等离子体共振(PR)系统和仪器、数字微流控(DMF)盒以及使用局部表面等离子体共振(LSPR)用于分析物分析的方法

相关申请的交叉引用

当前公开的主题涉及并要求享有于2018年9月6日提交的标题为：“等离子体共振(PR)系统和仪器、数字微流控(DMF)盒以及使用局部表面等离子体共振(LSPR)用于分析物分析的方法”的美国临时专利申请62/727,934和于2019年5月29日提交的标题为“等离子体共振(PR)系统和仪器、数字微流控(DMF)盒以及使用局部表面等离子体共振(LSPR)用于分析物分析的方法”的美国临时专利申请62/854,103的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

目前公开的主题一般涉及分子的检测，例如DNA、蛋白质、药物及诸如此类，更具体地说，涉及等离子体共振(plasmon resonance,PR)系统和仪器、数字微流控(digitalmicrofluidic,DMF)盒以及使用局部表面等离子体共振(localized surface plasmonresonance,LSPR)和微滴操作(droplet operations)来分析分析物的方法。

背景技术

在传统的分析中，蛋白质或DNA阵列被含有标记的目标生物分子的溶液淹没，孵育过夜，漂洗，然后使用荧光检测方法“读出”。这不仅耗时，而且需要高样品浓度。存在直接的、无标记的检测技术，例如表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)。然而，这些技术显示出较低的灵敏度和吞吐量(throughput)，因此使它们不适于检测非常低浓度的目标分析物。具体来说，SPR技术有一定的缺点。例如，使用SPR技术的免疫测定可能很昂贵，可能需要复杂的微流体系统和高精度光学器件，可能需要复杂的测定，并且是一种具有很少专家的利基技术。

SPR技术可以结合在例如DMF盒中。在DMF中，DMF盒中的微滴操作可能发生在散装填充流体(例如，低粘度油，如硅油或十六烷填充流体)中。在另一个示例中，DMF盒中的微滴操作可以在空气中进行，并且微滴上可以具有薄的油涂层(或油壳)。该技术的进一步实施例可以在没有油壳的空气中使用微滴操作。

发明内容

第一方面包括一种与仪器一起使用以执行流体测量的盒。所述盒包括数字微流控(digital microfluidics,DMF)部分和反应部分，所述数字微流控部分包括多个微滴致动器，所述微滴致动器可操作以对所述DMF部分中的流体微滴执行微滴操作，所述反应部分包括相对于所述多个微滴致动器设置的传感器介质，其中所述多个微滴致动器可操作以在与所述传感器介质接触的同时引发所述流体微滴相对于所述传感器介质的移动。

许多特征改进和附加特征适用于第一方面。这些特征改进和附加特征可以单独使用或任意组合使用。这样，将讨论的以下特征中的每一个可以但并不要求与第一方面的任何其他特征或特征组合一起使用。

例如，在一个示例中，多个微滴致动器可以包括反应电极。多个反应电极可以通过电润湿来执行微滴操作。

在一个示例中，盒的传感器介质可以包括表面等离子体共振(surface plasmonresonance,SPR)传感器介质。该SPR传感器介质可以用捕获分子功能化，分析物流体的目标分子结合到该捕获分子上，以改变该表面等离子体共振传感器介质的光信号。捕获分子可以包括固定在SPR传感器介质上的配体，该配体对与分析物流体的目标分子结合敏感，以改变SPR传感器介质的光学性质，导致SPR传感器介质的光学信号的改变。光学性质的变化可以是光与SPR传感器介质相互作用导致的光学信号的变化。

在一个示例中，盒可以包括设置在反应部分中并与多个反应电极相关的SPR传感器表面。SPR传感器介质可以设置在SPR传感器表面，并且微滴可以通过多个反应电极的操作与SPR传感器表面接触接合。SPR传感器介质可以包括分布在传感器表面的纳米尺寸结构之一或者包括纳米尺寸特征的连续膜。反应部分可以包括以间隔开的关系设置的第一基板和第二基板，以在其间限定反应室。SPR传感器表面可以设置在第一基板上，并且多个反应电极可以设置在与第一基板相对的第二基板上。可选地，SPR传感器表面可以设置在第一基板上，并且多个反应电极可以设置在第一基板上。

在一个示例中，SPR传感器表面可以设置在包括至少一根光纤的光学构件的末端部分附近。光学构件可以远离第一或第二基板之一延伸，以将SPR传感器表面设置在反应室内。在该示例中，光学构件可以包括第一光纤，光学信号在该第一光纤上从SPR传感器表面传输。光学构件可以包括第二光纤，来自照明源的光在该第二光纤上被提供给SPR传感器表面。光学构件可相对于第一基板移动，以在伸展位置和缩回位置之间设置SPR传感器表面，在伸展位置，SPR传感器表面设置在反应室中，在缩回位置，SPR传感器表面不设置在反应室中。在一个示例中，反应室包含填充介质。光学构件可以是可缩回的，以减少SPR传感器表面和填充介质之间的接触。

在一个示例中，SPR传感器表面可以设置在第一反应电极和第二反应电极之间。第一反应电极和第二反应电极可以被交替激活，以引起第一反应电极和第二反应电极之间的微滴振荡，从而引起流体微滴相对于SPR传感器表面的移动。第一反应电极和第二反应电极之间的微滴的振荡可以是线性的。可选地，SPR传感器表面可以设置在三个或更多个反应电极之间。三个或更多个反应电极可以被交替地激活，以在三个或更多个反应电极之间引起微滴的振荡，从而引起流体微滴相对于SPR传感器表面的移动。反之，第一反应电极和第二反应电极之间的微滴的振荡可以是环形的。

在一个示例中，传感器介质可以包括悬浮在设置在反应部分中的传感器微滴中的多个传感器纳米粒子。流体微滴可以与传感器微滴合并以形成反应微滴，用于测量反应微滴中的SPR传感器介质的光学信号。由多个微滴致动器引起的移动可用于混合反应后的微滴。

在一个示例中，多个传感器纳米粒子中的每一个都是磁响应的。例如，多个传感器纳米粒子中的每一个可以包括磁响应核。或者，多个传感器纳米粒子中的每一个可以包括拴系到传感器纳米粒子的磁响应元件。磁响应元件可以物理地或化学地联接到传感器纳米粒子。

反之，盒还可以包括磁体，该磁体可选择性地操作以作用于磁响应传感器纳米粒子，从而将传感器纳米粒子固定在反应部分中，以将多个纳米粒子设置在相对于磁体的约束位置。当磁响应传感器纳米粒子被磁体固定在约束位置时，多个微滴致动器可操作来将流体从传感器纳米粒子移开，并且当磁响应传感器纳米粒子被磁体固定在约束位置时，将流体移动到与传感器纳米粒子接触。

在一个示例中，流体微滴的移动速率大于测量传感器介质的光学信号的光学系统的采样速率。

在一个示例中，盒可以包括在DMF部分中的多个微滴操作电极，这些微滴操作电极用于向多个微滴致动器供应流体。盒可以包括在DMF部分中的储存电极，以接收和保持DMF部分中的流体。微滴操作可以包括微滴合并、微滴分裂、微滴分配或微滴稀释中的至少一种。

在一个示例中，流体微滴可以包括分析物流体微滴，并且分析物流体微滴在与传感器介质接触时相对于传感器介质的移动可以是分析物流体微滴相对于传感器介质的有效扩散速率。分析物流体微滴的有效扩散速率可以高于分析物相对于SPR传感器的结合速率。

在一个示例中，盒包括与多个微滴致动器电气连通的电触点。电触点可以被配置为与控制器接合，用于控制多个微滴致动器。盒可以包括包含电触点的盒的可插拔接口。可插拔接口可以与仪器物理和电气接合，以在仪器的控制器和至少一个电极之间建立电气通信。

在一个示例中，反应部分对于在反应部分至少一侧入射在反应部分上的照明源可以是基本透明的，以便于以反射模式对传感器介质进行实时光学测量。

或者，反应部分对于在反应部分入射在反应部分上的相对侧的反应部分上的照明源可以是基本透明的，以便于以透射模式对传感器介质进行实时光学测量。

在一个示例中，流体微滴可以是分析物流体微滴，在分析物流体微滴相对于传感器介质移动期间，SPR传感器介质可以用于检测分析物流体微滴的分析物亲和力，并且分析物亲和力可以由分析物亲和力值(analyte affinity value,K

本公开的另一方面包括等离子体共振(plasmon resonance,PR)系统。该PR系统包括根据第一方面的盒，包括关于第一方面讨论的任何前述示例。该系统还包括一个可与标本盒接合的PR仪器。所述PR仪器包括控制器和光学检测系统，所述控制器可操作地与所述电触点通信，用于控制所述多个微滴致动器，所述光学检测系统可操作地测量所述传感器介质的光学信号。

许多特征改进和附加特征适用于第二方面。这些特征改进和附加特征可以单独使用或任意组合使用。这样，将讨论的以下特征中的每一个可以但并不要求与第二方面的任何其他特征或特征组合一起使用。

在一个示例中，光学检测系统还包括照明源和光学测量装置，该照明源可操作以将入射光导向传感器介质，该光学测量装置测量传感器介质的光学信号。在第二方面的PR系统中，所述流体微滴可以是分析物流体微滴，并且所述控制器可操作用于在分析物流体微滴相对于传感器介质移动时，在分析物流体微滴存在的情况下，基于传感器介质的光学信号检测分析物流体微滴中的目标分子。当分析物流体微滴相对于传感器介质移动时，控制器可操作用于基于传感器介质的光学信号实时测量分析物流体微滴中目标分子的结合事件。

因此，控制器可用于确定包括分析物亲和力值(K

第三方面包括一种用于测量分析物流体的盒的操作方法。该方法包括使盒的反应部分中的传感器介质与分析物流体微滴接触。该方法还包括引发分析物流体微滴相对于传感器介质的移动，同时保持分析物流体微滴与传感器介质接触。诱导包括相对于传感器介质设置的多个微滴致动器的操作。该方法还包括在分析物流体微滴相对于传感器介质移动期间，在传感器介质处产生第一光学信号。

许多特征改进和附加特征适用于第三方面。这些特征改进和附加特征可以单独使用或任意组合使用。这样，将讨论的以下特征中的每一个可以但并不要求与第三方面的任何其他特征或特征组合一起使用。

