本(例如血液样本)的部分164。样本容置部分164包括传感平台110 (未示出)。样本容置部分164可以包括容器130 (未示出)。或者，可以省略容器，替代地，借助于针头等将非常小的样本(例如血液的非常小的样本)容置到微板114的表面上，并且然后通过表面张力将其保持在那里。图5的手持式设备160还包括显示屏150。显示屏例如可以指示手持式测试设备160何时被启动。
[0070]手持式测试设备160还可以包括处理器140作为内部处理器(未示出)。在这种情况下，屏幕150可以通过将测试结果从处理器140输出给用户来充当输出设备150。
[0071]或者，处理器140可以与手持式测试设备160分离。例如，处理器140可以是台式计算机、或者膝上型计算机或者智能手机的处理器。在这种情况下，输出设备150也可以与手持式测试设备160分离。在一个“分离的处理器”的实施方案中,借助于偶联器166将手持式测试设备160设置为偶联到处理器140。偶联器166可以是有线的(例如借助于USB线缆、局域网或者使用另一个连接器线缆/导线)或者可以是无线的(例如蓝牙连接、IEEE802.11或者W1-Fi连接)。在另一个“分离的处理器”的实施方案中，将手持式测试设备160设置为将传感数据时间序列写在可移除存储器部件(未示出)上。然后可移除存储器部件可以从手持式测试设备160中被移除并且可以通过分离的处理器140被读取。在该实施方案中，手持式测试设备160包括合适的输入168以接收可移除存储器部件。类似地，处理器140还包括合适的输入以接收可移除存储器部件。可移除存储器部件可以是例如记忆棒、存储卡、CD、DVD、外部硬件驱动、USB记忆棒或者SD卡。
[0072]在以上描述的实施方案中，在振动微板期间和在获取传感数据时间序列期间将微板114的测试部分124浸没在流体样本中。由此，获取的传感数据时间序列与当微板114的测试部分124在溶液中时获取的数据有关。然而，在替代性实施方案中，设想大部分样本被从微板114中移除以测量剩余的结合测试物质。在这样一种情况下，系统100还包括抽吸设备(未示出)，该抽吸设备可操作以从微板中移除大部分样本，以使得样本在微板上的剩余部分基本上包括与微板的测试部分上的相互作用物质进行相互作用的任何测试物质。在以上描述的抗原抗体测试中，在大部分血液样本被抽吸的情况下，剩余结合抗原将保留在微板114的测试部分124上。然后可以对在抽吸后的微板114进行动态分析。换言之，在从微板中移除大部分样本之后，可以进行振动微板、获得传感数据时间序列以及处理传感数据时间序列的步骤。虽然如此，这并不妨碍更早地在微板114仍在血液样本中时振动微板114，因为这有助于使得血液样本中的抗原与微板14的测试部分124上的抗体涂覆层126进行接触。
[0073]在以上描述的实施方案中，通过仅使用具有单一测试部分124的单一微板114针对特定的测试物质(即特定抗原)进行单一测试，其中，单一测试部分124具有单一的相互作用物质126 (即对应于受测抗原的抗体)。然而，可以容易地将本发明的系统100延伸到进行多个测试。
[0074]在图6中示出了第一种多测试实施方案。在这种情况下，仍存在具有四个传感器118的单个微板114。然而，微板114包括四个测试部分124a至124d。图6中的各个测试部分124a至124d包括固有地与各自的测试物质相互作用的各个相互作用物质126a至124d。四个测试部分124是彼此间隔的(即彼此远离)以使得它们占据微板114的分离的、分立的、不重叠的部分。可以使得测试部分124相互紧邻地放置，但是测试部分之间分离是优选的。在图6中，各个测试部分全部被放置在微板114的单面上，但是如果期望的话一个或更多个测试部分可以被放置在另一面上。不管怎样，微板114被设置成使得至少测试部分124可以与样本接触。在图6中示出了四个测试部分124，但是可以使用任意数量的测试部分124，只要相关的相互作用物质126可以以足够的准确度沉积到测试部分124上即可。应该注意的是适用于使相互作用物质126沉积到测试部分124上的技术是容易利用的。
[0075]可以在系统100中使用图6的微板114以测试多达四种的不同的测试物质。由于微板114充当介于传感器118与结合测试物质之间的非线性偶联器，并且由于传感器118通过微板114的形变响应偶联到结合测试物质以使得传感数据时间序列彼此不独立，因此处理器140能够处理所获取的传感数据时间序列以区别被结合到微板114的四个分离的测试部分124的测试物质。由此，可以同时进行四个测试。测试部分之间的物理分离(即间隔)是优选的，这是由于这有助于在处理步骤中区别不同的测试部分。由此，处理器140可操作以处理所接收的传感数据时间序列，以基于在微板114的各个测试部分124上样本中的每个测试物质与相应的相互作用物质126的之间的被感测的相互作用来提供关于各个测试物质的信息。
