[go: up one dir, main page]

RU2772116C2 - Methods, systems and devices for detecting analytes - Google Patents

Methods, systems and devices for detecting analytes Download PDF

Info

Publication number
RU2772116C2
RU2772116C2 RU2019107945A RU2019107945A RU2772116C2 RU 2772116 C2 RU2772116 C2 RU 2772116C2 RU 2019107945 A RU2019107945 A RU 2019107945A RU 2019107945 A RU2019107945 A RU 2019107945A RU 2772116 C2 RU2772116 C2 RU 2772116C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mir
hsa
sample
electrode
amplification
Prior art date
Application number
RU2019107945A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019107945A3 (en
RU2019107945A (en
Inventor
Шэд ПИРСОН
Тимоти Д. МИХАН
Кайл Уильям МОНТГОМЕРИ
Дэниел Дж. УЭЙД
Джесс М. САСТЭРИЧ
Бренна Хёрн ЛОРД
Рональд Филип ЧИАРЕЛЛО
Original Assignee
Алвео Текнолоджис, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алвео Текнолоджис, Инк. filed Critical Алвео Текнолоджис, Инк.
Priority claimed from PCT/US2017/052555 external-priority patent/WO2018057647A1/en
Publication of RU2019107945A publication Critical patent/RU2019107945A/en
Publication of RU2019107945A3 publication Critical patent/RU2019107945A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2772116C2 publication Critical patent/RU2772116C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: system is described for detecting a target agent, containing: an analytical cartridge including a test cell containing an exciting electrode and a sensor electrode, wherein the test cell is made with the possibility of accommodating a sample containing the target agent subjected to the amplification process, wherein the specified target agent contains nucleic acid; and a reading device including: an area made with the possibility of receiving the analytical cartridge, a heater located in such a way that to heat the used analytical cartridge inside a cavity, memory storing at least machine-readable storage instructions, and a processor. In this case, the processor is configured by the specified instructions in such a way that at least: to lead to heating of the analytical cartridge by the heater to a set temperature to perform the amplification process inside the test cell; to supply excitation current to the exciting electrode for at least part of a time of the amplification process, to receive a signal from the sensor electrode, corresponding to excitation current after its attenuation due to the interaction with at least the sample inside the test cell, to decompose the specified signal to an active resistance component and a reactive resistance component, to analyze the reactive resistance component to determine a signal drop relatively to the time and on a certain frequency of the specified signal indicating a positive sample containing the target agent for at least part of a time of the amplification process, and, in response to the determination of the signal drop, to output a positive test result; or, in response to the determination of absence of the signal drop, to output a negative test result. A device and a method for studying a sample for a target agent are also described.
EFFECT: invention provides a low-cost device that is undemanding to resources, provides quick and stable sensor detection and identification; such a device can use microfluidics, biochemistry and electronics to detect one or more targets simultaneously in the field, as well as near the place or in the place of provision of medical services.
62 cl, 36 dwg, 12 tbl, 11 ex

Description

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИRELATED APPLICATIONS

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США №62/398959, поданной 23 сентября 2016 г., имеющей название: «СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВИРУСНЫХ МИШЕНЕЙ» («METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING VIRAL TARGETS»), предварительной заявке на патент США №62/399047, поданной 23 сентября 2016 г., имеющей название: «СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ МИШЕНЕЙ» («METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING BACTERIAL TARGETS»), предварительной заявке на патент США №62/398925, поданной 23 сентября 2016 г., имеющей название: «СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ АНТИГЕНОВ» («METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING ANTIGENS»), предварительной заявке на патент США №62/398913, поданной 23 сентября 2016 г., имеющей название: «СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПАРАЗИТОВ» («METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING PARASITES»), предварительной заявке на патент США №62/398955, поданной 23 сентября 2016 г., имеющей название: «СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ МИКРОРНК-МИШЕНЕЙ» («METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING MICRORNA TARGETS») и предварительной заявке на патент США №62/398965, поданной 23 сентября 2016 г., имеющей название: «СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ АНАЛИТОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ» («METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING AGRICULTURAL ANALYTES»), каждая из которых включена в настоящий документ полностью посредством ссылки.[0001] The present application claims priority over U.S. Provisional Application No. 62/398959, filed Sept. 23, 2016, entitled: "METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING VIRAL TARGETS", provisional U.S. Patent Application No. 62/399047, filed September 23, 2016, entitled: "METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING BACTERIAL TARGETS", U.S. Provisional Application No. 62/398925, filed on September 23, 2016, having the title: “METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING ANTIGENS” (“METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING ANTIGENS”), US Provisional Application No. 62/398913, filed on September 23, 2016, having the title: “ METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING PARASITES, Provisional Application for US Patent No. 62/398955, filed on September 23, 2016, titled: "METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING PARASITES". METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING MICRORNA TARGETS” and Provisional Application for US Patent No. 62/398965, filed September 23, 2016, titled: “METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTION OF AGRICULTURAL ANALYTES” (“ METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTING AGRICULTURAL ANALYTES"), each of which is hereby incorporated by reference in its entirety.

ССЫЛКА НА ПЕРЕЧЕНЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙLINK TO SEQUENCE LISTING

[0002] Настоящая заявка подана вместе с перечнем последовательностей в электронном формате. Указанный перечень последовательностей представлен файлом, имеющим название ALVEO010WOSEQ, созданным 13 сентября 2017 г., размер которого составляет приблизительно 4 Кб. Информация из перечня последовательностей в электронном формате включена в настоящий документ полностью посредством ссылки.[0002] This application is filed with a sequence listing in electronic format. This sequence listing is represented by a file named ALVEO010WOSEQ created on September 13, 2017, which is approximately 4 Kb in size. Information from the sequence listing in electronic format is incorporated herein in its entirety by reference.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[0003] Настоящее изобретение относится в целом к системам, способам и устройствам для диагностики, для распознавания и/или идентификации патогенов, геномных материалов, белков и/или других малых молекул или биомаркеров. Согласно некоторым вариантам реализации нетребовательное к ресурсам низкозатратное устройство обеспечивает быстрые и устойчивые распознавание и идентификацию. Такое устройство может задействовать микрофлюидику, биохимию и электронику для обнаружения одной или более мишеней одновременно в полевых условиях и возле места или в месте предоставления медицинских услуг.[0003] The present invention relates generally to systems, methods and devices for diagnosing, recognizing and/or identifying pathogens, genomic materials, proteins and/or other small molecules or biomarkers. In some embodiments, the resource-saving, low-cost device provides fast and robust recognition and identification. Such a device may use microfluidics, biochemistry, and electronics to detect one or more targets simultaneously in the field and at or near a healthcare facility.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

[0004] Патогены в образце могут быть идентифицированы путем обнаружения специфического геномного материала (ДНК или РНК). Помимо обнаружения патогенов, для исследования доступны многие другие биомаркеры, в том числе молекулы, которые обеспечивают раннее обнаружение рака, получение жизненно важной пренатальной информации или лучшее понимание микробиома пациента. При стандартном исследовании нуклеиновых кислот («nucleic acid testing», «NAT») геномный материал в образце может сначала быть экспоненциально копирован с применением процесса молекулярной амплификации, известного как полимеразная цепная реакция («ПЦР»), пока имеющееся количество ДНК не будет достаточным для измерения. В случае РНК, геномного материала многих вирусов, может быть включен дополнительный этап, чтобы сначала транскрибировать РНК в ДНК перед амплификацией с применением ПЦР.[0004] Pathogens in a sample can be identified by detecting specific genomic material (DNA or RNA). In addition to pathogen detection, many other biomarkers are available for research, including molecules that provide early cancer detection, vital prenatal information, or a better understanding of a patient's microbiome. In standard nucleic acid testing ("NAT"), the genomic material in a sample can first be copied exponentially using a molecular amplification process known as polymerase chain reaction ("PCR") until there is enough DNA available to measurements. In the case of RNA, the genomic material of many viruses, an additional step may be included to first transcribe the RNA into DNA prior to amplification using PCR.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0005] Некоторые варианты реализации включают систему для обнаружения целевого агента (мишени), содержащую: аналитический картридж, включающий тестовую ячейку, содержащую возбуждающий электрод и сенсорный электрод, при этом указанная тестовая ячейка сконфигурирована таким образом, чтобы вмещать образец, содержащий целевой агент, подвергающийся процессу амплификации; и считывающее устройство, включающее: область, сконфигурированную таким образом, чтобы принимать аналитический картридж, нагреватель, располагающийся таким образом, чтобы нагревать указанный используемый аналитический картридж внутри полости, память, где хранятся по меньшей мере машиночитаемые инструкции по хранению, и процессор, сконфигурированный указанными инструкциями таким образом, чтобы по меньшей мере: приводить к нагреванию аналитического картриджа нагревателем до заданной температуры для выполнения процесса амплификации внутри тестовой ячейки; подавать ток возбуждения на возбуждающий электрод на протяжении по меньшей мере части времени протекания процесса амплификации, получать сигнал от сенсорного электрода, соответствующий току возбуждения после после его затухания вследствие взаимодействия по меньшей мере с образцом внутри тестовой ячейки, раскладывать указанный сигнал на составляющую активного сопротивления и составляющую реактивного сопротивления, анализировать составляющую реактивного сопротивления для определения наличия перепада сигнала, указывающего на положительный образец, содержащий целевой агент, на протяжении по меньшей мере части времени протекания процесса амплификации, и в ответ на определение возникновения перепада сигнала выводить положительный результат теста; или, в ответ на определение отсутствия перепада сигнала, выводить отрицательный результат теста.[0005] Some embodiments include a system for detecting a target agent (target) comprising: an assay cartridge comprising a test cell containing an excitation electrode and a sensor electrode, said test cell being configured to contain a sample containing the target agent being subjected to the amplification process; and a reader including: an area configured to receive an assay cartridge, a heater positioned to heat said assay cartridge in use within the cavity, a memory storing at least machine-readable storage instructions, and a processor configured with said instructions. so as to at least: cause the assay cartridge to be heated by the heater to a predetermined temperature to perform the amplification process within the test cell; apply excitation current to the excitation electrode for at least part of the time of the amplification process, receive a signal from the sensor electrode corresponding to the excitation current after it decays due to interaction with at least the sample inside the test cell, decompose the specified signal into a component of active resistance and a component reactance, analyze the reactance component to determine the presence of a signal drop indicative of a positive sample containing the target agent for at least part of the time of the amplification process, and in response to determining the occurrence of a signal drop, output a positive test result; or, in response to the determination of the absence of a signal edge, output a negative test result.

[0006] Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналитический картридж дополнительно содержит: область ввода образца, сконфигурированную таким образом, чтобы вмещать образец; и проточный канал, соединяющий по текучей среде область ввода образца с тестовой ячейкой.[0006] In some embodiments, said assay cartridge further comprises: a sample entry area configured to receive a sample; and a flow channel fluidly connecting the sample injection area to the test cell.

[0007] Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналитический картридж также включает герметизированную камеру, содержащую жидкие составляющие процесса амплификации, расположенную в области аналитического картриджа, имеющей отверстие, ведущее в проточный канал, причем область ввода образца расположена между указанным отверстием и тестовой ячейкой вдоль проточного канала; и пневматический канал для текучей среды, соединяющий по текучей среде пневматическое устройство сопряжения с областью аналитического картриджа, причем в указанную тестовую ячейку помещены высушенные составляющие процесса амплификации.[0007] In some embodiments, said assay cartridge also includes a sealed chamber containing liquid constituents of the amplification process located in an area of the assay cartridge having an opening leading into the flow channel, wherein the sample entry area is located between said opening and the test cell along the flow channel; and a pneumatic fluid conduit fluidly connecting the pneumatic interface to an area of the assay cartridge, wherein dried components of the amplification process are placed in said test cell.

[0008] Согласно некоторым вариантам реализации указанное считывающее устройство включает пневматическую систему, сконфигурированную таким образом, чтобы подавать давление через пневматическое устройство сопряжения, процессор, дополнительно сконфигурированный указанными инструкциями таким образом, чтобы по меньшей мере: приводить в действие двигатель, сопряженный с приводом, расположенным таким образом, чтобы прорывать герметизированную камеру и приводить к попаданию жидких составляющих в область аналитического картриджа; активировать пневматическую систему, в результате чего жидкие составляющие попадают в проточный канал и переносят образец, поступивший из области ввода образца, в тестовую ячейку.[0008] In some embodiments, said reader includes a pneumatic system configured to apply pressure through a pneumatic interface, a processor further configured by said instructions to at least: drive a motor coupled to an actuator located in such a way as to break through the sealed chamber and result in the ingress of liquid constituents into the area of the analytical cartridge; activate the pneumatic system, causing the liquid components to enter the flow channel and transfer the sample from the sample injection area to the test cell.

[0009] Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналитический картридж дополнительно содержит смесительную камеру, расположенную между областью ввода образца и тестовой ячейкой вдоль проточного канала, сконфигурированную таким образом, чтобы смешивать жидкие составляющие и образец по существу в равномерно перемешанную исследуемую текучую среду.[0009] In some embodiments, said assay cartridge further comprises a mixing chamber located between the sample injection area and the test cell along the flow channel, configured to mix the liquid constituents and the sample into a substantially uniformly mixed test fluid.

[0010] Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналитический картридж содержит первое устройство сопряжения с электродом, включающее первую контактную площадку, ведущую на возбуждающий электрод, и вторую контактную площадку, ведущую на сенсорный электрод.[0010] In some embodiments, said assay cartridge comprises a first electrode interface, including a first pad leading to a drive electrode and a second pad leading to a sensor electrode.

[0011] Согласно некоторым вариантам реализации указанное считывающее устройство содержит второе устройство сопряжения с электродом, выполненное с возможностью соединения с первым устройством сопряжения с электродом, при этом аналитический картридж поступает в область считывающего устройства.[0011] In some embodiments, said reader comprises a second electrode interface configured to couple to the first electrode interface, wherein the assay cartridge enters the area of the reader.

[0012] Согласно некоторым вариантам реализации указанное считывающее устройство дополнительно содержит источник напряжения, сконфигурированный для генерации тока возбуждения, и тем, что второе устройство сопряжения с электродом включает: третью контактную площадку, расположение которой обеспечивает сопряжение с первой контактной площадкой, сопряженную с источником напряжения; и четвертую контактную площадку, расположение которой обеспечивает сопряжение со второй контактной площадкой, сопряженную с памятью.[0012] In some embodiments, said reader further comprises a voltage source configured to generate a drive current, and in that the second electrode interface includes: a third pad positioned to interface with the first pad coupled to the voltage source; and a fourth pad, the location of which provides interfacing with the second pad associated with the memory.

[0013] Согласно некоторым вариантам реализации для разложения указанного сигнала на составляющую активного сопротивления и составляющую реактивного сопротивления, указанный процессор дополнительно сконфигурирован указанными инструкциями таким образом, чтобы по меньшей мере: замерять сигнал с частотой, большей, чем его частота Найквиста, при этом указанный сигнал соответствует импедансу указанного образца; раскладывать указанный сигнал на синфазную составляющую и несинфазную составляющую; и вычислять составляющую активного сопротивления на основании синфазной составляющей и вычислять составляющую реактивного сопротивления на основании несинфазной составляющей.[0013] In some embodiments, to decompose said signal into a resistance component and a reactance component, said processor is further configured by said instructions to at least: measure a signal at a frequency greater than its Nyquist frequency, wherein said signal matches the impedance of the specified sample; decompose said signal into an in-phase component and an out-of-phase component; and calculating a resistance component based on the common mode component, and calculating a reactance component based on the out of phase component.

[0014] Согласно некоторым вариантам реализации для анализа составляющей реактивного сопротивления указанный процессор дополнительно сконфигурирован указанными инструкциями для оценки по меньшей мере заданных ожидаемых характеристик перепада сигнала из памяти.[0014] In some embodiments, to analyze the reactance component, said processor is further configured with said instructions to evaluate at least predetermined expected edge characteristics from the memory.

[0015] Согласно некоторым вариантам реализации указанные заданные ожидаемые характеристики перепада сигнала, хранящиеся в памяти, включают окно времени на протяжении времени протекания процесса амплификации, когда указанный перепад сигнала должен произойти согласно прогнозу.[0015] In some embodiments, said predetermined expected signal edge characteristics stored in memory include a window of time over the course of the amplification process when said signal edge is predicted to occur.

[0016] Согласно некоторым вариантам реализации указанные заданные ожидаемые характеристики перепада сигнала, хранящиеся в памяти, включают пороговое изменение значения составляющей реактивного сопротивления.[0016] In some embodiments, said predetermined expected edge characteristics stored in the memory include a threshold change in the value of the reactance component.

[0017] Согласно некоторым вариантам реализации указанные заданные ожидаемые характеристики перепада сигнала, хранящиеся в памяти, включают пороговый уклон кривой составляющей реактивного сопротивления, при этом кривая составляющей реактивного сопротивления соответствует значениям составляющей реактивного сопротивления, замеряемым на протяжении по меньшей мере части времени протекания процесса амплификации.[0017] In some embodiments, said predetermined expected ramp characteristics stored in memory include a threshold slope of the reactance component curve, wherein the reactance component curve corresponds to the reactance component values measured over at least a portion of the time the amplification process is running.

[0018] Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает приведение обработанного образца в контакт с зондом захвата. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата выбран из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора и нуклеиновой кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата содержит детектируемую нуклеиновую кислоту. Согласно некоторым вариантам реализации указанную детектируемую нуклеиновую кислоту амплифицируют.[0018] In some embodiments, said amplification process includes bringing the processed sample into contact with a capture probe. In some embodiments, said capture probe is selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, and a nucleic acid. In some embodiments, said capture probe contains a detectable nucleic acid. In some embodiments, said detectable nucleic acid is amplified.

[0019] Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает изотермическую амплификацию. Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает реакцию изотермической амплификации, выбранную из группы, состоящей из самоподдерживающейся реакции репликации последовательностей (3SR); 90-I; обнаружения путем амплификации с использованием маяков (BAD Amp); амплификации с перекрестным праймированием (CPA); реакции экспоненциальной изотермической амплификации (EXPAR); изотермической инициируемой химерными праймерами амплификации нуклеиновых кислот (ICAN); изотермической амплификации с множественным вытеснением (IMDA); опосредованной лигированием SDA (амплификации с вытеснением цепи); амплификации с множественным вытеснением; полимеразной спиральной реакции (PSR); экспоненциальной амплификации с рестрикционным каскадом (RCEA); процесса Smart-амплификации (SMAP2); реакции амплификации одиночным праймером (SPIA); системы амплификации на основе транскрипции (TAS); опосредованной транскрипцией амплификации (ТМА); лигазной цепной реакции (LCR); и перекрестной амплификации с множественным вытеснением (MCDA). Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает петлевую изотермическую амплификацию (LAMP).[0019] In some embodiments, said amplification process includes isothermal amplification. In some embodiments, said amplification process comprises an isothermal amplification reaction selected from the group consisting of a self-sustaining sequence replication reaction (3SR); 90-I; detection by amplification using beacons (BAD Amp); cross-priming amplification (CPA); exponential isothermal amplification reactions (EXPAR); isothermal chimeric primer initiated nucleic acid amplification (ICAN); isothermal amplification with multiple displacement (IMDA); SDA ligation mediated (strand exclusion amplification); multiple displacement amplifications; polymerase helical reaction (PSR); exponential restriction cascade amplification (RCEA); smart amplification process (SMAP2); single primer amplification reactions (SPIA); transcription-based amplification systems (TAS); transcription-mediated amplification (TMA); ligase chain reaction (LCR); and cross-displacement amplification (MCDA). In some embodiments, said amplification process includes loop isothermal amplification (LAMP).

[0020] Согласно некоторым вариантам реализации заданная температура для выполнения процесса амплификации внутри тестовой ячейки превышает 30°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанная заданная температура для выполнения процесса амплификации внутри тестовой ячейки превышает 37°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанная заданная температура для выполнения процесса амплификации внутри тестовой ячейки выше 60°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанная заданная температура для выполнения процесса амплификации внутри тестовой ячейки находится в диапазоне от 60°С до 70°С.[0020] In some embodiments, the target temperature for performing the amplification process inside the test cell is greater than 30°C. In some embodiments, the specified target temperature for performing the amplification process within the test cell is greater than 37°C. In some embodiments, the specified target temperature for performing the amplification process inside the test cell is above 60°C. In some embodiments, the target temperature for performing the amplification process within the test cell is in the range of 60°C to 70°C.

[0021] Согласно некоторым вариантам реализации указанные жидкие составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.[0021] In some embodiments, said liquid constituents of the amplification process comprise a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase.

[0022] Согласно некоторым вариантам реализации указанные высушенные составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.[0022] In some embodiments, said dried amplification process components comprise a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase.

[0023] Некоторые варианты реализации включают устройство для тестирования образца на целевой агент, содержащее: область ввода образца, сконфигурированную таким образом, чтобы вмещать образец, содержащий целевой агент; тестовую ячейку, содержащую возбуждающий электрод и сенсорный электрод, причем указанная тестовая ячейка сконфигурирована таким образом, чтобы: вмещать образец во время процесса амплификации, подавать ток на образец во время процесса амплификации с использованием возбуждающего электрода и воспринимать с использованием воспринимающего электрода сигнал, соответствующий току после его затухания вследствие взаимодействия по меньшей мере с образцом внутри тестовой ячейки; и проточный канал, соединяющий по текучей среде область ввода образца с тестовой ячейкой.[0023] Some embodiments include a device for testing a sample for a target agent, comprising: a sample input area configured to receive a sample containing the target agent; a test cell comprising an excitation electrode and a sensor electrode, said test cell being configured to: contain a sample during the amplification process, apply current to the sample during the amplification process using the excitation electrode, and receive, using a sensing electrode, a signal corresponding to the current after its attenuation due to interaction with at least the sample inside the test cell; and a flow channel fluidly connecting the sample injection area to the test cell.

[0024] Некоторые варианты реализации также включают герметизированную камеру, содержащую жидкие составляющие процесса амплификации, расположенную в области устройства с отверстием, ведущим в проточный канал, причем область ввода образца расположена между указанным отверстием и тестовой ячейкой вдоль проточного канала; и высушенные составляющие процесса амплификации, помещенные в тестовую ячейку.[0024] Some embodiments also include a sealed chamber containing the liquid components of the amplification process, located in the region of the device with an opening leading to the flow channel, and the sample injection area is located between the specified hole and the test cell along the flow channel; and dried components of the amplification process, placed in a test cell.

[0025] Некоторые варианты реализации также включают острие, сконфигурированное таким образом, чтобы прорывать герметизированную камеру и приводить к попаданию жидких составляющих в указанную область; и пневматический канал для текучей среды, соединяющий по текучей среде пневматическое устройство сопряжения с областью устройства, сконфигурированный таким образом, чтобы подавать давление в указанную область, что приводит к попаданию жидких составляющих в проточный канал и переносят образец, поступивший из области ввода образца, в тестовую ячейку.[0025] Some embodiments also include a tip configured to break through the sealed chamber and cause liquid constituents to enter the specified area; and a pneumatic fluid conduit fluidly connecting the pneumatic interface device to the area of the device, configured to apply pressure to the specified area, which leads to the ingress of liquid components into the flow channel and transfers the sample received from the sample injection area to the test cell.

[0026] Некоторые варианты реализации также включают смесительную камеру, расположенную между областью ввода образца и тестовой ячейкой вдоль проточного канала, при этом указанная смесительная камера сконфигурирована таким образом, чтобы смешивать жидкие составляющие и образец по существу в равномерно перемешанную исследуемую текучую среду.[0026] Some embodiments also include a mixing chamber located between the sample injection area and the test cell along the flow channel, said mixing chamber being configured to mix the liquid constituents and the sample into a substantially uniformly mixed test fluid.

[0027] Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналитический картридж содержит первое устройство сопряжения с электродом, включающее первую контактную площадку, ведущую на возбуждающий электрод, и вторую контактную площадку, ведущую на сенсорный электрод.[0027] In some embodiments, said assay cartridge comprises a first electrode interface device, including a first pad leading to a drive electrode and a second pad leading to a sensor electrode.

[0028] Некоторые варианты реализации также включают монтажную плату, включающую возбуждающий электрод и сенсорный электрод, причем область ввода образца и по меньшей мере часть проточного канала образуют единую деталь из непроницаемого для жидкости материала, а монтажная плата прикреплена к части из непроницаемого для жидкости материала.[0028] Some embodiments also include a circuit board including a drive electrode and a sensor electrode, wherein the sample entry area and at least a portion of the flow channel form a single piece of liquid impervious material, and the circuit board is attached to the portion of liquid impervious material.

[0029] Некоторые варианты реализации также включают крышку, расположенную над непроницаемым для жидкости материалом и монтажной платой, содержащую отверстие, расположенное над областью ввода образца, и колпачок, сконфигурированный таким образом, чтобы герметизировать указанное отверстие с возможностью последующего открытия.[0029] Some embodiments also include a lid located over the liquid-impervious material and a circuit board, containing an opening located above the sample entry area, and a cap configured to seal said opening with the possibility of subsequent opening.

[0030] Согласно некоторым вариантам реализации боковые стороны тестовой ячейки образуют круговое отверстие в непроницаемом для жидкости материале, и при этом дно тестовой ячейки образовано монтажной платой.[0030] In some embodiments, the sides of the test cell form a circular opening in the liquid-impermeable material, and the bottom of the test cell is formed by a circuit board.

[0031] Согласно некоторым вариантам реализации указанный возбуждающий электрод и указанный сенсорный электрод расположены на дне тестовой ячейки, в отдалении от боковых сторон тестовой ячейки.[0031] In some embodiments, said excitation electrode and said sensor electrode are located at the bottom of the test cell, away from the sides of the test cell.

[0032] Согласно некоторым вариантам реализации указанный возбуждающий электрод и указанный сенсорный электрод сконфигурированы таким образом, чтобы находиться по существу на одном уровне с подлежащим слоем монтажной платы.[0032] In some embodiments, said drive electrode and said sensor electrode are configured to be substantially flush with the underlying circuit board layer.

[0033] Некоторые варианты реализации также включают отводное отверстие, сконфигурированное таким образом, чтобы высвобождать газ из тестовой ячейки, при этом указанное отводное отверстие накрыто непроницаемым для жидкости газопроницаемым фильтром.[0033] Some embodiments also include a vent configured to vent gas from the test cell, said vent being covered by a liquid-tight gas permeable filter.

[0034] Согласно некоторым вариантам реализации указанный возбуждающий электрод включает круглый электрод, расположенный в центре ячейки, и при этом указанный сенсорный электрод, содержит кольцевой электрод, располагающийся концентрически вокруг указанного возбуждающего электрода.[0034] In some embodiments, said excitation electrode includes a circular electrode located in the center of the cell, and wherein said sensor electrode comprises an annular electrode disposed concentrically around said excitation electrode.

[0035] Согласно некоторым вариантам реализации указанный кольцевой электрод отделен от указанного круглого электрода зазором, приблизительно равным радиусу кольцевого электрода.[0035] In some embodiments, said annular electrode is separated from said circular electrode by a gap approximately equal to the radius of the annular electrode.

[0036] Согласно некоторым вариантам реализации указанный кольцевой электрод отделен от указанного круглого электрода зазором, размер которого по крайней мере в два раза больше радиуса кольцевого электрода.[0036] In some embodiments, said annular electrode is separated from said circular electrode by a gap that is at least twice the radius of the annular electrode.

[0037] Согласно некоторым вариантам реализации указанный возбуждающий электрод содержит первый полукруглый электрод, и при этом указанный сенсорный электрод содержит второй полукруглый электрод, отделенный зазором от первого полукруглого электрода, причем прямолинейные части указанных первого и второго полукруглых электродов обращены друг к другу через зазор.[0037] In some embodiments, said excitation electrode comprises a first semicircular electrode, and wherein said sensor electrode comprises a second semicircular electrode separated by a gap from the first semicircular electrode, wherein the rectilinear portions of said first and second semicircular electrodes face each other through the gap.

[0038] Согласно некоторым вариантам реализации указанный возбуждающий электрод содержит первый линейный электрод, и при этом указанный сенсорный электрод содержит второй линейный электрод, отделенный зазором от первого линейного электрода.[0038] In some embodiments, said excitation electrode comprises a first line electrode, and wherein said sensor electrode comprises a second line electrode separated by a gap from the first line electrode.

[0039] Согласно некоторым вариантам реализации указанный возбуждающий электрод содержит первый квадратный электрод, и при этом указанный сенсорный электрод содержит второй квадратный электрод, отделенный зазором от первого линейного электрода.[0039] In some embodiments, said excitation electrode comprises a first square electrode, and wherein said sensor electrode comprises a second square electrode separated by a gap from the first linear electrode.

[0040] Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает приведение обработанного образца в контакт с зондом захвата. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата выбран из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора и нуклеиновой кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата содержит детектируемую нуклеиновую кислоту. Согласно некоторым вариантам реализации указанную детектируемую нуклеиновую кислоту амплифицируют.[0040] In some embodiments, said amplification process includes bringing the processed sample into contact with a capture probe. In some embodiments, said capture probe is selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, and a nucleic acid. In some embodiments, said capture probe contains a detectable nucleic acid. In some embodiments, said detectable nucleic acid is amplified.

[0041] Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает изотермическую амплификацию. Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает реакцию изотермической амплификации, выбранную из группы, состоящей из самоподдерживающейся реакции репликации последовательностей (3SR); 90-I; (BAD Amp); амплификации с перекрестным праймированием (CPA); реакции экспоненциальной изотермической амплификации (EXPAR); изотермической инициируемой химерными праймерами амплификации нуклеиновых кислот (ICAN); изотермической амплификации с множественным вытеснением (IMDA); опосредованной лигированием SDA; амплификации с множественным вытеснением; полимеразной спиральной реакции (PSR); экспоненциальной амплификации с рестрикционным каскадом (RCEA); процесса Smart-амплификации (SMAP2); реакции амплификации одиночным праймером (SPIA); системы амплификации на основе транскрипции (TAS); опосредованной транскрипцией амплификации (ТМА); лигазной цепной реакции (LCR); и перекрестной амплификации с множественным вытеснением (MCDA). Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает петлевую изотермическую амплификацию (LAMP).[0041] In some embodiments, said amplification process includes isothermal amplification. In some embodiments, said amplification process comprises an isothermal amplification reaction selected from the group consisting of a self-sustaining sequence replication reaction (3SR); 90-I; (BAD Amp); cross-priming amplification (CPA); exponential isothermal amplification reactions (EXPAR); isothermal chimeric primer initiated nucleic acid amplification (ICAN); isothermal amplification with multiple displacement (IMDA); mediated by SDA ligation; multiple displacement amplifications; polymerase helical reaction (PSR); exponential restriction cascade amplification (RCEA); smart amplification process (SMAP2); single primer amplification reactions (SPIA); transcription-based amplification systems (TAS); transcription-mediated amplification (TMA); ligase chain reaction (LCR); and cross-displacement amplification (MCDA). In some embodiments, said amplification process includes loop isothermal amplification (LAMP).

[0042] Согласно некоторым вариантам реализации указанная тестовая ячейка сконфигурирована таким образом, чтобы нагревать образец до температуры, превышающей 30°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанная тестовая ячейка сконфигурирована таким образом, чтобы нагревать образец до температуры, превышающей 37°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанная тестовая ячейка сконфигурирована таким образом, чтобы нагревать образец до температуры, превышающей 60°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанная тестовая ячейка сконфигурирована таким образом, чтобы нагревать образец до температуры в диапазоне от 60°С до 70°С.[0042] In some embodiments, said test cell is configured to heat the sample to a temperature in excess of 30°C. In some embodiments, said test cell is configured to heat the sample to a temperature in excess of 37°C. In some embodiments, said test cell is configured to heat the sample to a temperature in excess of 60°C. In some embodiments, said test cell is configured to heat the sample to a temperature in the range of 60°C to 70°C.

[0043] Согласно некоторым вариантам реализации указанные жидкие составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.[0043] In some embodiments, said liquid constituents of the amplification process comprise a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase.

[0044] Согласно некоторым вариантам реализации указанные высушенные составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.[0044] In some embodiments, said dried amplification process components comprise a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase.

[0045] Некоторые варианты реализации включают долговременный машиночитаемый носитель, где хранятся инструкции, которые при выполнении считывающим устройством, сконфигурированным таким образом, чтобы вмещать аналитический картридж, содержащий образец, содержащий целевой агент, и тестовую ячейку, приводят к осуществлению указанным считывающим устройством операций, включающих: подачу тока возбуждения на возбуждающий электрод, расположенный внутри тестовой ячейки, на протяжении по меньшей мере части времени протекания процесса амплификации, происходящего внутри тестовой ячейки; получение сигнала с сенсорного электрода, расположенного внутри тестовой ячейки, при этом указанный сигнал соответствует току возбуждения после после его затухания вследствие взаимодействия по меньшей мере с образцом, подвергающимся амплификации внутри тестовой ячейки; разложение указанного сигнала на составляющую активного сопротивления и составляющую реактивного сопротивления; анализ составляющей реактивного сопротивления для определения наличия перепада сигнала, указывающего на положительный образец, содержащий целевой агент, на протяжении по меньшей мере части времени протекания процесса амплификации; и, в ответ на определение возникновения перепада сигнала, вывод положительного результата теста; или, в ответ на определение отсутствия перепада сигнала, вывод отрицательного результата теста.[0045] Some embodiments include a non-volatile computer-readable medium that stores instructions that, when executed by a reader configured to receive an assay cartridge containing a sample containing a target agent and a test cell, causes said reader to perform operations including : supplying a drive current to a drive electrode located inside the test cell for at least part of the time of the amplification process occurring inside the test cell; receiving a signal from a sensor electrode located inside the test cell, said signal corresponding to the excitation current after it decays due to interaction with at least the sample being amplified inside the test cell; decomposing said signal into an active resistance component and a reactance component; analysis of the reactance component to determine the presence of a signal drop indicative of a positive sample containing the target agent for at least a portion of the time of the amplification process; and, in response to determining the occurrence of a signal drop, outputting a positive test result; or, in response to determining the absence of a signal edge, outputting a negative test result.

[0046] Согласно некоторым вариантам реализации указанные операции дополнительно включают обеспечение нагревания аналитического картриджа нагревателем до заданной температуры для выполнения процесса амплификации.[0046] In some embodiments, these steps further include causing the heater to heat the assay cartridge to a predetermined temperature to perform the amplification process.

[0047] Согласно некоторым вариантам реализации указанные операции дополнительно включают передачу положительного результата теста или отрицательного результата теста по сети.[0047] In some embodiments, these operations further include transmitting a positive test result or a negative test result over the network.

[0048] Согласно некоторым вариантам реализации указанные операции для разложения дополнительно включают: замер сигнала с большей частотой, чем его частота Найквиста, где указанный сигнал соответствует импедансу указанного образца; разложение указанного сигнала на синфазную составляющую и несинфазную составляющую; вычисление составляющей активного сопротивления на основании синфазной составляющей и вычисление составляющей реактивного сопротивления на основании несинфазной составляющей.[0048] In some embodiments, said decomposition operations further comprise: measuring a signal at a frequency greater than its Nyquist frequency, where said signal corresponds to the impedance of said sample; decomposing said signal into an in-phase component and an out-of-phase component; calculating a resistance component based on the common mode component; and calculating a reactance component based on the out of phase component.

[0049] Согласно некоторым вариантам реализации указанные операции для анализа составляющей реактивного сопротивления дополнительно включают оценку заданных ожидаемых характеристик перепада сигнала из памяти.[0049] In some embodiments, these steps for analyzing the reactance component further include estimating predetermined expected edge characteristics from the memory.

[0050] Согласно некоторым вариантам реализации указанные заданные ожидаемые характеристики перепада сигнала, хранящиеся в памяти, включают окно времени на протяжении времени протекания процесса амплификации, когда указанный перепад сигнала должен произойти согласно прогнозу.[0050] In some embodiments, said predetermined expected signal edge characteristics stored in memory include a window of time over the course of the amplification process when said signal edge is predicted to occur.

[0051] Согласно некоторым вариантам реализации указанные заданные ожидаемые характеристики перепада сигнала, хранящиеся в памяти, включают пороговое изменение значения составляющей реактивного сопротивления.[0051] In some embodiments, said predetermined expected edge characteristics stored in the memory include a threshold change in the value of a reactance component.

[0052] Согласно некоторым вариантам реализации указанные заданные ожидаемые характеристики перепада сигнала, хранящиеся в памяти, включают пороговый уклон кривой составляющей реактивного сопротивления, при этом кривая составляющей реактивного сопротивления соответствует значениям составляющей реактивного сопротивления, замеряемым в течение по меньшей мере части времени протекания процесса амплификации.[0052] In some embodiments, said predetermined expected ramp characteristics stored in memory include a threshold slope of the reactance component curve, wherein the reactance component curve corresponds to the reactance component values measured for at least a portion of the time the amplification process is running.

[0053] Согласно некоторым вариантам реализации указанные операции дополнительно включают активацию пневматической системы для подачи давления в проточный канал аналитического картриджа, что приводит к смешиванию образца с составляющими процесса амплификации, находящимся в аналитическом картридже, и попаданию в тестовую ячейку.[0053] In some embodiments, these steps further include activating a pneumatic system to pressurize the flow path of the assay cartridge, which causes the sample to mix with the amplification process components in the assay cartridge and enter the test cell.

[0054] Согласно некоторым вариантам реализации указанные операции дополнительно включают активацию двигателя для проталкивания привода в блистерную упаковку аналитического картриджа, что вызывает высвобождение жидких составляющих процесса амплификации в проточный канал.[0054] In some embodiments, these steps further include activating a motor to push the drive into the blister pack of the assay cartridge, which causes the liquid constituents of the amplification process to be released into the flow channel.

[0055] Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает приведение обработанного образца в контакт с зондом захвата. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата выбран из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора и нуклеиновой кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата содержит детектируемую нуклеиновую кислоту. Согласно некоторым вариантам реализации указанную детектируемую нуклеиновую кислоту амплифицируют.[0055] In some embodiments, said amplification process includes bringing the processed sample into contact with a capture probe. In some embodiments, said capture probe is selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, and a nucleic acid. In some embodiments, said capture probe contains a detectable nucleic acid. In some embodiments, said detectable nucleic acid is amplified.

[0056] Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает изотермическую амплификацию. Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает реакцию изотермической амплификации, выбранную из группы, состоящей из самоподдерживающейся реакции репликации последовательностей (3SR); 90-I; BAD Amp; амплификации с перекрестным праймированием (CPA); реакции экспоненциальной изотермической амплификации (EXPAR); изотермической инициируемой химерными праймерами амплификации нуклеиновых кислот (ICAN); изотермической амплификации с множественным вытеснением (IMDA); опосредованной лигированием SDA; амплификации с множественным вытеснением; полимеразной спиральной реакции (PSR); экспоненциальной амплификации с рестрикционным каскадом (RCEA); процесса Smart-амплификации (SMAP2); реакции амплификации одиночным праймером (SPIA); системы амплификации на основе транскрипции (TAS); опосредованной транскрипцией амплификации (ТМА); лигазной цепной реакции (LCR); и перекрестной амплификации с множественным вытеснением (MCDA). Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает петлевую изотермическую амплификацию (LAMP).[0056] In some embodiments, said amplification process includes isothermal amplification. In some embodiments, said amplification process comprises an isothermal amplification reaction selected from the group consisting of a self-sustaining sequence replication reaction (3SR); 90-I; BAD Amp; cross-priming amplification (CPA); exponential isothermal amplification reactions (EXPAR); isothermal chimeric primer initiated nucleic acid amplification (ICAN); isothermal amplification with multiple displacement (IMDA); mediated by SDA ligation; multiple displacement amplifications; polymerase helical reaction (PSR); exponential restriction cascade amplification (RCEA); smart amplification process (SMAP2); single primer amplification reactions (SPIA); transcription-based amplification systems (TAS); transcription-mediated amplification (TMA); ligase chain reaction (LCR); and cross-displacement amplification (MCDA). In some embodiments, said amplification process includes loop isothermal amplification (LAMP).

[0057] Согласно некоторым вариантам реализации указанная заданная температура для выполнения процесса амплификации превышает 30°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанная заданная температура для выполнения процесса амплификации превышает 37°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанная заданная температура для выполнения процесса амплификации превышает 60°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанная заданная температура для выполнения процесса амплификации находится в диапазоне от 60°С до 70°С.[0057] In some embodiments, the specified target temperature for performing the amplification process is greater than 30°C. In some embodiments, the specified target temperature for performing the amplification process is greater than 37°C. In some embodiments, the specified target temperature for performing the amplification process is greater than 60°C. In some embodiments, said target temperature for performing the amplification process is in the range of 60°C to 70°C.

[0058] Согласно некоторым вариантам реализации указанные жидкие составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.[0058] In some embodiments, said liquid constituents of the amplification process comprise a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase.

[0059] Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации дополнительно включает высушенные составляющие, выбранные из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.[0059] In some embodiments, said amplification process further comprises dried moieties selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase.

[0060] Некоторые варианты реализации включают способ обнаружения целевого агента, при этом указанный способ включает: предоставление картриджа, содержащего тестовую ячейку, включающую возбуждающий электрод и сенсорный электрод; введение образца, содержащего целевой агент в указанный картридж; ввод картриджа в считывающее устройство; проведение амплификации целевого агента, содержащегося в образце, внутри тестовой ячейки; подача сигнала возбуждения со считывающего устройства на возбуждающий электрод; сенсорное обнаружение с использованием возбуждающего электрода сигнала из тестовой ячейки, соответствующего импедансу образца, подвергающегося амплификации; передача сигнала на считывающее устройство; и обнаружение целевого агента на основании анализа считывающим устройством реактивной части импеданса.[0060] Some embodiments include a method for detecting a target agent, said method comprising: providing a cartridge containing a test cell including a drive electrode and a sensor electrode; introducing a sample containing the target agent into said cartridge; inserting the cartridge into the reader; conducting amplification of the target agent contained in the sample inside the test cell; applying an excitation signal from the reader to the excitation electrode; sensory detection, using an excitation electrode, of a signal from the test cell corresponding to the impedance of the sample being amplified; signal transmission to the reader; and detecting the target agent based on the reader's analysis of the reactive portion of the impedance.

[0061] Некоторые варианты реализации также включают подачу образца в область ввода образца картриджа; прорывание герметизированной камеры внутри картриджа для высвобождения жидких составляющих процесса амплификации в проточный канал картриджа; и обеспечение протекания жидких составляющих и образца вдоль проточного канала в тестовую ячейку, с перемешиванием таким образом жидких составляющих и образца с получением исследуемой текучей среды.[0061] Some embodiments also include supplying a sample to the sample input area of the cartridge; breaking through the sealed chamber within the cartridge to release the liquid constituents of the amplification process into the flow channel of the cartridge; and allowing the liquid constituents and the sample to flow along the flow channel into the test cell, thereby mixing the liquid constituents and the sample to obtain a test fluid.

[0062] Некоторые варианты реализации также включают увлажнение высушенных компонентов процесса амплификации, содержащихся внутри тестовой ячейки, исслудуемой текучей средой.[0062] Some embodiments also include moisturizing the dried components of the amplification process contained within the test cell being examined by the fluid.

[0063] Некоторые варианты реализации также включают выталкивание газа, захваченного исследуемой текучей средой, через отводное отверстие, сообщающееся через текучую среду с тестовой ячейкой.[0063] Some embodiments also include expelling gas entrained in the test fluid through a vent that is in fluid communication with the test cell.

[0064] Некоторые варианты реализации также включают анализ реактивной части сигнала для идентификации перепада сигнала, указывающего на положительный результат теста.[0064] Some implementations also include analyzing the reactive portion of the signal to identify a signal edge that indicates a positive test result.

[0065] Некоторые варианты реализации также включают идентификацию перепада сигнала на основании части кривой, генерированной на основании реактивной части, которая отличается чем-либо одним, или и первым, и вторым из более чем порогового изменения значения и временной локализации внутри заданного окна времени в процессе амплификации.[0065] Some implementations also include identifying a signal edge based on the portion of the curve generated from the reactive portion that differs in either one or both of more than a threshold value change and temporal location within a given time window in the process. amplification.

[0066] Согласно некоторым вариантам реализации указанный процесс амплификации включает приведение обработанного образца в контакт с зондом захвата. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата выбран из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора и нуклеиновой кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата содержит детектируемую нуклеиновую кислоту. Согласно некоторым вариантам реализации указанную детектируемую нуклеиновую кислоту амплифицируют.[0066] In some embodiments, said amplification process includes bringing the processed sample into contact with a capture probe. In some embodiments, said capture probe is selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, and a nucleic acid. In some embodiments, said capture probe contains a detectable nucleic acid. In some embodiments, said detectable nucleic acid is amplified.

[0067] Согласно некоторым вариантам реализации указанная амплификация включает изотермическую амплификацию. Согласно некоторым вариантам реализации указанная амплификация включает реакцию изотермической амплификации, выбранную из группы, состоящей из самоподдерживающейся реакции репликации последовательностей (3SR); 90-I; BAD Amp; амплификации с перекрестным праймированием (CPA); реакции экспоненциальной изотермической амплификации (EXPAR); изотермической инициируемой химерными праймерами амплификации нуклеиновых кислот (ICAN); изотермической амплификации с множественным вытеснением (IMDA); опосредованной лигированием SDA; амплификации с множественным вытеснением; полимеразной спиральной реакции (PSR); экспоненциальной амплификации с рестрикционным каскадом (RCEA); процесса Smart-амплификации (SMAP2); реакции амплификации одиночным праймером (SPIA); системы амплификации на основе транскрипции (TAS); опосредованной транскрипцией амплификации (ТМА); лигазной цепной реакции (LCR); и перекрестной амплификации с множественным вытеснением (MCDA). Согласно некоторым вариантам реализации указанная амплификация включает петлевую изотермическую амплификацию (LAMP).[0067] In some embodiments, said amplification includes isothermal amplification. In some embodiments, said amplification comprises an isothermal amplification reaction selected from the group consisting of a self-sustaining sequence replication reaction (3SR); 90-I; BAD Amp; cross-priming amplification (CPA); exponential isothermal amplification reactions (EXPAR); isothermal chimeric primer initiated nucleic acid amplification (ICAN); isothermal amplification with multiple displacement (IMDA); mediated by SDA ligation; multiple displacement amplifications; polymerase helical reaction (PSR); exponential restriction cascade amplification (RCEA); smart amplification process (SMAP2); single primer amplification reactions (SPIA); transcription-based amplification systems (TAS); transcription-mediated amplification (TMA); ligase chain reaction (LCR); and cross-displacement amplification (MCDA). In some embodiments, said amplification includes loop isothermal amplification (LAMP).

[0068] Согласно некоторым вариантам реализации проведение амплификации целевого агента включает нагревание образца до температуры, превышающей 30°С. Согласно некоторым вариантам реализации проведение амплификации целевого агента включает нагревание образца до температуры, превышающей 37°С. Согласно некоторым вариантам реализации проведение амплификации целевого агента включает нагревание образца до температуры, превышающей 60°С. Согласно некоторым вариантам реализации проведение амплификации целевого агента включает нагревание образца до температуры в диапазоне от 60°С до 70°С.[0068] In some embodiments, carrying out amplification of the target agent includes heating the sample to a temperature greater than 30°C. In some embodiments, carrying out amplification of the target agent includes heating the sample to a temperature greater than 37°C. In some embodiments, carrying out amplification of the target agent includes heating the sample to a temperature in excess of 60°C. In some embodiments, carrying out amplification of the target agent includes heating the sample to a temperature in the range of 60°C to 70°C.

[0069] Согласно некоторым вариантам реализации указанные жидкие составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.[0069] In some embodiments, said liquid constituents of the amplification process comprise a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase.

[0070] Согласно некоторым вариантам реализации указанные высушенные составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.[0070] In some embodiments, said dried amplification process components comprise a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase.

[0071] Некоторые варианты реализации включают способ обнаружения целевого агента, при этом указанный способ включает: предоставление устройства, содержащего возбуждающий электрод и сенсорный электрод; введение образца, содержащего целевой агент, в указанное устройство; обработка образца внутри указанного устройства; и обнаружение мишени путем измерения электрического свойства обработанного образца.[0071] Some embodiments include a method for detecting a target agent, said method comprising: providing a device comprising an excitation electrode and a sensor electrode; introducing a sample containing the target agent into said device; processing the sample within said device; and target detection by measuring an electrical property of the treated sample.

[0072] Согласно некоторым вариантам реализации указанное электрическое свойство выбрано из группы, состоящей из комплексного адмиттанса, импеданса, проводимости, резистивности, сопротивления и диэлектрической константы.[0072] In some embodiments, said electrical property is selected from the group consisting of complex admittance, impedance, conductivity, resistivity, resistance, and dielectric constant.

[0073] Согласно некоторым вариантам реализации указанное электрическое свойство представляет собой комплексный адмиттанс.[0073] In some embodiments, said electrical property is a complex admittance.

[0074] Согласно некоторым вариантам реализации обнаружение включает подачу сигнала возбуждения на возбуждающий электрод.[0074] In some embodiments, detection includes applying a drive signal to a drive electrode.

[0075] Согласно некоторым вариантам реализации указанный сигнал возбуждения включает переменный ток.[0075] In some embodiments, said drive signal includes alternating current.

[0076] Согласно некоторым вариантам реализации указанный сигнал возбуждения включает постоянный ток.[0076] In some embodiments, said drive signal includes direct current.

[0077] Согласно некоторым вариантам реализации указанный сигнал возбуждения включает качающиеся напряжение и частоту.[0077] In some embodiments, said drive signal includes a voltage and frequency sweep.

[0078] Согласно некоторым вариантам реализации обнаружение включает измерение индуцированного тока на сенсорном электроде.[0078] In some embodiments, the detection includes measuring the induced current at the sensor electrode.

[0079] Согласно некоторым вариантам реализации указанное электрическое свойство измеряют на протяжении периода времени.[0079] In some embodiments, said electrical property is measured over a period of time.

[0080] Согласно некоторым вариантам реализации по меньшей мере один электрод запассивирован.[0080] In some embodiments, at least one electrode is passivated.

[0081] Согласно некоторым вариантам реализации указанный электрод запассивирован диэлектрическим материалом.[0081] In some embodiments, said electrode is passivated with a dielectric material.

[0082] Согласно некоторым вариантам реализации указанный электрод запассивирован оксидом титана.[0082] In some embodiments, said electrode is passivated with titanium oxide.

[0083] Согласно некоторым вариантам реализации обнаружение включает приведение обработанного образца в контакт с зондом захвата. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата содержит магнитную гранулу.[0083] In some embodiments, detection includes bringing the processed sample into contact with a capture probe. In some embodiments, said capture probe comprises a magnetic bead.

[0084] Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата выбран из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора и нуклеиновой кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата содержит детектируемую нуклеиновую кислоту. Согласно некоторым вариантам реализации обнаружение включает амплификацию указанной детектируемой нуклеиновой кислоты.[0084] In some embodiments, said capture probe is selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, and a nucleic acid. In some embodiments, said capture probe contains a detectable nucleic acid. In some embodiments, detection comprises amplification of said detectable nucleic acid.

[0085] Согласно некоторым вариантам реализации указанная амплификация включает изотермическую амплификацию. Согласно некоторым вариантам реализации указанная амплификация включает петлевую изотермическую амплификацию (LAMP). Согласно некоторым вариантам реализации указанный обработанный образец содержит раствор низкой ионной силы.[0085] In some embodiments, said amplification includes isothermal amplification. In some embodiments, said amplification includes loop isothermal amplification (LAMP). In some embodiments, said processed sample contains a low ionic strength solution.

[0086] Согласно некоторым вариантам реализации в указанном обработанном образце отсутствует сульфат аммония.[0086] In some embodiments, ammonium sulfate is absent from said treated sample.

[0087] Согласно некоторым вариантам реализации обнаружение включает приведение образца в контакт с агентом для усиления изменений проводимости раствора, содержащего образец. Согласно некоторым вариантам реализации указанный агент связывается с неорганическим пирофосфатом. Согласно некоторым вариантам реализации указанный агент выбран из группы, состоящей из Cd2+-циклен-кумарина; комплекса Zn2+ с бис(2-пиридилметил)аминовой (DPA) единицей; DPA-2Zn2+-феноксида; акридина-DPA-Zn2+; DPA-Zn2+-пирена; и комплекса азакраун-Cu2+. Согласно некоторым вариантам реализации указанный агент содержит 2-амино-6-меркапто-7-метилпуриновый рибонуклеозид.[0087] In some embodiments, detection includes bringing the sample into contact with an agent to enhance changes in the conductivity of a solution containing the sample. In some embodiments, said agent binds to an inorganic pyrophosphate. In some embodiments, said agent is selected from the group consisting of Cd2+-cyclen-coumarin; a Zn2+ complex with a bis(2-pyridylmethyl)amine (DPA) unit; DPA-2Zn2+-phenoxide; acridine-DPA-Zn2+; DPA-Zn2+-pyrene; and the azacrown-Cu2+ complex. In some embodiments, said agent comprises a 2-amino-6-mercapto-7-methylpurine ribonucleoside.

[0088] Некоторые варианты реализации включают способ обнаружения целевого агента с использованием частотно-зависимого емкостно-сопряженного бесконтактного устройства обнаружения проводимости, при этом указанный способ включает: введение образца, содержащего целевой агент, в указанное устройство; обработку образца внутри указанного устройства; и обнаружение мишени путем анализа частотно-зависимой емкостно-сопряженной бесконтактной проводимости образца.[0088] Some embodiments include a method for detecting a target agent using a frequency-dependent capacitively coupled non-contact conductivity detection device, said method comprising: introducing a sample containing the target agent into said device; processing the sample within said device; and target detection by analyzing the frequency-dependent capacitively coupled non-contact conductivity of the sample.

[0089] Согласно некоторым вариантам реализации обработка включает этап, выбранный из группы, состоящей из обогащения образца целевым агентом, удаления не являющегося целевым агентом материала из образца, лизиса клеток, осаждения белков и добавления консерванта.[0089] In some embodiments, processing includes a step selected from the group consisting of enriching the sample with a target agent, removing non-target material from the sample, lysing the cells, precipitating proteins, and adding a preservative.

[0090] Согласно некоторым вариантам реализации обнаружение включает приведение обработанного образца в контакт с зондом захвата. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата выбран из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора и нуклеиновой кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата содержит детектируемую нуклеиновую кислоту. Согласно некоторым вариантам реализации обнаружение включает амплификацию указанной детектируемой нуклеиновой кислоты.[0090] In some embodiments, detection includes bringing the processed sample into contact with a capture probe. In some embodiments, said capture probe is selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, and a nucleic acid. In some embodiments, said capture probe contains a detectable nucleic acid. In some embodiments, detection comprises amplification of said detectable nucleic acid.

[0091] Согласно некоторым вариантам реализации указанная амплификация включает изотермическую амплификацию. Согласно некоторым вариантам реализации указанная амплификация включает реакцию изотермической амплификации, выбранную из группы, состоящей из самоподдерживающейся реакции репликации последовательностей (3SR); 90-I; BAD Amp; амплификации с перекрестным праймированием (CPA); реакции экспоненциальной изотермической амплификации (EXPAR); изотермической инициируемой химерными праймерами амплификации нуклеиновых кислот (ICAN); изотермической амплификации с множественным вытеснением (IMDA); опосредованной лигированием SDA; амплификации с множественным вытеснением; полимеразной спиральной реакции (PSR); экспоненциальной амплификации с рестрикционным каскадом (RCEA); процесса Smart-амплификации (SMAP2); реакции амплификации одиночным праймером (SPIA); системы амплификации на основе транскрипции (TAS); опосредованной транскрипцией амплификации (ТМА); лигазной цепной реакции (LCR); и перекрестной амплификации с множественным вытеснением (MCDA). Согласно некоторым вариантам реализации указанная амплификация включает петлевую изотермическую амплификацию (LAMP).[0091] In some embodiments, said amplification includes isothermal amplification. In some embodiments, said amplification comprises an isothermal amplification reaction selected from the group consisting of a self-sustaining sequence replication reaction (3SR); 90-I; BAD Amp; cross-priming amplification (CPA); exponential isothermal amplification reactions (EXPAR); isothermal chimeric primer initiated nucleic acid amplification (ICAN); isothermal amplification with multiple displacement (IMDA); mediated by SDA ligation; multiple displacement amplifications; polymerase helical reaction (PSR); exponential restriction cascade amplification (RCEA); smart amplification process (SMAP2); single primer amplification reactions (SPIA); transcription-based amplification systems (TAS); transcription-mediated amplification (TMA); ligase chain reaction (LCR); and cross-displacement amplification (MCDA). In some embodiments, said amplification includes loop isothermal amplification (LAMP).

[0092] Согласно некоторым вариантам реализации обнаружение включает приведение образца в контакт с агентом для усиления изменений проводимости раствора, содержащего образец. Согласно некоторым вариантам реализации указанный агент связывается с неорганическим пирофосфатом. Согласно некоторым вариантам реализации указанный агент выбран из группы, состоящей из Cd2+-циклен-кумарина; комплекса Zn2+ с бис(2-пиридилметил)аминовой (DPA) единицей; DPA-2Zn2+-феноксида; акридина-DPA-Zn2+; DPA-Zn2+-пирена; и комплекса азакраун-Cu2+. Согласно некоторым вариантам реализации указанный агент содержит 2-амино-6-меркапто-7-метилпуриновый рибонуклеозид.[0092] In some embodiments, detection includes bringing the sample into contact with an agent to enhance changes in conductivity of a solution containing the sample. In some embodiments, said agent binds to an inorganic pyrophosphate. In some embodiments, said agent is selected from the group consisting of Cd2+-cyclen-coumarin; a Zn2+ complex with a bis(2-pyridylmethyl)amine (DPA) unit; DPA-2Zn2+-phenoxide; acridine-DPA-Zn2+; DPA-Zn2+-pyrene; and the azacrown-Cu2+ complex. In some embodiments, said agent comprises a 2-amino-6-mercapto-7-methylpurine ribonucleoside.

[0093] Согласно некоторым вариантам реализации в указанной обнаружения задействован переменный ток.[0093] In some embodiments, AC is involved in said detection.

[0094] Согласно некоторым вариантам реализации в указанной обнаружения задействован переменный ток высокой частоты.[0094] In some embodiments, high frequency alternating current is involved in said detection.

[0095] Согласно некоторым вариантам реализации в указанной обнаружения задействован а постоянный ток.[0095] In some embodiments, DC is involved in said detection.

[0096] Некоторые варианты реализации включают устройство для обнаружения целевого агента в образце, содержащее: камеру, способную вмещать жидкий образец; канал по меньшей мере с одной боковой стенкой, сообщающийся через текучую среду с указанной камерой и содержащий один или более реагентов для амплификации нуклеиновой кислоты; нагреватель, способный нагревать указанный канал; первый электрод в контакте с боковой стенкой; второй электрод в контакте с боковой стенкой и расположенный на расстоянии от первого электрода вдоль канала; и схему, электрически соединенную с первым и вторым электродами, способную подавать ток на указанный первый электрод и обнаруживать сигнал тока, принимаемый указанным вторым электродом, указывающий на целевой агент.[0096] Some embodiments include a device for detecting a target agent in a sample, comprising: a chamber capable of containing a liquid sample; a channel with at least one side wall in fluid communication with said chamber and containing one or more nucleic acid amplification reagents; a heater capable of heating said channel; the first electrode in contact with the side wall; a second electrode in contact with the side wall and located at a distance from the first electrode along the channel; and a circuit electrically connected to the first and second electrodes, capable of supplying a current to said first electrode and detecting a current signal received by said second electrode indicative of a target agent.

[0097] Согласно некоторым вариантам реализации указанный ток представляет собой постоянный ток.[0097] In some embodiments, said current is DC.

[0098] Согласно некоторым вариантам реализации указанный ток представляет собой переменный ток.[0098] In some embodiments, said current is AC.

[0099] Согласно некоторым вариантам реализации указанный нагреватель способен нагревать жидкий образец по меньшей мере до 30°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанный нагреватель способен нагревать жидкий образец по меньшей мере до 37°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанный нагреватель способен нагревать жидкий образец по меньшей мере до 60°С. Согласно некоторым вариантам реализации указанный нагреватель способен нагревать жидкий образец до температуры в диапазоне от 60°С до 70°С.[0099] In some embodiments, said heater is capable of heating a liquid sample to at least 30°C. In some embodiments, said heater is capable of heating a liquid sample to at least 37°C. In some embodiments, said heater is capable of heating a liquid sample to at least 60°C. In some embodiments, said heater is capable of heating a liquid sample to a temperature in the range of 60°C to 70°C.

[0100] Согласно некоторым вариантам реализации указанный канал формируется в диэлектрической подложке, а нагреватель расположен рядом с каналом.[0100] In some embodiments, said channel is formed in the dielectric substrate and the heater is located adjacent to the channel.

[0101] Согласно некоторым вариантам реализации указанное устройство сконфигурировано так, что оно электронным и механическим образом сопряжено с сопутствующим устройством.[0101] In some embodiments, said device is configured to be electronically and mechanically coupled to a companion device.

[0102] Согласно некоторым вариантам реализации указанное сопутствующее устройство представляет собой потребительский продукт, включающий процессор, память, графический дисплей пользователя.[0102] According to some embodiments, said companion device is a consumer product, including a processor, memory, user graphic display.

[0103] Согласно некоторым вариантам реализации указанное сопутствующее устройство выбрано из группы, состоящей из смартфона, планшетного устройства, ноутбука и смарт-часов.[0103] In some embodiments, said associated device is selected from the group consisting of a smartphone, tablet device, laptop, and smart watch.

[0104] Согласно некоторым вариантам реализации указанные один или более реагентов для амплификации нуклеиновой кислоты содержат праймер и полимеразу.[0104] In some embodiments, said one or more nucleic acid amplification reagents comprise a primer and a polymerase.

[0105] Согласно некоторым вариантам реализации указанные один или более реагентов для амплификации нуклеиновой кислоты содержат агент для усиления изменений проводимости раствора, содержащего образец. Согласно некоторым вариантам реализации указанный агент связывается с неорганическим пирофосфатом. Согласно некоторым вариантам реализации указанный агент выбран из группы, состоящей из Cd2+-циклен-кумарина; комплекса Zn2+ с бис(2-пиридилметил)аминовой (DPA) единицей; DPA-2Zn2+-феноксида; акридина-DPA-Zn2+; DPA-Zn2+-пирена; и комплекса азакраун-Cu2+. Согласно некоторым вариантам реализации указанный агент содержит 2-амино-6-меркапто-7-метилпуриновый рибонуклеозид.[0105] In some embodiments, the one or more nucleic acid amplification reagents comprise an agent to enhance changes in the conductivity of the solution containing the sample. In some embodiments, said agent binds to an inorganic pyrophosphate. In some embodiments, said agent is selected from the group consisting of Cd2+-cyclen-coumarin; a Zn2+ complex with a bis(2-pyridylmethyl)amine (DPA) unit; DPA-2Zn2+-phenoxide; acridine-DPA-Zn2+; DPA-Zn2+-pyrene; and the azacrown-Cu2+ complex. In some embodiments, said agent comprises a 2-amino-6-mercapto-7-methylpurine ribonucleoside.

[0106] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что целевой агент выбран из группы, состоящей из вирусной нуклеиновой кислоты, белка вирусного капсида, вирусного структурного белка, вирусного гликопротеина, вирусного белка слияния мембран, вирусной протеазы и вирусной полимеразы.[0106] Some of the embodiments described above include a device, a durable computer-readable medium, or a method, characterized in that the target agent is selected from the group consisting of a viral nucleic acid, a viral capsid protein, a viral structural protein, a viral glycoprotein, a viral membrane fusion protein, viral protease and viral polymerase.

[0107] Согласно некоторым вариантам реализации вирус содержит целевой агент.[0107] In some embodiments, the virus contains a target agent.

[0108] Согласно некоторым вариантам реализации указанный вирус выбран из группы, состоящей из двухцепочечного ДНК-вируса, одноцепочечного ДНК-вируса, двухцепочечного РНК-вируса, одноцепочечного (+) РНК-вируса, одноцепочечного (-) РНК-вируса, одноцепочечного обратно-транскрибируемого РНК-вируса и двухцепочечного обратно-транскрибируемого ДНК-вируса.[0108] In some embodiments, said virus is selected from the group consisting of double-stranded DNA virus, single-stranded DNA virus, double-stranded RNA virus, single-stranded (+) RNA virus, single-stranded (-) RNA virus, single-stranded reverse transcribed RNA virus and double-stranded reverse transcribed DNA virus.