例如，在一个示例中，第一光学信号可以是关联信号，该关联信号对应于存在分析物流体微滴时传感器介质的关联阶段。该方法还可以包括基于关联信号确定分析物流体微滴的开速率(K

在另一个示例中，传感器介质可以是设置在反应部分中的多个传感器纳米粒子。多个传感器纳米粒子可以设置在传感器微滴中。在这点上，该方法还可以包括合并分析物流体微滴和传感器以形成反应微滴，用于测量反应微滴中传感器介质的光学信号。

在一个示例中，多个传感器纳米粒子中的每一个可以是磁响应的。反之，该方法可以包括激活磁体以将纳米粒子设置在相对于磁体的约束位置，从而将传感器纳米粒子固定在反应部分中。在微滴相对于反应部分移动期间，纳米粒子可以相对于磁体保持在约束位置。

在一个示例中，传感器介质可以设置在可移动构件的终端部分附近。该方法可以包括相对于限定在反应部分中的反应室在延伸位置和缩回位置之间移动可移动构件。在延伸位置中，传感器介质可以设置在反应室中，并且在缩回位置中，传感器介质从反应室中移除。反应室可以包括填充介质。反之，该方法可以包括将可移动构件缩回至缩回位置，在缩回之后将流体微滴引入反应部分，以将填充介质从邻近多个微滴致动器的区域移位，并且在引入至延伸位置之后推进可移动构件，以将传感器介质置于流体微滴中。

在一个示例中，该方法包括将盒与仪器接合。该方法还可以包括在流体微滴相对于传感器介质移动的同时测量来自传感器介质的信号，同时保持流体微滴与传感器介质接触。传感器介质可以是SPR传感器介质，并且信号可以是SPR传感器介质的光学信号。反之，该方法可以包括从仪器的光源提供入射到SPR传感器介质的光。测量可以包括在仪器的光学测量装置处测量SPR传感器介质的光学信号。

在一个示例中，该方法还可以包括在仪器的控制器和DMF部分的多个微滴致动器之间建立电气通信，并控制DMF部分的多个微滴致动器。流体的诱导移动可以响应于对DMF部分的多个微滴致动器的控制。在一个示例中，在第一时段，流体可以是缓冲流体微滴，并且测量包括当缓冲流体相对于传感器介质移动时记录基线光学信号，同时保持与传感器介质的接触。该方法还可以包括在第二时段将分析物流体微滴引入反应部分。测量可以包括捕获对应于第二时段中分析物流体微滴的关联阶段的关联信号。分析物流体微滴相对于传感器介质的有效扩散速率可以高于分析物流体微滴相对于传感器介质的结合速率。该方法可以包括基于关联信号确定分析物流体微滴的开速率(K

在另一个示例中，该方法可以包括在第三时段内将分析物流体微滴从传感器介质移开并将缓冲流体微滴引入反应部分，其中测量包括捕获对应于第三时段内分析物解离阶段的解离信号。该方法还可以包括基于解离信号确定分析物流体的关速率(K

该方法还可包括在第四时段，向反应部分提供再生缓冲溶液流体微滴，并使再生缓冲溶液流体微滴与传感器介质接触，以再生传感器介质。该方法可以包括通过接触包含配体的功能化流体微滴来使传感器介质功能化，以将配体结合到传感器介质上。该方法还可以包括在传感器介质功能化之前，通过使激活流体微滴与传感器介质接触来激活传感器介质。

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

本文还描述和叙述了其他实施方式。

附图说明

当前公开的主题已经以一般术语进行描述了，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，其中：

图1示出了当前公开的PR系统的实施例的框图，该PR系统包括DMF盒，该DMF盒包括用于分析物分析的LSPR感测机构；

图2示出了图1所示的PR系统的DMF盒的一个实施例的透视图；

图3和图4示出了当前公开的用于分析物分析的DMF盒的LSPR传感器的实施例的示意图；

图5A、图5B和图5C示出了图2所示的DMF盒的实施例的一部分的截面图，并示出了与微滴操作电极相关的LSPR传感器的不同配置的示例；

图6和图7示出了与多个微滴操作电极相关的单个LSPR传感器的示例的平面图，其是当前公开的PR系统和DMF盒的固定LSPR感测的实施例的一个示例；

图8和图9示出了与多个微滴操作电极相关的多个LSPR传感器的实施例的平面图，这是当前公开的PR系统和DMF盒的固定LSPR感测的另一个示例；

图10A和图10B示出了一个实施例的侧视图，该实施例在DMF盒中使用光纤探针和LSPR传感器进行固定LSPR感测；

图11A和图11B示出了在DMF盒中使用光纤探针和LSPR传感器进行固定LSPR感测的另一个实施例的侧视图；

图12A和图12B示出了在DMF盒中使用光纤探针和LSPR传感器进行固定LSPR感测的又一实施例的侧视图；

图13A示出了穿过DMF盒的底部基板设置的光纤探针和LSPR传感器的示例的侧视图；

图13B示出了光纤探针和LSPR传感器的一个示例的侧视图，该光纤探针和传感器穿过DMF盒的侧面并位于底部和顶部基板之间；

图13C和图13D示出了使用机器人将光纤探针和LSPR传感器移入和移出DMF盒的示例的侧视图；

图14A、图14B、图14C、图15和图16示出了用于处理多个微滴的多个LSPR传感器的各种布置的示例；

图17示出了使用DMF盒、固定LSPR感测过程和用于分析物分析的微滴操作的方法示例的流程图；

图18示出了当前公开的PR系统的光学系统的示例的框图，该PR系统包括用于分析物分析的DMF盒和LSPR传感机构；

图19和图20示出了DMF盒的一部分的侧视图和溶液内LSPR感测过程的实施例；

图21A和图21B示出了磁响应纳米粒子的一个实施例的侧视图，该磁响应纳米粒子可用于当前公开的PR系统和DMF盒的溶液内LSPR感测；

图22示出了使用微滴操作功能化磁响应纳米粒子的溶液内过程的实施例的流程图；

图23A至图23F示出了图22中所示的溶解过程的某些步骤，

图24A、图24B、图24C和图24D示出了DMF盒中溶液LSPR感测过程的实施例，其中微滴操作发生在空气中；

图25A、图25B、图25C和图25D示出了DMF盒中的溶液内LSPR感测过程的另一个实施例，其中微滴操作发生在具有油覆盖微滴的空气中；

图26A、图26B、图26C和图26D示出了在DMF盒中的溶液内LSPR传感过程的又一实施例，其中微滴操作发生在油(或填充流体)中；

图27示出了使用DMF盒、溶液内LSPR传感过程和用于分析物分析的微滴操作的方法的实施例的流程图；

图28示出了光学检测系统的一个实施例的侧视图，该光学检测系统在与DMF盒中的固定LSPR感测相关的透射模式下操作；

图29示出了光学检测系统的一个实施例的侧视图，该光学检测系统相对于DMF盒中的固定LSPR感测以反射模式操作；

图30示出了光学检测系统的一个实施例的侧视图，该光学检测系统在与DMF盒中的溶液内LSPR感测相关的透射模式下操作；

图31示出了光学检测系统的实施例的侧视图，该光学检测系统在与DMF盒中的溶液内LSPR感测相关的反射模式下操作；

图32示出了包括用于光学检测系统的光学孔径的DMF盒的实施例的侧视图；

图33示出了首先一滴1％甘油在DI水中，随后一滴2％甘油在DI水中的SPR响应对时间的曲线图的示例；

图34示出了激活羧基金光纤、结合蛋白A、用乙醇胺封闭和结合IgG的峰值位置曲线图的示例；

图35示出了来自DMF仪器和OpenSPR的蛋白质A/IgG实验数据的曲线图的示例，并示出了灵敏度的提高和分散性的降低；

图36显示了显示结合动力学与DMF蛋白A数据的拟合的曲线图的示例。

具体实施方式

现在将参考附图在下文中更全面地描述当前公开的主题，在附图中示出了当前公开的主题的一些但不是所有实施例。相同的数字始终指代相同的元素。当前公开的主题可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。实际上，受益于前述描述和相关附图中给出的教导，本公开主题所属领域的技术人员将会想到本文阐述的当前公开主题的许多修改和其他实施例。因此，应当理解，当前公开的主题不限于所公开的具体实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。

在一些实施例中，当前公开的主题可以提供等离子体共振(PR)系统和仪器、数字微流控(DMF)盒以及使用局部表面等离子体共振(LSPR)和微滴操作来分析分析物的方法。

在一个实施例中，PR系统可以是LSPR系统，其中LSPR系统包括DMF盒，该DMF盒进一步包括用于分析分析物的LSPR的感测能力。DMF盒可用于促进DMF的能力，通常用于合并、分裂、分配、稀释、运输和其他类型的微滴操作。这些DMF能力的一个应用可能是用于样品制备。此外，DMF盒可以包括LSPR感测装置，用于(1)检测例如样品中的某些分子(例如，目标分析物)和/或化学物质，和(2)分析物的分析，例如用于实时测量结合事件(events)以提取开速率信息(ON-rate information)、关速率信息、亲和力信息(affinity information)、活动性(avidity)、聚集、特异性信息、构象变化、热力学参数和/或与研究中的分子相关的其他数据/信息。该实施例的另一个应用可以是探索药物和生物分子之间的相互作用或研究聚合物的化学性质。

在一些实施例中，DMF盒的LSPR感测能力可以包括固定的LSPR感测操作，其可以使用微滴操作来执行。在其他实施例中，DMF盒的LSPR感测能力可以包括在溶液内LSPR感测，该在溶液内的LSPR感测是LSPR感测过程，其可以发生在流体微滴本身中并使用微滴操作。在一些实施例中，DMF盒的LSPR感测能力可以包括用于处理多个微滴的多个LSPR传感器的各种布置。

在目前公开的PR系统、PR仪器、DMF盒和方法的一些实施例中，流体在LSPR传感器处的扩散或流速可能快于结合速率，从而增加了LSPR传感测量结合速率的可能性，并且不受缓慢扩散或流速的限制。在DMF盒中，微滴操作可用于例如来回振荡微滴或以圆周移动振荡微滴，以在固定LSPR感测过程中产生流动和/或在溶液内LSPR感测过程中产生混合，从而增加分子到LSPR传感器表面的通量。在其他实施例中，LSPR感测过程可以包括相对于例如微滴振动LSPR传感器本身，以产生流动和/或产生混合。因此，在目前公开的PR系统、PR仪器、DMF盒和方法中，可能不需要样品在LSPR传感器处的连续单向流动。相反，样品或分析物微滴可以在LSPR感测元件处使用微滴操作来快速操作，以产生再循环流。

