半导体 (CMOS)芯片装置一起使用，CMOS芯片装置携带方便，迅速离散或在一组目标分析物中读取 多个目标分析物各自的多重响应，从而产生疾病比率。
[0063]a)用于检测反应的表面
[0064] 在实施方案中，该装置包括用于检测反应的表面。这样的表面应当允许检测参照 位置和包含检测反应的位置之间的光差。通过非限制性实例的方式，表面可以是玻璃，塑 料，硝化纤维素，铟，锡，镉，二氧化硅，聚（乙二醇）甲基丙烯酸酯接枝聚合物，或它们的变 体。可选择表面材料以与待分析样品的特定组成或类型兼容。另外，表面材料可经选择以 与特定检测反应和/或传感器配置兼容。例如，如果传感器被配置为检测透过其中发生检 测反应的各个点或区域的光，可选择透明材料。在另一个例子中，比如聚苯乙烯等材料可用 作表面，以促进表位结合剂在用于进行检测反应的区域内固定。表面可形成为孔、点、凹面、 空隙、峰或其他允许检测参照位置和包含检测反应的位置之间的光差的构造。
[0065] 一般而言，设计用于检测反应的表面以容纳或支持体液样品。适合的体液样品可 包括血液（包括全血、血浆、血清、或它们的组合）、尿、痰、泪液、脑脊液、淋巴液、唾液、汗 液、或其它体液。本领域已知收集体液样品的方法。通常体液样品的体积应为从约0.2微 升到约100微升或者更多。
[0066] 用于检测反应的表面还可包括用于检测反应的工具。一般来说，用于检测反应的 工具包括一种或多种表位结合剂（即分析物结合剂），以及产生光变化的工具。光的变化可 以是可检测光的减少或增加。在一个实施方案中，可通过不透光从而减少可检测光的不溶 性产物的形成引起光的变化。例如，该不溶性产物可以是表位结合剂/分析物复合物、表位 结合剂/分析物/标记的检测剂复合物、或表位结合剂/分析物/检测剂/特异于检测剂 的标记复合物。在其它实施方案中，光的变化可以通过能产生光从而导致增加可检测光的 物体产物的形成来引起。适合的光变化可包括化学发光反应和荧光反应。
[0067] 术语"表位结合剂"是指能够和分析物结合的物质。合适的表位结合剂可以包括 抗体（例如多克隆抗体、单克隆抗体、单链抗体、抗体片段等）、适体、双链DNA序列、配体和 配体片段、受体和受体的片段、多核苷酸、辅酶、共调节剂、变构分子或离子。在一个示例性 的实施方案中，表位结合剂是抗体。
[0068] 表位结合剂可以使用本领域已知的方法吸收或以其它方式结合在用于检测反应 的表面上。
[0069] 术语"检测剂"是指能够结合分析物的物质。适合的检测剂等同于表位结合剂，例 外是对于给定的分析物，表位结合剂和检测剂不会结合分析物的相同表位。在一个示例性 实施方案中，表位结合剂是抗体。一般来说，检测剂不会被吸收到表面上。术语"标记的检 测剂"是指包含可检测标记的检测剂。如本文使用的可检测标记是如上所述引起光的变化 的标记。例如，可检测标记可以是比色物。
[0070] 在一些实施方案中，多于一种表位结合剂被使用。例如，两种表位结合剂可以用于 单个分析物。一般而言，如果两种表位结合剂被使用，每种表位结合剂应该识别分析物的不 同的表位。在不例性实施方案中，一种或多种抗体被用作表位结合剂。
[0071] 本文所使用的分析物指的是在体液样品中的物质，其可测量为受试者的健康/疾 病状态的指示。本文所使用的"分析物"等同于"生物标记"。例如，分析物可以是蛋白质 (例如，趋化因子、抗体、或其他蛋白）、碳水化合物或碳水化合物部分（例如，糖、淀粉、或蛋 白聚糖）、脂质或脂质部分、核苷酸或核苷酸序列、或其它生物分子。分析物可以是细胞外 的，或可利用本领域已知的方法处理体液样品以释放细胞内分析物。或者，分析物可以存在 于体液样品的细胞的表面上。此类样品可利用本领域已知的方法处理以从细胞膜或细胞表 面释放分析物。
[0072] 本发明的装置可以用来测量多于一个的分析物。在这种情况下，用于检测反应的 表面可以包括多种表位结合剂，不同表位结合剂针对不同分析物。在一些实施方案中，多于 一种抗体对可被使用，每种抗体对特异于特定的分析物。在示例性实施方案中，装置可以以 多重形式测量多于一个的分析物。即，所有的所述多于一个的分析物可以在单个孔内进行 测定。在进一步的示例性实施方案中，多于一个的分析物可以用多重微阵列式的反应来测。 例如，在各种实施方案中，2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或大于13个分析物可在多重反 应中检测。如本文使用的多路意味着分析物在单个体液样品中同时被检测，这与在几个不 同的样品中检测各个分析物或用单个样品在不同的时间检测各种分析物相对。
[0073] 举例来说，对于掺入CMOS传感器的装置实施方案，a)可以包括多种检测抗体或预 先点样的底物以和目标分析物结合，或者可使用CMOS芯片各空隙的凹陷。参照位置或对照 可以发生在使用平衡差分法的相同反应位置，并且可以通过识别软件来实现。在CMOS中的 分析物之间的信号差保持通过比较对照同时识别离散的目标分析物的能力。
[0074] 在另一个例子中，使用掺入CMOS传感器（或者可能另一种多重分析孔方法）的装 置，可能存在位于CMOS凹孔处中并且一起检测的多个分析物（比如，2个、3个、4个、5个、 6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、或大于13个分析物），从而多重分析蛋白质 微阵列。比较而言，在本例子中可能存在含有每个目标分析物的对照的CMOS的另一凹陷。 在另一个实施方案中，CMOS图像传感器的每个凹陷可用于在目标分析物孔内的单个分析物 和其在紧邻的孔内的所述目标的对照。
