用于传感器系统中重力补偿的系统和方法与流程

1.本说明书通常涉及用于检测样品中靶分子的传感器系统的系统和方法，并且更具体地涉及补偿重力对靶分子检测的影响。


背景技术：

2.生物传感器可以允许检测样品内给定的特定分子，其中所述特定分子的量或浓度通常很小，有时在纳克/毫升的范围内。为了检测这些分子，可以使用功能化标记或检测标签，例如酶、荧光团或磁珠。在磁性标记生物传感器中，测量某些生化试剂(如药物或心肌标志物)的存在是基于分子捕获和用磁粒或磁珠标记。珠的磁吸引，也称为致动，可以提高用于及时(point-of-care)应用的生物传感器的性能，例如速度。磁吸引的方向可以朝向进行实际测量的表面或远离该表面。在第一种情况下，磁致动允许增强传感器表面附近的磁粒的浓度(其中磁粒可以结合到传感器表面上的相应捕获元件，例如抗体)，加速传感器表面处磁粒的结合过程。在第二种情况下，从表面去除未结合的磁粒(例如，未结合到传感器表面上的捕获元件的磁粒)，这称为磁清洗。


技术实现要素：

3.在一个实施方式中，传感器系统包括配置为接收含有待测分析物的样品的样品容器，该样品容器包括检测表面和在该样品容器中的多个信号生成元件，其中该检测表面包括结合表面，该结合表面用可以直接和/或间接结合分析物和/或信号生成元件的捕获元件部分地功能化，其中信号生成元件在该检测表面上方具有空间分布轮廓(spatial distribution profile)，其中该空间分布轮廓具有沿第一轴的梯度，并且其中该结合表面具有与第一轴正交的对称轴。
4.为了实现前述和相关目的，本文结合以下描述和附图描述了系统的某些说明性方面。已经讨论的特征、功能和优点可以在本公开的各种实施方式中独立地实现或者可以在又一些其它实施方式中结合，它们进一步的细节可以参考下面的描述和附图来理解。提供本发明内容以简化形式介绍构思的选择，这些构思将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在确认本文描述的任何主题的关键特征或必要特征。
附图说明
5.图1示意性地示出了根据本公开的传感器系统的通用设置。
6.图2-5示意性地示出了根据本公开的具有一个磁性元件的传感器系统的示例性样品盒(sample cartridge)。
7.图6-8b示意性地示出了根据本公开的图2-5的样品盒内的示例性信号生成元件分布。
8.图9和10示意性地示出了根据本公开的传感器系统的样品盒内的示例性结合表面布局。
9.图11-12b示意性地示出了根据本公开的具有两个磁性元件的传感器系统的样品盒内的示例性信号生成元件分布。
10.图13是示出了利用根据本公开的传感器系统测试样品的方法的流程图。
11.图14示意性地示出了根据本公开的在移动车辆中使用的传感器系统。
具体实施方式
12.以下描述涉及用于传感器系统(也称为微流体(microfluidic，微流控)测试系统或微电子传感器系统)的系统和方法。传感器系统可以是包括样品容器的磁性传感器系统，该样品容器具有一个或多个反应室，该反应室装载有功能化的磁粒，例如抗体标记的磁粒，其被配置为结合特定靶分子(在本文中也称为分析物或感兴趣的分析物)如肌钙蛋白或b-型利钠肽(bnp)。在一些实例中，该样品容器可以装载两组或更多组功能化的磁粒，其中每组针对特定分析物进行功能化。例如，第一组磁粒可以用对肌钙蛋白特异的抗体进行功能化，并且第二组磁粒可以用对bnp特异的抗体进行功能化。每个反应室都有检测表面，该检测表面也例如用与结合到磁粒的抗体相同和/或不同的抗体进行功能化，从而在检测表面上形成结合表面。以这种方式，磁粒可以通过特定分析物结合到结合表面，结合到结合表面的磁粒的数量取决于每种分析物的浓度。
13.一个或多个磁性元件可以位于样品容器外部(例如在样品容器下方)，并且由一个或多个磁性元件产生的磁场可以将磁粒吸引到结合表面以加速磁粒/分析物复合物结合到结合表面。因此，结合磁粒/分析物复合物的结合表面的面积可以基于磁性元件的尺寸和位置，以及由磁性元件产生的磁场的任何变化。通常，将抗体/捕获元件固定在离散区域中的检测表面，例如离散的斑块或斑点。此外，一些样品容器可以被配置成检测超过一种分析物的浓度，并因此不同的捕获元件可以存在于不同的结合表面区域中。
14.因此，结合表面区域的定位可以基于磁粒的分布，而磁粒的分布又基于由磁性元件产生的磁场。例如，如果磁场在反应室的中心具有最高磁通密度，则结合表面可以位于反应室的中心。然而，重力也会作用于磁粒，这可能会影响在样品测试过程中磁粒的行为，并从而导致结果变化。当磁粒集中在样品中时尤其如此。此外，虽然重力导致颗粒向地球中心加速，但导致加速的其它力如来自移动车辆的力也可能导致相同的影响。因此，当系统处于行进中时，磁性传感器系统的使用可能会受到限制，这可能会限制可用的及时使用环境。例如，当急救车辆在行进中和/或位于山上时，磁性传感器系统可能无法可靠地用于车辆，这可能会延误患者护理。
15.在包括不同类型的捕获元件作为结合表面的一部分以测试多种感兴趣的分析物的样品容器中，重力和其它力对磁粒的影响以及由此引起的测试不可靠性可能会加剧。例如，当将一个结合表面区域用于每种不同的感兴趣的分析物时，结合表面区域的位置相对于样品容器的几何形状可能是不对称的。在这些情况下，重力对磁粒的影响，特别是当样品容器不处于平坦取向(flat orientation)时，可能引起磁粒分布的变化，导致具有较高和较低磁粒浓度的局部区域。当结合表面布局相对于样品容器的几何形状不对称时，磁粒的不均匀分布可能导致一个或多个定位在具有较高或较低磁粒分布的区域中的结合表面区域，这可能导致估计的靶分子浓度上的误差。
16.因此，根据本文公开的实施方式，传感器系统可以包括具有一个或多个反应室的
样品容器。反应室可以具有功能化(例如用抗体)以形成结合表面的检测表面。反应室还包括在样品容器的结合表面上方的信号生成元件(例如磁粒)的空间分布轮廓，其中空间分布轮廓包括具有最高密度的梯度，该梯度沿着给定的反应室位置或在给定的反应室位置对齐，例如沿着样品容器和/或反应室的中心轴。结合表面可以布置成相对于空间分布轮廓对称的布局，例如相对于中心轴对称的布局(例如，中心轴是结合表面的线性对称)。通过这样做，可以定位结合表面的区域使得每个区域可能暴露于相对等比例的信号生成元件。此外，如果样品盒受到导致信号生成元件不均匀分布的不均匀的重力或其它力，结合表面的对称布局可以确保暴露于相对高比例的信号生成元件的结合表面区域由暴露于相应较低比例的信号生成元件的相应对称结合表面区域平衡，从而补偿引起信号生成元件分布变化的任何重力或其它影响并减少信号变化。
17.图1示意性地示出了根据本公开的微电子传感器系统100的通用设置。系统100包括载体11，其可以例如由玻璃或透明塑料(如聚苯乙烯)制成。载体11位于样品室2旁边(例如下方)，样品室2中可以提供具有待检测靶组分(例如药物、抗体、dna等)的样品流体。在一些实例中，样品室2可以是样品盒的内部区域并且载体11可以形成样品盒的底表面。在其它实例中，样品室2可以是微孔板或其它合适容器的内部区域。样品还包括信号生成元件1，例如超顺磁珠，其中这些元件1可以作为标记结合到前述靶组分(为简单起见，图1中仅示出了信号生成元件1)。