PR系统的PR仪器可以包括DMF盒、光学检测系统和控制器。光学检测系统可以包括例如照明源和与LSPR感测元件相关的光学测量装置。在一些实施例中，光学检测系统可以在透射模式(transmission mode)下操作，而在其他实施例中，光学检测系统可以在反射模式下操作。控制器可以通过激活/去激活DMF盒中的电极来控制微滴操作。控制器还可以管理PR系统的整体操作。另外，可以提供在DMF盒中使用微滴操作来执行固定LSPR感测操作和/或溶液内LSPR感测操作的方法。

在当前公开的PR系统、PR仪器、DMF盒和方法的一些实施例中，当存在散装填充流体(bulk filler fluid)(例如，油，例如硅油或十六烷填充流体)和/或当存在被油覆盖的微滴时，固定LSPR感测和/或溶液内LSPR感测可以被设计成最小化LSPR感测元件处的油污染。

在一些实施方案中，目前公开的PR系统、PR仪器、DMF盒和方法可用于确定具有固定配体的分析物样品的K

在一些实施例中，固定LSPR传感器可以包括其上固定有纳米结构的表面，并且其中纳米结构可以用捕获分子如配体来功能化。然后，其中悬浮有目标分析物的样品微滴可以与固定LSPR传感器接触，并且其中目标分析物可以是固定LSPR传感器的捕获分子的结合配偶体。然后，光学检测系统可用于捕获结合过程的实时动力学测量值(例如，关联阶段，即，K

在一些实施例中，溶液内LSPR传感过程可以包括(1)其中悬浮有纳米结构的LSPR微滴，并且其中纳米结构被捕获分子如配体功能化，(2)其中悬浮有目标分析物的样品微滴，并且其中目标分析物可以是LSPR微滴中捕获分子的结合配偶体，(3)使用微滴操作将LSPR微滴与样品微滴合并(和/或混合)的过程，使得在合并微滴中捕获分子(例如，配体)和目标分析物之间可以发生结合，和(4)使用光学检测系统，捕获实时动力学测量值(例如关联阶段，即，K

在一些实施例中，悬浮在溶液内LSPR传感过程的LSPR微滴中的纳米结构可以是磁响应纳米结构。

图1示出了当前公开的PR系统100的实施例的框图，该PR系统100包括DMF盒，该DMF盒可以包括用于分析物分析的LSPR感测机构。因此，PR系统100可以是LSPR系统，其中PR系统100包括DMF盒110，DMF盒110进一步包括用于分析物分析的LSPR感测能力。在用于分析物分析的PR系统100中，分析可以意味着例如检测、识别、量化或测量分析物和/或分析物与其他物质的相互作用，例如结合动力学。示例性分析物可包括但不限于小分子、蛋白质、肽、抗体、核酸、原子、离子、聚合物和诸如类似。例如，PR系统100可用于测量配体与大分子如受体的结合动力学。

DMF盒110可以促进DMF的能力，通常用于流体驱动，包括微滴合并、分裂、分配、稀释和诸如类似。DMF能力的一个应用可能是样品制备。然而，DMF的能力可以用于其他过程，如废物清除。PR系统100的DMF盒110可以例如作为一次性和/或可重复使用的盒来提供。下文参照图2示出并描述了DMF盒110的一个示例的更多细节。

此外，DMF盒110可以包括LSPR感测112。LSPR感测112可以用于(1)检测例如样品中的某些分子(例如，目标分析物)和/或化学物质，和/或(2)分析分析物，例如用于实时测量结合事件以提取开速率信息、关速率信息和/或亲和力信息。LSPR感测112可以是例如固定的LSPR感测和/或任何溶液内LSPR感测过程。此外，固定LSPR检测和溶液内LSPR检测可以设计成使LSPR感测元件处的油污染最小化。下文参照图5A至图18示出并描述了固定LSPR感测的更多细节。下文参照图19至图27示出并描述了溶液内LSPR感测的更多细节。

虽然这里给出的讨论可能涉及使用SPR传感器(例如，在某些实施例中的LSPR传感器)，但是可以设想，也可以使用其他传感器来代替或补充SPR传感器或LSPR传感器。这种替代或附加的传感器选项可以包括电子传感器、电化学传感器、机械传感器或其他合适的传感器类型。例如，可以使用传感器，例如生物层干涉测量法或压电传感器。在这点上，使用在此描述的用于样品/传感器相互作用的DMF能力的分析物和传感器之间的相互作用通常可适用于使用任何合适的传感器的分析物的分析。

PR系统100还可以包括控制器150、DMF接口152、照明源154、光学测量装置156和热控制机构158。控制器150可以电联接到PR系统100的各种硬件组件，例如DMF盒110、照明源154和光学测量装置156。具体而言，控制器150可以经由DMF接口152电联接到DMF盒110，其中DMF接口152可以是例如用于机械和电连接到DMF盒110的可插拔接口。DMF盒110、控制器150、DMF接口152、照明源154和光学测量装置156一起可以包括PR仪器105。

控制器150例如可以是通用计算机、专用计算机、个人计算机、微处理器或其他可编程数据处理设备。控制器150可以提供处理能力，例如存储、解释和/或执行软件指令，以及控制PR系统100的整体操作。软件指令可以包括存储在非暂时性存储器中的机器可读代码，控制器150可以访问该代码来执行指令。控制器150可以被配置和编程为控制这些设备的数据和/或功率方面。例如，关于DMF盒110，控制器150可以通过激活/去激活电极来控制微滴操作。一般来说，控制器150可以用于PR系统100的任何功能。例如，控制器150可以用于以类似于打印机制造商如何检查他们的品牌墨盒的方式来认证DMF盒110，控制器150可以用于验证DMF盒110没有过期，控制器150可以用于通过为此目的运行特定方案来确认DMF盒110的清洁度，等等。

另外，在一些实施例中，DMF盒110可以包括电容反馈感测。例如，信号可以由能够检测微滴位置、速度和尺寸的电容传感器产生或检测。此外，在其他实施例中，代替电容反馈感测，DMF盒110可以包括照相机或其他光学设备，以提供微滴位置、速度和尺寸的光学测量，这可以触发控制器150在适当的位置为微滴重定路线。反馈可用于创建闭环控制系统，以优化微滴驱动速率，并验证微滴操作是否成功完成。

可选地，PR仪器105可以连接到网络。例如，控制器150可以通过网络162与联网的计算机160通信。联网计算机160可以是例如任何集中式服务器或云服务器。网络162可以是例如用于连接到互联网的局域网(local area network，LAN)或广域网(wide areanetwork，WAN)。

在PR系统100中，照明源154和光学测量装置156可以相对于DMF盒110的LSPR感测112(例如，固定LSPR感测和/或溶液LSPR感测)来布置。照明源154可以是例如可见光范围(400-800纳米)的光源，例如但不限于白光发光二极管(LED)、卤素灯泡、弧光灯、白炽灯、激光器和诸如类似。照明源154不限于白光源。照明源154可以是在PR系统100中有用的任何颜色的光。光学测量装置156可以用于获得LSPR光强读数。光学测量装置156可以是例如电荷联接装置、光电探测器、光谱仪、光电二极管阵列或其任意组合。此外，PR系统100不仅限于一个照明源154和一个光学测量装置156。PR系统100可以包括多个照明源154和/或多个光学测量装置156，以支持多个LSPR感测元件。热控制机构158可以是用于控制DMF盒110的操作温度的任何机构。热控制机构158的示例可以包括珀耳帖元件(Peltier elements)和电阻加热器。

图2示出了图1所示的PR系统100的DMF盒110的一个示例的透视图。DMF盒110可以包括底部基板116和顶部基板118。在一个示例中，底部基板116可以是对白光基本透明的材料，如玻璃、塑料或一类被称为热塑性弹性体(thermoplastic elastomers，TPE)的聚合物。在另一个示例中，底部基板116可以是基本透明的印刷电路板(printed circuit board，PCB)，或者是包括允许光传输的孔或开口的印刷电路板。此外，一组电触点138可以设置在底部基板116的一端或两端。电触点138可用于例如连接到DMF接口152，然后连接到控制器150。像底部基板116一样，顶部基板118可以由对白光基本透明的材料形成，例如玻璃、塑料或TPE。此外，顶部基板118的内表面可以涂覆有透明导电层，例如氧化铟锡(indium tinoxide，ITO)、聚(3，4-乙基二氧噻吩)、聚苯乙烯磺酸盐(polystyrene sulfonate，PEDOT:PSS)或其他类似的透明导电涂层。在其他实施例中，DMF盒110的所有区域不需要包括基本透明的基底和/或涂层或层。例如，基底和/或涂层或层可以不是透明的、半透明的和/或不透明的，除非在检测区域。

术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“在……内”和“在……上”在整个说明书中是参照DMF盒的部件的相对位置来使用的，例如DMF盒的顶部和底部基板的相对位置。应当理解，无论其在空间中的方位如何，DMF盒都是起作用的。

在DMF盒110中，底部基板116和顶部基板118之间的间隙可以限定反应(或化验)室122。例如，反应(或化验)室122可以包括底部基板116和顶部基板118之间的空间，用于通过微滴操作处理任何感兴趣的液体；液体，例如但不限于液体试剂、缓冲溶液、样品微滴等。因此，电极装置124可以设置在反应(或化验)室122中的底部基板116的顶部。电极布置124可以包括例如微滴操作电极126(例如，电润湿电极)和贮存器电极128的任何布置。例如，电极布置124可以包括相对于任何数量的贮存器电极128的任何线或路径的微滴操作电极126。

电极装置124可用于通过电润湿进行微滴操作。“微滴操作”是指在DMF装置或盒上对微滴的任何操作。微滴操作可以例如包括：将微滴装载到DMF装置中；从源微滴中分配一个或多个微滴；将微滴分裂、分离或分成两个或多个微滴；在任何方向上将微滴从一个位置输送到另一个位置；将两个或多个微滴合并或组合成单个微滴；稀释微滴；混合微滴；搅动微滴；使微滴变形；将微滴保持在位；孵育微滴；加热微滴；蒸发微滴；冷却微滴；处理微滴；将微滴输送出微滴致动器；本文描述的其他微滴操作；和/或前述的任意组合。此外，为了控制反应(或化验)室122中发生的过程的温度，温度控制元件(未示出)，例如珀耳帖热泵，可以与DMF盒110结合使用。