[0109] Согласно некоторым вариантам реализации указанный вирус выбран из группы, состоящей из аденоассоциированного вируса, вируса Айти, лиссавируса австралийских летучих мышей, полиомавируса ВК, вируса Банна, вируса леса Барма, вируса Буньямвера, буньявируса Ла Кросс, буньявируса американского беляка, герпесвируса мартышковых, вируса Чандипура, вируса Чикунгунья, косавируса А, вируса коровьей оспы, вируса Коксаки, вируса конго-крымской геморрагической лихорадки, вируса лихорадки Денге, вируса Дхори, вируса Дагбе, вируса Дювенхаге, вируса восточного энцефалита лошадей, эболавируса, эховируса, вируса энцефаломиокардита, вируса Эпштейна-Барра, лиссавируса европейских летучих мышей, вируса GBV-C/гепатита G, вируса Хантаан, вируса Хендра, вируса гепатита А, вируса гепатита В, вируса гепатита С, вируса гепатита Е, вируса гепатита дельта, вируса оспы лошадей, аденовируса человека, астровируса человека, коронавируса человека, цитомегаловируса человека, энтеровируса человека 68, 70, герпесвируса человека 1, герпесвируса человека 2, герпесвируса человека 6, герпесвируса человека 7, герпесвируса человека 8, вируса иммунодефицита человека, папилломавируса человека 1, папилломавируса человека 2, папилломавируса человека 16, 18, парагриппа человека, парвовируса человека В19, респираторно-синцитиального вируса человека, риновируса человека, коронавируса ТОРС человека, спумаретровируса человека, Т-лимфотропного вируса человека, торовируса человека, вируса гриппа А, вируса гриппа В, вируса гриппа С, вируса Исфахан, полиомавируса JC, вируса японского энцефалита, ареновируса Хунин, полиомавируса KI, полиомавируса Кунджин, вируса летучих мышей острова Лагос, вируса Марбург озера Виктория, вируса Лангат, вируса Ласса, вируса Лордсдейл, вируса вертячки, вируса лимфоцитарного хориоменингита, вируса Мачупо, вируса Майаро, коронавируса ближневосточного респираторного синдрома (MERS), вируса кори, вируса энцефалоамиокардита Менго, полиомавируса клеток Меркеля, вируса Мокола, вируса контагиозного моллюска, вируса оспы обезьян, вируса эпидемического паротита, вируса энцефалита долины Муррея, нью-йоркского вируса, вируса Нипах, вируса Норуолк, вируса О'Ньонг-Ньонг, вируса контагиозного пустулезного дерматита, вируса Оропуш, вируса Пичинде, полиовируса, флебовируса Пунта-Торо, вируса Пуумала, вируса бешенства, вируса лихорадки долины Рифт, росавируса А, вируса Росс-ривер, ротавируса А, ротавируса В, ротавируса С, вируса краснухи, вируса Сагияма, саливируса А, вируса флеботомной лихорадки сицилийского серотипа, вируса Саппоро, вируса леса Семлики, вируса Сеул, вируса пенистости обезьян, вируса обезьян 5, вируса Синдбис, вируса Саутгемптон, вируса энцефалита Сент-Луис, вируса клещевого энцефалита Повассан, вируса гепатита TTV, вируса тосканской лихорадки, вируса Уукуниеми, вируса осповакцины, вируса ветряной оспы, вируса натуральной оспы, вируса венесуэльского энцефалита лошадей, вируса везикулярного стоматита, вируса западного энцефалита лошадей, полиомавируса WU, вируса Западного Нила, вируса опухолей обезьян Яба, вируса ябоподобной болезни, вируса желтой лихорадки и вируса Зика.[0109] In some embodiments, said virus is selected from the group consisting of adeno-associated virus, Aichi virus, Australian bat lyssavirus, VK polyomavirus, Bann virus, Barma forest virus, Bunyamwera virus, La Crosse bunyavirus, American hare bunyavirus, marmoset herpesvirus, Chandipur virus, Chikungunya virus, Cosavirus A, Vaccinia virus, Coxsackie virus, Crimean-Congo hemorrhagic fever virus, Dengue fever virus, Dhori virus, Dagbe virus, Duvenhage virus, Oriental equine encephalitis virus, Ebolavirus, Echovirus, Encephalomyocarditis virus, Epstein virus -Barr, European bat Lyssavirus, GBV-C/Hepatitis G, Hantaan virus, Hendra virus, Hepatitis A virus, Hepatitis B virus, Hepatitis C virus, Hepatitis E virus, Hepatitis delta virus, Equine pox virus, Human adenovirus, Astrovirus human, human coronavirus, human cytomegalovirus, human enterovirus 68, 70, herpesvir human ca 1, human herpesvirus 2, human herpesvirus 6, human herpesvirus 7, human herpesvirus 8, human immunodeficiency virus, human papillomavirus 1, human papillomavirus 2, human papillomavirus 16, 18, human parainfluenza, human parvovirus B19, human respiratory syncytial virus , human rhinovirus, human SARS coronavirus, human spumaretrovirus, human T-lymphotropic virus, human torovirus, influenza A virus, influenza B virus, influenza C virus, Isfahan virus, polyomavirus JC, Japanese encephalitis virus, Junin arenavirus, polyomavirus KI, polyomavirus Kunjin , Lagos Island Bat Virus, Lake Victoria Marburg Virus, Langat Virus, Lassa Virus, Lordsdale Virus, Twirl Virus, Lymphocytic Choriomeningitis Virus, Machupo Virus, Mayaro Virus, Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS), Measles Virus, Mengo Encephaloamyocarditis Virus, Polyomavirus Merkel cells, Mokola virus, contagio virus Molluscum Virus, Monkeypox Virus, Mumps Virus, Murray Valley Encephalitis Virus, New York Virus, Nipah Virus, Norwalk Virus, O'Nyong Nyong Virus, Pustular Dermatitis Contagious Virus, Oropush Virus, Pichinde Virus, Poliovirus, Punta Phlebovirus Toro, Puumala virus, Rabies virus, Rift Valley fever virus, Rosavirus A, Ross river virus, Rotavirus A, Rotavirus B, Rotavirus C, Rubella virus, Sagiyama virus, Salivirus A, Sicilian phlebotomic fever virus serotype, Sapporo virus, Forest virus Semliki virus, Seoul virus, Monkey foam virus, Monkey virus 5, Sindbis virus, Southampton virus, St. Louis encephalitis virus, Powassan tick-borne encephalitis virus, TTV hepatitis virus, Tuscan fever virus, Uukuniemi virus, vaccinia virus, varicella-zoster virus, natural virus smallpox, Venezuelan equine encephalitis virus, vesicular stomatitis virus, western equine encephalitis virus, WU polyomavirus, Zapa virus Nile Bottom, Yab Monkey Tumor Virus, Yab-like Disease Virus, Yellow Fever Virus and Zika Virus.

[0110] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что целевой агент выбран из группы, состоящей из бактериальной нуклеиновой кислоты, бактериального белка и бактериального токсина.[0110] Some of the embodiments described above include a device, durable computer-readable medium, or method, characterized in that the target agent is selected from the group consisting of a bacterial nucleic acid, a bacterial protein, and a bacterial toxin.

[0111] Согласно некоторым вариантам реализации бактерия содержит целевой агент.[0111] In some embodiments, the bacterium contains the target agent.

[0112] Согласно некоторым вариантам реализации указанная бактерия выбрана из группы, состоящей из грамположительной бактерии или грамотрицательной бактерии.[0112] In some embodiments, said bacterium is selected from the group consisting of a Gram-positive bacterium or a Gram-negative bacterium.

[0113] Согласно некоторым вариантам реализации указанная бактерия выбрана из группы, состоящей из Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas acidovorans, Pseudomonas alcaligenes, Pseudomonas putida, Stenotrophomonas maltophilia, Burkholderia cepacia, Aeromonas hydrophilia, Escherichia coli, Citrobacter freundii, Salmonella typhimurium, Salmonella typhi, Salmonella paratyphi, Salmonella enteritidis, Shigella dysenteriae, Shigella flexneri, Shigella sonnei, Enterobacter cloacae, Enterobacter aerogenes, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca, Serratia marcescens, Francisella tularensis, Morganella morganii, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Providencia alcalifaciens, Providencia rettgeri, Providencia stuartii, Acinetobacter baumannii, Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter haemolyticus, Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis, Yersinia intermedia, Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis, Bordetella bronchiseptica, Haemophilus influenzae, Haemophilus parainfluenzae, Haemophilus haemolyticus, Haemophilus parahaemolyticus, Haemophilus ducreyi, Pasteurella multocida, Pasteurella haemolytica, Branhamella catarrhalis, Helicobacter pylori, Campylobacter fetus, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Borrelia burgdorferi, Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus, Legionella pneumophila, Listeria monocytogenes, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Kingella, Moraxella, Gardnerella vaginalis, Bacteroides fragilis, Bacteroides distasonis, группы гомологии Bacteroides 3452A, Bacteroides vulgatus, Bacteroides ovalus, Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides uniformis, Bacteroides eggerthii, Bacteroides splanchnicus, Clostridium difficile, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium, Mycobacterium intracellulare, Mycobacterium leprae, Corynebacterium diphtheriae, Corynebacterium ulcerans, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae, Streptococcus pyogenes, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus saprophyticus, Staphylococcus intermedius, Staphylococcus hyicus, подвида hyicus, Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus hominis и Staphylococcus saccharolyticus.[0113] In some embodiments, said bacterium is selected from the group consisting of Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas acidovorans, Pseudomonas alcaligenes, Pseudomonas putida, Stenotrophomonas maltophilia, Burkholderia cepacia, Aeromonas hydrophilia, Escherichia coli, Salmonybacter phimurtyphi, , Salmonella paratyphi, Salmonella enteritidis, Shigella dysenteriae, Shigella flexneri, Shigella sonnei, Enterobacter cloacae, Enterobacter aerogenes, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca, Serratia marcescens, Francisella tularensis, Morganella morganii, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Providencia, Providencia alcalifaciens stuartii, Acinetobacter baumannii, Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter haemolyticus, Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis, Yersinia intermedia, Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis, Bordetella bronchiseptica, Haemophilu s influenzae, Haemophilus parainfluenzae, Haemophilus haemolyticus, Haemophilus parahaemolyticus, Haemophilus ducreyi, Pasteurella multocida, Pasteurella haemolytica, Branhamella catarrhalis, Helicobacter pylori, Campylobacter fetus, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Borrelia burgdorferi, Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus, Legionella pneumophila, Listeria monocytogenes , Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Kingella, Moraxella, Gardnerella vaginalis, Bacteroides fragilis, Bacteroides distasonis, группы гомологии Bacteroides 3452A, Bacteroides vulgatus, Bacteroides ovalus, Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides uniformis, Bacteroides eggerthii, Bacteroides splanchnicus, Clostridium difficile, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium, Mycobacterium intracellulare, Mycobacterium leprae, Corynebacterium diphtheriae, Corynebacterium ulcerans, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae, Streptococcus pyogenes, Enterococcus faecalis, Enterococcus faec ium, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus saprophyticus, Staphylococcus intermedius, Staphylococcus hyicus subspecies hyicus, Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus hominis and Staphylococcus saccharolyticus.

[0114] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что целевой агент выбран из группы, состоящей из белка, полипептида, нуклеиновой кислоты, малой молекулы и фармацевтического соединения.[0114] Some of the embodiments described above include a device, a durable computer-readable medium, or a method, characterized in that the target agent is selected from the group consisting of a protein, a polypeptide, a nucleic acid, a small molecule, and a pharmaceutical compound.

[0115] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что паразит содержит целевой агент.[0115] Some of the embodiments described above include a device, durable computer-readable medium, or method, characterized in that the parasite contains a target agent.

[0116] Согласно некоторым вариантам реализации указанный паразит выбран из группы, состоящей из эндопаразита и эктопаразита.[0116] In some embodiments, said parasite is selected from the group consisting of an endoparasite and an ectoparasite.

[0117] Согласно некоторым вариантам реализации указанный паразит выбран из группы, состоящей из простейших, гельминтов, трематод и аскарид.[0117] In some embodiments, said parasite is selected from the group consisting of protozoa, helminths, trematodes, and roundworms.

[0118] Согласно некоторым вариантам реализации указанный эндопаразит выбран из группы, состоящей из видов (spp.) Acanthamoeba, Babesia spp., В. divergens, В. bigemina, В. equi, В. microfti, В. duncani, Balamuthia mandrillaris, Balantidium coli, Blastocystis spp., Cryptosporidium spp., Cyclospora cayetanensis, Dientamoeba fragilis, Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Isospora belli, Leishmania spp., Naegleria fowleri, Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Plasmodium ovale curtisi, Plasmodium ovale wallikeri, Plasmodium malariae, Plasmodium knowlesi, Rhinosporidium seeberi, Sarcocystis bovihominis, Sarcocystis suihominis, Toxoplasma gondii, Trichomonas vaginalis, Trypanosoma brucei, Trypanosoma cruzi, Bertiella mucronata, Bertiella studeri, ленточных червей (Cestoda), Taenia multiceps, Diphyllobothrium latum, Echinococcus granulosus, Echinococcus multilocularis, E. vogeli, E. oligarthrus, Hymenolepis nana, Hymenolepis diminuta, Spirometra erinaceieuropaei, Taenia saginata, Taenia solium, Clonorchis sinensis; Clonorchis viverrini, Dicrocoelium dendriticum, Echinostoma echinatum, Fasciola hepatica, Fasciola gigantica, Fasciolopsis buski, Gnathostoma spinigerum, Gnathostoma hispidum, Metagonimus yokogawai, Metorchis conjunctus, Opisthorchis viverrini, Opisthorchis felineus, Clonorchis sinensis, Paragonimus westermani, Paragonimus africanus, Paragonimus caliensis, Paragonimus kellicotti, Paragonimus skrjabini; Paragonimus uterobilateralis, Schistosoma haematobium, Schistosoma japonicum, Schistosoma mansoni и Schistosoma intercalatum, Schistosoma mekongi, Schistosoma sp., Trichobilharzia regenti, Schistosomatidae, Ancylostoma duodenale, Necator americanus, Angiostrongylus costaricensis, Anisakis, Ascaris sp., Ascaris lumbricoides, Baylisascaris procyonis, Brugia malayi, Brugia timori, Dioctophyme renale, Dracunculus medinensis, Enterobius vermicularis, Enterobius gregorii, Halicephalobus gingivalis, возбудителя лоаоза, Mansonella streptocerca, Onchocerca volvulus, Strongyloides stercoralis, Thelazia californiensis, Thelazia callipaeda, Toxocara canis, Toxocara cati, Trichinella spiralis, Trichinella britovi, Trichinella nelsoni, Trichinella nativa, Trichuris trichiura, Trichuris vulpis, Wuchereria bancrofti, Archiacanthocephala, Moniliformis moniliformis, Linguatula serrata, Oestroidea, Calliphoridae, Sarcophagidae, Cochliomyia hominivorax (семейство Calliphoridae), Tunga penetrans, Cimicidae: Cimex lectularius и Dermatobia hominis.[0118] In some embodiments, said endoparasite is selected from the group consisting of (spp.) Acanthamoeba, Babesia spp., B. divergens, B. bigemina, B. equi, B. microfti, B. duncani, Balamuthia mandrillaris, Balantidium coli, Blastocystis spp., Cryptosporidium spp., Cyclospora cayetanensis, Dientamoeba fragilis, Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Isospora belli, Leishmania spp. knowlesi, Rhinosporidium seeberi, Sarcocystis bovihominis, Sarcocystis suihominis, Toxoplasma gondii, Trichomonas vaginalis, Trypanosoma brucei, Trypanosoma cruzi, Bertiella mucronata, Bertiella studeri, tapeworms (Cestoda), Taenia multiceps, Dilobothrium latum, Echinococcularis locus, multivocus. , E. oligarthrus, Hymenolepis nana, Hymenolepis diminuta, Spirometra erinaceieuropaei, Taenia saginata, Taenia solium, Clonorchis sinensis; Clonorchis viverrini, Dicrocoelium dendriticum, Echinostoma echinatum, Fasciola hepatica, Fasciola gigantica, Fasciolopsis buski, Gnathostoma spinigerum, Gnathostoma hispidum, Metagonimus yokogawai, Metorchis conjunctus, Opisthorchis viverrini, Opisthorchis felineus, Clonorchis sinensis, Paragonimus westermani, Paragonimus africanus, Paragonimus caliensis, Paragonimus kellicotti , Paragonimus skrjabini; Paragonimus uterobilateralis, Schistosoma haematobium, Schistosoma japonicum, Schistosoma mansoni and Schistosoma intercalatum, Schistosoma mekongi, Schistosoma sp., Trichobilharzia regenti, Schistosomatidae, Ancylostoma duodenale, Necator americanus, Angiostrongylus costaricensis, Anisakis, Ascaris sp. , Brugia timori, Dioctophyme renale, Dracunculus medinensis, Enterobius vermicularis, Enterobius gregorii, Halicephalobus gingivalis, causative agent of loiasis, Mansonella streptocerca, Onchocerca volvulus, Strongyloides stercoralis, Thelazia californiensis, Thelazia callipaeda, Toxocara canis, Toxocarais, Trichinella spiralto, Trichinella brichinto nelsoni, Trichinella nativa, Trichuris trichiura, Trichuris vulpis, Wuchereria bancrofti, Archiacanthocephala, Moniliformis moniliformis, Linguatula serrata, Oestroidea, Calliphoridae, Sarcophagidae, Cochliomyia hominivorax (family Calliphoridae), Tunga penetrans, Cimicidae : Cimex lectularius and Dermatobia hominis.

[0119] Согласно некоторым вариантам реализации указанный паразит представляет собой эктопаразита, выбранного из группы, состоящей из Pediculus humanus, Pediculus humanus corporis, Pthirus pubis, Demodex folliculorum, Demodex brevis, Demodex canis, Sarcoptes scabiei, клещей Trombiculidae, Pulex irritans, иксодовых клещей (Ixodidae) и аргасовых клещей (Argasidae).[0119] In some embodiments, said parasite is an ectoparasite selected from the group consisting of Pediculus humanus, Pediculus humanus corporis, Pthirus pubis, Demodex folliculorum, Demodex brevis, Demodex canis, Sarcoptes scabiei, Trombiculidae ticks, Pulex irritans, ixodid ticks ( Ixodidae) and argas mites (Argasidae).

[0120] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что микроРНК содержит целевой агент.[0120] Some of the embodiments described above include a device, a durable computer-readable medium, or a method, characterized in that the microRNA contains a target agent.

[0121] Согласно некоторым вариантам реализации указанная микроРНК происходит от млекопитающего. Согласно некоторым вариантам реализации указанная микроРНК происходит от человека.[0121] In some embodiments, said miRNA is mammalian. In some embodiments, said miRNA is human-derived.

[0122] Согласно некоторым вариантам реализации указанная микроРНК выбран из группы, состоящей из hsa-miR-1, hsa-miR-1-2, hsa-miR-100, hsa-miR-100-1, hsa-miR-100-2, hsa-miR-101, hsa-miR-101-1, hsa-miR-101a, hsa-miR-101b-2, hsa-miR-102, hsa-miR-103, hsa-miR-103-1, hsa-miR-103-2, hsa-miR-104, hsa-miR-105, hsa-miR-106a, hsa-miR-106а-1, hsa-miR-106b, hsa-miR-106b-1, hsa-miR-107, hsa-miR-10a, hsa-miR-10b, hsa-miR-122, hsa-miR-122a, hsa-miR-123, hsa-miR-124a, hsa-miR-124a-1, hsa-miR-124a-2, hsa-miR-124a-3, hsa-miR-125a, hsa-miR-125a-5p, hsa-miR-125b, hsa-miR-125b-1, hsa-miR-125b-2, hsa-miR-126, hsa-miR-126-5p, hsa-miR-127, hsa-miR-128a, hsa-miR-128b, hsa-miR-129, hsa-miR-129-1, hsa-miR-129-2, hsa-miR-130, hsa-miR-130a, hsa-miR-130a-1, hsa-miR-130b, hsa-miR-130b-1, hsa-miR-132, hsa-miR-133a, hsa-miR-133b, hsa-miR-134, hsa-miR-135a, hsa-miR-135b, hsa-miR-136, hsa-miR-137, hsa-miR-138, hsa-miR-138-1, hsa-miR-138-2, hsa-miR-139, hsa-miR-139-5p, hsa-miR-140, hsa-miR-140-3p, hsa-miR-141, hsa-miR-142-3p, hsa-miR-142-5p, hsa-miR-143, hsa-miR-144, hsa-miR-145, hsa-miR-146a, hsa-miR-146b, hsa-miR-147, hsa-miR-148a, hsa-miR-148b, hsa-miR-149, hsa-miR-15, hsa-miR-150, hsa-miR-151, hsa-miR-151-5p, hsa-miR-152, hsa-miR-153, hsa-miR-154, hsa-miR-155, hsa-miR-15a, hsa-miR-15a-2, hsa-miR-15b, hsa-miR-16, hsa-miR-16-1, hsa-miR-16-2, hsa-miR-16a, hsa-miR-164, hsa-miR-170, hsa-miR-172a-2, hsa-miR-17, hsa-miR-17-3p, hsa-miR-17-5p, hsa-miR-17-92, hsa-miR-18, hsa-miR-18a, hsa-miR-18b, hsa-miR-181a, hsa-miR-181a-1, hsa-miR-181a-2, hsa-miR-181b, hsa-miR-181b-1, hsa-miR-181b-2, hsa-miR-181c, hsa-miR-181d, hsa-miR-182, hsa-miR-183, hsa-miR-184, hsa-miR-185, hsa-miR-186, hsa-miR-187, hsa-miR-188, hsa-miR-189, hsa-miR-190, hsa-miR-191, hsa-miR-192, hsa-miR-192-1, hsa-miR-192-2, hsa-miR-192-3, hsa-miR-193a, hsa-miR-193b, hsa-miR-194, hsa-miR-195, hsa-miR-196a, hsa-miR-196a-2, hsa-miR-196b, hsa-miR-197, hsa-miR-198, hsa-miR-199a, hsa-miR-199a-1, hsa-miR-199a-1-5p, hsa-miR-199a-2, hsa-miR-199a-2-5p, hsa-miR-199a-3p, hsa-miR-199b, hsa-miR-199b-5p, hsa-miR-19a, hsa-miR-19b, hsa-miR-19b-1, hsa-miR-19b-2, hsa-miR-200a, hsa-miR-200b, hsa-miR-200c, hsa-miR-202, hsa-miR-203, hsa-miR-204, hsa-miR-205, hsa-miR-206, hsa-miR-207, hsa-miR-208, hsa-miR-208a, hsa-miR-20a, hsa-miR-20b, hsa-miR-21, hsa-miR-22, hsa-miR-210, hsa-miR-211, hsa-miR-212, hsa-miR-213, hsa-miR-214, hsa-miR-215, hsa-miR-216, hsa-miR-217, hsa-miR-218, hsa-miR-218-2, hsa-miR-219, hsa-miR-219-1, hsa-miR-22, hsa-miR-220, hsa-miR-221, hsa-miR-222, hsa-miR-223, hsa-miR-224, hsa-miR-23a, hsa-miR-23b, hsa-miR-24, hsa-miR-24-1, hsa-miR-24-2, hsa-miR-25, hsa-miR-26a, hsa-miR-26a-1, hsa-miR-26a-2, hsa-miR-26b, hsa-miR-27a, hsa-miR-27b, hsa-miR-28, hsa-miR-296, hsa-miR-298, hsa-miR-299-3р, hsa-miR-299-5p, hsa-miR-29a, hsa-miR-29a-2, hsa-miR-29b, hsa-miR-29b-1, hsa-miR-29b-2, hsa-miR-29c, hsa-miR-301, hsa-miR-302, hsa-miR-302a, hsa-miR-302b, hsa-miR-302c, hsa-miR-302c, hsa-miR-302d, hsa-miR-30a, hsa-miR-30a-3p, hsa-miR-30a-5p, hsa-miR-30b, hsa-miR-30c, hsa-miR-30c-1, hsa-miR-30d, hsa-miR-30е, hsa-miR-30e, hsa-miR-30e-5p, hsa-miR-31, hsa-miR-31a, hsa-miR-32, hsa-miR-32, hsa-miR-320, hsa-miR-320-2, hsa-miR-320a, hsa-miR-322, hsa-miR-323, hsa-miR-324-3p, hsa-miR-324-5p, hsa-miR-325, hsa-miR-326, hsa-miR-328, hsa-miR-328-1, hsa-miR-33, hsa-miR-330, hsa-miR-331, hsa-miR-335, hsa-miR-337, hsa-miR-337-3p, hsa-miR-338, hsa-miR-338-5p, hsa-miR-339, hsa-miR-339-5p, hsa-miR-34a, hsa-miR-340, hsa-miR-340, hsa-miR-341, hsa-miR-342, hsa-miR-342-3p, hsa-miR-345, hsa-miR-346, hsa-miR-347, hsa-miR-34a, hsa-miR-34b, hsa-miR-34c, hsa-miR-351, hsa-miR-352, hsa-miR-361, hsa-miR-362, hsa-miR-363, hsa-miR-355, hsa-miR-365, hsa-miR-367, hsa-miR-368, hsa-miR-369-5p, hsa-miR-370, hsa-miR-371, hsa-miR-372, hsa-miR-373, hsa-miR-374, hsa-miR-375, hsa-miR-376a, hsa-miR-376b, hsa-miR-377, hsa-miR-378, hsa-miR-378, hsa-miR-379, hsa-miR-381, hsa-miR-382, hsa-miR-383, hsa-miR-409-3p, hsa-miR-419, hsa-miR-422a, hsa-miR-422b, hsa-miR-423, hsa-miR-424, hsa-miR-429, hsa-miR-431, hsa-miR-432, hsa-miR-433, hsa-miR-449a, hsa-miR-451, hsa-miR-452, hsa-miR-451, hsa-miR-452, hsa-miR-452, hsa-miR-483, hsa-miR-483-3p, hsa-miR-484, hsa-miR-485-5p, hsa-miR-485-3p, hsa-miR-486, hsa-miR-487b, hsa-miR-489, hsa-miR-491, hsa-miR-491-5p, hsa-miR-492, hsa-miR-493-3p, hsa-miR-493-5p, hsa-miR-494, hsa-miR-495, hsa-miR-497, hsa-miR-498, hsa-miR-499, hsa-miR-5, hsa-miR-500, hsa-miR-501, hsa-miR-503, hsa-miR-508, hsa-miR-509, hsa-miR-510, hsa-miR-511, hsa-miR-512-5p, hsa-miR-513, hsa-miR-513-1, hsa-miR-513-2, hsa-miR-515-3p, hsa-miR-516-5p, hsa-miR-516-3p, hsa-miR-518b, hsa-miR-519a, hsa-miR-519d, hsa-miR-520a, hsa-miR-520c, hsa-miR-521, hsa-miR-532-5p, hsa-miR-539, hsa-miR-542-3p, hsa-miR-542-5p, hsa-miR-550, hsa-miR-551a, hsa-miR-561, hsa-miR-563, hsa-miR-565, hsa-miR-572, hsa-miR-582, hsa-miR-584, hsa-miR-594, hsa-miR-595, hsa-miR-598, hsa-miR-599, hsa-miR-600, hsa-miR-601, hsa-miR-602, hsa-miR-605, hsa-miR-608, hsa-miR-611, hsa-miR-612, hsa-miR-614, hsa-miR-615, hsa-miR-615-3p, hsa-miR-622, hsa-miR-627, hsa-miR-628, hsa-miR-635, hsa-miR-637, hsa-miR-638, hsa-miR-642, hsa-miR-648, hsa-miR-652, hsa-miR-654, hsa-miR-657, hsa-miR-658, hsa-miR-659, hsa-miR-661, hsa-miR-662, hsa-miR-663, hsa-miR-664, hsa-miR-7, hsa-miR-7-1, hsa-miR-7-2, hsa-miR-7-3, hsa-miR-708, hsa-miR-765, hsa-miR-769-3р, hsa-miR-802, hsa-miR-885-3p, hsa-miR-9, hsa-miR-9-1, hsa-miR-9-3, hsa-miR-9-3р, hsa-miR-92, hsa-miR-92-1, hsa-miR-92-2, hsa-miR-9-2, hsa-miR-92, hsa-miR-92a, hsa-miR-93, hsa-miR-95, hsa-miR-96, hsa-miR-98, hsa-miR-99a и/или hsa-miR-99b.[0122] In some embodiments, said miRNA is selected from the group consisting of hsa-miR-1, hsa-miR-1-2, hsa-miR-100, hsa-miR-100-1, hsa-miR-100-2 , hsa-miR-101, hsa-miR-101-1, hsa-miR-101a, hsa-miR-101b-2, hsa-miR-102, hsa-miR-103, hsa-miR-103-1, hsa -miR-103-2, hsa-miR-104, hsa-miR-105, hsa-miR-106a, hsa-miR-106a-1, hsa-miR-106b, hsa-miR-106b-1, hsa-miR -107, hsa-miR-10a, hsa-miR-10b, hsa-miR-122, hsa-miR-122a, hsa-miR-123, hsa-miR-124a, hsa-miR-124a-1, hsa-miR -124a-2, hsa-miR-124a-3, hsa-miR-125a, hsa-miR-125a-5p, hsa-miR-125b, hsa-miR-125b-1, hsa-miR-125b-2, hsa -miR-126, hsa-miR-126-5p, hsa-miR-127, hsa-miR-128a, hsa-miR-128b, hsa-miR-129, hsa-miR-129-1, hsa-miR-129 -2, hsa-miR-130, hsa-miR-130a, hsa-miR-130a-1, hsa-miR-130b, hsa-miR-130b-1, hsa-miR-132, hsa-miR-133a, hsa -miR-133b, hsa-miR-134, hsa-miR-135a, hsa-miR-135b, hsa-miR-136, hsa-miR-137, hsa-miR-138, hsa-miR-138-1, hsa -miR-138-2, hsa-miR-139, hsa-miR-139-5p, hsa-miR-140, hsa-miR-140-3p, hsa-miR-141, hsa-miR-14 2-3p, hsa-miR-142-5p, hsa-miR-143, hsa-miR-144, hsa-miR-145, hsa-miR-146a, hsa-miR-146b, hsa-miR-147, hsa- miR-148a, hsa-miR-148b, hsa-miR-149, hsa-miR-15, hsa-miR-150, hsa-miR-151, hsa-miR-151-5p, hsa-miR-152, hsa- miR-153, hsa-miR-154, hsa-miR-155, hsa-miR-15a, hsa-miR-15a-2, hsa-miR-15b, hsa-miR-16, hsa-miR-16-1, hsa-miR-16-2, hsa-miR-16a, hsa-miR-164, hsa-miR-170, hsa-miR-172a-2, hsa-miR-17, hsa-miR-17-3p, hsa- miR-17-5p, hsa-miR-17-92, hsa-miR-18, hsa-miR-18a, hsa-miR-18b, hsa-miR-181a, hsa-miR-181a-1, hsa-miR- 181a-2, hsa-miR-181b, hsa-miR-181b-1, hsa-miR-181b-2, hsa-miR-181c, hsa-miR-181d, hsa-miR-182, hsa-miR-183, hsa-miR-184, hsa-miR-185, hsa-miR-186, hsa-miR-187, hsa-miR-188, hsa-miR-189, hsa-miR-190, hsa-miR-191, hsa- miR-192, hsa-miR-192-1, hsa-miR-192-2, hsa-miR-192-3, hsa-miR-193a, hsa-miR-193b, hsa-miR-194, hsa-miR- 195, hsa-miR-196a, hsa-miR-196a-2, hsa-miR-196b, hsa-miR-197, hsa-miR-198, hsa-miR-199a, hsa-miR-199a-1, hsa- miR-199a-1-5p, hsa-miR-199a-2, hsa-miR-199a-2-5p, hsa- miR-199a-3p, hsa-miR-199b, hsa-miR-199b-5p, hsa-miR-19a, hsa-miR-19b, hsa-miR-19b-1, hsa-miR-19b-2, hsa- miR-200a, hsa-miR-200b, hsa-miR-200c, hsa-miR-202, hsa-miR-203, hsa-miR-204, hsa-miR-205, hsa-miR-206, hsa-miR- 207, hsa-miR-208, hsa-miR-208a, hsa-miR-20a, hsa-miR-20b, hsa-miR-21, hsa-miR-22, hsa-miR-210, hsa-miR-211, hsa-miR-212, hsa-miR-213, hsa-miR-214, hsa-miR-215, hsa-miR-216, hsa-miR-217, hsa-miR-218, hsa-miR-218-2, hsa-miR-219, hsa-miR-219-1, hsa-miR-22, hsa-miR-220, hsa-miR-221, hsa-miR-222, hsa-miR-223, hsa-miR-224, hsa-miR-23a, hsa-miR-23b, hsa-miR-24, hsa-miR-24-1, hsa-miR-24-2, hsa-miR-25, hsa-miR-26a, hsa-miR- 26a-1, hsa-miR-26a-2, hsa-miR-26b, hsa-miR-27a, hsa-miR-27b, hsa-miR-28, hsa-miR-296, hsa-miR-298, hsa- miR-299-3р, hsa-miR-299-5p, hsa-miR-29a, hsa-miR-29a-2, hsa-miR-29b, hsa-miR-29b-1, hsa-miR-29b-2, hsa-miR-29c, hsa-miR-301, hsa-miR-302, hsa-miR-302a, hsa-miR-302b, hsa-miR-302c, hsa-miR-302c, hsa-miR-302d, hsa- miR-30a, hsa-miR-30a-3p, hsa-miR-30a-5p, hsa-miR-30b , hsa-miR-30c, hsa-miR-30c-1, hsa-miR-30d, hsa-miR-30е, hsa-miR-30e, hsa-miR-30e-5p, hsa-miR-31, hsa-miR -31a, hsa-miR-32, hsa-miR-32, hsa-miR-320, hsa-miR-320-2, hsa-miR-320a, hsa-miR-322, hsa-miR-323, hsa-miR -324-3p, hsa-miR-324-5p, hsa-miR-325, hsa-miR-326, hsa-miR-328, hsa-miR-328-1, hsa-miR-33, hsa-miR-330 , hsa-miR-331, hsa-miR-335, hsa-miR-337, hsa-miR-337-3p, hsa-miR-338, hsa-miR-338-5p, hsa-miR-339, hsa-miR -339-5p, hsa-miR-34a, hsa-miR-340, hsa-miR-340, hsa-miR-341, hsa-miR-342, hsa-miR-342-3p, hsa-miR-345, hsa -miR-346, hsa-miR-347, hsa-miR-34a, hsa-miR-34b, hsa-miR-34c, hsa-miR-351, hsa-miR-352, hsa-miR-361, hsa-miR -362, hsa-miR-363, hsa-miR-355, hsa-miR-365, hsa-miR-367, hsa-miR-368, hsa-miR-369-5p, hsa-miR-370, hsa-miR -371, hsa-miR-372, hsa-miR-373, hsa-miR-374, hsa-miR-375, hsa-miR-376a, hsa-miR-376b, hsa-miR-377, hsa-miR-378 , hsa-miR-378, hsa-miR-379, hsa-miR-381, hsa-miR-382, hsa-miR-383, hsa-miR-409-3p, hsa-miR-419, hsa-miR-422a , hsa-miR-422b, hsa-miR-423, hsa-miR-424, hs a-miR-429, hsa-miR-431, hsa-miR-432, hsa-miR-433, hsa-miR-449a, hsa-miR-451, hsa-miR-452, hsa-miR-451, hsa- miR-452, hsa-miR-452, hsa-miR-483, hsa-miR-483-3p, hsa-miR-484, hsa-miR-485-5p, hsa-miR-485-3p, hsa-miR- 486, hsa-miR-487b, hsa-miR-489, hsa-miR-491, hsa-miR-491-5p, hsa-miR-492, hsa-miR-493-3p, hsa-miR-493-5p, hsa-miR-494, hsa-miR-495, hsa-miR-497, hsa-miR-498, hsa-miR-499, hsa-miR-5, hsa-miR-500, hsa-miR-501, hsa- miR-503, hsa-miR-508, hsa-miR-509, hsa-miR-510, hsa-miR-511, hsa-miR-512-5p, hsa-miR-513, hsa-miR-513-1, hsa-miR-513-2, hsa-miR-515-3p, hsa-miR-516-5p, hsa-miR-516-3p, hsa-miR-518b, hsa-miR-519a, hsa-miR-519d, hsa-miR-520a, hsa-miR-520c, hsa-miR-521, hsa-miR-532-5p, hsa-miR-539, hsa-miR-542-3p, hsa-miR-542-5p, hsa- miR-550, hsa-miR-551a, hsa-miR-561, hsa-miR-563, hsa-miR-565, hsa-miR-572, hsa-miR-582, hsa-miR-584, hsa-miR- 594, hsa-miR-595, hsa-miR-598, hsa-miR-599, hsa-miR-600, hsa-miR-601, hsa-miR-602, hsa-miR-605, hsa-miR-608, hsa-miR-611, hsa-miR-612, hsa-miR-614, hsa- miR-615, hsa-miR-615-3p, hsa-miR-622, hsa-miR-627, hsa-miR-628, hsa-miR-635, hsa-miR-637, hsa-miR-638, hsa- miR-642, hsa-miR-648, hsa-miR-652, hsa-miR-654, hsa-miR-657, hsa-miR-658, hsa-miR-659, hsa-miR-661, hsa-miR- 662, hsa-miR-663, hsa-miR-664, hsa-miR-7, hsa-miR-7-1, hsa-miR-7-2, hsa-miR-7-3, hsa-miR-708, hsa-miR-765, hsa-miR-769-3p, hsa-miR-802, hsa-miR-885-3p, hsa-miR-9, hsa-miR-9-1, hsa-miR-9-3, hsa-miR-9-3р, hsa-miR-92, hsa-miR-92-1, hsa-miR-92-2, hsa-miR-9-2, hsa-miR-92, hsa-miR-92a, hsa-miR-93, hsa-miR-95, hsa-miR-96, hsa-miR-98, hsa-miR-99a and/or hsa-miR-99b.

[0123] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что аналит сельскохозяйственного значения содержит целевой агент.[0123] Some of the embodiments described above include a device, a durable computer-readable medium, or a method, characterized in that the agricultural analyte contains the target agent.

[0124] Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналит сельскохозяйственного значения указывает на источник пищевого продукта. Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналит сельскохозяйственного значения указывает на животный источник пищевого продукта. Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналит сельскохозяйственного значения указывает на род животного источника. Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналит сельскохозяйственного значения указывает на растительный источник пищевого продукта. Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналит сельскохозяйственного значения указывает на род растительного источника.[0124] In some embodiments, said agricultural analyte is indicative of the source of the food product. In some embodiments, said agricultural analyte is indicative of an animal source of the food product. In some embodiments, said agricultural analyte indicates the genus of the animal source. In some embodiments, said agricultural analyte is indicative of a plant source of the food product. In some embodiments, said agricultural analyte indicates the genus of the plant source.

[0125] Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналит сельскохозяйственного значения представляет собой пестицид. Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналит сельскохозяйственного значения представляет собой пестицид, выбранный из группы, состоящей из гербицида, инсектицида и фунгицида. Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналит сельскохозяйственного значения представляет собой гербицид, выбранный из группы, состоящей из 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-D), атразина, глифосата, мекопропа, дикамбы, параквата, глюфосината, метам-натрия, дазомета, дитопира, пендиметалина, ЕРТС, трифлуралина, флазасульфурона, метсульфурон-метила, диурона, нитрофена, нитрофлуорфена, ацифлуорфена, мезотриона, сулкотриона и нитизинона. Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналит сельскохозяйственного значения представляет собой инсектицид, выбранный из группы, состоящей из хлорорганического соединения, фосфорорганического соединения, карбамата, пиретроида, неониконтиноида и рианоида. Согласно некоторым вариантам реализации указанный аналит сельскохозяйственного значения представляет собой фунгицид, выбранный из группы, состоящей из карбендазима, диэтофенкарба, азоксистробина, металаксила, металаксила-m, стрептомицина, окситетрациклина, хлороталонила, тебуконазола, цинеба, манкоцеба, тебуконазола, миклобутанила, триадимефона, фенбуконазола, дезоксиниваленола и манкоцеба.[0125] In some embodiments, said agricultural analyte is a pesticide. In some embodiments, said agricultural analyte is a pesticide selected from the group consisting of a herbicide, an insecticide, and a fungicide. In some embodiments, said agricultural analyte is a herbicide selected from the group consisting of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), atrazine, glyphosate, mecoprop, dicamba, paraquat, glufosinate, metam sodium, dazomet, ditopyr, pendimethalin, EPTC, trifluralin, flazasulfuron, metsulfuron-methyl, diuron, nitrofen, nitrofluorfen, acifluorfen, mesotrione, sulcotrione, and nitisinone. In some embodiments, said agricultural analyte is an insecticide selected from the group consisting of an organochlorine compound, an organophosphorous compound, a carbamate, a pyrethroid, a neonicontinoid, and a ryanoid. In some embodiments, said agricultural analyte is a fungicide selected from the group consisting of carbendazim, diethofencarb, azoxystrobin, metalaxyl, metalaxyl-m, streptomycin, oxytetracycline, chlorothalonil, tebuconazole, cineb, mancozeb, tebuconazole, myclobutanil, triadimefon, fenbuconazole, deoxynivalenol and mancozeb.

[0126] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что биомаркер расстройства содержит целевой агент. Согласно некоторым вариантам реализации указанный расстройство представляет собой рак. Согласно некоторым вариантам реализации указанный рак выбирают из рака молочной железы, рака ободочной и прямой кишки, рака желудка, желудочно-кишечных стромальных опухолей, лейкозов и лимфом, рака легкого, меланом, рака головного мозга и рака поджелудочной железы. Согласно некоторым вариантам реализации указанный биомаркер выбирают из рецептора эстрогена, рецептора прогестерона, HER-2/neu, рЭФР, KRAS, UGT1A1, C-KIT, CD20, CD30, FIP1L1-рТРФ-альфа, рТРФ, филадельфийской хромосомы (BCR/ABL), PML/RAR-альфа, ТРМТ, UGT1A1, EML4/ALK, BRAF и повышенных уровней определенных аминокислот, таких как лейцин, изолейцин и валин.[0126] Some of the embodiments described above include a device, a durable computer-readable medium, or a method, characterized in that the biomarker of the disorder contains a target agent. In some embodiments, said disorder is cancer. In some embodiments, said cancer is selected from breast cancer, colorectal cancer, gastric cancer, gastrointestinal stromal tumors, leukemias and lymphomas, lung cancer, melanomas, brain cancer, and pancreatic cancer. In some embodiments, said biomarker is selected from estrogen receptor, progesterone receptor, HER-2/neu, rEGFR, KRAS, UGT1A1, C-KIT, CD20, CD30, FIP1L1-rTRF-alpha, rTRF, Philadelphia chromosome (BCR/ABL), PML/RAR-alpha, TPMT, UGT1A1, EML4/ALK, BRAF and elevated levels of certain amino acids such as leucine, isoleucine and valine.

[0127] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что указанный образец происходит от птицы.[0127] Some of the embodiments described above include an apparatus, a durable computer-readable medium, or a method, characterized in that said sample originates from a bird.

[0128] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что указанный образец происходит от млекопитающего.[0128] Some of the embodiments described above include a device, a durable computer-readable medium, or a method, characterized in that said sample is from a mammal.

[0129] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что указанный образец происходит от человека.[0129] Some of the embodiments described above include a device, a durable computer-readable medium, or a method, characterized in that said sample originates from a human.

[0130] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что указанный образец выбран из группы, состоящей из крови, сыворотки, плазмы, мочи, слюны, асцитной жидкости, спинномозговой жидкости, спермы, жидкости легочного лаважа, мокроты, слизи, секрета слизистых оболочек, жидкой среды, содержащей клетки или нуклеиновые кислоты, твердой среды, содержащей клетки или нуклеиновые кислоты, и ткани.[0130] Some of the embodiments described above include a device, durable computer-readable medium, or method, characterized in that said sample is selected from the group consisting of blood, serum, plasma, urine, saliva, ascitic fluid, cerebrospinal fluid, semen, lung fluid lavage, sputum, mucus, mucosal secretions, liquid media containing cells or nucleic acids, solid media containing cells or nucleic acids, and tissues.

[0131] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что указанный образец получают путем выполнения этапа, выбранного из прокола пальца, прокола пятки, венепункции, взятия назального аспирата у взрослых, взятия назального аспирата у детей, промывания носоглотки, взятия аспирата из носоглотки, мазка, сбора содержимого толстого кишечника в контейнер, тканевой биопсии и лаважа.[0131] Some of the embodiments described above include an apparatus, a durable computer-readable medium, or a method, characterized in that said sample is obtained by performing a step selected from finger prick, heel prick, venipuncture, adult nasal aspirate, pediatric nasal aspirate , washing the nasopharynx, taking aspirate from the nasopharynx, smear, collecting the contents of the large intestine in a container, tissue biopsy and lavage.

[0132] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что указанный образец представляет собой растительный образец.[0132] Some of the embodiments described above include an apparatus, a durable computer-readable medium, or a method, characterized in that said sample is a plant sample.

[0133] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что указанный образец представляет собой образец из окружающей среды.[0133] Some of the embodiments described above include an apparatus, durable computer-readable medium, or method, characterized in that said sample is an environmental sample.

[0134] Некоторые из описанных выше вариантов реализации включают устройство, долговременный машиночитаемый носитель или способ, отличающиеся тем, что указанный образец представляет собой образец почвы или образец воды.[0134] Some of the embodiments described above include an apparatus, durable computer-readable medium, or method, characterized in that said sample is a soil sample or a water sample.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0135] На фиг. 1A-1D изображен пример картриджа для обнаружения мишени.[0135] In FIG. 1A-1D depict an example of a target detection cartridge.

[0136] На фиг. 2 изображен другой пример картриджа для обнаружения мишени.[0136] FIG. 2 shows another example of a target detection cartridge.

[0137] На фиг. 3А и 3В изображен другой пример картриджа для обнаружения мишени.[0137] FIG. 3A and 3B show another example of a target detection cartridge.

[0138] На фиг. 4A-4G изображены различные примеры электродов, которые могут быть использованы в тестовой ячейке картриджей по фиг. 1А-3В или в тестовой ячейке или канале другого подходящего картриджа для обнаружения мишени согласно описанию в настоящем документе.[0138] In FIG. 4A-4G depict various examples of electrodes that may be used in the test cell of the cartridges of FIG. 1A-3B or in the test cell or channel of another suitable target detection cartridge as described herein.

[0139] На фиг. 5А изображен первый электрод, или возбуждающий электрод; и второй электрод, или сигнальный электрод, которые могут быть расположены на расстоянии друг от друга внутри тестовой ячейки картриджей по фиг. 1А-3В, или в тестовой ячейке или канале другого подходящего картриджа для обнаружения мишени согласно описанию в настоящем документе.[0139] FIG. 5A shows the first electrode, or excitation electrode; and a second electrode, or signal electrode, which may be spaced apart within the test cell of the cartridges of FIG. 1A-3B, or in the test cell or channel of another suitable target detection cartridge as described herein.

[0140] На фиг. 5В изображен пример сигнала который может быть извлечен с сигнального электрода по фиг. 5А.[0140] In FIG. 5B shows an example of a signal that can be extracted from the signal electrode of FIG. 5A.

[0141] На фиг. 5С изображены составляющая активного сопротивления и реактивная составляющая извлеченные из сигнала, показанного на фиг. 5В, сгенерированного на основе примера положительного теста.[0141] In FIG. 5C shows the resistance component and the reactive component extracted from the signal shown in FIG. 5B generated from the positive test example.

[0142] На фиг. 5D изображены составляющая активного сопротивления и реактивная составляющая, извлеченные из сигналов, показанных на фиг. 5В, из примеров тестов для положительного и отрицательного контроля.[0142] In FIG. 5D shows the resistance component and the reactive component extracted from the signals shown in FIG. 5B, from test examples for positive and negative controls.

[0143] На фиг. 5Е изображены составляющая активного сопротивления и реактивная составляющая, извлеченные из сигнала, показанного на фиг. 5В, сгенерированного на основе другого примера положительного теста.[0143] In FIG. 5E shows the resistance component and the reactive component extracted from the signal shown in FIG. 5B generated from another example of a positive test.

[0144] На фиг. 6 изображена принципиальная блок-схема примера считывающего устройства, которое может быть использовано с картриджами, описанными в настоящем документе.[0144] In FIG. 6 is a schematic block diagram of an example reader that can be used with the cartridges described herein.

[0145] На фиг. 7А приведена технологическая карта примера процесса эксплуатации считывающего устройства во время теста согласно описанию в настоящем документе.[0145] In FIG. 7A is a flow chart of an example of the operation of a reader during a test as described in this document.

[0146] На фиг. 7В приведена технологическая карта примера процесса для анализа данных теста для обнаружения мишени согласно описанию в настоящем документе.[0146] FIG. 7B is a flow chart of an example process for analyzing test data for target detection as described herein.

[0147] На фиг. 8 приведена схема иммунологического анализа с амплификацией.[0147] In FIG. 8 is a diagram of an immunoassay with amplification.

[0148] На фиг. 9 приведена схема иммунологического анализа с амплификацией на основе гранул.[0148] In FIG. 9 is a diagram of an immunoassay with bead-based amplification.

[0149] На фиг. 10 приведена схема иммунологического анализа с амплификацией на основе магнитных гранул.[0149] In FIG. 10 is a diagram of an immunoassay with magnetic bead amplification.

[0150] На фиг. 11 изображен первый электрод, или возбуждающий электрод; и второй электрод, или сигнальный электрод, которые могут быть расположены на расстоянии друг от друга вдоль канала.[0150] In FIG. 11 shows the first electrode, or excitation electrode; and a second electrode, or signal electrode, which may be spaced apart along the channel.

[0151] На фиг. 12 приведен график, показывающий, что сигнал импеданса зависит от частоты возбуждения и изменяется после протекания реакции LAMP в канале, где неравенство слева может определять область частот.[0151] In FIG. 12 is a graph showing that the impedance signal depends on the drive frequency and changes after the LAMP reaction occurs in the channel, where the inequality on the left can determine the frequency domain.

[0152] На фиг. 13 приведен график, показывающий, что в обеих крайних областях импеданс является конденсаторным и не совпадает по фазе (приближается к 90°) с напряжением возбуждения.[0152] In FIG. 13 is a graph showing that in both extreme regions the impedance is capacitive and out of phase (approaching 90°) with the drive voltage.

[0153] На фиг. 14 приведен график, отражающий измеренный импеданс чипа с образцом относительно частоты возбуждения.[0153] FIG. 14 is a graph showing the measured sample chip impedance versus drive frequency.

[0154] На фиг. 15 приведен график, отражающий ответ синхронного детектора в зависимости от безразмерной проводимости.[0154] In FIG. 15 is a graph showing the response of a synchronous detector as a function of dimensionless conductivity.

[0155] На фиг. 16 приведен график, отражающий результаты модели, демонстрирующей согласие с выходом детектора для широкого диапазона проводимости и для заданных шагов частот.[0155] In FIG. 16 is a graph showing the results of the model showing agreement with detector output over a wide range of conductivities and for given frequency steps.

[0156] На фиг. 17А и на фиг. 17В изображен вариант реализации системы обнаружения, которая может применяться для обнаружения присутствия или отсутствия конкретной нуклеиновой кислоты и/или конкретного нуклеотида в образце. На фиг. 17А приведена горизонтальная проекция указанной системы, а на фиг. 17В приведена вертикальная проекция указанной системы в поперечном сечении.[0156] In FIG. 17A and in FIG. 17B depicts an embodiment of a detection system that can be used to detect the presence or absence of a particular nucleic acid and/or a particular nucleotide in a sample. In FIG. 17A is a plan view of this system, and FIG. 17B is a cross-sectional elevational view of this system.

[0157] На фиг. 18 приведена технологическая карта процесса иллюстрирующая вариант реализации устройства для обнаружения мишени.[0157] FIG. 18 is a process flow chart illustrating an embodiment of a target detection device.

[0158] На фиг. 19 приведена технологическая карта процесса, иллюстрирующая вариант реализации устройства для обнаружения мишени.[0158] FIG. 19 is a process flow chart illustrating an embodiment of a target detection device.

[0159] На фиг. 20 изображен пример картриджа для текучей среды.[0159] FIG. 20 shows an example of a fluid cartridge.

[0160] На фиг. 21 приведен вид в плане примера картриджа для текучей среды по фиг. 20.[0160] In FIG. 21 is a plan view of an example of the fluid cartridge of FIG. 20.

[0161] На фиг. 22 изображен пример конфигурации электродов.[0161] In FIG. 22 shows an example of an electrode configuration.

[0162] На фиг. 23 изображен пример канала.[0162] In FIG. 23 shows an example of a channel.

[0163] На фиг. 24 приведен график, отражающий напряжение сенсора на протяжении периода времени до амплификации (- контроль) и после амплификации (+ контроль).[0163] FIG. 24 is a graph showing sensor voltage over time before amplification (- control) and after amplification (+ control).

[0164] На фиг. 25 приведен график, отражающий напряжение сенсора на протяжении периода времени до амплификации (- контроль) и после амплификации (+ контроль) для 0% цельной крови.[0164] FIG. 25 is a graph showing sensor voltage over time before amplification (- control) and after amplification (+ control) for 0% whole blood.

[0165] На фиг. 26 приведен график, отражающий напряжение сенсора на протяжении периода времени до амплификации (- контроль) и после амплификации (+ контроль) для 1% цельной крови.[0165] In FIG. 26 is a graph showing sensor voltage over time before amplification (- control) and after amplification (+ control) for 1% whole blood.

[0166] На фиг. 27 приведен график, отражающий напряжение сенсора на протяжении периода времени до амплификации (- контроль) и после амплификации (+ контроль) для 5% цельной крови.[0166] In FIG. 27 is a graph showing sensor voltage over time before amplification (- control) and after amplification (+ control) for 5% whole blood.

[0167] На фиг. 28 приведен график, отражающий напряжение сенсора на протяжении периода времени до амплификации (- контроль) и после амплификации (+ контроль) для 0% цельной крови из нефильтрованного образца.[0167] FIG. 28 is a graph showing sensor voltage over time before amplification (- control) and after amplification (+ control) for 0% whole blood from an unfiltered sample.

[0168] На фиг. 29 приведен график, отражающий напряжение сенсора на протяжении периода времени до амплификации (- контроль) и после амплификации (+ контроль) для 0% цельной крови из фильтрованного образца.[0168] FIG. 29 is a graph showing sensor voltage over time before amplification (- control) and after amplification (+ control) for 0% whole blood from a filtered sample.

[0169] На фиг. 30 приведен график зависимости времени от нагрузки мишенью; планками погрешностей показано стандартное отклонение.[0169] FIG. 30 is a plot of time versus target load; error bars show the standard deviation.

[0170] На фиг. 31 приведен график проводимости для различных образцов из преамплификационного сосуда (- контроль) и постамплификационного сосуда (+ контроль).[0170] In FIG. 31 is a graph of conductivity for various samples from the pre-amplification vessel (- control) and the post-amplification vessel (+ control).

[0171] На фиг. 32 приведена схема иммунологического анализа с амплификацией на основе магнитных гранул для обнаружения антигена вируса гепатита В (HBsAg).[0171] In FIG. 32 is a diagram of an immunoassay with magnetic bead amplification for the detection of hepatitis B virus antigen (HBsAg).

[0172] На фиг. 33 приведен график, иллюстрирующий обнаружение HBsAg.[0172] In FIG. 33 is a graph illustrating the detection of HBsAg.

[0173] На фиг. 34 приведен график, иллюстрирующий обнаружение HBsAg с низкоионным буфером (Т10).[0173] In FIG. 34 is a graph illustrating the detection of HBsAg with low ion buffer (T10).

[0174] На фиг. 35 приведен график, иллюстрирующий импеданс характеристик картриджа для текучей среды.[0174] FIG. 35 is a graph illustrating the impedance characteristics of a fluid cartridge.

[0175] На фиг. 36А приведен график не совпадающих по фазе сигналов для LAMP, осуществляемой на картридже при 65°С.[0175] FIG. 36A is a graph of out-of-phase signals for LAMP performed on a cartridge at 65°C.

[0176] На фиг. 36В приведен график совпадающих по фазе сигналов для LAMP, осуществляемой на картридже при 65°С.[0176] FIG. 36B is a plot of in-phase signals for LAMP performed on a cartridge at 65°C.

[0177] На фиг. 36С приведен график не совпадающих по фазе сигналов для LAMP, осуществляемой на картридже при 67°С.[0177] FIG. 36C is a graph of out-of-phase signals for LAMP performed on a cartridge at 67°C.

[0178] На фиг. 36D приведен график для совпадающих по фазе сигналов для LAMP, осуществляемой на картридже при 67°С.[0178] FIG. 36D is a plot of in-phase signals for LAMP performed on a cartridge at 67°C.

[0179] На фиг. 36Е приведен график не совпадающих по фазе сигналов для LAMP, осуществляемой на картридже при 67°С.[0179] FIG. 36E is a graph of out-of-phase signals for LAMP performed on a cartridge at 67°C.

[0180] На фиг. 36F приведен график совпадающих по фазе сигналов для LAMP, осуществляемой на картридже при 67°С.[0180] In FIG. 36F is a plot of in-phase signals for LAMP performed on a cartridge at 67°C.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0181] Аспекты описанного в настоящем документе изобретения касаются применения амплификации и бесконтактного электрического сенсорного обнаружения для обнаружения присутствия мишени в образце. Такая диагностическая платформа способна заместить сложные оптические системы и дорогостоящие флуоресцентные метки, используемые для оптической обнаружения, и электроды и электроактивные агенты, используемые для существующих электрохимических и FET-методик, обычными электронными компонентами. Согласно некоторым аспектам амплификация может быть изотермической. Платформа, описанная в настоящем документе, является недорогой, надежной, портативной и потребляет меньше энергии, чем традиционные диагностические системы. Согласно некоторым аспектам указанная диагностическая платформа имеет достаточно небольшой размер, чтобы помещаться в ладони пользователя, и способна функционировать в полевых условиях, например, для диагностики в кабинете врача, в домашних условиях, в удаленном от медицинского учреждения месте.[0181] Aspects of the invention described herein relate to the use of amplification and non-contact electrical sensor detection to detect the presence of a target in a sample. Such a diagnostic platform is capable of replacing the complex optical systems and expensive fluorescent labels used for optical detection, and the electrodes and electroactive agents used for existing electrochemical and FET techniques, with conventional electronic components. In some aspects, the amplification may be isothermal. The platform described in this document is inexpensive, reliable, portable and consumes less power than traditional diagnostic systems. In some aspects, said diagnostic platform is small enough to fit in the palm of a user and capable of operating in the field, such as for in-office diagnostics, at home, at a location remote from a medical facility.

[0182] Многие коммерчески доступные платформы для обнаружения нуклеиновых кислот задействуют традиционную ПЦР, соответственно, требуя температурного циклирования, флуоресцентных меток и оптического инструментария для обнаружения. Указанные факторы приводят к появлению дорогостоящего лабораторного инструментария, задействующего тонкие чувствительные к вибрации детекторы, дорогие флуоресцентные маркеры, и оставляют значительный экослед. Указанное оборудование требует эксплуатации и частой калибровки высококвалифицированным персоналом.[0182] Many commercially available nucleic acid detection platforms employ conventional PCR, respectively requiring temperature cycling, fluorescent labels, and optical detection instrumentation. These factors lead to the emergence of expensive laboratory instruments that use thin vibration-sensitive detectors, expensive fluorescent markers, and leave a significant environmental footprint. This equipment requires operation and frequent calibration by highly qualified personnel.

[0183] Указанные большие, громоздкие платформы приводят к тому, что рутинное использование обычного тестирования на нуклеиновые кислоты (NAT) сложно использовать в клинике и, тем более, в домашних условиях. NAT остается дорогостоящей и медленной стратегией, очень сильно привязанной к централизованному лабораторному оборудованию. При этом предложенная в настоящем документе технология позволяет избежать указанных трудностей.[0183] These large, bulky platforms make the routine use of conventional nucleic acid testing (NAT) difficult to use in the clinic, and even more so at home. NAT remains an expensive and slow strategy, heavily tied to centralized lab equipment. At the same time, the technology proposed in this document allows avoiding these difficulties.

[0184] Проблемой при тестировании в месте предоставления медицинских услуг («point of care», «РОС») является потенциальное ингибирование амплификации интерферентами, часто встречающимися в неочищенных и необработанных клинических образцах, таких как цельная кровь или секрет слизистых оболочек. Минимизация воздействия ингибиторов амплификации может затруднять прямое обнаружение целевых нуклеиновых кислот в клинически релевантных биологических образцах.[0184] A problem in point-of-care ("POC") testing is the potential inhibition of amplification by interferences often found in unpurified and untreated clinical specimens, such as whole blood or mucosal secretions. Minimizing exposure to amplification inhibitors can make it difficult to directly detect target nucleic acids in clinically relevant biological samples.

[0185] Традиционные стратегии обнаружения обычно основаны на методиках флуоресцентной обнаружения. Такие методики могут быть сложными, более дорогими и требовать наличия прецизионных оптических систем. Однако настоящее изобретение в целом опирается на электрические системы обнаружения. Такие электрические системы обнаружения могут использовать микроэлектронику, которая потребляет относительно малое количество энергии и может быть изготовлена с меньшими затратами за счет большого объема производства. Таким образом, электрическое обнаружение геномного материала может позволить перенести достижения компьютерной индустрии в сенсорный биоанализ.[0185] Conventional detection strategies are typically based on fluorescent detection techniques. Such techniques can be complex, more expensive and require precision optical systems. However, the present invention generally relies on electrical detection systems. Such electrical detection systems may use microelectronics that consume relatively little power and can be manufactured at lower cost through high volume production. Thus, the electrical detection of genomic material may allow the advances of the computer industry to be transferred to sensory bioanalysis.

[0186] Существующие электронные методы мониторинга амплификации могут требовать связывания электрохимически активной метки или селективного связывания амплифицированного материала с поверхностью. Однако при клиническом применении в реальных условиях указанным методам часто свойственны недостатки в виде значительного времени отклика, биологического загрязнения электрода или связывающих поверхностей, что приводит к неудовлетворительным соотношениям сигнал/помеха, а также к ограничениям срока службы и надежности устройства. Потенциально обеспечивая высокую чувствительность, использование электрохимической обнаружения или обнаружения на основе полевого транзистора «FET» повышает уровень сложности обнаружения. Это может приводить к большей стоимости и меньшей надежности стратегий, чем обычно требуется для РОС и других пользовательских приложений. Соответственно, очевидна потребность в дополнительных диагностических устройствах.[0186] Existing electronic methods for monitoring amplification may require the binding of an electrochemically active label or the selective binding of the amplified material to a surface. However, in clinical use in real conditions, these methods often have disadvantages in the form of a significant response time, biological contamination of the electrode or bonding surfaces, which leads to unsatisfactory signal-to-noise ratios, as well as limitations on the service life and reliability of the device. Potentially providing high sensitivity, the use of electrochemical detection or FET-based detection increases the level of detection complexity. This can lead to more cost and less robust strategies than is typically required for POC and other user applications. Accordingly, the need for additional diagnostic devices is obvious.

[0187] Предложенная в настоящем документе платформа основана на измерении изменения электрической проводимости, которое происходит во время амплификации нуклеиновых кислот. Вкратце, во время биохимического синтеза ДНК из нуклеотидтрифосфатов, меняются количество и подвижность электрически заряженных молекул. Это, в свою очередь, приводит к изменению проводимости раствора по мере прогрессирования амплификации. Указанное изменение электрической проводимости раствора может быть обнаружено с применением обнаружения способом частотно-зависимой емкостно-сопряженной бесконтактной проводимости («ƒC4D»).[0187] The platform proposed herein is based on measuring the change in electrical conductivity that occurs during amplification of nucleic acids. Briefly, during the biochemical synthesis of DNA from nucleotide triphosphates, the number and mobility of electrically charged molecules change. This, in turn, leads to a change in the conductivity of the solution as the amplification progresses. Said change in the electrical conductivity of the solution can be detected using the detection method of frequency-dependent capacitive-coupled non-contact conductivity ("ƒC 4 D").

[0188] Согласно некоторым вариантам реализации для ƒC4D используют пару электродов, расположенных непосредственно рядом, однако не контактирующих с текучей средой в камере для амплификации, для измерения электрических свойств раствора. Возможность измерять свойства раствора таким образом, без прямого контакта, позволяет избежать проблем, связанных с загрязнением поверхностей, характерных для других электрических методов измерения.[0188] In some embodiments, for ƒC 4 D, a pair of electrodes located directly adjacent, but not in contact with the fluid in the amplification chamber, is used to measure the electrical properties of the solution. The ability to measure solution properties in this way, without direct contact, avoids the surface contamination problems associated with other electrical measurement methods.

[0189] Согласно некоторым вариантам реализации, где используют ƒC4D, высокочастотный сигнал переменного тока («ПТ») подают на возбуждающий электрод. Указанный сигнал представляет собой сигнал с емкостным сопряжением через раствор, где его обнаруживают на сигнальном электроде. Путем сравнения сигнала возбуждения с сигналом на сигнальном электроде может быть определена проводимость раствора.[0189] In some embodiments where ƒC 4 D is used, a high frequency AC signal ("AC") is applied to the drive electrode. Said signal is a capacitively coupled signal through the solution where it is detected at the signal electrode. By comparing the drive signal with the signal at the signal electrode, the conductivity of the solution can be determined.

[0190] При использовании данных конечно-элементных моделей высокого разрешения и эмпирических исследований специфические допуски для технологии на основе ƒC4D могут обеспечивать достижение оптимальной чувствительности обнаружения и оптимального динамического диапазона обнаружения для конкретных вариантов реализации указанной платформы. Такие вычисленные и эмпирически определенные параметры микрофлюидных размеров, характеристики емкостного сопряжения и применяемая частота могут позволить определять параметры, эффективные для обнаружения изменений проводимости раствора. В некоторых вариантах параметры, соответствующие оптимальной обнаружения, могут представлять собой взаимозависимые переменные. В соответствии со следующим уравнением, измеренный импеданс представляет собой функцию сопротивления раствора, емкости и применяемой частоты:[0190] When using these high resolution finite element models and empirical studies, specific tolerances for technology based on ƒC 4 D can achieve optimal detection sensitivity and optimal dynamic range of detection for specific implementations of this platform. Such calculated and empirically determined microfluidic sizing parameters, capacitive coupling characteristics, and applied frequency may allow parameters to be determined that are effective in detecting changes in fluid conductivity. In some embodiments, the parameters corresponding to optimal detection may be interdependent variables. According to the following equation, the measured impedance is a function of solution resistance, capacitance, and applied frequency:

Z = R - (1/pi*f*C)*jZ = R - (1/pi*f*C)*j

[0191] При увеличении толщины пассивирующего слоя электрода паразитная емкость, обусловленная этим слоем, увеличивается соответственно. Поэтому оптимальная частота ПТ для измерения проводимости раствора с применением ƒC4D может быть выбрана с учетом емкости пассивирующего слоя.[0191] As the thickness of the passivating layer of the electrode increases, the parasitic capacitance due to this layer increases accordingly. Therefore, the optimal FET frequency for measuring the conductivity of a solution using ƒC 4 D can be chosen taking into account the capacitance of the passivation layer.

