器包括靠近电极表面连接的、针 对分析物的经固定的抗体。在接触传感器时，分析物/信号缀合物复合物结合电极表面附 近的经固定的抗体。此处从电极附近除去尽可能多的未结合的抗体是有利的，以使来自传 感器的背景信号最小化。当信号元件包含信号酶（例如ALP)时，信号缀合物复合物有利地 能够转化液体中提供的底物以产生电化学活性种类。该活性种类靠近电极而产生并且当施 加适当的电势（电流计操作）时由电极处的氧化还原反应提供电流。备选地，如果电活性 种类是离子，可对其进行电势测量。在电流计测量中，电势在测量期间可以是固定的或按照 预定的波形变化的。例如，可使用三角波扫过界限之间的电势，如在公知的循环伏安法技术 中所使用的。备选地，数字技术（例如方波）可被用于提高与电极相邻的电活性种类的检 测的灵敏度。根据电流或电压测量，计算样品中分析物的量或存在。信号与生物样品中目 的分析物的量成比例。此类和其它分析电化学法在本领域内是公知的。
[0120] 在其中所述盒包括免疫传感器的实施方式中，有利地由非反应性金属（例如金、 铂或铱）的基底传感器和多孔选择性渗透层（被连接至微粒（例如胶乳颗粒）的生物活性 层覆盖）精密加工免疫传感器。将微粒分配到覆盖电极表面的多孔层上，形成附着的多孔 生物活性层。所述生物活性层具有特异性结合目的分析物或当分析物存在时表现可检测的 变化的性质，并且最优选地是经固定的抗分析物的抗体。
[0121] 本发明的设备包括盒、柱子、注射器、比色皿（cuvette)或本领域内已知的其它 分析设备或系统。所述盒可以是如美国专利Nos. 7, 419, 821和5, 096,669(将其全部通 过引用而并入本文）中所述的类型。其它盒构造的实例见于美国专利Nos. 5, 416, 026、 5, 593, 638、5, 447, 440、5, 628, 961、5, 514, 253、5, 609, 824、5, 605, 664、5, 614, 416、 5, 789, 253、6, 030, 827和6, 379, 883中，将其全部通过引用而并入本文。其它盒构造描述 于 PCT/US00/31158, PCT/US01/04345, PCT/US2005/046772 和美国公开 Nos. 2007/0154922， 2005/0054078, 2004/0018577和2006/0160164中，将其全部通过引用而并入本文。在优选 的实施方式中，适当的盒可包括由i-Stat制造的i-STAT cTnl，其可与i-STAT便携式临床 用分析仪、i_STAT 1分析仪和Philips医疗系统血液分析模块（Medical Systems Blood Analysis Module) 一起使用。
[0122] 在本发明的示例性实施方式中，提供了自含式感应设备（sensing device)和读数 器。所述自含式感应设备可以是可丢弃的或一次性的盒。读数器可以是具有输出设备（例 如屏幕或打印机）的手提式读数器。操作者（例如医生、护士或技术员）将待测试的样品 置于感应设备中并且将感应设备插入读数器中。在完成该过程后，操作者从读数器中移除 所述设备，简单地将其丢弃。然后读数器准备好进行另一个测量，其通过插入另一个感应设 备而开始。
[0123] 适当的一次性盒包括具有样品入口以接受生物样品的壳体（housing)。样品含有 靶分析物，如果存在的话。样品入口与具有一个或多个电极的管道相连。电极具有附着的 捕获抗体。管道优选地包括置于入口与增溶剂（例如糖基质）内的固定的捕获抗体之间的 信号缀合物，如上文所描述的。壳体还包括含有洗涤液的区域，含有酶底物的区域（在其中 信号元件包括信号酶的实施方式中）和废料室。将所述区域和废料室与管道相连，从而废 液可通过抽运或吸取从所述区域被转移至管道以将生物样品从所述管道移入废料室中。同 样地，在其中信号缀合物包括信号酶的实施方式中，将含有酶底物的区域与管道相连，从而 酶底物可与在电极上产生信号的信号酶反应。除了这些特征外，所述盒可含有如下文中进 一步描述的一个或多个其它特征。