此外，尽管图2描述了通过电润湿方法(例如，使用微滴操作电极126)操纵微滴的DMF盒110，但这仅仅是示例性的。在其他实施例中，可以通过其他方法在DMF盒110中操纵微滴，例如但不限于光学方法、磁性方法、热毛细管方法、表面声波方法、诸如此类，以及它们的任何组合。

举例来说，相对于微滴操作电极126的线或路径示出了LSPR感测112的实例。在一个示例中，现在参考图2的细节A，LSPR感测112可以包括集成在DMF盒110的微滴操作间隙中或附近并且与微滴操作电极126相关的LSPR传感器136。LSPR传感器136可以用于(1)检测例如样品中的某些分子(例如，目标分析物)和/或化学物质，和/或(2)分析物分析，例如用于实时测量结合事件(binding events)以提取开速率信息、关速率信息和/或亲和力信息。

如本文所述，“局部表面等离子体共振(LSPR)”是指使用基于纳米粒子或基于纳米结构的换能器来实时监测结合事件，而无需额外的标记。例如，基于纳米粒子的换能器可以包括各种尺寸的约1纳米至约1000纳米的金属纳米粒子。例如，基于纳米结构的换能器可以包括金膜，该金膜包括纳米尺寸的特征(例如，纳米尺寸的凸起、柱、孔、脊、线、诸如类似)。一些基于纳米粒子或纳米结构的诊断分析是“无标记的”。

LSPR是一种与贵金属纳米粒子相关的现象，它产生尖锐的光谱吸收和散射峰值，并产生强电磁近场增强。这些光谱峰值可以使用吸收光谱来监控。光谱峰值随着紧邻纳米粒子表面的折射率变化而变化。当化学目标结合在金属纳米粒子表面附近时，由于局部折射率的变化，光谱峰值发生偏移。这可用于确定复杂介质中特定目标的浓度。或者，可以通过给定波长的吸收变化来检测光谱峰值偏移。

LSPR传感器通过将金属纳米粒子固定在固体支持物上来工作，所述固体支持物可以包括例如平坦表面或微结构表面。纳米粒子可以用特定的捕获分子功能化，该捕获分子可以是抗体。感兴趣的样品可以流过金属纳米粒子的顶部，感兴趣的目标化学物质结合到它们各自的捕获分子，并且传感器的总光谱峰值(overall spectral peak)根据捕获分子上的化学目标的浓度而移动。平面上带有纳米粒子的LSPR传感器通过使样品在表面上纵向流动来工作。为了测量这种偏移，可以采用反射或透射吸收光谱。此外，通过“强度或色度方法”的分析可以使用LSPR传感器来执行。下文参照图3和图4示出并描述了LSPR传感器示例的更多细节。

图3和图4示出了当前公开的用于分析物分析的DMF盒110的LSPR传感器136的实施例的示意图。一般来说，LSPR可以实时进行无标签交互分析。然而，LSPR也可以与标签一起使用来增强信号。化验(assay)的基本结构可以包括传感器芯片(例如，LSPR传感器136)，该传感器芯片可以包括具有产生LSPR的表面的玻璃或塑料基底，例如分布在表面上的离散纳米结构的集合，或者其中形成有纳米尺寸特征的连续膜。然后，两个结合配偶体中的一个可以固定在传感器的表面上。在LSPR，“配体”可以指可以固定在传感器表面的结合配偶体。“分析物”可以指在传感器表面的配体上在溶液中流动的部分。当分析物与配体结合时，它会改变传感器表面的光学特性，这是可以实时测量的。

在该示例中，LSPR传感器136可以包括基本透明或不透明的基板210，例如玻璃、塑料或TPE基板。也就是说，当用于透射模式配置时，基板210可以是基本透明的。相反，当用于反射模式配置时，基板210可以是不透明的。LSPR传感器层212可以设置在基板210的顶部。LSPR传感器层212可以是例如金膜，其包括产生LSPR效应的某些纳米结构。LSPR传感器层212可以用一个或多个捕获分子214来功能化。在一个示例中，捕获分子214可以包括固定在LSPR传感器层212表面上的配体。在这个示例中，配体可以包括两个结合配偶体中的一个，另一个结合配偶体可以是目标分析物216，其中目标分析物216在溶液内在捕获分子214上流动，如图3所示。相比之下，图4显示了与捕获分子214结合的目标分析物216。这种结合可以称为结合事件。

现在再次参考图3，提供了曲线图218，其指示结合事件发生之前LSPR传感器层212的光吸收峰值。例如，曲线图218示出了目标分析物216结合到LSPR传感器136中的捕获分子214之前的峰值位置或强度。现在参考图4，可以实时监测由目标分析物216与捕获分子214的结合引起的峰值位置或强度的变化。例如，通过将结合前的峰值位置(即曲线图218)与结合后的峰值位置(即曲线图220)进行比较。通常，在LSPR传感器136中，当分析物结合到表面时，光的共振峰值将转移到更高的波长，这是实时可测量的。

现在再次参考图1至图4，在当前公开的PR系统100、PR仪器105和DMF盒110中，流体相对于LSPR感测112(例如，固定LSPR传感器136和/或溶液内LSPR传感器)的扩散或流速可能快于结合速率，从而确保LSPR传感器112正在测量结合速率，并且不受缓慢扩散或流速的限制。在DMF盒110中，微滴操作可用于例如使微滴来回振荡或做圆周移动，以在LSPR传感器处产生流动和/或在溶液内LSPR传感过程中产生混合，从而确保分子流向LSPR传感器的表面。因此，在目前公开的PR系统100、PR仪器105和DMF盒110中，可能不需要样品在LSPR传感器处的连续流动。相反，可以在LSPR传感器处使用微滴操作来快速操纵样品微滴。

在目前公开的PR系统100、PR仪器105和DMF盒110中，可以通过使用微滴操作在DMF表面上快速移动微滴来人工产生流动，或者以直线方式或者以环形方式来回移动。如果微滴的移动速度快于光学采样速率，则这种移动产生的伪像很可能对光学测量几乎没有影响。在另一个示例中，如果微滴跨越多个电极，动量可以改变，而不会将微滴移离传感器位置，从而避免移动伪像。下面的图5A至图26D示出并描述了当前公开的PR系统100、PR仪器105和DMF盒110的固定LSPR感测和溶液内LSPR感测的示例，它们可以利用微滴操作来产生流动，而不是在LSPR传感器点使用连续的样品流。

DMF中的固定LSPR感测

图5A、图5B和图5C示出了图2所示的DMF盒110的实施例的一部分的横截面图，并示出了LSPR传感器136相对于微滴操作电极126的不同配置的示例。现在参考图5A，图5A是DMF盒110的顶部基板118中的LPSR检测点的示例。例如，LSPR传感器136可以安装在DMF盒110的顶部基板118中，并且与任何微滴操作电极126的布置相对。样品(或分析物)微滴140可以位于底部基板116和顶部基板118上的微滴操作电极126之间的间隙中，并且其中样品微滴140可以经由微滴操作沿着微滴操作电极126传输。样品微滴140可以包括任何目标分析物216。当样品微滴140与LSPR传感器136接触时，照射源154和PR系统100的光学测量装置156可用于捕获样品微滴140中的目标分析物216对LSPR传感器136的捕获分子214(例如，配体)的实时动力学测量值(例如，关联阶段，即，K

现在参考图5B，图5B是在DMF盒110的底部基板116中的LPSR检测点的示例，但是在与微滴操作电极126不同的层或平面中。例如，LSPR传感器136可以安装在底部基板116中和某些微滴操作电极126的顶部。

现在参考图5C，图5C是在DMF盒110的底部基板116中的LPSR检测点的示例，但是在与微滴操作电极126相同的层或平面中。例如，LSPR传感器136可以安装在两个微滴操作电极126之间并与之成一直线。

在图5A、图5B和图5C所示的示例中，安装在DMF盒110的底部基板116和/或顶部基板118中和/或附近的任何LSPR传感器136可以是LSPR感测112的示例。特别地，安装在底部基板116和/或顶部基板118中和/或附近的任何LSPR传感器136可以是DMF盒110中的固定LSPR感测112的示例。此外，为了帮助增加固定LSPR传感器136测量结合速率并且不受缓慢扩散或流速限制的可能性，当在LSPR传感器136处时，LSPR传感器136可以与例如样品微滴140的快速移动结合使用，并且其中该快速移动通过微滴操作来实现。

在图5A、图5B和图5C所示的示例中，LSPR传感器136的位置可以近似在两个微滴操作电极126之间的边界处。然后，使用两个微滴操作电极126和微滴操作，样品微滴140可以在两个微滴操作电极126之间快速来回移动，并因此快速来回穿过LSPR传感器136的表面。此外，样品微滴140可以以例如比光学测量系统的采样速率更快的速率快速地来回移动。这可以减少获得的信号中的光学伪像。在一个示例中，如果光学采样速率约为4Hz(约每250毫秒)，则样品微滴140可以以快于约4Hz的速率在两个微滴操作电极126之间来回移动(通过微滴操作)。

此外，移动样品微滴140(1)有助于增加分子到LSPR传感器136表面的通量，以及(2)有助于提高在LSPR传感器136处测量结合速率的可能性，而不受扩散或流速的限制。在DMF盒中，微滴操作可用于，例如，使微滴来回振荡或做圆周移动，以在LSPR传感器处产生流动和/或在溶液LSPR传感过程中产生混合，从而有助于增加到达LSPR传感器表面的分子通量。在另一个实施例中，样品微滴140可以跨越两个或更多个微滴操作电极126。然后，微滴操作电极126可以以比散装微滴离开传感器位置更快的速度被驱动，搅动液体并类似地促进分子的流动。下文参照图5A至图17示出并描述了使用固定LSPR感测112和微滴操作来捕获样品微滴的实时动力学测量的示例的更多细节。

图6和图7示出了与多个微滴操作电极126相关的单个LSPR传感器136的实施例的平面图，其是当前公开的PR系统100和DMF盒110的固定LSPR感测112的一个示例。现在参考图6，单个LSPR传感器136可以相对于以2×2配置布置的四个微滴操作电极126安装，例如微滴操作电极126A、126B、126C、126D。例如，LSPR传感器136可以位于大约2×2配置的微滴操作电极126的中心。此外，与每个微滴操作电极126的面积相比，LSPR传感器136的面积可以相对较小，以便最小化对微滴移动的干扰。