18.载体11和样品室2之间的界面由称为检测表面12的表面形成。该检测表面12可以涂覆有捕获元件，例如抗体，其可以特异性结合靶组分。下面提供关于用捕获元件涂覆检测表面12的其他细节。
19.传感器系统100包括磁场发生器41，例如具有线圈和磁芯的电磁铁，用于在检测表面12处和样品室2的相邻空间中可控地产生磁场b。在该磁场b的帮助下，信号生成元件1可以被操纵，即被磁化并且特别是被移动(如果使用具有梯度的磁场)。因此，例如可以将信号生成元件1吸引到检测表面12，以加速相关联的靶组分与检测表面12的结合。
20.传感器系统100还包括光源21，例如激光器或发光二极管(led)，其产生传输到载体11中的输入光束l1。该输入光束l1以大于全内反射(tir)的临界角θc的角度到达检测表面12，并因此被全内反射为输出光束l2。该输出光束l2通过另一表面离开载体11并被光检测器31(例如光电二极管)检测。该光检测器31确定输出光束l2的光量(例如，用该光束在整个光谱或光谱的某一部分中的光强度表示)。在观察期间通过耦合到检测器31的评估和记录模块32评估和可选地监测测量结果。基于其中对应于一个或多个日常工作(routines)而编程的指令或代码，模块32可以接收来自检测器31的输入数据、处理输入数据、并且响应于处理的输入数据输出信息以显示在显示系统上和/或以进行存储(例如在患者电子病历中)。特别地，模块32可以是微型计算机，包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(例如只读存储器芯片、随机存取存储器、保活存储器)以及数据总线(data bus)。存储介质只读存储器可以用代表指令的计算机可读数据编程，该指令可由处理器执行以执行图1的不同组件的控制方法，例如下面关于图13描述的方法。此外，模块32可以被配置(例如执行指令)以控制磁场发生器41，以在被命令时(例如通过控制向磁场发生器41的电流供应)提供连续或脉冲磁场。
21.在光源21中，可以使用市售的(λ＝658nm)激光二极管。准直透镜可用于使输入光
束l1平行，并且例如0.5mm的针孔23可用于减小光束直径。为了精确测量，需要高度稳定的光源。然而，即使使用非常稳定的电源，激光的温度变化也会导致输出漂移和随机变化。
22.为了解决这个问题，光源可以可选地具有用于测量激光的输出水平的集成输入光监测二极管22。然后监测二极管22的(低通滤波)输出可以耦合到模块32，该模块32可以将来自检测器31的(低通滤波)光信号除以监测二极管22的输出。为了改进的信噪比，得到的信号可以是时间平均的。该除法消除了由于能量变化(不需要稳定的能源)以及温度漂移(不需要预防措施如peltier元件)引起的激光输出波动的影响。
23.在一些实例中，可以测量光源21的最终输出。如图1粗略所示，只有一部分激光输出离开针孔23。只有这部分将用于载体11中的实际测量，并因此是最直接的源信号。显然，这部分与激光的输出有关，如通过例如集成监测二极管22所确定的，但会受到光路中任何机械变化(mechanical change，力学变化)或不稳定性的影响(激光束轮廓近似为具有高斯轮廓的椭圆形，即非常不均匀)。因此，有利的是测量在针孔23之后和/或在光源21的最终其它光学组件之后的输入光束l1的光量。这可以多种方式进行。例如，可以将平行玻璃板24放置在45
°
下，或者可以将分束器棱镜(cube)(例如90％透射，10％反射)插入针孔23后面的光路中，以将小部分光束偏转到单独的输入光监测传感器22'。作为另一个实例，在针孔23或输入光束l1的边缘处的小镜子可用于将小部分光束偏转到检测器。
24.图1包括第二光检测器31'，其可替代地或附加地用于检测通过由输入光束l1的消散波(evanescent wave)激发的荧光颗粒发射的荧光。由于这种荧光通常各向同性地发射到所有侧面，因此第二检测器31'原则上可以布置在任何地方，例如也在检测表面12上方。此外，当然也可以使用检测器31对荧光采样，其中荧光可以例如在光谱上与反射光l2区分开来。
25.在一些实例中，传感器系统100可以包括位置传感器35。位置传感器35可以包括加速度计、陀螺仪和/或地磁性传感器。例如，位置传感器可以被配置为包括三轴或三自由度(3dof)位置传感器系统的惯性运动单元(imu)。例如，该示例性位置传感器系统可以包括三个陀螺仪以指示或测量传感器系统在3d空间内关于三个正交轴的取向变化(例如翻滚(roll)、俯仰(pitch)和偏摆(yaw))。在另一个实例中，imu可以配置为六轴或六自由度(6dof)位置传感器系统。这种配置可以包括三个加速度计和三个陀螺仪，以指示或测量传感器系统100沿三个正交空间轴(例如x、y和z)的位置变化和系统取向关于三个正交旋转轴的变化(例如偏摆、俯仰和翻滚)。在一些实例中，可以将来自位置传感器35的输出发送到模块32，以便基于传感器系统100的取向来调整传感器系统100的操作。
26.尽管图1示出了使用光学检测系统来测量样品中分析物的浓度的微电子传感器系统，但是用于检测结合到结合表面的信号生成元件的其它机制(mechanism，装置)也是可以的。例如，可以使用磁阻方法、霍尔传感器、线圈、光学方法、成像、荧光、化学发光、吸收、散射、表面等离子共振、拉曼、声波检测(例如表面声波、体声波、悬臂梁、石英晶体等)、电学检测(例如传导、阻抗、安培(amperometric，电流分析)、氧化还原循环等)检测结合到结合表面的信号生成元件。
27.图2示意性地示出了磁性传感器系统的示例性样品盒202(例如图1的微电子传感器系统100的样品盒)的自上而下(俯视，top-down)的视图200。样品盒202可以包括多个壁和中空内部，由此形成反应室203。反应室203是图1的样品室2的非限制性实例。在测试期
间，样品(包括一种或多种感兴趣的分析物的液体)通过入口加载到样品盒202中，该入口可以沿着图2中所示的箭头。样品盒202包括结合表面205，该结合表面205包括涂覆在样品盒202的底表面(样品盒的底表面也称为检测表面206)上的捕获元件。在所示的实例中，样品盒202包括布置成两行的六个结合表面区域。结合表面205包括布置在第一行的第一区域208、第二区域210和第三区域212，以及布置在第二行的第四区域214、第五区域216和第六区域218。每个区域可以包括结合到检测表面206的捕获元件，例如抗体。每个结合表面区域可以包括相同的捕获元件(例如相同的抗体)，或者结合表面区域的一个或多个可以包括不同的捕获元件。每个结合表面区域可以是包括在该区域处固定/涂覆在检测表面上的捕获元件的离散区域，例如斑点，并且因此也可称为捕获元件斑点或抗体斑点。至少在一些实例中，在每个结合表面区域之间，检测表面可以不包括任何结合的捕获元件。
28.图2还示出了磁性元件204。磁性元件204是磁场发生器41的非限制性实例，并因此可以包括具有线圈和磁芯的电磁铁，用于在检测表面206处和在反应室203的附近空间中可控地产生磁场。
29.如将在下面更详细地解释的，磁性元件204可以被配置为产生具有梯度的磁场，其中该梯度的最高密度(例如最高磁通量)沿着磁轴，该磁轴在图2中可以是样品盒202的中心轴220。在图2所示的实例中，中心轴220可以沿着(例如平行于并与之对齐)磁性元件204的纵轴延伸。此外，图2包括笛卡尔坐标系250，并且中心轴220沿着(例如平行于)坐标系250的x轴延伸。