Обзор примеров картриджей, считывателей и обработки сигналаOverview of Cartridge, Reader and Signal Processing Examples

[0192] Согласно некоторым аспектам система для обнаружения мишени в образце включает съемный картридж для текучей среды, который может быть сопряжен с сопутствующим считывающим устройством. Пользователь может ввести образец в картридж, а затем вставить его в считывающее устройство. Указанное считывающее устройство сконфигурировано для выполнения процедур тестирования с применением указанного картриджа и анализа данных тестирования для определения присутствия, отсутствия или количества мишени в образце. Например, указанный картридж может предоставляться с требуемыми агентами, белками или другим химическим веществом для процесса амплификации, с помощью которого амплифицируют мишень, изначально присутствующую в образце. В частности, некоторые картриджи могут предоставляться с требуемым химическим веществом для тестирования нуклеиновых кислот, причем геномный материал в образце экспоненциально копируется с применением процесса молекулярной амплификации согласно описанию в настоящем документе. Указанный картридж может также включать тестовую ячейку, в которой протекает процесс амплификации, при этом тестовая ячейка относится к ячейке, камере, каналу или другой геометрической форме, сконфигурированной таким образом, чтобы содержать (или по существу содержать) исследуемую текучую среду и составляющие процесса амплификации. Считывающее устройство может поддерживать требуемую температуру или другие показатели среды тестирования для указанного картриджа, для облегчения процесса амплификации, и может обеспечивать электронный мониторинг тестовой ячейки картриджа на протяжении некоторой части или всего процесса амплификации. Указанное считывающее устройство может, соответственно, собирать данные сигнала, соответствующие импедансу тестовой ячейки на протяжении времени протекания процесса амплификации, и может анализировать указанный импеданс согласно описанию в настоящем документе для подтверждения наличия, отсутствия или количества мишени в образце. Например, продолжительность процесса амплификации может варьировать от пяти минут до 60 минут, с рядом примеров в диапазоне от десяти минут до тридцати минут. Предпочтительно, согласно некоторым вариантам реализации продукты амплификации обнаруживают в суспензированном в текучей среде виде внутри ячеек, таким образом не происходит прикрепления или секвестрации продуктов амплификации в ячейках, или фиксации или связывания на зондах, которые связаны в ячейках. Согласно другим вариантам реализации продукты амплификации обнаруживают при их прикреплении или секвестрации в ячейках, например, фиксации или связывании с зондами, которые связаны в ячейках.[0192] In some aspects, the system for detecting a target in a sample includes a removable fluid cartridge that can be paired with an accompanying reader. The user can enter the sample into the cartridge and then insert it into the reader. Said reader is configured to perform test procedures using said cartridge and analyze test data to determine the presence, absence, or amount of a target in a sample. For example, said cartridge may be provided with the required agents, proteins, or other chemical for an amplification process that amplifies a target originally present in a sample. In particular, some cartridges may be provided with the required nucleic acid testing chemical, wherein the genomic material in the sample is exponentially replicated using the molecular amplification process as described herein. The specified cartridge may also include a test cell in which the amplification process takes place, while the test cell refers to a cell, chamber, channel or other geometric shape configured to contain (or essentially contain) the fluid under study and the components of the amplification process. The reader may maintain the desired temperature or other test environment for said cartridge to facilitate the amplification process, and may provide electronic monitoring of the test cell of the cartridge during some or all of the amplification process. Said reader may accordingly collect signal data corresponding to the impedance of the test cell over the course of the amplification process, and may analyze said impedance as described herein to confirm the presence, absence, or amount of the target in the sample. For example, the duration of the amplification process may vary from five minutes to 60 minutes, with some examples ranging from ten minutes to thirty minutes. Preferably, in some embodiments, the amplification products are detected in fluid suspension within the wells, such that there is no attachment or sequestration of the amplification products in the wells, or fixation or binding to the probes that are bound in the wells. In other embodiments, amplification products are detected when they are attached or sequestered in the wells, such as by fixation or binding to probes that are bound in the wells.

[0193] Такие системы могут благоприятным образом обеспечивать обнаружение мишени, выполнимое в клинических условиях или даже в домашних условиях пользователя, без необходимости отправки образца в лабораторию для амплификации и анализа. В клинических условиях это может обеспечивать отсутствие задержек при стандартном тестировании нуклеиновых кислот, соответственно, позволяя клиническим специалистам определить диагноз в рамках имеющего типичную продолжительность визита пациента в учреждение. Соответственно, предложенные системы позволяют клиническим специалистам разрабатывать планы лечения пациентов на протяжении их первоначального визита в учреждение, не требуя от клинического специалиста ожидать результатов тестов из лаборатории в течение нескольких часов или даже дней. Например, при посещении пациентом клиники медсестра или другой медицинский работник могут взять у пациента образец и начать тестирование с использованием описанной системы. Указанная система может обеспечить получение результата теста к моменту консультации пациента с врачом или клиническим специалистом для определения плана лечения. В частности, при применении для диагностики патологий, которые быстро прогрессируют, предложенные системы могут позволить избежать задержек, связанных с лабораторными исследованиями, способных негативно повлиять на лечение и исход у пациента.[0193] Such systems can advantageously provide target detection that is feasible in a clinical setting, or even at the user's home, without the need to send the sample to a laboratory for amplification and analysis. In a clinical setting, this can ensure that there are no delays in routine nucleic acid testing, thus allowing clinicians to determine a diagnosis within a typical patient visit to the facility. Accordingly, the proposed systems allow clinicians to develop treatment plans for patients during their initial visit to a facility without requiring the clinician to wait hours or even days for test results from the laboratory. For example, when a patient visits a clinic, a nurse or other healthcare professional may take a sample from the patient and begin testing using the described system. This system can provide a test result at the time of the patient's consultation with a doctor or clinician to determine a treatment plan. In particular, when used to diagnose pathologies that progress rapidly, the proposed systems can avoid delays associated with laboratory tests that can negatively affect treatment and patient outcome.

[0194] Другое преимущество предложенных систем заключается в возможности применения вне клинических условий (например, в полевых условиях, в сельской местности в отсутствие легкого доступа к организованной медицинской клинике) для обнаружения таких состояний здоровья, как инфекционные заболевания (например, лихорадка Эбола), соответственно, позволяя подходящему персоналу принимать немедленные меры для предотвращения или уменьшения распространения заразного заболевания. Аналогичным образом, предложенные системы могут применяться в полевых условиях или на месте предполагаемого наличия опасного загрязняющего агента (например, сибирской язвы), чтобы быстро определить, содержит ли образец опасный загрязняющий агент, соответственно, позволяя подходящему персоналу принимать немедленные меры для предотвращения или смягчения воздействия на человека указанного загрязняющего агента. Кроме того, предложенные системы могут применяться для обнаружения загрязняющих агентов в запасах крови или плазмы, или в пищевой промышленности. Следует понимать, что предлагаемые системы могут обеспечивать аналогичные преимущества и при других сценариях, когда обнаружение мишени в режиме реального времени обеспечивает принятие более эффективных мер, чем отложенное обнаружение при отправке образца во внешнюю лабораторию.[0194] Another advantage of the proposed systems is that they can be used outside of clinical settings (e.g., in the field, in rural areas without easy access to an organized medical clinic) to detect health conditions such as infectious diseases (e.g., Ebola), respectively allowing suitable personnel to take immediate action to prevent or reduce the spread of a contagious disease. Similarly, the proposed systems can be applied in the field or at the site of a suspected presence of a hazardous contaminant (e.g., anthrax) to quickly determine if a sample contains a hazardous contaminant, respectively, allowing appropriate personnel to take immediate action to prevent or mitigate exposure to the person of the specified polluting agent. In addition, the proposed systems can be used to detect contaminants in blood or plasma supplies, or in the food industry. It should be understood that the proposed systems may provide similar benefits in other scenarios where real-time target detection provides more effective action than delayed detection when the sample is sent to an external laboratory.

[0195] Другим преимуществом таких систем является применение недорогостоящих расходных картриджей для однократного использования вместе с многоразовым считывающим устройством, которое может использоваться много раз с разными картриджами и/или для тестов на разные мишени.[0195] Another advantage of such systems is the use of inexpensive disposable cartridges for single use along with a reusable reader that can be used many times with different cartridges and/or for tests on different targets.

[0196] На фиг. 1A-1D изображен пример картриджа 100, сконфигурированного для обнаружения мишени. Согласно описанию в настоящем документе указанная мишень может представлять собой вирусную мишень, бактериальную мишень, антигенную мишень, паразитарную мишень, микроРНК-мишень или аналит сельскохозяйственного значения. Некоторые варианты реализации картриджа 100 могут быть сконфигурированы для тестирования единственной мишени, тогда как некоторые варианты реализации картриджа 100 могут быть сконфигурированы для для тестирования нескольких мишеней.[0196] FIG. 1A-1D depict an example cartridge 100 configured for target detection. As described herein, said target may be a viral target, a bacterial target, an antigenic target, a parasitic target, a microRNA target, or an agricultural analyte. Some embodiments of cartridge 100 may be configured to test a single target, while some embodiments of cartridge 100 may be configured to test multiple targets.

[0197] На фиг. 1А изображен картридж 100 с крышкой 105 над основанием 125. При использовании крышка 105 может функционировать, герметизируя предоставленный образец в картридже 100, тем самым предотвращая воздействие образца на проводящих тестирование операторов и предотвращая попадание любой жидкости в электронику ассоциированного считывающего устройства. Крышка 105 может быть несъемно прикреплена к основанию 125 или может быть съемной согласно определенным вариантам реализации. Крышка 105 может быть сформирована из подходящих материалов, таких как пластик, и может быть непрозрачной, как на изображении, или, в других примерах, может быть полупрозрачной или прозрачной.[0197] FIG. 1A depicts a cartridge 100 with a cap 105 over base 125. In use, cap 105 can function to seal the provided sample in cartridge 100, thereby preventing test operators from exposing the sample and preventing any liquid from entering the electronics of the associated reader. Lid 105 may be permanently attached to base 125 or may be removable according to certain embodiments. Lid 105 may be formed from suitable materials such as plastic and may be opaque, as shown, or in other examples, may be translucent or transparent.

[0198] Крышка 105 включает отверстие 115, расположенное над областью ввода образца 120 основания 125. «Над» в настоящем документе относится к отверстию 115, располагающемуся над областью ввода образца 120, если смотреть на картридж 100 сверху вниз под прямым углом к плоской поверхности крышки 105, включающей отверстие 115. Крышка 105 также включает колпачок 110, сконфигурированный таким образом, чтобы герметизировать отверстие 115 за счет текучей среды до и после подачи образца через отверстие 115. Колпачок 110 включает цилиндрический выступ 111, который заглушает отверстие 115 при герметизации колпачка 110 с отверстием 115, пусковой фиксатор 113, сконфигурированный таким образом, чтобы облегчать снятие пользователем колпачка 110 с отверстия 115 при герметизации колпачка 110 с отверстием 115; и шарнир 112, сконфигурированный таким образом, чтобы позволять отодвижение колпачка 110 от отверстия 115 и от пути подачи образца при сохранении прикрепления колпачка 110 к крышке 105. Следует понимать, что другие варианты формы колпачка 110 могут аналогичным образом быть использованы для достижения герметизации отверстия 115; также согласно некоторым вариантам реализации указанный шарнир 112 и/или пусковой фиксатор 113 может быть модифицирован или может отсутствовать. Согласно проиллюстрированному варианту реализации крышка 105 и колпачок 110 выполнены как единое целое из одного фрагмента материала, однако в других вариантах реализации колпачок 110 может представлять собой отдельную от крышки 105 структуру.[0198] The lid 105 includes an opening 115 located above the sample entry area 120 of the base 125. "Above" herein refers to the opening 115 located above the sample entry area 120 when viewed from top to bottom with the cartridge 100 at right angles to the flat surface of the cover 105 including opening 115. Cap 105 also includes a cap 110 configured to seal aperture 115 with fluid before and after sample is introduced through aperture 115. Cap 110 includes a cylindrical protrusion 111 that plugs aperture 115 while sealing cap 110 with opening 115, a trigger latch 113 configured to facilitate removal by a user of cap 110 from opening 115 while sealing cap 110 with opening 115; and a hinge 112 configured to allow retraction of the cap 110 from the opening 115 and from the sample path while maintaining the attachment of the cap 110 to the cap 105. It should be understood that other forms of the cap 110 can similarly be used to achieve sealing of the opening 115; also, in some embodiments, said hinge 112 and/or trigger lock 113 may be modified or omitted. In the illustrated embodiment, cap 105 and cap 110 are integrally formed from a single piece of material, however, in other embodiments, cap 110 may be a separate structure from cap 105.

[0199] При использовании пользователь открывает колпачок 110 и вносит образец, потенциально содержащий мишень или мишени, в указанную область ввода образца 120 основания 125 через отверстие 115 в крышке. Например, пользователь может проколоть палец и внести образец цельной крови в область ввода образца 120, например, через капилляр. Картридж 100 может быть сконфигурирован таким образом, чтобы принимать какой-либо один или более из жидких, полутвердых и твердых типов образцов. После внесения образца пользователь может закрыть колпачок 110 для герметизации отверстия 115. Предпочтительно, герметизация входа в проточный канал основания 125 обеспечивает движение образца (и других жидкостей) через проточный канал основания 125 в тестовую ячейку. Например, пользователь может вставить герметизированный картридж 100, содержащий образец, в считывающее устройство согласно описанию в настоящем документе, и указанное считывающее устройство может активировать необязательное пневматическое устройство сопряжения для передвижения образца в тестовую ячейку. Проточный канал и тестовая ячейка описаны более подробно применительно к фиг. 1В и 1С, а пример считывающего устройства описан применительно к фиг. 6.[0199] In use, the user opens the cap 110 and introduces a sample potentially containing a target or targets into the specified sample entry area 120 of the base 125 through the opening 115 in the lid. For example, the user may prick a finger and introduce a whole blood sample into the sample entry area 120, such as through a capillary. Cartridge 100 may be configured to accept any one or more of liquid, semi-solid, and solid sample types. After the sample has been introduced, the user may close the cap 110 to seal the opening 115. Preferably, sealing the inlet to the base 125 flow path allows the sample (and other fluids) to move through the base 125 flow path into the test cell. For example, a user may insert a sealed cartridge 100 containing a sample into a reader as described herein, and said reader may activate an optional pneumatic interface to move the sample into the test cell. The flow channel and test cell are described in more detail with reference to FIG. 1B and 1C, and an example reader is described with reference to FIG. 6.

[0200] Крышка 105 также включает выемку 130 для экспонирования устройства сопряжения с электродом 135 основания 125, описанного более подробно ниже. Согласно некоторым вариантам реализации крышка 105 может включать подвижную заслонку или съемный кожух для защиты устройства сопряжения с электродом 135 до использования.[0200] The lid 105 also includes a notch 130 for exposing the electrode interface 135 of the base 125, described in more detail below. In some embodiments, cover 105 may include a movable shutter or removable shroud to protect electrode interface 135 prior to use.

[0201] На фиг. 1В изображен картридж 100 по фиг. 1А со снятой крышкой, чтобы продемонстрировать признаки основания 125. Основание 125 может быть сформировано из непроницаемого для текучих сред материала, например, литьевого или фрезерованного акрила или пластика. Основание 125 включает область ввода образца 120, блистерную упаковку 140, пневматическое устройство 160 сопряжения, область тестирования 170А, включающую тестовые ячейки 175, и проточный канал 150, сконфигурированный таким образом, чтобы обеспечивать смешивание внесенного образца с жидкостями, содержащимися в блистерной упаковке 140, и перенос указанной перемешанной жидкости в тестовые ячейки 175. Следует понимать, что согласно другим вариантам реализации конкретные геометрические конфигурации или относительное расположение указанных признаков могут варьировать.[0201] In FIG. 1B shows the cartridge 100 of FIG. 1A with the cover removed to show features of base 125. Base 125 may be formed from a fluid impervious material such as cast or milled acrylic or plastic. The base 125 includes a sample entry area 120, a blister pack 140, a pneumatic interface 160, a testing area 170A including test cells 175, and a flow path 150 configured to mix the applied sample with the fluids contained in the blister pack 140, and transferring said mixed liquid to test cells 175. It should be understood that, according to other embodiments, the specific geometries or relative positions of said features may vary.

[0202] Блистерная упаковка 140 включает пленку, например, из термоформованного пластика, образующую герметизированную камеру, содержащую жидкости для смешивания с внесенным образцом. Указанные жидкости могут включать реагенты для амплификации, буферные растворы, воду или другие требуемые жидкие составляющие для процесса тестирования. Конкретный выбор и химические свойства указанных жидкостей могут быть индивидуализированы для конкретной мишени или мишеней, для тестирования который разработан картридж 100. Некоторые варианты реализации блистерной упаковки 140, могут, кроме того, включать нежидкие соединения, растворенные или суспензированные в заключенной внутри жидкости. Блистерная упаковка 140 может быть закреплена на основании 125, например, внутри непроницаемой для текучих сред камеры, содержащей пневматический канал 161 для текучей среды, ведущий в камеру, и отверстие 141, ведущее из камеры в проточный канал 150. Например, для закрепления блистерной упаковки 140 на месте может применяться кольцо из чувствительного к давлению клея, расположенное вдоль внешней кромки одной или обеих поверхностей блистерной упаковки 140.[0202] The blister pack 140 includes a film, such as a thermoformed plastic, forming a sealed chamber containing fluids for mixing with the applied sample. Said liquids may include amplification reagents, buffer solutions, water, or other required liquid constituents for the testing process. The specific selection and chemical properties of these liquids may be individualized for the particular target or targets for which cartridge 100 is designed to test. Some embodiments of blister pack 140 may further include non-liquid compounds dissolved or suspended in the contained liquid. The blister pack 140 may be secured to the base 125, for example, within a fluid-tight chamber comprising a pneumatic fluid passage 161 leading into the chamber and an opening 141 leading out of the chamber into the flow passage 150. For example, to secure the blister pack 140 a ring of pressure-sensitive adhesive may be applied in situ along the outer edge of one or both surfaces of the blister pack 140.

[0203] При использовании пользователь или считывающее устройство может механически приводить в движение острие (например, иглу или другое остроконечное тело) для прокола блистерной упаковки 140 и высвобождения ее жидкого содержимого через отверстие 141 в первый сегмент 151 проточного канала 150. Указанное острие может быть включено в картридж 100, например, локализовано в камере, содержащей блистерную упаковку 140, при этом указанная камера соединена через текучую среду с указанным первым сегментом 151 проточного канала. В настоящем документе соединение через текучую среду относится к способности переносить текучие среды (например, сжиженный газ). Согласно другому варианту реализации указанный пользователь или считывающее устройство могут нажимать на нижнюю поверхность блистерной упаковки 140 (хотя нижняя поверхность не представлена на иллюстрациях, она располагается напротив поверхности, видимой на фиг. 1В), толкая ее наверх на острие и прокалывая блистерную упаковку 140. Согласно другим вариантам реализации указанное острие может отсутствовать, и пользователь или считывающее устройство могут сжимать блистерную упаковку 140 до тех пор, пока давление жидкого содержимого не приводит к разрыву блистерной упаковки 140. Несмотря на то, что описана способная к разрыву блистерная упаковка, другие варианты реализации могут предусматривать механически открываемые камеры, выполненные таким образом, чтобы аналогичным образом высвобождать заключенные внутри жидкости в первый сегмент 151 проточного канала 150.[0203] In use, a user or reader may mechanically actuate a point (e.g., a needle or other pointed body) to pierce the blister pack 140 and release its liquid contents through the opening 141 into the first segment 151 of the flow channel 150. The point may be included into a cartridge 100, for example, is localized in a chamber containing a blister pack 140, said chamber being fluidly connected to said first flow channel segment 151. As used herein, fluid connection refers to the ability to carry fluids (eg, liquefied gas). According to another embodiment, said user or reader may press the bottom surface of the blister pack 140 (although the bottom surface is not shown in the illustrations, it is opposite the surface visible in Fig. 1B), pushing it up on the point and piercing the blister pack 140. According to in other embodiments, the tip may be omitted and the user or reader may squeeze the blister pack 140 until the pressure of the liquid content causes the blister pack 140 to burst. provide mechanically openable chambers configured to similarly release internally contained liquids into the first segment 151 of the flow channel 150.

[0204] Согласно описанию выше, после внесения образца пользователь герметизирует отверстие 115 крышки, таким образом герметизируя проточный канал 150 внутри картриджа 100. Пневматическое устройство 160 сопряжения выполнено с возможностью обеспечивать подачу текучей среды, такой как воздух, в герметизированный проточный канал 150 через камеру с блистерной упаковкой, способствуя потоку текучей среды в требуемом направлении вдоль проточного канала 150 в тестовые ячейки 175. Пневматическое устройство 160 сопряжения может представлять собой отверстие, ведущее в пневматический канал для текучей среды и соединенное через текучую среду с пневмоуправляемым путем потока 161, который, в свою очередь, ведет в блистерную упаковку 140 или содержащую блистерную упаковку 140 камеру, и соединен с ней через текучую среду. Согласно некоторым вариантам реализации указанный пневматическое устройство 160 сопряжения может представлять собой сжимаемый клапан одностороннего действия, проталкивающий воздух из окружающей среды в пневматический канал 161 для текучей среды при сжатии, и забирающий воздух из окружающей среды при декомпрессии. Согласно таким вариантам реализации повторяющееся сжатие пневматического устройства 160 сопряжения может проталкивать текучую среду в указанном картридже вдоль проточного канала.[0204] As described above, after sample application, the user seals the cap opening 115, thereby sealing the flow path 150 within the cartridge 100. Pneumatic interface 160 is configured to supply fluid, such as air, to the sealed flow path 150 through the chamber blister pack, facilitating fluid flow in the desired direction along flow path 150 into test cells 175. Pneumatic interface 160 may be an orifice leading to a pneumatic fluid path and fluidly coupled to a pneumatically controlled flow path 161 which, in turn, in turn leads into the blister pack 140 or the chamber containing the blister pack 140 and is fluidly connected to it. In some embodiments, said pneumatic interface 160 may be a compressible one-way valve that forces air from the environment into the pneumatic fluid passage 161 when compressed and draws air from the environment when decompressed. In such embodiments, repeated compression of the pneumatic interface 160 may force the fluid in said cartridge along the flow path.

[0205] Проточный канал 150 включает сегменты 151, 152, 153, 154, 155 и 156, а также область ввода образца 120, тестовую ячейку 175, впускной путь тестовой ячейки 176 и выпускной путь тестовой ячейки 177. Первый сегмент 151 проточного канала 150 ведет из блистерной упаковки 140 в область ввода образца 120. Второй сегмент 152 проточного канала 150 ведет из области ввода образца 120 в смесительную камеру 153. Смесительная камера 153 представляет собой третий сегмент проточного канала 150, который расширен по сравнению со вторым сегментом 152 и четвертым сегментом 154. Четвертый сегмент 154 проточного канала 150 ведет из смесительной камеры 153 в пятый сегмент 155 проточного канала. Пятый сегмент 155 проточного канала 150 сформирован в области тестирования 170А. Пятый сегмент 155 проточного канала 150 ведет одновременно во впускной путь первой тестовой ячейки 176 и в шестые сегменты 156 проточного канала 150. Каждый из шестых сегментов 156 проточного канала 150 формирует продолжение проточного канала 150 между смежными впусками тестовых ячейках до последнего впуска тестовой ячейки 176. Впускной путь тестовой ячейки 176 соединяет через текучую среду тестовую ячейку 175 с путем потока 150, и может закрываться клапаном 174, например, для предотвращения перекрестной амплификации между тестовыми ячейками. Выпускной путь тестовой ячейки 177 ведет из тестовой ячейки 175 в выпускное отверстие 178, которая позволяет газу выходить из тестовой ячейки 175 и из картриджа 100.[0205] The flow channel 150 includes segments 151, 152, 153, 154, 155, and 156, as well as a sample entry area 120, a test cell 175, a test cell inlet path 176, and a test cell outlet path 177. The first segment 151 of the flow channel 150 leads from the blister pack 140 to the sample entry area 120. The second segment 152 of the flow channel 150 leads from the sample entry area 120 to the mixing chamber 153. The mixing chamber 153 is the third segment of the flow channel 150, which is extended compared to the second segment 152 and the fourth segment 154 The fourth segment 154 of the flow channel 150 leads from the mixing chamber 153 to the fifth segment 155 of the flow channel. The fifth segment 155 of the flow channel 150 is formed in the test area 170A. The fifth segment 155 of the flow channel 150 leads simultaneously into the inlet path of the first test cell 176 and into the sixth segments 156 of the flow channel 150. Each of the sixth segments 156 of the flow channel 150 forms an extension of the flow channel 150 between adjacent inlets of the test cells until the last inlet of the test cell 176. test cell path 176 fluidly connects test cell 175 to flow path 150, and may be closed by valve 174, for example, to prevent cross-amplification between test cells. Test cell outlet 177 leads from test cell 175 to outlet 178 which allows gas to exit test cell 175 and out of cartridge 100.

[0206] Равномерное или гомогенное перемешивание жидкости из блистерной упаковки 140 с внесенным образцом может давать более точные результаты тестов в некоторых вариантах реализации. Соответственно, смесительная камера 153 сконфигурирована таким образом, чтобы способствовать равномерному перемешиванию жидкости из блистерной упаковки 140 с внесенным образцом, например, путем включения изогнутых областей и/или формы поперечного сечения, способствующей турбулентному, а не ламинарному потоку жидкостей внутри смесительной камеры 153. Турбулентный поток представляет собой режим потока во флюидодинамике, характеризующийся хаотическими изменениями давления и скорость потока текучей среды. Турбулентный поток отличается от ламинарного потока, который наблюдается при протекании текучей среды в параллельных слоях, без разрывов между указанными слоями.[0206] Uniform or homogeneous mixing of the liquid from the sample loaded blister pack 140 may produce more accurate test results in some embodiments. Accordingly, the mixing chamber 153 is configured to promote uniform mixing of the liquid from the sample loaded blister pack 140, for example, by including curved regions and/or a cross-sectional shape that promotes turbulent rather than laminar flow of liquids within the mixing chamber 153. Turbulent flow is a flow regime in fluid dynamics characterized by chaotic changes in pressure and fluid flow rate. Turbulent flow is different from laminar flow, which occurs when fluid flows in parallel layers, with no breaks between said layers.

[0207] Сегменты 151, 152, 153, 154 проточного канала 150 могут быть полностью заключены внутри материала основания 125, или могут включать три поверхности, сформированные из материала основания 125, где крышка 105 формирует верхнюю поверхность, которая герметизирует указанные каналы. Сегменты 155, 156 проточного канала 150, впускной путь тестовой ячейки 176 и выпускной путь тестовой ячейки 177 могут быть полностью заключены внутри материала основания 125, могут включать три поверхности, сформированные из материала основания 125, где крышка 105 формирует верхнюю поверхность, которая герметизирует указанные признаки, или могут включать две поверхности, сформированные из материала основания 125, где монтажная плата 179 формирует нижнюю поверхность указанных признаков и крышка 105 формирует верхнюю поверхность указанных признаков.[0207] The segments 151, 152, 153, 154 of the flow channel 150 may be completely enclosed within the base material 125, or may include three surfaces formed from the base material 125, where the cover 105 forms the top surface that seals said channels. The segments 155, 156 of the flow channel 150, the test cell inlet path 176, and the test cell outlet path 177 may be completely enclosed within the base material 125, may include three surfaces formed from the base material 125, where the cover 105 forms a top surface that seals these features. , or may include two surfaces formed from base material 125, where circuit board 179 forms the bottom surface of said features and cover 105 forms the top surface of said features.

[0208] Фиг. 1С иллюстрирует направление потока вдоль проточного канала 150, где обведенными кружками цифрами отмечены определенные точки вдоль проточного канала. Обведенные кружками цифры обсуждаются ниже в качестве примеров этапов продвижения текучей среды 180 по мере ее движения по проточного канала 150 внутри картриджа 100, где каждый этап отмечен стрелкой, указывающей направление движения текучей среды на указанном этапе.[0208] FIG. 1C illustrates the direction of flow along the flow channel 150, where circled numbers indicate certain points along the flow channel. The circled numbers are discussed below as examples of steps to advance fluid 180 as it moves through flow channel 150 within cartridge 100, with each step marked with an arrow indicating the direction of fluid flow in that step.

[0209] Перед этапом (1) пользователь вносит образец в область ввода образца 120. Для ясности и простоты на фиг. 1С не помечены компоненты, помеченные референсными номерами на фиг. 1В. Также перед этапом (1) разрывается блистерная упаковка 140, так что ее жидкое содержимое высвобождаются из ранее герметизированной камеры.[0209] Before step (1), the user inserts a sample into the sample input area 120. For clarity and simplicity, in FIG. 1C does not label the components labeled with reference numbers in FIG. 1B. Also prior to step (1), the blister pack 140 is ruptured so that its liquid contents are released from the previously sealed chamber.

[0210] На этапе (1) воздух или другая текучая среда, вытекающая из пневматического устройства 160 сопряжения, движется в показанном на иллюстрации направлении вдоль пневмоуправляемого проточного канала 161 в направлении разорванной блистерной упаковки 140.[0210] In step (1), the air or other fluid flowing out of the pneumatic interface 160 moves in the illustrated direction along the pneumatically operated flow channel 161 towards the ruptured blister pack 140.

[0211] На этапе (2) жидкость, высвобождаемая из разорванной блистерной упаковки 140 (называемой в настоящем документе «мастер-миксом»), движется через отверстие 141 в показанном на иллюстрации направлении к первому сегменту 151 проточного канала 150. Мастер-микс продолжает течь вдоль первого сегмента 151 до этапа (3), когда он входит в область ввода образца 120 и начинает переносить образец, увлекая его дальше вдоль проточного канала.[0211] In step (2), the liquid released from the ruptured blister pack 140 (herein referred to as the "master mix") moves through the opening 141 in the direction shown in the illustration to the first segment 151 of the flow channel 150. The master mix continues to flow along the first segment 151 until step (3) when it enters the sample entry area 120 and begins to carry the sample further along the flow channel.

[0212] На этапе (4) мастер-микс и образец покидают область ввода образца 120 и протекают вдоль второго сегмента 152 проточного канала 150 в показанном на иллюстрации направлении. Объем мастер-микса может быть предварительно выбран таким образом, чтобы полностью или по существу полностью вымывать внесенный образец из области ввода образца 120 и/или чтобы по меньшей мере заполнять тестовые ячейки 175 и соответствующие им впускные пути 176.[0212] In step (4), the master mix and sample leave the sample entry area 120 and flow along the second segment 152 of the flow channel 150 in the direction shown in the illustration. The volume of the master mix can be pre-selected to completely or substantially completely wash out the applied sample from the sample entry area 120 and/or to at least fill the test cells 175 and their respective inlet paths 176.

[0213] На этапе (5) мастер-микс и образец текут в показанном на иллюстрации направлении ко входу в более широкий третий сегмент 153 проточного канала 150, а на этапе (6) мастер-микс и образец смешиваются в гомогенный раствор, где образец равномерно распределен в мастер-миксе. Согласно описанию выше третий сегмент 153 включает изогнутые сегменты и плоскую смесительную камеру, сконфигурированную таким образом, чтобы способствовать перемешиванию мастер-микса и образца. Согласно некоторым вариантам реализации скорость текучей среды, обеспечиваемая пневматическим устройством сопряжения 160, может быть выбрана таким образом, чтобы дополнительно содействовать указанному перемешиванию.[0213] In step (5), the master mix and sample flow in the direction shown in the illustration to the inlet of the wider third segment 153 of the flow channel 150, and in step (6), the master mix and sample are mixed into a homogeneous solution where the sample is uniformly distributed in the master mix. As described above, the third segment 153 includes curved segments and a flat mixing chamber configured to facilitate mixing of the master mix and sample. In some embodiments, the fluid velocity provided by pneumatic interface 160 may be selected to further assist in said mixing.

[0214] На этапе (7) смешанные мастер-микс и образец (называемые «исследуемой текучей средой») покидают смесительную камеру 153 и входят в четвертый сегмент 154 проточного канала 150, который ведет в область тестирования 170А.[0214] In step (7), the mixed master mix and sample (referred to as "test fluid") leave the mixing chamber 153 and enter the fourth segment 154 of the flow channel 150, which leads to the testing area 170A.

[0215] На этапе (8) исследуемая текучая среда двигается вдоль пятого сегмента 155 проточного канала 150 в показанном на иллюстрации направлении через область тестирования 170А в направлении тестовых ячеек 175.[0215] In step (8), the test fluid moves along the fifth segment 155 of the flow channel 150 in the illustrated direction through the test area 170A towards the test cells 175.

[0216] На этапе (9) исследуемая текучая среда достигает впускного пути первой тестовой ячейки 176, и ее поток направляется вдоль трех возможных путей, показанных тремя ответвлениями, отходящими от стрелки проточного канала этапа (9).[0216] In step (9), the test fluid reaches the inlet path of the first test cell 176, and its flow is directed along three possible paths, shown by three branches extending from the flow channel arrow of step (9).

[0217] Путь на этапе (10) соответствует потоку исследуемой текучей среды дальше вдоль сегмента 156 проточного канала 150 во впускные пути следующих тестовых ячеек 176. Необязательно, клапан 174 на впускном пути тестовой ячейки 176 может быть закрыт, что предотвращает перетекание исследуемой текучей среды к этапу (10).[0217] The path in step (10) corresponds to the flow of the test fluid further along the segment 156 of the flow channel 150 into the inlet paths of the next test cells 176. Optionally, the valve 174 in the inlet path of the test cell 176 can be closed, which prevents the flow of the test fluid to step (10).

[0218] Путь на этапе (11) соответствует необязательному протеканию газовой части исследуемой текучей среды через клапан 174. Согласно некоторым вариантам реализации указанный клапан 174 может включать непроницаемый для жидкости газопроницаемый фильтр, позволяющий отводить какой-либо газ, присутствующий в исследуемой текучей среде, через клапан 174 перед входом в тестовую ячейку 175. Согласно некоторым вариантам реализации указанный клапан 174 не обязательно может быть сконфигурирован таким образом, чтобы отводить газ.[0218] The path in step (11) corresponds to optionally flowing the gas portion of the test fluid through valve 174. In some embodiments, said valve 174 may include a liquid-tight gas permeable filter to allow any gas present in the test fluid to be vented through valve 174 before entering test cell 175. In some embodiments, said valve 174 may not necessarily be configured to vent gas.

[0219] Путь на этапе (12) соответствует направлению потока исследуемой текучей среды в тестовую ячейку 175. Согласно некоторым вариантам реализации клапан 174 может быть закрыт для герметизации тестовой ячейки 175 в случае возникновения заданного пускового сигнала. Указанный пусковой сигнал может возникать после того, как заданный объем жидкости, соответствующий объему по меньшей мере тестовой ячейки 175 (и, дополнительно, впускного и выпускного путей 176, 177) протечет вдоль пути на этапе (12). Другой пример закрывающего клапан пускового сигнала может возникать после того, как прошел заданный период времени, соответствующий времени, за которое указанный объем жидкости предположительно протечет вдоль пути на этапе (12). Согласно другому варианту реализации указанный пусковой сигнал может вызывать отключение пневматического устройства 160 сопряжения, после чего текучая среда может начать течь назад вдоль изображенных путей, вызывая перекрестное загрязнение процессов амплификации, происходящих в других тестовых ячейках. Согласно некоторым вариантам реализации изображенная локализация клапана 174 может, как вариант, представлять собой выпускное отверстие для газа, необязательно накрытое непроницаемым для жидкости газопроницаемым фильтром, и описанный клапан может быть локализован вдоль впускного пути тестовой ячейки 176 или вдоль сегмента проточного канала 156.[0219] The path in step (12) corresponds to the direction of flow of test fluid into test cell 175. In some embodiments, valve 174 may be closed to seal test cell 175 in the event of a predetermined trigger signal. Said trigger signal may occur after a predetermined volume of fluid corresponding to the volume of at least test cell 175 (and additionally inlet and outlet paths 176, 177) has flowed along the path in step (12). Another example of a valve-closing start signal may occur after a predetermined period of time has elapsed, corresponding to the time for which the specified volume of fluid is expected to flow along the path in step (12). In another embodiment, said trigger signal may cause the pneumatic interface device 160 to deactivate, whereupon the fluid may begin to flow back along the depicted paths, causing cross-contamination of the amplification processes taking place in other test cells. In some embodiments, the depicted location of valve 174 may optionally be a gas outlet, optionally covered by a liquid-tight gas-permeable filter, and the described valve may be located along the inlet path of the test cell 176 or along a segment of the flow channel 156.

[0220] Путь на этапе (13) соответствует направлению потока исследуемой текучей среды или ее газового компонента из тестовой ячейки 175 через выпускной путь 177. Выпускной путь 177 может представлять собой канал, ведущий из тестовой ячейки 175, и исследуемую текучую среду может проталкивать в выпускной путь 177 давление, обеспечиваемое пневматическим устройством сопряжения 160. Согласно некоторым вариантам реализации на устройстве сопряжения тестовой ячейки 175 и выпускном пути 177 может быть установлен непроницаемый для жидкости газопроницаемый фильтр, так что только газовый компонент исследуемой текучей среды протекает через выпускной путь 177.[0220] The path in step (13) corresponds to the direction of flow of the test fluid or its gas component from the test cell 175 through the outlet path 177. The outlet path 177 may be a channel leading out of the test cell 175, and the test fluid may be pushed into the outlet path 177 is the pressure provided by pneumatic interface 160. In some embodiments, a liquid-tight gas-permeable filter can be installed on test cell interface 175 and exhaust path 177 so that only the gas component of the test fluid flows through exhaust path 177.

[0221] На этапе (14) газ из исследуемой текучей среды отводится из картриджа 100 через выпускное отверстие 178. Выпускное отверстие 178 может быть накрыто непроницаемым для жидкости газопроницаемым фильтром, позволяющим отводить газ и предотвращающим выход жидкости из картриджа 100. Предпочтительно, обеспечение и облегчение отведения газа из исследуемой текучей среды может минимизировать количество газа, остающееся в тестовой ячейке, максимизировать количество жидкости в тестовой ячейке. Согласно приведенному ниже описанию, минимизация потенциального образования пузырьков газа на пути между электродами может благоприятным образом приводить к получению более надежных сигналов и более точных результатов тестов.[0221] In step (14), gas from the test fluid is vented from cartridge 100 through outlet 178. Outlet 178 may be covered with a liquid-tight gas-permeable filter to allow gas to be vented and prevent liquid from escaping cartridge 100. Preferably, providing and facilitating removing gas from the test fluid can minimize the amount of gas remaining in the test cell, maximize the amount of liquid in the test cell. As discussed below, minimizing the potential formation of gas bubbles in the path between the electrodes can advantageously lead to more reliable signals and more accurate test results.

[0222] Возвращаясь к фиг. 1В, область тестирования 170А включает сегменты 155, 156 проточного канала 150, тестовые ячейки 175, впускные пути тестовой ячейки 176, выпускные пути тестовой ячейки 177, отверстия/клапаны 176, 178 и монтажная плата 179. Монтажная плата 179 включает электроды 171А, 171В тестовых ячеек, проводники 172 для переноса тока или других электрических сигналов, и устройство сопряжения с электродом 135. Устройство сопряжения с электродом 135 включает контактные площадки 173; половина контактных площадок 173 сконфигурирована таким образом, чтобы обеспечивать сопряжение возбуждающего электрода тестовой ячейки с источником напряжения или тока считывающего устройства, а другая половина контактных площадок 173 сконфигурирована таким образом, чтобы обеспечивать электрическое сопряжение сигнального электрода тестовой ячейки со считывающим сигнал проводниковым устройством для тестирования. Для ясности на фиг. 1В только определенные повторяющиеся признаки области тестирования 170А отмечены референсными номерами.[0222] Returning to FIG. 1B, test area 170A includes segments 155, 156 of flow path 150, test cells 175, test cell inlet paths 176, test cell outlet paths 177, orifices/valves 176, 178, and circuit board 179. Circuit board 179 includes test cell electrodes 171A, 171B. cells, conductors 172 for carrying current or other electrical signals, and an electrode interface 135. Electrode interface 135 includes pads 173; half of the pads 173 are configured to couple the test cell drive electrode to the reader voltage or current source, and the other half of the pads 173 are configured to electrically couple the test cell signal electrode to the signal sensing test lead. For clarity, in FIG. 1B, only certain recurring features of test area 170A are marked with reference numbers.

[0223] Монтажная плата 179 может представлять собой печатную монтажную плату, например, изготовленная методом трафаретной печати или шелкографии печатная монтажная плата с несколькими слоями. Монтажная плата 179 может быть напечатана на гибкой пластиковой подложке или полупроводниковой подложка. Монтажная плата 179 может быть сформирована по меньшей мере частично из материала, отличного от материала основания 125, и закреплена на обратной стороне основания 125, при этом располагающаяся сверху область 126 основания 125 включает сегменты 155, 156 проточного канала 150, тестовые ячейки 175, впуски тестовой ячейки 176, выпуски тестовой ячейки 178 и отверстия/клапаны 176, 178. Например, монтажная плата 179 может представлять собой многослойную печатную монтажную плату, прикрепленную, зафиксированную или присоединенную с использованием ламинирования к акрилу располагающейся сверху области 126. Устройство сопряжения с электродом 135 может выходить за пределы кромки, располагающейся сверху области 126. Тестовые ячейки 175 могут быть сформированы в виде проемов в материале располагающейся сверху области 126, таким образом, чтобы электроды 171А, 171В монтажной платы 179 были экспонированы внутри ячейки 175. Соответственно, электроды 171А, 171В могут находиться в прямом контакте с текучей средой, втекающей в ячейку 175. Верхняя поверхность монтажной платы 179 может быть покрыта толстым слоем смолы для получения гладкой плоской поверхности дна тестовых ячеек.[0223] The circuit board 179 may be a printed circuit board, such as a screen-printed or silk-screened printed circuit board with multiple layers. The circuit board 179 may be printed on a flexible plastic substrate or a semiconductor substrate. The circuit board 179 may be formed at least in part from a material different from that of the base 125 and secured to the underside of the base 125, wherein the top region 126 of the base 125 includes segments 155, 156 of the flow channel 150, test cells 175, test inlets cells 176, test cell outlets 178, and openings/valves 176, 178. For example, circuit board 179 may be a multi-layer printed circuit board affixed, fixed, or laminated to the acrylic of overlying region 126. Electrode interface device 135 may extend beyond the edge of the overlying region 126. The test cells 175 may be formed as openings in the material of the overlying region 126 so that the electrodes 171A, 171B of the circuit board 179 are exposed within the cell 175. Accordingly, the electrodes 171A, 171B may be in direct contact with fluid and medium flowing into cell 175. The top surface of the circuit board 179 may be coated with a thick layer of resin to provide a smooth, flat surface on the bottom of the test cells.

[0224] Тестовые ячейки 175 могут содержать твердые высушенные составляющие для процесса тестирования, например, праймеры и белки. Конкретный выбор указанных высушенных составляющих и их химические свойства могут быть индивидуализированы для конкретной мишени или мишеней, для тестирования на которых разработан картридж 100. Тестовые ячейки 175 могут содержать такие же или другие высушенные составляющие. Указанные высушенные составляющие могут быть увлажнены жидкостью, которая втекает в тестовую ячейку (например, жидкостью из блистерной упаковки 140, смешанной с внесенным образцом), и, соответственно, активированы для процедуры тестирования. Предпочтительным образом, введение жидких составляющих в блистерной упаковке 140 отдельно от высушенных твердых составляющих в тестовые ячейки 175 позволяет хранить до применения картридж 100, содержащий компоненты, необходимые для процесса амплификации, при этом также задерживая инициацию амплификации до момента внесения образца.[0224] The test wells 175 may contain dried solid components for the testing process, such as primers and proteins. The particular selection of these dried constituents and their chemical properties may be individualized for the particular target or targets for which cartridge 100 is designed to be tested. Test cells 175 may contain the same or different dried constituents. Said dried constituents may be moistened with the liquid that flows into the test cell (eg, the liquid from the blister pack 140 mixed with the applied sample) and, accordingly, activated for the testing procedure. Preferably, introducing the liquid components in the blister pack 140 separately from the dried solids into the test wells 175 allows the cartridge 100 containing the components necessary for the amplification process to be stored until use, while also delaying the initiation of amplification until the sample is applied.

[0225] Тестовые ячейки 175 изображены в виде круглых ячеек, расположенных в два ряда в шахматном порядке, начиная от устройства сопряжения с электродом 135. Тестовые ячейки 175 могут быть в общем случае цилиндрическими, например, в форме круглых проемов в материале верхней части области 126, и ограничены плоскими поверхностями с верхней стороны (например, крышкой 105 или частью располагающейся сверху области 126) и нижней стороны (например, монтажной платой 179). Каждая тестовая ячейка 175 содержит два электрода 171А, 171В, один из которых представляет собой возбуждающий электрод, сконфигурированный таким образом, чтобы подавать ток на образец в тестовой ячейке 175, а другой представляет собой сигнальный электрод, сконфигурированный таким образом, чтобы обнаруживать ток, выходящий из возбуждающего электрода через жидкий образец. Согласно некоторым вариантам реализации одна или более тестовых ячеек может содержать термистор вместо электродов, чтобы обеспечить мониторинг температуры текучей среды внутри картриджа 100.[0225] The test cells 175 are depicted as round cells staggered in two rows starting from the electrode interface 135. The test cells 175 may be generally cylindrical, for example, in the form of circular openings in the material of the upper part of the region 126 , and are bounded by flat surfaces on the top side (eg, the cover 105 or part of the overlying area 126) and the bottom side (eg, the circuit board 179). Each test cell 175 includes two electrodes 171A, 171B, one of which is a drive electrode configured to apply current to the sample in test cell 175 and the other is a signal electrode configured to detect current output from excitation electrode through the liquid sample. In some embodiments, one or more test cells may include a thermistor instead of electrodes to allow monitoring of the temperature of the fluid within the cartridge 100.

[0226] Мониторинг каждой тестовой ячейки может проводиться независимо от мониторинга других тестовых ячеек, и, соответственно, каждая тестовая ячейка может представлять другой тест. Изображенные электроды 171А, 171В внутри каждой тестовой ячейки представляют собой линейные электроды, расположенные параллельно относительно друг друга. Изображенное расположение тестовых ячеек 175 обеспечивает получение компактной области тестирования 170А с доступом из проточного канала 150 к каждой тестовой ячейке 175. Некоторые варианты реализации могут включать только одну тестовую ячейку, а другие варианты реализации могут включать две или более тестовых ячеек, расположенных в других конфигурациях. Кроме того, форма тестовых ячеек может варьировать согласно другим вариантам реализации, и формы электродов могут соответствовать любым электродам, показанным на фиг. 4A-4G.[0226] The monitoring of each test cell may be independent of the monitoring of other test cells, and thus each test cell may represent a different test. The depicted electrodes 171A, 171B within each test cell are line electrodes arranged parallel to each other. The depicted arrangement of test cells 175 provides a compact test area 170A with access from flow channel 150 to each test cell 175. Some implementations may include only one test cell, and other implementations may include two or more test cells located in other configurations. Moreover, the shape of the test cells may vary according to other embodiments, and the shapes of the electrodes may correspond to any of the electrodes shown in FIG. 4A-4G.

[0227] Согласно некоторым вариантам реализации пузырьки газа внутри тестовой ячейки 175, в частности, при ее расположении вдоль пути тока между электродами 171А, 171В, могут создавать шум в сигнале, принимаемом сигнальным электродом. Указанный шум может снижать точность результатов тестов, определяемых на основании сигнала с сигнального электрода. Требуемый высококачественный сигнал может быть получен, когда вдоль пути тока присутствует только жидкость или минимум пузырьков газа. Согласно описанию выше, какой-либо воздух, исходно присутствующий в текучей среде, протекающей вдоль проточного канала 150, может выталкиваться через выпускное отверстие 178. Кроме того, электроды 171А, 171В и/или тестовая ячейка 175 могут иметь форму, смягчающую или предотвращающую образование пузырьков воздуха или газа в жидком образце и их скопление вдоль электродов.[0227] In some embodiments, gas bubbles within test cell 175, particularly when located along the current path between electrodes 171A, 171B, may create noise in the signal received by the signal electrode. This noise can reduce the accuracy of test results based on the signal from the signal electrode. The required high quality signal can be obtained when only liquid or a minimum of gas bubbles are present along the current path. As described above, any air originally present in the fluid flowing along the flow channel 150 may be expelled through the outlet 178. In addition, the electrodes 171A, 171B and/or the test cell 175 may be shaped to soften or prevent the formation of bubbles. air or gas in a liquid sample and their accumulation along the electrodes.

[0228] Например, электроды 171А, 171В расположены на дне тестовой ячейки 175. Это может позволять какому-либо воздуху или газу подниматься в текучей среде в верхнюю часть тестовой ячейки и отдаляться от пути между электродами. В настоящем документе дно тестовой ячейки относится к части тестовой ячейки, куда опускается более тяжелая жидкость под действием гравитации, а верхняя часть тестовой ячейки относится к части тестовой ячейки, куда поднимается более легкий газ, над более тяжелыми жидкостями. Кроме того, электроды 171А, 171В отдалены от периметра или кромок тестовой ячейки 175, то есть от локализации, где, как правило, происходит образование пузырьков.[0228] For example, electrodes 171A, 171B are located at the bottom of test cell 175. This may allow any air or gas to rise in the fluid to the top of the test cell and move away from the path between the electrodes. As used herein, the bottom of the test cell refers to the part of the test cell where a heavier liquid descends under gravity, and the top of the test cell refers to the part of the test cell where a lighter gas rises above heavier liquids. In addition, the electrodes 171A, 171B are spaced from the perimeter or edges of the test cell 175, that is, from the location where bubbles typically occur.

[0229] Кроме того, электроды 171А, 171В могут быть сформированы из тонкого плоского слоя материала с минимальной высотой относительно подлежащего слоя монтажной платы, образующего дно тестовой ячейки. Согласно некоторым вариантам реализации электроды 171А, 171В могут быть сформированы с применением электроосаждения и литографии, с получением тонкого слоя металлической пленки, например, высотой примерно 300 нм. Указанная минимальная высота может содействовать предотвращению или уменьшению захвата пузырьков воздуха вдоль устройства сопряжения между электродом и подлежащим слоем. Согласно некоторым вариантам реализации слой проводящего материала может быть нанесен поверх всех электродов для создания более плавного перехода между кромкой электрода и дном тестовой ячейки. Например, тонкий полиимидный слой (например, высотой примерно 5 мкм) может быть нанесен поверх электрода, или на монтажную плату может быть нанесен слой смолы. Согласно дополнительному или альтернативному варианту электроды могут быть расположены в канавках в подлежащем слое, имеющих глубину, приблизительно равную высоте электрода. Указанные и другие подходящие способы могут обеспечивать получение электрода, почти плоского или утопленного в поверхность дна ячейки.[0229] In addition, the electrodes 171A, 171B may be formed from a thin flat layer of material with a minimum height relative to the underlying circuit board layer forming the bottom of the test cell. In some embodiments, the electrodes 171A, 171B may be formed using electrodeposition and lithography to form a thin metal film layer, for example, about 300 nm high. This minimum height can help prevent or reduce the entrapment of air bubbles along the interface between the electrode and the underlying layer. In some embodiments, a layer of conductive material may be applied over all of the electrodes to create a smoother transition between the edge of the electrode and the bottom of the test cell. For example, a thin polyimide layer (eg, about 5 µm high) can be applied over the electrode, or a resin layer can be applied to the circuit board. In a further or alternative embodiment, the electrodes may be located in grooves in the underlying layer having a depth approximately equal to the height of the electrode. These and other suitable methods can provide an electrode that is nearly flat or recessed into the bottom surface of the cell.

[0230] Предпочтительно, вышеописанные признаки могут содействовать поддержанию окружения жидкостью электродов 171А, 171В и предотвращать или уменьшать расположение пузырьков газа вдоль пути тока между электродами 171А, 171В.[0230] Preferably, the features described above can help maintain the liquid environment of the electrodes 171A, 171B and prevent or reduce the location of gas bubbles along the current path between the electrodes 171A, 171B.

[0231] На фиг. 1D представлено графическое изображение вида сверху области тестирования 170В картриджа 100. Как и на фиг. 1В, на фиг. 1D определенные повторяющееся признаки отмечены референсными номерами только в одной локализации для простоты и ясности изображения.[0231] In FIG. 1D is a graphical plan view of test area 170B of cartridge 100. As in FIG. 1B, in FIG. 1D certain recurring features are marked with reference numbers in only one localization for simplicity and clarity of representation.

[0232] Область тестирования 170В представляет собой альтернативный вариант реализации области тестирования 170А, при этом разница между указанными двумя вариантами реализации заключается в разной конфигурации электродов внутри тестовых ячеек 175. Согласно варианту реализации области тестирования 170В предложены тестовые ячейки с кольцевыми электродами 171С и 171D. В случае линейных электродов 171А, 171В области тестирования 170А любой электрод может быть возбуждающим электродом или сигнальным электродом. Согласно варианту реализации области тестирования 170В внутренний электрод 171D представляет собой возбуждающий электрод, а внешний электрод 171С представляет собой сигнальный электрод.[0232] Test area 170B is an alternative implementation of test area 170A, with the difference between the two implementations being the different electrode configurations within test cells 175. An embodiment of test area 170B provides test cells with ring electrodes 171C and 171D. In the case of line electrodes 171A, 171B of test area 170A, either electrode may be a drive electrode or a signal electrode. According to an embodiment of test area 170B, inner electrode 171D is a drive electrode and outer electrode 171C is a signal electrode.

[0233] Внутренний электрод 171D может представлять собой электрод дисковой или кольцевой формы, сопряженный с токоподводящим проводником 172В, который в свою очередь, сопряжен с токоподводящей площадкой 173 устройства сопряжения с электродом 135, который передает ток (например, ПТ-ток заданной частоты) на внутренний электрод 171D со считывающего устройства. Внутренний электрод 171D может быть расположен в центре тестовой ячейки 175. Внешний электрод 171С представляет собой полукруглый электрод, располагающийся концентрически вокруг внутреннего электрода 171D и отделенный от внутреннего электрода 171D зазором. Полукруг внешнего электрода 171С разомкнут там, где кондуктивный вывод соединяет внутренний электрод 171D с токоподводящим проводником 172В. Внешний электрод 171С сопряжен с сенсорным проводником для сенсорного обнаружения тока 172В, который в свою очередь, сопряжен с площадкой для сенсорного обнаружения тока 173 устройства сопряжения с электродом 135, который передает обнаруженный ток на считывающее устройство.[0233] The inner electrode 171D may be a disc or ring shaped electrode mated to a current lead 172B, which in turn is mated to a mating pad 173 with an electrode 135 that transmits a current (e.g., a predetermined frequency DC current) to the inner electrode 171D from the reader. The inner electrode 171D may be located in the center of the test cell 175. The outer electrode 171C is a semi-circular electrode located concentrically around the inner electrode 171D and separated from the inner electrode 171D by a gap. The semicircle of the outer electrode 171C is open where the conductive terminal connects the inner electrode 171D to the current-carrying conductor 172B. The outer electrode 171C is coupled to the current sense sensor conductor 172V, which in turn is coupled to the current sense sense pad 173 of the electrode interface 135, which transmits the sensed current to the reader.

[0234] Картридж 100 по фиг. 1A-1D представляет собой обособленное простое в использовании устройство для проведения тестирования на мишень на основе амплификации, например, тестирования на нуклеиновые кислоты, отличающегося тем, что геномный материал в образце экспоненциально копируют с помощью процесса молекулярной амплификации. Предпочтительно, пользователю необходимо только внести образец и вставить картридж 100 в считывающее устройство для гарантированного получения результатов теста, согласно некоторым вариантам реализации, поскольку жидкие и твердые составляющие процесса амплификации помещены внутрь картриджа и автоматически смешиваются с образцом. Согласно некоторым вариантам реализации один или оба картриджа или считыватель могут включать нагреватель и контроллер, сконфигурированный таким образом, чтобы управлять нагревателем для поддержания требуемой для амплификации температуры указанного картриджа. Согласно некоторым вариантам реализации один или оба картриджа или считыватель может включать двигатель, чтобы передавать вибрации на картридж или иным образом встряхивать его, в результате чего какой-либо захваченный газ поднимается в жидкости наверх и отводится из тестовых ячеек.[0234] The cartridge 100 of FIG. 1A-1D is a stand-alone, easy-to-use amplification-based target testing device, such as nucleic acid testing, characterized in that the genomic material in the sample is exponentially replicated by a molecular amplification process. Preferably, the user only needs to insert the sample and insert the cartridge 100 into the reader to ensure test results, in some embodiments, since the liquid and solid components of the amplification process are placed within the cartridge and automatically mixed with the sample. In some embodiments, one or both of the cartridges or reader may include a heater and a controller configured to control the heater to maintain said cartridge at the desired temperature for amplification. In some embodiments, one or both of the cartridges or reader may include a motor to vibrate or otherwise agitate the cartridge, causing any entrained gas to rise up in the liquid and vent out of the test cells.

[0235] На фиг. 2 приведена фотография другого примера картриджа 200, сконфигурированного для обнаружения мишени. Картридж 200 использовали для генерации некоторых данных тестирования, описанных в настоящем документе, и он представляет альтернативную конфигурацию некоторых компонентов, описанных применительно к картриджу 100.[0235] FIG. 2 is a photograph of another example of a cartridge 200 configured for target detection. Cartridge 200 was used to generate some of the test data described herein and represents an alternative configuration for some of the components described in connection with cartridge 100.

[0236] Картридж 200 включает слой печатной монтажной платы 205 и слой из акрила 210, располагающийся сверху и прикрепленный к части слоя печатной монтажной платы 205 с применением чувствительного к давлению клея. Слой из акрила 210 включает ряд тестовых ячеек 215А и ряд ячеек для мониторинга температуры 215В в виде круглых отверстий, проходящих через слой из акрила 210 по всей высоте. Слой печатной монтажной платы 205 может быть сформирован аналогично монтажной плате 179, описанной выше, и включает пару электродов 220, расположенных внутри каждой тестовой ячейки 215А, и термистор 225, расположенный внутри каждой ячейки для мониторинга температуры 215В. Каждый из электродов 220 и термисторов 225 сопряжен с проводниками, заканчивающимися рядом выводов 230 печатной монтажной платы. На иллюстрации шесть выводов обозначены как «SIG» с номерами 1-6 для сигнальных электродов, шесть выводов обозначены как «ЕХС» с номерами 1-6 для возбуждающих электродов, и два вывода для термисторов обозначены как RT1 и RT2.[0236] The cartridge 200 includes a printed circuit board layer 205 and an acrylic layer 210 placed on top and attached to a portion of the printed circuit board layer 205 using a pressure-sensitive adhesive. The acrylic layer 210 includes a series of test cells 215A and a series of temperature monitoring cells 215B in the form of circular holes extending through the acrylic layer 210 along its entire height. The printed wiring board layer 205 may be formed similarly to the circuit board 179 described above and includes a pair of electrodes 220 located within each test cell 215A and a thermistor 225 located within each temperature monitoring cell 215B. Each of the electrodes 220 and thermistors 225 is paired with conductors terminating in a series of printed circuit board leads 230. In the illustration, six pins are labeled "SIG" numbered 1-6 for signal electrodes, six pins are labeled "EXC" numbered 1-6 for drive electrodes, and two thermistor pins are labeled RT1 and RT2.

[0237] Во время некоторых тестов, описанных в настоящем документе, следовали представленному ниже примеру протокола. Сначала пользователь заполнял ячейки 215А исследуемой текучей средой и блокировал указанную текучую среду минеральным маслом. Иследуемая текучая среда может не содержать контрольных праймеров, что обеспечивает однозначный отрицательный контроль за счет отсутствия праймеров, способных вызвать амплификацию.[0237] During some of the tests described herein, the following example protocol was followed. First, the user filled cells 215A with the test fluid and blocked said fluid with mineral oil. The test fluid may not contain control primers, which provides a clear negative control due to the absence of primers that can cause amplification.

[0238] Затем пользователь нагревал картридж 200 до 65 градусов по Цельсию в течение 10 минут для расширения какого-либо захваченного воздуха в исследуемой текучей среде, заставляя его подняться наверх в жидкости в виде пузырьков. При указанном исходном нагревании в ячейках 215А формировались пузырьки.[0238] The user then heated the 200 cartridge to 65 degrees Celsius for 10 minutes to expand any trapped air in the test fluid, causing it to rise to the top in the liquid as bubbles. Bubbles formed in the cells 215A at the indicated initial heating.

[0239] На следующем этапе пользователь снимает пузырьки с поверхности жидкости в ячейках 215А с применением пипетки или другого инструмента. Согласно описанию выше элиминация пузырьков воздуха может способствовать получению более точных результатов тестов.[0239] In the next step, the user removes bubbles from the surface of the liquid in cells 215A using a pipette or other instrument. As described above, the elimination of air bubbles may contribute to more accurate test results.

[0240] После элиминации пузырьков пользователь позволял картриджу 200 охладиться до комнатной температуры. Затем пользователь вводил положительный контроль (ПК) для петлевой изотермической амплификации (LAMP) на дно каждой из тестовых ячеек 215А, помещал картридж 200 на термоблок и начинал выполнение тестов LAMP. Детектированные сигналы с сигнальных электродов анализировали согласно описанию в настоящем документе для идентификации положительного перепада сигнала.[0240] After the elimination of bubbles, the user allowed the cartridge 200 to cool to room temperature. The user then inserted a loop isothermal amplification (LAMP) positive control (PC) into the bottom of each of the test wells 215A, placed the cartridge 200 on the fuser, and began running the LAMP tests. The detected signals from the signal electrodes were analyzed as described herein to identify a positive signal edge.

[0241] На фиг. 3А и 3В изображен другой пример картриджа 300, сконфигурированного для обнаружения мишени. На фиг. 3А приведен вид в перспективе сверху, спереди и слева картриджа 300, а на фиг. 3В изображен вид в перспективе с разрезом, демонстрирующим контур ячеек 320 картриджа 300. Указанный картридж 300 представляет альтернативную конфигурацию некоторых из компонентов, описанных применительно к картриджу 100.[0241] FIG. 3A and 3B depict another example of a cartridge 300 configured for target detection. In FIG. 3A is a top, front, and left perspective view of the cartridge 300, and FIG. 3B is a sectional perspective view showing the outline of cells 320 of cartridge 300. Said cartridge 300 represents an alternate configuration of some of the components described in connection with cartridge 100.

[0242] Указанный картридж 300 включает область ввода образца 305, центральный канал 310, тестовые ячейки 320, ответвления 315, соединяющие через текучую среду тестовые ячейки 320 с центральным каналом 310, электроды 325А, 325В расположенные внутри каждой тестовой ячейки 320, и устройство сопряжения с электродом 320, включающий контактные площадки, сопряженные с проводниками, которые, в свою очередь, сопряжены с соответствующими площадками электродов 325А, 325В и сконфигурированы таким образом, чтобы получать или посылать сигналы со считывающего устройства или на считывающее устройство. Как показано на фиг. 3В, поверхность дна ячеек 320 может быть изогнута таким образом, что каждая ячейка в целом является полусферической. Картридж 300 на изображении открыт сверху, чтобы показать внутренние компоненты, однако при использовании может присутствовать крышка или другой верхний слой для герметизации путей для текучей среды картриджа 300. Крышка может включать отводные отверстия, позволяющие газу выходить из картриджа 300, например, содержать непроницаемые для жидкости газопроницаемые фильтры, согласно описанию выше применительно к фиг. 1A-1D.[0242] Said cartridge 300 includes a sample entry area 305, a central channel 310, test cells 320, branches 315 fluidly connecting test cells 320 to a central channel 310, electrodes 325A, 325B located within each test cell 320, and an interface device with an electrode 320 including pads mating with conductors that are in turn mated with respective pads of electrodes 325A, 325B and configured to receive or send signals from or to the reader. As shown in FIG. 3B, the bottom surface of the cells 320 may be curved such that each cell is generally hemispherical. The cartridge 300 in the image is open at the top to show the internal components, however, in use, a lid or other top layer may be present to seal the fluid paths of the cartridge 300. The lid may include vents to allow gas to escape from the cartridge 300, for example, contain liquid-tight gas permeable filters as described above with respect to FIGS. 1A-1D.

[0243] Текучий образец, введенный в область ввода образца 305, стекает по центральному каналу 310, например, под давлением со считывающего устройства, закачивающим указанный образец в картридж 300 через сопряженный порт выше области ввода образца 305. Согласно некоторым вариантам реализации может быть предложено такое считывающее устройство с набором картриджей, например, расположенных один над другим, которое может обеспечивать поступление в каждый картридж одинаковых или разных образцов. Текучий образец может быть в основном жидким с растворенным или захваченным газом (например, пузырьками воздуха). Текучая среда может вытекать из центрального канала 310 через разветвленные каналы 315 и втекать в тестовые ячейки 320. Разветвленные каналы 315 могут входить в верхнюю часть ячейки и могут быть извилистыми (например, включать ряд поворотов с малым радиусом) для предотвращения или ослабления обратного потока текучей среды, который может приводить к перекрестному загрязнению процессов амплификации между различными ячейками.[0243] The fluid sample introduced into the sample injection area 305 flows down the central channel 310, for example, under pressure from the reader, pumping the specified sample into the cartridge 300 through a mating port above the sample injection area 305. According to some implementation options, such a reader with a set of cartridges, for example, located one above the other, which can ensure that each cartridge receives the same or different samples. The fluid sample may be essentially liquid with dissolved or entrapped gas (eg, air bubbles). Fluid may exit the central channel 310 through the branched channels 315 and flow into the test cells 320. The branched channels 315 may enter the top of the cell and may be tortuous (eg, include a series of small radius turns) to prevent or attenuate fluid backflow. , which can lead to cross-contamination of amplification processes between different cells.