[0124] 所述盒的图示显示于图17-22中，并且也在美国专利No. 7, 419, 821和美国公开 No. 2006/0160164和2005/0054078(将其全部通过引用而并入本文）中被进一步描述。在 一个实施方式中，感应设备可包括本发明的盒。所述盒包括如图17和18中显示的顶盖、图 20中显示的底部以及置于底部和顶盖之间的图19中显示的薄膜粘着密封垫。现参考图17， 顶盖1由能够在灵活的铰链区（flexible hinge region) 5、9、10处反复变形而不破裂的刚 性材料（优选塑料）制成。顶盖包括通过灵活的铰链区9连接至顶盖主体的盖子2。在操 作中，在将样品导入样品保持室（sample holding chamber)34后，可将盖子在样品入口 4 的入口上方固定，防止样品外漏，并且通过钩子3使盖子的位置固定。在一个实施方式中， 顶盖包括如美国公开No. 2005/0054078(将其全部通过引用而并入本文）中描述的可滑动 的闭合。顶盖还包括相对于顶盖的主体可移动并且通过灵活的铰链区5、10与其相连接的 两个桨（paddle)6、7。
[0125] 在操作中，当通过栗装置操作时，桨6对由覆盖有薄膜密封垫21的腔43组成的气 囊（air bladder)施力以移动盒的管道内的液体。当通过第二栗装置操作时，桨7对密封 垫21施力，所述密封垫可因其中被切开的裂缝22而变形。盒被调整为用于插入读数装置 中，从而具有用于该目的的多个机械和电联接。还应当很明显的是手工操作所述盒是可能 的。因此，在将所述盒插入读数装置时，密封垫将压力传递至位于腔42中的充满约130yL 分析/洗涤溶液（〃液体〃）的含有液体的箱包上，在钉状物38上使包装破裂，将液体排入 管道39中，所述管道通过底部内短的横断管道与传感器管道连接。分析液充满分析管道的 前部，首先将液体推至被用作毛细管中止（capillary stop)的胶带密封垫中的小开口上。 施加于盒的分析仪机械装置的其它动作用于在分析管道内的受控位置处将一个或多个区 段（segment)注射到分析液内。这些区段用于帮助以最少的液体洗涤传感器表面和周围的 管道。
[0126] 顶盖还包括由柔韧的薄膜8覆盖的孔。在操作中，施加在膜上的压力将一个或多 个空气区段通过密封垫中的小孔28排入管道20中。
[0127] 参考图18,底部的下表面还包括第二管道11和第一管道15。第二管道11包括缢 缩（constriction) 12,其通过提供对液流的阻力控制液流。任选的包被13, 14提供疏水性 表面，其与密封垫孔31，32-起控制管道11，15之间的液流。底部内的凹陷（recess) 17为 管道34中的空气提供了通过密封垫中的孔27通向管道34的途径。
[0128] 参考图19,薄膜密封垫21包括各种孔和裂缝以促进底部和顶盖内的管道之间的 液体转移，并且允许密封垫在需要时在压力下变形。因此孔24允许液体从管道11流入废 料室44 ;孔25包括管道34与11之间的毛细管中止；孔26允许空气在凹陷18与管道40 之间流动；孔27提供了凹陷17与管道34之间的空气流动；以及孔28允许液体通过任选的 可关闭的阀41从管道19流至废料室44。孔30和33分别允许安置在切口（cutaway) 35和 37内的多个电极与管道15内的液体接触。在特定的实施方式中，切口 37安置了接地电极 /和或反向一参照电极，且切口 35安置了至少一个分析物传感器和任选地电导测定性传感 器。图19中的元件29作为连接顶盖中的区域（图17)与底部（图18)的胶带中的开口。 孔92允许液体从入口 4流向管道34。