30.图3和4示出了样品盒202的不同视图。图3示出了样品盒202的第一侧视图300且图4示出了样品盒202的第二侧视图400。图3和图4的每个包括笛卡尔坐标系250。如图3所示，样品盒202包括顶壁302、第一侧306和第二侧308。第一侧306和第二侧308中的每个都沿着坐标系250的z轴延伸，其可以平行于重力并且指向与重力相反的方向(例如正z方向向上，远离平坦地面)。如图4所示，样品盒202还包括第三侧402和第四侧404。图3和4也示出了信号生成元件区域304，干燥的功能化信号生成元件如磁粒(例如珠)可以暂时位于其中。如所示，信号生成元件区域304可以在样品盒202的内顶表面上(例如顶壁302的内表面)，但是其它位置也是可以的和/或可以包括超过一个信号生成元件区域。当将样品装载到样品盒202中时，干燥的功能化信号生成元件可以被释放并与该样品混合。
31.如图3所示，样品盒202具有沿着坐标系250的x轴从第一侧306延伸到第二侧308的长度l1。磁性元件204具有沿平行于磁性元件204的纵轴的x轴延伸的长度l2。在所示实例中，磁性元件204的长度l2可以与样品盒202的长度l1一样长或比样品盒202的长度l1长。
32.如图4所示，样品盒202具有沿y轴从第三侧402延伸至第四侧404的宽度w1。在一些实例中，样品盒202的宽度w1可以等于样品盒202的长度l1。在其它实例中，宽度w1可以比长度l1长或短。磁性元件204具有沿垂直于磁性元件204的纵轴的y轴延伸的宽度w2。在所示的实例中，磁性元件204的宽度w2比样品盒202的宽度w1短。此外，磁性元件204可以相对于样品盒202居中，使得磁性元件204的中心纵轴与样品盒202的中心轴对齐，其中样品盒的中心轴可以位于第三侧402和第四侧404之间等距的点处并且从第一侧306延伸到第二侧308。以此方式，磁性元件204的中心纵轴可位于两行结合表面区域之间。
33.图5从与图4相同的视角示出了样品盒202和磁性元件204的简化视图500，并且简化视图500包括表示由磁性元件204产生的磁场的示例性磁场线502。如图5中的箭头所示，
磁性元件204导致朝向样品盒的中心的磁场梯度，例如沿着中心轴220。因为磁性元件204具有的长度l2比样品盒202的长度l1长，所以磁场梯度可以沿着样品盒202的长度l1一致，但是可以沿着样品盒202的宽度w1变化。例如，沿着中心轴220，磁场可以具有沿整个中心轴220从第一侧306到第二侧308的最高通量密度。然而，磁通量密度可以从中心轴220到第三侧402以及从中心轴220到第四侧404降低。
34.因此，样品盒202相对于磁性元件204的定位可以导致在磁性元件204被激活(例如将电流供应到磁性元件204的线圈)时产生磁场。磁场可具有梯度，其中最高磁通密度区域沿样品盒的中心(例如中心轴220)定位。以这种方式，形成了磁场梯度，其中该梯度的最高密度沿着中心轴220定位并且在远离中心轴220的各个方向上降低。在样品被装载到样品盒202之后，信号生成元件(例如磁粒)被释放并与样品混合。当磁性元件204被激活时，磁粒(和任何结合的分析物)将由磁力拉向结合表面205，并且特别地被拉向中心轴220，在这里磁粒将与固定至结合表面205的捕获元件相互作用。因此，分散在样品中的信号生成元件(例如磁粒)将在检测表面206上方呈现空间分布轮廓，其中信号生成元件的分布包括沿正交轴(例如正交于中心轴220)信号生成元件浓度的梯度，因为信号生成元件可以朝向最高场线密度/最高磁通量密度的位置集中。
35.因此，为了确保一致的分析物分析，特别是当测试超过一种分析物时，结合元件区域可以位于或靠近最高场线密度/通量密度的位置。例如，返回参考图2，结合表面205靠近中心轴220(例如每个区域可以布置在磁性元件上方并且在距中心轴220的阈值距离内)。以这种方式，当磁粒通过由磁性元件产生的磁场聚集在结合表面205处时，磁粒会在结合表面205处并沿着结合表面205聚集，这将增加任何磁粒/分析物复合物将与结合表面205上的适当抗体相互作用并与之结合的可能性。
36.另外，结合表面205以围绕中心轴220对称方式布置。以这种方式，中心轴220可以是结合表面205的对称线。结合表面205的对称布置包括以对称方式定位的结合表面区域。例如，第一区域208、第二区域210和第三区域212分别与第四区域214、第五区域216和第六区域218相对于中心轴220对称定位(例如，第一区域208的中心与中心轴220的间隔量等于第四区域214的中心与中心轴220的间隔量)。此外，结合表面205可以相对于结合表面区域的形状对称。如所示，每个结合表面区域具有相同的形状和相同的尺寸(例如，每个区域可以是具有相同直径的圆)，但是不同的区域可以具有不同的形状或具有不同的尺寸，只要区域保持相对于中心轴220对称即可。例如，第一区域208可以具有与第四区域214相同的形状和相同的尺寸，第二区域210可以具有与第五区域216相同的形状和相同的尺寸，以及第三区域212可以具有与第六区域218相同的形状和相同的尺寸。然而，在一些实例中，第一区域208可以具有与第二区域210或第三区域212不同的形状和/或不同的尺寸。
37.并且，结合表面205可以相对于包括在每个区域中的捕获元件的类型对称。例如，第一区域208可以包括固定到检测表面206的第一抗体，例如抗肌钙蛋白抗体。第四区域214也可以包括第一抗体。然而，如果需要，第二区域210可以包括不同的第二抗体，例如抗bnp抗体。为了保持关于中心轴220的对称性，第五区域216也可以包括第二抗体。在所示的实例中，第三区域212可以包括不同于第一抗体和第二抗体的第三抗体。第六区域218也可以包括第三抗体。
38.以这种方式，结合表面205可以相对于中心轴220以对称方式布置。对称性可以包
括每个区域的尺寸、形状和/或位置的对称性，并且对称性还可以包括每个区域中捕获元件类型的对称性，例如每个区域中的抗体类型。通过相对于最高磁通密度的位置以对称方式布置结合表面区域，可以减少由样品盒上的重力作用引起的信号变化(例如，检测表面206的非平坦取向)，这可以允许磁性传感器系统在握在用户手中的同时用于移动车辆中等。虽然结合表面205在本文中被描述为具有构成中心轴220的对称线，但在一些实例中，结合表面205的对称线可以位于中心轴220的阈值范围内，例如在中心轴220的特定距离内(例如，在中心轴220的1mm内，在正交于中心轴220的方向上在检测表面或结合表面的总宽度的5-10％内等)。此外，对称线可以平行于中心轴220，或对称线可以在中心轴220的阈值角度内，例如在中心轴220的5
°
范围内。此外，相对于每个区域的尺寸、形状和/或位置对称的结合表面可以包括在彼此的阈值尺寸、形状或位置内的对称区域。例如，如果一个区域的尺寸在另一个区域的尺寸的5-10％以内，则可以认为两个对称区域相对于尺寸对称。