[0244] На фиг. 4A-4G изображены различные примеры конфигураций электрода, которые могут применяться в тестовой ячейке картриджей по фиг. 1А-3В или в тестовой ячейке или канале другого подходящего картриджа для обнаружения мишени согласно описанию в настоящем документе. Тестовые ячейки, показанные на фиг. 4A-4G, изображены кольцевыми, однако указанные электроды могут применяться в тестовых ячейках другой геометрии в других примерах. Если не указано иное, закрашенные кружки на фиг. 4A-4G соответствуют контактам между описанными электродами и проводниками, ведущими к электроду или от электрода. «Ширина» в настоящем документе ниже относится к размерам в горизонтальном измерении на странице по фиг. 4A-4G, а «высота» в настоящем документе ниже относится к размерам в вертикальном измерении на странице по фиг. 4A-4G. Хотя иллюстративные электроды по фиг. 4A-4G изображены в конкретной ориентации, согласно другим вариантам реализации они могут быть развернуты. Кроме того, описанные примеры размеров соответствуют определенным потенциальным вариантам реализации конфигураций электродов 400A-400G, и их варианты могут иметь другие размеры с теми же соотношениями, что и в предложенных примерах размеров. Электроды, показанные на фиг. 4A-4G, могут быть изготовлены из подходящих материалов, в том числе платины, золота, стали или олова. При экспериментальном тестировании олово и платина функционировали аналогичным образом и подходили для определенных условий проведения тестирования и мишеней.[0244] FIG. 4A-4G depict various examples of electrode configurations that may be used in the test cell of the cartridges of FIG. 1A-3B or in the test cell or channel of another suitable target detection cartridge as described herein. The test cells shown in Fig. 4A-4G are depicted as annular, however, these electrodes may be used in other test cell geometries in other examples. Unless otherwise indicated, the filled circles in FIG. 4A-4G correspond to the contacts between the described electrodes and conductors leading to or from the electrode. "Width" as used herein below refers to dimensions in the horizontal dimension on the page of FIG. 4A-4G, and "height" herein below refers to the dimensions in vertical dimension on the page of FIG. 4A-4G. Although the exemplary electrodes of FIG. 4A-4G are shown in a particular orientation, in other embodiments they may be turned. In addition, the size examples described correspond to certain potential embodiments of the electrode configurations 400A-400G, and their options may have other sizes with the same ratios as in the proposed size examples. The electrodes shown in Fig. 4A-4G may be made from suitable materials, including platinum, gold, steel, or tin. In experimental testing, tin and platinum functioned in a similar way and were suitable for certain test conditions and targets.

[0245] На фиг. 4А изображена первая конфигурация электрода 400А, отличающаяся тем, что каждый из первого и второго электродов 405А, 405В сформирован с полукруглым периметром. Прямая кромка первого электрода 405А смежна прямой кромке второго электрода 405В и отделена зазором вдоль измерения ширины в конфигурации 400А. Указанный зазор больше радиуса полукруглых электродов. Соответственно, первый и второй электроды 405А, 405В с полукруглыми периметрами расположены зеркально-симметрично. В одном примере первой конфигурации электрода 400А, зазор между расположенными максимально близко частями указанных первого и второго электродов 405А, 405В составляет приблизительно 26,369 мм, высота (вдоль прямой кромки) каждого из электродов 405А, 405В составляет приблизительно 25,399 мм, а радиус полуокружности каждого из электродов 405А 405В составляет приблизительно 12,703 мм.[0245] FIG. 4A shows a first configuration of electrode 400A, characterized in that each of the first and second electrodes 405A, 405B is formed with a semicircular perimeter. The straight edge of the first electrode 405A is adjacent to the straight edge of the second electrode 405B and separated by a gap along the width measurement in configuration 400A. The specified gap is greater than the radius of the semicircular electrodes. Accordingly, the first and second electrodes 405A, 405B with semicircular perimeters are mirror-symmetrical. In one example of the first configuration of electrode 400A, the gap between the most closely spaced portions of said first and second electrodes 405A, 405B is approximately 26.369 mm, the height (along the straight edge) of each of the electrodes 405A, 405B is approximately 25.399 mm, and the radius of the semicircle of each of the electrodes 405A 405B is approximately 12.703 mm.

[0246] На фиг. 4В изображена вторая конфигурация электрода 400В. Аналогично первой конфигурации электрода 400А, каждый из первого и второго электродов 410A, 410В во второй конфигурации электрода 400В сформирован с полукруглым периметром и их полуокружности расположены зеркально-симметрично, при этом их прямые кромки обращены друг к другу. Первый и второй электроды 410А, 410В во второй конфигурации электрода 400В могут быть такого же размера, что и первый и второй электроды 405А, 405В в первой конфигурации 400А. Во второй конфигурации электрода 400В зазор вдоль измерения ширины в конфигурации 400В между первым и вторым электродами 410А, 410В меньше, чем в первой конфигурации 400А, и указанный зазор меньше радиуса полуокружности электродов 410A, 410В. В одном примере во второй конфигурации электрода 400В зазор между расположенными максимально близко частями первого и второго электродов 410A, 410В составляет приблизительно 10,158 мм, высота (вдоль прямой кромки) каждого из электродов 410А, 410В составляет приблизительно 25,399 мм, а радиус полуокружности каждого из электродов 410А, 410В составляет приблизительно 12,703 мм.[0246] FIG. 4B shows a second electrode configuration 400B. Similar to the first electrode configuration 400A, each of the first and second electrodes 410A, 410B in the second electrode configuration 400B is formed with a semicircular perimeter and their semicircles are mirror-symmetrical with their straight edges facing each other. The first and second electrodes 410A, 410B in the second electrode configuration 400B may be the same size as the first and second electrodes 405A, 405B in the first configuration 400A. In the second electrode configuration 400B, the gap along the width measurement in the configuration 400B between the first and second electrodes 410A, 410B is smaller than in the first configuration 400A, and said gap is smaller than the radius of the semicircle of the electrodes 410A, 410B. In one example, in the second configuration of electrode 400B, the gap between the most closely spaced parts of the first and second electrodes 410A, 410B is approximately 10.158 mm, the height (along the straight edge) of each of the electrodes 410A, 410B is approximately 25.399 mm, and the radius of the semicircle of each of the electrodes 410A , 410V is approximately 12.703 mm.

[0247] На фиг. 4С изображена третья конфигурация электрода 400С с первым и вторым линейными электродами 415А, 415В, отделенными зазором вдоль измерения ширины в конфигурации 400С, где зазор приблизительно равен высоте электродов 415А, 415В. Ширина электродов 415А, 415В составляет приблизительно от половины до одной трети от высоты электродов. В одном примере третьей конфигурации электрода 400С зазор между расположенными максимально близко частями первого и второго электродов 415А, 415В составляет приблизительно 25,399 мм, высота каждого из электродов 415А, 415В составляет также приблизительно 25,399 мм, а ширина каждого из электродов 415А, 415В составляет приблизительно 10,158 мм. Концы указанных первого и второго электродов 415А, 415В могут быть закруглены, например, иметь радиус, равный примерно 5,078 мм.[0247] FIG. 4C shows a third electrode configuration 400C with first and second line electrodes 415A, 415B separated by a gap along the width measurement in configuration 400C, where the gap is approximately equal to the height of the electrodes 415A, 415B. The width of the electrodes 415A, 415B is approximately one half to one third of the height of the electrodes. In one example of the third electrode configuration 400C, the gap between the most closely spaced portions of the first and second electrodes 415A, 415B is approximately 25.399 mm, the height of each of the electrodes 415A, 415B is also approximately 25.399 mm, and the width of each of the electrodes 415A, 415B is approximately 10.158 mm. . The ends of said first and second electrodes 415A, 415B may be rounded, such as having a radius of about 5.078 mm.

[0248] На фиг. 4D изображена четвертая конфигурация электрода 400D с первым и вторым прямоугольными электродами 420А, 420В, отделенными зазором вдоль измерения ширины в конфигурации 400D, где указанный зазор приблизительно равен ширине электродов 420А, 420В. В одном примере четвертой конфигурации электрода 400D зазор между расположенными максимально близко частями указанных первого и второго электродов 420А, 420В составляет приблизительно 20,325 мм, высота каждого из электродов 420А, 420В составляет также приблизительно 23,496 мм, а ширина каждого из электродов 420А, 420В составляет приблизительно 17,777 мм.[0248] FIG. 4D shows a fourth electrode configuration 400D with first and second rectangular electrodes 420A, 420B separated by a gap along the width measurement in configuration 400D, where said gap is approximately equal to the width of electrodes 420A, 420B. In one example of the fourth electrode configuration 400D, the gap between the most closely spaced portions of said first and second electrodes 420A, 420B is approximately 20.325 mm, the height of each of the electrodes 420A, 420B is also approximately 23.496 mm, and the width of each of the electrodes 420A, 420B is approximately 17.777 mm.

[0249] На фиг. 4Е изображена пятая конфигурация электрода 400Е с первым и вторым линейными электродами 425А, 425В, отделенными зазором вдоль измерения ширины в конфигурации 400Е, где указанный зазор приблизительно равен высоте электродов 425А, 425В. Пятая конфигурация электрода 400Е аналогична третьей конфигурации электрода 400С, при этом ширина электродов 425А, 425В уменьшена примерно до половины - двух третей ширины электродов 415А, 415В, при такой же высоте. В одном примере пятой конфигурации электрода 400Е зазор между расположенными максимально близко частями указанных первого и второго электродов 425А, 425В составляет приблизительно 25,399 мм, высота каждого из электродов 425А, 425В составляет также приблизительно 25,399 мм, а ширина каждого из электродов 425А, 425В составляет приблизительно 5,078 мм. Концы указанных первого и второго электродов 425А, 425В могут быть закруглены, например, иметь радиус, равный примерно 2,542 мм.[0249] FIG. 4E shows a fifth electrode configuration 400E with first and second line electrodes 425A, 425B separated by a gap along the width measurement in configuration 400E, where said gap is approximately equal to the height of electrodes 425A, 425B. The fifth electrode configuration 400E is similar to the third electrode configuration 400C, with the width of the electrodes 425A, 425B reduced to about half to two-thirds of the width of the electrodes 415A, 415B at the same height. In one example of the fifth electrode configuration 400E, the gap between the most closely spaced portions of said first and second electrodes 425A, 425B is approximately 25.399 mm, the height of each of the electrodes 425A, 425B is also approximately 25.399 mm, and the width of each of the electrodes 425A, 425B is approximately 5.078 mm. The ends of said first and second electrodes 425A, 425B may be rounded, such as having a radius of about 2.542 mm.

[0250] На фиг. 4F изображена шестая конфигурация электрода 400F с концентрическими кольцевыми электродами 430А, 430В. Шестая конфигурация электрода 400F представляет собой конфигурацию, показанную для тестовых ячеек 175 по фиг. 1D. Внутренний электрод 430В может представлять собой электрод дисковой или кольцевой формы и может быть расположен в центре тестовой ячейки. Внешний электрод 430А может представлять собой полукруглый электрод, располагающийся концентрически вокруг внутреннего электрода 430В и отделенный от внутреннего электрода 430В зазором. В шестой конфигурации электрода 400F зазор приблизительно равен радиусу внутреннего электрода 430В. Полукруг внешнего электрода 430А разомкнут там, где кондуктивный вывод соединяет внутренний электрод 430В с токоподводящим проводником. В одном примере шестой конфигурации электрода 400F зазор между внутренней кромкой кольцевого первого электрода 430А и внешним периметром круглого второго электрода 430В составляет приблизительно 11,430 мм, радиус круглого второго электрода 430В составляет приблизительно 17,777 мм, а толщина кольца кольцевого первого электрода 430А составляет приблизительно 5,080 мм. Концы первого электрода 430А могут быть закруглены, например, иметь радиус, равный примерно 2,555 мм, и зазор между открытыми концами кольца первого электрода 435А может быть равен примерно 28,886 мм, от вершины до вершины.[0250] FIG. 4F shows a sixth electrode configuration 400F with concentric ring electrodes 430A, 430B. The sixth electrode configuration 400F is the configuration shown for the test cells 175 of FIG. 1D. The inner electrode 430B may be a disk or annular electrode and may be located in the center of the test cell. The outer electrode 430A may be a semi-circular electrode located concentrically around the inner electrode 430B and separated from the inner electrode 430B by a gap. In the sixth electrode configuration 400F, the gap is approximately equal to the radius of the inner electrode 430B. The semicircle of outer electrode 430A is open where a conductive terminal connects inner electrode 430B to the current-carrying conductor. In one example of the sixth configuration of electrode 400F, the gap between the inner edge of the annular first electrode 430A and the outer perimeter of the circular second electrode 430B is approximately 11.430 mm, the radius of the circular second electrode 430B is approximately 17.777 mm, and the ring thickness of the annular first electrode 430A is approximately 5.080 mm. The ends of the first electrode 430A may be rounded, such as having a radius of about 2.555 mm, and the gap between the open ends of the ring of the first electrode 435A may be about 28.886 mm, tip to tip.

[0251] На фиг. 4G изображена седьмая конфигурация электрода 400G с концентрическими кольцевыми электродами 435А, 435В. Аналогично варианту реализации по фиг. 4F внутренний электрод 435В может представлять собой электрод дисковой или кольцевой формы с таким же радиусом, что и у внутреннего электрода 430В, и может быть расположен в центре тестовой ячейки. Внешний электрод 435А может представлять собой полукруглый электрод, располагающийся концентрически вокруг внутреннего электрода 435А и отделенный от внутреннего электрода 435А зазором. В седьмой конфигурации электрода 400G указанный зазор больше радиуса внутреннего электрода 435В, например, в два - три раза больше. Соответственно, радиус внешнего электрода 435В больше, чем у внешнего электрода 430В. В одном примере седьмой конфигурации электрода 400G зазор между внутренней кромкой кольцевого первого электрода 435А и внешним периметром круглого второго электрода 435В составляет приблизительно 24,131 мм, радиус круглого второго электрода 435В составляет приблизительно 17,777 мм, а толщина кольца кольцевого первого электрода 435А составляет приблизительно 5,080 мм. Концы первого электрода 435А могут быть закруглены, например, иметь радиус, равный примерно 2,555 мм, а зазор между открытыми концами кольца первого электрода 435А может составлять примерно 46,846 мм, от вершины до вершины.[0251] FIG. 4G shows a seventh electrode configuration 400G with concentric ring electrodes 435A, 435B. Similar to the embodiment of FIG. 4F, inner electrode 435B may be a disc or ring shaped electrode with the same radius as inner electrode 430B and may be located at the center of the test cell. The outer electrode 435A may be a semi-circular electrode located concentrically around the inner electrode 435A and separated from the inner electrode 435A by a gap. In the seventh configuration of the electrode 400G, said gap is larger than the radius of the inner electrode 435B, for example, two to three times larger. Accordingly, the radius of the outer electrode 435B is larger than that of the outer electrode 430B. In one example of the seventh electrode configuration 400G, the gap between the inner edge of the annular first electrode 435A and the outer perimeter of the circular second electrode 435B is approximately 24.131 mm, the radius of the circular second electrode 435B is approximately 17.777 mm, and the ring thickness of the annular first electrode 435A is approximately 5.080 mm. The ends of the first electrode 435A may be rounded, such as having a radius of about 2.555 mm, and the gap between the open ends of the ring of the first electrode 435A may be about 46.846 mm, tip to tip.

[0252] Согласно вариантам реализации по фиг. 4А-4Е любой электрод может быть использован в качестве возбуждающего электрода, а другой электрод может быть использован в качестве сигнального электрода. Согласно вариантам реализации по фиг. 4F и 4G внутренний электрод 430В, 435В сконфигурирован для использования в качестве возбуждающего электрода (например, сопряжен с источником тока), а внешний электрод 430A, 435А сконфигурирован для использования в качестве сигнального электрода (например, обеспечивает передачу сигнала в память или процессор). В некоторых примерах тестов шестая конфигурация электрода 400F демонстрировала наилучшую производительность из показанных на фиг. 4A-4G конфигураций.[0252] According to the embodiments of FIG. 4A-4E, either electrode may be used as the excitation electrode and the other electrode may be used as the signal electrode. According to the embodiments of FIG. 4F and 4G, the inner electrode 430B, 435B is configured for use as a drive electrode (eg, coupled to a current source), and the outer electrode 430A, 435A is configured for use as a signal electrode (eg, provides a signal to a memory or processor). In some test examples, the sixth electrode configuration 400F showed the best performance shown in FIGS. 4A-4G configurations.

[0253] На фиг. 5А изображен первый электрод, или возбуждающий электрод; и второй электрод, или сигнальный электрод, которые могут быть расположены на расстоянии друг от друга внутри тестовой ячейки картриджей по фиг. 1А-3В, или в тестовой ячейке или канале другого подходящего картриджа для обнаружения мишени согласно описанию в настоящем документе.[0253] FIG. 5A shows the first electrode, or excitation electrode; and a second electrode, or signal electrode, which may be spaced apart within the test cell of the cartridges of FIG. 1A-3B, or in the test cell or channel of another suitable target detection cartridge as described herein.

[0254] Образование агрегата, комплекса с нуклеиновой кислотой или полимера, например, в ходе процесса амплификации в тестовых ячейках картриджей по фиг. 1А-3В, может влиять на характеристики длин волн одного или более электрических сигналов, посылаемых через канал. Как показано на фиг. 5А, первый электрод, или возбуждающий электрод 510А расположен на расстоянии от второго электрода, или сенсорного электрода 510В внутри тестовой ячейки 505. Тестовая ячейка 505 может содержать тестовый раствор, подвергающийся процессу амплификации. Во время некоторой части или всего указанного процесса напряжение возбуждения 515 может подаваться на возбуждающий электрод 510А, с которого напряжение возбуждения 515 передается в текучую среду (предпочтительно всю или по существу всю жидкую) внутри ячейки 505.[0254] Formation of an aggregate, nucleic acid complex, or polymer, for example, during the amplification process in the test cells of the cartridges of FIG. 1A-3B can affect the wavelength characteristics of one or more electrical signals sent through the channel. As shown in FIG. 5A, the first electrode or excitation electrode 510A is located at a distance from the second electrode or sensor electrode 510B within the test cell 505. The test cell 505 may contain a test solution to be subjected to an amplification process. During some or all of this process, drive voltage 515 may be applied to drive electrode 510A, from which drive voltage 515 is applied to the fluid (preferably all or substantially all liquid) within cell 505.

[0255] После прохождения через жидкий образец и затухания вследствие взаимодействия с ним (схематично обозначенных как сопротивление R и реактивность X) аттенуированное напряжение возбуждения воспринимается или обнаруживается на сенсорном электроде 510В. Текучая среда функционирует как последовательный резистор R с возбуждающим электродом 510А и сенсорным электродом 510В. Текучая среда также функционирует как последовательный(ые) конденсатор(ы), обозначенный(ые) как реактивность X. Зависимость необработанного воспринятого сигнала на протяжении некоторой части или всей продолжительности теста от времени может быть представлена синусоидальной кривой с варьирующими амплитудами, аналогичными показанным на графике 520.[0255] After passing through the liquid sample and attenuating due to interaction with it (schematically denoted as resistance R and reactance X), the attenuated drive voltage is sensed or detected at the sensing electrode 510V. The fluid functions as a series resistor R with drive electrode 510A and sensor electrode 510B. The fluid also functions as a series capacitor(s), labeled as reactance X. The raw perceived signal over some or all of the duration of the test as a function of time can be represented by a sinusoidal curve with varying amplitudes similar to those shown in plot 520 .

[0256] Напряжение возбуждения 515 может представлять собой переменный ток с заранее определенной задающей частотой. Выбор конкретной частоты может зависеть, например, от конкретной мишени, которую нужно обнаруживать, среды тестируемого образца, химического состава составляющих процесса амплификации, температуры процесса амплификации и/или напряжения возбуждения. Согласно некоторым вариантам реализации картриджей по фиг. 1А-3В задающая частота возбуждения может составлять от 1 кГц и 10 кГц при при минимальном возможном напряжении возбуждения. В одном примере в тестах, выполняемых для идентификации мишени Н. Influienza (106 копий на реакцию), внесенной в 5% цельной крови, задающая частота возбуждения сенсора варьировала от 100 Гц до 100000 Гц при 0,15Вольт. Указанные тесты показали, что требуемый «перепад сигнала», артефакт части сигнала, указывающий на положительный результат для тестируемого образца, описанный более подробно ниже, становится легче обнаруживать при значениях ниже 100 Гц, и легче всего обнаруживать при значениях от 1 кГц до 10 кГц. Кроме того, при частотах в диапазоне от 1 кГц до 10 кГц перепад сигнала благоприятным образом может быть идентифицирован до истечения 12 минут времени тестирования. Благоприятным образом, более быстрая идентификация перепада сигнала может привести к сокращению времени тестирования, что, в свою очередь, обеспечивает более быстрое предоставление результатов тестов и возможность выполнять большее количество тестов в день. При частотах ниже 1 кГц реактивная составляющая сигнала (в котором может быть обнаружен перепад сигнала для положительного образца) монотонно уменьшается. Задающая частота сенсора может быть аналогичным образом точно настроен для других тестов, чтобы оптимизировать производительность, то есть оптимизировать детектируемость перепада сигнала. Детектируемость перепада сигнала относится к возможности стабильно различать положительный образец и отрицательный образец.[0256] The drive voltage 515 may be an alternating current with a predetermined driving frequency. The choice of a particular frequency may depend on, for example, the particular target to be detected, the medium of the sample being tested, the chemistry of the constituents of the amplification process, the temperature of the amplification process, and/or the drive voltage. According to some embodiments of the cartridges of FIG. 1A-3B, the driving frequency may be between 1 kHz and 10 kHz at the lowest possible driving voltage. In one example, in tests performed to identify a target of H. influenzae (10 6 copies per reaction) spiked in 5% whole blood, the sensor drive frequency varied from 100 Hz to 100,000 Hz at 0.15 volts. These tests have shown that the required "signal drop", a portion of the signal artifact indicative of a positive result for the test sample, described in more detail below, becomes easier to detect at values below 100 Hz, and is easiest to detect at values from 1 kHz to 10 kHz. In addition, at frequencies in the range of 1 kHz to 10 kHz, the signal edge can advantageously be identified before the 12 minute test time has elapsed. Advantageously, faster signal edge identification can result in faster test times, which in turn enables faster test results and the ability to perform more tests per day. At frequencies below 1 kHz, the reactive component of the signal (in which the signal edge for the positive sample can be detected) decreases monotonically. The sensor drive frequency can be similarly fine-tuned for other tests to optimize performance, i.e. optimize edge detection. Edge detectability refers to the ability to stably distinguish between a positive sample and a negative sample.

[0257] На фиг. 5В приведен пример графика 525, отражающий сигнал импеданса 530, который может быть извлечен из необработанного сигнала 520, обеспечиваемого сенсорным электродом 510В. Сигнал импеданса 530 соответствует электрическому импедансу Z тестовой ячейки на протяжении периода времени. Импеданс Z может быть представлен следующим уравнением для комплексных чисел в декартовой системе координат:[0257] FIG. 5B is an example graph 525 depicting an impedance signal 530 that can be extracted from the raw signal 520 provided by the sensor electrode 510B. The impedance signal 530 corresponds to the electrical impedance Z of the test cell over a period of time. The impedance Z can be represented by the following equation for complex numbers in Cartesian coordinates:

Z=R+jXZ=R+jX

где R соответствует сопротивлению тестовой ячейки и является вещественной частью вышеприведенного уравнения, а X соответствует реактивности тестовой ячейки и является мнимой частью вышеприведенного уравнения (обозначена как j).where R corresponds to the resistance of the test cell and is the real part of the above equation, and X corresponds to the reactance of the test cell and is the imaginary part of the above equation (denoted as j).

Соответственно, импеданс тестовой ячейки может быть разложен на два компонента, сопротивление R и реактивность X.Accordingly, the test cell impedance can be decomposed into two components, resistance R and reactance X.

[0258] Исходно значение сопротивления R может быть определено путем базового измерения в тестовой ячейке до процесса или в начале процесса амплификации. Хотя сопротивление исследуемой текучей среды может отклоняться относительно указанного базового значения на протяжении теста, ток, воспринимаемый сенсорным электродом 510В за счет сопротивления исследуемой текучей среды может совпадать по фазе с сигналом, проходящим через возбуждающий электрод 510А. Соответственно, изменения или отклонение сопротивления может быть идентифицировано по значениям совпадающего по фазе компонента сигнала 520 на протяжении периода времени. Реактивность может возникать в результате эффекта индуктивности в исследуемой текучей среде, емкости в исследуемой текучей среде, или их обоих; указанный эффект может приводить к временному сохранению тока в текучей среде (например, тока электронов, обеспечиваемого возбуждающим электродом 510А). Через некоторое время указанный сохраняемый ток попадает из исследуемой текучей среды в сенсорный электрод 510В. Ввиду указанной задержки ток, воспринимаемый сенсорным электродом 510В, возникающий за счет реактивности исследуемой текучей среды, может не совпадать по фазе с воспринимаемым током, возникающим в результате сопротивления исследуемой текучей среды. Соответственно, значения реактивности исследуемой текучей среды могут быть идентифицированы по значениям несинфазной составляющей сигнала 520 на протяжении периода времени. Реактивность может колебаться в течение всей продолжительности теста за счет изменений химических составляющих исследуемой текучей среды в результате процесса амплификации. Перепад сигнала (например, повышение или снижение реактивности на уровне или выше порогового показателя или величины, и/или в пределах заданного окна времени), указывающий на положительный образец, может быть обнаружен в реактивности X.[0258] The initial value of the resistance R can be determined by baseline measurement in the test cell before the process or at the beginning of the amplification process. Although the resistance of the test fluid may deviate from the specified base value during the test, the current sensed by the sensor electrode 510B due to the resistance of the fluid under test may be in phase with the signal passing through the drive electrode 510A. Accordingly, changes or deviations in resistance can be identified by the values of the in-phase component of signal 520 over a period of time. Reactivity may result from the effect of inductance in the test fluid, capacitance in the test fluid, or both; this effect may cause a temporary persistence of current in the fluid (eg, the electron current provided by drive electrode 510A). After some time, said stored current flows from the test fluid into the sensing electrode 510V. Because of this delay, the current sensed by the sensing electrode 510V due to the reactivity of the fluid under test may be out of phase with the sensed current resulting from the resistance of the fluid under test. Accordingly, the reactivity values of the fluid under test can be identified from the values of the out-of-phase component of the signal 520 over a period of time. Reactivity may fluctuate throughout the duration of the test due to changes in the chemical constituents of the test fluid as a result of the amplification process. A signal drop (e.g., an increase or decrease in reactivity at or above a threshold or value, and/or within a given time window) indicative of a positive sample can be detected in X reactivity.

[0259] Во время теста может происходить синусоидальное возбуждение возбуждающего электрода 510A с некоторой амплитудой и напряжением. Возбуждающий электрод 510A расположен последовательно относительно тестовой жидкости в ячейке, которая может рассматриваться как резистор R. Резистор (например, исследуемая текучая среда) и электрод образуют делитель напряжения, с напряжением, определяемым соотношением резисторов и химией/импедансом электрода. Итоговая форма колебаний напряжения, воспринимаемая сенсорным электродом 510В, соответствует сигналу комплексного импеданса 530. Согласно некоторым вариантам реализации кривая, например, сигнала импеданса 530, может не генерироваться, вместо этого необработанный воспринятый сигнал 520 может быть разложен на составляющую активного сопротивления и составляющую реактивного сопротивления согласно описанию в настоящем документе. Сигнал импеданса 530 приведен в качестве примера представления комбинированной кривой, отражающей как сопротивление исследуемой текучей среды, так и реактивность исследуемой текучей среды на протяжении периода времени. Сигнал комплексного импеданса 530 может быть интерпретирован как квадратурно-модулированная форма колебаний (например, комбинация синфазной формы колебаний в результате сопротивления исследуемой текучей среды и нефазной формы колебаний в результате реактивности исследуемой текучей среды), где синфазная и нефазная составляющие изменяются со временем значительно больше, чем модулирующая частота. Синфазная форма колебаний совпадает по фазе со сложной формой колебаний комплексного импеданса. Согласно некоторым вариантам реализации может быть использован синхронный детектор, например, с умножителем и фильтрами нижних частот, реализованными в программируемой пользователем вентильной матрице (ППВМ), для извлечения синфазной и несинфазной составляющих из необработанного сигнала 520 и расчета их амплитуды и фазы.[0259] During the test, a sinusoidal excitation of the excitation electrode 510A with a certain amplitude and voltage may occur. The drive electrode 510A is placed in series with the test fluid in the cell, which can be thought of as a resistor R. The resistor (eg, the test fluid) and the electrode form a voltage divider, with the voltage determined by the ratio of the resistors and the chemistry/impedance of the electrode. The resulting voltage waveform sensed by the sensing electrode 510V corresponds to the complex impedance signal 530. In some embodiments, the waveform of, for example, the impedance signal 530 may not be generated, instead, the raw sensed signal 520 may be decomposed into a resistive component and a reactance component according to description in this document. The impedance signal 530 is given as an example of a combined curve representing both the resistance of the test fluid and the reactivity of the test fluid over a period of time. The complex impedance signal 530 can be interpreted as a quadrature modulated waveform (e.g., a combination of an in-phase waveform as a result of the resistance of the fluid under test and an out-of-phase waveform as a result of the reactivity of the fluid under test), where the in-phase and out-of-phase components change over time significantly more than modulating frequency. The in-phase waveform is in phase with the complex waveform of the complex impedance. In some embodiments, a synchronous detector may be used, for example, with a multiplier and low-pass filters implemented in a field programmable gate array (FPGA), to extract the in-phase and out-of-phase components from the raw signal 520 and calculate their amplitude and phase.

[0260] Для разложения сигнала 530 импеданса (или необработанного воспринятого сигнала 520) на образующие его составляющую активного сопротивления и составляющую реактивного сопротивления, при этом волновой сигнал 520 напряжения на сенсорном электроде 510В замеряют с частотой большей, чем его частота Найквиста (например, с частотой, в два раза превышающей максимальную частоту напряжения возбуждения) и затем разбивают на синфазную составляющую (активное сопротивление) и несинфазную составляющую (реактивное сопротивление). Синфазная и несинфазная составляющие напряжения могут быть рассчитаны с применением известного последовательного сопротивление (например, значения R) для вычисления вещественной составляющей импеданса (активного сопротивления) и мнимой составляющей импеданса (реактивного сопротивления).[0260] To decompose the impedance signal 530 (or the raw sensed signal 520) into its constituent resistance and reactance components, the voltage waveform 520 at the 510V sensor electrode is measured at a frequency greater than its Nyquist frequency (e.g., , twice the maximum frequency of the excitation voltage) and then divided into a common-mode component (resistance) and an out-of-phase component (reactance). The common-mode and out-of-mode voltage components can be calculated using a known series resistance (eg, R value) to calculate the real component of the impedance (resistance) and the imaginary component of the impedance (reactance).

[0261] На фиг. 5С приведен график 541 составляющей активного сопротивления 540А и составляющей реактивного сопротивления 540В на протяжении промежутка времени (от t=3 минуты до t=45 минут), извлеченных из необработанного сигнала 520, сгенерированного на основании примера положительного теста. На иллюстрации перепад сигнала 545 соответствует изменению ΔR реактивности 540В на протяжении конкретного окна времени TW. Перепад сигнала 545 указывает на положительный образец. В моменты времени до перепада сигнала 545 кривая реактивности 540В является относительно пологой или стабильной; и, аналогичным образом, после перепада сигнала 545 кривая реактивности 540В является относительно пологой или стабильной. Соответственно, согласно указанному варианту реализации перепад сигнала 545 для конкретных параметров теста, представленных на графике 541, представлен снижением ΔR в ожидаемой области 535.[0261] FIG. 5C is a graph 541 of the resistance component 540A and the reactance component 540B over time (t=3 minutes to t=45 minutes) extracted from the raw signal 520 generated from the positive test example. In the illustration, a signal slope 545 corresponds to a change in Δ R of reactance 540V over a particular time window T W . A signal slope of 545 indicates a positive sample. At times before signal edge 545, reactance curve 540V is relatively flat or stable; and similarly, after the signal edge 545, the reactance curve 540V is relatively flat or stable. Accordingly, according to this embodiment, the signal slope 545 for the specific test parameters presented in plot 541 is represented by a decrease in ΔR in the expected region 535.

[0262] Величина изменения реактивности ΔR, которая соответствует перепаду сигнала 545 положительного образца, а также положение и/или продолжительность конкретного окна времени TW, когда ожидается возникновение перепада сигнала 545, может варьировать в зависимости от ряда параметров теста. Указанные параметры включают конкретную мишень для тестирования (например, скорость, с которой происходит амплификация указанной мишени), частоту напряжения возбуждения, конфигурацию возбуждающего электрода и сенсорного электрода (например, их индивидуальной формы и размеров, зазора, разделяющего электроды; и материала электродов), частоту замеров, количество агентов для амплификации в начале теста, температуру процесса амплификации и количество мишени, присутствующее в образце. Согласно некоторым вариантам реализации ожидаемые характеристики перепада сигнала в положительном образце, заранее определенные, например, экспериментальным путем, могут применяться для различения положительных образцов и отрицательных образцов. Согласно некоторым вариантам реализации ожидаемые характеристики перепада сигнала могут применяться для определения тяжести или прогрессирования медицинского состояния, например, путем установления корреляции между конкретными характеристиками перепада сигнала и конкретными исходными количествами мишени в образце. Заранее определенные ожидаемые характеристики могут поступать в устройство считывания, храниться в нем и затем при определении результатов тестирования быть доступными для обращения устройства считывания, сконфигурированным для приема сигналов от сенсорного электрода (электродов) тестового картриджа.[ 0262 ] The amount of reactivity change ΔR that corresponds to a positive sample signal edge 545, as well as the position and/or duration of a particular time window T W when signal edge 545 is expected to occur, may vary depending on a number of test parameters. These parameters include the specific test target (for example, the rate at which said target is amplified), the frequency of the drive voltage, the configuration of the drive and sensor electrodes (for example, their individual shape and dimensions, the gap separating the electrodes; and the material of the electrodes), the frequency measurements, the amount of amplification agents at the start of the test, the temperature of the amplification process, and the amount of target present in the sample. In some embodiments, the expected characteristics of the signal slope in the positive sample, predetermined, for example, experimentally, can be used to distinguish between positive samples and negative samples. In some embodiments, expected signal slope characteristics can be used to determine the severity or progression of a medical condition, for example, by establishing a correlation between specific signal transition characteristics and specific initial amounts of target in a sample. The predetermined expected characteristics may be fed into the reader, stored therein, and then accessed by a reader configured to receive signals from the sensor electrode(s) of the test cartridge when the test results are determined.

[0263] Для заданного теста ожидаемая величина изменения реактивности ΔR и ожидаемое окно времени TW перепада сигнала 545 для положительного образца могут быть определены экспериментальным путем на основании мониторинга и анализа кривых реактивности, сгенерированных образцами для положительного контроля (и, необязательно, образцами для отрицательного контроля). Согласно некоторым вариантам реализации параметры тестирования, влияющие на перепад сигнала, могут варьировать и могут быть точно настроены для идентификации параметров, которые соответствуют точно различимому перепаду сигнала. Считыватель и картридж согласно описанию в настоящем документе могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы подходить для тестируемой конфигурации, и снабжены характеристиками для ожидаемого перепада сигнала для указанного теста.[0263] For a given test, the expected amount of change in reactivity ΔR and the expected time window T W of the signal drop 545 for a positive sample can be determined experimentally based on monitoring and analyzing reactivity curves generated by samples for positive control (and optionally samples for negative control). In some embodiments, the test parameters that affect the signal edge may vary and may be fine-tuned to identify parameters that correspond to a distinct signal edge. The reader and cartridge as described herein may be configured to suit the configuration under test and provided with characteristics for the expected signal slope for said test.

[0264] Например, в серии экспериментальных тестов на Н. influenza исследуемая текучая среда исходно включала праймеры для амплификации и 1000000 добавленных копий мишени, напряжение возбуждения составляло 200 мВ Р2Р, параметры тестирования включали начало качания частоты в диапазоне 10 кГц и окончание качания частоты в диапазоне 10 МГц для частоты тока возбуждения, ближний и дальний межэлектродные зазоры, настроенные на 2,55 мм и 5 мм, соответственно. Устанавливали температуру амплификации, равную 65,5 градусов по Цельсию, и компоновка двух электродов (по одному для каждого из ближних и дальних зазоров) включала платиновые электроды. При низких частотах (10 кГц - 100 кГц) детектируемые перепады сигнала идентифицировали, начиная примерно с 23 минут амплификации, при примерно 10 кГц и примерно на 30 минуте при примерно 100 кГц, при использовании конфигурации электрода с зазором 5 мм, с величиной изменения реактивности примерно 3,5-4 Ома при 10 кГц, падающей примерно до 3,25-3,5 Ома при 100 кГц. При низких частотах (10 кГц - 100кГц) детектируемые перепады сигнала идентифицировали, начиная примерно с 25 минут амплификации при примерно 10 кГц, и примерно с 30 минут при примерно 100 кГц, при использовании конфигурации электрода с зазором 2,5 мм, с величиной изменения реактивности примерно 3,5-4 Ома. При более высоких частотах падение реактивности перепада сигнала уменьшалось, и время идентификации указанных меньших перепадов сигнала сдвигалось на более поздний момент в процессе амплификации. Соответственно, в указанном примере тестовая ячейка в тестовом картридже может быть сконфигурирована с зазором электродов 5 мм, а считывающее устройство может быть сконфигурировано для подачи тока возбуждения 10 кГц на тестовый картридж во время амплификации. Считывающее устройство может быть снабжено инструкциями для обеспечения указанного тока и мониторинга итоговой реактивности тестовой ячейки на протяжении всей амплификации или окна времени вокруг ожидаемого момента перепада сигнала (в данном случае равного 23 минутам), например, от 20 до 35 минут. Считывающее устройство может также быть снабжено инструкциями для идентификации положительного образца на основании реактивности, демонстрирующей изменение, составляющее примерно 3,5-4 Ом, примерно через 23 минуты амплификации или в пределах окна времени вокруг ожидаемого момента перепада сигнала.[0264] For example, in a series of experimental tests for H. influenza, the test fluid initially included primers for amplification and 1,000,000 copies of the target added, the drive voltage was 200 mV P2P, the test parameters included the beginning of the sweep in the range of 10 kHz and the end of the sweep in the range 10 MHz for drive current frequency, near and far electrode gaps set to 2.55 mm and 5 mm, respectively. The amplification temperature was set to 65.5 degrees Celsius and the arrangement of two electrodes (one for each of the near and far gaps) included platinum electrodes. At low frequencies (10 kHz - 100 kHz), detectable signal spikes were identified starting at about 23 minutes of amplification at about 10 kHz and at about 30 minutes at about 100 kHz, using a 5 mm gap electrode configuration, with a reactivity change of about 3.5-4 ohms at 10 kHz, dropping to about 3.25-3.5 ohms at 100 kHz. At low frequencies (10 kHz - 100 kHz), detectable signal spikes were identified starting from about 25 minutes of amplification at about 10 kHz, and from about 30 minutes at about 100 kHz, using a 2.5 mm gap electrode configuration, with a change in reactivity about 3.5-4 ohms. At higher frequencies, the drop in reactivity of the signal edge was reduced, and the time to identify these smaller signal edges was shifted to a later point in the amplification process. Accordingly, in this example, the test cell in the test cartridge may be configured with a 5 mm electrode gap and the reader may be configured to apply a 10 kHz drive current to the test cartridge during amplification. The reader may be instructed to provide the indicated current and monitor the resulting test cell reactivity throughout the amplification or a window of time around the expected signal break point (23 minutes in this case), for example 20 to 35 minutes. The reader may also be instructed to identify a positive sample based on reactivity showing a change of about 3.5-4 ohms after about 23 minutes of amplification or within a time window around the expected signal edge.

[0265] После идентификации значения ΔR и TW могут быть переданы в считывающие устройства для использования при различении положительных и отрицательных образцов в данном конкретном тесте. Согласно некоторым примерам такие устройства могут определять, содержит ли кривая реактивности 540В требуемое значение и/или имеет ли требуемый наклон в пределах идентифицированного окна времени TW, чтобы соответствовать перепаду сигнала. Согласно другим вариантам реализации указанное считывающее устройство может анализировать форму кривой реактивности на протяжении периода времени для определения того, содержит ли она перепад сигнала. Согласно некоторым вариантам реализации считыватель может модифицировать процедуры тестирования на основании идентифицированного окна времени TW, когда ожидается перепад сигнала 545, например, например, путем подачи напряжения возбуждения и мониторинга полученного сигнала только в пределах указанного окна, что позволяет благоприятным образом экономить энергию и ресурсы для обработки по сравнению с непрерывным мониторингом в течение всего времени тестирования.[0265] Once identified, the Δ R and T W values can be transferred to readers for use in distinguishing between positive and negative samples in that particular test. According to some examples, such devices can determine if the reactance curve 540V contains the required value and/or has the required slope within the identified time window T W to match the signal edge. In other embodiments, said reader may analyze the shape of the reactivity curve over a period of time to determine if it contains a signal edge. In some embodiments, the reader may modify the test procedures based on the identified time window T W when signal edge 545 is expected, such as, for example, by energizing the drive and monitoring the received signal only within said window, which can advantageously save energy and resources for processing compared to continuous monitoring throughout the entire testing period.

[0266] На фиг. 5D приведен график 551 составляющей активного сопротивления и составляющей реактивного сопротивления, извлеченных из необработанных сенсорных данных воспринимающего электрода 510В при проведении примеров тестов с положительным и отрицательным контролем. В частности, на графике 551 показана кривая 550A сопротивления положительного образца, кривая реактивности 550В положительного образца, кривая 550С сопротивления положительного образца и кривая 550D реактивности положительного образца на протяжении 35-минутного теста. Как показано на фиг. 5D, перепад сигнала в случае положительного образца происходит примерно через 17 минут после начала теста, с относительно пологой и стабильной кривой реактивности 550В перед перепадом сигнала. И напротив, в то же самое время кривая реактивности 550D отрицательного образца не демонстрирует перепада сигнала, а сохраняет квадратичную кривизну с момента времени, примерно равного 8 минутам до конца теста.[0266] FIG. 5D is a graph 551 of the resistance component and the reactance component extracted from the raw sensory data of the sensing electrode 510B in the positive and negative control example tests. In particular, graph 551 shows a positive sample resistance curve 550A, a positive sample reactivity curve 550B, a positive sample resistance curve 550C, and a positive sample reactivity curve 550D over a 35 minute test. As shown in FIG. 5D, the signal drop in the case of a positive sample occurs approximately 17 minutes after the start of the test, with a relatively flat and stable 550V reactivity curve before the signal drop. Conversely, at the same time, the reactivity curve of the 550D negative sample does not show a signal drop, but maintains a quadratic curvature from about 8 minutes to the end of the test.

[0267] На фиг. 5Е приведен график 561 составляющей активного сопротивления 560А и составляющей реактивного сопротивления 560В на протяжении периода времени (от t=0 минут до t=60 минут с начала амплификации), извлеченных из необработанного сигнала 520, сгенерированного на основе примера положительного теста. На иллюстрации перепад сигнала 565 соответствует изменению ΔR реактивности 560В в пределах конкретного окна времени TW. Перепад сигнала 565 указывает на положительный образец. В моменты времени до перепада сигнала 565 кривая реактивности 560В является относительно пологой или стабильной, и, аналогичным образом, после перепада сигнала 565 кривая реактивности 560В является относительно пологой или стабильной, и незначительно вогнутой. Перепад сигнала 565 для конкретных параметров тестирования, показанный на графике 561, выглядит как пик, выброс или колоколообразная кривая в ожидаемой области 535, когда значения реактивности растут и снижаются на значение ΔR, образуя приближенно параболическую кривую. Согласно описанию в настоящем документе варьирование определенных параметров тестирования (например, конфигурации тестовых ячеек, химии и исходного количества составляющих амплификации, мишени и характеристик тока возбуждения) может изменять геометрию перепада сигнала, обеспечиваемого положительным образцом. Соответственно, согласно некоторым вариантам реализации геометрия «перепада сигнала» на кривой зависимости значений реактивности от времени может варьировать от теста к тесту, хотя для конкретного теста геометрия кривой и/или временные рамки перепада сигнала остаются стабильными в пределах параметров изменений реактивности и/или временных рамок во всех положительных образцах для указанного теста. [0266] На фиг. 6 приведена принципиальная блок-схема примера считывающего устройства 600, которое может применяться с картриджами, описанными в настоящем документе, например, картриджами 100 или 300. Считывающее устройство 600 включает память 605, процессор 610, коммуникационный модуль 615, пользовательский интерфейс 620, нагреватель 625, устройство сопряжения с электродом 630, источник напряжения 635, накопитель энергии на сжатом воздухе 640, двигатель 650 и полость 660, в которую может быть вставлен картридж.[0267] FIG. 5E is a graph 561 of the resistance component 560A and the reactance component 560B over a period of time (t=0 minutes to t=60 minutes from start of amplification) extracted from the raw signal 520 generated from the positive test example. In the illustration, a signal slope 565 corresponds to a change in Δ R of reactance 560V within a particular time window T W . A signal slope of 565 indicates a positive sample. At times before signal edge 565, reactivity curve 560V is relatively flat or stable, and similarly, after signal edge 565, reactivity curve 560B is relatively flat or stable, and slightly concave. The signal slope 565 for specific test parameters shown in graph 561 appears as a peak, overshoot or bell curve in the expected region 535 as the reactivity values rise and fall by Δ R , forming an approximately parabolic curve. As described herein, varying certain test parameters (eg, test cell configuration, chemistry and initial number of amplification constituents, target, and drive current characteristics) can alter the geometry of the signal slope provided by the positive sample. Accordingly, in some embodiments, the geometry of the "trip" on the reactivity vs. time curve may vary from test to test, although for a particular test, the geometry of the curve and/or the time frame of the signal drop remains stable within the parameters of reactivity changes and/or time frames. in all positive samples for the specified test. [0266] FIG. 6 is a schematic block diagram of an example reader 600 that can be used with the cartridges described herein, such as cartridges 100 or 300. Reader 600 includes memory 605, processor 610, communications module 615, user interface 620, heater 625, electrode interface 630, voltage source 635, compressed air energy storage 640, motor 650, and cavity 660 into which a cartridge can be inserted.

[0268] Когда тестовый картридж 100 вставляют в считывающее устройство, происходит сопряжение устройства сопряжения с электродом 135 картриджа с устройством сопряжения с электродом 630 считывающего устройства 600. Это может обеспечивать обнаружение встраивания картриджа считывающим устройством 600, например, путем тестирования на наличие установленного коммуникационного пути. Кроме того, такие коммуникации могут обеспечивать идентификацию считывающим устройством 600 встраивания конкретного тестового картриджа 100 и доступ к соответствующим протоколам тестирования. Протоколы тестирования могут включать продолжительность теста, температуру теста, характеристики кривой импеданса положительного образца и информацию для выведения пользователю на основании различных полученных результатов тестов. Согласно другим вариантам реализации считывающее устройство 600 может принимать через пользовательский интерфейс 620 указание на то, что картридж встроен (например, за счет ввода пользователем команды «начать тестирование» и, необязательно, идентификатора тестового картриджа).[0268] When the test cartridge 100 is inserted into the reader, the cartridge electrode interface 135 is paired with the electrode interface 630 of the reader 600. This can allow reader 600 to detect insertion of the cartridge, for example, by testing for an established communication path. In addition, such communications may allow the reader 600 to identify the embedding of a particular test cartridge 100 and access the appropriate test protocols. Test protocols may include test duration, test temperature, positive sample impedance curve characteristics, and information to display to the user based on various test results obtained. In other embodiments, reader 600 may receive, via user interface 620, an indication that a cartridge is embedded (eg, by user input of a "start test" command and optionally a test cartridge ID).

[0269] Память 605 включает одно или более физических устройств для электронного хранения, сконфигурированных таким образом, чтобы обеспечивать хранение исполняемых компьютером инструкций для управления операциями считывающего устройства 600 и данных, генерируемых при использовании считывающего устройства 600. Например, память 605 может получать и хранить данные с сенсорных электродов, сопряженных с устройством сопряжения с электродом 630.[0269] The memory 605 includes one or more physical electronic storage devices configured to store computer-executable instructions for controlling the operations of the reader 600 and data generated by using the reader 600. For example, the memory 605 can receive and store data from sensor electrodes paired with the 630 electrode interface device.

[0270] Процессор 610 включает один или более аппаратных процессоров, которые исполняют исполняемые компьютером инструкции для управления операциями считывающего устройства 600 во время теста, например, путем организации пользовательского интерфейса 620, управления нагревателем 625, управления коммуникационным модулем 615 и активации источника напряжения 635, сжатого воздуха 640 и двигателя 650. Один пример операций тестирования описан применительно к фиг. 7А ниже. Процессор 610 может быть также сконфигурирован указанными инструкциями для определения результатов тестов на основании данных, полученных с возбуждающих электродов вставленного тестового картриджа, например, путем выполнения процесса по фиг. 7В, описанного ниже. Процессор 610 может быть сконфигурирован для идентификации разных мишеней в одном тестовом образце на основании сигналов, полученных из разных тестовых ячеек одного картриджа, или может идентифицировать одну мишень на основании индивидуального или совокупного анализа сигналов из разных тестовых ячеек.[0270] The processor 610 includes one or more hardware processors that execute computer-executable instructions to control the operations of the reader 600 during a test, for example, by providing a user interface 620, controlling a heater 625, controlling a communication module 615, and activating a voltage source 635 compressed air 640 and engine 650. One example of test operations is described in connection with FIG. 7A below. The processor 610 may also be configured with these instructions to determine test results based on data obtained from the drive electrodes of the inserted test cartridge, for example, by performing the process of FIG. 7B described below. Processor 610 may be configured to identify different targets in the same test sample based on signals obtained from different test cells of the same cartridge, or may identify the same target based on individual or cumulative analysis of signals from different test cells.

[0271] Коммуникационный модуль 615 может необязательно содержаться в считывающем устройстве 600 и включать сетевые аппаратные компоненты, например, проводные или беспроводные компоненты сети для обеспечения сетевой коммуникации между считывающим устройством 600 и удаленными вычислительными устройствами. Подходящие компоненты сети включают WiFi, Bluetooth, модемы сотовой связи, порты Ethernet, USB-порты и т.п. Предпочтительно, сетевые возможности могут позволять считывающему устройству 600 посылать результаты тестов и другие данные тестирования по сети в идентифицированные удаленные вычислительные устройства, такие как больничные информационные системы и/или лабораторные информационные системы, которые хранят электронные медицинские записи, базы данных национальных агентств здравоохранения и вычислительные устройства клинических специалистов или другого назначенного персонала. Например, врач может получать результаты тестов для конкретного пациента на мобильное устройство, ноутбук или офисный стационарный компьютер по мере того как считывающее устройство определяет результаты тестов, что позволяет врачу добиваться более коротких сроков реализации диагностики и планов лечения. Кроме того, сетевые возможности могут позволять считывающему устройству 600 принимать информацию по сети с удаленных вычислительных устройств, например, обновленные параметры перепада сигнала для текущего теста, новые параметры перепада сигнала для новых тестов, и обновленные или новые протоколы тестирования.[0271] The communication module 615 may optionally be contained in the reader 600 and include network hardware components, such as wired or wireless network components, to enable network communication between the reader 600 and remote computing devices. Suitable network components include WiFi, Bluetooth, cellular modems, Ethernet ports, USB ports, and the like. Preferably, network capabilities may allow the reader 600 to send test results and other test data over a network to identified remote computing devices such as hospital information systems and/or laboratory information systems that store electronic medical records, national health agency databases, and computing devices. clinical specialists or other designated personnel. For example, a physician can retrieve test results for a particular patient on a mobile device, laptop, or office desktop as the reader determines the test results, allowing the physician to achieve faster diagnostics and treatment plans. In addition, networking capabilities may allow reader 600 to receive information over the network from remote computing devices, such as updated edge settings for the current test, new edge settings for new tests, and updated or new test protocols.

[0272] Пользовательский интерфейс 620 может включать дисплей для представления результатов тестов и другой тестовой информации пользователям, а также пользовательские устройства ввода (например, кнопки, дисплей с сенсорным управлением), позволяющие пользователю вводить команды или данные тестирования в считывающее устройство 600.[0272] The user interface 620 may include a display for presenting test results and other test information to users, as well as user input devices (e.g., buttons, a touchscreen display) allowing the user to enter commands or test data into the reader 600.

[0273] Нагреватель 625 может быть расположен смежно с полостью 660 для нагревания вставленного картриджа до температуры, требуемой для процесса амплификации. Хотя изображенный нагреватель 625 расположен с одной стороны полости 660, согласно некоторым вариантам реализации он может окружать указанную полость.[0273] A heater 625 may be positioned adjacent cavity 660 to heat the inserted cartridge to the temperature required for the amplification process. Although the depicted heater 625 is located on one side of the cavity 660, according to some variants of implementation, it may surround the specified cavity.

[0274] Согласно описанию в настоящем документе источник напряжения 635 может подавать сигнал возбуждения при заранее определенных напряжении и частоте на каждый возбуждающий электрод вставленного тестового картриджа. Накопитель энергии на сжатом воздухе 640 может применяться для подачи пневматического давления через канал 645 на пневматическое устройство 160 сопряжения тестового картриджа 100, что способствует протеканию жидкости внутри тестового картриджа. Накопитель энергии на сжатом воздухе 640 может сохранять ранее сжатый воздух или генерировать сжатый воздух по мере необходимости для считывающего устройства 600. Согласно другим вариантам реализации могут применяться другие подходящие пневматические насосы и подающие давление механизмы вместо сохранения или генерации сжатого воздуха. Двигатель 650 может приводиться в действие для перемещения привода 655 в направлении блистерной упаковки 140 вставленного картриджа и в обратном направлении, для прорыва блистерной упаковки согласно описанию выше.[0274] As described herein, the voltage source 635 may apply a drive signal at a predetermined voltage and frequency to each drive electrode of the inserted test cartridge. The compressed air energy store 640 can be used to supply pneumatic pressure through the channel 645 to the pneumatic interface 160 of the test cartridge 100, which facilitates the flow of fluid within the test cartridge. Compressed air power storage 640 may store previously compressed air or generate compressed air as needed for reader 600. In other embodiments, other suitable air pumps and pressure-applying mechanisms may be used instead of storing or generating compressed air. The motor 650 may be actuated to move the actuator 655 towards the blister pack 140 of the inserted cartridge and back to break through the blister pack as described above.

[0275] На фиг. 7А приведена технологическая карта примера процесса 700 для эксплуатации считывающего устройства во время проведения теста согласно описанию в настоящем документе. Процесс 700 может быть выполнен считывающим устройством 600, описанным выше.[0275] FIG. 7A is a flowchart of an example process 700 for operating a reader during a test as described herein. Process 700 may be performed by reader 600 described above.

[0276] В блоке 705 считывающее устройство 600 может обнаруживать вставленный аналитический картридж 100, 200, 300, например, в ответ на ввод пользователем или в ответ на установление пути сигнала при вставленном картридже. Согласно некоторым вариантам реализации указанный картридж 100, 200, 300 может включать информационный элемент, который идентифицирует конкретный тест или тесты для выполнения на считывающем устройстве 600 и необязательно включает информацию о протоколе теста.[0276] At block 705, reader 600 may detect an inserted assay cartridge 100, 200, 300, for example, in response to user input or in response to a signal path being established when the cartridge is inserted. In some embodiments, said cartridge 100, 200, 300 may include an information element that identifies a particular test or tests to be performed on reader 600 and optionally includes test protocol information.

[0277] В блоке 710 считывающее устройство 600 может нагревать картридж 100, 200, 300 до заданной температуры для амплификации. Например, температура может быть определена исходя из информации, которая хранится на картридже 100, 200, 300, или становится доступной из внутренней памяти считывающего устройства 600 в результате идентификации картриджа 100, 200, 300.[0277] At block 710, reader 600 may heat cartridge 100, 200, 300 to a predetermined temperature for amplification. For example, the temperature may be determined from information that is stored on the cartridge 100, 200, 300 or made available from the internal memory of the reader 600 as a result of identifying the cartridge 100, 200, 300.

[0278] В блоке 715 считывающее устройство 600 может активировать механизм прокалывания блистерной упаковки, например, двигатель 650 и привод 655. Прокалывание блистерной упаковки может вызывать высвобождение жидкого содержимого, в том числе химических составляющих, способствующих амплификации, из ранее герметизированной камеры.[0278] At block 715, reader 600 may activate a blister pack piercing mechanism, such as motor 650 and drive 655. Piercing of the blister pack may cause release of liquid contents, including amplification promoting chemicals, from the previously sealed chamber.

[0279] В блоке 720 считывающее устройство 600 может активировать пневматический насос для передвижения образца и жидкости из блистерной упаковки через проточный канал картриджа в направлении тестовой ячейки. Согласно описанию выше тестовые ячейки могут включать отводные отверстия, позволяющие проталкивать жидкость по проточному каналу картриджа, а также позволяют выходить какому-либо захваченному воздуху. Пневматический насос может содержать сжатый воздух 640 или другой подходящий источник давления, и может сообщаться через текучую среду с пневматическим устройством сопряжения 160.[0279] At 720, reader 600 may activate an air pump to move the sample and liquid from the blister pack through the cartridge flow path toward the test cell. As described above, the test cells may include vents to allow liquid to be forced through the flow path of the cartridge, as well as to allow any trapped air to escape. The pneumatic pump may contain compressed air 640 or other suitable pressure source, and may be in fluid communication with pneumatic interface 160.

[0280] В блоке 725 считывающее устройство 600 может высвобождать какой-либо захваченный воздух из тестовых ячеек, например, путем проталкивания текучей среды по проточному каналу картриджа до обнаружения определенного сопротивления (например, жидкость в проточном канале проталкивается через непроницаемый для жидкости газопроницаемый фильтр отводного отверстия). Блок 725 может необязательно включать встряхивание вставленного картриджа, что способствует движению какого-либо захваченного воздуха или пузырьков газа вверх через жидкость и наружу через отводные отверстия. Кроме того, в блоке 725 считывающее устройство 600 необязательно может обеспечивать сигналы, поступающие на картридж, что вызывает закрытие клапанов, расположенных между тестовыми ячейками, чтобы избежать смешивания процессов амплификации.[0280] At a block 725, the reader 600 may release any trapped air from the test cells, for example, by forcing fluid through the cartridge flow path until a certain resistance is detected (for example, fluid in the flow path is forced through a liquid-tight, gas-permeable vent filter ). Block 725 may optionally include shaking the inserted cartridge to move any entrapped air or gas bubbles up through the liquid and out through the vents. In addition, at block 725, the reader 600 may optionally provide signals to the cartridge that cause the valves located between the test wells to close to avoid mixing of the amplification processes.

[0281] В блоке принятия решения 730 считывающее устройство 600 может определять, не превышена ли заданная продолжительность теста. Например, если известно окно времени, когда должен возникать перепад сигнала в положительном образце, тест может заканчиваться с окончанием указанного окна или через некоторое заданное время после окончания указанного окна. В таком случае процесс 700 переходит в необязательный блок принятия решения 735 или, согласно вариантам реализации без блока 735, в блок 740.[0281] At decision block 730, reader 600 may determine if a predetermined test duration has been exceeded. For example, if a window of time is known when a spike in the positive sample should occur, the test may end at the end of the specified window or at some predetermined time after the end of the specified window. In such a case, process 700 proceeds to an optional decision block 735 or, in embodiments without block 735, to block 740.

[0282] В необязательном блоке принятия решения 735 считывающее устройство 600 определяет, проводить ли мониторинг амплификации в тестовой ячейке, путем регистрации данных с сенсорного электрода тестовой ячейки. Например, считыватель 600 может быть снабжен инструкциями для мониторинга только импеданса тестовой ячейки в пределах конкретного окна или окно на протяжении теста. В том случае, когда считывающее устройство 600 определяет, что проведение мониторинга амплификации в тестовой ячейке не нужно, процесс 700 возвращается назад в блок принятия решения 730.[0282] In an optional decision block 735, the reader 600 determines whether to monitor amplification in the test cell by logging data from the sensor electrode of the test cell. For example, reader 600 may be instructed to monitor only the impedance of a test cell within a particular window, or a window during a test. In the event that reader 600 determines that amplification monitoring is not needed in the test well, process 700 loops back to decision block 730.

[0283] В том случае, когда считывающее устройство 600 определяет мониторинг амплификации в тестовой ячейке, процесс 700 переходит в блок 740. В блоке 740 считывающее устройство 600 обеспечивает сигнал возбуждения на возбуждающий электрод тестовой ячейки или ячеек вставленного картриджа. Согласно описанию выше, указанный сигнал может представлять собой переменный ток при конкретной частоте и напряжении.[0283] In the event that reader 600 detects amplification monitoring in the test cell, process 700 proceeds to block 740. At block 740, reader 600 provides a drive signal to the excitation electrode of the test cell or cells of the inserted cartridge. As described above, said signal may be an alternating current at a specific frequency and voltage.

[0284] В блоке 745 считывающее устройство 600 обнаруживает и регистрирует данные с воспринимающего электрода тестовой ячейки или ячеек вставленного картриджа. Согласно некоторым вариантам реализации указанные данные могут храниться для проведения анализа позднее, например, после завершения теста. Согласно некоторым вариантам реализации считывающее устройство 600 может анализировать указанные данные в реальном времени (например, пока тест еще продолжается) и может останавливать тест после идентификации перепада сигнала в положительном образце.[0284] At block 745, the reader 600 detects and records data from the sensing electrode of the test cell or cells of the inserted cartridge. In some embodiments, said data may be stored for later analysis, such as after a test is completed. In some embodiments, the reader 600 may analyze said data in real time (eg, while the test is still ongoing) and may stop the test upon identifying a signal edge in a positive sample.

[0285] Когда считывающее устройство 600 в блоке 730 определяет, что продолжительность теста уже превысила заданную, процесс 700 перемещается в блок 750 для анализа данных тестирования и вывода результата теста. Результат теста может включать указание на то, что тестирование образца на присутствие мишени привело к положительному или отрицательному результату, или может более конкретно указывать на расчетное количество мишени в тестируемом образце.[0285] When the reader 600 at block 730 determines that the test duration has already exceeded the specified duration, the process 700 moves to block 750 to analyze the test data and output the test result. The test result may include an indication that testing the sample for the presence of the target resulted in a positive or negative result, or may more specifically indicate the estimated amount of the target in the test sample.

[0286] На фиг. 7В приведена технологическая карта примера процесса для анализа данных теста для обнаружения мишени согласно описанию в настоящем документе, который может быть выполнен считывающим устройством 600 в виде блока 750 по фиг. 7А.[0286] FIG. 7B is a flow chart of an exemplary process for analyzing data from a target detection test as described herein, which may be performed by reader 600 as block 750 of FIG. 7A.

[0287] В блоке 755 считывающее устройство 600 может получать доступ к зарегистрированным данным сигнала, полученным с электрода ячейки. Даже если картридж содержит несколько ячеек, данные из каждой ячейки могут быть проанализированы индивидуально. Результаты тестов из ячеек могут позже быть проанализированы в совокупности для получения одного результата теста для одной мишени на основании всех тестов, проведенных в картридже, или для получения нескольких результатов тестов на несколько мишеней.[0287] At block 755, reader 600 may access logged signal data obtained from the cell electrode. Even if a cartridge contains multiple cells, data from each cell can be analyzed individually. The test results from the wells can later be analyzed collectively to produce a single test result for a single target based on all tests performed in the cartridge, or to obtain multiple test results for multiple targets.

[0288] В блоке 760 считывающее устройство 600 может раскладывать сигнал на составляющую активного сопротивления и составляющую реактивного сопротивления в некоторых разных точках времени или всех точках времени теста. Например, согласно описанию выше в каждой точке времени считывающее устройство 600 может определять совпадающую по фазе и не совпадающую по фазе составляющие необработанной дискретизированной формы колебаний напряжения, и затем может восстанавливать указанные составляющие из свертки с применением известного последовательного сопротивления схемы электродов для вычисления синфазной (сопротивление) и нефазной (реактивность) частей импеданса тестовой ячейки.[0288] At block 760, reader 600 may decompose the signal into a resistance component and a reactance component at some different time points or all test time points. For example, as described above, at each point in time, reader 600 may determine the in-phase and out-of-phase components of the raw sampled voltage waveform, and then may recover those components from the convolution using the known series resistance of the electrode circuit to calculate the common-mode (resistance) and the out-of-phase (reactivity) parts of the test cell impedance.

[0289] В блоке 765 считывающее устройство 600 может генерировать кривую значений реактивности на протяжении периода времени. Также в блоке 765 считывающее устройство 600 может необязательно генерировать кривую значений сопротивления на протяжении периода времени.[0289] At block 765, reader 600 may generate a curve of reactivity values over a period of time. Also at block 765, reader 600 may optionally generate a curve of resistance values over a period of time.

[0290] В блоке 770 считывающее устройство 600 может анализировать кривую реактивности для идентификации изменения сигнала, указывающего на положительные результаты теста. Согласно описанию выше применительно к перепаду сигнала по фиг. 5С считывающее устройство 600 может ожидать изменения реактивности, превышающего пороговое, может ожидать такого изменения в пределах заданного окна времени, может анализировать наклон кривой реактивности в заданное время или может анализировать общую форму кривой реактивности для определения наличия перепада сигнала (например, повышения или снижения сигнала, до и после которых наблюдаются относительно более стабильные значения).[0290] At block 770, reader 600 may analyze the reactivity curve to identify a signal change indicative of positive test results. As described above with respect to the signal edge of FIG. 5C, reader 600 may expect a change in reactivity greater than a threshold, may expect such a change within a given window of time, may analyze the slope of the reactivity curve at a given time, or may analyze the overall shape of the reactivity curve to determine whether a signal edge is present (e.g., rising or falling signal, before and after which relatively more stable values are observed).

