发明内容

癌症患者护理的一个挑战是监测对治疗的反应。如今，大多数已建立的方法都使用组织染色，这意味着它们通过例如原发肿瘤的活检进行侵入性收集。因此，患者随访需要连续活检，这让患者感到非常不适。可替代地，使用了利用MRI和PET-CT的体内成像方法，其基本限制是它们只能检测到至少1cm的肿瘤。此外，高成本、辐射问题(PET-CT)和/或过敏反应使这些测试不适于重复使用。尽管如此，更频繁地监测患者以研究治疗效果对于做出更准确的预后和制定个性化治疗而言至关重要。

目前，循环肿瘤细胞(CTCs)正用于液体活检。然而，这些CTCs在血液中的含量远低于例如肿瘤来源的细胞外囊泡(tdEVs)。血液中tdEVs与CTCs的比率约为10³。因此，基于tdEVs检测的分析可能比基于CTCs检测的分析更早地给出警告或状态信息。与CTCs相比，tdEVs的丰度相对较高，这使得tdEVs对癌症疾病管理更具吸引力。一滴血(～50μl)中存在的tdEVs比7.5ml血液中的CTCs多(中使用的标准样本量-迄今为止唯一获得FDA批准的CTC分析技术，用于癌症诊断、预后、以及某些类型癌症的患者管理)。可以得出的结论是，基于tdEVs检测可靠地确认癌症标志物的存在或不存在所需的样本要少得多。为了能够准确量化来自患者血液的tdEVs，需要超灵敏和超选择性装置来检测低浓度的单个亚微米粒子(具有～10³EVsml^-1分辨率)。

EVs是小型(50nm-1μm)的膜封闭载体，由所有细胞产生。尽管如此，使用最先进技术的tdEVs的检测限(LOD)比它们在血液中的临床相关浓度(约10⁴tdEVs/ml)高几个数量级。在与其他医学、物理、生物和/或(生物)化学领域相关的诊断/分析中也可能发现癌症诊断中的缺点。

因此，本发明的一个方面是提供一种用于感测流体中的(预定的)粒子的替代传感器，其优选地进一步至少部分地消除一个或多个上述缺点。另一方面提供一种用于分析流体(包括(预定的)粒子)的装置(尤其包括根据本发明的传感器)，其优选地进一步至少部分地消除一个或多个上述缺点。在另一方面，本发明提供一种用于分析流体的系统，尤其包括本文所述的装置，其优选地进一步至少部分地消除了用于分析流体的现有技术系统的一个或多个缺点。本发明还提供了一种用于分析流体的方法，其优选地进一步至少部分地消除了一个或多个上述缺点。在该方法中，尤其可以使用本发明的系统和/或装置和/或传感器。本发明的目的可以是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或者提供一种有用的替代方案。

本发明的传感器、装置、系统和方法可以实现超低浓度(生物)粒子的检测。(预定的)粒子尤其可以包括生物粒子，例如，tdEV。流体可以例如包括血液。粒子(例如(肿瘤来源的)细胞外囊泡)，例如，可以在单个粒子水平上检测。传感器(和方法)可以在没有校准的情况下检测单个粒子。此外，由于粒子对电极表面的电泳吸引力，该方法可以实现快速测量。基于电泳吸引力，与单独的粒子扩散传输相比，流体中的粒子可能会被吸引到电极(并感测到)，速度大约快几个数量级。传感器、装置、系统和方法还可以允许区分表面上/表面处粒子的特定和非特定相互作用，从而减少假阳性检测的量。此外，该方法是支持实时分析的无标记方法。该方法可以提供关于特定粒子(尤其是在复杂介质中)的存在(尤其包括数量)的直接以及实时信息。该方法可以确定离散事件(存在/不存在(一个或多个)粒子)并且可以直接从随时间变化的测量电流信号提供定量信息。离散事件特指单个粒子与电极的离散相互作用事件。本发明可以例如，可用于血液中高灵敏度和特别是选择性的癌症标志物检测。在(其他)实施例中，本发明可以例如，可用于血液(血浆)、尿液、精子(精液)、阴道分泌物、脑脊液(CSF)、滑液、胸腔积液(胸腔冲洗液)、心包液、腹膜液、羊水、唾液、鼻液、耳液、胃液、母乳等中的高灵敏度以及特别是选择性的癌症标志物检测。

此外，该设备和系统可能比现有技术解决方案更便宜，并且可以配置为便携式设备/系统。该系统可以是手持系统并且易于使用，从而能够在实验室和诊所进行快速简单的诊断。本发明尤其提供了一种坚固且易于使用的非侵入性生物传感平台。本发明可用于流体中的所有种类的粒子。本发明可用于流体(例如，体液或例如在自然界中存在的另一种流体)中的生物粒子。本发明特别基于生物粒子进行解释。然而，本发明也可以应用于非生物(无机)粒子。流体不一定是体液。粒子的示例是例如，细胞外囊泡、病毒、细菌、(多)肽、蛋白质、激素、生物聚合物(如DNA、RNA)、酶、化学品、药物、用DNA和/或RNA功能化(修饰)的粒子。在本文中，术语“用DNA(或RNA)修饰的粒子”尤其涉及具有与粒子连接的DNA(或RNA)的粒子。因此，粒子可以用DNA(或RNA)功能化。用DNA或RNA功能化的粒子可以作为RNA或DNA的底物(RNA或DNA可能是实际要检测的分析物)。

在第一方面，本发明提供一种用于感测流体中的粒子，尤其是预定粒子的传感器。流体尤其包括液体(流体)。流体进一步尤其包括氧化还原介体。流体还可包括电解质。传感器尤其包括电极和识别元件(用于(预定)粒子/能够识别(预定)粒子)。电极包括电极面。特别地，电极面配置为可接近流体，尤其还(可接近)流体中的(预定)粒子。电极面还可配置为可接近流体中的氧化还原介体。识别元件特别配置(和/或选择)为(至少暂时)选择性地结合(或接合)预定粒子。这种结合可以是可逆的。由于结合，特别是由于粒子的存在，氧化还原介体接近电极面可能受到限制(在粒子与识别元件结合期间)。识别元件特别配置为在预定粒子与识别元件结合期间限制氧化还原介体接近电极面(进一步参见下文)。

术语“识别元件”特别地涉及与确定的粒子(的一部分)结合(接合)的元件。识别元件可以保持确定的粒子和/或可以附着到粒子上。识别元件可以具有与粒子(部分或位置)的特征互补(或“匹配”)的特征，并且因此可以“识别”(至少部分)粒子(的至少一部分)并与粒子(的至少一部分)接合。因此，识别元件也可以被称为“接合元件”。识别元件可以是人工识别元件和/或化学识别元件。在进一步的实施例中，识别元件可以包括生物识别元件(针对预定粒子)。此外，术语“识别生物分子”和“生物受体”也可用于表示生物识别元件。识别元件可包括生物识别元件和/或可与生物粒子结合的人工(化学)识别元件。这种生物识别元件的示例是抗体(进一步参见下文)。识别元件可以结合到粒子的特定位置。因此，粒子可以特别包括能够与识别元件结合(或接合)的至少一个(特定)位置。