39.图6-8b示出了当样品盒202移动到不同取向时，磁粒在样品盒202中的空间分布轮廓。图6示出了当样品盒202是平坦的/未倾斜的并且磁性元件204还没有被激活时的示例性磁粒分布600。因为样品盒202在图6所示的实例中是平坦的，所以重力方向与z轴对齐并且样品盒的检测表面206平行于x轴和y轴延伸。当样品盒202充满样品时，样品盒202中的磁粒602分散并且可以至少暂时处于磁粒高度集中在样品盒202的一个或多个区域中的状态。如果改变样品盒202的取向(例如，向左或向右、或向上或向下倾斜)，则重力或其它力将引起较高质量密度流体在不同方向行进，导致磁粒以不同方式分布，但在所有情况下在流体内都不均匀。因此，每个结合表面区域上方的磁粒浓度可能不同，并因此导致在每个结合表面区域发生的反应达到与系统在平坦表面上时不同的结果(例如，更多或更少的磁粒将结合)。
40.通过使用本公开的样品盒和磁性元件，样品盒202的结合表面上方的磁粒分布可以在给定位置处对齐，例如沿着中心轴220。通过将结合表面区域布置成相对于磁粒分布的对齐中心对称，磁性传感器系统可以被配置为防止由样品盒202的不同取向引起的信号变化。
41.例如，图7a示出了当磁性元件204被激活并因此产生磁场并且样品盒202处于默认的平坦取向时的另一个示例性磁粒分布700。因为最高磁通密度沿中心轴220延伸，所以磁粒602沿中心轴220相对均匀地分布，但沿正交于中心轴220的正交轴702形成梯度。磁粒的浓度在中心轴220处并且沿中心轴220最高，并且磁粒的浓度在沿正交轴702的两个方向上(例如远离中心轴220)降低。以这种方式，多个信号生成元件的空间分布轮廓的梯度使得空间分布轮廓具有最大浓度，然后在沿正交轴的两个方向上降低。由于结合表面205的对称布置(例如具有正交于正交轴702的对称轴的结合表面)，每个结合表面区域可以暴露于相同相对比例的磁粒，并且结合表面区域之间的信号变化可以是由于样品中分析物浓度的差异，而不是由于相对于结合表面的磁粒的不同浓度。
42.图7b示出了当样品盒202处于第一倾斜取向时的另一个示例性磁粒分布750。在第一倾斜取向上，样品盒202的检测表面206沿y轴倾斜，使得第四侧404比第三侧402更靠近地面，并且不沿x轴倾斜(其中中心轴220平行于x轴)。样品盒202的倾斜取向可能导致与顶行的结合表面区域(例如包括第一区域208)相比定位在底行的结合表面区域上方/处(例如包括第四区域214)的更高浓度的磁粒。由于结合表面205相对于中心轴220的对称布置，例如
第四区域214处磁粒的任何增加的结合可以通过第一区域208处磁粒的结合的相应降低来平衡。在一些实例中，对于给定的分析物/捕获元件，在每个结合表面区域处测量的信号可以被平均以生成总信号，该总信号等同于如果样品盒202是平坦时会生成的信号。因此，样品盒202的取向变化可以不导致信号变化。
43.因此，样品容器的结合表面可以布置成使得信号生成元件的空间分布轮廓的质心在结合表面上方，而不是在结合表面的侧面。例如，来自与结合表面重叠的空间分布轮廓的信号生成元件的分数可以是50％或更多、30％或更多、10％或更多、5％或更多。并且，定位在结合表面的平面上的信号生成元件分布的空间分布轮廓的质心可以在结合表面内。也就是说，磁性元件和结合表面可以布置成使得在磁性元件激活后引起的信号生成元件的梯度位于结合表面上方并在结合表面上方居中(center，集中)。然而，在一些情况下，空间分布轮廓可以包括在与上述中心轴220正交的第二轴上方居中的第二梯度。例如，图8a示出了当磁性元件204被激活并因此产生磁场的另一个示例性磁粒分布800，以及如图8b所示，样品盒202处于第二倾斜取向850。在第二倾斜取向850，样品盒202的检测表面206沿x轴倾斜(其中，中心轴220平行于x轴)，使得第二侧308比第一侧306更靠近地面，并且样品盒202不沿y轴倾斜。
44.如从图8a理解的，磁性元件204将磁粒602吸引至中心轴220。然而，由于样品盒202的检测表面206沿中心轴220倾斜，磁粒602由于重力对倾斜盒的非均匀作用而集中在样品盒202的一侧(例如，在第二侧308)。因此，结合表面可能暴露于不同浓度的磁粒，并且可能发生信号变化。例如，与第二区域和第五区域(它们各自可包括对第二分析物特异的第二捕获元件)以及第一区域和区域(它们可各自包括对第一分析物特异的第一捕获元件)相比，第三区域和第六区域(它们各自可包括对第三分析物特异的第三捕获元件)可能暴露于更少的磁粒。这可以导致样品中第三分析物的测量值人为地低于第三分析物的实际浓度。为了减少或防止这种信号变化，结合表面可以以相对于正交轴702对称方式布置，如下所解释。
45.图9示出了样品盒202的另一个视图900。在图9所示的视图900中，多个捕获元件斑点的布置与中心轴220和正交轴702对称。正交轴702平行于y轴并垂直于中心轴220延伸。正交轴702可以与样品盒202的中心对齐，并因此可以定位成与第一侧306和第二侧308等距。结合表面的对称布置包括结合表面区域相对于尺寸、位置、形状和捕获元件类型对称布置。例如，第一区域208具有第一尺寸和第一形状并且还由第一抗体组成。第二区域210具有第二尺寸和第二形状并且还由第二抗体组成。第二形状可以相对于正交轴702镜像对称。
46.为了实现跨越中心轴220和正交轴702的镜像对称，第三区域212被布置成相对于正交轴702与第一区域208对称。因此，第三区域212具有第一尺寸、第一形状并且由第一抗体组成。此外，第三区域212与第一区域208沿公共轴(平行于x轴)对齐，并且第一区域208和第三区域212各自与正交轴702间隔相同的量。第四区域214也布置成相对于中心轴220与第一区域208对称。因此，第四区域214具有第一尺寸、第一形状并且由第一抗体组成。此外，第四区域214与第一区域208沿公共轴(平行于y轴)对齐，并且第一区域208和第四区域214各自与中心轴220间隔相同的量。第五区域216与第二区域210相对于中心轴220对称布置。因此，第五区域216具有第二尺寸、第二形状并且由第二抗体组成。此外，第五区域216沿正交轴702与第二区域210对齐，并且第二区域210和第五区域216各自与中心轴220间隔相同的
量。第六区域218布置成相对于中心轴220与第三区域212对称并且还布置成相对于正交轴702与第四区域214对称。因此，第六区域具有第一形状、第一尺寸并且由第一抗体组成。
47.在所示的实例中，第一尺寸可以等于第二尺寸并且第一形状可以与第二形状相同，而第一抗体可以不同于第二抗体(例如，第一抗体可以是抗肌钙蛋白，并且第二抗体可以是抗bnp)。然而，其它形状、尺寸和抗体布置也是可以的，只要保持跨越中心轴220和正交轴702的对称性即可。例如，第二尺寸可以大于第一尺寸(例如，第二捕获元件斑点和第五捕获元件斑点的圆的直径可以更大)和/或第二形状可以不同于第一形状(例如，第二形状可以是方形(square，正方形)而不是圆形)。
48.当结合表面以对称方式布置以具有沿磁轴延伸并与磁轴对齐的第一对称线以及正交于磁轴的第二对称线(并且其中磁轴和正交轴均是反应室几何形状的对称线)时，可补偿导致局部高浓度磁粒的样品盒取向的任何变化。例如，如果图9中所示的样品盒202如图8b所示沿x轴倾斜，则第一区域208和第四区域214处较高的磁粒浓度可以由第三区域212和第六区域218处相应较低的磁粒浓度补偿。
49.此外，如图10所示，样品盒中可以包括超过一个反应室和/或传感器系统中可以存在超过一个样品盒。当存在两个或更多个室和/或盒时，可以通过将正交轴移动到室或盒之间来保持跨越上述轴线的对称性。