[0076]在图7中示出了第二种多测试实施方式。在这种情况下，存在三个分离的微板114a至114c，每个具有自己的一组传感器118 (未示出)和自己的测试部分124a至124c。各个测试部分124a至124c具有固有地与相应的测试物质相互作用的各个相互作用物质126a至126c。三个微板114在同一平面中彼此间隔。然而，微板114也可以是堆叠的或者以任何其他的配置相对于彼此被设置。可以将三个微板114布置在同一容器(或者微孔或者微通道)中，或者可以分别布置在分离的容器(或者微孔或者微通道)中。无论怎样，将三个微板114设置为使得至少测试部分124可以与样本接触。为了振动的目的，各个微板114可以具有其自己的一个或更多个致动器116(未示出)。或者，可以将同一致动器(或者相同的多个致动器)116用来振动全部的三个微板114。在图7中示出了三个微板114，但是可以在单个系统100中使用任意数量的微板114。可以在系统100中使用图7的微板114以同时测试多达三种的不同测试物质。[0077]在第三种多测试实施方案中(未不出),可以结合图6和图7的实施方案以设置各自包括多个测试部分124的多个微板114。同样地，这增加了可以同时进行的测试的个数。
[0078]图8提供了在本发明的范围内具有不同测试部分/微板方案的各种芯片的又一实例。图8A示出了每个芯片具有单个微板，并且每个微板具有单个测试部分。图SB示出了每个芯片具有单个微板，并且每个微板具有多个测试部分(这在某种程度上与图6的方案类似)。图SC示出了每个芯片具有多个微板，每个微板具有单个测试部分(这在某种程度上与图7的方案类似)。图8D示出了每个芯片具有多个微板，每个微板具有多个测试部分。
[0079]由此，本发明尤其提供了可以用于GP诊所中的护理测试的手持式测试设备160。设备160包含生物微电子机械系统(BioMEMS)微板生物传感部件(称为传感平台110)。传感平台110的该微板114涂覆有与对应的基于抗原的生物分子相互作用的抗体(即相互作用物质126)。如果传感平台110不具有自己的内部处理器，则设备160可以(经由蓝牙或者USB)被连接到运行诊断软件的计算机。软件使用通过微板114采集的数据以识别、量化以及表征生物分子，从而使得快速和成本合算的诊断成为可能。可以使设备160的各种模型可用，取决于被涂覆在一个或更多个微板114上的一个或更多个相互作用物质，每个模型提供一组相关测试，例如妊娠、性病(STD )、常见传染病(例如流感)、癌症等。
[0080]就更容易使用、更便宜、更快以及成本更合算而言，本发明提供优于目前的GP诊所测试方法学的优势。例如，设想可以仅用10至15英镑制造手持式测试设备，其中，每个单用途的一次性传感平台最终仅花费几便士。由此，对于每次测试，GP诊所的成本应该按照数量级降低。
[0081]理解的是本发明的系统和方法可以被GP用在区分病人体内的病毒感染和细菌感染中。全部所需的可以是包括有用于所怀疑的病毒和/或细菌的一个或更多个相关抗原的微板114。由此，通过使用这样的测试，GP可以更加确定是否开出抗生素(仅对细菌感染有效)。
[0082]替代实现为手持式设备160，也可以在本发明的范围内设想实验室规模的测试系统。
[0083]下面描述可以在根据本发明的测试中使用的抗体抗原相互作用一个具体实例。
[0084]所讨论的抗原是CEA (癌胚抗原)。参考文献示出了 T84.1并且T84.66应该是结合CEA上的正交表位(orthogonal epitope)的良好抗体。根据参考文献,可以将感应表面Si或者SiO2功能化:(I)可以使用二氧化硅溶胶凝胶玻璃在表面上对CEA抗体进行功能化，通过均匀的孔径可以将抗体适当结合到孔中的CEA，或者(2)在SiO2表面上附着脂双层，月旨质层是生物素化的，可以将生物素-抗生物素蛋白化学用来配合在表面上的抗体的生物素化捕获，或者(3)另一种有前途的方法是通过使用甲基三乙氧基硅烷用来衍生表面，以用于抗体的共价键合。
[0085]尽管参照体液样本的医学测试描述了用于测试样本的系统和方法，但是理解的是本系统和方法也可以容易地用于在其他领域的测试。例如，使用的其他的潜在领域，包括水质测试、食品测试、农业/兽医测试、防护等。