[0291] В блоке принятия решения 775 на основании анализа, выполненного в блоке 770, считывающее устройство 600 может определять, было ли идентифицировано искомое изменение сигнала на кривой реактивности. Если это так, процесс 750 переходит в блок 780 для вывода указания на положительный результат теста пользователю. Если это не так, процесс 750 переходит в блок 785 для вывода указания на отрицательный результат теста пользователю. Результат может быть выведен локально, например, на дисплей устройства, или через сеть на назначенное удаленное вычислительное устройство.[0291] At decision block 775, based on the analysis performed at block 770, reader 600 may determine whether the desired signal change in the reactivity curve has been identified. If so, process 750 proceeds to block 780 to provide an indication of a positive test result to the user. If not, process 750 proceeds to block 785 to provide an indication of a negative test result to the user. The result can be displayed locally, for example, on the display of the device, or via the network to a designated remote computing device.

Обзор примеров устройствOverview of device examples

[0292] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают устройства, содержащие возбуждающий электрод и сенсорный электрод. Согласно некоторым вариантам реализации указанный возбуждающий электрод и указанный сенсорный электрод измеряют электрические свойства образца. Согласно некоторым вариантам реализации указанный электрические свойства включают комплексный адмиттанс, импеданс, проводимость, резистивность, сопротивление и/или диэлектрическую константу.[0292] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include devices comprising a drive electrode and a sensor electrode. In some embodiments, said excitation electrode and said sensor electrode measure the electrical properties of the sample. In some embodiments, said electrical properties include complex admittance, impedance, conductivity, resistivity, resistance, and/or dielectric constant.

[0293] Согласно некоторым вариантам реализации электрические свойства измеряют в образце, имеющем электрические свойства, не изменяющиеся в ходе измерения. Согласно некоторым вариантам реализации электрические свойства измеряют в образце, имеющем динамические электрические свойства. Согласно некоторым таким вариантам реализации динамические электрические свойства измеряют в реальном времени.[0293] In some embodiments, the electrical properties are measured in a sample having electrical properties that do not change during the measurement. In some embodiments, electrical properties are measured in a sample having dynamic electrical properties. In some such embodiments, dynamic electrical properties are measured in real time.

[0294] Согласно некоторым вариантам реализации сигнал возбуждения подается на возбуждающий электрод. Указанный сигнал возбуждения может включать постоянный ток или напряжение, и/или переменный ток или напряжение. Согласно некоторым вариантам реализации указанный сигнал возбуждения является емкостно-сопряженным с образцом/через образец. Согласно некоторым вариантам реализации указанный возбуждающий электрод и/или указанный сенсорный электрод запассивированы для предотвращения прямого контакта образца и электрода.[0294] In some embodiments, a drive signal is applied to the drive electrode. Said drive signal may include direct current or voltage and/or alternating current or voltage. In some embodiments, said drive signal is capacitively coupled to/through the sample. In some embodiments, said excitation electrode and/or said sensor electrode are passivated to prevent direct contact between the sample and the electrode.

[0295] Согласно некоторым вариантам реализации параметры оптимизированы для электрических свойств образца. Согласно некоторым таким вариантам реализации параметры могут включать подаваемое напряжение, подаваемую частоту и/или конфигурацию электрода в зависимости от объема и/или геометрии образца.[0295] In some embodiments, the parameters are optimized for the electrical properties of the sample. In some such embodiments, the parameters may include applied voltage, applied frequency, and/or electrode configuration depending on sample volume and/or geometry.

[0296] Согласно некоторым вариантам реализации указанное напряжение и указанная частота напряжения возбуждения могут быть фиксированными или варьировать в ходе измерения. Например, измерение может задействовать качающиеся напряжение и частоту во время обнаружения, или выбор специфических напряжения и частоты, которые могут быть оптимизированы для каждого образца. Согласно некоторым вариантам реализации напряжение возбуждения индуцирует ток на сигнальном электроде, который может варьировать с зависимости от адмиттанса устройства и/или характеристик образца.[0296] In some embodiments, said voltage and said frequency of the drive voltage may be fixed or vary during the measurement. For example, the measurement may involve sweeping voltage and frequency during detection, or selection of specific voltage and frequency that can be optimized for each sample. In some embodiments, the drive voltage induces a current at the signal electrode, which may vary depending on device admittance and/or sample characteristics.

[0297] Согласно некоторым вариантам реализации параметры обнаружения оптимизируют путем моделирования адмиттанса, устройства и образца в эквивалентной схеме с сосредоточенными параметрами, состоящей из импедансов связи электрод-образец, импеданса образца и межэлектродного паразитного импеданса. Параметры эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами определяют путем измерения адмиттанса системы электрод-образец при одной или многих частотах возбуждения для устройства. Согласно некоторым вариантам реализации комплексный (содержащий как вещественный, так и мнимый компоненты) адмиттанс системы электрод-образец измеряют с применением как чувствительных к величине, так и фазочувствительных методик обнаружения. Согласно некоторым вариантам реализации параметры обнаружения оптимизируют путем определения частот, соответствующих переходам между областями частот, путем измерения адмиттанса в широком диапазоне частот. Согласно некоторым вариантам реализации параметры обнаружения оптимизируют путем определения частот, соответствующих переходам между областями частот, путем расчета по значениям заданной модели с сосредоточенными параметрами.[0297] In some embodiments, detection parameters are optimized by modeling admittance, device, and sample in a lumped equivalent circuit consisting of electrode-sample coupling impedances, sample impedance, and inter-electrode parasitic impedance. Lumped equivalent circuit parameters are determined by measuring the admittance of the electrode-sample system at one or more drive frequencies for the device. In some embodiments, the complex (comprising both real and imaginary components) admittance of the electrode-sample system is measured using both magnitude-sensitive and phase-sensitive detection techniques. In some embodiments, detection parameters are optimized by determining frequencies corresponding to transitions between frequency regions by measuring admittance over a wide range of frequencies. In some embodiments, detection parameters are optimized by determining frequencies corresponding to transitions between frequency domains by calculation from predetermined lumped model values.

[0298] Согласно некоторым вариантам реализации адмиттанс системы, в которой электрод связан с образцом емкостной связью, содержит три частотных области: область низких частот, где преобладает импеданс, обусловленный связью электрода с образцом, область средних частот, где преобладает импеданс образца, и область высоких частот, где преобладает паразитный межэлектродный импеданс. Адмиттанс, обусловленный связью электрода с образцом, имеет емкостную природу и характеризуется величиной, увеличивающейся линейно с частотой, со сдвигом по фазе 90 градусов. Адмиттанс в области образца кондуктивен по природе и значимо не варьирует относительно частоты, со сдвигом по фазе приблизительно 0 градусов. Адмиттанс межэлектродной области имеет емкостную природу и характеризуется величиной, увеличивающейся линейно с частотой, и сдвигом по фазе 90 градусов.[0298] According to some embodiments, the admittance of a system in which the electrode is capacitively coupled to the sample contains three frequency regions: a low frequency region, where the impedance due to the coupling of the electrode to the sample predominates, a medium frequency region, where the impedance of the sample predominates, and a high frequency region. frequencies where parasitic interelectrode impedance prevails. The admittance due to the connection of the electrode with the sample has a capacitive nature and is characterized by a value that increases linearly with frequency, with a phase shift of 90 degrees. The admittance in the region of the sample is conductive in nature and does not vary significantly with frequency, with a phase shift of approximately 0 degrees. The admittance of the interelectrode region has a capacitive nature and is characterized by a value that increases linearly with frequency and a phase shift of 90 degrees.

[0299] Согласно некоторым вариантам реализации индуцированный ток на отводящем электроде связан с напряжением возбуждения и комплексным адмиттансом следующей зависимостью:[0299] According to some embodiments, the induced current at the discharge electrode is related to the drive voltage and the complex admittance by the following relationship:

ток = (комплексный адмиттанс) X (напряжение)current = (complex admittance) X (voltage)

[0300] Согласно некоторым вариантам реализации указанное устройство измеряет как величину напряжения возбуждения, так и величину индуцированного тока для определения величины комплексного адмиттанса. Согласно некоторым вариантам реализации указанное устройство калибруют до известных значений напряжения возбуждения и измеряют величину индуцированного тока. Для определения фазы комплексного адмиттанса указанное устройство может измерять относительную разность фаз между напряжением возбуждения и индуцированным током.[0300] According to some embodiments, said device measures both the magnitude of the drive voltage and the magnitude of the induced current to determine the magnitude of the complex admittance. In some embodiments, said device is calibrated to known drive voltages and the magnitude of the induced current is measured. To determine the phase of the complex admittance, said device can measure the relative phase difference between the drive voltage and the induced current.

[0301] Согласно некоторым вариантам реализации указанные величину и фазу измеряют прямо.[0301] According to some implementation options, the indicated magnitude and phase are measured directly.

[0302] Согласно некоторым вариантам реализации указанные величину и фазу измеряют непрямо, например, с применением как синхронного, так и асинхронного обнаружения. Синхронный детектор обеспечивает синфазную составляющую индуцированного тока. Асинхронный детектор обеспечивает квадратурную составляющую индуцированного тока. Обе составляющие могут быть скомбинированы для определения комплексного адмиттанса.[0302] In some embodiments, magnitude and phase are measured indirectly, such as using both synchronous and asynchronous detection. The synchronous detector provides the common mode component of the induced current. The asynchronous detector provides the quadrature component of the induced current. Both components can be combined to determine the complex admittance.

[0303] Согласно некоторым вариантам реализации указанные электроды не пассивированы.[0303] In some embodiments, these electrodes are not passivated.

[0304] Согласно некоторым вариантам реализации возбуждающий электрод и/или электрод обнаружения пассивированы. Указанный возбуждающий электрод и/или указанный электрод обнаружения могут быть пассивированы для предотвращения, например, нежелательной адгезии, загрязнения, адсорбции или других разрушительных физических взаимодействий между электродом и образцом или его составляющими. Согласно некоторым вариантам реализации пассивирующий слой содержит диэлектрический материал. Согласно некоторым вариантам реализации пассивирование обеспечивает эффективное емкостное сопряжение электродов с образцом. Эффективность сопряжения определяют путем измерения характеристик системы электрод/образец, например, которые могут включать: диэлектрические свойства пассивирующего слоя, толщину пассивирующего слоя, площадь устройства сопряжения между пассивирующим слоем/образцом, шероховатость поверхности пассивирующего слоя, двойной электрический слой на устройстве сопряжения между пассивирующим слоем/образцом, температуру, подаваемое напряжение и подаваемую частоту, электрические свойства образца, электрические и/или химические свойства материалов электродов.[0304] In some embodiments, the drive electrode and/or the detection electrode are passivated. Said excitation electrode and/or said detection electrode may be passivated to prevent, for example, unwanted adhesion, contamination, adsorption, or other damaging physical interactions between the electrode and the sample or constituents thereof. In some embodiments, the passivation layer comprises a dielectric material. In some embodiments, passivation provides effective capacitive coupling of the electrodes to the sample. Coupling efficiency is determined by measuring the characteristics of the electrode/sample system, for example, which may include: dielectric properties of the passivating layer, thickness of the passivation layer, area of the interface between the passivation layer/sample, surface roughness of the passivating layer, electrical double layer on the interface between the passivation layer/ sample, temperature, applied voltage and applied frequency, electrical properties of the sample, electrical and/or chemical properties of electrode materials.

[0305] Согласно некоторым вариантам реализации конфигурация электрода и изготовление оптимизируют для ослабления нежелательного паразитного сопряжения между электродами. Это может осуществляться путем экранирования электрического поля, применения электродной подложки с варьирующей диэлектрической константой, оптимизации топологии и/или заземляющих слоев.[0305] In some embodiments, electrode configuration and fabrication are optimized to reduce unwanted parasitic coupling between electrodes. This can be done by shielding the electric field, using an electrode substrate with a varying dielectric constant, optimizing the topology and/or ground layers.

Обзор примеров устройств для обнаружения биомолекулOverview of examples of devices for the detection of biomolecules

[0306] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают устройства для обнаружения мишени, такой как биомолекула. Согласно некоторым таким вариантам реализации измерение электрических свойств образца используют в качестве стратегии обнаружения для биомолекулярных анализов.[0306] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include devices for detecting a target, such as a biomolecule. In some such embodiments, the measurement of the electrical properties of a sample is used as a detection strategy for biomolecular assays.

[0307] Согласно некоторым вариантам реализации указанная мишень представляет собой нуклеиновую кислоту, белок, малую молекулу, лекарственное средство, метаболит, токсин, паразита, интактный вирус, бактерии, спору или любой другой антиген, который может быть распознан и/или связан фрагментом зонда для захвата и/или обнаружения.[0307] In some embodiments, said target is a nucleic acid, protein, small molecule, drug, metabolite, toxin, parasite, intact virus, bacterium, spore, or any other antigen that can be recognized and/or bound by the probe fragment to capture and/or detection.

[0308] Согласно некоторым вариантам реализации указанная мишень представляет собой нуклеиновую кислоту. Согласно некоторым вариантам реализации способы включают амплификацию нуклеиновой кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации амплификация включает изотермическую амплификацию. Согласно некоторым вариантам реализации реакцию амплификации нуклеиновой кислоты количественно определяют путем измерения электрических свойств или из изменения в реакционном растворе. Согласно некоторым вариантам реализации электрические свойства реакции амплификации измеряют в реальном времени на всем протяжении реакции, или сравнительные измерения проводят, измеряя электрические свойства до и после реакции.[0308] In some embodiments, said target is a nucleic acid. In some embodiments, the methods include nucleic acid amplification. In some embodiments, the amplification comprises isothermal amplification. In some embodiments, the nucleic acid amplification reaction is quantified by measuring electrical properties or from a change in the reaction solution. In some embodiments, the electrical properties of the amplification reaction are measured in real time throughout the reaction, or comparative measurements are made by measuring the electrical properties before and after the reaction.

[0309] Согласно некоторым вариантам реализации целевой антиген обнаруживают посредством специфического связывания зонда для обнаружения, такого как например, антитело, аптамер или другой фрагмент для молекулярного распознавания и/или связывания с антигеном. Согласно примеру варианта реализации антитело для обнаружения соединено с последовательностью нуклеиновой кислоты с образованием химерного комплекса антитела с нуклеиновой кислотой. Указанный химерный комплекс синтезируют до анализа с целью обнаружения антигена. Множество разных нуклеиновых кислот могут быть конъюгированы с одним антителом, с увеличением таким образом чувствительности для обнаружения связывания химерного комплекса с антигеном. После удаления какого-либо избытка химерного комплекса, не связанного с антигеном, нуклеиновокислотную часть химерного комплекса амплифицируют и проводят количественный анализ реакции амплификации путем измерения электрических свойств (или их изменений) реакционного раствора согласно описанию в настоящем документе. Таким образом, степень амплификации нуклеиновых кислот, связанных с антигеном в химерном комплексе, указывает на присутствие целевого антигена и позволяет провести количественное определение антигена. Применение вторичной амплификации, соответствующей распознаванию антигена, в сочетании с электрической детекцией обеспечивает большие простоту, чувствительность и динамический диапазон по сравнению с другими способами обнаружения антигенов.[0309] In some embodiments, the target antigen is detected by specific binding of a detection probe, such as, for example, an antibody, aptamer, or other fragment for molecular recognition and/or binding to the antigen. In an exemplary embodiment, a detection antibody is fused to a nucleic acid sequence to form a chimeric antibody-nucleic acid complex. Said chimeric complex is synthesized prior to analysis for antigen detection. Many different nucleic acids can be conjugated to a single antibody, thus increasing sensitivity to detect binding of the chimeric complex to an antigen. After removing any excess of the chimeric complex not bound to the antigen, the nucleic acid portion of the chimeric complex is amplified and the amplification reaction is quantified by measuring the electrical properties (or changes thereof) of the reaction solution as described herein. Thus, the degree of amplification of the nucleic acids associated with the antigen in the chimeric complex indicates the presence of the target antigen and allows quantitative determination of the antigen. The use of antigen recognition secondary amplification combined with electrical detection provides greater simplicity, sensitivity, and dynamic range than other antigen detection methods.

[0310] Согласно некоторым вариантам реализации зонд захвата, такой как антитело, аптамер или другой фрагмент для молекулярного распознавания и/или связывания с антигеном, связывается с поверхностью путем конъюгации или связи. Иммобилизация зонда захвата на поверхности позволяет обеспечить удаление избыточных несвязанных реагентов и/или антигена путем промывания. Химерный комплекс связывается с захваченным на поверхности антигеном, что позволяет удалить несвязанный химерный комплекс путем промывания. Таким образом, остается только захваченный антиген для обнаружения химерным комплексом. Пример варианта реализации представлен на фиг. 8. Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата и антитело для обнаружения одинаковы.[0310] In some embodiments, an capture probe, such as an antibody, aptamer, or other moiety for molecular recognition and/or antigen binding, binds to a surface by conjugation or association. Immobilization of the capture probe on the surface allows for the removal of excess unbound reagents and/or antigen by washing. The chimeric complex binds to the surface-captured antigen, allowing the unbound chimeric complex to be removed by washing. Thus, only the captured antigen remains for detection by the chimeric complex. An example implementation is shown in FIG. 8. In some embodiments, said capture probe and detection antibody are the same.

[0311] Согласно некоторым вариантам реализации указанный зонд захвата иммобилизован на поверхности за счет ковалентной конъюгации, использования стрептавидин-биотиновых связей или других методов биоконъюгации и молекулярной иммобилизации, часто используемых и знакомых специалистам в данной области техники. Согласно некоторым вариантам реализации указанная поверхность представляет собой плоскую поверхность, скаффолд, фильтр, микросферу, частицу любой формы, наночастицу или гранулу, или т.п. Пример варианта реализации представлен на фиг. 9.[0311] In some embodiments, said capture probe is immobilized to the surface by covalent conjugation, the use of streptavidin-biotin bonds, or other bioconjugation and molecular immobilization techniques commonly used and familiar to those skilled in the art. In some embodiments, said surface is a flat surface, a scaffold, a filter, a microsphere, a particle of any shape, a nanoparticle, or a granule, or the like. An example implementation is shown in FIG. nine.

Обзор примеров магнитных гранулOverview of examples of magnetic beads

[0312] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают магнитные гранулы или их применение. Согласно некоторым вариантам реализации указанная микросфера, частица или гранула является магнитной и/или намагничиваемой. Применение магнитной подложки согласно таким вариантам реализации может облегчать отмывание гранул для удаления избытка антигена и/или неспецифически адсорбированного химерного комплекса с поверхностей. Способ, который включает применение подложки из магнитных частиц, может включать магнитный иммунологический анализ с амплификацией (MAIA). Пример варианта реализации представлен на фиг. 10.[0312] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include magnetic beads or their use. In some embodiments, said microsphere, particle, or granule is magnetic and/or magnetizable. The use of a magnetic support according to such embodiments may facilitate washing of the beads to remove excess antigen and/or non-specifically adsorbed chimeric complex from surfaces. A method that includes the use of a magnetic particle support may include a magnetic amplification immunoassay (MAIA). An example implementation is shown in FIG. ten.

[0313] Согласно некоторым вариантам реализации магнитные гранулы подходят для захвата мишеней и используются для магнитофоретических манипуляций в контексте чисто электрической обработки (MEMS) образца и/или картриджа для амплификации/обнаружения, и снижают или элиминируют зависимость от управляемой потоком/давлением подвижности во флюидной системе. Согласно некоторым вариантам реализации магнитные гранулы используют для экстракции и/или концентрации целевого геномного материала из образца. См. например, источник: Tekin, НС, et al., Lab Chip. DOI: 10.1039/c31c50477h, который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Автоматическая микрофлюидная платформа для обработки, подходящая для вариантов реализации настоящего изобретения, описана в источнике: Sasso, LA., et al., Microfluid Nanofluidics. 13:603-612, который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Примеры гранул, подходящих для применения согласно вариантам реализации, предложенным согласно настоящему изобретению, включают Dynabeads® для IVD-диагностики нуклеиновых кислот (ThermoFisher Scientific) или набор для обнаружения вирусных НК Dynabeads® SILANE Viral NA Kit (ThermoFisher Scientific).[0313] In some embodiments, magnetic beads are suitable for capturing targets and are used for magnetophoretic manipulation in the context of pure electrical processing (MEMS) of the sample and/or amplification/detection cartridge, and reduce or eliminate dependency on flow/pressure driven mobility in the fluid system . In some embodiments, magnetic beads are used to extract and/or concentrate a target genomic material from a sample. See, for example, source: Tekin, HC, et al., Lab Chip. DOI: 10.1039/c31c50477h, which is incorporated herein by reference in its entirety. An automated microfluidic processing platform suitable for embodiments of the present invention is described in: Sasso, LA., et al., Microfluid Nanofluidics. 13:603-612, which is incorporated herein by reference in its entirety. Examples of beads suitable for use in embodiments of the present invention include Dynabeads® for IVD nucleic acid diagnostics (ThermoFisher Scientific) or Dynabeads® SILANE Viral NA Kit (ThermoFisher Scientific).

Обзор примеров возбуждения и обнаружения ƒC4DOverview of excitation and detection examples ƒC 4 D

[0314] Согласно некоторым вариантам реализации описанные устройства, системы и/или способы задействуют подход на основе ƒC4D для мониторинга амплификации нуклеиновой кислоты в реальном времени. Соответственно, одно или более фазочувствительных измерений электрической проводимости может указывать на наличие одной или более мишеней в образце.[0314] In some embodiments, the described devices, systems, and/or methods employ a ƒC 4 D approach to monitor nucleic acid amplification in real time. Accordingly, one or more phase-sensitive electrical conductivity measurements may indicate the presence of one or more targets in the sample.

[0315] Согласно некоторым аспектам способ включает быстро качающиеся частоты при специфических значениях управляющего напряжения для определения оптимальной частоты возбуждения (ƒopt), когда проводимость образца, связанная с амплификацией, максимальна. При ƒopt выходной сигнал с сенсора соответствует минимуму относительной разности фаз между напряжением возбуждения и индуцированным током, что обеспечивает высокочувствительное количественное определение биомолекулы путем измерений проводимости.[0315] In some aspects, the method includes sweeping frequencies at specific drive voltages to determine the optimal drive frequency (ƒ opt ) when amplification-related sample conductivity is at its maximum. At ƒ opt , the output signal from the sensor corresponds to the minimum of the relative phase difference between the drive voltage and the induced current, which provides a highly sensitive quantification of the biomolecule by conductivity measurements.

[0316] Согласно некоторым вариантам реализации система обнаружения ƒC4D задействует по меньшей мере два электрода. Указанные два электрода размещают относительно близко к микроканалу, где осуществляется амплификация нуклеиновой кислоты. Сигнал ПТ подается на один из указанных двух электродов. Электрод, на который подается указанный сигнал, может быть емкостно-сопряжен через микроканал со вторым из указанных двух электродов. Соответственно, согласно некоторым аспектам первый электрод представляет собой сигнальный электрод, а второй электрод представляет собой сигнальный электрод.[0316] In some embodiments, the ƒC 4 D detection system employs at least two electrodes. These two electrodes are placed relatively close to the microchannel where nucleic acid amplification takes place. The PT signal is applied to one of these two electrodes. The electrode to which said signal is applied can be capacitively coupled through a microchannel to the second of the two said electrodes. Accordingly, in some aspects, the first electrode is a signal electrode and the second electrode is a signal electrode.

[0317] В общем случае, частота детектируемого сигнала на сигнальном электроде идентична частоте сигнала ПТ (переменного тока), который подается на сигнальный электрод, но меньше по величине и отличается отрицательным сдвигом по фазе. Затем снимаемый ток может быть амплифицирован. Согласно некоторым аспектам снимаемый ток преобразуется в напряжение. Согласно некоторым аспектам напряжение выпрямляют. Согласно некоторым аспектам выпрямленное напряжение преобразуют в сигнал ПтТ (постоянного тока) с применением низкочастотного фильтра. Сигнал может быть смещен к нулю перед отправкой в систему DAQ для дальнейшей обработки.[0317] In general, the frequency of the detected signal at the signal electrode is identical to the frequency of the AC signal applied to the signal electrode, but is smaller in magnitude and has a negative phase shift. The captured current can then be amplified. In some aspects, the sensed current is converted to voltage. In some aspects, the voltage is rectified. In some aspects, the rectified voltage is converted to a PTT (direct current) signal using a low pass filter. The signal can be offset to zero before being sent to the DAQ system for further processing.

[0318] Вышеописанная система может быть представлена рядом конденсаторов и резисторов. Изменения электрической проводимости, которые происходят при амплификации нуклеиновой кислоты внутри канала, могут вызывать снижение общего импеданса системы и, соответственно, увеличение уровня продуцируемого снимаемого сигнала. Такие изменения уровня итогового сигнала могут возникать в виде одного или более пиков в системе DAQ.[0318] The above system may be represented by a series of capacitors and resistors. Changes in electrical conductivity that occur during nucleic acid amplification within the channel can cause a decrease in the overall impedance of the system and, accordingly, an increase in the level of the produced pickup signal. Such changes in the level of the resulting signal may occur as one or more peaks in the DAQ system.

[0319] Электронику для генерации и демодуляции сигналов реализуют в виде схем. Например, печатную монтажную плату («РСВ»), устройство ИССН или другую интегральную схему («ИС») получают с применением традиционных методик производства и изготовления. Согласно некоторым аспектам такая электроника разработана полностью или частично с компонентами для однократного использования и/или одноразовыми компонентами. Для достижения требуемых результатов используют варьирующие физическую геометрию и электрические характеристики (толщину пассивирующего слоя, площадь площадки электрода, площадь поперечного сечения и длина канала, а также диэлектрическую прочность) таких цепей.[0319] Electronics for generating and demodulating signals are implemented in the form of circuits. For example, a printed circuit board ("PCB"), a ISSN device, or other integrated circuit ("IC") is produced using conventional manufacturing and fabrication techniques. In some aspects, such electronics are designed in whole or in part with single use components and/or disposable components. To achieve the desired results, the varying physical geometry and electrical characteristics (passivation layer thickness, electrode pad area, cross-sectional area and channel length, as well as dielectric strength) of such circuits are used.

[0320] Пример системы обнаружения нуклеиновых кислот включает по меньшей мере один канал, и обнаруживает одно или более физических свойств, таких как рН, оптические свойства, электрические свойства и/или характеристики, вдоль по меньшей мере части длины канала для определения того, содержит ли канал конкретную представляющую интерес нуклеиновую кислоту и/или конкретный представляющий интерес нуклеотид.[0320] An example nucleic acid detection system includes at least one channel, and detects one or more physical properties, such as pH, optical properties, electrical properties, and/or characteristics, along at least a portion of the length of the channel to determine whether it contains channel a specific nucleic acid of interest and/or a specific nucleotide of interest.

[0321] Пример системы обнаружения сконфигурирован таким образом, чтобы включать один или более каналов для размещения образца и одного или более сенсорных соединений (например, одного или более зондов для нуклеиновой кислоты), один или более портов ввода для введения образца и сенсорных соединений в канал и, согласно некоторым вариантам реализации, один или более портов вывода, через которые содержимое канала может быть извлечено.[0321] An exemplary detection system is configured to include one or more channels for placing a sample and one or more sensor connections (e.g., one or more nucleic acid probes), one or more entry ports for introducing a sample and sensor connections into the channel and, in some embodiments, one or more output ports through which the content of the channel may be retrieved.

[0322] Одно или более сенсорных соединений (например, один или более зондов для нуклеиновой кислоты) может быть выбрано таким образом, что прямое или непрямое взаимодействие между представляющей интерес нуклеиновой кислотой и/или представляющим интерес нуклеотидом (при присутствии в образце) и частицами сенсорных соединений приводит к образованию агрегата, что изменяет одно или более физических свойств, таких как рН, оптические свойства или электрические свойства и/или характеристики, по меньшей мере в части длины канала.[0322] One or more sensor compounds (e.g., one or more nucleic acid probes) can be selected such that direct or indirect interaction between the nucleic acid of interest and/or the nucleotide of interest (when present in the sample) and the sensor particles compounds leads to the formation of an aggregate that changes one or more physical properties, such as pH, optical properties or electrical properties and/or characteristics, at least in part of the length of the channel.

[0323] В определенных случаях образование агрегата, комплекса с нуклеиновой кислотой или полимера ингибирует или блокирует поток текучей среды в канале и, соответственно, вызывает измеряемое падение электрической проводимости и электрического тока при измерении вдоль длины канала. Аналогичным образом, в указанных случаях образование агрегата, комплекса с нуклеиновой кислотой или полимера вызывает измеряемое увеличение резистивности вдоль длины канала. В определенных других случаях агрегат, комплекс с нуклеиновой кислотой или полимер является электропроводящим, и образование агрегата, комплекса с нуклеиновой кислотой или полимера усиливает электрический путь вдоль по меньшей мере части длины канала, вызывая таким образом измеряемое увеличение электрической проводимости и электрического тока при измерении вдоль длины канала. В указанных случаях образование агрегата, комплекса с нуклеиновой кислотой или полимера вызывает измеряемое снижение резистивности вдоль длины канала.[0323] In certain cases, the formation of an aggregate, a nucleic acid complex, or a polymer inhibits or blocks the flow of fluid in the channel and, accordingly, causes a measurable drop in electrical conductivity and electric current when measured along the length of the channel. Similarly, in these cases, the formation of an aggregate, nucleic acid complex, or polymer causes a measurable increase in resistivity along the length of the channel. In certain other cases, the aggregate, nucleic acid complex, or polymer is electrically conductive and the formation of the aggregate, nucleic acid complex, or polymer enhances the electrical path along at least a portion of the length of the channel, thereby causing a measurable increase in electrical conductivity and electric current when measured along the length. channel. In these cases, the formation of an aggregate, nucleic acid complex, or polymer causes a measurable decrease in resistivity along the length of the channel.

[0324] В определенных случаях образование агрегата, комплекса с нуклеиновой кислотой или полимера влияет на характеристики формы колебаний одного или более электрических сигналов, посылаемых через канал. Как показано, например, на фиг. 11, первый электрод или возбуждающий электрод 1116 и второй электрод («снимающий», или «сенсорный» электрод) 118 расположены на расстоянии друг от друга вдоль канала 1104. На фиг. 11 представлен альтернативный подход или дополняющий описанный выше на фиг. 5A-5D. Указанные первый и второй электроды 1116, 1118 не обязательно находятся в контакте с раствором, где проводят измерения, содержащимся внутри канала 1104. В этом смысле указанные первый и второй электроды 1116, 1118 емкостно сопряжены с раствором внутри канала 1104. Сила емкостного сопряжения зависит от геометрии электродов, толщины пассивирующего слоя и материала пассивирующего слоя (в частности, его относительной диэлектрической прочности).[0324] In certain cases, the formation of an aggregate, a complex with a nucleic acid, or a polymer affects the characteristics of the waveform of one or more electrical signals sent through the channel. As shown, for example, in FIG. In FIG. 11 shows an alternative or complementary approach to that described above in FIG. 5A-5D. Said first and second electrodes 1116, 1118 are not necessarily in contact with the measurement solution contained within the channel 1104. In this sense, said first and second electrodes 1116, 1118 are capacitively coupled to the solution within the channel 1104. The strength of the capacitive coupling depends on the geometry electrodes, the thickness of the passivating layer and the material of the passivating layer (in particular, its relative dielectric strength).

[0325] Согласно некоторым аспектам раствор ограничен каналом 1104. Площадь поперечного сечения указанного канала может измеряться микрометрами. Соответственно, указанный раствор ведет себя как резистор, сопротивление которого зависит от проводимости раствора и геометрии канала 1104.[0325] According to some aspects, the solution is limited to the channel 1104. The cross-sectional area of the specified channel can be measured in micrometers. Accordingly, said solution behaves like a resistor whose resistance depends on the conductivity of the solution and the geometry of channel 1104.

[0326] Согласно некоторым вариантам реализации переменный ток/напряжение подается на возбуждающий электрод 1116, и индуцированный ток измеряют на сигнальном электроде 1118. Индуцированный ток пропорционален межэлектродному импедансу, который может изменяться с проводимостью раствора. Как показано, напряжение возбуждения 1400 подается на возбуждающий электрод 1116, и индуцированный ток 1410 обнаруживают с помощью сигнального электрода 1118.[0326] In some embodiments, an alternating current/voltage is applied to the drive electrode 1116 and the induced current is measured at the signal electrode 1118. The induced current is proportional to the inter-electrode impedance, which can vary with the conductivity of the solution. As shown, drive voltage 1400 is applied to drive electrode 1116 and induced current 1410 is detected by signal electrode 1118.

[0327] Согласно некоторым вариантам реализации чувствительность детектора по меньшей мере частично зависит от частоты возбуждения. Соответственно, согласно некоторым аспектам максимальная чувствительность наблюдается при минимуме абсолютного значения фазы индуцированного тока. В указанной области импеданс чипа определяется в основном импедансом текучей среды. Импеданс текучей среды представляет собой функцию от проводимости текучей среды и геометрии чипа. Информация о комплексном импедансе важна для обеспечения максимальной чувствительности детектора и корректной работы детектора.[0327] In some embodiments, the sensitivity of the detector depends at least in part on the frequency of the excitation. Accordingly, in some aspects, the maximum sensitivity is observed at a minimum of the absolute value of the phase of the induced current. In this region, the impedance of the chip is determined mainly by the impedance of the fluid. Fluid impedance is a function of fluid conductivity and chip geometry. Information about the complex impedance is important to ensure the maximum sensitivity of the detector and the correct operation of the detector.

[0328] Анализ модели с сосредоточенными параметрами для эквивалентной схемы показал, что чувствительность детектора тесно связана с прочностью емкости сопряжения, CWALL, сопротивления раствора, RLAMP, и паразитной емкости, СХ. В частности, изменение межэлектродного импеданса применительно к изменению проводимости максимально, когда частота возбуждения, ƒ, удовлетворяет следующему неравенству:[0328] Analysis of the lumped equivalent circuit model showed that detector sensitivity is closely related to the strength of the coupling capacitance, C WALL , solution resistance, R LAMP , and parasitic capacitance, C X . In particular, the change in electrode-to-electrode impedance in relation to the change in conductance is maximum when the drive frequency, ƒ, satisfies the following inequality:

1/(πRLAMPCWALL) << ƒ << 1/(π RLAMPCX)1/(πR LAMP C WALL ) << ƒ << 1/(π R LAMP C X )

[0329] Как показано на фиг. 12, импеданс сигнала зависит от частоты возбуждения и изменяется после протекания реакции LAMP в канале 1104. Также, как видно на фиг. 12, неравенство слева может определять область частот, ниже которой преобладает импеданс сопряжения, и изменения импеданса раствора становятся практически незаметными. Неравенство справа может определять область частот, выше которой преобладают паразитные эффекты, и электроды 1116, 1118 фактически шунтированы.[0329] As shown in FIG. 12, the signal impedance depends on the drive frequency and changes after the LAMP reaction occurs in channel 1104. Also, as seen in FIG. 12, the inequality on the left can determine the frequency range below which the coupling impedance dominates, and changes in the solution impedance become almost imperceptible. The inequality on the right may define a frequency region above which spurious effects predominate and the electrodes 1116, 1118 are effectively shunted.

[0330] Как показано на фиг. 13, в обеих крайних областях импеданс является конденсаторным и не совпадает по фазе (приближается к 90°) с напряжением возбуждения. Между указанными двумя областями импеданс начинает приближаться к пределу для простого резистора, и зависимость от импеданса относительно частоты выравнивается. Фактически максимальная чувствительность детектора соответствует минимальной фазе импеданса.[0330] As shown in FIG. 13, in both extreme regions, the impedance is condenser and out of phase (approaching 90°) with the drive voltage. Between these two regions, the impedance begins to approach the limit for a simple resistor, and the dependence on impedance with respect to frequency levels out. In fact, the maximum sensitivity of the detector corresponds to the minimum phase of the impedance.

[0331] Чтобы выяснить необходимость в синхронной обнаружения, можно рассмотреть два параллельных пути для тока в упрощенной модели: ток через чип по каналу для текучей среды, и паразитная или определяемая геометрией емкость. При наличии сигнала возбуждения, V, при заданной частоте, ƒ, индуцированный ток, I, равен:[0331] To clarify the need for synchronous detection, two parallel current paths can be considered in the simplified model: current through the chip through the fluid channel, and parasitic or geometry-driven capacitance. With a drive signal, V, at a given frequency, ƒ, the induced current, I, is:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Y - адмиттанс чипа, обусловленный сопряжением с путем текучей среды, Сх - паразитная емкость и j - мнимая единица. Умножение на j означает, что ток через паразитный путь на 90° не совпадает по фазе с напряжением возбуждения. Измеренный импеданс чипа с образцом относительно частоты возбуждения показан на фиг. 14.where Y is the admittance of the chip due to fluid path coupling, C x is the parasitic capacitance, and j is the imaginary unit. Multiplying by j means that the current through the parasitic path is 90° out of phase with the drive voltage. The measured impedance of the sample chip with respect to the drive frequency is shown in FIG. fourteen.

[0332] В синхронном детекторе снимаемый ток умножается на синфазную прямоугольную волну, m, а затем подвергается низкочастотной фильтрации.[0332] In a synchronous detector, the sampled current is multiplied by an in-phase square wave, m, and then subjected to low-pass filtering.

Figure 00000002
Figure 00000002

[0333] Нетрудно показать, что вклад сигналов, на 90° не совпадающих по фазе с модулирующим сигналом, будет нулевым, поэтому в данном анализе можно игнорировать паразитную емкость. Чтобы увидеть эффект синхронной обнаружения на ток по пути текучей среды, можно умножить индуцированный ток (за вычетом паразитного вклада) на модулирующую волну[0333] It is easy to show that the contribution of signals 90° out of phase with the baseband signal will be zero, so parasitic capacitance can be ignored in this analysis. To see the effect of synchronous detection on the current along the fluid path, you can multiply the induced current (minus the parasitic contribution) by the modulating wave

Figure 00000003
Figure 00000003

где |Y| - величина адмиттанса, ϕ=arg(Y), a H.F.T. означает высокочастотные члены (например, выше, чем ƒ). После низкочастотной фильтрации можно выделить ПтТ-член синхронного выводного сигнала:where |Y| - admittance value, ϕ=arg(Y), a H.F.T. means high-frequency terms (for example, higher than ƒ). After low-pass filtering, we can isolate the PTT term of the synchronous output signal:

Figure 00000004
Figure 00000004

Указанное выражение может быть упрощено, принимая во внимание тот факт, что:This expression can be simplified, taking into account the fact that:

Figure 00000005
Figure 00000005

что дает:what gives:

Figure 00000006
Figure 00000006

Как вариант, можно выразить это через импеданс Z, принимая во внимание тот факт, чтоAlternatively, one can express this in terms of the Z impedance, taking into account the fact that

Figure 00000007
Figure 00000007

где чертой обозначено комплексное сопряжение. Выводной сигнал синхронного детектора, соответственно, становится равным:where the bar denotes complex conjugation. The output signal of the synchronous detector, respectively, becomes equal to:

Figure 00000008
Figure 00000008

[0334] Принимая во внимание простые модели схем для чипа, импеданс вычисляют в явном виде и предсказывают выводной сигнал синхронного детектора.[0334] Considering the simple circuit models for the chip, the impedance is explicitly calculated and the output signal of the synchronous detector is predicted.

[0335] Простая модель эквивалентной схемы содержит два конденсатора, С, последовательных с резистором R. Согласно обсуждению выше, сопротивление R представляет собой в первую очередь функцию микрофлюидной геометрии и электропроводности раствора. Емкость представляет собой в первую очередь функцию от площади электрода, диэлектрика, использованного для пассивирующего слоя и толщины пассивирующего слоя. Импеданс Z упрощенной схемы задан следующим образом:[0335] A simple equivalent circuit model contains two capacitors, C, in series with a resistor R. As discussed above, the resistance R is primarily a function of the microfluidic geometry and the electrical conductivity of the solution. The capacitance is primarily a function of the area of the electrode, the dielectric used for the passivation layer, and the thickness of the passivation layer. The impedance Z of the simplified circuit is given as follows:

Figure 00000009
Figure 00000009

Квадрат величины импеданса:The square of the impedance:

|Z|2=R2+(πƒC)-2 |Z| 2 \u003d R 2 + (πƒC) -2

а выражение для выводного сигнала синхронного детектора:and the expression for the output signal of the synchronous detector:

Figure 00000010
Figure 00000010

где числитель и знаменатель умножают на квадрат электропроводности, G=1/R.where the numerator and denominator are multiplied by the square of the electrical conductivity, G=1/R.

[0336] Для измерителей проводимости константа элемента, k, может быть задана как:[0336] For conductivity meters, the element constant, k, can be given as:

Figure 00000011
Figure 00000011

где k выражена в единицах обратной длины. Константа элемента k, в первую очередь, зависит от размещения, площади электродов и пути текучей среды, и не обязательно определяется простой линейной зависимостью. Тогда выводной сигнал синхронного детектора выражаются следующим образом:where k is expressed in reciprocal length units. The element constant k is primarily dependent on placement, electrode area, and fluid path, and is not necessarily a simple linear relationship. Then the output signal of the synchronous detector is expressed as follows:

Figure 00000012
Figure 00000012

Для облегчения анализа можно ввести безразмерный параметр проводимости,

Figure 00000013
, где:To facilitate the analysis, a dimensionless conductivity parameter can be introduced,
Figure 00000013
, where:

Figure 00000014
Figure 00000014

Таким образом:Thus:

Figure 00000015
Figure 00000015

Следует отметить зависимость выходных данных детектора от безразмерной проводимости,

Figure 00000016
It should be noted that the output data of the detector depends on the dimensionless conductivity,
Figure 00000016

1) Ответ детектора асимптотически пропорционален

Figure 00000013
для
Figure 00000017
1) Detector response is asymptotically proportional
Figure 00000013
for
Figure 00000017

2) Ответ детектора достигает локального максимума smax=|V|ƒC при

Figure 00000018
2) The detector response reaches a local maximum s max =|V|ƒC at
Figure 00000018

3) Ответ детектора асимптотически пропорционален

Figure 00000019
для
Figure 00000020
3) The response of the detector is asymptotically proportional
Figure 00000019
for
Figure 00000020

[0337] Учитывая зависимость ответа детектора от безразмерной электропроводности, важно тесно связать дизайн чипа и детектора. Рассмотрение ранее изложенных моментов в ракурсе фактической электропроводности приводит к следующим утверждениям:[0337] Given the dependence of the detector response on dimensionless electrical conductivity, it is important to tightly couple the design of the chip and the detector. Consideration of the previously stated points in terms of actual electrical conductivity leads to the following statements:

1) Ответ детектора асимптотически пропорционален σ для

Figure 00000021
1) The detector response is asymptotically proportional to σ for
Figure 00000021

2) Ответ детектора асимптотически пропорционален

Figure 00000022
для
Figure 00000023
2) The response of the detector is asymptotically proportional
Figure 00000022
for
Figure 00000023

3) Ответ детектора становится немонотонным при σ=kƒC3) Detector response becomes non-monotonic at σ=kƒC

[0338] Другими словами, увеличение частоты возбуждения расширяет диапазон проводимости, при котором выводной сигнал синхронного детектора является линейным. Строят график зависимости ответа синхронного детектора от безразмерной проводимости на фиг. 15.[0338] In other words, increasing the driving frequency expands the conduction range in which the output signal of the synchronous detector is linear. The response of the synchronous detector is plotted against the dimensionless conductivity in FIG. fifteen.

[0339] Для оценки валидности модели с сосредоточенными параметрами измеряли ответ детектора для известной проводимости растворов KCl. Канал чипа имел размер 2 мм при площади поперечного сечения 0,01 мм2. Площадь каждого из двух электродов, пассивированных слоем фоторезиста SU8 толщиной 10 мкм, составляла 9 мм2. Определяли расчетные константу элемента и емкость, и выбирали частоту возбуждения таким образом, чтобы проводимость, соответствующая нелинейности выводного сигнала детектора, составляла приблизительно 5 мСм/см. Эксперимент повторяли при частотах возбуждения 10, 15 и 20 кГц.[0339] To assess the validity of the lumped model, the detector response was measured for the known conductivity of KCl solutions. The channel of the chip had a size of 2 mm with a cross-sectional area of 0.01 mm 2 . The area of each of the two electrodes passivated with a SU8 photoresist layer 10 µm thick was 9 mm2 . The calculated cell constant and capacitance were determined, and the excitation frequency was chosen such that the conductivity corresponding to the non-linearity of the detector output signal was approximately 5 mS/cm. The experiment was repeated at excitation frequencies of 10, 15, and 20 kHz.

[0340] Измеренная проводимость химических компонентов до проведения LAMP составляла приблизительно 10 мСм/см. В таблице 1 ниже приведены расчетные значения минимальной частоты детектора, регулируемой установленным ранее ограничением, а именно:[0340] The measured conductivity of the chemical components prior to LAMP was approximately 10 mS/cm. Table 1 below shows the calculated values of the minimum frequency of the detector, controlled by the previously set limit, namely:

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

[0341] Результаты в модели, приведенные на фиг. 16, демонстрируют хорошее согласие с выходными данными детектора для широкого диапазона проводимости и для заданных шагов частот. Важно отметить, что одни и те же два показателя, k и С, используют при каждой частоте. Указанная модель предсказывает качественное поведение ответа детектора, а именно, функциональной формы ответа, зависимости критической проводимости, при которой наблюдается нелинейность на частоте возбуждения. Модель переоценивает расхождение частотно-зависимого поведения для значений проводимости за пределами критической проводимости.[0341] The results in the model shown in FIG. 16 show good agreement with detector output over a wide range of conductivities and for given frequency steps. It is important to note that the same two metrics, k and C, are used at each frequency. This model predicts the qualitative behavior of the detector response, namely, the functional form of the response, the dependence of the critical conductivity, at which a nonlinearity is observed at the excitation frequency. The model overestimates the divergence of the frequency-dependent behavior for conductivities beyond the critical conductance.

[0342] В качестве инструмента для быстрой оценки электропроводности и емкости стенок можно игнорировать эффекты поверхностной проводимости и емкости наряду с эффектами краевых полей. Геометрическую конечно-элементную модель можно использовать для дальнейшего уточнения указанной примерной оценки.[0342] As a tool for quickly assessing the electrical conductivity and capacitance of the walls, the effects of surface conductivity and capacitance along with the effects of edge fields can be ignored. A geometric finite element model can be used to further refine this rough estimate.

[0343] Электрод моделируют как плоскопараллельный конденсатор с площадью АЕ, отделенный диэлектриком с относительной диэлектрической прочностью εr и толщиной t. Затем аппроксимируют емкость как:[0343] The electrode is modeled as a plane-parallel capacitor with area A E separated by a dielectric with relative dielectric strength ε r and thickness t. The capacitance is then approximated as:

Figure 00000026
Figure 00000026

где ε0 - диэлектрическая константа.where ε 0 is the dielectric constant.

[0344] Текучая среда может быть смоделирована как простой резистор с площадью поперечного сечения AF, длиной

Figure 00000027
и проводимостью σ. Соответственно, электропроводность пути текучей среды может быть аппроксимирована следующим образом:[0344] The fluid can be modeled as a simple resistor with cross-sectional area A F , length
Figure 00000027
and conductivity σ. Accordingly, the electrical conductivity of the fluid path can be approximated as follows:

Figure 00000028
Figure 00000028

Исходя из этого, также аппроксимируют константу элемента.Based on this, the element constant is also approximated.

[0345] Согласно некоторым аспектам указанное устройство сконфигурировано таким образом, чтобы определять «спектр импеданса» после введения чипа. Указанное устройство может предусматривать цифровое управление частотой возбуждения. Указанное устройство может быть способно обеспечивать быстрое качание частоты. Указанное устройство может включать синфазная и квадратурная составляющие индуцированного сигнала, по которым может быть определен комплексный импеданс. Пригодность спектра импеданса определяют, по меньшей мере частично, на основании подбора кривой или другим эвристическим методом определения надлежащим образом вставленного чипа и/или надлежащего введения образца. Согласно некоторым аспектам указанное устройство сначала тестируют путем возбуждения на частоте, определенной первоначальным качанием. Согласно некоторым вариантам реализации указанное устройство включает детектор, использующий синхронную обнаружение. Таким образом, измеренные индуцированные токи, обусловленные путем текучей среды (при минимальной фазе), могут быть детектированы в реальном времени.[0345] In some aspects, said device is configured to determine an "impedance spectrum" upon insertion of the chip. The specified device may provide for digital control of the excitation frequency. Said device may be capable of providing a fast sweep. This device may include the in-phase and quadrature components of the induced signal, from which the complex impedance can be determined. The suitability of the impedance spectrum is determined, at least in part, based on curve fitting or other heuristic method to determine a properly inserted chip and/or a proper sample insertion. In some aspects, said device is first tested by excitation at a frequency determined by the initial sweep. In some embodiments, said device includes a detector using synchronous detection. Thus, the measured induced currents due to the fluid path (at the minimum phase) can be detected in real time.

Обзор примеров каналовOverview of Channel Examples

[0346] Согласно некоторым вариантам реализации канал имеет следующие размеры: длину, измеряемую вдоль самого длинного измерения (оси Y) и простирающуюся вдоль плоскости, параллельной подложке системы обнаружения; ширину, измеряемую вдоль оси (ось X), перпендикулярную самому длинному измерению и простирающуюся вдоль плоскости, параллельной указанной подложке; и глубину, измеряемую вдоль оси (оси z), перпендикулярной плоскости, параллельной указанной подложке. Пример канала может иметь длину, по существу

Figure 00000029
чем его ширина и глубина. В некоторых случаях, пример соотношений между длиной : шириной может составлять: 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 10:1, 11:1, 12:1, 13:1, 14:1, 15:1, 16:1, 17:1, 18:1, 19:1, или 20:1, или находиться в пределах диапазона, определяемого любыми двумя из вышеупомянутых соотношений.[0346] In some embodiments, the channel has the following dimensions: a length measured along the longest dimension (Y-axis) and extending along a plane parallel to the detection system substrate; a width measured along an axis (X-axis) perpendicular to the longest dimension and extending along a plane parallel to said substrate; and a depth measured along an axis (z-axis) perpendicular to a plane parallel to said substrate. An example channel may have a length essentially
Figure 00000029
than its width and depth. In some cases, an example of length:width ratios might be: 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 10:1, 11 :1, 12:1, 13:1, 14:1, 15:1, 16:1, 17:1, 18:1, 19:1, or 20:1, or be within the range defined by any two of the above ratios.

[0347] Согласно некоторым вариантам реализации канал сконфигурирован таким образом, чтобы иметь глубину и/или ширину, по существу равную диаметру или меньшую, чем диаметр агрегата, комплекса с нуклеиновой кислотой или полимера, образующегося в канале, предпочтительно, при нахождении в суспензии в канале, за счет взаимодействия между представляющей интерес нуклеиновой кислотой и частицами сенсорных соединений (например, одним или более зондами для нуклеиновой кислоты), используемых для обнаружения указанной представляющей интерес нуклеиновой кислоты.[0347] In some embodiments, the channel is configured to have a depth and/or width substantially equal to or less than the diameter of the aggregate, nucleic acid complex, or polymer formed in the channel, preferably while in suspension in the channel. , through interaction between the nucleic acid of interest and the sensor compound particles (eg, one or more nucleic acid probes) used to detect said nucleic acid of interest.

[0348] Согласно некоторым вариантам реализации канал сконфигурирован таким образом, чтобы иметь ширину вдоль оси X в диапазоне от приблизительно 1 нм до приблизительно 50000 нм, или ширину в пределах диапазона, определяемого любыми двумя числами в вышеупомянутом диапазоне, однако не ограниченную указанными примерами диапазонов. Пример канала имеет длину вдоль оси Y в диапазоне от приблизительно 10 нм до приблизительно 2 см, или длину в пределах диапазона, определяемого любыми двумя числами в вышеупомянутом диапазоне, однако не ограниченную указанными примерами диапазонов. Пример канала имеет глубину вдоль оси z в диапазоне от приблизительно 1 нм до приблизительно 1 мкм, или глубину в пределах диапазона, определяемого любыми двумя числами в вышеупомянутом диапазоне, однако не ограниченную указанными примерами диапазонов.[0348] In some embodiments, the channel is configured to have a width along the X-axis in the range of from about 1 nm to about 50,000 nm, or a width within the range defined by any two numbers in the above range, but not limited to the specified range examples. An example channel has a length along the Y-axis in the range of about 10 nm to about 2 cm, or a length within the range defined by any two numbers in the above range, but not limited to these example ranges. The exemplary channel has a depth along the z-axis in the range of about 1 nm to about 1 µm, or a depth within the range defined by any two numbers in the above range, but not limited to these example ranges.

[0349] Согласно некоторым вариантам реализации канал имеет любую подходящую форму поперечного сечения (например, форму поперечного сечения вдоль плоскости x-z), в том числе, но не ограничиваясь перечисленными, кольцевую, эллиптическую, прямоугольную, квадратную, D-образную (в результате изотропного травления) и т.п.[0349] In some embodiments, the channel has any suitable cross-sectional shape (for example, a cross-sectional shape along the x-z plane), including, but not limited to, annular, elliptical, rectangular, square, D-shaped (as a result of isotropic etching ) etc.

[0350] Согласно некоторым вариантам реализации канал имеет длину в диапазоне от 10 нм до 10 см, например, составляющую по меньшей мере или равную 10 нм, 50 нм, 100 нм, 200 нм, 400 нм, 600 нм, 800 нм, 1 мкм, 10 мкм, 50 мкм, 100 мкм, 300 мкм, 600 мкм, 900 мкм, 1 см, 3 см, 5 см, 7 см или 10 см, или длину в пределах диапазона, определяемого любыми двумя значениями длины из вышеупомянутых. Согласно некоторым вариантам реализации канал имеет глубину в диапазоне от 1 нм до 1 мкм, например, составляющую по меньшей мере или равную 1 нм, 5 нм, 7 нм, 10 нм, 50 нм, 100 нм, 200 нм, 400 нм, 600 нм, 800 нм, 1 мкм, 10 мкм, 20 мкм, 30 мкм, 40 мкм, 50 мкм, 100 мкм, 500 мкм или 1 мм, или глубину в пределах диапазона, определяемого любыми двумя значениями глубины из вышеупомянутых. Согласно некоторым вариантам реализации канал имеет ширину в диапазоне от 1 нм до 50 мкм, такую как, например, 1 нм, 5 нм, 7 нм, 10 нм, 50 нм, 100 нм, 200 нм, 400 нм, 600 нм, 800 нм, 1 мкм, 10 мкм, 20 мкм, 30 мкм, 40 мкм, 50 мкм, 100 мкм, 500 мкм или 1 мм, или ширину в пределах диапазона, определяемого любыми двумя значениями ширины из вышеупомянутых.[0350] In some embodiments, the channel has a length in the range of 10 nm to 10 cm, such as at least or equal to 10 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 400 nm, 600 nm, 800 nm, 1 µm , 10 µm, 50 µm, 100 µm, 300 µm, 600 µm, 900 µm, 1 cm, 3 cm, 5 cm, 7 cm, or 10 cm, or a length within the range defined by any two of the above lengths. In some embodiments, the channel has a depth in the range of 1 nm to 1 µm, such as at least or equal to 1 nm, 5 nm, 7 nm, 10 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 400 nm, 600 nm , 800 nm, 1 µm, 10 µm, 20 µm, 30 µm, 40 µm, 50 µm, 100 µm, 500 µm, or 1 mm, or a depth within the range defined by any two of the above depths. In some embodiments, the channel has a width in the range of 1 nm to 50 µm, such as, for example, 1 nm, 5 nm, 7 nm, 10 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 400 nm, 600 nm, 800 nm , 1 µm, 10 µm, 20 µm, 30 µm, 40 µm, 50 µm, 100 µm, 500 µm, or 1 mm, or a width within the range defined by any two of the widths mentioned above.

[0351] Согласно некоторым вариантам реализации каналы сформированы в картридже, позже вставляемом в устройство. Согласно некоторым аспектам указанный картридж может представлять собой одноразовый картридж. Согласно некоторым аспектам указанный картридж изготовлен из экономичных пластиковых материалов. Согласно некоторым аспектам по меньшей мере часть картриджа изготовлена из бумаги и слоистых материалов для флюидики.[0351] In some embodiments, the channels are formed in a cartridge later inserted into the device. In some aspects, said cartridge may be a disposable cartridge. In some aspects, said cartridge is made from economical plastic materials. In some aspects, at least a portion of the cartridge is made from paper and fluidic laminates.

[0352] Вариант реализации системы обнаружения 2100, которую применяют для обнаружения присутствия или отсутствия конкретной нуклеиновой кислоты и/или конкретного нуклеотида в образце изображен на фиг. 17А-17В. На фиг. 17А приведена горизонтальная проекция системы, а на фиг. 17В приведена вертикальная проекция системы в поперечном сечении. Система обнаружения 2100 включает подложку 2102, которая располагается по существу вдоль горизонтальной плоскости х-у. Согласно некоторым вариантам реализации подложка 2102 может быть сформирована из диэлектрического материала, например, диоксида кремния. Другие примеры материалов для подложки 2102 включают, не ограничиваясь перечисленными, стекло, сапфир или алмаз.[0352] An embodiment of a detection system 2100 that is used to detect the presence or absence of a particular nucleic acid and/or a particular nucleotide in a sample is depicted in FIG. 17A-17B. In FIG. 17A is a plan view of the system, and FIG. 17B is an elevation view of the system in cross section. The detection system 2100 includes a substrate 2102 that is positioned along a substantially horizontal xy plane. In some embodiments, substrate 2102 may be formed from a dielectric material such as silicon dioxide. Other examples of substrate materials 2102 include, but are not limited to, glass, sapphire, or diamond.

[0353] Подложка 2102 поддерживает или включает канал 2104, содержащий по меньшей мере внутреннюю поверхность 2106 и внутреннее пространство 2108 для вмещения текучей среды. В некоторых случаях канал 2104 вытравливают в верхней поверхности подложки 2102. Примеры материалов для внутренних поверхностей 2106 канала 2104 включают, не ограничиваясь перечисленными, стекло или диоксид кремния.[0353] the Substrate 2102 supports or includes a channel 2104 containing at least the inner surface 2106 and the inner space 2108 to accommodate the fluid. In some cases, channel 2104 is etched into the top surface of substrate 2102. Examples of materials for interior surfaces 2106 of channel 2104 include, but are not limited to, glass or silica.

[0354] Согласно определенным вариантам реализации канал 2104 и подложка 2102 сформированы из стекла. В биологических условиях применение имплантатов, полученных из стекла, затруднено из-за медленного растворения стекла в биологических жидкостях и адгезии белков и малых молекул на стеклянной поверхности. Согласно определенным неограничивающим вариантам реализации способ модификации стеклянных поверхностей для обнаружения и анализа нуклеиновой кислоты представлен модификацией поверхности с применением самособирающегося монослоя. Согласно некоторым вариантам реализации по меньшей мере часть внутренней поверхности 2106 канала 2104 предварительно обработана или ковалентно модифицирована путем включения материала или покрытия материалом, обеспечивающим специфическое ковалентное связывание го соединения с внутренней поверхностью. Согласно некоторым вариантам реализации сдвигающаяся крышка 2114, закрывающая канал, может также быть ковалентно модифицирована материалом.[0354] In certain embodiments, channel 2104 and substrate 2102 are formed from glass. Under biological conditions, the use of glass-derived implants is difficult due to the slow dissolution of glass in biological fluids and the adhesion of proteins and small molecules on the glass surface. In certain non-limiting embodiments, a method for modifying glass surfaces for nucleic acid detection and analysis is surface modification using a self-assembling monolayer. In some embodiments, at least a portion of the inner surface 2106 of the channel 2104 is pre-treated or covalently modified by incorporating a material or coating with a material that provides specific covalent bonding of the compound to the inner surface. In some embodiments, the sliding cover 2114 closing the channel may also be covalently modified with a material.

[0355] Примеры материалов, которые используют для модификации внутренней поверхности 2106 канала 2104 включают, не ограничиваясь перечисленными, силановое соединение (например, трихлорсилан, алкилсилан, триэтоксисилан, перфторсилан), цвиттерионный сультон, поли(6-9)этиленгликоль (ПЭГ), перфтороктил, флуоресцеин, альдегид или графеновое соединение. Ковалентная модификация внутренней поверхности канала уменьшает неспецифическую абсорбцию определенных молекул. Согласно одному примеру ковалентная модификация внутренней поверхности может обеспечивать ковалентное связывание молекул сенсорных соединений с внутренней поверхностью наряду с предотвращением неспецифической абсорбции внутренней поверхностью других молекул. Например, для модификации внутренней поверхности 2106 канала 2104 применяют поли(этиленгликоль) (ПЭГ), чтобы уменьшить неспецифическую адсорбцию материалов на указанной внутренней поверхности.[0355] Examples of materials that are used to modify the inner surface 2106 of channel 2104 include, but are not limited to, a silane compound (e.g., trichlorosilane, alkylsilane, triethoxysilane, perfluorosilane), zwitterionic sultone, poly(6-9)ethylene glycol (PEG), perfluorooctyl , fluorescein, aldehyde or graphene compound. Covalent modification of the inner surface of the channel reduces the non-specific absorption of certain molecules. According to one example, covalent modification of the inner surface can provide covalent binding of sensor compound molecules to the inner surface while preventing non-specific absorption by the inner surface of other molecules. For example, poly(ethylene glycol) (PEG) is used to modify the inner surface 2106 of the channel 2104 to reduce non-specific adsorption of materials to said inner surface.

[0356] Согласно некоторым вариантам реализации указанный канал 2104 изготовлен нанотехнологическим или микротехнологическим методом с четко очерченной гладкой внутренней поверхностью 2106. Примеры методик изготовления канала и модификации внутренней поверхности канала описаны в источнике: Sumita Pennathur and Pete Crisallai (2014), "Low Temperature Fabrication and Surface Modification Methods for Fused Silica Micro- and Nanochannels," MRS Proceedings, 1659, pp 15-26. doi:10.1557/opl.2014.32, содержание которого полностью и явным образом включено в настоящий документ посредством ссылки.[0356] In some embodiments, said channel 2104 is nanofabricated or microfabricated with a well-defined, smooth inner surface 2106. Surface Modification Methods for Fused Silica Micro- and Nanochannels," MRS Proceedings, 1659, pp 15-26. doi:10.1557/opl.2014.32, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety and expressly.

[0357] Первая концевая секция канала 2104 включает порт ввода 2110 или сообщается через текучую среду с портом ввода 2110, а вторая концевая секция канала 2104 включает порт вывода 2112 или сообщается через текучую среду с портом вывода 2112. Согласно определенным неограничивающим вариантам реализации порты 2110 и 2112 предложены на концах канала 2104.[0357] The first end section of the channel 2104 includes an input port 2110 or is in fluid communication with an input port 2110, and the second end section of the channel 2104 includes an output port 2112 or is in fluid communication with an output port 2112. According to certain non-limiting embodiments, ports 2110 and 2112 are offered at the ends of the 2104 channel.

[0358] Согласно некоторым вариантам реализации верхняя поверхность подложки 2102 с каналом 2104 и портами 2110, 2112 накрыта и герметизирована сдвигающейся крышкой 2114. Согласно некоторым вариантам реализации для формирования каналов, в том числе верхней части, применяют жесткий пластик; может также применяться полупроницаемая мембрана.[0358] In some embodiments, the top surface of the substrate 2102 with channel 2104 and ports 2110, 2112 is covered and sealed with a sliding cover 2114. In some embodiments, rigid plastic is used to form the channels, including the top; a semi-permeable membrane may also be used.

[0359] Первый электрод 2116 электрически подсоединен в первой концевой секции канала 2104, например, в порте или возле порта ввода 2110. Второй электрод 2118 электрически подсоединен во второй концевой секции канала 2104, например, в порте или возле порта вывода 2112. Первый и второй электроды 2116, 2118 электрически подсоединены к источнику питания или источнику напряжения 2120 с обеспечением разности потенциалов между первым и вторым электродами. Таким образом разность потенциалов подается по меньшей мере на часть длины канала. При наличии текучей среды в канале 2104 и действии на нее подаваемой разности потенциалов электроды 2116, 2118и указанная текучая среда создают полный электрический путь.[0359] The first electrode 2116 is electrically connected at the first end section of the channel 2104, such as at or near the input port 2110. The second electrode 2118 is electrically connected at the second end section of the channel 2104, such as at or near the port of the output 2112. First and second electrodes 2116, 2118 are electrically connected to a power source or voltage source 2120 to provide a potential difference between the first and second electrodes. Thus, the potential difference is applied to at least part of the length of the channel. With fluid present in channel 2104 and subjected to an applied potential difference, electrodes 2116, 2118 and said fluid create a complete electrical path.

[0360] Источник питания или источник напряжения 2120 сконфигурирован таким образом, чтобы подавать электрическое поле обратимым образом, так что разность потенциалов подается в первом направлении вдоль длины канала (вдоль оси Y), а также во втором, противоположном направлении (вдоль оси Y). В одном примере, в случае первого направления электрического поля или разности потенциалов положительный электрод присоединен в первой концевой секции канала 2104, например, в порте или возле порта ввода 2110, а отрицательный электрод присоединен во второй концевой секции канала 2104, например, в порте или возле порта вывода 2112. В другом примере, в случае второго, противоположного направления электрического поля или разности потенциалов, отрицательный электрод присоединен в первой концевой секции канала 2104, например, в порте или возле порта ввода 2110, а положительный электрод присоединен во второй концевой секции канала 2104, например, в порте или возле порта вывода 2112.[0360] The power supply or voltage source 2120 is configured to apply the electric field in a reversible manner such that a potential difference is applied in a first direction along the length of the channel (along the Y-axis) as well as in a second, opposite direction (along the Y-axis). In one example, in the case of a first direction of the electric field or potential difference, the positive electrode is connected at the first end section of the channel 2104, such as at or near the port of the input 2110, and the negative electrode is connected at the second end section of the channel 2104, such as at or near the port. output port 2112. In another example, in the case of a second, opposite direction of the electric field or potential difference, the negative electrode is attached at the first end section of the channel 2104, for example, at or near the input port 2110, and the positive electrode is attached at the second end section of the channel 2104 , for example, at or near output port 2112.