在本文中，术语“结合”特别地涉及至少暂时在粒子和电极之间具有相互作用并且至少暂时将粒子保持在识别元件上。结合特别地涉及物理结合和/或化学结合。预定粒子和识别元件可以在结合期间形成复合物(例如抗体-抗原复合物)。在特定实施例中，多个粒子可以在电极处(与多个识别元件)结合，一起至少部分地阻挡电极面。粒子(当与识别元件结合时)可以至少暂时部分地阻止氧化还原介体向电极面的(扩散)传输。在特定实施例中，仅单个预定粒子可以结合至电极(并且特别是在结合过程中阻挡电极用于其它粒子)。在进一步的实施例中，多个粒子可以结合到电极。在实施例中，电极可包括等于或小于1000个接合元件，例如等于或小于500个接合元件，尤其是等于或小于100个接合元件，例如等于或小于20个接合元件(例如1个(或两个或三个)接合元件)。在实施例中，电极可包括超过1000个接合元件，例如多达10000个或甚至多达50000个。在特定实施例中，电极(面)包括100-10000个接合元件。

特别地，可以选择电极(面)的尺寸或特征尺寸(见下文)(以及接合元件(在电极上)的数量和/或分布)以结合多达约10000个粒子，例如多达约2000个，例如最多约1000个，例如不超过约500个粒子(同时)。更特别地，可以选择电极(面)的尺寸或特征尺寸(见下文)(以及接合元件(在电极上)的数量和/或分布)以结合最多200个，尤其是100个，例如50个，尤其是最多20个粒子(同时)。在实施例中，电极可以仅结合1个粒子(基于电极和粒子的尺寸和/或例如仅存在1个接合元件)。如果多个粒子(同时)结合至电极，基于氧化还原介体向电极传输的变化限制，(仍然)可以观察到单个粒子的结合和释放。这种变化可能会显示测量电流与时间(信号)的离散变化，尤其是允许检测单个(单独)粒子。例如，实验表明，在包括直径为200nm的圆形电极的实施例中，可以检测到8nm的单个粒子。因此，该方法尤其包括单个(单独)粒子检测。此外，传感器特别配置用于单个(单独)粒子检测。

在此，粒子与识别元件结合的时间段也可称为“接合周期”。术语“接合周期”特别涉及确定的时间段或持续时间。接合周期是许多参数的结果，并且可能例如，受粒子和识别元件之间的亲和力影响。此外，粒子结合到多个识别元件(都在同一电极面)的接合周期可显着长于另一粒子(仅)结合到一个识别元件的接合周期。如果流体流入(通过)传感器，则流动的流体可能会在粒子处产生力，从而再次从识别元件中释放粒子(从而减少接合时间)。接合周期还可取决于电极特性，例如电极面的形状和/或尺寸、电极处的涂层、识别元件的(数量)等。然而，即使对于相同的粒子和识别元件组合，接合周期也可能在几个数量级上有所不同。

然而，接合周期通常特别长于粒子在电极面上移动(基于扩散传输)(并屏蔽)所需的时间。在实施例中，从测得的电流对时间的数据可以清楚地看出，粒子选择性地与识别元件结合。特别地，基于一个或多个粒子和电极(面)的多次相遇，至少暂时(选择性)结合到识别元件的粒子和没有选择性结合到识别元件(但可以例如位于电极面处或之前)的粒子之间的区别可能更清楚。统计分析可以进一步促进区分预定粒子和(非特异性)粒子(进一步参见下文)。

特定交互的接合周期可能在数百毫秒的范围内。然而，接合周期也可能更小或更大。在实施例中，确定的粒子可以结合到识别元件直到它被冲离该元件，例如，通过分离流体(见下文)。接合周期可以是至少10微秒，例如至少100微秒。接合周期可以特别地包括至少10毫秒，例如至少25毫秒，尤其是至少50毫秒。接合周期(对于特定粒子)尤其可以等于或小于10000毫秒，例如等于或小于5000毫秒，尤其是等于或小于2500毫秒。在进一步的实施例中，接合周期可以是至少10秒，例如至少25秒，尤其是至少1分钟。例如，当结合不可逆时，直至(基本上)无限期。(预定)粒子与接合元件的特定组合(复合物)的典型“半衰期”可以是大约0.5秒到几秒。然而，半衰期附近的变化可能是大约两个数量级，这取决于粒子对识别元件的亲和力。

非预定(或“随机”)粒子可能仅(部分)限制氧化还原介体在几毫秒或更短的时间内接近电极面。然而，非预定粒子也可能会限制接近更长的时间，这取决于例如，根据粒子的类型、电极特性、流体的运动等，可以配置涂层(见下文)以减少该时间段。

接合周期尤其是预定粒子和识别元件之间结合“反应”(复合物形成)的结合及解离常数的结果。这些常数可能又是流体离子强度的函数。结合常数也可称为亲和常数。特别地，选择识别元件使得相应的结合常数与解离常数的比率大于1，尤其是大于10。该常数通常可能低于10000。

识别元件基本上在功能上耦合到电极。识别元件不一定与电极物理连接；识别元件和电极共同作用，特别是定义功能单元。识别元件可以例如，布置在电极面上，或布置在电极面处。识别元件可以例如由电极面处的涂层构成或与其相连(见下文)。因此，此处该功能单元及各部分也可以用“电极面和(或包括)识别元件”、“电极(面)的识别元件”等词语来指代。此外，可以描述为“电极(面)包括识别元件”。最后一个短语可以表示识别元件(直接或间接)附着到电极(面)。它还可能涉及识别元件不与电极面直接物理接触的情况。此外，它特别表明当预定粒子与识别元件结合时，氧化还原介体向各个电极(面)的传输至少受到(相应识别元件和预定粒子的组合/复合物)的限制。如果传感器、装置或系统包括一个以上的电极，则每个电极(面)可以形成具有相应识别元件的功能单元。可以描述的是，每个电极(面)包括(在功能上耦合到)(传感器的)相应的识别元件。

术语“识别元件”可以进一步涉及多个(不同的)识别元件。在实施例中，多个(尤其是相同的)识别元件配置在同一电极面上。多个识别元件可以例如，与相同的(预定的)粒子结合(如果该粒子包含一个以上能够与识别元件结合的位置)和/或与一个以上的(预定的)粒子结合。因此，单个电极(面)可以形成具有多个识别元件的功能单元。在实施例中，例如，每个电极包括多个识别元件，例如上文所述。可替代地，没有识别元件与(一个或多个)电极功能性连接。然而，每个识别元件尤其可以在功能上仅耦合到一个电极(面)。

为了感测特定的或预定的粒子，识别元件可以配置为选择性地与预定的粒子结合(相互作用)。在实施例中，传感器可以配置用于感测(特定的)生物粒子，并且尤其是识别元件可以包括用于生物粒子的生物识别元件，尤其是抗体(进一步参见下文)。