[0086]虽然描述了本发明的优选实施方案，但理解的是这些优选方式仅作为示例并且可以预期各种修改。
【权利要求】
1.一种用于测试样本的系统，所述系统包括: 微板，所述微板具有包括相互作用物质的测试部分，其中，所述相互作用物质固有地与特定的测试物质相互作用，所述微板被设置为使得所述微板的至少所述测试部分与所述样本接触； 至少一个致动器，所述至少一个致动器能够操作用于振动所述微板； 多个彼此间隔的传感器，所述多个彼此间隔的传感器被偶联至所述微板，每个传感器能够操作用于提供在所述微板振动期间各自的传感数据时间序列，所述微板和所述传感器被设置为使得所提供的传感数据时间序列彼此不独立；以及 处理器，所述处理器能够操作用于接收来自所述传感器的所述传感数据时间序列并且处理所接收的传感数据时间序列，以基于被感测到的、所述测试物质与所述微板的测试部分上的所述相互作用物质之间的相互作用，提供关于所述样本中的所述测试物质的信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述微板的所述测试部分被涂覆有所述相互作用物质。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述微板是用于分析单个样本的一次性微板，所述一次性微板在使用之后能够用另一个一次性微板来替换。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述微板能够重复用于分析多个样本。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统包括手持式测试设备，所述手持式测试设备包括所述微板、所述至少一个致动器以及所述多个彼此间隔的传感器。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述手持式试验设备还包括所述处理器。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述处理器与所述手持式测试设备分离，并且所述手持式测试设备被设置成偶联至所述处理器。
8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述处理器与所述手持式测试设备分离，并且所述手持式测试设备被设置成将所述传感数据时间序列写在能够由所述处理器读取的可移除存储器部件上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括输出设备，所述输出设备能够操作以将从所述处理器接收的任何测试结果输出给用户。
10.根据从属于权利要求6的权利要求9所述的系统，其中，所述手持式测试设备还包括所述输出设备。
11.根据从属于权利要求7或8的权利要求9所述的系统，其中，所述输出设备与所述手持式测试设备分离。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述测试物质通过特定地结合到所述相互作用物质来与所述相互作用物质相互作用。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述相互作用物质是第一分子，并且所述测试物质是第二分子。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述相互作用物质是第一生物分子，并且所述测试物质是第二生物分子。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述相互作用物质是抗体，并且所述测试物质是相应的抗原生物分子对，所述抗原是在所述生物分子的表面上被发现的。
16.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中，所述相互作用物质包括适体，并且所述测试物质包括与所述适体关联的靶分子。
17.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中，所述相互作用物质包括cDNA。
18.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述微板是硅微板或者聚合物微板。
19.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述微板的至少所述测试部分涂覆有生物相容性涂覆层，以增强所述相互作用物质对所述测试部分的粘附。