50.图10示出了包括第一样品盒1002和第二样品盒1004的双室传感器系统的示意图1000。第一样品盒1002可与第二样品盒1004共享公共入口和/或流体耦合至第二样品盒1004。在其它实例中，每个盒可以包括各自的入口并且可以保持流体分离。双室传感器系统包括磁性元件1006，其在所示的实例中位于样品盒下方。磁性元件1006可以类似于磁性元件204并且因此可以产生具有梯度的磁场，其中最高磁通密度沿着中心/纵轴(本文中为中心轴1012)。虽然图10中示出了一个磁性元件，但可以存在超过一个磁性元件(例如，与磁性元件204相同的磁性元件可以定位在每个样品盒下方，而不是一个连续的磁性元件)。
51.每个样品盒可包括结合表面。例如，第一样品盒1002可以包括第一结合表面1008，并且第二样品盒1004可以包括第二结合表面1010。每个结合表面可以类似于上述的结合表面，例如包括一个或多个区域，每个区域具有固定到样品盒的检测表面的捕获元件。
52.第一结合表面1008和第二结合表面1010可以被布置成具有跨越中心轴1012和与第一样品盒1002和第二样品盒1004等距定位的正交轴1014的集体对称性。例如，如所示，结合表面中存在三种不同类型的抗体，其中第一抗体(示意性地以条纹线描绘)布置在第一结合表面1008的第一列和第二结合表面1010的最后一列，第二抗体(示意性地以点描绘)布置在结合表面的每个中间列，以及第三抗体(示意性地以交叉影线描绘)布置在结合表面1008的最后一列和第二结合表面1010的第一列。结合表面区域可以跨越中心轴1012和正交轴1014中的每一个在尺寸和形状上对称。
53.如上所述，结合表面205在本文中被描述为具有构成正交轴702和/或两个反应室之间的轴的一条或多条附加对称线，但在一些实例中，结合表面205的对称线可以定位在相应的轴的阈值范围内，例如在该轴的特定距离内(例如，在轴的1mm内，在正交于轴的方向上检测表面或结合表面的总宽度的5-10％内等)。此外，对称线可以平行于相应的轴，或者对称线可以在该轴的阈值角度内延伸，例如在轴的5
°
范围内。
54.在一些实例中，两个或更多个磁性元件可被包括在样品盒附近，这可导致两个或
更多个最高磁力区域并导致两个或更多个信号生成元件(例如磁粒)的梯度。在这种实例中，结合表面区域可以布置成两组或更多组以与最高磁力的每个区域重叠/对齐，并且每组可以相对于相应区域对称地布置。例如，图11示意性地示出了包括样品盒1102、第一磁性元件1104和第二磁性元件1106的双磁体传感器系统的视图1100。样品盒1102可类似于样品盒202，并因此可以包括布置在样品盒的底部结合表面上的结合表面。每个磁性元件可以以平行于x轴的纵轴延伸，并且每个磁性元件可以长于样品盒1102的长度。
55.结合表面可以包括布置成两组的区域，例如第一行和第二行。结合表面区域的第一行可以沿着第一磁轴1105布置，第一磁轴1105包括由第一磁性元件1104产生的最高磁通密度的轴。结合表面区域的第二行可以沿着第二磁轴1107布置，第二磁轴1107包括由第二磁性元件1106产生的最高磁通密度的轴。结合表面区域的第一行可以相对于第一磁轴1105对称布置，并且结合表面区域的第二行可以相对于第二磁轴1107对称布置。
56.如图11所示，当引入样品时可以将多个磁粒1112释放到样品盒1102中，并且磁粒可以以非均匀的方式分散。为了加快反应时间并帮助磁粒相对于结合表面更均匀分布，可以激活第一磁性元件1104和/或第二磁性元件1106以产生沿相应磁轴的相应磁场。并且，可以基于样品盒的取向来控制每个磁场的强度，以进一步减少或防止样品盒取向对磁粒分布的影响。例如，如果样品盒1102要如图12a所示沿y轴倾斜，则可以控制(例如调整)磁性元件以具有不同的磁场强度来补偿倾斜取向。如图11所示，当传感器系统(包括样品盒和磁性元件)沿图12a所示的方向倾斜(使得第一磁性元件1104比第二磁性元件1106离地面更远)时，可以控制第一磁性元件1104以具有比第二磁性元件1106更大的磁场强度。由示例性磁场线1108和1110示意性地示出了磁场强度的差异。
57.因此，并且如图12b所示，磁粒可以分布成两个梯度，第一梯度1202和第二梯度1204。第一梯度1202可以沿第一磁轴1105居中，并且第二梯度1204可以沿第二磁轴1107居中。当盒倾斜和/或行进时，不同的磁场强度可以帮助补偿重力和其它力的影响，从而实现磁粒在两个磁轴之间的更均匀分布。
58.虽然本文已经描述了配置成定位在传感器装置或传感器系统中的样品盒，但应理解的是，样品盒可以是任何合适的容器，其在其检测表面上涂覆有两个或更多个结合表面区域，并且配置为容纳与信号生成元件(例如磁粒)混合的样品。例如，样品盒可以不是如本文所述的封闭的，而是可以没有顶壁，或者样品盒可以是包括一个或多个孔的板的形式。因此，以上关于图2-12b所描述的样品盒可称为样品容器，该样品容器可包括盒、板、多孔板或能够容纳样品并具有如本文所述的结合表面的几乎任何其它结构。
59.图13是示出用传感器系统(例如传感器系统100)测试样品的方法1300的流程图。方法1300可以至少部分地由计算系统(例如传感器系统100的评估和记录模块32)根据存储在其存储器中的指令执行。在1302，将样品接收在传感器系统的反应室中。该样品可以包括可与试剂、缓冲剂、水等混合的生物流体，例如血液、唾液等。样品可通过样品入口引入并可以流入反应室中。反应室可包括样品容器(例如样品盒202)的内部。因此，样品可与反应室中的信号生成元件混合。样品容器可包括结合表面，该结合表面包括涂覆在样品容器的检测表面上的一个或多个捕获元件区域。在一些实例中，可以将样品接收在传感器系统的超过一个反应室中(例如，样品容器可以包括两个反应室，或者传感器系统中可以存在两个样品盒)。
60.在1304，方法1300确定是否已经接收到测量样品中一种或多种分析物的浓度的请求。该请求可以通过进入到传感器系统的用户输入(例如，用户选择传感器系统的用户界面上的“开始”按钮)来接收。如果没有接收到请求，方法1300返回并继续监测接收到的样品测量请求。
61.如果已经接收到测量样品的请求，则方法1300进行到1306以可选地确定样品容器的检测表面的取向。如果存在于传感器系统中，则位置传感器(例如位置传感器35)可以输出可用于确定传感器系统的取向并因此确定样品盒的取向的信息。可以相对于重力方向来确定取向。例如，基于位置传感器的输出，传感器系统可以确定检测表面(在默认情况下，平坦取向可以在垂直于重力并平行于平坦地面的水平面中延伸)是否平坦或检测表面是否相对于重力倾斜。位置传感器的输出可以进一步用于确定倾斜的轴和方向。在一些实例中，来自位置传感器的输出可用于确定传感器系统并因此样品盒是否正在加速。
62.在1308，激活传感器系统的一个或多个磁性元件以便将信号生成元件(其可以是磁粒)吸引到样品盒的结合表面。一个或多个磁性元件可包括一个或多个磁性元件(例如磁性元件204)，其产生具有沿单个磁轴或单个点居中的梯度的磁场，或者一个或多个磁性元件可包括两个或更多个磁性元件(例如第一磁性元件1104和第二磁性元件1106)，其产生具有沿多个磁轴或多个点居中的梯度的多个磁场。可激活磁性元件以产生连续磁场或脉冲磁场。此外，在一些实例中，所产生的磁场可以是脉冲的或调制的，以便在将磁粒拉到结合表面之后进行一次或多次磁洗。
