用于体内原位和/或实时靶定分析物的生物感应器装置及其制造与使用方法_2

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个或多于一个"的含义。
[0054] 同样,使用的单数名词"包括"、"含有"和"包含"或这些根词的修饰,例如但不限 于,复数名词"包括"、"包含"和"具有",意图不是限制性的。术语"和/或"是指术语前和 术语后可一起或分开。为了说明的目的,而不是作为限制,"X和/或Y"可指"X"或"Y"或 "X 和 Y',。
[0055] 在整个说明书中,包括权利要求书,词语"包括"这个词的变体,如"包含"和"包括" 以及"具有"、"含有"、"包括"和"拥有"及其变体,意味着步骤,元素或材料,它是指必不可 少的,但可以加入其它的步骤,元素或材料,并且仍然形成权利要求或本公开的范围内的概 念。当在描述本发明和权利要求中使用时,它意味着发明和权利要求的内容被认为衔接在 这些术语后面的内容,而且可能更广泛。这些术语,特别是当用在权利要求中,是包含性的 或开放式的,并且不排除附加的、未陈述的要素或方法步骤。
[0056] 各种实施方案中的设备、方法、系统,和/或加工方法的上下文中描述用于检测目 标分析物,如细菌或病毒或其一部分。那些本领域的普通技术人员将认识到,以下对实施方 案的详细描述仅是说明性的,并不旨在以任何方式进行限制。技术人员会得益于本公开信 息中的实施方案,迅速的联想到其它的实施方案。本文所用的"实施方案","方面",或"实 例"表明,如此描述的本发明的实施方案可以包括特定的特征,结构或特性,但不是每个实 施方案都必须包括该特定特征,结构或特性。此外,反复使用"在一个实施方案中"的短语 不一定指相同的实施方案,尽管它可能是同一种。
[0057] 为了清楚起见,不是所有的这里描述的实现方法或流程的常规特征都被示出和描 述。应该理解的是,许多实现方法被特别修改以达到特定目标,例如符合与应用和商业相关 的限制,并且这些特定的目标会发生变化,从一个实施到另一个,从一个开发者到另一个。 此外,可以理解,这样的开发努力可能是复杂和费时的,但是让本领域普通技术人员在本领 域中从本公开信息获得益处仍然是例行任务。
[0058] 此处描述的内容为用于实时原位测定目标分析物的存在和/或数量的生物感应 器装置。
[0059] 首先来看图1至3中示出的生物感应器装置的一个实施方案的示意图,生物感应 器装置110包括接收器组件120和转换器组件130。转换器组件130是响应性的,其响应发 生在接收器组件120上的变化而产生可检测信号,而所述接收器组件120上的变化来自感 应元件和目标分析物之间的相互作用,如下面进一步解释的。
[0060] 现在来看图1Α,示出了可操作地连接到设备200的生物感应器装置110。为了方 便解释,生物感应器装置110被示出为定位在接触部件204 (诸如设备200的柔性尖端的远 端)上。然而,应当理解,其它实施方案也包含在此公开之内。
[0061] 转换器组件130由至少一个电极132和至少一个微处理器134组成。微处理器 134适于传送并处理信号,下文将会进一步解释。应当理解,微处理器134可包括产生电子 图以备专业人员复核。
[0062] 在某些实施方案中,生物感应器装置110可以包括不止一个转换器组件130。在该 类实施方案中,每个电极132可操作地与相应的微处理器134连接。
[0063] 接收器组件包括一个感应(或接收器)元件122和自组装单层(SAM) 124。感应 元件122可检测和结合到至少一种目标分析物140。自组装单层(SAM) 124定位于感应元 件122和电极132之间并与两者接触。在存在目标分析物140的情况下,感应元件122产 生能够被传送到电极132的可检测信号。
[0064] 当感应元件122接触样本142 (例如体液或者组织)并与样本中存在的目标分析 物140结合时,至少一种物理性质的变化被电极132检测到,并作为信号被微处理器134传 送。如在下面进一步解释的,在某些实施方案中,检测到的物理性质的变化包括作为频率的 函数的阻抗的变化。