[0361] Согласно некоторым вариантам реализации источник питания или источник напряжения 2120 сконфигурирован таким образом, чтобы подавать сигнал ПТ. Частота сигнала ПТ может динамически изменяться. Согласно некоторым аспектам источник питания или источник напряжения 2120 сконфигурирован таким образом, чтобы подавать электрический сигнал с частотой 10-109 Гц. Согласно некоторым аспектам источник питания или источник напряжения 2120 сконфигурирован таким образом, чтобы подавать электрический сигнал с частотой 105-107 Гц.[0361] In some embodiments, the power supply or voltage source 2120 is configured to provide a FET signal. The frequency of the PT signal can change dynamically. In some aspects, the power supply or voltage source 2120 is configured to provide an electrical signal at a frequency of 10-10 9 Hz. In some aspects, the power supply or voltage source 2120 is configured to provide an electrical signal at a frequency of 105-107 Hz.

[0362] Первая и вторая концевые секции канала 2104 (например, в порте или возле порта ввода 2110 и порта вывода 2112) электрически присоединены к схемам обнаружения нуклеиновых кислот 2122, запрограммированным или сконфигурированным таким образом, чтобы обнаруживать значения одного или более электрических свойств канала 2104 для определения того, присутствует или отсутствует конкретная нуклеиновая кислота и/или нуклеотид в канале 2104. Значения электрических свойств обнаруживают в течение одного периода времени (например, в течение определенного периода времени после введения образца и одного или более сенсорных соединений в канал) или в течение нескольких разных периодов времени (например, до и после введения и образца, и одного или более сенсорных соединений в канал). Согласно некоторым аспектам значения электрических свойств обнаруживают непрерывно на протяжении установленного периода времени от введения образца путем амплификации LAMP. Примеры детектируемых электрических свойств включают, не ограничиваясь перечисленными, электрический ток, напряжение проводимости, сопротивление, частоту или форму колебаний. Определенные примеры схем обнаружения нуклеиновых кислот 2122 включают процессор или вычислительное устройство, или сконфигурированы в виде процессора или вычислительного устройства, например, устройства 1700, изображенного на фиг. 18. Определенный другие схемы обнаружения нуклеиновых кислот 2122 включают, не ограничиваясь перечисленными, амперметр, вольтметр, омметр или осциллограф.[0362] The first and second end sections of channel 2104 (e.g., at or near input port 2110 and output port 2112) are electrically coupled to nucleic acid detection circuits 2122 programmed or configured to detect values of one or more electrical properties of channel 2104 to determine if a particular nucleic acid and/or nucleotide is present or absent in channel 2104. Electrical property values are detected over a single period of time (e.g., within a specified period of time after the introduction of the sample and one or more sensor compounds into the channel) or within several different periods of time (eg, before and after the introduction of both the sample and one or more sensory connections into the canal). In some aspects, electrical property values are detected continuously over a set period of time from sample injection by LAMP amplification. Examples of detectable electrical properties include, but are not limited to, electric current, conduction voltage, resistance, frequency, or waveform. Certain examples of nucleic acid detection circuits 2122 include a processor or computing device, or are configured as a processor or computing device, such as device 1700 shown in FIG. 18. Certain other 2122 nucleic acid detection circuits include, but are not limited to, an ammeter, voltmeter, ohmmeter, or oscilloscope.

[0363] Согласно одному варианту реализации схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 содержит измерительную схему 2123, запрограммированную или сконфигурированную таким образом, чтобы измерять одно или более значений электрических свойств вдоль по меньшей мере части длины канала 2104. Схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 также содержит выравнивающую схему 2124, запрограммированную или сконфигурированную таким образом, чтобы периодически или непрерывно проводить мониторинг одного или более значений электрического свойства канала на протяжении периода времени, и/или выбирать всего одно из указанных значений после достижения ими равновесия (например, после прекращения изменений, превышающих определенный порог дисперсии или допуска).[0363] In one embodiment, the nucleic acid detection circuit 2122 includes a measurement circuit 2123 programmed or configured to measure one or more electrical property values along at least a portion of the length of the channel 2104. The nucleic acid detection circuit 2122 also includes an equalization circuit 2124 , programmed or configured to periodically or continuously monitor one or more values of the electrical property of the channel over a period of time, and/or select just one of these values after they reach equilibrium (for example, after the cessation of changes exceeding a certain threshold of dispersion or tolerance).

[0364] Схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 может также содержать схему сравнения 2126, запрограммированную или сконфигурированную таким образом, чтобы сравнивать два или более значений электрических свойств канала, например, референсное значение электрического свойства (например, измеренное до того состояния, когда и образец, и все сенсорные соединения уже были введены в канал) и значение электрического свойства (например, измеренное после введения образца и всех сенсорных соединений в канал). Схема сравнения 2126 может использовать указанное сравнение для определения того, присутствует или отсутствует нуклеиновая кислота в канале. Согласно одному варианту реализации схема сравнения 2126 вычисляет разницу между измеренным значением электрического свойства и референсным значением электрического свойства, и сравнивает разницу с заранее определенным значением, указывающим на присутствие или отсутствие нуклеиновой кислоты в канале и указанную информацию используют для диагностики или прогнозирования болезненного состояния, или присутствия или отсутствия инфекции у субъекта.[0364] The nucleic acid detection circuitry 2122 may also include a comparison circuitry 2126 programmed or configured to compare two or more channel electrical property values, such as an electrical property reference value (e.g., measured to the point where both the sample and all sensor compounds have already been introduced into the channel) and the value of the electrical property (for example, measured after the sample and all sensor compounds have been introduced into the channel). Comparison circuit 2126 may use said comparison to determine if a nucleic acid is present or absent in a channel. In one embodiment, a comparison circuit 2126 calculates the difference between a measured electrical property value and a reference electrical property value, and compares the difference to a predetermined value indicative of the presence or absence of a nucleic acid in a channel, and this information is used to diagnose or predict a disease state, or the presence or the absence of infection in the subject.

[0365] Согласно некоторым вариантам реализации при введении и образца, и воспринимающего соединения в канал схема сравнения 2126 программируется или конфигурируется таким образом, чтобы сравнивать первое значение электрического свойства (например, величину электрического тока) при подаче электрического поля или разности потенциалов через канал в первом направлении вдоль длины канала, со вторым значением электрического свойства (например, величиной электрического тока) при подаче электрического поля или разности потенциалов через канал во втором, противоположном направлении вдоль длины канала. Согласно одному варианту реализации схема сравнения 2126 вычисляет разницу между величинами указанных первого и второго значений, и сравнивает указанную разницу с заранее определенным значением (например, определяет, является ли по существу указанная разница нулевой), указывающим на присутствие или отсутствие нуклеиновой кислоты в канале. Например, если указанная разница является по существу нулевой, это указывает на отсутствие нуклеиновой кислоты, которая может находиться в канале в диспергированной, полимерной форме или агрегатной форме. В том случае, когда разница по существу не является нулевой, это указывает на присутствие нуклеиновой кислоты, которая может находиться в канале в диспергированной форме, полимерной форме или агрегатной форме.[0365] In some embodiments, when both a sample and a sensing compound are introduced into a channel, the comparison circuit 2126 is programmed or configured to compare a first value of an electrical property (e.g., an amount of electric current) when an electric field or potential difference is applied through the channel in the first direction along the length of the channel, with a second value of the electrical property (for example, the magnitude of the electric current) when applying an electric field or potential difference through the channel in the second, opposite direction along the length of the channel. In one embodiment, the comparison circuit 2126 calculates the difference between the values of said first and second values, and compares said difference with a predetermined value (e.g., determines if said difference is essentially zero) indicative of the presence or absence of a nucleic acid in the channel. For example, if the indicated difference is essentially zero, this indicates the absence of nucleic acid, which may be in the channel in dispersed, polymeric form or aggregate form. Where the difference is substantially non-zero, this indicates the presence of nucleic acid, which may be present in the channel in dispersed form, polymeric form, or aggregate form.

[0366] Согласно некоторым вариантам реализации схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 запрограммирована или сконфигурирована таким образом, чтобы определять абсолютную концентрацию нуклеиновой кислоты в образце, и/или относительную концентрацию нуклеиновой кислоты по отношению к одному или более дополнительным веществам в образце.[0366] In some embodiments, the nucleic acid detection circuitry 2122 is programmed or configured to determine the absolute concentration of the nucleic acid in the sample, and/or the relative concentration of the nucleic acid relative to one or more additional substances in the sample.

[0367] Согласно некоторым вариантам реализации схема сравнения 2124 и выравнивающая схема 2126 сконфигурированы в виде отдельных схем или модулей, тогда как согласно другим вариантам реализации они сконфигурированы в виде одной интегральной схемы или модуля.[0367] In some embodiments, comparison circuit 2124 and equalization circuit 2126 are configured as separate circuits or modules, while in other embodiments they are configured as a single integrated circuit or module.

[0368] Схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 содержит вывод 2128, который может, согласно некоторым вариантам реализации, сообщаться с одним или более внешних устройств или модулей. Например, схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 может передавать референсное значение электрического свойства и/или одно или более измеренных значений электрических свойств на что-либо одно или более из: процессора 2130 для дальнейших расчетов, обработки и анализа, устройства для долговременного хранения информации или памяти 2132 для хранения значений; и/или устройства визуального отображения 2134 для отображения указанных значений пользователю. Согласно некоторым вариантам реализации схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 генерирует указание на то, включает ли образец нуклеиновую кислоту, и передает это указание в процессор 2130, устройство для долговременного хранения или память 2132 и/или устройство визуального отображения 2134.[0368] The nucleic acid detection circuit 2122 includes an output 2128 that may, in some embodiments, communicate with one or more external devices or modules. For example, the nucleic acid detection circuitry 2122 may communicate the electrical property reference value and/or one or more measured electrical property values to one or more of: a processor 2130 for further calculations, processing, and analysis, a persistent information storage device, or a memory 2132. to store values; and/or a display device 2134 for displaying said values to the user. In some embodiments, nucleic acid detection circuitry 2122 generates an indication of whether the sample includes a nucleic acid and passes this indication to processor 2130, persistent storage or memory 2132, and/or display device 2134.

[0369] В примере способа применения системы по фиг. 17А и фиг. 17В одно или более сенсорных соединений (например, один или более зондов для нуклеиновой кислоты) и образец последовательно или одновременно вводят в канал. Когда поток текучей среды и/или поток заряженных частиц в текучей среде не ингибирован (например, ввиду отсутствия агрегатов), кондуктивные частицы или ионы в текучей среде двигаются вдоль по меньшей мере части длины канала 2104 вдоль оси Y от порта ввода 2110 к порту вывода 2112. Движение кондуктивных частиц или ионов производит или генерируют первое, или «референсное» значение электрического свойства или диапазон значений (например, электрического тока, проводимости, резистивности или частоты), детектируемые схемой обнаружения нуклеиновых кислот 2122 вдоль по меньшей мере части длины канала 2104. Согласно некоторым вариантам реализации выравнивающая схема 2124 периодически или непрерывно проводит мониторинг значения электрических свойств на протяжении периода времени до тех пор, пока значения не достигают равновесия. Затем выравнивающая схема 2124 выбирает одно из значений в качестве референсного значения электрического свойства, чтобы избежать влияния временных изменений указанного электрического свойства.[0369] In an example of the method of using the system of FIG. 17A and FIG. 17B, one or more sensor compounds (eg, one or more nucleic acid probes) and a sample are sequentially or simultaneously introduced into the channel. When the flow of the fluid and/or the flow of charged particles in the fluid is not inhibited (for example, due to the absence of aggregates), conductive particles or ions in the fluid move along at least a portion of the length of the channel 2104 along the Y axis from the input port 2110 to the output port 2112 The movement of conductive particles or ions produces or generates a first or "reference" electrical property value or range of values (e.g., electrical current, conductivity, resistivity, or frequency) detected by nucleic acid detection circuitry 2122 along at least a portion of the length of channel 2104. According to In some embodiments, the equalizing circuit 2124 periodically or continuously monitors the electrical property value over a period of time until the values reach equilibrium. The equalization circuit 2124 then selects one of the values as the reference value of the electrical property to avoid being affected by temporal changes in said electrical property.

[0370] В настоящем документе «референсное» значение электрического свойства относится к значению или диапазону значений электрического свойства канала до введения образца и всех сенсорных соединений (например, одного или более зондов для нуклеиновой кислоты) в канал; то есть референсное значение представляет собой значение, характеризующее указанный канал до какого-либо взаимодействия между нуклеиновой кислотой в образце и всеми сенсорными соединениями. В некоторых случаях референсное значение обнаруживают в период времени после введения сенсорного соединения в канал, но до введения в канал образца и дополнительных сенсорных соединений. В некоторых случаях референсное значение обнаруживают в период времени после введения сенсорного соединения и образца в канал, но до введения в канал дополнительных сенсорных соединений. В некоторых случаях референсное значение обнаруживают в период времени до введения образца или сенсорных соединений в канал. В некоторых случаях референсное значение заранее определено и хранится на носителе для долговременного хранения информации, с которого к нему может осуществляться доступ.[0370] As used herein, a "reference" electrical property value refers to the value or range of values of the electrical property of a channel prior to insertion of the sample and all sensor compounds (eg, one or more nucleic acid probes) into the channel; that is, the reference value is a value characterizing said channel prior to any interaction between the nucleic acid in the sample and all sensor compounds. In some cases, the reference value is found during the period of time after the introduction of the sensor compound into the channel, but before the introduction of the sample and additional sensor compounds into the channel. In some cases, the reference value is found during the period of time after the introduction of the sensor compound and sample into the channel, but before the introduction of additional sensor compounds into the channel. In some cases, the reference value is found during the period of time before the introduction of the sample or sensor compounds into the canal. In some cases, the reference value is predetermined and stored on a durable storage medium from which it can be accessed.

[0371] В некоторых случаях образование электрически кондуктивного агрегата, полимера или комплекса с нуклеиновой кислотой в канале (например, в результате взаимодействий между представляющей интерес нуклеиновой кислотой в образце и одним или более зондами для нуклеиновой кислоты) усиливает электрический путь вдоль по меньшей мере части длины канала 2104. В указанном случае схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 обнаруживает второе значение или диапазон значений электрического свойства (например, электрического тока, проводимости, резистивности или частоты) вдоль по меньшей мере части длины канала 2104. Согласно некоторым вариантам реализации схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 обеспечивает период ожидания или корректировки после введения образца и всех сенсорных соединений в канал, до обнаружения второго значения электрического свойства. Указанный период ожидания или корректировки позволяет агрегату, полимеру или комплексу с нуклеиновой кислотой образоваться в канале, предпочтительно, при нахождении в суспензии в канале, и позволяет образовавшемуся агрегату, полимеру или комплексу с нуклеиновой кислотой изменить электрические свойства канала, предпочтительно, при нахождении в суспензии в канале.[0371] In some cases, the formation of an electrically conductive aggregate, polymer, or complex with a nucleic acid in a channel (for example, as a result of interactions between the nucleic acid of interest in the sample and one or more nucleic acid probes) enhances the electrical path along at least a portion of the length channel 2104. In this case, the nucleic acid detection circuit 2122 detects a second value or range of values of an electrical property (e.g., electric current, conductivity, resistivity, or frequency) along at least a portion of the length of the channel 2104. In some embodiments, the nucleic acid detection circuit 2122 provides a waiting or adjustment period after the introduction of the sample and all sensor connections into the channel, until the second value of the electrical property is detected. Said waiting or adjustment period allows the aggregate, polymer, or nucleic acid complex to form in the channel, preferably while in suspension in the channel, and allows the resulting aggregate, polymer, or nucleic acid complex to change the electrical properties of the channel, preferably while in suspension in the channel. channel.

[0372] Согласно некоторым вариантам реализации выравнивающая схема 2124 периодически или непрерывно проводит мониторинг значения электрических свойств на протяжении периода времени после введения образца и всех сенсорных соединений до тех пор, пока значения не достигают равновесия. Затем выравнивающая схема 2124 может выбирать одно из значений в качестве второго значения электрического свойства, чтобы избежать влияния временных изменений указанного электрического свойства.[0372] In some embodiments, the equalization circuit 2124 periodically or continuously monitors the electrical property value for a period of time following the introduction of the sample and all sensor connections until the values reach equilibrium. The equalization circuit 2124 may then select one of the values as the second electrical property value to avoid being affected by temporal changes in said electrical property.

[0373] Схема сравнения 2126 сравнивает второе значение электрического свойства с референсным значением электрического свойства. Если указанная схема определяет, что разница между вторым значением и референсным значением соответствует заданному диапазону увеличения тока или проводимости (или снижения резистивности), схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 определяет, что в канале присутствует агрегат, полимер или комплекс с нуклеиновой кислотой и, соответственно, целевая нуклеиновая кислота присутствует или обнаруживается в образце. На основании этого можно диагностировать или идентифицировать наличие или отсутствие цели и болезненного состояния или инфекционного состояния у субъекта.[0373] The comparison circuit 2126 compares the second electrical property value with the electrical property reference value. If said circuit determines that the difference between the second value and the reference value corresponds to the specified range of current increase or conductivity (or decrease in resistivity), nucleic acid detection circuit 2122 determines that an aggregate, polymer, or complex with a nucleic acid is present in the channel and, accordingly, the target the nucleic acid is present or detected in the sample. Based on this, the presence or absence of a target and a disease or infectious condition in a subject can be diagnosed or identified.

[0374] Согласно определенным другим вариантам реализации при частичном или полном блокировании потока текучей среды в канале и/или потока заряженных частиц в текучей среде (например, за счет образования агрегата, полимера или комплекса с нуклеиновой кислотой) кондуктивные частицы или ионы в текучей среде неспособны свободно двигаться вдоль по меньшей мере части длины канала 2104 вдоль оси Y от порта ввода 2110 к порту вывода 2112. Затрудненное движение или остановка движения кондуктивных частиц или ионов производит или генерирует третье значение электрического свойства или диапазон значений (например, электрического тока или сигнала, проводимости, резистивности или частоты), детектируемые схемой обнаружения нуклеиновых кислот 2122 вдоль по меньшей мере части длины канала 2104. Третье значение электрического свойства обнаруживают помимо или вместо второго значения электрического свойства. Согласно некоторым вариантам реализации схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 может ожидать в течение периода ожидания или корректировки после введения и образца, и всех сенсорных соединений в канал, до обнаружения третьего значения электрического свойства. Указанный период ожидания или корректировки позволяет агрегату, полимеру или комплексу с нуклеиновой кислотой образоваться в канале, позволяет образовавшемуся агрегату, полимеру или комплексу с нуклеиновой кислотой изменять электрические свойства канала.[0374] According to certain other embodiments, when the fluid flow in the channel and/or the flow of charged particles in the fluid is partially or completely blocked (for example, due to the formation of an aggregate, polymer, or complex with a nucleic acid), the conductive particles or ions in the fluid are unable to move freely along at least a portion of the length of the channel 2104 along the Y axis from the input port 2110 to the output port 2112. Obstructed or stopped movement of conductive particles or ions produces or generates a third electrical property value or range of values (e.g., electric current or signal, conductivity , resistivity, or frequency) detected by the nucleic acid detection circuitry 2122 along at least a portion of the length of the channel 2104. The third electrical property value is detected in addition to or instead of the second electrical property value. In some embodiments, the nucleic acid detection circuitry 2122 may wait for a wait or adjustment period after the introduction of both the sample and all sensor compounds into the channel until a third electrical property value is detected. Said waiting or adjustment period allows the aggregate, polymer or nucleic acid complex to form in the channel, allows the resulting aggregate, polymer or nucleic acid complex to change the electrical properties of the channel.

[0375] Согласно некоторым вариантам реализации выравнивающая схема 2124 периодически или непрерывно проводит мониторинг значений электрических свойств в период времени после введения образца и всех сенсорных соединений, до тех пор пока указанные значения не достигают равновесия. Затем выравнивающая схема 2124 выбирает одно из значений в качестве третьего значения электрического свойства, чтобы избежать влияния временных изменений электрического свойства.[0375] In some embodiments, the equalization circuit 2124 periodically or continuously monitors electrical property values over a period of time after sample and all sensor connections are introduced until said values reach equilibrium. Then, the equalization circuit 2124 selects one of the values as the third value of the electrical property in order to avoid the effect of temporal changes in the electrical property.

[0376] Схема сравнения 2126 сравнивает третье значение электрического свойства с референсным значением электрического свойства. Если указанная схема определяет, что разница между третьим значением и референсным значением соответствует заранее определенному диапазону снижения тока или проводимости (или увеличения резистивности), схема обнаружения нуклеиновых кислот 2122 определяет, что агрегат, полимер или комплекс с нуклеиновой кислотой присутствует в канале и, соответственно, целевая нуклеиновая кислота идентифицирована как присутствующая в образце.[0376] The comparison circuit 2126 compares the third electrical property value with the electrical property reference value. If said circuit determines that the difference between the third value and the reference value falls within a predetermined range of current reduction or conductance (or increase in resistivity), the nucleic acid detection circuit 2122 determines that an aggregate, polymer, or nucleic acid complex is present in the channel and accordingly the target nucleic acid is identified as being present in the sample.

[0377] Поток текучей среды вдоль длины канала зависит от размера агрегата, полимера или комплекса с нуклеиновой кислотой относительно размеров канала, и образования двойного электрического слоя (ДЭС) на внутренней поверхности канала.[0377] Fluid flow along the length of the channel depends on the size of the aggregate, polymer or nucleic acid complex relative to the dimensions of the channel, and the formation of an electrical double layer (EDL) on the inner surface of the channel.

[0378] В общих чертах, ДЭС представляет собой область полного заряда между заряженным твердым веществом (например, внутренней поверхностью канала, частицей аналита, агрегатом, полимером или комплексом с нуклеиновой кислотой) и содержащим электролит раствором (например, текучим содержимым канала). ДЭС наблюдается как вокруг внутренней поверхности канала, так и вокруг каких-либо частиц нуклеиновой кислоты и агрегатов, полимеров или комплексов нуклеиновой кислоты внутри канала. Противоионы из электролита притягиваются зарядом внутренней поверхности канала и индуцируют область полного заряда. ДЭС влияет на поток ионов внутри канал и вокруг частиц аналита и представляющих интерес агрегатов, полимеров или комплексов нуклеиновой кислоты, не позволяя каким-либо противоионам проходить по длине канала, что обуславливает диодоподобное поведение.[0378] In general terms, a DEL is a region of total charge between a charged solid (e.g., the inner surface of a channel, an analyte particle, an aggregate, a polymer, or a nucleic acid complex) and an electrolyte-containing solution (e.g., the fluid content of the channel). DES is observed both around the inner surface of the channel and around any nucleic acid particles and nucleic acid aggregates, polymers, or complexes inside the channel. Counterions from the electrolyte are attracted by the charge of the inner surface of the channel and induce a region of full charge. DES affects the flow of ions within the channel and around the analyte particles and aggregates, polymers or nucleic acid complexes of interest, preventing any counterions from passing along the length of the channel, which causes diode-like behavior.

[0379] Чтобы математически определить характеристическую длину ДЭС, решают уравнение Пуассона-Больцмана («РВ») и/или уравнения Пуассона-Нернста-Планка («PNP»). Указанные решения связывают с уравнениями Навье-Стокса (NS) для потока текучей среды для создания нелинейной системы связанных уравнений, которые анализируют для понимания функционирования примера системы.[0379] To mathematically determine the characteristic length of the DEL, the Poisson-Boltzmann (“PB”) equation and/or the Poisson-Nernst-Planck (“PNP”) equations are solved. These solutions are coupled to the Navier-Stokes (NS) fluid flow equations to create a non-linear system of coupled equations that are analyzed to understand the operation of the example system.

[0380] Учитывая размерные взаимодействия между поверхностью канала, ДЭС и агрегатами, полимерами или комплексами нуклеиновой кислоты, примеры каналов конфигурируют и конструируют с тщательно выбранными размерными параметрами, обеспечивающих ингибирование по существу потока кондуктивных ионов вдоль длины канала при образовании в канале агрегата, полимера или комплекса с нуклеиновой кислотой определенного заданного размера. В определенных случаях пример канала сконфигурирован таким образом, чтобы иметь глубину и/или ширину, по существу равную диаметру или меньшую, чем диаметр частицы агрегатов, образующихся в канале во время обнаружение нуклеиновой кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации размеры ДЭС также учитывают при выборе размерных параметров канала. В определенных случаях пример канала сконфигурирован таким образом, чтобы иметь глубину и/или ширину, по существу равную размерам ДЭС или меньшую, чем размеры ДЭС, генерируемого вокруг внутренняя поверхность канала и агрегата, полимера или комплекса с нуклеиновой кислотой в канале.[0380] Considering the dimensional interactions between the channel surface, the DEL, and nucleic acid aggregates, polymers, or complexes, exemplary channels are configured and designed with carefully chosen dimensional parameters to substantially inhibit the flow of conducted ions along the length of the channel when an aggregate, polymer, or complex is formed in the channel. with a nucleic acid of a certain predetermined size. In certain instances, an exemplary channel is configured to have a depth and/or width substantially equal to or less than the diameter of the particle aggregates formed in the channel during nucleic acid detection. According to some implementation options, the dimensions of the DEL are also taken into account when choosing the dimensional parameters of the channel. In certain instances, an exemplary channel is configured to have a depth and/or width substantially equal to or less than the dimensions of the EDL generated around the inner surface of the channel and the aggregate, polymer, or nucleic acid complex in the channel.

[0381] Согласно некоторым вариантам реализации до применения системы обнаружения канал не содержит сенсорных соединений (например, одного или более зондов для нуклеиновой кислоты). Таким образом, производитель системы обнаружения может предварительно не обрабатывать или не модифицировать указанный канал с включением воспринимающего соединения. В указанном случае при использовании пользователь вводит одно или более сенсорных соединений, например, в электролитическом буфере, в канал и обнаруживает референсное значение электрического свойства канала с помощью сенсорного соединения, но в отсутствие образца.[0381] In some embodiments, prior to application of the detection system, the channel contains no sensor connections (eg, one or more nucleic acid probes). Thus, the manufacturer of the discovery system may not pre-process or modify the specified channel to include the sensing connection. In this case, in use, the user introduces one or more sensor compounds, for example, in an electrolyte buffer, into the channel and detects the reference value of the electrical property of the channel with the sensor connection, but in the absence of a sample.

[0382] Согласно определенным другим вариантам реализации до применения системы обнаружения канал предварительно обрабатывают или модифицируют так, что по меньшей мере часть внутренней поверхности канала включает сенсорное соединение или покрыта сенсорным соединением (например, один или более зондов для захвата нуклеиновой кислоты). Согласно одному примеру производитель обнаруживает референсное значение электрического свойства канала, модифицированного сенсорным соединением, и при использовании пользователем может использовать сохраненное референсное значение электрического свойства. Таким образом, производитель системы обнаружения может предварительно обрабатывать или модифицировать канал таким образом, чтобы он включал сенсорное соединение. В указанном случае пользователю необходимо ввести образец и одно или более дополнительных сенсорных соединений в канал.[0382] In certain other embodiments, the channel is pretreated or modified such that at least a portion of the inner surface of the channel includes or is coated with a sensor compound (e.g., one or more nucleic acid capture probes) prior to application of the detection system. In one example, a manufacturer detects an electrical property reference value of a channel modified by a sensor connection and, when used by a user, can use the stored electrical property reference value. Thus, the manufacturer of the detection system may pre-process or modify the channel to include a sensor connection. In this case, the user needs to introduce the sample and one or more additional sensor compounds into the channel.

[0383] Некоторые примеры систем обнаружения включают один канал. Некоторые другие примеры систем обнаружения включают несколько каналов на одной подложке. Такие системы обнаружения могут включать любой подходящее число каналов, в том числе, но не ограничиваясь перечисленным, по меньшей мере или точно 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 каналов, или несколько каналов в пределах диапазона, определяемого любыми двумя из вышеупомянутых чисел.[0383] Some examples of detection systems include one channel. Some other examples of detection systems include multiple channels on the same substrate. Such detection systems may include any suitable number of channels, including but not limited to at least or exactly 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 channels, or multiple channels within a range, defined by any two of the above numbers.

[0384] Согласно одному варианту реализации система обнаружения включает совокупность каналов, где по меньшей мере два канала функционируют независимо друг от друга. Пример канала 2104 и ассоциированные составляющие по фиг. 17А-17В воспроизводят на одной подложке для получения такой многоканальной системы обнаружения. Указанные несколько каналов используются для обнаружения одной нуклеиновой кислоты в одном образце, разных нуклеиновых кислот в одном образце, одинаковой нуклеиновой кислоты в разных образцах; и/или разных нуклеиновых кислот в разных образцах. Согласно другому варианту реализации система обнаружения включает совокупность каналов, где по меньшей мере два канала функционируют, взаимодействуя друг с другом. Согласно некоторым аспектам указанные каналы имеют различную форму в зависимости от мишени, которую требуется обнаруживать.[0384] According to one embodiment, the detection system includes a plurality of channels, where at least two channels operate independently of each other. The channel example 2104 and associated components of FIG. 17A-17B are reproduced on a single substrate to obtain such a multi-channel detection system. These multiple channels are used to detect one nucleic acid in one sample, different nucleic acids in one sample, the same nucleic acid in different samples; and/or different nucleic acids in different samples. According to another implementation variant, the detection system includes a plurality of channels, where at least two channels operate in cooperation with each other. In some aspects, these channels have different shapes depending on the target to be detected.

Обзор примеров устройств для применения в месте предоставления медицинских услугOverview of device examples for point-of-care applications

[0385] Согласно некоторым вариантам реализации указанное устройство является портативным и сконфигурировано таким образом, чтобы обнаруживать одну или более мишеней в образце. Как показано на фиг. 19, указанное устройство включает процессор 900, сконфигурированный таким образом, чтобы управлять схемой ƒC4D 905. Указанная схема ƒC4D 905 включает генератор сигнала 907. Генератор сигнала 907 сконфигурирован таким образом, чтобы подавать один или более сигналов через канал 2104 или тестовую ячейку согласно описанию выше. Генератор сигнала 907 сопряжен с предусилителем 915 для усиления одного или более сигналов с генератора сигнала 907. Указанные один или более сигналов проходят через мультиплексор 909 и через канал 2104. Сигнал из канала 2104 усиливают на пост-усилителе 911 и демодулируют демультиплексором 913. Аналого-цифровой преобразователь 917 получает сигнал и направляет цифровой сигнал в процессор 900. Процессор 900 включает схему, сконфигурированную таким образом, чтобы измерять, уравновешивать, сравнивать и т.п., для определения того, была ли детектирована требуемая мишень в образце. Согласно некоторым вариантам реализации указанное аналого-цифровое преобразование может происходить первым. Согласно некоторым таким вариантам реализации индуцированные волны могут быть полностью дискретизированы и демодулированы программно в цифровом виде.[0385] In some embodiments, said device is portable and configured to detect one or more targets in a sample. As shown in FIG. 19, said device includes a processor 900 configured to drive an ƒC 4 D circuit 905. Said ƒC 4 D circuit 905 includes a signal generator 907. The signal generator 907 is configured to provide one or more signals through channel 2104 or a test cell. as described above. Signal generator 907 couples to preamplifier 915 to amplify one or more signals from signal generator 907. Said one or more signals pass through multiplexer 909 and through channel 2104. The signal from channel 2104 is amplified at post amplifier 911 and demodulated by demultiplexer 913. Analog to Digital converter 917 receives the signal and sends a digital signal to processor 900. Processor 900 includes circuitry configured to measure, balance, compare, and the like to determine if a desired target has been detected in a sample. In some embodiments, said analog-to-digital conversion may occur first. In some such implementations, the induced waves may be fully sampled and digitally demodulated in software.

[0386] Процессор 900 также сопряжен с одним или более нагревательными элементами 920 согласно некоторым вариантам реализации. Указанные один или более нагревательных элементов 920 могут представлять собой резистивные нагревательные элементы. Один или более нагревательных элементов 920 сконфигурированы таким образом, чтобы нагревать образец и/или раствор в канале 2104. Согласно некоторым вариантам реализации указанный образец нагревают до температуры, превышающей или равной 0°С, 5°С, 10°С, 15°С, 20°С, 25°С, 30°С, 35°С, 40°С, 45°С, 50°С, 55°С, 60°С, 65°С, 70°С, 75°С, 80°С, 85°С, 90°С, 95°С, 100°С, 105°С, 110°С, 115°С, 120°С, 130°С, 140°С, 150°С, 160°С, 170°С, 180°С, 190°С, 200°С, 210°С, 220°С, 230°С, 240°С, 250°С, 260°С, либо до любой температуры или до любого диапазона температур между двумя вышеперечисленными значениями. Согласно некоторым вариантам реализации указанный образец охлаждают до температуры ниже или равной 40°С, 35°С, 30°С, 25°С, 20°С, 15°С, 10°С, 5°С, 0°С, -5°С, -10°С, -15°С, -20°С, либо до любой температуры или до любого диапазона температур между двумя вышеперечисленными значениями. С учетом вышеизложенного процессор 900 и/или другая схема сконфигурирован(а) таким образом, чтобы считывать температуру 925 образца и/или канала 2104, и управлять одним или несколькими нагревательными элементами 920 до тех пор, пока не будет достигнута желаемая заданная точка нагрева 930. Согласно некоторым аспектам весь канал 2104 сконфигурирован таким образом, чтобы нагреваться одним или более нагревательными элементами 920. Согласно другим аспектам только части канала 2104 сконфигурированы таким образом, чтобы нагреваться одним или более нагревательными элементами 920.[0386] The processor 900 is also paired with one or more heating elements 920, in some embodiments. Said one or more heating elements 920 may be resistance heating elements. One or more heating elements 920 are configured to heat the sample and/or solution in the channel 2104. In some embodiments, said sample is heated to a temperature greater than or equal to 0°C, 5°C, 10°C, 15°C, 20°C, 25°C, 30°C, 35°C, 40°C, 45°C, 50°C, 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80° С, 85°С, 90°С, 95°С, 100°С, 105°С, 110°С, 115°С, 120°С, 130°С, 140°С, 150°С, 160°С, 170°C, 180°C, 190°C, 200°C, 210°C, 220°C, 230°C, 240°C, 250°C, 260°C, either to any temperature or to any temperature range between the above two values. In some embodiments, said sample is cooled to a temperature below or equal to 40°C, 35°C, 30°C, 25°C, 20°C, 15°C, 10°C, 5°C, 0°C, -5 °C, -10°C, -15°C, -20°C, or up to any temperature or up to any temperature range between the above two values. In view of the foregoing, processor 900 and/or other circuitry is configured to sense the temperature 925 of the sample and/or channel 2104, and control one or more heating elements 920 until the desired heating set point 930 is reached. In some aspects, the entire conduit 2104 is configured to be heated by one or more heating elements 920. In other aspects, only portions of the conduit 2104 are configured to be heated by one or more heating elements 920.

[0387] Процессор 900 сконфигурирован таким образом, чтобы принимать ввод пользователем 940 с одного или более средств ввода пользователем, таких как клавиатура, сенсорные экраны, кнопки, переключатели или микрофоны. Данные выводятся (950) и регистрируются (951), сообщаются пользователю (953), отправляются в облачную систему хранения 952 и т.п. Данные отправляются в другое устройство для обработки и/или дополнительно обрабатываются согласно некоторым вариантам реализации. Например, данные ƒC4D могут быть отправлены в облако и позднее обработаны для определения присутствия или отсутствия мишени (мишеней) в образце.[0387] The processor 900 is configured to accept user input 940 from one or more user inputs such as keyboards, touch screens, buttons, switches, or microphones. Data is output (950) and logged (951), communicated to the user (953), sent to the cloud storage system 952, and the like. The data is sent to another device for processing and/or further processed according to some embodiments. For example, ƒC 4 D data can be sent to the cloud and later processed to determine the presence or absence of the target(s) in the sample.

[0388] Согласно некоторым аспектам указанное устройство сконфигурировано таким образом, чтобы потреблять относительно малую мощность. Например, указанное устройство может требовать всего 1-10 Вт мощности. Согласно некоторым аспектам указанное устройство требует 7 Вт мощности или меньше. Указанное устройство сконфигурировано таким образом, чтобы обрабатывать данные, коммуницировать путем беспроводной связи с одним или более другими устройствами, посылать и обнаруживать сигналы через канал, нагревать образец/канал, и/или обнаруживать и отображать ввод/вывод через дисплей с сенсорным управлением.[0388] In some aspects, said device is configured to draw relatively low power. For example, said device may require as little as 1-10 watts of power. In some aspects, said device requires 7 watts of power or less. Said device is configured to process data, communicate wirelessly with one or more other devices, send and detect signals through a channel, heat a sample/channel, and/or detect and display input/output via a touchscreen display.

[0389] Согласно некоторым вариантам реализации устройство для сбора образцов, устройство для подготовки образцов и картридж для текучей среды сформированы как отдельные физические устройства. Соответственно, первое устройство для сбора образцов применяют для сбора образца. Указанный образец может содержать слюну, секрет слизистых оболочек, кровь, плазму, кал или спинномозговую жидкость. Затем образец переносят во второе устройство для подготовки образцов. Устройство для подготовки образцов включает компоненты и реагенты, необходимые для амплификации нуклеиновых кислот. После подготовки образца его переносят в третье устройство, содержащее картридж для текучей среды, где проходят амплификация, возбуждение и измерения ƒC4D. Согласно некоторым вариантам реализации сбор образцов и подготовка образцов осуществляются одним устройством. Согласно некоторым вариантам реализации в одном и том же устройстве проводится подготовка образцов и находится картридж для текучей среды. Согласно некоторым вариантам реализации одно устройство сконфигурировано таким образом, чтобы обеспечивать взятие образцов, подготовку образцов, амплификацию по меньшей мере части образца и анализ образца с использованием ƒC4D.[0389] In some embodiments, the sample collection device, the sample preparation device, and the fluid cartridge are formed as separate physical devices. Accordingly, the first sample collection device is used to collect the sample. Said sample may contain saliva, mucosal secretion, blood, plasma, feces or cerebrospinal fluid. The sample is then transferred to a second sample preparation device. The sample preparation device includes the components and reagents required for nucleic acid amplification. After sample preparation, it is transferred to a third device containing a fluid cartridge where amplification, excitation and ƒC 4 D measurements take place. In some embodiments, sample collection and sample preparation are performed by a single device. In some embodiments, sample preparation and fluid cartridge reside in the same device. In some embodiments, one device is configured to allow sampling, sample preparation, amplification of at least a portion of the sample, and analysis of the sample using ƒC 4 D.

Обзор примеров компактных картриджей для текучей средыOverview of Compact Fluid Cartridge Examples

[0390] Согласно некоторым аспектам указанное устройство включает съемный картридж для текучей среды, который может быть сопряжен с другим сопутствующим устройством. Указанный съемный картридж для текучей среды сконфигурирован для применения в качестве картриджа для одноразового использования. Согласно некоторым вариантам реализации указанный картридж включает совокупность каналов. Каналы могут иметь разную форму. Согласно некоторым аспектам используют четыре формы каналов и повторяют их для обеспечения точности. Согласно некоторым аспектам используют более чем четыре формы каналов, повторяющиеся для обеспечения точности. Согласно некоторым аспектам каждый канал сконфигурирован таким образом, чтобы обнаруживать одну уникальную мишень. Согласно другим аспектам каждый канал сконфигурирован таким образом, чтобы обнаруживать одинаковые мишени. Согласно некоторым вариантам реализации указанный картридж включает один или более нагревательных элементов. В общем случае, картридж для текучей среды может включать по меньшей мере один канал, сконфигурированный таким образом, чтобы обеспечивать анализ ƒC4D.[0390] In some aspects, said device includes a removable fluid cartridge that can be paired with another associated device. Said removable fluid cartridge is configured for use as a disposable cartridge. In some embodiments, said cartridge includes a plurality of channels. Channels can have different shapes. In some aspects, four channel shapes are used and repeated to ensure accuracy. In some aspects, more than four channel shapes are used, repeated to ensure accuracy. In some aspects, each channel is configured to detect one unique target. In other aspects, each channel is configured to detect the same targets. In some embodiments, said cartridge includes one or more heating elements. In general, a fluid cartridge may include at least one channel configured to provide ƒC 4 D analysis.

[0391] Согласно некоторым аспектам указанный картридж включает многослойную пластинчатую структуру. Один или более каналов выштамповывают и/или вырезают лазером в подложке. Подложка, согласно некоторым вариантам реализации, включает полипропиленовую пленку. Одну или обе стороны пленки покрывают клеем. Указанный слой с каналами закрепляют над полиамидной нагревательной спиралью для нагревания всего канала или части канала. Указанный канал по меньшей мере частично закрывает гидрофильный слой ПЭТ. Печатные электроды могу располагаться под указанным слоем ПЭТ. Согласно некоторым аспектам обеспечивают по меньшей мере один термистор на канал для получения обратной связи относительно температуры.[0391] According to some aspects, the specified cartridge includes a multilayer lamellar structure. One or more channels are stamped and/or laser cut into the substrate. The substrate, in some embodiments, includes a polypropylene film. One or both sides of the film are covered with glue. Said layer with channels is fixed over a polyamide heating coil to heat the entire channel or part of the channel. Said channel at least partially covers the hydrophilic PET layer. Printed electrodes can be located under the specified layer of PET. In some aspects, at least one thermistor per channel is provided to provide temperature feedback.

[0392] Согласно другим аспектам указанный картридж содержит полученный литьем под давлением пластик. Один или более каналов располагаются внутри полученного литьем под давлением пластика. Слоем ПЭТ или ПЭТ-пленкой покрывают каналы полностью или частично, нанося ПЭТ методом лазерной сварки на PET на литьевой пластик. Литье под давлением может обеспечить такие преимущества, как жесткость и трехмерная структура, а также изготовление таких признаков, как клапаны, и каркас для легкости манипуляций. Картридж может необязательно включать печатную электронику, и/или нагревательные элементы, и/или термисторы в зависимости от конкретного дизайна.[0392] In other aspects, said cartridge comprises an injection molded plastic. One or more channels are located inside the injection molded plastic. A layer of PET or PET film covers the channels completely or partially, applying PET by laser welding on PET on injection molded plastic. Injection molding can provide advantages such as rigidity and three-dimensional structure, as well as fabrication of features such as valves and a frame for ease of handling. The cartridge may optionally include printed electronics and/or heating elements and/or thermistors depending on the particular design.

[0393] Пример варианта реализации картриджа для текучей среды 500 приведен на фиг. 20. Как показано, указанный картридж 2500 включает четыре слоя. Слой РСВ (печатная монтажная плата)/PWB (печатная монтажная схема) 2501 с нанесенными электродами 2505. Электроды могут быть пассивированы слоем диоксида титана толщиной 30 нм с применением таких способов, как атомное осаждение. Слой PCB/PWB может включать точки доступа 2506 для винтов или других удерживающих средств для скрепления четырех слоев. Источник питания и схемы обнаружения могут быть сопряжены со слоем PCB/PWB. Уплотнительный слой 2510 с вырезами 2513 и 2514, и точки доступа 2506. Уплотнительный слой может быть изготовлен из такого материала, как фторсиликон. Нижний жесткий слой подложки 2520, который включает точки доступа 2506 и впускные порты 2522. Верхний жесткий слой 2530, который включает точки доступа 2506 и впускные порты 2522. И нижний, и верхний жесткие слои могут быть изготовлены из такого материала, как акрил. Четыре канала формируются при сборке четырех слоев путем фиксации винтами или другими удерживающими средствами через несколько точек доступа 2506 нескольких слоев. Вырезы 2513 и 2514 образуют стороны каналов. Вырез 513 образует канал с двумя трапециевидными концами, а вырез 2514 образует канал по существу с прямыми сторонами. Части слоя PCB/PWB 2501, включающие электроды 2505, образуют дно каналов. Нижний жесткий слой 2520 образует верхнюю часть каналов, а впускные порты 2522 образуют впускные и выпускные порты для каналов. Впускные порты 2522 верхнего слоя и впускные порты верхнего жесткого слоя обеспечивают доступ реагентов во все каналы. Согласно некоторым вариантам реализации канал с двумя трапециевидными концами может иметь объем от приблизительно 30 мкл до приблизительно 50 мкл. Согласно некоторым вариантам реализации канал по существу с прямыми сторонами может иметь объем от приблизительно 20 мкл до приблизительно 30 мкл. Такие объемы могут быть скорректированы путем варьирования сжатия по меньшей мере уплотнительного слоя. На фиг. 21 приведен вид сверху картриджа для текучей среды 2500 по фиг. 20, и показаны точки доступа 506 для винтов или других удерживающих средств, впускные порты 2522, сообщающиеся с каналами 2550, и электроды 2505. На фиг. 22 приведен пример размеров для двух электродов 2505. На фиг. 23 приведен пример размеров для канала 2550 с двумя трапециевидными концами. Согласно некоторым вариантам реализации указанный канал нагревают до температуры 60°С, 61°С, 62°С, 63°С, 64°С, 65°С, 66°С, 67°С, 68°С, 69°С, 70°С, 71°С, 72°С, 73°С, 74°С или 75°С, или до температуры в пределах диапазона, определяемого любыми двумя из вышеупомянутых чисел, и подают на него давление. Согласно некоторым аспектам на указанный канал может быть подано давление 1, 2, 3, 4, 5 или 6 атмосфер, или давление в пределах диапазона, определяемого любыми двумя из вышеупомянутых показателей давления.[0393] An example of an embodiment of a fluid cartridge 500 is shown in FIG. 20. As shown, the specified cartridge 2500 includes four layers. PCB (printed wiring board)/PWB (printed wiring diagram) layer 2501 with applied electrodes 2505. The electrodes can be passivated with a 30 nm thick layer of titanium dioxide using methods such as atomic deposition. The PCB/PWB layer may include access points 2506 for screws or other holding means to hold the four layers together. The power supply and detection circuits can be interfaced with the PCB/PWB layer. Seal layer 2510 with notches 2513 and 2514, and access points 2506. The seal layer may be made from a material such as fluorosilicone. The bottom rigid layer of the substrate 2520, which includes the access points 2506 and the inlet ports 2522. The upper rigid layer 2530, which includes the access points 2506 and the inlet ports 2522. Both the lower and upper rigid layers can be made from a material such as acrylic. Four channels are formed when the four layers are assembled by fixing with screws or other holding means through several access points 2506 of several layers. Cutouts 2513 and 2514 form the sides of the channels. Notch 513 forms a channel with two trapezoidal ends, and notch 2514 forms a channel with substantially straight sides. Parts of the PCB/PWB layer 2501, including the electrodes 2505, form the bottom of the channels. The bottom rigid layer 2520 forms the top of the channels, and the inlet ports 2522 form the inlet and outlet ports for the channels. The upper layer inlet ports 2522 and the upper rigid layer inlet ports provide reagent access to all channels. In some embodiments, a channel with two trapezoidal ends may have a volume of from about 30 µl to about 50 µl. In some embodiments, a substantially straight-sided channel may have a volume of from about 20 µl to about 30 µl. Such volumes can be adjusted by varying the compression of at least the sealing layer. In FIG. 21 is a plan view of the fluid cartridge 2500 of FIG. 20 and shows access points 506 for screws or other restraints, inlet ports 2522 communicating with channels 2550, and electrodes 2505. FIG. 22 shows an example of dimensions for two electrodes 2505. FIG. Figure 23 shows an example of dimensions for a 2550 conduit with two trapezoidal ends. According to some implementation options, the specified channel is heated to a temperature of 60°C, 61°C, 62°C, 63°C, 64°C, 65°C, 66°C, 67°C, 68°C, 69°C, 70 ° C, 71 ° C, 72 ° C, 73 ° C, 74 ° C or 75 ° C, or up to a temperature within the range determined by any two of the above numbers, and pressurize it. In some aspects, said channel may be pressurized to 1, 2, 3, 4, 5, or 6 atmospheres, or pressure within a range defined by any two of the above pressures.

[0394] Согласно некоторым вариантам реализации канал флюидного устройства может быть адаптирован или сконфигурированный таким образом, чтобы удерживать образец с объемом, превышающим или равным 1 мкл, 2 мкл, 3 мкл, 4 мкл, 5 мкл, 6 мкл, 7 мкл, 8 мкл, 9 мкл, 10 мкл, 20 мкл, 30 мкл, 40 мкл, 50 мкл, 60 мкл, 70 мкл, 80 мкл, 90 мкл, 100 мкл, 200 мкл, 300 мкл, 400 мкл, 500 мкл, 600 мкл, 700 мкл, 800 мкл, 900 мкл или 1000 мкл, или с объемом или диапазоном объемов между любыми двумя из вышеприведенных объемов. Согласно некоторым вариантам реализации канал флюидного устройства может быть адаптирован для подачи в него давления. Согласно некоторым вариантам реализации на образец в канале может быть подано давление, превышающее или равное 1 атмосфере, 2 атмосферам, 3 атмосферам, 4 атмосферам, 5 атмосферам, 6 атмосферам, 7 атмосферам, 8 атмосферам, 9 атмосферам, 10 атмосферам; или давление, соответствующее любому диапазону между любыми двумя вышеприведенными значениями давления. Согласно некоторым вариантам реализации канал флюидного устройства может быть адаптирован для температуры, превышающей или равной -20°С, -15°С, -10°С, -5°С, 0°С, 5°С, 10°С, 15°С, 20°С, 25°С, 30°С, 35°С, 40°С, 45°С, 50°С, 55°С, 60°С, 65°С, 70°С, 85°С, 80°С, 85°С, 90°С, 95°С, 100°С, 105°С, 110°С, 115°С, 120°С, 130°С, 140°С, 150°С, 160°С, 170°С, 180°С, 190°С, 200°С, 210°С, 220°С, 230°С, 240°С, 250°С, 260°С, либо любой температуры или любого диапазон температур между любыми двумя вышеприведенными значениями температуры.[0394] In some embodiments, the fluidic device channel can be adapted or configured to hold a sample volume greater than or equal to 1 µl, 2 µl, 3 µl, 4 µl, 5 µl, 6 µl, 7 µl, 8 µl , 9 µl, 10 µl, 20 µl, 30 µl, 40 µl, 50 µl, 60 µl, 70 µl, 80 µl, 90 µl, 100 µl, 200 µl, 300 µl, 400 µl, 500 µl, 600 µl, 700 µl, 800 µl, 900 µl or 1000 µl, or with a volume or volume range between any two of the above volumes. In some embodiments, the channel of the fluid device may be adapted to be pressurized. In some embodiments, the sample in the channel may be pressurized to greater than or equal to 1 atmosphere, 2 atmospheres, 3 atmospheres, 4 atmospheres, 5 atmospheres, 6 atmospheres, 7 atmospheres, 8 atmospheres, 9 atmospheres, 10 atmospheres; or a pressure corresponding to any range between any two of the above pressures. In some embodiments, the channel of the fluid device can be adapted for temperatures greater than or equal to -20°C, -15°C, -10°C, -5°C, 0°C, 5°C, 10°C, 15° С, 20°С, 25°С, 30°С, 35°С, 40°С, 45°С, 50°С, 55°С, 60°С, 65°С, 70°С, 85°С, 80°C, 85°C, 90°C, 95°C, 100°C, 105°C, 110°C, 115°C, 120°C, 130°C, 140°C, 150°C, 160° C, 170°C, 180°C, 190°C, 200°C, 210°C, 220°C, 230°C, 240°C, 250°C, 260°C, or any temperature or any temperature range between any two of the above temperatures.

Обзор примеров сбора образцовOverview of sample collection examples

[0395] Согласно некоторым вариантам реализации способы, системы и устройство согласно описанию в настоящем документе задействуют упрощенный прямой процесс сбора образцов. Таким образом уменьшается число этапов между сбором образцов и анализом. Другими словами, согласно некоторым вариантам реализации желательно минимизировать количество переносов образца и/или манипуляций пользователя с образцом, чтобы избежать загрязнения образца. Согласно некоторым аспектам устройства согласно описанию в настоящем документе сконфигурированы для совместимости с различными способами сбора образцов, чтобы подходить для всех типов сред тестирования. Соответственно, согласно некоторым аспектам используют однородные устройства сопряжения «из сосуда на чип». При коррекции систем сбора образцов аппаратные средства обнаружения остаются прежними независимо от отбираемого и анализируемого типа образца.[0395] In some embodiments, the methods, systems, and apparatus as described herein employ a simplified direct sample collection process. This reduces the number of steps between sample collection and analysis. In other words, in some embodiments, it is desirable to minimize the number of sample transfers and/or user manipulation of the sample in order to avoid sample contamination. In some aspects, the devices as described herein are configured to be compatible with various sample collection methods to suit all types of testing environments. Accordingly, homogeneous vessel-to-chip interfaces are used in some aspects. When sampling systems are adjusted, the detection hardware remains the same regardless of the type of sample taken and analyzed.

Обзор примеров анализаOverview of Analysis Examples

[0396] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают простые лизис/амплификацию/обнаружение мишеней из неочищенных образцов в одном сосуде. Некоторые варианты реализации включают амплификацию на основе иммунных реакций для обнаружения не являющихся нуклеиновыми кислотами мишеней. Некоторые варианты реализации включают добавленные в реакцию реагенты, которые обеспечивают увеличение изменения проводимости. Некоторые варианты реализации включают стратегии изотермической амплификации, такие как LAMP, SDA и/или RCA. Согласно некоторым вариантам реализации мишени для обнаружения представляют собой биомаркеры, такие как белки, малые молекулы, такие как фармацевтические или наркотические средства, или биологическое оружие, такое как токсины. Обнаружение таких мишеней может быть достигнута путем конъюгации иммунных связывающих реагентов, таких как антитела или аптамеры, с нуклеиновыми кислотами, которые участвуют в реакции изотермической амплификации. Согласно некоторым вариантам реализации добавки для реакции амплификации могут увеличивать изменение проводимости раствора, коррелирующее с результатами количественного определения мишени. Применение добавок может обеспечивать более высокую чувствительность и динамический диапазон обнаружения.[0396] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include simple lysis/amplification/detection of targets from crude samples in a single vessel. Some implementation options include amplification based on immune responses to detect non-nucleic acid targets. Some implementation options include reagents added to the reaction, which provide an increase in the change in conductivity. Some implementation options include isothermal amplification strategies such as LAMP, SDA and/or RCA. In some embodiments, the detection targets are biomarkers such as proteins, small molecules such as pharmaceuticals or drugs, or biological weapons such as toxins. Detection of such targets can be achieved by conjugating immune binding reagents such as antibodies or aptamers to nucleic acids that participate in the isothermal amplification reaction. In some embodiments, additives for the amplification reaction may increase the change in the conductivity of the solution, correlating with the results of the quantitative determination of the target. The use of additives can provide higher sensitivity and dynamic range of detection.

[0397] Некоторые варианты реализации способов, предложенных согласно настоящему изобретению, обеспечивают один или более из следующих желательных признаков при сборе и обработке образцов: отсутствие центрифугирования; портативность; низкая стоимость; однократность использования; могут не требоваться настенные сетевые выводы; использование может быть простым и/или интуитивным; для использования могут требоваться лишь относительно незначительные технические навыки; может иметься возможность экстракции РНК и/или ДНК из образца малого объема (например, 70 мкл); может иметься возможность стабилизации РНК и/или ДНК до амплификации; могут применяться термостабильные реагенты, не требующие для хранения наличия холодовой цепи; возможность совместимости с анализом образцов с низким уровнем детализации (например, образцов, содержащих 1000 копий/мл или менее) и/или динамический диапазон, позволяющий обнаруживать вирусную нагрузку, например, различающуюся по меньшей мере на 4 порядка величины.[0397] Some embodiments of the methods proposed according to the present invention provide one or more of the following desirable features in the collection and processing of samples: no centrifugation; portability; low cost; single use; wall outlets may not be required; the use may be simple and/or intuitive; only relatively minor technical skills may be required for use; it may be possible to extract RNA and/or DNA from a small volume sample (eg 70 µl); it may be possible to stabilize the RNA and/or DNA prior to amplification; thermostable reagents that do not require a cold chain for storage can be used; the possibility of compatibility with the analysis of samples with a low level of detail (for example, samples containing 1000 copies/ml or less) and/or a dynamic range that allows the detection of viral load, for example, differing by at least 4 orders of magnitude.

[0398] Некоторые варианты реализации предложенных способов, систем и композиций включают сбор и обработку образцов для применения в диагностическом устройстве согласно описанию в настоящем документе. Примеры собранного образца, также называемого биологическим образцом, могут включать, например, растение, кровь, сыворотку, плазму, мочу, слюну, асцитную жидкость, спинномозговую жидкость, сперму, жидкость легочного лаважа, мокроту, слизь, секрет слизистых оболочек, испражнения, жидкую среду, содержащую клетки или нуклеиновые кислоты, твердую среду, содержащую клетки или нуклеиновые кислоты, ткань и т.п. Способы получения образцов могут включать прокол пальца, прокол пятки, венепункцию, взятие назального аспирата у взрослых, взятие назального аспирата у детей, промывание носоглотки, взятие аспирата из носоглотки, взятие мазка, сбор содержимого толстого кишечника в контейнер, проведение тканевой биопсии или взятие образца путем лаважа. Дополнительные примеры включают образцы из окружающей среды, например, образец почвы и образец воды.[0398] Some embodiments of the proposed methods, systems and compositions include the collection and processing of samples for use in a diagnostic device as described herein. Examples of a collected sample, also referred to as a biological sample, may include, for example, plant, blood, serum, plasma, urine, saliva, ascitic fluid, cerebrospinal fluid, semen, lung lavage fluid, sputum, mucus, mucus secretions, feces, body fluid containing cells or nucleic acids, a solid medium containing cells or nucleic acids, tissue, and the like. Methods for obtaining specimens may include finger prick, heel prick, venipuncture, nasal aspirate in adults, nasal aspirate in children, nasopharyngeal lavage, nasopharyngeal aspirate, swab, collection of colonic contents in a container, tissue biopsy, or sampling by lavage. Additional examples include environmental samples such as a soil sample and a water sample.

Обзор примеров амплификацииOverview of Amplification Examples

[0399] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают амплификация целевых нуклеиновых кислот. Способы амплификации нуклеиновых кислот хорошо известны и включают способы, отличающиеся изменениями температуры в ходе реакции, такие как ПЦР.[0399] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include amplification of target nucleic acids. Methods for amplifying nucleic acids are well known and include methods characterized by changes in temperature during the reaction, such as PCR.

[0400] Дополнительные примеры включают изотермическую амплификацию, отличающуюся тем, что реакция может происходить по существу при постоянной температуре. Согласно некоторым вариантам реализации изотермическая амплификация целевых нуклеиновых кислот приводит к изменениям проводимости раствора. Существует несколько типов способов изотермической амплификации нуклеиновых кислот, такие как амплификация, основанная на последовательности нуклеиновых кислот (NASBA), амплификация с вытеснением цепей (SDA), петлевая амплификация (LAMP), анализ по методу Invader, амплификация по типу катящегося кольца (RCA), технология сигнальной амплификации РНК (SMART, «signal mediated amplification of RNA technology))), хеликазная амплификация (HDA), рекомбиназная полимеразная амплификация (RPA), сигнальная амплификация с никующей эндонуклеазой (NESA) и активация наночастиц с использованием никующей эндонуклеазы (NENNA), рециклинг мишени с использованием экзонуклеаз, стратегии амплификации на границах сплайсинга или с использованием Y-зондов, расщепленного ДНКзима, и дезоксирибозимной амплификации, направляемые матрицей химические реакции, которые приводят к усилению сигналов, нековалентные каталитические реакции с ДНК, цепные реакции гибридизации (HCR) и обнаружение посредством самосборки ДНК-зондов с получением супрамолекулярных структур. См., например, источник: Yan L., et al., Mol. BioSyst, (2014) 10: 970-1003, который включен в настоящий документ явным образом и полностью посредством ссылки.[0400] Additional examples include isothermal amplification, characterized in that the reaction can occur at a substantially constant temperature. In some embodiments, isothermal amplification of target nucleic acids results in changes in the conductivity of the solution. There are several types of nucleic acid isothermal amplification methods, such as nucleic acid sequence-based amplification (NASBA), strand displacement amplification (SDA), loop amplification (LAMP), Invader assay, rolling ring amplification (RCA), signal mediated amplification of RNA technology (SMART, "signal mediated amplification of RNA technology))), helicase amplification (HDA), recombinase polymerase amplification (RPA), signal amplification with nicking endonuclease (NESA) and activation of nanoparticles using nicking endonuclease (NENNA), target recycling using exonucleases, splice-terminal amplification strategies or using Y-probes, cleaved DNAzyme, and deoxyribozyme amplification, template-driven chemistries that result in signal amplification, non-covalent catalytic reactions with DNA, hybridization chain reactions (HCR), and detection via self-assembly DNA probe ov with obtaining supramolecular structures. See, for example, Yan L., et al., Mol. BioSyst, (2014) 10: 970-1003, which is expressly incorporated herein and in its entirety by reference.

[0401] В примере LAMP два праймера в наборе прямых праймеров называются внутренним (F1c-F2, где «с» означает «комплементарный») и внешним (F3) праймерами. При 60°С область F2 внутреннего праймера сначала гибридизуется с мишенью и удлиняется ДНК-полимеразой. Затем внешний праймер F3 связывается с той же целевой цепью на F3c, и полимераза удлиняет F3c вытеснением вновь синтезированной цепи. Вытесненная цепь образует структуру «петля-на-стебле» на 5'-конце в результате гибридизации областей F1c и F1. На 3'-конце набор обратных праймеров может гибридизоваться с указанной цепью, и полимераза генерирует новую цепь со структурами «петля-на-стебле» на обоих концах. «Гантелеобразная» структурированная ДНК входит в цикл экспоненциальной амплификации, и путем повторяющихся удлинения и вытеснения цепей могут быть получены цепи с несколькими инвертированными повторами целевой ДНК. Согласно некоторым вариантам реализации способов, предложенных согласно настоящему изобретению, компоненты для LAMP включают 4 праймера, ДНК-полимеразу и дНТФ. Примеры применения LAMP включают вирусные патогены, в том числе вирус лихорадки Денге (М. Parida, et al., J. Clin. Microbiol, 2005, 43, 2895-2903) японского энцефалита (M. M. Parida, et al., J. Clin. Microbiol., 2006, 44, 4172-4178), лихорадки чикунгунья (M. M. Parida, et al., J. Clin. Microbiol., 2007, 45, 351-357), лихорадки Западного Нила (M. Parida, et al., J. Clin. Microbiol., 2004, 42, 257-263), тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС) (Т. С. Т. Hong, Q. L. Mai, D. V. Cuong, M. Parida, H. Minekawa, Т. Notomi, F. Hasebe and K. Morita, J. Clin. Microbiol., 2004, 42, 1956-1961) и высокопатогенного птичьего гриппа (HPAI) H5N1 (М. Imai, et al., J. Virol. Methods, 2007, 141, 173-180); каждый из перечисленных источников явным образом и полностью включен в настоящий документ посредством ссылки.[0401] In the LAMP example, the two primers in the forward primer set are referred to as the inner (F1c-F2, where "c" means "complementary") and the outer (F3) primers. At 60°C, the F2 region of the internal primer first hybridizes to the target and is extended by DNA polymerase. The outer F3 primer then binds to the same target strand at F3c and the polymerase extends F3c by expelling the newly synthesized strand. The displaced strand forms a loop-on-stem structure at the 5' end by hybridization of the F1c and F1 regions. At the 3' end, the reverse primer set can hybridize to the indicated strand and the polymerase generates a new strand with loop-on-stem structures at both ends. "Dumbbell" structured DNA enters the cycle of exponential amplification, and by repeated lengthening and displacement of strands, strands with several inverted repeats of the target DNA can be obtained. In some embodiments of the methods of the present invention, the components for LAMP include 4 primers, DNA polymerase, and dNTPs. Examples of the use of LAMP include viral pathogens, including Dengue fever virus (M. Parida, et al., J. Clin. Microbiol, 2005, 43, 2895-2903) Japanese encephalitis (M. M. Parida, et al., J. Clin. Microbiol., 2006, 44, 4172-4178), chikungunya fever (M. M. Parida, et al., J. Clin. Microbiol., 2007, 45, 351-357), West Nile fever (M. Parida, et al., J. Clin. Microbiol., 2004, 42, 257-263), severe acute respiratory syndrome (SARS) (T. C. T. Hong, Q. L. Mai, D. V. Cuong, M. Parida, H. Minekawa, T. Notomi, F. Hasebe and K. Morita, J. Clin. Microbiol., 2004, 42, 1956-1961) and highly pathogenic avian influenza (HPAI) H5N1 (M. Imai, et al., J. Virol. Methods, 2007, 141, 173-180); each of the sources listed is expressly and in its entirety incorporated herein by reference.