“用于(生物)粒子的(生物)识别元件”和“用于生物粒子的抗体”的表述尤其涉及(生物)识别元件，例如抗体和(生物)粒子的组合，其中(生物)粒子对(生物)识别元件具有高亲和力。生物粒子可以例如包含特定的结合位点或表位，其可以结合识别元件(抗体)的(相应的)特定结合位点或互补位。互补位尤其针对表位。亲和力尤其是化学亲和力并且不一定涉及生物粒子和(生物)识别元件之间的亲和力，但也可以例如，涉及(无机)粒子和另一种(化学)识别元件之间的(化学)亲和力。(预定的)粒子可以包含多个识别元件的结合位点。在本文中，术语“抗原”或“生物标志物”也可用于指可结合识别元件的生物粒子。

识别元件的其他例子是，例如，纳米抗体、knottins和其他单域抗体。另外或可替代地，识别元件可以包含(特异性)蛋白质、(特异性)肽、酶、适体和/或核酸(尤其是全部与预定粒子(的至少一部分)互补)。特异性蛋白质可以例如，包括凝集素蛋白，例如花生凝集素(PNA)。识别元件尤其可以是选自以下组中的生物识别元件(用于预定粒子)：抗体、单域抗体、纳米抗体、knottin(胱氨酸结抑制剂)、蛋白质、酶、(多)肽、适体和核酸。不同类型的识别元件可能对预定粒子(粒子处的标记或粒子的一部分)具有亲和力。然而，不同识别元件之间和不同粒子之间的亲和力可能不同。因此，识别元件可以特别地选择和/或配置为互补(以匹配)待感测或检测的预定粒子(的至少一部分)。可以特别选择识别元件以选择性地与预定粒子结合。识别元件可包含单域抗体。识别元件可以人工或化学配置。

可以利用传感器来检测电极上(单个)粒子的相互作用事件。在使用中，传感器可以配置为与包含氧化还原介体的流体(液体)接触，例如在分析空间中(见下文)。然后可以将电极面配置为与分析空间流体接触。当在电极面和分析空间中的另一位置(远离电极面并包含流体，尤其是液体)之间提供电位差时(例如通过将电源功能性地连接到电极(面)和例如配置为与分析空间中的流体功能性连接的参考电极(和/或反电极或辅助电极))，流体中的氧化还原介体可以遇到电极面并且可以与电极面交换电子(通过氧化还原反应)。只要氧化还原介体可接触到电极面(并且流体和电极面之间存在电位差)，新的(新鲜的-可氧化或可还原的)氧化还原介体可能会(通过扩散)(从大部分流体)移动到电极面，并连续(也)与电极面交换电子。需要注意的是，在实施例中，在参考电极和电极之间提供0V的外部电势并不意味着电极面和分析空间中的(相邻)流体之间不存在电势差。因此，在参考电极和电极(面)之间提供电势差可以通过在分析空间中具有包含氧化还原介体的(液体)流体(并且使电极功能性地连接到参考电极以提供电路)而固有地完成。

因此，粒子的感测和检测尤其基于电化学感测电极面处氧化还原介体的(存在)。电极面和氧化还原介体之间的电子交换导致电流通过电极。电极因此用作电化学换能器并且也可以被称为“感测电极”、“氧化还原电极”或“工作电极”。参考电极特别配置在距(工作)电极一定距离处，以便在流体(液体)上保持已知且稳定的电位。在实施例中，参考电极可以包括Ag/AgCl电极。在其他实施例中，参考电极可包括标准氢电极、饱和甘汞电极或例如，铜-硫酸铜(II)电极。然而，也可以应用其他参考电极。

通常，(工作)电极与参考电极结合使用。因此，可以控制(液体)流体的电势。然而，可以理解的是，在不影响本发明的概念的情况下，参考电极也可以被另外的(工作)电极和/或反电极替代和/或补充。因此，在实施例中，参考电极可以由另外的(工作)电极更换和/或任选地与反电极组合。在本文中进一步地，术语“另一电极”可以用于指代如上所述的参考电极或不是参考电极的另外的(工作)电极。在实施例中，另一电极可以包括反电极。另一电极尤其包括辅助电极。另一电极可以(进一步)包括伪参考电极和/或准参考电极。另一电极可以与反电极或辅助电极结合配置。

基于电子的转移，可以提供(或引起)通过电极的恒定电流。该恒定电流在本文中也称为“基极电流”。然而，如果粒子(至少部分地)阻挡电极面，则粒子可以阻止或限制氧化还原介体向电极面的传输，并且因此可以限制电极面处的氧化还原反应。因此，通过电极的电流发生变化/下降(直到粒子再次远离电极面)。因此，可以通过随时间测量通过电极的电流来感测位于电极面的(一个)粒子的存在，特别是与识别元件结合的粒子。此外，在电极(面)处存在另外的粒子可以提供进一步的电流下降。随时间的推移测量电流，工作电极可以功能性地耦合到电源，并且另一电极也可以功能性地耦合到电源以在另一电极(从而流体)和工作电极之间提供电势差。然而，这种电位差不一定必须(由电源从外部)施加。在特定实施例中，流体和工作电极之间的电位差可以固有地存在，并且尤其在这样的实施例中，当氧化还原介体交换电极与电极面时，也可以提供通过电极的电流。在特定实施例中，工作电极(因此)包括浮动电极(即，其上没有施加电位的电极)。

工作电极和另一电极之间的电势(差)可以特别基于氧化还原介体(以驱动氧化还原反应)来选择。电位差可以例如，选择为正或负，以分别驱动电极面处的氧化还原介体的氧化，或驱动电极处的氧化还原介体的还原。

电流的变化(“电流下降”)可能表明存在粒子(屏蔽电极面)。此外，如果(预定的)粒子与识别元件结合，则与非特异性粒子仅在电极面上移动而不与识别元件结合的情况相比，电流可能(暂时)在更长的时间(在此也称为接合周期)内发生变化。预定粒子与识别元件的结合还可以被称为“选择性结合”。因此，基于选择性结合，电流至少会暂时改变，尤其是在接合周期。不是由选择性结合引起的电流变化可称为“电流的随机变化”或“电极处粒子的随机相互作用”(例如，流过电极面的(随机)粒子的)。这里电流的变化可以特别基于电流的下降来解释。将理解的是，根据配置，变化还可以包括电流的(离散)增加。