[0129] 参考图20,管道34是经装配的盒中连接样品入口 4与第一管道11的样品保持室。 切口 35安置了分析物传感器或分析物响应表面以及任选的电导测定性传感器。切口 37安 置了接地电极（如果需要）作为电化学传感器的电流回路，并且还可安置任选的电导测定 性传感器。切口 36提供了密封垫孔31与32之间的流体通道（fluid path)，从而液体可通 过第一与第二管道之间。凹陷42在经装配的盒中安置有含有液体的包装（例如可破裂的 小袋），其可因在插入读数装置时对桨7施加的压力而被钉状物38刺穿。液体从被刺穿的 包装中流入39处的第二管道中。气囊由在上表面被密封垫21密封的凹陷43组成。气囊 是抽吸装置的一个实施方式，并且由施加于桨6的压力驱动，所述桨6将管道40中的空气 移置，并从而将样品从小室34移置到第一管道15中。
[0130] 空气从气囊进入样品室（密封垫孔27)的位置和毛细管中止25 -起确定了样品 室的预定容积。当压下桨6时，相应于该容积的样品的量被移置到第一管道中。因此该布置 是用于将未计量的样品的计量的量递送到盒的管道中的计量装置的一个可能的实施方式。
[0131] 在当前的盒中，用于计量样品区段的装置在底部塑料部分被提供。区段大小由底 部内区室的尺寸和毛细管中止的位置以及胶带密封垫中的通气管孔控制。该容积可容易地 从2变化至200微升。样品尺寸的该范围的扩大在本发明的情境中是可能的。
[0132] 推动液体通过可用于在试剂（例如颗粒或可溶性分子）在传感器管道19中出现 之前将所述试剂修正到样品中的分析前管道11。备选地，修正试剂可位于部分15中，超过 部分16。推动样品通过分析前管道也用于将张力引入隔膜栗桨7中，这提高了其对液体移 置的驱动的反应性。
[0133] 在一些测定中，如果需要分析物的定量，计量是有利的。为从管道排出的样品和/ 或液体提供了废料室44以防止污染盒的外表面。还提供了连接废料室与外部大气的通风 口 45。盒的特征是一旦加载了样品，可完成分析并且弃去盒而操作者或其它人不接触样品。
[0134] 现参考图21，提供了盒和组分的特征的示意图，其中51-57是可任选地用干燥的 试剂（例如信号缀合物（任选地在增溶剂中））包被以修正样品或液体的管道和样品室的 部分。使样品或液体在干燥的试剂上通过至少一次以使其溶解。用于修正盒内样品或液体 的试剂包括信号缀合物或防止测定化合物间特异性或非特异性结合反应的封闭试剂。还可 提供表面包被，所述包被是不溶性的但帮助阻止测定组分被非特异性吸附到盒的内表面。
[0135] 在样品或液体的区段内，可优先溶解修正物质并在区段的预定区域内使其浓缩。 这是通过控制区段的位置和移动来实现的。因此，例如，如果只有一部分区段（例如前缘） 在已修正的物质上方往复，那么可在接近所述前缘处获得所述物质的高的局部浓度。备选 地，如果期望物质的均匀分布，例如如果需要修正物质的已知浓度用于定量分析，那么样品 或液体的进一步往复将引起混合和平均分布。
[0136] 在特定的实施方式中，在第一管道和废料室之间提供了可关闭的阀。在一个实施 方式中，该阀58由用不可渗透的物质包被的干燥的海绵材料组成。在操作中，将所述海绵 材料与样品或液体接触导致海绵膨胀以充满腔41，从而基本上阻断了液体向废料室44内 的进一步流动。此外，浸湿的阀也阻断空气在第一管道与废料室之间流动，这允许与样品室 相连的第一栗装置移置第二管道内的液体并以下列方式将液体从第二管道移置到第一管 道内。在样品被暴露于传感器受控的时间后，将样品移入分析后管道19中，在那里可用另 一种试剂对其进行修正。然后可将所述样品移回传感器并且可开始第二反应期。备选地，分 析后管道可仅用于将样品区段与传感器分开。在该分析后管道内的是单个可关闭的阀，其 连接传感器管道的通气口与隔膜气栗。当此阀关闭时，样品被锁在分析后管道中并且不能 被移回传感器芯片。对于此阀门，本发明中包括了数个不同的设计实例。一些设计被机械地 活化，而其它设计在液体接触时活化。