(3):59-65 (1984)的Trends中，其中包含的公开和描述以引用方式结合到本文中用于所有目的。在之前提到的三种电分析技术中，电势测定和测量电流技术是优选的，因为输出信号可最易于与传感器对于特定分析物的响应直接相关。
[0042]在一些实施例中，电化学分析物传感器用于检测和/或量化免疫活性分析物。用于检测低浓度免疫活性分析物的分析方案依靠酶标记的抗体/分析物/表面结合抗体“夹层”复合物的形成。在样品中的分析物浓度被转换为酶的比例表面浓度。酶能通过将底物转换为可检测的产品而扩增分析物的化学信号。例如，在碱性磷酸酶为酶的情况下，单个酶分子每分钟可产生数千个可检测分子，与其中可检测物质附着到抗体上代替碱性磷酸酶的方案相比，以若干数量级改进分析物的可检测性。
[0043]在此检测技术的一些实施例中，传感器检测产生电的物质。产生电的物质为在酶将它转换为电活性物质之前并无电活性的化学部分(moiety)或组合物。这种无活性的物质设置于样品反应混合物中并且转换为活性形式与分析物的性质(例如，浓度、构象、量、齐聚状态、结合状态等)相关联并且指示分析物的性质。例如，在一些实施例中，产生电的物质为二茂铁衍生物、对氨基酚、过氧化氢和/或铵离子。应了解这些示例为示范性的并且该技术并不限于用于传感器中的产生电的物质。而且，在一些实施例中，酶生成这种可产生电的物质。生成这种产生电的物质的酶的示例包括(但不限于)碱性磷酸酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、谷氨酸氧化酶、胆碱氧化酶、胆固醇氧化酶、醇氧化酶、淀粉葡萄糖苷酶氧化酶、赖氨酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶、抗坏血酸氧化酶、半乳糖氧化酶和脲酶。在一些实施例中，产生电的物质源自与核苷酸捕获相关联的酶反应。
[0044]在免疫传感器实施例中，在记录来自传感器的响应之前，有利地使传感器首先接触样品并且然后接触洗涤流体。在具体实施例中，利用抗体-酶结合物来修改样品，在修改的样品接触传感器之前，抗体-酶结合物结合到样品内的相关分析物。在样品中的结合反应产生分析物/抗体-酶复合物。传感器包括靠近电极表面附着的固定到分析物上的抗体。在接触传感器时，分析物/抗体-酶复合物在电极表面附近结合到固定抗体。在这点有利于从电极附近移除尽可能多的未结合的抗体-酶结合物以最小化来自传感器的背景信号。抗体_酶复合物的酶有利地能将设置于流体中的底物转换为产生电化学活性的物质。这种活性物质靠近电极产生并且当施加合适电势(测量电流操作)时，从电极处的氧化还原反应提供电流。替代地，如果电活性物质为离子，通过电势测定来对其进行测量。在电流测量中，电势可在测量期间固定的或者根据预定波形变化。例如，三角波可用于扫掠在极限之间的电势，如在熟知的循环伏安法技术中所用的那样。替代地，数字技术，例如方波可用于改进检测与电极相邻的电活性物质的敏感性。从电流或电压测量，计算在样品中分析物的量或存在。这些和其它分析电化学方法是本领域中已知的。
[0045]在一方面，本发明提供的技术提供一种传感器，传感器包括捕获元件和/或捕获试剂。这样的元件为优先与设法分离和净化的特定目标(例如，特异性地和选择性地)相互作用的分子、部分、物质或组合物。对于分析物目标具有所希望结合亲和力和/或特异性的任何捕获元件可用于本技术中。例如，捕获元件可为大分子，例如肽、蛋白质(例如，抗体或受体)、寡核苷酸、核酸(例如，能够与目标核酸杂交的核酸)、维生素、寡糖、碳水化合物、脂质或小分子，或者其复合物。作为说明性和非限制性示例，抗生物素蛋白目标捕获元件可用于分离和纯化包括生物素部分的目标，抗体可用于分离和纯化包括适当抗原或抗原决定基的目标，并且寡核苷酸可用于分离和纯化互补的寡核苷酸(例如，聚-dT寡核苷酸可用于分离和纯化包括聚-A尾部的目标)。
[0046]任何核酸，包括单链、双链和三链核酸被认为是捕获的目标(例如，扩增反应的产物(例如PCR、RT-PCR、TMA、NASBA等)；基因组或基因组片段；限制性片段；RNA (例如tRNA、mRNA、微RNA、siRNA、rRNA);染色体;质粒;病毒基因组；引物(primer);基因)。许多类型的组合物和/或部分用作捕获元件。例如，可使用抗生物素蛋白捕获元件来捕获生物素标记的核酸，或者可由聚dT捕获元件来捕获包括聚A尾部的核酸。在一些实施例中，核酸用作捕获元件。能够结合或特异地结合目标的任何核酸，包括单链、双链和三链核酸可用作本装置中的捕获元件。这种核酸的示例包括DNA，例如A-、B-或Z-形式的DNA ；和RNA，例如mRNA、tRNA和rRNA;适配子;肽核酸和对糖、磷酸酯或核苷酸碱基的其它修改。因此存在许多策略来捕获目标和相对应地本领域技术人员已知许多类型的捕获元件。虽然并不限制可捕获目标核酸的模式，本文所提供的技术的一些实施例包括使用寡核苷酸，寡核苷酸与目标互补并且因此通过特异地和选择性地与目标核酸杂交而捕获目标。其它实施例使用其它捕获策略，例如抗体。