20.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述测试部分包括硅，并且所述测试部分的表面粗糙度小于200nm。
21.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述测试部分的表面粗糙度在3nm至20nm的范围内。
22.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中: 所述微板还包括一个或更多个额外的测试部分，每个额外的测试部分包括各自的额外的相互作用物质，其中，每个额外的相互作用物质固有地与相应的额外的测试物质相互作用，所述微板被设置为使 得所述微板的至少所述测试部分和所述一个或更多个额外的测试部分能够与所述样本接触；以及 所述处理器还能够操作用于处理所接收的传感数据时间序列，以基于被感测到的、所述额外的测试物质与所述微板的各个额外的测试部分上的相应的所述额外的相互作用物质之间的相互作用，提供关于所述样本中的各个所述额外的测试物质的信息。
23.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述微板和所述多个彼此间隔的传感器共同形成测试装置，并且其中，所述系统还包括至少一个另外的测试装置，所述至少一个另外的测试装置用于提供关于所述样本中的至少一个另外的测试物质的信息。
24.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括用于容置所述样本的容器，所述微板被相对于所述容器设置，以使得当所述样本被容置在所述容器中时，所述微板的至少所述测试部分被浸入在所述样本中。
25.根据从属于权利要求5的权利要求24所述的系统，其中，所述手持式测试设备还包括所述容器。
26.根据权利要求24或25所述的系统，其中，所述容器是基底中的微孔或者微通道，所述微板被结合到所述基底中，以使得当所述样本被滴入到所述微孔或者所述微通道上时，表面张力起作用以将所述样本吸引到所述微孔或者所述微通道中，从而使所述微板的至少所述测试部分浸入在所述样本中。
27.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括抽吸设备，所述抽吸设备能够操作用于从所述微板中移除大部分所述样本，以使得所述样本在所述微板上的剩余部分基本上包括与所述微板的测试部分上的所述相互作用物质进行相互作用的任何测试物质。
28.—种测试样本的方法，所述方法包括以下步骤: 设置具有测试部分的微板，所述测试部分包括相互作用物质，其中，所述相互作用物质固有地与特定的测试物质相互作用； 使所述微板的测试部分与所述样本接触； 振动所述微板； 设置多个彼此间隔的、偶联至所述微板的传感器；从各个传感器获得在所述微板振动期间各自的传感数据时间序列，所述微板和所述传感器被设置为使得所获得的传感数据时间序列彼此不独立；以及 处理所述传感数据时间序列，以基于被感测到的、所述测试物质与所述微板的测试部分上的所述相互作用物质之间的相互作用，提供关于所述样本中的所述测试物质的信息。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括将在所述处理步骤中获得的测试结果输出给用户的步骤。
30.根据权利要求28或29所述的方法，其中，所述使所述微板的测试部分与所述样本接触的步骤包括将所述微板的所述测试部分浸入在所述样本中。
31.根据权利要求28至30中任一项所述的方法，还包括下述步骤:从所述微板中移除大部分所述样本，以使得所述样本在所述微板上的剩余部分基本上包括与所述微板的测试部分上的所述相互作用物质进行相互作用的任何测试物质。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述从所述微板中移除大部分所述样本的步骤包括从所述微板中抽吸所述样本。
33.根据权利要求31或32所述的方法，其中，在所述从所述微板中移除大部分所述样本的步骤之后,执行振动所述微板、获得传感数据时间序列以及处理所述传感数据时间序列 的步骤。
【文档编号】G01N29/02GK103430021SQ201280013332
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年3月15日 优先权日:2011年3月15日
【发明者】马向红, 海伦·R·格里菲思 申请人:阿斯顿大学