在操作中，现在参考图7，每个微滴操作电极126可以一次一个地被激活。例如，可以激活微滴操作电极126A，然后激活微滴操作电极126B，然后激活微滴操作电极126C，然后激活微滴操作电极126D。因此，其中具有目标分析物216的样品微滴140可以围绕2×2配置的微滴操作电极126以环形方式移动(使用微滴操作)。这样做时，样品微滴140可以围绕LSPR传感器136的表面以环形方式移动(使用微滴操作)。在该示例中，样品微滴140的覆盖区可以大约等于或大于每个微滴操作电极126的覆盖区(即，面积)。这样，样品微滴140可以与LSPR传感器136接触，而不管它位于哪个微滴操作电极126上。再次，以例如比光学测量系统的采样速率更快的速率来回快速移动样品微滴140(1)可以增加分子到LSPR传感器136表面的通量，并且(2)可以增加在LSPR传感器136处测量结合速率的可能性，而不受慢扩散或流速的限制。关于电极移动，如果微滴例如是单位电极覆盖区的大约两倍，那么通过同时激活两个对角电极，向上/向下和/或向左/向右移动是可能的。

图8和图9示出了与多个微滴操作电极相关的多个LSPR传感器136的实施例的平面图，这是当前公开的PR系统100和DMF盒110的固定LSPR感测112的另一个示例。多个固定LSPR传感器136的这种配置可以允许样品微滴140的多路复用测量。现在参考图8，可以提供2×2配置的微滴操作电极126，例如微滴操作电极126A、126B、126C、126D。此外，每个微滴操作电极126A、126B、126C、126D可以具有相应的LSPR传感器136A、136B、136C、136D。例如，LSPR传感器136可以位于每个微滴操作电极126的中心附近。同样，每个LSPR传感器136的面积与其对应的微滴操作电极126的面积相比可以相对较小，以便最小化对微滴移动的干扰。

在操作中，现在参考图9，每个微滴操作电极126可以一次一个地被激活。例如，可以激活微滴操作电极126A，然后激活微滴操作电极126B，然后激活微滴操作电极126C，然后激活微滴操作电极126D。因此，其中具有目标分析物216的样品微滴140可以围绕2×2配置的微滴操作电极126以环形方式移动(使用微滴操作)。这样，样品微滴140可以以环形方式从一个LSPR传感器136移动(使用微滴操作)到下一个；例如到LSPR传感器136A，然后到LSPR传感器136B，然后到LSPR传感器136C，然后到LSPR传感器136D。再次，以例如比光学测量系统的采样速率更快的速率来回快速移动样品微滴140(1)可以增加分子到LSPR传感器136表面的通量，并且(2)可以增加在LSPR传感器136处测量结合速率的可能性，而不受慢扩散或流速的限制。

关于上文参照图6至图9描述的微滴图案，微滴移动图案不限于仅是环形移动图案。其他移动图案也是可能的。例如，微滴移动图案可以是x形或随机的。在另一个示例中，其上具有微滴的某个微滴操作电极126可以简单地被脉冲打开和关闭，以在某个LSPR传感器136处搅动微滴。

图10A和图10B示出了一个实施例的侧视图，该实施例使用光纤探针与LSPR传感器136相结合，用于在DMF盒110中固定LSPR感测112。在这个示例中，LSPR传感器136可以机械地和光学地联接到光纤探针170的尖端。光纤探针170可以穿过顶部基板118安装，使得LSPR传感器136延伸到微滴操作电极126(在底部基板116上)和顶部基板118之间的间隙中。在一个示例中，当光学测量系统在透射模式下操作时，光纤探针170可以联接到光学测量装置156，并且照明源154可以位于LSPR传感器136的对面。在另一个示例中，当光学测量系统在反射模式下操作时，光纤探针170实际上可以包含至少两根光纤，其中至少第一光纤联接到照明源154，并且至少另一根光纤联接到光学测量装置156。或者，一根光纤可用于照明和读出。在其他实施例中，LSPR传感器136可以构建在该光纤(或光纤束)上。

图10A和图10B示出了将样品微滴140传输到光纤探针170的过程的实施例，使得光纤探针170和LSPR传感器136可以突出到样品微滴140中。同样，样品微滴140可以通过微滴操作快速移动，以增加分子到LSPR传感器136表面的通量。例如，光纤探针170和LSPR传感器136可以参照图6和图7以及图8和图9所示的固定LSPR感测112以上述配置实现。

在图10A和图10B所示的过程中，微滴操作可能发生在空气中。例如，底部基板116和顶部基板118之间的间隙可以填充空气。然而，在其他实施例中，DMF盒110中的微滴操作可以在空气中进行，并且其中微滴上可以具有薄的油涂层(或油壳)。在其他实施例中，DMF盒110中的微滴操作可以在散装填充流体(例如，低粘度油，例如硅油或十六烷填充流体)中发生。例如，底部基板116和顶部基板118之间的间隙可以用填充流体填充。DMF盒中存在油的一个缺点是在LSPR感测元件处可能存在油污染的风险。然而，在PR系统100中，光纤探针170和LSPR传感器136可以提供一种机制来最小化或完全消除LSPR感测元件处的油污染。

例如，现在参考图11A和图11B，样品微滴140上可以具有油壳(或涂层)145。当样品微滴140被输送到光纤探针170时，光纤探针170和LSPR传感器136可以短暂地穿过油壳145，然后伸入样品微滴140的含水部分。因为LSPR传感器136的表面通常是亲水的，所以在LSPR传感器136的表面上倾向于存在水层，这可以抵抗油污染并有助于促进可靠的读数。此外，该配置可用于最小化LSPR传感器136暴露于油相的时间量。

进一步参照实施例，现在来看参照图12A和图12B，底部基板116和顶部基板118之间的间隙可以填充有填充流体146。填充流体146可以是例如低粘度油，例如硅油或十六烷填充流体。因此，DMF盒110中的微滴操作可能发生在油中。在该示例中，当样品微滴140被输送到光纤探针170时，光纤探针170和LSPR传感器136从DMF盒110的全油环境转变为样品微滴140的全水环境。同样，因为LSPR传感器136的表面通常是亲水的，所以在LSPR传感器136的表面上倾向于存在水层，该水层抵抗油污染并有助于促进可靠的读数。

在另一个实施例中，光纤探针170和DMF盒110可以设置成在其间相对移动。例如，光纤探针170可以选择性地从DMF盒110移位，以从底部基板116和顶部基板118之间移除光纤探针170(参见图13C和图13D)。在这点上，当在底部基板116和顶部基板118之间的DMF盒110中存在油环境时，光纤探针170可以从DMF盒110中移除。然而，一旦微滴就位，并且在底部基板116和顶部基板118之间存在水环境，光纤探针170可以移动到位，使得LSPR传感器136可以设置在由微滴建立的水环境中。在这点上，通过在微滴操作期间将光纤探针170移出位置，可以使LSPR传感器136的油污染最小化，在微滴操作中，当光纤探针170相对于DMF盒110处于插入位置时，油可能存在于光纤探针170占据的区域中。然而，一旦微滴就位，并且光纤探针170相对于DMF盒110处于插入位置时所占据的区域包括水环境，光纤探针170可以被插入，使得LSPR传感器136经历很少或没有油接触。此外，可以以这种方式选择性地引入多个光纤探针170中的不同探针，以允许使用新探针和/或包括不同种类传感器的探针。

现在再次参考图10A至图12B，光纤探针170和LSPR传感器136是可替换的。例如，一旦化验完成，光纤探针170和LSPR传感器136可被移除，并且新的光纤探针170和LSPR传感器136通过DMF盒110的顶部基板118重新插入。

在图5A至图12B所示的固定LSPR感测过程中，样品微滴140的分析物溶液可以根据需要用缓冲溶液替换(通过微滴操作)，以避免分析物在样品微滴140中积累。

光纤探针(例如，光纤探针170)相对于DMF盒110的配置不限于例如图10A至图12B中所示的那些。例如，图13A至图13D示出了用于在DMF盒110中进行固定LSPR感测的光纤探针和LSPR传感器的其他配置的侧视图。在一个示例中，图13A示出了光纤探针170通过DMF盒110的底部基板116而不是通过顶部基板118插入。在另一个示例中，图13B示出了具有LSPR传感器136的光纤探针170从DMF盒110的侧面插入到顶部基板118和底部基板116之间的间隙中。在该示例中，光纤探针170平行于顶部基板118的平面定向，而不是垂直于顶部基板118的平面，如图10A至图12B所示。光纤探针170的这种配置的好处是它可以对设备的流体功能提供最小的扰动。

在又一示例中，图13C和图13D示出了使用机器人174将光纤探针170移入或移出DMF盒110的底部基板116和顶部基板118之间的间隙。这样，光纤探针170是可移动的。在移动光纤探针170的另一个示例中，可以对光纤探针170施加振动作用以帮助混合。

在又一个示例中，机器人系统(未示出)可用于将带有LSPR传感器136的光纤探针170移动到DMF盒110内的特定微滴位置。例如，机器人系统可用于将带有LSPR传感器136的光纤探针170移动穿过DMF盒110的底部基板116和/或顶部基板118，和/或从DMF盒110的侧面进入底部基板116和顶部基板118之间的间隙。通常，光纤探针170可以在DMF盒110内以例如机械、电子和/或磁性方式移动到不同的样品通道和/或位置。

在一些实施例中，DMF盒110的LSPR感测能力可以包括用于处理多个微滴的多个LSPR传感器136的各种布置，其示例在图14A、图14B、图14C、图15和图16中示出。例如，现在参考图14A，提供了传感器配置240，其包括例如多个光纤探针170和LSPR传感器136的布置，其中不同LSPR传感器136的特性(例如，固定化学)可以变化，而样品微滴140基本相同。在另一个示例中，现在参考图14B，提供了传感器配置242，其包括例如多个光纤探针170和LSPR传感器136的布置，其中不同LSPR传感器136的特性基本相同，而样品微滴140不同。在又一示例中，现在参考图14C，提供了传感器配置244，其包括例如多个光纤探针170和LSPR传感器136的布置，其中不同LSPR传感器136的特性可以变化，以处理跨越所有LSPR传感器136的单个样品微滴140。