本发明包括的其它类型的可关闭的阀包括但不限于： 由可溶性胶或胶凝化聚合物（其在与液体或样品接触时溶解或膨胀从而引起垂盖（flap) 关闭）保持在开放位置的灵活的垂盖；和备选地，在一个特定的实施方式中，多孔纸或类似 材料的薄层被插在管道与废料室之间或管道与环境空气之间，从而当纸干燥时是空气可渗 透的但当湿润时是不可渗透的。在后一种情况下，不必将可关闭的阀插在管道与废料室之 间：阀在关闭前让极少的液体至无液体通过，因此当置于管道与围绕盒的环境空气之间时， 所述阀是被恰当地放置的。在实际构造中，将一片滤纸置于待控制的液体通道中的胶带密 封垫中的开口上。空气可容易地移动通过该介质以允许液体移动通过液体通道。当液体被 推过该滤器时，过滤介质被液体充满并且通过液体通道的进一步运动终止了。一旦滤纸变 湿，将需要显著的压力来移动液体通过滤器的孔。通过滤器的气流也因为将液体推出滤器 所需的更高的压力而被阻止。此阀实施方式需要极少的液体以驱动阀，并且驱动快速且可 靠地发生。选择材料、其尺寸、孔隙度、可湿性、溶胀特征和相关参数以在首先接触样品后提 供快速关闭，在1秒内或更慢地（例如直至60秒）关闭（这取决于特定所需的关闭时间）。
[0137] 备选地，所述可关闭的阀是机械阀。在该实施方式中，将乳胶膈膜置于气囊底部、 在特殊构建的槽（well)之上。所述槽含有流体性地（fluidically)连接通气口与样品管 道的两个开口。当分析仪活塞推到气囊的底部时，其挤压由胶粘剂支持的所述乳胶隔膜并 密封两个孔之间的连接。这封闭了样品的通气口，从而将样品锁在原位。
[0138] 现参考图22,其阐明了免疫传感器盒的示意图，提供了 3个栗装置61 - 63。虽然 已依据特定的实施方式描述了这些栗，但将容易理解的是，能够进行栗装置61至63的各功 能的任意栗装置均可在本发明中使用。因此，栗装置1，61必须能够将样品从样品保持室移 置到第一管道中；栗装置2, 62必须能够移置第二管道内的液体；以及栗装置3, 63必须能 够将至少一个区段插入第二管道中。本申请中设想的其它类型的栗包括但不限于接触气动 装置的气囊从而将压力施加至所述气囊、灵活的膈膜、活塞和气缸（cylinder)、电动力学栗 和振动栗。关于栗装置3, 63,术语"栗装置"包括由其将一个或多个区段插入第二管道中 的所有装置，例如用于从气囊移置空气的气动装置、溶解时产生气体的干燥的化学品或多 个可操作地连接至电流源的电解电极。在特定的实施方式中，使用可具有超过1个气囊或 室的机械区段生成性隔膜来产生区段。槽8具有连接内部隔膜栗与充满液体的管道20 (区 段将被注射到所述管道中）的单个开口。可将隔膜分段以产生多个区段，每个区段被注射 到充满液体的管道内的特定位置中。
[0139] 在备选的实施方式中，使用被动特征注射区段。用胶带密封垫密封盒底部中的槽。 覆盖所述槽的胶带密封垫在任一端具有两个小孔。一个孔是开放的而另一个孔用与液体接 触时变湿的过滤材料覆盖。用疏松的亲水材料（例如纤维素纤维滤器、过滤纸或玻璃纤维 滤器）填充所述槽。所述亲水性材料通过毛细作用将液体吸入底部内的槽中，移置之前在 槽中的空气。空气通过胶带密封垫中的开口被排出，产生其体积由槽的容积和疏松亲水材 料的容积确定的区段。可选择用于覆盖至底部中的槽的入口之一的滤器，用于计量液体填 充所述槽的速率并从而控制区段被注射到顶盖中的管道内的速率。该被动特征允许在液体 通道内的特定位置注射任何数量的受控区段并且需要最小的空间。
[0140] 本发明的实施方式还可采用用于校正信号的技术。适当的技术被描述于美国专利 No. 2006/0160164中，将其全部通过引用而并入本文。
[0141] 虽然使用所述实施方式在医学环境中是特别有利的并且在该情境中被描述，但会 理解可在其中期望以接近实时的速度进行液体样品的化学分析的任意情形中实施所述实 施方式。例如此类具体化的方法和设备可被用于确定患者是否可能患心肌梗塞或患者是否 曾患有心肌梗塞。