63.将磁粒拉到结合表面，使得磁粒在结合表面具有沿磁轴(或当存在多个磁性元件时的轴)或磁点居中的分布并且具有沿正交于磁轴的轴延伸的梯度。因为结合表面包括相对于磁轴或点对称布置的多个区域，所以磁粒可以相对于结合表面以相等的方式分布，并因此可以减少或避免由于不均匀的磁粒分布引起的信号变化。
64.在1310，方法1300可选地基于在1306确定的样品盒的取向(例如，基于位置传感器的输出)来确定检测表面是否倾斜。如果检测表面倾斜，则方法1300进行到1312，以可选地补偿检测表面的倾斜取向。在一个实例中，补偿倾斜取向可以包括基于结合表面的取向调整由一个或多个磁性元件产生的磁场强度，如在1314指示的。至少在一些实例中，调整磁场强度可以包括当结合表面沿正交轴倾斜时调整磁场强度。正交轴可以垂直于磁性元件的磁轴。例如，参考图11和12a，磁性元件可以定位成产生两个平行的磁轴(轴1105和1107)，它们沿着坐标系250的x轴延伸，并且正交轴可以沿着y轴延伸。在垂直于磁轴的平面中，沿着正交轴倾斜可能导致样品容器的一侧比样品容器的另一相对侧更靠近地面。此外，基于取向调整磁场强度可以包括调整由一个或多个磁性元件产生的场强，使得在样品盒中引起的总磁场梯度沿倾斜的相反方向在磁场线密度/磁通密度上增加。例如，可以调整两个磁性元件的相对磁场强度，使得在垂直方向上高于另一磁性元件的磁性元件具有更高的磁场强度，以克服结合表面更靠近地面的部分处的附加重力。参考图12a，该调节可以包括相对于由第二磁性元件1106产生的磁场强度，增加由第一磁性元件1104产生的磁场强度。
65.在一些实例中，如在1316所指示的，补偿倾斜取向可以包括在检测单元输出的处理期间数学上补偿检测表面倾斜，以确定一种或多种分析物的浓度，如下文更详细解释的。例如，基于取向，相对于其它结合表面区域，可以对一些结合表面区域的从信号生成元件检测到的信号进行加权，例如，与来自另一结合表面区域的信号相比，可以给予来自与该另一
结合表面区域相比离地面更近的结合表面区域的信号更低的加权。
66.如果方法1300确定检测表面不是倾斜的，则方法1300进行到1320以保持默认参数，这可以包括保持相等的磁场强度，例如可以控制每个磁性元件以产生相同强度的磁场，和/或对来自每个结合表面的信号进行同等加权(或基于检测表面的取向至少不对信号进行加权)。虽然参照图13描述了响应于检测表面的取向进行的对装置取向的补偿，但在一些实例中，可以响应于样品容器的检测表面的加速进行如本文所述的补偿，例如可以响应于来自指示检测表面正在加速的位置传感器的输出来调整磁场强度(例如，由于样品容器/传感器系统被定位在移动的车辆中或移动的手推车(cart)上)。
67.在1318，即使传感器系统正在移动或倾斜，仍通过激活一个或多个光源(例如光源21)并从一个或多个检测器(例如检测器31)获得检测器数据来测量样品。在一些实例中，可以在磁粒结合到结合表面和清洗期间激活光源并获得检测器数据，或者可以仅在一旦结合和洗涤完成时激活光源并获得检测器数据。在一些实例中，光源可以被配置为使得使用受抑全内反射(frustrated total internal reflectance，ftir)来检测信号生成元件。此外，光源和检测单元可以被配置成使得仅测量在检测表面的特定阈值距离内的信号生成元件，例如在检测表面的100nm内。因此，当本文中提及信号生成元件的空间分布时，该分布可限于仅在检测表面的100nm(或另一合适的距离，例如200nm)内的那些信号生成元件。可以处理获得的检测器数据以确定样品中感兴趣的一种或多种分析物的浓度，并且可以输出所确定的浓度或浓度信号进行显示和/或保存在存储器中。例如，可以使用将测量的结合的信号生成元件的量转换成分析物的浓度的校准曲线计算分析物的浓度。校准曲线(或公式或方程式)可以存储在传感器系统的存储器(例如，评估和记录模块32)中，并且校准曲线或公式的值/参数可以存储在传感器系统的rfid标签上。校准参数(例如校准曲线或公式，包括公式的常数)可以在制造后通过使用分布在测试可报告范围内的参考样品(例如含有不同浓度分析物的样品)测试一系列盒来确定。随后通过使用数学公式拟合(例如最小二乘回归)数据来分析测试数据。然后，将得到的拟合参数写入装置的rfid标签上。然后方法1300结束。
68.因此，传感器系统(例如上述传感器系统)可包括测量装置，以测量结合的信号生成元件的量并计算样品中分析物的浓度。结合的信号生成元件可以是直接地或通过分析物间接地结合到涂覆在含有样品的样品盒的检测表面上的捕获元件的信号生成元件(例如磁粒)。如本文所述，捕获元件可以相对于信号生成元件的梯度以对称布局涂覆在检测表面上，从而在检测表面上形成结合表面。结合表面的布置(例如具有至少一个对称轴的对称布置，该对称轴正交于限定信号生成元件的梯度的轴)，其中结合表面的至少一个对称轴连同梯度导致与结合表面重叠的多个信号生成元件的许多信号生成元件在存在外力(例如重力)的情况下保持恒定。在一些实例中，结合的信号生成元件的量由测量装置使用ftir测量。此外，可以测量样品盒的取向并用于在计算分析物的浓度时数学地补偿测量的结合的信号生成元件的量。
69.图14示出了在移动车辆中使用的根据本公开的传感器系统的实例1400。例如，车辆1402可以在表面1404上行驶，在所示的实例中该表面沿y轴上斜。包括样品盒202的传感器系统100可以存在于车辆1402中并且用于在车辆1402正在移动时(并且特别是在车辆1402正在加速或减速时)和/或定位在上斜坡(incline，上斜)或下斜坡(decline，下斜)上
时测试样品。由于样品盒202的结合表面的布置，可以补偿样品盒202经受的不均匀重力作用并且可以减少信号变化。
70.相对于传感器系统的样品盒的信号生成元件的梯度对称地布置结合表面的技术效果是可以减少由不均匀重力作用引起的信号变化，特别是当正测试超过一种分析物时。
71.本公开还提供了用于传感器系统的支撑件(support)，包括：配置为接收含有待测分析物的样品的样品容器，样品容器包括：检测表面，以及样品容器中的多个信号生成元件，其中检测表面包括结合表面，结合表面用捕获元件部分地功能化，捕获元件可以直接地和/或间接地结合分析物和/或多个信号生成元件，其中多个信号生成元件具有在检测表面上方的空间分布轮廓，其中空间分布轮廓具有沿第一轴的梯度，并且其中结合表面具有正交于第一轴的对称轴。在该系统的第一实例中，样品容器具有至少一个对称轴，该对称轴也构成结合表面的对称轴。在该系统的第二实例中，可选地包括第一实例，结合表面的对称轴是第一对称轴，其中结合表面具有正交于第一轴的第二对称轴，其中样品容器具有彼此正交的两个对称轴，它们也构成结合表面的第一对称轴和第二对称轴。在该系统的第三实例中，可选地包括第一实例和第二实例中的一个或两个，该系统还包括：能够在样品容器内生成磁梯度的磁场生成组件。在该系统的第四实例中，可选地包括第一实例至第三实例中的一个或多个或每一个，样品容器内的磁梯度导致多个信号生成元件朝向结合表面的第一对称轴移动。在该系统的第五实例中，可选地包括第一实例至第四实例中的一个或多个或每一个，结合表面的第二对称轴连同磁梯度导致与结合表面重叠的多个信号生成元件的许多信号生成元件在存在外力(例如重力)的情况下保持恒定。