在又一示例中，现在参考图15，提供了传感器配置246。传感器配置246包括单根光纤176，该光纤176可以例如横跨DMF盒110布置，其中光纤176包括多个检测点(例如，多个LSPR传感器136)。在一个示例中，检测点可以通过在每个点上具有不同的纳米结构来分辨，因此它们是光谱分辨的(spectrally resolved)。在另一个示例中，具有多个检测点(例如，多个LSPR传感器136)的光纤176可以用照相机从上方成像，然后使用图像处理进行空间分辨。在一个示例中，每个检测点(例如，每个LSPR传感器136)可以与一行可单独寻址的微滴操作电极126对齐。此外，每个检测点(例如，每个LSPR传感器136)可以在单独的电极轨道上，用于单独的功能化/感测。该方法是复用大量LSPR传感器136的方法的一个例子。这种方法还克服了将光纤与DMF盒110集成在一起的物理空间的某些限制。

在又一示例中，现在参考图16，提供了传感器配置248。传感器配置248包括U形弯曲光纤176，其具有布置在光纤176的U形部分的检测点(例如，LSPR传感器136)。在传感器配置248中，U形弯曲光纤176允许透射模式测量，而不是进行反射模式测量。弯曲可以允许一些有用的光学效果。

图17示出了使用DMF盒110、固定LSPR感测过程和用于分析物分析的微滴操作的方法300的实施例的流程图。举例来说，方法300描述了基于羧基((COOH)-based)的DMF盒110的过程。然而，反应性表面基团可以包括，例如，COOH、链霉亲和素(Streptavidin)、硫醇(thiol)、蛋白质A、腈基三乙酸(Nitrilotriacetic acid，NTA)等。方法300可以包括但不限于以下步骤。

在步骤310，可以提供包括DMF盒110的PR系统100，其中固定LSPR传感过程(例如，固定LSPR传感器136)可以用于分析物的分析。

在步骤315，可以使用微滴操作来激活固定LSPR传感器136。例如，“激活”可以包括胺偶联(amine coupling)步骤，其中LSPR传感器136上的COOH功能表面涂层被转化成活性酯。例如，其中具有EDC/NHS的激活缓冲微滴可以使用微滴操作传输到某个固定的LSPR传感器136。EDC是1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺。NHS是N-羟基琥珀酰亚胺。其中具有EDC/NHS的激活缓冲微滴可以驻留在固定的LSPR传感器136上一段时间。EDC/NHS溶液与固定的LSPR传感器136上的COOH位点反应，并将它们转化为活性官能团，该活性官能团可以共价结合到配体上的任何胺基上。这样，固定LSPR传感器136可以被激活。

在步骤320，固定LSPR传感器136可以使用微滴操作来功能化。例如，其中具有配体的缓冲微滴可以使用微滴操作输送到某个固定的LSPR传感器136。其中具有配体的缓冲微滴可以在固定的LSPR传感器136上停留一段时间。这样，固定LSPR传感器136可以被功能化。

在步骤325，可以使用微滴操作来去激活(deactivated)固定LSPR传感器136。可以执行去激活以将LSPR传感器136上的任何剩余活性结合位点转换成非活性位点。例如，“封闭”溶液，如乙醇胺，可用于与任何剩余的COOH位点反应并使其失活。例如，乙醇胺的微滴可以使用微滴操作输送到某个固定的LSPR传感器136。乙醇胺微滴可以在固定的LSPR传感器136上停留一段时间。这样，固定LSPR传感器136可以被去激活。

在步骤330，可以使用DMF盒110中的微滴操作并使用固定LSPR感测过程来执行化验方案。此外，可以实时获取传感器读数。例如，使用照明源154和光学测量装置156，来自某个固定LSPR传感器136的LSPR信号可以在运行化验方案时被实时捕获。例如，可以执行化验方案，其中使用微滴操作将样品微滴(例如，样品微滴140)传输到某个固定的LSPR传感器136，并且可以记录关联阶段的读数。接下来，可以使用微滴操作将缓冲微滴传输到固定LSPR传感器136，并且可以记录解离阶段的读数。接下来，可以使用固定LSPR传感器136的微滴操作来传输不同浓度的分析物(通常是前一个的3倍)，并且可以重复上述操作。这通常针对至少三种分析物浓度进行，这可能有助于进行动力学分析。通常，该步骤的DMF操作将自动进行分析所需的稀释。

在步骤335，可以处理来自固定LSPR传感器136的传感器数据，并且可以确定感兴趣的分析物的K

现在再次参考图5A至图17，其描述了在DMF盒110中的固定LSPR感测过程，在固定LSPR传感器136处的微滴的快速移动可能不存在。虽然在这种情况下可能无法捕获关联阶段数据(即K

图18示出了当前公开的PR系统100的光学系统400的示例的框图。在反射模式配置的另一个示例中，当前公开的PR系统100的光学系统400包含y型联接器，该y型联接器允许照明源和反射光共享单个光纤。例如，光学系统400包括LED光源410、分光计412和Y型联接器414。光学系统400还包括光纤传感器416，光纤传感器416还包括SMA连接器418和通过光纤422光学联接的金纳米粒子(AuNP)尖端420。光纤传感器416的AuNP尖端420是相对于DMF装置，例如DMF盒110，设置的。例如，光纤传感器416通过AuNP尖端420光学联接到DMF盒110。此外，光纤传感器416通过SMA连接器418光学联接到Y型联接器414。

在光学系统400中，Y型联接器414允许LED光源410(照明源)和来自AuNP尖端420的反射光共享单根光纤422。这个示例的优点是照明源(例如，LED光源410)和传感器(例如，分光计412)固有地对准激活的光纤尖端(例如，AuNP尖端420)。例如，具有90:10分离的Y型联接器414可以与连接到LED光源410的10％侧和连接到分光计412的90％侧一起使用。LED光源410然后通过Y型联接器414到达光纤传感器416，在光纤传感器416中有金纳米粒子(例如，AuNP尖端420)。这种光从纳米粒子层反射回来，根据SPR信号吸收某些波长。反射光然后通过Y型联接器414到达分光计412进行分析。

DMF中的溶液内LSPR感测

“溶液内LSPR感测”可以指溶液内发生的任何LSPR感测过程，例如微滴本身中发生的任何LSPR传感过程。下面，图19和图20示出了一般的溶液内LSPR感测过程的实施例，而图21A至图27示出了溶液内LSPR感测过程的具体实施例。

图19和图20示出了DMF盒110的一个实施例的一部分的侧视图和一般溶液内LSPR感测过程的一个实施例，其是溶液内LSPR感测112的一个示例。在该示例中，LSPR微滴142可以在DMF盒110中提供。LSPR微滴142可以包括含有悬浮在其中的多个纳米粒子232的水性微滴。纳米粒子232可以是金属纳米粒子，例如金和/或银纳米粒子，如上文参考图3和图4所述。每个纳米粒子232可以用捕获分子214(例如，配体)功能化，以产生LSPR效应。在LSPR传感器136中，纳米粒子232可以固定在表面上。然而，这里纳米粒子232可以不固定在表面上，而是纳米粒子232可以悬浮在溶液内；例如悬浮在LSPR微滴142中。

图19显示了LSPR微滴142以及单独的样品微滴140。同样，样品微滴140可以是包含悬浮在其中的多个目标分析物216的水性微滴(例如，分析物溶液的微滴)。在该示例中，样品微滴140中的目标分析物216可以包括结合配偶体，以捕获LSPR微滴142中的纳米粒子232上的分子214(例如，配体)。现在参考图20，在该一般的溶液内LSPR感测过程中，LSPR微滴142和样品微滴140可以使用微滴操作来合并和/或混合，从而形成反应的LSPR微滴143。这样，由于纳米粒子232的LSPR效应，目标分析物216可以结合到纳米粒子232上的捕获分子214(未示出)。

通常，在该过程中，通过使用微滴操作快速混合微滴，可以产生分子到纳米粒子232表面的通量。例如，微滴操作可用于影响微滴操作电极126顶上的快速圆周移动(如图7和图9所示)和/或快速前后振荡移动(如图5所示)。这样做，可以在反应的LSPR微滴143中促进结合事件。反应的LSPR微滴143中分析物的结合导致LSPR波长的偏移。因此，PR系统100的光学测量系统可用于捕获目标分析物216对纳米粒子232上的捕获分子214(未示出)的实时动力学测量值对LSPR传感器136的捕获分子214(例如，配体)的实时动力学测量值(例如，关联阶段，即，K

图21A和图21B示出了磁响应纳米粒子250的实施例的侧视图，该磁响应纳米粒子250可用于当前公开的PR系统100和DMF盒110的溶液内LSPR感测过程。“磁响应”是指对磁场的响应。“磁响应纳米粒子”可以包括或包含磁响应材料。磁响应材料的示例包括例如顺磁性材料、铁磁材料、亚铁磁性材料和超磁性材料。合适的顺磁性材料的示例包括但不限于铁、镍和钴，以及金属氧化物，例如Fe304、BaFel20l9、CoO、NiO、Mn203、Cr203和CoMnP。

在一个示例中，现在参考图21A，磁响应纳米粒子250可以由其中嵌入有磁响应芯元件252的纳米粒子232形成。磁响应芯元件252可以是例如磁响应粒子。此外，在磁响应纳米粒子250中，纳米粒子232可以包括一个以上的磁响应芯元件252。

在另一个示例中，现在参考图21B，单独的磁响应元件254可以被拴系到纳米粒子232以形成磁响应纳米粒子250。例如，磁响应元件254可以是使用物理或化学联接连接到纳米粒子232的磁响应粒子。在一个示例中，磁响应元件254可以使用连接器联接到纳米粒子232。此外，多于一个磁响应元件254可以联接到纳米粒子232，或者多于一个纳米粒子232可以联接到一个磁响应元件。下文参照图19至图27示出并描述了使用磁响应纳米粒子250进行溶液内LSPR感测的示例。

图22示出了使用微滴操作功能化磁响应纳米粒子250的溶液内过程500的实施例的流程图。举例来说，溶液内过程500描述了基于COOH的DMF盒110的过程。然而，反应性表面基团可以包括例如COOH、链霉亲和素和NTA。此外，图23A至图23F图示了溶液内过程500的实施例的某些步骤，因此图23A至图23F可以在溶液内过程500的某些步骤中参考。溶液过程500可以包括但不限于以下步骤。