[0402] В примере SDA зонд включает две части: сайт распознавания Hinc II на 5'-конце и другой сегмент, который включает последовательности, комплементарные мишени. ДНК-полимераза может удлинять праймер и включать дезоксиаденозин-5'-[α-тио]трифосфат (дАТФ[αS]). Затем рестрикционная эндонуклеаза Hinc II «никирует» цепь зонда в сайте распознавания Hinc II, поскольку указанная эндонуклеаза не может расщеплять другую цепь, которая включает тиофосфатную модификацию. Расщепление эндонуклеазой обнажает 3'-ОН, который затем удлиняется ДНК-полимеразой. Вновь генерированная цепь все еще содержит сайт никирования Hinc II. Последующее никирование вновь синтезированного дуплекса с последующим опосредованным ДНК-полимеразой удлинением повторяется несколько раз и это приводит к каскаду изотермической амплификации. Согласно некоторым вариантам реализации способов, предложенных согласно настоящему изобретению, компоненты SDA включают 4 праймера, ДНК-полимеразу, фермент REase HincII, дГТФ, дЦТФ, дТТФ и дАТФαS. Примеры применения SDA включают геномную ДНК Mycobacterium tuberculosis (источник: М. Vincent, et al., EMBO Rep., 2004, 5, 795-800, который явным образом и полностью включен в настоящий документ посредством ссылки).[0402] In the SDA example, the probe includes two parts: a Hinc II recognition site at the 5' end and another segment that includes sequences complementary to the target. DNA polymerase can extend the primer and include deoxyadenosine-5'-[α-thio]triphosphate (dATP[αS]). The Hinc II restriction endonuclease then "nicks" the probe strand at the Hinc II recognition site, since said endonuclease cannot cleave another strand that includes a thiophosphate modification. Digestion with an endonuclease exposes the 3'-OH, which is then extended by DNA polymerase. The newly generated strand still contains the Hinc II nicking site. Subsequent nicking of the newly synthesized duplex followed by DNA polymerase-mediated elongation is repeated several times and this results in an isothermal amplification cascade. In some embodiments of the methods of the present invention, the SDA components include 4 primers, DNA polymerase, REase HincII enzyme, dGTP, dCTP, dTTP, and dATPαS. Examples of the use of SDA include the genomic DNA of Mycobacterium tuberculosis (source: M. Vincent, et al., EMBO Rep., 2004, 5, 795-800, which is expressly and fully incorporated herein by reference).

[0403] В примере NASBA прямой праймер 1 (Р1) состоит из двух частей, одна из которых комплементарна 3'-концу РНК-мишени, а другая - последовательности промотора Т7. Когда Р1 связывается с РНК-мишенью (РНК (+)), обратная транскриптаза (ОТ) удлиняет праймер в комплементарную ДНК (DNA (+)) указанной РНК. Затем РНКаза Н разрушает РНК-цепь гибрида РНК-ДНК (+). Затем обратный праймер 2 (Р2) связывается с ДНК (+), и обратная транскриптаза (ОТ) продуцирует двуцепочечную ДНК (дцДНК), которая содержит последовательность промотора Т7. После указанной начальной фазы система входит в фазу амплификации. РНК-полимераза Т7 генерирует множество цепей РНК (РНК (-)) на основе дцДНК, а обратный праймер (Р2) связывается с вновь образованной РНК (-). ОТ удлиняет обратный праймер, а РНКаза Н разрушает РНК в дуплексе РНК-кДНК с получением оцДНК. Затем вновь продуцированная кДНК (ДНК (+)) становится матрицей для Р1 и цикл повторяется. Согласно некоторым вариантам реализации способов, предложенных согласно настоящему изобретению, компоненты NASBA включают 2 праймера, обратную транскриптазу, РНКазу Н, РНК-полимеразу, дНТФ и рНТФ. Примеры применения NASBA включают геномную РНК HIV-1 (D. G. Murphy, et al., J. Clin. Microbiol., 2000, 38, 4034-4041), РНК вируса гепатита С (М. Damen, et al., J. Virol. Methods, 1999, 82, 45-54), мРНК цитомегаловируса человека (F. Zhang, et al., J. Clin. Microbiol., 2000, 38, 1920-1925), 16S РНК бактериальных видов(S. A. Morre, et al., J. Clin. Pathol.: Clin. Mol. Pathol., 1998, 51, 149-154) и геномную РНК энтеровируса (J. D. Fox, et al., J. Clin. Virol., 2002, 24, 117-130). Каждый из вышеупомянутых источников явным образом включен в настоящий документ посредством ссылки полностью.[0403] In the NASBA example, forward primer 1 (P1) consists of two parts, one of which is complementary to the 3' end of the target RNA, and the other to the sequence of the T7 promoter. When P1 binds to the target RNA (RNA (+)), reverse transcriptase (RT) extends the primer into the complementary DNA (DNA (+)) of the target RNA. RNase H then degrades the RNA strand of the RNA-DNA hybrid (+). Reverse primer 2 (P2) then binds to DNA (+) and reverse transcriptase (RT) produces double-stranded DNA (dsDNA) which contains the T7 promoter sequence. After said initial phase, the system enters the amplification phase. T7 RNA polymerase generates multiple strands of RNA (RNA (-)) based on dsDNA, and the reverse primer (P2) binds to the newly formed RNA (-). RT extends the reverse primer and RNase H degrades the RNA in the RNA-cDNA duplex to produce ssDNA. The newly produced cDNA (DNA(+)) then becomes the template for P1 and the cycle repeats. In some embodiments of the methods of the present invention, the NASBA components include 2 primers, reverse transcriptase, RNase H, RNA polymerase, dNTPs, and RNTPs. Examples of NASBA applications include HIV-1 genomic RNA (D. G. Murphy, et al., J. Clin. Microbiol., 2000, 38, 4034-4041), hepatitis C virus RNA (M. Damen, et al., J. Virol. Methods, 1999, 82, 45-54), human cytomegalovirus mRNA (F. Zhang, et al., J. Clin. Microbiol., 2000, 38, 1920-1925), bacterial species 16S RNA (S. A. Morre, et al. , J. Clin. Pathol.: Clin. Mol. Pathol., 1998, 51, 149-154) and enterovirus genomic RNA (J. D. Fox, et al., J. Clin. Virol., 2002, 24, 117-130) . Each of the above references is expressly incorporated herein by reference in its entirety.

[0404] Дополнительные примеры способов изотермической амплификации включают: самоподдерживающуюся реакцию репликации последовательностей (3SR); 90-I; BAD Amp; амплификацию с перекрестным праймированием (CPA); реакцию экспоненциальной изотермической амплификации (EXPAR); изотермическую инициируемую химерными праймерами амплификацию нуклеиновых кислот (ICAN); изотермическую амплификацию с множественным вытеснением (IMDA); опосредованную лигированием SDA; амплификацию с множественным вытеснением; полимеразную спиральную реакцию (PSR); экспоненциальную амплификацию с рестрикционным каскадом (RCEA); процесс Smart-амплификации (SMAP2); реакцию амплификации одиночным праймером (SPIA); систему амплификации на основе транскрипции (TAS); опосредованную транскрипцией амплификацию (ТМА); лигазную цепную реакцию (LCR); и/или перекрестную амплификацию с множественным вытеснением (MCDA).[0404] Additional examples of isothermal amplification methods include: self-sustaining sequence replication reaction (3SR); 90-I; BAD Amp; cross-priming amplification (CPA); exponential isothermal amplification reaction (EXPAR); isothermal chimeric primer initiated nucleic acid amplification (ICAN); isothermal amplification with multiple displacement (IMDA); mediated by SDA ligation; amplification with multiple displacement; polymerase helical reaction (PSR); exponential restriction cascade amplification (RCEA); Smart Amplification Process (SMAP2); single primer amplification reaction (SPIA); transcription-based amplification system (TAS); transcription-mediated amplification (TMA); ligase chain reaction (LCR); and/or multiple displacement cross-amplification (MCDA).

Обзор примеров иммунной изотермической амплификацииOverview of Immune Isothermal Amplification Examples

[0405] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают применение иммунной изотермической амплификации для обнаружения не являющихся нуклеиновыми кислотами мишеней. Согласно некоторым таким вариантам реализации праймеры, подходящие для применения в способе изотермической амплификации, связаны с антителом или его фрагментом, или аптамером. В настоящем документе «аптамер» может включать пептид или олигонуклеотид, который специфически связывается с целевой молекулой. Согласно некоторым вариантам реализации указанное антитело или указанный аптамер может быть связан с праймерами, подходящими для применения в способе изотермической амплификации посредством ковалентных или нековалентных связей. Согласно некоторым вариантам реализации праймеры, подходящие для применения в способе изотермической амплификации, могут быть связаны с антителом или аптамером через биотиновые и стрептавидиновые линкеры. Согласно некоторым вариантам реализации праймеры, подходящие для применения в способе изотермической амплификации, могут быть связаны с антителом или аптамером с помощью THUNDER-LINK (Innova Biosciences, Великобритания).[0405] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include the use of immune isothermal amplification to detect non-nucleic acid targets. In some such embodiments, primers suitable for use in an isothermal amplification method are linked to an antibody, or fragment thereof, or an aptamer. As used herein, an "aptamer" may include a peptide or oligonucleotide that specifically binds to a target molecule. In some embodiments, said antibody or said aptamer may be linked to primers suitable for use in an isothermal amplification method via covalent or non-covalent bonds. In some embodiments, primers suitable for use in an isothermal amplification method may be linked to an antibody or aptamer via biotin and streptavidin linkers. In some embodiments, primers suitable for use in the isothermal amplification method can be linked to the antibody or aptamer using THUNDER-LINK (Innova Biosciences, UK).

[0406] Согласно некоторым вариантам реализации целевой антиген связывается с антителом или аптамером, и праймеры, связанные с указанным антителом или аптамером, являются субстратом для изотермической амплификации и/или инициируют изотермическую амплификацию. См. например, источник: Pourhassan-Moghaddam et al., Nanoscale Research letters, 8:485-496, который явным образом и полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Согласно некоторым вариантам реализации целевой антиген захватывают в «сэндвич»-форме между двумя антителами или аптамерами (AT), антителом для захвата и антителом для обнаружения, которые специфически связаны с целевым антигеном. AT для захвата, предварительно иммобилизованное на поверхности твердой подложки, захватывает целевой Ag, и AT для обнаружения, которое связано с праймерами, подходящими для применения в способе изотермической амплификации, прикрепляется к захваченному Ag. После промывания осуществляют изотермическую амплификацию, и присутствие амплифицированных продуктов непрямо указывает на присутствие целевого Ag в образце.[0406] In some embodiments, the target antigen binds to an antibody or aptamer, and primers associated with said antibody or aptamer are a substrate for isothermal amplification and/or initiate isothermal amplification. See, for example, Pourhassan-Moghaddam et al., Nanoscale Research letters, 8:485-496, which is hereby expressly incorporated by reference in its entirety. In some embodiments, the target antigen is captured in a "sandwich" form between two antibodies or aptamers (ATs), a capture antibody and a detection antibody that specifically bind to the target antigen. The capture AT, previously immobilized on the surface of the solid support, captures the target Ag, and the detection AT, which is associated with primers suitable for use in the isothermal amplification method, is attached to the captured Ag. After washing, isothermal amplification is carried out, and the presence of amplified products indirectly indicates the presence of target Ag in the sample.

Обзор примеров усиления изменений проводимостиOverview of Examples of Enhancement of Conductivity Changes

[0407] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают усиление изменений проводимости раствора в результате амплификации нуклеиновой кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации хелатирование пирофосфата («PPi»), которое является результатом амплификации нуклеиновой кислоты, может использоваться для усиления изменений проводимости раствора по мере продолжения реакции амплификации. Без связи с конкретной теорией, изменения проводимости, которые могут происходить во время амплификации нуклеиновых кислот, могут быть основаны на осаждении катионов магния и ионов PPi из раствора. Некоторые варианты реализации способов, предложенных согласно настоящему изобретению, могут включать увеличение изменения проводимости путем изменения равновесных состояний, что в ином случае приводит к осаждению катионов магния и ионов PPi. Согласно некоторым вариантам реализации это осуществляют путем добавления молекул, конкурирующих с катионами магния за PPi. Согласно некоторым таким вариантам реализации предложены соединения с высокой подвижностью ионов, которые обеспечивают значительный вклад в чистую проводимость раствора. Соответственно, удаление указанного соединения из раствора путем осаждения указанных соединений PPi обеспечивает резкое изменение проводимости раствора. Согласно некоторым вариантам реализации предложенных согласно настоящему изобретению способов, соединения/комплексы, которые могут связывать PPi и приводят к изменениям и/или усилению изменений проводимости раствора по мере продолжения амплификации, включают Cd2+-циклен-кумарин; комплексы Zn2+ с бис(2-пиридилметил)аминовой (DPA) единицей; DРА-2Zn2+-феноксид; акридин-DPA-Zn2+; DPA-Zn2+-пирен; и комплексы азакраун-Cu2+. См. например, источники: Kim S.K. et al., (2008) Accounts of Chemical Research 42: 23-31; и Lee D-H, et al., (2007) Bull. Korean Chem. Soc. 29: 497-498; Credo G.M. et al., (2011) Analyst 137:1351-1362; и Haldar B.C. (1950) "Pyrophosphato-Complexes of Nickel and Cobalt in Solution" Nature 4226:744-745, каждый из которых явным образом и полностью включен в настоящий документ посредством ссылки.[0407] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include amplifying changes in solution conductivity as a result of nucleic acid amplification. In some embodiments, pyrophosphate ("PPi") chelation that results from nucleic acid amplification can be used to amplify changes in solution conductivity as the amplification reaction continues. Without wishing to be bound by a particular theory, the conductivity changes that may occur during nucleic acid amplification may be based on precipitation of magnesium cations and PPi ions from solution. Some embodiments of the methods proposed according to the present invention may include increasing the change in conductivity by changing the equilibrium states, which otherwise leads to the precipitation of magnesium cations and PPi ions. In some embodiments, this is done by adding molecules that compete with magnesium cations for PPi. In some such embodiments, high ionic mobility compounds are provided that contribute significantly to the net conductivity of a solution. Accordingly, removing said compound from solution by precipitating said PPi compounds provides a dramatic change in the conductivity of the solution. In some embodiments of the methods of the present invention, compounds/complexes that can bind PPi and result in changes and/or amplification of changes in solution conductivity as amplification continues, include Cd 2+ -cyclen-coumarin; complexes of Zn 2+ with bis(2-pyridylmethyl)amine (DPA) unit; DPA-2Zn 2+ -phenoxide; acridine-DPA-Zn 2+ ; DPA-Zn 2+ -pyrene; and azacrown-Cu 2+ complexes. See, for example, references: Kim SK et al., (2008) Accounts of Chemical Research 42: 23-31; and Lee DH, et al., (2007) Bull. Korean Chem. soc. 29:497-498; Credo GM et al., (2011) Analyst 137:1351-1362; and Haldar BC (1950) "Pyrophosphato-Complexes of Nickel and Cobalt in Solution" Nature 4226:744-745, each expressly incorporated herein by reference in its entirety.

[0408] Некоторые варианты реализации включают такие соединения, как 2-амино-6-меркапто-7-метилпуриновый рибонуклеозид (MESG). MESG используют в наборах для обнаружения пирофосфата, таких как EnzChek® Pyrophosphate Assay Kit (ThermoFischer Scientific), где фермент пуриновая нуклеозидфосфорилаза (PNP) преобразует MESG в рибоза-1-фосфат и 2-амино-6-меркапто-7-метилпурин в присутствии неорганического фосфата. Ферментативное преобразование MESG приводит к сдвигу максимума поглощения с 330 нм до 360 нм. PNP катализирует преобразование пирофосфата на два эквивалента фосфата. Затем фосфат уходит в реакцию MESG/PNP и обнаруживается по увеличению поглощения при 360 нм. Дополнительную чувствительность обеспечивает амплификация одной молекулы пирофосфата с получением двух молекул фосфата. Другой набор включает PIPER Pyrophosphate Assay Kit (ThermoFischer Scientific).[0408] Some embodiments include compounds such as 2-amino-6-mercapto-7-methylpurine ribonucleoside (MESG). MESG is used in pyrophosphate detection kits such as the EnzChek® Pyrophosphate Assay Kit (ThermoFischer Scientific), where the enzyme purine nucleoside phosphorylase (PNP) converts MESG to ribose-1-phosphate and 2-amino-6-mercapto-7-methylpurine in the presence of an inorganic phosphate. Enzymatic conversion of MESG leads to a shift in the absorption maximum from 330 nm to 360 nm. PNP catalyzes the conversion of pyrophosphate to two phosphate equivalents. The phosphate then goes into the MESG/PNP reaction and is detected by an increase in absorbance at 360 nm. Additional sensitivity is provided by the amplification of one molecule of pyrophosphate to obtain two molecules of phosphate. Another kit includes the PIPER Pyrophosphate Assay Kit (ThermoFischer Scientific).

[0409] Согласно некоторым вариантам реализации усиление изменений проводимости раствора в результате амплификации нуклеиновой кислоты включают соединения, которые связывают амплифицированную ДНК. Согласно некоторым таким вариантам реализации по мере продолжения амплификации вещества-носители заряда связывается с возрастающими количествами амплифицированной ДНК, что приводит к абсолютному снижению проводимости раствора. Согласно некоторым вариантам реализации заряженные вещества-носители могут включать положительно заряженные молекулы, обычно используемые для окрашивания/ в качестве красителей для ДНК/РНК, такие как бромид этидия, кристаллический фиолетовый, SYBR, которые связываются с нуклеиновыми кислотами за счет электростатического притяжения. Связывание указанных малых заряженных молекулярных веществ с большими и менее подвижными продуктами амплификации может уменьшать проводимость раствора за счет эффективного уменьшения подвижности заряженных молекул красителя. Следует отметить, что хотя указанное электростатическое притяжение представляет собой механизм, часто используемый при окрашивании ДНК для гель-электрофореза, молекулы, которые связываются с ампликонами, не обязательно представлены соединениями, традиционно применяемыми для окрашивания ДНК. Поскольку указанные молекулы используют ввиду их функции носителей заряда (вносящих вклад в проводимость раствора), а также их способности связываться с ампликоном, они необязательно обладают способностью к какому-либо окрашиванию ДНК.[0409] In some embodiments, amplification of solution conductivity changes resulting from nucleic acid amplification include compounds that bind amplified DNA. In some such embodiments, as amplification continues, charge carrier substances bind to increasing amounts of amplified DNA, resulting in an absolute decrease in the conductivity of the solution. In some embodiments, charged carrier substances may include positively charged molecules commonly used for staining/as dyes for DNA/RNA, such as ethidium bromide, crystal violet, SYBR, which bind to nucleic acids by electrostatic attraction. Coupling these small charged molecular species to larger and less mobile amplification products can decrease the conductivity of the solution by effectively reducing the mobility of the charged dye molecules. It should be noted that although this electrostatic attraction is a mechanism often used in DNA staining for gel electrophoresis, the molecules that bind to the amplicons are not necessarily the compounds traditionally used for DNA staining. Since these molecules are used because of their function as charge carriers (contributing to the conductivity of the solution) as well as their ability to bind to the amplicon, they do not necessarily have the ability to stain DNA in any way.

[0410] Некоторые варианты реализации включают применение антител или аптамеров связан с наночастицей. Согласно некоторым таким вариантам реализации присутствие целевого антигена приводит к агрегации антител и изменению проводимости раствора. Без связи с конкретной теорией, эффективная электрическая проводимость коллоидных наносуспензий в жидкости может демонстрировать комплексную зависимость от характеристик двойного электрического слоя (ДЭС), объемного содержания, ионных концентраций и других физико-химических свойств. См., например, источник: Angayarkanni SA., et al., Journal of Nanofluids, 3: 17-25, который явным образом и полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Конъюгированные с антителами наночастицы хорошо известны в данной области техники. См., например, источники: Arruebo М. et al., Journal of Nanomaterials 2009: Article ID 439389; и Zawrah MF., et al., HBRC Journal 2014.12.001, каждый из которых явным образом и полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Примеры наночастиц, которые подходят для применения в способах, предложенных согласно настоящему изобретению, включают γ-Al2O3, SiO2, TiO2 и α-Al2O3, и золотые наночастицы, см. например, источник: Abdelhalim, MAK., et al., International Journal of the Physical Sciences, 6:5487-5491, явным образом и полностью включенный в настоящий документ посредством ссылки. Применение антител, связанных с наночастицами, может также усиливать сигнал, генерированный на поверхности, при измерениях, проводимых с применением электрохимической импедансной спектроскопии (ЭИС). См., например, источник: Lu J., et al., Anal Chem. 84:327-333 который полностью включен посредством ссылки в настоящий документ.[0410] Some embodiments include the use of antibodies or aptamers associated with the nanoparticle. In some such embodiments, the presence of the target antigen results in antibody aggregation and a change in the conductivity of the solution. Without being bound by a particular theory, the effective electrical conductivity of colloidal nanosuspensions in a liquid may exhibit a complex dependence on electrical double layer (EDL) characteristics, volume content, ionic concentrations, and other physicochemical properties. See, for example, Angayarkanni SA., et al., Journal of Nanofluids, 3: 17-25, which is expressly and fully incorporated herein by reference. Antibody-conjugated nanoparticles are well known in the art. See, for example, sources: Arruebo M. et al., Journal of Nanomaterials 2009: Article ID 439389; and Zawrah MF., et al., HBRC Journal 2014.12.001, each of which is hereby expressly incorporated by reference in its entirety. Examples of nanoparticles that are suitable for use in the methods proposed according to the present invention include γ-Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 and α-Al 2 O 3 and gold nanoparticles, see for example, source: Abdelhalim, MAK. , et al., International Journal of the Physical Sciences, 6:5487-5491, expressly incorporated herein by reference in its entirety. The use of antibodies bound to the nanoparticles can also enhance the signal generated at the surface when measured using electrochemical impedance spectroscopy (EIS). See, for example, Lu J., et al., Anal Chem. 84:327-333 which is hereby incorporated by reference in its entirety.

[0411] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают применение антител или аптамеров, связанных с ферментом. Согласно некоторым вариантам реализации активность фермента обеспечивает изменение проводимости раствора. Согласно некоторым таким вариантам реализации изменение проводимости обнаруживают по переносу заряда на подложку, контактирующую с компонентами анализа.[0411] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include the use of enzyme-linked antibodies or aptamers. In some embodiments, the activity of the enzyme provides a change in the conductivity of the solution. In some such embodiments, a change in conductivity is detected by charge transfer to the substrate in contact with the assay components.

Обзор примеров вирусных мишенейOverview of examples of viral targets

[0412] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают обнаружение определенных вирусов и вирусных мишеней. Вирусная мишень может включать вирусную нуклеиновую кислоту, вирусный белок и/или продукт вирусной активности, такой как фермент или его активность. Примеры вирусных белков, которые обнаруживают с применением способов и устройств, предложенных согласно настоящему изобретению, включают белки вирусного капсида, вирусные структурные белки, вирусные гликопротеины, вирусные белки слияния с мембраной, вирусные протеазы или вирусные полимеразы. Последовательности вирусных нуклеиновых кислот (РНК и/или ДНК), соответствующие по меньшей мере части гена, кодирующего вышеупомянутые вирусные белки, также обнаруживают с применением способов и устройств, описанных в настоящем документе. Последовательности нуклеотидов таких мишеней легко получить из общедоступных баз данных. Праймеры, подходящие для изотермической амплификации, легко разработать на основе последовательностей нуклеиновых кислот требуемых вирусных мишеней. Антитела и аптамеры к белкам таких вирусов также легко получить коммерческим путем и/или с применением методик, хорошо известных в данной области техники. Примеры вирусов, которые обнаруживают с применением способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают ДНК-вирусы, такие как двухцепочечные ДНК-вирусы и одноцепочечные вирусы; РНК-вирусы, такие как двухцепочечные РНК-вирусы, одноцепочечные (+) РНК-вирусы и одноцепочечные (-) РНК-вирусы; а также обратно-транскрибируемые вирусы, такие как одноцепочечные обратно-транскрибируемые РНК-вирусы и двухцепочечные обратно-транскрибируемые ДНК-вирусы. Вирусы, которые обнаруживают с применением указанной технологии, включают вирусы животных, такие как вирусы человека, вирусы домашних животных, вирусы домашнего скота или вирусы растений. Примеры вирусов человека, которые обнаруживают с применением способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают перечисленные в таблице 2 ниже, где также приведены примеры последовательностей нуклеотидов, на основе которых могут быть легко разработаны праймеры, подходящие для амплификации.[0412] Some embodiments of the methods, systems and compositions proposed according to the present invention include the detection of certain viruses and viral targets. The viral target may include a viral nucleic acid, a viral protein, and/or a product of viral activity such as an enzyme or activity thereof. Examples of viral proteins that are detected using the methods and devices of the present invention include viral capsid proteins, viral structural proteins, viral glycoproteins, viral membrane fusion proteins, viral proteases, or viral polymerases. Viral nucleic acid sequences (RNA and/or DNA) corresponding to at least a portion of the gene encoding the aforementioned viral proteins are also detected using the methods and devices described herein. The nucleotide sequences of such targets are easily obtained from public databases. Primers suitable for isothermal amplification are easily designed based on the nucleic acid sequences of the desired viral targets. Antibodies and aptamers to the proteins of such viruses are also readily available commercially and/or using techniques well known in the art. Examples of viruses that are detected using the methods, systems and compositions proposed according to the present invention include DNA viruses, such as double-stranded DNA viruses and single-stranded viruses; RNA viruses such as double-stranded RNA viruses, single-stranded (+) RNA viruses, and single-stranded (-) RNA viruses; as well as reverse transcribed viruses such as single strand reverse transcribed RNA viruses and double strand reverse transcribed DNA viruses. Viruses that are detected using this technology include animal viruses such as human viruses, domestic animal viruses, livestock viruses or plant viruses. Examples of human viruses that are detected using the methods, systems and compositions of the present invention include those listed in Table 2 below, which also provides examples of nucleotide sequences from which primers suitable for amplification can be easily designed.

Figure 00000030
Figure 00000030

Figure 00000031
Figure 00000031

Figure 00000032
Figure 00000032

Figure 00000033
Figure 00000033

Figure 00000034
Figure 00000034

Обзор примеров бактериальных мишенейOverview of examples of bacterial targets

[0413] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают обнаружение определенных бактерий и бактериальных мишеней. Бактериальная мишень включает бактериальную нуклеиновую кислоту, бактериальный белок и/или продукт бактериальной активности, такой как токсины, и активности ферментов. Последовательности нуклеотидов, указывающие на определенные бактерии, легко получить из общедоступных баз данных. Праймеры, подходящие для изотермической амплификации, легко разработать на основе последовательностей нуклеиновых кислот таких бактериальных мишеней. Антитела и аптамеры к белкам определенных бактерий легко получить коммерческим путем и/или с применением методик, хорошо известных в данной области техники. Примеры бактерий, которые обнаруживают с применением способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают грамотрицательные или грамположительные бактерии. Примеры бактерий, которые обнаруживают с применением способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают: Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas acidovorans, Pseudomonas alcaligenes, Pseudomonas putida, Stenotrophomonas maltophilia, Burkholderia cepacia, Aeromonas hydrophilia, Escherichia coli, Citrobacter freundii, Salmonella typhimurium, Salmonella typhi, Salmonella paratyphi, Salmonella enteritidis, Shigella dysenteriae, Shigella Jlexneri, Shigella sonnei, Enterobacter cloacae, Enterobacter aerogenes, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca, Serratia marcescens, Francisella tularensis, Morganella morganii, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Providencia alcalifaciens, Providencia rettgeri, Providencia stuartii, Acinetobacter baumannii, Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter haemolyticus, Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis, Yersinia intermedia, Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis, Bordetella bronchiseptica, Haemophilus influenzae, Haemophilus parainfluenzae, Haemophilus haemolyticus, Haemophilus parahaemolyticus, Haemophilus ducreyi, Pasteurella multocida, Pasteurella haemolytica, Branhamella catarrhalis, Helicobacter pylori, Campylobacter fetus, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Borrelia burgdorferi, Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus, Legionella pneumophila, Listeria monocytogenes, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Kingella, Moraxella, Gardnerella vaginalis, Bacteroides fragilis, Bacteroides distasonis, группу гомологии Bacteroides 3452A, Bacteroides vulgatus, Bacteroides ovalus, Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides uniformis, Bacteroides eggerthii, Bacteroides splanchnicus, Clostridium difficile, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium, Mycobacterium intracellulare, Mycobacterium leprae, Corynebacterium diphtheriae, Corynebacterium ulcerans, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae, Streptococcus pyogenes, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus saprophyticus, Staphylococcus intermedius, Staphylococcus hyicus, подвид hyicus, Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus hominis и/или Staphylococcus saccharolyticus. Дополнительные примеры включают В. anthracis, В. globigii, Brucella, E. herbicola или F. tularensis.[0413] Some embodiments of the methods, systems and compositions of the present invention include the detection of certain bacteria and bacterial targets. A bacterial target includes a bacterial nucleic acid, a bacterial protein, and/or a product of bacterial activity such as toxins and enzyme activities. Nucleotide sequences pointing to certain bacteria are easily obtained from public databases. Primers suitable for isothermal amplification are readily designed based on the nucleic acid sequences of such bacterial targets. Antibodies and aptamers to certain bacterial proteins are readily obtained commercially and/or using techniques well known in the art. Examples of bacteria that are detected using the methods, systems and compositions proposed according to the present invention include gram-negative or gram-positive bacteria. Examples of bacteria that are detected using the methods, systems and compositions of the present invention include: Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas acidovorans, Pseudomonas alcaligenes, Pseudomonas putida, Stenotrophomonas maltophilia, Burkholderia cepacia, Aeromonas hydrophilia, Escherichia coli, Citrobacter freundii, Salmonella typhimurium Salmonella typhi Salmonella paratyphi Salmonella enteritidis Shigella dysenteriae Shigella Jlexneri Shigella sonnei Enterobacter cloacae Enterobacter aerogenes Klebsiella pneumoniae Klebsiella oxytoca Serratia marcescens Francisella tularensis Morganella morganii , Providencia rettgeri, Providencia stuartii, Acinetobacter baumannii, Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter haemolyticus, Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis, Yersinia intermedia, Bordetella pertussis, Bordetella parapertus sis Bordetella bronchiseptica Haemophilus influenzae Haemophilus parainfluenzae Haemophilus haemolyticus Haemophilus parahaemolyticus Haemophilus ducreyi Legionella pneumophila, Listeria monocytogenes, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Kingella, Moraxella, Gardnerella vaginalis, Bacteroides fragilis, Bacteroides distasonis, группу гомологии Bacteroides 3452A, Bacteroides vulgatus, Bacteroides ovalus, Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides uniformis, Bacteroides eggerthii, Bacteroides splanchnicus, Clostridium difficile , Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium, Mycobacterium intracellulare, Mycobacterium leprae, Corynebacterium diphtheriae, Corynebacterium ulcerans, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae, Streptococcus pyogenes , Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus saprophyticus, Staphylococcus intermedius, Staphylococcus hyicus, subspecies hyicus, Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus hominis and/or Staphylococcus saccharolyticus. Additional examples include B. anthracis, B. globigii, Brucella, E. herbicola, or F. tularensis.

Обзор примеров антигенных мишенейOverview of examples of antigenic targets

[0414] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают обнаружение определенных антигенных мишеней. Антигены обнаруживают с применением антител, их связывающих фрагментов или аптамеров, соединенных с праймерами, сконфигурированными таким образом, чтобы обеспечивать амплификацию, такую как изотермическая амплификация. Антитела и аптамеры к определенным антигенам легко получить коммерческим путем и/или с применением методик, хорошо известных в данной области техники. В настоящем документе «антиген» включает соединение или композицию, которые специфически связывает антитело, его связывающий фрагмент или аптамер. Примеры антигенов, которые обнаруживают с применением способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают белки, полипептиды, нуклеиновые кислоты и малые молекулы, такие как фармацевтические соединения. Дополнительные примеры аналитов включают токсины, такие как рицин, абрин, ботулотоксин или стафилококковый энтеротоксин В.[0414] Some embodiments of the methods, systems and compositions of the present invention include the detection of certain antigenic targets. Antigens are detected using antibodies, their binding fragments, or aptamers coupled to primers configured to allow amplification, such as isothermal amplification. Antibodies and aptamers for certain antigens are readily available commercially and/or using techniques well known in the art. As used herein, "antigen" includes a compound or composition that specifically binds an antibody, its binding fragment, or an aptamer. Examples of antigens that are detected using the methods, systems and compositions of the present invention include proteins, polypeptides, nucleic acids and small molecules such as pharmaceutical compounds. Additional examples of analytes include toxins such as ricin, abrin, botulinum toxin, or staphylococcal enterotoxin B.

Обзор примеров паразитарных мишенейReview of examples of parasitic targets

[0415] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают обнаружение определенных паразитарных мишеней. Паразитарная мишень включает нуклеиновую кислоту паразита, белок паразита и/или продукт активности паразита, такой как токсин и/или фермент, или ферментной активности. Последовательности нуклеотидов, указывающие на определенных паразитов, легко получить из общедоступных баз данных. Праймеры, подходящие для изотермической амплификации, легко разработать на основе последовательностей нуклеиновых кислот таких паразитарных мишеней. Антитела и аптамеры к белкам определенных паразитов легко получить коммерческим путем и/или с применением методик, хорошо известных в данной области техники. Примеры паразитов, которые обнаруживают с применением способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают определенных эндопаразитов, таких как организмы, относящиеся к простейшим, например, Acanthamoeba spp.Babesia spp., В. divergens, В. bigemina, В. equi, В. microfti, В. duncani, Balamuthia mandrillaris, Balantidium coli, Blastocystis spp., Cryptosporidium spp., Cyclospora cayetanensis, Dientamoeba fragilis, Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Isospora belli, Leishmania spp., Naegleria fowleri, Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Plasmodium ovale curtisi, Plasmodium ovale wallikeri, Plasmodium malariae, Plasmodium knowlesi, Rhinosporidium seeberi, Sarcocystis bovihominis, Sarcocystis suihominis, Toxoplasma gondii, Trichomonas vaginalis, Trypanosoma brucei или Trypanosoma cruzi. Определенные организмы, относящиеся к гельминтам, такие как Bertiella mucronata, Bertiella studeri, Cestoda, Taenia multiceps, Diphyllobothrium latum, Echinococcus granulosus, Echinococcus multilocularis, E. vogeli, E. oligarthrus, Hymenolepis nana, Hymenolepis diminuta, Spirometra erinaceieuropaei, Taenia saginata или Taenia solium. Определенные организмы, относящиеся к трематодам, такие как Clonorchis sinensis; Clonorchis viverrini, Dicrocoelium dendriticum, Echinostoma echinatum, Fasciola hepatica, Fasciola gigantica, Fasciolopsis buski, Gnathostoma spinigerum, Gnathostoma hispidum, Metagonimus yokogawai, Metorchis conjunctus, Opisthorchis viverrini, Opisthorchis felineus, Clonorchis sinensis, Paragonimus westermani; Paragonimus africanus; Paragonimus caliensis; Paragonimus kellicotti; Paragonimus skrjabini; Paragonimus uterobilateralis, Schistosoma haematobium, Schistosoma japonicum, Schistosoma mansoni и Schistosoma intercalatum, Schistosoma mekongi, Schistosoma sp, Trichobilharzia regenti или Schistosomatidae. Определенные организмы, относящиеся к аскаридам, такие как Ancylostoma duodenale, Necator americanus, Angiostrongylus costaricensis, Anisakis, Ascaris sp. Ascaris lumbricoides, Baylisascaris procyonis, Brugia malayi, Brugia timori, Dioctophyme renale, Dracunculus medinensis, Enterobius vermicularis, Enterobius gregorii, Halicephalobus gingivalis, возбудитель лоаоза, Mansonella streptocerca, Onchocerca volvulus, Strongyloides stercoralis, Thelazia californiensis, Thelazia callipaeda, Toxocara canis, Toxocara cati, Trichinella spiralis, Trichinella britovi, Trichinella nelsoni, Trichinella nativa, Trichuris trichiura, Trichuris vulpis или Wuchereria bancrofti. Другие паразиты, такие как Archiacanthocephala, Moniliformis moniliformis, Linguatula serrata, Oestroidea, Calliphoridae, Sarcophagidae, Cochliomyia hominivorax (семейство Calliphoridae), Tungapenetrans, Cimicidae: Cimex lectularius или Dermatobia hominis. Дополнительные примеры паразитов включают эктопаразитов, таких как Pediculus humanus, Pediculus humanus corporis, Pthirus pubis, Demodex folliculorum/brevis/canis, Sarcoptes scabiei, или таких паукообразных, как Trombiculidae, или Pulex irritans, или таких паукообразных, как Ixodidae и/или Argasidae.[0415] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include the detection of certain parasitic targets. The parasitic target includes a parasite nucleic acid, a parasite protein, and/or a parasite activity product, such as a toxin and/or an enzyme, or an enzyme activity. Nucleotide sequences indicating certain parasites are readily available from public databases. Primers suitable for isothermal amplification are readily designed based on the nucleic acid sequences of such parasitic targets. Antibodies and aptamers to proteins of certain parasites are readily obtained commercially and/or using techniques well known in the art. Examples of parasites that are detected using the methods, systems and compositions of the present invention include certain endoparasites such as protozoan organisms such as Acanthamoeba spp. Babesia spp., B. divergens, B. bigemina, B. equi , B. microfti, B. duncani, Balamuthia mandrillaris, Balantidium coli, Blastocystis spp., Cryptosporidium spp., Cyclospora cayetanensis, Dientamoeba fragilis, Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Isospora belli, Leishmania spp., Naegleria fowleri, Plasmodium falciparum, Plamodium vivax , Plasmodium ovale curtisi, Plasmodium ovale wallikeri, Plasmodium malariae, Plasmodium knowlesi, Rhinosporidium seeberi, Sarcocystis bovihominis, Sarcocystis suihominis, Toxoplasma gondii, Trichomonas vaginalis, Trypanosoma brucei, or Trypanosoma cruzi. Certain helminth organisms such as Bertiella mucronata, Bertiella studeri, Cestoda, Taenia multiceps, Diphyllobothrium latum, Echinococcus granulosus, Echinococcus multilocularis, E. vogeli, E. oligarthrus, Hymenolepis nana, Hymenolepis diminuta, Spirometra erinaceieuropaei, Taenia saginata, or Taenia saginata solium. Certain trematode organisms such as Clonorchis sinensis; Clonorchis viverrini, Dicrocoelium dendriticum, Echinostoma echinatum, Fasciola hepatica, Fasciola gigantica, Fasciolopsis buski, Gnathostoma spinigerum, Gnathostoma hispidum, Metagonimus yokogawai, Metorchis conjunctus, Opisthorchis viverrini, Opisthorchis felineus, Clonorchis sinensis, Paragonimus westermani; Paragonimus africanus; Paragonimus caliensis; Paragonimus kellicotti; Paragonimus skrjabini; Paragonimus uterobilateralis, Schistosoma haematobium, Schistosoma japonicum, Schistosoma mansoni and Schistosoma intercalatum, Schistosoma mekongi, Schistosoma sp, Trichobilharzia regenti or Schistosomatidae. Certain ascaris organisms such as Ancylostoma duodenale, Necator americanus, Angiostrongylus costaricensis, Anisakis, Ascaris sp. Ascaris lumbricoides, Baylisascaris procyonis, Brugia malayi, Brugia timori, Dioctophyme renale, Dracunculus medinensis, Enterobius vermicularis, Enterobius gregorii, Halicephalobus gingivalis, pathogen of loiasis, Mansonella streptocerca, Onchocerca volvulus, Strongyloides stercoraliaeis, Thelazia, Toxara californiensis, The catarociporniensis , Trichinella spiralis, Trichinella britovi, Trichinella nelsoni, Trichinella nativa, Trichuris trichiura, Trichuris vulpis or Wuchereria bancrofti. Other parasites such as Archiacanthocephala, Moniliformis moniliformis, Linguatula serrata, Oestroidea, Calliphoridae, Sarcophagidae, Cochliomyia hominivorax (family Calliphoridae), Tungapenetrans, Cimicidae: Cimex lectularius or Dermatobia hominis. Additional examples of parasites include ectoparasites such as Pediculus humanus, Pediculus humanus corporis, Pthirus pubis, Demodex folliculorum/brevis/canis, Sarcoptes scabiei or arachnids such as Trombiculidae or Pulex irritans or arachnids such as Ixodidae and/or Argasidae.

Обзор примеров микроРНК-мишенейOverview of examples of target miRNAs

[0416] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают обнаружение определенных микроРНК- (миРНК-)мишеней. миРНК включают малые некодирующие молекулы РНК, которые функционируют при сайленсинге РНК или посттранскрипционной регуляции генной экспрессии. Некоторые миРНК ассоциированы с разрегуляцией при различных заболеваниях человека, которые обусловлены аномальными эпигенетическими паттернами, в том числе аномальными метилированием ДНК и паттернами модификации гистонов. Например, присутствие или отсутствие определенных миРНК в образце от субъекта указывает на заболевание или болезненное состояние. Праймеры, подходящие для обнаружения миРНК и подходящие для изотермической амплификации, легко разработать на основе последовательностей нуклеотидов миРНК. Последовательности нуклеотидов миРНК легко получить из общедоступных баз данных. Примеры миРНК-мишеней, которые обнаруживают с применением способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают: hsa-miR-1, hsa-miR-1-2, hsa-miR-100, hsa-miR-100-1, hsa-miR-100-2, hsa-miR-101, hsa-miR-101-1, hsa-miR-101a, hsa-miR-101b-2, hsa-miR-102, hsa-miR-103, hsa-miR-103-1, hsa-miR-103-2, hsa-miR-104, hsa-miR-105, hsa-miR-106a, hsa-miR-106a-1, hsa-miR-106b, hsa-miR-106b-1, hsa-miR-107, hsa-miR-10a, hsa-miR-10b, hsa-miR-122, hsa-miR-122a, hsa-miR-123, hsa-miR-124a, hsa-miR-124a-1, hsa-miR-124a-2, hsa-miR-124a-3, hsa-miR-125a, hsa-miR-125a-5p, hsa-miR-125b, hsa-miR-125b-1, hsa-miR-125b-2, hsa-miR-126, hsa-miR-126-5p, hsa-miR-127, hsa-miR-128a, hsa-miR-128b, hsa-miR-129, hsa-miR-129-1, hsa-miR-129-2, hsa-miR-130, hsa-miR-130a, hsa-miR-130a-1, hsa-miR-130b, hsa-miR-130b-1, hsa-miR-132, hsa-miR-133a, hsa-miR-133b, hsa-miR-134, hsa-miR-135a, hsa-miR-135b, hsa-miR-136, hsa-miR-137, hsa-miR-138, hsa-miR-138-1, hsa-miR-138-2, hsa-miR-139, hsa-miR-139-5p, hsa-miR-140, hsa-miR-140-3p, hsa-miR-141, hsa-miR-142-3p, hsa-miR-142-5p, hsa-miR-143, hsa-miR-144, hsa-miR-145, hsa-miR-146a, hsa-miR-146b, hsa-miR-147, hsa-miR-148a, hsa-miR-148b, hsa-miR-149, hsa-miR-15, hsa-miR-150, hsa-miR-151, hsa-miR-151-5p, hsa-miR-152, hsa-miR-153, hsa-miR-154, hsa-miR-155, hsa-miR-15a, hsa-miR-15a-2, hsa-miR-15b, hsa-miR-16, hsa-miR-16-1, hsa-miR-16-2, hsa-miR-16a, hsa-miR-164, hsa-miR-170, hsa-miR-172a-2, hsa-miR-17, hsa-miR-17-3p, hsa-miR-17-5p, hsa-miR-17-92, hsa-miR-18, hsa-miR-18a, hsa-miR-18b, hsa-miR-181a, hsa-miR-181a-1, hsa-miR-181a-2, hsa-miR-181b, hsa-miR-181b-1, hsa-miR-181b-2, hsa-miR-181c, hsa-miR-181d, hsa-miR-182, hsa-miR-183, hsa-miR-184, hsa-miR-185, hsa-miR-186, hsa-miR-187, hsa-miR-188, hsa-miR-189, hsa-miR-190, hsa-miR-191, hsa-miR-192, hsa-miR-192-1, hsa-miR-192-2, hsa-miR-192-3, hsa-miR-193a, hsa-miR-193b, hsa-miR-194, hsa-miR-195, hsa-miR-196a, hsa-miR-196a-2, hsa-miR-196b, hsa-miR-197, hsa-miR-198, hsa-miR-199a, hsa-miR-199a-1, hsa-miR-199a-1-5p, hsa-miR-199a-2, hsa-miR-199a-2-5p, hsa-miR-199a-3p, hsa-miR-199b, hsa-miR-199b-5p, hsa-miR-19a, hsa-miR-19b, hsa-miR-19b-1, hsa-miR-19b-2, hsa-miR-200a, hsa-miR-200b, hsa-miR-200c, hsa-miR-202, hsa-miR-203, hsa-miR-204, hsa-miR-205, hsa-miR-206, hsa-miR-207, hsa-miR-208, hsa-miR-208a, hsa-miR-20a, hsa-miR-20b, hsa-miR-21, hsa-miR-22, hsa-miR-210, hsa-miR-211, hsa-miR-212, hsa-miR-213, hsa-miR-214, hsa-miR-215, hsa-miR-216, hsa-miR-217, hsa-miR-218, hsa-miR-218-2, hsa-miR-219, hsa-miR-219-1, hsa-miR-22, hsa-miR-220, hsa-miR-221, hsa-miR-222, hsa-miR-223, hsa-miR-224, hsa-miR-23a, hsa-miR-23b, hsa-miR-24, hsa-miR-24-1, hsa-miR-24-2, hsa-miR-25, hsa-miR-26a, hsa-miR-26a-1, hsa-miR-26a-2, hsa-miR-26b, hsa-miR-27a, hsa-miR-27b, hsa-miR-28, hsa-miR-296, hsa-miR-298, hsa-miR-299-3p, hsa-miR-299-5p, hsa-miR-29a, hsa-miR-29a-2, hsa-miR-29b, hsa-miR-29b-1, hsa-miR-29b-2, hsa-miR-29c, hsa-miR-301, hsa-miR-302, hsa-miR-302a, hsa-miR-302b, hsa-miR-302c, hsa-miR-302c, hsa-miR-302d, hsa-miR-30a, hsa-miR-30a-3p, hsa-miR-30a-5p, hsa-miR-30b, hsa-miR-30c, hsa-miR-30c-1, hsa-miR-30d, hsa-miR-30e, hsa-miR-30e, hsa-miR-30e-5p, hsa-miR-31, hsa-miR-31a, hsa-miR-32, hsa-miR-32, hsa-miR-320, hsa-miR-320-2, hsa-miR-320a, hsa-miR-322, hsa-miR-323, hsa-miR-324-3р, hsa-miR-324-5p, hsa-miR-325, hsa-miR-326, hsa-miR-328, hsa-miR-328-1, hsa-miR-33, hsa-miR-330, hsa-miR-331, hsa-miR-335, hsa-miR-337, hsa-miR-337-3р, hsa-miR-338, hsa-miR-338-5p, hsa-miR-339, hsa-miR-339-5p, hsa-miR-34a, hsa-miR-340, hsa-miR-340, hsa-miR-341, hsa-miR-342, hsa-miR-342-3p, hsa-miR-345, hsa-miR-346, hsa-miR-347, hsa-miR-34a, hsa-miR-34b, hsa-miR-34c, hsa-miR-351, hsa-miR-352, hsa-miR-361, hsa-miR-362, hsa-miR-363, hsa-miR-355, hsa-miR-365, hsa-miR-367, hsa-miR-368, hsa-miR-369-5p, hsa-miR-370, hsa-miR-371, hsa-miR-372, hsa-miR-373, hsa-miR-374, hsa-miR-375, hsa-miR-376a, hsa-miR-376b, hsa-miR-377, hsa-miR-378, hsa-miR-378, hsa-miR-379, hsa-miR-381, hsa-miR-382, hsa-miR-383, hsa-miR-409-3р, hsa-miR-419, hsa-miR-422a, hsa-miR-422b, hsa-miR-423, hsa-miR-424, hsa-miR-429, hsa-miR-431, hsa-miR-432, hsa-miR-433, hsa-miR-449a, hsa-miR-451, hsa-miR-452, hsa-miR-451, hsa-miR-452, hsa-miR-452, hsa-miR-483, hsa-miR-483-3р, hsa-miR-484, hsa-miR-485-5p, hsa-miR-485-3р, hsa-miR-486, hsa-miR-487b, hsa-miR-489, hsa-miR-491, hsa-miR-491-5p, hsa-miR-492, hsa-miR-493-3р, hsa-miR-493-5p, hsa-miR-494, hsa-miR-495, hsa-miR-497, hsa-miR-498, hsa-miR-499, hsa-miR-5, hsa-miR-500, hsa-miR-501, hsa-miR-503, hsa-miR-508, hsa-miR-509, hsa-miR-510, hsa-miR-511, hsa-miR-512-5p, hsa-miR-513, hsa-miR-513-1, hsa-miR-513-2, hsa-miR-515-3p, hsa-miR-516-5p, hsa-miR-516-3p, hsa-miR-518b, hsa-miR-519a, hsa-miR-519d, hsa-miR-520a, hsa-miR-520c, hsa-miR-521, hsa-miR-532-5p, hsa-miR-539, hsa-miR-542-3р, hsa-miR-542-5p, hsa-miR-550, hsa-miR-551a, hsa-miR-561, hsa-miR-563, hsa-miR-565, hsa-miR-572, hsa-miR-582, hsa-miR-584, hsa-miR-594, hsa-miR-595, hsa-miR-598, hsa-miR-599, hsa-miR-600, hsa-miR-601, hsa-miR-602, hsa-miR-605, hsa-miR-608, hsa-miR-611, hsa-miR-612, hsa-miR-614, hsa-miR-615, hsa-miR-615-3р, hsa-miR-622, hsa-miR-627, hsa-miR-628, hsa-miR-635, hsa-miR-637, hsa-miR-638, hsa-miR-642, hsa-miR-648, hsa-miR-652, hsa-miR-654, hsa-miR-657, hsa-miR-658, hsa-miR-659, hsa-miR-661, hsa-miR-662, hsa-miR-663, hsa-miR-664, hsa-miR-7, hsa-miR-7-1, hsa-miR-7-2, hsa-miR-7-3, hsa-miR-708, hsa-miR-765, hsa-miR-769-3р, hsa-miR-802, hsa-miR-885-3р, hsa-miR-9, hsa-miR-9-1, hsa-miR-9-3, hsa-miR-9-3р, hsa-miR-92, hsa-miR-92-1, hsa-miR-92-2, hsa-miR-9-2, hsa-miR-92, hsa-miR-92a, hsa-miR-93, hsa-miR-95, hsa-miR-96, hsa-miR-98, hsa-miR-99a и/или hsa-miR-99b.[0416] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include the detection of certain microRNA (miRNA) targets. miRNAs include small non-coding RNA molecules that function in RNA silencing or post-transcriptional regulation of gene expression. Some miRNAs are associated with dysregulation in various human diseases that are driven by abnormal epigenetic patterns, including abnormal DNA methylation and histone modification patterns. For example, the presence or absence of certain siRNAs in a sample from a subject is indicative of a disease or disease state. Primers suitable for siRNA detection and suitable for isothermal amplification are easily designed based on siRNA nucleotide sequences. MiRNA nucleotide sequences are easily obtained from public databases. Examples of miRNA targets that are detected using the methods, systems and compositions proposed according to the present invention include: hsa-miR-1, hsa-miR-1-2, hsa-miR-100, hsa-miR-100-1, hsa-miR-100-2, hsa-miR-101, hsa-miR-101-1, hsa-miR-101a, hsa-miR-101b-2, hsa-miR-102, hsa-miR-103, hsa- miR-103-1, hsa-miR-103-2, hsa-miR-104, hsa-miR-105, hsa-miR-106a, hsa-miR-106a-1, hsa-miR-106b, hsa-miR- 106b-1, hsa-miR-107, hsa-miR-10a, hsa-miR-10b, hsa-miR-122, hsa-miR-122a, hsa-miR-123, hsa-miR-124a, hsa-miR- 124a-1, hsa-miR-124a-2, hsa-miR-124a-3, hsa-miR-125a, hsa-miR-125a-5p, hsa-miR-125b, hsa-miR-125b-1, hsa- miR-125b-2, hsa-miR-126, hsa-miR-126-5p, hsa-miR-127, hsa-miR-128a, hsa-miR-128b, hsa-miR-129, hsa-miR-129- 1, hsa-miR-129-2, hsa-miR-130, hsa-miR-130a, hsa-miR-130a-1, hsa-miR-130b, hsa-miR-130b-1, hsa-miR-132, hsa-miR-133a, hsa-miR-133b, hsa-miR-134, hsa-miR-135a, hsa-miR-135b, hsa-miR-136, hsa-miR-137, hsa-miR-138, hsa- miR-138-1, hsa-miR-138-2, hsa-miR-139, hsa-miR-139-5p, hsa- miR-140, hsa-miR-140-3p, hsa-miR-141, hsa-miR-142-3p, hsa-miR-142-5p, hsa-miR-143, hsa-miR-144, hsa-miR- 145, hsa-miR-146a, hsa-miR-146b, hsa-miR-147, hsa-miR-148a, hsa-miR-148b, hsa-miR-149, hsa-miR-15, hsa-miR-150, hsa-miR-151, hsa-miR-151-5p, hsa-miR-152, hsa-miR-153, hsa-miR-154, hsa-miR-155, hsa-miR-15a, hsa-miR-15a- 2, hsa-miR-15b, hsa-miR-16, hsa-miR-16-1, hsa-miR-16-2, hsa-miR-16a, hsa-miR-164, hsa-miR-170, hsa- miR-172a-2, hsa-miR-17, hsa-miR-17-3p, hsa-miR-17-5p, hsa-miR-17-92, hsa-miR-18, hsa-miR-18a, hsa- miR-18b, hsa-miR-181a, hsa-miR-181a-1, hsa-miR-181a-2, hsa-miR-181b, hsa-miR-181b-1, hsa-miR-181b-2, hsa- miR-181c, hsa-miR-181d, hsa-miR-182, hsa-miR-183, hsa-miR-184, hsa-miR-185, hsa-miR-186, hsa-miR-187, hsa-miR- 188, hsa-miR-189, hsa-miR-190, hsa-miR-191, hsa-miR-192, hsa-miR-192-1, hsa-miR-192-2, hsa-miR-192-3, hsa-miR-193a, hsa-miR-193b, hsa-miR-194, hsa-miR-195, hsa-miR-196a, hsa-miR-196a-2, hsa-miR-196b, hsa-miR-197, hsa-miR-198, hsa-miR-199a, hsa-miR-199a-1, hsa-miR-19 9a-1-5p, hsa-miR-199a-2, hsa-miR-199a-2-5p, hsa-miR-199a-3p, hsa-miR-199b, hsa-miR-199b-5p, hsa-miR- 19a, hsa-miR-19b, hsa-miR-19b-1, hsa-miR-19b-2, hsa-miR-200a, hsa-miR-200b, hsa-miR-200c, hsa-miR-202, hsa- miR-203, hsa-miR-204, hsa-miR-205, hsa-miR-206, hsa-miR-207, hsa-miR-208, hsa-miR-208a, hsa-miR-20a, hsa-miR- 20b, hsa-miR-21, hsa-miR-22, hsa-miR-210, hsa-miR-211, hsa-miR-212, hsa-miR-213, hsa-miR-214, hsa-miR-215, hsa-miR-216, hsa-miR-217, hsa-miR-218, hsa-miR-218-2, hsa-miR-219, hsa-miR-219-1, hsa-miR-22, hsa-miR- 220, hsa-miR-221, hsa-miR-222, hsa-miR-223, hsa-miR-224, hsa-miR-23a, hsa-miR-23b, hsa-miR-24, hsa-miR-24- 1, hsa-miR-24-2, hsa-miR-25, hsa-miR-26a, hsa-miR-26a-1, hsa-miR-26a-2, hsa-miR-26b, hsa-miR-27a, hsa-miR-27b, hsa-miR-28, hsa-miR-296, hsa-miR-298, hsa-miR-299-3p, hsa-miR-299-5p, hsa-miR-29a, hsa-miR- 29a-2, hsa-miR-29b, hsa-miR-29b-1, hsa-miR-29b-2, hsa-miR-29c, hsa-miR-301, hsa-miR-302, hsa-miR-302a, hsa-miR-302b, hsa-miR-302c, hsa-miR-302c, hsa-miR-302d, hsa-miR- 30a, hsa-miR-30a-3p, hsa-miR-30a-5p, hsa-miR-30b, hsa-miR-30c, hsa-miR-30c-1, hsa-miR-30d, hsa-miR-30e, hsa-miR-30e, hsa-miR-30e-5p, hsa-miR-31, hsa-miR-31a, hsa-miR-32, hsa-miR-32, hsa-miR-320, hsa-miR-320- 2, hsa-miR-320a, hsa-miR-322, hsa-miR-323, hsa-miR-324-3p, hsa-miR-324-5p, hsa-miR-325, hsa-miR-326, hsa- miR-328, hsa-miR-328-1, hsa-miR-33, hsa-miR-330, hsa-miR-331, hsa-miR-335, hsa-miR-337, hsa-miR-337-3р, hsa-miR-338, hsa-miR-338-5p, hsa-miR-339, hsa-miR-339-5p, hsa-miR-34a, hsa-miR-340, hsa-miR-340, hsa-miR- 341, hsa-miR-342, hsa-miR-342-3p, hsa-miR-345, hsa-miR-346, hsa-miR-347, hsa-miR-34a, hsa-miR-34b, hsa-miR- 34c, hsa-miR-351, hsa-miR-352, hsa-miR-361, hsa-miR-362, hsa-miR-363, hsa-miR-355, hsa-miR-365, hsa-miR-367, hsa-miR-368, hsa-miR-369-5p, hsa-miR-370, hsa-miR-371, hsa-miR-372, hsa-miR-373, hsa-miR-374, hsa-miR-375, hsa-miR-376a, hsa-miR-376b, hsa-miR-377, hsa-miR-378, hsa-miR-378, hsa-miR-379, hsa-miR-381, hsa-miR-382, hsa- miR-383, hsa-miR-409-3р, hsa-miR-419, hsa-miR- 422a, hsa-miR-422b, hsa-miR-423, hsa-miR-424, hsa-miR-429, hsa-miR-431, hsa-miR-432, hsa-miR-433, hsa-miR-449a, hsa-miR-451, hsa-miR-452, hsa-miR-451, hsa-miR-452, hsa-miR-452, hsa-miR-483, hsa-miR-483-3р, hsa-miR-484, hsa-miR-485-5p, hsa-miR-485-3p, hsa-miR-486, hsa-miR-487b, hsa-miR-489, hsa-miR-491, hsa-miR-491-5p, hsa- miR-492, hsa-miR-493-3р, hsa-miR-493-5p, hsa-miR-494, hsa-miR-495, hsa-miR-497, hsa-miR-498, hsa-miR-499, hsa-miR-5, hsa-miR-500, hsa-miR-501, hsa-miR-503, hsa-miR-508, hsa-miR-509, hsa-miR-510, hsa-miR-511, hsa- miR-512-5p, hsa-miR-513, hsa-miR-513-1, hsa-miR-513-2, hsa-miR-515-3p, hsa-miR-516-5p, hsa-miR-516- 3p, hsa-miR-518b, hsa-miR-519a, hsa-miR-519d, hsa-miR-520a, hsa-miR-520c, hsa-miR-521, hsa-miR-532-5p, hsa-miR- 539, hsa-miR-542-3р, hsa-miR-542-5p, hsa-miR-550, hsa-miR-551a, hsa-miR-561, hsa-miR-563, hsa-miR-565, hsa- miR-572, hsa-miR-582, hsa-miR-584, hsa-miR-594, hsa-miR-595, hsa-miR-598, hsa-miR-599, hsa-miR-600, hsa-miR- 601, hsa-miR-602, hsa-miR-605, hsa-miR- 608, hsa-miR-611, hsa-miR-612, hsa-miR-614, hsa-miR-615, hsa-miR-615-3р, hsa-miR-622, hsa-miR-627, hsa-miR- 628, hsa-miR-635, hsa-miR-637, hsa-miR-638, hsa-miR-642, hsa-miR-648, hsa-miR-652, hsa-miR-654, hsa-miR-657, hsa-miR-658, hsa-miR-659, hsa-miR-661, hsa-miR-662, hsa-miR-663, hsa-miR-664, hsa-miR-7, hsa-miR-7-1, hsa-miR-7-2, hsa-miR-7-3, hsa-miR-708, hsa-miR-765, hsa-miR-769-3р, hsa-miR-802, hsa-miR-885-3р, hsa-miR-9, hsa-miR-9-1, hsa-miR-9-3, hsa-miR-9-3р, hsa-miR-92, hsa-miR-92-1, hsa-miR-92- 2, hsa-miR-9-2, hsa-miR-92, hsa-miR-92a, hsa-miR-93, hsa-miR-95, hsa-miR-96, hsa-miR-98, hsa-miR- 99a and/or hsa-miR-99b.

Обзор примеров аналитов сельскохозяйственного значенияOverview of examples of agricultural analytes

[0417] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают обнаружение определенных аналитов сельскохозяйственного значения. Аналиты сельскохозяйственного значения включают нуклеиновые кислоты, белки или малые молекулы. Последовательности нуклеотидов, указывающие на определенные аналиты сельскохозяйственного значения, легко получить из общедоступных баз данных. Праймеры, подходящие для изотермической амплификации, легко разработать на основе последовательностей нуклеиновых кислот таких аналитов сельскохозяйственного значения. Антитела и аптамеры к белкам определенных аналитов сельскохозяйственного значения легко получить коммерческим путем и/или с применением методик, хорошо известных в данной области техники.[0417] Some embodiments of the methods, systems and compositions proposed according to the present invention include the detection of certain analytes of agricultural importance. Agricultural analytes include nucleic acids, proteins or small molecules. Nucleotide sequences indicating certain analytes of agricultural importance are readily available from public databases. Primers suitable for isothermal amplification are easily designed based on the nucleic acid sequences of such agricultural analytes. Antibodies and aptamers to proteins of certain agricultural analytes are readily available commercially and/or using techniques well known in the art.

[0418] Некоторые варианты реализации способов и устройств, предложенных согласно настоящему изобретению, применяют для идентификации присутствия организма или продукта указанного организма в мясной продукт, рыбный продукт или дрожжевой продукт, такой как пиво, вино или хлеб. Согласно некоторым вариантам реализации видоспецифические антитела или аптамеры, или видоспецифические праймеры используют для идентификации присутствия определенного организма в пищевом продукте.[0418] Some embodiments of the methods and devices of the present invention are used to identify the presence of an organism or product of said organism in a meat product, fish product, or yeast product such as beer, wine, or bread. In some embodiments, species-specific antibodies or aptamers or species-specific primers are used to identify the presence of a particular organism in a food product.

[0419] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают обнаружение пестицидов. Согласно некоторым вариантам реализации пестициды обнаруживают в таких образцах, как образцы почв или образцы пищи. Примеры пестицидов, которые обнаруживают с применением устройств и способов, описанных в настоящем документе, включают гербициды, инсектициды или фунгициды. Примеры гербицидов включают 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-D), атразин, глифосат, мекопроп, дикамбу, паракват, глюфосинат, метам-натрий, дазомет, дитопир, пендиметалин, ЕРТС, трифлуралин, флазасульфурон, метсульфурон-метил, диурон, нитрофен, нитрофторфен, ацифлуорфен, мезотрион, сулкотрион или нитизинон. Примеры инсектицидов, которые обнаруживают с применением устройств и способов, описанных в настоящем документе, включают хлорорганические соединения, фосфорорганические соединения, карбаматы, пиретроиды, неоникотиноиды или рианоиды. Примеры фунгицидов, которые обнаруживают с применением устройств и способов, описанных в настоящем документе, включают карбендазим, диэтофенкарб, азоксистробин, металаксил, металаксил-М, стрептомицин, окситетрациклин, хлороталонил, тебуконазол, цинеб, манкоцеб, тебуконазол, миклобутанил, триадимефон, фенбуконазол, дезоксиниваленол или манкоцеб.[0419] Some embodiments of the methods, systems, and compositions of the present invention include pesticide detection. In some embodiments, the pesticides are found in samples such as soil samples or food samples. Examples of pesticides that are detected using the devices and methods described herein include herbicides, insecticides, or fungicides. Examples of herbicides include 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), atrazine, glyphosate, mecoprop, dicamba, paraquat, glufosinate, metham sodium, dazomet, ditopyr, pendimethalin, EPTC, trifluralin, flazasulfuron, metsulfuron-methyl, diuron , nitrofen, nitrofluorfen, acifluorfen, mesotrione, sulcotrione, or nitisinone. Examples of insecticides that are detected using the devices and methods described herein include organochlorines, organophosphates, carbamates, pyrethroids, neonicotinoids, or ryanoids. Examples of fungicides that are detected using the devices and methods described herein include carbendazim, diethophencarb, azoxystrobin, metalaxyl, metalaxyl-M, streptomycin, oxytetracycline, chlorothalonil, tebuconazole, zineb, mancozeb, tebuconazole, myclobutanil, triadimefon, fenbuconazole, deoxynivalenol or mancozeb.