在本文中，提及氧化还原介体。氧化还原介体是技术人员已知的并且本质上是能够接受和提供电子的分子。因此，氧化还原介体可与可被氧化且(连续)可被还原(或反之亦然)的分子有关。氧化还原介体可在阳极提供电子并在阴极接受电极。在本文中，氧化还原介体因此可以(取决于(工作)电极面处相对于流体的正电位或负电位，尤其是相对于另一电极)在电极面(来自电极或到电极)提供或接受电子，从而提供通过电极的电流。氧化还原介体尤其可以基于(预定)粒子的净电荷来选择。例如，为了将带负电的粒子(通过电泳力)吸引到电极上，可以选择氧化还原介体以具有带正电的氧化形式(反之亦然)。氧化还原介体是特别选择的，因为它具有转移电子、转移电荷的能力。氧化还原介体可以例如，包括二茂铁。二茂铁可以提供电极，产生二茂铁离子。二茂铁是氧化剂分子，可通过添加电极还原为二茂铁，反之亦然。氧化还原介体可包括二茂铁衍生的氧化还原介体，例如二茂铁甲醇、二茂铁二甲醇、α-二茂铁基乙醇。氧化还原介体的其他实例，例如，包括铁氰化钾、亚铁氰化钾或氯化六氨合钌(III)。术语“氧化还原介体”可涉及多种(不同的)氧化还原介体。氧化还原介体可以在流体中自由流动并且可以例如，通过扩散从大部分流体移动到电极。氧化还原介体尤其是自由流动的氧化还原介体，尤其是移动的氧化还原介体。氧化还原介体尤其不与任何其他元件结合/固定。

申请人发现使用氧化还原介体可以提供双重功能。氧化还原介体可以提供如上所述的基极电流。此外，氧化还原介体在电极面处的电解(电子从电极转移到氧化还原介体-或反之亦然)可能会产生电泳力，将(带负电或正电)带电或双极粒子拉到(工作)电极上。这对于检测低浓度(生物)粒子(具有带电表面积)尤其重要。这是本发明的一个特定方面：仅通过扩散，粒子将需要更长的时间才能到达电极面，这可能会阻止在(临床)相关的低浓度水平下进行检测。

电泳力可以施加到流体中的所有带电实体。尤其是如果流体包含电解质(如大多数体液那样)和/或可能污染电极面的不希望有的粒子，则在电极面提供防污涂层可能是有利的。因此，在实施例中，电极(面)包括涂层。这种涂层可以使(随机)粒子在电极面上的非特异性结合最小化。在实施例中，电极面可以用防污涂层进行化学改性。涂层可以配置用于排斥(不需要的)蛋白质。涂层尤其包括亲水涂层。涂层可包括自组装单层或支持的脂双层。涂层可包含蛋白质，例如牛血清白蛋白(BSA)。在实施例中，涂层包括亲水性聚合物涂层，例如，葡聚糖、(聚乙二醇)(PEG)、PEG共聚物和聚丙烯酸酯。在进一步的实施方案中，涂层包含两性离子聚合物，例如包含(聚)羧基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸胆碱和/或羟基-丙烯酰胺。在特定实施例中，涂层包含识别元件。在实施例中，识别元件附接到涂层。因此，也可以表明涂层采用特定的(生物)识别元件进行(生物)功能化。此外，涂层特别配置为允许氧化还原介体和电极面之间的电子转移。涂层可包含结构缺陷(针孔)，其可允许氧化还原介体分子通过缺陷向电极面扩散和/或它可允许电子通过缺陷隧穿。涂层特别配置为不阻挡氧化还原介体和电极面之间的电子转移。

因此，在进一步的实施例中，电极包括配置在电极面处的涂层。涂层特别配置用于减少或防止电极面的污染。涂层还可包含识别元件。识别元件可以配置在涂层处，尤其是附接到涂层上。

当使用时，例如使用本发明的方法时，电极面尤其接触流体(液体)(如上所述)。在本文中，使用术语“流体接触”，例如在短语“其中电极面配置为与该流体流体接触”和“其中电极面配置为与分析空间流体接触”中。该术语可涉及(液体)流体与电极面之间的直接或间接经由涂层的接触。该术语也可能涉及气态流体(在分析空间中，尤其是在不使用时)与电极面之间的接触。流体可以是气体或液体。例如，分析空间可以包括气体。然而，当使用电极时，流体尤其包括液体(流体)(和氧化还原介体，尤其是粒子，如果存在的话)，并且电极面可以在功能上和物理上接触液体(流体)。

传感器特别配置用于感测预定粒子。此外，传感器特别配置用于感测单个预定粒子，当时(每个电极)作为离散事件。在特定实施例中，结合到电极的多个粒子可被感测为离散(相互作用)事件。预定粒子可包括生物粒子，例如选自由以下各项组成的组：细胞外囊泡(“EV”)、肿瘤来源的细胞外囊泡(“tdEV”)、病毒、含DNA的粒子、含RNA的粒子、血小板、过敏原(如花生凝集素(PNA))、细菌、肽、多肽、蛋白质、脂蛋白、激素、生物聚合物和酶。肿瘤来源的细胞外囊泡尤其可以包含呈递EpCAM(上皮细胞粘附分子)(标记物)的细胞外囊泡。在进一步的实施例中，tdEV可以包含表皮生长因子受体，例如，可与(特异性)识别元件结合的EGFR、ErbB-1、HER1或HER2。tdEV可包含可与识别元件结合的NY-ESO-1抗原、胎盘碱性磷酸酶(PLAP)或Alix(凋亡相关基因2-相互作用蛋白X)。因此，识别元件可包含针对上述标志物的抗体。然而，tdEV还可以包含另一种替代标志物，该标志物可以结合到相应的替代识别元件，例如前列腺特异性抗原(PSA)。

作为病毒的示例，在实施例中可以感测和/或检测HIV病毒。HIV可能例如，被抗gp120或抗gp41抗体选择性结合。因此，在实施例中，识别元件可包含此类抗体。细菌(作为预定粒子的实施例)可以是例如，包括大肠杆菌、军团菌或沙门氏菌。大肠杆菌可能与抗大肠杆菌抗体结合。军团菌和沙门氏菌可分别与抗军团菌抗体和抗沙门氏菌抗体结合。预定粒子可以包括胰岛素，尤其是识别元件可以包括抗胰岛素抗体。在实施例中，预定粒子包含睾酮并且尤其是识别元件包含抗睾酮抗体。激素还可包括hCG、肾上腺素、生长激素、甲状腺激素或促黄体激素。因此，在进一步的实施例中，识别元件包含针对所述相应激素的抗体。

(待检测)过敏原的示例是例如，特异性蛋白质(例如，乳蛋白)或凝集素(例如植物血凝素、小麦胚芽凝集素和花生凝集素)。

预定粒子尤其包括一种或多种本文所述的生物粒子。此外，识别元件尤其包括本文所述的抗体。然而，识别元件可以额外地或可替代地包括可以结合到生物粒子上的另一个识别元件。因此，识别元件可以包括生物粒子的抗体。识别元件(尤其是抗体)被特别配置(选择)为结合(预定)粒子以屏蔽电极面的至少一部分。识别元件可以配置在电极面上。识别元件(尤其是抗体)在实施例中配置在电极面处。