在步骤510，可以提供包括DMF盒110的PR系统100，该盒支持使用微滴操作来分析分析物的溶液内LSPR感测过程。

在步骤515，溶液内过程和微滴操作可用于激活磁响应纳米粒子250。例如，“激活”可以包括胺联接步骤，其中磁响应纳米粒子250上的COOH功能表面涂层被转化成活性酯。例如，现在参考图23A，纳米粒子微滴180可以设置在DMF盒110中。纳米粒子微滴180可以是包含其上具有COOH涂层的磁响应纳米粒子250的溶液。接下来，现在仍然参考图23A，激活缓冲微滴182可以在DMF盒110中提供。激活缓冲微滴182包括EDC/NHS。接下来，现在参考图23B，纳米粒子微滴180和激活缓冲微滴182可以使用微滴操作来组合或合并。这样做，纳米粒子微滴180可以被激活。例如，通过将纳米粒子微滴180和激活缓冲微滴182合并一段时间，纳米粒子微滴180中的磁响应纳米粒子250可以被激活。纳米粒子微滴180中的磁响应纳米粒子250现在准备用于配体功能化。

在步骤520，可使用溶液过程和微滴操作来清洗磁响应纳米粒子250。例如，现在参考图23C，磁体(例如，磁体172，其是永磁体或电磁体)可用于将磁响应纳米粒子250固定在某个微滴操作电极126顶上的纳米粒子微滴180中。接下来，纳米粒子微滴180可以使用微滴操作被运走，并且留下磁响应纳米粒子250固定在微滴操作电极126的顶部。相对于磁响应纳米粒子的“固定”，可以意味着纳米粒子基本上被限制在DMF盒中的微滴操作电极顶上的位置，使得由相对于纳米粒子的流体流动产生的作用在纳米粒子上的力不足以将纳米粒子从限制位置移走。接下来，现在参考图23C和图23D，可以使用微滴操作将缓冲微滴144输送到固定的磁响应纳米粒子250的位置。根据需要，缓冲微滴140可以多次通过固定的磁响应纳米粒子250来清洗结构。

在步骤525，可使用溶液内过程和微滴操作来功能化磁响应纳米粒子250。接下来，现在参考图23E，磁响应纳米粒子250可以被释放到缓冲微滴144中。缓冲微滴144然后可以与例如配体微滴182结合或合并，其中配体微滴182包含捕获分子或配体214。这样做，可以形成LSPR微滴142，并且其中的磁响应纳米粒子250被功能化。例如，通过将缓冲微滴144(其中具有磁响应纳米粒子250)和配体微滴182合并一段时间，配体214可以附着到磁响应纳米粒子250并形成LSPR微滴142。然后，某些清洗操作可以通过交换多个缓冲微滴来进行。

在步骤530，可使用溶液内过程和微滴操作来去激活磁响应纳米粒子250。可以执行去激活以将LSPR微滴142中磁响应纳米粒子250上的任何剩余活性结合位点转化为非活性位点。例如，“封闭”溶液，如乙醇胺，可用于与任何剩余的COOH位点反应并使其失活。例如，乙醇胺的液滴可以与LSPR液滴142结合或合并。例如，通过将LSPR液滴142(其中具有磁响应纳米粒子250)和乙醇胺液滴合并一段时间，可以使LSPR液滴142失活。然后，某些清洗操作可以通过交换多个缓冲液滴来进行。

图24A、图24B、图24C和图24D，图25A、图25B、图25C和图25D，以及图26A、图26B、图26C和图26D示出了使用磁响应纳米粒子和微滴操作的DMF盒110中的溶液内LSPR感测过程的实施例。例如，图24A、图24B、图24C和图24D示出了DMF盒110中的溶液内LSPR感测过程，其中微滴操作可以发生在空气中。图25A、图25B、图25C和图25D示出了DMF盒110中的溶液LSPR感测过程，其中微滴操作可以在具有油覆盖微滴的空气中发生。图26A、图26B、图26C和图26D示出了DMF盒110中的溶液LSPR感测过程，其中微滴操作可以发生在油(或填充流体)中。

现在参考图24A，LSPR微滴142可以在DMF盒110中提供。例如，可以根据图22所示的溶液内过程500制备LSPR微滴142。此外，可以提供其中具有目标分析物216的样品微滴140。现在参考图24B，LSPR微滴142和样品微滴140可以使用微滴操作来组合或合并，并快速混合。例如，使用微滴操作来快速混合微滴，以在微滴操作电极顶上实现快速圆周移动(如图7和图9所示)和/或快速前后振荡移动(如图5所示)。这样，结合事件可以发生在LSPR微滴142中的磁响应纳米粒子250上，该微滴142现在被称为反应的LSPR微滴143。

在该过程中，样品微滴140可能需要时段性地与新的样品微滴140交换，以避免数据中的耗尽效应(即，由于分析物结合到表面上，所以体相中的分析物浓度降低)。或者，换出过程可以通过实时监控微滴或其内容物的某些可测量的特性来触发。例如，现在参考图24C，这可以通过使用磁体来固定磁响应纳米粒子250并引入新的分析物微滴(例如，样品微滴140)来快速完成。例如，磁体172可用于将磁响应纳米粒子250固定在某个微滴操作电极126顶上的反应的LSPR微滴143中。接下来，可以使用微滴操作将反应的LSPR微滴143运走，留下磁响应纳米粒子250固定在微滴操作电极126的顶部。现在参考图24C和图24D，可以使用微滴操作将样品微滴140运送到固定的磁响应纳米粒子250的位置。然后，磁响应纳米粒子250可以被释放回到悬浮液中。在此过程中，可以实时进行光学测量，以捕获亲和力数据和关联阶段数据。

现在再次参考图24C和图24D，一旦经过设定的时间量，样品微滴140可以用缓冲微滴144交换，并且可以实时进行光学测量以捕获解离阶段数据。例如，再次，磁体172可用于将磁响应纳米粒子250固定在某个微滴操作电极126顶上的反应的LSPR微滴143中。接下来，可以使用微滴操作将反应的LSPR微滴143运走，并使磁响应纳米粒子250固定在微滴操作电极126的顶部。然后，可以使用微滴操作将缓冲微滴144运送到固定的磁响应纳米粒子250的位置。然后，磁响应纳米粒子250可以释放回到悬浮液中，并且可以测量解离相。可以交换多个缓冲微滴，以确保分析物不会累积。

图25A、图25B、图25C和图25D中所示的过程可以与上文参考图24A、图24B、图24C和图24D描述的过程基本相同，除了微滴是被油覆盖的微滴(例如，具有油壳145的微滴)。在这个示例中，当磁响应纳米粒子250被固定时，它们将短暂地穿过油壳145，然后被重新悬浮到微滴的含水部分中。因为磁响应纳米粒子250的表面通常是亲水的，所以在磁响应纳米粒子250的表面上倾向于存在水层，该水层可以抵抗油污染并且可以帮助促进可靠的读数。此外，这种配置可用于最小化磁响应纳米粒子250暴露于油相的时间量。

此外，图26A、图26B、图26C和图26D中所示的过程可以与上文参考图24A、图24B、图24C和图24D描述的过程基本相同，除了微滴操作可以发生在油(例如，填充流体146)中。在这个例子中，当磁响应纳米粒子250被固定时，它们将从DMF盒110的全油环境转变为微滴的全水环境。再次，因为磁响应纳米粒子250的表面通常是亲水的，所以在磁响应纳米粒子250的表面上倾向于存在水层，这有助于抵抗油污染并有助于促进可靠的读数。

此外，在图23至图26D所示的过程中，磁体172(例如，永磁体或电磁体)的位置不限于仅靠近底部基板116。磁体172可以定位在其他地方，例如靠近顶部基板118或在DMF盒110的侧面或边缘。

图27示出了方法600的实施例的流程图，该方法600使用DMF盒110、溶液内LSPR感测过程和用于分析物分析的微滴操作。举例来说，方法600可以包括用于基于COOH的DMF盒110的过程。然而，反应性表面基团可以包括例如COOH、链霉亲和素和NTA。方法600反映了图24A、图24B、图24C和图24D，图25A、图25B、图25C和图25D，以及图26A、图26B、图26C和图26D中所示的每个过程。方法600可以包括但不限于以下步骤。

在步骤610，可以提供包括DMF盒110的PR系统100，该盒支持使用微滴操作来分析分析物的溶液内LSPR感测过程。

在步骤615，可以在DMF盒110中使用微滴操作来制备LSPR微滴，用于使用溶液内LSPR感测来分析分析物。例如，LSPR微滴142可以根据参照图22所示和所述的溶液内过程500被功能化。

在步骤620，方法600可以包括通过在DMF盒中提供功能化的LSPR微滴和样品微滴，然后使用微滴操作来组合或合并LSPR微滴和样品微滴来开始化验方案。例如，现在参考图24A，LSPR微滴142可以设置在DMF盒110中。此外，可以提供其中具有目标分析物216的样品微滴140。现在参考图24B，LSPR微滴142和样品微滴140可以使用微滴操作来组合或合并，并快速混合。例如，可以使用微滴操作来快速混合微滴，以在微滴操作电极顶上实现快速圆周移动和/或快速来回振荡移动。这样，结合事件发生在LSPR微滴142中的磁响应纳米粒子250上，该微滴142现在被称为反应的LSPR微滴143。

在步骤625，方法600可以包括通过时段性地用新的样品微滴交换出样品微滴来继续化验方案，以避免耗尽效应并捕获亲和力数据和关联阶段数据。例如，现在参考图24C，时段性地(例如，每几秒钟)，样品微滴140可能需要用新的样品微滴140来切换，以便减少数据中的耗尽效应。例如，磁体172可用于将磁响应纳米粒子250固定在某个微滴操作电极126顶上的反应的LSPR微滴143中。接下来，可以使用微滴操作将反应的LSPR微滴143运走，并使磁响应纳米粒子250固定在微滴操作电极126的顶部。现在参考图24C和图24D，可以使用微滴操作将样品微滴140运送到固定的磁响应纳米粒子250的位置。然后，磁响应纳米粒子250可以被释放回到悬浮液中。在此过程中，可以实时进行光学测量，以捕获亲和力数据和关联阶段数据。