[0142] 通过下列非限制性实例将更好地理解本发明。
[0143] 实施例1
[0144] 第一个实施例是基于将检测抗体与ALP酶桥接为分析物的缀合物的合成寡核苷 酸的酶联免疫测定（ELISA)，如图5中所示。
[0145] 此实施例表明了该系统的基本概念，其中ALP酶分子使用DNA支架来结合检测Ab 或经还原的F(ab)分子以用于ELISA测定。可从该概念系统开发更复杂的支架分子。
[0146] 合成寡核苷酸序列A和A'优选是下面显示的寡核苷酸序列。
[0147] A(DE)5'-氨基C12-(T)20-TGATCGCTACGGTGGTATTGT-3'（SEQIDN0:1)6-FAM，其中 FAM是焚光标记
[0148] A'（AP) 5'-硫氢基修饰剂 C6 S-S- (T) 20-ACAATACCACCGTAGCGATC*A-3' 6FAM (SEQ ID N0:2)其中FAM是荧光标记
[0149] *表示硫代磷酸酯连接
[0150] ⑴20表示20个T残基
[0151] 为了表明完整的系统，如下所述，生成了单独的组分并且就它们的功能性进行了 测试。
[0152] 如下进行一组实验以表明ALP-A' DNA蛋白质缀合物的生成。
[0153] 合成寡核苷酸珠：
[0154] 作为下述ALP-DNA缀合物的测试系统，利用所连接的互补的合成寡核苷酸序列产 生珠。
[0155] 将2〇4 1^0.3311111羧化物珠（最终2%的固体）（1^1^8]^113)转移至硅烷化的0.51]11^ 微量离心管中。将其以12500RPM微量离心1分钟，将管旋转180度，然后再微量离心另外 4分钟。除去上清液，加入95yL lOOmM MES(2-(N-吗啉代）乙磺酸），pH 7.1。如上微量 离心所述珠，除去上清液。然后向300 μ L MES缓冲液，pH 7. 1中加入7. 5mg EDAC(1-乙 基-3-(3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸化物）。EDAC是偶联氨基的羧基活化剂。该方 法中的第一步是将羧基活化为〇-酰基异脲（o-acylisourea)基团，其然后可与可获得的胺 基反应，将其合成到合成寡核苷酸（A)中，从而形成合成寡核苷酸与羧基珠上的羧基的共 价连接。将其加入至珠并且涡旋振荡（vortex)溶液以充分混合。然后将珠在超声处理水 浴中超声处理10分钟。如上所述通过微量离心沉淀所述珠，除去上清液。然后加入288 μ L MES, pH 7. 1，并通过移液管吸打（pipetting)混合。向管中加入12 μ L 100uM胺修饰的寡核 苷酸。涡旋振荡溶液以充分混合。然后在超声处理水浴中超声处理溶液10分钟。然后使管 在培养箱中于室温下混合2小时。如上所述通过微量离心浓缩所述珠。加入95 μ L淬灭缓冲 液（quench buffer) (50mM MES, pH 7. l，35mM 甘氨酸，0.25 % BSA, 0.05 % Tween-20, 0.05 % NaN3)，通过移液管吸打混合溶液。加入此溶液是因为甘氨酸含有将与任意未耦联的经EDAC 活化的羧基反应的胺基，从而封闭经EDAC活化的羧基，防止反应中的进一步交差偶联。在 Clay Adams 章动器（nutator)(Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ)上使管混合以在室 温下在多个方向上提供连续混合，进行30分钟。如上所述用沉淀所述珠。加入95 μ L贮存 缓冲液（50mM MES, pH 7. 1，0. 05% BSA，0. 05% NaN3)，通过移液管吸打混合所述珠。用封口 膜覆盖所述管以避免干燥，然后将其于_80