体液可包含(生物)粒子。因此，在一个实施例中，流体包括体液。这种体液的示例是血液(血浆)、尿液、精子(精液)、阴道分泌物、脑脊液(CSF)、滑液、胸腔积液(胸腔冲洗液)、心包液、腹膜液、羊水、唾液、鼻液、耳液、胃液和母乳。流体可以包括这些体液中的一种或多种。流体可以例如，包括一种或多种选自血液、尿液、唾液、汗液、精液、脑脊液、腹水、淋巴液、乳汁、胃酸、泪液和胆汁的流体。流体还可包括本文所述的一种或多种(其他)体液。流体尤其是一种复杂的介质，尤其是包括不同种类的成分和不同种类的粒子(特别是包括预定粒子)。

因此，在实施例中，本发明提供了用于感测流体中的(预定的)生物粒子的传感器，其中传感器包括电极和识别元件，其中电极包括电极面，该电极面配置为可接近(i)流体、(ii)流体中的(预定)生物粒子和(iii)流体中的氧化还原介体；其中识别元件配置(和/或选择)为以(至少暂时地)(选择性地)与(预定的)生物粒子结合，从而(在(预定的)生物粒子与的识别元件结合期间)限制氧化还原介体接近电极面。特别地，(预定的)生物粒子选自(由)细胞外囊泡(EV)、肿瘤来源的细胞外囊泡(tdEV)、病毒、含有DNA的粒子、用DNA修饰的粒子、含有RNA的粒子、用RNA修饰的粒子、血小板、过敏原(例如花生凝集素(PNA))、细菌、(多)肽、(脂)蛋白、激素、生物聚合物、酶组成的组。识别元件可包括用于(预定)生物粒子的生物识别元件(本文所述)，尤其是抗体。(生物)识别元件(尤其是抗体)在实施例中配置在电极面处。

在具体实施例中，粒子包含肿瘤来源的细胞外囊泡(tdEV)。在进一步的实施例中，识别元件包含tdEV的抗体。在实施例中，抗体可以例如，包括抗EpCAM抗体、抗EGFR抗体、抗ErbB-1抗体、抗HER1抗体和/或抗HER2抗体、抗NY-ESO-1抗体、抗PLAP抗体和/或抗Alix抗体。

电极是电导体并且基本上配置用于其提供与电路的非金属部分的接触的功能。电极包括导电材料。导电材料可以例如是选自由铜、石墨、钛、黄铜、银、金、铂和钯组成的组。在特定实施例中，电极包括铂和金中的一种或多种。在使用中，流体/液体(功能性地连接到另一电极)是电路的一部分。(工作电极的)电极面特别配置用于与流体流体连接。此外，电极面可以配置为基本上被结合的粒子阻挡。因此，电极面的形状可以配置为与预定粒子的形状匹配。电极面的形状可以是圆形，或例如矩形。然而，在实施例中，形状可以是不规则的或细长的。形状尤其可以是圆形。电极面还可以配置为凹面、凸面或凸面和凹面的组合。在实施例中，电极面可以包括(圆形)环形(环形物)或(矩形)框架形状(或矩形“环”)或限定配置在流通通道中的这种环形或框架形状的一部分(见下文)。在实施例中，电极面配置为平坦的。此外，可选择电极面的特征尺寸以匹配(预定)粒子。(待感测)生物粒子的特征尺寸可以在纳米到数百微米的范围内。肿瘤来源的EV可以例如，为30nm-1μm，细菌可能为0.5-700μm。其他细菌可能具有300nm-2μm的特征尺寸。此外，外泌体和病毒的特征尺寸(大小)可以分别为30-200nm和20-400nm。蛋白质的大小可能在2-25nm的范围内，脂蛋白的大小可能在10-1000nm的范围内，蛋白质聚集体的大小可能在20nm-10μm的范围内。此外，血小板的大小可能只有1到3μm。因此，在实施例中，电极面的特征尺寸可选自5nm-1000μm的范围，例如选自10-15000nm的范围，尤其是30-15000nm，甚至更尤其是30-1000nm，或选自0.5-1000μm的范围，特别是0.5-100μm，例如1-50μm。在实施例中，电极面的特征尺寸选自30-1500nm的范围。在进一步的实施例中，特征尺寸尤其等于或小于100μm。在进一步的实施例中，(特征)尺寸在1nm至5μm的范围内，例如至少约10nm，甚至更特别地至少约50nm。在进一步的实施例中，(特征)尺寸在至少约100nm的范围内。

对于感测tdEV’s，电极面的尺寸(特征尺寸)可以是例如从30nm到1μm的范围内选择(取决于要检测的tdEV类型)。对于感测oncosomes或原生动物，分别具有1-10μm和2-100μm范围内的尺寸，在实施例中电极面的尺寸(特征尺寸)可以是1-10μm或可以选自2-100μm的范围(取决于要感知的原生动物类型)。

电极面可以是电极的较大表面的一部分。关于电极的术语“面”特别用于指提供电极功能，即提供(电极的)与流体的接触的电极的表面(任选地是较大表面的一部分)。术语“面”尤其涉及可暴露于流体、粒子和氧化还原介体的电极表面。因此，术语“电极”在诸如“粒子被吸引到电极”和“功能性地耦合到电极的识别元件”这样的短语中尤其可以与电极面相关。

因此，(基于电极面的尺寸)电极尤其可以包括纳米电极。(工作)电极在实施例中可被称为“纳米盘”电极。此外，传感器尤其可以包括纳米(盘)传感器。在进一步的实施例中，电极和传感器可以涉及微电极/传感器。术语“(电极的)特征尺寸”尤其可以涉及特征尺寸，例如(电极面的)长度、宽度或直径，尤其是可以确定电极面暴露于(预定)粒子的(量)的相应尺寸。在实施例中，尤其包括凹入电极(见下文)，电极面的特征尺寸可以小于粒子的特征尺寸(大小)，并且一个单个粒子可以同时结合到电极面。术语“特征尺寸”可以特别涉及(电极面的)等效圆直径。(不规则形状)二维形状的等效圆直径(或ECD)是等效面积圆的直径。例如，边长为a的正方形的等效圆直径为2*a*SQRT(l/π)。

在使用中，在实施例中，电极面边缘处的电流密度可能很高(相对于电极面处的总电流密度(也称为“边缘效应”))。因此，即使(大)粒子与识别元件结合时，某些氧化还原介体仍有可能与(工作)电极交换电子(尽管程度低于没有粒子阻挡电极面的情况)。

由于边缘效应，电流的下降(当粒子与识别元件结合时)可以减少。因此，在实施例中，电极的至少一部分，尤其是电极边缘的至少一部分可以被电绝缘基底包围/屏蔽。特别地，整个边缘可以被绝缘基底包围/屏蔽(其中(仅)电极面仍然配置为可接近流体)。在实施例中，电绝缘基底和电极面可以限定空腔。空腔的底端可以由电极面(或电极的涂层)限定，尤其是空腔的壁可以由电绝缘基底限定。然而，在实施例中，电绝缘基底的面(也称为“绝缘基底面”)和电极面可以配置在相同水平(在一个平面中)(并因此不限定空腔)。在进一步的实施例中，可以选择电极面的形状以最小化边缘效应。在实施例中，电极可以配置在流通通道的电绝缘壁中。这种壁可以提供绝缘面。