Обзор примеров биомаркеровOverview of examples of biomarkers

[0420] Некоторые варианты реализации способов, систем и композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, включают обнаружение определенных биомаркеров определенных расстройств. Биомаркеры могут включать нуклеиновые кислоты, белки, фрагменты белков и антигены. Некоторые биомаркеры могут включать мишень, предложенную согласно настоящему изобретению. Примеры расстройств включают рак, такой как рак молочной железы, рак ободочной и прямой кишки, рак желудка, желудочно-кишечные стромальные опухоли, лейкозы и лимфомы, рак легкого, меланомы, рак головного мозга и рак поджелудочной железы. Некоторые варианты реализации могут включать обнаружение присутствия или отсутствия биомаркера, или уровня биомаркера в образце. Указанный биомаркер может указывать на присутствие, отсутствие или стадию определенного расстройства. Примеры биомаркеров включают рецептор эстрогена, рецептор прогестерона, HER-2/neu, рЭФР, KRAS, UGT1A1, C-KIT, CD20, CD30, FIP1L1-рТРФ-альфа, рТРФ, филадельфийскую хромосому (BCR/ABL), PML/RAR-альфа, ТРМТ, UGT1A1, EML4/ALK, BRAF и повышенные уровни определенных аминокислот, таких как лейцин, изолейцин и валин.[0420] Some embodiments of the methods, systems and compositions of the present invention include the detection of certain biomarkers of certain disorders. Biomarkers may include nucleic acids, proteins, protein fragments, and antigens. Some biomarkers may include the target proposed according to the present invention. Examples of disorders include cancer such as breast cancer, colon cancer, gastric cancer, gastrointestinal stromal tumors, leukemias and lymphomas, lung cancer, melanomas, brain cancer, and pancreatic cancer. Some implementation options may include detecting the presence or absence of a biomarker, or the level of a biomarker in a sample. Said biomarker may indicate the presence, absence, or stage of a particular disorder. Examples of biomarkers include estrogen receptor, progesterone receptor, HER-2/neu, rEGFR, KRAS, UGT1A1, C-KIT, CD20, CD30, FIP1L1-rTRF-alpha, rTRF, Philadelphia chromosome (BCR/ABL), PML/RAR-alpha , TPMT, UGT1A1, EML4/ALK, BRAF, and elevated levels of certain amino acids such as leucine, isoleucine, and valine.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1. Пре/постамплификационная ƒC4D LAMP обнаружение в ПДМСExample 1 Pre/Post ƒC4D LAMP detection in PDMS

[0421] Реакционную смесь для LAMP получали в соответствии со стандартным протоколом NEB, с использованием нетранслируемой 5' области генома Н. influenza в качестве мишени. Аликвоты смеси помещали в преамплификационный сосуд (- контроль) и постамплификационный сосуд (+ контроль).[0421] The reaction mixture for LAMP was prepared according to the standard NEB protocol, using the untranslated 5' region of the H. influenza genome as a target. Aliquots of the mixture were placed in the pre-amplification vessel (- control) and post-amplification vessel (+ control).

Преамплификационный сосуд инактивировали нагреванием при 85°С в течение 20 минут для предотвращения амплификации. Постамплификационный сосуд амплифицировали при 63°С в течение 60 минут. Аликвоты из каждого сосуда вносили последовательно, чередуя два сосуда, при комнатной температуре, на полидиметилсилоксановый (ПДМС)/стеклянный чип v.1.1, проводя сбор данных в режиме реального времени. На фиг. 24 приведен график, отражающий напряжение сенсора на протяжении периода времени.The preamplification vessel was inactivated by heating at 85°C for 20 minutes to prevent amplification. Postamplification vessel was amplified at 63°C for 60 minutes. Aliquots from each vessel were applied sequentially, alternating two vessels, at room temperature, onto a polydimethylsiloxane (PDMS)/v.1.1 glass chip, with real-time data collection. In FIG. 24 is a graph showing sensor voltage over a period of time.

Пример 2. Пре/постамплификационная ƒC4D обнаружение с цельной кровью в ПДМСExample 2 Pre/Postamp ƒC4D Whole Blood PDMS Detection

[0422] Реакционную смесь получали с использованием нетранслируемой 5' области генома Н. influenza в качестве мишени, с 0%, 1% и 5% цельной крови (по объему). Аликвоты смеси помещали в преамплификационный сосуд (- контроль) и постамплификационный сосуд (+ контроль). Преамплификационный сосуд инактивировали нагреванием при 85°С в течение 20 минут для предотвращения амплификации. Постамплификационный сосуд амплифицировали при 63°С в течение 60 минут. Аликвоты из каждого сосуда вносили последовательно, чередуя два сосуда, при комнатной температуре, на ПДМС/стеклянный чип v.1.1, проводя сбор данных в режиме реального времени. На фиг. 25, фиг. 26 и фиг. 27 приведены графики, отражающие напряжение сенсора на протяжении периода времени до амплификации (- контроль) и после амплификации (+ контроль) для 0%, 1% и 5% цельной крови, соответственно.[0422] The reaction mixture was prepared using the untranslated 5' region of the H. influenza genome as a target, with 0%, 1% and 5% whole blood (by volume). Aliquots of the mixture were placed in the pre-amplification vessel (- control) and post-amplification vessel (+ control). The preamplification vessel was inactivated by heating at 85°C for 20 minutes to prevent amplification. Postamplification vessel was amplified at 63°C for 60 minutes. Aliquots from each vessel were applied sequentially, alternating two vessels, at room temperature, onto a PDMS/glass chip v.1.1, with real-time data collection. In FIG. 25, fig. 26 and FIG. 27 are plots of sensor voltage over time before amplification (- control) and after amplification (+ control) for 0%, 1%, and 5% whole blood, respectively.

Пример 3. Фильтрация до/после амплификации LAMPExample 3 Filtration before/after LAMP amplification

[0423] Образцы получали согласно примеру 1. Перед измерением все образцы (за исключением одного, контрольного) фильтровали центрифугированием с фильтром с отсечением по массе 50 кД. Аликвоты из каждого сосуда вносили последовательно, чередуя два сосуда, при комнатной температуре, на ПДМС/стеклянный чип v.1.1, проводя сбор данных в режиме реального времени. Фильтрация улучшала отношение сигнала/шум и изменение проводимости. На фиг. 28 и фиг. 29 приведены графики, отражающие напряжение сенсора на протяжении периода времени до амплификации (- контроль) и после амплификации (+ контроль) с 0% цельной крови, для нефильтрованного образца и фильтрованного образца, соответственно.[0423] Samples were obtained according to example 1. Before measurement, all samples (with the exception of one control) were filtered by centrifugation with a filter with a cut-off mass of 50 kD. Aliquots from each vessel were applied sequentially, alternating two vessels, at room temperature, onto a PDMS/glass chip v.1.1, with real-time data collection. The filtering improved the signal-to-noise ratio and the change in conductance. In FIG. 28 and FIG. 29 are plots of sensor voltage over time before amplification (- control) and after amplification (+ control) with 0% whole blood, for an unfiltered sample and a filtered sample, respectively.

Пример 4. Обнаружение проводимости для 103-106 копий мишениExample 4 Detection of Conductivity for 10 3 -10 6 Target Copies

[0424] Реакционную смесь получали с использованием нетранслируемой 5' области генома Н. influenza в качестве мишени. Обнаружение выполняли с применением инструмента ƒC4D. Усредняли данные для 3 повторностей. На фиг. 30 приведен график зависимости времени от нагрузки мишенью; планками погрешностей показано стандартное отклонение. Ни один из матричных отрицательных контролей не демонстрировал отсутствие сигнала при нагревании в течение 60 минут.[0424] The reaction mixture was prepared using the untranslated 5' region of the H. influenza genome as a target. Detection was performed using the ƒC 4 D instrument. Data were averaged over 3 replicates. In FIG. 30 is a plot of time versus target load; error bars show the standard deviation. None of the matrix negative controls showed no signal when heated for 60 minutes.

Пример 5. Пре/постамплификационная обнаружение ƒC4D с цельной кровью в ПДМСExample 5 Pre/postamplification detection of ƒC4D with whole blood in PDMS

[0425] Реакционную смесь получали с использованием нетранслируемой 5' области генома Н. influenza в качестве мишени, с 0% или 1% цельной крови (по объему). Аликвоты смеси помещали в преамплификационный сосуд (- контроль) и постамплификационный сосуд (+ контроль). Преамплификационный сосуд инактивировали нагреванием при 85°С в течение 20 минут для предотвращения амплификации. Постамплификационный сосуд амплифицировали при 63°С в течение 60 минут. Аликвоты из каждого сосуда вносили последовательно, чередуя два сосуда, при комнатной температуре, на ПДМС/стеклянный чип v.1.1, проводя сбор данных в режиме реального времени. На фиг. 31 приведен график проводимости для различных образцов из преамплификационного сосуда (- контроль) и постамплификационного сосуда (+ контроль).[0425] The reaction mixture was prepared using the untranslated 5' region of the H. influenza genome as a target, with 0% or 1% whole blood (by volume). Aliquots of the mixture were placed in the pre-amplification vessel (- control) and post-amplification vessel (+ control). The preamplification vessel was inactivated by heating at 85°C for 20 minutes to prevent amplification. Postamplification vessel was amplified at 63°C for 60 minutes. Aliquots from each vessel were applied sequentially, alternating two vessels, at room temperature, onto a PDMS/glass chip v.1.1, with real-time data collection. In FIG. 31 is a graph of conductivity for various samples from the pre-amplification vessel (- control) and the post-amplification vessel (+ control).

Пример 6. Обнаружение поверхностного антигена гепатита В с применением MAIAExample 6 Hepatitis B Surface Antigen Detection Using MAIA

[0426] Биотинилированное поликлональное антитело - зонд захвата (анти-HBsAg) конъюгировали с функционализированными стрептавидином магнитными микросферами размером 1 мкм (Dynal Т1). Химерные комплексы для обнаружения синтезировали путем конъюгации биотинилированного поликлонального зонда захвата (анти-HBsAg) со стрептавидином, и конъюгации комплекса стрептавидин-антитело с биотинилированной ДНК-мишенью. Функционализированные антителом гранулы захватывали HBsAg из раствора. HBsAg детектировали по связыванию химерного комплекса антитела и ДНК с последующей амплификацией ДНК-матричной части химерного комплекса. На фиг. 32 изображено связывание антигена с антителом, конъюгированным с нуклеиновыми кислотами. На фиг. 33 приведен график, отражающий обнаружение поверхностного антигена гепатита В.[0426] A biotinylated polyclonal capture probe antibody (anti-HBsAg) was conjugated to streptavidin-functionalized 1 μm magnetic microspheres (Dynal T1). Chimeric detection complexes were synthesized by conjugation of a biotinylated polyclonal capture probe (anti-HBsAg) with streptavidin, and conjugation of the streptavidin-antibody complex with a biotinylated target DNA. The antibody-functionalized beads captured HBsAg from solution. HBsAg was detected by binding of the chimeric complex of antibody and DNA, followed by amplification of the DNA-template part of the chimeric complex. In FIG. 32 depicts the binding of an antigen to a nucleic acid conjugated antibody. In FIG. 33 is a graph showing the detection of hepatitis B surface antigen.

Пример 7. Обнаружение с буфером с низкой ионной силойExample 7 Detection with Low Ionic Strength Buffer

[0427] Коммерческий раствор для амплификации и раствор для амплификации Т10 готовили из реагентов, перечисленных в таблице 3 и таблице 4, соответственно. Коммерческий раствор для амплификации, как правило, использовали для общих реакций амплификации. Раствор для амплификации Т10 отличается пониженным содержанием Tris-HCl и отсутствием сульфата аммония. Готовили по 400 мкл каждого раствора, и приблизительно по 15 мкл каждого раствора вносили в разные каналы экспериментального картриджа. Растворы нагревали до 63,0°С. Данные собирали с использованием панели сбора данных.[0427] A commercial amplification solution and a T10 amplification solution were prepared from the reagents listed in Table 3 and Table 4, respectively. Commercial amplification solution has generally been used for general amplification reactions. The T10 amplification solution is characterized by a reduced content of Tris-HCl and the absence of ammonium sulfate. 400 μl of each solution was prepared, and approximately 15 μl of each solution was added to different channels of the experimental cartridge. The solutions were heated to 63.0°C. Data was collected using a data collection panel.

[0428] Результаты приведены на фиг. 34. Буфер для амплификации Т10 обеспечивал по меньшей мере на 30% более сильный сигнал по сравнению с сигналом, обеспечиваемым коммерческим раствором для амплификации.[0428] The results are shown in FIG. 34. The T10 amplification buffer provided at least 30% stronger signal compared to the signal provided by the commercial amplification solution.

Figure 00000035
Figure 00000035

Figure 00000036
Figure 00000036

Figure 00000037
Figure 00000037

Пример 8. Характеристики импеданса картриджа для текучей средыExample 8 Fluid Cartridge Impedance Characteristics

[0429] Каналы картриджа для текучей среды, изображенные на фиг. 17А, наполняли референсным буфером с проводимостью 1288 мСм/см, и частоту возбуждения доводили с менее чем приблизительно 100 Гц до более чем приблизительно 1 МГц, и измеряли импеданс («|Z|») или arg Z в зависимости от частоты. Результаты показаны на фиг. 35, в виде либо |Z|, либо arg Z в зависимости от частоты.[0429] The fluid cartridge channels shown in FIG. 17A was filled with a reference buffer with a conductivity of 1288 mS/cm and the drive frequency was adjusted from less than about 100 Hz to more than about 1 MHz and the impedance ("|Z|") or arg Z was measured as a function of frequency. The results are shown in FIG. 35 as either |Z| or arg Z depending on the frequency.

Пример 9. Амплификация нуклеиновых кислот, содержащих последовательности HCVExample 9 Amplification of Nucleic Acids Containing HCV Sequences

[0430] Образцы, содержащие нуклеиновые кислоты, содержащие последовательности вируса гепатита С (HCV), амплифицировали в ходе ряда экспериментов с применением LAMP в различных условиях, и определяли значения порогового цикла (Ct) наряду со стандартными отклонениями (SD), и относительное стандартное отклонение в % (RSD). Нуклеиновые кислоты включали синтетические нуклеиновые кислоты, содержащие последовательность HCV; синтетическую РНК, содержащую последовательность HCV. Все реакции содержали 5% Tween-20. Для экспериментов с реакциями, содержащими приблизительно миллион копий синтетических нуклеиновых кислот, содержащих последовательность HCV, среднее значение Ct составляло 856, при SD, равном 15, и RSD, равном 1,72%.[0430] Samples containing nucleic acids containing hepatitis C virus (HCV) sequences were amplified in a series of experiments using LAMP under various conditions, and cycle threshold (C t ) values were determined along with standard deviations (SD), and relative standard deviation in % (RSD). Nucleic acids included synthetic nucleic acids containing the HCV sequence; synthetic RNA containing the HCV sequence. All reactions contained 5% Tween-20. For experiments with reactions containing approximately one million copies of synthetic nucleic acids containing the HCV sequence, the mean Ct was 856, with an SD of 15 and an RSD of 1.72%.

[0431] Образцы плазмы, содержащие синтетическую РНК, содержащую последовательность HCV, амплифицировали с применением LAMP в различных условиях, в том числе: без обработки, после обработки нагреванием до добавления указанной синтетической РНК, с нагреванием после добавления указанной синтетической РНК и с добавлением 100 мМ ДТТ. Каждая реакция содержала приблизительно 25 тысяч копий нуклеиновой кислоты. В таблице 5 обобщены результаты.[0431] Plasma samples containing synthetic RNA containing the HCV sequence were amplified using LAMP under various conditions, including: no treatment, after heat treatment before the addition of said synthetic RNA, with heat after the addition of said synthetic RNA, and with the addition of 100 mM DTT. Each reaction contained approximately 25,000 copies of the nucleic acid. Table 5 summarizes the results.

Figure 00000038
Figure 00000038

[0432] Добавление 100 мМ ДТТ или обработка плазмы нагреванием до добавления указанной синтетической РНК улучшало амплификацию, как видно по RSD, по сравнению с необработанными образцами. Добавление ДТТ или обработка плазмы нагреванием до добавления указанной синтетической РНК также обеспечивало более быструю амплификацию (приблизительно в 50 раз более быструю) по сравнению с необработанными образцами (Р=0,03 и 0,002, соответственно).[0432] Addition of 100 mM DTT or heat treatment of plasma prior to addition of said synthetic RNA improved amplification as seen by RSD compared to untreated samples. The addition of DTT or heat treatment of the plasma prior to addition of said synthetic RNA also resulted in faster amplification (approximately 50 times faster) than untreated samples (P=0.03 and 0.002, respectively).

[0433] Образцы плазмы, содержащие HCV (SeraCare, Милфорд, Массачусетс) амплифицировали с применением LAMP в различных условиях, в том числе: при обработке плазмы нагреванием, при добавлении 100 мМ ДТТ, при добавлении ДСН и/или ДТТ. В таблице 6 обобщены результаты.[0433] Plasma samples containing HCV (SeraCare, Milford, Massachusetts) were amplified using LAMP under various conditions, including: heat treatment of plasma, addition of 100 mM DTT, addition of SDS and/or DTT. Table 6 summarizes the results.

Figure 00000039
Figure 00000039

[0434] Обработка плазмы нагреванием или добавление ДТТ улучшало результаты амплификации по сравнению с необработанной плазмой, как видно по значениям RSD. Добавление либо 0,05%, либо 0,1% ДСН снижало воспроизводимость и скорость амплификации по сравнению с плазмой, которая не была обработана, была обработана нагреванием или в которую был добавлен ДТТ.[0434] Treatment of plasma with heat or addition of DTT improved amplification results compared to untreated plasma as seen from RSD values. The addition of either 0.05% or 0.1% SDS reduced the reproducibility and rate of amplification compared to plasma that was untreated, heat treated, or to which DTT was added.

Пример 10. Амплификация клинических образцов, содержащих HCVExample 10 Amplification of Clinical Specimens Containing HCV

[0435] Клинические образцы плазмы, содержащие HCV, амплифицировали с применением LAMP, используя различные концентрации ДТТ. Мастер-микс WarmStart для LAMP (New England Biolabs) использовали для получения образцов в четырех повторностях. Образцы включали: 5% плазму (SeraCare, Милфорд, Массачусетс), содержащую приблизительно ~20 тысяч копий HCV на реакцию, 50 Ед на реакцию ингибитора РНКазы мышей, при различных концентрациях Tween и ДТТ. Образцы, содержащие синтетические нуклеиновые кислоты, содержащие последовательность HCV (1 млн копий на реакцию), тестировали с 1% и 5% Tween. Также тестировали контроли без мишени (NTC). Проводили LAMP при 67°С и измеряли результаты с применением системы Zeus QS3 в течение 60 циклов по 1 мин/цикл, данные регистрировали в течение каждого цикла, и после завершения LAMP использовали восходящую/нисходящую кривую плавления. Результаты обобщены в таблице 7.[0435] Clinical plasma samples containing HCV were amplified using LAMP using various concentrations of DTT. WarmStart Master Mix for LAMP (New England Biolabs) was used to obtain samples in quadruplicate. Samples included: 5% plasma (SeraCare, Milford, Massachusetts) containing approximately ~20k copies of HCV per reaction, 50 U per mouse RNase inhibitor reaction, at various concentrations of Tween and DTT. Samples containing synthetic nucleic acids containing the HCV sequence (1 million copies per reaction) were tested with 1% and 5% Tween. No-target controls (NTC) were also tested. LAMP was run at 67°C and the results were measured using the Zeus QS3 system for 60 cycles of 1 min/cycle, data was recorded during each cycle, and after the completion of LAMP, an ascending/descending melting curve was used. The results are summarized in Table 7.

Figure 00000040
Figure 00000040

[0436] Образцы, содержащие 5% Tween, отличались улучшенной амплификацией по сравнению с образцами, содержащими 1% Tween, как видно по значениям RSD. Аналогичное исследование проводили, дополнительно варьируя концентрации Tween в реакционных пробирках. Результаты обобщены в таблице 8.[0436] Samples containing 5% Tween had improved amplification compared to samples containing 1% Tween, as seen from the RSD values. A similar study was carried out by additionally varying the concentration of Tween in the reaction tubes. The results are summarized in Table 8.

Figure 00000041
Figure 00000041

[0437] Реакционные объемы с более высокими концентрациями Tween и ДТТ отличались лучшей воспроизводимостью результатов амплификации образцов HCV, в частности, в повторных реакциях было меньше экстремальных выбросов, меньше неуспешных реакций амплификации, и меньшими значениями RSD для амплифицированных повторностей. При 5 мМ ДТТ и 10 мМ ДТТ неамплифицируемые повторности отсутствовали при любых концентрациях Tween. Сходным образом, при 4% и 5% Tween отсутствовали неуспешные повторности или экстремальные выбросы, кроме случаев использования низких (1 мМ и ниже) концентраций ДТТ.[0437] Reaction volumes with higher concentrations of Tween and DTT had better reproducibility of amplification results of HCV samples, in particular, there were fewer extreme outliers in replicates, fewer failed amplification reactions, and lower RSD values for amplified replicates. At 5 mM DTT and 10 mM DTT, non-amplified repeats were absent at any concentration of Tween. Similarly, there were no failed replicates or extreme outliers at 4% and 5% Tween, except when using low (1 mM and below) DTT concentrations.

Пример 11. Амплификация мишеней с картриджамиExample 11 Cartridge Target Amplification

[0438] Проводили серию из трех экспериментов с использованием картриджа, по существу аналогичного картриджу, изображенному на фиг. 2, с шестью ячейками, каждая из которых содержит кольцевой электрод. Каждая ячейка была связана с измеряемым каналом. Образцы включали целевые нуклеиновые кислоты, содержащие последовательности Haemophilus influenza (Hinf) или вируса гепатита В (HBV). Образцы амплифицировали с применением LAMP, и измеряли изменения импеданса.[0438] A series of three experiments was carried out using a cartridge substantially similar to the cartridge shown in FIG. 2 with six cells each containing a ring electrode. Each cell was associated with a measured channel. Samples included target nucleic acids containing Haemophilus influenza (Hinf) or hepatitis B virus (HBV) sequences. Samples were amplified using LAMP, and impedance changes were measured.

[0439] Ячейки подготавливали, предварительно нагревая картридж до 72°С в течение 20 минут, наполняя каждую ячейку 25 мкл «контрольного буфера без матрицы и праймеров» (NTPC), блокируя указанный буфер минеральным маслом, нагревания картриджа до 72°С в течение 20 минут, удаления пузырьков из ячеек, охлаждения картриджа при комнатной температуре в течение 10 минут. Образцы вводили на дно предварительно заполненных ячеек и картридж помещали в условия с температурой 67°С или 76,5°С для проведения LAMP в конкретном эксперименте. Для исследований с Hinf использовали частоту 60 кГц. Образцы и соответствующие ячейки/каналы для каждого картриджа перечислены в таблице 9. Целевые последовательностей и праймеры перечислены в таблице 10. Компоненты реакции перечислены в таблице 11.[0439] The wells were prepared by preheating the cartridge to 72°C for 20 minutes, filling each well with 25 µl of "template and primer free control buffer" (NTPC), blocking said buffer with mineral oil, heating the cartridge to 72°C for 20 minutes, removing bubbles from the cells, cooling the cartridge at room temperature for 10 minutes. Samples were introduced to the bottom of the pre-filled wells and the cartridge was placed under conditions of 67° C. or 76.5° C. to conduct LAMP in a particular experiment. For studies with Hinf, a frequency of 60 kHz was used. Samples and corresponding wells/channels for each cartridge are listed in Table 9. Target sequences and primers are listed in Table 10. Reaction components are listed in Table 11.

Figure 00000042
Figure 00000042

Figure 00000043
Figure 00000043

Figure 00000044
Figure 00000044

Figure 00000045
Figure 00000045

[0440] Данные для LAMP, проведенной на картридже при 65°С, приведены на фиг. 36А и 36В. На фиг. 36А приведен график не совпадающей по фазе части аттенуированного сигнала возбуждения, обнаруживаемого в тестовой ячейке картриджа по фиг. 2, где по оси X отмечено время, и отмечены линии, которые соответствуют LAMP на образцах для NTPC, примерам Hinf и синтетического HBV. На фиг. 36В приведен график совпадающей по фазе части аттенуированного сигнала возбуждения, обнаруживаемого в тестовой ячейке картриджа по фиг. 2, где линии соответствуют синтетическому HBV (каналы (Ch) 1-3), NTPC (канал 4) и Hinf (каналы 5-6). Образцы, содержащие синтетический HBV, не амплифицировались на картридже при 65°С. Меченый образец с Hinf демонстрирует пример перепада сигнала, указывающий на положительный образец.[0440] Data for LAMP carried out on a cartridge at 65°C is shown in FIG. 36A and 36B. In FIG. 36A is a graph of the out-of-phase portion of the attenuated drive signal detected in the test cell of the cartridge of FIG. 2 where the x-axis is time and lines are marked which correspond to LAMP on NTPC samples, Hinf examples and synthetic HBV. In FIG. 36B is a plot of the in-phase portion of the attenuated drive signal detected in the test cell of the cartridge of FIG. 2 where the lines correspond to synthetic HBV (channels (Ch) 1-3), NTPC (channel 4) and Hinf (channels 5-6). Samples containing synthetic HBV were not amplified on the cartridge at 65°C. The labeled sample with Hinf shows an example of a spike indicating a positive sample.

[0441] Данные для LAMP, проведенной на картридже при 67°С, приведены на фиг. 36С и 36D. На фиг. 36С приведен график не совпадающей по фазе части аттенуированного сигнала возбуждения, обнаруживаемого в тестовой ячейке картриджа по фиг. 2, где по оси X отмечено время, и отмечены линии, которые соответствуют LAMP на образцах для NTPC, примерам Hinf и синтетического HBV. На фиг. 36D приведен график совпадающей по фазе части аттенуированного сигнала возбуждения, обнаруживаемого в тестовой ячейке картриджа по фиг. 2, где линии соответствуют синтетическому HBV (каналы 1-3), NTPC (канал 4) и Hinf (каналы 5-6). Образцы, содержащие синтетический HBV, амплифицировались на картридже при 67°С приблизительно за 49 минут. Меченый образец с Hinf демонстрирует пример перепада сигнала, указывающий на положительный образец.[0441] Data for LAMP carried out on a cartridge at 67°C is shown in FIG. 36C and 36D. In FIG. 36C is a graph of the out-of-phase portion of the attenuated drive signal detected in the test cell of the cartridge of FIG. 2 where the x-axis is time and lines are marked which correspond to LAMP on NTPC samples, Hinf examples and synthetic HBV. In FIG. 36D is a graph of the in-phase portion of the attenuated drive signal detected in the test cell of the cartridge of FIG. 2, where the lines correspond to synthetic HBV (channels 1-3), NTPC (channel 4) and Hinf (channels 5-6). Samples containing synthetic HBV were amplified on the cartridge at 67° C. in approximately 49 minutes. The labeled sample with Hinf shows an example of a spike indicating a positive sample.

[0442] Данные LAMP, проведенной на картридже при 67°С, приведены на фиг. 36Е и 36F. На фиг. 36Е приведен график не совпадающей по фазе части аттенуированного сигнала возбуждения обнаруживаемого в тестовой ячейке картриджа по фиг. 2, где по оси X отмечено время, и отмечены линии, которые соответствуют LAMP на образцах для NTPC, и примерам Hinf и синтетического HBV. На фиг. 36F приведен график совпадающей по фазе части аттенуированного сигнала возбуждения, обнаруживаемого в тестовой ячейке картриджа по фиг. 2, где линии соответствуют синтетическому HBV (каналы 1-3), NTPC (канал 4) и Hinf (каналы 5-6). Образцы, содержащие синтетический HBV, амплифицировались на картридже при 67°С приблизительно за 46 минут.[0442] LAMP data carried out on the cartridge at 67°C are shown in FIG. 36E and 36F. In FIG. 36E is a graph of the out-of-phase portion of the attenuated drive signal detected in the test cell of the cartridge of FIG. 2, where the x-axis is time, and lines are marked that correspond to LAMP on samples for NTPC, and examples of Hinf and synthetic HBV. In FIG. 36F is a graph of the in-phase portion of the attenuated drive signal detected in the test cell of the cartridge of FIG. 2, where the lines correspond to synthetic HBV (channels 1-3), NTPC (channel 4) and Hinf (channels 5-6). Samples containing synthetic HBV were amplified on the cartridge at 67° C. in approximately 46 minutes.

[0443] Образцы также тестировали с применением количественной ПНР с применением системы ПЦР с реальном времени от Applied Biosystems QuantStudio™ 3 при 67°С. Пороговые циклы (Ct) вычисляли с применением программного обеспечения QS3 от Thermo Fisher при установленном пороге 104 и одинаковом установленном базовом значении для всех наборов одинаковых реакций. В таблице 12 приведены средник значения Ct для образцов, содержащих Hinf или синтетический HBV.[0443] Samples were also tested using quantitative PCR using the Applied Biosystems QuantStudio™ 3 real-time PCR system at 67°C. Threshold cycles (C t ) were calculated using QS3 software from Thermo Fisher with a set threshold of 10 4 and the same set base value for all sets of the same reactions. Table 12 shows the median Ct values for samples containing Hinf or synthetic HBV.

Figure 00000046
Figure 00000046

Figure 00000047
Figure 00000047

Реализация систем и терминологияSystems Implementation and Terminology

[0444] В вариантах реализации согласно описанию в настоящем документе предложены системы, способы и аппарат для обнаружения присутствия и/или количества целевого аналита. Специалисту в данной области техники будет понятно, что указанные варианты реализации могут быть реализованы в виде аппаратных средств или комбинации аппаратных средств и программного обеспечения, и/или аппаратно- программного обеспечения.[0444] In embodiments as described herein, systems, methods, and apparatus are provided for detecting the presence and/or amount of a target analyte. One skilled in the art will appreciate that these embodiments may be implemented in hardware or a combination of hardware and software and/or firmware.

[0445] Функции обработки сигналов и управления считывающим устройством, описанные в настоящем документе, могут храниться в виде одной или более инструкций на считываемом процессором или машиночитаемом носителе. Термин «машиночитаемый носитель» относится к любой доступной среде, к которой может подключаться компьютер или процессор. Например, без ограничений, такая среда может включать ОЗУ, ПЗУ, ЭСППЗУ, флэш-память, КД-ПЗУ или другие средства хранения на оптических дисках, запоминающее устройство на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства, или любую другую среду, которая может быть использована для хранения требуемого программного кода в форме инструкций или структуры данных, и к которой может подключаться компьютер. Следует отметить, что машиночитаемый носитель может быть материальным и долговременным. Термин «компьютерный программный продукт» относится к вычислительному устройству или процессору в комбинации с кодом или инструкциями (например, «программой»), которые могут быть исполнены, обработаны или вычислены указанным вычислительным устройством или процессором. В настоящем документе термин «код» может относиться к программному обеспечению, инструкциям, коду или данным, исполняемому или исполняемым вычислительным устройством или процессором.[0445] The signal processing and reader control functions described herein may be stored as one or more instructions on a processor-readable or computer-readable medium. The term "computer-readable medium" refers to any available medium that a computer or processor can connect to. For example, without limitation, such media may include RAM, ROM, EEPROM, flash memory, CD-ROM or other optical disk storage media, magnetic disk storage or other magnetic storage devices, or any other medium that can be used to store the required program code in the form of instructions or a data structure, and to which a computer can connect. It should be noted that the computer-readable medium may be tangible and durable. The term "computer program product" refers to a computing device or processor in combination with code or instructions (eg, a "program") that can be executed, processed, or computed by said computing device or processor. As used herein, the term "code" may refer to software, instructions, code, or data executable or executable by a computing device or processor.

[0446] Различные иллюстративные логические блоки и модули, описанные применительно к вариантам реализации в настоящем документе, могут быть реализованы или выполнены машиной, например, процессором общего назначения, процессором цифровой обработки сигналов (ЦОС), интегральной схемой специального назначения (ИССН), программируемой пользователем вентильной матрицей (ППВМ) или другим программируемым логическим устройством, логическим элементом на дискретных компонентах или транзисторной логической схемой, дискретными аппаратными компонентами, или любой их комбинацией, разработанной для выполнения функций, описанных в настоящем документе. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, однако в альтернативном варианте указанный процессор может представлять собой контроллер, микроконтроллер, их комбинации или т.п. Процессор может также быть реализован в виде комбинации вычислительных устройств, например, комбинации ЦОС и микропроцессора, совокупности микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в сочетании с ядром ЦОС или любой другой такой конфигурации. Хотя описание в настоящем документе в первую очередь применимо к цифровой технологии, процессор может также включать в основном аналоговые компоненты. Например, любой из алгоритмов обработки сигналов, описанных в настоящем документе, может быть реализован в аналоговой схеме. Вычислительная среда может включать компьютерную систему любого типа, в том числе, но не ограничиваясь перечисленным, компьютерную систему на основе микропроцессора, большого компьютера, процессора цифровой обработки сигналов, портативного вычислительного устройства, персонального организатора, контроллера устройства и вычислительного механизма в приборе, в числе прочих.[0446] The various illustrative logical blocks and modules described in connection with the embodiments herein may be implemented or implemented by a machine, such as a general purpose processor, a digital signal processor (DSP), a user programmable application specific integrated circuit (ASIC). gate array (FPGA) or other programmable logic device, discrete logic element or transistorized logic circuit, discrete hardware components, or any combination thereof designed to perform the functions described in this document. A general purpose processor may be a microprocessor, however, in the alternative, said processor may be a controller, microcontroller, combinations thereof, or the like. A processor may also be implemented as a combination of computing devices, such as a combination of a DSP and a microprocessor, a collection of microprocessors, one or more microprocessors in combination with a DSP core, or any other such configuration. While the description herein is primarily applicable to digital technology, a processor may also include primarily analog components. For example, any of the signal processing algorithms described herein may be implemented in analog circuitry. The computing environment may include any type of computer system, including, but not limited to, a microprocessor-based computer system, a large computer, a digital signal processor, a portable computing device, a personal organizer, a device controller, and an in-device computing mechanism, among others. .

[0447] Описанные в настоящем документе способы включают один или несколько этапов или действий для реализации описанного способа. Указанные этапы способа и/или действия могут быть взаимно заменены без отступления от объема, определяемого формулой изобретения. Другими словами, если для правильного выполнения описываемого способа не требуется специфический порядок этапов или действий, порядок и/или применение специфических этапов и/или действий могут быть модифицированы без отступления от объема формулы изобретения.[0447] The methods described herein include one or more steps or steps to implement the described method. Said method steps and/or actions may be interchanged without departing from the scope of the claims. In other words, if a specific order of steps or actions is not required for the correct performance of the described method, the order and/or application of specific steps and/or actions can be modified without departing from the scope of the claims.

[0448] Термин «содержащий» в этом документе является синонимом терминов «включающий», «вмещающий» или «характеризующийся» чем-либо, является охватывающим или неограничивающим, и не исключает дополнительных не упоминаемых элементов или этапов.[0448] The term "comprising" in this document is synonymous with the terms "including", "comprising" or "characterized" by something, is inclusive or non-limiting, and does not exclude additional elements or steps not mentioned.

[0449] В вышеприведенном описании раскрыты некоторые способы и материалы, предложенные согласно настоящему изобретению. Настоящим изобретением предусмотрены модификации способов и материалов, а также изменения технологических способов и оборудования. Такие модификации будут очевидными для специалистов в данной области техники после изучения настоящего документа или практической реализации настоящего изобретения согласно описанию в документе. Соответственно, предполагается, что настоящее изобретение не ограничено специфическими вариантами реализации, описанными в настоящем документе, а охватывает все модификации и альтернативы, входящие в объем и соответствующие существу настоящего изобретения.[0449] In the above description, some of the methods and materials proposed according to the present invention are disclosed. The present invention contemplates modifications to methods and materials, as well as changes to process methods and equipment. Such modifications will become apparent to those skilled in the art upon examination of this document or practice of the present invention as described in the document. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the specific embodiments described herein, but to cover all modifications and alternatives falling within the scope and spirit of the present invention.

[0450] Все источники, цитируемые в настоящем документе, в том числе, но без ограничения, опубликованные и неопубликованные заявки, патенты и литературные источники, включены в настоящий документ полностью посредством ссылки и, таким образом, составляют часть настоящего изобретения. В том случае, если публикации и патенты, или заявки на патенты, включенные посредством ссылок, противоречат раскрытому в настоящем описании изобретению, предполагается, что настоящее описание замещает любой такой противоречащий материал и/или имеет преимущественную силу.[0450] All sources cited herein, including, but not limited to, published and unpublished applications, patents, and references, are incorporated herein in their entirety by reference and thus form part of the present invention. To the extent that publications and patents or patent applications incorporated by reference conflict with the invention disclosed herein, the present description is intended to supersede any such conflicting material and/or take precedence.

Claims (112)

1. Система для обнаружения целевого агента, содержащая:1. A system for detecting a target agent, comprising: аналитический картридж, включающий тестовую ячейку, содержащую возбуждающий электрод и сенсорный электрод, причем тестовая ячейка выполнена с возможностью вмещать образец, содержащий целевой агент, подвергающийся процессу амплификации,an analytical cartridge comprising a test cell containing an excitation electrode and a sensor electrode, wherein the test cell is configured to contain a sample containing the target agent undergoing the amplification process, причем указанный целевой агент содержит нуклеиновую кислоту; иwherein said target agent contains a nucleic acid; and считывающее устройство, включающее:reader, including: область, выполненную с возможностью принимать аналитический картридж,an area configured to receive an analytical cartridge, нагреватель, располагающийся таким образом, чтобы нагревать используемый аналитический картридж внутри полости,a heater positioned so as to heat the assay cartridge in use inside the cavity, память, хранящую по меньшей мере машиночитаемые инструкции по хранению, иa memory storing at least machine-readable storage instructions, and процессор, конфигурируемый указанными инструкциями таким образом, чтобы по меньшей мере:a processor configured by the specified instructions so that at least: приводить к нагреванию аналитического картриджа нагревателем до заданной температуры для выполнения процесса амплификации внутри тестовой ячейки;causing the assay cartridge to be heated by the heater to a predetermined temperature to perform the amplification process within the test cell; подавать ток возбуждения на возбуждающий электрод на протяжении по меньшей мере части времени протекания процесса амплификации,to apply the excitation current to the excitation electrode for at least part of the time of the amplification process, принимать сигнал от сенсорного электрода, соответствующий току возбуждения после его затухания вследствие взаимодействия по меньшей мере с образцом внутри тестовой ячейки,receive a signal from the sensor electrode corresponding to the excitation current after its decay due to interaction with at least the sample inside the test cell, раскладывать указанный сигнал на составляющую активного сопротивления и составляющую реактивного сопротивления, decompose the specified signal into a component of active resistance and a component of reactance, анализировать составляющую реактивного сопротивления для определения наличия перепада сигнала относительно времени и на определенной частоте указанного сигнала, указывающего на положительный образец, содержащий целевой агент, на протяжении по меньшей мере части времени протекания процесса амплификации, иanalyze the reactance component to determine the presence of a signal drop with respect to time and at a certain frequency of the specified signal, indicating a positive sample containing the target agent, for at least part of the time of the amplification process, and в ответ на определение возникновения перепада сигнала выводить положительный результат теста; или в ответ на определение отсутствия перепада сигнала выводить отрицательный результат теста.output a positive test result in response to determining the occurrence of a signal drop; or output a negative test result in response to determining the absence of a signal edge. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанный аналитический картридж дополнительно содержит:2. The system according to claim. 1, characterized in that the specified analytical cartridge additionally contains: область ввода образца, выполненную с возможностью принимать образец; иa sample input area configured to receive a sample; and проточный канал, соединяющий по текучей среде область ввода образца с тестовой ячейкой.a flow channel that fluidly connects the sample injection area to the test cell. 3. Система по п. 2, в которой аналитический картридж дополнительно содержит:3. The system of claim 2, wherein the assay cartridge further comprises: герметизированную камеру, содержащую жидкие составляющие процесса амплификации, расположенную в области аналитического картриджа, имеющего отверстие, ведущее в проточный канал, причем область ввода образца расположена между указанным отверстием и тестовой ячейкой вдоль проточного канала; иa sealed chamber containing the liquid components of the amplification process, located in the area of the analytical cartridge having an opening leading to the flow channel, and the sample injection area is located between the specified hole and the test cell along the flow channel; and пневматический канал для текучей среды, соединяющий по текучей среде пневматическое устройство сопряжения с областью аналитического картриджа,a fluid pneumatic conduit fluidly connecting the pneumatic interface device to the area of the analytical cartridge, при этом в указанную тестовую ячейку помещены высушенные составляющие процесса амплификации.at the same time, the dried components of the amplification process are placed in the specified test cell. 4. Система по п. 3, в которой считывающее устройство включает пневматическую систему, выполненную с возможностью подачи давления через пневматическое устройство сопряжения, процессор, дополнительно сконфигурированный указанными инструкциями таким образом, чтобы по меньшей мере:4. The system of claim. 3, in which the reader includes a pneumatic system configured to supply pressure through a pneumatic interface device, a processor further configured by these instructions so that at least: приводить в действие двигатель, сопряженный с приводом, расположенным таким образом, чтобы прорывать герметизированную камеру и приводить к попаданию жидких составляющих в область аналитического картриджа; иactuating a motor coupled to an actuator positioned to break through the sealed chamber and cause liquid constituents to enter the area of the analytical cartridge; and активировать пневматическую систему, в результате чего жидкие составляющие попадают в проточный канал и переносят образец, поступивший из области ввода образца, в тестовую ячейку.activate the pneumatic system, causing the liquid components to enter the flow channel and transfer the sample from the sample injection area to the test cell. 5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что указанный аналитический картридж дополнительно содержит смесительную камеру, расположенную между областью ввода образца и тестовой ячейкой вдоль проточного канала, выполненную с возможностью смешения жидких составляющих и образца по существу в равномерно перемешанную исследуемую текучую среду.5. The system according to claim 4, characterized in that said analytical cartridge further comprises a mixing chamber located between the sample input area and the test cell along the flow channel, configured to mix the liquid components and the sample into a substantially uniformly mixed test fluid. 6. Система по п. 1, в которой аналитический картридж содержит первое устройство сопряжения с электродом, включающее первую контактную площадку, ведущую к возбуждающему электроду, и вторую контактную площадку, ведущую к сенсорному электроду.6. The system of claim 1 wherein the assay cartridge comprises a first electrode interface device including a first pad leading to a drive electrode and a second pad leading to a sensor electrode. 7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что указанное считывающее устройство содержит второе устройство сопряжения с электродом, выполненное с возможностью соединения с первым устройством сопряжения с электродом, при этом аналитический картридж поступает в область считывающего устройства.7. The system of claim. 6, characterized in that the specified reader contains a second interface with the electrode, made with the possibility of connection with the first interface with the electrode, while the analysis cartridge enters the area of the reader. 8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что указанное считывающее устройство дополнительно содержит источник напряжения, сконфигурированный для генерации тока возбуждения, а второе устройство сопряжения с электродом включает:8. The system according to claim 7, characterized in that said reader further comprises a voltage source configured to generate a drive current, and the second electrode interface includes: третью контактную площадку, расположение которой обеспечивает сопряжение с первой контактной площадкой, причем указанная третья контактная площадка сопряжена с источником напряжения; иthe third pad, the location of which provides interfacing with the first pad, and the specified third pad is associated with a voltage source; and четвертую контактную площадку, расположение которой обеспечивает сопряжение со второй контактной площадкой, причем указанная четвертая контактная площадка сопряжена с памятью.the fourth pad, the location of which provides interfacing with the second pad, and the specified fourth pad is associated with the memory. 9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для разложения указанного сигнала на составляющую активного сопротивления и составляющую реактивного сопротивления процессор дополнительно сконфигурирован инструкциями таким образом, чтобы по меньшей мере:9. The system according to claim 1, characterized in that for decomposing said signal into a resistance component and a reactance component, the processor is additionally configured with instructions so that at least: замерять сигнал с частотой большей, чем его частота Найквиста, где указанный сигнал соответствует импедансу указанного образца;measure a signal with a frequency greater than its Nyquist frequency, where said signal corresponds to the impedance of said sample; раскладывать указанный сигнал на синфазную составляющую и несинфазную составляющую; иdecompose said signal into an in-phase component and an out-of-phase component; and вычислять составляющую активного сопротивления на основании синфазной составляющей и вычислять составляющую реактивного сопротивления на основании несинфазной составляющей.calculate a resistance component based on the common mode component; and calculate a reactance component based on the out of phase component. 10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для анализа составляющей реактивного сопротивления процессор дополнительно сконфигурирован указанными инструкциями по меньшей мере для оценки заданных ожидаемых характеристик перепада сигнала из памяти.10. The system of claim. 1, characterized in that, for analyzing the reactance component, the processor is further configured with said instructions to at least evaluate the predetermined expected edge characteristics from the memory. 11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что указанные заданные ожидаемые характеристики перепада сигнала, хранящиеся в памяти, включают окно времени на протяжении времени протекания процесса амплификации, когда указанный перепад сигнала должен произойти согласно прогнозу.11. The system of claim 10, wherein said predetermined expected signal edge characteristics stored in the memory include a window of time over the duration of the amplification process when said signal edge should occur as predicted. 12. Система по п. 10, отличающаяся тем, что указанные заданные ожидаемые характеристики перепада сигнала, хранящиеся в памяти, включают пороговое изменение значения составляющей реактивного сопротивления.12. The system of claim 10, wherein said predetermined expected edge characteristics stored in the memory include a threshold change in the value of the reactance component. 13. Система по п. 10, отличающаяся тем, что указанные заданные ожидаемые характеристики перепада сигнала, хранящиеся в памяти, включают пороговый уклон кривой составляющей реактивного сопротивления, соответствующей значениям составляющей реактивного сопротивления, замеряемым в течение по меньшей мере части времени протекания процесса амплификации.13. The system of claim 10, wherein said predetermined expected ramp characteristics stored in the memory include a threshold slope of the reactance component curve corresponding to reactance component values measured during at least a portion of the time the amplification process is running. 14. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанный процесс амплификации включает приведение обработанного образца в контакт с зондом захвата.14. The system of claim. 1, characterized in that said amplification process includes bringing the processed sample into contact with the capture probe. 15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что указанный зонд захвата выбран из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора и нуклеиновой кислоты.15. The system of claim 14, wherein said capture probe is selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, and a nucleic acid. 16. Система по п. 14, отличающаяся тем, что указанный зонд захвата содержит детектируемую нуклеиновую кислоту.16. The system of claim 14, wherein said capture probe contains a detectable nucleic acid. 17. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанный процесс амплификации включает изотермическую амплификацию.17. The system of claim 1, wherein said amplification process comprises isothermal amplification. 18. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанный процесс амплификации включает петлевую изотермическую амплификацию (LAMP).18. The system of claim. 1, characterized in that said amplification process includes loop isothermal amplification (LAMP). 19. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанная заданная температура для выполнения процесса амплификации внутри тестовой ячейки выше 30°C. 19. The system according to claim. 1, characterized in that the specified temperature for performing the amplification process inside the test cell is above 30°C. 20. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанная заданная температура для выполнения процесса амплификации внутри тестовой ячейки находится в диапазоне от 60°C до 70°C. 20. The system according to claim. 1, characterized in that the specified temperature for performing the amplification process inside the test cell is in the range from 60°C to 70°C. 21. Система по п. 3, отличающаяся тем, что жидкие составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.21. The system of claim 3, wherein the liquid constituents of the amplification process comprise a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase. 22. Система по п. 3, отличающаяся тем, что высушенные составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.22. The system of claim 3, wherein the dried components of the amplification process contain a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase. 23. Устройство для исследования образца на целевой агент, содержащее:23. A device for examining a sample for a target agent, comprising: область ввода образца, выполненную с возможностью вмещать образец, содержащий целевой агент; a sample input area configured to receive a sample containing the target agent; тестовую ячейку, содержащую возбуждающий электрод и сенсорный электрод, причем указанная тестовая ячейка выполнена с возможностью: a test cell comprising an excitation electrode and a sensor electrode, said test cell being configured to: вмещать образец во время процесса амплификации,contain the sample during the amplification process, подавать ток на образец во время процесса амплификации с использованием возбуждающего электрода, иapply current to the sample during the amplification process using the excitation electrode, and воспринимать с использованием сенсорного электрода сигнал, соответствующий току после его затухания вследствие взаимодействия по меньшей мере с образцом внутри тестовой ячейки; to receive, using the sensor electrode, a signal corresponding to the current after its attenuation due to interaction with at least the sample inside the test cell; проточный канал, соединяющий по текучей среде область ввода образца с тестовой ячейкой; иa flow channel that fluidly connects the sample input area with the test cell; and процессор, выполненный с возможностью:a processor configured to: принимать указанный сигнал,receive the specified signal, раскладывать указанный сигнал на составляющую активного сопротивления и составляющую реактивного сопротивления, decompose the specified signal into a component of active resistance and a component of reactance, анализировать составляющую реактивного сопротивления для определения наличия перепада сигнала относительно времени и на определенной частоте указанного сигнала, указывающего на положительный образец, содержащий целевой агент, на протяжении по меньшей мере части времени протекания процесса амплификации.analyze the reactance component to determine the presence of a signal drop with respect to time and at a certain frequency of the specified signal, indicating a positive sample containing the target agent, for at least part of the time of the amplification process. 24. Устройство по п. 23, дополнительно содержащее:24. The device according to claim 23, further comprising: герметизированную камеру, содержащую жидкие составляющие процесса амплификации, расположенную в области устройства, имеющей отверстие, ведущее в проточный канал, при этом область ввода образца расположена между указанным отверстием и тестовой ячейкой вдоль проточного канала; иa sealed chamber containing the liquid components of the amplification process, located in the area of the device having an opening leading to the flow channel, while the sample input area is located between the specified hole and the test cell along the flow channel; and высушенные составляющие процесса амплификации, помещенные в тестовую ячейку.dried components of the amplification process placed in the test cell. 25. Устройство по п. 24, дополнительно содержащее: 25. The device according to claim 24, further comprising: острие, выполненное с возможностью прорывать герметизированную камеру и приводить к попаданию жидких составляющих в указанную область; иa tip configured to pierce the sealed chamber and cause liquid constituents to enter said area; and пневматический канал для текучей среды, соединяющий по текучей среде пневматическое устройство сопряжения с областью указанного устройства, при этом указанный пневматический канал для текучей среды выполнен с возможностью подавать давление в указанную область, что приводит к попаданию жидких составляющих в проточный канал и переносу образца, поступившего из области ввода образца, в тестовую ячейку.a pneumatic fluid channel connecting the pneumatic fluid interface device with the area of the specified device, while the specified pneumatic channel for the fluid medium is configured to apply pressure to the specified area, which leads to the ingress of liquid components into the flow channel and the transfer of the sample received from sample entry area, into the test cell. 26. Устройство по п. 25, дополнительно содержащее смесительную камеру, расположенную между областью ввода образца и тестовой ячейкой вдоль проточного канала, при этом указанная смесительная камера выполнена с возможностью смешивать жидкие составляющие и образец по существу в равномерно перемешанную исследуемую текучую среду.26. The device according to claim 25, further comprising a mixing chamber located between the sample injection area and the test cell along the flow channel, while said mixing chamber is configured to mix the liquid components and the sample into a substantially evenly mixed test fluid. 27. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что указанный аналитический картридж содержит первое устройство сопряжения с электродом, включающее первую контактную площадку, ведущую к электроду возбуждения, и вторую контактную площадку, ведущую на сенсорный электрод.27. The device according to claim 23, characterized in that said analytical cartridge comprises a first electrode interface device, including a first contact pad leading to the excitation electrode and a second contact pad leading to the sensor electrode. 28. Устройство по п. 23, дополнительно содержащее монтажную плату, включающую возбуждающий электрод и сенсорный электрод, отличающееся тем, что область ввода образца и по меньшей мере часть проточного канала образуют единую деталь из непроницаемого для жидкости материала, и тем, что указанная монтажная плата прикреплена к части из непроницаемого для жидкости материала.28. The device according to claim. 23, further comprising a circuit board including an excitation electrode and a sensor electrode, characterized in that the sample introduction area and at least part of the flow channel form a single part of a liquid-impervious material, and in that said circuit board attached to a part of a liquid-impervious material. 29. Устройство по п. 28, дополнительно содержащее крышку, расположенную над непроницаемым для жидкости материалом и монтажной платой, содержащую отверстие, расположенное над областью ввода образца, и колпачок, выполненный с возможностью герметизировать указанное отверстие с возможностью последующего открытия.29. The apparatus of claim 28, further comprising a lid located over the liquid impervious material and a circuit board containing an opening located above the sample entry area, and a cap configured to seal said opening with the possibility of subsequent opening. 30. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что боковые стороны тестовой ячейки образуют круглое отверстие в непроницаемом для жидкости материале, и тем, что дно тестовой ячейки образовано монтажной платой. 30. Apparatus according to claim 29, characterized in that the sides of the test cell form a round hole in the liquid-impermeable material and in that the bottom of the test cell is formed by a circuit board. 31. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что указанный возбуждающий электрод и указанный сенсорный электрод расположены на дне тестовой ячейки, в отдалении от боковых сторон тестовой ячейки.31. The device according to claim 30, characterized in that said excitation electrode and said sensor electrode are located at the bottom of the test cell, away from the sides of the test cell. 32. Устройство по п. 28, отличающееся тем, что указанный возбуждающий электрод и указанный сенсорный электрод выполнены с возможностью нахождения по существу на одном уровне с нижним слоем монтажной платы.32. The apparatus of claim 28, wherein said drive electrode and said sensor electrode are configured to be substantially flush with the bottom layer of the circuit board. 33. Устройство по п. 23, дополнительно содержащее отводное отверстие, выполненное с возможностью высвобождения газа из тестовой ячейки, отличающееся тем, что указанное отводное отверстие накрыто непроницаемым для жидкости, газопроницаемым фильтром.33. The apparatus of claim. 23, further comprising a vent configured to release gas from the test cell, characterized in that said vent is covered with a liquid-tight, gas-permeable filter. 34. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что указанный возбуждающий электрод содержит круглый электрод, расположенный в центре ячейки, и тем, что указанный сенсорный электрод содержит кольцевой электрод, располагающийся концентрически вокруг возбуждающего электрода.34. The device according to claim 23, characterized in that said excitation electrode comprises a circular electrode located in the center of the cell, and in that said sensor electrode comprises an annular electrode located concentrically around the excitation electrode. 35. Устройство по п. 34, отличающееся тем, что указанный кольцевой электрод отделен от указанного круглого электрода зазором, приблизительно равным радиусу кольцевого электрода.35. The device according to claim 34, characterized in that said annular electrode is separated from said circular electrode by a gap approximately equal to the radius of the annular electrode. 36. Устройство по п. 34, отличающееся тем, что указанный кольцевой электрод отделен от указанного круглого электрода зазором, размер которого по меньшей мере в два раза больше радиуса кольцевого электрода.36. The device according to claim 34, characterized in that said annular electrode is separated from said circular electrode by a gap the size of which is at least twice the radius of the annular electrode. 37. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что указанный возбуждающий электрод содержит первый полукруглый электрод, а указанный сенсорный электрод содержит второй полукруглый электрод, отделенный зазором от первого полукруглого электрода, отличающийся тем, что прямолинейные части указанных первого и второго полукруглых электродов обращены друг к другу через зазор.37. The device according to claim 23, characterized in that said excitation electrode comprises a first semicircular electrode, and said sensor electrode comprises a second semicircular electrode separated by a gap from the first semicircular electrode, characterized in that the rectilinear parts of said first and second semicircular electrodes face each other to a friend through the gap. 38. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что указанный возбуждающий электрод содержит первый линейный электрод, а указанный сенсорный электрод содержит второй линейный электрод, отделенный зазором от первого линейного электрода.38. The device according to claim 23, characterized in that said excitation electrode comprises a first linear electrode, and said sensor electrode comprises a second linear electrode separated by a gap from the first linear electrode. 39. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что указанный возбуждающий электрод содержит первый квадратный электрод, а указанный сенсорный электрод содержит второй квадратный электрод, отделенный зазором от первого линейного электрода.39. The device according to claim 23, characterized in that said excitation electrode comprises a first square electrode, and said sensor electrode comprises a second square electrode separated by a gap from the first linear electrode. 40. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что указанный процесс амплификации включает приведение обработанного образца в контакт с зондом захвата.40. The device according to claim 23, characterized in that said amplification process includes bringing the processed sample into contact with a capture probe. 41. Устройство по п. 40, отличающееся тем, что указанный зонд захвата выбран из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора и нуклеиновой кислоты.41. The device of claim 40, wherein said capture probe is selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, and a nucleic acid. 42. Устройство по п. 40, отличающееся тем, что указанный зонд захвата содержит детектируемую нуклеиновую кислоту.42. The device according to claim 40, characterized in that said capture probe contains a detectable nucleic acid. 43. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что указанный процесс амплификации включает изотермическую амплификацию.43. The device according to claim 23, characterized in that said amplification process includes isothermal amplification. 44. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что указанный процесс амплификации включает петлевую изотермическую амплификацию (LAMP).44. The device according to claim 23, characterized in that said amplification process includes loop isothermal amplification (LAMP). 45. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что указанная тестовая ячейка выполнена с возможностью нагрева образца до температуры выше 30°C. 45. The device according to claim 23, characterized in that said test cell is configured to heat the sample to a temperature above 30°C. 46. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что указанная тестовая ячейка выполнена с возможностью нагрева образца до температуры в диапазоне от 60°C до 70°C. 46. The device according to claim. 23, characterized in that the specified test cell is configured to heat the sample to a temperature in the range from 60°C to 70°C. 47. Устройство по п. 24, отличающееся тем, что указанные жидкие составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.47. The device according to claim 24, characterized in that said liquid constituents of the amplification process contain a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase. 48. Устройство по п. 24, отличающееся тем, что указанные высушенные составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.48. The device according to claim 24, characterized in that said dried components of the amplification process contain a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer and an enzyme such as a polymerase. 49. Способ обнаружения целевого агента, включающий:49. A method for detecting a target agent, including: предоставление картриджа, содержащего тестовую ячейку, включающую возбуждающий электрод и сенсорный электрод;providing a cartridge containing a test cell including an excitation electrode and a sensor electrode; введение образца, содержащего целевой агент, в указанный картридж;introducing a sample containing the target agent into said cartridge; ввод картриджа в считывающее устройство;inserting the cartridge into the reader; проведение амплификации целевого агента, содержащегося в образце, внутри тестовой ячейки; conducting amplification of the target agent contained in the sample inside the test cell; подачу сигнала возбуждения со считывающего устройства на возбуждающий электрод;applying an excitation signal from the reader to the excitation electrode; сенсорное обнаружение с использованием возбуждающего электрода сигнала из тестовой ячейки, соответствующего импедансу образца, подвергающегося амплификации;sensory detection, using an excitation electrode, of a signal from the test cell corresponding to the impedance of the sample being amplified; передачу сигнала на считывающее устройство; и signal transmission to the reader; and обнаружение целевого агента на основании анализа считывающим устройством реактивной части импеданса для идентификации перепада сигнала относительно времени и на определенной частоте указанного сигнала, указывающего на положительный результат теста.detection of the target agent based on the reader's analysis of the reactive part of the impedance to identify a signal drop with respect to time and at a certain frequency of said signal indicating a positive test result. 50. Способ по п. 49, дополнительно включающий: 50. The method of claim 49, further comprising: подачу образца в область ввода образца картриджа;supplying a sample to a sample input area of the cartridge; прорывание герметизированной камеры внутри картриджа для высвобождения жидких составляющих процесса амплификации в проточный канал картриджа; иbreaking through the sealed chamber within the cartridge to release the liquid constituents of the amplification process into the flow channel of the cartridge; and обеспечение протекания жидких составляющих и образца вдоль проточного канала в тестовую ячейку, с перемешиванием таким образом жидких составляющих и образца с получением исследуемой текучей среды.allowing the liquid constituents and the sample to flow along the flow channel into the test cell, thereby mixing the liquid constituents and the sample to form a test fluid. 51. Способ по п. 50, дополнительно включающий увлажнение высушенных компонентов процесса амплификации, содержащихся внутри тестовой ячейки, исследуемой текучей средой.51. The method of claim 50, further comprising moistening the dried components of the amplification process contained within the test cell with the test fluid. 52. Способ по п. 49, дополнительно включающий выталкивание газа, захваченного исследуемой текучей средой, через отводное отверстие, сообщающееся через текучую среду с тестовой ячейкой.52. The method of claim 49, further comprising expelling gas entrained in the test fluid through a vent in fluid communication with the test cell. 53. Способ по п. 49, дополнительно включающий идентификацию перепада сигнала на основании части кривой, генерированной на основании реактивной части, которая отличается чем-либо одним или и первым, и вторым из более чем порогового изменения значения и временнóй локализации внутри заданного окна времени в процессе амплификации.53. The method of claim 49, further comprising identifying a signal edge based on a portion of the curve generated based on the reactive portion that differs in one or more of the first and second of more than a threshold value change and temporal location within a given time window in the amplification process. 54. Способ по п. 49, отличающийся тем, что указанный процесс амплификации включает приведение обработанного образца в контакт с зондом захвата.54. The method of claim 49, wherein said amplification process includes bringing the treated sample into contact with a capture probe. 55. Способ по п. 54, отличающийся тем, что указанный зонд захвата выбран из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора и нуклеиновой кислоты.55. The method of claim 54, wherein said capture probe is selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, and a nucleic acid. 56. Способ по п. 54, отличающийся тем, что указанный зонд захвата содержит детектируемую нуклеиновую кислоту.56. The method of claim 54, wherein said capture probe contains a detectable nucleic acid. 57. Способ по п. 49, отличающийся тем, что указанная амплификация включает изотермическую амплификацию.57. The method of claim 49, wherein said amplification comprises isothermal amplification. 58. Способ по п. 49, отличающийся тем, что указанная амплификация включает петлевую изотермическую амплификацию (LAMP).58. The method of claim 49, wherein said amplification comprises loop isothermal amplification (LAMP). 59. Способ по п. 49, отличающийся тем, что проведение амплификации целевого агента включает нагревание образца до температуры, превышающей 30°C. 59. The method according to p. 49, characterized in that the amplification of the target agent includes heating the sample to a temperature exceeding 30°C. 60. Способ по п. 49, отличающийся тем, что проведение амплификации целевого агента включает нагревание образца до температуры в диапазоне от 60°C до 70°C.60. The method according to p. 49, characterized in that the amplification of the target agent includes heating the sample to a temperature in the range from 60°C to 70°C. 61. Способ по п. 50, отличающийся тем, что указанные жидкие составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.61. The method of claim 50, wherein said liquid components of the amplification process comprise a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase. 62. Способ по п. 51, отличающийся тем, что указанные высушенные составляющие процесса амплификации содержат компонент, выбранный из группы, состоящей из антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, белкового рецептора, нуклеиновой кислоты, такой как праймер, буфера и фермента, такого как полимераза.62. The method of claim 51, wherein said dried amplification process components comprise a component selected from the group consisting of an antibody or antigen-binding fragment thereof, a protein receptor, a nucleic acid such as a primer, a buffer, and an enzyme such as a polymerase.
RU2019107945A 2016-09-23 2017-09-20 Methods, systems and devices for detecting analytes RU2772116C2 (en)

Applications Claiming Priority (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662399047P 2016-09-23 2016-09-23
US201662398955P 2016-09-23 2016-09-23
US201662398913P 2016-09-23 2016-09-23
US201662398925P 2016-09-23 2016-09-23
US201662398959P 2016-09-23 2016-09-23
US201662398965P 2016-09-23 2016-09-23
US62/399,047 2016-09-23
US62/398,965 2016-09-23
US62/398,955 2016-09-23
US62/398,959 2016-09-23
US62/398,913 2016-09-23
US62/398,925 2016-09-23
PCT/US2017/052555 WO2018057647A1 (en) 2016-09-23 2017-09-20 Methods and compositions for detecting analytes

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019107945A RU2019107945A (en) 2020-10-23
RU2019107945A3 RU2019107945A3 (en) 2020-12-28
RU2772116C2 true RU2772116C2 (en) 2022-05-17

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2415410C2 (en) * 2004-10-12 2011-03-27 БАЙЕР ХЕЛТКЭА ЭлЭлСи Electrochemical system for determining concentration of analyte in sample, electrochemical sensor strip and method of increasing accuracy of quantitative determination of analyte
US20130143775A1 (en) * 2008-03-24 2013-06-06 Digital Genomics Inc. Method for detecting biomolecules electrically and biochip therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2415410C2 (en) * 2004-10-12 2011-03-27 БАЙЕР ХЕЛТКЭА ЭлЭлСи Electrochemical system for determining concentration of analyte in sample, electrochemical sensor strip and method of increasing accuracy of quantitative determination of analyte
US20130143775A1 (en) * 2008-03-24 2013-06-06 Digital Genomics Inc. Method for detecting biomolecules electrically and biochip therefor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MAIER T. et al., An Impedimetric Sensor for Real-Time Detection of Antibiotic Resistance Genes Employing Rolling Circle Amplification // Int. J. Electrochem. Sci., 10, 2015, pp. 2026 - 2034. ZHANG X. et al., Quantitative determination of target gene with electrical sensor // Scientific Reports, 24.07.2015, 5:12539, pp.1-8. FANG X. et al., Integrated biochip for label-free and real-time detection of DNA amplification by contactless impedance measurements based on interdigitated electrodes // Biosensors and Bioelectronics, 44, 2013, pp. 241-247. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230158491A1 (en) Methods and compositions for detecting analytes
US20220048031A1 (en) Methods and compositions for detection of amplification products
US20220073975A1 (en) Isothermal amplification with electrical detection
RU2464578C2 (en) Automatic detection of infectious diseases
US20180044733A1 (en) Circulatory MicroRNAs (miRNAs) as Biomarkers for Diabetic Retinopathy (DR) and Age-Related Macular Degeneration
Dastidar et al. A simple yet highly sensitive and selective aptasensor architecture for rapid and portable miRNA detection
RU2772116C2 (en) Methods, systems and devices for detecting analytes
CN110938680A (en) Gene variation site detection method for simultaneously detecting DNA and RNA
HK40011258A (en) Methods and compositions for detecting analytes
HK40061216A (en) Methods and compositions for detection of amplification products
HK40061244A (en) Isothermal amplification with electrical detection
CN220056885U (en) Multiplex liquid drop digital PCR (polymerase chain reaction) kit for detecting mucor
JP7242081B2 (en) Methods for detecting small RNA
US20240209418A1 (en) Diagnostic device for detecting a target nucleic acid molecule in a biological sample
WO2022036005A2 (en) Nucleic acids for detection of infectious agents
Usman et al. Revolutionary advances in hypertension detection: Gold nanoparticle-enhanced miRNA-based electrochemical biosensors and emerging nanotechnologies
ATE346170T1 (en) METHOD FOR DIAGNOSIS OF CANCER
Rathee et al. Journal of Diagnostics