在步骤630，方法600可以通过时段性地用缓冲微滴交换出样品微滴并捕获解离阶段数据来继续化验方案。例如，现在再次参考图24C和图24D，一旦经过了给定的时间量或者信号被监测以确定何时交换液体，样品微滴140可以用缓冲微滴144交换，并且可以实时进行光学测量以捕获解离阶段数据。例如，再次，磁体172可用于将磁响应纳米粒子250固定在某个微滴操作电极126顶上的反应的LSPR微滴143中。接下来，可以使用微滴操作将反应的LSPR微滴143运走，留下磁响应纳米粒子250固定在微滴操作电极126的顶部。然后，可以使用微滴操作将缓冲微滴144运送到固定的磁响应纳米粒子250的位置。然后，磁响应纳米粒子250可以被释放回到悬浮液中。同样，缓冲微滴140可以根据清洗结构的需要在固定的磁响应纳米粒子250上多次通过。

在步骤635，方法600可以通过在样品微滴140中使用分析物的不同浓度(通常是前一个的3倍)重复步骤620、625和630来继续化验方案。这通常针对至少三种分析物浓度进行，其可用于进行动力学分析。

在步骤640，可以处理来自溶液内LSPR感测过程的LSPR微滴142的传感器数据，并且确定感兴趣的分析物的K

方法600的一个特征是使用溶液内LSPR感测过程和微滴操作来分析分析物，该特征可以包括这样的事实，即大量(例如，数百个)微滴可以使用PR系统100和DMF盒110同时处理。此外，由于根据图22的溶液内过程500的功能化LSPR微滴142可以被分成多个微滴并被单独处理，所以DMF盒110中的溶液内LSPR感测过程可以允许人们容易地针对多种分析物和/或高浓度进行测试。

此外，图22的溶液内过程500和图27的方法600的另一个特征可以是微滴的化学制备可以使用图22的溶液内过程500来完成，然后使用图27的方法600，可以在磁响应纳米粒子250被固定的同时进行动力学测量。

此外，图22的溶液内过程500和图27的方法600的另一个特征可以是各种分析可以使用完全相同的装置，仅改变分析物/激活。

此外，图22的溶液内过程500和图27的方法600的另一个特征可以是，该设计有助于特定分析物的固定化学的自主优化。

此外，图22的溶液内过程500和图27的方法600的另一个特征可以是微滴中的纳米粒子250可以容易地被清洗。这可以促进直接在DMF盒110内的纳米结构上进行表面化学和配体的固定。该功能可以处理复杂的样品，如血液。

现在再次参考图19至图27，其描述了DMF盒110中的溶液内LSPR感测过程，微滴的快速移动可能不存在。虽然在这种情况下可能无法捕获关联阶段数据(即K

再次参考图1至图27，可以使用PR系统100的光学测量系统的各种配置。例如，图28至图32示出了光学测量系统的不同配置的示例。例如，图28示出了照明源154和光学测量装置156，其被配置为相对于DMF盒110中的固定LSPR传感器136以透射模式操作。在该示例中，底部基板116、顶部基板118和微滴操作电极126可以是基本上光学透明的，或者在感测区域内包含光学透明的窗口。

图29示出了照明源154和光学测量装置156，其被配置为相对于DMF盒110中的固定LSPR传感器136以反射模式操作。当在反射模式下操作时，DMF盒110可以被配置为允许从DMF盒110的给定侧进行光学观察。在这点上，取决于光学测量系统设置在DMF盒110的哪一侧，顶部基板118或底部基板116可以是光学透明的或包含光学透明的窗口。具体地，邻近光学测量系统的基板部分可以是光学透明的，并且当以反射模式操作时，相对侧可以不是光学透明的。因此，在图29所示的实施例中，顶部基板118可以基本上是光学透明的，而底部基板116(未示出)和微滴操作电极126可以基本上不是光学透明的。

图30示出了照明源154和光学测量装置156，其被配置为在与DMF盒110中的溶液内LSPR感测过程相关的透射模式下操作。在该示例中，底部基板116、顶部基板118和微滴操作电极126基本上是光学透明的。

图31示出了照明源154和光学测量装置156，其被配置为相对于DMF盒110中的溶液内LSPR感测过程在反射模式下操作。如上所述，当以反射模式操作时，邻近光学测量装置156的基板可以是光学透明的，而与光学测量装置156相对的一侧可以不是光学透明的。在图31所示的实施例中，顶部基板118可以基本上是光学透明的，而底部基板116(未示出)和微滴操作电极126可以基本上不是光学透明的。

图32示出了DMF盒110的示例，其可以包括与照明源154和/或光学测量装置156相关的光学孔径148。在该示例中，光学孔径148可以在微滴操作电极126之一中，其中微滴操作电极126可以基本上不是光学透明的。

示例测试

图33示出了首先滴一滴1％甘油在DI水中，随后滴一滴2％甘油在DI水中的SPR响应对时间的曲线图700的示例。例如，曲线图700示出了SPR响应曲线710。在曲线图700中，在具有COOH官能团的光纤尖端上的LSPR传感器首先暴露于去离子水(0-33s)、去离子水中的1％甘油(33S-66s)、去离子水(66s-103s)、2％甘油(l03s-l40s)，最后再次暴露于去离子水中。实验是在油环境中进行的。

本实验证明了两点：(1)光纤尖端有LSPR活性金纳米粒子。该传感器可以检测从水到1％和2％甘油的折射率变化。此外，1％和2％之间的信号差异如预期的一样是线性的；以及(2)油环境(折射率偏移超过30倍地高于2％甘油)不会干扰测量。

此前，已经指出，通常亲水的LSPR传感器保留水层，保护传感器免受油环境的影响。尽管在每次溶液交换之间暴露于油介质中2秒钟，但在数据中没有发现这种暴露的影响。这是由于LSPR传感器在保留的水层内的短相互作用距离。

进行了用配体激活LSPR光纤的概念验证实验。在这个原理验证实验中，将光纤上的表面为COOH的LSPR传感器嵌入到DMF装置中，并进行配体固定过程。如下所述，该过程包括用EDC+NHS激活COOH表面，将蛋白A附着到该传感器表面，引入乙醇胺钝化未反应的表面位点，最后引入与蛋白A结合的人IgG以验证配体的固定。

在这个实验中，一根顶端带有COOH表面的LSPR传感器的光纤从侧面插入到DMF装置中。然后，DMF装置执行命令，将光纤端头暴露于下列样品中。除非另有说明，否则每个步骤包括分配600nL的所述化学物质，并将该体积移至纤维尖端。在曝光期间，该装置以4Hz的速率振荡液体。执行以下程序：

1)10分钟磷酸盐缓冲盐水(phosphate buffered saline，PBS)以调节传感器表面，

2)2分钟10mM盐酸(hydrochloric acid，HCl)清洗传感器表面，

3)5分钟的PBS，

4)DMF装置分配300nL EDC和300nL NHS，混合结果并将传感器暴露于混合物中5分钟，

5)3.5分钟的PBS，

6)5分钟20pg/mL蛋白A，

7)2分钟的PBS洗去多余的蛋白A，

8)5分钟乙醇胺封闭未反应的结合位点，

9)6分钟的PBS，

10)暴露于100nM人IgG 5分钟，以验证蛋白A结合，和

11)8分钟的PBS。

该实验的结果如图34所示。激活羧基金光纤、结合蛋白A、用乙醇胺封闭和结合IgG的峰值位置曲线图800。曲线图800展示了曲线810，其中每个微滴交换按照预期进行，结合步骤(蛋白A、乙醇胺、IgG)显示传统的结合曲线。这验证了该平台是一种自动化SPR样品混合和分析的方法。

进行了另一个用配体激活LSPR光纤的概念验证实验。在这个原理验证实验中，将蛋白A激活的LSPR传感器插入到DMF装置中，并引入一系列浓度的分析物，中间有一个再生步骤。这允许确定分析物结合动力学。

在这个实验中，将顶端带有蛋白A激活的LSPR传感器的光纤从侧面插入DMF装置。然后，DMF装置执行命令，将光纤端头暴露于下列样品中。在这个实验中，每一步由一个600nL的样品组成，样品以10Hz的频率振荡。运行了以下程序:

1)10分钟PBS以调节传感器表面，

2)2.5分钟11nM人IgG分析物，

3)12.5分钟PBS以测量释放动力学，

4)2.5分钟pH 2.0甘氨酸/HCl再生表面，

5)2.5分钟33nM IgG人IgG分析物，

6)12.5分钟PBS测量释放动力学，

7)2.5分钟pH 2.0甘氨酸/HCl再生表面，

8)2.5分钟100nM人IgG分析物，以及

9)12.5分钟PBS以测量释放动力学。

该实验的结果示于图35和图36。现在参考图35，显示了来自DMF仪器和OpenSPR的蛋白质A/IgG实验数据的曲线图900，证明了灵敏度的提高和分散的减少。该测试的结果被输入到标准分析软件Tracedrawer中，用于动力学分析(见图35的曲线图900)。这显示了极好的拟合参数，并导致测量的关联常数(K

现在参考图36，曲线图1000显示了结合动力学与DMF蛋白A数据的拟合。图36的曲线图1000将基于DMF的测试结果与使用更传统的流动池流体系统的OpenSPR分析装置进行比较。相比之下，DMF显示出更高的灵敏度和显著降低的色散。分散是指在传统的基于流动池的SPR分析过程中，信号在缓冲液-样品界面上的分散。当样品往返于传感器表面时，它通常以缓冲液为边界，缓冲液是样品扩散的界面。这使得样品的前沿和后沿具有倾斜的浓度梯度，这在信号中是明显的。在DMF装置中，由于样品体积小以及能够在不暴露于缓冲液前的情况下交换样品微滴，因此分散不可测量。由于缺乏非结合相关的信号变化，这种分散性的缺乏能够更准确地分析更快的结合化学物质并提高动力学拟合的准确性。

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此外，当与一个或多个数字或数值范围结合使用时，术语“约”应理解为指所有这些数字，包括一个范围内的所有数字，并通过将边界延伸到所述数值之上和之下来修改该范围。通过端点对数值范围的叙述包括该范围内包含的所有数值，例如整数，包括其分数(例如，对1至5的叙述包括1、2、3、4和5，以及其分数，例如1.5、2.25、3.75、4.1及诸如此类)以及该范围内的任何范围。

尽管为了清楚理解的目的，已经通过说明和示例的方式详细描述了前述主题，但是本领域技术人员将理解，在所附权利要求的范围内可以实施某些改变和修改。