因此，在实施例中，传感器包括包围电极的至少一部分的电绝缘基底，其中电绝缘基底包括绝缘基底面，其配置为与(电极面)共面或从电极面突出。在进一步的实施例中(其中提供了空腔)，电极面配置为凹进基底中。然而在其他实施例中，电极面配置为从基底突出。

在特定实施例中，基底包括支撑电极的(绝缘)基底层和覆盖基底层的(绝缘)钝化层，其中钝化层包围电极(电极面配置为流体可接近)。因此，在另一实施例中，基底包括基底层和钝化层，其中基底层包括基底层面，其中钝化层配置为覆盖基底层面的至少一部分，其中，电极面配置为从基底层面突出，并且其中钝化层至少部分地包围电极(其中电极面配置为流体可接近)。在这种实施例中，钝化层和电极面可以限定空腔，尤其是绝缘基底面包括钝化层面。传感器或包括传感器的装置的这种实施例可以通过(微/纳米)制造方法容易地制造。制造方法可以例如，包括光刻。

在此，在诸如“电极的电极面”等短语中的术语“电极”和“电极面”可以涉及多于一个电极(每个都具有各自的电极面)。此外，术语“粒子”可以涉及多个(不同的)粒子。该术语可以指预定粒子，尤其是(选择性地)与识别元件结合的粒子。该术语还可以指未与识别元件结合的(非特异性)(随机)粒子。该术语还可以涉及可以(每个)结合到包含不同识别元件的(不同)电极的不同预定粒子。粒子尤其可以存在于(或不存在于)复杂介质中。

在进一步的实施例中，传感器包括电极阵列。该阵列包括多个电极(每个包括各自的识别元件)。在实施例中，阵列可以例如包括两个、三个、四个、六个、九个、十六个或二十五个电极。在实施例中，阵列包括甚至更多或其他数量的电极。该阵列可以是1D阵列，特别是其中所有电极都排列成直线。然而，在进一步的实施例中，电极可以布置在阵列的平面中。在实施例中，阵列可以是2D阵列。在进一步的实施例中，电极阵列可以包括电极阵列的阵列。特别地，每个电极在功能上耦合到(一个或多个)相应的识别元件。特别地，每个电极面包括至少一个相应的识别元件。可替代地，至少一个电极不包括识别元件。在实施例中，(阵列的)电极中的每一个配置为感测(相应的)预定粒子(独立于电极中的另一个)(或没有预定粒子)。在实施例中，基本上所有电极(例如至少90％或95％)可以感测相同(类型的)粒子。基本上所有(阵列的)电极可以例如，配置为感测tdEVs。然而，在进一步的实施例中，至少一个电极面的识别元件配置为结合不同于阵列的其他电极的识别元件的另一预定粒子。不同的粒子尤其具有不同的物理特性。

因此，在实施例中，传感器包括电极阵列，其中每个电极配置为感测(相应的)预定粒子(独立于另一个电极)。电极特别配置为单独感测预定粒子。传感器可以配置为感测预定数量的不同预定粒子。不同粒子的预定数量可以等于或小于电极阵列总数。在实施例中，术语“电极阵列”可以指多个(不同的)电极阵列。电极阵列的电极尤其可单独接近(相应的)预定粒子(和氧化还原介体)。特别地，电极阵列的每个电极可以配置为检测单个/单独(确定的)粒子。

在更进一步的具体实施例中，电极还可以通过使用不同类型的识别元件来检测不同的预定粒子。这种不同的粒子可能会导致不同的信号，例如不同的信号高度，这可能会在单独的水平上受到监控。

电极(单个电极或电极阵列的电极)可以由电极特性表征。在进一步的实施例中，(可选地)阵列的至少一个电极的电极特性不同于阵列的其他电极的电极特性。这种电极特性可以例如，是电极面的特征尺寸、电极的涂层、电极面上的识别元件和导电材料中的一个或多个。在使用中，进一步的电极特性可以包括电极面的电压(电位)和流体沿电极的流速。

在使用中，传感器优选地配置成与流体(液体)流体(液体)连接。因此，传感器可以是配置为承载流体(液体)的装置的一部分。因此，在另一方面，本发明提供一种用于分析流体的装置，其中该装置包括分析空间，该分析空间包括本文所述的传感器。传感器尤其包括电极，其中电极面配置为与分析空间流体接触。

应当理解，术语“电极”和“电极面”等可以指包括一个(工作)电极或多个(不同)(工作)电极的传感器，以及包括(工作)电极阵列(或多个阵列)的传感器。因此，对于包括电极阵列或多于一个电极的传感器，每个相应的电极面特别地配置为与分析空间流体接触。因此，在使用中，分析空间特别提供有流体(液体)，并且一个或多个电极面(功能上和)与流体(液体)物理接触。此外，在使用期间，液体(流体)还特别地与配置在装置中的另一电极(例如，参考电极)功能性接触和/或配置成与装置中的液体(流体)流体接触(并且与电极面功能性接触以提供电路)。因此，在实施例中，该装置还包括配置为与分析空间流体连接的另一电极(参考电极)(和/或任选地反电极)。

分析空间可以包括配置为容纳流体(液体)的分析室。在实施例中，传感器可以被腔室封闭。然而，在进一步的实施例中，传感器，尤其是电极可以布置在腔室的壁中。在特定实施例中，装置包括通道并且腔室可以配置在通道中。腔室可以布置在通道的末端。然而，在进一步的实施例中，通道包括流通通道(并且腔室是流通室)。在诸如“流通通道”之类的表述中的术语“流通”尤其是指诸如通道的装置，其中流体可以在第一位置(或末端)进入装置并在不同于第一位置的另一位置(或末端)离开装置。

流通通道因此可以指这样的通道，其中流体沿通道的轴线在通道的第一端进入并沿通道轴线在通道的第二位置(例如，第二端)离开。另外地或可替代地，流体可以经由例如在通道壁中配置的开口(通孔)或孔离开通道。开口可以配置在壁的一部分中，该壁配置为与通道轴线基本同轴。在这种实施例中，流体可以例如在垂直于通道轴线的方向上离开通道。在进一步的实施例中，通道壁的一部分可以布置在通道内部(基本上垂直于通道轴线)并且因此限定通道中的腔室，尤其是通道壁布置在通道内部的部分的上游。另外地或可替代地，壁的所述部分可以包括开口的至少一部分，并且尤其是(至少一部分)流体可以在平行于通道的轴线的方向上离开腔室。因此，这种实施例也包括流通通道。孔或开口可特别地配置为提供通过通道壁从通道内部(从腔室)到通道外部(腔室)的流体连接。