在该系统的第六实例中，可选地包括第一实例至第五实例中的一个或多个或每一个，多个信号生成元件的空间分布轮廓也具有沿正交于所述第一轴的第二轴的第二梯度。在该系统的第七实例中，可选地包括第一实例至第六实例中的一个或多个或每一个，结合表面也沿着正交于所述第二轴的第三轴对称。在该系统的第八实例中，可选地包括第一实例至第七实例中的一个或多个或每一个，多个信号生成元件的空间分布轮廓中的梯度使得空间分布轮廓具有最大浓度，并且然后在沿第一轴的两个方向上降低。在该系统的第九实例中，可选地包括第一实例至第八实例中的一个或多个或每一个，多个信号生成元件的空间分布轮廓的质心在结合表面上方。在该系统的第十实例中，可选地包括第一实例至第九实例中的一个或多个或每一个，与结合表面重叠的空间分布轮廓的分数是50％或更多、30％或更多、10％或更多、或5％或更多。在该系统的第十一实例中，可选地包括第一实例至第十实例中的一个或多个或每一个，该系统还包括：测量结合的信号生成元件的量并计算分析物的浓度的测量装置。在该系统的第十二实例中，可选地包括第一实例至第十一实例中的一个或多个或每一个，使用将测量的结合的信号生成元件的量转换成分析物的浓度的校准曲线计算分析物的浓度。在该系统的第十三实例中，可选地包括第一实例至第十二实例中的一个或多个或每一个，由测量装置使用ftir测量结合的信号生成元件的量。在该系统的第十四实例中，可选地包括第一实例至第十三实例中的一个或多个或每一个，多个信号生成元件的空间分布轮廓仅包括在检测表面的100nm内的信号生成元件。在该系统的第十五实例中，可选地包括第一实例至第十四实例中的一个或多个或每一个，测量样品盒的取向并用于在计算分析物的浓度时数学地补偿测量的结合的信号生成元件的量。在该系统的第十六实例中，可选地包括第一实例至第十五实例中的一个或多个或每一个，结合表面包括用第一类型的捕获元件功能化的第一区域和
用第二类型的捕获元件功能化的第二区域，其中第一捕获元件可以直接地和/或间接地结合分析物，并且第二捕获元件可以直接地和/或间接地结合第二种不同的分析物。
72.在该系统的另一实例中，可选地包括先前描述实例的一个或多个或每一个，该系统可用于执行包括以下的方法：在传感器系统的样品容器中接收含有待测分析物的样品，样品容器包括检测表面和样品容器中的多个信号生成元件，其中检测表面包括用捕获元件部分地功能化的结合表面，捕获元件可以直接地和/或间接地结合分析物和/或多个信号生成元件；在检测表面上方生成多个信号生成元件的空间分布轮廓，其中空间分布轮廓具有沿第一轴的梯度，其中结合表面具有正交于第一轴的对称轴；和测量结合到结合表面的结合的信号生成元件的量，并基于结合的信号生成元件的量计算样品中分析物的浓度。
73.在另一代表中，磁性传感器系统包括第一样品盒，配置为接收待测的第一样品；第二样品盒，配置为接收待测的第一样品或第二样品；至少一个电磁单元，配置为在第一样品盒的第一结合表面和在第二样品盒的第二结合表面处产生磁场，磁场具有磁场梯度，其中磁力线的最高密度沿着第一轴；并且其中，第一结合表面和第二结合表面相对于第一轴和正交于第一轴的第二轴以对称方式布置。
74.在另一代表中，用于磁性传感器系统的样品盒包括形成被配置为接收待测样品的样品室的多个壁以及相对于第一轴以对称方式布置在样品盒的检测表面上的多个捕获元件斑点，其中第一轴被配置为当样品盒被装载到磁性传感器系统中时与磁性传感器系统的磁性元件的磁轴对齐。磁性元件被配置为在样品盒的结合表面处产生磁场，磁场具有磁场梯度，其中磁力线的最高密度沿着该磁轴。
75.在另一代表中，用于磁性传感器系统的方法包括基于磁性传感器系统的样品容器的结合表面的取向调整磁性传感器系统的一个或多个磁性元件的场强。在该方法的第一实例中，磁性传感器系统包括第一磁性元件和第二磁性元件，并且结合表面跨越第一平面延伸，并且其中调整场强包括：如果整个第一平面垂直于重力，则调整场强使得第一磁性元件和第二磁性元件产生相等的场强；以及如果第一平面相对于重力倾斜，则调整第一磁性元件和第二磁性元件中的一个或两个的场强使得第一磁性元件和第二磁性元件产生不相等的场强。在该方法的第二实例中，可选地包括第一实例，调整第一磁性元件和第二磁性元件中的一个或两个的场强使得第一磁性元件和第二磁性元件产生不相等的场强，包括：在结合表面处产生总磁场梯度，其在与重力相反的方向上增加磁通密度。在该方法的第三实例中，可选地包括第一实例和第二实例中的一个或两个，调节场强包括调节场强以将与装载在样品容器中的样品混合的多个磁粒沿磁轴拉到样品容器的结合表面，磁轴形成结合表面的对称线。在该方法的第四实例中，可选地包括第一实例至第三实例中的一个或多个或每一个，结合表面包括对第一分析物特异的第一捕获元件区域和对第二分析物特异的第二捕获元件区域。在该方法的第五实例中，可选地包括第一实例至第四实例中的一个或多个或每一个，响应于测量装载到样品容器中的样品的请求调节场强。在该方法的第六实例中，可选地包括第一实例至第五实例中的一个或多个或每一个，该方法还包括通过将光引导到结合表面上并检测从结合表面反射的光测量样品。
76.在另一代表中，磁性传感器系统包括配置为接收待测样品的样品容器，样品容器包括反应室，反应室包括可以直接地结合或通过来自样品的分析物结合磁粒的结合表面；和磁性元件，配置为在样品容器的结合表面处产生磁场，磁场具有沿着穿过反应室的第一
轴具有最高密度的磁场梯度，其中结合表面相对于第一轴以对称方式布置。在该系统的第一实例中，结合表面由两个或更多个区域限定，其中第一捕获元件存在于至少两个区域的第一区域中并且第二捕获元件存在于至少两个区域的第二区域中，并且其中第一区域和第二区域布置在第一轴的同一侧。在该系统的第二实例中，可选地包括第一实例，结合表面由布置在第一轴的第一侧上的第一区域和布置在第一轴的第二相对侧上的第二区域限定，并且第一区域相对于存在于第一区域和第二区域的每一个中的捕获元件的尺寸、形状、位置和类型与第二区域对称。在该系统的第三实例中，可选地包括第一实例和第二实例中的一个或两个，结合表面相对于正交于第一轴的第二轴以对称方式布置，其中第二轴跨越一个或多个反应室的质心。在该系统的第四实例中，可选地包括第一实例至第三实例中的一个或多个或每一个，第一轴平行于磁性元件的纵轴。在该系统的第五实例中，可选地包括第一实例至第四实例中的一个或多个或每一个，该系统还包括布置在样品容器中的多个功能化磁粒。在该系统的第六实例中，可选地包括第一实例至第五实例中的一个或多个或每一个，该系统还包括用于检测结合到结合表面的功能化磁粒的检测单元，和被配置为基于来自检测单元的输出计算分析物浓度的处理单元。在该系统的第七实例中，可选地包括第一实例至第六实例中的一个或多个或每一个，反应室是第一反应室并且结合表面是第一结合表面，并且其中样品容器包括第二反应室，第二反应室具有相对于第一轴以对称方式布置的第二结合表面。在该系统的第八实例中，可选地包括第一实例至第七实例中的一个或多个或每一个，第一结合表面相对于正交于第一轴的第二轴与第二结合表面对称，第二轴定位在第一反应室和第二反应室之间。