[0047]此外，目标捕获元件包括定位、集中、聚集捕获元件等功能并且因此当捕获(例如，结合、杂交等)到捕获元件时，例如当形成目标捕获元件复合物时提供分离和纯化目标的方式。例如，在一些实施例中，与目标(例如，寡核苷酸)相互作用的目标捕获元件的部分链接到固体支承件(例如，珠粒、表面、树脂、柱)。常常，固体支承件允许使用机械技术来从异质溶液分离和纯化目标捕获元件复合物。
[0048]还设想到其中传感器为光传感器(例如光检测器)的实施例。光检测器检测光并且产生电信号(例如，电势测定、测量电流或电导测定信号)。光与在化验中测量的分析物的性质或特征(例如，浓度、pH、构象、活性、结合状态、氧化还原状态、齐聚状态、量等)相关。所检测的光由多个源和过程产生。例如，分析物的一些化验通过荧光或冷光(例如生物发光)而产生光并且一些化验包括使用量子点并且量子点产生光。在一些化验中，在光通过样品后检测光(例如，在测量样品的透射率或吸收性的化验(例如分光光度化验)中)。
[0049]光传感器可以以任何方式配置，其允许监视样品和/或分析物的光性质。例如，一些实施例设置为传感器监视光强度。在用于光谱测定的实施例中，传感器检测与入射到样品和/或分析物上的波长大约相同波长的光。在荧光检测实施例中，传感器监视在比入射于样品和/或分析物上的波长更长的波长的光强度。传感器包括用于测量光性质的任何合适技术。例如，在一些实施例中，传感器为分光计。额外实施例设置为传感器为光敏电阻、光伏电池、光电二极管、光电倍增管、光电阴极、光电晶体、电荷親合装置、反向偏压LED。在一些实施例中，传感器监视一个或多个波长，并且在一些实施例中光检测器记录光谱。
[0050]4.分析物和样品
该技术适用于方便并且实时地检测和定量测量任意数目的各种各样的分析物物质。例如，分析物的类型或类别包括(但不限于)离子载体、离子交换剂、酶、生化代谢物、生物离子、呼吸气体、抗体、抗原、凝集素、神经化学受体、晶体、多肽、核酸(例如，寡核苷酸、多核苷酸、核苷酸、核苷、DNA分子、RNA分子)、蛋白质、朊病毒、毒素、肽、糖、脂质、类固醇、盐、离子、糖蛋白、金属蛋白、辅助因子、免疫球蛋白和具有生理意义的其它大分子，包括混合物或活性片段或者其子单元。分析物可以以分离形式或者与其它物质的混合物存在。此外，分析物可与细胞、组织、微生物(例如，活体，死亡或溶解产物或者从其衍生的其它组合物)、病毒或其它生物材料或从其衍生的组合物相关联。因此，分析物在一些实施例中例如适用于检测样品中微生物、病毒或特定细胞类型(例如，癌细胞、组织类型)的存在。
[0051 ] 特定适用分析物的示例包括(但不限于)(^111、0(-1?士即、了3!1、1^6、？34、促肾上腺皮质激素、抗核、甲状腺球蛋白、抗甲腺药剂、抗甲腺药剂过氧化酶和与肝炎、类风湿因子、阿尔茨海默病、动脉粥样硬化等相关联的标志物。
[0052]该技术适用于检测病毒，例如HI V、HTLV、腺病毒、孢疹病毒、痘病毒、细小病毒、小核糖核酸病毒、囊膜病毒、正黏液病毒、棒状病毒、逆转录病毒和嗜肝DNA病毒等。而且，该技术适用于检测病原体或与朊病毒相关疾病例如羊瘙痒病、慢性消耗性疾病和牛海绵状脑病相关联的标志物。
[0053]本技术适用于分析大部分液体样品，包括未稀释的生物样品，例如全血、淋巴、血浆、血清、唾液、尿液、粪便、汗液、粘液、泪液、脑脊液、鼻分泌物、子宫颈或阴道分泌物、精液、胸膜液、羊水、腹膜液、中耳积液、关节液、胃部吸出物等。还应了解固体或干燥样品可溶解于适当溶剂中以提供适合于分析的液体混合物。多路复用化验可包括收集类似分析物(例如，来自很多种不同生物体的不同核酸分子)或不同分析物(例如，具有含小分子的肽的核酸等)。
[0054]美国专利N0.5，063，081提供了适用于检测下列临床相关的分析物的若干示例性传感器的详细讨论和实验数据:葡萄糖、碱基、血尿素氮、尿酸、IgG、茶碱、胆固醇、5-三磷酸腺苷(ATP)、肌酸酐、钾离子、氯离子、钠离子、pH等。特别适用的实