在进一步的实施例中，腔室配置在通道的末端，其中流体可以仅在一个位置进入腔室并离开腔室。这种通道因此可能不是流通通道。在实施例中，多个电极可以布置在壁的一部分处。电极还可以布置在壁中。例如，电极可配置在壁中配置的孔或开口中。电极(尤其是电极阵列)可以沿通道的轴线布置(在一个方向上)。在进一步的实施例中，至少一部分电极布置在垂直于通道轴线的平面(或多个平面)中。例如，电极可以围绕通道轴线同轴地均匀分布。然而，在替代实施例中，通道壁包括分布在通道壁上的孔。孔可以(空间上)均匀地分布在通道壁上。孔尤其可以随机地(并且任选地也均匀地)分布在通道壁上。在具体实施例中，基本上在每个孔中配置有电极。因此，在实施例中，通道壁(也)限定(一部分)分析空间。流体(液体)可以流过通道(壁)，特别是粒子可以结合到通道壁中电极的识别元件。在实施例中，通道壁或孔中的电极可以包括环形电极的至少一部分(例如180°或300°)。在进一步的实施例中，电极可以包括完全(360°)环形。这种电极(具有至少一部分环形)也可称为“流通电极”。

因此，在进一步的实施例中，装置包括具有通道壁的通道，其中通道(壁)限定分析空间，并且其中通道壁包括电极(并且电极面配置为当(液体)流体存在于分析空间中时，可接近分析空间中的(液体)流体)。在流通通道的具体实施例中，分析空间还可以由一个或两个阀门(尤其是止回阀)限定，其配置在通道中并包围分析空间。在实施例中，一个止回阀和通道壁(包括孔和/或开口)可以限定分析空间。在进一步的实施例中，两个阀门(与通道壁一起)限定分析空间。特别地，阀门包括电绝缘材料(其中另一电极配置在分析空间中)。在其他实施例中，尤其是在另一电极配置在分析空间之外的情况下，阀门可以包括导电材料。

在又一方面，本发明提供一种用于分析流体的系统(“系统”)，尤其包括本文所述的装置。该系统特别包括另一电极(尤其是参考电极)(和任选的反电极)，其中另一电极(和任选的反电极)配置为在功能上连接到分析空间中的流体(在系统的操作期间)。特别地，另一电极和电极(面)配置为当流体(液体)将另一电极与电极面流体连接时提供电路。为了进一步提供电路，电极和另一电极可以彼此(功能性地)连接。在实施例中，系统包括将电极面与另一电极功能性地连接的电源。功能性连接电极可以包括(导电地)直接和/或经由电源耦合电极。在实施例中，术语“另一电极”、“参考电极”和“反电极”可以指多个另一电极和/或参考电极和/或反电极。反电极可以特别地与另一电极、尤其是与参考电极功能性地连接。

在实施例中，该系统还可以包括配置为执行测量路由(在控制模式中)的控制系统。可以在测量程序期间分析流体。在实施例中，测量程序可以包括提供另一电极和(一个或多个)电极(面)之间的电位差并测量通过电极的电流(当流体存在于分析空间中并且当另一电极和电极面功能性地耦合(尤其是通过电源))。通过电极的电流的测量尤其涉及测量通过电路的电流(在系统操作期间提供)。可以使用电流表测量电流。然而，组合系统通常用于提供电位差和测量电流。这里，可以使用电源和电流表来解释系统和方法。应当理解，本领域已知的其他(专用)系统可以用于本发明的方法中和/或配置在本发明的装置/系统中。此外，如上所述，电源不一定必须用于提供电极之间的电位差。

因此，在实施例中，该系统进一步包括控制系统，其中控制系统配置为执行测量程序，包括在分析周期期间测量由另一电极(参考电极)和电极(面)之间的电位差引起的通过电极的电流，其中该系统还包括电流测量装置，其配置为测量通过电极的电流。在另外的实施例中，系统还包括电源，该电源配置为提供另一电极和电极(面)之间的电位差。当在分析空间中提供流体(液体)时，尤其要测量电流。在实施例中，该系统可以包括一个以上电源，该电源配置为提供一个以上电极和一个或多个另一电极之间的电位差。

在特定实施例中，通道包括流通通道。因此(至少一部分)流体可以(通过流体输送装置)被提供到通道(尤其是(在)分析空间)、保持在分析空间中并再次从分析空间中除去，尤其是通过使流体流过通道。通过向通道重复地提供流体，可以在分析空间中分析流体的连续部分。该系统(尤其是流体输送装置)可以例如，配置为以脉冲方式或间断地向通道提供流体。在特定实施例中，系统可以配置为向通道提供连续的流体流。另外地或可替代地，系统可以配置为向通道提供离散容积的(液体)流体，其中离散容积的(液体)通过分离流体(见下文)彼此分离。该系统可以配置为将与分离流体间隔开的(液体的)离散容积提供给通道(并且顺序地进入分析空间)。因此，该系统尤其进一步包括传输装置。控制系统可以配置为控制输送装置(以向分析区提供流体(如上所述))。

在实施例中，(特别是装置包括通道)系统进一步包括流体输送装置，其中流体输送装置功能性地连接到分析空间，特别是连接到通道，其中流体输送装置配置为(i)将流体提供给分析空间并且(ii)在分析期间(在测量程序中)将流体保持在分析空间中之后(和/或期间)从分析空间除去流体。

在特定实施例中，系统配置为向通道提供一系列(离散)容积的流体，其中，流体的(离散)容积通过分离流体彼此分离，并且其中系统还配置为对每个容积的流体(在分析空间中)连续地执行测量程序(通过使一系列容积的(流体)流过分析空间)，其中连续地(i)将流体的一系列容积的每个容积提供给分析空间以及(连续地)(ii)在分析期间在分析空间中保持每个容积之后(和/或期间)从分析空间除去(并在分析期间测量每个容积(通过测量由另一个电极和电极(面)之间的电位差引起的通过电极的电流))。

分离流体可包括气体或者也可以包括例如，液体，例如水性液体，尤其是水。分离流体可以进一步包括用于清洁分析空间的化合物。在实施例中，可以选择分离流体以从识别元件分离任何结合的粒子。

在实施例中，诸如“提供一系列容积的流体(液体)”和“使一系列容积的流体(液体)流过分析空间”之类的短语中的术语“流体”(和“液体”)可以涉及多种(不同)流体(液体)。上面给出的实施例可以例如，配置为向通道提供不同离散容积的液体(流体)。通过使用这种实施例(在本发明的方法中)，还可以分析多种液体(流体)(在一个或多个运行或系列中)。

在又一方面，本发明提供一种用于分析流体(液体)的方法。该方法尤其包括提供本文所述的系统(包括通道和流体输送装置)并且将另一电极功能性地连接至电极面(其是通过电源)。该方法尤其进一步包括：在测量阶段：(i)向分析空间提供包含氧化还原介体的流体(液体)，(ii)在分析期间执行测量程序，尤其是(iii)再次从分析空间中除去流体(液体)。测量程序尤其包括：测量作为时间函数的通过电极的电流(由另一电极和电极面之间的电位差引起)(从而提供作为时间函数的测量的电流数据)。