77.在另一代表中，用于磁性传感器系统的方法包括：在磁性传感器系统的样品容器中接收待测样品，样品容器包括具有结合表面的反应室，结合表面包括第一区域和第二区域，第一区域包括对第一分析物特异的第一捕获元件，第二区域包括对第二分析物特异的第二捕获元件；激活位于样品容器下方的磁性传感器系统的磁性元件，以将与样品混合的多个磁粒沿着磁轴拉到样品容器的结合表面，磁轴形成结合表面的对称线；和测量样品中第一分析物和第二分析物的浓度，其中激活磁性元件和测量中的一个或两个是在磁性传感器系统处于行进中和/或相对于重力定位在非平坦取向时进行的。在该方法的第一实例中，磁性传感器系统位于车辆中并且当车辆处于行进中和/或当车辆定位于上斜坡或下斜坡上时激活磁性元件和/进行测量。在该方法的第二实例中，可选地包括第一实例，测量第一分析物和第二分析物的浓度包括将光引导到结合表面上并检测从结合表面反射的光。
78.提及“一个实施方式”或“一种实施方式”不一定是指相同的实施方式，尽管它们可以是指相同的实施方式。除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求中，词语“包括”、“包含”等应以包含性意义进行解释，而不是排他性或穷举性意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。使用单数或复数的词语，除非明确限定为单独一个或多个，否则分别包括复数或单数。此外，词语“本文中”、“上文”、“下文”和类似含义的词语在本技术中使用时是指整个本技术，而不是指本技术的任何特定部分。当权利要求使用词语“或”来指代两个或更多项目的列表时，除非明确限于一个或另一个，否则该词语涵盖了该词语的所有以下解释：列表中的任一项目、列表中的所有项目以及列表中的项目的任何组合。

技术特征：
1.一种传感器系统，包括：样品容器，配置为接收含有待测分析物的样品，所述样品容器包括：检测表面；和在所述样品容器中的多个信号生成元件，其中所述检测表面包括用捕获元件部分功能化的结合表面，所述捕获元件能够直接地和/或间接地结合所述分析物和/或所述多个信号生成元件，其中所述多个信号生成元件在所述检测表面上方具有空间分布轮廓，其中所述空间分布轮廓具有沿第一轴的梯度，并且其中所述结合表面具有正交于所述第一轴的对称轴。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品容器具有至少一个对称轴，所述至少一个对称轴也构成所述结合表面的对称轴。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述结合表面的对称轴是第一对称轴，其中所述结合表面具有正交于所述第一轴的第二对称轴，其中所述样品容器具有彼此正交的两个对称轴，所述两个对称轴也构成所述结合表面的所述第一对称轴和所述第二对称轴。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括能够在所述样品容器内生成磁梯度的磁场生成组件。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述样品容器内的所述磁梯度导致所述多个信号生成元件朝向所述结合表面的第一对称轴移动。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述结合表面的所述第二对称轴连同所述磁梯度导致与所述结合表面重叠的所述多个信号生成元件中的许多信号生成元件在存在外力例如重力的情况下保持恒定。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述多个信号生成元件的空间分布轮廓还具有沿着正交于所述第一轴的第二轴的第二梯度。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述结合表面还沿着正交于所述第二轴的第三轴对称。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述多个信号生成元件的空间分布轮廓中的所述梯度使得空间分布轮廓具有最大浓度，并且然后在沿所述第一轴的两个方向上降低。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述多个信号生成元件的空间分布轮廓的质心在所述结合表面上方。11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中与所述结合表面重叠的所述空间分布轮廓的分数是50％或更多、30％或更多、10％或更多、或5％或更多。12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括测量结合的信号生成元件的量并计算所述分析物的浓度的测量装置。13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述分析物的浓度使用将测量的结合的信号生成元件的量转换成所述分析物的浓度的校准曲线计算。14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中结合的信号生成元件的量通过所述测量装置使用ftir测量。15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述多个信号生成元件的空间分布
轮廓仅包括在所述检测表面的100nm内的信号生成元件。16.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中样品盒的取向被测量并用于在计算所述分析物的浓度时数学上补偿测量的结合的信号生成元件的量。17.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述结合表面包括用第一类型的捕获元件功能化的第一区域和用第二类型的捕获元件功能化的第二区域，其中第一捕获元件能够直接地和/或间接地结合所述分析物，并且第二捕获元件可以直接地和/或间接地结合第二种不同的分析物。18.一种用于传感器系统的方法，包括：在所述传感器系统的样品容器中接收含有待测分析物的样品，所述样品容器包括检测表面和在所述样品容器中的多个信号生成元件，其中所述检测表面包括用捕获元件部分功能化的结合表面，所述捕获元件能够直接地和/或间接地结合所述分析物和/或所述多个信号生成元件；在所述检测表面上方生成所述多个信号生成元件的空间分布轮廓，其中所述空间分布轮廓具有沿第一轴的梯度，其中所述结合表面具有正交于所述第一轴的对称轴；和测量结合到所述结合表面的结合的信号生成元件的量，并且基于所述结合的信号生成元件的量计算所述样品中所述分析物的浓度。

技术总结
提供了用于补偿重力对传感器系统的影响的方法和系统。在一个实例中，传感器系统包括被配置为接收含有待测分析物的样品的样品容器，该样品容器包括检测表面和在该样品容器中的多个信号生成元件，其中检测表面包括结合表面，其用可以直接和/或间接地结合分析物和/或信号生成元件的捕获元件部分地功能化，其中信号生成元件在检测表面上具有空间分布轮廓，其中空间分布轮廓具有沿第一轴的梯度，并且其中结合表面具有正交于第一轴的对称轴。结合表面具有正交于第一轴的对称轴。结合表面具有正交于第一轴的对称轴。


技术研发人员：杰伦
受保护的技术使用者：西门子医疗荷兰有限公司
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2023/8/21