[0065] 图IB是设备500的另一种实施方案的示意图,设备500中并入生物感应器装置 501和/或者配置成具有可操作地附连到其的生物感应器装置510上。设备500 -般包括 近端把手端502和远侧探针端506,所述近端把手端502限定环形开口 504,远侧探针端506 被构造成容纳整个生物感应器501或可附连的生物感应器装置510。应当理解,生物感应器 装置501/510可总体包括转换器组件(如电极和微处理器)和接收器组件(如自组装单层 与感应元件),它们具有如本文中别处所述的类似结构。还应当理解,这样的电极被定位成 接触电源508 (比如电池)和微处理器508。生物感应器501/510可以合适的方法附连到把 手502的远侧探针端506。例如,远侧探针端506可以限定一个或多个定位槽512,从而使 得生物感应器501可以扣合到远侧探针端506上。在另一个实施方案中,生物感应器501 可以用螺母或螺丝固定到远侧探针端506上。在某些实施方案中,生物感应器装置501/510 可拆卸或永久附连到远侧探针端506上。
[0066] 在某些实施方案中,整个设备500、生物感应器装置501/510、把手端502和/或远 侧探针端506中至少有一个可为一次性使用部件和/或被构造成附连并在无菌条件下使 用。
[0067] 在某些实施方案中,环形开口 504还可以被构造成包含RFID 514,用以传送检测 到的信号。另外,设备500可包含显示器520,其可操作地连接于微处理器508。显示器520 可够造成显示不同类型的信息;例如存在的" + "或目标分析物、存在的目标分析物的定 量等等。
[0068] 在某些实施方案中,如图2所示,可同时感测多种目标分析物。例如生物感应器装 置110可包含一种电极,该电极具有其上固定有第一 SAM层124a的第一侧110a,和其上固 定有SAM层124b的第二侧101b。
[0069] 图3A至3C示出可用于生物感应器装置110的电极132的一个实施方案。电极 132可包括工作电极组件152、反电极组件154和参考电极156。在实施方案显示中,工作 电极组件152、反电极组件154和参考电极156都有近端152a、154a和156b,分别集成于电 极132的第一端160上。该第一端160可被构造成连接于阻抗分析器的插座。在某些实施 方案中,工作电极组件152、反电极组件154和参考电极组件156的远端152b、154b和156b 中的一个或多个可分别被合适的膜162保护。在如图3C所示的实施方案中,该膜162可由 电极网格组成。
[0070] 返回参考图2,示出有病原体特异性适体122a,其通过第一 SAM层124a连接于工 作电极132的第一侧110a。还示出病原体特异性抗体124b其通过第二SAM层124b连接于 工作电极152的第二侧110b(或者作为备选,示出为第二电极IlOb)。
[0071] 在某些实施方案中,三电极系统(工作电极152,反电极154和参考电极156)用于 产生电流的反应的电化学分析。结合反应发生在工作电极152上。反电极154和参考电极 156产生针对其他要测量的电位的电位。
[0072] 可以理解,生物感应器装置可被构造成补偿在采样时的任何噪音,其中在后处理 可以包括一种算法,该算法通过软件程序应用,以去除随机噪音、倾斜等等。
[0073] 还应当理解,下列参数可由实验测定并表征其中的一种或多种:电极尺寸、驱动电 压、环境条件(如温度)、分析物结合浓度等等。
[0074] 生物感应器装置可被构造成适合用于小(例如纳米级)样本。同样,接收器组件 120也可被构造成具有不同感应元件122,它们可以成簇或成阵列,用于检测多种目标分析 物 140 〇
[0075] 图4示出使用生物感应器装置110的示例性操作流程图。当目标分析物140存在 时,在目标分析物140与目标特异性接收器122之间有结合,接收器122随后又结合到电极 132。电极132检测信号133 (例如阻抗等的变化)并产生可检测信号133。该可检测信号 133通过微处理器134处理,以此检测目标分析物140是否存在。
[0076] 接收器
[0077] "接收器"的非限制性例子可包括抗体、抗体碎片、适体、或酶,或其一部分。
[0078] 本文所使用的术语"抗体"或"多种抗体"指的是由免疫系统使用来鉴别和/或中 和外源目标物(例如细菌或病毒)的蛋白。抗体趋向于是Y形糖蛋白,其由B-细胞产生, 并由浆细胞分泌。抗体识别被称为抗原的目标物的特定部分,并结合其上的特定表位。"抗 体"可与"免疫球蛋白"交换使用,意思是包括所有已知的同种型和天然抗体。
[0079] 在某些实施方案中,感应元件包括针对待检测的目标分析物(诸如在设计用于检 测金黄色葡萄球菌的存在的感应器中的金黄色葡萄球菌)特异的抗体。该抗体可自行合成 或从外源购买。
[0080] 在某些实施方案中,生物感应器装置可进行调校以检测和量化存在的目标分析物 的数量。
[0081] 电极
[0082] 本文所用术
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