在实施例中，电源连接到另一电极和电极面。在实施例中，测量程序还包括通过电源提供另一电极和电极面之间的电位差。

在实施例中，流体(液体)在分析期间保持在分析空间中。在具体实施例中，流体(液体)(包含氧化还原介体)可连续地提供至分析空间(流经分析空间)，其中流体(液体)再次被(连续地)挤出分析空间(例如，通过通道壁中的开口/孔)。

如上所述，对于包括多个电极和/或电极阵列的实施例，另一电极功能性地连接到一个或多个，尤其是连接到每个电极(尤其是通过电源)。此外，可以在另一电极和一个或多个电极面之间从(外部)提供电位差，并且可以作为时间的函数测量通过一个或多个电极的相应电流。在实施例中，可以由(电极阵列的)第一电极(电极面)和另一电极之间的电源提供与(电极阵列的)另一个电极和参考电极之间的电位差(由同一电源或其他电源供电)不同的电位差。在进一步的实施例中，在(电极阵列的)电极中的每一个与另一电极之间提供相同的电位差。

在实施例中，流体(液体)包括体液，尤其是选自血液、尿液、唾液、汗液、精液、脑脊液、腹水、淋巴液、乳汁、胃酸、泪液、和胆汁的流体(液体)。

该方法可以进一步包括分析阶段，其中对作为时间函数的测量的电流数据进行分析，尤其是统计分析。通过(统计)数据分析，粒子与识别元件的选择性结合可以与粒子在电极处的随机相互作用区分开来。特别地，可以在分析阶段确定指示粒子的选择性结合的电流变化的统计相关的最小周期(接合周期)。此外，在分析阶段，可以确定在粒子与电极面的(随机和/或特定)相互作用期间电流的变化，尤其是相对于基础电流的差异(“电流下降”)。特别地，可以在分析阶段确定分析周期(这种)变化(电流下降)的总数。

在实施例中，(用于)分析流体(液体)的方法包括确定(得出/建立)粒子(或多个粒子)的存在，其中基于作为时间函数的测量电流(值)的变化，特别是通过在确定的时间段内测量的电流的(电流)下降来确定粒子的存在。尤其可以基于统计分析来确定时间段。测量的电流的变化可能表明电极面被粒子或任何不与识别元件结合的粒子材料阻塞。因此，这种变化可能仅在分析周期的一小部分被观察到。也可以在分析周期的大部分期间测量/观察电流下降，尤其是在分析周期的(预定)长度(尤其是统计相关的最小周期)期间。(延长的)电流下降可以例如，在分析周期的至少1％，例如分析周期的至少5％或至少10％，尤其是在分析周期的至少20％期间测量/观察。分析周期的预定长度尤其包括接合周期。在本文所述的接合周期尤其可以观察到延长的电流下降。分析周期(其中观察电流的变化)的(预先)确定的长度，尤其可以是至少25毫秒，尤其是至少50毫秒，尤其是等于或小于10000毫秒，例如等于或小于5000毫秒，尤其是等于或小于2500毫秒。这种延长的电流下降可以指示与识别元件(配置为选择性地与预定粒子结合)结合的预定粒子的存在。应当理解，当多个粒子(连续)结合到电极上和/或从电极上释放时，多个变化可以相互叠加。

因此，在实施例中，该方法还包括分析阶段，其中分析作为时间函数的测量的电流数据。分析阶段可以包括分析流体。在实施例中，分析阶段包括确定(在流体中)存在(预定)粒子，其中基于作为时间函数的测量的电流(值)的变化，尤其是基于在确定时间段内测量电流的(电流)下降，确定(推断)(确定)粒子的存在。

因此，在特定实施例中，分析流体(液体)的步骤还包括确定流体(液体)中预定粒子的存在。预定粒子的存在可以特别地基于作为时间函数的测量的电流的(预先)确定的变化的最小持续时间来确定，尤其是基于分析周期的(预先)确定的长度期间的变化来确定。最小持续时间(确定的长度)尤其是等于或大于统计相关的最小持续时间(接合周期)的时间段。

此外，在分析期间测量的(这种)电流下降(确定的变化)的数量可能与流体中预定粒子的浓度有关。可以使用配置为选择性地结合预定粒子的电极阵列或多个电极来测量电流下降的数量。在另一个实施例中，分析流体的步骤还包括确定流体中预定粒子的浓度，其中，预定粒子的浓度是基于作为时间的函数，尤其是相对于分析周期在测量的电流中的至少最小持续时间上的多个确定的变化来确定的。

此外，(预定)粒子的尺寸(或特征尺寸)(相对于电极面的尺寸(特征尺寸))可能影响电极面对氧化还原介体的可接近性。如果预定粒子仅阻挡电极表面的一小部分，则与预定粒子几乎完全限制氧化还原介体进入电极面的情况相比，电流下降(即电流下降的幅度)可能要小得多。这种部分阻挡(也)可以提供测量电流随时间的离散变化(信号)。因此，在进一步的实施例中，分析流体(液体)的步骤还包括确定流体(液体)中粒子的尺寸，其中粒子的尺寸基于作为时间函数的电流变化的大小(幅度)来确定，特别是其中电流变化的更大测量幅度指示更大的粒子尺寸。术语“电流下降”和“电流的变化”特别涉及基极电流和(临时)测量电流之间的差异(值)。在替代实施例中，电极(面)的尺寸(特征尺寸)是基于要确定的粒子的尺寸(见上文)来选择的。预定粒子可以特别地(基本上)完全地阻挡表面。可选择电极面的尺寸以允许单个粒子检测。术语单个粒子检测尤其涉及对结合在电极处的单/单个粒子的检测。该术语可能涉及测量电流随时间的离散变化。在实施例中，单个粒子与识别元件的结合可以阻止另一粒子接近电极面。在进一步的实施例中，一个以上的粒子可以在电极处结合，并且另外粒子的结合(和/或结合粒子的释放)可以显示通过电极的电流的(进一步)离散变化。

该方法可以特别包括计时电流法。计时电流法可以尤其允许及时跟踪(检测)单个(相互作用)事件，尤其是基于氧化还原介体对电极面的改变(作为粒子与电极结合或从电极释放的结果)。

在特定实施例中，该方法包括用于分析一系列容积的流体(液体)的方法。该方法尤其可以包括向通道提供包含氧化还原介体的一系列容积的流体(液体)，其中该容积的流体(液体)通过分离流体彼此分离。随后，测量阶段可以特别包括：使包含氧化还原介体的一系列(间隔的)容积的流体(液体)流过分析空间，从而顺序地(i)将一系列容积中的一个容积提供给分析空间，(ii)在分析期间执行测量程序(其中在分析期间将相应容积的流体(液体)保持在分析空间中)，(iii)再次从分析空间除去相应容积的流体(液体)，(从而将分离流体提供给分析空间)。特别地，通过这种方式可以顺序地分析相应容积的流体(液体)。