[0075] 此外，利用已知浓度对照的竞争ELISA方法可在本例子中进行。在反应过程中，检 测区中的每个分析物的位置可以和各个对照的位置内的相应对照进行比较，每个位置在相 同的环境条件内。例如，这个比较可以是在检测区的单个分析物和含有多个对照的标准孔 之间的比较。
[0076] 在孔/位置里面的单个分析物通过在该孔/位置内的微阵列的标准化点位置来区 分。分析物的空间取向将产生由电压读出识别的式样（pattern)。包括分析软件的系统可 以被用来分析该式样，以确定在样品中每种分析物的浓度。
[0077] 图28是一个实施方案中的表面700的俯视图。该表面可包括一个或多个区域702， 在此区域内可能发生检测反应。例如，在图28中标记为"1"的区域702可包含适合于第一 个分析物的检测反应的试剂），标记为"2"的区域702可含有适合第二个分析物的检测反应 的试剂，依次类推。在另一个实施方案中，区域702的一个子集可以是用于进行分析物的检 测反应的检测区，区域702的另一子集可以是对应于检测区的参照区并用于实现平衡传感 器检测法。例如，标记为"1"的区域702可以是第一个分析物的检测区，标记为"9"的区域 702可以是标记为"1"的检测区702相对应的参照区。类似地，标记为"2"和"10"的区域 可以是第二个分析物的检测区和对应的参照区，并依此类推。
[0078] 表面700的形状和区域702的空间排列没有限制，可以是任何已知的形状和排列。 适合的表面形状的非限制性实例包括圆形、正方形和长方形。区域702适合的排列的非限 制性实例包括圆形或环形、行和列以及线性。
[0079] 此外，检测区和对应的参照区的式样没有限制，可以是任何已知的式样。在一个实 施方案中，如图28所示，在区域702的圆形排列中，检测区可以与其相应的参照区径向相 对。在另一个实施方案中，检测区和参照区可以彼此紧邻。例如，图28中标记为"1"和"2" 的区域702可以是第一个分析物的检测区和参照区。如果已知量的分析物加入到参照区， 检测区和参照区需要单独的孔（或等同物）。然而，如果参照区包括"预先点样"在参照区 的已知分析物，参照区可以和检测区在相同的孔（或等同物）内。换句话说，在一个孔（或 等同物），本发明的装置可包含特异于分析物的吸收表位结合剂，在同一个孔内（但在该孔 内的不同的位置），该装置还可以包括已知量的讨论中的分析物。这允许检测反应和参照区 暴露域同一个样品，并省去分割样品的需要。
[0080] 再次参看图28，表面700可进一步包括样品导入口 704，用于引入样品到表面700。 样品导入口可以是如图28所示的洞或导管。或者，样品导入口 704可以是表面700的区域， 样品液滴放置在其上面。在一个实施方案中，样品可通过任何已知方法从样品导入口 704 移动到区域702。在一个实施方案中，样品可以通过扩散或毛细作用沿径向方向向外跨越表 面扩散向区域702。在另一个实施方案中，表面可以包括微流体通道706以把样品从样品 导入口 704运送到各个区域702。在又另一个实施方案中，表面700可以进一步包括调适 区708,其含有用于从样品形成流体底物的试剂，该底物适合在区域702内进行多重检测反 应。
[0081]b)传感器
[0082] 该装置在各种实施方案中还包括一个或多个传感器。一般而言，使用一个或多个 传感器来测量透过其中进行分析物和相应对照的检测反应的点或区域或者自该点或区域 反射的光差。典型地，一个或多个传感器与平衡传感器检测方法的使用兼容，以检测像素组 之间的光差，所述像素组监测用于检测反应的表面上的指定反应位置和每个指定反应位置 的对应参照位置。
[0083]在装置的各种实施方案中，任何的光传感装置都可用作传感器而没有限制。在一 个实施方案中传感器可为CMOS图像传感器。在另一个实施方案中传感器可为光电二极管 对。在又其它备选方案中传感器可为任何本领域已知能够成像像素组之间的低光差的传感 器，所述像素组监测用于检测反应的表面上的指定反应位置和参照位置。
[0084]在各种实施方案中，装置的一个或多个传感器可用于平衡检测方法，此方法通过 与装置操作相关的系统所包括的相关传感器电路和软件实现。一般而言，"平衡检测方法" 是其中自参照位置产生的信号和自相应的反应位置产生的信号之间的差别设定为零作为 初始条件（例如，在加入分析物之前）的方法。例如，当使用光电二极管时，光电二极管对 可以被配置为"平衡检测器"，使得来自光电二极管的电流相减，并设为零作为初始条件，如 图29A所示。
[0085] 在各种实施方案中，传感器的平衡可以至少两种方式实现。参考回说明一个实施 方案的图29A，参照光源122B(例如LED或激光二极管光源）可以是专用于参照区106,独 立的检测光源122A可以专用于检测区104。如果不存在初始均衡，光源122A/122B各自的 光强都可以经调整，使得检测光传感器118测量的检测光强和参照光传感器120测量的检 测光强彼此基本上相等。在第二个实施方案（未显示）中一个或多个光源的输出被固定在 预选强度，传感器的平衡通过控制与各传感器相关的对照回路的可变电阻器或其它元件的